ES2273093T3 - Ladrillo de lavado de gas ceramico refractario. - Google Patents

Abstract

Ladrillo de lavado de gas cerámico refractario para el montaje en una pared o en un fondo de un recipiente para alojar una masa de metal fundido, con las características siguientes: a) por lo menos un canal (16, 18) que transcurre desde un lado frío (12) del ladrillo de lavado de gas hasta un lado caliente (14) del ladrillo de lavado de gas, b) el canal (16, 18) está conectado en el lado frío (12) del ladrillo de lavado de gas a un dispositivo de suministro de gas (34) mediante el cual se puede conducir un gas de tratamiento a través del canal (16, 18) hasta la masa de metal fundido, c) por lo menos un dispositivo de medición (38) para la determinación de los datos físicos y/o químicos de la masa de metal fundido colindante al lado caliente (14) del ladrillo de lavado de gas una vez que el ladrillo de lavado de gas se ha montado en el recipiente, d) el dispositivo de medición (38) sobresale con un cabezal de medida (40) en el canal (16).

Description

Ladrillo de lavado de gas cerámico refractario.

La presente invención se refiere a un ladrillo de lavado de gas cerámico refractario para el montaje en una pared o en un fondo de un recipiente para alojar una masa de metal fundido, presentando el ladrillo de lavado de gas por lo menos un canal que transcurre desde el lado frío del ladrillo de lavado de gas hasta un lado caliente del ladrillo de lavado de gas, y el canal en el lado frío del ladrillo de lavado de gas está conectado a un dispositivo de suministro de gas, mediante el que se puede conducir a través del canal un gas de tratamiento hasta el metal fundido.

Un ladrillo de lavado de gas de dichas características debido a la disposición física de un canal con lavado de gas se denomina como ladrillo con lavado de gas "con porosidad dirigida". La nomenclatura restante puede consultarse en la representación resumida incluida en el "Radex-Rundschau", 1987, 288.

Además de los ladrillos de lavado de gas con "porosidad dirigida", entre los que se puede contar como subgrupo los denominados "lavadores de juntas" se conocen especialmente los elementos para lavado de gas con "porosidad no dirigida", en los que el gas se desplaza desde el lado frío al lado caliente del ladrillo de lavado de gas a través de una "estructura porosa abierta" en el interior del material de la matriz refractario.

Cuando se habla de "lado frío" y de "lado caliente" respectivamente esto se refiere evidentemente al estado de montaje del ladrillo de lavado de gas en un recipiente para alojar (incluido el tratamiento) una masa de metal fundido. El lado caliente es pues el lado que está inmediatamente colindante con la masa de metal fundido, tocando dicha masa de metal fundido por regla general al lado caliente. En consecuencia el lado frío es el lado del elemento de lavado de gas, que está colindante con la envoltura exterior del recipiente.

Un elemento de lavado de gas del tipo según la técnica se ilustra en el documento DE 38 10 098 C1. Normalmente un ladrillo de lavado de gas de dichas características presenta una pluralidad de canales de lavado, que se extienden esencialmente en la dirección axial del ladrillo de lavado de gas (es decir en la dirección de circulación del gas). Si se parte de una longitud constructiva del ladrillo de lavado de gas comprenda entre 30 y 120 cm, entonces se pone de manifiesto claramente que la formación de los canales de lavado dentro del material de base cerámico resulta extraordinariamente difícil, y más teniendo en cuenta que los canales por regla general presentan un diámetro < 5 mm, y a veces < 2 mm. Pero en el estado de la técnica esto no tiene importancia porque sólo se trata de transportar el gas desde el lado frío al lado caliente y a continuación a la masa de metal fundido. Consecuentemente los canales para el lavado de gas cumplen asimismo su función si están curvados, inclinados o presentan alguna trayectoria no continua entre el lado frío y el lado caliente.

A partir del documento EP 1 101 825 A1 se conoce un elemento para lavado de gas con porosidad dirigida, en el que los canales de lavado están configurados entre cuerpos cerámicos contiguos.

El objetivo del lavado de gas por ejemplo en una cuchara de colada de acero es conseguir especialmente una compensación rápida de la temperatura y de la concentración del baño de acero y su limpieza. Especialmente las segregaciones no metálicas deben transportarse con la ayuda de la corriente del gas rápidamente hasta la escoria que flota en el baño de metal fundido.

El documento EP 0.082.078 A1 da a conocer un ladrillo de lavado de gas en el que transcurren dos canalres eléctricos que están aislados entre sí. Los canalres se extienden del lado frío al lado caliente del ladrillo lavador y terminan con diferente distancia respecto al lado caliente. Tan pronto como el metal fundido ha erosionado el ladrillo lavador hasta el extremo libre de los dos canalres, se cierra un circuito eléctrico y la circulación de corriente se indica mediante una señal. Esta señal proporciona la información sobre el estado del desgaste del ladrillo para lavado.

Asimismo se conoce la conducción de sustancias de tratamiento en forma de polvo junto con la corriente del gas hasta la masa de metal fundido. El documente DE 38 10 098 C1 ya mencionado ofrece además la posibilidad de conducir un alambre de aleación a lo largo de un canal de paso de forma tubular en el ladrillo de lavado de gas hasta llegar a la masa de metal fundido. En este caso el alambre de aleación se conduce desde el exterior y pasa por una cámara de distribución de gas que está formada en el extremo del lado frío del ladrillo de lavado de gas y alimenta a los demás canales de lavado de gas de lavado.

Los dispositivos para lavado de gas conocidos forman parte del tratamiento metalúrgico secundario de masas de metal fundido.

La presente invención se plantea el objetivo de cambiar la forma de un ladrillo de lavado de gas del tipo citado, de tal manera que pueda hacerse cargo de otras misiones.

Entre estos objetivos adicionales se incluye especialmente la observación (control) de las características de la masa de metal fundida que se ha de tratar, por ejemplo de la temperatura y de la composición de la masa fundida.

Para ello la presente invención propone un ladrillo de lavado de gas del tipo citado anteriormente, que presenta las siguientes características adicionales:

por lo menos un dispositivo de medición para determinar los datos físicos y/o químicos de la masa de metal fundido, que tras el montaje del ladrillo de lavado de gas en el recipiente está colindante al lado caliente del ladrillo de lavado de gas,

dicho dispositivo de medición con un cabezal medidor sobresale hacia el interior en un canal del ladrillo de lavado de gas.

Por lo menos uno de los canales para lavado de gas del ladrillo de lavado de gas se utiliza para alojar un dispositivo de medición. El dispositivo de medición debe conducirse en el canal en el lado frío del ladrillo para lavado. El dispositivo de medición debe estar dispuesto y fijado de tal modo que se pueda desmontar. De esta manera, al cambiar el ladrillo lavador (desgastado) puede retirarse el dispositivo de medición y volverse a utilizar para un nuevo ladrillo para lavado. La fijación puede realizarse en la envoltura exterior del recipiente metalúrgico o en el extremo del lado frío del ladrillo de lavado de gas. Una posibilidad de fijación asimismo la ofrece una cámara de distribución del gas, que puede fijarse en el lado frío del ladrillo de lavado de gas. La cámara de distribución del gas puede fijarse de manera amovible en el extremo frío del ladrillo de lavado de gas. Asimismo pueden fijarse aquí piezas de la cámara de distribución del gas que puedan desmontarse. La cámara de distribución del gas sirve para distribuir el gas desde el dispositivo de suministro de gas hasta varios canales de lavado. En un ladrillo de lavado de gas según la presente invención puede lavarse asimismo el canal en el que está insertado el cabezal de medida del dispositivo de medición. Según una forma de realización está previsto para ello que entre el cabezal de medida y el canal quede libre un orificio de paso para el gas de tratamiento. El orificio de paso puede ser un canal anular entre el cabezal de medida y el canal de lavado. Pero el ladrillo para lavado puede estar configurado asimismo de tal modo que el gas de lavado se introduzca primero por "detrás" del cabezal de medida en el tramo del canal que transcurre en la prolongación del canal para alojar el cabezal de medida (siguiendo una especie de bypass). Con las diferentes variantes pueden conseguirse las ventajas siguientes:

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El cabezal de medida puede refrigerarse.

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Desde una cámara de distribución del gas pueden abastecerse con gas distintos canales funcionales.

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La circulación del gas y la admisión del gas impide una penetración (una infiltración) del metal fundido en el canal en el que está dispuesto el cabezal de medida.

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En la configuración recta del canal el cabezal de medida puede recibir inmediatamente señales de la masa de metal fundido.

Es importante que el canal en el que está insertado el cabezal de medida sea apropiado para conducir señales electromagnéticas desde la masa fundida al cabezal de medida.

La cámara de distribución del gas puede subdividirse en cámaras parciales. A continuación, pueden conectarse o desconectarse grupos individuales de canales. Asimismo pueden aportarse diferentes gases de lavado.

Por regla general será suficiente que el cabezal de medida del dispositivo de medición se permita que penetre hacia el interior del canal como máximo hasta el extremo del primer tercio de la longitud total del canal. En otras palabras: partiendo del lado caliente del ladrillo de lavado de gas el canal al principio no se distingue de un canal para lavado normal; está exento de incorporaciones. Sólo en el tercio "trasero" (en el lado frío) está dispuesto el cabezal de medida a cuyo alrededor puede circular el gas de lavado. Esta parte del canal puede presentar una sección transversal superior al tramo que existe antes visto desde el lado caliente.

Para que el cabezal de medida pueda recibir de la forma más óptima posible las señales de medición, el "canal de medición" debe presentar una trayectoria rectilínea. Por "rectilínea" se define según la presente invención, que el cabezal de medida pueda detectar por lo menos el 50% de la superficie de la sección transversal del canal en el lado caliente del ladrillo de lavado de gas. En el caso ideal este valor será del 100%.

El canal puede transcurrir formando un ángulo recto con la cara frontal del lado caliente del ladrillo de lavado de gas, es decir que puede transcurrir paralelamente al eje longitudinal central del ladrillo de lavado de gas, siempre que el ladrillo de lavado de gas presente una forma por ejemplo cilíndrica o de tronco de cono.

Pero el canal puede transcurrir asimismo formando un ángulo que no sea igual a 90º con respecto a la superficie frontal, si el gas por ejemplo se ha de conducir de forma que se dirija al centro de la masa de metal fundido.

El canal puede estar configurado con una sección transversal interior diferente. La sección transversal puede ampliarse continuamente o discontinuamente desde el lado frío al lado caliente del ladrillo de lavado de gas, o a la inversa; por supuesto que asimismo puede ser constante. El área de la sección transversal del canal está principalmente en el lado caliente normalmente entre 0,5 y 20 mm^{2}. La forma de la sección transversal del canal en principio puede ser cualquiera. Puede ser por ejemplo de forma circular, triangular, rectangular o presentar la forma de un polígono, de un ovoide o de estrella.

Formas de sección transversal análogas son aplicables asimismo para el dispositivo de medición, presentando el dispositivo de medición y el canal preferentemente formas de sección transversal distinta, a fin de asegurar el necesario rodeo del cabezal de medida por parte del gas de lavado.

En este sentido una forma de realización propone que por lo menos la parte del dispositivo de medición que entra en el canal presente una forma de sección transversal que sea distinta de la forma de la sección transversal del tramo del canal correspondiente.

Los canales pueden estar taladrados. Alternativamente los canales individuales pueden estar formados por unos tubitos previamente realizados que están integrados en el ladrillo de lavado de gas. Estos tubitos pueden ser por ejemplo de material cerámico o de metal y en su cara interior pueden presentar una superficie que refleje la radiación electromagnética. Los canales se pueden realizar asimismo mediante cocción de los elementos de molde al fabricar el dispositivo de lavado.

Esta configuración del canal resulta ventajosa principalmente cuando el dispositivo de medición está configurado para captar y transmitir ondas electromagnéticas, que se emiten desde la masa de metal fundido al canal. El dispositivo de medición comprende entonces piezas para captar y transmitir ondas electromagnéticas especialmente en el interior del espectro de luz visible y/o en el espectro de infrarrojos y/o en el espectro de luz ultravioleta. Dichas ondas electromagnéticas son emitidas por la masa de metal fundido, y en una unidad de evaluación correspondiente pueden convertirse en valores de temperatura y/o valores para la determinación del análisis químico. Dichos dispositivos son conocidos, por ejemplo a partir de los documentos WO-A-97/22859 y WO-A-02/48661.

El ladrillo de lavado de gas puede estar configurado asimismo con una indicación del espesor residual. La indicación del espesor residual se activa cuando el ladrillo de lavado de gas está desgastado hasta tal punto que en lo sucesivo se vería mermada la capacidad funcional del dispositivo de medición. Una indicación del espesor residual de estas características puede formarse por ejemplo por un canal de gas que transcurre partiendo de la cámara de distribución del gas, pero sin embargo finaliza a una determinada distancia del lado caliente del ladrillo de lavado de gas. Sólo cuando el ladrillo de lavado de gas se ha desgastado hasta esta zona, el canal queda casi "abierto" y el gas circula a través del canal hasta la masa de metal fundido. Al mismo tiempo desciende la presión del gas en el interior de la cámara de distribución de gas asociada, lo cual puede indicarse correspondientemente.

Como ya se ha mencionado, el dispositivo de medición puede disponerse de una manera especialmente ventajosa en la parte de la cámara de distribución del gas. Puede introducirse a través de una abertura situada en la pared exterior de la cámara de distribución del gas y extenderse a través de la cámara de distribución del gas entrando en el canal descrito. Una junta de estanqueidad de prensaestopas puede conducir el dispositivo de medición y estanqueizarlo respecto a la cámara de distribución del gas. A efectos de su intercambiabilidad y reutilización, la cámara de distribución del gas puede fijarse de manera amovible por ejemplo a una brida, que a su vez esté fijada en el lado frío del ladrillo lavador.

Otras características de la presente invención se ponen de manifiesto a partir de las características de las reivindicaciones subordinadas así como a partir de otros documentos de la solicitud de patente. Forman parte de éstas la posibilidad de asignar varios canales a un dispositivo de medición. De este modo las secciones de los canales en el lado caliente pueden mantenerse pequeñas, pero al mismo tiempo pueden conducir la cantidad deseada de radiación (electromagnética) a la célula de medida. Alternativamente el dispositivo de medición cubre varios canales.

La presente invención se describe a continuación con un mayor detalle con la ayuda de dos ejemplos de realización. Las figuras ilustran en representación esquemática respectivamente un corte realizado en una forma de realización de un ladrillo de lavado de gas según la presente invención.

Este se compone, según la figura 1, en el modo convencional, de un cuerpo cerámico refractario 10 con un "lado frío" 12 y un "lado caliente" 14. Desde el lado frío 12 al lado caliente 14 se extienden unos canales de lavado 16, 18. Los ejes longitudinales centrales M16, M18 de los canales de lavado 16, 18 transcurren exactamente paralelos al eje longitudinal central M del ladrillo de lavado de gas y forman un ángulo recto con la cara frontal 20 del lado caliente 14 del cuerpo 10.

Adosada al lado frío 12 del cuerpo 10 existe una cámara de distribución del gas 22, que está estructurada del modo siguiente:

Por el lado superior la cámara de distribución del gas 22 está limitada por una cara frontal inferior 26 del cuerpo cerámico 10. En los lados del perímetro transcurre una envoltura metálica 24, que está zunchada en caliente sobre el extremo del lado frío 12 del cuerpo 10 y sobresale de la superficie frontal 26 hacia abajo. Una chapa de fondo 28 cierra la envoltura 24 paralela y a una distancia de la cara frontal 26. En la chapa de fondo 28 están previstas dos aberturas. Una primera abertura 30 sirve para la conexión de un tubo de suministro de gas 32, que forma parte de un dispositivo de suministro gas 34, que entre otras cosas comprende un depósito de gas (no representado).

A través de otra abertura 36 se extiende un dispositivo de medición 38. El dispositivo de medición 38 está fijado en el lado exterior estanco al gas mediante una junta de prensaestopas 41 respecto a la chapa de fondo 28 y se extiende además a través de la cámara de distribución del gas 22 en el canal 16, estando provisto de un cabezal de medida 40. El cabeza de medida 40 termina con una distancia antes de un borde 42 superior de la envoltura metálica 24, es decir con una distancia mayor antes del lado frontal 20 en el extremo caliente 14 del cuerpo del ladrillo del lavado 10.

El canal de lavado 16 presenta un diámetro interior que es 1,5 mm superior al diámetro exterior del cabezal de medida 40, de tal modo que en todos los lados existe una rendija anular de 0,75 mm de ancho alrededor del cabezal de medida 40. Consecuentemente el gas puede circular desde la cámara de distribución del gas 22 rodeando el cabezal de medida 40 y continuando por el canal 16 hasta el lado caliente 20. Evidentemente esto aplica análogamente para el canal 18 y otros canales del lavado (no representados).

El cabezal de medida 40 está configurado de tal modo que capta las ondas electromagnéticas emitidas por una masa de metal fundido en el canal 16 y las transmite a una unidad de evaluación 44, que en función de la intensidad de las ondas electromagnéticas recibidas calcula la temperatura de la masa de metal fundido.

Otros dispositivos de medición pueden disponerse en otros canales de lavado de un modo análogo, por ejemplo para determinar la composición química del metal fundido.

En la figura 2 se representa una segunda forma de realización de un dispositivo de lavado de gas según la presente invención. A continuación se describen adicionalmente sólo las diferencias esenciales respecto a las formas de realización según la figura 1.

En el lado frío del cuerpo cerámico 10 está fijada una brida metálica 50 en el lado exterior, que presenta un lado 52 que sale radialmente. La envoltura metálica 24 del lado del perímetro de la cámara de distribución del gas 22 está acodada en su extremo superior correspondientemente radial hacia afuera (lado 25). De este modo la cámara de distribución del gas 22 puede fijarse mediante unos tornillos 54 a la brida 52 pudiéndose desmontar esta sujeción.

Si el ladrillo de lavado de gas o su cuerpo cerámico 10 está desgastado, la cámara de distribución del gas 22 puede retirarse y fijarse análogamente a un nuevo cuerpo cerámico 10. De este modo puede volverse a emplear sin problemas principalmente asimismo el dispositivo de medición 38.

Existe otra diferencia en la configuración de los canales del lavado 16, 18. El canal de lavado 18 presenta un área de la sección transversal más pequeña que en el ejemplo de realización según la figura 1. Para el canal de lavado 16 esto aplica solamente en relación al tramo que existe por encima del cabezal de medida 40, de tal modo que el canal 16 en la parte de transición está configurado con un escalón 17. El tramo superior del canal 16 está formado por un tubito cerámico 60, que está embebido en el cuerpo 10. El cabezal de medida 40 está estanqueizado con una junta tórica 23 respecto al espacio interior de la cámara de distribución del gas 22. El gas de lavado se conduce primero detrás del cabezal de medida 40 (en la figura 2: por encima del cabezal de medida 40) pasando por otro canal de lavado 19, que ejerce la función de derivación, al canal 16.

Claims (27)

1. Ladrillo de lavado de gas cerámico refractario para el montaje en una pared o en un fondo de un recipiente para alojar una masa de metal fundido, con las características siguientes:

a) por lo menos un canal (16, 18) que transcurre desde un lado frío (12) del ladrillo de lavado de gas hasta un lado caliente (14) del ladrillo de lavado de gas,

b) el canal (16, 18) está conectado en el lado frío (12) del ladrillo de lavado de gas a un dispositivo de suministro de gas (34) mediante el cual se puede conducir un gas de tratamiento a través del canal (16, 18) hasta la masa de metal fundido,

c) por lo menos un dispositivo de medición (38) para la determinación de los datos físicos y/o químicos de la masa de metal fundido colindante al lado caliente (14) del ladrillo de lavado de gas una vez que el ladrillo de lavado de gas se ha montado en el recipiente,

d) el dispositivo de medición (38) sobresale con un cabezal de medida (40) en el canal (16).

2. Ladrillo de lavado de gas según la reivindicación 1, en el que entre el cabezal de medida (40) y el canal (16) queda libre un orificio de paso para el gas de tratamiento.

3. Ladrillo de lavado de gas según la reivindicación 1, en el que el dispositivo de suministro de gas (34) comprende por lo menos una cámara de distribución del gas (22).

4. Ladrillo de lavado de gas según la reivindicación 3, en el que la cámara de distribución del gas (22) o una parte de la cámara de distribución del gas (22) está fijada de manera amovible en el extremo del lado frío del ladrillo para el lavado de gas.

5. Ladrillo de lavado de gas según la reivindicación 3, en el que la cámara de distribución del gas (22) está fijada de manera amovible a una brida (52) dispuesta en el lado frío (12) del ladrillo de lavado de gas.

6. Ladrillo de lavado de gas según la reivindicación 3, con varios canales (16, 18), estando conectados todos los canales (16, 18) o grupos de canales a la cámara de distribución del gas (22).

7. Ladrillo de lavado de gas según la reivindicación 1, en el que el cabezal de medida (40) del dispositivo de medición (38) penetra en el canal (16) como máximo hasta el final del primer tercio de la longitud total del canal (16).

8. Ladrillo de lavado de gas según la reivindicación 1, en el que el canal (16, 18) presenta una trayectoria rectilínea.

9. Ladrillo de lavado de gas según la reivindicación 1, en el que el canal (16, 18) está configurado de tal modo que el cabezal de medida (40) detecta por lo menos el 50% del área de la sección transversal del canal (16) en el lado caliente (14) del ladrillo para el lavado de gas.

10. Ladrillo de lavado de gas según la reivindicación 1, en el que el canal (16, 18) transcurre formando un ángulo recto con la cara frontal (20) del ladrillo de lavado de gas en el lado caliente (14).

11. Ladrillo de lavado de gas según la reivindicación 1, en el que la sección transversal interior del canal (16) en el lado frío (14) es menor que en el lado caliente (12) del ladrillo de lavado de gas.

12. Ladrillo de lavado de gas según la reivindicación 1, en el que el canal (16, 18) presenta un área de sección transversal comprendida entre 0,5 y 20 mm^{2}.

13. Ladrillo de lavado de gas según la reivindicación 1, en el que el canal (16, 18) presenta una de las siguientes formas de sección transversal: circulo, triángulo, rectángulo, polígono, óvalo, forma de estrella.

14. Ladrillo de lavado de gas según la reivindicación 1, en el que el canal (16, 18) está formado por una perforación formada en el ladrillo de lavado de gas.

15. Ladrillo de lavado de gas según la reivindicación 1, en el que el canal (16, 18) está formado por un tubito (60) integrado en el ladrillo de lavado de gas.

16. Ladrillo de lavado de gas según la reivindicación 15, en el que el tubito (60) presenta una superficie interior que refleja la radiación electromagnética.

17. Ladrillo de lavado de gas según la reivindicación 15, en el que el tubito (60) es de metal o cerámico.

18. Ladrillo de lavado de gas según la reivindicación 1, en el que por lo menos la parte (40) del dispositivo de medición (38) que sobresale en el canal (16) presenta una de las siguientes formas de sección transversal: circulo, triángulo, rectángulo, polígono, óvalo, forma de estrella.

19. Ladrillo de lavado de gas según la reivindicación 1, en el que por lo menos la parte del dispositivo de medición (38) que sobresale en el canal (16) presenta una forma de sección transversal que difiere de la forma de sección transversal del tramo del canal correspondiente (16).

20. Ladrillo de lavado de gas según la reivindicación 3, en el que el dispositivo de medición (38) está fijado a la cámara de distribución del gas (22).

21. Ladrillo de lavado de gas según la reivindicación 3, en el que el dispositivo de medición (38) se extiende en parte a través de un espacio interior de la cámara de distribución del gas (22).

22. Ladrillo de lavado de gas según la reivindicación 1, en el que el dispositivo de medición (38) es un dispositivo de medición de temperatura.

23. Ladrillo de lavado de gas según la reivindicación 1, en el que el dispositivo de medición (38) es un dispositivo de medición para la determinación de un análisis químico de la masa de metal fundido.

24. Ladrillo de lavado de gas según la reivindicación 1, en el que el dispositivo de medición (38) está configurado para captar y transmitir ondas electromagnéticas que la masa de metal fundido emite en el canal.

25. Ladrillo de lavado de gas según la reivindicación 1, con una indicación del espesor residual.

26. Ladrillo de lavado de gas según la reivindicación 1, en el que la indicación del espesor residual está configurada, de tal modo que se activa antes de que el ladrillo para el lavado de gas se haya desgastado hasta tal punto que estuviera mermada la capacidad funcional del dispositivo de medición.

27. Ladrillo de lavado de gas según la reivindicación 1, en el que el dispositivo de medición (38) está fijado de manera amovible al lado frío (12) del ladrillo de lavado de gas.