ITUD980007A1 - Procedimento di alimentazione per tubiere per forno elettrico e relativo dispostivo di alimentazione - Google Patents
Procedimento di alimentazione per tubiere per forno elettrico e relativo dispostivo di alimentazioneInfo
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Description
Descrizione del trovato avente per titolo:
"PROCEDIMENTO DI ALIMENTAZIONE PER TUBIERE PER FORNO ELETTRICO E RELATIVO DISPOSITIVO DI ALIMENTAZIONE"
CAMPO DI APPLICAZIONE
Forma oggetto del presente trovato un procedimento di alimentazione per tubiere per forno elettrico, nonché il relativo dispositivo di alimentazione, come espressi nelle relative rivendicazioni principali.
Il trovato si applica nei forni elettrici di fusione, ed in particolare nei forni elettrici ad arco, per inviare una miscela comburente alle tubiere di fondo previste nella suola del forno.
Il procedimento di alimentazione secondo il trovato permette di prolungare la vita utile delle tubiere migliorandone la resa, riducendone l'usura ed il deterioramento ed ottimizzandone la funzionalità.
Il trovato permette anche di aumentare l'effetto di apporto termico derivante dalla combustione fra le sostanze presenti all'interno del forno e la miscela comburente apportata attraverso dette tubiere.
STATO DELLA TECNICA
Nei forni elettrici di fusione, siano essi a corrente continua od a corrente alternata, è noto l'utilizzo di tubiere sul fondo attraverso le quali vengono immesse all'interno del forno sostanze gassose ad alto potere comburente che hanno il compito di provocare ed intensificare reazioni di combustione con le sostanze chimiche che si liberano all'interno del forno.
Dette reazioni di combustione permettono di recuperare il potenziale intrinseco di energia posseduto principalmente dal carbonio e dalle altre sostanze chimiche liberate all'interno del forno mediante una reazione di ossidazione esotermica.
Dette reazioni di combustione forniscono un apporto energetico ausiliario rispetto ai principali mezzi di alimentazione del forno, ciò consentendo un alto risparmio energetico, velocizzando i cicli di fusione e migliorando la qualità del metallo prodotto.
Dette tubiere comprendono normalmente un condotto, la cui bocca sporge all'interno del forno, collegato a mezzi di alimentazione della sostanza comburente, normalmente ossigeno od aria arricchita di ossigeno. Attraverso detto condotto centrale possono essere inviate anche altre sostanze gassose, quali azoto, gas neutri od altre sostanze simili, ma sempre separatamente un gas dall'altro.
La sostanza gassosa inviata attraverso le tubiere ha anche la funzione di agitare il bagno di fusione. Nella tecnica nota, per ridurre l'usura della parte superiore della tubiera sporgente nel forno derivante dall’ingente surriscaldamento causato dalle reazioni di combustione, si prevede di inviare, unitamente al gas comburente, un gas raffreddante, normalmente una miscela di idrocarburi, azoto, gas inerti o simili.
Sono state proposte tubiere in cui, perifericamente ad un condotto centrale di adduzione sostanza comburente, viene previsto un condotto anulare di immissione miscela raffreddante.
La proponente, nella domanda di brevetto europea EP-A-625685, ha descritto una tubiera in cui il condotto di adduzione ossigeno è realizzato in rame ed è ottenuto praticando un foro centrale in un profilo poligonale od a stella, le fessure ottenute lateralmente a detto foro centrale venendo utilizzate per l'invio della miscela raffreddante. In tale domanda di brevetto viene anche descritto come il ciclo di fusione sia diviso in una pluralità di intervalli ciascuno caratterizzato da specifici parametri di pressione sia dell'ossigeno comburente che della miscela di raffreddamento.
Inoltre, il procedimento di alimentazione di detto EP'685 prevede che la regolazione sia eseguita sulla pressione dell'ossigeno mediante l'utilizzo di opportuni lettori e trasduttori presenti sulla linea dì alimentazione.
Le conseguenti variazioni della portata dell'ossigeno influenzano la portata di almeno uno dei componenti della miscela di raffreddamento, la portata dell'altro o degli altri componenti di detta miscela di raffreddamento variando di conseguenza per assicurare un'alimentazione costante e controllata al miscelatore che fornisce la miscela raffreddante ai condotti anulari di invio all'interno del forno.
Utilizzando tale tecnica di regolazione, unitamente alla particolare conformazione delle tubiere, alla loro dimensione ed alla loro specifica distribuzione sul fondo del forno si sono ottenuti ottimi risultati in termini di resa energetica e di preservazione delle tubiere da usura e deterioramento.
Tuttavia, nella pratica, è stato verificato che nel caso in cui si depositi del materiale pesante e di un certo spessore al di sopra della bocca di uscita delle tubiere, la sostanza gassosa comburente non riesce a perforarlo e perciò rapidamente si deteriora e si rovina.
Tale problema porta in breve tempo alla necessità di eseguire interventi di manutenzione o sostituzione delle tubiere, ciò comportando l'interruzione del ciclo di fusione, lunghi tempi di fermata ed elevato impegno per gli addetti.
Tali inconvenienti determinano anche periodi di funzionamento a bassa efficienza delle tubiere con conseguente limitato apporto energetico e deterioramento della qualità del metallo fuso prodotto.
Per risolvere questi problemi ed ottenere ulteriori vantaggi, la proponente ha ideato, sperimentato e realizzato il presente trovato.
ESPOSIZIONE DEL TROVATO
Il presente trovato è espresso e caratterizzato nelle rispettive rivendicazioni principali.
Le rivendicazioni secondarie espongono varianti all'idea di soluzione principale.
Secondo il trovato, il condotto centrale di cadauna tubiera viene alimentato con una miscela costituita da ossigeno e da gas neutro quale azoto o simili.
Dette due componenti vengono inviate ad un miscelatore attraverso relative linee comprendenti almeno mezzi per modulare la pressione di invio.
Secondo una variante, la linea di alimentazione del gas neutro comprende almeno due linee di invio cadauna definente uno specifico livello di pressione all'entrata.
La seconda linea di invio permette di ottenere una miscela ossigeno-gas neutro in pressione.
Secondo il trovato, il miscelatore che alimenta il condotto centrale della tubiera è del tipo idoneo a creare un aumento di velocità del gas in entrata sì che in uscita il getto della miscela presenti una energia cinetica tale da perforare almeno parzialmente un eventuale strato di materiale addossato sul fondo.
Secondo una variante, il miscelatore è del tipo atto ad indurre all'uscita una elevata vorticosità nella miscela di sostanze comburenti.
La proponente ha verificato che l'utilizzo della miscela con i componenti sopra citati, unitamente all'impiego di un miscelatore che sviluppa in uscita alta velocità ed elevata vorticosità dei gas permette di allungare la vita utile delle tubiere.
Secondo un'altra variante, la linea di alimentazione della miscela raffreddante prevede almeno un sistema di miscelazione del tipo concretizzante in uscita alta velocità ed alta vorticosità.
DESCRIZIONE DEI DISEGNI
Le f igure allegate sono fornite a titolo esemplificativo, non limitativo, ed illustrano una soluzione preferenziale del trovato .
Nelle tavole abbiamo che :
- la fig. 1 illustra uno schema del dispositivo di alimentazione secondo il trovato per la miscela comburente inviata al condotto centrale della tubiera;
- la fig. 2a illustra in sezione un possibile miscelatore applicato nel dispositivo di fig. 1;
- la fig. 2b illustra la vista da "A" di fig. 2a.
DESCRIZIONE DEI DISEGNI
Con riferimento alle figure allegate il numero 10 indica schematicamente il dispositivo secondo il trovato impiegato per l'alimentazione della miscela comburente alle tubiere di forni elettrici ad arco. Detto dispositivo 10 è utilizzato in associazione a tubiere del tipo presentante un condotto centrale di erogazione della miscela comburente e condotti periferici o anulari di passaggio di una miscela gassosa raffreddante.
Tale dispositivo 10 agisce quindi in cooperazione con un dispositivo di miscelazione ed alimentazione di gas raffreddanti non illustrato e di tipo sostanzialmente noto.
Il dispositivo 10 secondo il trovato alimenta il condotto centrale delle tubiere con una miscela comburente formata da ossigeno (02) e gas neutro (N2, Ar, ecc.) e comprende, nel caso di specie, una linea di alimentazione ossigeno 11 ed una linea di alimentazione gas neutro 12 a doppia diramazione di invio, prima 12a e seconda 12b, ciascuna definente un relativo livello di pressione di entrata.
Dette due diramazioni di invio 12a, 12b vengono singolarmente selezionate in funzione della voluta pressione della miscela comburente da ottenere.
Nel caso di specie, la seconda diramazione di invio 12b della linea di alimentazione gas neutro 12 consente l'ottenimento di una miscela comburente a pressione maggiore (dell'ordine di circa 7 bar), rispetto a quella ottenuta con la prima diramazione di invio 12a il cui impiego determina l'ottenimento di una miscela comburente a pressione dell'ordine di circa 3 bar.
II circuito a doppia diramazione 12a e 12b permette anche di modulare la pressione del gas neutro in una gamma più ampia rispetto ai due valori sopra citati utilizzando entrambi gli ingressi e modulandone le portate per ottenere la miscelazione di gas a pressioni differenti con l'ottenimento quindi di pressioni intermedie tra le due pressioni di partenza.
Le linee di alimentazione 11 e 12 sono terminalmente associate ad un miscelatore 13 concretizzante la miscelazione di ossigeno e gas neutro prima del loro invio alle tubiere.
Le figg. 2a e 2b illustrano un possibile miscelatore 13 impiegato dal dispositivo 10 secondo il trovato.
Detto miscelatore 13 presenta, sul lato di entrata 13a, una pluralità di fori di ingresso 14 di sezione ridotta, disposti periferici rispetto al suo asse longitudinale "y", mediante i quali l'ossigeno e il gas neutro entrano in una prima sede interna 15a ad una velocità già maggiorata rispetto alla velocità di ingresso.
Detta prima sede interna 15a comunica con una seconda sede interna 15b per mezzo di un canale assiale 16 presentante un bordo rialzato 16a.
Detta seconda sede interna 15b presenta centralmente, e quindi in posizione sostanzialmente allineata con il canale assiale 16, una cavità conica 18 e perifericamente una pluralità di fori di erogazione 19, nel caso di specie nel numero di sei, disposti sul lato di uscita 13b del miscelatore 13. I fori di erogazione 19, di sezione ridotta, determinano un'ulteriore accelerazione ed una elevata vorticosità in uscita della miscela ottenuta.
Tale conformazione del miscelatore 13 determina quindi la formazione di flussi 17 vorticosi di ossigeno-gas neutro, garantendo un'efficace miscelazione ed un'intima commistione dei due gas.
Ciò facilita la perforazione di un eventuale strato di materiale ostruente la bocca di uscita delle tubiere ed aumenta la funzionalità e l'apporto energetico delle tubiere.
Secondo una variante non illustrata il miscelatore 13 è del tipo atto a generare in uscita una ancor più elevata vorticosità della miscela comburente erogata.
La linea di alimentazione ossigeno 11 e ciascuna delle due diramazioni di invio 12a e 12b comprendono un tratto iniziale, rispettivamente 111, 112a e 112b, comune a tutte le tubiere ed un tratto finale, rispettivamente 211, 212a e 212b, sviluppantesi in parallelo per ciascuna singola tubiera.
Nel caso di specie, nel suo tratto iniziale 111, la linea di alimentazione ossigeno 11, presenta in serie una valvola manuale 20, un regolatore di pressione 21 cooperante con un manometro 24, una valvola servopilotata 22 ed una valvola di scarico 23.
Il tratto finale 211 della linea di alimentazione ossigeno 11 comprende, in serie e per ciascuna tubiera, una valvola manuale 25, una valvola servopilotata 26, una valvola di non ritorno 27, una valvola regolatrice 28, un misuratore di portata 29 ed una valvola manuale 30 posta a monte del miscelatore 13.
Ciascuno dei tratti iniziali 112a e 112b delle diramazioni di invio 12a, 12b della linea di alimentazione 12 gas neutro comprendono, con disposizione in linea, una valvola manuale.
rispettivamente 31a e 31b, un regolatore di pressione, 32a e 32b, un manometro, 33a e 33b, ed una valvola di non ritorno, 34a e 34b.
In entrambi i tratti finali 212a e 212b sono presenti per ciascuna tubiera una valvola manuale, rispettivamente 35a e 35b, disposta a monte di una coniugata valvola servopilotata, 36a e 36b.
Il tratto finale 212a della prima diramazione 12a presenta inoltre una valvola di scarico 37, mentre il tratto finale 212b della seconda diramazione 12b comprende una valvola regolatrice 38.
La parte comune alle due diramazioni di invio 12a, 12b della linea di alimentazione 12 gas neutro presenta in serie una valvola servopilotata 39, un misuratore di portata 40 ed una valvola di non ritorno 41.
In una formulazione preferenziale del trovato, il dispositivo 10 è asservito ad un gruppo di controllo mediante il quale, impostando determinati parametri relativi alla miscela comburente da ottenere ed ai tempi di erogazione della stessa, i cicli di attivazione delle linee di alimentazione 11 e 12 vengono controllati in automatico sì da ottenere una miscela comburente dalle caratteristiche chimicofisiche volute.
Tale impostazione dei parametri può essere determinata dal gruppo di controllo anche in base alle caratteristiche del ciclo di fusione, in base al materiale di partenza, alla qualità dell'acciaio da ottenere, ecc.
Il controllo in automatico delle linee di alimentazione 11 e 12 permette di regolare, per ogni intervallo del ciclo di fusione, la pressione di invio dei gas al miscelatore 13, nonché la relativa portata, sicché le caratteristiche di apporto energetico possono essere massimizzate in relazione allo specifico processo di fusione che si concretizza nel forno.
Claims (1)
- RIVENDICAZIONI 1 - Procedimento di alimentazione per tubiere per forno elettrico, dette tubiere comprendendo un condotto centrale di erogazione sostanza gassosa comburente ed un condotto periferico di erogazione sostanza gassosa raffreddante, caratterizzato dal fatto che prevede di inviare al condotto centrale una miscela comburente costituita da ossigeno e gas neutro (N2, Ar, ecc.) in percentuali definite, l'ossigeno ed il gas neutro venendo alimentati, per ciascuna delle tubiere, ad un miscelatore (13) ad elevata capacità miscelante, almeno la pressione del gas neutro essendo regolabile sulla relativa linea di alimentazione per modulare la pressione della miscela in funzione delle caratteristiche del processo di fusione. 2 - Procedimento come alla rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il gas neutro viene alimentato attraverso almeno due linee, una prima linea a bassa pressione ed una seconda linea ad alta pressione. 3 - Procedimento come alla rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che le almeno due linee sono utilizzabili selettivamente ed alternativamente. ottenere. 12 - Procedimento come ad una o l'altra dell rivendicazioni da 1 a 6 e dispositivo come ad una l'altra delle rivendicazioni da 7 a 11 caratterizzati dal fatto che adottano 1 contenuti di cui alla descrizione ed ai disegni. 4 - Procedimento come alla rivendicazione 2 caratterizzato dal fatto che le almeno due linee sono utilizzabili contemporaneamente con regolazione della portata percentuale di cadauna singola linea per l'ottenimento di una gamma di pressioni intermedie fra la alta e la bassa pressione di dette singole linee. 5 - Procedimento come ad una o l'altra delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che la linea ad alta pressione eroga gas neutro a 7 bar. 6 - Procedimento come ad una o l'altra delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che la linea a bassa pressione eroga gas neutro a 3 bar. 7 - Dispositivo per alimentare una sostanza gassosa comburente ad una tubiera per forno elettrico, caratterizzato dal fatto che comprende almeno una linea di alimentazione ossigeno ed almeno una linea di alimentazione gas neutro, dette due linee essendo connesse a valle ad un miscelatore (13) ad alta capacità miscelante disposto subito a monte della relativa tubiera, cadauna di dette linee comprendendo almeno mezzi per modulare e/o stabilizzare la pressione di erogazione. 8 - Dispositivo come alla rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che comprende almeno due linee di alimentazione gas neutro, una linea ad alta pressione ed una linea a bassa pressione che convergono in una posizione a monte del miscelatore (13). 9 - Dispositivo come alla rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che comprende mezzi per regolare autonomamente la portata delle almeno due linee di alimentazione gas neutro funzionalmente alla voluta modulazione della pressione del gas neutro fornito al miscelatore (13). 10 - Dispositivo come ad una o l'altra delle rivendicazioni precedenti da 7 in poi, caratterizzato dal fatto che il miscelatore (13) è del tipo atto a generare una elevata velocità e vorticosità della miscela comburente erogata. 11 - Dispositivo come ad una o l'altra delle rivendicazioni precedenti da 7 in poi, caratterizzato dal fatto che comprende un gruppo di controllo che regola i parametri di erogazione delle sostanze gassose, almeno in termini di portata e pressione, funzionalmente ai parametri del processo di fusione quali, in particolare, il materiale di partenza e la qualità dell'acciaio da
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