JP2883447B2 - 電気炉電極の先端の位置調整方法及び装置 - Google Patents

電気炉電極の先端の位置調整方法及び装置

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JP2883447B2 JP7515887A JP51588795A JP2883447B2 JP 2883447 B2 JP2883447 B2 JP 2883447B2 JP 7515887 A JP7515887 A JP 7515887A JP 51588795 A JP51588795 A JP 51588795A JP 2883447 B2 JP2883447 B2 JP 2883447B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、電極の中に標本が入れられ、前記電極の長
さが、気化した標本までの所定点からの距離の検出によ
り計算される、アーク加熱装置又は抵抗加熱装置により
加熱される電気炉の中に浸漬され担持装置に固定されて
いる電極の先端の位置調整方法に関する。
消耗する電極を使用する電気炉又はその他の装置で
は、個々の電極の正確な位置を検出することが必要であ
る。これが特に重要な装置は、炉の作動中は電極先端が
観察できない装置であり、例えば閉鎖されている炉、ス
ラグ及び融剤の混和物で覆われている炉である。鉄含有
合金の製造プロセスでは、自己消損電極が設けられ、ケ
イ素合金を生成する場合には、生成物に要求される純度
が高いので非消損電極が使用される。
電極先端の正確な位置を知る事が重要であるので、現
在でも使用されている方法は、機械光学的に先端位置を
検出する方法であるが、しかしこの方法では溶融プロセ
スが中断され、先端を測定又は予測するためには先端を
スラグ及び融剤の混和物又は溶融金属から取出さなけれ
ばならない。更に、炉の作動中に実行できる複数の方法
が公知である。
例えばドイツ特許出願公開第DE−OS2522801号公報か
ら、電熱溶解炉の材料が装入されている炉床の中に浸漬
されている空洞電極の長さ又は浸漬深さを、測定棒の下
降をロープで測定し、電極ホルダの消損状態を考慮し
て、装入材料の中への電極の浸漬深さを決める測定方法
が公知である。
この方法を実行するためにはいわゆる空洞電極が必要
であり、空洞電極が炉ガスに対して密封する複雑な密封
部材が必要である。更にローブにいわゆる浸漬センサが
取付けられ、浸漬センサは、完全に重量負荷が無くなる
まで炉の固体底面まで下降させられる。この場合の周知
の困難は、密封部材を通過してロープを正確に案内し、
その際に測定精度を劣化させてはならないことにある。
別の欠点は、床の固体底面の高さ及び材料組成が定めら
れておらずプロセスに依存する点である。
ドイツ特許出願公開第DE3600662A1号公報から、電極
の中にこの電極の脚部端部まで、溶融金属浴の熱エネル
ギにより消耗される測定線が挿入され、これらの測定線
により電気信号又は音響信号を検出する、アーク炉の電
極の下降深さの測定方法が公知である。
この文献から公知の方法の欠点は、測定線への熱的影
響であり、更に熱的影響は、電極が垂直に運動する際に
浴とこの浴の上の前記混和物と路容器の中のライニング
とに強く依存する。
ゼーデルベルグ電極を使用する場合、線と線との間の
消損電極体の導電性の影響は制御できない。これは、垂
直軸線に沿っての焼かれた電極塊の特性が不均一である
ことに由来する。この不均一性は、電極の補給が金属的
又は冶金的原因に由来して不連続的であることに起因す
る。
更にドイツ特許出願第DD−PS138402号明細書から、放
射性標本が、電極の中に固定されたある特定の通過点か
らアークゾーンの中で放射性標本が蒸発するまでに前送
りされる際の前送り長さを測定し、その測定値から電極
の自由長を計算する、電気炉の中のゼーデルベルグタイ
プ電極の自由長を求める方法が公知である。
この方法の欠点は、炉の領域内にいる人間を保護する
特別の措置が必要となる放射性標本が使用される点であ
る。
別の１つの欠点は、電極下部エッジの高さとほぼ同一
の高さで前記混和物の中に設けられ冷却される測定セン
サを使用することにある。この測定センサは管の中に設
けられ、この管は炉のプロセスを妨げ、冷却媒体が流出
して炉容器の中に流入し、ひいては溶融金属の中に流入
する際に予測できない損傷が発生することがある。更に
別の１つの欠点は、測定センサとアークゾーンとの間の
距離が約１〜1.5mと大幅に大きいことにある。更に、蒸
発した標本の測定するための固定された高さに測られて
いる位置が電極先端と一致するのは例外的な場合しかな
いという困難がある。
本発明の課題は、簡単な手段により公知の方法の欠点
を除去して、電極先端の位置を測定し、プロセスの間に
接触ジョーの下方の電極の自由長を正確に連続的に調整
し、電極先端を正確に連続的に位置決めする方法及び装
置を提案することにある。
上記課題は本発明により、請求の範囲第１項及び第５
項の特徴部分に記載の特徴により解決される。本発明で
は、電極先端の位置を調整するために測定媒体としてガ
スが使用される。このガスは、圧力を印加されて容器の
中に閉じ込められ、これらの容器は製造の間に電極の所
定位置に取付けられる。溶融作動の間に電極の先端は消
耗する。この場合、先端にあるガス容器が溶融され、ガ
スが電極の領域内を流れて炉の頭部に流出す。炉の頭部
でガスはガス試料採取装置により採取され、分析器を介
して表示されて識別される。分析器を用いて、ガスの品
質を求めることができる。２つのガス測定の間の正確な
時間又は時間間隔を求め、電極の中のガス容器の所定位
置を求めることにより、実際の電極長を、２つの容器の
間の調整された間隔を変数とする関数として高い精度で
求めることができる。
電極長の測定のために補足的に、電気把持装置が電極
を把持する際の作用点と、電極担持装置の実際の位置
と、電極の上部エンジンの領域内の選択された容器の実
際の位置が、計算機により求められ、これらの値は処理
されて、ガスデータから得られた結果が得られる。本発
明の１つの有利な実施の形態では、測定装置により電気
データが測定技術的に求められ、計算機に伝送される。
この計算機は、電極担持装置を垂直に移動する制御装置
にも接続され、従って全体として、閉ループ制御回路が
形成されている。個々のガス容器の壁は金属から成り、
1400〜2500℃の溶融温度を有する。容器自身は、100バ
ールまでの圧力を印加されて充填されている。個々のガ
ス容器の間の間隔は、1mより小さい。容器の間の間隔に
より測定の頻度が決まる。5cm以上の間隔を選択するこ
とが提案される。
個々の容器の間の間隔は、周期的に均一に又はリズム
的に異なる間隔であってもよい。間隔が異なると、電極
がほぼ均一に消耗されている場合に先端位置を、異なる
間隔の検査測定により正確に求めることができる。更
に、異なる容器を異なるガスにより充填することが提案
され、この場合、１つの電極の異なる容器に異なるガス
を充填する場合もあり、複数の電極により例えば３相交
流により作動される炉において異なる電極に異なるガス
を充填する場合もある。
試料摂取装置と長さ測定装置とは、保護された状態で
炉容器の開放端に取付けられている。例えば保守の際の
交換の場合、これらの装置は容易に交換でき、再び正確
に位置決めできる。
勿論、電極先端の位置を光学的に表示することも可能
であり、装置を必要ならば手動で制御することも可能で
ある。
本発明の１つの例が、添付図面に示されている。
第１図はアーク炉の概略的に示す断面図、第２図は電
極先端の位置を求める計算方法を概略的に示す断面図で
ある。
第１図には電気炉の容器10が示され、容器10の中に電
極21が突出している。電極21は電極担持装置20により保
持され、電極担持装置20は調整シリンダ23を有し、調整
シリンダ23は横材22を介して互いに接続され、横材22に
は補給装置23が取付けられている。電極への給電は接触
ジョー25を介して行われる。
自己消損電極の中にはガス容器２炉が炉の作動中に入
れられるか、又は、非消損電極の場合には炉の外部に正
しい位置で取付けられている。これらのガス容器は26は
互いに所定の間隔で離れて配置され、電極の溶融金属浴
と反対側の端部に通じている。
測定装置30は計算機Ｒに接続され、測定装置30はガス
試料採取装置31を有し、ガス試料採取装置31は測定導線
32を介して分析器33に接続されている。
電極21の上部エッジの領域内に測定装置35が配置さ
れ、測定装置35は、上端側のガス容器26のうちの１つの
ガス容器26の座標を検出する。更にガス分析器33がガス
測定線34を介して、そして座標測定装置35が長さ測定線
36を介して、計算機Ｒに接続されている。
更に計算機Ｒは制御装置40に接続され、制御装置40は
電極担持装置の駆動装置41と、補給装置の駆動装置43と
を有し、駆動装置41は制御線42を介して、そして駆動装
置43は制御線44を介して、計算機Ｒに接続されている。
更に計算機Ｒは、電気データ検出装置に接続され、電
気データ検出装置は測定器51及び測定線52を有する。
第２図には、２つの容器26の間の間隔がｃにより示さ
れている。個々のガス容器26は、通し番号を有し、n
iは、溶融されたガス容器の実際の番号であり、njは、
電極21の上部エッジの領域内のガス容器26の通し番号で
ある。このガス容器26の座標は、記号nj及びbkにより示
されている。第２図には、上端側のガス容器と炉プラッ
トフォームとの間の間隔が選択されている。更に、構造
的に前もって定められている間隔Ｌが、この場合に本発
明の方法にとりわけ適する、炉プラットフォームと炉容
器の底面の外側外被との間の間隔として選択された。こ
の固定点と電極先端の位置との間の間隔は、akにより示
されている。
参照番号リスト 10 電気炉の容器 20 電極担持装置 21 電極 22 横材 23 調整シリンダ 24 クランプ装置 25 接触ジョー 30 測定装置 31 ガス試料採取装置 32 測定線 33 分析器 34 ガス測定線 35 前もって与えられているガス容器の座標を検出する
測定装置 36 長さ測定線 40 制御装置 41 電極担持装置の駆動装置 42 制御線 43 補給装置の駆動装置 44 制御線 50 電気データを収集する測定装置 51 測定器 52 測定線 Ｒ 計算機
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H05B 7/00 - 7/22

Claims (10)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】電極の中に標本が入れられ、前記電極の長
    さが、気化した標本までの所定点からの距離の検出によ
    り計算される、アーク加熱装置又は抵抗加熱装置により
    加熱される電気炉の中に浸漬され担持装置に固定されて
    いる電極の先端の位置調整方法において、 ａ）電極を製造する際に前記電極の中に、鎖状に互いに
    隣接して配置されているガス容器がある間隔（ｃ）で入
    れられるステップと、 ｂ）それぞれのガス容器に通し番号（ni）を付すステッ
    プと、 ｃ）複数のガス容器のうちの電極の上部エッジの近傍の
    １つのガス容器の座標（bk）が検出され、計算機に伝送
    されるステップと、 ｄ）電気炉の作動中に電極の先端領域が消耗し、ガス容
    器が溶融し、炉容器の中で上昇するガスが測定技術的に
    検出されるステップと、 ｅ）前記通し番号（nj）を有するガス容器のデータと、
    ガス分析を介して求められた溶融したガス容器の通し番
    号（ni）とから、計算機がこの時点での電極先端を、ガ
    ス容器の座標の固定点に対して間隔（Ｌ）を有する固定
    点までの間隔（ak）として次式、 ak＝Ｌ−（ni−nj）＊ｃ＋bk により計算し、電極に対する電極担持装置及び／又は電
    極把持装置の位置を制御するステップとを有することを
    特徴とする電極の先端の位置調整方法。
  2. 【請求項２】２つの順次に続く測定値（ak）及び
    （ak-1）と、前記測定値（ak）と前記測定値（ak-1）と
    の間の時間間隔（Δｔ）と、以前の最後の回の測定時点
    （ｔ）からの時間間隔と、行われた補給動作の数（ｚ）
    と、電極を炉の中に送り込む１回当りの補給距離（Δ
    ｌ）とから、計算機により瞬時の電極先端位置（at）が
    次式、 at＝Ｌ−（ni−nj）＊ｃ＋［（ak−ak-1）＊t/Δｔ］＋
    bk−ｚ＊Δｌ により予測されることを特徴とする請求の範囲第１項に
    記載の電極の先端の位置調整方法。
  3. 【請求項３】Δｃを前もって与えられている小さい単位
    間隔とするとき、ガス容器の間隔（ｃ）が、ｃ＝1:2:3
    ×Δｃを周期的に繰り返すことを特徴とする請求の範囲
    第１項に記載の電極の先端の位置調整方法。
  4. 【請求項４】電極の中に交互に、異なるガス充填度を有
    するガス容器が入れられることを特徴とする請求の範囲
    第１項から第３項のうちのいずれか１項に記載の電極の
    先端の位置調整方法。
  5. 【請求項５】電極担持装置を有するアーク加熱装置又は
    抵抗加熱装置を備える電気炉と、炉容器の中に浸漬可能
    な少なくとも１本の電極と、前記電極担持装置又は電極
    の長さと動きを検出するための測定装置と、クランプ装
    置によって把持されている電極を鉛直方向に移動させる
    制御装置を備える、請求の範囲第１項に記載の方法を実
    施する装置において、前記電極に定められた相互間隔で
    配置されているガス容器（25）と、電気炉（10）の上方
    で電極（21）の近傍に配置されたガス試料採取装置（31
    〜33）と、通常の計測技術により前記ガス試料採取装置
    に結合され電極担持装置を制御する計算機（Ｒ）とを備
    えることを特徴とする装置。
  6. 【請求項６】電極（21）の中にガス容器（26）が入れら
    れ、前記ガス容器（236）の壁が、1400℃を越える溶融
    温度を有することを特徴とする請求の範囲第５項に記載
    の装置。
  7. 【請求項７】容器（26）の中にガス例えばヘリウムが、
    １バールより大きいｐバールの圧力で閉じ込められてい
    ることを特徴とする請求の範囲第６項に記載の装置。
  8. 【請求項８】ガス容器（26）が電極（21）の中にｃ＝5c
    mの最小相互間隔で収容されていることを特徴とする請
    求の範囲第５項に記載の装置。
  9. 【請求項９】前記計算機（Ｒ）が制御線（44）を介して
    駆動装置（43）に接続され、前記駆動装置（43）により
    電極（21）のクランプ装置（24）が取外し及び押圧可能
    であることを特徴とする請求の範囲第５項に記載の装
    置。
  10. 【請求項１０】電気データを収集する測定器（51）が設
    けられ、前記測定器（51）は測定線（52）を介して計算
    機（Ｒ）に接続され、前記計算機（Ｒ）は調整シリンダ
    （23）の駆動装置（41）を制御し、前記計算機（Ｒ）は
    クランプ装置（24）の駆動装置（43）も制御することを
    特徴とする請求の範囲第５項に記載の装置。
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