ES2328206A1 - Traductor para colada de hierro. - Google Patents
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Abstract
Traductor para colada de hierro que tiene como fin la detección de impurezas en el proceso de obtención de acero, que consta de un sistema de sonar compuesto por dos traductores, uno que actúa como emisor y otro como receptor, colocados a ambos lados del recipiente por donde se encuentre la colada, lanzando el traductor emisor un haz de ultrasonido que es recibido por el traductor receptor y después, el haz recibido es procesado y analizado, mostrando el resultado del análisis en una pantalla permitiendo con ello detectar el contenido de impurezas, estando el sistema preparado para que cuando se detecte la presencia de estos elementos no deseados en un número determinado de antemano, se emita una señal eléctrica, de tal manera que esto permita la conexión a un sistema eléctromecánico que pueda cortar, de forma automatizada, el flujo de colada.
Description
Traductor para colada de hierro.
Esta invención se refiere a un traductor
utilizado para detectar impurezas en un proceso de colada continua
de acero.
El proceso de colada continua se desarrolló en
Europa en los años cincuenta para producir secciones de acero
directamente a partir de acero líquido. Anteriormente se producían
lingotes que, más tarde, se laminaban en rodillos para formar las
palanquillas. Con la colada continua se procesa más de un tercio de
la producción mundial de acero. Una de las partes más importantes
de este proceso es la detección de elementos indeseables o impurezas
en la mezcla, pues de ello depende la calidad del acero final.
En la parte final del proceso de colada, el
acero líquido de la olla se vacía en un recipiente de donde, a
velocidad controlada, pasa a un molde de sección cuadrada. Las
paredes del molde se lubrican para que el acero no se adhiera y se
mantienen frías refrigerándolas con serpentines de agua. El molde
además, se hace vibrar para ayudar a que el acero se deslice. El
molde no tiene tapa inferior porque el acero que ha solidificado en
el extremo inferior, sirve como tapa. Después de pasar por el
molde, el acero, ya sólido pero al rojo vivo, pasa por una serie de
rodillos hasta llegar a una plancha donde, con sopletes, la sección
cuadrada se corta en tramos de la longitud deseada.
Durante todo el proceso de colada, los
operadores van tomando muestras de la colada y la llevan al
laboratorio de análisis. Con la ayuda de espectrómetros se
determina la composición química del acero. En particular, son de
interés los siguientes elementos: carbono, manganeso, fósforo,
azufre, silicio, cromo y bronce. El hierro, la base de la aleación,
se determina por balance. Generalmente es necesario hacer algún
ajuste a la aleación mediante la adición de otros elementos
necesarios o de formadores de escoria para retirar elementos
indeseables como el fósforo o el azufre.
Parte de los elementos vertidos en la colada,
sirven para que las impurezas se sitúen en la parte superficial de
la colada. El sistema de detección de esos elementos no deseados es
visual, mediante la observación directa de la mezcla en su estado
líquido por parte de un operario. Cuando se detecta el exceso de
impurezas se corta el paso del acero líquido en la colada mediante
un sistema manual.
Este sistema puede dar lugar a errores porque la
detección visual es una tarea compleja incluso para operarios
expertos, ya que la aparición de impurezas no siempre es evidente,
y porque al ser totalmente manual, el proceso se retrasa, a veces
considerablemente, lo cual puede acarrear importantes pérdidas.
El invento que se describe en la presente
memoria da respuesta a los problemas anteriormente mencionados.
El proceso que se describe a continuación, está
basado en el uso de traductores de sonar de alta frecuencia, y se
utiliza para detectar posibles impurezas en el acero líquido y así
optimizar el proceso de la colada continua. Tanto el traductor,
basado en la patente con nº de solicitud P200702908, como el
sistema de control de disparo del haz de ultrasonido, basado en la
patente con nº de solicitud P200501318, están diseñados por el
inventor que presenta esta memoria.
El sistema de detección consta de dos
traductores, uno que actúa como emisor y otro como receptor,
colocados a ambos lados del recipiente por donde se desliza la
colada. Uno de los traductores emite un haz de ultrasonido que
atraviesa el líquido y es recibido por el otro. El resultado
obtenido se analiza y se muestra en una pantalla, permitiendo
visualizar el estado de la colada y la presencia de impurezas en
ella, pues éstas son detectadas por ser más densas que el
líquido.
Es necesario un sistema de protección de calor
para que el traductor soporte la elevada temperatura que desprende
la colada. Para ello se envuelve al traductor con un recubrimiento
aislante y la parte que va adosada a la pared lleva como protección
un elemento aislante que se apoya sobre la parte externa del
pasillo por donde se desliza la colada.
El sistema también está pensado para que, cuando
el haz de ultrasonido choque con posibles impurezas y éstas
sobrepasen un nivel determinado de cantidad, se emita además una
señal eléctrica. Esto permitiría poder instalar un sistema que se
pusiera en funcionamiento en ese instante para provocar el cierre
automático del paso de colada.
Las características y ventajas de la invención
se podrán ver más claramente a partir de la descripción detallada
que sigue de una forma preferida de realización, dada únicamente a
título de ejemplo ilustrativo y no limitativo, con referencia a las
figuras que se acompañan.
La figura 1 muestra el desarrollo final del
proceso de colada y la colocación de los traductores.
En la figura 2 se muestra el funcionamiento del
proceso de detección.
Tal y como se ha indicado en lo que antecede, la
descripción detallada de una realización preferencial de la
invención va a ser llevada a cabo en lo que sigue con la ayuda de
los dibujos anexos, a través de los cuales se utilizan las mismas
referencias numéricas para designar las partes iguales o
semejantes.
En la figura 1A se muestra gráficamente cómo es
un proceso de colada continua en la parte en que el líquido se
vierte desde un molde y la colada (1) circula por el pasillo (2)
del molde, situación que ha sido elegida para desarrollar esta
realización preferencial. La elección de este punto debe entenderse
como un ejemplo, pudiendo haber sido seleccionado cualquier otro
punto durante esta parte del proceso.
La figura 1B describe la disposición de los
elementos en el pasillo (2) por el que circula la colada (1). El
traductor que lanza el haz de sonido y que será el traductor emisor
(3), se sitúa en el exterior de una de las paredes del pasillo (2),
y el otro traductor (4), que recibe el haz y que será el traductor
receptor (4), en el exterior de la pared opuesta. Para protegerlos
de las altas temperaturas, ambos traductores, emisor (3) y receptor
(4), van envueltos por una carcasa de cerámica y no tocan
directamente las paredes, sino que van apoyados en un elemento
aislante (5), siendo en este caso unas planchas metálicas, que son
las que entran en contacto directo con las paredes del
pasillo (2).
pasillo (2).
En la figura 2A, la flecha marca el sentido de
los haces de sonido, que va del traductor emisor (3) al traductor
receptor (4), ambos protegidos del calor por una chapa metálica
(5).
En la figura 2B puede verse el esquema de
bloques del sistema de control de disparo de haces y de recepción,
así como de análisis de la señal recibida. Dicho sistema va
conectado a una toma de corriente eléctrica (15). Desde un
ordenador (16) se realiza, mediante una caja de interfaz (6), una
petición de disparo de haz que es recogida a través de una interfaz
de datos (13) por la tarjeta de control (9). Ésta envía una señal a
la tarjeta de disparo (11) del traductor emisor (3) la cual es
convertida por el traductor emisor (3) en una señal ultrasónica que
viaja a través de la colada (1). Dicha señal es recogida por el
traductor receptor (4) que la envía a la tarjeta de recepción de
señal (12) y de ahí pasa a la tarjeta de control (10) donde se
procesa, y el resultado obtenido se envía a través de la interfaz
de datos (13) a la caja de interfaz (6) y de ésta al ordenador
(16), donde mediante un software determinado, se visualizan los
datos obtenidos. Este proceso se repite de forma continuada
permitiendo obtener información del estado de la colada (1) en todo
momento. La parte de tarjetas del sistema de control va instalada en
una caja de sónar (7), junto al ordenador (16) y la caja de
interfaz (6), a la que va conectada mediante un cable (14) y un
puerto USB. Todos los elementos de la caja de sonar (7) están
conectados a una fuente de alimentación (8).
Este sistema es mucho más fiable que el de
visualización de la colada (1), y además permite completarlo con un
sistema de corte automático de proceso. El software que analiza la
señal puede configurarse para que, cuando se detecta la presencia
de impurezas en una cantidad determinada de antemano, el sistema
emita una señal eléctrica (17) que puede conectarse a un sistema
eléctromecánico que proceda a cortar el flujo de colada de forma
automática.
Debe entenderse que la invención ha sido
descrita según una realización preferida de la misma, por lo que
puede ser susceptible de modificaciones sin que ello suponga
alteración alguna del fundamento de dicha invención, pudiendo
afectar tales modificaciones a la forma, tamaño o materiales de
fabricación, o puntos de colocación del instrumento de medición.
Claims (4)
1. Traductor para colada de hierro,
caracterizado porque consta de dos traductores, uno que
actúa como emisor (3) y otro como receptor (4), colocados a ambos
lados del recipiente donde se encuentre la colada (1), lanzando el
traductor emisor (3) un haz de ultrasonido que atraviesa la colada,
que es recibido por el traductor receptor (4), y que después, es
procesado y analizado, mostrando el resultado del análisis en una
pantalla para mostrar impurezas.
2. Traductor para colada de hierro, según
reivindicación primera, caracterizado porque el traductor
emisor (3) y el traductor receptor (4), van protegidos del calor
por un recubrimiento aislante.
3. Traductor para colada de hierro, según
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el
traductor emisor (3) y el traductor receptor (4), van apoyados en
un elemento aislante (5) que va adosado a la pared sobre la parte
externa del recipiente donde se encuentre la colada.
4. Traductor para colada de hierro, según
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el sistema
está preparado para que, cuando se detecte la presencia de
impurezas en una cantidad determinada de antemano, se emita una
señal eléctrica (17).
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US4559827A (en) * | 1984-04-11 | 1985-12-24 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Ultrasonic shear wave couplant |
US20030129429A1 (en) * | 2002-01-10 | 2003-07-10 | Deangelis Matthew M. | Dielectric coating for transduction drivers |
-
2007
- 2007-11-07 ES ES200702941A patent/ES2328206B1/es active Active
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