IT201900003603A1

IT201900003603A1 - DEVICE AND METHOD FOR ANNEALING COPPER ELEMENTS

Info

Publication number: IT201900003603A1
Application number: IT102019000003603A
Authority: IT
Inventors: Federico Surra
Original assignee: Surra Renato
Priority date: 2019-03-12
Filing date: 2019-03-12
Publication date: 2020-09-12

Description

Descrizione dell'Invenzione Industriale dal titolo: Description of the Industrial Invention entitled:

“DISPOSITIVO E METODO PER LA RICOTTURA DI ELEMENTI IN RAME” "DEVICE AND METHOD FOR ANNEALING COPPER ELEMENTS"

DESCRIZIONE DESCRIPTION

La presente invenzione riguarda un dispositivo (o forno) ed un metodo per la ricottura di elementi metallici, come ad esempio fili o piattine di rame, mediante onde elettromagnetiche. La ricottura è un trattamento termico ad elevata temperatura che può essere eseguita su leghe di acciaio, di rame e di ottone. Solitamente queste leghe sono difficili da lavorare dopo il raffreddamento ad aria a seguito di una lavorazione a caldo, come ad esempio la forgiatura o la laminazione a caldo e la trafilatura. Il processo di ricottura riduce la durezza di questi materiali rendendoli più lavorabili. La durezza ottenuta dopo la ricottura dipende dal tipo di acciaio o di lega sottoposte al processo di ricottura. La temperatura del processo varia in base al materiale: per le leghe di acciaio la temperatura è compresa tra 700 °C e 900 °C, per le leghe di ottone è compresa tra 425 °C e 650 °C, per le leghe di rame è compresa tra 300 °C e 650 °C. The present invention relates to a device (or oven) and a method for annealing metal elements, such as copper wires or strips, by means of electromagnetic waves. Annealing is a high temperature heat treatment that can be performed on steel, copper and brass alloys. Usually these alloys are difficult to machine after air cooling following a hot working, such as forging or hot rolling and drawing. The annealing process reduces the hardness of these materials making them more workable. The hardness obtained after annealing depends on the type of steel or alloy subjected to the annealing process. The process temperature varies according to the material: for steel alloys the temperature is between 700 ° C and 900 ° C, for brass alloys it is between 425 ° C and 650 ° C, for copper alloys it is between 300 ° C and 650 ° C.

Nei sistemi noti allo stato della tecnica, come ad esempio i sistemi descritti nelle domande di brevetto statunitensi US210348A ed US923968, il processo di ricottura viene solitamente eseguito in un forno utilizzando un gas inerte in modo da evitare l’ossidazione o la combustione del materiale trattato. Il gas inerte, come ad esempio vapore acqueo, viene portato ad elevate temperature per mezzo di elementi resistivi elettrici. Questi elementi sono disposti in modo tale da riscaldare il gas inerte lungo la direzione in cui si estende la lega metallica all’interno del forno. Il materiale sottoposto a ricottura, come ad esempio un filo di rame, viene fatto scorrere all’interno del forno ad una determinata velocità in modo da essere riscaldato alla corrispondente temperatura necessaria per la ricottura. In systems known to the state of the art, such as for example the systems described in US patent applications US210348A and US923968, the annealing process is usually carried out in an oven using an inert gas in order to avoid oxidation or combustion of the treated material. . The inert gas, such as water vapor, is brought to high temperatures by means of electrical resistive elements. These elements are arranged in such a way as to heat the inert gas along the direction in which the metal alloy extends inside the furnace. The material subjected to annealing, such as a copper wire, is made to slide inside the furnace at a certain speed in order to be heated to the corresponding temperature required for annealing.

La presente arte nota, così come descritta in precedenza, presenta una serie di inconvenienti di seguito evidenziati. Un primo inconveniente consiste nell’elevata capacità termica degli elementi resistivi atti a riscaldare l’interno del forno e la massa da ricuocere. Nel caso in cui il filo o la piattina metallica si rompesse all’interno del forno, si renderebbe necessario aspettare un lungo periodo di tempo per il raffreddamento degli elementi resistivi vista la loro elevata capacità termica: ciò implica necessariamente un rallentamento del processo di ricottura. The present known art, as described above, has a series of drawbacks highlighted below. A first drawback consists in the high heat capacity of the resistive elements designed to heat the inside of the oven and the mass to be cooked. In the event that the wire or metal plate breaks inside the furnace, it would be necessary to wait a long period of time for the resistive elements to cool due to their high heat capacity: this necessarily implies a slowdown in the annealing process.

Un ulteriore inconveniente dei sistemi noti allo stato dell’arte consiste nell’ingombro del forno. Le dimensioni del forno dipendono dalle dimensioni degli elementi resistivi. infatti, per raggiungere le corrette temperature del processo di ricottura e per rendere uniforme la temperatura del gas inerte all’interno del forno, è necessario disporre in successione numerosi elementi resistivi che incrementano la lunghezza del forno in cui si estende la lega metallica da sottoporre a ricottura. Inoltre, per non disperdere il calore del forno, le porzioni esterne degli elementi resistivi sono opportunamente coibentate con un isolante termico che contribuisce ad incrementare le dimensioni del forno. A further drawback of the systems known to the state of the art consists in the size of the oven. The dimensions of the furnace depend on the dimensions of the resistive elements. in fact, in order to reach the correct temperatures of the annealing process and to make the temperature of the inert gas inside the furnace uniform, it is necessary to arrange in succession numerous resistive elements that increase the length of the furnace in which the metal alloy to be subjected extends annealing. Furthermore, in order not to disperse the heat of the furnace, the external portions of the resistive elements are suitably insulated with a thermal insulator which helps to increase the dimensions of the furnace.

Un ulteriore inconveniente dei sistemi noti allo stato dell’arte deriva dal fatto che gli elementi resistivi, producendo calore per effetto Joule, sono poco efficienti e richiedono un consumo energetico elevato. A further drawback of the systems known to the state of the art derives from the fact that the resistive elements, producing heat due to the Joule effect, are inefficient and require high energy consumption.

Un altro inconveniente dei sistemi noti allo stato dell’arte deriva della elevata inerzia termica dei forni che si riverbera, in caso di fermata improvvisa, su filo – piattina all’interno del forno che arriva alla fusione generando complesse operazioni di pulizia e riavvio del forno. Another drawback of the systems known to the state of the art derives from the high thermal inertia of the ovens which reverberates, in the event of a sudden stop, on the wire - strip inside the oven which reaches the melting point, generating complex cleaning operations and restarting the oven. .

Scopo della presente invenzione è pertanto quello di risolvere questi ed altri problemi dell’arte nota, ed in particolare di indicare un dispositivo (o forno) ed un metodo per la ricottura di elementi di rame, come ad esempio fili o piattine, in modo da ridurre le dimensioni del dispositivo di ricottura. The aim of the present invention is therefore to solve these and other problems of the known art, and in particular to indicate a device (or furnace) and a method for annealing copper elements, such as for example wires or strips, so as to reduce the size of the annealing device.

Un ulteriore scopo della presente invenzione è quello di indicare un dispositivo ed un metodo per la ricottura di elementi di rame che utilizza una capacità termica ridotta. A further object of the present invention is to indicate a device and a method for annealing copper elements which uses a reduced thermal capacity.

Un altro scopo della presente invenzione è quello di indicare un dispositivo ed un metodo per la ricottura di elementi di rame energeticamente più efficiente. Another object of the present invention is to indicate a more energy efficient device and method for annealing copper elements.

Un ulteriore scopo della presente invenzione è quello di indicare un dispositivo ed un metodo per la ricottura di elementi di rame che consenta di ridurre i tempi di realizzazione del processo di ricottura. A further object of the present invention is to indicate a device and a method for annealing copper elements which allows to reduce the time required for carrying out the annealing process.

L’invenzione descritta consente di realizzare il processo di ricottura di elementi di rame, come ad esempio fili o piattine, impiegando radiazioni elettromagnetiche con lunghezze d’onda tali da incrementarne l’assorbimento dal materiale sottoposto al processo di ricottura, consentendo così di raggiungere le temperature idonee per la realizzazione di tale processo. In particolare, la richiedente ha verificato che il rame semilucido assorbe le radiazioni elettromagnetiche per un valore di lunghezze d’onda compreso tra 380 e 420 nm, come ad esempio 395 nm. The invention described allows to carry out the annealing process of copper elements, such as for example wires or strips, using electromagnetic radiation with wavelengths such as to increase its absorption by the material subjected to the annealing process, thus allowing to reach the temperatures suitable for carrying out this process. In particular, the applicant verified that semigloss copper absorbs electromagnetic radiation for a value of wavelengths between 380 and 420 nm, such as 395 nm for example.

In questo modo è possibile realizzare un dispositivo (ed un metodo) per la ricottura di elementi di rame atto a utilizzare efficacemente l’energia elettromagnetica sul materiale da sottoporre a ricottura, riducendo drasticamente la capacità termica del dispositivo, le sue dimensioni e diminuendo i tempi necessari per il processo di ricottura ed inoltre incrementando l’efficienza energetica del dispositivo. In this way it is possible to create a device (and a method) for annealing copper elements able to effectively use the electromagnetic energy on the material to be annealed, drastically reducing the thermal capacity of the device, its dimensions and reducing the times. necessary for the annealing process and also increasing the energy efficiency of the device.

Ulteriori caratteristiche vantaggiose della presente invenzione sono oggetto delle unite rivendicazioni che formano parte integrante della presente descrizione. Further advantageous features of the present invention are the subject of the attached claims which form an integral part of the present description.

L’invenzione verrà di seguito descritta dettagliatamente attraverso esempi di realizzazione non limitanti con particolare riferimento alle figure allegate, in cui: The invention will be described in detail below through non-limiting embodiments with particular reference to the attached figures, in which:

- la Figura 1 rappresenta uno schema esemplificativo di un impianto per il trattamento di elementi in rame comprendente un dispositivo per ricottura degli stessi; - la Figura 2 rappresenta un dispositivo per la ricottura di elementi di rame dell’impianto di Figura 1; - Figure 1 represents an exemplary diagram of a plant for the treatment of copper elements comprising a device for annealing them; - Figure 2 represents a device for annealing the copper elements of the plant in Figure 1;

- la Figura 3 rappresenta una sezione trasversale del dispositivo di Figura 2; Figure 3 represents a cross section of the device of Figure 2;

- la Figura 4 rappresenta una tabella in riferimento ad alcune misurazioni effettuate dalla richiedente e relative al dispositivo di Figure 2 e 3; Figure 4 represents a table with reference to some measurements carried out by the applicant and relating to the device of Figures 2 and 3;

- la Figura 5 rappresenta un diagramma di flusso esemplificativo di un processo realizzato dal dispositivo di Figura 2 e di Figura 3. Figure 5 represents an exemplary flow diagram of a process carried out by the device of Figure 2 and Figure 3.

Con riferimento alla Figura 1, viene illustrato un impianto 180 per il trattamento di elementi in rame in cui, un elemento di rame 150, come ad esempio un filo o una piattina, viene movimentato all’interno di almeno un dispositivo (o forno) per la ricottura 100 attraverso mezzi di movimentazione 106, 107 e 108, come ad esempio uno o più carrucole e/o rulli (o tamburi) alcuni dei quali azionabili mediante motori elettrici. Ad esempio, l’elemento di rame 150 viene fatto scorrere, attraverso primi mezzi di movimentazione 106, da uno o più mezzi svolgitori (non mostrati in figura) verso l’ingresso del dispositivo 100. All’uscita del dispositivo 100 l’elemento di rame 150 viene fatto scorrere, attraverso secondi mezzi di movimentazione 107, verso almeno una vasca di raffreddamento 105 contenente un liquido per il raffreddamento dell’elemento 150, come ad esempio acqua. All’uscita dalla vasca di raffreddamento 105 l’elemento di rame 150 viene convogliato attraverso terzi mezzi di movimentazione 108, come ad esempio un rullo (o tamburo) motorizzato, a fasi successive di lavorazione, ad esempio la smaltatura con applicazione e cottura di smalti PE, PEI, PVF, o convogliato a uno o più mezzi di stoccaggio (non mostrati in figura). L’impianto 180 comprendente il dispositivo per la ricottura 100, i mezzi di movimentazione 106, 107, 108, i mezzi svolgitori, i mezzi di stoccaggio e la vasca di raffreddamento 150 viene gestito mediante mezzi di controllo 101, come ad esempio un elaboratore elettronico connesso con mezzi sensori, come ad esempio fotocellule, telecamere e così via. With reference to Figure 1, a plant 180 is shown for the treatment of copper elements in which a copper element 150, such as a wire or a strip, is moved inside at least one device (or oven) to annealing 100 by means of handling means 106, 107 and 108, such as for example one or more pulleys and / or rollers (or drums), some of which can be operated by electric motors. For example, the copper element 150 is made to slide, through first movement means 106, by one or more unwinding means (not shown in the figure) towards the inlet of the device 100. At the outlet of the device 100 the element of copper 150 is made to flow, through second movement means 107, towards at least one cooling tank 105 containing a liquid for cooling the element 150, such as for example water. At the outlet from the cooling tank 105 the copper element 150 is conveyed through third handling means 108, such as for example a motorized roller (or drum), to subsequent processing steps, for example enamelling with the application and firing of glazes PE, PEI, PVF, or conveyed to one or more storage means (not shown in the figure). The plant 180 comprising the annealing device 100, the handling means 106, 107, 108, the unwinding means, the storage means and the cooling tank 150 is managed by control means 101, such as an electronic processor connected with sensor means, such as photocells, cameras and so on.

La Figura 2 rappresenta schematicamente il dispositivo per la ricottura 100 di Figura 1. Detto dispositivo per la ricottura 100 comprende mezzi di emissione 110 di onde elettromagnetiche ed almeno un corpo cavo 140 trasparente a dette onde elettromagnetiche in cui viene fatto scorrere almeno un elemento di rame 150. Il corpo cavo 140 ed i mezzi di emissione 110 sono adiacenti tra loro in modo che le radiazioni elettromagnetiche emesse siano incidenti sul corpo cavo 140. I mezzi di emissione 110 sono atti ad emettere onde elettromagnetiche sostanzialmente monocromatiche ovvero sono in grado di emettere onde elettromagnetiche con una irradianza di picco inclusa in una banda di lunghezze d’onda in un predefinito valore di lunghezze d’onda, dove la banda di emissione ha una larghezza di banda (o valore quadratico medio) di almeno un ordine di grandezza inferiore rispetto al valore di lunghezze d’onda predefinito. Ad esempio, nel caso in cui il predefinito valore di lunghezze d’onda sia 395 nm, la banda di emissione ha una larghezza (o valore quadratico medio) di almeno circa 39.5 nm, anche approssimabile a 39 nm o 40 nm. I mezzi di emissione 110 possono essere ad esempio proiettori DROLED L70 (https://www.photoelcuring.com/it/product/droled-l70/) in grado di emettere una radiazione elettromagnetica sostanzialmente monocromatica con una irradianza di picco ad esempio compresa tra 8 e 16 Wcm<-2 >ed inclusa in una banda larga circa 10 nm (valore quadratico medio), in una delle lunghezze d’onda 385 nm, 395 nm e 405 nm. Detti mezzi di emissione 110 possono comprendere mezzi ottici atti a focalizzare il fascio elettromagnetico sostanzialmente monocromatico emesso, in modo da concentrarlo in una finestra di emissione che può avere ad esempio una larghezza compresa tra 20 e 40 mm. I mezzi di emissione 110 possono inoltre essere modulari, in modo da essere assemblati in successione lungo la direzione in cui si estende il filo di rame 150 da sottoporre a ricottura. Figure 2 schematically represents the annealing device 100 of Figure 1. Said annealing device 100 comprises electromagnetic wave emission means 110 and at least one hollow body 140 transparent to said electromagnetic waves in which at least one copper element is made to slide 150. The hollow body 140 and the emission means 110 are adjacent to each other so that the emitted electromagnetic radiations are incident on the hollow body 140. The emission means 110 are capable of emitting substantially monochromatic electromagnetic waves or are capable of emitting waves electromagnetic with a peak irradiance included in a wavelength band in a predefined wavelength value, where the emission band has a bandwidth (or root mean square) of at least an order of magnitude smaller than the default wavelength value. For example, in the event that the default wavelength value is 395 nm, the emission band has a width (or root mean square value) of at least about 39.5 nm, which can also be approximated to 39 nm or 40 nm. The emission means 110 can be, for example, DROLED L70 projectors (https://www.photoelcuring.com/it/product/droled-l70/) capable of emitting substantially monochromatic electromagnetic radiation with a peak irradiance, for example, between 8 and 16 Wcm <-2> and included in a wide band about 10 nm (root mean square), in one of the 385 nm, 395 nm and 405 nm wavelengths. Said emission means 110 can comprise optical means able to focus the substantially monochromatic electromagnetic beam emitted, so as to concentrate it in an emission window which can have, for example, a width of between 20 and 40 mm. The emission means 110 can also be modular, so as to be assembled in succession along the direction in which the copper wire 150 to be annealed extends.

Il corpo cavo 140 può avere una forma tubolare, ad esempio a sezione circolare o rettangolare, ed è costituito da almeno un materiale trasparente alle radiazioni emesse dai mezzi di emissione 110 ovvero il cui indice di trasmittanza (la frazione dell’intensità di radiazione elettromagnetica che attraversa un materiale rispetto alla radiazione incidente sullo stesso) è massimo almeno nella banda delle lunghezze d’onda emesse dai mezzi di emissione 110. Detto materiale è termicamente resistente alle temperature relative al processo di ricottura in base alla lega sottoposta a tal processo, e può comprendere ad esempio vetro o quarzo. The hollow body 140 can have a tubular shape, for example with a circular or rectangular section, and is made up of at least one material transparent to the radiations emitted by the emission means 110 or whose transmittance index (the fraction of the intensity of electromagnetic radiation which passes through a material with respect to the radiation incident on it) is maximum at least in the band of wavelengths emitted by the emission means 110. Said material is thermally resistant to the temperatures relating to the annealing process based on the alloy subjected to this process, and can include for example glass or quartz.

Poiché il rame semilucido assorbe le radiazioni elettromagnetiche per valori di lunghezze d’onda comprese tra 380 e 420 nm, detti mezzi di emissione 110 possono preferibilmente emettere una radiazione elettromagnetica con una irradianza di picco compresa tra tali valori, come ad esempio 395 nm. Il corpo cavo 140 può essere un tubo di vetro, ad esempio di tipo Schott-FIOLAX (https:// www.schott.com/tubing/english/products/fiolax.html) chiaro o ambrato trasparente alla radiazione emessa dai mezzi di emissione 110, preferibilmente a lunghezze d’onda comprese tra 380 e 420 nm. Since semigloss copper absorbs electromagnetic radiation for wavelength values between 380 and 420 nm, said emission means 110 can preferably emit electromagnetic radiation with a peak irradiance between these values, such as 395 nm. The hollow body 140 can be a glass tube, for example of the Schott-FIOLAX type (https: // www.schott.com/tubing/english/products/fiolax.html) clear or amber transparent to the radiation emitted by the emission media 110, preferably at wavelengths between 380 and 420 nm.

In una forma di realizzazione dell’invenzione il corpo cavo 140 comprende un manicotto di ingresso 130 ed un manicotto di uscita 120 che consentono rispettivamente l’ingresso e l’uscita dell’elemento di rame 150 da sottoporre al processo di ricottura dal corpo cavo 140. Ciascun manicotto 120, 130 comprende almeno una valvola in cui viene fatto fluire un gas inerte, ad esempio azoto oppure del vapore acqueo, con funzione principale riducente ovvero di impedire l’ossidazione dell’elemento di rame 150 durante la ricottura del medesimo. Il vapore svolge anche la funzione di rendere omogenea la temperatura al suo interno per convezione, riducendo i tempi del processo di ricottura. Ad esempio, la valvola del manicotto di ingresso 130 può essere utilizzata per l’ingresso del vapore nel corpo cavo 140 mentre la valvola del manicotto di uscita 120 può essere utilizzata per l’uscita del vapore dal corpo cavo 140 o viceversa. In an embodiment of the invention the hollow body 140 comprises an inlet sleeve 130 and an outlet sleeve 120 which respectively allow the entry and exit of the copper element 150 to be subjected to the annealing process from the hollow body 140 Each sleeve 120, 130 comprises at least one valve in which an inert gas, for example nitrogen or water vapor, is made to flow, with the main function of reducing or preventing oxidation of the copper element 150 during its annealing. The steam also performs the function of making the temperature inside it homogeneous by convection, reducing the time of the annealing process. For example, the valve of the inlet sleeve 130 can be used for the entry of steam into the hollow body 140 while the valve of the outlet sleeve 120 can be used for the exit of steam from the hollow body 140 or vice versa.

La Figura 3 rappresenta schematicamente una sezione trasversale del dispositivo per la ricottura 100 di Figure 1 e 2 in cui detto dispositivo comprende inoltre mezzi riflettori 160 delle radiazioni emesse da detti mezzi di emissione 110. I mezzi riflettori 160 consentono di riflettere e convogliare le radiazioni elettromagnetiche ad essi incidenti nella zona del corpo cavo 140 in cui viene fatto scorrere l’elemento di rame 150. I mezzi riflettori 160 possono assumere ad esempio una forma concava, ad esempio parabolica o circolare, in cui viene disposto il corpo cavo 140. La superficie interna alla concavità dei mezzi riflettori 160 può comprendere un materiale termicamente resistente alle temperature di esercizio del dispositivo 100, il cui indice di riflettanza (la frazione dell’intensità di radiazione elettromagnetica che viene riflessa da un materiale rispetto alla radiazione incidente sullo stesso) è massimo almeno nella banda delle lunghezze d’onda emesse dai mezzi di emissione 110, come ad esempio uno specchio. La superficie esterna alla concavità dei mezzi riflettori 160 può comprendere un materiale termicamente isolante, come ad esempio lana di roccia, in modo da ridurre la dispersione del calore all’interno del dispositivo per la ricottura 100. Figure 3 schematically represents a cross section of the annealing device 100 of Figures 1 and 2 in which said device further comprises reflector means 160 of the radiations emitted by said emission means 110. The reflector means 160 allow to reflect and convey the electromagnetic radiations incident thereto in the area of the hollow body 140 in which the copper element 150 is made to slide. The reflector means 160 can assume, for example, a concave shape, for example parabolic or circular, in which the hollow body 140 is arranged. internal to the concavity of the reflecting means 160 can comprise a material that is thermally resistant to the operating temperatures of the device 100, whose reflectance index (the fraction of the intensity of electromagnetic radiation that is reflected by a material with respect to the radiation incident thereon) is maximum at least in the band of wavelengths emitted by the emission means 11 0, such as a mirror. The surface external to the concavity of the reflector means 160 can comprise a thermally insulating material, such as rock wool, so as to reduce the dispersion of heat inside the annealing device 100.

Con riferimento alla Figura 4, la tabella 200 evidenzia alcune misurazioni effettuate dalla richiedente in riferimento al dispositivo per la ricottura 100 di una piattina di rame, così come raffigurato nelle Figure 2 e 3. In particolare, la piattina di rame 150 utilizzata ha dimensioni trasversali di 4,10 x 2,35 mm. Sono stati utilizzati due mezzi di emissione 110 ciascuno realizzato con un proiettore DROLED L70 FOCUSED LENS con una irradianza di picco pari a 12 Wcm<-2 >centrata ad una lunghezza d’onda di circa 395 nm, la finestra di emissione di ciascun proiettore ha dimensioni 20 x 242 mm. Il corpo cavo 140 è stato realizzato con un tubo di vetro di tipo Schott-FIOLAX di 24 mm di diametro, 1 mm di spessore e lungo 750 mm. I mezzi riflettori 160 sono stati realizzati con un riflettore per far convergere le onde elettromagnetiche sulla piattina di rame 150. La tabella 200 mostra una adeguata ricottura della piattina in rame, ovvero il suo allungamento in percentuale è maggiore del 30% rispetto alla lunghezza iniziale, per valori di velocità compresi tra 0,5 e 1,5 m/minuto. In particolare, la richiedente ha verificato che con questa realizzazione della presente invenzione la piattina in esame può essere ricotta efficacemente alla velocità massima di circa 1,2 m/minuto, con un dispositivo per la ricottura notevolmente e vantaggiosamente più corto rispetto ai dispositivi per la ricottura di arte nota. La richiedente ha inoltre stabilito che una velocità pari a circa 10,5 m/minuto può essere raggiunta utilizzando 14 proiettori DROLED L70 FOCUSED LENS con una irradianza di picco pari a 16 Wcm<-2>, realizzando un dispositivo per la ricottura della piattina in esame con un corpo cavo lungo circa 3,5 metri, notevolmente e vantaggiosamente più corto rispetto ai dispositivi per la ricottura di arte nota. With reference to Figure 4, table 200 highlights some measurements made by the applicant with reference to the device for annealing a copper strip 100, as shown in Figures 2 and 3. In particular, the copper strip 150 used has transverse dimensions of 4.10 x 2.35 mm. Two emission means 110 were used, each made with a DROLED L70 FOCUSED LENS projector with a peak irradiance equal to 12 Wcm <-2> centered at a wavelength of about 395 nm, the emission window of each projector has dimensions 20 x 242 mm. The hollow body 140 was made with a glass tube of the Schott-FIOLAX type of 24 mm in diameter, 1 mm thick and 750 mm long. The reflector means 160 were made with a reflector to make the electromagnetic waves converge on the copper strip 150. Table 200 shows an adequate annealing of the copper strip, i.e. its elongation in percentage is greater than 30% with respect to the initial length, for speed values between 0.5 and 1.5 m / minute. In particular, the Applicant has verified that with this embodiment of the present invention the strip under examination can be effectively annealed at the maximum speed of about 1.2 m / minute, with a device for annealing which is considerably and advantageously shorter than the devices for the annealing of known art. The applicant also established that a speed of approximately 10.5 m / minute can be achieved using 14 DROLED L70 FOCUSED LENS projectors with a peak irradiance of 16 Wcm <-2>, making a device for annealing the strip in examination with a hollow body about 3.5 meters long, considerably and advantageously shorter than the prior art annealing devices.

Le misurazioni condotte dalla richiedente mostrano come, durante il processo di ricottura, la velocità di scorrimento dell’elemento di rame 150 all’interno del corpo cavo 140 varia in base alla potenza emessa dai mezzi di emissione 110. In particolare, incrementando la potenza emessa dai mezzi di emissione 110 corrisponde un incremento della velocità di scorrimento dell’elemento di rame 150 all’interno del corpo cavo 140. The measurements carried out by the applicant show how, during the annealing process, the sliding speed of the copper element 150 inside the hollow body 140 varies according to the power emitted by the emission means 110. In particular, by increasing the emitted power from the emission means 110 corresponds an increase in the sliding speed of the copper element 150 inside the hollow body 140.

Con riferimento anche alla Figura 5, viene descritto un metodo che consente la ricottura di elementi di rame 150, come ad esempio fili o piattine. With reference also to Figure 5, a method is described which allows the annealing of copper elements 150, such as for example wires or strips.

Al passo 510 viene eseguita, ad esempio da un addetto, una fase di inizializzazione del dispositivo per la ricottura 100 descritto precedentemente. In questa fase, almeno uno degli elementi di rame (una o più piattine e/o fili) 150 è posizionato attraverso i mezzi di movimentazione, descritti in riferimento alla Figura 1, in modo da passare all’interno di almeno un corpo cavo 140 del dispositivo per la ricottura Al passo 520 i mezzi di controllo 101 eseguono una fase di emissione, in cui uno o più mezzi di emissione 110 sono attivati in modo da emettere onde elettromagnetiche incidenti sul corpo cavo 140. Le onde elettromagnetiche emesse sono sostanzialmente monocromatiche ovvero hanno una irradianza di picco inclusa in una banda di lunghezze d’onda in un predefinito valore di lunghezze d’onda, dove la banda di emissione ha una larghezza di banda (o valore quadratico medio) di almeno un ordine di grandezza inferiore rispetto al valore di lunghezze d’onda predefinito. Ad esempio, nel caso in cui il predefinito valore di lunghezze d’onda sia 405 nm, la banda di emissione ha una larghezza (o valore quadratico medio) di almeno circa 40.5 nm, anche approssimabile a 40 nm o 41 nm. Detto predefinito valore di lunghezze d’onda è tale da incrementare l’assorbimento delle onde elettromagnetiche dal materiale sottoposto al processo di ricottura. In particolare, la richiedente ha verificato che per il rame tale valore è compreso tra 380 e 420 nm, come ad esempio 395 nm. At step 510 an initialization step of the annealing device 100 described above is performed, for example by an employee. In this phase, at least one of the copper elements (one or more strips and / or wires) 150 is positioned through the handling means, described with reference to Figure 1, so as to pass inside at least one hollow body 140 of the annealing device At step 520 the control means 101 perform an emission step, in which one or more emission means 110 are activated so as to emit electromagnetic waves incident on the hollow body 140. The emitted electromagnetic waves are substantially monochromatic or have a peak irradiance included in a wavelength band in a predefined wavelength value, where the emission band has a bandwidth (or root mean square) of at least an order of magnitude smaller than the value of wavelengths default. For example, in the event that the default wavelength value is 405 nm, the emission band has a width (or root mean square value) of at least about 40.5 nm, which can also be approximated to 40 nm or 41 nm. Said default value of wavelengths is such as to increase the absorption of electromagnetic waves from the material subjected to the annealing process. In particular, the Applicant has verified that for copper this value is between 380 and 420 nm, such as 395 nm for example.

Al passo 530 i mezzi di controllo 101 eseguono una fase di movimentazione, in cui almeno uno di detti elementi di rame 150 è fatto scorrere in almeno un corpo cavo 140 da detti mezzi di movimentazione. La velocità di scorrimento dipende dalla potenza emessa dai mezzi di emissione 110 citati al passo 520. At step 530 the control means 101 carry out a movement step, in which at least one of said copper elements 150 is made to slide in at least one hollow body 140 by said movement means. The sliding speed depends on the power emitted by the emission means 110 mentioned in step 520.

Al passo 540 i mezzi di controllo 101 eseguono, una fase di verifica, in cui verificano se il processo di ricottura procede in maniera adeguata. Questa fase può essere eseguita ad esempio rilevando periodicamente attraverso mezzi sensori l’allungamento dell’elemento di rame 150 sottoposto al processo di ricottura. Alternativamente, durante questa fase, un addetto può prelevare periodicamente dei campioni di rame sottoposti al processo di ricottura, può determinarne l’allungamento e può interagire con i mezzi di controllo. Nel caso l’allungamento in percentuale sia maggiore ad esempio del 30% rispetto alla lunghezza iniziale, il processo di ricottura procede correttamente, conseguentemente i mezzi di controllo 101 eseguono il passo 550. Alternativamente, i mezzi di controllo eseguono il passo 545. At step 540 the control means 101 carry out a verification step, in which they check whether the annealing process is proceeding adequately. This phase can be performed for example by periodically detecting the elongation of the copper element 150 subjected to the annealing process through sensor means. Alternatively, during this phase, an employee can periodically take samples of copper subjected to the annealing process, can determine its elongation and can interact with the control means. If the elongation in percentage is greater, for example, by 30% compared to the initial length, the annealing process proceeds correctly, consequently the control means 101 perform step 550. Alternatively, the control means perform step 545.

Al passo 545 i mezzi di controllo 101 eseguono una fase di correzione, in cui i mezzi di movimentazione sono comandati dai mezzi di controllo 101 in modo da variare, ad esempio diminuire, la velocità di scorrimento degli elementi di rame 150 all’interno del corpo cavo 140. Alternativamente, i mezzi di controllo 101 possono variare, ad esempio incrementare, la potenza delle onde elettromagnetiche emesse dai mezzi di emissione 110 compresi nel dispositivo per la ricottura 100. Al termine di questo passo i mezzi di controllo 101 eseguono il passo 550. At step 545 the control means 101 perform a correction step, in which the movement means are controlled by the control means 101 so as to vary, for example decrease, the sliding speed of the copper elements 150 inside the body cable 140. Alternatively, the control means 101 can vary, for example increase, the power of the electromagnetic waves emitted by the emission means 110 included in the annealing device 100. At the end of this step the control means 101 carry out step 550 .

Al passo 550 i mezzi di controllo 101 verificano se tutto il materiale è stato sottoposto al processo di ricottura; in tal caso eseguono il passo 560. Alternativamente, eseguono il passo 540. At step 550 the control means 101 check whether all the material has been subjected to the annealing process; in this case they execute step 560. Alternatively, they execute step 540.

Al passo 560 i mezzi di controllo 101 eseguono tutte le operazioni necessarie per rendere il dispositivo 100 non operativo, come ad esempio lo spegnimento dei mezzi di emissione 110 e l’arresto dei mezzi di movimentazione. At step 560 the control means 101 perform all the operations necessary to make the device 100 inoperative, such as the shutdown of the emission means 110 and the stop of the handling means.

Dalla descrizione effettuata risultano dunque evidenti i vantaggi della presente invenzione. Il dispositivo (o forno) ed il metodo secondo la presente invenzione consentono vantaggiosamente di effettuare il processo di ricottura di almeno un elemento di rame, come ad esempio un filo o una piattina, che utilizza fasci di radiazioni elettromagnetiche sostanzialmente monocromatici relativi alle lunghezze di assorbimento ottimale del materiale da sottoporre al processo di ricottura. From the above description the advantages of the present invention are therefore evident. The device (or furnace) and the method according to the present invention advantageously allow to carry out the annealing process of at least one copper element, such as for example a wire or a strip, which uses substantially monochromatic electromagnetic radiation beams relative to the absorption lengths of the material to be subjected to the annealing process.

Inoltre, la presente invenzione descrive un dispositivo ed un metodo per la ricottura di elementi di rame che comprende vantaggiosamente un corpo cavo con ridotte dimensioni e quindi con ridotta capacità termica rispetto ai forni noti allo stato dell’arte. Furthermore, the present invention describes a device and a method for annealing copper elements which advantageously comprises a hollow body with reduced dimensions and therefore with reduced heat capacity compared to ovens known in the state of the art.

La presente invenzione descrive inoltre un dispositivo ed un metodo per la ricottura di elementi di rame con una ridotta inerzia termica, in quanto in genere i proiettori di onde elettromagnetiche richiedono un tempo di raffreddamento notevolmente inferiore rispetto ai resistori noti allo stato dell’arte. Ciò consente vantaggiosamente di impedire la fusione del filo o della piattina di rame all’interno del corpo cavo e rende superfluo ripetere le operazioni di inserzione del materiale del filo o della piattina di rame all’interno del corpo cavo. The present invention also describes a device and a method for annealing copper elements with a reduced thermal inertia, since electromagnetic wave projectors generally require a considerably shorter cooling time than resistors known in the state of the art. This advantageously allows to prevent the melting of the copper wire or strip inside the hollow body and makes it unnecessary to repeat the operations of inserting the material of the wire or the copper strip inside the hollow body.

Un ulteriore vantaggio della presente invenzione è quello di descrivere un dispositivo ed un metodo per la ricottura di elementi di rame che consenta di ridurre il consumo di energia elettrica, in quanto l’energia elettromagnetica viene concentrata e convogliata efficacemente sul materiale da sottoporre a ricottura, riducendo la frazione di potenza dispersa su lunghezze d’onda diverse da quelle di assorbimento ottimale del materiale da sottoporre al processo di ricottura. A further advantage of the present invention is that of describing a device and a method for annealing copper elements that allows to reduce the consumption of electrical energy, since the electromagnetic energy is concentrated and efficiently conveyed on the material to be annealed, reducing the fraction of power dispersed on wavelengths other than those of optimal absorption of the material to be subjected to the annealing process.

La presente invenzione descrive inoltre un dispositivo ed un metodo per la ricottura di elementi di rame che consentono vantaggiosamente di ridurre i tempi di realizzazione del processo di ricottura, in quanto riducendo le perdite di potenza è possibile convogliare maggiore energia sul materiale da sottoporre al processo di ricottura per unità di tempo. The present invention also describes a device and a method for annealing copper elements which advantageously allow to reduce the time required for carrying out the annealing process, since by reducing the power losses it is possible to convey more energy to the material to be subjected to the process of annealing per unit of time.

Risulta altresì evidente come la presente invenzione possa essere vantaggiosamente applicata a dispositivi o forni per la ricottura di uno o più elementi in rame, ad esempio fili e/o piattine, ad esempio utilizzando uno o più corpi cavi contemporaneamente ed opportunamente esposti alle radiazioni elettromagnetiche mediante mezzi ottici come ad esempio lenti e/o riflettori. Alternativamente, può essere utilizzato un unico corpo cavo atto a contenere uno o più elementi in rame, ad esempio fili e/o piattine, opportunamente irradiati mediante detti mezzi ottici. It is also evident that the present invention can be advantageously applied to devices or furnaces for annealing one or more copper elements, for example wires and / or strips, for example using one or more hollow bodies simultaneously and suitably exposed to electromagnetic radiation by means of optical means such as lenses and / or reflectors. Alternatively, a single hollow body can be used which can contain one or more copper elements, for example wires and / or strips, suitably irradiated by said optical means.

Naturalmente, fermo restando il principio dell’invenzione, le forme di attuazione ed i particolari di realizzazione potranno essere ampiamente variati rispetto a quanto è stato descritto ed illustrato a puro titolo di esempio non limitativo, senza per questo uscire dall’ambito di protezione della presente invenzione definito dalle rivendicazioni allegate. Naturally, the principle of the invention remaining the same, the embodiments and construction details may be widely varied with respect to what has been described and illustrated purely by way of non-limiting example, without thereby departing from the scope of protection of the present document. invention defined by the appended claims.

Claims

CLAIMS 1. Device (100) for annealing copper elements (150), in particular wires or strips, by means of electromagnetic waves, said device comprising: - at least one hollow body (140) in which at least one of said copper elements (150) is made to slide; - one or more emission means (110) adapted to emit electromagnetic waves incident on said hollow body (140), said device (100) being characterized in that said electromagnetic waves are substantially monochromatic and said hollow body (140) consists of at least one material transparent to said electromagnetic waves.

Device (100) according to claim 1, wherein said emitting means (110) emit electromagnetic waves with a peak irradiance included in a wavelength band in a predefined wavelength value, wherein said wavelength band has a bandwidth of at least one order of magnitude smaller than said predefined wavelength value.

3. Device (100) according to claim 2, wherein said predefined wavelength value is between 380 and 420 nm.

Device (100) according to one of claims 1 to 3, wherein said emission means (110) comprise optical means adapted to focus said electromagnetic beam.

Device (100) according to claim 1, wherein said hollow body (140) is tubular in shape.

Device (100) according to claim 1, wherein said hollow body (140) is constituted by quartz.

Device (100) according to claim 1, wherein said hollow body (140) consists of clear or amber glass.

Device (100) according to claim 1, wherein said hollow body (140) comprises an inlet sleeve (130) and an outlet sleeve (120) which respectively allow the entry and exit of said element copper (150) from said hollow body (140).

Device (100) according to claim 8, wherein said inlet sleeve (130) and said outlet sleeve (120) comprise at least one valve in which an inert gas is made to flow.

Device (100) according to claim 1, comprising reflector means (160) which allow to reflect and convey said electromagnetic waves incident to them in the area of the hollow body (140) in which said copper element (150) is made to slide .

Device (100) according to claim 10, wherein said reflector means (160) have a concave shape in which said hollow body (140) is arranged.

Device (100) according to claim 11, wherein the surface inside the concavity of said reflector means (160) comprises a material reflecting said electromagnetic waves emitted by said emitting means (110).

13. Plant for annealing copper elements (150), in particular wires or strips, comprising: - at least one device (100) for annealing said copper elements (150) according to one of claims 1 to 12; - at least one cooling tank (105) containing a liquid for cooling said copper elements (150); - first handling means (106) adapted to move said copper elements (150) in said device (100); - second movement means (107) adapted to move said copper elements (150) from said device (100) to said cooling tank (105).

14. Method for annealing copper elements (150), in particular wires or strips, by means of electromagnetic waves, said method comprising: - an emission phase, in which one or more emission means (110) emit electromagnetic waves incident on at least one hollow body (140); - a handling step, in which at least one of said copper elements (150) is made to slide in said hollow body (140), said method being characterized in that said electromagnetic waves are substantially monochromatic and said hollow body (140) consists of at least one material transparent to said electromagnetic waves.

Method according to claim 14, wherein said emitting means (110) emit electromagnetic waves with a peak irradiance included in a wavelength band in a predefined wavelength value, wherein said length band wavelength has a bandwidth of at least one order of magnitude lower than said predefined wavelength value.

16. Method according to claim 15, wherein said predefined wavelength value is between 380 and 420 nm.