ES2201336T3 - Horno dosificador. - Google Patents

Abstract

LA INVENCION SE REFIERE A UN HORNO DOSIFICADOR (1) CON UN RECIPIENTE (12) PARA MANTENER UN METAL LIQUIDO, Y CON UN DISPOSITIVO PARA DETECTAR UN NIVEL DE METAL LIQUIDO EN UN RECIPIENTE. UNA SONDA TUBULAR (5) SE CONECTA A UNA FUENTE DE GAS (10) PARA DESCARGAR UN GAS A UNA PRESION PREDETERMINADA DESDE LA FUENTE DE GAS, A TRAVES DE LA SONDA Y POR MEDIO DE SU ABERTURA DE SALIDA. LA SONDA VA ASOCIADA ESPACIALMENTE Y DE MANERA FIJA CON EL RECIPIENTE, DE MANERA QUE LAS PRESIONES QUE PUEDEN SER DETECTADAS POR UN DISPOSITIVO DE MEDICION DE PRESION (9) PUEDAN IR ASOCIADAS A DIFERENTES NIVELES DE METAL LIQUIDO DENTRO DE LA SONDA. A UN DETERMINADO VALOR DE UMBRAL DE LA PRESION, EL DISPOSITIVO DE MEDICION DE LA PRESION PUEDE EMITIR UNA SEÑAL PARA UN DETERMINADO NIVEL DE METAL LIQUIDO QUE DEBE SER DETECTADO.

Description

Horno dosificador.

La invención se refiere a un horno dosificador con una cuba del horno para alojar metal líquido y un dispositivo para registrar el nivel del metal líquido en una cuba del horno.

Para dosificar el metal líquido desde un horno dosificador debe registrarse en su altura la columna de metal que asciende por el tubo dosificador, ya que, dependiendo de este registro, se calcula la cantidad dosificada. También es posible determinar la altura del nivel de fluido en el horno en función del registro de la altura de la columna de metal, teniendo en cuenta otros parámetros, como por ejemplo, distintas presiones. Del documento US 4 220 319 se conoce la disposición de un sensor para hornos dosificadores, en la que el sensor consiste en una aguja metálica situada de forma perpendicular o casi perpendicular a la superficie del metal, que emite una señal al entrar en contacto con la superficie del metal líquido. Con objeto de reducir el desgaste de la disposición del sensor, la aguja metálica al entrar en contacto con la superficie del metal, se aparta mediante un sistema mecánico automatizado. Esta disposición conocida tiene distintas desventajas, especialmente, que el sistema de viraje mecánico es muy costoso y caro y, a pesar del viraje, el desgaste de la aguja metálica es relativamente importante. En primer lugar, la aguja puede descomponerse a través del contacto con aluminio fluido, debido a procesos químicos. Además, el resultado de la medición puede resultar perjudicado, debido al depósito de aluminio u óxido de aluminio en la aguja.

En la práctica, debido al desgaste de la aguja metálica indicado anteriormente, resulta necesario lijar, limpiar o reemplazar la aguja, de manera que no puede mantenerse la posición de exploración durante un largo período de tiempo. Además, en la práctica no se conocen auxiliares de ajuste, que posibiliten una exploración que pueda reproducirse. En especial, es de vital importancia en los hornos dosificadores la posición de exploración, en relación con el borde de salida del tubo dosificador. Para una dosificación que pueda reproducirse bien, la aguja debería registrar exactamente la posición de salida del metal líquido en el borde de salida del tubo dosificador (aguja y borde de salida deben estar a la misma altura). Pero en la práctica el registro no se traslada únicamente a los trabajos de mantenimiento y reparación en la aguja metálica, indicados anteriormente, sino también mediante la sustitución del tubo dosificador, cuya altura de montaje determina de forma directa la posición del borde de salida. Condicionado por las grandes tolerancias técnicas de fabricación en la zona refractaria, el montaje de un nuevo tubo dosificador, así como de una nueva junta, etc. puede desplazar el borde de salida hasta 10 mm en altura perpendicular.

En los hornos dosificadores, un desplazamiento de la posición de exploración en relación con el borde de salida, mediante las medidas mencionadas anteriormente de por ejemplo 5 mm, produce una variación del peso del metal dosificado, típicamente del 4%. Se requiere una exactitud de dosificación de 1 a 2%. Debido al difícil acceso y al calor, que domina en la zona de exploración, en la práctica la aguja no se reajusta, sino que se varían los parámetros de presión o de tiempo de la dosificación, en nuestro caso, el peso de dosificación, que se determina, como es sabido, según el procedimiento integral (presión sobre tiempo) para compensar la alteración del peso de dosificación. Esto tiene la desventaja de que los fundidores, que han almacenado los parámetros de dosificación de distintas piezas de fundición, tienen que llevar a cabo una y otra vez correcciones de estos valores almacenados ya que, de esta forma, las proporciones de exploración y, con ello, la dosificación no permanecen constantes.

Una desventaja adicional de la aguja metálica representada anteriormente está condicionada por principio (debido al contacto necesario con el caldo metálico fluido). La aguja debe romper primero una capa que se forma tras poco tiempo sobre la superficie del caldo metálico, por ejemplo, de óxido de aluminio no conductor. Como consecuencia de la presión de la aguja, se forma un abombamiento hacia abajo de la superficie del metal. Esto produce un resultado de medición inexacto (tras la rotura, la aguja emite su señal en una posición demasiado baja, es decir, se identifica menos cantidad de caldo metálico del que realmente existe). Además, tras la rotura de la superficie de óxido, se llega a una inmersión innecesariamente profunda de la aguja en el caldo metálico fluido, de forma que el desgaste antes mencionado de la aguja metálica se acelera.

Del documento DE-OS 44 20 712 se conoce, además, la disposición de un sensor para el registro del nivel del metal líquido, en la que el sensor es de cerámica conductora de electricidad, y se coloca enrasado en la pared de la cuba del horno o de un tubo de subida.

Como estado decisivo de la técnica se considera el documento JP-A-05099726. Este da a conocer un tubo abierto hacia el interior de la cubeta de fundición, en la pared de una cuba del horno llena de caldo metálico, con lo cual la abertura del tubo se coloca por debajo del borde de salida del caldo metálico fluido. Desde el tubo se insufla gas en el caldo. La contrapresión generada mediante el caldo metálico en el tubo (a través de la cual puede cerrarse sobre la altura de llenado del caldo metálico), se registra con un dispositivo de medición de presión.

Para la medición de una altura de llenado exacta, que cumpliría los requisitos de un horno dosificador, sería necesario aquí, sin embargo, un costoso dispositivo de medición de presión, que además debería calibrarse de forma permanente con un elevado coste.

La invención se basa en el objetivo de crear un horno dosificador con una cuba del horno para el alojamiento de metal líquido y un dispositivo para registrar un nivel de metal líquido en una cuba del horno, en el que el dispositivo registra un nivel predeterminado con gran exactitud.

Este objetivo se alcanza, según la invención, mediante la parte caracterizadora de la reivindicación principal en unión con las características del preámbulo.

Debido a que el dispositivo manométrico está configurado como interruptor de onda de presión para el registro de una onda de reacción de presión dentro de la sonda, que aparece al cerrar la abertura de la sonda mediante metal líquido, y la emisión de una señal correspondiente, y la sonda está colocada de forma fija en la pared de un tubo de subida previsto en la cuba del horno, se coloca un sencillo dispositivo para el registro del nivel de metal líquido, que es económico y, a pesar de ello, registra un nivel determinado con gran seguridad.

Al contrario de los procedimientos mencionados al principio, que se basan en contacto eléctrico, en el presente dispositivo no es necesaria, por ejemplo, ninguna toma de tierra. El sistema de exploración, montado de forma fija y libre de desgaste, que se basa en la medición indirecta mediante un gas (la "conexión intermedia" del gas minimiza el contacto directo entre la sonda y el caldo metálico, además, los finos depósitos sobre la sonda no influyen de forma relevante sobre las proporciones de flujo del gas) tiene, además, la ventaja de que las proporciones de exploración se mantienen constantes. Por un lado, no varía la altura de la posición de exploración del tubito de cerámica (montado de forma fija), por el otro, tampoco su posición relativa respecto al borde de salida (montado de forma fija). Es decir, las proporciones de exploración se mantienen constantes, incluso si el tubo dosificador se monta más alto o más bajo en el horno dosificador. Además, se excluye la alteración de valores de medición mediante una variación a lo largo del tiempo de la capacidad de conducción eléctrica (como, por ejemplo, en el sensor de cerámica conductor de electricidad, mencionado anteriormente).

A través de las medidas indicadas en las reivindicaciones subordinadas resultan posibles variantes y mejoras ventajosas. El tubo o la sonda puede montarse de forma fija en la pared o en el tubo de subida de un horno dosificador, con lo que, al sobrepasar el nivel de fluido en el tubo de subida, se emite la señal deseada.

La sonda es preferiblemente de cerámica, lo que conlleva que se minimice la posibilidad de depósitos de metal en la sonda (especialmente por el emparejamiento de material cerámica/aluminio). Sin embargo, en caso de que se formen finos depósitos en la sonda, según la invención, (por ejemplo, debido a la rugosidad de la sonda) esto no perjudica la función, mientras que en los sistemas de medición, que se basan en el contacto eléctrico, incluso los depósitos finos pueden causar una caída completa.

Resulta especialmente ventajoso que se prevea la sonda fabricada en cerámica con un diámetro interior inferior a 2 mm. Debido a las tensiones que aparecen en la superficie, por ejemplo, del aluminio sobre la cerámica, la sonda no se obtura mediante el aluminio fluido (incluso en ausencia de flujo de gas).

Otra forma de realización ventajosa adicional prevé que el dispositivo de medición de tensión presente un interruptor de onda de presión ajustable en la sensibilidad de presión, para la medición de una onda de reacción de presión del gas que fluye de la sonda. La onda de reacción de presión que se genera al alcanzar (o cerrar) la sonda mediante un nivel de metal líquido, se usa, por ejemplo, como señal al cerrar una válvula de alimentación en el horno dosificador. La capacidad de ajuste del interruptor de onda de presión posibilita la adaptación sencilla a las proporciones del lugar de montaje respectivo, incluso durante el funcionamiento,

Una variante ventajosa prevé que el horno dosificador contenga diversos dispositivos para registrar el nivel de metal líquido, que presentan respectivamente una sonda con una abertura de salida. En caso de que estas aberturas de salida se encuentren una junto a otra (respecto a un nivel en reposo del metal líquido), puede registrarse el nivel, en caso de una superficie en movimiento del metal líquido, mediante la determinación adecuada del promedio de las presiones medidas en las sondas; en caso de que estas aberturas de salida se encuentren una por encima de la otra, es posible averiguar con amplio margen el estado de llenado.

En el dibujo se representa un ejemplo de realización de la invención y se explica en detalle en la siguiente descripción. Se muestran:

Figura

1: sección de forma esquemática de un horno dosificador con tubo de subida, y

Figura

2: una vista parcial ampliada del extremo de la sonda de forma tubular colocada en la pared del tubo de subida.

La figura 1 muestra un horno dosificador 1 con una cuba del horno 12, en la que se aloja metal líquido, por ejemplo, aluminio, en un baño 2. En el horno dosificador 1 se coloca un tubo de subida 3, que se conduce hacia el exterior a través de la pared 4 del horno dosificador 1. A través del tubo de subida 3 se dosifica el metal líquido. Esto puede realizarse, por ejemplo, (conforme a un dispositivo sensor) mediante un impulso de presión regulado en el interior de la cuba del horno 12, para impulsar metal líquido a través del tubo de subida 3 hacia un tubo de evacuación 13. El tubo de evacuación 13 llena el caldo metálico, preferentemente aluminio, por ejemplo en los moldes de fundición previstos a tal efecto. Aquí es importante, que la cantidad de caldo metálico impulsado fuera de la cuba del horno 12 concuerde con el volumen de los moldes de fundición. Para la dosificación es necesario que la altura de la columna de metal se registre de forma exacta en el horno dosificador (o en el tubo de subida 3), para lo cual, para este registro se usa un dispositivo sensor neumático 6.

El dispositivo sensor neumático presenta una sonda 5 configurada como tubo, realizado preferiblemente en cerámica, que, según la figura 2, se coloca en la pared 7 del tubo de subida 3. A tal efecto, está previsto en la pared 7, por ejemplo, un taladro 8, realizado como taladro escalonado, con lo cual, en la parte del taladro con diámetro mayor se presiona y/o se adhiere el extremo de la sonda 5 desde fuera hacia la pared del tubo de subida 7 y, con lo cual, el diámetro menor del taladro escalonado 8 corresponde aproximadamente al diámetro interior del tubo 5. La sonda 5 está unida mediante el dispositivo de medición de presión 9 con una fuente de gas 10. La fuente de gas suministra gas con una determinada presión a la sonda 5, que sale por su extremo delantero y a través del taladro 8. Cuando el espejo de metal se acerca en el tubo de subida al extremo de la sonda, varían las proporciones de flujo en el extremo de la sonda, y tiene lugar una variación de presión en la sonda. Esta variación de presión es determinada por el dispositivo de medición de presión 9. Se trata aquí, por tanto, de un procedimiento mediato para medir el estado del nivel, dado que el estado del nivel no puede tener lugar de forma directa (por ejemplo, mediante roce con un elemento de contacto previsto a tal efecto). En lugar de esto, se averigua la influencia de un nivel de metal que debe medirse sobre las proporciones de flujo existentes (de un gas, que fluye de una fuente de gas con presión definida). Esta influencia puede constatarse mediante una variación del gas saliente en la sonda 5. Sobre esta variación de presión son, por tanto, posibles afirmaciones sobre el nivel del metal líquido. Una variación de presión que puede medirse de forma especialmente clara surge cuando el extremo abierto de la sonda 5 (o del taladro 8) se cierra mediante el metal líquido.

Para poder registrar de forma exacta el nivel del metal líquido, se mide, antes de las mediciones reales, la curva de presión por aproximación o por elevación del nivel, respectivamente y se determina un índice de perceptibilidad de presión, por el cual el nivel presenta una coordinación predeterminada con el extremo de la sonda 5. El dispositivo de medición de presión 9 emite entonces una señal correspondiente a su salida 11 hacia los otros dispositivos de valoración, control y regulación.

Se usa un denominado interruptor de onda de presión, cuyo área de ajuste se encuentra aproximadamente entre 0,5 y 5 mbar. Estos interruptores tienen en el interior una membrana, sobre la cual se aplica un contacto. Un lado de la membrana se encuentra en unión con la presión ambiental, el otro lado está unido a un tubito de exploración o sonda 5. Si ahora el tubito de exploración 5 se cierra con un fluido, asciende la presión en el tubito de exploración 5 y, con ello, sobre un lado de la membrana, y ésta presiona contra un contacto fijo, de manera que el contacto roza la membrana. Mediante esto se posibilita un flujo de corriente al alcanzar el umbral de reacción de presión.

El ajuste de la sensibilidad de presión se realiza sencillamente mediante el ajuste de la distancia del contacto fijo hacia la membrana, con la ayuda de un tornillo, que está provisto con una escala. Según la posición del tornillo, el contacto fijo está más o menos alejado del contacto de la membrana, de forma que también debe aplicarse mayor o menor presión para hacer que ambos contactos se rocen.

Dado que, por ejemplo, durante un proceso de dosificación desde la cuba del horno 12 o desde el tubo de subida 3 y el tubo de evacuación 13 en un molde de fundición puede llegar a cerrarse el taladro 8 y la sonda 5, respectivamente, debe preverse una protección contra la obstrucción de estas aberturas. Esto existe, en principio, mediante una presión de estancamiento causada por la fuente de gas que, al cerrarse el taladro 8, se ocupa de que la sonda no se llene con caldo metálico. Además, mediante la elección adecuada de los materiales de la sonda y de los componentes circundantes o cercanos (tubo de subida, una sección de la pared de la cuba del horno) puede evitarse ampliamente el depósito de caldo metálico. Con la elección, según la invención, de un diámetro interior de la sonda 5 o del taladro realizado como rosca de empalme 8 inferior a 2 mm y un emparejamiento de materiales adecuado (cerámica para las piezas que entran en contacto con el caldo metálico y del componente que contiene la rosca de empalme 8, en este caso, el tubo de subida 3) se dificulta un cierre mediante caldo metálico. Debido a las tensiones de superficie que surgen por determinados emparejamientos de materiales, por ejemplo, entre la cerámica y aluminio fluido, se excluye aquí incluso un cierre. Esto resulta de importancia decisiva para la presente invención, especialmente al tomar como base el hecho de que, por ejemplo, en el molde de fundición también pueden llenarse los huecos más pequeños con caldo metálico.

En otra forma de realización de la presente invención pueden estar previstos diversos dispositivos para registrar un nivel de metal líquido en un único horno dosificador. Cada uno de estos dispositivos presenta su propia sonda respectiva con una abertura de salida. En caso de que estas aberturas de salida se encuentren una junto a otra (respecto a un nivel en reposo del metal líquido), puede registrarse el nivel en caso de una superficie en movimiento del metal líquido mediante la determinación adecuada del promedio. De esta forma, se excluyen ampliamente posibles mediciones erróneas como consecuencia de un nivel de metal que se mueve. No obstante, también es posible que las aberturas de salida arriba mencionadas se dispongan una sobre la otra, para posibilitar averiguar un estado de llenado con amplio margen.

Claims (7)

1. Horno dosificador (1) con una cuba del horno (12) para alojar metal líquido, y un dispositivo para registrar un nivel de metal líquido en una cuba del horno, en el que una sonda (5) configurada como tubo se une con una fuente de gas (10) para que salga una corriente de un gas desde la fuente de gas a través de la sonda y desde su abertura de salida hacia fuera, y se prevé un dispositivo de medición de presión (9) para el registro del estado de presión dentro de la sonda (5) dependiendo de una contrapresión condicionada por un nivel del metal líquido caracterizado porque, el dispositivo de medición de presión (9) está realizado como interruptor de onda de presión para registrar una onda de reacción de presión, que se genera dentro de la sonda (5) al cerrar la abertura de la sonda mediante metal líquido y la emisión de una señal correspondiente, y la sonda (5) se coloca en la pared de un tubo de subida (3) previsto en la cuba del horno (12).

2. Horno dosificador según la reivindicación 1 caracterizado porque la sonda y/o el tubo de subida (3) están realizados en cerámica o básicamente en cerámica.

3. Horno dosificador según una de las reivindicaciones 1 ó 2 caracterizado porque la sonda (5) se coloca a presión y/o se adhiere en un taladro (8).

4. Horno dosificador según la reivindicación 2 y/o la reivindicación 3 caracterizado porque la abertura de salida de la sonda (5) y/o el taladro (8) presentan un diámetro interior inferior a 5 mm, preferiblemente, inferior a 2 mm.

5. Horno dosificador según una de las reivindicaciones precedentes caracterizado porque el interruptor de onda de presión puede ajustarse a la sensibilidad de presión.

6. Horno dosificador según una de las reivindicaciones precedentes caracterizado porque se prevén un primer y un segundo dispositivo para registrar un nivel de metal líquido, que presentan una primera y una segunda sonda con una primera y una segunda abertura de salida.

7. Horno dosificador según la reivindicación 6, caracterizado porque la primera abertura de salida se encuentra sobre o junto a la segunda abertura de salida, respecto a un nivel en reposo del metal líquido.