BR112018071459B1 - METHOD OF MONITORING THE LENGTH OF AN ELECTRODE OF AN ARC FUSION SYSTEM OR OF OBTAINING AN INDICATION THEREOF AND ARC FUSION SYSTEM - Google Patents
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Abstract
A presente invenção refere-se a um sistema de fusão a arco (10) e a um método de monitorar um comprimento de um eletrodo do sistema de fusão a arco 10 ou de obter uma indicação do mesmo. O sistema (10) inclui pelo menos um eletrodo, um arranjo de medição de corrente que é configurado para medir a corrente no eletrodo durante a operação, e um arranjo de processamento. O arranjo de processamento é configurado para determinar uma variação da corrente no eletrodo medido pelo arranjo de medição de corrente sobre um período de tempo, e derivar um valor de variação de corrente que é indicativo de um comprimento do eletrodo. A derivação do valor de variação de corrente é baseada pelo menos na variação determinada da corrente sobre o período de tempo.The present invention relates to an arc fusion system (10) and a method of monitoring a length of an electrode of the arc fusion system 10 or obtaining an indication thereof. The system (10) includes at least one electrode, a current measuring arrangement that is configured to measure the current in the electrode during operation, and a processing arrangement. The processing arrangement is configured to determine a variation of the current in the electrode measured by the current measuring arrangement over a period of time, and derive a current variation value that is indicative of a length of the electrode. The derivation of the current variation value is based at least on the determined variation of the current over the time period.
Description
[0001] A presente invenção refere-se a um sistema de fusão a arco e a um método de identificar/determinar uma mudança no comprimento do eletrodo de um eletrodo que faz parte do sistema de fusão a arco.[0001] The present invention relates to an arc fusion system and a method of identifying/determining a change in electrode length of an electrode that is part of the arc fusion system.
[0002] No processo de fusão, um eletrodo à base de carbono é submerso na carga com uma ponta do eletrodo em uma profundidade desconhecida. A finalidade dos eletrodos é a de conduzir eletricidade e prover a energia necessária exigida pelo processo. Um ou mais eletrodos podem ser usados no processo. Os eletrodos podem ser pré-fabricados e substituídos, conforme necessário, ou continuamente formados (conhecidos como eletrodos Soderberg). A reposição efetiva dos eletrodos é uma função crítica e afeta a estabilidade e a eficiência do processo de produção (eletrodos são baseados em carbono e, portanto, também participam da reação). Existe um comprimento de eletrodo ideal que não apenas assegura a fusão eficaz e eficiente, mas também a continuidade do processo de formação de eletrodos em mantendo correntes de eletrodos médias apropriadas (no caso dos eletrodos Soderberg).[0002] In the melting process, a carbon-based electrode is submerged in the charge with one tip of the electrode at an unknown depth. The purpose of the electrodes is to conduct electricity and provide the necessary energy required by the process. One or more electrodes can be used in the process. Electrodes can be prefabricated and replaced as needed, or continuously formed (known as Soderberg electrodes). Effective electrode replacement is a critical function and affects the stability and efficiency of the production process (electrodes are carbon-based and therefore also participate in the reaction). There is an ideal electrode length that not only ensures effective and efficient melting, but also the continuity of the electrode formation process while maintaining appropriate average electrode currents (in the case of Soderberg electrodes).
[0003] A manutenção de ótimos comprimentos de eletrodos provou ser uma das atividades mais difíceis (e potencialmente inibidoras de desempenho) enfrentadas diariamente pelo pessoal de produção. Devido à natureza do circuito elétrico empregado, é difícil determinar os comprimentos de eletrodo observando os parâmetros do "painel", tais como a corrente e a resistência de eletrodos. Apenas em casos extremos de rupturas de eletrodo (isto é, o encurtamento do eletrodo), estes parâmetros irão fornecer uma indicação da ocorrência, mas o uso dos mesmos para manter os comprimentos provou ser, contudo, um exercício inútil. Várias tentativas foram feitas para solucionar este problema, sem que nenhuma delas provesse uma solução aceitável (normalmente devido às implicações financeiras, às modificações necessárias a serem feitas às instalações existentes e/ou à precisão do método).[0003] Maintaining optimal electrode lengths has proven to be one of the most difficult (and potentially performance-inhibiting) activities faced daily by production personnel. Due to the nature of the electrical circuit used, it is difficult to determine electrode lengths by observing "panel" parameters such as current and electrode resistance. Only in extreme cases of electrode ruptures (i.e. electrode shortening) will these parameters provide an indication of occurrence, but using them to maintain lengths has nevertheless proven to be a futile exercise. Several attempts have been made to solve this problem, with none of them providing an acceptable solution (usually due to the financial implications, the necessary modifications to be made to existing facilities and/or the accuracy of the method).
[0004] Inúmeros métodos se baseiam na medição do peso do eletro. Estes métodos se baseiam no fato de um eletrodo mais longo vir a necessariamente pesar mais do que um eletrodo mais curto, podendo, consequentemente, ser calculado o comprimento exato assumindo certa densidade de massa de eletrodo. Desde o seu advento, o método foi também aperfeiçoado eliminado fontes potenciais de variabilidade. Inicialmente, foi usado o peso de toda a columa do eletrodo. Este método foi aperfeiçoado em eliminando os distúrbios de peso que surgem dos componentes associados com o manto do eletrodo (tubos de barra flexíveis, atrito com vedações de teto, fluxo de água, etc.), colocando células de carga abaixo dos grampos deslizantes, isolando assim o peso do eletrodo (carcaças de aço, pasta e seção de eletrodo cozido) (Sidorski, E., 2006. Arc furnace electrode length determination. Estados Unidos da América, Patente No. 7095777). Uma alteração adicional deste método é a de compensar as forças de plasma levando em conta as correntes dos eletrodos (Allen, C. & Motter, J., 1975. System for determining electrode length. Estados Unidos da América, Patente No. US3872231).[0004] Numerous methods are based on measuring the weight of the electro. These methods are based on the fact that a longer electrode will necessarily weigh more than a shorter electrode, and consequently the exact length can be calculated assuming a certain electrode mass density. Since its advent, the method has also been refined by eliminating potential sources of variability. Initially, the weight of the entire electrode column was used. This method has been perfected by eliminating weight disturbances arising from components associated with the electrode mantle (flexible bar tubes, friction with roof seals, water flow, etc.), placing load cells below the sliding clamps, isolating thus the weight of the electrode (steel casings, paste and cooked electrode section) (Sidorski, E., 2006. Arc furnace electrode length determination. United States of America, Patent No. 7095777). An additional modification of this method is to compensate the plasma forces by taking into account the electrode currents (Allen, C. & Motter, J., 1975. System for determining electrode length. United States of America, Patent No. US3872231).
[0005] Um método alternativo é o de fazer uso de um modelo de consumo. Quando usado em conjunto com valores diários de deslizamento, o comprimento teórico de eletrodo pode ser determinado. Mintek usa tal método de determinar comprimentos de eletrodo (seu modelo de consumo se baseia na entrada de potência) (Hockaday, C., 2015. Electrode length determinator [Interview] (29 de dezembro de 2015)). A precisão do modelo é obviamente dependente da precisão dos dados de consumo. O consumo varia com condições de excesso de carbono, regime de escória, etc., tornando este método muito impreciso. Este método também é incapaz de detectar rupturas de eletrodos.[0005] An alternative method is to make use of a consumption model. When used in conjunction with daily slip values, the theoretical electrode length can be determined. Mintek uses such a method of determining electrode lengths (its consumption model is based on power input) (Hockaday, C., 2015. Electrode length determinator [Interview] (29 December 2015)). The accuracy of the model is obviously dependent on the accuracy of the consumption data. Consumption varies with conditions of excess carbon, slag regime, etc., making this method very inaccurate. This method is also unable to detect electrode ruptures.
[0006] Existe uma patente onde o comprimento é determinado usando a diferença potencial entre dois pontos no revestimento do forno (um ponto estando tão próximo quanto possível do eletrodo que é medido) e a corrente do eletrodo (Kalgraf, K., Morkesdal, G. & Tronstad, R., 2001. Method for determination of the tip position of consumable electrodes used in electric smelting furnaces. Estados Unidos da América, Patente No. 6178191).[0006] There is a patent where the length is determined using the potential difference between two points on the furnace lining (one point being as close as possible to the electrode being measured) and the electrode current (Kalgraf, K., Morkesdal, G . & Tronstad, R., 2001. Method for determination of the tip position of consumable electrodes used in electric smelting furnaces. United States of America, Patent No. 6178191).
[0007] O inventor deseja endereçar pelo menos alguns dos problemas acima identificados.[0007] The inventor wishes to address at least some of the problems identified above.
[0008] De acordo com um primeiro aspecto da invenção, é provido um método de monitorar um comprimento de um eletrodo de um sistema de fusão a arco ou de obter uma indicação do mesmo, onde o método inclui:[0008] According to a first aspect of the invention, there is provided a method of monitoring a length of an electrode of an arc fusion system or of obtaining an indication thereof, where the method includes:
[0009] medir a corrente em funcionamento através do eletrodo durante a operação (isto é, durante uma operação de fusão a arco);[0009] measuring the operating current through the electrode during operation (i.e., during an arc melting operation);
[0010] determinar uma variação da corrente medida sobre um período de tempo;[0010] determining a variation of the current measured over a period of time;
[0011] derivar um valor de variação de corrente que é indicativo do comprimento do eletrodo, onde a derivação do valor de variação de corrente se baseia pelo menos na variação determinada da corrente sobre o período de tempo.[0011] deriving a current variation value that is indicative of the length of the electrode, where the derivation of the current variation value is based at least on the determined variation of the current over the period of time.
[0012] O eletrodo é tipicamente alongado, por exemplo, pode ter um corpo alongado.[0012] The electrode is typically elongated, for example, it may have an elongated body.
[0013] O método pode ser mais especificamente para monitorar os comprimentos dos eletrodos de um sistema de fusão a arco ou para obter uma indicação dos comprimentos de dois, preferivelmente três destes eletrodos. O método pode então incluir:[0013] The method may be more specifically to monitor the lengths of electrodes of an arc fusion system or to obtain an indication of the lengths of two, preferably three such electrodes. The method may then include:
[0014] medir a corrente em cada eletrodo durante a operação;[0014] measure the current in each electrode during operation;
[0015] determinar uma variação da corrente medida para cada eletrodo sobre um período de tempo;[0015] determine a variation of the current measured for each electrode over a period of time;
[0016] derivar um valor de variação de corrente para cada eletrodo, onde a derivação do valor de variação de corrente se baseia pelo menos na variação determinada da corrente para o eletrodo específico sobre o período de tempo.[0016] deriving a current variation value for each electrode, where the derivation of the current variation value is based at least on the determined variation of current for the specific electrode over the period of time.
[0017] O método pode incluir comparar, preferivelmente com o uso de um processador, o valor de variação de corrente derivado com um valor de variação de corrente de referência, a fim de obter uma indicação do comprimento do eletrodo. O método pode incluir determinar o valor de variação de corrente de referência. O valor de variação de corrente de referência pode ser um valor de variação de corrente para um eletrodo com um comprimento conhecido. O valor de variação de corrente de referência é referido adiante como "valor do ponto de ajuste".[0017] The method may include comparing, preferably using a processor, the derived current variation value with a reference current variation value in order to obtain an indication of the length of the electrode. The method may include determining the reference current variation value. The reference current variation value may be a current variation value for an electrode with a known length. The reference current variation value is referred to hereinafter as the “setpoint value”.
[0018] De acordo com um segundo aspecto da invenção, é provido um método de identificar/determinar uma mudança no comprimento do eletrodo de um eletrodo de um sistema de fusão a arco, onde o método incluir:[0018] According to a second aspect of the invention, there is provided a method of identifying/determining a change in electrode length of an electrode of an arc fusion system, where the method includes:
[0019] medir a corrente no eletrodo durante a operação;[0019] measuring the current in the electrode during operation;
[0020] determinar, preferivelmente com o uso de um processador, uma variação da corrente medida sobre um período de tempo;[0020] determine, preferably using a processor, a variation of the measured current over a period of time;
[0021] derivar, preferivelmente com o uso de um processador, um valor de variação de corrente que é indicativo do comprimento de eletrodo, onde a derivação do valor de variação de corrente se baseia pelo menos na variação determinada da corrente sobre o período de tempo; e[0021] derive, preferably with the use of a processor, a current variation value that is indicative of the electrode length, wherein the derivation of the current variation value is based at least on the determined variation of the current over the period of time ; It is
[0022] comparar, preferivelmente com o uso de um processador, o valor de variação de corrente derivado com um valor de variação de corrente de referência ("valor do ponto de ajuste").[0022] compare, preferably using a processor, the derived current variation value with a reference current variation value ("set point value").
[0023] O método, de acordo com o primeiro ou o segundo aspecto da invenção, pode mais especificamente incluir medir a corrente no eletrodo em instâncias/intervalos de tempo específicos sobre um período de tempo. O método, de acordo com o primeiro ou o segundo aspecto da invenção, pode então adicionalmente incluir determinar, preferivelmente com o uso de um processador, a variação na corrente calculando a diferença na corrente medida em instâncias/intervalos de tempo sucessivos.[0023] The method, according to the first or second aspect of the invention, may more specifically include measuring the current in the electrode at specific instances/time intervals over a period of time. The method, according to the first or second aspect of the invention, may then additionally include determining, preferably with the use of a processor, the variation in current by calculating the difference in current measured at successive instances/time intervals.
[0024] O valor de variação de corrente derivado, de acordo com o primeiro ou o segundo aspecto da invenção, pode ser calculado usando a seguinte fórmula: onde: Ivar é o valor de variação de corrente derivado; n é a quantidade total de pontos de dados a partir dos quais o valor de variação de corrente derivado será calculado; Ii é a corrente medida no intervalo/instância de tempo i; e tn-t0 refere-se à extensão/período de tempo sobre o qual os pontos de dados foram registrados.[0024] The derived current variation value, according to the first or second aspect of the invention, can be calculated using the following formula: where: Ivar is the derived current variation value; n is the total number of data points from which the derived current variation value will be calculated; Ii is the current measured at interval/time instance i; and tn-t0 refers to the extent/period of time over which the data points were recorded.
[0025] Deve ficar claro que "pontos de dados" referem-se a instâncias de tempo quando a corrente no eletrodo tiver sido medida.[0025] It should be clear that "data points" refer to instances of time when the current in the electrode has been measured.
[0026] A determinação da variação da corrente medida pode ser implementada por um processador. O processador pode fazer parte de um arranjo de computação, tal como um computador, ou pode ser um controlador lógico programável (PLC).[0026] The determination of the variation of the measured current can be implemented by a processor. The processor may be part of a computing array, such as a computer, or it may be a programmable logic controller (PLC).
[0027] O valor de variação de corrente derivado, de acordo com o primeiro ou o segundo aspecto da invenção, pode ser calculado por um processador. O processador pode fazer parte de um arranjo de computação, tal como um computador, ou pode ser um controlador lógico programável (PLC).[0027] The current variation value derived, according to the first or second aspect of the invention, can be calculated by a processor. The processor may be part of a computing array, such as a computer, or it may be a programmable logic controller (PLC).
[0028] A determinação da variação da corrente medida e o cálculo do valor de variação de corrente derivado podem ser implementados pelo mesmo processador.[0028] The determination of the measured current variation and the calculation of the derived current variation value can be implemented by the same processor.
[0029] O sistema de fusão a arco mencionado acima pode ser um fundidor a arco. O fundidor a arco pode ser um fundidor de ferrocromo.[0029] The arc melting system mentioned above can be an arc melter. The arc caster may be a ferrochrome caster.
[0030] O sistema de fusão a arco pode ser um forno a arco elétrico.[0030] The arc fusion system can be an electric arc furnace.
[0031] O método pode incluir não derivar nenhum valor de variação de corrente durante um período/instância de tempo quando ocorrer uma mudança de derivação em um transformador, que é operativamente conectado ao eletrodo. Mais especificamente, o método pode incluir não derivar um valor de variação de corrente durante um período de tempo quando ocorrer uma mudança de derivação em um transformador, que é operativamente conectado ao eletrodo.[0031] The method may include deriving no current variation value during a period/instance of time when a tap change occurs in a transformer, which is operatively connected to the electrode. More specifically, the method may include not deriving a current change value during a period of time when a tap change occurs in a transformer, which is operatively connected to the electrode.
[0032] De acordo com um terceiro aspecto da invenção, é provido um sistema de fusão a arco que inclui:[0032] According to a third aspect of the invention, an arc fusion system is provided that includes:
[0033] pelo menos um eletrodo;[0033] at least one electrode;
[0034] um arranjo de medição de corrente que é configurado para medir a corrente no eletrodo durante a operação; e[0034] a current measuring arrangement that is configured to measure the current in the electrode during operation; It is
[0035] um arranjo de processamento que é configurado para[0035] a processing arrangement that is configured to
[0036] determinar uma variação da corrente no eletrodo medida pelo arranjo de medição de corrente sobre um período de tempo, e[0036] determine a variation of the electrode current measured by the current measuring arrangement over a period of time, and
[0037] derivar um valor de variação de corrente que é indicativo do comprimento do eletrodo, onde a derivação do valor de variação de corrente se baseia pelo menos na variação determinada da corrente sobre o período de tempo.[0037] deriving a current variation value that is indicative of the length of the electrode, where the derivation of the current variation value is based at least on the determined variation of the current over the period of time.
[0038] O eletrodo é tipicamente alongado; ele tem, por exemplo, um corpo alongado.[0038] The electrode is typically elongated; he has, for example, an elongated body.
[0039] O sistema pode incluir dois eletrodos, preferivelmente três. O arranjo de medição de corrente pode ser configurado para medir a corrente em cada eletrodo durante a operação. Alternativamente, o sistema pode incluir três arranjos de medição de corrente, um para cada eletrodo.[0039] The system may include two electrodes, preferably three. The current measuring arrangement can be configured to measure the current at each electrode during operation. Alternatively, the system may include three current measurement arrays, one for each electrode.
[0040] O arranjo de processamento pode ser configurado para[0040] The processing arrangement can be configured to
[0041] determinar uma variação da corrente medida para cada eletrodo sobre um período de tempo; e[0041] determine a variation of the current measured for each electrode over a period of time; It is
[0042] derivar um valor de variação de corrente para cada eletrodo que é indicativo do comprimento do eletrodo, onde a derivação do valor de variação de corrente se baseia pelo menos na variação determinada da corrente sobre o período de tempo.[0042] derive a current variation value for each electrode that is indicative of the length of the electrode, where the derivation of the current variation value is based at least on the determined variation of the current over the period of time.
[0043] O arranjo de processamento pode ser configurado para identificar/determinar uma mudança no comprimento do eletrodo comparando o valor de variação de corrente derivado com um valor de variação de corrente de referência ("valor do ponto de ajuste"). O valor de variação de corrente de referência ("valor do ponto de ajuste") pode ser um valor de variação de corrente para um eletrodo com um comprimento conhecido. O arranjo de processamento pode ser configurado para determinar um valor de variação de corrente de referência ("valor do ponto de ajuste"). O valor de variação de corrente de referência ("valor do ponto de ajuste") pode ser um valor de variação de corrente para um eletrodo com um comprimento conhecido.[0043] The processing arrangement may be configured to identify/determine a change in electrode length by comparing the derived current variation value with a reference current variation value ("set point value"). The reference current variation value ("set point value") may be a current variation value for an electrode of a known length. The processing arrangement may be configured to determine a reference current variation value ("setpoint value"). The reference current variation value ("set point value") may be a current variation value for an electrode of a known length.
[0044] De acordo com um quarto aspecto da invenção, é provido um sistema de fusão a arco que inclui:[0044] According to a fourth aspect of the invention, an arc fusion system is provided that includes:
[0045] pelo menos um eletrodo;[0045] at least one electrode;
[0046] um arranjo de medição de corrente que é configurado para medir a corrente no eletrodo durante a operação; e[0046] a current measuring arrangement that is configured to measure the current in the electrode during operation; It is
[0047] um arranjo de processamento que é configurado para[0047] a processing arrangement that is configured to
[0048] identificar/determinar uma mudança no comprimento do eletrodo[0048] identify/determine a change in electrode length
[0049] determinado uma variação da corrente medida sobre um período de tempo,[0049] determined a variation of the measured current over a period of time,
[0050] derivando um valor de variação de corrente que é indicativo do comprimento de eletrodo, onde a derivação do valor de variação de corrente se baseia pelo menos na variação determinada da corrente sobre o período de tempo, e[0050] deriving a current variation value that is indicative of the electrode length, wherein the derivation of the current variation value is based at least on the determined variation of the current over the period of time, and
[0051] comparando o valor de variação de corrente derivado com um valor de variação de corrente de referência ( "valor do ponto de ajuste").[0051] comparing the derived current variation value with a reference current variation value ("setpoint value").
[0052] De acordo com o terceiro ou o quarto aspecto da invenção, o arranjo de medição de corrente pode ser configurado para medir a corrente no eletrodo em instâncias/intervalos de tempo específicos sobre um período de tempo. O arranjo de processamento pode ser então configurado para determinar a diferença/quantidade de variação na corrente calculando a diferença na corrente medida em instâncias/intervalos de tempo sucessivos.[0052] According to the third or fourth aspect of the invention, the current measuring arrangement can be configured to measure the current in the electrode at specific instances/time intervals over a period of time. The processing arrangement can then be configured to determine the difference/amount of variation in current by calculating the difference in current measured at successive instances/time intervals.
[0053] O valor de variação de corrente, de acordo com o terceiro ou o quarto aspecto da invenção, pode ser calculado usando a seguinte fórmula: onde: Ivar é o valor de variação de corrente derivado; n é a quantidade total de pontos de dados a partir dos quais o valor de variação de corrente derivado será calculado; Ii é a corrente medida no intervalo/instância de tempo i; e tn-t0 refere-se à extensão/período de tempo sobre o qual os pontos de dados foram registrados.[0053] The current variation value, according to the third or fourth aspect of the invention, can be calculated using the following formula: where: Ivar is the derived current variation value; n is the total number of data points from which the derived current variation value will be calculated; Ii is the current measured at interval/time instance i; and tn-t0 refers to the extent/period of time over which the data points were recorded.
[0054] O arranjo de processamento pode incluir um processador. O arranjo de processamento pode incluir um arranjo de computação, tal como um computador, e/ou pode incluir um controlador lógico programável (PLC).[0054] The processing arrangement may include a processor. The processing arrangement may include a computing arrangement, such as a computer, and/or may include a programmable logic controller (PLC).
[0055] O sistema de fusão a arco, de acordo com o terceiro ou o quarto aspecto da invenção, pode ser um fundidor de arco. O fundidor de ar pode ser um fundidor de ferrocromo.[0055] The arc melting system, according to the third or fourth aspect of the invention, can be an arc melter. The air smelter may be a ferrochrome smelter.
[0056] O sistema de fusão a arco, de acordo com o terceiro ou o quarto aspecto da invenção, pode ser um forno a arco elétrico.[0056] The arc fusion system, according to the third or fourth aspect of the invention, can be an electric arc furnace.
[0057] A invenção será agora descrita, por meio de exemplo, com referência aos desenhos diagramáticos anexos. Nos desenhos:[0057] The invention will now be described, by way of example, with reference to the attached diagrammatic drawings. In the drawings:
[0058] a Figura 1 mostra um layout esquemático de uma configuração de hardware de um sistema de fusão a arco de acordo com a invenção;[0058] Figure 1 shows a schematic layout of a hardware configuration of an arc fusion system according to the invention;
[0059] a Figura 2a mostra uma representação gráfica de uma corrente calculada que flui através de um sistema de fusão a arco (isto é, uma corrente de eletrodo assim chamada) sobre um período de tempo, para um eletrodo de 2,3 m;[0059] Figure 2a shows a graphical representation of a calculated current flowing through an arc fusion system (i.e., a so-called electrode current) over a period of time, for a 2.3 m electrode;
[0060] a Figura 2b mostra uma representação gráfica de uma corrente calculada que flui através de um sistema de fusão a arco (isto é, uma corrente de eletrodo assim chamada) sobre um período de tempo, para um eletrodo de 3,0 m;[0060] Figure 2b shows a graphical representation of a calculated current flowing through an arc fusion system (i.e., a so-called electrode current) over a period of time, for a 3.0 m electrode;
[0061] a Figura 3a mostra uma representação gráfica da resistência versus a variação de corrente através de um primeiro eletrodo de um sistema de fusão a arco;[0061] Figure 3a shows a graphical representation of resistance versus current variation through a first electrode of an arc fusion system;
[0062] a Figura 3b mostra uma representação gráfica da resistência versus a variação de corrente através de um segundo eletrodo de um sistema de fusão a arco;[0062] Figure 3b shows a graphical representation of resistance versus current variation through a second electrode of an arc fusion system;
[0063] a Figura 3c mostra uma representação gráfica da resistência versus a variação de corrente através de um terceiro eletrodo de um sistema de fusão a arco;[0063] Figure 3c shows a graphical representation of resistance versus current variation through a third electrode of an arc fusion system;
[0064] a Figura 4a mostra uma representação gráfica de uma mudança na variação de corrente em um primeiro eletrodo (?Ivar1) como uma função de mudança na quantidade de mudanças de derivação (?TX312);[0064] Figure 4a shows a graphical representation of a change in current variation in a first electrode (?Ivar1) as a function of change in the amount of lead changes (?TX312);
[0065] a Figura 4b mostra uma representação gráfica de uma mudança na variação de corrente em um segundo eletrodo (?Ivar2) como uma função de mudança na quantidade de mudanças de derivação (?TX123);[0065] Figure 4b shows a graphical representation of a change in current variation in a second electrode (?Ivar2) as a function of change in the amount of lead changes (?TX123);
[0066] a Figura 4c mostra uma representação gráfica de uma mudança na variação de corrente em um terceiro eletrodo (?Ivar3) como uma função de mudança na quantidade de mudanças de derivação (?TX231);[0066] Figure 4c shows a graphical representation of a change in current variation in a third electrode (?Ivar3) as a function of change in the amount of lead changes (?TX231);
[0067] a Figura 5a mostra uma representação gráfica de uma comparação baseada no tempo entre uma variação de corrente normal (Ivar1) e um modelo de variação de corrente de estado de referência (Ivar1_17) para o eletrodo 1;[0067] Figure 5a shows a graphical representation of a time-based comparison between a normal current variation (Ivar1) and a reference state current variation model (Ivar1_17) for electrode 1;
[0068] a Figura 5b mostra uma representação gráfica do efeito de mudanças de derivação na variação de corrente;[0068] Figure 5b shows a graphical representation of the effect of tap changes on current variation;
[0069] a Figura 5c mostra uma representação gráfica de um funcionamento de um modelo de variação de corrente de estado de referência;[0069] Figure 5c shows a graphical representation of the operation of a reference state current variation model;
[0070] a Figura 6a mostra uma representação gráfica do impacto que as mudanças de derivação exercem sobre uma diferença absoluta entre os valores de corrente de eletrodo subsequentes (|Ii+1-Ii|); e[0070] Figure 6a shows a graphical representation of the impact that shunt changes have on an absolute difference between subsequent electrode current values (|Ii+1-Ii|); It is
[0071] a Figura 6b mostra uma representação gráfica do impacto que as mudanças de derivação exercem sobre uma diferença absoluta entre os valores de corrente de eletrodo subsequentes (|Ii+1-Ii|), quando os cálculos não forem feitos durante as mudanças de derivação.[0071] Figure 6b shows a graphical representation of the impact that lead changes have on an absolute difference between subsequent electrode current values (|Ii+1-Ii|), when calculations are not made during lead changes. derivation.
[0072] Referência é novamente feita às desvantagens mencionadas nos antecedentes da invenção. Devido à ausência de algo mais preciso, leituras de resistência e de corrente médias têm sido usadas para medir os comprimentos de eletrodo, embora sem precisão. A partir de um ponto de vista de controle, as taxas de deslizamento foram ajustadas para manter certas correntes de eletrodo médias ou pontos de ajuste de resistência. Em tempos de instabilidade do forno, não era incomum o pessoal de produção derreter o leito do forno para expor as pontas do eletrodo e visualmente medir os comprimentos, mais frequentemente do que não ser surpreendido pelos comprimentos reais.[0072] Reference is again made to the disadvantages mentioned in the background to the invention. Due to the absence of anything more accurate, average resistance and current readings have been used to measure electrode lengths, although not accurately. From a control standpoint, slip rates were adjusted to maintain certain average electrode currents or resistance set points. In times of furnace instability, it was not uncommon for production personnel to melt the furnace bed to expose the electrode tips and visually measure the lengths, more often than not being surprised by the actual lengths.
[0073] A partir destas experiências, foi feita a observação de que, embora a corrente média nos eletrodos seja igual, o modo no qual é alcançada a média específica é diferente. Foi considerado que um eletrodo mais longo tende a operar de maneira mais estável, quando se observa a corrente do eletrodo apenas com flutuações menores no valor. Eletrodos mais curtos, ao contrário, exibem uma volatilidade muito maior. As Figuras 2a e 2b proveem uma ilustração desta ocorrência. Além disso, foi também considerado que não há nenhuma relação real entre a variação de corrente e a corrente/resistência média (vide Figuras 3a-c).[0073] From these experiments, the observation was made that, although the average current in the electrodes is the same, the way in which the specific average is achieved is different. It was considered that a longer electrode tends to operate more stable, when the electrode current is observed with only minor fluctuations in value. Shorter electrodes, in contrast, exhibit much greater volatility. Figures 2a and 2b provide an illustration of this occurrence. Furthermore, it was also considered that there is no real relationship between the current variation and the average current/resistance (see Figures 3a-c).
[0074] A presente invenção utiliza o aspecto de volatilidade mencionado acima, a fim de monitorar os comprimentos de eletrodos em um sistema de fusão a arco.[0074] The present invention utilizes the volatility aspect mentioned above in order to monitor electrode lengths in an arc fusion system.
[0075] A presente invenção refere-se, portanto, a um sistema de fusão a arco, mais especificamente a um fundidor de ferrocromo, que é configurado para monitorar o comprimento de um ou mais eletrodos usados no processo de fusão. A fim de monitorar/obter uma indicação do comprimento dos eletrodos, um algoritmo específico, que leva em conta a variação de corrente através do eletrodo ao longo do tempo, é implementado por um arranjo de processamento, a fim de calcular um valor de variação de corrente específico (que pode ser também referido como a "variação de corrente de eletrodo").[0075] The present invention therefore relates to an arc fusion system, more specifically to a ferrochrome smelter, which is configured to monitor the length of one or more electrodes used in the fusion process. In order to monitor/obtain an indication of the length of the electrodes, a specific algorithm, which takes into account the variation of current through the electrode over time, is implemented by a processing arrangement in order to calculate a variation value of specific current (which may also be referred to as the "electrode current variation").
[0076] O valor de variação de corrente calculado é então comparado contra um valor do ponto de ajuste. O valor do ponto de ajuste tipicamente refere-se a um valor ideal/ótimo para o valor de variação de corrente calculado quando o eletrodo estiver em um comprimento específico/desejado. Os valores de ponto de ajuste tipicamente são obtidos com o uso do sistema para calcular o valor de variação de corrente quando o comprimento do eletrodo for conhecido (por exemplo, quando um novo eletrodo for primeiramente usado no sistema de fusão ou depois de o comprimento de um eletrodo ter sido fisicamente medido). Uma vez que o valor do ponto de ajuste tenha sido calculado, este valor pode ser comparado contra quaisquer valores de variação de corrente calculados que são calculados no futuro durante a operação do sistema de fusão.[0076] The calculated current variation value is then compared against a setpoint value. The set point value typically refers to an ideal/optimal value for the current change value calculated when the electrode is at a specific/desired length. Setpoint values typically are obtained by using the system to calculate the current change value when the electrode length is known (for example, when a new electrode is first used in the melting system or after the length of an electrode has been physically measured). Once the set point value has been calculated, this value can be compared against any calculated current variation values that are calculated in the future during operation of the fusion system.
[0077] Nos desenhos, o numeral de referência 10 refere-se geralmente a um sistema de fusão a arco (por exemplo, um fundidor de ferrocromo) de acordo com a invenção. Três transformadores unifásicos 12.1-12.3 são usados para distribuir energia para três eletrodos localizados em um forno a arco submerso do sistema 10. Será, contudo, apreciado que qualquer número de eletrodos pode ser usado. Cada eletrodo é tipicamente alongado (isto é, tem um corpo alongado).[0077] In the drawings, the reference numeral 10 generally refers to an arc melting system (e.g., a ferrochrome smelter) in accordance with the invention. Three single-phase transformers 12.1-12.3 are used to distribute power to three electrodes located in a submerged arc furnace of system 10. It will, however, be appreciated that any number of electrodes may be used. Each electrode is typically elongated (i.e., has an elongated body).
[0078] Transformadores de corrente de múltiplas relações 14.1 - 14.3 são operativamente conectados no lado principal dos transformadores de forno 12.1 - 12.3 usando transformadores de corrente de referência 11.1 - 11.3. Esta configuração de transformadores (11.1 - 11.3 e 14.1 - 14.3) permite a conversão de correntes principais em 16.1 - 16.3 em uma indicação de correntes de eletrodo.[0078] Multi-ratio current transformers 14.1 - 14.3 are operatively connected on the main side of furnace transformers 12.1 - 12.3 using reference current transformers 11.1 - 11.3. This configuration of transformers (11.1 - 11.3 and 14.1 - 14.3) allows the conversion of main currents in 16.1 - 16.3 into an indication of electrode currents.
[0079] Os transformadores 12.1 - 12.3 e 14.1 - 14.3 são transformadores de múltiplas derivações. As posições de derivação nos transformadores 12.1 - 12.3 e 14.1 - 14.3 são controladas em uníssono com um alterador de derivação acionado a motor.[0079] Transformers 12.1 - 12.3 and 14.1 - 14.3 are multiple tap transformers. The tap positions on transformers 12.1 - 12.3 and 14.1 - 14.3 are controlled in unison with a motor-driven tap changer.
[0080] Os transformadores de corrente 14.1 - 14.3 são conectados em uma configuração delta (que pode ser similar à conexão entre os eletrodos).[0080] Current transformers 14.1 - 14.3 are connected in a delta configuration (which may be similar to the connection between electrodes).
[0081] Os transformadores de corrente 14.1 - 14.3 são, cada qual, conectados a um transdutor de corrente (por exemplo, 4-20mA) 20.120.3 que é configurado para gerar um sinal analógico que é usado como uma entrada para um controlador lógico programável (PLC) 22. Mais especificamente, os transdutores 20.1 - 20.3 são, cada qual, conectados a um canal de entrada 19.1 - 19.3 do PLC 22. Uma saída digital do PLC 22 é conectada a um computador 24 (ou outra unidade de computação), por exemplo, via uma conexão Ethernet.[0081] Current transformers 14.1 - 14.3 are each connected to a current transducer (e.g. 4-20mA) 20.120.3 which is configured to generate an analog signal that is used as an input to a logic controller programmable (PLC) 22. More specifically, transducers 20.1 - 20.3 are each connected to an input channel 19.1 - 19.3 of the PLC 22. A digital output of the PLC 22 is connected to a computer 24 (or other computing unit ), for example, via an Ethernet connection.
[0082] Será apreciado que os transformadores de corrente de múltiplas relações 14.1 - 14.3, os transformadores de corrente de referência 11.1 - 11.3 e os transdutores associados 20.1 - 20.3 juntos formam um arranjo de medição de corrente que é configurado para medir a corrente nos eletrodos durante a operação e para retransmitir os detalhes dos mesmos para o PLC 22 para processamento adicional. Será apreciado que os arranjos de medição de corrente alternativos poderiam ser implementados a fim de medir a corrente nos eletrodos. Além disso, os arranjos de medição de corrente poderiam ser conectados diretamente a um computador em vez de um PLC.[0082] It will be appreciated that the multiple ratio current transformers 14.1 - 14.3, the reference current transformers 11.1 - 11.3 and the associated transducers 20.1 - 20.3 together form a current measuring arrangement which is configured to measure the current in the electrodes during operation and to relay the details thereof to PLC 22 for further processing. It will be appreciated that alternative current measurement arrangements could be implemented in order to measure the current in the electrodes. Furthermore, current measuring arrays could be connected directly to a computer instead of a PLC.
[0083] O PLC ou o computador 24 pode ser então usado para calcular o dito valor de variação de corrente para cada eletrodo. O PLC 22 e/ou computador 24 pode, portanto, efetivamente formar um arranjo de processamento que é configurado para calcular o dito valor de variação de corrente para cada eletrodo e para monitorar/obter uma indicação do comprimento dos eletrodos com base no dito cálculo.[0083] The PLC or computer 24 can then be used to calculate said current variation value for each electrode. The PLC 22 and/or computer 24 may therefore effectively form a processing arrangement which is configured to calculate said current variation value for each electrode and to monitor/obtain an indication of the length of the electrodes based on said calculation.
[0084] O valor de variação de corrente para cada eletrodo pode ser calculado usando a seguinte fórmula: onde: Ivar é o valor de variação de corrente derivado/calculado; n é a quantidade total de pontos de dados a partir dos quais o valor de variação de corrente derivado será calculado; Ii é a corrente medida no intervalo/instância de tempo i; e tn-t0 refere-se à extensão/período de tempo sobre o qual os pontos de dados foram registrados.[0084] The current variation value for each electrode can be calculated using the following formula: where: Ivar is the derived/calculated current variation value; n is the total number of data points from which the derived current variation value will be calculated; Ii is the current measured at interval/time instance i; and tn-t0 refers to the extent/period of time over which the data points were recorded.
[0085] A partir da equação acima, pode ser notado que o valor de variação de corrente se baseia no tempo. Além disso, as diferenças absolutas são primeiramente calculadas e então divididas pelo tempo total no qual a coleta de dados aconteceu. Este método pode ser tipicamente aplicável a vários métodos de amostragem, que depende do tipo de PLC usado. Os valores instantâneos médios serão tipicamente apenas precisos quando da amostragem em uma taxa fixa.[0085] From the equation above, it can be noted that the current variation value is based on time. Furthermore, absolute differences are first calculated and then divided by the total time in which data collection took place. This method can typically be applicable to various sampling methods, which depends on the type of PLC used. Average instantaneous values will typically only be accurate when sampling at a fixed rate.
[0086] Uma vez que o valor de variação de corrente para um eletrodo específico tenha sido calculado, o PLC 22 ou o computador 24 deriva uma indicação do comprimento de eletrodo comparando o valor de variação de corrente calculado com um valor do ponto de ajuste. Conforme mencionado acima, o valor do ponto de ajuste pode ser tipicamente obtido calculando um valor de variação de corrente da mesma maneira quando o comprimento de eletrodo é conhecido, por exemplo, no começo quando um novo eletrodo é usado no sistema 10. Este valor de referência pode diferir de sistema para sistema bem como de PLC para PLC. É aconselhável que, na determinação de um valor de referência, os dados medidos ao longo do tempo sejam usados e otimizados para um sistema específico 10.[0086] Once the current variation value for a specific electrode has been calculated, the PLC 22 or computer 24 derives an indication of the electrode length by comparing the calculated current variation value with a set point value. As mentioned above, the set point value can typically be obtained by calculating a current variation value in the same way when the electrode length is known, for example, at the beginning when a new electrode is used in system 10. This value of reference may differ from system to system as well as from PLC to PLC. It is advisable that when determining a reference value, data measured over time is used and optimized for a specific system 10.
[0087] No caso de um eletrodo curto, devido à volatilidade do valor de variação de corrente, o numerador da equação se torna um valor grande e subsequentemente também o valor de variação de corrente.[0087] In the case of a short electrode, due to the volatility of the current variation value, the numerator of the equation becomes a large value and subsequently also the current variation value.
[0088] A seguinte metodologia de investigação foi seguida para coleta de dados, análise e verificação dos resultados. Neste experimento, o efeito do comprimento de eletrodo foi eliminado assumindo que o comprimento permanece constante a partir de um período de 30 minutos para o próximo. O efeito de mudanças de derivação sobre a variação de corrente foi então analisado a partir de um intervalo de 30 minutos para o próximo.[0088] The following investigation methodology was followed for data collection, analysis and verification of results. In this experiment, the effect of electrode length was eliminated by assuming that the length remains constant from one 30 minute period to the next. The effect of tap changes on current variation was then analyzed from one 30-minute interval to the next.
[0089] Os dados de um forno específico foram obtidos por um período de 13 dias. Para cada 30 minutos neste intervalo de tempo (624 conjuntos de dados no total) os seguintes dados foram capturados:[0089] Data from a specific oven were obtained for a period of 13 days. For every 30 minutes in this time frame (624 datasets in total) the following data was captured:
[0090] • A variação de corrente para cada eletrodo; e[0090] • The current variation for each electrode; It is
[0091] • A quantidade de mudanças de derivação por transformador.[0091] • The amount of tap changes per transformer.
[0092] Um filtro foi colocado em uma entrada de energia média do sistema (por exemplo, um filtro de 40MW) para eliminar períodos onde o forno estava desligado, uma vez que poderia potencialmente ter um efeito significativo sobre o valor de variação de corrente.[0092] A filter was placed on a medium power input of the system (e.g. a 40MW filter) to eliminate periods where the furnace was off, as this could potentially have a significant effect on the current variation value.
[0093] • Variação da corrente no eletrodo E1 foi correlacionada à soma de mudanças de derivação no Transformadores 3 e 1 (Indicado como TX312).[0093] • Current variation in electrode E1 was correlated to the sum of tap changes in Transformers 3 and 1 (Indicated as TX312).
[0094] • Variação da corrente no eletrodo E2 foi correlacionada à soma de mudanças de derivação nos Transformadores 1 e 2 (Indicado como TX123).[0094] • Current variation in electrode E2 was correlated to the sum of tap changes in Transformers 1 and 2 (Indicated as TX123).
[0095] • Variação de corrente no eletrodo E3 foi correlacionada à soma de mudanças de derivação no Transformadores 2 e 3 (Indicado como TX231).[0095] • Current variation in electrode E3 was correlated to the sum of tap changes in Transformers 2 and 3 (Indicated as TX231).
[0096] A partir da análise de dados, foi determinado um ajuste de regressão de linha reta (vide equação 2 abaixo). A linha passa através da origem, uma vez que nenhuma mudança no fator que está sendo investigado irá necessariamente resultar em qualquer mudança à variação de corrente:[0096] From the data analysis, a straight line regression adjustment was determined (see equation 2 below). The line passes through the origin, since no change in the factor being investigated will necessarily result in any change to the current variation:
[0097] Equação 2: Correlacionando a mudança em Ivar à mudança em um fator específico onde: ?Ivar Mudança na variação de corrente (kA/s); m é uma inclinação de linha de regressão; e ?x é uma mudança no fator (isto é, o número/soma das mudanças de derivação).[0097] Equation 2: Correlating the change in Ivar to the change in a specific factor where: ?Ivar Change in current variation (kA/s); m is a regression line slope; and ?x is a change in factor (i.e., the number/sum of derivation changes).
[0098] Com a definição do estado de referência "0", segue: [0098] With the definition of the reference state "0", it follows:
[0099] Equação 4: Calculando a variação de corrente de estado de referência [0099] Equation 4: Calculating the reference state current variation
[00100] Para qualquer exemplo (i), o valor de variação de corrente atual pode ser agora ajustado, usando a relação conhecida entre a variação de corrente e o número/soma das mudanças de derivação, para representar o "valor de variação de corrente ajustado".[00100] For any example (i), the current variation value can now be adjusted, using the known relationship between the current variation and the number/sum of tap changes, to represent the "current variation value adjusted".
[00101] Se IVar,0 exibir menos flutuações de um período para o próximo, isto indicará que ele está consistentemente fornecendo um resultado mais confiável. O grau de flutuação é calculado usando a seguinte fórmula (soma de mudanças absolutas entre os intervalos):[00101] If IVar,0 exhibits less fluctuations from one period to the next, this will indicate that it is consistently providing a more reliable result. The degree of fluctuation is calculated using the following formula (sum of absolute changes between intervals):
[00102] Equação 5: Cálculo da flutuação Ivar para comparar os modelos [00102] Equation 5: Calculation of Ivar fluctuation to compare models
[00103] A faixa da variação de corrente (diferença entre o valor máximo e mínimo para um intervalo específico) foi também usada como uma medida adicional de precisão. Quanto menor a faixa, mais estreita a banda dentro da qual o valor estava flutuando.[00103] The range of current variation (difference between the maximum and minimum value for a specific range) was also used as an additional measure of accuracy. The smaller the range, the narrower the band within which the value was fluctuating.
[00104] Equação 6: Cálculo da faixa Ivar para um intervalo específico [00104] Equation 6: Calculation of the Ivar range for a specific interval
[00105] Conforme ilustrado nas Figuras 4a-c, os resultados indicaram que há uma correlação entre a quantidade de mudanças de derivação que são feitas e as flutuações no valor de variação de corrente. Conforme mostrado nestas figuras, um ajuste de regressão de linha reta foi obtido para cada eletrodo (vide as linhas pontilhadas e as equações correspondentes nos cantos direitos superiores dos gráficos). Sob este aspecto, uma boa correlação pode ser notada em todos os três eletrodos, com inclinações muito similares em todas as instâncias.[00105] As illustrated in Figures 4a-c, the results indicated that there is a correlation between the amount of tap changes that are made and the fluctuations in the current variation value. As shown in these figures, a straight line regression fit was obtained for each electrode (see the dotted lines and corresponding equations in the upper right corners of the graphs). In this regard, a good correlation can be noted across all three electrodes, with very similar slopes in all instances.
[00106] A correlação entre a mudança nas mudanças de derivação totais e mudanças na variação de corrente pode ser usada para derivar um modelo aperfeiçoado (referido como "modelo de variação de corrente de estado ajustado"). Ao forçar as linhas de regressão individuais através da origem, as inclinações concomitantes são 0,0014, 0,0016 e 0,0015, respectivamente, o que indica que todas as três variações de corrente reagem de maneira similar às mudanças na quantidade de mudanças de derivação por intervalo. Para este experimento, foi decidido fazer uso da média de todos os três eletrodos (isto é, 0,0015).[00106] The correlation between the change in total tap changes and changes in current variation can be used to derive an improved model (referred to as a "fitted state current variation model"). When forcing the individual regression lines through the origin, the concomitant slopes are 0.0014, 0.0016, and 0.0015, respectively, which indicates that all three current variations react similarly to changes in the amount of current changes. interval derivation. For this experiment, it was decided to make use of the average of all three electrodes (i.e., 0.0015).
[00107] Para fins de comparação, o objetivo foi o de ter o valor de variação de corrente ajustado tão próximo quanto possível àquele que nos tornamos acostumados. Por essa razão, a quantidade média de mudanças de derivação por intervalo de 30 minutos (por par de transformadores) foi primeiramente calculada para os dados coletados e servidos como o estado de referência. A quantidade média de mudanças de derivação foi calculada como 17 e foi usada para substituir x0. Se, por exemplo, a quantidade total de mudanças de derivação for igual a 40, então ?x seria 23. A Equação 4 foi então usada para calcular o valor de variação de corrente ajustado (em uma base de 30 minutos) para todos os dados coletados. A Tabela 1 sumariza as médias diárias. Com relação à equação 4, e mantendo em mente que uma quantidade maior de mudanças de derivação resulta em um valor Ivar calculado maior, o termo mdX ajusta o valor Ivar atual em um valor "Ivar ajustado" (isto é, o que teria sido o Ivar, se houvesse apenas 17 mudanças de derivação). A segunda e a terceira colunas para cada eletrodo proveem uma indicação de flutuações observadas (calculadas usando equações 5 e 6, respectivamente).[00107] For comparison purposes, the objective was to have the current variation value adjusted as close as possible to what we have become accustomed to. For this reason, the average amount of tap changes per 30-minute interval (per transformer pair) was first calculated for the collected data and served as the reference state. The average number of lead changes was calculated as 17 and was used to replace x0. If, for example, the total amount of tap changes equals 40, then ?x would be 23. Equation 4 was then used to calculate the adjusted current change value (on a 30 minute basis) for all data collected. Table 1 summarizes the daily averages. With respect to equation 4, and keeping in mind that a greater amount of derivation changes results in a larger calculated Ivar value, the mdX term adjusts the current Ivar value to an "adjusted Ivar" value (i.e., what would have been the Ivar, if there were only 17 derivation changes). The second and third columns for each electrode provide an indication of observed fluctuations (calculated using equations 5 and 6, respectively).
[00108] Tabela 1: Variação de Corrente: Valor de variação de corrente normal (isto é, Ivar, conforme calculado pela equação 1) versus o modelo de variação de corrente de estado ajustado [00108] Table 1: Current Variation: Normal current variation value (i.e. Ivar, as calculated by equation 1) versus the adjusted state current variation model
[00109] Na tabela: Ivar1_Avg refere-se à média dos valores de variação de corrente de 30 minutos para o eletrodo 1 sobre um período de 24 horas. Ivar1_Var refere-se à variação nos valores de variação de corrente de 30 minutos calculados sobre o período de 24 horas (calculado usando a equação 5). Ivar1_Range refere-se à faixa da variação de corrente no eletrodo 1 (isto é, a variação de corrente calculada máxima menos a variação calculada de corrente mínima); Ivar1_17Avg refere-se à média dos valores de variação de corrente ajustados de 30 minutos no eletrodo 1 (cada qual calculado usando a equação 4) sobre um período de 24 horas. Ivar1_17Var refere-se à variação nos valores de variação de corrente ajustados de 30 minutos (calculados usando a equação 5) sobre o período de 24 horas para o eletrodo 1. Ivar1_17Range refere-se à faixa do valor de variação de corrente ajustado no eletrodo 1 (isto é, o valor de variação de corrente ajustado máximo menos o valor de variação de corrente ajustado mínimo).[00109] In the table: Ivar1_Avg refers to the average of the 30-minute current variation values for electrode 1 over a period of 24 hours. Ivar1_Var refers to the variation in 30-minute current variation values calculated over the 24-hour period (calculated using equation 5). Ivar1_Range refers to the range of current variation at electrode 1 (i.e., the maximum calculated current variation minus the minimum calculated current variation); Ivar1_17Avg refers to the average of the adjusted 30-minute current variation values at electrode 1 (each calculated using equation 4) over a 24-hour period. Ivar1_17Var refers to the variation in the 30-minute set current swing values (calculated using equation 5) over the 24-hour period for electrode 1. Ivar1_17Range refers to the range of the set current swing value at electrode 1 (i.e. the maximum set current variation value minus the minimum set current variation value).
[00110] Será apreciado que as mesmas definições/referências gerais também se aplicam às seis colunas sob os eletrodos 2 e 3, respectivamente.[00110] It will be appreciated that the same general definitions/references also apply to the six columns under electrodes 2 and 3, respectively.
[00111] Toda vez que o modelo de variação de corrente de estado ajustado superar a medição normal (em termos de flutuação), a célula na Tabela 1 estará colorida de cinza. Em aproximadamente 94% dos casos, o modelo de variação de corrente de estado ajustado diminuiu a quantidade de flutuações observadas dentro dos dados. A Figura 5a mostra os valores de variação de corrente atuais para o 13° dia do experimento, bem como os valores de variação de corrente ajustados para os mesmos intervalos.[00111] Every time the adjusted state current variation model exceeds the normal measurement (in terms of fluctuation), the cell in Table 1 will be colored gray. In approximately 94% of cases, the adjusted state current variation model decreased the amount of fluctuations observed within the data. Figure 5a shows the current current variation values for the 13th day of the experiment, as well as the adjusted current variation values for the same intervals.
[00112] A Figura 5b provê uma ilustração gráfica do efeito de mudanças de derivação maiores/menores em variação de corrente normal (4hr_Ivar3). Para remover parte do ruído, uma média de funcionamento de 4 horas foi usada nos dados de intervalo de 30 minutos (o eletrodo 3 foi usado neste exemplo). Ficará claro que a quantidade de mudança de derivação tem um efeito significativo sobre o valor de variação de corrente normal.[00112] Figure 5b provides a graphical illustration of the effect of larger/smaller tap changes on normal current variation (4hr_Ivar3). To remove some of the noise, a 4-hour running average was used on the 30-minute interval data (electrode 3 was used in this example). It will be clear that the amount of tap change has a significant effect on the amount of normal current variation.
[00113] A Figura 5c ilustra o funcionamento do modelo de variação de corrente de estado ajustado (4hr_Avg Ivar_17). Visto que a quantidade de mudança de derivação aumenta, o valor de variação de corrente normal é forçado descendentemente (isto é, via o modelo de variação de corrente de estado ajustado) para compensar as ações de derivação maior - o que resulta em menos flutuações e em uma faixa de operação mais estreita.[00113] Figure 5c illustrates the operation of the adjusted state current variation model (4hr_Avg Ivar_17). As the amount of shunt change increases, the normal current variation value is forced downward (i.e., via the adjusted state current variation model) to compensate for the larger shunt actions - resulting in fewer fluctuations and in a narrower operating range.
[00114] O modelo de variação de corrente de estado ajustado, que implementa a correlação entre a quantidade de mudanças de derivação e a variação de corrente, aperfeiçoou, portanto, a precisão e a confiabilidade do valor de variação de corrente.[00114] The adjusted state current variation model, which implements the correlation between the amount of shunt changes and current variation, has therefore improved the accuracy and reliability of the current variation value.
[00115] Em outro exemplo, as instâncias onde acontecem as mudanças de derivação podem ser desconsideradas/removidas dos cálculos, a fim de ajudar a aperfeiçoar a precisão do valor de variação de corrente derivado/calculado ou os valores de variação de corrente de estado ajustado. O sistema 10 poderá ser, portanto, configurado para remover/desconsiderar os dados obtidos durante uma mudança de derivação, quando do cálculo de um valor de variação de corrente(s). Em um exemplo alternativo, o sistema 10 pode ser configurado para não fazer/registrar/processar medições de corrente durante uma mudança de derivação. Mais especificamente, o computador 24 ou o PLC pode ser configurado para não fazer/registrar/processar medições de corrente durante uma mudança de derivação. Por exemplo, uma execução de um programa armazenado no computador 24 ou PLC, que implementa os cálculos, pode ser pausada, enquanto está ocorrendo uma mudança de derivação. Sob este aspecto, é especificamente feita referência às Figuras 6a e 6b. A Figura 6a mostra o efeito que as mudanças de derivação exercem sobre uma diferença absoluta entre os valores de corrente de eletrodo subsequentes. A Figura 6b, por outro lado, mostra como pode ser reduzido o efeito das mudanças de derivação sobre a diferença absoluta entre os valores de corrente de eletrodos subsequentes .[00115] In another example, instances where shunt changes occur can be disregarded/removed from the calculations in order to help improve the accuracy of the derived/calculated current variation value or the adjusted state current variation values. . System 10 may therefore be configured to remove/disregard data obtained during a tap change when calculating a current variation value(s). In an alternative example, system 10 may be configured not to make/record/process current measurements during a tap change. More specifically, the computer 24 or the PLC may be configured not to make/record/process current measurements during a tap change. For example, an execution of a program stored in the computer 24 or PLC, which implements the calculations, may be paused while a branch change is occurring. In this regard, reference is specifically made to Figures 6a and 6b. Figure 6a shows the effect that tap changes have on an absolute difference between subsequent electrode current values . Figure 6b, on the other hand, shows how the effect of tap changes on the absolute difference between subsequent electrode current values can be reduced. .
[00116] A partir de cima, fica claro que a invenção é particularmente útil para identificar comprimentos de eletrodo. Ela claramente indica rupturas ou perdas de ponta. Razões possíveis para desequilíbrios do forno podem ser identificadas e tomadas ações corretivas adequadas. Eletrodos muito longos são também propensos a operar em valores de corrente de eletrodo muito baixos, o que historicamente causou muita confusão no tocante ao comprimento. Esta invenção pode ser então usada para determinar se as baixas correntes de eletrodos são devidas a eletrodos longos ou não.[00116] From above, it is clear that the invention is particularly useful for identifying electrode lengths. It clearly indicates breakouts or tip losses. Possible reasons for furnace imbalances can be identified and appropriate corrective action taken. Very long electrodes are also prone to operating at very low electrode current values, which has historically caused a lot of confusion regarding length. This invention can then be used to determine whether low electrode currents are due to long electrodes or not.
[00117] O controle preciso do relativo comprimento de eletrodos individuais e, em última análise, o aperfeiçoamento significativo na precisão do locus de pontos de arco de eletrodo dá origem direta a:[00117] The precise control of the relative length of individual electrodes and, ultimately, the significant improvement in the accuracy of the electrode arc point locus gives direct rise to:
[00118] • Aperfeiçoamento na distribuição radial e axial de energia térmica por todo a geometria cilíndrica ou retilínea do volume reator de alta temperatura.[00118] • Improvement in the radial and axial distribution of thermal energy throughout the cylindrical or rectilinear geometry of the high temperature reactor volume.
[00119] • Maximização do volume viável disponível dentro do reator de forno de alta temperatura no qual é conduzida a reação de temperatura, oferecendo melhores benefícios de eficiência de recuperação metalúrgica e rendimento.[00119] • Maximization of the viable volume available within the high temperature furnace reactor in which the temperature reaction is conducted, offering improved metallurgical recovery efficiency and yield benefits.
[00120] • Um perfil térmico aperfeiçoado e menos variável em uma zona de cozimento de eletrodos, o que torna os eletrodos mais resilientes a rupturas.[00120] • An improved and less variable thermal profile in an electrode cooking zone, which makes the electrodes more resilient to rupture.
[00121] A invenção provê uma redução significativa no movimento macroscópico dos elementos de eletrodo, com um decréscimo correspondente em níveis de esforço mecânico e térmico induzido. Isto resulta em taxas de desgaste mecânico e químico significativamente menores (por exemplo, uma redução agregada de mais de 15%).[00121] The invention provides a significant reduction in the macroscopic movement of the electrode elements, with a corresponding decrease in levels of induced mechanical and thermal stress. This results in significantly lower mechanical and chemical wear rates (e.g. an aggregate reduction of more than 15%).
[00122] Um aperfeiçoamento da estabilidade global do processo metalúrgico é provido como resultado das vantagens acima mencionadas, proporcionando assim uma recuperação superior das espécies de elementos alvo às suas respectivas fases designadas e uma correspondente redução na distribuição de espécies de elementos indesejáveis (ou residuais) para as fases de reação alvo de valor.[00122] An improvement in the overall stability of the metallurgical process is provided as a result of the aforementioned advantages, thus providing a superior recovery of the target element species to their respective designated phases and a corresponding reduction in the distribution of undesirable (or residual) element species. for value target reaction phases.
Claims (6)
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ZA201602781 | 2016-04-21 | ||
| ZA2016/02781 | 2016-04-21 | ||
| PCT/IB2017/051903 WO2017182902A1 (en) | 2016-04-21 | 2017-04-04 | An arc smelting system and method of monitoring the length of an electrode in said system |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| BR112018071459A2 BR112018071459A2 (en) | 2019-04-16 |
| BR112018071459B1 true BR112018071459B1 (en) | 2023-07-18 |
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