Procedimiento y sistema de control y seguimiento de la carga de material transportado por un transportador de suministro continuo de un horno metalúrgico, en particular un horno eléctrico para la fabricación de acero.

Procedimiento de control y seguimiento de la carga de material transportado por un transportador de suministro continuo (2) de un horno metalúrgico (3),

en particular un horno eléctrico para la fabricación de acero, en el que dicho transportador continuo (2) comprende, en secuencia y partiendo de su extremo de entrada hacia su extremo de salida, una sección de carga (2A) de la carga de material que se va suministrar a dicho horno (3), una sección de precalentamiento (2B) de la carga de material cargado y una sección de introducción (2C) en el interior de dicho horno (3) de la carga precalentada de material, y en el que a lo largo de dicha sección de carga (2A) está presente por lo menos una primera estación de carga (200) del material, comprendiendo dicho procedimiento las etapas que consisten en:

a) determinar (101) la tipología y el peso del material de una primera fracción de carga que va a ser cargada en dicha primera estación de carga (200) en función de una receta de carga predeterminada (100),

b) suministrar (102) dicha primera fracción de carga a dicha estación de carga (200),

c) detectar (103) el peso de dicha primera fracción de carga,

d) descargar (104) dicha primera fracción de carga (C1) en dicho transportador continuo (2),

e) marcar (105) la primera fracción de carga (C1) a través de unos medios de identificación (M1, M1', M1"),

f) detectar (106) las dimensiones globales de dicha primera fracción de carga (C1) descargada en dicho transportador continuo (2),

g) estimar (107, 108) la velocidad de avance de dicha primera fracción de carga (C1) a lo largo de dicha sección de carga (2A) del transportador continuo (2) y el tiempo de llegada de dicha primera fracción de carga (C1) que entra en una estación de carga subsiguiente (200n) de una fracción de carga adicional o en dicha sección de precalentamiento (2B),

h) en la proximidad de la entrada de dicha sección de precalentamiento (2B), reconocer (115) en la carga de material descargado sobre dicho transportador continuo (2), dicha primera fracción de carga (C1) y fracciones de carga adicionales (Cn) posteriormente descargadas sobre dicho transportador continuo (2) por medio de dichos respectivos medios de identificación (M1, Mn),

l) estimar (117, 118) la velocidad de avance de dicha primera fracción de carga (C1) y de fracciones de carga adicionales (Cn) posteriormente descargadas sobre dicho transportador continuo (2) a lo largo de dicha sección de precalentamiento (2B) y el respectivo tiempo de llegada en dicha sección de entrada (2C) en el interior del horno (3).

Procedimiento y sistema de control y seguimiento de la carga de material transportado por un transportador de suministro continuo de un horno metalúrgico, en particular un horno eléctrico para la fabricación de acero.

La presente invención se refiere a un procedimiento y a un sistema de control y seguimiento de la carga de material transportado por un transportador de suministro continuo de un horno metalúrgico, en particular un horno eléctrico para la fabricación de acero.

La tecnología para la fabricación de acero a través de la utilización de hornos de arco eléctrico (EAF) está muy establecida, partiendo de mezclas de cargas que comprenden diferentes tipos de materiales (minerales de hierro, hierro reducido, chatarra de hierro/acero, etc.) En diferentes proporciones en función del tipo y la calidad del acero que se desea obtener.

El suministro de la carga de material al horno puede ser del tipo discontinuo o del tipo continuo.

Los documentos KR 168549, de Poseo, la patente US n° 4.579.524, de GN Kinematics Corp. y el documento EP 526664, de Sibag Schmid Industrieberatung, describe cada uno un aparato para suministrar de una manera discontinua la carga de material a un horno metalúrgico y un sistema relacionado para controlar los lotes suministrados individuales de carga de material.

La presente invención, por el contrario, se refiere a un procedimiento y a un sistema de control y seguimiento de la carga de material suministrada de una manera continua a un horno metalúrgico, en particular a un horno eléctrico para la fabricación de acero, a través de un aparato como por ejemplo aquél descrito en la patente US n° 6.45.84, al contenido del cual se hace referencia integralmente en este documento.

Los aparatos de suministro como se describen por ejemplo en la patente US n° 6.45.84 comprenden, en general, un transportador continuo, por ejemplo del tipo vibratorio o de banda, el cual se extiende a lo largo del horno y tiene un extremo de entrada y un extremo de salida instalado cerca de una boca de alimentación definida en un lado del horno.

A lo largo del transportador continuo en secuencia partiendo de su extremo de entrada hacia su extremo de salida, están definidas una sección de carga de la carga de material que se va suministrar al horno, una sección de precalentamiento de la carga de material cargado y una sección para introducir la carga precalentada de material en el interior del horno.

En la sección de carga, la carga de material que se va a tratar se deposita sobre el transportador continuo a través de dispositivos de manipulación apropiados, del tipo de grúa o del tipo de brazos manipuladores.

La sección de precalentamiento consiste en cambio en un túnel cerrado en el interior del cual la carga de material por supuesto se calienta previamente a través de quemadores apropiados o por el calor directamente o indirectamente recuperado a partir de los humos que salen del horno.

La sección de introducción de la carga precalentada en el interior del horno comprende un dispositivo para la conexión del transportador continuo con el horno, dispositivo que está asociado de una manera móvil a la boca de alimentación del horno.

La tecnología para fabricar acero, en general, y aquellas con suministro continuo de la carga de material, en particular, proporcionan el mantenimiento de un nivel mínimo predeterminado de metal líquido en el crisol del horno al cual se suministra la carga de material transportado por el transportador continuo.

En un contexto de este tipo, se siente en particular la necesidad de ser capaz de verificar el rendimiento de cada carga individual de material y optimizar la composición de la carga de material en función de la calidad del acero que se desea obtener.

A partir de la patente US n° 5.948.137, de David J. Joseph Company, es conocido un sistema para determinar el peso y para analizar la composición de una carga de material suministrado continuamente a un horno metalúrgico, en el que el análisis de la composición se lleva a cabo a través de un dispositivo de análisis del tipo denominado Prompt Gamma-Ray Neutrón Activation Analysis" (PGNAA). Un sistema de este tipo, sin embargo, es difícil de implantar en el ámbito industrial, tanto debido a la complejidad como a los costes de instalación y gestión de un dispositivo de análisis de este tipo y debido a las pobres condiciones de seguridad de un emplazamiento metalúrgico en el cual deba funcionar un dispositivo de análisis de este tipo.

A partir de la patente US n° 6.4.54, de Techint Compagnia Técnica Internazionale, son conocidos un procedimiento y un aparato para controlar un proceso para la fabricación de acero continuamente, en el que la proximidad a la entrada de la sección de precalentamiento, están instalados medios para la detección del peso y de

la velocidad de avance de la carga de material previamente suministrado al transportador continuo a lo largo de la sección de carga correspondiente. El peso y la velocidad detectados de la carga se utilizan para extrapolar el caudal de la carga suministrada al horno y, también en función de las señales detectadas por sondas térmicas y de nivel insertadas en el horno, estimar el nivel del baño en el horno.

Un procedimiento y un aparato de control como se describen en la patente US n° 6.4.54, sin embargo, no permiten encontrar la tipología (calidad/composlclón) de la carga de material progresivamente suministrado al horno y, por lo tanto, evaluar el rendimiento respectivo e Intervenir consecuentemente en la receta de la colada en función de la calidad de acero que se desea obtener.

El objetivo de la presente invención es aquél de proporcionar un procedimiento y un sistema de control y seguimiento de la carga de material transportado por un transportador de suministro continuo de un horno metalúrgico, en particular un horno eléctrico para la fabricación de acero, el cual permita evitar las desventajas anteriormente mencionadas de la técnica anterior.

En el ámbito de un objetivo general de este tipo, un objetivo de la presente invención es aquél de proporcionar un procedimiento y un sistema de control y seguimiento de la carga de material transportado por un transportador de suministro continuo de un horno metalúrgico, en particular un horno eléctrico para la fabricación de acero, el cual permita estimar con precisión suficiente, en términos de calidad (tipo) y de cantidad, la carga de material suministrada a un horno metalúrgico y el momento en el cual se Introduce en el interior del propio horno.

Otro objetivo de la presente invención es aquél de proporcionar un procedimiento y un sistema de control y seguimiento de la carga de material transportado por un transportador de suministro continuo de un horno metalúrgico, en particular un horno eléctrico para la fabricación de acero, el cual permita estimar el rendimiento de cada carga de material y gestionar, de una manera flexible, la carga de calidades (tipo) y cantidades diferentes de material de carga en función de la receta de la colada y de la calidad del acero que se desea obtener.

Estos objetivos según la presente invención se consiguen mediante la realización de un procedimiento de control y seguimiento de la carga de material transportado por un transportador de suministro continuo de un horno metalúrgico, en particular un horno eléctrico para la fabricación de acero, como se perfila en la reivindicación 1.

Características adicionales se proporcionan en las reivindicaciones subordinadas 2 a 1.

Estos objetivos se consiguen además a través de un sistema de control y seguimiento de la carga de material transportado por un transportador de suministro continuo de un horno metalúrgico, en particular en un horno eléctrico para la fabricación de acero, como se perfila en la reivindicación 11.

Características adicionales se proporcionan en las reivindicaciones subordinadas 12 a 18.

Las características y las ventajas de un procedimiento y un sistema de control y seguimiento de la carga de material transportado por un transportador de suministro continuo de un horno metalúrgico, en particular un horno eléctrico para la fabricación de acero, según la presente invención se pondrán de manifiesto a partir de la siguiente descripción, ejemplificativa y no limitativa, haciendo referencia a los dibujos esquemáticos adjuntos, en los cuales:

la figura 1 es una vista lateral esquemática de un sistema según la presente Invención aplicado a un transportador de suministro continuo de un horno de arco eléctrico;

las figuras 2, 3 y 4 muestran esquemáticamente etapas de carga subsiguientes sobre el transportador continuo de diferentes fracciones de carga... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento de control y seguimiento de la carga de material transportado por un transportador de suministro continuo (2) de un horno metalúrgico (3), en particular un horno eléctrico para la fabricación de acero, en el que dicho transportador continuo (2) comprende, en secuencia y partiendo de su extremo de entrada hacia su extremo de salida, una sección de carga (2A) de la carga de material que se va suministrar a dicho horno (3), una sección de precalentamiento (2B) de la carga de material cargado y una sección de Introducción (2C) en el Interior de dicho horno (3) de la carga precalentada de material, y en el que a lo largo de dicha sección de carga (2A) está presente por lo menos una primera estación de carga (2) del material, comprendiendo dicho procedimiento las etapas que consisten en:

a) determinar (11) la tipología y el peso del material de una primera fracción de carga que va a ser cargada en dicha primera estación de carga (2) en función de una receta de carga predeterminada (1),

b) suministrar (12) dicha primera fracción de carga a dicha estación de carga (2),

c) detectar (13) el peso de dicha primera fracción de carga,

d) descargar (14) dicha primera fracción de carga (C1) en dicho transportador continuo (2),

e) marcar (15) la primera fracción de carga (C1) a través de unos medios de identificación (M1, M1, M1 ),

f) detectar (16) las dimensiones globales de dicha primera fracción de carga (C1) descargada en dicho transportador continuo (2),

g) estimar (17, 18) la velocidad de avance de dicha primera fracción de carga (C1) a lo largo de dicha sección de carga (2A) del transportador continuo (2) y el tiempo de llegada de dicha primera fracción de carga (C1) que entra en una estación de carga subsiguiente (2n) de una fracción de carga adicional o en dicha sección de precalentamiento (2B),

h) en la proximidad de la entrada de dicha sección de precalentamiento (2B), reconocer (115) en la carga de material descargado sobre dicho transportador continuo (2), dicha primera fracción de carga (C1) y fracciones de carga adicionales (Cn) posteriormente descargadas sobre dicho transportador continuo (2) por medio de dichos respectivos medios de identificación (M1, Mn),

I) estimar (117, 118) la velocidad de avance de dicha primera fracción de carga (C1) y de fracciones de carga adicionales (Cn) posteriormente descargadas sobre dicho transportador continuo (2) a lo largo de dicha sección de precalentamiento (2B) y el respectivo tiempo de llegada en dicha sección de entrada (2C) en el interior del

horno (3).

2. Procedimiento según la reivindicación 1, que comprende asimismo la etapa (i) que consiste en detectar (116) en la entrada a dicha sección de precalentamiento (2B) las dimensiones globales reales de la carga de material que comprende dicha primera fracción de carga (C1) y fracciones de carga adicionales (Cn) posteriormente descargadas sobre dicho transportador continuo (2).

3. Procedimiento según la reivindicación 1 o 2, en el que a lo largo de dicha sección de carga (2A) está presente por lo menos una estación de carga enésima (2n) subsiguiente a dicha estación de carga (2), siendo n>2, comprendiendo dicho procedimiento asimismo las etapas que consisten en:

a) determinar (11) el tipo y el peso de material de la fracción de carga enésima (Cn) que va ser cargada en la estación de carga enésima (2n) en función de dicha receta de carga predeterminada (1),

b) suministrar (12) dicha fracción de carga enésima (Cn) a dicha estación de carga enésima (2n),

c) determinar (13) el peso de dicha fracción de carga enésima (Cn),

d) descargar (14) dicha fracción de carga enésima (Cn) sobre dicho transportador continuo (2),

e) marcar (15) dicha fracción de carga enésima (Cn) a través de dichos respectivos medios de identificación (Mn),

f) detectar (16) las dimensiones globales de la carga de material descargada sobre dicho transportador continuo y que sale de la estación de carga enésima (2n),

g) estimar (17, 18) la velocidad de avance de la carga de material descargada sobre dicho transportador continuo (2) y que sale de la estación de carga enésima (2n) a lo largo de dicha sección de carga (2A) y el tiempo de llegada de dicha carga de material que sale de la estación de carga enésima (2n) que entra en una estación de carga subsiguiente (2n+1) de una fracción de carga adicional o en dicha sección de precalentamiento (2B).

4. Procedimiento según la reivindicación 3, en el que antes de dicha etapa de descarga d) se prevén las siguientes etapas que consisten en:

l) reconocer (112) en la carga de material que entra en la estación de carga enésima (2n) las n-1 fracciones de carga descargadas en las estaciones de carga anteriores por medio de dichos respectivos medios de identificación (M1, Mn),

II) detectar (11) las dimensiones globales reales de la carga de material que entra en la estación de carga enésima (2n),

III) estimar con respecto a la carga que entra en la estación de carga enésima (2n) la posición, en la cual se realizará la descarga de la fracción de carga enésima, en función de las dimensiones globales reales de la carga de material que entra en la estación de carga enésima (2n) y de la distribución de las (n-1) fracciones de carga anteriormente descargadas en el transportador continuo (2),

IV) estimar (111) la velocidad de avance de la carga de material que entra en la estación de carga enésima (2n) a lo largo de dicha sección de carga (2A) y el tiempo de llegada de la posición de descarga estimada a dicha estación de carga enésima (2n),

V) verificar (113) la correspondencia entre dicha posición de descarga con dicha estación de carga enésima (2n).

5. Procedimiento según una o más de las reivindicaciones anteriores, que comprende asimismo las etapas que consisten en:

m) estimar (119) en función de los datos estimados y detectados en las etapas anteriores a) -1), a), - g), el peso y el tipo de carga introducida en el interior y procesada en el horno (3) en un intervalo de tiempo determinado.

6. Procedimiento según la reivindicación 5, que comprende asimismo las etapas que consisten en:

n) detectar (122) el peso del metal en fusión extraído del horno,

o) estimar (123) el rendimiento de la carga introducida en el interior y procesada en el horno (3),

p) determinar (1) la receta de carga de la colada subsiguiente.

7. Procedimiento según una o más de las reivindicaciones anteriores, que comprende asimismo la etapa que consiste en la estimación de la densidad de la primera y de la enésima fracción de carga en función del peso detectado y los datos de las dimensiones globales de la misma.

8. Procedimiento según una o más de las reivindicaciones anteriores, en el que dicha etapa de marcado e) y e) consiste en la asociación con dicha primera fracción de carga (C1) y con cada fracción de carga enésima subsiguiente (Cn) de un emisor de radiación electromagnética respectivo, consistiendo dichas etapas de reconocimiento de dicha primera fracción y de dichas fracciones de carga enésimas en la recepción y el reconocimiento de ondas electromagnéticas emitidas por el emisor respectivo.

9. Procedimiento según una o más de las reivindicaciones anteriores, en el que dichas etapas de la detección (f) de las dimensiones globales de dicha primera fracción de carga, de la carga que entra II) y que sale de la estación de carga enésima f) y de la carga que entra en la sección de precalentamiento i) comprende la adquisición del perfil de dichas cargas por lo menos en un plano transversal al sentido de avance de dicho transportador continuo.

1. Procedimiento según una o más de las reivindicaciones anteriores, en el que dichas etapas de estimación de la velocidad de avance de la primera fracción de carga g), de la carga que entra IV y que sale g) de la estación de carga enésima (2n) a lo largo de dicha sección de carga (2A) y de la carga de material que avanza a lo largo de dicha sección de precalentamiento I) consiste en adquirir una serie de imágenes subsiguientes de dichas cargas que salen de dicha primera estación de carga, que entran y que salen de dichas estaciones de carga enésimas y que entran en dicha sección de precalentamiento en tiempos diferidos y en correlacionar y procesar las imágenes adquiridas y los datos de los tiempos para obtener una estimación de dicha velocidad de avance.

11. Sistema de control y seguimiento (1) de la carga de material transportado por un transportador de suministro continuo (2) de un horno metalúrgico (3), en particular un horno eléctrico para la fabricación de acero, en el que dicho transportador continuo (2) comprende, en secuencia partiendo de su extremo de entrada hacia su extremo de salida, una sección de carga (2A) de la carga de material que se va suministrar a dicho horno (3), una sección de precalentamiento (2B) de la carga de material cargada y una sección de introducción (2C) en el interior de dicho horno (3) de la carga precalentada de material, y en el que a lo largo de dicha sección de carga (2A) está presente por lo menos una primera estación de carga (2) del material, pudiendo el sistema estar asociado con dicho transportador de suministro continuo y estando caracterizado por que comprende:

- en dicha primera estación de carga (2), por lo menos una tolva de carga (21) que se refiere a dicho transportador continuo (2), unos medios para la detección del peso (22) del material cargado en dicha tolva (21), unos medios para el marcado (23) de la primera fracción de carga (C1) suministrada en el Interior de dicha tolva (21) a través de unos medios de Identificación (M1), unos medios para la detección de las dimensiones globales (25) de dicha primera fracción de carga (1) descargada sobre dicho transportador continuo (2) y unos medios para la detección de la velocidad de avance (26) de dicha primera fracción de carga (C1) a lo largo de dicha sección de carga (2A) del transportador continuo (2), y

- en la proximidad de la entrada de dicha sección de precalentamlento (2B), unos medios para el reconocimiento (24) en la carga de material descargada sobre dicho transportador continuo (2), de dicha primera fracción de carga (C1) y de fracciones de carga adicionales (Cn) posteriormente descargadas sobre dicho transportador continuo (2) por medio de dichos medios de Identificación respectivos (M1, Mn),

- una unidad procesamiento y control (1) apta para determinar el tipo y el peso del material de por lo menos una primera fracción de carga (C1) que va ser cargada en el Interior de la tolva (21) de dicha primera estación de carga (2) en función de una receta de carga predeterminada y para procesar los datos detectados por dichos medios para la detección del peso (22), las dimensiones globales (25) y la velocidad (26) y por dichos medios de reconocimiento (24), con el fin de estimar la posición real, la velocidad de avance a lo largo de dicha sección de carga (2A) y el tiempo de llegada de dicha primera fracción de carga (C1) que entra en una estación de carga adicional (2n) de una fracción de carga adicional (Cn) o en dicha sección de precalentamiento (2B) y la posición real, la velocidad de avance a lo largo de dicha sección de precalentamiento (2B) y el tiempo de llegada a dicha sección de introducción (2C) en el interior del horno (3) de dicha primera fracción de carga y de fracciones de carga adicionales posteriormente descargadas sobre dicho transportador continuo.

12. Sistema (1) según la reivindicación 11 caracterizado por que comprende, a la entrada de dicha sección de precalentamiento (2B), unos medios para la detección de las dimensiones globales reales (25) de la carga de material que comprende dicha primera fracción de carga (C1) y fracciones de carga adicionales (Cn) posteriormente descargadas sobre dicho transportador continuo (2) y unos medios para la detección de la velocidad de avance (26) de dicha primera fracción de carga (C1) y de fracciones de carga adicionales (Cn) posteriormente descargadas sobre dicho transportador continuo (2).

13. Sistema (1) según la reivindicación 11 o 12 en el que a lo largo de dicha sección de carga (2A) está presente por lo menos una estación de carga enésima (2n) subsiguiente a dicha primera estación de carga (2), siendo n>2, estando dicho sistema caracterizado por que comprende:

- por lo menos una tolva de carga enésima (21 n) que se refiere a dicho transportador continuo (2) en dicha estación de carga enésima (2n),

- unos medios para la detección del peso (22n) del material cargado en dicha tolva enésima (21 n), unos medios para el marcado (23n) de la fracción de carga enésima (Cn) suministrada al interior de dicha tolva enésima (21 n) a través de unos medios de identificación (Mn), unos medios para la detección de las dimensiones globales (25n) de la carga que sale de la estación de carga enésima (2n) y unos medios para la detección de la velocidad de avance (26n) de la carga que sale de la estación de carga enésima (2n) a lo largo de dicha sección de carga (2A),

- dicha unidad de procesamiento y control (1) que es apta para la determinación del tipo y el peso del material de la fracción de carga enésima (Cn) para ser cargada en el interior de la estación de carga enésima (2n) en función de dicha receta de carga predeterminada y para la estimación de la velocidad de avance a lo largo de dicha sección de carga y el tiempo de llegada de la carga que sale de la estación de carga enésima que entra en una estación de carga adicional de una fracción de carga adicional o en dicha sección de precalentamiento.

14. Sistema (1) según la reivindicación 13, caracterizado por que comprende, aguas arriba, con respecto al sentido de avance de dicho transportador continuo (2), de dicha tolva enésima (21 n), unos medios para el reconocimiento (24n) en la carga de material que entra en la estación de carga enésima (2n) de las (n-1) fracciones de carga descargadas en las estaciones de carga anteriores por medio de dichos medios de identificación respectivos (M1, Mn-1), unos medios para la detección de las dimensiones globales reales (215n) de la carga de material que entra

en la estación de carga enésima (2n) y unos medios para la detección de la velocidad de avance (216n) de la carga de material que entra en la estación de carga enésima (2n) a lo largo de dicha sección de carga (2A), siendo dicha unidad de procesamiento y control (1) apta para la estimación, con respecto a la carga que entra en la estación de carga enésima (2n), de la posición, en la cual realizar la descarga de la fracción de carga enésima (Cn), en función de las dimensiones globales reales de la carga de material que entra en la estación de carga enésima (2n) y de la distribución de las (n-1) fracciones de carga anteriormente descargadas sobre el transportador continuo, el tiempo de llegada de la posición de descarga estimada en dicha estación de carga enésima (2n) y para la verificación de la correspondencia de dicha posición de descarga con dicha estación de carga enésima.

15. Sistema (1) según una o más de las reivindicaciones 11 a 14, caracterizado por que dichos medios para la detección de las dimensiones globales (25, 25n 25, 215n) y dichos medios para la detección de la velocidad (26, 26n, 26, 216) comprenden unos medios para adquirir imágenes, o unos medios de rastreo óptico, radar, láser o similar de la carga de material presente en dicho transportador continuo.

16. Sistema (1) según una o más de las reivindicaciones 11 a 15, caracterizado por que dichos medios para la detección de las dimensiones globales (25, 25n, 25, 215n) comprenden unos medios para la adquisición del perfil de dichas cargas por lo menos en un plano transversal al sentido de avance de dicho transportador continuo.

17. Sistema (1) según una o más de las reivindicaciones 11 a 16, caracterizado por que dichos medios para la detección de la velocidad (26, 26n, 26, 216) comprenden unos medios para la adquisición de una serie de imágenes subsiguientes de dichas cargas en tiempos diferidos, siendo dicha unidad procesamiento y control (1) apta para correlacionar y procesar las imágenes y los datos temporales adquiridos a fin de obtener una estimación de dicha velocidad de avance.

18. Sistema (1) según una o más de las reivindicaciones 11 a 17, caracterizado por que dichos medios de marcado (23, 23n) comprenden unos medios para la asociación con dicha primera fracción de carga y con dichas fracciones de carga enésimas subsiguientes medios respectivos para la identificación del tipo de un emisor de radiaciones electromagnéticas, comprendiendo dichos medios de reconocimiento unos medios para la recepción de las ondas electromagnéticas emitidas a partir del emisor respectivo.