Pirómetro óptico.

Pirómetro óptico

La presente invención está en el campo de la medición continua de temperatura. En particular, la presente invención se refiere a la medición continua de temperatura de metal derretido durante la colada continua del mismo. Específicamente, es crítico controlar esta temperatura con el fin de asegurar una calidad óptima del metal fundido. Con este fin, un dispositivo que comprende un manguito hecho de material refractario sumergido en el baño de metal derretido y acoplado a sensores de temperatura está muy extendido. Se hace uso principalmente de dos tipos de sensores, esto es, sensores que usan termopares tipo B o termopares hechos de una aleación de metales nobles, y sensores ópticos de infrarrojos. El inconveniente con el primero es su envejecimiento prematuro debido a las condiciones de uso extremas. Se ha de llevar a cabo una sustitución frecuente de los sensores, y esto representa un coste no despreciable. Los sensores ópticos de infrarrojos, también conocidos como pirómetros ópticos, tienen, a diferencia de los termopares, una vida de servicio mucho más larga al tiempo que proporcionan mediciones de temperatura que son precisas y estables en el tiempo en tanto que la zona de medición permanezca centrada en el interior del manguito.

La Solicitud Internacional WO-A2-03/029771 describe un conjunto de un pirómetro óptico y un manguito hecho de material refractario que se sumerge en un baño de metal derretido con el fin de medir la temperatura del mismo. El pirómetro y el manguito protector están asegurados para mantener la zona de medición centrada en el interior del manguito a pesar de los impactos y vibraciones a los que se puede someter el conjunto. Un problema significativo encontrado en el uso de tal dispositivo es la emisión de componentes gaseosos por el material refractario que, al condensarse en la lente óptica, puede alterar la medición. Seleccionando juiciosamente la composición del material refractario y también controlando la atmósfera en el interior del tubo refractario, se puede disminuir la influencia de estos componentes gaseosos. Otra solución, propuesta en la Solicitud de Patente WO-A2-03/029771, es el uso de un segundo tubo hecho de material refractario, que es impermeable a los gases y está dispuesto en el interior de la cavidad en el manguito. Se puede imaginar fácilmente el aumento del coste de esta última solución asociado con un dispositivo más complejo, dado que el grosor del tubo no debe ser mayor de 5 mm con el fin de evitar un aumento en el tiempo de respuesta del sistema de medición, y que el tubo ha de ser colocado tan cerca como sea posible a la cavidad en el manguito. No obstante, la solicitud no da detalles con respecto a los medios de fijación a ser empleados.

La Patente EP-B1-1893959 describe del mismo modo un dispositivo de medición que usa un pirómetro óptico que comprende un manguito hecho de material refractario que se sumerge en el metal derretido. Este manguito se centra por medio de un tubo guía y se soporta en un asiento fijo por medio de varillas de bloqueo articuladas que están dotadas con tuercas de mariposa. El dispositivo entonces tiene que ser colocado en un recinto refrigerado. Las desventajas de este dispositivo son numerosas: específicamente requiere que el manguito hecho de material refractario se sujete durante el apriete de las tuercas. Del mismo modo, durante la sustitución del manguito, que tiene lugar después de un período de 15 a 24 horas de uso - al mismo tiempo que se sustituye la artesa -, no es suficiente aflojar las tuercas de mariposa con el fin de hacer pivotar las varillas para liberar el manguito. Específicamente, es necesario levantar el manguito de antemano del asiento en el que descansa. El manejo del material refractario caliente es peligroso para el operador. Además, un sistema de varillas y tuercas de mariposa corre el riesgo de agarrotarse dadas las condiciones de temperatura extremas y la atmósfera corrosiva. Finalmente, centrar la zona de medición es dependiente también del posicionamiento del manguito. El manguito se centra por el tubo guía del cabezal de medición que se desliza a través de la cavidad interna del manguito y también mediante la colocación del manguito en el asiento. La colocación, de este modo, depende de las dimensiones externas del manguito y las tolerancias durante su fabricación. De este modo, cuando se sustituye, la zona de medición puede moverse, con la consecuencia de una medición menos precisa.

El objeto de la presente invención es remediar estos inconvenientes (dificultad de montaje, desmontaje, mantener centrada la zona de medición, alteración de la medición por la emisión de componentes gaseosos del manguito de material refractario) . Con este fin, el objeto de la invención es un dispositivo para medir la temperatura de un baño de metal derretido como se define en la reivindicación 1, que comprende, de este modo:

a) un manguito (8) o varilla de obturador hecho al menos parcialmente de material refractario y que tiene:

- un extremo abierto dotado con al menos una muesca (14) ,

- un extremo cerrado,

- un eje longitudinal,

- un agujero interno principal (17) que se extiende desde el extremo abierto hasta el extremo cerrado a lo largo del eje longitudinal del manguito,

- una parte de entrada (18) del agujero interno (17) que está separado del extremo abierto del manguito (8) , - la parte de entrada (18) del agujero que está dotada con surcos en la dirección longitudinal del agujero, dichos surcos que están desplazados angularmente de dicha al menos una muesca (14) en el extremo abierto,

- los surcos (15) que están diseñados para guiar los pasadores (7) de un cabezal de una varilla de bayoneta (4) a una parte de bloqueo (16) del agujero interno que tiene una sección transversal más grande que la sección transversal más pequeña del agujero interno (17) y una altura suficiente para permitir la rotación relativa de los pasadores (7) de la varilla de bayoneta (4) con respecto al manguito alrededor del eje longitudinal del manguito, y

b) un cabezal óptico que comprende:

- una varilla de bayoneta (4) hueca que tiene un extremo dotado con pasadores (7) y otro extremo que aloja un soporte de la lente (3) cerrado mediante una ventana protectora (12) y una lente del pirómetro (2) , la parte intermedia de la varilla de bayoneta (4) que está dispuesta en el centro de un resorte (11) sujetado entre un anillo asegurado a la varilla de bayoneta y un borde de un cono de bloqueo (6) que:

- es libre de rotar alrededor de la varilla de bayoneta (4) ,

- está asegurado a una palanca de doble leva (9) para tensar el resorte (11) a través de dos protuberancias (20) opuestas del cono que son paralelas al eje de la varilla de bayoneta y fijado con la ayuda de tuercas,

- está asegurado a la palanca de doble leva para rotar alrededor de la varilla de bayoneta (4) , y

- tiene al menos una clavija (21) destinada a ser alojada en dicha al menos una muesca (14) en el manguito (8) ,

- el componente de bloqueo (6) que pivota:

- desde una posición inicial en la que la clavija (21) del cono de bloqueo está en línea con la muesca (14) en el manguito (8) y los pasadores (7) de la varilla de bayoneta (4) están en línea con los surcos (15) ,

- a una posición desplazada angularmente de la posición inicial, en la que los pasadores (7) de la varilla de bayoneta (4) están en la parte de bloqueo (16) del agujero interno, en una posición desplazada de los surcos (15) .

De este modo, uniendo el cabezal óptico al manguito (8) , se efectúa primero la fijación y el centrado inmediato mediante un movimiento de rotación relativo del manguito con respecto al cabezal óptico. Un único operador es suficiente. Llevando a cabo un movimiento de rotación del manguito a lo largo de su eje longitudinal, la clavija (21) del componente de bloqueo (6) se lleva consigo por la rotación. A su vez, la rotación del componente de bloqueo (6) lleva consigo el medio para tensar el resorte - tal como una palanca (9) asegurada al mismo - indicando visualmente al operador que se ha efectuado la fijación. En un segundo paso, el operador libera parcialmente la tensión en el resorte (11) por medio de la palanca (9) . La flexibilidad en la fijación se produce, de este modo, mediante el control de la fuerza de sujeción que cambia durante el calentamiento. Específicamente, como resultado del calentamiento, surgen tensiones adicionales a cuenta de los diferentes coeficientes de expansión del material refractario...