Metodo innovativo per il riscaldamento a induzione di semilavorati in acciaio di grandi dimensioni, operanti al di sotto della temperatura di Curie. Questo metodo introduce l'uso combinato di un campo magnetico AC tradizionale e un campo magnetico DC prodotti da un unico avvolgimento.
| Titolo brevetto | Apparato per il riscaldamento ad induzione di metalli ferromagnetici |
|---|---|
| Area | Clima, Energia e Mobilità |
| Titolarità | ALMA MATER STUDIORUM - UNIVERSITA' DI BOLOGNA |
| Inventori | Antonio Morandi, Massimo Fabbri, Francesco Mimmi, Giacomo Russo, Mattia Simonazzi, Emiliano Guerra |
| Ambito territoriale di tutela | Italia, con possibilità di estensione internazionale |
| Stato | Disponibile per accordi di sviluppo, opzione, licenza e altri accordi di valorizzazione |
| Keywords | Riscaldamento a induzione, metalli magnetici, elettromagnete, elettromagnete superconduttore, saturazione magnetica |
| Depositato il | 14 maggio 2024 |
Negli ultimi anni, l’elettrificazione dei processi di riscaldamento industriale è diventata sempre più importante, specialmente per aumentare l’efficienza energetica e ridurre l’impatto ambientale. Tra le soluzioni più avanzate, il riscaldamento ad induzione è già utilizzato per materiali come l’alluminio, che non sono magnetici. Tuttavia, applicare questa tecnologia ai grandi semilavorati in acciaio magnetico – come bramme o blumi di varie decine di centimetri – è stato fino ad oggi un limite difficile da superare a causa della particolare permeabilità magnetica dell’acciaio, che rende complesso ottenere un riscaldamento uniforme.
Attualmente, il riscaldamento di questi semilavorati avviene principalmente con forni a gas o resistenze, soluzioni che consumano energia non rinnovabile e producono emissioni di CO₂. L’idea di riscaldare l’acciaio tramite induzione ha già trovato tentativi di implementazione, ma la combinazione di campi magnetici alternati e continui necessari per riscaldare in profondità il materiale comporta vari ostacoli tecnologici e inefficienze.
Spinti da questi limiti e ispirati da brevetti recenti, i ricercatori hanno approfondito lo studio teorico e numerico del riscaldamento ad induzione dell’acciaio, sviluppando un metodo innovativo e indipendente per risolvere queste problematiche.
L’invenzione propone un sistema di riscaldamento a induzione per materiali magnetici, in grado di raggiungere uniformemente anche le parti interne del manufatto. Il cuore del sistema è una combinazione di campi magnetici: un campo alternato (AC) che genera il calore per induzione e un campo continuo (DC) che modula le proprietà magnetiche del materiale.
Questa combinazione consente di aumentare la profondità di riscaldamento, eliminando il bisogno di frequenze troppo basse che possono compromettere l’efficienza. Il campo DC porta il materiale in una condizione di “saturazione magnetica”, riducendo la permeabilità magnetica e aumentando lo spessore della penetrazione del calore. Il risultato è un riscaldamento in profondità del materiale senza compromettere la stabilità del sistema.
Applicazioni.
- Riscaldamento industriale dell’acciaio: Ottimizzazione del riscaldamento di semilavorati in acciaio, come bramme e blumi, con induzione ad alta efficienza.
- Trattamenti termici avanzati: Riscaldamento uniforme di materiali magnetici per migliorare la qualità del materiale tramite trattamenti termici.
- Produzione di componenti automobilistici: Riscaldamento efficiente di parti in acciaio per la fabbricazione di componenti automobilistici.
- Fonderie e lavorazione dei metalli: Ottimizzazione dei processi di riscaldamento e fusione dei metalli, riducendo i consumi energetici.
- Riscaldamento di materiali ferromagnetici in ambito elettronico: Applicazione per il riscaldamento di materiali ferromagnetici utilizzati in componenti elettronici.
Vantaggi.
- Riduzione delle Emissioni: Evitando l’uso di forni a gas, si riducono le emissioni di CO₂, contribuendo a una produzione più sostenibile.
- Efficienza Energetica: Il sistema a induzione è più efficiente rispetto ai metodi tradizionali, riducendo il consumo di energia.
- Uniformità del Riscaldamento: L’invenzione permette un riscaldamento profondo e uniforme anche per manufatti di grandi dimensioni.
- Flessibilità Industriale: È possibile adattare la tecnologia a diversi tipi di acciaio magnetico, aumentando la versatilità del processo produttivo.