Traductor para colada de hierro que tiene como fin la detección de impurezas en el proceso de obtención de acero,

que consta de un sistema de sonar compuesto por dos traductores, uno que actúa como emisor y otro como receptor, colocados a ambos lados del recipiente por donde se encuentre la colada, lanzando el traductor emisor un haz de ultrasonido que es recibido por el traductor receptor y después, el haz recibido es procesado y analizado, mostrando el resultado del análisis en una pantalla permitiendo con ello detectar el contenido de impurezas, estando el sistema preparado para que cuando se detecte la presencia de estos elementos no deseados en un número determinado de antemano, se emita una señal eléctrica, de tal manera que esto permita la conexión a un sistema eléctromecánico que pueda cortar, de forma automatizada, el flujo de colada

Traductor para colada de hierro.

Objeto de la invención

Esta invención se refiere a un traductor utilizado para detectar impurezas en un proceso de colada continua de acero.

Antecedentes de la invención

El proceso de colada continua se desarrolló en Europa en los años cincuenta para producir secciones de acero directamente a partir de acero líquido. Anteriormente se producían lingotes que, más tarde, se laminaban en rodillos para formar las palanquillas. Con la colada continua se procesa más de un tercio de la producción mundial de acero. Una de las partes más importantes de este proceso es la detección de elementos indeseables o impurezas en la mezcla, pues de ello depende la calidad del acero final.

En la parte final del proceso de colada, el acero líquido de la olla se vacía en un recipiente de donde, a velocidad controlada, pasa a un molde de sección cuadrada. Las paredes del molde se lubrican para que el acero no se adhiera y se mantienen frías refrigerándolas con serpentines de agua. El molde además, se hace vibrar para ayudar a que el acero se deslice. El molde no tiene tapa inferior porque el acero que ha solidificado en el extremo inferior, sirve como tapa. Después de pasar por el molde, el acero, ya sólido pero al rojo vivo, pasa por una serie de rodillos hasta llegar a una plancha donde, con sopletes, la sección cuadrada se corta en tramos de la longitud deseada.

Durante todo el proceso de colada, los operadores van tomando muestras de la colada y la llevan al laboratorio de análisis. Con la ayuda de espectrómetros se determina la composición química del acero. En particular, son de interés los siguientes elementos: carbono, manganeso, fósforo, azufre, silicio, cromo y bronce. El hierro, la base de la aleación, se determina por balance. Generalmente es necesario hacer algún ajuste a la aleación mediante la adición de otros elementos necesarios o de formadores de escoria para retirar elementos indeseables como el fósforo o el azufre.

Parte de los elementos vertidos en la colada, sirven para que las impurezas se sitúen en la parte superficial de la colada. El sistema de detección de esos elementos no deseados es visual, mediante la observación directa de la mezcla en su estado líquido por parte de un operario. Cuando se detecta el exceso de impurezas se corta el paso del acero líquido en la colada mediante un sistema manual.

Este sistema puede dar lugar a errores porque la detección visual es una tarea compleja incluso para operarios expertos, ya que la aparición de impurezas no siempre es evidente, y porque al ser totalmente manual, el proceso se retrasa, a veces considerablemente, lo cual puede acarrear importantes pérdidas.

Descripción de la invención

El invento que se describe en la presente memoria da respuesta a los problemas anteriormente mencionados.

El proceso que se describe a continuación, está basado en el uso de traductores de sonar de alta frecuencia, y se utiliza para detectar posibles impurezas en el acero líquido y así optimizar el proceso de la colada continua. Tanto el traductor, basado en la patente con nº de solicitud P200702908, como el sistema de control de disparo del haz de ultrasonido, basado en la patente con nº de solicitud P200501318, están diseñados por el inventor que presenta esta memoria.

El sistema de detección consta de dos traductores, uno que actúa como emisor y otro como receptor, colocados a ambos lados del recipiente por donde se desliza la colada. Uno de los traductores emite un haz de ultrasonido que atraviesa el líquido y es recibido por el otro. El resultado obtenido se analiza y se muestra en una pantalla, permitiendo visualizar el estado de la colada y la presencia de impurezas en ella, pues éstas son detectadas por ser más densas que el líquido.

Es necesario un sistema de protección de calor para que el traductor soporte la elevada temperatura que desprende la colada. Para ello se envuelve al traductor con un recubrimiento aislante y la parte que va adosada a la pared lleva como protección un elemento aislante que se apoya sobre la parte externa del pasillo por donde se desliza la colada.

El sistema también está pensado para que, cuando el haz de ultrasonido choque con posibles impurezas y éstas sobrepasen un nivel determinado de cantidad, se emita además una señal eléctrica. Esto permitiría poder instalar un sistema que se pusiera en funcionamiento en ese instante para provocar el cierre automático del paso de colada.

Las características y ventajas de la invención se podrán ver más claramente a partir de la descripción detallada que sigue de una forma preferida de realización, dada únicamente a título de ejemplo ilustrativo y no limitativo, con referencia a las figuras que se acompañan.

Breve descripción de los dibujos

La figura 1 muestra el desarrollo final del proceso de colada y la colocación de los traductores.

En la figura 2 se muestra el funcionamiento del proceso de detección.

Descripción de una realización preferencial

Tal y como se ha indicado en lo que antecede, la descripción detallada de una realización preferencial de la invención va a ser llevada a cabo en lo que sigue con la ayuda de los dibujos anexos, a través de los cuales se utilizan las mismas referencias numéricas para designar las partes iguales o semejantes.

En la figura 1A se muestra gráficamente cómo es un proceso de colada continua en la parte en que el líquido se vierte desde un molde y la colada (1) circula por el pasillo (2) del molde, situación que ha sido elegida para desarrollar esta realización preferencial. La elección de este punto debe entenderse como un ejemplo, pudiendo haber sido seleccionado cualquier otro punto durante esta parte del proceso.

La figura 1B describe la disposición de los elementos en el pasillo (2) por el que circula la colada (1). El traductor que lanza el haz de sonido y que será el traductor emisor (3), se sitúa en el exterior de una de las paredes del pasillo (2), y el otro traductor (4), que recibe el haz y que será el traductor receptor (4), en el exterior de la pared opuesta. Para protegerlos de las altas temperaturas, ambos traductores, emisor (3) y receptor (4), van envueltos por una carcasa de cerámica y no tocan directamente las paredes, sino que van apoyados en un elemento aislante (5), siendo en este caso unas planchas metálicas, que son las que entran en contacto directo con las paredes del pasillo (2).

En la figura 2A, la flecha marca el sentido de los haces de sonido, que va del traductor emisor (3) al traductor receptor (4), ambos protegidos del calor por una chapa metálica (5).

En la figura 2B puede verse el esquema de bloques del sistema de control de disparo de haces y de recepción, así como de análisis de la señal recibida. Dicho sistema va conectado a una toma de corriente eléctrica (15). Desde un ordenador (16) se realiza, mediante una caja de interfaz (6), una petición de disparo de haz que es recogida a través de una interfaz de datos (13) por la tarjeta de control (9). Ésta envía una señal a la tarjeta de disparo (11) del traductor emisor (3) la cual es convertida por el traductor emisor (3) en una señal ultrasónica que viaja a través de la colada (1). Dicha señal es recogida por el traductor receptor (4) que la envía a la tarjeta de recepción de señal (12) y de ahí pasa a la tarjeta de control (10) donde se procesa, y el resultado obtenido se envía a través de la interfaz de datos (13) a la caja de interfaz (6) y de ésta al ordenador (16), donde mediante un software determinado, se visualizan los datos obtenidos. Este proceso se repite de forma continuada permitiendo obtener información del estado de la colada (1) en todo momento. La parte de tarjetas del sistema de control va instalada en una caja de sónar (7), junto al ordenador (16) y la caja de interfaz (6), a la que va conectada mediante un cable (14) y un puerto USB. Todos los elementos de la caja de sonar (7) están conectados a una fuente de alimentación (8).

Este sistema es mucho más fiable que el de visualización de la colada (1), y además permite completarlo con un sistema de corte automático de proceso. El software que analiza la señal puede configurarse para que, cuando se detecta la presencia de impurezas en una cantidad determinada de antemano, el sistema emita una señal eléctrica (17) que puede conectarse a un sistema eléctromecánico que proceda a cortar el flujo de colada de forma automática.

Debe entenderse que la invención ha sido descrita...

1. Traductor para colada de hierro, caracterizado porque consta de dos traductores, uno que actúa como emisor (3) y otro como receptor (4), colocados a ambos lados del recipiente donde se encuentre la colada (1), lanzando el traductor emisor (3) un haz de ultrasonido que atraviesa la colada, que es recibido por el traductor receptor (4), y que después, es procesado y analizado, mostrando el resultado del análisis en una pantalla para mostrar impurezas.

2. Traductor para colada de hierro, según reivindicación primera, caracterizado porque el traductor emisor (3) y el traductor receptor (4), van protegidos del calor por un recubrimiento aislante.

3. Traductor para colada de hierro, según reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el traductor emisor (3) y el traductor receptor (4), van apoyados en un elemento aislante (5) que va adosado a la pared sobre la parte externa del recipiente donde se encuentre la colada.

4. Traductor para colada de hierro, según reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el sistema está preparado para que, cuando se detecte la presencia de impurezas en una cantidad determinada de antemano, se emita una señal eléctrica (17).