BRPI0700209B1 - aparelho para a determinação de uma interface de uma camada de escória - Google Patents
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Abstract
aparelho para a determinação de uma interface de uma camada de escória. a presente invenção refere-se a um aparelho para a determinação de pelo menos uma interface de uma camada de escória sobre o topo de um metal fundido, o aparelho tendo um tubo transportador, sobre cuja extremidade é disposto um cabeçote de medição com um corpo fixado dentro do tubo transportador, cujo corpo tem a sua face de extremidade faceando para fora do tubo transportador. o aparelho compreende um oscilador disposto no interior do cabeçote de medição e uma bobina de indução conectada ao oscilador e disposta fora do corpo e na frente de sua face de extremidade.
Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "APARELHO PARA A DETERMINAÇÃO DE UMA INTERFACE DE UMA CAMADA DE ESCÓRIA".
[001] A presente invenção refere-se a um aparelho para a determinação de uma interface de uma camada de escória sobre o topo de um metal fundido, o aparelho tendo um tubo transportador sobre cuja extremidade é disposto um cabeçote de medição, cujo cabeçote de medição tem um corpo de preferência cilíndrico fixado no interior do tubo transportador e cuja face de extremidade faceia para fora do tubo transportador.
[002] São conhecidos aparelhos similares a partir da Patente DE 36 41 987 A1, por exemplo. Naquela patente é disposta uma bobina de indução dentro de um tubo transportador a fim de determinar o peso da escória sobre o topo da peça fundida de aço. A partir da Patente DE 44 02 463 A1, é conhecido se usar um primeiro sensor eletromagnético juntamente com um segundo sensor para se determinar a espessura da escória. Além disso, um sensor para a medição da espessura de escória é conhecido a partir da publicação WO 98/14755, na qual a escória é medida com a ajuda de uma fibra ótica. De acordo com a Patente DE 31 33 182 C1, um nível de banho de metal é determinado com o auxílio de um curto-circuito causado por uma mudança de voltagem. A Patente JP 2003 049215 apresenta a determinação de uma espessura de escória por meio do uso de duas bobinas de indução. Um outro dispositivo para a medição da espessura de uma camada de escória é conhecida a partir da publicação WO 03/060432 A1. Nessa publicação, é descrito o uso de um componente eletrônico de medição utilizável dentro do sensor, em que os sinais do sensor são transmitidos sem fio para uma estação de análise. É igualmente conhecido se determinar a espessura de escória por meio de microondas (US 5.182.565).
[003] O objetivo da presente invenção é tornar disponível um aparelho de medição aperfeiçoado, por meio do qual uma camada de escória, que se assenta sobre o topo de um metal fundido, pode ser exatamente medida.
[004] Dentro do cabeçote de medição, é disposta uma placa de circuito impresso (ou um quadro de circuito, ou um outro dispositivo designado para acomodar componentes elétricos) com um oscilador, e uma bobina de indução conectada ao oscilador é disposta fora do corpo de medição e na frente de sua face de extremidade. Uma determinação muito exata da interface, por exemplo, entre a escória e o aço fundido que se assenta abaixo da mesma, torna-se, portanto, possível, uma vez que a bobina de indução, pelo menos com circuitos eletrônicos exatamente ajustados adequados conectados a jusante, detecta de uma forma muito exata uma mudança na transição da escória para o metal fundido condutivo, e uma mudança de sinal correspondente é acoplada de uma forma muito exata à transição dos dois materiais. O nível da interface se correlaciona com a taxa de descida do cabeçote de medição, no qual o tempo é medido desde o início do movimento até a mudança de sinal, ou diretamente de acordo com a mudança de posição do cabeçote de medição fixado no tubo transportador (medição posicionai), de modo que a posição exata da bobina de indução no ponto temporal de mudança de sinal pode ser determinada de maneira exata. Os sinais são conectados de uma maneira convencional via uma peça de contato às linhas de sinal que são alimentadas por meio de uma lança e conectadas a um dispositivo de análise. A lança é uma lança de transportador convencional, sobre a qual o tubo transportador para medição é fixado e com a qual o tubo transportador é fixado durante uma medição.
[005] A mudança de sinal na bobina de indução começa apenas em aproximadamente 1 cm de distância ou menos do metal fundido, de modo que influências ambientais, como, por exemplo, interferência, sejam evitadas ao máximo possível. As oscilações do oscilador são inicialmente atenuadas pela abordagem da bobina de indução ao metal, e em seguida, completamente suprimidas pela imersão da bobina de indução no metal. Um sinal adequado pode ser transmitido como um valor limite, por exemplo, via um transistor.
[006] Com vantagem, a bobina de indução é envolta, pelo menos lateralmente, por meio de um revestimento protetor fixado ao corpo do cabeçote de medição, revestimento protetor este que pode ser feito de papelão, cerâmica, ou quartzo fundido. A bobina de indução, deste modo, fica protegida contra os efeitos da escória. O revestimento protetor pode ser envolto sobre a sua superfície externa por meio de uma camada de papelão, papel, ou outro material combustível nas temperaturas prevalecentes diretamente acima ou dentro da camada de escória. Esta camada impede ao máximo possível, por meio de sua queima, a adesão da escória ao revestimento protetor.
[007] A fim de obter a medição mais exata possível, o diâmetro do revestimento protetor deve ser no máximo 6 vezes, de preferência, não mais que 3 vezes, e mais preferivelmente não mais que 2 vezes tão grande quanto o diâmetro da bobina de indução. A distância entre a bobina de indução e o oscilador deve ser no máximo de 5 cm, de preferência não maior que 3 cm, de modo que as interferências com o ambiente possam ser minimizadas. Um resistor pode ser disposto sobre a placa de circuito impresso, e uma peça de contato pode ser disposta na extremidade do cabeçote de medição, o qual se localiza dentro do tubo transportador no sentido de conectar eletricamente o cabeçote de medição a uma lança orientada através do tubo transportador, resistor este que é conectado a pelo menos um contato da peça de contato. Uma interconexão entre dois contatos, por exemplo, um curto-circuito, pode, portanto, ser criado, conforme familiar a um versado na técnica, de modo que o dispositivo de análise conectado à lança reconheça que o cabeçote de medição possui uma bobina de indução de modo a determinar a interface, e a saída de dados ocorre de uma maneira adequada. Isto garante que uma lança padrão possa ser usada, sobre a qual outros sensores conhecidos, por exemplo, sensores de temperatura, podem ser anexados com a finalidade de tomar outras medidas. Ao se padronizar as dimensões da peça de contato, é possível que o resistor garanta o reconhecimento do tipo de sensor anexado à lança.
[008] Com vantagem, um contato de banho é disposto fora do corpo do cabeçote de medição, na frente de sua face de extremidade, o contato de banho sendo aterrado pelo tubo transportador e a lança conectando-se através do mesmo. Este contato de banho permite a determinação adicional da interface entre a camada de escória e a camada de gás que se assenta sobre o topo da mesma, uma vez que um curto-circuito ocorre assim que o contato de banho toca a escória (em um caso normal, a escória em si é de modo geral aterrada). A interface superior, assim como a interface inferior da escória, podem, portanto, ser determinadas, e consequentemente a espessura da camada de escória pode ser calculada.
[009] É igualmente vantajoso que um conversor A/D (analógico-digital) seja conectado ao oscilador de modo a ficar disposto sobre a placa de circuito impresso. O conversor A/D é convenientemente conectado a uma linha de sinal para transmitir ainda os sinais de medição, cujo conversor A/D pode ser conectado a um dos pontos de contato dispostos sobre a placa de circuito impresso, ao cujo ponto de contato a linha de sinal é conectada. O conversor A/D com vantagem tem ainda uma linha de suprimento de força.
[0010] Se o cabeçote de medição tem uma peça de contato eletricamente conectada a uma saída de sinal e a uma linha de suprimento de força do conversor A/D, e, se a peça de contato é conectada a uma lança inserida no tubo transportador, e pelo menos uma linha de sinal e pelo menos uma linha de suprimento de força são dispostas dentro da lança, linhas estas que são conectadas em uma extremidade à peça de contato e na outra extremidade a um dispositivo de medição ou analítico, torna-se também possível a transmissão dos sinais de medição a partir dos sensores como sinais digitais, de modo que as interfaces elétricas causadas pelo ambiente sejam eliminadas de uma forma significativa. Os sinais analógicos são transmitidos desta maneira apenas por distâncias muito curtas, situação na qual o suprimento de força consegue funcionar sem problema.
[0011] Na extremidade do revestimento protetor que faceia para fora do tubo transportador, é aconselhável se dispor uma cobertura, de preferência feita de um material consumível a temperaturas de aço fundido, em particular feita de papel ou papelão, a fim de proteger a bobina de indução contra a escória. A cobertura se queima e deste modo cria por um curto período um espaço de gás, o que impede a aderência da escória durante a passagem pela camada de escória.
[0012] No aparelho de acordo com a presente invenção, todos os componentes eletrônicos de medição são a princípio construídos como materiais de uso único, que são descartados, juntamente com o cabeçote de medição e o tubo transportador, após um único uso. O cabeçote de medição pode carregar sensores adicionais, por exemplo, sensores de oxigênio, sensores óticos, ou sensores de temperatura, os quais são conectados a um circuito eletrônico de análise de uma maneira convencional via a peça de contato.
[0013] Uma modalidade exemplar da presente invenção é mais estritamente descrita a seguir com referência aos desenhos. Os desenhos mostram na: - Figura 1, uma representação esquemática de um cabeço- te de medição, e - Figura 2, um cabeçote de medição com uma disposição de circuito.
[0014] O cabeçote de medição 1, representado na Figura 1, possui uma haste cilíndrica 2, que é inserida em um tubo transportador (não-mostrado) até que o tubo transportador atinja uma borda do colar 3 do cabeçote de medição 1. Um posicionamento definido torna-se, então, possível. A bobina de indução 4 é disposta diretamente na frente do colar 3, fora do cabeçote de medição 1. A bobina de indução 4 é lateralmente envolta por um revestimento protetor 5 (feito de papelão ou quartzo fundido), o qual pode ter uma camada de papelão (não-mostrada) sobre a sua face externa. O diâmetro do revestimento protetor é aproximadamente duas vezes tão grande quanto o diâmetro da bobina de indução.
[0015] Sobre a face de extremidade externa do revestimento protetor, é disposta uma camada de cobertura 16, feita de papelão. A bobina 4 é feita de um núcleo de ferrita 6 enrolado com fio de cobre. A mesma é conectada a uma placa de circuito impresso 7, que tem um circuito 8 com um oscilador e um conversor A/D. A placa de circuito impresso 7 tem ainda um resistor 9. O resistor é conectado a dois terminais de contato 10, 10', os quais, por sua vez, são conectados à peça de contato 11. Sobre a peça de contato, é disposta uma lança, cujas linhas de sinal são conectadas aos terminais de contato da peça de contato 11, e, deste modo, em particular, aos terminais de contato 10, 10'. Desta maneira, torna-se possível a detecção da resistência, de modo que o monitoramento tecnicamente medido do cabeçote de medição como um aparelho para a determinação de uma (ou mais) interface^) se torne possível.
[0016] Com o tamanho convencional do cabeçote de medição 1 dentro dos limites das dimensões de um tubo transportador convencí- onal, a distância entre a bobina de indução 4 e o oscilador integrado no circuito 8 é de aproximadamente apenas 2 cm, de modo que as influências ambientais sejam praticamente excluídas. A cavidade interna 12 do cabeçote de medição assim como o interior do revestimento protetor 5 são enchidos com cimento, de modo que todos os componentes técnicos dos sensores fiquem envoltos, estabilizados, e protegidos pelo cimento. A extremidade de imersão da bobina de indução 4 é coberta com uma camada de cimento de aproximadamente 2 a 4 mm de espessura.
[0017] Na frente do revestimento protetor 5 na direção de imersão, é disposto um contato de banho 13, que se assenta ao longo do lado externo do cabeçote de medição 1 e é aterrado via a lança prensada sobre a peça de contato 11 do cabeçote de medição 1. Assim que o contato de banho 13 entre em contato com a camada de escória em função do abaixamento do aparelho, ocorre um curto-circuito, que é detectado por um computador ou dispositivo de análise 14 (Figura 2). Durante um outro abaixamento do aparelho, a oscilação do oscilador no circuito 8 é fortemente atenuada, assim que a bobina de indução 4 se aproxima de uma forma muito estrita (aproximadamente 1 cm) da superfície condutora do metal fundido, e pára quando abaixado ainda mais no metal fundido. Esta atenuação pode ser detectada por um transistor, de modo que uma flutuação de voltagem correspondente possa ser correlacionada à interface de metal fundido e escória. A diferença entre os dois sinais (o curto-circuito do contato de banho e a atenuação da oscilação do oscilador), portanto, se correlaciona diretamente às posições correspondentes do aparelho durante o seu movimento descendente, e a espessura da camada de escória é calculada a partir da diferença nos níveis.
[0018] As linhas de sinal 15, 15', esquematicamente representadas na Figura 2, conduzem os sinais do circuito 8 para o computador ou dispositivo de análise 14. Estas linhas de sinal 15, 15' são dispostas dentro de uma lança convencional e são contatadas pelo cabeçote de medição 1 via a peça de contato 11. Na mesma lança, estas linhas de sinal 15, 15' podem também ser conectadas a um outro aparelho de medição, neste caso, via uma peça de contato de um outro cabeçote de medição, por exemplo, tendo um termoelemento. Outras linhas podem ser igualmente orientadas através desta lança, de modo que outros sensores adicionalmente dispostos sobre o cabeçote de medição 1, por exemplo, um termoelemento, um sensor eletroquímico ou sensores óticos, possam ser conectados ao computador ou dispositivo de análise 14, de modo que outras medições se tornem simultaneamente possíveis. Além disso, uma outra disposição de uma câmara de amostra no cabeçote de medição ou no tubo transportador é possível.
REIVINDICAÇÕES
Claims (11)
1. Aparelho para a determinação de uma interface de uma camada de escória sobre o topo de um metal fundido, compreendendo um tubo transportador, sobre cuja extremidade é disposto um cabeçote de medição (1) tendo um corpo fixado no tubo transportador com sua face de extremidade faceando para fora do tubo transportador, o aparelho sendo caracterizado pelo fato de que um oscilador é disposto no interior do cabeçote de medição, e uma bobina de indução (4) conectada ao oscilador é disposta fora do corpo na frente de sua face de extremidade, sendo que a bobina de indução (4) é pelo menos lateralmente envolta por um revestimento protetor (5) fixado sobre o corpo e o revestimento protetor (5) é feito de papelão, cerâmica, ou quartzo fundido.
2. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o revestimento protetor (5) é envolto sobre o seu lado externo por uma camada (16) de papelão, papel, ou outro material combustível.
3. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o diâmetro do revestimento protetor (5) é no máximo 6 vezes, de preferência não mais que 3 vezes, maior do que o diâmetro da bobina de indução (4).
4. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que a distância entre a bobina de indução (4) e o oscilador é no máximo de 5 cm, de preferência não maior que 3 cm.
5. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que um resistor (9) é montado sobre uma placa de circuito impresso (7) disposta no interior do cabeçote de medição (1), sobre cuja placa de circuito impresso (7) o oscilador pode ser disposto, e onde uma peça de contato (11) é disposta sobre a extremidade do cabeçote de medição (1) que fica disposto dentro do tubo transportador, a peça de contato (11) tendo terminais de contato (10, 10’) para a conexão elétrica do cabeçote de medição (1) com uma lança orientada através do tubo transportador, por meio do qual o resistor (9) é conectado a pelo menos um terminal de contato (10, 10’) da peça de contato (11).
6. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que um contato de banho (13) é disposto fora do corpo do cabeçote de medição (1) e na frente de sua face de extremidade.
7. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que um conversor A/D conectado ao oscilador é disposto dentro do cabeçote de medição (1), de preferência sobre a placa de circuito impresso (7).
8. Aparelho, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o conversor A/D é conectado a uma linha de sinal (15, 15’) para a transmissão dos sinais de medição.
9. Aparelho, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o conversor A/D é conectado a um ponto de contato, em particular a um disposto sobre a placa de circuito impresso (7), a cujo ponto de contato a linha de sinal (15, 15’) é conectada.
10. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a 9, caracterizado pelo fato de que o conversor A/D tem uma linha de suprimento de força.
11. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que uma cobertura é disposta sobre a extremidade do revestimento protetor (5) voltada para fora do tubo transportador, a cobertura sendo de preferência feita de um material combustível à temperatura de aço fundido, em particular papel ou nanelãn
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