ES2712907T3 - Proceso de inspección ultrasónica de un metal líquido - Google Patents

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Abstract

Proceso de inspección ultrasónica de un metal líquido que comprende las siguientes etapas: a) suministrar un sonotrodo (1) realizado en un material sustancialmente inerte con respecto al metal líquido, como una cerámica y preferentemente un nitruro de silicio o un oxinitruro de silicio, como el SIALON, o un metal sustancialmente inerte con respecto al correspondiente metal líquido, b) sumergir por lo menos parcialmente el sonotrodo (1) en un baño del correspondiente metal, c) aplicar al sonotrodo (1) ultrasonidos de potencia, especialmente ultrasonidos con una potencia superior a los 10 vatios, para obtener el mojado del correspondiente sonotrodo por el correspondiente metal, d) aplicar de forma continua al sonotrodo 1 ultrasonidos de medición, también llamados ultrasonidos de inspección, especialmente ultrasonidos cuya frecuencia está comprendida entre 1 y 25 MHz, e) aplicar de forma intermitente al sonotrodo 1 ultrasonidos de potencia, especialmente ultrasonidos con una potencia superior a los 10 vatios, para mantener el correspondiente mojado y garantizar la estabilidad de la señal en el tiempo.

Description

DESCRIPCION
Proceso de inspeccion ultrasonica de un metal Kquido
La invencion se refiere el ambito de la inspeccion no destructiva y del analisis ultrasonico de metal Kquido. Mas precisamente, la invencion es relativa a un proceso mejorado que utiliza por lo menos un sonotrodo de ceramica o de metal refractario, es decir inerte con respecto al metal lfquido, lo que permite una transmision optimizada de los ultrasonidos con objeto de inspeccion y de analisis.
En el ambito de la colada de metales lfquidos, es de relevante importancia inspeccionar de forma precisa la calidad inclusionaria. En efecto, de ella depende la calidad y el mdice de rechazo de las chapas o piezas, sobre todo las chapas o piezas finas, en particular las que se obtienen durante la fabricacion de los recipientes cerrados del tipo lata de bebida o aerosol. En caso de metales lfquidos, esta medicion es particularmente complicada debido al pequeno numero de inclusiones presentes en el metal lfquido, pero cuya nocividad es alta. La calidad inclusionaria suele determinarse segun el mdice de inclusiones contenidas en un metal lfquido y su tamano.
Esto radica principalmente en metodos de toma de muestras de metal lfquido, en las que las inclusiones se concentran en un filtro antes de ser observadas y contadas por metalograffa. Es el caso del metodo llamado PoDFA (acronimo anglosajon de Porous Disk Filtration of Aluminium) en el caso del aluminio lfquido, pero este metodo es solo indicativo del tamano y del numero de inclusiones.
En este mismo ambito, tambien se conoce un metodo, llamado LiMCA (acronimo anglosajon de Liquid Metal Cleanlines Analysis) que consiste principalmente en muestrear el metal lfquido de forma continua a traves de un pequeno orificio y en medir la variacion de resistencia del metal lfquido cada vez que pase una inclusion. Pero este aparato, que funciona segun el principio del contador Coulter, tiene inconvenientes de mayor importancia que son el lfmite de cantidad analizada (el 0,01% de metal colado aproximadamente) y de tamano detectable (entre 15 y 150 pm aproximadamente).
Mas recientemente, se desarrollo un aparato que utiliza la velocidad de filtracion para proporcionar una determinacion del nivel de limpieza inclusionaria. Es el caso del metodo Prefil® en particular. En estos metodos, las frecuencias de muestreos realizables en la practica son bajas por lo cual la fraccion volumetrica analizada es baja (orden de magnitud practico del 0,01% de metal colado).
La necesidad de desarrollar un metodo de medicion continua, especialmente cuando el metal circula en un canal, se remonta a los anos 1960.
Asf fue que Reynolds se enfoco en la medicion ultrasonica para evaluar la calidad inclusionaria del aluminio lfquido, que tendna que permitir acceder a una fraccion mucho mas importante de metal lfquido (varios por cientos por lo menos).
El equipo desarrollado en aquella epoca, conocido con el nombre de “Reynolds 4M”, tema una sensibilidad limitada y parece ser que solo fue utilizado de manera cualitativa a traves de un mdice de calidad capaz de distinguir el metal limpio del metal muy sucio.
Ha sido objeto de la solicitud de patente US 4287755 de “Reynolds Metals Company” en 1979 y de la publicacion de Mansfield, T.L., "Molten Aluminum Quality Measured with Reynolds 4M System”.
En los desarrollos mas recientes relativos a los ultrasonidos, es de notar el aparato “MV20/20” de “Metalvision”, disponible en el mercado y descrito en la publicacion “An ultrasonic sensor for the continuous online monitoring of the cleanlines of liquid aluminium”, TMS2005. Proporciona, en tiempo real, una indicacion sobre el tamano y el numero de inclusiones presentes en el metal lfquido, no obstante, sin ningun metodo de calibracion asociado. Este aparato se utiliza muy poco y en todo caso nunca a gran escala, sobre todo debido a su falta de fiabilidad. Se nota, en particular, que la grna de ondas, o sonotrodo, es de acero, reacciona con el metal, lo que provoca una evolucion de la interfase y por tanto de la calidad y del nivel de transmision de las ondas.
A finales de los anos 1990, la solicitante tambien, “Pechiney Rhenalu”, desarrollo la medicion ultrasonica de las inclusiones y presento en particular, en 1999, la solicitud FR2796 155 relativa a un metodo de calibracion del tamano de los defectos vistos por ultrasonidos en el metal lfquido, llamada “Procede et dispositif ameliores de comptage des inclusions dans un bain de metal liquide par ultrasons”. Sin embargo, estos distintos estudios, a pesar de suministrar un metodo de calibracion, no permitieron hacer fiable el metodo ultrasonico de deteccion/contado de las inclusiones presentes en el metal lfquido, sin embargo, demostraron que permitina analizar una fraccion mas grande de metal lfquido. Esta fiabilidad restringida se debe, sobre todo, a la falta de estabilidad de la interfase grna de onda/metal lfquido. En efecto, se sabe que el metal lfquido ha de mojar las grnas de ondas para permitir la transmision de energfa hacia el metal lfquido sin perdida muy importante. Por este motivo, las grnas de ondas utilizadas son de metal, especialmente de acero o titanio.
Sin embargo, esto no basta para obtener un mojado perfecto asf que se desarrollaron metodos para mejorarlo. Esto, en el contexto del aluminio Kquido, lo demuestra, en particular, la patente EP0035545B1, con prioridad de 1979, de “Reynolds Metal Company” que reivindica la deposicion de una pelfcula de aluminio en fase vapor en un sonotrodo de titanio. Pero en realidad, incluso en dicha configuracion, la calidad del mojado evoluciona durante la utilizacion debido a la reaccion de la materia de la gma de ondas con el metal lfquido y ademas el sonotrodo, con su deposicion, no se puede reutilizar.
Los materiales refractarios no se utilizan en los metales lfquidos precisamente porque no los mojan los correspondientes metales lfquidos. Solamente un proceso de deposicion qmmica permitina obtener el mojado, pero por un tiempo limitado, lo que no es fiable, ni comodo, ni economico.
Asf que hoy en dfa, no existe ningun metodo capaz de detectar inclusiones de manera fiable en una fraccion importante de metal colado.
Uno de los objetivos de la presente invencion consiste pues en paliar por lo menos uno de los susodichos inconvenientes. Con este proposito, la presente invencion propone un proceso de inspeccion ultrasonica de un metal lfquido que comprende las siguientes etapas:
a) suministrar un sonotrodo 1 realizado en un material sustancialmente inerte con respecto al metal lfquido, como una ceramica y preferentemente un nitruro de silicio o un oxinitruro de silicio, como el SIALON, o un metal sustancialmente inerte con respecto al correspondiente metal lfquido,
b) sumergir por lo menos parcialmente el sonotrodo 1 en un bano del correspondiente metal,
c) aplicar al sonotrodo 1 ultrasonidos de potencia, especialmente ultrasonidos con una potencia superior a los 10 vatios, para obtener el mojado del correspondiente sonotrodo por el correspondiente metal,
d) aplicar de forma continua al sonotrodo 1 ultrasonidos de medicion, tambien llamados ultrasonidos de inspeccion, especialmente ultrasonidos cuya frecuencia esta comprendida entre 1 y 25 MHz,
e) aplicar de forma intermitente al sonotrodo 1 ultrasonidos de potencia, especialmente ultrasonidos con una potencia superior a los 10 vatios, para mantener el correspondiente mojado y garantizar la estabilidad de la senal en el tiempo.
Asf, el mojado del sonotrodo por el metal lfquido se mantiene de forma duradera, especialmente durante varios dfas, por simples aplicaciones de ultrasonidos de potencia al sonotrodo sumergido en el metal lfquido. En la etapa b), el sonotrodo se sumerge en un bano de metal lfquido.
En la etapa c), se aplican al sonotrodo ultrasonidos de potencia que permiten la obtencion del mojado por el metal lfquido. Gracias a este proceso, se hace posible obtener una transmision optimizada de los ultrasonidos al metal lfquido que sea duradera y estable en el tiempo.
Ventajosamente, la aplicacion de ultrasonidos de potencia en la etapa e) se realiza de forma intermitente. En efecto, el mojado del sonotrodo resiste el tiempo, asf que la aplicacion de ultrasonidos de potencia para el mantenimiento del mojado puede ser esporadica.
Por su parte, la etapa d) comprende asimismo la aplicacion de ultrasonidos de medicion al sonotrodo, especialmente ultrasonidos cuya frecuencia esta comprendida entre 1 y 25 MHz. Entonces, se hace posible utilizar el sonotrodo previamente mojado en la etapa c) para aplicaciones como la inspeccion no destructiva del metal lfquido, mediante la aplicacion de ultrasonidos de medicion al sonotrodo durante un largo penodo de tiempo.
Asf, la medicion ultrasonica se efectua de forma continua para poder analizar en lmea la calidad inclusionaria del metal lfquido, y sobre todo en un canal, antes de su tratamiento o antes de una colada en lingotera. En efecto, la invencion permite la aplicacion concomitante de ultrasonidos de medicion para el tratamiento y de ultrasonidos de potencia intermitentes para la regeneracion del mojado, puesto que este tiende a deteriorarse en el tiempo, por simple efecto de mantenimiento prolongado o debido a la presencia, alrededor del sonotrodo, de gases, oxidos u otras impurezas.
Segun un modo de realizacion ventajoso, el metal lfquido es una aleacion de aluminio lfquido llamada a continuacion aluminio lfquido.
Esta aleacion de aluminio puede contener magnesio en cantidad Y no nula e incluso muy baja, del orden de 20 ppm. Segun otro modo de realizacion, la cantidad Y es superior o igual al 0,05%, preferentemente superior al 0,5%, y mas preferentemente superior o igual al 0,7% en peso.
Sin embargo, el metal lfquido tambien puede ser sodio, zinc, u otro metal, y el sonotrodo puede ser de acero o titanio o de cualquier otro metal sustancialmente inerte, es decir que no se disuelva significativamente en el metal lfquido, o de ceramica y en particular un nitruro de silicio o un oxinitruro de silicio, como el SIALON.
Ventajosamente, antes de la etapa d), el proceso comprende una etapa que comprende la disposicion, en el metal lfquido, de un reflector de calibracion, preferentemente inerte con respecto al correspondiente metal, y la etapa d) comprende una etapa de reflexion, con la ayuda del reflector, de los ultrasonidos de medicion transmitidos por el sonotrodo, con el fin de generar una senal ultrasonica, el proceso comprende una etapa de activacion de la aplicacion de los ultrasonidos de potencia segun la etapa d) cuando la senal ultrasonica generada presenta una intensidad inferior o igual a un valor umbral de intensidad predeterminado.
Segun un modo preferente, el metal lfquido es aluminio lfquido.
Segun otro modo de realizacion, el metal lfquido es sodio, zinc, u otro metal, y el sonotrodo es de acero o titanio o de cualquier otro metal inerte, es decirque no se disuelva significativamente en el metal lfquido, o de ceramica y en particular un nitruro de silicio o un oxinitruro de silicio, como el SIALON.
Asf, cuando el mojado del sonotrodo disminuye con el tiempo y que los ultrasonidos se propagan en el bano con una intensidad reducida, la intensidad de la senal ultrasonica reflejada por el reflector disminuye, automaticamente se inicia la aplicacion de ultrasonidos de potencia para regenerar el mojado del sonotrodo por el metal lfquido durante un largo penodo de tiempo y estabilizar asf la transmision de los ultrasonidos en el tiempo.
Segun una posibilidad, la aplicacion de los ultrasonidos de potencia de la etapa e) se inicia de forma periodica, especialmente con una periodicidad comprendida entre unos segundos y unas horas, tfpicamente entre 30 minutos y 6 horas. En efecto, esta configuracion permite regenerar el mojado del sonotrodo para una utilizacion durante un largo penodo de tiempo con una senal estable en el tiempo.
Preferentemente, la aplicacion de los ultrasonidos de potencia segun la etapa e) se realiza durante un tiempo que va de unos segundos a unos minutos, tfpica y aproximadamente un minuto. En efecto, esta duracion es suficiente para mantener el mojado en excelentes condiciones.
El proceso comprende, antes de la etapa e), una etapa de fijacion al sonotrodo de un transductor emisor de ultrasonidos de medicion segun un montaje axial. Ventajosamente, este tipo de montaje permite obtener una emision o una recepcion direccional de las ondas acusticas.
Del mismo modo, el proceso comprende ventajosamente, antes de las etapas c) y e), una etapa de montaje axial de un transductor emisor de ultrasonidos de potencia en el correspondiente sonotrodo, ademas del transductor emisor de ultrasonidos de medicion o inspeccion. Asf, los transductores de medicion y de potencia se fijan al mismo sonotrodo segun un montaje axial.
Segun una posibilidad, la fijacion se obtiene por pegado del transductor de medicion al sonotrodo, eventualmente con una brida. Segun otra posibilidad, la fijacion se obtiene por enroscamiento del transductor a la brida cilmdrica unida solidariamente al sonotrodo. Esta configuracion permite garantizar un acoplamiento mecanico duradero entre los transductores y el sonotrodo para mediciones de calidad del aluminio lfquido, como la deteccion de inclusiones, la velocimetna Doppler con ultrasonidos, la hidrofoma en el metal lfquido.
Segun otra posibilidad, la brida se ensambla con el sonotrodo por “soldadura”, en este ultimo caso, el sonotrodo se sumerge parcialmente antes, en un bano de aluminio lfquido que comprende por lo menos un 0,05% en peso de magnesio, se somete a ultrasonidos de potencia hasta la obtencion del mojado del sonotrodo por el aluminio lfquido y, a continuacion, el aluminio lfquido se enfna y se solidifica con formacion de una union solidaria entre el sonotrodo y el aluminio que se mecaniza a continuacion en forma de brida.
La brida asf formada presenta una energfa de union al sonotrodo cuyas propiedades son similares a las que se obtienen durante una soldadura entre dos metales. En efecto, una seccion pulida de la interfase obtenida con este proceso entre el sonotrodo unido al metal, observada al microscopio electronico de barrido (MEB) presenta una fijacion con una union perfecta, sin ninguna descohesion, y una continuidad entre los dos materiales apta para permitir un acoplamiento mecanico optimo entre el metal y el sonotrodo. Asf, la union solidaria entre el sonotrodo y la brida presenta una fuerza de union por lo menos sensiblemente igual a la de una soldadura entre ambos materiales, es decir que es imposible despegar la brida del sonotrodo sin arranque de materia.
Segun una posibilidad de realizacion, el metal lfquido esta en movimiento.
Ventajosamente, la etapa d) comprende la medicion por velocimetna Doppler con ultrasonidos del metal lfquido.
Segun otra posibilidad, la etapa d) comprende la deteccion y la medicion de inclusiones en el metal lfquido. Esta deteccion puede tener lugar en lmea o en puesto fijo.
Segun un modo de realizacion, el metal Ifquido es aluminio Ifquido.
Segun otro modo, el correspondiente metal lfquido es sodio o zinc, y el sonotrodo es de acero u otro metal no mojado por el sodio o el zinc respectivamente, o de Sialon.
Otros aspectos, objetivos y ventajas de la presente invencion destacaran mejor de la lectura de la descripcion siguiente de tres modos de realizacion de esta, dada a modo de ejemplo no limitativo y en base a los dibujos adjuntos. Con objeto a mejorar la legibilidad de las figuras, todos los elementos representados no se han reproducido necesariamente a escala. Para mayor simplificacion en la continuacion de la descripcion, elementos identicos, similares o equivalentes de las distintas formas de realizacion llevan las mismas referencias numericas.
Las figuras 1 a 3 ilustran esquematicamente la fabricacion de un equipo que comprende un sonotrodo para la realizacion de un modo de realizacion del proceso segun la invencion.
La figura 4 ilustra un primer modo de realizacion de la invencion.
Las figuras 5 y 6 ilustran un segundo modo de realizacion de la invencion.
La figura 7 ilustra un tercer modo de realizacion de la invencion.
Como se ilustra en las figuras 1 a 3, un sonotrodo 1 de Si3N4 se moja en un bano de aleacion de aluminio lfquido con vistas a ser utilizado con un mojado mantenido.
La figura 1 representa la insercion de una primera area de extremo 1a del sonotrodo 1 cilmdrico, este ultimo presentando una longitud de 400 mm y un diametro de 30 mm, en un crisol 2 que contiene 3 kg de aluminio ifquido, en este caso de tipo Al5%Mg incluyendo el 5% aproximadamente de magnesio en peso.
Un transductor emisor de ultrasonidos de potencia 3 ensamblado con el sonotrodo 1 segun un modo lateral transmite ultrasonidos de potencia, con una frecuencia de 19,8 kHzy una potencia de aproximadamente 150 W, al sonotrodo 1 durante 5 minutos.
Cuando el sonotrodo 1 se saca del bano en esta etapa del proceso, este presenta un mojado perfecto por el aluminio lfquido, identificable a simple vista gracias a su color gris claro brillante, caractenstico del aluminio, y sobre todo no separable de la superficie ceramica con una herramienta, sin arranque de materia.
Claro esta que otras condiciones de mojado pueden ser utilizadas, especialmente con una cantidad de magnesio mas o menos importante y preferentemente con una cantidad minima del 0,05% en peso.
Los ultrasonidos de potencia se adaptan a la cantidad de magnesio utilizada. Sobre todo, se aplican durante mas o menos tiempo para obtener la cavitacion en el aluminio lfquido que genera el mojado del sonotrodo 1.
Segun una posibilidad no ilustrada, la aplicacion de ultrasonidos se efectua con la ayuda de un transductor de ultrasonidos de potencia 3 fijado al sonotrodo 1 segun un modo axial, por apriete o por pegado o por enroscamiento o cualquier otra posibilidad, siempre y cuando la fijacion resiste durante toda la operacion tipicamente inferior a 15 min.
En la etapa siguiente, el aluminio lfquido se enfna alrededor del sonotrodo 1 mojado (en este caso el sonotrodo 1 no se ha sacado del bano para verificar el mojado). El aluminio se solidifica y conduce a la formacion de una union solidaria alrededor del sonotrodo 1. Entonces, el aluminio solidificado se mecaniza en forma de brida 4 cilmdrica alrededor del sonotrodo 1.
Como se representa en la figura 3, un transductor emisor de ultrasonidos de potencia 3 y un transductor emisor de ultrasonidos de medicion 5 estan enroscados a la brida 4 de aluminio segun un montaje axial.
La segunda area de extremo 1b del sonotrodo 1, opuesta a la primera area de extremo 1a fijada a la brida 4, entonces se sumerge en una aleacion de aluminio y se aplican ultrasonidos de potencia para obtener el mojado de esta segunda area de extremo 1b (etapa c).
Una vez el sonotrodo mojado por el aluminio lfquido, se aplican ultrasonidos de medicion por medio del transductor emisor de ultrasonidos de medicion 5. Estos ultrasonidos aplicados con una frecuencia de 5 MHz permiten analizar sobre todo la calidad inclusionaria (cuantificacion y tamanos de las inclusiones) en la aleacion de aluminio lfquido, de forma continua, especialmente durante varias horas (etapa d).
Se aplican ultrasonidos con una potencia superior a los 10 W por medio de la brida 4 de aluminio (etapa e). Esto garantiza la regeneracion del mojado en la aleacion de aluminio lfquido. Una hipotesis que se puede formular radica en que, a lo largo de la utilizacion del sonotrodo en modo inspeccion o medicion, se forma a la superficie una pelfcula de oxido que altera el mojado. Se supone que la nueva aplicacion de ultrasonidos permite fragmentar esta pelfcula de oxido y regenerar el contacto aluminio Kquido / aluminio de mojado del sonotrodo, una vez el sonotrodo 1 sumergido en la aleacion. Tampoco debe excluirse la hipotesis de la acumulacion de gases alrededor del sonotrodo.
Se emiten asf ultrasonidos de potencia con una frecuencia de 20 kHz aproximadamente, de forma periodica, en particular cada 3 horas durante un tiempo de aproximadamente 1 minuto, para mantener el mojado del sonotrodo 1.
En efecto, parece que la aplicacion periodica de ultrasonidos de potencia permite “limpiar” la interfase sonotrodo 1 - aluminio lfquido de cualquier inclusion o burbuja de gas que se hubiera depositado durante la utilizacion del sonotrodo en el aluminio lfquido.
El procedimiento es analogo cuando el metal lfquido es sodio o zinc, y que el sonotrodo es de acero u otro metal no mojado por Zn o Na respectivamente, o de ceramica, en particular de Sialon.
Segun otra posibilidad no ilustrada, los ultrasonidos se emiten de forma intermitente, de acuerdo con la intensidad de la senal devuelta, cuando se utiliza un reflector para calibracion de ultrasonidos de medicion en el bano que contiene la aleacion.
Por lo cual es posible utilizar el sonotrodo 1 para distintas aplicaciones.
Las mediciones de la calidad inclusionaria pueden realizarse, en particular, de forma continua durante por lo menos una colada, y en una gran fraccion de volumen, gracias sobre todo a la excelente transmision de los ultrasonidos en el metal lfquido.
Las figuras 5 y 6 ilustran un modo de realizacion del proceso aplicado, en particular, a la medicion de la calidad inclusionaria de una aleacion de aluminio lfquido, pero aplicable a cualquier metal lfquido y sonotrodo inerte con respecto a este ultimo. Dos sonotrodos 1 de Si3N4 (longitud 400 mm, diametro 30 mm), mojados mediante aplicacion previa de ultrasonidos de potencia, estan parcialmente sumergidos aqu en un crisol 20 que comprende 25 kg de aleacion de aluminio lfquido. El transductor de ultrasonidos de potencia 3 esta fijado a la brida 4 cilmdrica segun un montaje axial en cada uno de ellos. Un transductor emisor de ultrasonidos de medicion 5 esta colocado en la brida 4, contra la columna de un sonotrodo 1 de Si3N4.
El sonotrodo 1, al que se fija el transductor emisor de ultrasonidos de medicion 5, se utiliza para la emision de ultrasonidos de medicion mientras que el otro sonotrodo 1 se utiliza en modo recepcion. El montaje en tandem de ambos sonotrodos 1 permite obtener, al modificar el angulo y la distancia entre los sonotrodos 1, una focalizacion geometrica del haz ultrasonico. Una pequena distancia entre los sonotrodos 1 y un angulo a pequeno permiten aumentar el volumen de aleacion de aluminio inspeccionado, pero el lfmite de deteccion aumenta en terminos de tamano de inclusion de modo que, de hecho, la deteccion presenta una sensibilidad menos importante (figura 5). A la inversa, una gran distancia entre los sonotrodos 1 y un angulo a importante permiten disminuir el volumen inspeccionado y el lfmite de deteccion baja (figura 6). En este ultimo caso, la sensibilidad de deteccion es mas importante.
Despues de la introduccion de los sonotrodos 1 en la aleacion de aluminio lfquido, con una distancia de 300 mm y un angulo a de 28°, la senal ultrasonica de medicion no esta significativamente presente. La aleacion de aluminio lfquido A no moja los sonotrodos 1. La aplicacion de ultrasonidos de potencia (19,8 kHz, 150 W, 5 segundos) en el sonotrodo 1 que funciona en modo emision y a continuacion la aplicacion de ultrasonidos de potencia en el sonotrodo 1 que funciona en modo recepcion permiten establecer el mojado: entonces se produce una transmision de la senal ultrasonica de medicion (5 MHz). En este caso, el nivel de ruido detectado aumenta y aparecen picos que corresponden a partfculas unitarias (inclusiones). La aplicacion regular de ultrasonidos de potencia permite mantener el mojado y una continuidad en la deteccion y la cuantificacion de las inclusiones, conocida tambien con el nombre de medicion de la limpieza inclusionaria, en un bano de aleacion de aluminio lfquido en lmea o en puesto fijo.
Segun otro modo de ejecucion del proceso ilustrado en la figura 7, el sonotrodo 1 se utiliza con objeto de velocimetna ultrasonica por efecto Doppler de un bano de aleacion de aluminio lfquido en movimiento, lo que, hasta ahora, se limitaba de manera fiable a los metales de bajo punto de fusion.
En este modo de realizacion, un transductor de ultrasonidos de potencia 3 y un transductor emisor de ultrasonidos de medicion 5 estan fijados segun un montaje axial a un sonotrodo 1 de SIALON y se aplican ultrasonidos de potencia (20 kHz, 120 W, 8 s) para establecer el mojado.
Se aplican ultrasonidos de medicion, con las mismas caractensticas que mas arriba, de forma continua y la evolucion de la frecuencia de la senal ultrasonica se mide gracias al transductor 3 que funciona tambien en recepcion. Paralelamente, se aplican los ultrasonidos de potencia cada cinco horas para mantener el mojado del sonotrodo 1 (etapa e). La evolucion de la frecuencia reflejada por las partfculas en suspension, con respecto a la frecuencia emitida, esta relacionada con el desplazamiento de las partfculas arrastradas por el fluido.
As^ la presente invencion propone un proceso de utilizacion de un sonotrodo 1 mojado por aluminio lfquido, aplicable a un metodo de medicion que comprende la utilizacion, de forma continua, de un aparato de medicion de las inclusiones en una aleacion de aluminio lfquido, que ofrece la posibilidad de pasar de un modo medicion (ultrasonidos de medicion) a un modo regeneracion del mojado (ultrasonidos de potencia) sin tener que intervenir en el aparato que permanece sumergido y es autonomo.
Ademas, los sonotrodos 1 no necesitan ningun tratamiento de superficie para modificar qmmicamente la superficie del material refractario constituyente del sonotrodo 1.
Por lo cual, es posible utilizar este proceso para una inspeccion no destructiva de forma continua de la aleacion de aluminio lfquido y para el analisis, sobre todo de la calidad inclusionaria del aluminio, gracias a la regeneracion del mojado.
Ventajosamente, en una realizacion preferente, el equipo de medicion utilizado para el proceso comprende un montaje en el que el sonotrodo 1 y los transductores ultrasonicos 3, 5 (medicion y potencia) constituyen una sola entidad.
Del mismo modo, el proceso puede utilizarse cuando el correspondiente metal lfquido es sodio o zinc y que el sonotrodo es de acero u otro metal no mojado por el sodio o el zinc respectivamente, o de SIALON.
Claro esta que la invencion no se limita al modo de realizacion que se ha descrito anteriormente a modo de ejemplo, sino que comprende todos los equivalentes tecnicos y las variantes de los medios descritos, asf como sus combinaciones.

Claims (15)

REIVINDICACIONES
1. Proceso de inspeccion ultrasonica de un metal Kquido que comprende las siguientes etapas:
a) suministrar un sonotrodo (1) realizado en un material sustancialmente inerte con respecto al metal Ifquido, como una ceramica y preferentemente un nitruro de silicio o un oxinitruro de silicio, como el SIALON, o un metal sustancialmente inerte con respecto al correspondiente metal lfquido,
b) sumergir por lo menos parcialmente el sonotrodo (1) en un bano del correspondiente metal,
c) aplicar al sonotrodo (1) ultrasonidos de potencia, especialmente ultrasonidos con una potencia superior a los 10 vatios, para obtener el mojado del correspondiente sonotrodo por el correspondiente metal,
d) aplicar de forma continua al sonotrodo 1 ultrasonidos de medicion, tambien llamados ultrasonidos de inspeccion, especialmente ultrasonidos cuya frecuencia esta comprendida entre 1 y 25 MHz,
e) aplicar de forma intermitente al sonotrodo 1 ultrasonidos de potencia, especialmente ultrasonidos con una potencia superior a los 10 vatios, para mantener el correspondiente mojado y garantizar la estabilidad de la senal en el tiempo.
2. Proceso segun la reivindicacion 1, en el que el metal lfquido es una aleacion de aluminio lfquido.
3. Proceso segun la reivindicacion 2, en el que el metal lfquido, por lo menos en la etapa c), es una aleacion de aluminio lfquido que contiene magnesio en cantidad Y, la cantidad Y de magnesio siendo diferente de cero.
4. Proceso segun la reivindicacion 3, en el que la cantidad Y es superior o igual al 0,05%, preferentemente superior al 0,5% y mas preferentemente superior o igual al 0,7% en peso.
5. Proceso segun la reivindicacion 1, en el que el metal lfquido es sodio o zinc, y el sonotrodo es de acero u otro metal no mojado por el sodio o el zinc respectivamente, o de ceramica, en particular de Sialon.
6. Proceso segun una de las reivindicaciones 1 a 5 que comprende, por lo menos a partir de la etapa d), la colocacion en el correspondiente metal lfquido de un reflector para calibracion que permite la reflexion de los ultrasonidos de medicion transmitidos por el sonotrodo (1), con el fin de generar una senal ultrasonica, y una etapa de activacion de la aplicacion de los ultrasonidos de potencia segun la etapa e) cuando la senal ultrasonica generada presenta una intensidad inferior o igual a un valor umbral de intensidad predeterminado.
7. Proceso segun la reivindicacion 6 en el que el correspondiente metal lfquido es una aleacion de aluminio.
8. Proceso segun la reivindicacion 6, en el que el metal lfquido es sodio o zinc, y el sonotrodo es de acero u otro metal no mojado por el sodio o el zinc respectivamente, o de SIALON.
9. Proceso segun una de las reivindicaciones 1 a 8, en el que la aplicacion de los ultrasonidos de potencia de la etapa d) se inicia de forma periodica, especialmente con una periodicidad comprendida entre unos segundos y unas horas.
10. Proceso segun una de las reivindicaciones 1 a 9, en el que la aplicacion de los ultrasonidos de potencia de la etapa d) se realiza durante un tiempo de unos segundos a unos minutos.
11. Proceso segun una de las reivindicaciones 1 a 10, en el que el proceso comprende, antes de la etapa c), una etapa de fijacion de un transductor emisor de ultrasonidos de potencia (3) al sonotrodo (1) segun un montaje axial.
12. Proceso segun la reivindicacion 11, en el que el proceso comprende, antes de la etapa d), una etapa de montaje axial de un transductor emisor de ultrasonidos de medicion (5) en el correspondiente sonotrodo (1) ademas del transductor emisor de ultrasonidos de potencia (3).
13. Proceso segun la reivindicacion 12, en el que por lo menos uno de los dos transductores se monta en una brida, fijada a su vez al sonotrodo por pegado, zunchado, enroscamiento o soldadura, y en este ultimo caso, el sonotrodo se sumerge parcialmente antes, en un bano de aluminio lfquido que comprende por lo menos un 0,05% en peso de magnesio, se somete a ultrasonidos de potencia hasta la obtencion del mojado del sonotrodo por el aluminio lfquido y, a continuacion, el aluminio lfquido se enfna y se solidifica con formacion de una union solidaria entre el sonotrodo y el aluminio que se mecaniza a continuacion en forma de brida.
14. Proceso segun una de las reivindicaciones 1 a 13, en el que la etapa d) comprende igualmente una deteccion y una medicion de inclusiones en el correspondiente metal lfquido y/o una medicion por velocimetna Doppler con ultrasonidos para cuando el correspondiente metal lfquido este en movimiento.
15. Proceso segun una de las reivindicaciones 9 a 14 en el que el correspondiente metal lfquido es una aleacion de aluminio.
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