ITVR20130269A1 - Impianto per la produzione, mediante colata, di lingotti in metallo - Google Patents
Impianto per la produzione, mediante colata, di lingotti in metalloInfo
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Description
IMPIANTO PER LA PRODUZIONE, MEDIANTE COLATA, DI LINGOTTI IN METALLO
DESCRIZIONE
Il presente trovato si riferisce ad un impianto per la produzione, mediante colata, e preferibilmente mediante colata continua, di lingotti in metallo, e in particolare di lingotti in metalli non ferrosi quali, ad esempio, l'alluminio primario, l'alluminio in lega, l'ottone, le leghe di zinco, ecc. .
Tipicamente, tutti i metalli sono estratti da minerali in miniera oppure sono ottenuti per riciclaggio di rottami e, dopo vari passaggi, sono resi in forma commerciale e ridotti in pezzature adatte.
Il presente trovato si riferisce ad un impianto per la produzione di lingotti, cioè di quel formato maneggevole, adatto soprattutto alla rifusione, e di peso compreso tra qualche chilogrammo e qualche decina di chilogrammi.
I lingotti sono richiesti, a seconda delle esigenze di utilizzazione, in varie dimensioni e devono avere caratteristiche tali da assicurare la desiderata quantità di metallo fuso.
Una delle tecniche di produzione dei lingotti più comunemente impiegata prevede di utilizzare una macchina di colata continua provvista di una conchiglia di colata mobile composta da una pluralità di segmenti o corpi di colata disposti in successione, ciascuno con definito un tratto, con fondo e fianchi, della conchiglia di colata ed aperto sui lati rivolti verso i segmenti contigui. I segmenti sono mobili lungo un percorso chiuso presentante almeno un primo tratto sostanzialmente rettilineo in corrispondenza della zona di colata. A valle del primo tratto, il percorso chiuso definisce un secondo tratto di raffreddamento, anch'esso a sviluppo sostanzialmente rettilineo, in cui i segmenti vengono chiusi da un nastro di chiusura affacciantesi con un suo tratto al secondo tratto di raffreddamento e disposto dalla parte opposta rispetto al fondo della conchiglia. Lungo il secondo tratto di raffreddamento sono posizionati mezzi di raffreddamento del metallo colato nella conchiglia, i quali sono costituiti, ad esempio, da ugelli di erogazione di un fluido di raffreddamento atti ad investire, con il fluido, l'elemento a nastro e le pareti laterali e di fondo dei segmenti definenti la conchiglia aperta.
Al termine del tratto di raffreddamento, il percorso dei segmenti presenta una variazione di direzione per l'abbandono progressivo della conchiglia di colata da parte della barra di metallo derivante dalla solidificazione del metallo fuso.
Infine, a valle del tratto di raffreddamento secondo il senso di avanzamento della barra di metallo, è prevista una stazione di cesoiatura in spezzoni della barra ottenuta.
E' altresì nota un'altra tipologia di impianto per la produzione di lingotti che prevede di effettuare singole colate, in conchiglie aperte, collocate su un nastro mobile.
In questo caso, il versamento discontinuo del metallo effettuato singolarmente, conchiglia per conchiglia, riduce ulteriormente la velocità dell'impianto oltre a presentare ulteriori criticità dovute al fatto che il riempimento delle singole conchiglie non è sempre costante.
Anche in questo caso, il raffreddamento dei lingotti avviene per convezione di un fluido sulla superficie esterna delle singole conchiglie
Gli impianti sopra brevemente descritti, pur essendo largamente utilizzati, non sono tuttavia scevri di inconvenienti.
In particolare, in entrambi i casi le conchiglie di raffreddamento/solidificazione presentano una superficie di scambio termico molto limitata e questo causa basse velocità di solidificazione e quindi bassa produzione oraria.
Compito precipuo del presente trovato è quello di risolvere i problemi e di ovviare agli inconvenienti sopra esposti, realizzando un impianto per la produzione, mediante colata, di lingotti in metallo che consenta di aumentare sensibilmente la produzione oraria.
Nell'ambito di questo compito, uno scopo del trovato è quello di realizzare un impianto che risulti di facile conduzione.
Non ultimo scopo del presente trovato è quello di mettere a disposizione un impianto per la produzione, mediante colata continua, di lingotti in metallo presentante un costo di realizzazione limitato in modo tale da renderne vantaggiosa l'adozione anche dal punto di vista economico.
Questo compito, nonché questi ed altri scopi ancora che meglio appariranno in seguito sono raggiunti da un impianto per la produzione, mediante colata continua, di lingotti in metallo secondo quanto previsto nella successiva rivendicazione 1.
Ulteriori caratteristiche e vantaggi del trovato risulteranno maggiormente dalla descrizione di alcune forme di esecuzione preferite ma non esclusive dell'impianto secondo il trovato, illustrate, a titolo indicativo e non limitativo, negli uniti disegni, in cui:
la figura 1 mostra schematicamente una porzione dell'impianto secondo il trovato in alzato laterale;
la figura 2 è una sezione ingrandita di una porzione dell'impianto lungo il piano di giacitura individuato dalla traccia II-II di figura 1;
la figura 3 mostra un esploso di un esempio di realizzazione del corpo di colata;
la figura 4 rappresenta, in prospettiva, un corpo di colata;
la figura 5 mostra dal basso, il corpo di colata rappresentato in figura 3;
la figura 6 è una vista in alzato laterale del corpo di colata;
la figura 7 mostra, in vista frontale, il corpo di colata;
la figura 8 rappresenta una vista schematica dall'alto di una seconda tipologia di impianto per la produzione di lingotti;
la figura 9 è una sezione lungo il piano di giacitura individuato dalla traccia IX-IX di figura 8;
la figura 10 mostra una vista schematica dall'alto di una terza tipologia di impianto per la produzione di lingotti;
la figura 11 è una sezione lungo il piano di giacitura individuato dalla traccia XI-XI di figura 10.
Con riferimento alle figure citate, il presente trovato si riferisce ad un impianto, indicato globalmente con il numero di riferimento 1, per la produzione, mediante colata, di lingotti e, in particolare, di metalli non ferrosi.
L'impianto 1 comprende un dispositivo di colata 2 associato ad almeno una conchiglia di colata 3.
La conchiglia o le conchiglie di colata 3 è/sono mobile/i lungo un percorso chiuso 100.
La conchiglia o le conchiglie di colata 3 definisce/ono almeno un ricettacolo di contenimento 4 per il metallo fuso alimentato dal dispositivo di colata 2.
Secondo il presente trovato, la conchiglia di colata 3 comprende almeno un corpo alettato 5 per la dissipazione del calore dalla conchiglia di colata 3 tramite conduzione forzata.
Vantaggiosamente, il o ciascun corpo alettato 5 è associato stabilmente ad una rispettiva porzione di accoppiamento 6 definita sulla superficie esterna della conchiglia di colata 3.
Con particolare riferimento alla forma di realizzazione rappresentata nelle figure 1 e 2, la conchiglia di colata 3 comprende un dispositivo di colata continua 2a.
In questo caso, la conchiglia di colata 3 comprende una pluralità di corpi di colata 7, i quali sono disposti in successione e che sono mobili lungo il percorso chiuso 100.
In particolare, ciascun corpo di colata 7 definisce un tratto 3a, con fondo 7a e fianchi 7b, della conchiglia di colata 3.
Il tratto 3a definito da ciascun corpo di colata 7 è aperto sui lati rivolti verso i corpi di colata 7 contigui.
I corpi di colata 7 sono mobili lungo il percorso chiuso 100.
Entrando maggiormente nei dettagli, il percorso chiuso 100 presenta un primo tratto 101, vantaggiosamente sostanzialmente rettilineo, disposto in corrispondenza della zona di colata e, a valle del primo tratto 101, un secondo tratto di raffreddamento 102 sostanzialmente rettilineo in cui i corpi di colata 7 sono sostanzialmente allineati per definire, con i rispettivi fondi 7a e i rispettivi fianchi 7b, la conchiglia di colata 3.
Tale conchiglia di colata 3 si presenta dunque continua, rettilinea e chiusa per almeno un tratto del percorso chiuso 100, a valle della zona di colata, da mezzi di chiusura 8 in corrispondenza del suo lato opposto rispetto al fondo.
Il percorso chiuso 100 dei corpi di colata 7 presenta, inoltre, opportunamente a valle del secondo tratto di raffreddamento 102, una variazione di direzione per l'abbandono progressivo della conchiglia di colata 3 da parte della barra di metallo 9 derivante dalla solidificazione del metallo nella conchiglia di colata 3.
Tipicamente, l'impianto 1 prevede, a valle della conchiglia di colata 3 secondo il senso di avanzamento della barra di metallo 9, una prima stazione di raffreddamento ad esempio del tipo a tunnel.
A valle della prima stazione di raffreddamento è generalmente prevista una cesoia, ad esempio di tipo rotante, per il taglio, in lingotti della lunghezza desiderata, della barra di metallo 9.
Con riferimento alla forma di realizzazione appena sopra descritta, si può prevedere che ciascun corpo di colata 7 definisca almeno una rispettiva porzione di accoppiamento 6 a cui associare stabilmente almeno un rispettivo corpo alettato 5. A titolo d'esempio, il o ciascun corpo alettato 5 è associato stabilmente alla rispettiva porzione di accoppiamento 6 mediante accoppiamento forzato e/o mediante fissaggio reciproco tramite viti 11. Preferibilmente, il o ciascun corpo alettato 5 è associato stabilmente alla rispettiva porzione di accoppiamento 6 mediante interposizione di una pasta termoconduttiva 10.
Opportunamente, la pasta termoconduttiva è di tipo collante e, vantaggiosamente, idroresistente.
In particolare, si è potuto constatare come, impiegando una pasta collante termoconduttiva 10, si possano evitare lavorazioni a specchio della porzioni di accoppiamento 6 e della superficie del corpo alettato 5 destinata ad affacciarsi alla porzione di accoppiamento 6 con conseguente riduzione dei costi.
Preferibilmente, la porzione di accoppiamento 6 è definita in corrispondenza di una porzione della superficie esterna di ciascun corpo di colata 7 destinata ad essere rivolta verso il basso lungo il secondo tratto di raffreddamento 102.
Il o ciascun corpo alettato 5 comprende una pluralità di alettature 5a reciprocamente distanziate.
Con riferimento alla forma di realizzazione rappresentata nelle figure, le alettature 5a sono disposte lungo una direzione sostanzialmente parallela alla direzione di avanzamento della conchiglia di colata 3 lungo il percorso chiuso Nulla vieta, naturalmente, di prevedere che le alettature 5a siano disposte perpendicolarmente alla direzione di avanzamento oppure che si sviluppino lungo diverse direzioni per ottenere, ad esempio, un arrangiamento a cosiddetto “a fiocco di neve”.
Secondo una preferita forma di realizzazione, il corpo alettato 5 è realizzato in alluminio ovvero in rame.
Vantaggiosamente, i corpi di colata 7 sono realizzati in rame.
I mezzi di chiusura 8 possono essere costituiti da un elemento a nastro 8a.
Tale elemento a nastro 8a è mobile lungo un percorso affacciantesi con un suo tratto ad almeno una porzione del secondo tratto di raffreddamento 102.
I corpi di colata 7 sono connessi alla maglia di una catena 12 a sviluppo chiuso e tale catena 12 si avvolgente su almeno due pignoni ad assi paralleli tra loro.
Preferibilmente, il secondo tratto di raffreddamento 102 è definito in corrispondenza del ramo superiore della catena 12.
L'impianto 1 presenta mezzi di raffreddamento, indicati con il numero di riferimento 13, del metallo colato nella conchiglia di colata 3.
Entrando maggiormente nei dettagli, i mezzi di raffreddamento 13 comprendono una pluralità di ugelli di erogazione 13a di un fluido di raffreddamento atti ad investire, con il fluido di raffreddamento, i corpi alettati 5.
Si segnala come l'oggetto del presente trovato possa essere applicato in modo ugualmente efficace su impianti per la produzione, mediante colata, di lingotti di metallo, e nello specifico di metallo non ferroso, diversi da quello descritto e illustrato nelle figure dalla 1 alla 7.
A titolo d'esempio, il corpo alettato 5 può essere associato anche ad impianti del tipo simile a quello descritto ma con la conchiglia mobile costituita dai corpi di colata 7 avvolti su una ruota per realizzare, anche in questo caso, una barra di colata 9 continua.
Nulla vieta tuttavia di impiegare il medesimo concetto inventivo su impianti a colata non continua.
A titolo d'esempio, nelle figure 8 e 9 è illustrato un impianto 30 con corpi di colata 7 affiancati e definenti, ciascuno, un ricettacolo di contenimento 4 conformato già a lingotto.
In questo caso, il dispositivo di colata 2 alimenta la quantità di metallo fuso prevista nel ricettacolo di contenimento 4, sul quale è definito un corpo di colata 7.
Il corpo di colata 7 è associato, in corrispondenza della sua superficie esterna, ad un corpo alettato 5.
Nelle figure 9 e 10 è rappresentato invece in modo schematico un impianto 1 del tipo a giostra 40 presentante una pluralità corpi di colata 7 definenti, ciascuno, una pluralità di ricettacoli di contenimento 4 per un rispettivo lingotto.
Anche in questo caso, la superficie esterna dei corpi di colata 7 è associata ad almeno un corpo alettato 5.
Il funzionamento dell'impianto 1 secondo il trovato è il seguente.
Il metallo fuso è alimentato in continuo nel crogiolo e, dal crogiolo, viene versato nella conchiglia di colata mobile 3 definita dai corpi di colata 7.
Nella conchiglia di colata 3 il metallo si raffredda per effetto dei getti di fluido emesso dagli ugelli di erogazione 13a.
La presenza dei corpi alettati 5 sulla conchiglia di colata 3 e, in particolare, in corrispondenza di ciascun corpo di colata 7, permette di ridurre i tempi di raffreddamento e conseguentemente, di aumentare la velocità della conchiglia di colata 3 e quindi, la produttività dell'impianto.
Inoltre è possibile altresì ridurre la lunghezza del secondo tratto di raffreddamento 102 e, quindi, l'ingombro complessivo dell'impianto 1.
Come è evidente da quanto sopra descritto, nulla vieta di impiegare corpi alettati 5 in impianti per la produzione di lingotti che prevedono di effettuare singole colate, in conchiglie aperte, collocate su un nastro mobile.
In questo caso, il o i corpi alettati 5 sono associati ad una rispettiva porzione di accoppiamento 6 definita sulla superficie esterna di una conchiglia di colata aperta definente un ricettacolo 4 conformato in modo corrispondente al lingotto che si vuole ottenere.
Si è in pratica constatato come l'impianto 1 secondo il trovato assolva pienamente al compito prefissato in quanto consente di ridurre i tempi di raffreddamento del metallo colato all'interno della conchiglia di colata 3 aumentando, di fatto, la produttività.
Tutte le caratteristiche del trovato, su indicate come vantaggiose, opportune o simili, possono anche mancare o essere sostituite da equivalenti. Le singole caratteristiche esposte in riferimento ad insegnamenti generali o a forme di realizzazione particolari, possono essere tutte presenti in altre forme di realizzazione o sostituire caratteristiche in queste forme di realizzazione.
Si è in pratica constatato come in tutte le forme realizzative il trovato abbia raggiunto il compito e gli scopi ad esso preposti.
In pratica i materiali impiegati, purché compatibili con l'uso specifico, nonché le dimensioni e le forme potranno essere qualsiasi, a seconda delle esigenze.
Inoltre, tutti i dettagli sono sostituibili da altri elementi tecnicamente equivalenti.
Claims (14)
- RIVENDICAZIONI 1. Impianto (1) per la produzione, mediante colata, di lingotti di metalli comprendente un dispositivo di colata (2) associato ad almeno una conchiglia di colata (3) mobile lungo un percorso chiuso (100), detta conchiglia di colata (3) definendo almeno un ricettacolo di contenimento (4) per il metallo fuso alimentato da detto dispositivo di colata (2), caratterizzato dal fatto che detta conchiglia di colata (3) comprende almeno un corpo alettato (5) per la dissipazione del calore da detta conchiglia di colata (3) tramite convezione forzata.
- 2. Impianto (1) secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto almeno un corpo alettato (5) è associato stabilmente ad una rispettiva porzione di accoppiamento (6) definita sulla superficie esterna di detta conchiglia di colata (3).
- 3. Impianto (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto dispositivo di colata (2) comprende un dispositivo di colata continua (2a), detta conchiglia di colata (3) comprendendo una pluralità di corpi di colata (7) disposti in successione, ciascuno di detti corpi di colata (7) definendo un tratto (3a), con fondo (7a) e fianchi (7b), di detta conchiglia di colata (3), detto tratto (3a) essendo aperto sui lati rivolti verso i corpi di colata (7) contigui, detti corpi di colata (7) essendo mobili lungo detto percorso chiuso (100), detto percorso chiuso presentando un primo tratto (101) disposto in corrispondenza della zona di colata e, a valle di detto primo tratto (101), un secondo tratto di raffreddamento (102) sostanzialmente rettilineo in cui detti corpi di colata (7) sono sostanzialmente allineati per definire, con i rispettivi fondi (7a) e i rispettivi fianchi (7b), detta conchiglia di colata (3) continua, rettilinea e chiusa per almeno un tratto di percorso (100), a valle della zona di colata, da mezzi di chiusura (8) in corrispondenza del suo lato opposto rispetto al fondo, detto percorso chiuso (100) di detti corpi di colata (7) presentando una variazione di direzione per l'abbandono progressivo di detta conchiglia di colata (3) da parte della barra di metallo (9) derivante dalla solidificazione del metallo in detta conchiglia di colata (3).
- 4. Impianto (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere almeno un corpo alettato (5) associato stabilmente ad una rispettiva porzione di accoppiamento (6) definita sulla superficie esterna di ciascun corpo di colata (7).
- 5. Impianto (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto corpo alettato (5) è associato stabilmente alla rispettiva porzione di accoppiamento (6) mediante interposizione di una pasta collante termoconduttiva (10).
- 6. Impianto (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto corpo alettato (5) è associato stabilmente alla rispettiva porzione di accoppiamento (6) mediante accoppiamento forzato e/o mediante fissaggio reciproco tramite viti (11).
- 7. Impianto (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta porzione di accoppiamento (6) è definita in corrispondenza di una porzione della superficie esterna di detto corpo di colata (7) destinata ad essere rivolta verso il basso lungo detto secondo tratto di raffreddamento (102).
- 8. Impianto (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere una pluralità di corpi di colata (7) definenti, ciascuno, almeno un ricettacolo di contenimento (4) conformato a lingotto, detto corpo alettato (5) essendo associato alla superficie esterna di detti corpi di colata (7).
- 9. Impianto (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto corpo alettato (5) è realizzato in alluminio ovvero in rame.
- 10. Impianto (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti corpi di colata (7) sono realizzati in rame.
- 11. Impianto (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di chiusura (8) comprendono un elemento a nastro (8a), mobile lungo un percorso affacciantesi con un suo tratto ad almeno una porzione di detto secondo tratto di raffreddamento (102).
- 12. Impianto (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere mezzi di raffreddamento (13) del metallo colato in detta conchiglia di colata (3).
- 13. Impianto (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di raffreddamento (13) comprendono una pluralità di ugelli di erogazione (13a) di un fluido di raffreddamento atti ad investire, con detto fluido di raffreddamento, detti corpi alettati (5).
- 14. Impianto (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere un dispositivo di colata di metalli non ferrosi.
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