CN102362138A - 用于测量电炉中电极位置的装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于测量电炉中电极位置的装置，其设想具有电极保持柱(10)，所述电极保持柱(10)包括提升组件(11)，所述提升组件(11)与基部结构(12)形成一体，并且承载电极保持臂(13)，所述臂(13)包含至少一个浸在池中且/或接触废料的电极(14)，所述装置包括设在基部结构(12)的至少一部分上的至少一个激光组件(17)，基准元件(18)与该至少一个电极(14)形成一体，所述激光组件与所述基准元件协同作用。

Description

用于测量电炉中电极位置的装置
技术领域
本发明涉及用于测量电炉中电极位置的装置。
背景技术
在用于熔化废料的电炉领域，重要的是知晓熔炉内电极相对于废料和后续电解槽的位置。
已知电弧熔炉的第一运行阶段专门用于加热和熔化废料，无论废料是以连续送料或分批送料的方式插入。在这一阶段中，在一侧上具有液体池，其既可以是上一周期的残余物，又可能因废料的熔化而快速增多。在另一侧上，存在大量仍为固态的导电材料，这些导电材料与电极发生接触，因而阻碍使用电能吸收传感器来控制臂的位置。
在这一阶段中，必须利用外部测量法来确定推测的臂(因此电极)的最佳位置。
后续的“平坦池”阶段(即，不存在固态，但具有结合弧的泡沫熔渣)可以仅通过校准电极位置、然后优化对系统的电能供应得到有效实现。在该后续阶段中，电流的测量系统更为可靠以便稳定能量供应，但是这种供应的最佳值不能忽略弧长，因而对电极位置的有效确定。因此很显然，即使在平坦池状态中，能量传递的优化(用于使生长周期时间缩短的状态)也不能排除电流和位置测量值的整合。
从历史角度来看，基于EAF的冶金始终为负责操作的操作人员留下足够空间。
生产线的总生产率在很大程度上与生产线在不同阶段期间“聚集”熔炉最佳运行状态的能力有关。
另一方面，当前趋势是使整个生产周期自动化，基于目标验证和可靠测量来指导处理。特别是在精炼处理期间，能量传递主要通过电极转交的电能维持。
用于转交这种能量交换的两个最重要的独立参数是弧长和流过的电流强度。因此很显然，当前的研究是建立在电极及电源位置的测量和控制系统的发展之上的。
在这些中，位置控制被轻视，对它的看法近似陈腐或者认为它可以通过相对简单、廉价的系统来解决，但是迄今为止仍未获得有效的解决方案。
在这一方面，近年来已进行大量尝试来寻找该问题的解决方案。
它们当中的大部分集中在应用通过两种不同的位置编码器实现的位置读取仪器：置于电极保持柱上的机架编码器，以及线式编码器(测量系统设在一定距离处且通过电极运动返回系统来控制)。
编码器技术是工业环境中最为统一的用于揭示位置的技术。它源自已日益复杂化且达到真实的机器人的程度的数控机。在众多工业实践和领域中获得的大量成功主要基于令人羡慕的、在测量质量和可重复性上的保证。
不幸的是，这项技术在电极保持柱/臂位置的测量问题上的应用从未获得这些可能的许诺。
因大气干扰、液体(油、脂肪、水)和粉末的侵入而受到极大污染的电磁环境具有以下共同效应，即：在运行了数小时之后，基于编码器的系统将出现不可逆的损坏和恶化。
迄今为止，电极位置测量问题上的轻视已防碍人们借助更为可靠的系统和策略，即使是在花费更多费用的情况下。
精确且工业上可靠地揭示其上固定有将电极夹在电弧熔炉中的夹具的电极保持柱(竖直方向)或臂(水平方向)的位置具有主要因为操作环境(粉末、脂肪、跌落的材料)的问题而尚未被克服的困难。
另一方面，这种位置测量(即，臂的工作点相对于作为相对运动的参考位置而任意形成的固定参考点的距离)的使用是有意义的。它既可以用于改善相对于待熔化的进料的电极电工作点的调节系统的效率，又可以用于获得与该过程的状态相关的重要信息。具体地，用于将熔化池阶段开始或进料熔化阶段结束时的稳定位置与精炼阶段的开始相结合。
发明内容
本发明的总体目标是以非常简单、经济和特别有用的方式解决现有技术的上述问题。
另一目标是提供一种在废料处理中存在含有障碍物(即，油、脂肪、水和粉末)的情况下也能工作的系统。
另一目标是提供一种在特别恶劣的环境中也能轻易使用的装置，诸如运行中的电炉的。
鉴于上述目标，根据本发明，已经设想了一种用于测量电炉中电极位置的装置，其具有在所提交的权利要求中详细说明的特征。
根据本发明，设想了一种用于测量电炉中电极位置的装置，其不直接接触电极，并且通过具有极高电磁噪音抑制的线路连接该线路/熔炉管理系统。测量仪器是例如基于至少一个激光器来使用的，其中所述激光器优选被调谐至不受环境(油、脂肪、水等)强烈影响的频率，并且与关于电极位置具有代表(和同步)性的反射器验证仪器连接。激光器被恰当地安装和保护以获得具有需要精确度的位置测量值，同时例如通过借助数字或光纤传输安全和可靠地转移所获得的数据。
附图说明
参见附图，本发明的结构和功能特性及其相对于现有技术的优点将通过研究下列描述变得更加明显，其中这些附图示出了根据本发明形成的电炉中电极位置的测量装置的实施例的图解。在附图中：
图1示出了用于测量电炉中电极位置的、根据本发明的装置的示意和假想图；以及
图2示出了图1中设想的激光器发射组。
具体实施方式
参见图1，图1示出了包括提升组件11的电极保持柱10的示意图，所述提升组件11在一侧上与基部结构12形成一体，并且承载电极保持臂13，所述臂13包含浸在池中且/或接触废料的至少一个电极14(未全部示出，但这是公知的)。
电极保持臂13的提升组件11包括提升缸15和活塞，所述活塞具有允许电极14运动的可动柱16。
根据本发明，还设想了一种电炉中电极位置的测量装置，其包括设在基部结构12的至少一部分上的激光组件17。激光组件17与基准元件协同作用且相互配合，所述基准元件诸如是在本实施例中与可动柱活塞16成一体且在任何情况下与电极14成一体的板18。然而，该基准元件18可以由能够反射从激光组件17发出的激光辐射且撞击激光辐射的、与电极14一体的结构的任何部件构成。
图1示意性地示出了连接线路19，其例如通过数字或光学纤维传输连接用20示意的熔炉电子分析和管理单元。用于生成测量值的电子分析装置可直接设在包含激光器22的激光组件17的盒子21中，或者设在远程位置上，但是在该实例中并不会特意对它作详细说明。在此例中，直接通过光纤来转送信息。图2示出了激光器22的保护盒21，其具有保护玻璃23，激光束24从保护盒21处发出并且撞击基准元件或板18。在玻璃附近设有通风口32，其将气流送至保护玻璃上方以保持玻璃干净。
在该非限制性实例中能够找到构成本发明的一部分的所有重要特性。
根据本发明，因此产生一种传感器系统，其不直接接触电极，并且通过具有极高电磁噪音抑制的线路连接该线路/熔炉管理系统。
实际上可以看出，如上所述，根据本发明，测量仪器是基于至少一个激光器来使用的，其中所述激光器优选被调谐至不受环境(油、脂肪、水等)强烈影响的频率，并且被连接成与任意种类的反射器通讯，所述反射器也可能是作为基准元件的电极保持臂的该结构的一部分。重要的是，基准元件始终代表电极位置且与其同步。
还可以看到，激光器被恰当地安装和保护以获得具有需要精确度的位置测量值，同时例如通过借助数字纤维或光纤传输安全和可靠地转移所获得的数据。
还可以看到，激光束发射器安装在保护盒中，而用于获得从中得出电极保持柱/臂位置的距离测量值的交叉检验或基准元件被设置成使得在工厂的各种运转状态下始终进行其测量(不存在出现中断或对操作人员造成危险的风险)。
还可以看到上述示意性实例如何说明测量系统的部件及其工作原理。
安装在钢结构上的根据本发明的装置证实了在电极调节功能优化和实现金属加工过程方面获得显著的工业优点的可能性。
实际上，位置的测量允许获得向下或向上运动命令的效果的“测量”反馈，通过这种方式允许先验揭示选用于实现电极柱/臂运动的液压和机械机构可能发生的漂移。
借助激光器得到的位置信息直接进入电子单元，其实现使调节功能获得优化的调节，从而节约能量，降低该电极出现破损的风险，此外还能够防止维护和/或校准介入。
此外，所得到的该测量值可以被送入过程控制单元，并且与其它信息(例如电谐波)结合，以便更精确地确定进料被视为完全熔化、因此精炼过程启动的时刻。
在该过程的各个阶段，用于测量电极位置的装置借助激光器22连续运行，其中由于一直通过从通风口2送入的气流(其保证保护玻璃23的清洁)保持激光器运行，因此该激光器22始终工作。通过该装置得到的测量信息借助连接19被连续送入熔炉20的电子分析和管理单元。所得到的测量值因此用在各种过程阶段中：
●在分批装载阶段(废料或类似物的装箱)或维护期间，熔炉的拱顶被打开，因此柱16和电极保持臂10被转动，而活塞15将电极保持在最大高度位置上。在这一阶段，当柱被转动时，验证工具18也将转动，装置的测量值不具有任何意义。
●在分批或连续式的金属进料的熔化阶段期间，装置的测量值被电子单元处理，并且被连续送至电极位置调节系统，从而允许实现对该调节器发出的各个运动命令的效果的直接测量。电极位置的测量值允许修改调节参数，以及在同一过程期间准时且连续地验证液压和机械机构的正确运行。
●在金属进料的熔化池和精炼阶段期间，装置的电极位置的测量值被以当前值相关的方式使用，以验证弧长和优化针对池的能量转移。测量值的变化还能精确指示电极尖端的消耗，同时允许对不同过程情形之间的消耗进行比较。
●在排放阶段和熔炉拱顶打开时刻之前的针对进料的炉子准备期间，借助电极柱随之发生的旋转，装置的测量值通过监控被记录。
因此，说明书前序部分中提出的目标被实现。
用于本发明的电炉中电极位置的测量装置的实施例的结构形式及尺寸和组装模式可以与在本发明中仅以示例性和非限制性目的示出的那些存在明显不同。
本发明的保护范围因此由所提交的权利要求限定。

Claims (7)

1.一种用于测量电炉中的电极位置的装置，其具有电极保持柱(10)，所述电极保持柱(10)包括提升组件(11)，所述提升组件(11)与基部结构(12)形成一体并且承载电极保持臂(13)，所述电极保持臂包含浸在池中且/或与废料接触的至少一个电极(14)，其特征在于：
所述装置包括设在基部结构(12)的至少一部分上的至少一个激光组件(17)，所述激光组件和与所述至少一个电极(14)形成一体的基准元件(18)协同工作。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于：
所述基准元件由与所述提升组件(11)的可动部件形成一体的板(18)构成。
3.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于：
所述基准元件(18)与所述电极保持臂(13)成一体。
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于：
所述至少一个激光组件(17)包括设有保护玻璃(23)的激光器(22)的容纳盒(21)，激光束(24)从所述容纳盒(21)射出并且撞击所述基准元件(18)。
5.如权利要求1或4所述的装置，其特征在于：
所述至少一个激光组件(17)借助连接线路(19)与电炉(20)的电子分析和管理单元(20)连接。
6.如权利要求5所述的装置，其特征在于：
所述连接线路(19)是数字或光学纤维的传输线路。
7.如权利要求1所述的装置，其特征在于：
所述基准元件被定位成在电炉的各运行状态下始终进行对所述基准元件的测量。
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