ITMI960589A1 - Macchina per la produzione,mediante colata continua,di nastri metallici,particolarmente per la produzione di nastri metallici - Google Patents

Description

D E S C R I Z I O N E

Il presente trovato ha come oggetto una macchina per la produzione, mediante colata continua, di nastri metallici, particolarmente per la produzione di nastri metallici di elevata larghezza.

Sono noti procedimenti per la produzione, mediante colata continua, di nastri metallici larghi tra i quali, trascurando quelli basati su conchiglie fisse o oscillanti, si possono ricordare quelli a conchiglie mobili continue, come ad esempio il metodo Hunter che prevede la colata tra due cilindri raffreddati, oppure il metodo Hazelett che si basa sulla colata tra due nastri di acciaio raffreddati disposti come due cingoli uno sovrapposto all'altro, oppure ancora come il metodo Launer che prevede la colata tra due cingoli, ma dove ciascun cingolo ? formato da una catena d? barre/blocchi a sezione quadro-rettangolare che assorbono il calore di solidificazione del metallo colato e che vengono raffreddate dopo aver lasciato il contatto del prodotto.

In casi sporadici, i nastri metallici ottenuti mediante colata continua sono stati prodotti con il metodo denominato a ruota e nastro, molto impiegato invece per la produzione di barre a sezione trapezia. Tale metodo utilizza una macchina di colata che ha due ruote posizionate in un piano verticale. La ruota inferiore presenta, sulla sua superficie laterale una scanalatura periferica che ? chiusa da un nastro saldato testa-coda e tenuto in tensione sulla ruota inferiore da quella superiore. La scanalatura periferica della ruota inferiore in rotazione e il nastro formano una conchiglia di formatura continua che viene raffreddata da spruzzatori posti internamente alla ruota inferiore ed esternamente al nastro solidificando in tal modo il metallo liquido che viene versato nella conchiglia continua.

Una macchina di questo genere ? descritta ad esempio nel brevetto inglese U.K.-1.015.084. Il concetto di base della macchina con ruota e nastro ? stato poi ripreso con diverse collocazioni della puleggia o delle pulegge utilizzate per premere e/o tensionare tale nastro. Due perfezionamenti di questo genere, messi a punto da Rigaraonti e Mann sono descritti da D.M. Lewis in Metallurgical Reviews 1961 Voi. 6 N? 22 pag. 158 ed in Aluminium 37 (1961) N? 4, S 209/14.

Il procedimento a ruota e nastro, rispetto ai procedimenti che utilizzano due cilindri ha il vantaggio di consentire un'elevatissima produzione oraria in quanto la superficie di scambio termico per lo smaltimento del calore del metallo fuso ? di gran lunga superiore. Rispetto ai procedimenti che utilizzano due nastri a cingoli sovrapposti oppure due cingoli a barre/blocchi il procedimento a ruota e nastro risulta pi? economico in termini di investimento e di pi? facile gestione. Tutte le varianti del procedimento che s? basa sull'impiego di una macchina con ruota e nastro hanno avuto tuttavia, fino ad oggi, una ridotta diffusione a causa della forte limitazione nella larghezza del nastro che ? possibile produrre. Infatti il problema, sino ad oggi insormontabile, ? quello dell'insufficiente planarit? del nastro prodotto che risulta inaccettabile a motivo della accentuata curvatura del nastro continuo di acciaio che forma un lato della conchiglia continua e che ? appoggiato sulla ruota soltanto sui bordi laterali. Con una larghezza nell'intorno dei 300 min ed oltre, tale nastro non mantiene pi? la necessaria planarit? per due cause fondamentali: la tensione necessaria a tenere il nastro aderente ai bordi della ruota in modo da chiudere a tenuta la camera di solidificazione o conchiglia continua e la deformazione del nastro di acciaio per effetto delle dilatazione dovute al riscaldamento generato dal metallo fuso oppure appena solidificato che viene a diretto contatto con tale nastro.

Compito precipuo del presente trovato ? quello di realizzare una macchina per colata continua del tipo a ruota e nastro in grado di produrre nastri metallici anche di elevata larghezza senza dar luogo a problemi di planarit? nel nastro metallico prodotto.

Nell'ambito di questo compito, uno scopo del trovato ? quello di realizzare una macchina che possa utilizzare la tecnologia, da anni utilizzata ed affinata, delle macchine per colata continua del tipo a ruota e nastro per la produzione di barre a sezione trapezia, garantendo un'alta qualit? del nastro metallico prodotto.

Un altro scopo del trovato ? quello di realizzare una macchina che consenta di produrre nastri metallici, particolarmente nastri metallici di elevata larghezza, con un'altissima produzione oraria.

Un ulteriore scopo del trovato ? quello di realizzare una macchina che, in virt? della sua elevata produttivit?, possa alimentare, qualora richiesto, un impianto di laminazione in linea sfruttandone pienamente la potenzialit? produttiva.

Questo compito, nonch? questi ed altri scopi che meglio appariranno in seguito, sono raggiunti da una macchina per la produzione, mediante colata continua, di nastri metallici, particolarmente per la produzione di nastri metallici di elevata larghezza, comprendente: un tamburo, ad asse orizzontale, azionabile con moto rotatorio attorno a detto asse, detto tamburo presentando, sulla sua superficie laterale, un incavo definente il fondo e due pareti laterali contrapposte di una conchiglia di formatura continua; un nastro continuo sviluppantesi lungo un percorso chiuso ed avvolgentesi per un tratto del suo sviluppo su un tratto della superficie laterale di detto tamburo appoggiandosi sui bordi delimitanti detto incavo per la chiusura di detta conchiglia di formatura continua; mezzi di tensionamento di detto nastro; mezzi di convogllamento di metallo fuso all'interno di detta conchiglia di formatura continua nella zona interessata da detto nastro continuo; mezzi di raffreddamento delle zone di detto nastro e di detto tamburo a contatto con il metallo convogliato in detta conchiglia di formatura continua; caratterizzata dal fatto che detto nastro continuo ? realizzato in materiale suscettibile di polarizzazione magnetica e dal fatto di comprendere mezzi di generazione di un campo magnetico, interessante detto nastro continuo per almeno una parte del suo tratto a contatto con detto tamburo a partire dalla zona di versamento del metallo fuso in detta conchiglia di formatura continua, per contrastare, con forze magnetiche, una deformazione di detto nastro continuo mantenendolo parallelo alla superficie laterale esterna di detto tamburo.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi del trovato risulteranno maggiormente dalla descrizione di una forma di esecuzione preferita, ma non esclusiva, della macchina secondo il trovato, illustrata, a titolo indicativo e non limitativo, negli uniti disegni, in cui:

la figura 1 illustra schematicamente la macchina secondo il trovato in alzato laterale;

la figura 2 illustra schematicamente un particolare ingrandito della figura 1;

la figura 3 ? una sezione schematica della figura 2 eseguita lungo l'asse III-III.

Con riferimento alle figure citate, la macchina secondo il trovato, indicata globalmente con il numero di riferimento 1, comprende un basamento 2 che supporta un tamburo 3, ad asse 3a orizzontale, azionabile con moto rotatorio attorno a tale asse 3a.

Il tamburo 3 presenta, sulla sua superficie laterale, un incavo 4 che definisce il fondo 4a e due pareti laterali contrapposte 4b e 4c di una conchiglia di formatura continua.

L'azionamento del tamburo 3 attorno al suo asse 3a potr? essere ottenuto mediante un motoriduttore di tipo noto e non illustrato per semplicit?.

La macchina comprende inoltre un nastro continuo 5 che si sviluppa lungo un percorso chiuso e che si avvolge, per un tratto del suo sviluppo, su un tratto della superficie laterale del tamburo 3 appoggiandosi sui bordi 6 e 7 che delimitano lateralmente l'incavo 4 chiudendo, in tal modo la conchiglia di formatura continua.

Pi? particolarmente, il nastro 5 si avvolge su tre pulegge 8, 9 e 10 che sono disposte con i loro assi parallelamente all'asse 3a del tamburo 3.

Le pulegge 8, 9 e 10 sono supportate in modo folle attorno ai rispettivi assi e per la puleggia 10 viene prevista la possibilit? di uno spostamento, parallelamente al suo asse 10a, per variare la tensione del nastro 5. Tale spostamento pu? essere ottenuto, in modo di per s? noto, ad esempio mediante un cilindro fluidodinamico 11 che ? incernierato con il suo corpo al basamento 2 e che agisce con lo stelo 12 del suo pistone sul supporto della puleggia 10.

La puleggia 8 ? disposta preferibilmente in modo tale da risultare tangente all'estremit? superiore del tamburo 3, mentre la puleggia 9 ? distanziata rispetto alla puleggia 8 secondo un angolo sostanzialmente di 180? rispetto all'asse 3a in modo tale da risultare tangente all'estremit? inferiore del tamburo 3.

La macchina comprende inoltre mezzi per il convogliamento del metallo fuso all'interno della conchiglia di formatura continua nella zona che ? interessata dal nastro 5. Tali mezzi di convogliamento possono essere costituiti, in modo di per s? noto, da uno o pi? crogioli 13 che versano il metallo fuso nella conchiglia di formatura continua in prossimit? dell'estremit? superiore del tamburo 3, ovvero nella zona ove il nastro 5 inizia ad essere tangente al tamburo 3 in modo tale che il metallo fuso versato, a seguito della rotazione del tamburo 3 e della conseguente traslazione per attrito del nastro 5, venga trascinato nella porzione chiusa della conchiglia di formatura continua.

Nella zona della macchina ove si verifica la tangenza tra il nastro 5 e il tamburo 3 sono disposti mezzi di raffreddamento delle zone del nastro 5 e del tamburo 3 che vengono a contatto con il metallo colato all'interno della conchiglia di formatura continua.

Tali mezzi di raffreddamento possono essere costituiti, in modo di per s? noto, da una pluralit? di ugelli 23 che sono disposti all'interno del tamburo 3 e che sono orientati verso la superficie laterale interna del tamburo e da ugelli 14 che sono supportati all'esterno del tamburo 3 e che sono orientati verso la faccia del nastro 5 rivolta dalla parte opposta rispetto al tamburo 3.

Gli ugelli 23 e 14 potranno essere alimentati con un fluido in pressione in modo tale da erogare, a seconda delle esigenze, un liquido refrigerante in pressione oppure una nebbia di liquido refrigerante e aria.

Secondo il trovato, il nastro 5 ? realizzato in materiale suscettibile di polarizzazione magnetica, come ad esempio acciaio dolce o acciaio inossidabile di tipo ferromagnetico. Il nastro 5 potr? essere costituito anche da un tessuto metallico a seconda delle esigenze.

Sempre secondo il trovato, sono previsti mezzi di generazione di un campo magnetico che interessa il nastro 5 almeno per una parte del tratto a contatto con il tamburo 3 a partire dalla zona di versamento del metallo fuso nella conchiglia di formatura continua in modo tale da contrastare, con forze magnetiche, una deformazione del nastro 5 mantenendolo parallelo alla superficie laterale esterna del tamburo 3.

Tali mezzi di generazione di un campo magnetico possono essere costituiti, come illustrato in particolare nelle figure 1 e 2, da barre magnetiche 16 a sezione rettangolare, quadrata, o tonda orientate parallelamente all'asse 3a del tamburo 3. Le barre magnetiche 16, come pure gli ugelli 14, sono montati su un'incastellatura 17 che ? mobile a comando in avvicinamento o in allontanamento all'asse 3a del tamburo 3, ad esempio mediante una vite 18, per consentire il cambio del nastro 5.

In alternativa, le barre 16 potranno essere sostituite da rulli magnetici di piccolo diametro supportati, in modo girevole attorno ai rispettivi assi, orientati parallelamente all'asse 3a, dalla stessa incastellatura 17 e suscettibili di rotazione attorno ai propri assi a seguito dell'attrito contro il nastro 5.

Anzich? da barre magnetiche, ovvero magneti permanenti, i mezzi di generazione di un campo magnetico potranno essere costituiti da elettromagneti.

I magneti permanenti, oppure gli elettromagneti, presentano un orientamento del campo magnetico tale da esercitare, sulla parte del nastro 5 alla quale si affacciano, forze centrifughe, ovvero dirette dalla parte opposta rispetto all'asse 3a del tamburo 3.

Le barre o rulli magnetici potranno essere a struttura continua, oppure formati da pi? segmenti magnetici separati o isole magnetiche.

Le barre magnetiche 16 o i rulli magnetici impiegati potranno presentare, sul loro lato che ? destinato ad appoggiarsi contro la faccia del nastro 5 opposta rispetto al tamburo, uno strato di rivestimento in materiale a basso coefficiente di attrito.

Le barre magnetiche o i rulli magnetici, oppure altri mezzi di generazione di un campo magnetico utilizzati, sono disposti sull'incastellatura 19 distanziati tra loro in modo tale da consentire la disposizione degli ugelli 14 e il passaggio verso il basso del fluido refrigerante emesso da tali ugelli. Qualora venga previsto l'impiego di uno strato di rivestimento in materiale a basso coefficiente di attrito tra il nastro 5 e le barre magnetiche o altri mezzi di generazione di un campo magnetico, nello strato di materiale a basso coefficiente di attrito si potranno prevedere scanalature per il passaggio del fluido refrigerante emesso dagli ugelli 14.

Vantaggiosamente, almeno sulla parte del nastro 5 che ? interessata dal campo magnetico generato dai magneti permanenti o dagli elettromagneti, sono previsti mezzi di spinta che agiscono sul lato del nastro 5 opposto rispetto al tamburo 3 per mantenere il nastro 5, in tutto il suo sviluppo in larghezza, parallelamente alla superficie laterale cilindrica del tamburo 3.

Tali mezzi di spinta possono essere costituiti, come illustrato, da una pluralit? di rotelle di attrito 19 che sono montate a gruppi attorno ad alberi 20 supportati dall'incastellatura 17 ed orientati con i loro assi parallelamente all'asse 3a.

In alternativa, le rotelle 19 potranno essere sostituite da pattini di appoggio oppure da sfere o da altri mezzi di appoggio tecnicamente equivalenti che agiscono sul nastro 5 in direzione opposta rispetto alla forza derivante dal campo magnetico generato dai magneti permanenti o elettromagneti sopra citati.

Per completezza descrittiva occorre dire che, in prossimit? della puleggia 9, lateralmente al tamburo 3 ? disposto, in modo di per s? noto, un organo deviatore 20 che distacca il nastro metallico 21, derivante dalla solidificazione del metallo colato nella conchiglia di formatura continua, dal tamburo 3 e lo allontana dallo stesso tamburo 3.

Il funzionamento della macchina secondo il trovato ? il seguente.

Il metallo allo stato liquido viene versato, mediante il crogiolo 13, in corrispondenza dell'estremit? superiore del tamburo 3 nella conchiglia di formatura continua delimitata dal nastro 5 e dal tamburo 3 che viene azionato con moto rotatorio attorno al suo asse, in senso antiorario nelle figure 1 e 2.

A seguito della rotazione del tamburo 3, il nastro 5 viene trascinato per attrito e il metallo allo stato fuso inizia la sua solidificazione mentre procede dall'estremit? superiore del tamburo 3 in direzione dell'estremit? inferiore.

Dal punto di immissione all'interno della conchiglia di formatura continua del metallo e per un tratto del suo sviluppo contro il tamburo 3, il nastro 5, venendo a contatto con il metallo allo stato fuso o appena solidificato, subisce un considerevole riscaldamento che avrebbe come effetto quello di provocare una dilatazione degli strati del nastro 5 a diretto contatto con il metallo fuso, o appena solidificato, maggiore rispetto alla dilatazione sul lato che ? rivolto dalla parte opposta rispetto al tamburo e che ? sottoposto a raffreddamento. Tale dilatazione, unitamente alla tensione alla quale ? sottoposto il tratto di nastro 5 avvolto attorno al tamburo 3 avrebbe l'effetto di provocare un'indesiderata deformazione del nastro 5 in direzione dell'asse 3a del tamburo 3 con conseguente deformazione del nastro metallico in formatura.

La presenza, in corrispondenza di tale parte di nastro 5, di magneti permanenti o di elettromagneti che generano sul nastro 5 una forza orientata dalla parte opposta all'asse 3a contrasta efficacemente tale deformazione mantenendo il nastro 3 in una condizione di parallelismo con la superficie laterale esterna del tamburo 3 e quindi consentendo di ottenere un nastro colato con un'ottima planarit? o comunque con una planarit? accettabile e compatibile con le eventuali lavorazioni successive.

In considerazione del fatto che la forza magnetica che viene esercitata dai magneti permanenti o dagli elettromagneti sul nastro 5 pu? essere difficilmente dosata, le rotelle 19, determinando dei punti di appoggio per il lato del nastro 5 opposto rispetto al tamburo 3, hanno l'effetto di evitare una deformazione del nastro 5 in allontanamento dall'asse 3a, consentendo in tal modo di poter utilizzare senza problemi una forza magnetica superiore a quella teoricamente necessaria a contrastare la deformazione verso l'asse 3a del nastro 5.

In uscita dal tamburo 3, il nastro 21, derivante dalla solidificazione del metallo fuso immesso nella conchiglia di formatura continua, viene allontanato mediante l'organo deviatore 20 affiancato al tamburo 3 in prossimit? della puleggia 9. Il nastro 21 viene quindi avviato su rulli 22, alla raccolta, spezzonatura o laminazione.

Si ? in pratica constatato come la macchina secondo il trovato assolva pienamente il compito prefissato in quanto consente di produrre in continuo nastri con larghezza variabile da 300 mm a 1000 mm ed oltre con un'ottima planarit? sulle due facce mantenendo comunque i vantaggi tipici delle macchine di colata continua a ruota e nastro.

La macchina cos? concepita ? suscettibile di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nell'ambito del concetto inventivo; cos?, ad esempio, i mezzi di generazione del campo magnetico potranno essere realizzati utilizzando bozze o piste con magneti di ferrite o di neodimio che possano assumere sia configurazioni sostanzialmente lineari, ed essere quindi disposte parallelamente all'asse 3a del tamburo 3, sia configurazioni curvilinee che permettono grande libert? di posizionamento nello spazio, oppure utilizzando una pluralit? di magneti permanenti o di elettromagneti sotto forma di piccole piastre o cilindretti di almico, ferrite o neodimio.

Inoltre, tutti i dettagli potranno essere sostituti da altri elementi tecnicamente equivalenti.

Claims (16)

1. R I V E N D I C A Z I O N I 1. Macchina per la produzione, mediante colata continua, di nastri metallici, particolarmente per la produzione di nastri metallici di elevata larghezza, comprendente: un tamburo, ad asse orizzontale, azionabile con moto rotatorio attorno a detto asse, detto tamburo presentando, sulla sua superficie laterale, un incavo definente il fondo e due pareti laterali contrapposte di una conchiglia di formatura continua; un nastro continuo sviluppantesi lungo un percorso chiuso ed avvolgentesi per un tratto del suo sviluppo su un tratto della superficie laterale di detto tamburo appoggiandosi sui bordi delimitanti detto incavo per la chiusura di detta conchiglia di formatura continua; mezzi di tensionamento di detto nastro; mezzi di convogllamento di metallo fuso all'interno di detta conchiglia di formatura continua nella zona interessata da detto nastro continuo; mezzi di raffreddamento delle zone di detto nastro e di detto tamburo a contatto con il metallo convogliato in detta conchiglia di formatura continua; caratterizzata dal fatto che detto nastro continuo ? realizzato in materiale suscettibile d? polarizzazione magnetica e dal fatto di comprendere mezzi di generazione di un campo magnetico, interessante detto nastro continuo per almeno una parte del suo tratto a contatto con detto tamburo a partire dalla zona di versamento del metallo fuso in detta conchiglia di formatura cont?nua, per contrastare, con forze magnetiche, una deformazione di detto nastro continuo mantenendolo parallelo alla superficie laterale esterna di detto tamburo.
2. 2. Macchina, secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detti mezzi di generazione di un campo magnetico sono disposti in modo atto ad esercitare su detta parte del nastro continuo forze orientate dalla parte opposta rispetto all'asse di detto tamburo.
3. 3. Macchina, secondo le rivendicazioni 1 e 2, caratterizzata dal fatto che detti mezzi di generazione di un campo magnetico sono costituiti da magneti permanenti.
4. 4. Macchina, secondo le rivendicazioni 1 e 2, caratterizzata dal fatto che detti mezzi di generazione di un campo magnetico sono costituiti da elettromagneti.
5. 5. Macchina, secondo una o pi? delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detti magneti permanenti sono conformati a barre rettilinee disposte parallelamente all'asse di detto tamburo lungo una superficie ideale cilindrica parallela alla superficie laterale di detto tamburo interessata da detta parte del nastro continuo.
6. 6. Macchina, secondo una o pi? delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detti magneti permanenti conformati a barre strisciano sul lato di detto nastro continuo opposto rispetto a detto tamburo con l'interposizione di uno strato di materiale a basso coefficiente di attrito.
7. 7. Macchina, secondo una o pi? delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detti magneti permanenti sono conformati a rulli con assi disposti parallelamente all'asse di detto tamburo e contattanti il lato di detto nastro continuo opposto rispetto a detto tamburo, detti magneti permanenti conformati a rulli essendo supportati girevolmente attorno ai relativi assi ed essendo girevoli per l'attrito derivante dal contatto con detto nastro continuo.
8. 8. Macchina, secondo una o pi? delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detti magneti permanenti conformati a barre o a rulli sono composti da segmenti magnetici distanziati tra loro o isole magnetiche.
9. 9. Macchina, secondo una o pi? delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detti mezzi di raffreddamento comprendono ugelli di spruzzatura di un fluido refrigerante sul lato di detto tratto di nastro continuo opposto a detto tamburo e sulla zona di detto tamburo interessata da detto tratto di nastro continuo.
10. 10. Macchina, secondo una o pi? delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detto fluido refrigerante ? costituito da un liquido in pressione.
11. 11. Macchina, secondo una o pi? delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detto fluido refrigerante ? costituito da una nebbia di liquido refrigerante ed aria.
12. 12. Macchina, secondo una o pi? delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detti mezzi di generazione di un campo magnetico sono distanziati tra loro lungo detta parte di nastro continuo per il passaggio del fluido raffreddante emesso da detti ugelli di spruzzatura.
13. 13. Macchina, secondo una o pi? delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che, in detto strato di materiale a basso coefficiente di attrito, sono definite scanalature per il passaggio del fluido refrigerante emesso da detti mezzi di raffreddamento.
14. 14. Macchina, secondo una o pi? delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto di comprendere mezzi di spinta agenti sul lato di detta parte di nastro continuo opposto rispetto a detto tamburo per mantenere detto nastro continuo contro detto tamburo in contrasto all'azione di dette forze magnetiche.
15. 15. Macchina, secondo una o pi? delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detti mezzi di spinta comprendono rotelle di attrito supportate girevolmente attorno ai relativi assi, disposti parallelamente all'asse di detto tamburo, dette rotelle contattando il lato di detta parte di nastro continuo opposto rispetto a detto tamburo.
16. 16. Macchina per la produzione, mediante colata continua, di nastri metallici, particolarmente per la produzione di nastri metallici di elevata larghezza, caratterizzata dal fatto di comprendere una o pi? delle caratteristiche descritte e/o illustrate.