ES2248482T3 - Procedimiento para controlar el nivel de acero en una lingotera de colada continua. - Google Patents

Abstract

Procedimiento para controlar el nivel del acero en una lingotera de colada continua, en el que está dispuesto un detector radioactivo (17, 18) y un detector térmico (22) en la proximidad del nivel (19) del acero que es alimentado a una lingotera (13) mediante un conducto de colada (15), caracterizado porque, en una primera etapa inicial de regulación del procedimiento de colada continua, dicho detector radioactivo (17, 18) funciona a una elevada velocidad de detección de los cambios en el nivel (19) del acero, y, en una segunda etapa, en condiciones de estabilidad, tan pronto como ha concluido la fase transitoria de la puesta en marcha, dicho detector térmico (22) de elevada precisión del nivel (19) del acero entra en funcionamiento.

Description

Procedimiento para controlar el nivel de acero en una lingotera de colada continua.

La presente invención se refiere a un procedimiento para controlar el nivel de acero en una lingotera de colada continua, en particular en palanquillas de reducidas dimensiones.

Es conocido que el procedimiento para fabricar acero en una colada continua, creado en principio para fabricar aceros corrientes, se ha desarrollado progresivamente hasta calidades más avanzadas.

Por ejemplo, se precisa que las palanquillas fabricadas mediante este procedimiento presenten una integridad casi absoluta tanto en la superficie como debajo de la superficie, que solamente puede ser obtenida mediante unas lingoteras cónicas no lineales (parabólicas y derivadas) y con un control preciso de los parámetros funcionales.

Entre estos parámetros esenciales, el control del nivel del acero en la lingotera es ciertamente importante. Esto es aplicable tanto en lo que se refiere al valor absoluto (es decir, la detección exacta de la posición del menisco) como en lo que se refiere a la estabilidad de dicho valor, en primer lugar porque determina las dimensiones iniciales de la piel que se está solidificando y las consiguientes condiciones de enfriamiento de la palanquilla, y en segundo lugar porque es una causa potencial de inclusiones producidas por el recubrimiento de polvo en el acero así fabricado.

Con este fin, se han diseñado hasta el momento un cierto número de procedimientos para detectar el nivel del acero en una lingotera, pero cada uno de ellos presenta una serie de imprecisiones que hace que no sean suficientemente fiables. Con los procedimientos conocidos incluso se producen errores de bulto, sobre todo si son aplicados a lingoteras de reducidas dimensiones (es decir, con un lado de hasta 160
mm).

Haciendo referencia a la técnica mencionada anteriormente, puede observarse que los procedimientos utilizados hasta el presente pueden resumirse en procedimientos radioactivos, ópticos, magnéticos y térmicos.

El procedimiento según la medición radioactiva del nivel es el más extendido. Este procedimiento lee la variación de un flujo radioactivo que queda oscurecido por el nivel de acero presente en la lingotera.

Debe destacarse que una reciente investigación realizada en una instalación de colada continua para palanquillas ha demostrado una considerable falta de precisión en la determinación del valor absoluto del nivel de acero. Esto ocurre debido a la desigual formación de escoria solidificada entre el menisco de acero y la propia pared de la lingotera. Dicha escoria tamiza los rayos radioactivos y altera los valores reales del nivel de acero incluso hasta en 30/40 mm.

Además, no debe olvidarse que este procedimiento presenta una elevada velocidad de detección de las variaciones en el nivel del acero, lo cual está relacionado con la escasa precisión en la determinación de dicho valor del nivel.

El segundo procedimiento, del tipo óptico, actúa leyendo el nivel de la luz emitida por la superficie del menisco, o la luz de un haz luminoso reflejado por el polvo que lo recubre.

Este procedimiento se utiliza casi exclusivamente en la colada libre dado que detecta la parte superior de lo que está presente en la lingotera pero no es capaz de distinguir entre acero, escoria o polvo de recubrimiento.

Además, dicho comportamiento convierte los errores por espesor de polvo en errores de evaluación considerables del nivel del propio acero.

En cualquier caso, no debe olvidarse que el procedimiento óptico presenta una elevada velocidad de detección del nivel del acero. Sin embargo, también debe destacarse que existe una imprecisión absoluta en la determinación del nivel debido a las dificultades anteriores.

El tercer procedimiento, del tipo magnético, consiste esencialmente en un sensor (una bobina) que detecta las variaciones de la "resonancia" magnética que la rodea. Se utiliza principalmente este procedimiento para controlar el nivel de acero en la colada continua de desbastes gruesos, planos o cuadrados, dado que le afectan mucho las variaciones de la permeabilidad magnética de la lingotera de cobre con los cambios de temperatura.

Este tipo de problema requiere que el sensor esté dispuesto a una considerable distancia de las paredes de la lingotera; esta condición particular no es practicable en la colada continua de palanquillas por motivos de tamaño, debido a sus dimensiones tan pequeñas.

En cualquier caso, es evidente que el procedimiento magnético presenta una gran velocidad de detección de las variaciones en el nivel del acero, además de una buena precisión en la determinación del nivel. Por otra parte, el procedimiento de detección magnética no puede utilizarse en la fabricación de secciones pequeñas (por ejemplo, inferiores a 160 mm) y su coste de adquisición es muy elevado.

Por último, el cuarto procedimiento de medición conocido es el denominado procedimiento térmico y está basado en que el espectro térmico en la pared de la lingotera está en función del nivel de acero. De esta manera, en este procedimiento de detección, el nivel del propio acero se lee de forma indirecta a través de la detección de la temperatura de la pared de la lingotera.

Dicha medición de la temperatura se produce mediante la utilización de micro-termopares introducidos en la pared de cobre de la lingotera o mediante la detección de la variación de la permeabilidad magnética inducida en el cobre por las diferentes temperaturas.

Lamentablemente, la naturaleza térmica del procedimiento provoca un retraso en la respuesta y la histéresis resultante es el motivo por el que dicho procedimiento generalmente sólo se utiliza en casos particulares.

En cualquier caso, el procedimiento térmico presenta una excelente precisión en la determinación del nivel (si se lee en las condiciones adecuadas) pero presenta el defecto de no ser absolutamente fiable en la detección dinámica de las variaciones de nivel.

Todo lo anterior es motivo de serios problemas para obtener una medición del nivel de acero que cumpla con todos los requisitos para obtener un control óptimo del procedimiento de colada continua. Esto se aprecia todavía más en particular en la fabricación de palanquillas de secciones reducidas como se ha mencionado anteriormente. El documento US-A-4 770 230 se refiere a un aparato para la puesta en marcha de una planta de colada continua, con un dispositivo para controlar el nivel si hay metal fundido en una lingotera de colada continua.

El documento GB-A-1 463 624 se refiere a un procedimiento y a un aparato para controlar el vertido de metal fundido en un proceso de colada continua.

De esta forma, un objetivo general de la presente invención es encontrar una solución diferente al problema técnico mencionado anteriormente.

Otro objetivo es la realización de un procedimiento para controlar el nivel de acero en una lingotera de una colada continua, en particular para palanquillas de reducidas dimensiones, que debería estar adaptado para realizar la tarea anterior, siendo a la vez fácil de manejar.

Según la presente invención, estos objetivos se consiguen proporcionando un procedimiento para controlar el nivel de acero en una lingotera de una colada continua, en particular para palanquillas de reducidas dimensiones, tal como se ilustra en la reivindicación independiente adjunta.

Otras características y detalles importantes de la presente invención están ilustrados en las reivindicaciones subordinadas.

Según la presente invención, las características y ventajas de un procedimiento, para controlar el nivel de acero en una lingotera de una colada continua, en particular para palanquillas de pequeñas dimensiones, se pondrá más claramente de manifiesto a partir de la siguiente descripción detallada de una forma de realización a modo de ejemplo no limitativo, haciendo referencia a los dibujos adjuntos. En dichos dibujos:

- la Figura 1 es una primera vista en sección en alzado lateral de una lingotera para palanquillas que está unida a un dispositivo para controlar el nivel de acero;

- la Figura 2 es una segunda vista en sección en alzado lateral del dispositivo de la Figura 1;

- la Figura 3 es una vista superior en planta del dispositivo que aparece en las Figuras 1 y 2.

Haciendo referencia a las diversas figuras en general, aparece en las mismas una vista esquemática de un dispositivo para controlar el nivel de acero en una lingotera de colada continua, en particular para palanquillas de reducidas dimensiones, indicado con el número de referencia 11.

Dicho dispositivo 11 está dispuesto en la proximidad de una pared exterior 12 de una lingotera de cobre 13 de sección cuadrada, alrededor de la cual está dispuesto un conducto de agua 14 para enfriarla durante el funcionamiento de la colada continua. El acero se alimenta mediante un conducto de colada 15 conectado directamente a una artesa (no representada) que permite realizar una serie de secuencias en el número deseado.

Además, por ejemplo, dicho conducto de agua 14 está provisto de una brida 16 a la que está unido dicho dispositivo 11 según la presente invención.

El dispositivo 11 comprende un detector radioactivo y un detector térmico. En particular, debe destacarse que el detector radioactivo comprende una fuente de radioactividad 17, realizada por ejemplo, con cobalto 60, y un dispositivo de centelleo 18, entre los que se establece un flujo radioactivo. Dicho flujo permanece constante hasta que queda oscurecido por un nivel 19 del acero presente en la lingotera que penetra por el conducto de colada 15. De este modo, se produce una variación del flujo radioactivo que indica la variación de la posición del nivel 19 del acero en la lingotera 13.

Una línea especial de conexión 20 está conectada a un procesador central 21 que recibe las variaciones de la señal y que ordena una limitación o un incremento de la alimentación de acero desde el conducto de colada 15 para mantener constante el nivel 19 del acero.

El dispositivo 11 para controlar el nivel de acero en una lingotera de una colada continua comprende además un detector térmico indicado globalmente con el número de referencia 22, conectado asimismo al procesador central 21 a través de su propia línea de conexión 23.

Dicho detector térmico 22 comprueba el espectro térmico en la pared 12 de la lingotera 13 según el nivel 19 del acero. Dicha medición de la temperatura se realiza por ejemplo mediante la detección -por medio del detector térmico 22- de la variación de la permeabilidad magnética de la pared de cobre 12 de la lingotera 13.

Dicha combinación de detectores radioactivos 17, 18 y del detector térmico 22 permite corregir todos los problemas técnicos de la técnica anterior.

En realidad, utilizando simultáneamente los dos detectores radioactivos 17, 18 y el detector térmico 22, el conjunto resultante presenta unas características mucho mejores que las de los dispositivos conocidos.

Dicho dispositivo permite realizar un procedimiento nuevo y original para controlar el nivel de acero en una lingotera de colada continua, en particular para palanquillas de reducidas dimensiones.

En realidad, después de una primera etapa inicial de regulación del procedimiento de colada continua en una lingotera 13 para palanquillas, el detector radioactivo 17, 18 funciona a una elevada velocidad de detección de cambios en el nivel 19 de acero. En realidad, en esta primera etapa se establece una detección amplia del nivel que se considera suficiente dado que, entre otras razones, la escoria solidificada es mínima.

Este tipo de detección permite una puesta en marcha rápida, efectiva y muy precisa de la operación de colada.

En una segunda etapa, en unas condiciones estables, tan pronto como la situación transitoria de la puesta en marcha ha concluido, actúa el detector térmico 22, que indica el nivel de acero 19 al procesador 21.

Dicho detector térmico 22 detecta con la máxima precisión el nivel de acero 19, una vez que la temperatura del cobre de la pared 12 de la lingotera 13 ha alcanzado un nivel predeterminado.

Así, se optimiza el control del nivel del acero en una lingotera para palanquillas de reducidas dimensiones.

En realidad, el primer detector 17, 18 presenta una elevada capacidad de respuesta dinámica (de unos 0,10 segundos) mientras que el segundo detector 22 es extremadamente preciso cuando lee el nivel (excluyendo las situaciones transitorias).

Así se confirma que el nuevo procedimiento para controlar el nivel consiste del sistema radioactivo que funciona de la forma tradicional durante la etapa de la puesta en marcha automática y durante la etapa inicial de regulación. A continuación, el valor del nivel detectado por el sistema térmico (filtrado de forma adecuada puntualmente para garantizar la máxima precisión) corrige el valor supuesto por el sistema radioactivo según su prioridad, ajustándolo a las nuevas condiciones. Así, la corrección de variaciones rápidas de nivel radica en la rápida respuesta del sistema radioactivo, que inicia la regulación en base a la referencia determinada por el sistema térmico como valor absoluto.

Se ha observado así que el procedimiento para controlar el nivel de acero en una lingotera de colada continua, en particular para palanquillas de reducidas dimensiones según la presente invención, logra alcanzar los objetivos mencionados anteriormente.

El procedimiento así concebido para controlar el nivel de acero en una lingotera en una colada continua, en particular para palanquillas de dimensiones reducidas según la presente invención, puede estar sujeto a diversas modificaciones y variantes, sin apartarse por ello del alcance de la invención.

Además, en la práctica, los materiales y las unidades utilizados, así como su tamaño y componentes, pueden ser de cualquier tipo según los requisitos técnicos.

Claims (4)

1. Procedimiento para controlar el nivel del acero en una lingotera de colada continua, en el que está dispuesto un detector radioactivo (17, 18) y un detector térmico (22) en la proximidad del nivel (19) del acero que es alimentado a una lingotera (13) mediante un conducto de colada (15), caracterizado porque, en una primera etapa inicial de regulación del procedimiento de colada continua, dicho detector radioactivo (17, 18) funciona a una elevada velocidad de detección de los cambios en el nivel (19) del acero, y, en una segunda etapa, en condiciones de estabilidad, tan pronto como ha concluido la fase transitoria de la puesta en marcha, dicho detector térmico (22) de elevada precisión del nivel (19) del acero entra en funcionamiento.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque dicho detector radioactivo (17, 18) detecta una variación de flujo de la radioactividad para señalar la variación de dicho nivel (19) de acero en dicha lingotera (13).

3. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque dicho detector térmico (22) detecta la variación de temperatura del cobre de una pared (12) de dicha lingotera (13).

4. Procedimiento según las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque un procesador central (21) recibe señales de las variaciones de dichos detectores (17, 18; 22) y ordena una limitación o un incremento de la alimentación de acero desde dicho conducto de colada (15) para mantener constante dicho nivel (19) de acero.