DE3600662C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Messen der Absenktiefe einer Elektrode eines Lichtbogenofens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung gemäß der Oberbegriffe der Ansprüche 1 und 5.

Ein ausgeglichener elektro-thermischer Prozeß wird u. a. durch das exakte Einhalten der Elektrodenposition zum Schmelzgut erreicht.

Bei einer Reihe der bekannten Meßmethoden wird indirekt oder von der Elektrodenspitze weit entfernt gemessen. So wird beispielsweise das Gewicht der Elektrode als Maß für die Elektrodenlänge benutzt (DE-OS 25 31 853) oder es ist eine Kombination von Meßwerten, insbesondere Gewicht- und Längenmessung (DE-OS 27 21 664) zur Erfassung der Elek­ trodenstellung benutzt.

Andere Meßmethoden erfordern eine besondere Form der Elektrode. So ist aus DE-AS 20 63 449 bekannt, ein Stahlseil durch die Bohrung einer Elektrode auf ein durch den staubförmigen Möller gebildetes Polster herabzulassen. Die hierfür benötigte Länge des Stahlseils wird mechanisch gemessen. Dieses Verfahren kann lediglich bei Hohl­ elektroden verwendet werden.

Da die bekannten Meßmethoden zur Messung der Lage der Elektroden­ spitze während des Schmelzprozesses nicht zufriedenstellend arbeiten, wird in der betrieblichen Praxis immer wieder auf die manuelle Messung mittels Fühllanze zurückgegriffen.

Die Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, die oben genannten Nachteile zu vermeiden und bei hoher Genauigkeit die aktuelle Lage der Elektrodenspitze kontinuierlich und automatisierbar aufzuzeigen.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 5 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Ansprüchen 2 bist 4 und 6, 5 und 7. Erfindungsgemäß werden Signale von einem Meßgerät in eine Meßleitung, die durch die Elektrode vom Kopf bis zum Fußende geführt ist und die durch thermischen Einfluß an ihrem Fußende defi­ nierten Veränderung unterliegt, gesandt und vom zurückkommenden Sig­ nal wird die zeitliche Verzögerung und/oder die Veränderung der abso­ luten Größe im Vergleich zum ausgesandten Signal ermittelt.

Die Länge der Meßleitung und die exakte Lage des Fußes der Meßleitung in der Elektrodenspitze ist zu Beginn des Schmelzprozesses bekannt. Während des Schmelzprozesses wird das freie Ende der Meßleitung an der Elektrodenspitze hohen Temperaturen ausgesetzt. Dieser thermische Einfluß wird genutzt, um das Fußende der Meßleitung entweder innig zu verbinden oder eine bestehende Verbindung zu lösen und somit eine Veränderung der zu messenden Werte zu bewirken.

Als Meßgrößen bieten sich elektrische Signale an. Die Länge der Meßleitung beeinflußt dabei die Meßsignale. Bei elektri­ schen Meßgrößen wird vorwiegend der Widerstand gemessen.

Erfindungsgemäß wird zur Durchführung des oben beschriebenen Verfah­ rens eine Meßleitung eingesetzt, bei der Elemente vorgesehen sind, die unter thermischem Einfluß definierten Veränderungen unterliegen. Während des Schmelzprozesses stellt sich in der Elektrodenspitze ein relativ konstantes Temperaturprofil ein. Diesen Isothermen wird er­ findungsgemäß die temperaturabhängige "Schaltzeit" angepaßt.

Neben den am Fußende eine Verbindung schaffenden Elementen der Meß­ leitung wird bei einer Ausführungsform eine stufenweise Än­ derung des Meßwertes durch Öffnen einzelner Elemente am Fußende des im Bereich der Elektrodenspitze befindlichen Meßleitungsteils be­ wirkt. Hierzu wird eine mehrdrahtige Meßleitung eingesetzt, die im Abstand zueinander Verbindungselemente einzelner Drähte aufweist und der diese einzelnen Verbindungselemente unter Einfluß der hohen am Ende der Elektrodenspitze herrschenden Temperatur verbrennen.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird zum einen eine hohe Meßgenauigkeit der Lage der Elektrodenspitze erreicht, da die Meßleitung bis in die Elektroden­ spitze geführt ist und durch thermische Einwirkung in seiner Länge verändert wird und zum anderen ist die Messung kontinuierlich durch­ führbar und eröffnet damit die Möglichkeit einer Automatisierung. Die erfindungsgemäßen Meßleitungen und die Verbindungselemente sind ro­ bust, so daß sie während der Montage in die Elektrode kaum beschä­ digbar sind. Während des Betriebes werden die Leitungen weder durch heiße Gase noch durch Staub oder ähnliches beeinträchtigt. Die Meß­ geräte der Meßeinrichtung können bei Bedarf außerhalb des Ofenbereichs aufgestellt werden und sind dadurch nicht durch die rauhe Ofenatmo­ sphäre Beschädigungen ausgesetzt.

Nachstehend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen mittels der Zeichnung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 schematische Darstellung der Anordnung einer Meßeinrichtung in einer Elektrode eines Elektro-Reduktionsofens,

Fig. 2 Bauteile für das Lösen mittels Drahtelementen,

Fig. 3 Bauteile für das Lösen mittels umhüllter Drahtelemente.

Die Fig. 1 zeigt in stark vereinfachter Form einen Lichtbogenofen (hier ein Lichtbogen-Reduktionsofen 10), dessen Ofengefäß 17 auf einem Fundament 11 ruht. Im Ofengefäß 17 befindet sich das Schmelz­ produkt 16, oberhalb dessen sich der Möller 14 befindet. Durch den Möller 14 ragt die Elektrode 12 bis hinein zum Reduktionsraum 15, der sich zwischen Elektrodenspitze 12 und dem Schmelzprodukt 15 im Möller 14 bildet.

Die Elektrode 12 wird von der Haltevorrichtung 13 in vertikaler Lage gehalten. In der Elektrode 12 ist die bis zur Elektrodenspitze ge­ führte Meßleitung 22 der Meßeinrichtung 20 angeordnet, deren Adern 23 (hin) und 24 (zurück) zum Meßgerät 21 führen.

Die Fig. 2 und 3 zeigen Bauteile 40 für das Lösen der Verbindung zwischen der Ader 23 und 24. Die Adern 23 und 24 bestehen dabei aus mehreren Drähten 42. In der Figur sind einfache Drahtelemente 41 dargestellt. Bei der Fig. 3 sind diese Drahtelemente 41 von einer Hülse 43 umgeben. Diese Hülse 43 besteht aus einem leicht entflamm­ baren Stoff, beispielsweise Thermit. Durch Temperatureinwirkung schmelzen die Drahtelemente 41 auf.

Claims (7)

1. Verfahren zum Messen der Absenktiefe einer Elektrode eines Lichtbogenofens, insbesondere eines Lichtbogenreduktionsofens während des Schmelzprozesses, dadurch gekennzeichnet, daß die ausgesandten und die empfangenen Signalen einer zu einem Teil in der Elektrode angeordneten, bis zum Elektrodenfuß ge­ führten und während des Schmelzprozesses an ihrem Fußende durch die Wärmeenergie des Schmelzbades verzehrbaren Meßleitung er­ mittelt, verglichen und in Beziehung zur Lage des Fußpunktes der Elektrode gesetzt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßgrößen über eine zweiadrige Meßleitung, deren Adern an ihrem dem Schmelzbad zugewandten Ende in Verbindung stehen, geführt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Meßgröße der elektrische Widerstand der Meßleitung er­ mittelt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zeitabstand zwischen den Eingangs- und Ausgangszeitpunkt eines Signals ermittelt wird.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einem Meßgerät und einer Meßleitung in einem Lichtbogenofen, insbesondere einem Lichtbogenreduktionsofen, der mit mindestens einer Elektrode versehen ist, die an einer mit dem Fundament fest verbundenen Haltevorrichtung in vertikaler Richtung ver­ schiebbar angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet,

• - daß die Meßleitung (22) zweiadrig ausgebildet ist,
• - daß die Adern (23, 24) achsparallel geführt sind und
• - daß die Adern (23, 24) aus mehreren Drähten (42) bestehen und Bauteile (40) mit Elementen (41) aufweisen, die bei geringeren Temperaturen abschmelzen als die Drähte (42) in den Adern (23, 24).

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente (41) aus einem Werkstoff bestehen, der einen Schmelzpunkt besitzt, der geringer ist als der Schmelzpunkt der Drähte (42).

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente (41) von Hülsen (43) umgeben sind, die im Vergleich zu Elementen (41) und den Drähten (42) leicht entflammbar sind.