專利名稱：調(diào)節(jié)電爐電極頂端位置的方法與設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種調(diào)節(jié)固定在支架上的電極頂端位置的方法，此電極插入一個用電弧加熱裝置或電阻加熱裝置加熱的電爐中，在電極中儲入制劑，電極的長度通過測量從規(guī)定位置到制劑汽化之間的距離算出。
在使用可消耗的電極的電爐或其他設(shè)備中，要求知道各個電極的準(zhǔn)確定位。這一點對于那些在爐子工作期間無法觀察電極頂端的設(shè)備極為重要，例如封閉式熔爐或被爐料覆蓋的爐子。在生產(chǎn)含鐵合金的過程中使用自動焙燒的電極，在生產(chǎn)硅金屬時由于要求的產(chǎn)品純度，采用預(yù)先焙燒的電極。
因為了解電極頂端的準(zhǔn)確位置對于熔鑄工而言具有重要意義，所以當(dāng)前仍在求助于一些方法，以便通過機械-光學(xué)的手段測得頂端的位置，但是在這種情況下要中斷熔煉過程，并必須將要測量或鑒定的頂端從爐料或熔池中取出。此外，還已知一些方法，它們可以在熔爐工作過程中實施。
如由DES2522801已知一種方法，用于測量一個插入電熱熔爐的裝料爐床中的空心電極長度或插入深度，按此方法測量在一根鋼索上的刻度尺下沉量，并在考慮到電極支架的卡爪位置的情況下，確定電極在裝爐料中的插入深度。為了實施此方法需要所謂的空心電極以及使空心電極相對于爐氣密封的復(fù)雜的密封裝置。此外，在鋼索上要裝上所謂的深度探頭(Tufen-sonden)，它們下沉到爐子固體底上直至重量完全消失，隨之而來的已知困難是，鋼索準(zhǔn)確地穿過密封裝置而又不影響測量精度。下列事實表明了另一個缺點底部固體底面的高度和材料成分無法確定并與過程有關(guān)。
由DE3600662A1已知一種測量由弧爐電極沉入深度的方法，按此方法，在電極中直至其底端裝入在熔池?zé)崮茏饔孟驴上牡舻臏y量導(dǎo)線。通過此測量導(dǎo)線應(yīng)得到電的或聲學(xué)的信號。由此文件已知的方法的缺點，是熱量對測量導(dǎo)線的影響，這種影響在電極垂直移動時取決于熔池、在熔池上面的爐料以及在下爐缸中的砌體而更加嚴(yán)重。
在使用(雪德柏爾格)自焙電極時，焙燒電極體在導(dǎo)線之間的導(dǎo)電率無法控制，這種情況起源于，因為間斷式地增補電極，由于電學(xué)或冶金學(xué)方面的原因，使經(jīng)焙燒的電極物質(zhì)，沿垂直軸線的性質(zhì)不均勻。
此外，由DD PS138402已知一種測量電爐中雪德柏爾格自焙型電極自由長度的方法，按此方法，測量從固定在電極中的放射性制劑的通道經(jīng)規(guī)定點直至放射性制劑在電弧區(qū)中汽化的電極送進長度，并由此計算出電極自由長度。
這種方法以有害的方式使用放射性制劑，這就要求采取特殊措施保護逗留在熔爐所在區(qū)域中的人員。另一個缺點是采用了一種大約在電極下邊緣高度置入爐科中冷卻式測量探頭。此測量探頭裝在一根管內(nèi)，它妨礙熔煉過程，并在冷卻介質(zhì)池入下爐缸并因而進入熔體中時，會導(dǎo)致無法預(yù)測的危害。此外，缺點還包括用于制劑所需的外殼以及測量探頭至電弧區(qū)約1-1.5米顯然較遠的距離。除此之外還產(chǎn)生了一些特殊的困難，即要在一個固定的測量高度測量汽化制劑的位置，因為只有在例外的情況下測量儀器的位置才與電極頂端一致。
本發(fā)明的目的是提出一種方法和制成一種設(shè)備，按此方法和設(shè)備，通過簡單的手段，在避免發(fā)生現(xiàn)有方法缺點的情況下，在工作過程中，連續(xù)地精確測量電極頂端的位置，實施調(diào)節(jié)在接觸夾爪以下電極的自由長度以及電極頂端的位置。
本發(fā)明通過方法權(quán)利要求1和設(shè)備權(quán)利要求5特征部分所述之特征來實現(xiàn)。此目的按本發(fā)明為了調(diào)節(jié)電極頂端的位置使用作為測量介質(zhì)的氣體。這種氣體在壓力下封閉在容器中，在加工過程中此容器裝在電極的規(guī)定位置。在熔煉過程中電極頂端被消耗。在這種情況下，在頂端處的氣體容器被熔化，氣體流入在爐頭中的電極區(qū)內(nèi)。在那里，此氣體被氣體取樣器測量，并通過分析器顯示和識別。借助于分析器可以確定氣體的品質(zhì)。通過了解準(zhǔn)確的時間或兩次氣體測量之間的間隔時間，以及了解氣體容器在電極中確定的位置，可根據(jù)兩個容器之間標(biāo)定的距離，高精度地確定當(dāng)前的電極長度。作為測量電極長度的補充，由計算機測得電極座在電極上的固定位置、電極支架當(dāng)前位置、以及所選擇的一個在電極上邊緣區(qū)內(nèi)的容器的當(dāng)前位置，并除這些之外處理由氣體參數(shù)所得的結(jié)果。在一種有利的改進中，通過測試設(shè)備測量電氣參數(shù)并傳遞給計算機。計算機還同時與電極支架垂直移動的控制器相連接，從而形成了一個總體上閉合的調(diào)節(jié)回路。各個氣體容器具有例如金屬的壁，金屬的熔點可在1400和2600℃之間。容器本身加有至100巴的壓力。各個氣體容器的間距在小于1米的范圍內(nèi)。內(nèi)容的距離確定了測量的頻率。建議選擇尺寸從5厘米起的間距。
各容器的間距可以是周期性均勻的，或也可以是間歇式不同的距離。對于不同的間距，在大約均勻地消耗電極的情況下，可借助于控制測量不同的距離，精確地確定頂端的位置。此外還建議，不同的容器內(nèi)充以不同的氣體，而且上述做法或涉及一個電極，或在具有多個電極的例如用交流電工作的熔爐中，涉及不同的電極。
如同長度測量裝置那樣，取樣器也安裝在下爐缸開口端受保護的位置上。在例如因維護造成的更換時，此裝置易于更換并可重新準(zhǔn)確定位。當(dāng)然也可以通過光學(xué)的手段指示電極頂端的位置，以及必要時可手操縱此設(shè)備。
附圖中表示了本發(fā)明的實例。其中

圖1電弧爐示意圖；圖2確定電極頂端位置的計算方法。
圖1中表示了電爐的缸10，電極21插入其中。電極21由電極支架20固定，它有調(diào)節(jié)缸23，調(diào)節(jié)缸23通過橫梁22互相連接起來，在橫梁22上裝有增補裝置24。電流供入電極通過接觸夾爪25實現(xiàn)。在熔爐工作期間在自焙電極中置入氣體容器26，或?qū)τ陬A(yù)先焙燒的電極將這些容器的熔爐之外位置正確地安裝。這些容器互相有可預(yù)先規(guī)定的間距，并在電極背對熔池的那一端向電極供入。
測量裝置30與計算機R相連，它有一個氣體取樣器31，取樣器經(jīng)測量導(dǎo)管32與分析儀33連接。在電極21的上邊緣區(qū)內(nèi)設(shè)有測量裝置35，用于測定最后一個氣體容器26的坐標(biāo)。此外，氣體分析儀33通過氣體測量導(dǎo)線34以及坐標(biāo)測量裝置35通過長度測量導(dǎo)線36與計算機R相連。計算機R與控制裝置40連接，它有一個電極支架驅(qū)動裝置41和增補裝置驅(qū)動裝置43，其中，驅(qū)動裝置41通過控制導(dǎo)線42以及驅(qū)動裝置43通過控制導(dǎo)線44與計算機R連接在一起。
此外，計算機R還與一個測定電氣參數(shù)的裝置相連，它有一個測量儀5)和測量導(dǎo)線52。
在圖2中兩個容器26之間的距離c表示。每個容器26有一個連續(xù)的編號，其中，ni表示被熔化的氣體容器當(dāng)前的編號，以及nj表示在電極21上邊緣區(qū)內(nèi)氣體容器2 6的當(dāng)前編號。這個編號為nj的氣體容器26的坐標(biāo)用bk表示。在圖2中選定了這最后一個氣體容器到爐臺的距離。此外，結(jié)構(gòu)上規(guī)定的距離L，在這里選擇作為對此方法特別適用的、在爐臺和下爐缸底部外殼之間的距離。此固定點到電極頂端位置的距離用ak表示。
符號表10電爐的缸20電極支架21電極22橫梁23調(diào)節(jié)缸24夾緊裝置25接觸夾爪26氣體容器30測量裝置31氣體取樣器
32測量導(dǎo)管33分析儀34氣體測量導(dǎo)線35測定所設(shè)氣體容器座標(biāo)的測量裝置36長度測量導(dǎo)線40控制裝置41電極支架的驅(qū)動裝置42控制導(dǎo)線43增補裝置的驅(qū)動裝置44控制導(dǎo)線50測定電氣數(shù)據(jù)的測量裝置51測量儀52測量導(dǎo)線R計算機
權(quán)利要求
1.調(diào)節(jié)一個插入用電弧用電弧加熱器或電阻加熱器加熱的電爐中、固定在支架上的電極頂端位置的方法，在電極中置入制劑，以及，電極的長度通過測量在一個規(guī)定位置至制劑汽化之間距離算出，其特征通過下列步驟表示出來a)在生產(chǎn)電極時在電極中成鏈形地接連排列并相隔間距(c)地置入氣體容器；b)每個氣體容器得到一個順序號(ni)；c)測定那個在電極上邊緣區(qū)的氣體容器的坐標(biāo)(bk)，并傳輸給計算機；d)在電爐工作期間電極在電極頂端區(qū)被消耗，氣體容器被熔化，在下爐缸內(nèi)上升的氣體通過測試技術(shù)測定，并通過給計算機；e)由最后一個順序號為(nj)的氣體容器的數(shù)據(jù)和通過氣體分析測定的被熔化氣體容器的當(dāng)前編號(ni)，計算機算出在這一時刻電極頂端的位置作為離固定點的距離(ak)，其中，最后的氣體容器相對于固定點的坐標(biāo)具有間距(L)ak＝L－(ni-nj)×c＋bk并控制電機支架和/或電極座相對于電極的位置。
2.按照權(quán)利要求1所述之方法，其特征為由兩次先后測量的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)(ak)和(ak-1)以及兩次測量之間的時間間隔(Δt)，以及與上一次測量的時間間隔(t)、進行增補過程的次數(shù)(z)和增補量(Δl)，計算機預(yù)測當(dāng)前的電極頂端位置(at)at＝L－(ni-nj)×c＋[(ak-ak-1)t/Δt]＋bk-z×Δl
3.按照權(quán)利要求1所述之方法，其特征為氣體容器顯示出一種周期性的間隔距離c為c＝1∶2∶3×Δc，其中Δc為最小預(yù)定距離。
4.按照上述諸權(quán)利要求之一所述之方法，其特征為在電極中交替地置入充有不同氣體的氣體容器。
5.實施按照權(quán)利要求1所述方法之設(shè)備，它有一個具有電弧或電阻加熱裝置的電爐，電爐有一個電極支架，借助于此支架至少可在下爐缸中插入一個電極，以及一個測量裝置，用以測量電極支架和/或電極的長度和運動，和有一個控制裝置，用于垂直移動被夾緊裝置夾持住的電極，其特征為電極具有一些彼此以規(guī)定的距離排列的氣體容器(26)；以及，設(shè)有一個用于氣體取樣的裝置(31-33)，它被安排在電爐的缸(10)上方電極(21)所在區(qū)內(nèi)，并在測量技術(shù)上與計算機(R)連接起來，計算機(R)對電極支架(20)的驅(qū)動裝置(41)施加控制技術(shù)方面的影響。
6.按照權(quán)利要求5所述之設(shè)備，其特征為電極(21)內(nèi)置入氣體容器(26)，它們的壁具有的熔點高于1400℃。
7.按照權(quán)利要求6所述之設(shè)備，其特征為在容器(26)中封入壓力p大于1巴的氣體，例如氦。
8.按照權(quán)利要求5所述之設(shè)備，其特征為氣體容器(26)以一個最小間距為c＝5厘米裝入電極(21)中。
9.按照權(quán)利要求5所述之設(shè)備，其特征為計算機(R)通過控制導(dǎo)線(44)與驅(qū)動裝置(43)相連，借助于此驅(qū)動裝置(43)可松開和壓緊電極(21)的夾緊裝置(24)。
10.按照權(quán)利要求5所述之設(shè)備，其特征為設(shè)置測量儀(51)用于測量電氣參數(shù)，它通過測量導(dǎo)線與計算機(R)連接，計算機(R)對調(diào)節(jié)缸(23)的驅(qū)動裝置(41)和夾緊裝置(24)的驅(qū)動裝置(43)施加控制技術(shù)方面的影響。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種調(diào)節(jié)插入用電弧或電阻加熱器加熱的電爐中的電極頂端位置的方法和設(shè)備。為了在工作過程中對電極頂端位置和它的定位進行精確測量，按本發(fā)明建議，在電極中成鏈形地裝入以規(guī)定間距接連排列的氣體容器(26)，其中，每個氣體容器得到一個順序號(mi)。電極頂端的位置由計算機根據(jù)具有順序號(mj)最后一個氣體容器的參數(shù)，和由氣體儀通過熔煉過程在下爐缸中上升的氣體確定的被熔化氣體容器當(dāng)前的編號算出。然后，對電極支架(20)的驅(qū)動裝置(41)施加控制技術(shù)方面的影響。
文檔編號F27B3/28GK1141113SQ9419479
公開日1997年1月22日 申請日期1994年12月6日 優(yōu)先權(quán)日1993年12月7日
發(fā)明者瓦爾特·魏舍德爾, 于爾根·孔策 申請人:曼內(nèi)斯曼股份公司