ITBO20130130A1 - Strumento e metodo di controllo per rilevare la geometria interna di una lingottiera in un impianto di colata continua - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

del brevetto per invenzione industriale dal titolo:

“STRUMENTO E METODO DI CONTROLLO PER RILEVARE LA GEOMETRIA INTERNA DI UNA LINGOTTIERA IN UN IMPIANTO DI COLATA CONTINUAâ€

SETTORE DELLA TECNICA

La presente invenzione à ̈ relativa ad uno strumento e ad un metodo di controllo per rilevare la geometria interna di una lingottiera in un impianto di colata continua.

La presente invenzione trova vantaggiosa applicazione in un impianto di colata continua per la produzione di barre di acciaio, cui la trattazione che segue farà esplicito riferimento senza per questo perdere di generalità.

ARTE ANTERIORE

Un impianto di colata continua per la produzione di barre di acciaio comprende una siviera che alimenta il metallo fuso attraverso un percorso di solidificazione verticale comprendente una lingottiera in cui avviene la solidificazione primaria dell’acciaio. La lingottiera à ̈ un corpo tubolare costituito da un insieme di piastre di rame che vengono raffreddate mediante una continua circolazione di acqua di raffreddamento.

La lingottiera presenta una conicità che converge verso il basso (cioà ̈ verso l’apertura di uscita) in modo tale che la sezione trasversale della lingottiera diminuisca progressivamente dalla apertura di ingresso superiore alla apertura di uscita inferiore; la conicità della lingottiera à ̈ essenziale per permettere alla lingottiera di “seguire†la riduzione della dimensione del metallo conseguente alla riduzione della temperatura. Se la conicità della lingottiera non à ̈ corretta, allora può accadere che la superficie interna della lingottiera perda il contatto con il metallo semisolido (conicità insufficiente) con una conseguente riduzione localizzata della capacità di raffreddamento (in assenza del contatto tra la lingottiera ed il metallo semisolido diminuisce notevolmente la trasmissione del calore) e quindi con la formazione di disomogeneità indesiderate nel metallo semisolido, oppure può accadere che la superficie interna della lingottiera prema troppo sul metallo semisolido (conicità eccessiva) con la conseguente insorgenza di tensioni indesiderate nel metallo semisolido che peggiorano la qualità del processo di solidificazione.

Per monitorare la corretta conicità della lingottiera à ̈ stato proposto di utilizzare uno strumento di controllo che viene applicato sull’esterno di una piastra di rame che compone la lingottiera e misura l’inclinazione rispetto alla verticale della piastra di rame stessa. Tuttavia, à ̈ stato osservato che in alcune situazioni si possono verificare delle indesiderate variazioni di conicità della lingottiera che non vengono rilevate dagli strumenti di controllo noti del tipo di quello sopra descritto che misurano l’inclinazione rispetto alla verticale delle piastre di rame componenti la lingottiera. In particolare, gli strumenti di controllo noti del tipo di quello sopra descritto risultano relativamente meno affidabili quando le piastre di rame non sono perfettamente piane ma presentano un profilo curvilineo.

DESCRIZIONE DELLA INVENZIONE

Scopo della presente invenzione à ̈ fornire uno strumento ed un metodo di controllo per rilevare la geometria interna di una lingottiera in un impianto di colata continua, i quali strumento e metodo di controllo siano privi degli inconvenienti sopra descritti e, in particolare, siano di facile ed economica realizzazione.

Secondo la presente invenzione vengono forniti uno strumento ed un metodo di controllo per rilevare la geometria interna di una lingottiera in un impianto di colata continua, secondo quanto rivendicato dalle rivendicazioni allegate.

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI

La presente invenzione verrà ora descritta con riferimento ai disegni annessi, che ne illustrano un esempio di attuazione non limitativo, in cui:

• la figura 1 à ̈ una vista schematica di un impianto di colata continua per la produzione di barre di acciaio; • la figura 2 à ̈ una vista prospettica e schematica di una parte superiore di una lingottiera dell’impianto della figura 1;

• la figura 3 à ̈ una vista laterale e schematica della lingottiera della figura 2 provvista di uno strumento di controllo che à ̈ realizzato in accordo con la presente invenzione ed esegue il rilevamento della geometria interna della lingottiera;

• la figura 4 à ̈ una vista laterale e schematica di una testa di misura dello strumento di controllo della figura 3;

• la figura 5 à ̈ una vista frontale e schematica della testa di misura della figura 4;

• la figura 6 à ̈ una vista laterale e schematica della testa di misura della figura 4 con in evidenza un sistema di centraggio che agisce sui pattini;

• la figura 7 à ̈ una vista frontale e schematica di una diversa forma di attuazione della testa di misura della figura 4;

• la figura 8 à ̈ una vista laterale e schematica della testa di misura della figura 4 con in evidenza un sistema di movimentazione a cingolo;

• la figura 9 à ̈ una vista prospettica e schematica della testa di misura della figura 4 accoppiata ad un comando manuale;

• la figura 10 à ̈ una vista frontale e schematica di una ulteriore forma di attuazione della testa di misura della figura 4; e

• la figura 11 à ̈ una vista laterale e schematica della testa di misura della figura 10 con in evidenza un sistema di movimentazione a ruotino.

FORME DI ATTUAZIONE PREFERITE DELL’INVENZIONE

Nella figura 1, con il numero 1 Ã ̈ indicato nel suo complesso un impianto di colata continua per la produzione di lingotti di acciaio.

L’impianto 1 comprende una siviera 2 che alimenta l’acciaio fuso ad una sottostante paniera 3 dalla quale l’acciaio fuso viene alimentato ad un percorso di solidificazione verticale. Il percorso di solidificazione verticale comprende all’inizio una lingottiera 4 in rame in cui avviene la solidificazione primaria dell’acciaio; a valle della lingottiera 4 in rame il percorso di solidificazione verticale prosegue con degli iniettori 5 d’acqua. L’impianto 1 comprende una stazione 6 di taglio delle barre di acciaio provvista di rulli 7 estrattori ed un cestello 8 ribaltatore che riceve le singole barre di acciaio dalla stazione 6 di taglio ed alimenta le barre di acciaio stesse ad una lingottiera 4 (ovvero ad un dispositivo di trasporto a rulli).

Secondo quanto illustrato nella figura 2, la lingottiera 4 à ̈ un corpo tubolare di forma parallelepipeda e comprende quattro piastre 10 di rame che vengono raffreddate mediante una continua circolazione di acqua di raffreddamento. Ciascuna piastra 10 di rame presenta una determinata inclinazione rispetto alla verticale e/o un particolare profilo per conferire alla lingottiera 4 un conicità desiderata che riduce progressivamente la sezione trasversale della lingottiera 4 dall’alto verso il basso (cioà ̈ dalla apertura di ingresso superiore che à ̈ più larga alla apertura di uscita inferiore che à ̈ più stretta). La funzione della conicità della lingottiera 4 à ̈ di permettere alla lingottiera 4 di “seguire†la riduzione della dimensione dell’acciaio conseguente alla riduzione della temperatura (cioà ̈ alla solidificazione primaria). Se la conicità della lingottiera non à ̈ corretta, allora può accadere che la superficie interna della lingottiera 4 perda il contatto con l’acciaio semisolido (conicità insufficiente), oppure può accadere che la superficie interna della lingottiera 4 prema troppo sul metallo semisolido (conicità eccessiva).

Secondo quanto illustrato nella figura 3, per rilevare la geometria interna della lingottiera 4 (e quindi, tra le altre cose, per verificare la corretta conicità della lingottiera 4) à ̈ previsto l’utilizzo di uno strumento 11 di controllo. Lo strumento 11 di controllo comprende una testa 12 di misura che à ̈ atta a venire inserita all’interno della lingottiera 4 per scorrere lungo tutta la lingottiera 4 stessa; in altre parole, la testa 12 di misura viene inserita in un estremità della lingottiera 4 per percorrere tutta la lingottiera 4 fino all’estremità opposta. A tale scopo, à ̈ previsto un dispositivo 13 di avanzamento (schematicamente illustrato nelle figure 8 e 11) che à ̈ atto a spostare autonomamente la testa 12 di misura lungo la lingottiera 4 (cioà ̈ da una estremità di ingresso della lingottiera 4 fino ad una estremità di uscita della lingottiera 4).

La testa 12 di misura presenta una forma parallelepipeda avente una parete 14 inferiore ed una parete 15 superiore tra loro parallele ed opposte, due pareti 16 e 17 laterali tra loro parallele ed opposte, ed una parete 18 anteriore ed una parete 19 posteriore tra loro parallele ed opposte. La testa 12 di misura comprende dei pattini 20 che sono atti ad appoggiarsi alle pareti 10 della lingottiera 4 e fuoriescono dalle pareti 14 inferiore, 15 superiore e 16 e 17 laterali; in particolare, da ciascuna parete 14, 15, 16 o 17 della testa 12 di misura fuoriescono una coppia di pattini 20 tra loro affiancati e paralleli (ovviamente, secondo forme di attuazione perfettamente equivalenti, da ciascuna parete 14, 15, 16 o 17 della testa 12 di misura potrebbero fuoriuscire un solo pattino 20 oppure tre o più pattini 20).

Secondo una preferita forma di attuazione illustrata nelle figure 4, 5 e 6, ciascun pattino 20 à ̈ provvisto di una serie di ruote 21 che sono montate folli e sono atte a rotolare sulla corrispondente parete 10 della lingottiera 4. Le ruote 21 sono generalmente costituite da cilindri metallici pieni e permettono alla testa 12 di misura di scorrere all’interno della lingottiera 4 con un attrito molto basso.

E’ previsto un sistema di movimentazione dei pattini 20 che mantiene sempre tutti i pattini 20 a contatto con le corrispondenti pareti 10 della lingottiera 4 e nello stesso tempo mantiene sempre la testa 12 di misura in una posizione trasversale (ovvero nella sezione trasversale) predeterminata e costante rispetto ad almeno una delle pareti 10 della lingottiera 4.

Nella forma di attuazione illustrata nelle figure 5 e 6, tutti i pattini 20 che fuoriescono dalle pareti 14, 15, 16 e 17 della testa 12 di misura sono montati mobili per scorrere perpendicolarmente alla corrispondente parete 14, 15, 16 o 17 e vengono spinti verso l’esterno, ovvero fuori dalla corrispondente parete 14, 15, 16 o 17, da rispettivi elementi 22 elastici (schematicamente e parzialmente illustrati nella figura 6); nella forma di attuazione illustrata nella figura 6, gli elementi 22 elastici sono costituiti da molle elicoidali metalliche. Secondo una preferita, ma non vincolante, forma di attuazione i due pattini 20 che fuoriescono da una stessa parete 14, 15, 16 o 17 della testa 12 di misura e sono quindi tra loro affiancati e paralleli, sono anche tra loro rigidamente vincolati in modo da spostarsi assieme in modo solidale rispetto alla corrispondente parete 14, 15, 16 o 17.

Secondo quanto illustrato nella figura 6, i pattini 20 che fuoriescono da una coppia di pareti 14 e 15 o 16 e 17 opposte della testa 12 di misura sono tra loro meccanicamente vincolati in modo tale che i pattini 20 stessi compiano sempre spostamenti uguali in estensione ed opposti in verso rispetto alle corrispondenti pareti 14 e 15 o 16 e 17 per garantire la centratura della testa 12 di misura all’interno della lingottiera 4. In altre parole, i pattini 20 che fuoriescono dalla parete 14 inferiore sono meccanicamente vincolati con i pattini 20 che fuoriescono dalla parete 15 superiore in modo tale che i pattini 20 che fuoriescono dalla parete 14 inferiore compiano sempre spostamenti uguali in estensione ed opposti in verso rispetto ai pattini 20 che fuoriescono dalla parete 15 superiore; nello stesso modo, i pattini 20 che fuoriescono dalla parete 16 laterale sono meccanicamente vincolati con i pattini 20 che fuoriescono dalla parete 17 laterale in modo tale che i pattini 20 che fuoriescono dalla parete 16 laterale compiano sempre spostamenti uguali in estensione ed opposti in verso rispetto ai pattini 20 che fuoriescono dalla parete 17 laterale. In questo modo viene sempre garantito che la testa 12 di misura sia sempre centrata orizzontalmente e verticalmente all’interno della lingottiera 4, ovvero che l’asse longitudinale della testa 12 di misura sia sempre coincidente con l’asse longitudinale della lingottiera 4.

Secondo quanto illustrato nella figura 6, i due pattini 20 che fuoriescono da pareti 14 e 15 o 16 e 17 opposte della testa 12 di misura sono tra loro meccanicamente vincolati mediante almeno due cremagliere 23, ciascuna delle quali à ̈ solidale ad un corrispondente pattino 20, si estende parallelamente alla direzione di spostamento dei pattini 20, ed à ̈ disposta affacciata all’altra cremagliera 23, e mediante una ruota 24 dentata che à ̈ montata folle su di un telaio 25 della testa 12 di misura ed à ̈ disposta tra le due cremagliere 23 ed ingrana contemporaneamente con le due cremagliere 23 stesse.

Quindi, nella forma di attuazione illustrata nelle figure 5 e 6, il sistema di movimentazione dei pattini 20 mantiene la testa 12 di misura centrata tra le quattro pareti 10 della lingottiera 4.

Secondo una alternativa, e perfettamente equivalente, forma di attuazione illustrata nella figura 7, il sistema di movimentazione dei pattini 20 mantiene la testa 12 di misura in una posizione fissa e predeterminata rispetto allo spigolo inferiore sinistro della lingottiera 4 (ovvero rispetto alle due pareti 10 della lingottiera 4 che concorrono sullo spigolo inferiore sinistro); in altre parole, il sistema di movimentazione dei pattini 20 mantiene la testa 12 di misura ad una distanza costante e predeterminata rispetto allo spigolo inferiore sinistro della lingottiera 4 (ovvero rispetto alle due pareti 10 della lingottiera 4 che concorrono sullo spigolo inferiore sinistro). In questa forma di attuazione illustrata nella figura 7, i pattini 20 che si appoggiano alle pareti 10 della lingottiera 4 che concorrono sullo spigolo inferiore sinistro (ovvero i pattini 20 che fuoriescono dalle pareti 14 inferiore e 16 laterale della testa 12 di misura) sono montati fissi sulla testa 12 di misura per stabilire una distanza costante e predeterminata tra la testa 12 di misura e lo spigolo inferiore sinistro (ovvero tra la testa 12 di misura e le due pareti 10 della lingottiera 4 che concorrono sullo spigolo inferiore sinistro); invece, i pattini 20 opposti allo spigolo inferiore sinistro (ovvero i pattini 20 che fuoriescono dalle pareti 15 superiore e 17 laterale della testa 12 di misura) sono montati mobili sulla testa 12 di misura per scorrere perpendicolarmente alle corrispondenti pareti 15 e 17 della testa 12 di misura e venire spinti verso l’esterno, ovvero fuori dalle corrispondenti pareti 15 e 17 della testa 12 di misura, da rispettivi elementi 22 elastici per garantire che la testa 12 di misura sia sempre a contatto con tutte le pareti 10 della lingottiera 4 (ovvero per garantire che la testa 12 di misura sia sempre premuta contro lo spigolo inferiore sinistro della lingottiera 4 pur rimanendo sempre a contatto anche con lo spigolo superiore destro della lingottiera 4).

Secondo ulteriori, e perfettamente equivalenti, forme di attuazione non illustrate, Ã ̈ anche possibile che il sistema di movimentazione dei pattini 20 sia una soluzione intermedia tra le due forma di attuazione sopra descritte: ad esempio il sistema di movimentazione dei pattini 20 potrebbe mantenere la testa 12 di misura centrata tra le pareti 10 superiore ed inferiore della lingottiera 4 e, nello stesso tempo, potrebbe mantenere la testa 12 di misura a distanza fissa e predeterminata dalla parete 10 laterale destra o dalla parete 10 laterale sinistra della lingottiera 4; in alternativa, il sistema di movimentazione dei pattini 20 potrebbe mantenere la testa 12 di misura centrata tra le pareti 10 laterali della lingottiera 4 e, nello stesso tempo, potrebbe mantenere la testa 12 di misura a distanza fissa e predeterminata dalla parete 10 superiore o dalla parete 10 inferiore della lingottiera 4.

Secondo quanto illustrato nella figura 4, la testa 12 di misura supporta un sensore 26 di distanza (tipicamente un distanziometro laser) che rileva la superficie interna della lingottiera 4, ovvero misura la distanza esistente tra l’asse longitudinale della testa 12 di misura e la superficie interna della lingottiera 4. Il sensore 26 di distanza à ̈ montato girevole sulla parete 18 anteriore (in alternativa potrebbe essere montato girevole sulla parete 19 posteriore) della testa 12 di misura per ruotare attorno ad un asse 27 di rotazione longitudinale (coincidente con l’asse longitudinale della testa 12 di misura). E’ previsto un dispositivo 28 attuatore (ad esempio un motore elettrico passo-passo) per ruotare il sensore 26 di distanza attorno all’asse 27 di rotazione longitudinale; nella forma di attuazione illustrata nelle figure allegate, il dispositivo 28 attuatore à ̈ disposto in posizione anteriore (ovvero in corrispondenza della parete 18 anteriore della testa 12 di misura), ma secondo alternative e perfettamente equivalenti forme di attuazione il dispositivo 28 attuatore potrebbe essere disposto all’interno della testa 12 di misura in posizione centrale, oppure il dispositivo 28 attuatore potrebbe essere disposto in posizione posteriore (ovvero in corrispondenza della parete 19 posteriore della testa 12 di misura), eventualmente fuoriuscendo a sbalzo dalla parete 19 posteriore della testa 12 di misura. Inoltre, à ̈ previsto un sensore 29 di posizione angolare (ad esempio un encoder angolare) per rilevare la posizione angolare del sensore 26 di distanza attorno all’asse 27 di rotazione longitudinale; nella forma di attuazione illustrata nelle figure allegate, il sensore 29 di posizione angolare à ̈ disposto in posizione anteriore (ovvero in corrispondenza della parete 18 anteriore della testa 12 di misura), ma secondo alternative e perfettamente equivalenti forme di attuazione il sensore 29 di posizione angolare potrebbe essere disposto all’interno della testa 12 di misura in posizione centrale, oppure il sensore 29 di posizione angolare potrebbe essere disposto in posizione posteriore (ovvero in corrispondenza della parete 19 posteriore della testa 12 di misura).

Secondo quanto illustrato nella figura 5, il dispositivo 13 di avanzamento sposta la testa 12 di misura lungo la lingottiera 4 e comprende una coppia di cingoli 30 motorizzati tra loro opposti, ciascuno dei quali fuoriesce da una parete 16 o 17 laterale della testa 12 di misura. Secondo una diversa forma di attuazione non illustrata, il dispositivo 13 di avanzamento potrebbe comprendere una coppia di cingoli 30 motorizzati tra loro opposti, ciascuno dei quali fuoriesce dalla parete 14 inferiore o dalla parete 15 superiore della testa 12 di misura; secondo una ulteriore forma di attuazione non illustrata, il dispositivo 13 di avanzamento potrebbe comprendere un unico cingolo 30 motorizzato che fuoriesce da una parete 16 o 17 laterale, 14 inferiore, o 15 superiore della testa 12 di misura. Normalmente, i cingoli 30 sono realizzati in materiale gommoso per presentare un attrito elevato.

Secondo una preferita forma di attuazione illustrata nella figura 7, ciascun cingolo 30 à ̈ montato mobile per scorrere perpendicolarmente alla corrispondente parete 16 o 17 laterale e viene spinto verso l’esterno, ovvero fuori dalla corrispondente parete 16 o 17 laterale, da almeno un rispettivo elemento 31 elastico; nella forma di attuazione illustrata nella figura 8, i due elementi 31 elastici sono costituiti da molle elicoidali metalliche. Nella forma di attuazione illustrata nella figura 8, ciascun cingolo 30 à ̈ avvolto attorno a due pulegge 32 di estremità che sono montate folli e sono collegate al telaio 25 della testa 12 di misura per scorrere perpendicolarmente alla corrispondente parete 16 o 17 laterale sotto la spinta dei corrispondenti elementi 31 elastici. Inoltre, ciascun cingolo 30 à ̈ avvolto attorno ad una puleggia 33 centrale motorizzata che imprime il movimento al cingolo 30 stesso; la puleggia 33 centrale à ̈ meccanicamente collegata ad un dispositivo 34 attuatore (preferibilmente un motore elettrico passo-passo) provvisto di un sensore 35 di posizione angolare (ad esempio un encoder angolare) che determina la posizione angolare della puleggia 33 centrale e quindi, indirettamente, la posizione del cingolo 30. Secondo una possibile forma di attuazione, un unico dispositivo 34 attuatore comune aziona entrambi i cingoli 30; in alternativa, ciascun cingolo 30 presenta un proprio dispositivo 34 attuatore separato ed indipendente dal dispositivo 34 attuatore dell’altro cingolo 30. Attraverso una banale elaborazione del segnale fornito dai sensori 35 di posizione à ̈ possibile ricostruire con precisione il movimento dei cingoli 30 e quindi la posizione assiale (longitudinale) della testa 12 di misura lungo la lingottiera 4. Secondo una diversa (e perfettamente equivalente) forma di attuazione non illustrata, il sensore 35 di posizione che determina la posizione assiale (longitudinale) della testa 12 di misura lungo la lingottiera 4 à ̈ separato ed indipendente dal dispositivo 13 di avanzamento ed à ̈ preferibilmente accoppiato ad una ruota 21 di un pattino 20.

Secondo la forma di attuazione illustrata nella figura 9, lo strumento 11 di controllo comprende una scatola 36 di interfaccia provvista di una impugnatura 38 che può venire afferrata saldamente da un operatore; la scatola 36 di interfaccia à ̈ meccanicamente collegata alla testa 12 di misura mediante un elemento 37 di collegamento che à ̈ disposto dal lato opposto della impugnatura 38. Preferibilmente, l’elemento 37 di collegamento à ̈ meccanicamente collegato in modo separabile sia alla testa 12 di misura, sia alla scatola 36 di interfaccia.

Secondo una possibile forma di attuazione, la testa 12 di misura potrebbe venire spostata assialmente lungo la lingottiera 4 non solo utilizzando il dispositivo 13 di avanzamento (ovvero mediante una movimentazione autonoma e completamente automatizzata), ma anche utilizzando l’operatore che agisce sull’impugnatura 38 della scatola 36 di interfaccia.

Allo scopo di rendere più maneggevole l’uso dello strumento 11 di controllo, l’elemento 37 di collegamento, à ̈ collegato alla scatola 36 di interfaccia in modo flessibile, ovvero in modo da permettere un movimento relativo tra l’elemento 37 di collegamento e la scatola 36 di interfaccia. Inoltre, l’elemento 37 di collegamento può essere realizzato in materiale metallico e quindi può essere rigido (indeformabile), oppure, in alternativa l’elemento 37 di collegamento può essere realizzato in materiale plastico deformabile elasticamente per essere flessibile e quindi per potersi deformare (anche formando angoli maggiori di 90°) durante l’utilizzo (in sostanza in questo caso l’elemento 37 di collegamento à ̈ un cavo flessibile). Ovviamente possono essere previsti due (o più) elementi 37 di collegamento da utilizzare in alternativa in funzione delle necessità: un elemento 37 di collegamento metallico e quindi rigido (indeformabile), ed un altro elemento 37 di collegamento in materiale plastico deformabile e quindi deformabile.

Infine, secondo quanto illustrato nelle figure 3 e 8, lo strumento 11 di controllo comprende una unità 39 di elaborazione (tipicamente un computer eventualmente di tipo tablet) che à ̈ collegata in modalità senza-fili con la testa 12 di misura (tipicamente in radiofrequenza secondo lo standard di trasmissione dati Bluetooth) per ricevere dalla testa 12 di misura stessa le letture eseguite dai sensori 26 di distanza e 29 e 35 di posizione.

Secondo una preferita forma di attuazione, la scatola 36 di interfaccia comprende un dispositivo di comunicazione in radiofrequenza, il quale à ̈ collegato mediante un cablaggio alloggiato nell’elemento 37 di collegamento con la testa 12 di misura (ed in particolare con i sensori 26 di distanza e 29 e 35 di posizione portati dalla testa 12 di misura) e comunica in radiofrequenza con l’unità 39 di elaborazione. Inoltre, secondo una preferita forma di attuazione, la scatola 36 di interfaccia supporta uno schermo che permette di visualizzare lo stato di funzionamento dello strumento 11 di controllo e permette di visualizzare in tempo reale l’andamento delle misurazioni eseguite dalla testa 12 di misura (ovvero dai sensori 26 di distanza e 29 e 35 di posizione portati dalla testa 12 di misura). Infine, secondo una preferita forma di attuazione, la scatola 36 di interfaccia supporta una tastiera mediante la quale un operatore può controllare il funzionamento dello strumento 11 di controllo e può decidere quali informazioni visualizzare sullo schermo; la tastiera può essere fisica (ovvero provvista di tasti fisici disposti attorno allo schermo) e/o virtuale (ovvero provvista di tasti virtuali visualizzati nello schermo che à ̈ di tipo “touch†).

Nella forma di attuazione illustrata nelle figure 4-5 e 7-8, il dispositivo 13 di avanzamento che sposta la testa 12 di misura lungo la lingottiera 4 comprende una coppia di cingoli 30 motorizzati tra loro opposti. Nella alternativa, e perfettamente equivalente, forma di attuazione illustrata nelle figure 10 e 11, i cingoli 30 motorizzati sono sostituiti da un ruotino 40 motorizzato che fuoriesce dalla parete 14 inferiore della testa 12 di misura (ovviamente, il ruotino 40 motorizzato potrebbe fuoriuscire da un’altra parete 15, 16 o 17 della testa 12 di misura, oppure potrebbero essere previsti due ruotini 40 motorizzati che fuoriescono da due pareti 14, 15, 16, 17 opposte della testa 12 di misura). Normalmente, la superficie anulare del ruotino 40 à ̈ ricoperta da uno strato di materiale gommoso per presentare un attrito elevato. Come già avviene per i cingoli 30, il ruotino 40 riceve il movimento dal dispositivo 34 attuatore, tipicamente mediante una comune trasmissione a cinghia. Come già avviene per i cingoli 30, il ruotino 40 à ̈ montato mobile per scorrere perpendicolarmente alla corrispondente parete 14 inferiore e viene spinto verso l’esterno, ovvero fuori dalla parete 14 inferiore, da almeno un rispettivo elemento 31 elastico.

Nelle forma di attuazione illustrate nelle figure allegate, il dispositivo 28 attuatore del sensore 26 di posizione ed il dispositivo 34 attuatore del dispositivo 13 di avanzamento sono separati ed indipendenti; secondo una alternativa e semplificata forma di attuazione non illustrata à ̈ previsto un unico dispositivo attuatore comune che fornisce il moto sia al sensore 26 di distanza, sia al dispositivo 13 di avanzamento. In altre parole, al posto di avere due dispositivi 28 e 34 attuatori distinti à ̈ presente un unico dispositivo attuatore comune che movimenta il sensore 26 di distanza ed il dispositivo 13 di avanzamento.

In questa forma di attuazione semplificata, quando la testa 12 di misura viene avanzata manualmente mediante la scatola 36 di interfaccia gli effettori (cioà ̈ i cingoli 30 oppure i ruotini 40) del dispositivo 13 di avanzamento vengono spostati verso l’interno della testa 12 di misura per non toccare le pareti 10 della lingottiera 4 (ovvero gli effettori del dispositivo 13 di avanzamento continuano a muoversi senza tuttavia toccare le pareti 10 della lingottiera 4 e quindi senza imprimere alcuno spostamento alla testa 12 di misura).

Preferibilmente, sia la testa 12 di misura, sia l’unità 39 di elaborazione sono provviste di proprie batterie elettriche ricaricabili in modo da essere completamente autonome durante l’utilizzo.

Viene di seguito descritto il funzionamento dello strumento 11 di controllo.

Come detto in precedenza, inizialmente la testa 12 di misura viene inserita all’interno della lingottiera 4 e, mediante il dispositivo 13 di avanzamento oppure mediante l’impugnatura 38 della scatola 36 di interfaccia, viene avanzata (preferibilmente a velocità costante) lungo tutta la lingottiera 4 da un estremo all’altro. Mentre la testa 12 di misura avanza lungo la lingottiera 4, il dispositivo 28 attuatore ruota (preferibilmente a velocità costante) il sensore 26 di distanza attorno all’asse 27 di rotazione longitudinale in modo tale che il sensore 26 di distanza “spazzoli†ciclicamente a 360° tutta la superficie interna della lingottiera 4 disposta attorno al sensore 26 di distanza. In questo modo, la lettura del sensore 26 di distanza avviene lungo una spirale, il cui passo dipende sia dalla velocità di rotazione del sensore 26 di distanza attorno all’asse 27 di rotazione longitudinale, sia dalla velocità di avanzamento della testa 12 di misura lungo la lingottiera 4. Ovviamente, per necessità particolari, à ̈ anche possibile che il sensore 26 di distanza venga fatto ruotare per 360° attorno all’asse 27 di rotazione longitudinale mantenendo ferma la testa 12 di misura rispetto alla lingottiera 4 (in questo caso la lettura del sensore 26 di distanza avviene lungo una circonferenza), oppure à ̈ possibile che il sensore 26 di posizione non venga fatto ruotare mentre la testa 12 di misura avanza lungo la lingottiera 4 (in questo caso la lettura del sensore 26 di distanza avviene lungo una retta).

L’unità 39 di elaborazione riceve le letture dei sensori 26 di distanza e 29 e 35 di posizione e quindi determina in tempo reale la geometria interna della lingottiera 4.

Secondo una preferita forma di attuazione, lo strumento 11 di controllo comprende una valigetta metallica trasportabile provvista internamente di scomparti conformati che sono atti a ricevere ed alloggiare rispettivamente la testa 12 di misura, la scatola 36 di interfaccia e l’elemento 37 di collegamento (oppure due o più elementi 37 di collegamento che si differenziano tra loro per dimensioni e per conformazione rigida o flessibile). La valigetta metallica potrebbe avere anche uno scomparto per alloggiare anche l’unità 39 di elaborazione (normalmente costituita da un computer eventualmente di tipo tablet) provvista di un software dedicato allo strumento 11 di controllo, ma eventualmente utilizzabile anche per altri scopi. La funzione della valigetta à ̈ sia di permettere di trasportare/spedire facilmente lo strumento 11 di controllo, sia di garantire una adeguata protezione meccanica allo strumento 11 di controllo durante il trasporto (o la spedizione).

Lo strumento 11 di controllo sopra descritto presenta numerosi vantaggi.

In primo luogo, lo strumento 11 di controllo sopra descritto à ̈ di facile ad intuitivo utilizzo anche da parte di un utente non esperto; in altre parole, à ̈ possibile utilizzare con profitto lo strumento 11 di controllo sopra descritto anche dopo una semplice lettura del manuale di istruzione allegato allo strumento 11 di controllo stesso senza la necessità di uno specifico addestramento. Infatti, una volta inserita la testa 12 di misura all’interno della lingottiera 4, lo strumento 11 di controllo procede ad eseguire il rilievo in completa autonomia senza richiedere alcun intervento esterno da parte dell’operatore.

Lo strumento 11 di controllo sopra descritto permette di eseguire i rilievi in modo completamente automatico e quindi permette di fare dei rilievi oggettivi (cioà ̈ completamente depurati dalla soggettività dell’operatore) garantendo una elevata affidabilità e ripetibilità del rilievo della geometria interna della lingottiera 4.

Lo strumento 11 di controllo sopra descritto permette di rilevare velocemente e con estrema precisione la geometria interna della lingottiera 4. In sostanza, lo strumento 11 di controllo sopra descritto fornisce all’operatore in tempo reale le informazioni sulla geometria interna della lingottiera 4; tali informazioni vengono visualizzate in tempo reale in uno schermo della unità 39 di elaborazione (che à ̈ leggera e facilmente trasportabile in quanto alimentata mediante batterie). Ovviamente, le informazioni sulla geometria interna della lingottiera 4 vengono memorizzate in una memoria non volatile della unità 39 di elaborazione e quindi possono venire certificate ed ulteriormente elaborate in qualunque momento.

Grazie all’utilizzo dello strumento 11 di controllo sopra descritto à ̈ possibile ridurre notevolmente i tempi di verifica della geometria interna della lingottiera 4.

Lo strumento à ̈ anche utilizzabile direttamente negli impianti 1 di colata continua e non necessita dello smontaggio della lingottiera 4; può infatti essere inserito nella lingottiera 4 in posizione verticale (ovvero nella naturale posizione di collocamento della lingottiera 4 nell’impianto 1 di colata continua) ed efficacemente svolgere le sue funzioni di misura (sia con movimentazione automatica che manuale).

Lo strumento 11 di misura à ̈ dunque in grado di svolgere le sue funzioni sia in una lingottiera 4 disposta orizzontalmente che verticalmente.

Utilizzando lo strumento 11 di controllo sopra descritto prima e dopo un certo periodo di attività produttiva, à ̈ possibile determinare l’andamento dell’usura della lingottiera 4 e quindi à ̈ possibile ottimizzare la vita operativa della lingottiera 4 senza incorrere né in danni qualitativi sul prodotto (causati da un utilizzo eccessivo della lingottiera 4), né in un incompleto utilizzo della lingottiera 4 (correlato ad una prematura -ed antieconomica - sostituzione).

Inoltre, lo strumento 11 di controllo sopra descritto à ̈ di semplice ed economica realizzazione.

Claims (19)

1. RIVENDICAZIONI 1) Strumento (11) di controllo per rilevare la geometria interna di una lingottiera (4) in un impianto (1) di colata continua; lo strumento (11) di controllo comprende una testa (12) di misura che à ̈ atta a venire inserita all’interno della lingottiera (4), presenta una parete (14) inferiore ed una parete (15) superiore tra loro parallele ed opposte, presenta due pareti (16, 17) laterali tra loro parallele ed opposte, e supporta un primo sensore (26) di distanza che rileva la superficie interna della lingottiera (4); lo strumento (11) di controllo à ̈ caratterizzato dal fatto che: la testa (12) di misura comprende dei pattini (20) che fuoriescono dalle pareti (14) inferiore, (15) superiore e (16, 17) laterali della testa (12) di misura e sono atti ad appoggiarsi a corrispondenti pareti (10) della lingottiera (4); e la testa (12) di misura comprende un sistema di movimentazione dei pattini (20) che mantiene sempre tutti i pattini (20) a contatto con le corrispondenti pareti (10) della lingottiera (4) e nello stesso tempo mantiene sempre la testa (12) di misura in una posizione trasversale predeterminata e costante rispetto ad almeno una delle pareti (10) della lingottiera (4).
2. 2) Strumento (11) di controllo secondo la rivendicazione 1, in cui: il sistema di movimentazione mantiene la testa (12) di misura centrata tra due prime pareti (10) opposte della lingottiera (4); ciascun pattino (20) che si appoggia alle due prime pareti (10) opposte della lingottiera (4) à ̈ montato mobile sulla testa (12) di misura per scorrere perpendicolarmente alla corrispondente parete (14, 15, 16, 17) della testa (12) di misura e viene spinto verso l’esterno, ovvero fuori dalla corrispondente parete (14, 15, 16, 17) della testa (12) di misura, da almeno un rispettivo primo elemento (22) elastico; ed i due pattini (20) che si appoggiano alle due prime pareti (10) opposte della lingottiera (4) sono tra loro meccanicamente vincolati in modo tale che entrambi i pattini (20) compiano sempre spostamenti uguali in estensione ed opposti in verso rispetto alle corrispondenti pareti (14, 15, 16, 17) della testa (12) di misura per garantire la centratura della testa (12) di misura tra le due pareti (10) opposte della lingottiera (4).
3. 3) Strumento (11) di controllo secondo la rivendicazione 2, in cui i due pattini (20) che si appoggiano alle due prime pareti (10) opposte della lingottiera (4) sono tra loro meccanicamente vincolati mediante: due cremagliere (23), ciascuna delle quali à ̈ solidale ad un corrispondente pattino (20), si estende parallelamente alla direzione di spostamento dei pattini (20), ed à ̈ disposta affacciata all’altra cremagliera (23); ed una ruota (24) dentata che à ̈ disposta tra le due cremagliere (23) ed ingrana contemporaneamente con le due cremagliere (23) stesse.
4. 4) Strumento (11) di controllo secondo la rivendicazione 2 o 3, in cui: tutti i pattini (20) sono montati mobili sulla testa (12) di misura; ed i due pattini (20) che fuoriescono da pareti (14, 15, 16, 17) opposte della testa (12) di misura sono tra loro meccanicamente vincolati in modo tale che entrambi i pattini (20) compiano sempre spostamenti uguali in estensione ed opposti in verso rispetto alle corrispondenti pareti (14, 15, 16, 17) per garantire la centratura della testa (12) di misura all’interno della lingottiera (4).
5. 5) Strumento (11) di controllo secondo la rivendicazione 1, in cui: il sistema di movimentazione mantiene la testa (12) di misura ad una distanza costante e predeterminata rispetto ad una parete (10) della lingottiera; ciascun pattino (20) che si appoggia a detta parete (10) della lingottiera à ̈ montato fisso sulla testa (12) di misura per stabilire una distanza costante e predeterminata tra la testa (12) di misura e detta parete (10) della lingottiera; e ciascun pattino (20) opposto al pattino (20) che si appoggia a detta parete (10) della lingottiera à ̈ montato mobile sulla testa (12) di misura per scorrere perpendicolarmente alla corrispondente parete (14, 15, 16, 17) della testa (12) di misura e viene spinto verso l’esterno, ovvero fuori dalla corrispondente parete (14, 15, 16, 17) della testa (12) di misura, da almeno un rispettivo primo elemento (22) elastico per mantenere sempre la testa (12) di misura premuta contro detta parete (10) della lingottiera.
6. 6) Strumento (11) di controllo secondo la rivendicazione 5, in cui i pattini (20) che fuoriescono da due pareti (14, 15, 16, 17) adiacenti della testa (12) di misura sono montati fissi sulla testa (12) di misura mentre tutti gli altri pattini (20) sono montati mobili sulla testa (12) di misura.
7. 7) Strumento (11) di controllo secondo una delle rivendicazioni da 1 a 6, in cui ciascun pattino (20) Ã ̈ provvisto di ruote (21) che sono montate folli e sono atte a rotolare sulla corrispondente parete (10) della lingottiera (4).
8. 8) Strumento (11) di controllo secondo una delle rivendicazioni da 1 a 7 e comprendente un dispositivo (13) di avanzamento che sposta la testa (12) di misura lungo la lingottiera (4) e comprende almeno un effettore (30; 40) motorizzato che fuoriesce da una parete (16, 17) della testa (12) di misura.
9. 9) Strumento (11) di controllo secondo la rivendicazione 8, in cui il dispositivo (13) di avanzamento comprende una coppia di effettori (30; 40) motorizzati tra loro opposti che fuoriescono da pareti (16, 17) opposte della testa (12) di misura.
10. 10) Strumento (11) di controllo secondo la rivendicazione 8 o 9, in cui ciascun effettore (30; 40) à ̈ montato mobile per scorrere perpendicolarmente alla corrispondente parete (16, 17) e viene spinto verso l’esterno, ovvero fuori dalla corrispondente parete (16, 17), da almeno un rispettivo secondo elemento (31) elastico.
11. 11) Strumento (11) di controllo secondo la rivendicazione 8, 9 o 10, in cui ciascun effettore (30; 40) Ã ̈ costituito da un cingolo (30) motorizzato oppure da un ruotino (40) motorizzato.
12. 12) Strumento (11) di controllo secondo una delle rivendicazioni da 1 a 11, in cui: il primo sensore (26) di distanza à ̈ montato girevole su una parete (18) anteriore o su una parete (19) posteriore della testa (12) di misura per ruotare attorno ad un asse (27) di rotazione longitudinale; à ̈ previsto un dispositivo (28) attuatore per ruotare il primo sensore (26) di distanza attorno all’asse (27) di rotazione longitudinale; ed à ̈ previsto un secondo sensore (29) di posizione angolare per rilevare la posizione angolare del primo sensore (26) di distanza attorno all’asse (27) di rotazione longitudinale.
13. 13) Strumento (11) di controllo secondo la rivendicazione 12 e comprendente: un dispositivo (13) di avanzamento che sposta la testa (12) di misura lungo la lingottiera (4) e comprende almeno un effettore (30; 40) motorizzato che fuoriesce da una parete (16, 17) della testa (12) di misura; ed un dispositivo attuatore comune che fornisce il movimento sia all’effettore (30; 40) del dispositivo (13) di avanzamento, sia al primo sensore (26) di distanza per ruotare il primo sensore (26) di distanza attorno all’asse (27) di rotazione longitudinale.
14. 14) Strumento (11) di controllo secondo una delle rivendicazioni da 1 a 13 e comprendente un terzo sensore (35) di posizione per rilevare la posizione assiale della testa (12) di misura lungo la lingottiera (4).
15. 15) Strumento (11) di controllo secondo la rivendicazione 14, in cui: ciascun pattino (20) à ̈ provvisto di ruote (21) che sono montate folli e sono atte a rotolare sulla corrispondente parete (10) della lingottiera (4); ed il terzo sensore (35) di posizione à ̈ accoppiato ad una ruota (21) di un pattino (20).
16. 16) Strumento (11) di controllo secondo una delle rivendicazioni da 1 a 15 e comprendente: una scatola (36) di interfaccia provvisto di una impugnatura (38) che può venire afferrata da un operatore; ed un elemento (37) di collegamento che à ̈ collegabile alla testa (12) di misura ed alla scatola (36) di interfaccia per stabilire un collegamento meccanico tra la testa (12) di misura e la scatola (36) di interfaccia.
17. 17) Strumento (11) di controllo secondo la rivendicazione 16, in cui l’elemento (37) di collegamento à ̈ deformabile.
18. 18) Equipaggiamento per lo strumento (11) di controllo secondo una delle rivendicazioni da 1 a 17 e comprendente: la testa (12) di misura; un scatola (36) di interfaccia provvista di una impugnatura (38) che può venire afferrata da un operatore; almeno un elemento (37) di collegamento che à ̈ collegabile alla testa (12) di misura ed alla scatola (36) di interfaccia per stabilire un collegamento meccanico tra la testa (12) di misura e la scatola (36) di interfaccia; ed una valigetta provvista internamente di scomparti conformati per alloggiare la testa (12) di misura, l’elemento (37) di collegamento e la scatola (36) di interfaccia.
19. 19) Metodo di controllo per rilevare la geometria interna di una lingottiera (4) in un impianto (1) di colata continua; il metodo comprende la fase di: inserire all’interno della lingottiera (4) una testa (12) di misura presentante una parete (14) inferiore ed una parete (15) superiore tra loro parallele ed opposte e presentante due pareti (16, 17) laterali tra loro parallele ed opposte; e rilevare la superficie interna della lingottiera (4) mediante un primo sensore (26) di distanza portato dalla testa (12) di misura; ed il metodo à ̈ caratterizzato dal fatto di comprendere le ulteriori fasi di: appoggiare a corrispondenti pareti (10) della lingottiera (4) dei pattini (20) che fuoriescono dalle pareti (14) inferiore, (15) superiore e (16, 11) laterali della testa (12) di misura; e movimentare i pattini (20) rispetto alla testa (12) di misura per mantenere sempre tutti i pattini (20) a contatto con le corrispondenti pareti (10) della lingottiera (4) e nello stesso tempo mantenere sempre la testa (12) di misura in una posizione trasversale predeterminata e costante rispetto ad almeno una delle pareti (10) della lingottiera (4).