CN1059774C - 调节电炉电极顶端位置的方法与设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种调节***用电弧或电阻加热器加热的电炉中的电极顶端位置的方法和设备。为了在工作过程中对电极顶端位置和它的定位进行精确测量，按本发明建议，在电极中成链形地装入以规定间距接连排列的气体容器(26)，其中，每个气体容器得到一个顺序号(mj)。电极顶端的位置由计算机根据具有顺序号(mi)最后一个气体容器的参数，和由气体仪通过熔炼过程在下炉缸中上升的气体确定的被熔化气体容器当前的编号算出。然后，对电极支架(20)的驱动装置(41)施加控制技术方面的影响。

Description

调节电炉电极顶端位置的方法与设备
本发明涉及一种调节固定在支架上的电极顶端位置的方法和设备，此电极***一个用电弧加热装置或电阻加热装置加热的电炉中，在电极中储入制剂，电极的长度通过测量从规定位置到制剂呈气态逸出的位置之间的距离算出。
在使用可消耗的电极的电炉或其他设备中，要求知道各个电极的准确定位。这一点对于那些在炉子工作期间无法观察电极顶端的设备极为重要，例如封闭式熔炉或被炉料覆盖的炉子。在生产含铁合金的过程中使用自动焙烧的电极，在生产硅金属时由于要求的产品纯度，采用预先焙烧的电极。
因为了解电极顶端的准确位置对于熔铸工而言具有重要意义，所以当前仍在求助于一些方法，以便通过机械-光学的手段测得顶端的位置，但是在这种情况下要中断熔炼过程，并必须将要测量或鉴定的顶端从炉料或熔池中取出。此外，还已知一些方法，它们可以在熔炉工作过程中实施。
如由DES2522801已知一种方法，用于测量一个***电热熔炉的装料炉床中的空心电极长度或***深度，按此方法测量在一根钢索上的刻度尺下沉量，并在考虑到电极支架的卡爪位置的情况下，确定电极在装炉料中的***深度。为了实施此方法需要所谓的空心电极以及使空心电极相对于炉气密封的复杂的密封装置。此外，在钢索上要装上所谓的深度探头(Tufen-sonden)，它们下沉到炉子固体底上直至重量完全消失，随之而来的已知困难是，钢索准确地穿过密封装置而又不影响测量精度。下列事实表明了另一个缺点：底部固体底面的高度和材料成分无法确定并与过程有关。
由DE3600662A1已知一种测量由弧炉电极沉入深度的方法，按此方法，在电极中直至其底端装入在熔池热能作用下可消耗掉的测量导线。通过此测量导线应得到电的或声学的信号。由此文件已知的方法的缺点，是热量对测量导线的影响，这种影响在电极垂直移动时取决于熔池、在熔池上面的炉料以及在下炉缸中的砌体而更加严重。
在使用(雪德柏尔格)自焙电极时，焙烧电极体在导线之间的导电率无法控制，这种情况起源于，因为间断式地增补电极，由于电学或冶金学方面的原因，使经焙烧的电极物质，沿垂直轴线的性质不均匀。
此外，由DD PS138402已知一种测量电炉中雪德柏尔格自焙型电极自由长度的方法，按此方法，测量从固定在电极中的放射性制剂的通道经规定点直至放射性制剂在电弧区中汽化的电极送进长度，并由此计算出电极自由长度。
这种方法以有害的方式使用放射性制剂，这就要求采取特殊措施保护逗留在熔炉所在区域中的人员。另一个缺点是采用了一种大约在电极下边缘高度置入炉料中冷却式测量探头。此测量探头装在一根管内，它妨碍熔炼过程，并在冷却介质泄入下炉缸并因而进入熔体中时，会导致无法预测的危害。此外，缺点还包括用于制剂所需的外壳以及测量探头至电弧区约1-1.5米显然较远的距离。除此之外还产生了一些特殊的困难，即要在一个固定的测量高度测量汽化制剂的位置，因为只有在例外的情况下测量仪器的位置才与电极顶端一致。
本发明的目的是提出一种方法和制成一种设备，按此方法和设备，通过简单的手段，在避免发生现有方法缺点的情况下，在工作过程中，连续地精确测量电极顶端的位置，实施调节在接触夹爪以下电极的自由长度以及电极顶端的位置。
为实现上述目的，按本发明提供一种调节一个***用电弧加热器或电阻加热器加热的电炉中、固定在支架上的电极顶端位置的方法，在电极中置入制剂，以及，电极的长度通过测量在一个规定位置至制剂呈气态逸出的位置之间距离算出，它包括以下步骤：
a)在生产电极时在电极中成链形地接连排列并相隔间距c地置入气体容器；
b)每个气体容器得到一个顺序号ni；
c)测定那个在电极上边缘区的气体容器的坐标bk，并传输给计算机；
d)在电炉工作期间电极在电极顶端区被消耗，气体容器被熔化，在下炉缸内上升的气体通过测试技术测定，并通报给计算机；
e)由最后一个顺序号为nj的气体容器的数据和通过气体分析测定的被熔化气体容器的当前编号ni，计算机算出在这一时刻电极顶端的位置作为离固定点的距离ak，其中，最后的气体容器相对于固定点的坐标具有间距L：
ak＝L-(ni-nj)×c+bk
并控制电机支架和/或电极座相对于电极的位置。
为实现上述目的，按本发明的另一方面，提供了一种调节电炉电极顶端位置的设备，它有一个具有电弧或电阻加热装置的电炉，电炉有一个电极支架，借助于此支架至少可在下炉缸中***一个电极，以及一个测量装置，用以测量电极支架和/或电极的长度和运动，和有一个控制装置，用于垂直移动被夹紧装置夹持住的电极，其特征为：电极具有一些彼此以规定的距离排列的气体容器；以及，设有一个用于气体取样的装置，它被安排在电炉的缸上方电极所在区内，并在测量技术上与计算机连接起来，计算机对电极支架的驱动装置施加控制技术方面的影响。
按本发明为了调节电极顶端的位置使用作为测量介质的气体。这种气体在压力下封闭在容器中，在加工过程中此容器装在电极的规定位置。在熔炼过程中电极顶端被消耗。在这种情况下，在顶端处的气体容器被熔化，气体流入在炉头中的电极区内。在那里，此气体被气体取样器测量，并通过分析器显示和识别。借助于分析器可以确定气体的品质。通过了解准确的时间或两次气体测量之间的间隔时间，以及了解气体容器在电极中确定的位置，可根据两个容器之间标定的距离，高精度地确定当前的电极长度。作为测量电极长度的补充，由计算机测得电极座在电极上的固定位置、电极支架当前位置、以及所选择的一个在电极上边缘区内的容器的当前位置，并除这些之外处理由气体参数所得的结果。在一种有利的改进中，通过测试设备测量电气参数并传递给计算机。计算机还同时与电极支架垂直移动的控制器相连接，从而形成了一个总体上闭合的调节回路。各个气体容器具有例如金属的壁，金属的熔点可在1400和2600℃之间。容器本身加有至100巴的压力。各个气体容器的间距在小于1米的范围内。内容的距离确定了测量的频率。建议选择尺寸从5厘米起的间距。
各容器的间距可以是周期性均匀的，或也可以是间歇式不同的距离。对于不同的间距，在大约均匀地消耗电极的情况下，可借助于控制测量不同的距离，精确地确定顶端的位置。此外还建议，不同的容器内充以不同的气体，而且上述做法或涉及一个电极，或在具有多个电极的例如用交流电工作的熔炉中，涉及不同的电极。
如同长度测量装置那样，取样器也安装在下炉缸开口端受保护的位置上。在例如因维护造成的更换时，此装置易于更换并可重新准确定位。当然也可以通过光学的手段指示电极顶端的位置，以及必要时可手操纵此设备。
附图中表示了本发明的实例。其中：
图1电弧炉示意图；
图2确定电极顶端位置的计算方法。
图1中表示了电炉的缸10，电极21***其中。电极21由电极支架20固定，它有调节缸23，调节缸23通过横梁22互相连接起来，在横梁22上装有增补装置24。电流供入电极通过接触夹爪25实现。在熔炉工作期间在自焙电极中置入气体容器26，或对于预先焙烧的电极将这些容器的熔炉之外位置正确地安装。这些容器互相有可预先规定的间距，并在电极背对熔池的那一端向电极供入。
测量装置30与计算机R相连，它有一个气体取样器31，取样器经测量导管32与分析仪33连接。在电极21的上边缘区内设有测量装置35，用于测定最后一个气体容器26的坐标。此外，气体分析仪33通过气体测量导线34以及坐标测量装置35通过长度测量导线36与计算机R相连。计算机R与控制装置40连接，它有一个电极支架驱动装置41和增补装置驱动装置43，其中，驱动装置41通过控制导线42以及驱动装置43通过控制导线44与计算机R连接在一起。
此外，计算机R还与一个测定电气参数的装置相连，它有一个测量仪51和测量导线52。
在图2中两个容器26之间的距离c表示。每个容器26有一个连续的编号，其中，ni表示被熔化的气体容器当前的编号，以及nj表示在电极21上边缘区内气体容器26的当前编号。这个编号为nj的气体容器26的坐标用bk表示。在图2中选定了这最后一个气体容器到炉台的距离。此外，结构上规定的距离L，在这里选择作为对此方法特别适用的、在炉台和下炉缸底部外壳之间的距离。此固定点到电极顶端位置的距离用ak表示。
由两次先后测量的数据的数据ak和ak-1以及两次测量之间的时间间隔Δt，以及与上一次测量的时间间隔t、进行增补过程的次数z和增补量Δl，计算机预测当前的电极顶端位置at：
at＝L-(ni-nj)×c+[(ak-ak-1)t/Δt]+bk-z×Δl。
气体容器显示出一种周期性的间隔距离c为c＝m×Δc，其中m＝1，2，3，Δc为最小预定距离。
                         符号表
10电炉的缸
20电极支架
21电极
22横梁
23调节缸
24夹紧装置
25接触夹爪
26气体容器
30测量装置
31气体取样器
32测量导管
33分析仪
34气体测量导线
35测定所设气体容器座标的测量装置
36长度测量导线
40控制装置
41电极支架的驱动装置
42控制导线
43增补装置的驱动装置
44控制导线
50测定电气数据的测量装置
51测量仪
52测量导线
R计算机

Claims (10)

1.调节一个***用电弧加热器或电阻加热器加热的电炉中、固定在支架上的电极顶端位置的方法，在电极中置入制剂，以及，电极的长度通过测量在一个规定位置至制剂呈气态逸出的位置之间距离算出，其特征通过下列步骤表示出来：
a)在生产电极时在电极中成链形地接连排列并相隔间距c地置入气体容器；
b)每个气体容器得到一个顺序号ni；
c)测定那个在电极上边缘区的气体容器的坐标bk，并传输给计算机；
d)在电炉工作期间电极在电极顶端区被消耗，气体容器被熔化，在下炉缸内上升的气体通过测试技术测定，并通报给计算机；
e)由最后一个顺序号为nj的气体容器的数据和通过气体分析测定的被熔化气体容器的当前编号ni，计算机算出在这一时刻电极顶端的位置作为离固定点的距离ak，其中，最后的气体容器相对于固定点的坐标具有间距L：
ak＝L-(ni-nj)×c+bk
并控制电机支架和/或电极座相对于电极的位置。
2.按照权利要求1所述之方法，其特征为：由两次先后测量的数据的数据ak和ak-1以及两次测量之间的时间间隔Δt，以及与上一次测量的时间间隔t、进行增补过程的次数z和增补量Δl，计算机预测当前的电极顶端位置at：
at＝L-(ni-nj)×c+[(ak-ak-1)t/Δt]+bk-z×Δl。
3.按照权利要求1所述之方法，其特征为：气体容器显示出一种周期性的间隔距离c为c＝m×Δc，其中m＝1，2，3，Δc为最小预定距离。
4.按照上述诸权利要求之一所述之方法，其特征为：在电极中交替地置入充有不同气体的气体容器。
5.实施按照权利要求1所述方法之设备，它有一个具有电弧或电阻加热装置的电炉，电炉有一个电极支架，借助于此支架至少可在下炉缸中***一个电极，以及一个测量装置，用以测量电极支架和/或电极的长度和运动，和有一个控制装置，用于垂直移动被夹紧装置夹持住的电极，其特征为：电极具有一些彼此以规定的距离排列的气体容器(26)；以及，设有一个用于气体取样的装置(31-33)，它被安排在电炉的缸(10)上方电极(21)所在区内，并在测量技术上与计算机(R)连接起来，计算机(R)对电极支架(20)的驱动装置(41)施加控制技术方面的影响。
6.按照权利要求5所述之设备，其特征为：电极(21)内置入气体容器(26)，它们的壁具有的熔点高于1400℃。
7.按照权利要求6所述之设备，其特征为：在容器(26)中封入压力p大于1巴的气体。
8.按照权利要求5所述之设备，其特征为：气体容器(26)以一个最小间距为c＝5厘米装入电极(21)中。
9.按照权利要求5所述之设备，其特征为：计算机(R)通过控制导线(44)与驱动装置(43)相连，借助于此驱动装置(43)可松开和压紧电极(21)的夹紧装置(24)。
10.按照权利要求5所述之设备，其特征为：设置测量仪(51)用于测量电气参数，它通过测量导线与计算机(R)连接，计算机(R)对调节缸(23)的驱动装置(41)和夹紧装置(24)的驱动装置(43)施加控制技术方面的影响。
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