ES2963325T3 - Un sistema de detección para detectar el nivel de metal en un horno de fusión - Google Patents

Abstract

Un sistema para detectar un nivel de acero fundido para un horno EAF, preferiblemente con tres electrodos de CA, que comprende tres bobinas electromagnéticas capaces de detectar un campo electromagnético generado por el paso de corriente eléctrica en un circuito formado entre dos de dichos electrodos y el metal fundido. baño contenido en dicho horno de fusión. Preferiblemente, las tres bobinas están dispuestas en sólo un lado de la superficie exterior del horno sólo a lo largo del arco de circunferencia del horno de fusión por arco frente a los dos electrodos que forman el campo electromagnético y en el lado diametralmente opuesto al tercer electrodo. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Un sistema de detección para detectar el nivel de metal en un horno de fusión

Antecedentes de la invención

La presente invención pertenece al campo de la fusión de metales, en particular al campo de la fusión de acero mediante un horno de arco eléctrico con electrodos de corriente alterna.

Alternativamente, el sistema se puede aplicar a hornos cuchara y hornos de desgasificación por arco al vacío.

Estado de la técnica

Para fundir acero se utilizan, entre otros sistemas, hornos de arco eléctrico, también llamados abreviadamente EAF, provistos de electrodos y en donde generalmente se introduce la chatarra con operaciones de alimentación intermitente mediante, por ejemplo, cestas o alimentación continua mediante cintas transportadoras. Es una tecnología muy conocida y muy común en este sector de la tecnología del acero. Un conocimiento preciso y continuo del nivel del baño fundido en dichos hornos en cada momento del ciclo de producción es importante para gestionar de forma óptima el proceso, la adición de aditivos y el progreso de la fusión. Además, entre otras cosas, el conocimiento de dicho parámetro permite que las lanzas, en particular la lanza de oxígeno supersónica (presente a menudo en los hornos de fusión) y la lanza de muestreo, se dispongan automáticamente, o no, en posición vertical, a una distancia correcta con respecto al nivel del baño fundido, y también permite distinguir más claramente la zona ocupada por el acero y la zona ocupada, en cambio, por la escoria durante la etapa de muestreo.

Una dificultad encontrada y que se desea superar en este tipo de hornos consiste en saber si la chatarra cargada, acumulada en la carcasa de fusión, ha sido suficientemente fundida por los quemadores y por el arco eléctrico, para poder proceder a las sucesivas etapas de gestionar los auxiliares del horno, es decir, la inyección de oxígeno y la postcombustión. Además, conociendo el nivel del baño fundido, es posible tener una estimación, en tiempo real, de la eficiencia con la que la chatarra cargada se funde y se convierte en acero líquido durante el proceso de fusión. El documento US 3.378.620 A divulga un aparato para determinar la configuración de la carga de chatarra durante la fusión de la carga.

Además, la medición también puede utilizarse para controlar indirectamente el consumo de los materiales refractarios que constituyen el horno.

A la hora de buscar soluciones a este problema de detección del metal fundido, un aspecto físico importante a tener en cuenta es el efecto de blindaje del baño fundido respecto al campo magnético generado por los electrodos trifásicos por los que circulan los flujos de corrientes eléctricas, que son necesarios para implementar las etapas de fusión y refinación. En el pasado, este problema hacía extremadamente difícil encontrar soluciones que proporcionaran mediciones precisas y eficientes.

Se conocen dispositivos para detectar el nivel de acero en un recipiente y, eventualmente, en un horno de arco. Por ejemplo, el dispositivo EP0115258 divulga un dispositivo para detectar el nivel en las carcasas de fusión, que están casi vacíos y en presencia de poco acero. El documento EP0419104 divulga un dispositivo para detectar el nivel de acero en un molde para colada continua. En ambos casos se trata de soluciones basadas en el concepto de disponer de una o más bobinas transmisoras de corriente alterna y una o más bobinas receptoras dispuestas en el interior del contenedor cuyo nivel de acero se desea medir. Dado que el acero es un material conductor con la función de blindar la señal eléctrica emitida por la bobina transmisora, cuando varía la altura del nivel, también varía la señal recibida por la bobina receptora. De esta forma, es posible estimar el nivel de la señal, ya que la señal recibida será mayor cuando el acero líquido no blinda la bobina.

Sin embargo, este sistema de detección del nivel del acero fundido es ineficaz en un horno de arco eléctrico, que funciona en corriente alterna, debido a que el campo magnético generado por la corriente que fluye a través de los electrodos y el arco cierra el circuito eléctrico en el baño de líquido, también induce una fuerza electromotriz inducida en las bobinas receptoras. Esta señal crea una perturbación en estos sistemas de medición de nivel en baños fundidos, introduciendo errores en la medición.

Por tanto, estas soluciones no satisfacen adecuadamente las necesidades de simplicidad, precisión y fiabilidad que se esperan en el sector del acero.

Por lo tanto, se siente la necesidad de producir detectores del nivel del baño de acero fundido, que contribuyan a un proceso de fusión rentable y que sean fiables y precisos en un horno de fusión de diversos tipos.

Compendio de la invención

Estos objetivos antes mencionados, además de otros objetivos que quedarán más claros a la luz de la siguiente descripción, se consiguen mediante un sistema para detectar un nivel de un baño fundido o de chatarra no fundida para un horno de fusión según la reivindicación 1.

Una ventaja importante de la invención reivindicada es la simplificación de la arquitectura del sistema de medición, ya que se eliminan las bobinas transmisoras ya que se aprovecha el campo magnético, generado por la corriente que circula en los arcos eléctricos y en los electrodos del horno y se cierra en el baño de líquido, que actúa como "fuente" de la señal recibida por las bobinas receptoras.

La presente invención también se aplica a cualquier tipo de proceso, en donde se utilicen electrodos con corriente alterna para realizar operaciones con acero líquido.

En particular, de manera conveniente, la invención también se puede utilizar para conocer el nivel del acero líquido en el horno de cuchara, donde el acero líquido se somete a operaciones de refinado, por ejemplo, en procesos de tipo desgasificación por arco al vacío.

Una primera realización del sistema de la invención comprende todas las bobinas receptoras electromagnéticas configuradas para disponerse en un solo lado del horno de fusión con respecto a cualquier plano de sección vertical diametral del horno de fusión.

En una variante, cada bobina receptora electromagnética se configura para disponerse únicamente a lo largo de un respectivo arco de circunferencia de la periferia o perímetro del horno de fusión, estando dicho arco de circunferencia enfrentado a un primer electrodo y a un segundo electrodo, formando el circuito eléctrico, y estando opuesto a la media circunferencia de dicho perímetro frente a un tercer electrodo. De este modo, la bobina se dispone en el lado diametralmente opuesto al tercer electrodo.

En otras palabras, las bobinas receptoras electromagnéticas se disponen sólo a lo largo de una parte de superficie lateral cilíndrica de la periferia del horno de fusión, dicha parte de superficie lateral cilíndrica enfrentada a un primer electrodo y a un segundo electrodo, y dispuestas en el lado diametralmente opuesto al tercer electrodo.

Preferiblemente, las bobinas receptoras electromagnéticas son al menos tres y se configuran para disponerse alineadas a lo largo de la dirección vertical.

Una segunda realización comprende más de tres bobinas receptoras electromagnéticas.

Al menos dos de estas bobinas receptoras electromagnéticas se disponen en diferentes puntos, a lo largo de la periferia del horno, en un mismo plano superior al nivel máximo del baño de metal fundido, mientras que las restantes bobinas receptoras electromagnéticas se colocan a diferentes alturas a lo largo de la dirección vertical en niveles inferiores a dicho nivel máximo.

Una variante de la invención prevé que las bobinas receptoras electromagnéticas se configuren para disponerse cerca de una superficie exterior del horno, en particular en la pared exterior del horno, por ejemplo, en un alojamiento realizado en dicha pared exterior, por tanto, exteriormente a la capa de material refractario proporcionada dentro del horno. Preferiblemente, en las diversas realizaciones, las bobinas receptoras electromagnéticas son sustancialmente rectangulares, por ejemplo, con esquinas redondeadas, y configuradas para disponerse con el lado más pequeño del rectángulo en una dirección vertical. Las reivindicaciones dependientes 2 a 10 describen realizaciones particulares de la invención.

Breve descripción de las figuras

Los objetos y ventajas del sistema para medir el nivel del baño de acero de la presente invención quedarán claros a partir de la siguiente descripción detallada de realizaciones de la invención y de los dibujos adjuntos dados únicamente a modo de ejemplo no limitativo, en donde:

La figura 1 muestra una sección en un plano vertical de un horno de arco eléctrico con el diagrama de funcionamiento del sistema de la invención;

La figura 2 es una vista lateral en sección de un horno de arco eléctrico al que se aplica el sistema según la presente invención, mostrado en transparencia;

La figura 3 muestra un gráfico con la tendencia de las señales, detectadas con un sistema según la invención, en función del nivel de metal fundido en un horno;

La figura 4 muestra un gráfico con la tendencia de las señales, detectadas con un sistema según la invención, en función del nivel de metal fundido en un horno en un segundo modo de representación;

La figura 5 muestra una vista axonométrica esquemática de una bobina receptora del sistema según la invención; La figura 6 muestra unos gráficos con la tendencia cualitativa del campo magnético detectado por las diversas bobinas receptoras de un sistema según la invención para un horno de arco en donde se instala el sistema, con un nivel determinado de acero fundido;

La figura 7 muestra una gráfica con la tendencia cualitativa del campo magnético detectado por una bobina receptora de un sistema según la invención para un horno en donde se instala el sistema, con un determinado nivel de acero fundido y presencia de chatarra no fundida;

La figura 8 muestra una posible disposición de las bobinas receptoras de un sistema según la invención en un horno de arco visto en sección sobre un plano horizontal;

La figura 9 muestra una posible disposición diferente de las bobinas receptoras de un sistema según la invención en un horno de arco visto en sección sobre un plano horizontal;

La figura 10 muestra dos posibles disposiciones alternativas A y B de las bobinas receptoras de un sistema según la invención en un horno de arco visto en sección sobre un plano horizontal.

Los mismos números y las mismas letras de referencia en las figuras identifican los mismos elementos o componentes.

Descripción detallada de realizaciones preferidas de la invención

Con referencia a las figuras, a continuación, se describe y se indica globalmente con la referencia 1 un sistema o dispositivo para detectar el nivel de metal fundido en funcionamiento, instalado en un horno de arco eléctrico 2 que contiene un baño 3 de acero fundido. El sistema de detección 1 comprende una o dos bobinas receptoras 1', 1'' como en la fig. 1, o tres bobinas receptoras 1', 1'', 1'' como se muestra en otras figuras. Además, es posible realizar el sistema para detectar el nivel de metal fundido con más de tres bobinas receptoras.

En todas las configuraciones, las bobinas receptoras se fijan a la pared exterior del horno 2. La disposición de las bobinas receptoras en la pared exterior difiere según las realizaciones de la invención. Las bobinas del sistema de detección pueden disponerse a lo largo de la periferia o perímetro del horno, generalmente a lo largo de líneas que representan meridianos, y en consecuencia a diferentes alturas, o a lo largo de paralelos ideales, por ejemplo, como se muestra esquemáticamente en las figuras 8 y 9. En particular, esta disposición permite detectar chatarra no fundida en varios puntos de la periferia interna del horno. También es posible disponer las bobinas receptoras según una combinación de disposiciones a lo largo de una o más líneas verticales y de disposición a lo largo de una o más líneas horizontales.

En esta descripción, la orientación horizontal y vertical se define con respecto a la posición del horno 2 con la abertura de llenado mirando hacia arriba. Por ejemplo, el horno de fusión 2 define, es decir, determina, una dirección vertical cuando el horno se dispone con la abertura en la posición más alta del mismo.

Otra posible disposición de las bobinas receptoras es la disposición en donde tres bobinas receptoras 1', 1", 1m se disponen a lo largo de una única línea meridiana vertical del horno, para detectar completamente el nivel a lo largo de toda la altura de la parte del horno 2 ocupada por el metal fundido 3, como se muestra en la figura 2.

Otra posible disposición, alternativa a las anteriores, es la disposición en donde varias bobinas receptoras se disponen verticalmente a lo largo de varias líneas meridianas de la superficie del horno de arco.

Así, a partir de la explicación anterior, queda claro para un experto en la técnica que, aunque la realización aquí descrita, por simplicidad, es principalmente la realización en donde el sistema de detección comprende tres bobinas 1’, 1”, 1’’’ dispuestas verticalmente, es decir, a lo largo de una misma dirección vertical, dependiendo de las necesidades de detección, es posible componer el sistema de detección de la invención con más de tres bobinas, ya que no existe límite, más que económico y dimensional, al número de bobinas receptoras. Evidentemente, cuanto mayor sea el número de bobinas receptoras, más precisa podrá ser la medición del nivel de acero fundido.

El diagrama básico más general del sistema de detección de la invención se ilustra en la fig. 1, en donde los electrodos trifásicos 4, 5, 6 son parte de un circuito eléctrico con una corriente que fluye a través del electrodo 6 en un primer sentido, mientras que la corriente alterna fluye a través de los otros dos electrodos 4, 5 en un segundo sentido opuesto al primero, y el baño de acero fundido 3 completa el circuito eléctrico. La tendencia de este circuito eléctrico se indica con la referencia 11 en las figuras 6, 7. Si el horno de arco también tuviera sólo dos electrodos o más de tres, por ejemplo, cuatro, el circuito eléctrico se formaría de manera similar. La corriente alterna trifásica que fluye a través del circuito eléctrico 11 genera, como es bien sabido, un campo electromagnético. Dicho campo electromagnético puede ser detectado por las bobinas receptoras 1', 1", 1'' del sistema de detección 1 fijado al interior de la pared de material refractario del horno 2.

A continuación se describirá el principio de funcionamiento del sistema para detectar un nivel del baño fundido de la invención. Cuando una bobina receptora, dispuesta por ejemplo en la pared exterior del horno, está por encima del nivel del baño de acero, como la bobina 1' en el sistema mostrado en la figura 2, la variación en el tiempo del flujo magnético producido por la corriente alterna del electrodo produce una señal de tensión, que puede detectarse mediante un voltímetro o un amperímetro, convenientemente conectado a los extremos de la bobina receptora. Si la señal de tensión de cualquier bobina receptora es una señal que puede detectarse con intensidad, entonces el nivel del acero fundido es inferior al plano en donde se dispone la bobina. Por el contrario, si la señal de tensión de esa misma bobina es particularmente baja, entonces el nivel del acero fundido es más alto que el de la bobina receptora porque el baño de acero fundido tiene un fuerte poder de blindaje sobre el flujo magnético. Esta configuración se representa esquemáticamente en la fig. 6 donde, con el nivel de acero fundido mostrado, la curva de tensión "a" corresponde a la bobina receptora 1', la curva de tensión "b" corresponde a la bobina receptora 1", y la curva de tensión "c" corresponde a la bobina receptora bobina 1™. Naturalmente, se trata de curvas de tensión esquemáticas, puramente ilustrativas, que ilustran el principio de funcionamiento del sistema de la invención.

Lo mismo ocurre también cuando una bobina receptora se dispone por encima del nivel de acero líquido, pero está cubierta por la chatarra no fundida 15, porque también dicha chatarra tiene un poder de blindaje. Esta configuración se representa esquemáticamente en la fig. 7 donde, con el nivel de acero fundido mostrado y con la presencia de chatarra 15 por encima del nivel del acero 3, la curva de tensión "a" corresponde a la bobina receptora 1'.

Típicamente, con una frecuencia de trabajo de 50 Hz, el campo electromagnético se reduce en un 95 % hasta una profundidad de 250 mm de acero fundido.

Con referencia particular a las configuraciones del dispositivo mostrado en las figuras 2, 3, 4, 6, 7, que tienen tres bobinas receptoras 1 ’, 1 ”, 1 ”’ cada una conectada a un voltímetro respectivo, el sistema de detección 1 puede hacerse para funcionar típicamente, pero no exclusivamente, en tres modos diferentes.

Modo de funcionamiento de detección de chatarra:

La bobina superior 1' siempre se coloca por encima del nivel máximo de acero líquido y, por tanto, dicha bobina superior siempre detecta una señal de alta tensión en el módulo. En cambio, si la bobina superior 1' está blindad por la chatarra de metal no fundida, lo que puede ocurrir en un proceso de fusión en donde la chatarra se carga desde la parte superior, la bobina superior 1' detecta una señal de valor bajo y, por lo tanto, el sistema de detección indica la presencia de chatarra no fundida encima del baño, estando dicha chatarra colocada delante de la bobina, es decir, interseca el plano sustancialmente horizontal en donde se posiciona la bobina.

Además, si hay varias bobinas superiores 1 'a, 1 'b, 1 'c, 1 'd dispuestas por encima del nivel máximo del baño de acero líquido en diferentes puntos a lo largo de la periferia del horno, como se muestra en las figuras 8 y 9, es posible comprobar, en varios puntos del baño fundido, la presencia de chatarra no fundida en el interior del horno.

Cuando la chatarra 15 está completamente fundida, la señal recibida por la bobina superior 1', o por las varias bobinas superiores 1 'a, 1 'b, 1 'c, 1 'd, es de valor elevado.

En la variante de la Figura 8, se proporcionan dos bobinas receptoras superiores 1'a, 1'b, dispuestas a lo largo de la periferia del horno 2, en particular en la pared exterior del horno, por ejemplo en un alojamiento obtenido en la pared exterior. Preferiblemente, dichas bobinas receptoras superiores 1'a, 1'b se posicionan en un mismo plano sustancialmente horizontal. En cambio, en la variante de la Figura 9, se proporcionan cuatro bobinas receptoras superiores 1 'a, 1 'b, 1 'c, 1 'd, dispuestas a lo largo de la periferia del horno 2, en particular en la pared exterior del horno. por ejemplo, en un alojamiento obtenido en la pared exterior. Preferiblemente, dichas bobinas receptoras superiores 1'a, 1'b, 1'c, 1'd se posicionan en un mismo plano sustancialmente horizontal. Opcionalmente, estas cuatro bobinas receptoras superiores se disponen de dos en dos simétricamente respecto a un plano de sección vertical diametral del horno de fusión 2.

Primer modo de detección para detectar el nivel de acero líquido:

Para conocer el nivel de acero líquido 3, se compara la tensión (o corriente) recibida desde la bobina receptora 1', 1" o 1™ con un modelo electromagnético, siendo conocida la corriente que pasa a través de los electrodos 4, 5, 6, porque es un valor que se puede adquirir mediante mediciones adecuadas. Además, cuando la chatarra 15 está completamente fundida y no hay acumulación de chatarra encima del baño, la tendencia de tales señales se muestra en el gráfico de la figura 3 (K1, K2, K3).

También es posible utilizar la señal de la bobina superior 1' como "señal de referencia", dividiendo la señal recibida de las otras bobinas 1", 1™ en una posición intermedia y en una posición inferior respectivamente, para dicha señal de referencia, obteniendo así un valor adimensional, independiente de la corriente que fluye a través de los electrodos, que representa la altura del nivel de acero fundido 3. La tendencia de dichas señales se muestra en el gráfico de la fig. 4 (K4, K5).

Segundo modo de detección para detectar el nivel de acero líquido:

Utilizando tres bobinas 1', 1", 1™ dispuestas en diferentes posiciones a lo largo de la vertical es posible cubrir todo el intervalo de variación del nivel de acero líquido. La bobina receptora intermedia 1" es más sensible para niveles de baño medios altos, mientras que el serpentín receptor inferior 1™ es más sensible para niveles de baño medio bajos. Esta tendencia de dichas señales también se muestra en el gráfico de la fig. 3.

Así, el sistema de detección 1 detecta el campo electromagnético producido durante el funcionamiento del horno de arco en presencia del baño de metal fundido y/o de la chatarra destinada a la fusión.

Con especial referencia a la fig. 5, se muestra esquemáticamente una bobina receptora con un número N de vueltas. Preferiblemente, pero no exclusivamente, la forma de la bobina es rectangular, cuya dimensión del lado mayor es L1 y cuya dimensión del lado menor es L2 y normalmente las bobinas receptoras se disponen en la pared del horno con el lado menor L2 en una dirección vertical.

Alternativamente, la bobina puede tener una forma elíptica u otra forma alargada adecuada.

El lado L2 de la bobina destinado a estar dispuesto verticalmente es suficientemente pequeño para aumentar la sensibilidad de la bobina y contener las dimensiones. Sin embargo, el producto N*L1*L2 debe ser lo suficientemente alto para que la tensión V sea detectable.

De hecho, la tensión en los extremos del devanado se calcula con la siguiente fórmula: V(t)=N*L1 *L2*dB/dt

donde B es el componente del campo electromagnético ortogonal a la superficie del sensor, es decir, de la bobina receptora, y el módulo de tensión es así:

V=N*L1 *L2*2n*f*B,

donde f es la frecuencia de la corriente eléctrica que circula en el circuito eléctrico 11. Además, si se conocen las corrientes y tensiones de los electrodos (módulo y fase), el conocimiento de la fase de la corriente y de la tensión recibida proporciona también información sobre el nivel de tensión recibida. De hecho, al variar el nivel de acero líquido o la presencia, o no, de chatarra, la impedancia de la bobina varía en módulo y fase.

Así, la tensión es proporcional al número de vueltas, es proporcional al área definida por la bobina (que se puede calcular multiplicando L1 *L2) y también es proporcional a la frecuencia f.

Se creó un modelo electromagnético mediante simulaciones matemáticas, permitiendo dicho modelo, también con un sistema de detección 1 compuesto por sólo tres bobinas, una detección precisa de la altura del baño fundido, también en las posiciones intermedias entre dos bobinas adyacentes. Un gráfico, que muestra la intensidad del campo<magnético que sufre cada una de las tres bobinas 1', 1",>1"'<en función de la distancia a la superficie del baño fundido,>y completado gracias a extrapolaciones en los tramos entre las bobinas adyacentes, se puede utilizar para una detección precisa de la altura del baño de acero fundido.

Las bobinas receptoras se diseñan con alambres de soporte y bobinado capaces de resistir la alta temperatura, y posiblemente se proveen de un sistema de enfriamiento, preferiblemente en aire.

También se pueden utilizar concentradores de flujo magnético para producir las bobinas, con el fin de obtener la señal recibida deseada.

Preferiblemente, pero no exclusivamente, el hilo que constituye las espiras de las bobinas receptoras es de cobre niquelado, con aislamiento de mica y protección de fibra de vidrio. Las espiras se fijan a una estructura soporte fabricada con materiales a base de mica o similar.

En un horno de corriente alterna, en particular un horno de arco trifásico (Figura 10), la posición óptima y más eficaz del sistema para detectar el campo magnético, generado por una circulación de corriente eléctrica en el circuito eléctrico formado por al menos dos de los tres electrodos 4, 5, 6, por al menos un arco eléctrico y por el baño fundido 3 contenido en el horno de fusión 2, es la posición en donde todas las bobinas receptoras 1', 1", 1'' están a lo largo de una línea sustancialmente vertical, en la superficie exterior del horno 2 a lo largo de respectivos arcos de circunferencia, que están delante de dos de los tres electrodos 4, 5, 6, en la posición mostrada con B en la fig. 10. Las bobinas receptoras se disponen en dicha posición preferida B, en la zona delante de los dos electrodos 4, 5. Dicha zona se define convencionalmente "punto frío" porque es la zona más alejada del arco eléctrico, es decir, donde se acumula mayoritariamente la chatarra no fundida. La posición B es la mejor posición posible al ser la más cercana a los electrodos 4 y 5, y es capaz de detectar un campo magnético con componente ortogonal a las bobinas receptoras. En cambio, la posición indicada en la figura 10 con A es posiblemente una zona que debe evitarse porque está a la sombra del tercer electrodo 6 y, si las bobinas receptoras se colocaran en dicha posición A, se detectaría una señal de fuerza menor. De nuevo, con referencia a la Fig. 7, el electrodo 6 produce un campo electromagnético, que es puramente tangente, tanto en el punto B como en el punto A, según la ley de Biot Savart. A efectos de la señal recibida, es decir de la tensión inducida en los extremos de la bobina receptora, sólo cuenta el campo electromagnético con una dirección ortogonal a la bobina, por lo que el electrodo 6 siempre aporta una contribución cero a la detección.

Ventajosamente, las bobinas se introducen en el interior de la carpintería del horno de fusión, pero no obstante en la superficie exterior, en una zona suficientemente aislada del calor. El sistema de detección según la invención reivindicada se provee de un dispositivo de refrigeración, preferentemente con aire, que se incorpora en la bobina para reducir sus dimensiones. Alternativamente, en una realización que no forma parte de la invención reivindicada, el sistema de detección también puede proveerse de medios de enfriamiento forzado, para garantizar una temperatura de funcionamiento adecuada para los componentes del sistema de detección. Preferiblemente, las bobinas receptoras se disponen en el interior de los ladrillos que constituyen la pared refractaria del horno, ya que dichos ladrillos no blinda el campo electromagnético producido en el horno de arco.

Alternativamente, las bobinas receptoras pueden disponerse externamente a la pared refractaria, produciendo una abertura en la carcasa de fusión con dimensiones iguales al menos a las dimensiones de la bobina receptora respectiva. En este último caso, la eficacia de la bobina receptora se reduce ya que el campo magnético tiende a disminuir más rápidamente en el interior de la abertura. En general, para asegurar el correcto funcionamiento de una bobina receptora, dicha bobina no debe tener superficies metálicas delante, que puedan blindar el campo magnético utilizado para detectar el nivel de acero fundido.

A continuación se describirá como ejemplo no limitativo un ciclo de fusión típico en un horno de arco, para el que es particularmente útil el uso de un método para detectar el nivel de metal fundido realizado con el sistema de la invención.

Durante el proceso de fusión, se cargan en secuencia en el horno varias cestas llenas de chatarra. Cuando se ha cargado el último cesto de chatarra, el siguiente paso es el refinado, en donde la chatarra se funde y el baño queda plano. En este momento, es posible medir el nivel del metal fundido mediante el Segundo modo de detección del nivel<del baño fundido utilizando las relaciones entre la señal recibida en cada una de las bobinas 1",>V,<que están en una>posición intermedia y una posición inferior, y la señal recibida desde la bobina superior 1'.

Si hay chatarra no fundida por encima del nivel del baño fundido, se utiliza el primer modo de detección de nivel, es decir, se comparan las tensiones recibidas de las bobinas con el modelo electromagnético, conociéndose la corriente que circula por los electrodos. Además, después de cargar cada cesta de chatarra, puede darse la situación de que no toda la chatarra esté fundida y esté todavía en estado parcialmente sólido, y sea necesario detectar el nivel del baño. Gracias al sistema de la invención, también en tal situación es posible medir la altura del baño fundido y la altura de la capa de chatarra.

Además, otro proceso típico de fundición de acero es un proceso de carga continua, en donde la chatarra no se carga desde arriba, sino que entra a través de una puerta lateral especial del horno de arco. Asimismo, también en este caso se puede utilizar ventajosamente el sistema de detección para medir el nivel de acero líquido y para detectar chatarra no fundida.

Claims (10)

REIVINDICACIONES

1. 1. Un sistema de detección para detectar un nivel de un baño fundido (3) o chatarra no fundida (15) para un horno de fusión (2), que define una dirección vertical Z, que comprende dos o más electrodos (4, 5, 6), una pluralidad de bobinas receptoras electromagnéticas (1', 1", 1m) configuradas para detectar solo un campo electromagnético generado por una circulación de corriente eléctrica en un circuito eléctrico (11) que consiste en al menos dos de los dos o más electrodos (4, 5, 6), al menos un arco eléctrico y el baño fundido (3) contenido en dicho horno de fusión (2), en donde la pluralidad de bobinas receptoras electromagnéticas (1', 1", 1m) se disponen a diferentes alturas a lo largo del dirección vertical Z por encima del fondo del horno, caracterizado por que una bobina superior (1') de la pluralidad de bobinas receptoras electromagnéticas (1', 1", 1m) siempre se coloca por encima de un plano superior del nivel máximo de acero líquido, que el baño fundido puede alcanzar en el horno durante la operación de fusión.,

y por que la pluralidad de bobinas receptoras electromagnéticas (1', 1", 1m) se proveen de un dispositivo de enfriamiento incorporado en las bobinas.

2. Un sistema de detección según la reivindicación 1, en donde todas las bobinas receptoras electromagnéticas (1', 1", 1'') se configuran para disponerse sólo en un lado del horno de fusión (2) con respecto a cualquier plano de sección vertical diametral del horno de fusión (2).

3. Un sistema de detección según la reivindicación 2, en donde cada bobina receptora electromagnética (1', 1", 1''') se configura para disponerse sólo en un arco de circunferencia respectivo de la periferia del horno de fusión (2), frente a dichos al menos dos de los dos o más electrodos (4, 5, 6) que forman el circuito eléctrico y que están opuestos a la media circunferencia de dicha periferia frente a un tercer electrodo.

4. Un sistema de detección según una de las reivindicaciones anteriores, en donde las bobinas receptoras electromagnéticas son al menos tres (1', 1", 1m) y se configuran para disponerse alineadas a lo largo de la dirección vertical.

5. Un sistema de detección según la reivindicación 1, en donde se proporcionan más de tres bobinas receptoras electromagnéticas (1', 1", 1m) y al menos dos (1'a, 1'b, 1'c, 1'd) de dichas bobinas receptoras electromagnéticas se disponen en diferentes puntos a lo largo de la periferia del horno (2), en un mismo plano superior a dicho nivel máximo, mientras que las restantes bobinas receptoras electromagnéticas (1”, 1m) se colocan a diferentes alturas a lo largo la dirección vertical, en niveles inferiores a dicho nivel máximo.

6. Un sistema de detección según una de las reivindicaciones anteriores, en donde las bobinas receptoras electromagnéticas (1', 1", 1m) se configuran para disponerse cerca de una superficie exterior del horno.

7. Un sistema de detección según una de las reivindicaciones anteriores, en donde las bobinas receptoras electromagnéticas (1', 1", 1m) tienen una planta sustancialmente rectangular y se configuran para disponerse con el lado más pequeño en dirección vertical.

8. Un horno de fusión por arco eléctrico (2) con corriente alterna que comprende un sistema de detección para detectar el nivel del baño fundido (3) según una de las reivindicaciones anteriores.

9. Un horno de fusión del tipo "horno cuchara" o similar, que comprende un sistema para detectar el nivel del baño fundido (3) o de la chatarra no fundida (15) según una de las reivindicaciones 1 a 7.

10. Un horno de fusión según la reivindicación 8 o 9, en donde se proporcionan al menos tres bobinas receptoras electromagnéticas (1', 1", 1'") dispuestas a diferentes distancias desde un fondo del horno de fusión (2) a lo largo de la dirección vertical.