BRPI0803326B1 - aperfeiçoamento no dispositivo para medição contínua de temperatura de metal líquido utilizando processo optico - Google Patents
aperfeiçoamento no dispositivo para medição contínua de temperatura de metal líquido utilizando processo optico Download PDFInfo
- Publication number
- BRPI0803326B1 BRPI0803326B1 BRPI0803326A BRPI0803326A BRPI0803326B1 BR PI0803326 B1 BRPI0803326 B1 BR PI0803326B1 BR PI0803326 A BRPI0803326 A BR PI0803326A BR PI0803326 A BRPI0803326 A BR PI0803326A BR PI0803326 B1 BRPI0803326 B1 BR PI0803326B1
- Authority
- BR
- Brazil
- Prior art keywords
- sensor
- liquid metal
- optical
- metal temperature
- fixing
- Prior art date
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims abstract description 30
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 238000005259 measurement Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 230000008569 process Effects 0.000 title claims abstract description 16
- 229910001338 liquidmetal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 15
- 230000006872 improvement Effects 0.000 title claims abstract description 8
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims abstract description 8
- 239000000112 cooling gas Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 10
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 2
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 claims 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 abstract description 20
- 230000009467 reduction Effects 0.000 abstract description 4
- 239000000428 dust Substances 0.000 abstract description 3
- 239000012535 impurity Substances 0.000 abstract description 3
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 abstract description 3
- -1 moisture Substances 0.000 abstract description 2
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 7
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 6
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 5
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 5
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 description 4
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 238000009749 continuous casting Methods 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 210000002445 nipple Anatomy 0.000 description 1
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 description 1
- 230000000284 resting effect Effects 0.000 description 1
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
Landscapes
- Radiation Pyrometers (AREA)
Abstract
aperfeiçoamento no dispositivo para medição contínua de temperatura de metal líquido utilizando processo óptico. o dispositivo desenvolvido para fixação do sensor óptico e centralização da cabeça sensora (32) do dispositivo para medição contínua de temperatura de metal líquido, utilizando processo óptico, é constituído de um anel de alinhamento e fixação do sensor (29) com orifícios de passagem de gás de refrigeração e arraste (30) e uma lente de proteção (31) para facilitar a leitura da temperatura no tubo cerâmico (13). as vantagens da realização da medição com este dispositivo são: maior proteção da lente de proteção (31) contra impurezas do ar atmosférico, tais como: umidade, poeira e óleo; melhor alinhamento e fixação da cabeça sensora (32); confiabilidade do ponto de leitura no tubo cerâmico (13); redução do tempo de exposição do operador a altas temperaturas; aumento da segurança operacional; redução do custo operacional; redução do custo de manutenção; maior confiabilidade da medição.
Description
(54) Título: APERFEIÇOAMENTO NO DISPOSITIVO PARA MEDIÇÃO CONTÍNUA DE TEMPERATURA DE METAL LÍQUIDO UTILIZANDO PROCESSO OPTICO (51) Int.CI.: G01J 5/04 (73) Titular(es): USINAS SIDERÚRGICAS DE MINAS GERAIS S.A. - USIMINAS (72) Inventor(es): JOSÉ RAPOSO BARBOSA; LUIS FERNANDO MARZANO; MARLON ODILON XAVIER SILVA; ALOISIO DA SILVA GOMES; FABIANO CORRÊA MARTINS (85) Data do Início da Fase Nacional: 07/05/2008
1/8 “APERFEIÇOAMENTO NO DISPOSITIVO PARA MEDIÇÃO CONTÍNUA DE TEMPERATURA DE METAL LÍQUIDO UTILIZANDO PROCESSO ÓPTICO”
Como são grandes as dificuldades para se medir as temperaturas durante os processos que envolvem a manipulação de metais líquidos nos convertedores, nas panelas e nos distribuidores do lingotamento contínuo, são utilizadas várias técnicas para monitoramento dessas temperaturas, como por exemplo, termopares especiais de platina, de ligas de metais nobres ou pirômetro óptico. No caso do processo de solidificação no lingotamento contínuo, onde requer uma medida contínua da temperatura, a fim de se obter um melhor controle operacional das máquinas de lingotamento e qualidade das placas produzidas, faz-se necessário a medição precisa da temperatura de forma contínua.
Os pedidos de patente depositados no INPI sob os números PI-0104773 e PI-0502779-9, referem-se ao método de medição contínua de temperatura em processos de elevada temperatura, utilizado com pirômetro óptico infravermelho que está baseado na emissão de luz por um material qualquer, tendo um sensor para captar esta luz emitida. A luz é transportada através de fibra óptica até um conversor de sinal (óptico para elétrico). Os valores lidos são processados no conversor de sinal, que é uma unidade eletrônica, e utiliza uma equação matemática para fazer os cálculos e fornecer a temperatura. Este sistema consiste basicamente de um
2/8 dispositivo de medição, um posicionador articulável, um dispositivo de conversão de sinal e um sistema de controle.
O dispositivo de medição se interliga mecanicamente ao posicionador articulável e, eletricamente, ao dispositivo de conversão de sinal.
A unidade óptica, unidade de medição propriamente dita, compreende um sensor óptico, tubo de fixação, mangueira de aço e fibra óptica. Esta leva o sinal do sensor óptico até o dispositivo de conversão de sinal, que o envia, como sinal elétrico, para o sistema de controle.
O tubo de medição é um tubo cerâmico que, mergulhado no metal líquido, funciona como campo luminoso de visão para o sensor óptico.
Para se processar a medição, o sistema é manipulado 15 pelo posicionador articulado, de forma a ficar situado sobre o distribuidor e movimentado até que o tubo cerâmico de medição mergulhe no banho de metal líquido até uma profundidade preestabelecida. O ajuste da distância do sensor óptico à extremidade do tubo de medição imersa no metal líquido, aliado ao perfil interno característico desse tubo de medição e o alinhamento do sensor, fazem com que esse sensor focalize o campo de visão desejado.
Este método mostrou-se mais vantajoso economicamente em relação ao uso do sensor de platina do tipo B (Termopar), porém, apresentou alguns problemas técnicos e operacionais, tais como: deficiência no alinhamento do sensor com o
3/8
tubo cerâmico; refrigeração ideal para a fibra óptica e o sensor sem comprometer a medição; necessidade de redução da sílica presente no interior do tubo cerâmico; variação da pressão do gás que refrigera o sensor e a fibra óptica; interferência na medição durante a variação do nível de aço líquido; fixação e alinhamento do sensor no tubo de aço inox.
A presente invenção tem por objetivo solucionar esses problemas e viabilizar a aplicação de instrumentos ópticos para a medição contínua de temperatura em processos que envolvem elevadas temperaturas, como no caso do lingotamento contínuo. O dispositivo desenvolvido possibilita a adaptação e a proteção tanto para o tubo de medição quanto para o instrumento óptico.
Este dispositivo é ilustrado nas figuras 1 e 2, onde:
1. metal líquido
2. distribuidor
3. dispositivo de medição
4. manipulador articulável
5. sistema de controle
6. braço do manipulador e entrada de gás de refrigeração e arraste
7. fibra óptica
8. conversor óptico de sinal
9. mangueira de aço
10. niple de fixação do sensor óptico
11. tubo de fixação e refrigeração do sensor óptico
4/8
12. tubo guia para cerâmica de medição
13. tubo cerâmico
14. furos de saída do gás de refrigeração e arraste
15. haste de trava
16. articulações da haste de trava
17. porcas borboleta para fixação da haste
18. tampa de acesso para manutenção
19. termopar para monitoramento da temperatura do sensor óptico
20. base de assentamento do tubo cerâmico
21. controlador de temperatura interna do sensor
22. sinalizador audiovisual
23. indicador local de temperatura contínua
24. controlador lógico programável da máquina de lingotamento
25. estação supervisória
26. computador de processo
27. jaqueta com refrigeração
28. gás de refrigeração e arraste
29. anel de alinhamento e fixação do sensor
30. orifícios de passagem de gás de refrigeração e arraste
31. lente de proteção
32. cabeça sensora
33. conexão
5/8
34. base de apoio do anel de alinhamento e fixação do sensor.
O dispositivo, para realizar a medição de temperatura, utiliza uma jaqueta com refrigeração (27), sendo esta refrigerada através de um gás de refrigeração e arraste (28), protegendo a cabeça sensora (32). Esta cabeça sensora (32) é conjugada com uma fibra óptica (7) e um conversor óptico de sinal (8) (óptico para elétrico). A cabeça sensora (32) é focada dentro de um tubo cerâmico (13) em alumina grafitada prensada, com capacidade de promover uma rápida condutividade térmica e luminosa, propiciando assim uma leitura precisa da temperatura do metal líquido (1) no distribuidor (2).,A vida útil deste tubo cerâmico (13) depende das características do aço em produção. Em média dura 24h, podendo atingir um tempo maior.
Foi desenvolvido um sistema de refrigeração da fibra óptica (7) e da cabeça sensora (32) com o objetivo também de fazer o arraste das partículas de sílica no interior do tubo cerâmico (13). Foi adaptado à cabeça sensora (32) um anel de alinhamento e fixação do sensor (29), a fim de garantir a centralização da cabeça sensora (32) e o ponto de leitura no tubo cerâmico (13).
Ao longo do anel de alinhamento e fixação do sensor (29), foram feitos orifícios de passagem de gás de refrigeração e arraste (30).
O gás de refrigeração e arraste (28), ao passar pelos orifícios de passagem de gás de refrigeração e arraste (30), forma uma
6/8 cortina de proteção da lente de proteção (31), impedindo que impurezas do ar atmosférico, tais como: umidade, poeira e óleo, venham prejudicar a eficiência da leitura da cabeça sensora (32), mantendo a lente de proteção (31) limpa.
A lente de proteção (31), que pode ser de safira, quartzo ou outro material, tem por finalidade proteger a cabeça sensora (32) contra acidentes operacionais.
O anel de alinhamento e fixação do sensor (29), com orifícios de passagem de gás de refrigeração e arraste (30), tem por finalidade fixar e centralizar a cabeça sensora (32), apoiando-se na base de apoio do anel de alinhamento e fixação do sensor (34).
A cabeça sensora (32) é conectada ao anel, de alinhamento e fixação do sensor (29) e este, à lente de proteção (31).
Estando conectados a cabeça sensora (32) no anel de alinhamento e fixação do sensor (29) e este, à lente de proteção (31), o conjunto é posicionado na base de apoio do anel de alinhamento e fixação do sensor (34).
A conexão (33) exerce a função de fixar o anel de alinhamento e fixação do sensor (29) na base de apoio do anel de alinhamento e fixação do sensor (34) e ao tubo de fixação e refrigeração do sensor óptico (11).
O princípio básico de funcionamento da cabeça sensora (32) consiste na leitura da radiação luminosa emitida por um material qualquer. A luz irradiada é lida pela cabeça sensora (32) e transportada através de uma fibra óptica (7) até um conversor óptico
7/8 de sinal (8), que converte o sinal óptico para elétrico (saída de 4 a 20mA). A cabeça sensora (32) possui dois sensores que fazem as leituras simultaneamente. Os valores lidos são processados no conversor óptico de sinal (8), que é uma unidade eletrônica, e utiliza uma equação matemática para fazer os cálculos e fornecer a saída de temperatura do processo, que é proporcional à temperatura do tubo cerâmico (13). O resultado dessa equação independe da emissividade do tubo cerâmico (13), dependendo apenas do comprimento de onda gerado no interior do tubo cerâmico (13) aquecido, que é proporcional à temperatura que ele está submetido.
Nesse sistema, para garantir a continuidade da medição, substitui-se apenas o tubo cerâmico (13) a cada troca do distribuidor (2), não sendo necessário trocar a cabeça sensora (32). Esta substituição é rápida e fácil.
As vantagens da realização da medição com este dispositivo são: maior proteção e eficiência na limpeza da lente de proteção (31), evitando impurezas do ambiente de medição, tais como: umidade, poeira e óleo; melhor alinhamento e garantia da centralização da cabeça sensora (32); confiabilidade do ponto de leitura no tubo cerâmico (13); redução do tempo de exposição do operador a altas temperaturas; aumento da segurança operacional; redução do custo operacional; redução do custo de manutenção; maior confiabilidade da medição.
O dispositivo está isento das interferências do operador no que diz respeito à medição e ao manuseio durante a
8/8 substituição do tubo cerâmico (13), pois a cabeça sensora (32) foi montada de tal forma que os impactos externos não causam nenhum dano no momento da troca do tubo cerâmico (13).
1/2
Claims (4)
- REIVINDICAÇÃO1 - “APERFEIÇOAMENTO NO DISPOSITIVO PARA MEDIÇÃO CONTÍNUA DE TEMPERATURA DE METAL LÍQUIDO UTILIZANDO PROCESSO ÓPTICO”, CARACTERIZADO por ser constituído de um sistema para alinhamento e fixação da cabeça sensora (32), composto de um anel de alinhamento e fixação do sensor (29), contendo orifícios de passagem de gás de refrigeração e arraste (30) distribuídos de forma equidistantes, conexão (33) , um sistema de limpeza e proteção da cabeça sensora (32), e lente de proteção (31).
- 2 - “APERFEIÇOAMENTO NO DISPOSITIVO PARA MEDIÇÃO CONTÍNUA DE TEMPERATURA DE METAL LÍQUIDO UTILIZANDO PROCESSO ÓPTICO”, conforme reivindicação l, CARACTERIZADO pelo fato de que o anel de alinhamento e fixação do sensor (29) é conectado na sua extremidade superior à cabeça sensora (32) e na extremidade inferior apoiado e fixado à base de apoio do anel de alinhamento e fixação do sensor (34) .
- 3 - “APERFEIÇOAMENTO NO DISPOSITIVO PARA MEDIÇÃO CONTÍNUA DE TEMPERATURA DE METAL LÍQUIDO UTILIZANDO PROCESSO ÓPTICO”, conforme reivindicação l, CARACTERIZADO pelo fato de que a lente de proteção (31) é adaptada na extremidade inferior do anel de alinhamento e fixação do sensor (29).
- 4 - “APERFEIÇOAMENTO NO DISPOSITIVO PARA MEDIÇÃO CONTÍNUA DE TEMPERATURA DE METAL LÍQUIDO UTILIZANDOPetição 870180051517, de 15/06/2018, pág. 6/81/2PROCESSO ÓPTICO, conforme reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o gás de refrigeração e arraste (28), ao atravessar os orifícios de passagem de gás de refrigeração e arraste (30), forma uma cortina de proteção na cabeça sensora (32).Petição 870180051517, de 15/06/2018, pág. 7/81 /2FIGURA 12/2 ····FIGURA 2
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| BRPI0803326A BRPI0803326B1 (pt) | 2008-05-07 | 2008-05-07 | aperfeiçoamento no dispositivo para medição contínua de temperatura de metal líquido utilizando processo optico |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| BRPI0803326A BRPI0803326B1 (pt) | 2008-05-07 | 2008-05-07 | aperfeiçoamento no dispositivo para medição contínua de temperatura de metal líquido utilizando processo optico |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| BRPI0803326A2 BRPI0803326A2 (pt) | 2010-01-19 |
| BRPI0803326B1 true BRPI0803326B1 (pt) | 2018-09-11 |
Family
ID=41559372
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| BRPI0803326A BRPI0803326B1 (pt) | 2008-05-07 | 2008-05-07 | aperfeiçoamento no dispositivo para medição contínua de temperatura de metal líquido utilizando processo optico |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| BR (1) | BRPI0803326B1 (pt) |
-
2008
- 2008-05-07 BR BRPI0803326A patent/BRPI0803326B1/pt active IP Right Grant
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| BRPI0803326A2 (pt) | 2010-01-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| BRPI0502779B1 (pt) | Dispositivo para medição contínua de temperatura do aço líquido no distribuidor com pirômetro infravermelho e fibra óptica | |
| ES2430990T3 (es) | Instalación generadora de gas de escape, particularmente una embarcación, con una determinación del volumen del gas de escape | |
| Chakraborty et al. | Process-integrated steel ladle monitoring, based on infrared imaging–a robust approach to avoid ladle breakout | |
| CN109115345A (zh) | 一种红外线测温装置以及热处理设备 | |
| PT1440298E (pt) | Dispositivo e processo para a medição em modo contínuo e discreto da temperatura de metal fundido num forno ou num recipiente para a sua produção e tratamento | |
| BRPI0803326B1 (pt) | aperfeiçoamento no dispositivo para medição contínua de temperatura de metal líquido utilizando processo optico | |
| US7445384B2 (en) | Pyrometer | |
| TWI405846B (zh) | A furnace width measuring device and a pushing machine having the device | |
| ATE385305T1 (de) | Vorrichtung zur berührungslosen messung der temperatur in einem schmelzofen | |
| US1259372A (en) | Support for pyrometers. | |
| RU2457521C2 (ru) | Телевизионный эндоскоп | |
| CN208765852U (zh) | 一种红外线测温装置以及热处理设备 | |
| JPS6483124A (en) | Apparatus and method for measuring and controlling temperature of wafer substrate of vacuum apparatus | |
| JPH0337135B2 (pt) | ||
| CN104501962B (zh) | 液体测温系统 | |
| JP5637044B2 (ja) | シリコン鋳造炉の温度測定機構及びこれを備えたシリコン鋳造炉 | |
| Torres-Sanhueza et al. | Estimation of Slag Temperature in Direct-to-Blister Flash Smelting Using VIS-NIR Optical Probes | |
| JPS58189527A (ja) | ２色温度計を利用した溶鋼温度測定装置 | |
| JP2004239634A (ja) | エチレン製造装置用分解炉の出口温度測定システム | |
| RU51208U1 (ru) | Устройство для измерения температуры и окисленности металла в сталеплавильных печах | |
| Ren et al. | Experimental Research of Continuous Temperature Measurement for Molten Metal Bath through Bottom‐Blowing Component | |
| CN204685977U (zh) | 一种连铸二冷区测温保护装置 | |
| CN116659674A (zh) | 一种高温熔融液体测温方法 | |
| Dibley | INCREASING USE OF INFRARED TEMPERATURE MEASUREMENT IN THE GLASS INDUSTRY | |
| Madruga et al. | Field test of noncontact high temperature fiber optic transducer in a steel production plant |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| B03A | Publication of an application: publication of a patent application or of a certificate of addition of invention | ||
| B06A | Notification to applicant to reply to the report for non-patentability or inadequacy of the application according art. 36 industrial patent law | ||
| B09A | Decision: intention to grant | ||
| B16A | Patent or certificate of addition of invention granted |
Free format text: PRAZO DE VALIDADE: 10 (DEZ) ANOS CONTADOS A PARTIR DE 11/09/2018, OBSERVADAS AS CONDICOES LEGAIS. |