PROCEDIMIENTO Y DISPOSITIVO PARA MEDIR LA TEMPERATURA DE UN METAL FUNDIDO.

Procedimiento y dispositivo para medir la temperatura de un metal fundido La invención se refiere a un procedimiento para medir un parámetro, en particular la temperatura, de una masa fundida, en particular un metal fundido, mediante una fibra óptica, que está rodeada por un revestimiento, en el que se sumerge la fibra óptica en la masa fundida y se suministra la radiación absorbida por la fibra óptica en la masa fundida a un detector, calentándose la fibra óptica al sumergirse en la masa fundida. Además, la invención se refiere a un dispositivo para medir un parámetro, en particular la temperatura, de una masa fundida, en particular de un metal fundido, con una fibra óptica que presenta un revestimiento y un detector unido a la fibra, rodeando el revestimiento la fibra en varias capas. Parámetros en el sentido de la invención también pueden ser, por ejemplo, la altura de baño o la composición, es decir, la proporción de los componentes. También puede medirse en otras masas fundidas, tales como sal fundida, criolita fundida o vidrio fundido. Un procedimiento de este tipo se conoce, por ejemplo, por el documento JP 11118607. En dicho documento se describe que se usa una fibra óptica para medir la temperatura en metales fundidos. La fibra óptica se desenrolla de una bobina y se suministra mediante un tubo de alimentación al metal fundido. La radiación absorbida por la fibra óptica se evalúa mediante un detector. Las fibras ópticas correspondientes son, por ejemplo, conocidas por el documento JP 10176954. La fibra descrita en dicho documento está rodeada de forma distanciada por un tubo metálico. Alrededor del tubo metálico está dispuesto un tubo de un material aislante que está a su vez rodeado por un tubo metálico externo. Por medio de esta disposición se impide una fusión demasiado rápida del tubo metálico interno. El tubo de un material aislante contiene partículas de carbono, de tal modo que el tubo metálico interior solo se funde cuando la sección correspondiente del tubo está sumergida en el metal fundido. La fibra se sumerge en el metal fundido a una velocidad predeterminada y se realiza un seguimiento para poder seguir midiendo de forma ininterrumpida también en caso de destrucción de la punta de la fibra. En el documento JP 7151918 se divulga una fibra óptica similar para medir la temperatura. En dicho documento la fibra óptica está rodeada por un tubo de protección metálico que está rodeado por una capa de plástico. Además, se conocen alambres de varias capas que se usan en acererías para lograr llevar los materiales de dopaje al acero fundido (por ejemplo, en los documentos DE 199 16 235, DE 37 12 619, DE 196 23 194, US 6.770.366). El documento US 6.227.702 B1 divulga un procedimiento para medir parámetros en metales fundidos por medio de fibras ópticas, en el que la fibra presenta una capa protectora aislante. El documento JP 03 284 709 A divulga un dispositivo medidor con una fibra óptica rodeada por un revestimiento de protección. La invención se basa en el objetivo de mejorar la medición de parámetros en masas fundidas mediante fibras ópticas. El objetivo se logra mediante las características de las reivindicaciones independientes. Las realizaciones ventajosas se indican en las reivindicaciones independientes. Al sumergirla en la masa fundida o al acercarla a la masa fundida o a la capa de escoria (por ejemplo al acero fundido) la fibra óptica se calienta según su naturaleza. El calentamiento se refiere en particular a la punta o al extremo sumergido de la fibra óptica. La fibra óptica, cuyo elemento conductor de la luz es generalmente vidrio de cuarzo, debe renovarse regularmente, por ejemplo en acero fundido, a partir de la punta, debido a que el vidrio de cuarzo no resiste mucho tiempo las altas temperaturas del acero fundido. El procedimiento según la invención se refiere correspondientemente a la parte anterior en cada caso de la fibra óptica que se sumerge en la masa fundida o en una capa de escoria dispuesta sobre la misma. La curva de calentamiento de la fibra óptica (que representa la temperatura T como función del tiempo t) presenta según la invención al menos un punto P(t0,T0), siendo la T1 de la temperatura T de la fibra óptica con respecto al tiempo t en un primer intervalo t0-t hasta una temperatura T0 inferior al incremento T2 de la temperatura de la fibra óptica con respecto al tiempo t en un segundo intervalo temporal inmediatamente posterior t0+t.. Dicha evolución de la temperatura significa que a partir de un determinado punto temporal la curva de calentamiento presenta en principio un ángulo (una cuasi-discontinuidad), en el que la velocidad de calentamiento aumenta claramente con respecto a la evolución anterior. Se ha demostrado que se realiza un movimiento mecánico de la fibra óptica o de su entorno inmediato cuya magnitud depende de la dimensión de la modificación de la velocidad de calentamiento y de la brevedad del intervalo de tiempo correspondiente. Cuanto mayor sea la modificación de la velocidad de calentamiento y más pequeño sea el intervalo de tiempo t, mayor será el movimiento mecánico de la fibra o de su entorno inmediato en el punto temporal de esta modificación casi repentina de la curva de calentamiento. Este movimiento favorece la inmersión de la fibra óptica en la masa fundida y la renovación de la punta de la fibra óptica que mediante el movimiento aplicado de forma súbita (vibración) en la práctica se expulsa, de tal modo que se puede continuar con el seguimiento mediante un extremo de la fibra de vidrio nuevo y no dañado todavía por las altas temperaturas. Preferentemente, el incremento T2 de la temperatura T en el segundo intervalo temporal t0+t es al menos 5 veces, preferentemente al menos 10 veces, en particular al menos 20 veces, tan grande como el incremento al incremento T1 de la temperatura en el primer intervalo temporal t0-t1. De modo particularmente preferente es un incremento 2   50 veces, aún mejor 100 veces superior, de la temperatura en el segundo intervalo de tiempo. La duración del tiempo t de los dos intervalos de tiempo debería ser adecuadamente como máximo de 500 ms, preferentemente como máximo de 200 ms. Es adecuado que la temperatura T0 de la fibra óptica, que está asociada al punto temporal t0 que se encuentra entre los dos intervalos temporales, sea como máximo de 600 °C, preferentemente como máximo de 200 °C, de modo particularmente como máximo de 100 °C. A este respecto, la temperatura de la propia fibra óptica debe considerarse en sentido estricto, es decir, la temperatura del vidrio de cuarzo. Cuanto más reducida sea esta temperatura T0, de la que parte la modificación de la velocidad de calentamiento, mayor y más eficaz puede ser esta modificación. La velocidad con la que se sumerge la fibra óptica en el metal fundido o se acerca al mismo corresponde a la velocidad con la que la estructura de vidrio destruye su punta, de tal modo que siempre se suministra un material de fibra de vidrio nuevo que es adecuado para absorber y reconducir la radiación, sin que se produzcan pérdidas de radiación debidas a una estructura de fibra destruida. Según la invención el dispositivo para medir un parámetro, en particular la temperatura, de una masa fundida, en particular un metal fundido, con una fibra óptica que presenta un revestimiento y un detector unido a la fibra, en el que el revestimiento rodea a la fibra en varias capas, está caracterizado porque una capa está diseñada como un tubo metálico y una capa intermedia dispuesta debajo de la primera está formada por un polvo o un material fibroso o granular, rodeando el material de la capa intermedia la fibra en el estado operativo en forma de varias piezas separadas. La característica, es decir, el material de la capa intermedia que rodea a la fibra en varias piezas separadas, significa en el sentido de la invención que la multiplicidad de piezas está presente en el estado operativo, es decir, al sumergir o después de hacerlo en la masa fundida que se va a medir. A este respecto, están presentes temperaturas de al menos 1000 °C, preferentemente de al menos 1400 °C. En este estado un aglutinante usado eventualmente en la fabricación entre las piezas de la capa intermedia está disuelto o calcinado, de tal modo que las piezas individuales no están adheridas más entre sí o no lo están en gran medida. A este respecto, las piezas pueden formar tanto partículas pequeñas como también unidades de agregación más grandes, tales como conglomerados o por ejemplo estructuras con forma de media concha dispuestas alrededor de la fibra. El material de la capa intermedia tampoco está totalmente fijo, sino sólo limitado en su movimiento. Una capa intermedia de este tipo se calienta durante la inmersión de la fibra óptica en el metal fundido o en una capa de escoria situada sobre... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para medir un parámetro, en particular la temperatura, de una masa fundida (2), en particular de un metal fundido, por medio de una fibra óptica (10), que está rodeada por un revestimiento, en el que el revestimiento rodea la fibra (10) en varias capas (11; 12), en el que una capa intermedia (12) rodea la fibra (10) en el estado operativo en varias piezas, en el que se sumerge la fibra óptica (10) en la masa fundida (2) y se suministra la radiación (10) absorbida por la masa fundida (2) a un detector, en el que la fibra óptica (10) se calienta al sumergirse en la masa fundida (2), y en el que la curva de calentamiento de la fibra óptica (10) presenta al menos un punto P(t0,T0), en el que se separa el revestimiento, siendo la T1 de la temperatura T de la fibra óptica (10) con respecto al tiempo t en un primer intervalo t0-t hasta una temperatura T0 inferior al incremento T2 de la temperatura de la fibra óptica (10) con respecto al tiempo t en un segundo intervalo temporal inmediatamente posterior t0+t. 2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el incremento T2 de la temperatura en el segundo intervalo temporal t0+t es al menos 5 veces, preferentemente al menos 10 veces, en particular al menos 20 veces, tan grande como el incremento T1 de la temperatura en el primer intervalo temporal t0-t1. 3. Procedimiento según la reivindicación 2, caracterizado porque el incremento T2 de la temperatura en el segundo intervalo temporal t0+t es al menos 50 veces, preferentemente al menos 100 veces, tan grande como el incremento T1 de la temperatura en el primer intervalo temporal t0-t1. 4. Procedimiento según una de las reivindicación 1 a 3, caracterizado porque el tiempo t es como máximo de 500 ms, preferentemente como máximo de 200 ms. 5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la temperatura T0 de la fibra óptica (10), que está asociada al punto temporal t0 que se encuentra entre los dos intervalos temporales, es como máximo de 600 °C, preferentemente como máximo de 200 °C. 6. Dispositivo para medir un parámetro, en particular la temperatura, de una masa fundida (2), en particular un metal fundido, con una fibra óptica (10) que presenta un revestimiento y un detector unido a la fibra (10), en el que el revestimiento rodea a la fibra (10) en varias capas (11; 12), caracterizado porque una capa (11) está diseñada como un tubo metálico y una capa intermedia (12) dispuesta debajo de la primera está formada por un polvo o un material fibroso o granular, rodeando el material de la capa intermedia (12) la fibra (10) en el estado operativo en varias piezas. 7. Dispositivo según la reivindicación 6, caracterizado porque la capa intermedia (12) está formada por dióxido de silicio, dióxido de aluminio u otro material ignífugo o inerte frente al acero fundido. 8. Dispositivo según la reivindicación 6 ó 7, caracterizado porque una capa exterior está formada por metal, en particular por cinc, por papel cerámico, por cartón o por plástico. 9. Dispositivo según una de las reivindicaciones 6 a 8, caracterizado porque el revestimiento presenta un vibrador (6) o un vibrador (6) está dispuesto en, o al lado del, revestimiento. 10. Dispositivo según la reivindicación 9, caracterizado porque el vibrador (6) está formado por un material gasógeno entre 100 °C y 1700 °C. 11. Dispositivo según la reivindicación 9, caracterizado porque entre el vibrador (6) y el revestimiento está dispuesto un espacio intermedio que es inferior a la amplitud de vibración del vibrador (6). 12. Dispositivo según la reivindicación 9, caracterizado porque la parte exterior del revestimiento presenta en dirección longitudinal depresiones dispuestas en serie, a las que se engarza un obstáculo (9) adyacente al revestimiento, en particular en un dispositivo de guía de fibra. 13. Dispositivo según una de las reivindicaciones 6 a 12, caracterizado porque la fibra óptica (10) está rodeada por una funda metálica (14) como capa interna. 14. Dispositivo según una de las reivindicaciones 6 a 13, caracterizado porque las capas del revestimiento están dispuestas en cada caso directamente adyacentes una con otra, en el que la capa dispuesta en el interior se apoya preferentemente directamente en la fibra óptica (10). 6   FIGURAS 7   8   9     11