ES3065713T3 - Weighing device, automatic system to control the feed of charge material into a furnace, apparatus that uses the system and corresponding method - Google Patents

Abstract

Dispositivo de pesaje para el material de carga alimentado a un horno de arco eléctrico, que comprende una pluralidad de soportes, cada uno de los cuales comprende una placa superior, una placa inferior y un elemento de pesaje en contacto con y dispuesto entre dichas dos placas, donde al menos uno de dichos elementos de pesaje es una celda de carga de columna, y donde cada soporte comprende dos elementos de conexión perpendiculares entre sí, cada uno de los cuales tiene una varilla de unión conectada a al menos un terminal superior para la conexión a la placa superior y a al menos un terminal inferior para la conexión a la placa inferior. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN

[0002] Dispositivo de pesaje, sistema automático para controlar la alimentación de material de carga en un horno, aparato que usa el sistema y método correspondiente

[0003] Campo de la invención

[0004] Las realizaciones descritas en el presente documento se refieren a un dispositivo de pesaje, a un sistema automático para controlar la alimentación de material de carga en un horno de fusión que usa dicho dispositivo de pesaje, a un aparato que usa dicho sistema, y a un método para controlar la alimentación de una carga de un horno de fusión que usa el aparato.

[0005] El dispositivo de pesaje objeto de la presente invención se usa para medir el peso de un horno, su contenido y cada elemento instalado en o sobre dicho horno, en particular, pero no únicamente, durante la alimentación progresiva de material de carga en el interior de un horno de fusión con sistema de carga continua.

[0006] El sistema de control se usa para controlar los parámetros de funcionamiento en un horno de fusión para una carga de metal, usando información y señales que proceden de dicho dispositivo de pesaje asociado al propio horno. De manera preferente pero no restrictiva, el dispositivo, el sistema de control, el aparato y el método pueden aplicarse en el sector siderúrgico para la producción de acero u otros metales, o en la producción de materiales de vidrio, en los que existen, por ejemplo, hornos de arco eléctrico, cucharas, hornos de arco sumergido, hornos de fusión o de refinado, hornos de fusión por inducción u hornos de calentamiento por inducción o similares.

[0007] Antecedentes de la invención

[0008] Las plantas son conocidas por transformar y fundir materiales metálicos, que comprenden un horno de arco eléctrico dispuesto para cooperar con un sistema de alimentación de material de carga, que puede ser de tipo continuo, por ejemplo con una cinta transportadora, o de tipo discontinuo, por ejemplo con cestas. El horno eléctrico tiene al menos un recipiente, o carcasa, y un techo de recubrimiento. Los electrodos se introducen a través de orificios en el techo para iniciar y mantener la fusión del material de carga.

[0009] También se conoce el uso de sistemas de pesaje, de tipo directo o indirecto, estos últimos basados, por ejemplo, en la medición del nivel del baño de líquido, para obtener información que, a continuación, se usa en el control de los parámetros operativos del funcionamiento del horno.

[0010] Se conocen sistemas en los que el horno se pesa periódicamente para detectar la cantidad de acero presente en el horno, en los que la temperatura del baño de líquido se mide también de forma sustancialmente continua, y en los que la velocidad de descarga del material de carga en el horno se detecta mediante pesaje, y se regula de forma que la temperatura del baño de líquido que se está formando se mantenga constantemente en torno a un valor deseado y predeterminado.

[0011] También se conocen sistemas y métodos que usan valores medidos del peso de un horno y del material de carga introducido en el horno para determinar la velocidad de alimentación de una carga en el horno.

[0012] Así mismo, también se conocen sistemas en los que los dispositivos para pesar el horno también funcionan como soportes del horno o de una estructura que soporta el horno.

[0013] Una desventaja del estado de la técnica es que tales dispositivos de pesaje deben poder soportar pesos considerables y, por tanto, deben poder soportar esfuerzos mecánicos considerables.

[0014] Otras desventaja del estado de la técnica es que, debido a los pesos y los esfuerzos mecánicos, los dispositivos de pesaje pueden suministrar datos que tienen una precisión insatisfactoria.

[0015] El documento JPH10325751 A describe un dispositivo de pesaje con celdas de carga que puede usarse en plantas alimentarias, plantas de tratamiento de agua o tanques.

[0016] Una finalidad de la invención es, por lo tanto, proporcionar un dispositivo, sistema, aparato y método optimizados para mejorar la medición de peso obtenida y hacerla más fiable y precisa.

[0017] Otra finalidad de la invención es hacer más eficaz el control de la carga de un horno, optimizando el aporte energético suministrado en el interior del horno.

[0018] Otra finalidad de la invención es mejorar el control del nivel de metal fundido en el interior de un horno.

[0019] Otra finalidad de la invención es mejorar la calidad de un baño de metal fundido en el interior de un horno.

[0020] Otra finalidad de la invención es aumentar la estabilidad mecánica del propio horno en todas las etapas del ciclo de fusión.

[0021] El solicitante ha ideado, probado y materializado la presente invención para superar las deficiencias del estado de la técnica y obtener estos y otros fines y ventajas.

[0022] Sumario de la invención

[0023] La presente invención se expone y caracteriza en las reivindicaciones independientes. En las reivindicaciones dependientes se exponen otras características innovadoras de la invención.

[0024] La invención se refiere a un dispositivo de pesaje, a un sistema de control, a un aparato y a un método para controlar el proceso de fusión en un horno eléctrico.

[0025] Según una característica de la invención, un dispositivo de pesaje de material de carga alimentado en un horno de fusión comprende una pluralidad de soportes, comprendiendo cada uno una placa superior, una placa inferior, dispuestas paralelas entre sí durante su uso, y un elemento de pesaje en contacto con las dos placas y dispuesto intermedio entre las dos placas.

[0026] Al menos uno de los elementos de pesaje es una celda de carga de columna y cada soporte comprende dos elementos de conexión perpendiculares entre sí y situados en un plano paralelo al definido por las placas superior e inferior, teniendo cada uno un tirante conectado a al menos un terminal superior para su conexión a la placa superior y a al menos un terminal inferior para su conexión a la placa inferior.

[0027] Una solución preferida de la invención prevé que la placa superior esté configurada para entrar en contacto con el horno, y que la placa inferior esté configurada para entrar en contacto y estar unida a una plataforma pivotante en posición horizontal que soporta el horno.

[0028] Según la invención, la placa superior está situada en contacto deslizante con respecto a la pared lateral o a la pared inferior del horno, por ejemplo con respecto a la pared inferior de una carcasa del horno. De manera similar, la placa inferior se une mediante soldadura o se ancla de cualquier otra manera a la superficie superior de la plataforma pivotante en posición horizontal sobre la que descansa el horno.

[0029] Los soportes son al menos tres, incluso más ventajosamente cuatro, y están distribuidos en la periferia de la parte inferior de la carcasa.

[0030] Los elementos de pesaje están dispuestos de tal manera que se comprimen con cada variación de peso del horno, por ejemplo, derivada de la recepción de una cantidad de material de carga, en forma de chatarra, briquetas, hierro esponja o mezclas de los mismos, o de la extracción de material fundido.

[0031] Debido a su configuración y a su posicionamiento estabilizado por la presencia de los elementos de conexión, que ponen el elemento de soporte en contacto con el horno por un lado y con la plataforma pivotante en posición horizontal por el otro, el elemento de pesaje según la invención es capaz de registrar el valor de variación de peso con notable precisión y sensibilidad.

[0032] Cada elemento de pesaje funciona como una varilla que se somete a compresión en función de la variación de peso, que, por lo tanto, determina un movimiento relativo entre el horno y la plataforma de soporte pivotante en posición horizontal.

[0033] La presencia de una pluralidad de soportes convenientemente distribuidos, ventajosamente de manera uniforme y/o simétrica, sobre la periferia de la base del horno permite obtener un número correspondiente de valores que pueden compararse entre sí para obtener información, así como sobre el peso del material descargado, también sobre su distribución dentro del propio horno. De esta manera, también puede ser posible gestionar el funcionamiento de los medios de descarga para impedir acumulaciones localizadas y/o distribuciones no óptimas del material de carga descargado en el interior del horno.

[0034] Una solución de la invención prevé que una unidad de procesamiento reciba la información relativa a la pluralidad de valores de peso detectados por los elementos de pesaje individuales, los procese y, por consiguiente, condicione la velocidad de descarga del material de carga en el interior del horno, en particular en el caso de una descarga continua mediante una cinta o medios similares.

[0035] Por otra parte, gracias a la información sobre las variaciones localizadas de peso, también es posible reducir el riesgo de que el material descargado en el horno golpee y dañe elementos estructurales y auxiliares presentes al menos en parte en el interior del horno, tales como electrodos, quemadores, lanzas, toberas u otros.

[0036] Estos elementos auxiliares tienen, en particular, la función de suministrar potencia adicional al horno, por ejemplo, de tipo químico, además de la potencia eléctrica suministrada por medio de los electrodos.

[0037] Los elementos de pesaje así configurados, según otra característica de la invención, puede autoadaptarse en caso de desalineamiento de la base del horno, de los soportes y/o de la plataforma de descanso.

[0038] La nivelación del horno puede realizarse mediante tirantes asociados a medios de ajuste motorizados regulados por un sistema de control automático.

[0039] Según otro ejemplo de la invención, cada soporte comprende una carcasa de refrigeración para controlar la temperatura de un elemento de pesaje asociado.

[0040] Según otro ejemplo de la invención, la carcasa de refrigeración es una carcasa cilíndrica hueca que rodea al menos parcialmente la varilla central por la que circular un líquido refrigerante, que se introduce en la carcasa de refrigeración mediante una boquilla de entrada y se extrae de dicha carcasa de refrigeración mediante una boquilla de salida. Según aún otro ejemplo de la invención, el al menos un elemento de pesaje de tipo columna comprende una varilla central configurada para soportar al menos parte del peso del horno, de su contenido, y de cada elemento instalado en o sobre el horno.

[0041] Según otro ejemplo de la invención, la varilla central comprende al menos dos sensores de deformación.

[0042] Según otro ejemplo de la invención, la varilla central está unida a la placa inferior de forma extraíble o no extraíble. Otro aspecto de la invención proporciona un sistema automático para controlar la alimentación de material de carga en un horno de arco eléctrico que comprende un dispositivo de pesaje del tipo descrito anteriormente, en donde los soportes se interponen entre el horno y una plataforma pivotante en posición horizontal, y una unidad de procesamiento configurada para controlar la cantidad de material de carga, basándose en la información sobre el peso generada por el dispositivo de pesaje, con el que alimentar el horno basándose en un valor de energía suministrada a un baño. En un ejemplo de la invención, el valor de energía suministrada al baño corresponde a un valor de potencia eléctrica suministrada a los electrodos durante una secuencia de fusión junto con un valor de potencia química suministrada por los dispositivos auxiliares.

[0043] De esta manera, la cantidad incremental de material de carga que se introduce en el horno siempre está correctamente correlacionada con la cantidad general de energía suministrada al horno.

[0044] Otro aspecto de la invención proporciona un aparato que comprende un horno de arco eléctrico que comprende el sistema automático para controlar la alimentación de material de carga en el horno como se ha indicado anteriormente. Otro aspecto de la invención proporciona un método para controlar la alimentación de material de carga en un horno de arco eléctrico durante una secuencia de fusión que se llevará a cabo con un sistema de control automático. El método comprende la etapa de determinación, en diferentes instantes de tiempo, de una pluralidad de valores de peso del horno, de su contenido, y de cada elemento instalado en o sobre el horno por medio de los elementos de pesaje; la etapa de obtención, por medio de una unidad de procesamiento, de un valor de la energía total suministrada al baño; la etapa de control, basándose en el valor de energía total y en los valores de peso, por medio de una unidad de procesamiento, de la cantidad de material de carga que debe introducirse en el horno mediante un elemento de transporte del material de carga.

[0045] En un ejemplo de la invención, el método comprende la etapa de obtención del valor de energía total basándose en un valor de potencia eléctrica suministrada a los electrodos y en un valor de potencia química suministrada por los dispositivos auxiliares.

[0046] En otro ejemplo de la invención, el método comprende la etapa de regulación, por medio de una unidad de procesamiento, una velocidad de un medio de transporte del material de carga, basándose en el valor del peso dado por el dispositivo de pesaje y basándose en el valor de la energía total suministrada en el interior del horno.

[0047] Una ventaja de este dispositivo, sistema, aparato y método es que las operaciones para controlar la alimentación de un horno de arco eléctrico se realizan automáticamente, basándose en los valores de peso extremadamente precisos, gracias a la estructura y configuración del dispositivo de pesaje.

[0048] Descripción de los dibujos

[0049] Estos y otros aspectos, características y ventajas de la presente invención se harán evidentes a partir de la siguiente descripción de algunas realizaciones, dadas como ejemplo no restrictivo con referencia a los dibujos adjuntos, en donde:

[0050] - la fig.1 muestra un aparato usado para controlar la alimentación de un horno de arco eléctrico que comprende dicho horno, plataformas para soportar el horno, y sistemas para medir el peso del horno y para alimentar el material de carga;

[0051] - la fig.2 muestra un saliente de un soporte de un horno de arco eléctrico;

[0052] - la fig.3 muestra una vista tridimensional parcialmente despiezada de un soporte de un horno de arco eléctrico; - la fig.4 muestra una sección de un elemento de pesaje comprendido en el soporte de un horno de arco eléctrico; - la fig.5 muestra un diagrama simplificado de una unidad de procesamiento de un aparato que comprende un horno de arco eléctrico.

[0053] Para facilitar la comprensión, se han utilizado los mismos números de referencia, cuando sea posible, para identificar elementos comunes idénticos en los dibujos. Se entiende que los elementos y características de una realización pueden combinarse o incorporarse convenientemente en otras realizaciones sin necesidad de aclaraciones adicionales.

[0054] Descripción de algunas realizaciones

[0055] A continuación, se hará referencia en detalle a las posibles realizaciones de la invención, de las que se muestran uno o más ejemplos en los dibujos adjuntos, a modo de ilustración no limitativa. La fraseología y terminología usadas en el presente documento también tienen el objetivo de proporcionar ejemplos no limitativos.

[0056] Haciendo referencia a la fig.1, las realizaciones descritas en el presente documento se refieren a un aparato 10 que comprende un horno 100, en este caso concreto del tipo de arco eléctrico, que comprende una carcasa 110 para contener una material de carga 210 a fundir y/o una carga de metal fundido, un techo de recubrimiento 120, un canal de entrada 130 por el que se inserta el material de carga 210 en el horno 100, y un canal de escorificación 140 que permite la salida de la escoria al final del proceso de fusión. El horno comprende también, normalmente en la parte inferior de la carcasa 110, una abertura de colada conocida, llamada EBT, no mostrada en los dibujos.

[0057] El horno 100 también está provisto de uno o más electrodos 150 insertados en el horno 100 a través del techo de recubrimiento 120 y configurados para suministrar energía para fundir el material de carga 210 en la carcasa 110 (horno 100) y obtener una carga de metal fundido, o baño 200, mediante la generación de arcos eléctricos, entre una pluralidad de electrodos 150 si el horno está alimentado con CA, o con el fondo de la carcasa en el caso de un horno alimentado con CC.

[0058] Los uno o más electrodos 150 se instalan de forma extraíble en el horno 100 y pueden insertarse en el horno 100 o extraerse del horno 100 según los requisitos del proceso y/o para impedir que se dañen los uno o más electrodos 150 o el horno 100. Los uno o más electrodos 150 están conectados a un sistema de suministro eléctrico, no mostrado en los dibujos. Los uno o más electrodos 150 y el sistema de suministro eléctrico pueden conectarse o desconectarse eléctricamente en función de las etapas de procesamiento, o en función de consideraciones de seguridad durante las etapas de carga del material de carga 210, descarga de carga de metal fundido, eliminación de escorias o colada. La potencia eléctrica suministrada a los electrodos 150 puede variar en función del tiempo, partiendo de una potencia mínima y alcanzando la potencia operativa aumentando la potencia suministrada a los uno o más electrodos 150 en función de la cantidad de material de carga 210 y/o baño 200 presente en el horno 100.

[0059] El horno 100 también está provisto de elementos auxiliares tales como quemadores, lanzas de oxígeno, inyectores de carbón pulverizado y elementos similares, no mostrados, capaces de promover los procesos de fusión en el horno (100) mediante el suministro de energía adicional, que se deriva principalmente de reacciones de tipo químico. El aparato 10 comprende también una plataforma pivotante en posición horizontal 160, elementos de movimiento 180 que permiten la inclinación de la plataforma pivotante en posición horizontal 160, y un sistema o dispositivo de pesaje que comprende una pluralidad de soportes 170 interpuestos entre la plataforma pivotante en posición horizontal 160 y el horno 100.

[0060] En la fig.1, los elementos de movimiento 180 se muestran como rodillos interpuestos entre la plataforma pivotante en posición horizontal 160 y una plataforma de base 190 que descansa sobre el suelo. El experto en la materia comprenderá que los elementos de movimiento 180 pueden consistir en cualquier elemento que permita a la plataforma pivotante en posición horizontal 160 inclinarse en un ángulo determinado con respecto a la dirección horizontal, y que no se limitan a los rodillos mostrados en la fig.1.

[0061] El horno 100 está conectado mecánicamente a la plataforma pivotante en posición horizontal 160 por medio de los soportes 170, con lo que cada inclinación de la plataforma pivotante en posición horizontal (160) genera una inclinación del horno (100).

[0062] Durante la operación del horno, es decir, durante una secuencia de fusión, la plataforma pivotante en posición horizontal 160 y, por lo tanto, el horno 100, oscilan por los medios de movimiento 180, por un ángulo comprendido generalmente entre -5 y 5 grados con respecto a la horizontal.

[0063] Opcionalmente, durante la fase de eliminación de la escoria, los medios de movimiento 180 están configurados para hacer que la plataforma pivotante en posición horizontal (160) y, por lo tanto, el horno (100), se inclinen en un ángulo comprendido generalmente entre -1 y -15 grados con respecto a la horizontal.

[0064] Opcionalmente, durante la etapa de colada, los medios de movimiento 180 están configurados para hacer que la plataforma pivotante en posición horizontal (160) y, por lo tanto, el horno (100), se inclinen en un ángulo comprendido generalmente entre 5 y 20 grados con respecto a la horizontal.

[0065] Si la carga del material de carga 210 es un proceso discontinuo, por ejemplo, cuando el material de carga 210 se descarga en el horno 100 por medio de una o más cestas, el techo 120 está al menos parcialmente abierto o retirado, y los electrodos 150 están retirados y desconectados de la alimentación eléctrica.

[0066] La carga del material de carga 210 también puede producirse con un proceso continuo mediante un medio de transporte 135 configurado para descargar continuamente el material de carga 210 en el horno 100, tal como una cinta transportadora colocada, por ejemplo, en un túnel de precalentamiento.

[0067] Los tipos de proceso continuo y discontinuo para cargar el material de carga 210 en el horno 100 también pueden combinarse en secuencia o en paralelo. En particular, el tipo de proceso de carga discontinua puede usarse para iniciar la secuencia de fusión y puede sustituirse, durante la secuencia de fusión, por el proceso de carga continua, basándose en las consideraciones relativas a la temperatura en el interior del horno 100 o en la potencia eléctrica suministrada a los electrodos 150, o basándose en las consideraciones relativas a la energía total suministrada al material de carga 210 o al baño 200 presente en el horno 100.

[0068] En caso de tal proceso de carga continua, el material de carga 210 se descarga continuamente en el horno 100 incluso durante una secuencia de fusión y sólo puede interrumpirse durante la etapa de eliminación de escoria o durante la extracción del material fundido.

[0069] En la presente invención, el horno 100 descansa sobre la plataforma pivotante en posición horizontal 160 por medio de un dispositivo de pesaje que comprende una pluralidad de soportes 170 dispuestos a lo largo de la periferia inferior del horno 100, o de la carcasa 110, y que están interpuestos entre el horno 100 y la plataforma pivotante en posición horizontal 160. El horno 100 descansa sustancialmente sobre los medios 170 y descarga su peso sobre la plataforma pivotante en posición horizontal 160 exclusivamente por medio de los soportes 170. Preferentemente, el número de soportes 170 es de al menos tres. El experto en la materia comprenderá que el número de soportes no está limitado a lo que se muestra en la fig.1 y que la invención puede comprender más de tres soportes, sin que ello comprometa el campo de protección.

[0070] Cada uno de los soportes 170 comprende uno o más elementos de soporte 171 y dos elementos de conexión 173 que permiten conectar mecánicamente el horno 100 a la plataforma pivotante en posición horizontal 160. Al menos uno de los elementos de pesaje 171 es una celda de carga de columna que comprende una varilla central 171a que soporta el peso del horno, de su contenido, y de cada elemento instalado en o sobre el horno 100.

[0071] La varilla central 171a comprende al menos dos sensores de deformación (no mostrados en los dibujos) que permiten detectar la deformación de la varilla central 171a que es provocada por compresiones a lo largo de un eje vertical, o con componentes a lo largo de un eje vertical, es decir, provocada por una variación de peso que actúa sobre la varilla 171a.

[0072] Opcionalmente, la temperatura de cada uno de los uno o más elementos de pesaje 171 se controla mediante una carcasa de refrigeración 177.

[0073] Los dos elementos de conexión 173 son perpendiculares entre sí para limitar el movimiento del horno 100 y la plataforma pivotante en posición horizontal 160 sobre dos ejes.

[0074] En un ejemplo de la invención mostrado en las figs.2 y 3, cada soporte 170 comprende un elemento de pesaje 171 interpuesto entre una placa superior 172a y una placa inferior 172b. La placa superior 172a del soporte 170 está configurada para entrar en contacto con una superficie inferior 100a del horno 100, mientras que la placa inferior 172b está configurada para entrar en contacto con una superficie superior 160a de la plataforma pivotante en posición horizontal 160.

[0075] El experto en la materia comprenderá que la placa superior 172a de los soportes 170 también puede entrar en contacto con una superficie lateral 100b del horno 100 o, del mismo modo, de la carcasa 110.

[0076] La unión de la placa inferior 172b de los soportes 170 a la superficie superior 160a de la plataforma pivotante en posición horizontal 160 puede producirse mediante medios de unión, o bien puede ser no desmontable, por ejemplo, mediante soldadura.

[0077] En las figs.1, 2 y 3, la placa superior 172a y la placa inferior 172b se muestran como placas planas. Se disponen la placa superior 172a y la placa inferior 172b, en uso, sustancialmente paralelas entre sí. El experto en la materia comprenderá que la placa superior 172a y la placa inferior 172b pueden tener cualquier forma tal como para adaptarse a la forma de la superficie inferior 100a y/o lateral 100b del horno 100 y a la superficie superior 160a de la plataforma 160, respectivamente.

[0078] En el caso de una forma no plana de las placas 172a, 172b, la condición de paralelismo durante el uso se mantendrá en cualquier caso, al menos parcialmente, debido a su forma.

[0079] El elemento de pesaje 171 de los soportes 170 está comprendido entre la placa superior 172a y la placa inferior 172b, que están conectadas entre sí por medio de dos elementos de conexión 173. Los dos elementos de conexión 173 se disponen perpendiculares entre sí y se sitúan en un plano sustancialmente paralelo al definido por la placa superior 172a y la placa inferior 172b. Cada elemento de conexión 173 comprende un tirante 173c, un terminal superior 173a y un terminal inferior 173b situados en los extremos del tirante 173c.

[0080] El terminal superior 173 a está configurado para conectarse mecánicamente sólo a la placa superior 172a, y el terminal inferior 173b está configurado para conectarse mecánicamente sólo a la placa inferior 172b. Dicho de otro modo, el tirante 173c está conectado mecánicamente a la placa superior 172a mediante el terminal superior 173a y a la placa inferior 172b mediante el terminal inferior 173b.

[0081] La conexión mecánica entre el tirante 173c y el terminal superior 173a y el terminal inferior 173b se garantiza mediante elementos de unión 173d, tales como las juntas, bisagras, pasadores, etc. El experto en la materia comprenderá que cualquier elemento de unión capaz de conectar mecánicamente dos elementos mecánicos y configurado para permitir un movimiento relativo entre tales dos elementos puede usarse en la presente invención como elemento de unión 173d.

[0082] El terminal superior 173a y el terminal inferior 173b pueden estar conectados mecánicamente a la placa superior 172a y a la placa inferior 172b, respectivamente, mediante elementos de unión roscados (no mostrados en los dibujos). Opcionalmente, el terminal superior 173a y el terminal inferior 173b están unidos a las respectivas placas de forma extraíble mediante soldadura, por ejemplo.

[0083] Los dos elementos de conexión 173 se colocan perpendiculares entre sí, para limitar el movimiento relativo entre la placa superior 172a y la placa inferior 172b sobre dos ejes. Esta disposición de los dos elementos de conexión 173 permite también limitar los movimientos del horno 100 a lo largo de dichos dos ejes, para absorber o eliminar las fuerzas de cizallamiento a lo largo de los dos ejes.

[0084] Por otra parte, los elementos de conexión 173 pueden usarse para alinear y/o nivelar el horno 100, o equivalentemente la carcasa 110, con respecto a una posición predeterminada. Estos ajustes, alineación y/o nivelación del horno 100 se obtienen mediante operaciones comunes de alargamiento o acortamiento de la longitud de los tirantes 173 c de los elementos de conexión 173.

[0085] El elemento de pesaje 171 está interpuesto entre el horno 100 y la plataforma pivotante en posición horizontal 160 y soporta exclusivamente, es decir, mide exclusivamente, el peso de la placa superior 172a, del horno 100, del contenido del horno 100, y de cada elemento instalado en o sobre el horno 100, tal como los electrodos 150, cuando éstos están instalados y actúan con su peso sobre el horno (100).

[0086] El peso de la placa superior (172a) es varios órdenes de magnitud menor que el peso del horno 100 y cualquier otro elemento pesado. Por esta razón, está justificado ignorar este valor en cualquier cálculo que implique un valor de peso detectado por los elementos de pesaje 171.

[0087] El experto en la materia comprenderá que, con los mismos elementos instalados en o sobre el horno 100, la diferencia entre dos valores de pesaje del horno 100 puede dar una indicación de la variación del contenido del horno, es decir, si se ha introducido algún material de carga 210 en el horno y/o si el baño 200 se ha extraído al menos parcialmente del horno 100, por ejemplo, por colada.

[0088] Opcionalmente, cada soporte de la pluralidad de soportes 170 comprende el mismo tipo de elementos de pesaje 171. En otro ejemplo, al menos un elemento de soporte 170 de la pluralidad de soportes comprende un elemento de pesaje 171 que consiste en una celda de carga de columna que comprende una varilla central 171a conectada, preferentemente de forma no extraíble, a la placa inferior 172b y configurada para soportar el peso del horno 100, de su contenido, y de cada elemento instalado en o sobre el horno 100.

[0089] La varilla 171a comprende, como se ha mencionado, al menos dos sensores de deformación, no mostrados en los dibujos, opcionalmente perpendiculares entre sí, capaces de medir la deformación experimentada por la varilla 171a bajo la influencia del peso del horno 100, de su contenido, y de cada elemento instalado en o sobre el horno 100. Opcionalmente, la varilla 171a comprende cuatro sensores de deformación perpendiculares entre sí por parejas y configurados eléctricamente de tal manera que crean un puente de Wheatstone.

[0090] Los al menos dos sensores de deformación generan una señal eléctrica en función de la deformación provocada por la carga (peso) que actúa sobre la varilla 171a. La señal eléctrica generada por los sensores de deformación se transmite a una unidad de procesamiento 300 (mostrada sólo en la fig.5) para procesar los valores medidos. La unidad de procesamiento comprende al menos un procesador 310, una memoria 320 y una unidad de comunicación 330 para recibir/transmitir señales eléctricas desde/hacia el exterior, es decir, desde elementos del horno 100 o desde unidades de control (no mostrados en los dibujos) capaces de ser accionados por un operario. El procesador 310, la memoria 320 y la unidad de comunicación 330 están conectados y pueden comunicarse entre sí por medios de soporte físico o de forma inalámbrica.

[0091] A continuación en la presente memoria, se hará referencia a la unidad de procesamiento 300 sin especificar qué elemento realiza las funciones individuales descritas, ya que se considera que esto es una práctica común. Así mismo, la unidad de procesamiento 300 puede controlar la alimentación eléctrica de los electrodos 150. Alternativamente, la fuente de alimentación eléctrica de los electrodos 150 está controlada por una unidad de suministro eléctrico, no mostrada en los dibujos, opcionalmente conectada a la unidad de procesamiento 300.

[0092] En un ejemplo de la invención, la señal eléctrica se transmite a la unidad de procesamiento 300 por medio de al menos un cable eléctrico 176. En otro ejemplo de la invención, la señal eléctrica se procesa y se envía a la unidad de procesamiento 300 mediante conexión inalámbrica. En otro ejemplo de la invención, la señal eléctrica generada por los sensores de deformación es preprocesada por una unidad de procesamiento (no mostrada en los dibujos) instalada en las proximidades de la celda de carga y la señal preprocesada se transmite a la unidad de procesamiento mediante un medio físico, un cable, un alambre, etc., o en modo inalámbrico.

[0093] Opcionalmente, la unidad de procesamiento 300 recibe una única señal resultante del procesamiento de una pluralidad de señales procedentes de cada sensor de deformación. En otro ejemplo, la unidad de procesamiento 300 recibe otras tantas señales eléctricas, generadas directamente por los sensores de deformación o procesadas previamente, como sensores de deformación existan.

[0094] El elemento de pesaje 171 funciona bajo compresión detectando la deformación de la varilla 171a proporcional a la carga que descansa sobre el elemento de pesaje 171. De esta manera, el elemento de pesaje 171 permite monitorizar el peso del horno 100, de su contenido, y de cada elemento presente o instalado en o sobre el horno 100 en tiempo real.

[0095] Los soportes 170 se montan en las proximidades del horno 100 y, por esta razón, están sometidos a las altas temperaturas generadas por la fusión del material de carga 210 o por el baño 200. Para impedir que los sensores de deformación presentes en la varilla 171a funcionen incorrectamente o se vean afectados por cualquier efecto provocado por las altas temperaturas, los elementos de pesaje 171 están provistos de un sistema de refrigeración que comprende una carcasa de refrigeración 177 que rodea al menos parcialmente la varilla 171a.

[0096] La carcasa de refrigeración 177 es sustancialmente una carcasa cilíndrica hueca, o una parte de la misma. Un líquido refrigerante 177c, opcionalmente agua, circula por el interior de la carcasa de refrigeración 177, permitiendo controlar la temperatura de la varilla 171a. El líquido refrigerante se introduce en la carcasa de refrigeración a través de una boquilla de entrada 177a y se extrae de la carcasa de refrigeración 177 a través de una boquilla de salida 177b. La boquilla de entrada 177a y la boquilla de salida 177b están formadas en la superficie externa de la carcasa de refrigeración 177 y cada una permite la conexión con un conducto (no representado en los dibujos) que permite la entrada y la extracción del líquido refrigerante, respectivamente.

[0097] El líquido refrigerante 177c extraído de la carcasa de refrigeración 177 por medio de la boquilla de salida 177b se enfría mediante una unidad de refrigeración, no mostrada en los dibujos, y se reintroduce en la carcasa de refrigeración 177 a la temperatura adecuada mediante la boquilla de entrada 177a. Opcionalmente, cada carcasa de refrigeración 177 está conectada a una unidad de refrigeración. Alternativamente, las carcasas de refrigeración 177 de todos los elementos de pesaje 171 están conectadas a una única unidad de refrigeración.

[0098] El control de la temperatura de los elementos de pesaje 171 permite eliminar o minimizar los efectos de la temperatura sobre la medición del peso del horno 100, de su contenido y de cada elemento instalado en o sobre el horno 100. Los datos se refieren al peso del horno 100, de su contenido y de cada elemento instalado en o sobre el mismo son usados por la unidad de procesamiento 300 para determinar la cantidad de material de carga 210 que debe introducirse en el horno 100. El material de carga 210 es transportado e introducido en el horno gracias a un medio de transporte 135 que transporta el material de carga 210 desde el exterior del horno 100 hasta el canal de entrada 130 y, a continuación, al interior del horno 100. A modo de ejemplo, el medio de transporte 135 puede ser una cinta transportadora; sin embargo, el experto en la materia comprenderá que puede usarse cualquier medio de movimiento capaz de introducir el material de carga 210 en el horno 100 sin comprometer la finalidad de la presente invención. El medio de transporte 135 está conectado a la unidad de procesamiento 300 que controla su movimiento y, por lo tanto, la introducción del material de carga 210 en el interior del horno, basándose en comandos preestablecidos por un operador o pregrabados en una memoria de la unidad de procesamiento 300. En un ejemplo de la invención, la unidad de procesamiento 300 controla el movimiento del medio de transporte 135 en función de los datos recibidos de los sensores, tales como, por ejemplo, los sensores de deformación de los elementos de pesaje 171 o los sensores de detección de temperatura (no mostrados en los dibujos) que miden los valores de temperatura en el interior del horno y/o de su contenido, y/o en función de parámetros de funcionamiento tales como, por ejemplo, la potencia eléctrica suministrada a los electrodos 150.

[0099] En un ejemplo de la invención, al menos uno de los siguientes valores detectados por los sensores, no mostrados en los dibujos, tales como un valor de temperatura del interior y/o del contenido del horno 100, un valor del sensor de detección de sustancias químicas, un valor de presión, un valor de potencia eléctrica suministrada a los electrodos 150, un valor de potencia química derivada de las reacciones que se producen en el interior del horno, se usa para obtener un valor de la energía total suministrada al material de carga 210 o al baño 200 presente en el horno 100. Opcionalmente, el valor de la energía total suministrada al material de carga 210 o al baño 200 contempla tanto el valor de la potencia eléctrica suministrada a los electrodos 150 como también la potencia química generada por las reacciones provocadas por la introducción de sustancias sólidas y gaseosas por medio de los elementos auxiliares antes mencionados.

[0100] En otro ejemplo de la invención, el valor total de energía obtenido de la unidad de procesamiento 300 se combina con el valor de peso medido por al menos uno de la pluralidad de elementos de pesaje 171 y se transmite a la unidad de procesamiento 300 para determinar cómo ajustar la cantidad de material de carga 210 que se introducirá en el horno 100 en función de la potencia suministrada en el interior del horno.

[0101] Para controlar la cantidad de material de carga 210 que debe introducirse en el horno 100, la unidad de procesamiento 300 controla el medio de transporte 135 para suministrar material de carga 210 adicional o para detener/ralentizar la introducción del material de carga 210 en el horno 100.

[0102] Por otra parte, la disposición de los al menos tres soportes 170 a lo largo de la periferia del horno 100 permite identificar la distribución del peso del material de carga 210 en el interior del horno 100. En este caso, los valores de peso detectados por los elementos de pesaje 171 de los soportes 170 son procesados por la unidad de procesamiento 300 para determinar una distribución geométrica del peso del contenido del horno 100. La unidad de procesamiento 300 puede determinar esta distribución geométrica también a partir de datos relativos a la inclinación del horno 100 con respecto a la horizontal, teniendo en cuenta el desplazamiento del contenido del horno 100 cuando el horno 100 es inclinado por la plataforma pivotante en posición horizontal 160.

[0103] En un ejemplo de la invención, el dato relativo a la distribución del peso del material de carga es usado, solo o junto con los datos descritos anteriormente, por la unidad de procesamiento 300 para determinar no sólo la cantidad de material de carga 210 con la que alimentar el horno 100, sino también la distribución del material de carga 210 y/o del baño 200 en el interior del horno 100.

[0104] Opcionalmente, la unidad de procesamiento 300 controla, en función del dato sobre la distribución del material de carga 210, la dirección en la que el material de carga 210 es descargado por el medio de transporte 135.

[0105] El uso, por parte de la unidad de procesamiento 300, del dato relativo a la distribución del peso del material de carga 210 permite impedir acumulaciones y/o distribuciones no óptimas del material de carga 210 que pueden afectar a la eficacia de la fusión, es decir, a la cantidad de energía que debe usarse para fundir el material de carga 210 y/o para mantener o completar la fusión del baño 200, y el tiempo necesario para lograr la fusión del material de carga 210. Así mismo, esto permite impedir que el material de carga 210 se coloque erróneamente en el horno 100 o entre en contacto o colisione con estructuras y/o elementos dañables que estén instalados en el interior del horno, tales como, por ejemplo, electrodos 150, quemadores, lanzas, toberas, y similares.

[0106] Opcionalmente, el pesaje del horno 100 y de su contenido y de cada elemento instalado en o sobre el horno 100 se repite con el tiempo a intervalos regulares. Estudiando la tendencia de los valores de peso medidos en diferentes instantes de tiempo, es posible obtener una indicación de la cantidad de baño 200 presente en el horno.

[0107] Asumiendo que el peso del horno 100 y el peso de cada elemento instalado en o sobre el horno 100 son valores que no varían con el tiempo, la diferencia entre los valores de peso obtenidos de los elementos de pesaje 171 depende exclusivamente de la cantidad de material de carga 210 que se haya introducido en el horno, o bien de la cantidad de baño 200 que se haya extraído del horno 100. Esto es particularmente cierto para pesajes realizados en intervalos de tiempo cortos con respecto a un periodo de tiempo en el que el horno 100 puede usarse de forma continua sin realizar operaciones de recuperación o mantenimiento en el mismo.

[0108] Durante periodos de tiempo más largos, la diferencia entre dos valores de pesaje del horno 100, de su contenido, y de cada elemento instalado en o sobre el horno 100 puede suministrar datos relativos al desgaste del horno 100, en particular relativos al desgaste de las paredes internas del horno 100 o, de manera similar, relativos a la presencia de escoria acumulada. Esto permite determinar el inicio de, entre otros, dichos procesos de recuperación o mantenimiento.

[0109] Según lo descrito hasta ahora, la unidad de procesamiento 300 y los soportes 170 constituyen un sistema automático para controlar y determinar la carga de material de carga 210 con el que alimentar el horno 100.

[0110] En las siguientes reivindicaciones, el único fin de las referencias entre paréntesis consiste en facilitar la lectura y no deben considerarse factores restrictivos con respecto al campo de protección reivindicado en las reivindicaciones específicas.

Claims (16)

1. REIVINDICACIONES

1. Dispositivo de pesaje configurado para pesar material de carga (210) alimentado en un horno de arco eléctrico (100) que descansa sobre una plataforma pivotante en posición horizontal (160), comprendiendo dicho dispositivo de pesaje una pluralidad de soportes (170), comprendiendo cada uno una placa superior (172a), una placa inferior (172b), que están dispuestas paralelas entre sí durante su uso, y un elemento de pesaje (171) en contacto con y dispuesto intermedio entre dichas dos placas (172a, 172b), en donde dicho elemento de pesaje (171) es una celda de carga de columna, y caracterizado por que cada soporte (170) comprende dos elementos de conexión (173) perpendiculares entre sí y situados en un plano paralelo al definido por dicha placa superior (172a) e inferior (172b), teniendo cada uno un tirante (173c) conectado a al menos un terminal superior (173a) para su conexión a la placa superior (172a) y a al menos un terminal inferior (173b) para su conexión a la placa inferior (172b).

2. Dispositivo de pesaje según la reivindicación 1, caracterizado por que dicha placa superior (172a) está configurada para entrar en contacto con dicho horno (100), y dicha placa inferior (172b) está configurada para entrar en contacto con dicha plataforma pivotante en posición horizontal (160) que soporta dicho horno.

3. Dispositivo de pesaje según la reivindicación 1 o 2, caracterizado por que comprende al menos tres soportes (170) distribuidos uniformemente entre sí.

4. Dispositivo de pesaje según cualquier reivindicación anterior, caracterizado por que cada soporte (170) comprende una carcasa de refrigeración (177) para controlar la temperatura de un elemento de pesaje asociado (171).

5. Dispositivo de pesaje según cualquier reivindicación anterior, caracterizado por que dicho al menos un elemento de pesaje (171) comprende una varilla central (171a) configurada para soportar al menos una parte del peso de dicho horno (100), de su contenido, y de cada elemento instalado en o sobre dicho horno (100).

6. Dispositivo de pesaje según la reivindicación 5, caracterizado por que dicha varilla central (171a) comprende al menos dos sensores de deformación.

7. Dispositivo de pesaje según la reivindicación 5 o 6, caracterizado por que dicha varilla central (171a) está unida a dicha placa inferior (172b).

8. Dispositivo de pesaje según la reivindicación 5 cuando depende de la reivindicación 4, caracterizado por que dicha carcasa de refrigeración (177) es una carcasa cilíndrica hueca que rodea al menos parcialmente dicha varilla central (171a) y en la que circula un líquido refrigerante (177c), que se introduce en dicha carcasa de refrigeración (177) mediante una boquilla de entrada (177a) y se extrae de dicha carcasa de refrigeración (177) mediante una boquilla de salida (177b).

9. Sistema automático para controlar la alimentación de material de carga (210) en un horno de arco eléctrico (100) que comprende electrodos (150), caracterizado por que comprende:

- un dispositivo de pesaje según cualquier reivindicación anterior, configurado para pesar dicho horno (100), su contenido, y cada elemento instalado en o sobre dicho horno (100), en donde los soportes (170) de dicha pluralidad de soportes (170) se interponen entre dicho horno (100) y una plataforma pivotante en posición horizontal (160); - una unidad de procesamiento (300) configurada para controlar la cantidad de material de carga (210) con la que alimentar dicho horno (100), basándose en la información recibida de dicho dispositivo de pesaje, en función de un valor de energía suministrada en el interior del horno.

10. Sistema automático según la reivindicación 9, caracterizado por que dicho valor de energía suministrada en el interior del horno (100) corresponde a la combinación entre un valor de potencia eléctrica suministrada a dichos electrodos (150) y un valor de potencia química suministrada a un baño (200) de carga metálica fundida y generada por elementos auxiliares, tales como electrodos, quemadores, lanzas o toberas, durante una secuencia de fusión.

11. Aparato (10) que comprende un horno de arco eléctrico (100), caracterizado por que comprende un sistema automático, según la reivindicación 9 o 10, para controlar la alimentación de material de carga (210) en dicho horno (100).

12. Aparato (10) según la reivindicación 11, caracterizado por que dichos soportes (170) están dispuestos a lo largo de una periferia de dicho horno (100).

13. Aparato (10) según la reivindicación 11 o 12, caracterizado por que comprende un elemento de transporte (135) configurado para transportar e introducir dicho material de carga (210) en dicho horno (100).

14. Método para controlar la alimentación de material de carga (210) en un horno de arco eléctrico (100) durante una secuencia de fusión llevada a cabo con un sistema de control automático según la reivindicación 9 o 10, caracterizado por que comprende las siguientes etapas:

- determinar, en diferentes instantes de tiempo, una pluralidad de valores de peso de dicho horno (100), de su contenido, y de cada elemento instalado en o sobre dicho horno (100) por medio de dichos elementos de pesaje (171); - obtener, mediante dicha unidad de procesamiento (300), un valor de energía total suministrada a un baño (200) definido por el material de carga fundido;

- controlar, basándose en dicho valor de energía total y en dichos valores de peso, mediante dicha unidad de procesamiento (300), la cantidad de material de carga (210) que debe introducirse en dicho horno (100) mediante un elemento de transporte (135) de dicho material de carga (210).

15. Método de control según la reivindicación 14, caracterizado por que la obtención de un valor de energía total suministrada a dicho baño (200) comprende la obtención de dicho valor de energía total basándose en un valor de potencia eléctrica suministrada a uno o más electrodos (150) y un valor de potencia química generada por elementos auxiliares, tales como electrodos, quemadores, lanzas o toberas, durante una secuencia de fusión.

16. Método de control según la reivindicación 14 o 15, caracterizado por que el control de la cantidad de material de carga (210) a introducir en dicho horno (100) comprende el control de la velocidad de dicho elemento de transporte (135), siendo éste una cinta transportadora, mediante dicha unidad de procesamiento (300).