ES2900126T3

ES2900126T3 - Método y aparato para controlar la operación y la posición de un conjunto de lanza y tobera en un baño de metal fundido en un recipiente

Info

Publication number: ES2900126T3
Application number: ES19849785T
Authority: ES
Inventors: Edward Green; Derek Dengel
Original assignee: Berry Metal Co
Current assignee: Berry Metal Co
Priority date: 2018-08-17
Filing date: 2019-08-19
Publication date: 2022-03-15
Anticipated expiration: 2039-08-19
Also published as: CA3081366C; US20200354802A1; EP3687666A1; EP3687666B1; CA3081366A1; WO2020037327A1; EP3687666A4

Abstract

Un método para operar y/o posicionar un conjunto de lanza y tobera (14) con relación a un baño de metal fundido (22) en un recipiente (12), el método que comprende: proporcionar un primer sensor de temperatura (16) próximo a una punta del conjunto de lanza y tobera, en donde el primer sensor de temperatura (16) se aloja en el conjunto de lanza y tobera, en donde el primer sensor de temperatura (16) se configura para detectar una temperatura de la punta del conjunto de lanza y tobera (14), y en donde la temperatura se convierte en datos de temperatura de la punta; proporcionar un segundo sensor de temperatura (16) en o dentro del recipiente (12), en donde el segundo sensor de temperatura (16) se configura para detectar una temperatura del baño de metal fundido (22), y en donde la temperatura se convierte en datos de temperatura del baño; transmitir los datos de temperatura de la punta y los datos de temperatura del baño a una unidad de procesamiento (18); intercambiar información entre la unidad de procesamiento (18) y un módulo de datos de operaciones de proceso (26), en donde la información comprende los datos de temperatura de la punta, los datos de temperatura del baño y los datos de operaciones de proceso; relacionar los datos de temperatura de la punta y los datos de temperatura del baño con una elevación activa correspondiente (20) del conjunto de lanza y tobera; comparar la elevación activa (20) con una elevación preferida del conjunto de lanza y tobera; y mover el conjunto de lanza y tobera (14) desde la elevación activa (20) a la elevación preferida.

Description

DESCRIPCIÓN

Método y aparato para controlar la operación y la posición de un conjunto de lanza y tobera en un baño de metal fundido en un recipiente

Referencia cruzada a solicitudes relacionadas

Esta solicitud reivindica el beneficio de la solicitud de patente provisional de los Estados Unidos No. 62/719,277 presentada en la oficina de patentes y marcas registradas de los Estados Unidos el 17 de agosto de 2018.

Campo de la invención

La presente invención se refiere en general a recipientes para fundir metal. Más específicamente, se refiere a sistemas y métodos para controlar la operación y/o el posicionamiento de un conjunto de lanza y tobera con relación a un baño de metal fundido en dicho recipiente.

Antecedentes de la invención

En la industria del acero, el horno de oxígeno básico (BOF) es el recipiente principal de producción de acero en una acería. Un objetivo general en la industria es mejorar el control de calidad y, al mismo tiempo, reducir el tiempo y el costo de producción. Sin embargo, una impedancia común para poder lograr ese objetivo es la incapacidad de determinar, en tiempo real, la temperatura del baño de acero fundido dentro de un BOF. Como resultado de la falta de tiempo real, a menudo se pasan por alto datos precisos de temperatura, temperaturas y químicas objetivo. Si no se alcanzan las temperaturas y químicas objetivo durante el proceso de fusión del metal, se pueden producir ineficiencias e incluso puede resultar en tener que reiniciar el proceso de calentamiento, lo que resulta en un impacto económico significativo. Esta falta de capacidad para determinar la temperatura en tiempo real da como resultado una falta de eficiencia que no solo se aplica a los BOF en la industria del acero, sino también a los hornos de arco eléctrico (EAF), así como también a los hornos de inducción.

Un BOF funciona a temperaturas muy altas. Como resultado, el uso de sensores de temperatura dentro del BOF para tomar lecturas de temperatura no es factible típicamente. Además, en la medida en que se ha intentado usar sensores de temperatura dentro del BOF, las altas temperaturas a las que opera el BOF tienden a afectar sustancialmente la vida útil de los sensores.

Existen algunos enfoques de medición de temperatura que se han intentado en la industria y han dado como resultado al menos alguna medición de éxito. Estos enfoques incluyen lo siguiente: el uso de un termopar de bomba (es decir, un sensor de temperatura); el uso de un termopar con resorte que se dispone en la punta de una lanza; el uso de una cámara de infrarrojos para detectar la temperatura de la punta de una lanza o del propio baño; y el uso de un termopar que se instala en una tobera (es decir, una tobera de aire que se usa para suministrar aire en el baño fundido en el BOF). Si bien estos enfoques proporcionan la medición de la temperatura, las mediciones que se toman son básicamente solo una instantánea: una sola medición de temperatura que se toma en un punto específico en el tiempo. Debido a que la temperatura del baño de metal fundido en un BOF varía mucho con la estratificación del nivel (altura) del baño y la proximidad al elemento calefactor, ninguno de estos enfoques proporciona de manera efectiva datos de temperatura precisos con respecto al baño general dentro del BOF.

En términos generales, cada acería desarrolla sus propias estrategias de control de procesos BOF en un intento de mejorar el control de calidad y al mismo tiempo reducir el tiempo y el costo de producción. En la mayoría de las instalaciones, los modelos estáticos se usan para determinar la cantidad de oxígeno que se suministrará en el baño en el recipiente y la carga que se aplicará al horno, en base a la información de calor inicial y final. Si bien estos modelos han mejorado las posibilidades de que los operadores logren el punto final deseado, no proporcionan información del proceso en tiempo real y, por lo tanto, aún pueden pasarse por alto las temperaturas y químicas objetivo. La imposibilidad de alcanzar la condición de punto final deseada puede atribuirse a errores en las condiciones de entrada del modelo (por ejemplo, la composición desconocida de la chatarra, incertidumbres en la temperatura y química del metal caliente, etc.) así como también a la incapacidad del modelo en sí para representar con precisión la física del proceso de conversión. Los cambios en el volumen del horno también pueden resultar en variaciones de distancia entre la punta de la lanza y la superficie superior del baño de metal fundido, un fenómeno que afecta las características de agitación del baño y las velocidades de oxidación del carbono. Aliviar la condición del punto final perdido requiere una acción correctiva, ya sea mientras el acero permanece en el BOF o durante el tratamiento posterior en la cuchara. Desafortunadamente, cualquier acción correctiva se traduce en un costo operativo adicional.

Debido al entorno desafiante en el BOF, ha sido difícil implementar sensores de proceso en este entorno que puedan proporcionar datos significativos durante la vida útil de los sensores. Uno de los objetivos principales para requerir una medición de temperatura es medir de manera rápida y precisa la temperatura de fusión del punto final para operaciones de grifo rápido. Obtener acceso a la superficie de la masa fundida a través de la capa de escoria representa el desafío principal asociado con la medición precisa de la temperatura de punto final.

Un método consiste en instalar un dispositivo de detección de temperatura a través de una tobera. Este tipo de dispositivo de detección es adecuado al comienzo de la vida útil del sensor, pero rápidamente comienza a deteriorarse. Un segundo tipo de dispositivo de detección de temperatura es una cámara infrarroja que se ubica en el techo, la pared lateral o la punta de la lanza. La capa de escoria en la parte superior del acero requiere un gas a alta presión para separarla, y la salpicadura resultante de la escoria crea dificultades para obtener una medición precisa.

Por supuesto, siempre se deja algo de metal fundido en la parte inferior del BOF, entre los calentamientos, para mejorar la eficiencia de fusión. Después de cada calentamiento, parte de este metal y escoria se congela, formando un grosor en la parte inferior del horno. Después de varios calentamientos, este grosor aumenta sustancialmente lo suficiente como para justificar el ajuste de la altura de la lanza con relación al baño. Si la lanza está demasiado baja o demasiado cerca del baño, la punta puede sobrecalentarse o la lanza puede ingerir escoria que puede tapar los orificios. Por otro lado, si la lanza es demasiado alta, el oxígeno no penetrará en la escoria. Para determinar la altura de la lanza sobre un baño, algunos operadores de hornos miden la acumulación mediante el uso de un sistema que usa láseres para calcular el volumen disponible del recipiente. Este es un proceso costoso y que requiere mucho tiempo. Otros operadores colocan una varilla desechable en el extremo de una lanza, insertan la lanza en la posición operativa, quitan la lanza y miden la longitud de la varilla derretida para determinar la distancia real al baño. Este método implica exponer al personal a condiciones inseguras.

El documento WO2015046027 describe el control de la elevación de una lanza metalúrgica en base únicamente a la medición de la temperatura del baño. El documento WO2016103196 describe el control de la elevación de una lanza sumergida en base a dos mediciones de sensor diferentes, pero no describe el uso de una medición de temperatura de la punta de la lanza, ni la combinación de la temperatura de la punta de la lanza y la temperatura del metal del baño para controlar la elevación de la lanza. El documento CA2388397 describe una lanza que tiene un sensor de temperatura para medir la temperatura de la punta de la lanza, y que dicha medición puede usarse para controlar la distancia de la lanza a la superficie del baño de metal fundido.

Resumen de la invención

Un objetivo de una modalidad de la presente invención es proporcionar un sistema y un método mejorados para controlar la operación y/o el posicionamiento de un conjunto de lanza y tobera con respecto a un baño de metal fundido en un recipiente.

Otro objetivo de una modalidad de la presente invención es proporcionar un sistema y un método para detectar y monitorear continuamente la temperatura de un baño de metal fundido en un recipiente.

La presente invención proporciona un sistema y un método para medir y monitorear la temperatura de un baño de metal fundido en un recipiente, tal como un BOF, y en base a esas temperaturas, modificar la posición de un conjunto de lanza y tobera con relación a la altura del baño de metal fundido. Específicamente, al menos un sensor de temperatura se dispone cerca de la punta de un conjunto de lanza y tobera para medir y monitorear continuamente la temperatura en la punta de la lanza. Otro sensor de temperatura se coloca en una posición para medir la temperatura del baño de metal fundido. El al menos un sensor de temperatura se configura para proporcionar al menos una señal a una unidad de procesamiento (tal como un centro de control), y la unidad de procesamiento se configura para procesar la al menos una señal y determinar la temperatura del baño de metal fundido. El al menos un sensor de temperatura puede cablearse a la unidad de procesamiento, o el al menos un sensor de temperatura se puede configurar para que transmita de manera inalámbrica las señales a la unidad de procesamiento. Independientemente, el sistema se puede usar para monitorear continuamente la temperatura de la punta de la lanza y el baño de metal fundido a lo largo del tiempo. Además, el centro de control se configura para operar y/o posicionar el conjunto de lanza y tobera con relación al baño de metal fundido, en base a señales que recibe y procesa el centro de control a través del al menos un sensor de temperatura. Se contempla que un solo sensor, tal como un sensor de infrarrojos, pueda medir la temperatura tanto de la punta de la lanza como del baño de metal fundido para llevar a cabo los sistemas y métodos de esta invención.

La presente invención comprende:

un método para operar y/o posicionar un conjunto de lanza y tobera con relación a un baño de metal fundido en un recipiente, el método que comprende:

proporcionar un primer sensor de temperatura próximo a una punta del conjunto de lanza y tobera, en donde el sensor se aloja en el conjunto de lanza y tobera, en donde el primer sensor de temperatura se configura para detectar una temperatura de la punta del conjunto de lanza y tobera, y en donde la temperatura se convierte en datos de temperatura de la punta;

proporcionar un segundo sensor de temperatura en o dentro del recipiente, en donde el segundo sensor de temperatura se configura para detectar una temperatura del baño de metal fundido, y en donde la temperatura se convierte en datos de temperatura del baño;

enviar los datos de temperatura de la punta y los datos de temperatura del baño a una unidad de procesamiento; intercambiar información entre la unidad de procesamiento y un módulo de datos de operaciones de proceso, en donde la información comprende los datos de temperatura de la punta, los datos de temperatura del baño y los datos de operaciones de proceso;

relacionar los datos de temperatura de la punta y los datos de temperatura del baño con una correspondiente elevación activa del conjunto de lanza y tobera;

comparar la elevación activa con una elevación preferida del conjunto de lanza y tobera;

mover el conjunto de lanza y tobera desde la elevación activa a la elevación preferida.

Breve descripción de los dibujos

La organización y la manera de la estructura y operación de la invención, junto con otros objetos y ventajas de la misma, pueden entenderse mejor haciendo referencia a la siguiente descripción que se toma en relación con los dibujos acompañantes en donde números de referencia similares identifican elementos similares en los que:

La Figura 1 es un diagrama de bloques de un sistema que se proporciona de acuerdo con una primera modalidad de la presente invención; y

La Figura 2 es un diagrama de bloques de un método que usa el sistema que se muestra en la Figura 1, que se proporciona de acuerdo con una modalidad de la presente invención.

La Figura 3 es un diagrama de un sistema que se proporciona de acuerdo con una modalidad de la presente invención.

La Figura 4 es un diagrama de flujo que describe las etapas de un método que se proporciona de acuerdo con una modalidad de la presente invención.

Descripción detallada de las modalidades

Si bien esta invención puede ser susceptible de llevarse a la práctica en diferentes formas, se muestran en los dibujos y se describirá en detalle en la presente descripción, modalidades específicas con el entendimiento de que la presente descripción debe considerarse una ejemplificación de los principios de la invención, y no pretende limitar la invención a lo que se ilustra.

La Figura 1 es un diagrama de bloques de un sistema 10 que se proporciona de acuerdo con una primera modalidad de la presente invención. Como se muestra, el sistema 10 comprende un recipiente 12, tal como un BOF, para su uso en un proceso de fabricación de metal. El recipiente 12 puede comprender múltiples capas de material refractario, tal como ladrillo refractario, alúmina, sílice, etc., así como también una o más capas aislantes internas, tal como gunita u otro material de hormigón proyectado. Independientemente de la estructura exacta del recipiente 12, durante el proceso de fabricación del metal, el recipiente 12 contiene un baño de metal fundido 22 que se procesa térmicamente como es habitual en la industria.

Como se muestra en la Figura 1, el sistema 10 prevé que un conjunto de lanza y tobera 14 que comprende al menos un sensor de temperatura 16 se disponga alrededor del recipiente 12. El al menos un sensor de temperatura 16 se configura para proporcionar al menos una señal a un PLC o unidad de procesamiento (tal como un centro de control) 18, y la unidad de procesamiento 18 se configura para procesar esa al menos una señal que se recibe del al menos un sensor de temperatura 16 y determinar la temperatura del baño de metal fundido 22 dentro del recipiente 12. El al menos un sensor de temperatura 16 puede cablearse a la unidad de procesamiento 18 (tal como mediante cableado, un conductor de fibra óptica, etc.), o el al menos un sensor de temperatura 16 se puede configurar para transmitir de manera inalámbrica la al menos una señal a la unidad de procesamiento 18 (tal como mediante señales láser, una señal de radio, etc.). Independientemente, el sistema 10 se puede usar para monitorear continuamente la temperatura del baño de metal fundido 22 en el recipiente 12 a lo largo del tiempo, y en base a la temperatura que se detecta, la unidad de procesamiento 18 puede cambiar una o más condiciones operativas, durante la producción, para llegar al punto final deseado. El mismo sensor de temperatura 16 también puede usarse eficazmente, por la unidad de procesamiento 18, para confirmar que el proceso de conversión alcanzó la condición de punto final deseada. En algunas modalidades preferidas, como se describirá a continuación, un sensor 16 se ubica en la punta del conjunto de lanza y tobera 14 para detectar la temperatura de la punta de la lanza 14 y otro sensor 16 se posiciona cerca del baño de metal fundido 22 para la detección de una temperatura del mismo. En cualquier caso, la utilidad del sensor en tiempo real (es decir, el al menos un sensor de temperatura 16 y la unidad de procesamiento 18) es su capacidad para minimizar el tiempo y el costo necesarios para producir acero.

La temperatura de la escoria en sí puede medirse con él al menos un sensor de temperatura 16 que se ubica en el conjunto de lanza y tobera 14 y la temperatura de la masa fundida puede inferirse de esta medición. Esta sonda de temperatura que lee el interior de la punta de cobre puede ser un termopar con resorte o una cámara de infrarrojos. La radiación determinada en el tiempo de la escoria y la combustión de gases se puede correlacionar con la temperatura del baño. El perfil de temperatura de funcionamiento presenta un pico cerca del inicio del calentamiento y cae rápidamente a un mínimo en aproximadamente 250 segundos en el calentamiento. A partir de ese punto, la radiación aumenta gradualmente, mientras que al mismo tiempo exhibe mínimos y máximos locales que se asocian con: 1) variaciones en la actividad de combustión debajo de la lanza; 2) adición de mena, cal y piedra durante el calentamiento; y 3) cambios en la altura de la lanza.

Dado que la radiación se acopla con la velocidad de liberación de calor dentro de la zona de combustión, los datos que se reciben de manera efectiva (por la unidad de procesamiento 18 a través del al menos sensor de temperatura 16) proporcionan información de retroalimentación para la práctica de lanza modificada y/o el tiempo y las velocidades de adición de flujo para llegar a un nivel de radiación más uniforme y mayores velocidades integradas de liberación de calor en los primeros momentos del proceso de conversión.

Las mediciones del sensor de punta (medición de la temperatura de una punta del conjunto de lanza y tobera 12 que toma la unidad de procesamiento 18 a través del al menos un sensor de temperatura 16) también pueden proporcionar un indicador del contenido de carbono del baño de punto final. En base a la evaluación empírica de los datos, se determinó que las mediciones pertinentes al contenido de carbono del baño son consecuentes solo después de que el calor progresó durante aproximadamente 1000 segundos o más. A partir de este momento, la radiación exhibe un máximo inicial, seguido de una disminución a un mínimo local, elevándose nuevamente a un máximo local. Para muchos calentamientos, dentro de los 50 segundos posteriores al segundo máximo local o 100 segundos del mínimo local, se alcanza el punto final de carbono. Desde una perspectiva de control del proceso, es preferible obtener información sobre el contenido de carbono del baño tan pronto como sea posible antes de alcanzar el punto final para dar tiempo a la corrección del proceso, si es necesario. Sin embargo, si falla este enfoque, también sería útil una medición de carbono de punto final medida térmicamente.

Preferentemente, la unidad de procesamiento 18 se configura para usar eficazmente el al menos un sensor de temperatura 16 en el conjunto de lanza y tobera 14 para calibrar la temperatura de la lanza mientras la lanza está en una posición conocida con relación al baño. Mediante el uso del al menos un sensor de temperatura 16, la posición relativa del conjunto de lanza y tobera 12 con relación al baño puede determinarse por la unidad de procesamiento 18, indirectamente sin tener que tomar más medidas, hacer cálculos adicionales o exponer a alguien a un riesgo en seguridad.

Proporcionar al menos un sensor de temperatura 16 en el conjunto de lanza y tobera 14 proporciona efectivamente una vista dentro del recipiente que puede usarse por la unidad de procesamiento 18 para disminuir el tiempo y la energía del proceso, así como también el posicionamiento de la lanza. Con toda la información que normalmente se recopila, los propietarios de hornos aún tienen operadores que toman decisiones operativas manualmente, perdiendo de esta manera la consistencia entre los operadores. El propósito de la presente invención es automatizar la recopilación de datos en tiempo real con control automatizado de las operaciones de lanza. Esto se hace enviando señales de datos desde el al menos un sensor de temperatura 16 a la unidad de procesamiento 18 a través de cableado, conductor de fibra óptica, señales láser, señal de radio, etc. El al menos un sensor de temperatura 16 y la unidad de procesamiento 18 funcionan colectivamente para permitir el análisis de ciertas condiciones del baño que pueden ser metalúrgicas, relacionarse con el sonido y la luz, o ser pirométricas, etc. La unidad de procesamiento 18 recibe y analiza estos datos, y el análisis resultante hace que se envíen comandos a los controles del carro de la lanza y a la posición de la válvula de oxígeno para el beneficio del proceso.

La disposición se puede utilizar con cualquier lanza de gas o lanza de quemador de oxígeno-aceite o combustible de oxígeno donde se incorpore alguna forma de sensor o medio de recopilación de información. Preferentemente, un tubo central del conjunto de lanza y tobera proporciona una construcción y un medio de blindaje seguro y eficaz para el cable conductor. La disposición también se puede utilizar con cualquier método de transmisión de señal o información, tal como, pero sin limitarse, al uso de luz o un medio de transferencia de fibra óptica, así como también la transmisión de una señal eléctrica por cable. La capacidad de medir la temperatura del baño en tiempo real permite al operador ver qué está haciendo el baño a lo largo del tiempo, en lugar de depender de mediciones de un solo punto que se toman, por ejemplo, con un termopar. Esta capacidad puede usarse para prevenir sobreimpulsos, reducir el tiempo de procesamiento y optimizar el uso de energía. El monitoreo de la temperatura en tiempo real brinda información valiosa sobre el comportamiento transitorio del baño, lo que garantiza la capacidad de la medición para representar con precisión el baño en su conjunto. Proporciona una manera segura y económica en la que se puede lograr el resultado deseado. Automatiza aún más el control del suministro de oxígeno y la posición de la lanza, lo que garantiza la consistencia en la operación entre los operadores.

La presente invención se dirige a una combinación de un conjunto de lanza y tobera para suministrar gas a un horno de oxígeno básico. La lanza y la tobera incluyen una disposición para acomodar un dispositivo o unidad de detección de temperatura que se adapta para transmitir señales que proporcionan información en relación con el refractario o el contenido del baño contenido dentro del recipiente. La disposición incluye una transmisión de señal mediante, por ejemplo, transmisión por cable o radio a un procesamiento 18, tal como un PLC, que se ubica en un centro de control. Este PLC interpreta los datos para proporcionar un control automático para operar o posicionar el conjunto de lanza y tobera.

La Figura 2 es un diagrama de bloques de un método que usa el sistema que se muestra en la Figura 1, de acuerdo con una modalidad de la presente invención, y se explica por sí mismo dada la descripción anterior.

La Figura 3 es un diagrama de una modalidad preferida de la presente invención. El sistema 10 comprende preferentemente un recipiente 12, un conjunto de lanza y tobera 14, al menos un sensor de temperatura 16, un conjunto de control 17, una unidad de procesamiento 18, una elevación 20, un baño de metal fundido 22, un control de elevación de lanza 24 y un módulo de datos de operaciones de proceso 26. Como se muestra, uno o más sensores de temperatura 16 pueden ubicarse en varias posiciones alrededor del sistema 10, incluyendo en la punta del conjunto de lanza y tobera 14, en un mecanismo de sondeo dentro del recipiente 12, o fuera del recipiente 12 tal como en sistemas de detección que comprenden transceptores ultrasónicos. En una modalidad preferida de la presente invención, el sistema 10 comprende un sensor 16 en la punta del conjunto de lanza y tobera 14, y un segundo sensor 16, preferentemente en una ubicación diferente, tal como en el recipiente 12 o fuera del recipiente 12, que se configuran para medir la temperatura del baño de metal fundido 22.

La Figura 4 es un diagrama de flujo de una modalidad preferida de la presente invención. El diagrama de flujo se designa con letras de referencia encuadradas que también se proporcionan en la Figura 3 para ayudar a explicar dónde ocurrirán normalmente esas etapas en la Figura 4 en el sistema 10. Las ubicaciones de estas designaciones en la Figura 3 son ilustrativas y no limitantes. Como se muestra en las Figuras 3 y 4, la presente invención comprende un método para operar y/o posicionar el conjunto de lanza y tobera 14 con relación al baño de metal fundido 22 en el recipiente 12, el método que comprende las etapas de:

A: recopilar datos de temperatura de la punta a través del sensor 16 en la punta del conjunto de lanza y tobera 14, en donde dichos datos se proporcionan a la unidad de procesamiento 18;

B: recopilar datos de temperatura del baño a través del sensor 16 o los sensores 16, tal como el que se proporciona en una o más ubicaciones distintas del conjunto de lanza y tobera 14, para el baño de metal fundido 22 en el recipiente 12, en donde dichos datos se proporcionan a la unidad de procesamiento 18;

C: obtener en el módulo de datos de operaciones de proceso 26 datos de operaciones de proceso y de parámetros de los sistemas primarios y subsistemas del sistema 10, en donde las operaciones de proceso y los datos de parámetros del módulo de datos de operaciones de proceso 26 y los datos de la unidad de procesamiento 18 pueden intercambiarse entre la unidad 18 y el módulo 26 ya sea unidireccional o bidireccionalmente;

D: proporcionar información al control de elevación de lanza 24 en base a una comparación de los datos que recibe la unidad de procesamiento 18 con los datos almacenados;

E: modificar la posición de elevación del conjunto de lanza y tobera 14 en relación con el baño 22.

Los mecanismos para obtener los datos de temperatura de la punta del conjunto de lanza y tobera 14 incluyen varios medios y métodos, tales como Op-T Temp, pirómetro, termopar, sensores de temperatura infrarrojos y detectores de temperatura de resistencia.

Los mecanismos para obtener datos de temperatura del baño a partir del baño de metal 22 incluyen la medición continua del baño, la medición manual, la medición automatizada, la medición ultrasónica y el sondeo.

Los datos de temperatura que se obtienen en las etapas A y B se hacen corresponder preferentemente con las elevaciones 20 calculadas del conjunto de lanza y tobera 14 a través de un algoritmo ya que dichas elevaciones 20 se relacionan con un intervalo de operación en la etapa C. Los intervalos de operación corresponden preferentemente a una etapa de procesamiento particular en el proceso de fabricación de metal del recipiente 12. La etapa C puede comprender un bucle de retroalimentación, y el módulo de datos de operaciones de proceso 26 puede conectarse y/o informarse por la estación de un operador. Los datos que comprende el módulo 26, que incluyen datos de operaciones de proceso, pueden incluir datos de los sistemas primarios y subsistemas del recipiente 12, incluidos los sistemas antiderrames, así como también la entrada de las prácticas de operaciones normales que proporcionan los operadores en las interfaces hombre-máquina.

En la etapa D, la unidad de procesamiento de datos 18 calcula preferentemente la elevación 20 del conjunto de lanza y tobera 14 y modifica la elevación 20 en base a las lecturas de temperatura en el intervalo operativo en la etapa C. Esta etapa comprende el control de elevación de la lanza 24, que recibe la entrada de la unidad de procesamiento 18. La elevación 20 es preferentemente la distancia entre la punta del conjunto de lanza y tobera 14 y la superficie del baño de metal fundido 22.

La etapa E puede realizarse por varios medios, incluidos controles automatizados y controles de operación manual, según lo indique el control de elevación de la lanza 24.

Idealmente, la presente invención mantendrá la elevación 20 a un nivel óptimo en dependencia de la etapa operativa del recipiente 12.

Si las temperaturas alcanzan un nivel crítico en donde la unidad de procesamiento 18 del sistema 10 calcula que la lanza 14 está demasiado cerca del baño 22, la lanza 14 puede recibir una alarma para anular el ajuste manual, o puede programarse para que se ajuste automáticamente a una altura 20 de lanza 14 adecuada para evitar dañar o sumergir la punta de la lanza 14 con relación al baño de acero 22.

Cualquiera de las etapas A-E puede comprender una transmisión de datos por cable o inalámbrica.

Se contempla que se puedan implementar etapas adicionales con el método que se describe en la presente descripción. El proceso que se describe en la presente descripción puede ser automático, manual o semiautomático.

Aunque se mostraron y describieron modalidades específicas de la invención, se prevé que los expertos en la técnica puedan idear diversas modificaciones sin apartarse del alcance de la presente invención, como se define en las reivindicaciones adjuntas.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un método para operar y/o posicionar un conjunto de lanza y tobera (14) con relación a un baño de metal fundido (22) en un recipiente (12), el método que comprende:

proporcionar un primer sensor de temperatura (16) próximo a una punta del conjunto de lanza y tobera, en donde el primer sensor de temperatura (16) se aloja en el conjunto de lanza y tobera, en donde el primer sensor de temperatura (16) se configura para detectar una temperatura de la punta del conjunto de lanza y tobera (14), y en donde la temperatura se convierte en datos de temperatura de la punta;

proporcionar un segundo sensor de temperatura (16) en o dentro del recipiente (12), en donde el segundo sensor de temperatura (16) se configura para detectar una temperatura del baño de metal fundido (22), y en donde la temperatura se convierte en datos de temperatura del baño;

transmitir los datos de temperatura de la punta y los datos de temperatura del baño a una unidad de procesamiento (18);

intercambiar información entre la unidad de procesamiento (18) y un módulo de datos de operaciones de proceso (26), en donde la información comprende los datos de temperatura de la punta, los datos de temperatura del baño y los datos de operaciones de proceso;

relacionar los datos de temperatura de la punta y los datos de temperatura del baño con una elevación activa correspondiente (20) del conjunto de lanza y tobera;

comparar la elevación activa (20) con una elevación preferida del conjunto de lanza y tobera; y

mover el conjunto de lanza y tobera (14) desde la elevación activa (20) a la elevación preferida.

2. El método de la reivindicación 1, en donde el primer sensor de temperatura (16) es un termopar, una cámara de infrarrojos, un pirómetro o un detector de temperatura de resistencia.

3. El método de la reivindicación 1, en donde el segundo sensor de temperatura (16) comprende un transceptor ultrasónico.

4. El método de la reivindicación 1, en donde al menos uno de los datos de temperatura de la punta y los datos de temperatura del baño se transmite de manera inalámbrica a la unidad de procesamiento (18).

5. El método de la reivindicación 1, en donde el movimiento del conjunto de lanza y tobera (14) desde la elevación activa (20) a la elevación preferida se automatiza para evitar que la punta del conjunto de lanza y tobera (14) se sumerja en el baño de metal fundido. (22).

6. Un sistema (10) para operar y/o posicionar un conjunto de lanza y tobera (14) con relación a un baño de metal fundido (22) en un recipiente (12), el sistema (10) que comprende:

un conjunto de lanza y tobera (14) que tiene una primera elevación (20) en un recipiente (12) que comprende un baño de metal fundido (22);

un primer sensor de temperatura (16) próximo a una punta del conjunto de lanza y tobera (14), en donde el primer sensor de temperatura (16) se aloja en el conjunto de lanza y tobera (14), en donde el primer sensor de temperatura (16) se configura para detectar una temperatura de la punta del conjunto de lanza y tobera (14), y en donde la temperatura se convierte en datos de temperatura de la punta;

un segundo sensor de temperatura (16) en o dentro del recipiente (12), en donde el segundo sensor de temperatura (16) se configura para detectar una temperatura del baño de metal fundido (22), y en donde la temperatura se convierte en datos de temperatura del baño;

una unidad de procesamiento (18) que se configura para recibir e intercambiar datos, en donde los datos comprenden los datos de temperatura de la punta y los datos de temperatura del baño;

un módulo de datos de operaciones de proceso (26), en donde el módulo (26) se configura para intercambiar datos con la unidad de procesamiento (18);

un control de elevación de la lanza (24), en donde el control de elevación de la lanza (24) se configura para recibir datos de la unidad de procesamiento (18), y en donde el control de elevación de la lanza (24) se configura para mover el conjunto de lanza y tobera (14) desde la primera elevación (20) a una segunda elevación.

7. El sistema de la reivindicación 6, en donde el primer sensor de temperatura (16) es un termopar, una cámara de infrarrojos, un pirómetro o un detector de temperatura de resistencia.

8. El sistema de la reivindicación 6, en donde el segundo sensor de temperatura (16) comprende un transceptor ultrasónico.

9. El sistema de la reivindicación 6, en donde al menos uno de los datos de temperatura de la punta y los datos de temperatura del baño se transmite de manera inalámbrica a la unidad de procesamiento (18).

10. El sistema de la reivindicación 6, en donde el control de elevación de la lanza (24) se automatiza para evitar que la punta del conjunto de lanza y tobera (14) se sumerja en el baño de metal fundido (22).