Dispositivo para medir el espesor de la escoria.

Dispositivo automático (10) para medir el espesor de una escoria (3) en la superficie de un metal líquido dado (4) que está contenido en un recipiente metalúrgico,

el dispositivo (10) comprende:

- un alambre (13) fabricado de material eléctricamente conductor y con la capacidad de ser eliminado bajo el efecto de calor a la temperatura de dicha escoria, el alambre (13) comprende un extremo libre (14) destinado a ser sumergido en dicha escoria (3), en donde dicho alambre (13) está al menos parcialmente enrollado en un carrete (22) montado libre de rotación,

- un medio para suministrar el alambre (13) desde el carrete (22) que tiene la capacidad de desplazar el alambre (13) de modo que su extremo libre (14) se sumerge verticalmente en la escoria (3) de acuerdo con una trayectoria predeterminada,

- un medio de medición con la capacidad de medir una distancia recorrida por el extremo libre (14) del alambre (13) durante un intervalo de tiempo entre dos eventos predeterminados cuando el extremo libre es desplazado bajo la acción del medio de alimentación, y

- un medio para controlar dicho medio de alimentación donde el medio de control comprende un medio de detección con la capacidad de detectar el contacto entre el extremo libre (14) y la superficie del metal líquido (4).

Dispositivo para medir el espesor de la escoria La presente invención se relaciona con un dispositivo para medir el espesor de la escoria en la superficie de un metal líquido que está contenido en un recipiente metalúrgico tal como una lingotera, en particular, del tipo de colada continua.

A continuación en esta descripción se describirá la invención con referencia a la medición del espesor de escoria que se forma en la superficie de un metal contenido en una lingotera sin que exista ninguna limitación en el marco de la presente invención, cuyo diseño puede implementarse en otros recipientes metalúrgicos que contienen un metal fundido cubierto por una capa de escoria que a su vez está cubierta con una capa de polvo no fundido. Sin embargo, se hace notar que la medición del nivel de escoria en la lingotera constituye una aplicación preferida de la presente invención.

En el caso de la colada en lingotera, la operación convencional de colada continua de un metal líquido consiste esquemáticamente en verter de forma continua el metal líquido en un espacio de colada tubular vertical sin fondo de una lingotera: este espacio está delimitado por paredes metálicas que se enfrían con una circulación de agua por fuera del espacio de colada. El metal líquido que fluye en el espacio de colada se solidifica al menos en la superficie y de ese modo forma una capa en contacto con las paredes de la lingotera antes de ser extraído en forma continua de la lingotera. El producto extraído de la lingotera luego se enfría en el núcleo por medio de la pulverización de agua y luego se corta a la longitud deseada.

Convencionalmente un polvo de recubrimiento se agrega a la superficie del baño de metal fundido. Este se funde en contacto con el metal de modo que forma dos capas: una capa de polvo fundido de entre 3 y 15 mm en contacto con el metal líquido que se denomina escoria y una capa de polvo no fundido. El propósito del polvo de colada es fundamentalmente aislar térmicamente el baño de metal líquido para impedir la oxidación y para lubricar la lingotera con una película de polvo fundido (escoria) que fluye a lo largo de las paredes de la lingotera. En segundo lugar, se hace notar que la capa de polvo no fundido aísla térmicamente a la capa de escoria y en consecuencia influencia muy favorablemente la homogeneidad térmica de la escoria.

La composición exacta del polvo depende de los parámetros de la colada. Esta composición es un parámetro importante que va a actuar en el balance entre la fusión de la escoria y el consumo de polvo. El control de este balance involucra la medición del espesor de la escoria.

Tradicionalmente, el espesor de la escoria se mide manualmente por medio de dos varillas metálicas. Es una práctica conocida el uso de una varilla de acero y una varilla de cobre de la misma longitud en el caso en el cual el metal líquido contenido en la lingotera es acero. Estas varillas se sumergen verticalmente y parcialmente en el metal líquido a la misma altura. La varilla de acero se funde al ponerse en contacto con el acero líquido pero no con la escoria. La varilla de cobre se funde al ponerse en contacto con la escoria. Así, después de retirar las dos varillas, la comparación de su longitud remanente hace posible medir el espesor de la escoria. El espesor de la escoria corresponde de hecho a la diferencia de longitud entre la varilla de acero y la varilla de cobre.

Sin embargo, como estas mediciones se realizan manualmente resultan restrictivas ya que estas operaciones movilizan a un operador que no puede ocuparse de otra actividad y se tienen que realizar regularmente para obtener el mejor monitoreo posible. Además, hay un cierto riesgo de inexactitud en las mediciones realizadas que afectan a la reproducibilidad de las mismas.

Por lo tanto, el objetivo de la presente invención es superar todas o algunas de estas desventajas mediante la propuesta de un dispositivo automático que está destinado a verificar el espesor de escoria a fin de optimizar la elección del tipo de polvo en base a los parámetros de colada y verificar regularmente las condiciones de lubricación de la lingotera.

Con este fin, en su aspecto más amplio, el contenido de la presente invención es un dispositivo automático destinado a medir el espesor de escoria en la superficie de un metal líquido que está contenido en un recipiente metalúrgico, en donde el dispositivo comprende:

- un alambre de material eléctricamente conductor con la capacidad de ser eliminado bajo el efecto de calor a la temperatura de la escoria, el alambre comprende un extremo libre destinado a ser sumergido en la escoria, en donde el alambre está al menos parcialmente enrollado en un carrete montado libre de rotación, -un medio para suministrar el alambre desde el carrete que tiene la capacidad de desplazar el alambre de modo que su extremo libre se sumerge verticalmente en la escoria de acuerdo con una trayectoria predeterminada,

- un medio de medición con la capacidad de medir una distancia recorrida por el extremo libre del alambre durante un intervalo de tiempo entre dos eventos predeterminados cuando el extremo libre es desplazado bajo la acción del medio de alimentación, y -un medio para controlar dicho medio de alimentación donde el medio de control comprende un medio de detección con la capacidad de detectar el contacto entre el extremo libre y la superficie del metal líquido.

En el contexto de la presente invención, el término "alambre" debe entenderse en su sentido más amplio, esto quiere decir que es un objeto relativamente largo (cuya sección es considerablemente menor que su longitud) y cuya flexibilidad permite que se lo enrolle en un carrete. Así, el término "alambre" abarca alambre, filamento, cuerda, hebra, cinta, banda, etcétera. Además, en el contexto de la presente invención, el concepto "material con la capacidad de ser eliminado bajo el efecto de calor a la temperatura de la escoria" corresponde a un material que puede ser eliminado por medio de, por ejemplo, fusión, sublimación, vaporización, combustión, volatilización, etcétera.

Así, de acuerdo con una forma de realización, la invención hace posible sumergir automáticamente un alambre en la escoria hasta que alcanza la superficie del metal líquido contenido en la lingotera y mantener al mismo en posición durante un tiempo predeterminado que es suficiente para que la porción de alambre sumergido en la escoria sea eliminado bajo el efecto de calor y luego sumergirlo una segunda vez en la escoria hasta que alcanza la superficie del metal líquido. Gracias al medio de medición, se calcula la longitud del alambre desenrollado durante la última inmersión. Esta longitud corresponde a la porción del alambre sumergido en la escoria que ha sido eliminado bajo el efecto de calor y por lo tanto corresponde al espesor de la escoria.

De acuerdo con otra característica del dispositivo de acuerdo con la invención, el medio de medición comprende un codificador óptico.

De acuerdo con una forma de realización, el dispositivo comprende un alojamiento eléctricamente conectado con el alambre, donde el alojamiento está sometido a un primer potencial y un medio de soporte que permite que el alojamiento se apoye en la lingotera, donde dicho medio de soporte está aislado eléctricamente respecto del alojamiento y está sometido a un segundo potencial diferente del primer potencial de modo que el alojamiento, el alambre y el medio de soporte conforman un circuito eléctrico destinado a exhibir, cuando el medio de soporte está en contacto con la lingotera, un estado de funcionamiento abierto en el cual el extremo libre está situado a una distancia del metal líquido y un estado de funcionamiento cerrado en el cual el extremo libre está en contacto con el metal líquido y en donde el medio de detección comprende el circuito eléctrico conformado por el alojamiento, el alambre y el medio de soporte.

De hecho, el extremo del alambre y el medio de soporte están sometidos a potenciales diferentes. Cuando el medio de soporte está en contacto con la lingotera (esto es, cuando el alojamiento está apoyado en la lingotera) la lingotera (que convencionalmente comprende un material eléctricamente conductor, por ejemplo, cobre o acero) y el metal líquido (en contacto con la lingotera y por lo tanto conectado eléctricamente a la misma) están sometidos al mismo potencial que el medio de soporte. Así, hay tensión eléctrica entre el extremo libre del alambre y el metal líquido. El contacto entre el extremo libre y el metal líquido provoca un cortocircuito, el primer potencial iguala al segundo. Esto permite que el medio de detección detecte el contacto entre el extremo libre y la superficie del metal líquido... [Seguir leyendo]

1. Dispositivo automático (10) para medir el espesor de una escoria (3) en la superficie de un metal líquido dado (4) que está contenido en un recipiente metalúrgico, el dispositivo (10) comprende:

- un alambre (13) fabricado de material eléctricamente conductor y con la capacidad de ser eliminado bajo el efecto de calor a la temperatura de dicha escoria, el alambre (13) comprende un extremo libre (14) destinado a ser sumergido en dicha escoria (3) , en donde dicho alambre (13) está al menos parcialmente enrollado en un carrete (22) montado libre de rotación, -un medio para suministrar el alambre (13) desde el carrete (22) que tiene la capacidad de desplazar el alambre (13) de modo que su extremo libre (14) se sumerge verticalmente en la escoria (3) de acuerdo con una trayectoria predeterminada, -un medio de medición con la capacidad de medir una distancia recorrida por el extremo libre (14) del alambre (13) durante un intervalo de tiempo entre dos eventos predeterminados cuando el extremo libre es desplazado bajo la acción del medio de alimentación, y -un medio para controlar dicho medio de alimentación donde el medio de control comprende un medio de detección con la capacidad de detectar el contacto entre el extremo libre (14) y la superficie del metal líquido (4) .

2. Dispositivo (10) de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el medio de medición comprende un codificador óptico (19) .

3. Dispositivo (10) de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en el que el dispositivo (10) comprende un alojamiento (11) eléctricamente conectado con el alambre (13) , donde el alojamiento (11) está sometido a un primer potencial (V1) y un medio de soporte que permite que el alojamiento (11) se apoye en el recipiente metalúrgico, donde dicho medio de soporte está aislado eléctricamente respecto del alojamiento (11) y está sometido a un segundo potencial (V2) diferente del primer potencial (V1) de modo que el alojamiento (11) , el alambre (13) y el medio de soporte conforman un circuito eléctrico destinado a exhibir, cuando el medio de soporte está en contacto con el recipiente metalúrgico, un estado de funcionamiento abierto en el cual el extremo libre (14) está situado a una distancia del metal líquido (4) y un estado de funcionamiento cerrado en el cual el extremo libre (14) está en contacto con el metal líquido (4) y en donde el medio de detección comprende el circuito eléctrico conformado por el alojamiento (11) , el alambre (13) y el medio de soporte.

4. Dispositivo (10) de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el medio de alimentación comprende un motor de engranajes (16) cuyo eje de salida está conectado con un rodillo alimentador (15) que es impulsado para girar por el motor de engranajes (16) y un medio para guiar el alambre (13) que hace posible que el alambre se mantenga en contacto con el rodillo alimentador (15) cuando se desplaza el alambre (13) .

5. Dispositivo (10) de acuerdo con la reivindicación 4, en el que el medio guiador comprende una pluralidad de rodillos (17) que gira libremente y que está dispuesta en un arco de un círculo concéntrico con el rodillo alimentador (15) .

6. Dispositivo (10) de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 5, en el que el dispositivo (10) comprende un medio para almacenar el alambre (13) .

7. Dispositivo (10) de acuerdo con la reivindicación 6, en el que el medio de almacenamiento comprende el carrete

(22) en el cual se enrolla al menos parcialmente el alambre (13) y un medio para presionar el alambre (13) contra el carrete (22) .

8. Dispositivo (10) de acuerdo con la reivindicación 7, en el que el medio de prensado puede comprender un brazo en pivote (23) provisto de un medio de retorno y un deslizador (24) donde el deslizador (24) está destinado a ponerse en contacto con el alambre (13) enrollado en el carrete (22) bajo el efecto del medio de retorno.

9. Dispositivo (10) de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 8, en el que el dispositivo (10) comprende un medio para detectar la presencia o ausencia del alambre (13) en un punto de su trayectoria que está situado entre el medio de almacenamiento y el medio de alimentación.

10. Dispositivo (10) de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 9, en el que el dispositivo (10) comprende un brazo guiador (18) provisto de un orificio de salida (18b) destinado a ser atravesado por el alambre (13) donde el brazo guiador (18) hace posible dirigir el alambre (13) directamente por encima del metal líquido (4) a fin de sumergirlo verticalmente en el metal líquido.

11. Dispositivo (10) de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 10, en el que el alambre (13) tiene una temperatura de fusión de entre 850 y 1200 º C y consiste, por ejemplo, en un material que comprende cobre o bronce.

12. Dispositivo (10) de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 11, en el que el medio para controlar el medio de alimentación comprende un medio de detección adicional que tiene la capacidad de detectar el pasaje del extremo libre (14) y la presencia o ausencia del alambre (13) en un punto predeterminado de su trayectoria.

13. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 12, en el que el medio de detección adicional comprende una bobina de excitación (20) y dos bobinas de recepción (21) que están acopladas electromagnéticamente a la bobina de excitación (20) donde la bobina de excitación (20) y las bobinas de recepción (21) están destinadas a que el alambre pase a través de las mismas (13) de modo que la medición de las tensiones inducidas en las bobinas de recepción (21) hace posible detectar el pasaje del extremo libre (14) y la medición de la impedancia de la bobina de excitación (20) hace posible detectar la presencia o ausencia del alambre (13) .

14. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 12 o 13, en el que el medio de detección adicional está dispuesto en el interior del brazo guiador (18) y el medio de medición está situado corriente arriba del medio de detección adicional.

15. Máquina de colada (1) que comprende una lingotera (2) que a su vez comprende una pared lateral (6) que delimita un espacio de colada (7) con la capacidad de recibir un metal líquido (4) caracterizada porque la máquina de colada (1) también comprende un dispositivo (10) de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 14.

16. Método para medir el espesor de una escoria (3) en la superficie de un metal líquido (4) que está contenido en un recipiente metalúrgico (2) que comprende los siguientes pasos:

suministrar un alambre (13) de modo que su extremo libre (14) se sumerge verticalmente en la escoria (3) de acuerdo con una trayectoria predeterminada, detectar el pasaje del extremo libre (14) del alambre (13) en un punto predeterminado de su trayectoria, disparar el medio de medición con la capacidad de medir una distancia recorrida por el extremo libre (14) del alambre (13) , detectar el contacto entre el extremo libre (14) del alambre (13) y la superficie del metal líquido (4) y detener el medio de alimentación del alambre (13) , inmovilizar el alambre (13) durante un tiempo predeterminado que es suficiente para permitir que la porción del alambre (13) sumergido en la escoria (3) sea eliminado, suministrar el alambre (13) en una dirección enfrentada a lo largo de la misma trayectoria predeterminada, detectar el pasaje del extremo libre (14) del alambre (13) en el mismo punto predeterminado de su trayectoria y leer la distancia recorrida por el extremo libre (14) del alambre (13) .

17. Método para medir el espesor de una escoria (3) en la superficie de un metal líquido (4) que está contenido en un recipiente metalúrgico (2) que comprende los siguientes pasos:

suministrar el alambre (13) de modo que su extremo libre (14) se sumerge verticalmente en la escoria (3) de acuerdo con una trayectoria predeterminada, detectar el contacto entre el extremo libre (14) del alambre (13) y la superficie del metal líquido (4) , detener el medio de alimentación del alambre (13) y disparar el medio de medición con la capacidad de medir una distancia recorrida por el extremo libre (14) del alambre (13) , inmovilizar el alambre (13) durante un tiempo predeterminado que es suficiente para permitir que la porción del alambre (13) sumergido en la escoria (3) sea eliminado, suministrar el alambre (13) de modo que su nuevo extremo libre (14) se sumerge verticalmente en la escoria (3) de acuerdo con una trayectoria predeterminada, detectar el contacto entre el nuevo extremo libre (14) del alambre (13) y la superficie del metal líquido (4) , detener el medio de alimentación del alambre (13) y leer la distancia recorrida por el extremo libre (14) del alambre (13) .