ES2557565T3 - Horno eléctrico de inducción con sistema de detección de desgaste del revestimiento - Google Patents

Horno eléctrico de inducción con sistema de detección de desgaste del revestimiento Download PDF

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Abstract

Un horno eléctrico de inducción (10) con un sistema de detección de desgaste del revestimiento que comprende: un revestimiento reemplazable (12) que tiene una superficie límite interior y una superficie límite exterior, formando la superficie límite interior del revestimiento reemplazable un volumen interior (14) del horno eléctrico de inducción (10); una bobina de inducción (16) que rodea al menos parcialmente la altura exterior del revestimiento reemplazable (12); un circuito de puesta a tierra del horno que tiene en un primer extremo del circuito (22a') una sonda de puesta a tierra (22a) que sobresale dentro de el volumen interior (14) del horno eléctrico de inducción (10) y un segundo extremo del circuito que termina en una conexión de puesta a tierra eléctrica (TIERRA) externa del horno eléctrico de inducción (10); caracterizado por: al menos una malla eléctricamente conductora (26) embebida en un refractario de compuesto de moldeo (24) dispuesto entre la superficie límite exterior de la pared del revestimiento reemplazable (12) y la bobina de inducción (16), formando la al menos una malla eléctricamente conductora (26) un límite de malla eléctricamente discontinua entre el refractario de compuesto de moldeo (24) en el que está embebida la al menos una malla eléctricamente conductora (26) y el revestimiento reemplazable (12); y una fuente de voltaje de corriente continua (Vcc) que tiene un potencial eléctrico positivo conectado a una de las al menos una malla eléctricamente conductora (26), y un potencial eléctrico negativo conectado a la conexión de puesta a tierra eléctrica (TIERRA), un circuito de detección de desgaste del revestimiento formado entre el potencial eléctrico positivo conectado a la una de las al menos una malla eléctricamente conductora (26), y el potencial eléctrico negativo conectado a la conexión de puesta a tierra eléctrica (TIERRA), con lo que el nivel de la corriente de fugas en c.c. en el circuito de detección de desgaste del revestimiento cambia cuando se consume la pared del revestimiento reemplazable (12).

Description

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DESCRIPCION
Horno electrico de induccion con sistema de detection de desgaste del revestimiento Campo de la invencion
La presente invencion se refiere a hornos electricos de induccion y, en particular, a la deteccion de desgaste del revestimiento del horno en hornos de induccion.
Antecedentes de la invencion
La FIG. 1 ilustra componentes de un horno electrico de induccion tlpico relevantes para el revestimiento refractario remplazable usado en el horno. El revestimiento remplazable 12 (mostrado punteado en la figura) consiste en un material con un alto punto de fusion que se usa para recubrir las paredes interiores del horno y formar el volumen interior del horno 14. Se coloca un metal u otro material electricamente conductor dentro del volumen 14 y se calienta y funde mediante induccion electrica. La bobina de induccion 16 rodea al menos una parte de la altura exterior del horno y una corriente alterna que circula a traves de la bobina crea un flujo magnetico que se acopla con el material colocado en el volumen 14 para calentar y fundir por induccion el material. La fundacion del horno 18 se forma a partir de un material adecuado tal como ladrillos refractarios o bloques moldeados. La bobina 16 puede estar embebida en un material refractario (mortero) 20 aplicable con espatula que sirve como aislamiento termico y material protector para la bobina. Un sistema tlpico detector de fugas a tierra del horno incluye cables de sonda 22a que sobresalen dentro del volumen fundido 14 a traves de la parte inferior del revestimiento 12 tal como se ilustra por el extremo del cable 22a' que sobresale del interior del volumen fundido. Los cables 22a se conectan al conductor de tierra electrico 22b, que se conecta a una tierra (TIERRA) electrica del horno. Los cables 22a, u otras disposiciones usadas en un sistema detector de fugas a tierra del horno se pueden denominar en general en el presente documento como una sonda de tierra.
Cuando el horno se usa para fundiciones repetidas dentro del volumen 14, se consume gradualmente el revestimiento 12. El revestimiento 12 se repone en un proceso de nuevo revestimiento del horno despues de un punto en la vida util del horno. Aunque sea contrario a una operation segura del horno y no respete la recomendacion del fabricante e instalador del refractario, un operador del horno puede decidir independientemente retrasar el nuevo revestimiento hasta que el revestimiento refractario 12 entre el metal fundido dentro del volumen del horno 14 y la bobina 16 se haya deteriorado hasta un estado en la que la bobina del horno 16 se dane y requiera reparation, y/o la fundacion 18 se haya danado y requiera reparation. En dicho caso, el proceso de nuevo revestimiento del horno se convierte en mas extenso.
La Patente de Estados Unidos N.° 7.090.801 desvela un dispositivo de supervision para hornos de fusion que incluye un circuito cerrado que consiste en varias secciones de conductor con al menos una superficie parcialmente conductora y un dispositivo de medicion/visualizacion. Una primera section de conductor con forma de peine se conecta en serie traves de una resistencia ohmica R a una segunda seccion de conductor. La primera seccion de conductor con forma de peine se monta sobre el revestimiento refractario y dispuesto directamente adyacente, y sin embargo electricamente aislado, desde la segunda seccion de conductor.
La Patente de Estados Unidos N.° 6.148.018 desvela un horno de fusion por induccion que incluye un sistema de deteccion para detectar la penetration de metal dentro de la pared del horno dependiendo del flujo termico detectado desde el corazon al horno. Un sistema de electrodos se interpone entre la bobina de induccion y un material plano deslizante que sirve como sustrato al revestimiento refractario. El sistema de electrodos comprende una cubierta detectora que aloja conductores que reciben una senal de prueba desde la fuente de alimentation, en el que la cubierta detectora incluye un aglomerante sensible a la temperatura que varla continuamente entre los conductores en respuesta a la penetracion del calor a traves del revestimiento.
La Patente de Estados Unidos N.° 5.319.671 desvela un dispositivo que tiene electrodos dispuestos sobre el revestimiento del horno. Los electrodos se dividen en dos grupos de diferente polaridad y estan separados entre si. Los grupos de electrodos se pueden conectar a un dispositivo que determina la resistencia electrica dependiente de la temperatura del revestimiento del horno. Al menos uno de los electrodos se dispone en una red de electrodos sobre un primer lado de una lamina ceramica. Tanto el primer lado de la lamina ceramica como el lado opuesto se disponen sobre el revestimiento del horno. La lamina en el primer caso tiene una conductividad termica inferior y una conductividad electrica inferior que el material ceramico del revestimiento del horno, y en el segundo caso una conductividad termica aproximadamente identica o mas alta y una conductividad electrica aproximadamente identica o mas alta.
La Patente de Estados Unidos N.° 1.922.029 desvela un apantallamiento que se inserta en el revestimiento del horno para formar un contacto de un circuito de control. El apantallamiento se realiza de una lamina metalica y se curva para formar un cilindro. Cuando se fuga metal fuera del interior del horno hace contacto con la pantalla, y el circuito de la senal se cierra.
La Patente de Estados Unidos N.° 1.823.873 desvela un apantallamiento a tierra que se situa dentro del revestimiento del horno y separado de la bobina de induccion. Se proporciona un conductor metalico superior de
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forma sustancialmente anular abierta, y tambien un conductor metalico inferior similar tambien de forma anular abierta. Una pluralidad de tubos, conductos metalicos mas pequenos se extiende entre los dos conductos mas grandes y se aseguran al mismo de forma estanca a fluidos. Se proporciona una puesta a tierra que se conecta a la pantalla de protection.
Un objeto de la presente invention es proporcionar un horno electrico de induction con un sistema de detection de desgaste del revestimiento que puede ayudar a evitar danos en la bobina del horno y/o danos en la fundacion inferior debido a desgaste del revestimiento cuando se opera y mantiene apropiadamente el horno.
Breve sumario de la invencion
En un aspecto, la presente invencion es un aparato para, y un metodo de, proporcionar un sistema de deteccion de desgaste del revestimiento para un horno electrico de induccion.
En otro aspecto la presente invencion es un horno electrico de induccion con un sistema de deteccion de desgaste del revestimiento. Un revestimiento de horno reemplazable tiene una superficie llmite interior y una superficie llmite exterior, formando la superficie llmite interior el volumen interior del horno electrico de induccion en el que se puede depositar el material electricamente conductor para calentamiento y fusion por induccion. Al menos una bobina de induccion rodea la altura exterior del revestimiento reemplazable. Un circuito de puesta a tierra del horno tiene un primer extremo en una sonda, o sondas, de tierra que sobresalen dentro del volumen interior del horno electrico de induccion y un segundo extremo en una conexion a tierra electrica externa al horno de induccion electrico. Se embebe al menos una malla electricamente conductora en un refractario de compuesto de moldeo dispuesto entre la superficie llmite exterior de la pared del revestimiento reemplazable y la bobina de induccion. Cada malla electricamente conductora forma un llmite de malla electricamente discontinuo entre el refractario de compuesto de moldeo en el que esta embebida y el revestimiento reemplazable. Una fuente de voltaje de corriente continua tiene un potencial electrico positivo conectado a la malla electricamente conductora, y un potencial electrico negativo conectado a la conexion electrica a tierra. Se forma un circuito de deteccion de desgaste del revestimiento desde el potencial electrico positivo conectado a la malla electricamente conductora al potencial electrico negativo conectado a la conexion a tierra electrica de modo que el nivel de fugas de corriente en corriente continua en el circuito de deteccion de desgaste del revestimiento cambia cuando se consume la pared del revestimiento reemplazable. Se puede conectar un detector a cada uno de los circuitos de deteccion de desgaste del revestimiento para cada malla electricamente conductora para detectar el cambio en el nivel de fugas de corriente en c.c. o alternativamente se puede conectar de modo conmutable un unico detector a multiples circuitos de deteccion de desgaste del revestimiento.
En otro aspecto la presente invencion es un metodo de fabrication de un horno electrico de induccion con un sistema de deteccion de desgaste del revestimiento. Se situa una bobina de induccion devanada por encima de una fundacion y se puede instalar un refractario alrededor de la bobina de induccion devanada para formar una bobina de induccion embebida en refractario. Se situa un molde para refractario de compuesto fluido dentro de la bobina de induccion devanada para proporcionar un volumen de refractario de compuesto fluido moldeado entre la pared exterior del molde de refractario de compuesto fluido y la pared interior de la bobina de induccion embebida en refractario. Se ajusta al menos una malla electricamente conductora alrededor de la pared exterior del molde para refractario de compuesto fluido. Se vierte un refractario de compuesto fluido moldeado dentro del volumen de refractario de compuesto fluido para embeber la al menos una malla electricamente conductora en el refractario de compuesto fluido moldeado para formar una malla en el refractario de compuesto de moldeo. El molde del refractario de compuesto fluido se retira, y el molde del revestimiento reemplazable se situa dentro del volumen de la malla embebida en el refractario de compuesto fluido para establecer un volumen de pared del revestimiento reemplazable entre la pared exterior del molde del revestimiento reemplazable y la pared interior de la malla embebida en el refractario de compuesto de moldeo, y un volumen inferior del revestimiento reemplazable por encima de la fundacion. Se suministra un revestimiento refractario reemplazable dentro del volumen de la pared del revestimiento reemplazable y del volumen inferior del revestimiento reemplazable, y el molde del revestimiento reemplazable se reti ra.
En otro aspecto, la invencion es un horno electrico de calentamiento o fusion por induccion con un sistema de deteccion de desgaste del revestimiento que puede detectar el desgaste del revestimiento del horno cuando el horno es apropiadamente operado y mantenido.
Estos y otros aspectos de la invencion se exponen en la especificacion y en las reivindicaciones adjuntas.
Breve descripcion de los dibujos
Las figuras, en conjunto con la especificacion y reivindicaciones, ilustran uno o mas modos no limitativos de poner en practica la invencion. La invencion no esta limitada a la disposition ilustrada ni al contenido de los dibujos.
La FIG. 1 es un diagrama en section transversal simplificado de un ejemplo de un horno electrico de induccion.
La FIG. 2 es un diagrama en seccion transversal de un ejemplo de un horno electrico de induccion con un sistema de deteccion de desgaste del revestimiento de la presente invencion.
La FIG. 3(a) ilustra en una vista en planta plana un ejemplo de una malla electricamente conductora, un circuito de deteccion de desgaste del revestimiento, y un circuito de control y/o indicacion (detector) usado en el horno electrico de induccion mostrado en la FIG. 2.
La FIG. 3(b) ilustra una vista en planta superior de la malla electricamente conductora mostrada en la FIG. 3(a) en la 5 forma tal como se dispone alrededor de la circunferencia del horno electrico de induccion mostrada en la FIG. 2.
La FIG. 4 es un diagrama en seccion transversal de otro ejemplo de un horno electrico de induccion con un sistema de deteccion de desgaste del revestimiento de la presente invencion que incluye una malla del fondo electricamente conductora.
La FIG. 5 ilustra una vista en planta superior de una malla del fondo electricamente conductora, el circuito de 10 deteccion de desgaste del revestimiento del fondo, y un circuito de control y/o indicacion (detector) usado para la deteccion de desgaste del revestimiento del fondo en un ejemplo de la presente invencion.
La FIG. 6(a) a la FIG. 6(f) ilustran la fabricacion de un ejemplo de un horno electrico de induccion con un sistema de deteccion de desgaste del revestimiento de la presente invencion.
La FIG. 7 es un detalle de un ejemplo de una malla electricamente conductora embebida en un refractario de 15 compuesto fluido moldeado usado en un horno electrico de induccion con un sistema de deteccion de desgaste del revestimiento de la presente invencion.
La FIG. 8 es un diagrama en seccion transversal de otro ejemplo de un horno electrico de induccion con un sistema de deteccion de desgaste del revestimiento de la presente invencion.
La FIG. 9(a) a la FIG. 9(d) ilustran disposiciones alternativas de mallas electricamente conductoras, circuitos y 20 detectores de deteccion de desgaste del revestimiento usados en el horno electrico de induccion con un sistema de deteccion de desgaste del revestimiento de la presente invencion.
Descripcion detallada de la invencion
Se muestra en la FIG. 2 un ejemplo de un horno electrico de induccion 10 con un sistema de deteccion de desgaste del revestimiento de la presente invencion. Se dispone un refractario de compuesto fluido moldeado 24 entre la 25 bobina 16 y el revestimiento de horno reemplazable 12. En este ejemplo de la invencion, la malla electricamente conductora 26 (por ejemplo, una malla de acero inoxidable), se embebe dentro de los llmites interiores del refractario de compuesto de moldeo 24 que esta adyacente al llmite exterior del revestimiento 12. Un ejemplo no limitativo de una malla adecuada se forma a partir de un tejido de hilo soldado de acero inoxidable de tipo 304 con un tamano de malla de 4 x 4; diametro del cable entre 0,7112-0,8128 mm (0,028-0,032 pulgadas); y un ancho de la abertura de 30 5,6388-5,5372 mm (0,222-0,218 pulgadas). Tal como se muestra en la FIG. 3(a) y en la FIG. 3(b), para este ejemplo
de la invencion, la malla 26 forma un llmite de malla cillndrico discontinuo entre el refractario de compuesto de moldeo 24 y el revestimiento 12 desde la parte alta (26ALTO) al fondo (26FONDO) del llmite exterior del revestimiento. Un lado vertical 26a de la malla 26 se conecta adecuadamente a un potencial electrico positivo que se puede establecer mediante una fuente de voltaje adecuada, tal como una fuente de voltaje Vcc de corriente continua 35 (c.c.) que tiene su otro terminal conectado a la tierra electrica (TIERRA) del horno. Se forma un circuito de deteccion
de desgaste del revestimiento entre el potencial electrico positivo conectado a la malla electricamente conductora y el potencial electrico negativo conectado a la puesta a tierra electrica del horno. La discontinuidad vertical 26c (a lo largo de la altura del revestimiento en este ejemplo) en la malla 26 se dimensiona para impedir cortocircuitos entre los lados verticales opuestos 26a y 26b de la malla 26. Alternativamente la malla puede fabricarse de una forma tal 40 que la malla este electricamente aislada de si misma; por ejemplo, se puede proporcionar una capa de aislamiento electrico entre dos extremos solapados (lados 26a y 26b en este ejemplo) de la malla. Tal como se muestra en la FIG. 3(a) el circuito de la fuente de voltaje se puede conectar a circuitos de control y/o indicacion a traves de elementos de circuito adecuados tales como un transformador de corriente. Los circuitos de control y/o indicacion se denominan colectivamente como un detector. Cuando se consume el revestimiento 12 gradualmente durante la vida 45 util del horno, se elevara la corriente de fugas en c.c., lo que se puede detectar en los circuitos de control/indicacion. Para un diseno de horno particular, se puede establecer un punto de consigna del nivel de elevacion de la corriente de fugas para indicacion de la sustitucion del revestimiento cuando el horno es apropiadamente operado y mantenido.
En algunos ejemplos de la invencion, se puede proporcionar un sistema de deteccion de desgaste del revestimiento 50 del fondo tal como se muestra, por ejemplo en la FIG. 4, ademas del sistema de deteccion de desgaste del revestimiento de la pared mostrada la FIG. 2. En la FIG. 4 se dispone una malla del fondo 30 electricamente conductora dentro del refractario de compuesto fluido moldeado 28 con la malla del fondo 30 adyacente al llmite inferior del revestimiento 12 en el fondo del horno. Como se muestra en la FIG. 5 en este ejemplo de la invencion, la malla del fondo 30 forma un llmite de malla circular discontinuo entre el refractario de compuesto fluido moldeado 28 55 inferior y la parte inferior del revestimiento 12. Un lado radial discontinuo 30a de la malla del fondo 30 se conecta adecuadamente a un potencial electrico positivo establecido mediante una fuente de voltaje adecuada V'cc que tiene su otro terminal conectado a la puesta a tierra electrica (TIERRA) del horno. Se forma un circuito de deteccion de desgaste del revestimiento del fondo entre el potencial electrico positivo conectado a la malla del fondo
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electricamente conductora y el potencial electrico negativo conectado a la puesta a tierra electrica del horno. La discontinuidad radial 30c en la malla 30 se dimensiona para impedir cortocircuitos entre lados radiales opuestos 30a y 30b de la malla 30. Alternativamente la malla se puede fabricar en una forma de modo tal que la malla este electricamente aislada de si misma; por ejemplo, se puede proporcionar una capa de aislamiento electrico entre dos extremos solapados (lados radiales 30a y 30b en este ejemplo) de la malla. Tal como se muestra en la FIG. 5, el circuito de deteccion de desgaste del revestimiento del fondo se puede conectar a circuitos de control y/o indicacion de desgaste del revestimiento del fondo, que se denominan colectivamente como un detector. Cuando el fondo del revestimiento 12 se consume gradualmente durante la vida util del horno, se elevara la corriente de fugas en c.c., lo que puede detectarse en los circuitos de control y/o indicacion de desgaste del revestimiento del fondo. Para un diseno del horno particular, se puede establecer un punto de consigna del nivel de elevacion de la corriente de fugas para indicacion de la sustitucion del revestimiento, en base al desgaste del revestimiento del fondo, cuando el horno es apropiadamente operado y mantenido.
Las disposiciones particulares de las mallas de pared lateral y fondo discontinuas mostradas en las figuras son un ejemplo de disposiciones de malla discontinuas de la presente invencion. La finalidad de la discontinuidad es impedir el calentamiento por corrientes parasitas de la malla por el acoplamiento inductivo con el flujo magnetico generado cuando circula corriente alterna a traves de la bobina de induccion 16 cuando se conecta la bobina a una fuente de alimentacion de corriente alterna adecuada durante la operacion del horno. Por lo tanto otras disposiciones de las mallas de pared lateral y fondo estan dentro del alcance de la invencion siempre que la disposicion de la malla impida dicho calentamiento inductivo de la malla. De modo similar la disposicion de la conexion o conexiones electricas de la malla del circuito de deteccion de desgaste del revestimiento, y los circuitos de control y/o indicacion pueden variar dependiendo del diseno de horno particular.
En algunos ejemplos de la invencion la malla de pared embebida en refractario 26 puede extenderse en toda la altura vertical del revestimiento 12, esto es, desde el fondo (12fondo) del revestimiento del horno al tope superior (12alto) del revestimiento del horno que esta por encima de la llnea de fusion 25 de diseno nominal para un horno particular tal como se muestra, por ejemplo, en la FIG. 8.
En otras aplicaciones, la malla de pared 26 puede proporcionarse en una o mas regiones discretas seleccionadas a lo largo de la altura vertical del revestimiento 12. Por ejemplo en la FIG. 9(a) y la FIG. 9(b) la malla de pared comprende dos mallas electricamente conductoras verticales 36a y 36b que estan electricamente aisladas entre si y conectadas a circuitos de deteccion de desgaste del revestimiento separados de modo que se puede diagnosticar que el desgaste del revestimiento esta en cualquiera de una de las mitades del revestimiento del horno. En este ejemplo hay dos discontinuidades electricas 38a (formadas entre los lados verticales 37a y 37d) y 38b (formadas entre lados verticales 37b y 37c) a lo largo de la altura vertical de las dos mallas 36a y 36b. Adicionalmente se puede proporcionar cualquier multiplicidad de regiones de mallas de pared separadas, orientadas verticalmente y electricamente aisladas a lo largo de la altura vertical del revestimiento 12 estando conectada cada region de malla de pared separada a un circuito de deteccion de desgaste del revestimiento separado de modo que el desgaste del revestimiento se pueda localizar en una de las regiones de la malla de pared. Alternativamente, tal como se muestra en la FIG. 9(c), multiples mallas electricamente conductoras 46a a 46d pueden orientarse horizontalmente conectando cada malla electricamente aislada a un circuito de deteccion de desgaste del revestimiento y a circuitos de control y/o indicacion (D) separados de modo que se pueda localizar el desgaste del revestimiento en una de las regiones de la malla aisladas. Mas generalmente, como se muestra en la FIG. 9(d) pueden disponerse multiples mallas electricamente conductoras 56a a 56p en matriz alrededor de la altura de la pared del revestimiento reemplazable estando cada malla electricamente conductora conectada a un circuito de deteccion de desgaste del revestimiento, y circuitos de control y/o indicacion separados (no mostrados en la figura) de modo que el desgaste del revestimiento pueda localizarse en una de las regiones de malla aisladas que se pueden definir mediante un sistema de coordenadas bidimensional X-Y alrededor de la circunferencia de la pared del revestimiento reemplazable, definiendo la coordenada X una posicion alrededor de la circunferencia del revestimiento y definiendo la coordenada Y una posicion a lo largo de la altura del revestimiento.
En una forma similar la malla del fondo 30 puede cubrir menos que el fondo completo del revestimiento reemplazable 12 en algunos ejemplos de la invencion, o comprender un numero de mallas del fondo electricamente aisladas conectando cada una de las mallas del fondo electricamente aisladas a circuitos de deteccion de desgaste del revestimiento separados de modo que se pueda localizar el desgaste del revestimiento en una de las regiones de la malla del fondo.
Alternativamente a un detector separado (circuitos de control y/o indicacion) usados con cada circuito de deteccion de desgaste del revestimiento en los ejemplos anteriores, se puede conectar de modo conmutable un unico detector a los circuitos de deteccion de desgaste del revestimiento asociados con las dos o mas mallas electricamente aisladas en todos los ejemplos de la invencion.
Aunque las figuras ilustran sistemas de deteccion de desgaste del revestimiento de pared y del fondo separados, en algunos ejemplos de la invencion, se puede proporcionar un sistema de deteccion de desgaste del revestimiento de pared y fondo combinados o bien mediante (1) proporcionar una malla embebida lateral y del fondo continua con un refractario de compuesto fluido moldeado integralmente con un unico circuito y detector de deteccion de desgaste del revestimiento o (2) proporcionar mallas embebidas lateral y del fondo separadas en un refractario de compuesto
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fluido moldeado con un circuito y detector de deteccion de desgaste del revestimiento comun.
La FIG. 6(a) a la FIG. 6(f) ilustran un ejemplo de fabrication de un horno electrico de induction con un sistema de deteccion de desgaste del revestimiento de la presente invention. La bobina de induccion 16 se puede fabricar (tlpicamente devanar) y situar sobre la fundacion adecuada 18. Tal como se muestra en la FIG. 6(a) el material (mortero) refractario 20 aplicable con espatula se puede instalar alrededor de la bobina como en la tecnica anterior. Un material refractario 20 propietario adecuado aplicable con espatula es el INDUCTOCOAT™ 35AF (disponible en Inductotherm Corp., Rancocas, Nueva Jersey). Si se usa un sistema de deteccion de desgaste del revestimiento del fondo, la malla del fondo 30 se puede ajustar en la parte superior de la fundacion 18 y embeberse en el refractario de compuesto fluido moldeado 28 mediante el vertido del refractario de compuesto fluido moldeado alrededor de la malla del fondo 30 de modo que la malla quede embebida dentro del refractario despues de que frague tal como se muestra en la FIG. 6(b). Alternativamente la malla del fondo se puede moldear en un refractario de compuesto fluido moldeado en un molde separado y a continuation la malla del fondo embebida en refractario moldeado puede instalarse en la parte inferior del horno despues de que frague el refractario de compuesto fluido moldeado.
Un molde 90 temporal adecuado de refractario de compuesto fluido moldeado (o moldes que forman un encofrado) por ejemplo, con la forma de un cilindro recto abierto, se situa dentro del volumen formado por la bobina 16 y el material refractario 20 para formar un volumen anular de refractario de compuesto fluido moldeado entre el material refractario 20 y el perlmetro de la pared exterior del molde tal como se muestra en la FIG. 6(c). La malla 26 se encaja alrededor del perlmetro exterior del molde temporal 90 y el refractario de compuesto fluido moldeado 24, tal como INDUCTOCOAT™ 35AF-FLOW (disponible en Inductotherm Corp., Rancocas, Nueva Jersey), se puede verter dentro del volumen anular de refractario de compuesto fluido moldeado para fraguar y formar un refractario de compuesto de moldeo 24 endurecido tal como se muestra en la FIG. 6(d). Se pueden usar compactadores de vibration para liberar el aire atrapado y el exceso de agua del refractario de compuesto fluido moldeado de modo que el refractario se asiente firmemente en su lugar en el encofrado antes del fraguado. La malla 26 esta al menos parcialmente embebida en el refractario de compuesto fluido moldeado 24 cuando se fragua en el interior del volumen anular refractario de compuesto fluido moldeado. En otros ejemplos de la invencion la malla 26 puede embeberse en cualquier lado dentro del grosor, t, del refractario de compuesto fluido moldeado 24. Por ejemplo tal como se muestra en la FIG. 7, la malla 26 esta desplazada en una distancia, ti, desde el perlmetro de la pared interior de refractario de compuesto fluido moldeado 24. El embebido desplazado se puede conseguir mediante la instalacion de separadores adecuados alrededor del perlmetro exterior del molde 90 y a continuacion encajar la malla 26 alrededor de los separadores antes de verter el refractario de compuesto fluido moldeado. En el sentido mas amplio tal como se usa en el presente documento, la terminologla de malla “embebida” en un refractario de compuesto fluido moldeado significa que la malla esta o bien fija dentro del refractario; en un llmite superficial de refractario, o suficientemente, pero no completamente, embebida en un llmite superficial de refractario de modo que la malla queda retenida en su lugar en el refractario despues de que frague el refractario.
Despues de que frague el refractario de compuesto fluido moldeado 24, el molde temporal 90 se retira, y el molde del revestimiento reemplazable 92 que se conforma para adaptarse a la pared del llmite y al fondo del volumen interior 14 del horno se puede situar dentro del volumen formado por el refractario de compuesto fluido moldeado 24 fraguado (con la malla 26 embebida) para formar un volumen anular del revestimiento reemplazable entre el refractario de compuesto fluido moldeado 24 fraguado y el perlmetro de la pared exterior del molde del revestimiento 92 tal como se muestra en la FIG. 6(e). Se puede suministrar entonces un refractario en polvo convencional dentro del volumen del revestimiento de acuerdo con procedimientos convencionales. Si el molde del revestimiento 92 se forma a partir de un material de moldeo electricamente conductor, el molde del revestimiento 92 se puede calentar y fundir en su sitio de acuerdo con procedimientos convencionales para sinterizar la capa de refractario del revestimiento que forma el llmite del volumen 14 del horno. Alternativamente el molde del revestimiento se puede retirar y el sinterizado de la capa de refractario del revestimiento puede llevarse a cabo mediante aplicacion directa de calor.
Se realiza una distincion entre el refractario del revestimiento reemplazable, que es tlpicamente un refractario en polvo y el refractario de compuesto fluido moldeado en el que la malla electricamente conductora se embebe. El refractario de compuesto fluido moldeado se usa de modo que la malla electricamente conductora se pueda embeber en el refractario. El refractario de compuesto fluido moldeado tambien se denomina en el presente documento como refractario de compuesto de moldeo y refractario de compuesto fluido.
La FIG. 6(f) ilustra un horno electrico de induccion con un ejemplo de un sistema de deteccion de desgaste del revestimiento de la presente invencion con la adicion de hilos de sonda 22a del sistema tlpico del detector de fugas a tierra del horno y un conductor de puesta a tierra electrica 22b que se conecta a una tierra electrica (TIERRA) del horno.
El proceso de fabricacion descrito anteriormente y tal como se muestra desde la FIG. 6(a) a la FIG. 6(f) ilustra un ejemplo de las etapas de fabricacion de ejemplo de la presente invencion. Pueden requerirse etapas de fabricacion convencionales adicionales para completar la construction del horno.
En ejemplos alternativos de la invencion en lugar del uso de un refractario (mortero) aplicable con espatula separado alrededor de la bobina 16, el refractario de compuesto fluido moldeado 24 puede extenderse a, y alrededor de, la
bobina 16.
El horno de induccion de la presente invencion puede ser de cualquier tipo, por ejemplo, horno electrico de induccion de vertido inferior, vertido de inclinacion superior, vertido por presion, o de empuje, operando en un entorno atmosferico o controlado tal como gas inerte o vaclo. Aunque el horno de induccion mostrado en las figuras tiene 5 una seccion transversal interior circular, pueden utilizar tambien la presente invencion hornos con otras formas de seccion transversal, tal como la cuadrada. Aunque se muestra una unica bobina de induccion en el dibujo para el horno electrico de induccion de la presente invencion, la expresion “bobina de induccion” tal como se usa en el presente documento incluye tambien una pluralidad de bobinas de induccion tanto con conexiones electricas individuales como con bobinas de induccion electricamente interconectadas.
10 El sistema de deteccion de desgaste del revestimiento de la presente invencion puede utilizarse tambien en cucharas de fundicion revestidas con refractario portatiles usadas para transferir metales fundidos entre localizaciones y lavaderos revestidos con refractarios fijos.
Los ejemplos de la invencion incluyen referencias a componentes electricos especlficos. Un experto en la tecnica puede poner en practica la invencion mediante la sustitucion de componentes que no sean necesariamente del 15 mismo tipo pero que crearan las condiciones deseadas o llevaran a cabo los resultados deseados de la invencion. Por ejemplo, componentes unicos pueden sustituirse por multiples componentes o viceversa.

Claims (13)

  1. 5
    10
    15
    20
    25
    30
    35
    40
    45
    50
    REIVINDICACIONES
    1. Un horno electrico de induccion (10) con un sistema de deteccion de desgaste del revestimiento que comprende:
    un revestimiento reemplazable (12) que tiene una superficie limite interior y una superficie limite exterior, formando la superficie limite interior del revestimiento reemplazable un volumen interior (14) del horno electrico de induccion (10);
    una bobina de induccion (16) que rodea al menos parcialmente la altura exterior del revestimiento reemplazable (12);
    un circuito de puesta a tierra del horno que tiene en un primer extremo del circuito (22a') una sonda de puesta a tierra (22a) que sobresale dentro de el volumen interior (14) del horno electrico de induccion (10) y un segundo extremo del circuito que termina en una conexion de puesta a tierra electrica (TIERRA) externa del horno electrico de induccion (10);
    caracterizado por:
    al menos una malla electricamente conductora (26) embebida en un refractario de compuesto de moldeo (24) dispuesto entre la superficie limite exterior de la pared del revestimiento reemplazable (12) y la bobina de induccion (16), formando la al menos una malla electricamente conductora (26) un limite de malla electricamente discontinua entre el refractario de compuesto de moldeo (24) en el que esta embebida la al menos una malla electricamente conductora (26) y el revestimiento reemplazable (12); y
    una fuente de voltaje de corriente continua (Vcc) que tiene un potencial electrico positivo conectado a una de las al menos una malla electricamente conductora (26), y un potencial electrico negativo conectado a la conexion de puesta a tierra electrica (TIERRA), un circuito de deteccion de desgaste del revestimiento formado entre el potencial electrico positivo conectado a la una de las al menos una malla electricamente conductora (26), y el potencial electrico negativo conectado a la conexion de puesta a tierra electrica (TIERRA), con lo que el nivel de la corriente de fugas en c.c. en el circuito de deteccion de desgaste del revestimiento cambia cuando se consume la pared del revestimiento reemplazable (12).
  2. 2. Un horno electrico de induccion (10) con el sistema de deteccion de desgaste del revestimiento de acuerdo con la reivindicacion 1, que incluye al menos un detector conectado al circuito de deteccion de desgaste del revestimiento para cada una de las al menos una malla electricamente conductora (26) para la deteccion del cambio en el nivel de la corriente de fugas en c.c.
  3. 3. Un horno electrico de induccion (10) con el sistema de deteccion de desgaste del revestimiento de acuerdo con la reivindicacion 1 o 2, en el que la al menos una malla electricamente conductora comprende una malla electricamente conductora (26) conformada cilindricamente que rodea la altura del revestimiento reemplazable, teniendo alternativamente la malla electricamente conductora conformada cilindricamente un hueco vertical (26c) entre extremos verticales opuestos (26a, 26b), o extremos verticales opuestos solapados separados por un aislamiento electrico.
  4. 4. Un horno electrico de induccion (10) con el sistema de deteccion de desgaste del revestimiento de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que la al menos una malla electricamente conductora comprende una matriz de mallas electricamente conductoras que rodean la altura del revestimiento reemplazable, estando electricamente aisladas entre si cada una de la matriz de mallas electricamente conductoras.
  5. 5. Un horno electrico de induccion (10) con el sistema de deteccion de desgaste del revestimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 2 a 4, en el que el al menos un detector comprende alternativamente un detector separado para cada uno de los circuitos de deteccion de desgaste del revestimiento para cada una de las al menos una malla electricamente conductora (36a, 36b; 46a-46d; 56a-56p) o un detector unico para todos los circuitos de deteccion de desgaste del revestimiento (36a, 36b; 46a-46d; 56a-56p) para cada una de las al menos una malla electricamente conductora y un dispositivo de conmutacion para la conexion de modo conmutable del detector unico entre todos los circuitos de deteccion de desgaste del revestimiento.
  6. 6. Un horno electrico de induccion (10) con el sistema de deteccion de desgaste del revestimiento de acuerdo con la reivindicacion 1, que incluye:
    al menos una malla del fondo electricamente conductora (30) embebida en un refractario de compuesto de moldeo del fondo (28) dispuesto por debajo de la superficie del Kmite exterior del fondo del revestimiento reemplazable (12), formando la al menos una malla del fondo electricamente conductora (30) un Kmite de malla electricamente discontinuo por debajo del refractario de compuesto de moldeo del fondo (28) en el que esta embebida la al menos una malla del fondo electricamente conductora (30); y
    una fuente de voltaje en corriente continua del desgaste del revestimiento del fondo (V'cc) que tiene un potencial electrico positivo de desgaste del revestimiento del fondo conectado a una de las al menos una malla del fondo
    5
    10
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    electricamente conductora (30) y un potencial electrico negativo de desgaste del revestimiento del fondo conectado a la conexion de puesta a tierra electrica (TIERRA), un circuito de deteccion de desgaste del revestimiento del fondo formado entre el potencial electrico positivo de desgaste del revestimiento del fondo conectado a una de las al menos una malla electricamente conductora, y un potencial electrico negativo de desgaste del revestimiento del fondo conectado a la conexion de puesta a tierra electrica (TIERRA), con lo que el nivel de una corriente de fugas en c.c. del revestimiento del fondo en el circuito de deteccion de desgaste del revestimiento del fondo cambia cuando se consume el revestimiento reemplazable (12) del fondo.
  7. 7. Un horno electrico de induccion (10) con el sistema de deteccion de desgaste del revestimiento de acuerdo con la reivindicacion 6, que incluye al menos un detector de desgaste del revestimiento del fondo conectado al circuito de deteccion de desgaste del revestimiento del fondo para cada una de las al menos una malla electricamente conductora (30) que detecta el cambio en el nivel de la corriente de fugas en c.c. del revestimiento del fondo.
  8. 8. Un horno electrico de induccion (10) con el sistema de deteccion de desgaste del revestimiento de acuerdo con la reivindicacion 6, en el que la al menos una malla de fondo electricamente conductora (30) comprende una malla conductora electricamente circular que tiene un hueco radial (30c) entre extremos radiales opuestos.
  9. 9. Un horno electrico de induccion (10) con el sistema de deteccion de desgaste del revestimiento de acuerdo con la reivindicacion 6, en el que la al menos una malla de fondo electricamente conductora comprende una matriz de mallas de fondo electricamente conductoras, aisladas electricamente entre si cada una de la matriz de mallas de fondo electricamente conductoras.
  10. 10. Un horno electrico de induccion (10) con el sistema de deteccion de desgaste del revestimiento de acuerdo con la reivindicacion 6 o 7, en el que el al menos un detector de desgaste del revestimiento del fondo comprende alternativamente un detector de desgaste del revestimiento del fondo separado para cada uno de los circuitos de deteccion de desgaste del revestimiento del fondo para cada una de las al menos una malla del fondo electricamente conductora, o un unico detector de desgaste del revestimiento del fondo para todos los circuitos de deteccion de desgaste del revestimiento del fondo para cada una de las al menos una malla del fondo electricamente conductora y un dispositivo de conmutacion para la conexion de modo conmutable del unico detector de desgaste del revestimiento del fondo entre todos los circuitos de deteccion de desgaste del revestimiento del fondo.
  11. 11. Un metodo de fabricacion de un horno electrico de induccion (10) con un sistema de deteccion de desgaste del revestimiento, comprendiendo el metodo las etapas de:
    la colocacion de una bobina de induccion devanada (16) por encima de una fundacion (18);
    la instalacion de un refractario (20) alrededor de la bobina de induccion devanada (16) para formar una bobina de induccion embebida en refractario;
    la colocacion de un molde refractario de compuesto fluido (90) dentro de la bobina de induccion devanada para proporcionar un volumen de refractario de compuesto fluido moldeado entre la pared exterior del molde de refractario de compuesto fluido y la pared interior de la bobina de induccion embebida en refractario;
    caracterizado por:
    el encaje de al menos una malla electricamente conductora (26) alrededor de la pared exterior del molde de refractario de compuesto fluido;
    el vertido de un refractario de compuesto fluido moldeado (24) dentro del volumen de refractario de compuesto fluido moldeado para embeber la al menos una malla electricamente conductora (26) en el refractario de compuesto fluido moldeado para formar un refractario de compuesto de moldeo de la malla embebida;
    la retirada del molde de refractario de compuesto fluido (92);
    la colocacion de un molde de revestimiento reemplazable (92) dentro del volumen del refractario de compuesto de moldeo de la malla embebida (24) para formar un volumen de pared de revestimiento reemplazable entre la pared exterior del molde de revestimiento reemplazable (92) y la pared interior del refractario de compuesto de moldeo de la malla embebida (24), y un volumen de fondo del revestimiento reemplazable por encima de la fundacion;
    el suministro de un refractario del revestimiento reemplazable (12) dentro del volumen de la pared del revestimiento reemplazable y del volumen del fondo del revestimiento reemplazable;
    la colocacion de una sonda de puesta a tierra (22a) en el refractario del revestimiento reemplazable (12), sobresaliendo la sonda de puesta a tierra (22a) dentro del volumen interior (14) del horno electrico de induccion (10) para formar un circuito de puesta a tierra del horno que tiene un primer extremo del circuito (22a') y un segundo extremo del circuito que termina en una conexion de puesta a tierra electrica (TIERRA) externa para el horno electrico de induccion (10);
    la instalacion de un circuito de deteccion de desgaste del revestimiento a partir de cada una de las al menos una malla electricamente conductora hasta la conexion de puesta a tierra electrica (TIERRA); y
    la retirada del molde del revestimiento reemplazable (92).
  12. 12. Un metodo de acuerdo con la reivindicacion 11, que incluye la etapa de encaje de al menos una malla 5 electricamente conductora (30) embebida en el refractario de compuesto fluido moldeado (28) por encima de la
    fundacion (18) y por debajo del volumen de fondo del revestimiento reemplazable.
  13. 13. Un metodo de acuerdo con la reivindicacion 12, que incluye la etapa de instalacion de al menos un detector para todos los circuitos de deteccion de desgaste del revestimiento.
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