CN101517502A - 用于控制电弧炉设备的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于控制电弧炉设备的装置，包括自动的控制器(3)，根据本发明，用于炉控制的功能单元(6)、用于电极调节的功能单元(7)以及用于熔解控制的功能单元(8)都集成在所述控制器(3)中。

Description

用于控制电弧炉设备的装置
技术领域
本发明涉及一种用于控制电弧炉设备的装置，包括自动的控制器。
背景技术
电弧炉通常用在钢材行业中，例如用来熔解废铁或海绵铁，其中还可以在电弧炉中熔化其它金属。电弧炉的基础是把电能转换成热能，其中应用了电弧的原理。可产生高达200MW或更高的功率。
电弧炉可设计成直流电炉(通常具有一个电极)或设计成三相交电流(通常具有三个电极)。
钢材制备设备也可具有多个这样的电弧炉。例如，通常在原本的、实施熔化工作的电弧炉后接有钢包炉，该钢包炉也可以设计成电弧炉。此钢包是运输容器，其中装有从电弧熔解炉中出来的液态金属。在钢包炉中，例如加入提高质量的添加物或进行其它的处理。
电弧炉设备的自动化需要考虑多个功能。在此例如是指炉控制，用来控制炉子的基本功能；电极调节，通过它来调节电弧的最终长度和功率；以及熔解控制。对所有这些功能都要分别设置自动化设备。在实现电弧炉设备时，这些自动化设备在接口和无故障的共同作用方面每次都必须费力地测试并使它们相互配合。因为多个自动化设备都必须装有自已的开关柜，所以与之相关的硬件花费相当高，且会产生更高的安装和投产费用。
发明内容
由此，本发明的目的是，提出一种用于控制电弧炉设备的装置，其与前面相比有改进。
为了实现这一目的，按本发明这样规定了上述类型的装置，即用于炉控制的功能单元、用于电极调节的功能单元以及用于熔解控制的功能单元都集成在所述控制器中。
这意味着，由于有利的集成，对于炉控制、电极调节和熔解控制现在只需要一个控制器，该控制器会集中地承担控制工作。现在不再需要繁琐地匹配接口和复杂地协调不同作用的程序机构。硬件成本下降了，安装和投产成本也减少了。
电极调节在此构造用来控制电弧的形状和位置。例如控制至少一个可液压移动的电极以及调整到熔解物的距离。
通过炉控制器来控制电弧炉的总体功能。这例如包括，可液压移动的炉盖，例如在排出产生的炉渣或在填满熔化的金属以及冷却炉子时让炉子倾斜。同样还包括，测量装置和通过操作台来实施控制干预，操作人员从该操作台把影响施加到炉运行中。
熔解控制最终是指流程控制。在此例如控制：在哪个时间点需要多少能量，用来把当前待熔解的材料量熔化。同样在此还可以确定，例如应该在什么时间加入添加剂。
在其它有利的构造中，可在所述控制器中集成至少一个另外的功能单元。这种另外的功能单元可例如是指用于能量优化的功能单元和/或用于泡沫炉渣识别和泡沫炉渣调节的功能单元和/或用于过程优化的功能单元和/或针对确定供能器来调节能量输入的功能单元和/或用于顾客个别地控制的功能单元。理想的是，所有这些组件都集成在唯一一个自动的控制器中，因此它们只需要一个控制器。其它所有的控制器都可以省略。
用于能量优化的功能单元可特别通过神经网络来对能量优化进行控制。通过这种人工智能，可以在消耗、质量和其它的生产参数方面来优化所使用的能量。
泡沫炉渣是指炉渣层，其漂浮在熔化的金属之上且有针对性地构成，因此热量不会达到炉壁上，而是被吸收在泡沫中。为形成其他泡沫炉渣，例如可加入碳。同时，还例如可通过炉体上实体开关探测器来确定泡沫炉渣的高度。该组件响应用于泡沫炉渣识别和泡沫炉渣调节的功能单元。
用于过程优化的功能单元可例如包含模型计算器，其也可更高层级地实现过程的优化。例如，液态材料直接地导入到连铸设备中，该连铸设备在可加工材料的数量方面给出参数。
如果例如预先规定了确定的时间内的最大供电量，则针对确定供能器来调节能量的输入，可能是必要的。通过相应的功能单元可以调节例如哪里可以节省能量，哪些单位暂时可以关掉或类似情况。
此外，还可以在控制器中集成用于顾客个别地控制的功能单元。这种功能单元包含为顾客个别地预先设定的参数，其可实现整个系统的个性化。但还可考虑的是，也可以这样来构造其它的功能单元，使它们能无问题地匹配顾客的需求，因此在其它的集成功能单元中也可以实现个性化。
符合目的的是，所述装置包括安装单元，所述功能单元设置在该安装单元中，特别是设置在接插位置中。这种安装单元可例如是指开关柜，通常包含计算装置的控制器安放在此开关柜中。
在其它有利的构造中，模块化构造的功能单元是可更换或可取下的。因此描述了一种可随意匹配的模块化结构。随后可加入或去除单个的功能单元，用来使装置的功能范围符合个性化的需求。还布置成可简单地更换损坏的功能单元。此外，还可以无问题地例如由新研发的功能单元来替代过时的功能单元，因此控制电弧炉的控制装置始终处于最新水平。
对于这种模块化构成的功能单元，最终可考虑出两个可能性，即怎样和是否应进行配置。首先可规定，控制器构造成可对功能单元进行自动识别和配置。随后新插入的功能单元与控制器通讯，由此进行自动配置。功能单元在此还分配有合适的功率范围，例如处理器、存储位置和类似物。
但也还可能替代的是，设置用于功能单元的接插位置，其中每个接插位置都分配有包含在控制器里的计算装置的、固定的功率范围。在此不再需要特殊的配置，因为每个接插位置和因此插入其中的功能单元已经分配有功率范围，这例如指处理器功率、存储位置、程序机构和类似物。这种系统不复杂，但灵活性也较低。
有利的是，功能单元可个别地配置。因此可完美地与顾客需求相适应。
为实现与控制器或与包含在它里面的计算装置通讯，功能单元可与总线系统相连。在此提供了所有已知的总线系统类型，它们提交了必要的功率标准。
此外在有利的构造中还可规定，至少两个功能单元集成为一个功能单元。因此例如为电极调节和能量优化可以只设置唯一一个功能单元。如果功能单元的功率标准可容纳多个这样的功能性，则这总是可行的。在此可节省接插位置并实现更紧凑的构造。
附图说明
从下面描述的实施例和借助附图，得出了本发明的其它优点和细节。
唯一一个附图示出了按本发明的用于控制电弧炉设备的装置1。
具体实施方式
此装置包括开关柜2形式的安装单元，自动的控制器3可设置在该安装单元里面。此自动的控制器3包括计算装置4，其可包含一个或多个处理器以及一个或多个存储装置。此外，还设置有多个接插位置5，它们中的几个接插位置5被模块化的功能单元6-13所占据。此功能单元6-13构造成可取下，特别是可更换的。它们通过接插位置5与总线系统14相连，总线系统14耦接在计算装置4上。功能单元6-13可个别地配置，因此它们可适应特定的顾客需求。
在此实施例中，每个接插位置5都分配有特定的功率范围，因此在插入功能单元后不必再进行其它配置，当然还可替代的是，控制器3可构造成对功能单元进行自动识别和配置。
特别的是，设置用于炉控制的功能单元6、用于电极调节的功能单元7、用于熔解控制的功能单元8、用于能量优化的功能单元9、用于泡沫炉渣识别和泡沫炉渣调节的功能单元10、用于过程优化的功能单元11、用于针对确定供能器来调节能量输入的功能单元12以及用于顾客的个别地控制的功能单元13。除了必要的用于炉控制、电极调节和熔解控制的功能单元6-8外，其它的功能单元9-13都是可选的，这意味着，它们对于控制电弧炉设备的有效的装置来说不是必需的，或在必要时能以其它的自动的控制器的形式存在。由于它的模块化特性，可无问题地加装其它的功能单元，正如其它的功能单元9-13可去那样。例如在损坏或用更新的模块替换时，必要的集成的功能单元6-8也可无问题地进行更换。
特别还可考虑的是，两个功能单元集成为一个功能单元。例如可考虑的是，用于电极调节的功能单元7和用于能量优化的功能单元9组装成一个唯一的功能单元。功能单元7和9可被取下，并用新的功能单元来替代。因此需要的功能单元更少。
总的说来，用来用于控制电弧炉设备的装置给出了集成的解决方案，其对于控制电弧炉设备而言在构造和维护上都很简单。由于只装在一个开关柜中，减少了制造费用、安装费用和投产费用。
特别的是，在金属制备设备中，除了原本的用于熔解的电弧炉外，例如还可设置构成另外的电弧炉的钢包炉。这种另外的电弧炉设备可用相同的装置1来控制，其中应用了相应变化的参数。

Claims (9)

1.用于控制电弧炉设备的装置，包括自动的控制器(3)，其特征在于，用于炉控制的功能单元(6)、用于电极调节的功能单元(7)以及用于熔解控制的功能单元(8)都集成在所述控制器(3)中。
2.按权利要求1所述的装置，其特征在于，在所述控制器(3)中集成有另外至少一个功能单元(9、10、11、12、13)，特别是用于能量优化的功能单元(9)和/或用于泡沫炉渣识别和泡沫炉渣调节的功能单元(10)和/或用于过程优化的功能单元(11)和/或针对确定供能器来调节能量输入的功能单元(12)和/或用于顾客的个别控制的功能单元(13)。
3.按权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述装置包括安装单元(2)，所述功能单元(6、7、8、9、10、11、12、13)设置在该安装单元中，特别是设置在接插位置(5)中。
4.按权利要求3所述的装置，其特征在于，模块化构造的功能单元(6、7、8、9、10、11、12、13)构造成可更换或可取下的。
5.按权利要求4所述的装置，其特征在于，控制器(3)构造成能自动识别和配置功能单元(6、7、8、9、10、11、12、13)。
6.按权利要求4所述的装置，其特征在于，设有用于功能单元(6、7、8、9、10、11、12、13)的接插位置(5)，其中每个接插位置都分配有包含在控制器(3)里的计算装置(4)的固定的功率范围。
7.按上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，功能单元(6、7、8、9、10、11、12、13)可个别地配置。
8.按上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，功能单元(6、7、8、9、10、11、12、13)连接到总线系统(14)上。
9.按上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，至少两个功能单元(6、7、8、9、10、11、12、13)集成为一个功能单元(6、7、8、9、10、11、12、13)。
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