BR112020003691A2 - sistemas e métodos para identificação e monitoramento de eletrodo de grafite - Google Patents

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James MERZLAK
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Abstract

  A presente invenção se refere a um sistema e método para monitorar eletrodos de grafite para uso em um forno a arco elétrico, incluindo o recebimento de identificadores de eletrodo de um leitor de etiqueta de identificação por radiofrequência (RFID) configurado para interrogar etiquetas RFID nas adjacências de um forno a arco elétrico (EAF), em que as etiquetas RFID são fixadas aos eletrodos. O identificador de eletrodo está associado aos dados do EAF coletados do EAF e a associação é armazenada na memória. A associação é usada para gerar parâmetros operacionais atuais e anteriores do forno a arco elétrico para eletrodos específicos. Os dados para cada eletrodo específico usado no EAF também podem ser coletados para determinar parâmetros de desempenho para eletrodos específicos.

Description

"SISTEMAS E MÉTODOS PARA IDENTIFICAÇÃO E MONITORAMENTO DE ELETRODO DE GRAFITE" FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO
[001] A presente invenção refere-se a eletrodos de grafite para fornos de arco elétrico (EAFs) e, mais especificamente, a um sistema e método de identificação e monitoramento de eletrodos que fornecem automaticamente dados de identificação de eletrodos para uso na melhoria da operação do forno a arco elétrico.
[002] Um forno a arco elétrico aquece uma carga de material de sucata de aço por meio de um arco elétrico. O material carregado é derretido pela exposição direta ao arco elétrico e subsequente passagem da corrente elétrica através dele. Um forno a arco elétrico geralmente inclui uma grande recipiente, coberto com um teto retrátil. O teto inclui furos que permitem que uma (em um forno DC) ou mais três colunas de eletrodo de grafite (em um forno .AC) entrem no forno. Uma estrutura de suporte de eletrodo móvel mantém e move as colunas de eletrodo para manter a proximidade do material de sucata. A energia para as colunas do eletrodo é fornecida por um transformador, normalmente localizado próximo ao forno. Cada coluna de eletrodo inclui uma pluralidade de eletrodos individuais que são fixados juntamente com conexões rosqueadas em cada extremidade. Os eletrodos são consumidos lentamente como parte do processo de fabricação do aço e, portanto, novos eletrodos devem ser adicionados a cada coluna periodicamente.
[003] Durante o ciclo de fusão, referido como "aquecimento", um sistema regulador de energia tenta manter corrente, a energia, a impedância, a admissão, resistência ou alguma combinação dessas entradas aproximadamente constantes durante a fusão da carga. O regulador, portanto, procura para controlar a distância entre a ponta do eletrodo e a carga (material de carga sólida ou meta fundido), dada a filosofia de regulamentação adotada. Isso se torna mais difícil quando a sucata se move sob os eletrodos à medida que derrete. A entrada é regulada, em parte, pelo emprego de um sistema de posicionamento de eletrodos que eleva e abaixa automaticamente as colunas dos eletrodos. Na maioria dos casos, os sistemas de posicionamento podem empregar cilindros hidráulicos para fornecer a força móvel. Uma vez atingidas condições relativamente estáveis no forno (ou seja, a sucata é substancialmente derretida), outro balde de sucata pode ser carregado na fornalha e derretido. Depois que a primeira ou segunda carga opcional é completamente derretida, várias outras operações ocorrem, como refino, monitoramento de composições químicas. e finalmente superaquecendo o derretimento na preparação para esvaziamento.
[004] A composição química dos eletrodos de grafite pode variar um pouco pelo fabricante para otimizar as características de desempenho. A determinação do desempenho do eletrodo no EAF requer conhecimento de quais eletrodos específicos estão sendo utilizados em cada aquecimento. É desejável obter essas informações de maneira precisa e precisa e automatizada.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
[005] A estrutura e as modalidades preferidas da invenção podem ser mais bem compreendidas por referência aos desenhos de em anexo, nos quais:
[006] A Figura 1 é um diagrama em bloco que ilustra um sistema para detectar e monitorar um eletrodo de grafite nas proximidades de um forno a arco elétrico, de acordo com a presente invenção;
[007] A Figura 2a ilustra um eletrodo com pelo menos uma etiqueta RFID conectada para detecção e monitoramento pelo sistema da Figura 1; e
[008] A Figura 2b lustra uma coluna de eletrodo com pluralidade de eletrodos conectados juntos para uso no forno a arco elétrico da Figura 1.
DESCRIÇÃO DETALHADA
[009] Os eletrodos de grafite são um artigo de consumo necessário em um forno a arco elétrico e são os únicos materiais conhecidos adequados para suportar o ambiente operacional extremamente severo da operação de fabricação de aço no forno elétrico. Consequentemente, os fabricantes de aço são altamente conscientes do custo e desempenho dos eletrodos de grafite consumidos no forno. Os sistemas e métodos aqui divulgados para monitorar eletrodos usados em um forno a arco elétrico podem ser usados para monitorar e melhorar o desempenho de eletrodos de grafite.
[010] Com referência agora à Figura 1, um sistema para monitorar eletrodos usados em um forno a arco elétrico (EAF) construído de acordo com a presente invenção é mostrado geralmente pelo número de referência 100. O sistema de monitoramento de eletrodos 100 inclui um monitor 102, o monitor 102 pode ser um monitor de eletrodo para coletar e processar dados relacionados à identificação e monitoramento de eletrodos. Em outros exemplos, o monitor 102 pode ser um monitor de forno 102 para coletar e processar dados operacionais para um EAF mostrado geralmente em 10. O EAF 10 pode ser um forno AC, de um projeto trifásico tendo uma coluna de eletrodo para cada fase, ou um forno DC consistindo de uma ou duas counas de eletrodo. Um forno AC EAF trifásico é aqui descrito a título de exemplo. O EAF 10 usa eletrodos, geralmente referidos em 11, para derreter metais e outros ingredientes para formar aço. Os eletrodos 11 são unidos de ponta a ponta para formar colunas de eletrodos 12, 14, 16, com cada coluna alimentada por uma fase elétrica separada (em fornos trifásicos AC). Os fornos DC empregam uma única coluna (isto é, cátodo) ou duas colunas (por exemplo, ânodo e cátodo). O calor necessário para derreter metais é gerado pela passagem de corrente através de uma ou mais das colunas de eletrodos 12, 14; 16 e formando um arco entre a (s) coluna (s) de eletrodo e o metal no forno. Correntes elétricas acima de 100.000 amperes são frequentemente usadas. A alta temperatura resultante derrete os metais e outros ingredientes em uma operação de aquecimento conhecida como aquecimento, cujos detalhes adicionais são fornecidos abaixo.
[011] O monitor de forno 102 é um dispositivo de controle de computador, como, por exemplo, um controlador modular, configurado para receber uma ampla variação de dados referentes à operação do forno 10. O monitor de forno 102 é tipicamente um dispositivo local, disposto no local do EAF 10. O monitor de eletrodo e / ou monitor de forno 102 inclui um processador 104, memória 106 e um módulo de entrada / saída 108 que são usados para monitorar os eletrodos 12 utilizados no forno 10, conforme descrito em mais detalhes detalhe abaixo.
[012] Um medidor elétrico 110 está conectado operacionalmente ao monitor do forno 102, como por uma conexão Ethernet 112, para coletar dados elétricos pertencentes ao forno 10. O medidor elétrico 110 pode ser um medidor de energia, um medidor de íons ou outro dispositivo de monitoramento de forno. O monitor de forno 102 coleta os dados elétricos do forno do medidor elétrico 110 periodicamente. Os dados coletados incluem medições de voltagem e corrente geradas a partir dos transformadores de corrente e voltagem conectados a cada fase do circuito elétrico principal. Os dados elétricos do forno são um exemplo de dados EAF associados a eletrodos específicos usando identificadores de eletrodo, conforme descrito em mais detalhes abaixo.
[013] O sistema 100 inclui ainda um ou mais controladores lógicos programáveis (PLCs), apenas um dos quais é mostrado por clareza em 114. O um ou mais PLCs 114 são conectados operacionalmente ao monitor do forno 102 através da rede de PLC existente do proprietário da EAF 116, exemplos dos quais podem incluir uma conexão Ethernet e / ou uma conexão serial como, por exemplo, uma conexão RS242, RS422 ou RS485. O um ou mais PLCs 114 fornecem informações do processo sobre cada "aquecimento" ao monitor do forno 102. Os dados do processo para cada aquecimento incluem tempos, consumo de oxigênio e gás natural, pesos do processo, temperaturas e sinais de fim de aquecimento. Os dados do processo são outro exemplo de dados do EAF que estão associados aos identificadores de eletrodo, conforme descrito em mais detalhes abaixo.
[014] Um sistema de visualização de monitor de forno 118 é conectado ao monitor de forno 102 através de uma conexão local com ou sem fio 120 para exibir os dados EAF para usuários localizados no local, isto é, na instalação do EAF. O sistema visualizador de monitor de forno 118 pode exibir os dados do EAF em tempo real durante a operação do EAF para auxiliar os operadores do forno durante a operação do forno.
[015] Em pelo menos um exemplo, o sistema 100 também pode incluir um servidor remoto 130 situado em um local diferente do monitor do forno 102 e conectado ao monitor de forno via Internet 132. O servidor remoto 130 inclui um banco de dados 133 para armazenar os dados do forno e os dados processados recebidos do monitor de forno 102. O servidor remoto 130 também inclui um processador 134 configurado para também processar os dados EAF em associação com identificadores de eletrodo que identificam eletrodos específicos para permitir que um usuário visualize parâmetros operacionais atuais e anteriores do forno a arco elétrico 10 incluindo tendências operacionais, tendências históricas, tabelas estatísticas e representações gráficas para melhor auxiliar o observador a avaliar a operação do forno 10 nele relacionado a eletrodos específicos, conforme descrito em mais detalhes abaixo. O servidor remoto pode incluir um portal da Internet 135 para permitir que usuários autorizados acessem os dados aqui descritos via Internet. O servidor remoto 130 pode ser um servidor central conectado aos monitores de forno em várias instalações diferentes do EAF. Alternativamente, o servidor remoto 130 pode ser dedicado a uma única instalação do EAF.
[016] Em pelo menos um exemplo, o sistema 100 também pode incluir um observador remoto 136 conectado operacionalmente ao monitor de forno 102, ao servidor remoto 130 ou aos dois por meio de uma conexão à Internet 132. O observador remoto 136 permite que os técnicos externos visualizem os dados do forno e os parâmetros operacionais atuais e anteriores descritos acima.
[017] O sistema 100 também inclui um dispositivo de detecção e identificação de eletrodo 150 que detecta um eletrodo e fornece um identificador de eletrodo para o monitor do forno. Em pelo menos um exemplo, o dispositivo 150 inclui um leitor de etiquetas de Identificação por Radiofrequência (RFID) 152, também conhecido como interrogador, ou leitor, conectado a uma ou mais antenas
154. As antenas 154 são dispostas em um local 156, como a adjacência do forno EAF 10, para capturar sinais de etiquetas RFID, geralmente referidas em 29, que estão conectadas aos eletrodos 11 que estão localizados nessa adjacência 156.
[018] Referindo-se agora às Figuras 2a e 2b, um eletrodo de grafite de exemplo aqui comentado é mostrado geralmente em 11. O eletrodo de grafite 11 inclui um corpo de eletrodo 20 formado de grafite. O corpo 20 é geralmente cilíndrico com extremidades 22 e 24 dispostas de maneira oposta que incluem conectores roscados. Os conectores roscados podem incluir um soquete roscado 26 formado em uma das extremidades, 22, 24 e um pino roscado 28, formado na outra extremidade. Em um exemplo, o pino roscado 28 é formado integralmente com o corpo 20, como por usinagem. O pino 28 inclui uma parte roscada cônica truncada 40 que se estende da extremidade do corpo 24 e termina em uma face terminal 42. Em outro exemplo, o pino 28' inclui partes roscadas cônicas truncadas 40’ dispostas de forma oposta cada uma terminando em faces terminais dispostas opostas 42. Neste exemplo, o pino 28' é roscado em um soquete 26 de um eletrodo que possui um soquete em cada extremidade 22 e 24 para formar um pino disposto em uma das extremidades 22, 24.
[019] O pino roscado 28, 28' e o soquete roscado 26 são de tamanho e formato correspondentes, de modo que o pino roscado 28 de um eletrodo 11a possa ser recebido no soquete roscado 26 de outro eletrodo 11b para unir os eletrodos em uma junta 29 para formar uma coluna de eletrodo mostrada geralmente em 30 na Figura 2b. Como comentado acima, quando em uso no EAF, uma coluna de eletrodo separada 30 é usada para cada fase de um forno de multifásico. Assim, por exemplo, o EAF AC trifásico 10 mostrado na Figura 1 utiliza 3 colunas de eletrodos 12; 14, 16, cada um correspondendo a uma fase elétrica diferente do EAF trifásico.
[020] O eletrodo 11 inclui pelo menos uma etiqueta 29 fixada ao corpo, em que a etiqueta cria um sinal de não linha de visão que representa um identificador de eletrodo. A etiqueta 29 pode ser uma etiqueta RFID, a etiqueta RFID 29 pode ser uma etiqueta passiva com um gerador de sinal não energizado configurado para transmitir um sinal para a antena 154 descrita acima. Alternativamente, a etiqueta RFID 29 pode ser uma etiqueta ativa com um gerador de sinal energizado configurado para transmitir um sinal para a antena 154. Em cada caso, o sinal corresponde a um identificador de eletrodo. O identificador de eletrodo identifica exclusivamente um único eletrodo específico. O identificador do eletrodo pode incluir dados do eletrodo correspondentes ao eletrodo específico que ele identifica. Exemplos desses dados de eletrodo podem incluir alguns ou todos, mas não se limitam a um identificador que identifica a localização da planta na qual o eletrodo foi usinado, um identificador identificando a linha na qual o eletrodo foi usinado, um identificador que identifica a linha na qual o eletrodo foi usinado, um peso do eletrodo, uma data em que o eletrodo foi usinado, um número sequencial para identificar um eletrodo específico dentro de uma sequência de números que identifica um conjunto de eletrodos. Um identificador de eletrodo incluindo essa combinação de dados do eletrodo pode ser referido como um identificador Base de Soquete. O identificador de eletrodo também pode incluir informações de identificação de lote, identificando o lote a partir do qual o eletrodo de grafite foi formado. O identificador de eletrodo pode incluir um identificador de eletrodo específico do proprietário do EAF, também conhecido como número de estêncil,
para identificar o eletrodo específico usando os critérios fornecidos pelo proprietário do EAF.
[021] O eletrodo 11 pode incluir uma etiqueta RFID 29 fixada ao corpo 20. Exemplos deste arranjo incluem a etiqueta fixada ao pino 28, ou a um local diferente na extremidade 24, ou ao soquete 26 ou a uma localização diferente na extremidade 22 ou no corpo 20 disposto entre as extremidades 22, 24. O eletrodo 11 pode incluir duas etiquetas RFID 29. Em um exemplo, as duas etiquetas 29 são configurados para transmitir o mesmo sinal para a antena 154 correspondente ao mesmo identificador de eletrodo. Em outro exemplo, as duas etiquetas 29', 29" são configuradas para transmitir os diferentes sinais para a antena 154 correspondente ao mesmo identificador de eletrodo. As etiquetas RFID serão referidas geralmente como etiqueta RFID 29 ou etiqueta 29. A coleção de etiquetas RFID, cada uma correspondente a um identificador de eletrodo diferente, será designada como 29a, 29b ... 29n, por exemplo 29a, 29b e 29c para 3 etiquetas correspondentes a 3 identificadores de eletrodo diferentes.
[022] Como mencionado acima, e novamente com re à Figura 1, as antenas 154 são dispostas em um local 156 para capturar sinais das etiquetas RFID 29 que estão fixadas aos eletrodos 11 nesse local. Em um ou mais exemplos, o local é na adjacência de um EAF. Em outros exemplos, o local 156 está na adjacência de uma estação de adição de eletrodo. Em outro exemplo, a localização fica na adjacência de uma mesa de inclinação 158, na qual os eletrodos são movidos de uma orientação horizontal para uma orientação vertical ao serem adicionados a uma coluna de eletrodos. Em outros exemplos, a localização é uma adjacência de 1 a 100 pés da EAF 10, Em outros exemplos, a adjacência fica de 1 a 50 pés do EAF 10 e, em outro exemplo, a adjacência fica de 1 a 20 pés do EAF.
[023] O leitor de etiqueta RFID 152 inclui um processador 160 configurado para receber sinais de pelo menos uma antena 154 e converter os sinais em identificadores de eletrodo. O leitor de etiqueta RFID 152 também inclui memória 162 para armazenar um conjunto de identificadores de eletrodo correspondentes aos eletrodos 11a, 11b e 11c em um local 156, como, por exemplo, na adjacência do EAF 10. O leitor 152 lê periodicamente as etiquetas 29a, 29b, 29c fixadas aos eletrodos 11a, 11b, i1c no local 156 e preenche os registros de memória 162 com os identificadores de eletrodos correspondentes dos eletrodos.
[024] O leitor de etiquetas 152 é conectado ao monitor do forno 102 por uma conexão 164, tal como uma conexão Ethernet. O processador de monitor de forno 104 está configurado para receber o conjunto de identificadores de eletrodo armazenados na memória do leitor de etiquetas 162, associando os identificadores de eletrodo com os dados EAF correspondentes ao EAF 10 específico no qual o eletrodo foi usado e armazenando a associação na memória de monitor EAF 106. Exemplos dos dados de EAF incluem os dados elétricos obtidos pelo medidor elétrico 110 descrito acima, os dados do processo obtidos por um ou mais PLCs descritos acima, ou combinações de ambos.
[025] O processador de monitor de forno 104 pode ser configurado para usar a associação do identificador de eletrodo e dados EAF descritos acima para gerar dados EAF para eletrodos específicos e exibir essas informações no sistema observador local 118 durante a operação do EAF 10 para auxiliar os operadores e técnicos de forno durante a operação do forno.
[026] O processador de monitor de forno 104 também pode ser configurado para processar os dados de EAF para eletrodos específicos para gerar parâmetros operacionais atuais e anteriores do forno a arco elétrico 10 para, ou em relação a, eletrodos específicos, incluindo tendências operacionais, tendências históricas, tabelas estatísticas e representações gráficas, relatórios de análise de aquecimento, correlações e outras análises para melhor auxiliar o observador a avaliar a operação do forno 10. O processador 104 pode ser configurado para gerar relatórios e transmitir os relatórios ao observador local 118, os relatórios detalhando a operação histórica do forno em relação a eletrodos específicos usando a associação do identificador de eletrodo e dados EAF descritos acima. Esses relatórios incluem, por exemplo, um único resumo de aquecimento que inclui os eletrodos utilizados no aquecimento, um resumo diário do aquecimento que inclui os eletrodos usados em todos os aquecimentos do dia, resumo diário do aquecimento de turno e eletrodos pertinentes, resumo semanal do aquecimento e eletrodos concernentes, resumo mensal do aquecimento e eletrodos concernentes, resumo de aquecimento por período e condições e eletrodos pertinentes, relatório de desempenho em formato gráfico para eletrodos pertinentes, relatório de desgaste refratário inclui eletrodos usados, relatório de registro de eventos pertinentes a eletrodos específicos, relatório de consumo de eletrodo específico e uso de eletrodo específico e relatório de inventário específico. Esses relatórios podem ser associados ou correlacionados a eletrodos específicos usando os identificadores de eletrodos descritos acima.
[027] Alternativamente, ou além do processamento e exibição local da associação do identificador de eletrodo e dados EAF descritos acima, o monitor de forno 102 pode processar partes dos dados EAF e enviar os dados EAF processados e os dados EAF não processados via Internet 132 para o servidor central remoto 130 disposto em um local diferente do monitor 102 para armazenamento no banco de dados 133. O servidor remoto 130 inclui um processador 134 configurado para usar a associação do identificador de eletrodo e dados EAF descritos acima e / ou para fazer a associação do identificador de eletrodo e dados EAF descritos acima para gerar dados EAF para eletrodos específicos e / ou indicar eletrodos específicos associados a dados EAF específicos, exibir essas informações no sistema de observador remoto 136 durante a operação do EAF 10 a auxiliar os operadores do forno durante a operação do forno.
[028] O processador de servidor 134 também pode ser configurado para processar os dados EAF para eletrodos específicos para permitir que o usuário visualize parâmetros operacionais atuais e anteriores do forno a arco elétrico 10 para, ou em relação a, eletrodos específicos, incluindo tendências operacionais, tendências históricas, tabelas estatísticas e representações gráficas, relatórios de análise de aquecimento, correlações e outras análises através do portal da Internet 135 para melhor auxiliar o observador a avaliar a operação do forno 10. Usuários autorizados podem visualizar relatórios através do portal detalhando a operação histórica do forno em relação a eletrodos específicos usando a associação do identificador de eletrodo e dados EAF descritos acima. Esses relatórios incluem, por exemplo, um único resumo de aquecimento, um resumo diário de aquecimento, resumo diário de aquecimento por turno, resumo semanal de aquecimento, resumo mensal de aquecimento, resumo de aquecimento por período e condições, relatório de desempenho em formato gráfico, relatório de desgaste refratário, relatório de arquivo de eventos, relatórios de consumo de eletrodos e uso de eletrodos e relatórios de inventário todos para (isto é, em relação a) eletrodos específicos.
[029] Outros exemplos dos dados do EAF podem incluir; mas não se limitam a, um tempo ou período de tempo, em que o eletrodo foi detectado no local 156, como na adjacência do EAF, e / ou no tempo ou período de tempo em que um eletrodo previamente detectado no local 156 não estava mais detectado nesse local. O processador de monitor de forno 104 pode ser configurado para receber esses dados EAF do leitor de etiquetas 152 lendo periodicamente a memória do leitor de etiquetas 162.
[030] A determinação do número de aquecimentos / acréscimos requer primeiro saber quando um eletrodo é adicionado a cada coluna de eletrodo e / ou quantos são adicionados ao longo do período de tempo em questão. Como comentado acima, a determinação de que um eletrodo é adicionado a uma ou mais das colunas de eletrodos é realizada com vantagem automaticamente.
[031] Um método para determinar se um eletrodo é adicionado a uma coluna de eletrodos inclui: Monitorar as etiquetas RFID em um local dentro do alcance das antenas 154; receber os identificadores de eletrodos de um leitor de etiquetas RFID correspondente aos sinais recebidos das etiquetas RFID anexadas aos eletrodos dispostos no local 156; colocar identificadores de eletrodo nos registros de memória no leitor RFID não menos que a cada N minutos, em que .01<N<100; um monitor de eletrodo lendo a memória do leitor RFID e determinar que um identificador RFID que foi lido anteriormente não é mais lido da memória identificando desse modo que o identificador RFID como um identificador de eletrodo ausente; associar o identificador de eletrodo ausente a uma coluna de eletrodo usando dados de grampo de eletrodo e / ou dados de mastro de eletrodo.
[032] Com referência novamente à Figura 1, o método para associar o identificador de eletrodo ausente a uma coluna de eletrodos usando dados de clamp de eletrodo e / ou dados de mastro de eletrodo pode incluir monitorar dois parâmetros de operação do forno a arco elétrico 10. Em uma modalidade, o primeiro parâmetro de operação monitorado é o movimento do mastro do eletrodo 50, por um transdutor de posição de coluna ou por um transdutor de pressão. Também a posição do clamp 52 pode ser monitorada. A coluna de eletrodo 12, 14 ou 16 associada ao clamp 52 que se move após a detecção do eletrodo ausente ser determinada para ser a coluna 12, 14, 16 que recebe o eletrodo ausente identificado e determinado como o eletrodo adicionado. O método pode ainda determinar a fase elétrica do EAF associada à coluna de eletrodo que recebe o eletrodo adicionado e associar o identificador de eletrodo a essa fase elétrica.
[033] Assim, de acordo com o acima, um sinal de controle pode indicar diretamente a coluna do eletrodo que recebe o eletrodo adicionado. O processador do monitor de forno 104 está configurado para associar o identificador de eletrodo às colunas 12, 14, 16 e armazenar essa associação na memória 106. Essa associação pode ser transferida para servidor remoto 130 para armazenamento no banco de dados 133 e processamento adicional pelo processador 134 para gerar os parâmetros e relatórios de operação atuais e anteriores comentados acima.
[034] A operação do sistema de monitoramento de eletrodo 100 inclui o leitor de etiquetas que captura sinais das etiquetas RFID anexadas a cada um dos eletrodos de grafite usando uma ou mais das antenas dispostas em um local 156, como por exemplo, a adjacência do EAF; o leitor de etiquetas que converte os sinais em um eletrodo identificador que identifica especificamente o eletrodo de grafite localizado no local 156 e armazena o identificador de eletrodo na memória. O leitor de etiquetas lê as etiquetas dos eletrodos desta maneira para cada um dos eletrodos localizados no local 156 e armazena os identificadores de eletrodo como conjuntos de identificadores na memória do leitor.
[035] O controlador do monitor de eletrodo lê periodicamente a memória do leitor de etiqueta para obter o conjunto de identificadores de eletrodo e envia o conjunto ao servidor de monitoramento EAF 130 por meio de uma conexão à Internet. O processador do servidor EAF 134 associa os identificadores de eletrodo a aquecimentos de forno específicos para os quais os eletrodos foram usados para rastrear a operação do eletrodo enquanto ele é usado no EAF 10.
[036] Um método para monitorar os eletrodos de grafite para o forno a arco elétrico 16 geralmente compreende: capturar um sinal de uma etiqueta, tal como uma etiqueta de identificação por radiofrequência (RFID), fixada a um eletrodo de grafite; converter o sinal em um identificador de eletrodo identificando o eletrodo de grafite; transmitir o identificador de eletrodo para um monitor de forno a arco elétrico; receber um conjunto de identificadores de eletrodo de um leitor de etiqueta de eletrodo no monitor, os identificadores de eletrodo obtidos a partir de sinais de etiquetas de identificação por radiofrequência (RFID) anexados a eletrodos de grafite dispostos perto da localização da antena, como, por exemplo, nas adjacências do
EAF; associar os identificadores de eletrodo aos dados de EAF correspondentes aos eletrodos específicos; e armazenar a associação na memória do monitor EAF.
[037] Os sistemas e métodos de identificação de eletrodos aqui descritos permitem que operadores e pessoal de serviço do EAF determinem quais eletrodos específicos são usados em cada aquecimento específico. Conhecer os eletrodos específicos que são usados em um aquecimento permite que operadores e pessoal de serviço correlacionem o desempenho do eletrodo com os lotes de eletrodo, melhorando assim o desempenho dos eletrodos de grafite e / ou EAF.
[038] O sistema de monitoramento de forno 10 utiliza hardware e software do estado da técnica para registrar toda a gama de parâmetros operacionais, incluindo químicos, que compõem o ambiente operacional total do forno elétrico a arco. A presente invenção fornece acesso on-line e em tempo real aos dados do EAF correlacionados a eletrodos específicos usando os identificadores de eletrodo detectados e monitorados como aqui descrito.
[039] As divulgações de todas as patentes e publicações citadas mencionadas neste pedido estão aqui incorporadas por referência.
[040] A descrição acima destina-se a permitir que aquele versado na técnica pratique a invenção. Não se destina a detalhar todas as possíveis variações e modificações que se tornarão claras para que aquele versado na técnica após a leitura da descrição. Contudo, pretende que todas essas modificações e variações sejam incluídas no escopo da invenção que é definido pelas reivindicações a seguir. As reivindicações destinam-se a cobrir os elementos e etapas indicados em qualquer arranjo ou sequência que seja eficaz para atender aos objetivos pretendidos para a invenção, a menos que o contexto indique especificamente o contrário.

Claims (30)

REIVINDICAÇÕES
1. Eletrodo de grafite, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: um corpo cilíndrico formado de grafite tendo a primeira e o segunda extremidades em disposição oposta; um conector roscado disposto em pelo menos uma extremidade; uma etiqueta anexada ao corpo, em que a etiqueta cria um sinal que não é da linha de visão que representa um identificador de eletrodo.
2. Eletrodo de grafite, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o conector roscado é pelo menos um pino e um soquete.
3. Eletrodo de grafite, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO pelo fato de que a etiqueta é fixada a pelo menos um do pino e do soquete.
4. Eletrodo de grafite, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a etiqueta é uma etiqueta de identificação por Radiofrequência.
5. Eletrodo de grafite, de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende adicionalmente uma primeira etiqueta RFID e uma segunda etiqueta RFID, em que a primeira etiqueta RFID é fixada ao pino e a segunda etiqueta RFID é fixada ao soquete.
6. Eletrodo de grafite, de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADO pelo fato de que a primeira etiqueta RFID e a segunda etiqueta RFID criam sinais representando o mesmo identificador de eletrodo.
7. Eletrodo de grafite, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o identificador de eletrodo inclui um ou mais de um identificador que identifica um local no qual o eletrodo foi usinado, um identificador que identifica uma linha na qual o eletrodo foi usinado; um peso do eletrodo, uma data em que o eletrodo foi usinado, um número sequencial identificando um eletrodo específico, informações de identificação do lote identificando um lote a partir do qual o eletrodo de grafite foi formado e um número específico do proprietário do EAF.
8. Método para monitorar eletrodos, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: capturar de sinais de etiquetas de identificação por radiofrequência (RFID) fixadas a eletrodos de grafite usando um leitor de etiquetas RFID; converter os sinais em identificadores de eletrodo que identificam de grafite; e transmitir os identificadores de eletrodo para um monitor.
9. Método, de acordo com a reivindicação 8, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende adicionalmente: receber um identificador de eletrodo de um leitor de etiquetas de identificação por radiofrequência (RFID) configurado para interrogar as etiquetas RFID em um local, em que as etiquetas RFID são anexados a eletrodos; receber dados do Forno a Arco Elétrico (EAF) coletados do EAF; associar os dados do EAF ao identificador de eletrodo; e armazenar a associação em uma memória de monitor.
10. Método, de acordo com a reivindicação 9, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende adicionalmente exibir a associação em um sistema observador de monitoramento de forno em tempo real.
11. Método, de acordo com a reivindicação 9, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende adicionalmente: transmitir a associação a um servidor remoto com um portal da Internet; e armazenar a associação em uma memória do servidor remoto.
12. Método, de acordo com a reivindicação 9, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende adicionalmente: receber uma pluralidade de identificadores de eletrodo do leitor de etiqueta de eletrodo; associar a pluralidade de identificadores de eletrodo com dados EAF correspondentes à pluralidade de identificadores de eletrodo; e armazenar as associações na memória.
13. Método, de acordo com a reivindicação 12, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende adicionalmente: gerar parâmetros operacionais anteriores do EAF associar os parâmetros operacionais anteriores do EAF a eletrodos específicos usando os identificadores de eletrodo; gerar parâmetros operacionais atuais do EAF; associar os parâmetros operacionais atuais do EAF a eletrodos específicos usando os identificadores de eletrodo; e exibir as associações em um sistema observador de monitoramento de forno em tempo real.
14. Método, de acordo com a reivindicação 13, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende adicionalmente: gerar relatórios detalhando a operação histórica do forno em relação a eletrodos específicos usando as associações.
15. Método, de acordo com a reivindicação 9, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende adicionalmente: associar o identificador de eletrodo a um ou mais aquecimentos de EAF.
16. Método, de acordo com a reivindicação 9, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende adicionalmente: associar o identificador de eletrodo a uma coluna de eletrodo.
17. Método, de acordo com a reivindicação 9, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende adicionalmente: capturar um sinal de uma etiqueta fixada a um eletrodo de grafite usando um leitor de etiquetas RFID; converter o sinal em um identificador de eletrodo identificando o eletrodo de grafite; transmitir o identificador de eletrodo para um monitor; e determinar um eletrodo como estando em um local usando o identificador de eletrodo.
18. Método, de acordo com a reivindicação 17, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende adicionalmente a determinação do eletrodo como estando em nas adjacências do EAF usando o identificador de eletrodo.
19. Método, de acordo com a reivindicação 12, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende adicionalmente: repetir o recebimento da pluralidade de identificadores de eletrodo, a associação da pluralidade de identificadores de eletrodo com dados EAF e o armazenamento das associações na memória; determinar um identificador de eletrodo ausente como um identificador de eletrodo que não está no conjunto de identificadores de eletrodo armazenados; identificar o identificador de eletrodo ausente como um eletrodo adicionado a uma coluna de eletrodos, a coluna de eletrodos tendo uma pluralidade de eletrodos conectados juntos; e associar o eletrodo adicionado à coluna de eletrodo.
20. Método, de acordo com a reivindicação 19, CARACTERIZADO pelo fato de que a determinação compreende adicionalmente: determinar o identificador de eletrodo de grafite ausente como um identificador de eletrodo de grafite que está no conjunto de identificadores de eletrodo armazenado durante um primeiro período de tempo e que não está no conjunto de identificadores de eletrodo armazenado durante um segundo período de tempo, o segundo período de tempo ocorrendo após o primeiro período de tempo.
21. Método, de acordo com a reivindicação 20, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende adicionalmente:
correlacionar o identificador de eletrodo de grafite adicionado com uma fase do forno a arco elétrico.
22. Método, de acordo com a reivindicação 21, CARACTERIZADO pelo fato de que a correlação compreende adicionalmente: monitorar as posições do clamp de cada um dos três clamps de eletrodo em um Forno a Arco Elétrico trifásico (EAF), cada clamp de eletrodo correspondendo a uma coluna de eletrodo respectiva associada a uma fase elétrica correspondente do EAF; determinar um clamp de recebimento como o clamp de eletrodo que muda de posição durante o segundo período de tempo; e determinar a coluna de eletrodo que recebe um eletrodo adicionado como a coluna de eletrodo associada ao clamp de recebimento.
23. Método, de acordo com a reivindicação 19, CARACTERIZADO pelo fato de que a repetição ocorre a cada n minutos, em que n está entre 0:1 e 100.
24. Sistema para identificar eletrodos de grafite usados em um forno a arco elétrico (EAF), tendo os eletrodos de grafite uma etiqueta de identificação por radiofrequência (RFID), o sistema CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: pelo menos uma antena disposta na adjacência do EAF; um leitor de etiquetas RFID operativamente conectado a pelo menos uma antena, o leitor de etiquetas RFID incluindo um processador configurado para receber sinais da pelo menos uma antena e converter os sinais em identificadores de eletrodo, cada um identificando um eletrodo de grafite específico e memória para armazenar os identificadores de eletrodo; e um monitor conectado operacionalmente ao leitor de etiquetas RFID, o monitor incluindo um processador e memória, o processador do monitor configurado para receber os identificadores de eletrodo, associando os identificadores de eletrodo com dados EAF correspondentes a eletrodos específicos e armazenando a associação na memória do monitor,
25. Sistema, de acordo com a reivindicação 24, CARACTERIZADO pelo fato de que o monitor é um monitor de forno a arco elétrico (EAF) operacionalmente conectado ao EAF para coletar dados de EAF.
26. Sistema, de acordo com a reivindicação 25, CARACTERIZADO pelo fato de que o processador de monitor EAF é configurado para receber periodicamente um conjunto de identificadores de eletrodo; determinar um identificador de eletrodo ausente como um identificador de eletrodo que não está no conjunto de identificadores de eletrodo, identificar o identificador de eletrodo ausente como um eletrodo adicionado e associar o eletrodo adicionado a uma coluna de eletrodo, tendo a coluna de eletrodo uma pluralidade de eletrodos.
27. Sistema, de acordo com a reivindicação 26, CARACTERIZADO pelo fato de que o processador de monitor EAF associa a coluna de eletrodo com o eletrodo adicionado a um aquecimento de EAF para o qual a coluna de eletrodo foi usada.
28. Sistema, de acordo com a reivindicação 27, CARACTERIZADO pelo fato de que o processador de monitor EAF associa o eletrodo adicionado com uma posição na coluna do eletrodo.
29. Sistema, de acordo com a reivindicação 28, CARACTERIZADO pelo fato de que o processador de monitor EAF determina que o eletrodo adicionado esteja posicionado na ponta do arco da coluna do eletrodo.
30. Sistema, de acordo com a reivindicação 24, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende adicionalmente: um servidor remoto conectado de modo operante ao monitor para receber os identificadores de eletrodo e dados EAF associados, o servidor remoto tendo uma memória para armazenar os identificadores de eletrodo e dados EAF associados e um portal da Internet que permite que usuários autorizados acessem os identificadores de eletrodo e dados EAF associados.
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