ITUD980021A1 - Procedimento di preriscaldo rottami per forno elettrico ad arco e relativo dispositivo - Google Patents

Description

Descrizione del trovato avente per titolo :

" PROCEDIMENTO DI PRERISCALDO ROTTAMI PER FORNO ELETTRICO AD ARCO E RELATIVO DISPOSITIVO"

CAMPO DI APPLICAZIONE

Formano oggetto del presente trovato un procedimento di preriscaldo rottami per forno elettrico ad arco ed il relativo dispositivo come espressi nelle rispettive rivendicazioni principali. Il trovato è impiegato in campo siderurgico per il preriscaldo dei rottami con i fumi uscenti da detti forni elettrici durante il ciclo di fusione.

Il trovato si applica sia a forni elettrici ad arco del tipo a corrente alternata che del tipo a corrente continua.

STATO DELLA TECNICA

Sono noti nella tecnica i forni elettrici ad arco utilizzati per la produzione di acciaio a partire da rottami e materiali di recupero di vario genere.

Per ottenere un risparmio energetico, attualmente è noto caricare il forno con rottame preriscaldato dal calore dei fumi evacuati dal forno stesso attraverso il quarto foro presente sulla volta, ciò consentendo di ridurre i tempi necessari alla fusione del rottame e quindi di incrementare la produttività del forno elettrico.

Più in particolare, i fumi derivanti dal processo di fusione vengono convogliati, attraverso opportuni condotti, in apposite ceste contenenti il rottame poi impiegato per il caricamento del forno.

Il calore necessario al preriscaldo dei rottami viene ottenuto sia per la temperatura propria dei fumi sia per effetto della reazione chimica di postcombustione dell'ossido di carbonio (CO) in essi contenuto.

Per condizionare ed incrementare questa reazione di post-combustione, viene previsto di insufflare ossigeno e/o aria addittivata e/o gas comburenti entro il condotto di evacuazione fumi.

Per contenere gli ingombri dei sistemi di preparazione e caricamento dei forni elettrici, ed ottimizzare e velocizzare i cicli di scaricamento del rottame in forno, gli operatori del settore si stanno orientando sempre più verso la realizzazione di strutture integrate e compatte comprendenti una o più ceste di preriscaldo associate a mezzi automatici di movimentazione atti a disporle nelle varie posizioni di cooperazione con il forno elettrico in funzione della fase del ciclo in atto. Tali soluzioni si sono rivelate efficienti per alcuni aspetti quali, ad esempio, il ridotto ingombro, il contenimento dei tempi di apertura della volta in fase di caricamento, la riduzione degli spostamenti delle ceste, la velocità di esecuzione delle operazioni di caricamento delle ceste e di scaricamento in forno ed altri ancora. In molti casi però la riduzione della distanza tra il forno e la relativa cesta di caricamento, e quindi la riduzione del tratto di evacuazione fumi dal forno ai rottami, ha comportato l'inconveniente del tempo troppo breve di transito che non consente una efficace e completa reazione chimica di postcombustione del CO.

A causa di ciò, i fumi giungono ai rottami incombusti e con scarsa capacità di cedere energia termica per un adeguato preriscaldo.

I tempi di completamento della post-combustione del CO dei fumi sono inoltre variabili in funzione del tipo di materiale che viene fuso all'interno del forno e del tipo di processo in atto e quindi una struttura rigida non permette di coprire efficacemente una gamma di possibili condizioni .

L ' incontrollabilità di detto fenomeno di postcombustione può quindi determinare un preriscaldo dei rottami inadeguato, influenzando negativamente il successivo ciclo di fusione del forno .

Per ovviare agli inconvenienti della tecnica nota e per ottenere ulteriori vantaggi, la proponente ha studiato , 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.

Scopo del presente trovato è quello di fornire un procedimento di preriscaldo rottami per forni elettrici ad arco che consenta di controllare e regolare in modo voluto il grado di post-combustione dell'ossido di carbonio (CO) presente nei fumi e quindi di regolare la capacità dei fumi di cedere energia termica ai rottami.

Altro scopo è realizzare un dispositivo compatto e funzionale che concretizzi il procedimento suddetto, senza compromettere la produttività del forno elettrico al quale viene associato.

li trovato prevede il convogliamento dei fumi uscenti dal quarto foro del forno elettrico entro una cesta di contenimento dei rottami posta in prossimità del forno.

Secondo il trovato, la lunghezza del condotto di evacuazione, collegante il quarto foro alla cesta, viene regolata in funzione del voluto grado di postcombustione del CO da ottenere.

In una formulazione del trovato, detta lunghezza viene impostata e/o variata durante il ciclo di fusione in funzione del materiale in fusione all 'interno del forno e/o del tipo di processo di fusione eseguito e/o della fase stessa del ciclo. Secondo una variante, detta lunghezza viene impostata anche in relazione al tipo di materiale da preriscaldare.

Secondo il trovato, la regolazione di detta lunghezza viene concretizzata prevedendo un condotto di evacuazione fumi presentante almeno un tratto di estensione variabile.

In una soluzione realizzativa, detto tratto di estensione variabile è costituito da un raccordo telescopico, od associato telescopicamente, posto in posizione intermedia al condotto di evacuazione.

Secondo un'altra variante, detto tratto di estensione variabile è costituito da un raccordo a soffietto assialmente comprimibile/estensibile .

Secondo un ' altra variante ancora, detto tratto di estensione variabile è costituito da un elemento tubolare intercambiabile con coniugati elementi tubolari di lunghezza diversa.

Secondo una variante, il condotto di evacuazione fumi comprende un involucro esterno costituito da un circuito tubiero di raffreddamento ed uno strato interno in materiale refrattario.

Con il trovato, i fumi uscenti dal quarto foro della volta del forno impiegano, per arrivare alla cesta ed ai rottami, un tempo proporzionale alla lunghezza del condotto di evacuazione.

Ciò determina il verificarsi di una più o meno completa post-combustione del CO e quindi lo sviluppo di una maggiore o minore energia termica da cedere ai rottami. La regolazione dell'energia termica sviluppata permette di ottenere un controllo della temperatura dei fumi in ingresso alla cesta e quindi di realizzare un preriscaldo ottimale dei rottami contenuti in essa a vantaggio della successiva fase di fusione.

Secondo una variante del trovato, per condizionare ulteriormente detta post-combustione del CO sono previsti mezzi di insufflaggio di agenti coadiuvanti, quali ad esempio aria calda, ossigeno, aria addittivata, gas o miscele comburenti, in cooperazione con il condotto di evacuazione fumi. In questo caso, la lunghezza del condotto di evacuazione viene definita anche in funzione di dette immissioni-di agenti coadiuvanti.

ILLUSTRAZIONE DEI DISEGNI

Le figure allegate sono fornite a titolo esemplificativo non limitativo ed illustrano una soluzione preferenziale del trovato.

Nelle tavole abbiamo che:

- la fig. la illustra schematicamente il dispositivo di preriscaldo rottami secondo il trovato in una prima posizione operativa;

- la fig. lb illustra il dispositivo di fig. la in una diversa posizione operativa;

- la fig. 2 illustra in assonometria una variante del dispositivo delle figg. la, lb.

DESCRIZIONE DEI DISEGNI

Con riferimento alle figure allegate, il numero 10 indica generalmente il dispositivo secondo il trovato per il preriscaldo di rottami 11 da alimentare al forno elettrico ad arco 12.

Detto dispositivo 10 comprende un condotto di evacuazione 13 fumi connesso al quarto foro 14 presente sulla volta 15 del forno elettrico 12 e collegato alla cesta 16 di contenimento rottami 11. Detto condotto di evacuazione 13 è associato al quarto foro 14 per mezzo di un elemento a camino 17 solidale alla volta 15 e presenta una diramazione 18, visibile solo in fig. 2, disposta in un tratto intermedio tra detto quarto foro 14 e la cesta 16. Attraverso detta diramazione 18, collegata a mezzi di evacuazione, vengono evacuati i fumi del forno 12 quando la cesta 16 è in condizione diversa da quella di preriscaldo dei rottami 11.

La cesta 16 comprende sostanzialmente un corpo di contenimento 16a, di capacità coniugata alla quantità di rottami 11 necessari all'alimentazione del forno 12, superiormente chiusa da un coperchio 16b amovibile. In corrispondenza del suo fondo 16c, detta cesta 16 presenta elementi a valva 19 apribili per lo scarico dei rottami 11 all'interno del forno 12, detto fondo 16c cooperando inoltre con una camera (non illustrata) di transito fumi che può avere anche funzione di camera di sedimentazione e post-combustione.

La cesta 16 è, nel caso di specie, associata ad un carro mobile 22 scorrevole su un binario 21 estendentesi da una posizione di stazionamento della cesta 16, laterale ed in prossimità del forno 12, fino al di sopra di detto forno 12.

Il condotto di evacuazione fumi 13 comprende un tratto principale 23 di estensione fissa, nel caso di specie conformato a gomito, al quale è associato un tratto di estensione variabile 20.

Nel caso di specie, il tratto di estensione variabile 20 è associato terminalmente al tratto principale 23 ed è connesso ad un'estensione tubolare 116b cooperante con un'apertura di ingresso fumi ricavata nel coperchio 16b e definente l'imbocco 24 della cesta 16.

Nella soluzione delle figg. la, lb, il tratto di estensione variabile 20 è costituito da un elemento di raccordo 25 associato telescopicamente al tratto principale 23, sì da poter scorrere esternamente e coassialmente alla porzione terminale 23a dello stesso. Tale scorrimento dell'elemento di raccordo 25 determina la variazione della lunghezza totale del condotto di evacuazione 13.

Nel caso di specie, essendo la porzione terminale 23a sostanzialmente orizzontale, la variazione della lunghezza del condotto di evacuazione 13 definisce la variazione della distanza tra il quarto foro 14 e l'imbocco 24 della cesta 16, nel caso di specie da un valore "d1" ad un valore "d2" inferiore a "d1".

Secondo una variante non illustrata, detto elemento di raccordo 25 presenta a sua volta struttura telescopica comprendente una pluralità dì stadi coassialmente vincolati uno entro l'altro.

Secondo un'altra variante ancora, il tratto di estensione variabile 20 è costituito da un elemento tubolare di struttura telescopica solidale al tratto principale 23. Secondo un’altra variante non illustrata, il tratto di estensione variabile è costituito da un raccordo sostituibile con raccordi di lunghezza diversa.

Nella soluzione illustrata in fig. 2, il tratto di estensione variabile è costituito da un raccordo a soffietto 26 assialmente comprimibile/estensibile. Nel caso di specie, detto raccordo a soffietto 26 è in condizione di estensione minima.

Nella soluzione illustrata, il condotto di evacuazione 13 comprende un involucro esterno costituito da un circuito tubiero 27 di raffreddamento e da uno strato interno 28 in materiale refrattario.

Nel caso di specie, i tubi del circuito tubiero 27 sono disposti trasversalmente alla direzione di avanzamento dei fumi.

Secondo una variante, detti tubi sono disposti longitudinalmente alla direzione di avanzamento dei fumi. Secondo un'altra variante, il circuito tubiero 27 comprende due o più strati di tubi disposti uno davanti all'altro.

Il procedimento di preriscaldo dei rottami 11 mediante il dispositivo 10 prevede che i fumi fuoriuscenti dal quarto foro 14 vengano convogliati entro la cesta 12 dopo aver movimentato il tratto di estensione variabile 20 per l'impostazione della voluta lunghezza del condotto di evacuazione 13.

La cesta 16 adegua la propria posizione in relazione a tale lunghezza variabile muovendosi, in associazione al carro mobile 22, sul binario 21 in allontanamento/avvicinamento dal/al forno 12.

La lunghezza complessiva del condotto di evacuazione 13 viene modulata in relazione alla temperatura dei fumi richiesta in corrispondenza dell'imbocco 24 della cesta 16 per il voluto grado di preriscaldo dei rottami 11.

A parità di condizione del processo di fusione, infatti, aumentando tale lunghezza si ottiene un maggior completamento della reazione di postcombustione del CO e quindi un corrispondente sviluppo di calore che innalza la temperatura dei fumi in ingresso alla cesta 16.

Le figg. la, lb, illustrano due possibili configurazioni del dispositivo di preriscaldo 10, una (fig. la) con minore lunghezza del tratto tra il forno 12 ed i rottami 11 e l'altra con lunghezza maggiore. La scelta della lunghezza del condotto di evacuazione 13 viene perciò effettuata in relazione alla necessità di ottenere un maggiore o minore grado di post-combustione del CO.

Essendo la quantità di CO presente nei fumi dipendente dal materiale che viene fuso all'interno del forno 12, ovvero dal tipo di processo di fusione adottato, detta lunghezza del condotto di evacuazione 13 può essere correlata a tali parametri. Detta lunghezza può anche essere modulata in relazione alla tipologia e/o alla consistenza e/o alla condizione dei rottami 11 presenti all'interno della cesta 16.

Secondo una variante, schematicamente illustrata nelle figg. la, lb, la post-combustione del CO viene condizionata mediante insufflaggio di sostanze coadiuvanti, ad esempio aria calda, ossigeno, gas o miscele comburenti, mediante iniettori o bruciatori 29 associati al condotto di evacuazione 13.

In tale soluzione, la lunghezza complessiva del condotto di evacuazione 13 viene determinata anche in funzione della natura di dette sostanze coadiuvanti e del loro quantitativo insufflato.

Nel caso di specie detti iniettori o bruciatori 29 sono disposti unicamente in corrispondenza di una porzione intermedia del tratto principale 23 del condotto di evacuazione 13.

Secondo una variante non illustrata, detti iniettori o bruciatori 29 sono associati in prossimità dell'imbocco 24 della cesta 16.

Secondo un'altra variante non illustrata, la modifica della lunghezza del condotto tra il quarto foro 14 e la cesta 16 è asservita alle rilevazioni di un analizzatore di fumi idoneo a determinare il livello di combustione e/o la composizione dei fumi che attraversano il condotto 13.

Claims (1)

1. RIVENDICAZIONI 1 - Procedimento di preriscaldo rottami (11) per forni elettrici ad arco (12), siano essi di tipo AC o DC , detto procedimento prevedendo il convogliamento, mediante un condotto di evacuazione, dei fumi uscenti dal quarto foro (14) presente sulla volta (15) del forno (12) entro una cesta (16) di contenimento rottami (11) da preriscaldare, detta cesta essendo associata a mezzi di movimentazione, caratterizzato dal fatto che prevede la regolazione del tratto di percorrenza dei fumi dal forno (12) ai rottami (11) in funzione del voluto grado di completamento della reazione di postcombustione dell'ossido di carbonio (CO) presente nei fumi di preriscaldo. 2 - Procedimento come alla rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la regolazione del tratto di percorrenza dei fumi viene eseguita in funzione della tipologia del materiale di fusione del forno (12). 3 - Procedimento come alla rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che la regolazione del tratto di percorrenza dei fumi viene eseguita in funzione della tipologia del processo di fusione del forno (12). 4 - Procedimento come ad una o l’altra delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che la regolazione del tratto di percorrenza dei fumi viene eseguita in funzione della natura e/o della consistenza e/o della condizione dei rottami (11) da preriscaldare. 5 - Procedimento come ad una o l'altra delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che prevede l 'insufflaggio di agenti acceleratori della post-combustione del CO nel tratto di percorrenza dei fumi dal forno (12) alla cesta (16). 6 - Procedimento come alla rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che gli agenti coadiuvanti sono costituiti da aria calda e/o ossigeno e/o gas e/o miscele comburenti. 1 - Dispositivo di preriscaldo rottami (11) per forni elettrici ad arco (12), siano essi di tipo AC o DC, detto dispositivo comprendendo almeno una cesta (16) di contenimento rottami (11) associata a mezzi di movimentazione e disposta in prossimità del forno (12), detta cesta essendo collegata al quarto foro (14) presente sulla volta (15) del forno (12) a mezzo di un condotto di evacuazione fumi, caratterizzato dal fatto che il condotto di evacuazione ( 13 ) comprende almeno un tratto di estensione variabile (20 ) di regolazione del tratto complessivo di percorrenza dei fumi dal forno (12) alla cesta (16) funzionalmente all'ottenimento di un voluto grado di completamento della reazione di post-combustione del CO presente in detti fumi. 8 - Dispositivo come alla rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che il tratto di estensione variabile (20) è costituito da un elemento di raccordo (25) telescopicamente associato ad un tratto (23) del condotto di evacuazione (13). 9 - Dispositivo come alla rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che il tratto di estensione variabile (20) è un elemento telescopico. 10 - Dispositivo come alla rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che il tratto di estensione variabile (20) è costituito da un raccordo a soffietto (26) assialmente comprimibile/estensibile . 11 - Dispositivo come alle rivendicazioni precedenti da 7 in poi , caratterizzato dal fatto che i l tratto di estensione variabile (20 ) è sostituibile . 12 - Dispositivo come alle rivendicazioni precedenti da 7 in poi , caratterizzato dal fatto che i l condotto di evacuazione ( 13 ) comprende, per almeno una parte sostanziale della sua lunghezza, un circuito tubiero (27) esterno di raffreddamento internamente rivestito con uno strato (28) in materiale refrattario. 13 - Dispositivo come alle rivendicazioni precedenti da 7 in poi, caratterizzato dal fatto che il condotto di evacuazione (13) presenta, in un suo tratto intermedio, una diramazione alternativa (18) di convogliamento fumi a mezzi di evacuazione. 14 - Dispositivo come alle rivendicazioni precedenti da 7 in poi, caratterizzato dal fatto che il condotto di evacuazione (13) presenta mezzi iniettori e/o bruciatori (29) di insufflaggio agenti di condizionamento fumi. 15 - Dispositivo come alle rivendicazioni precedenti da 7 in poi, caratterizzato dal fatto che nel condotto di evacuazione (13) è presente un analizzatore di fumi che asserve la regolazione della lunghezza di detto condotto (13). 16 - Procedimento come alle rivendicazioni da 1 a 6 e dispositivo come alle rivendicazioni da 7 a 15, caratterizzati dal fatto che adottano i contenuti di cui alla descrizione ed ai disegni.