CN107797038A - 开弧电炉弧长检测方法 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种开弧电炉弧长检测方法，属于冶炼技术领域。该开弧电炉弧长检测方法包括：检测得到电极位置；根据所述电极位置计算得到电弧长度。本公开通过在自电极升降过程中对电极位置进行检测，并根据电极位置以及电极电压和电极电流的值计算得到弧长，实现实时检测弧长的变化，以便根据弧长获知冶炼效果。

Description

开弧电炉弧长检测方法

技术领域

本公开涉及冶炼技术领域，具体而言，涉及一种开弧电炉弧长检测方法。

背景技术

开弧电炉是一种常用的冶炼设备，可以利用电极电弧产生的高温熔炼矿石和金属的电炉，其基本原理是通过电极将电压施加在电炉内物料(物料可以为矿石或金属)的上方，形成电弧，利用电弧产生的热能及电流流过电炉内物料自身电阻产生的热能来融化物料，达到冶炼的目的。

就开弧电炉而言，弧长控制对于冶炼效果有着非常重要的影响，但是目前的开弧电炉并没有有效的弧长在线检测方法，仅能依赖于人工经验进行简单判断，冶炼效果难以得到保证。

因此，现有技术中的技术方案还存在有待改进之处。

需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本公开的目的在于提供一种开弧电炉弧长检测方法，进而一定程度上克服人工经验进行简单判断，冶炼效果难以得到保证的问题。

本公开的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得清晰，或者部分地通过本公开的实践而习得。

根据本公开的一个方面，提供一种开弧电炉弧长检测方法，包括：

检测得到电极位置；

根据所述电极位置计算得到电弧长度。

在本公开的一种示例性实施例中，根据所述电极位置计算得到电弧长度之前还包括：

测量电极电压和电极电流。

在本公开的一种示例性实施例中，测量电极电压和电极电流之后还包括：

根据所述电极电压和所述电极电流计算得到电弧长度，计算公式为：

其中L为电弧长度，K为预设系数，U为电极电压，I为电极电流，R为电炉内物料阻抗。

在本公开的一种示例性实施例中，计算所述电弧长度之前还包括：计算所述电炉内物料阻抗，计算公式为：

其中dL为电极升降前后的电极位置变化量，dI为电极升降前后的电流变化量。

在本公开的一种示例性实施例中，计算所述电炉内物料阻抗之前还包括：

根据所述电极位置计算得到所述电极位置变化量，所述电极位置变化量为电极升降前后电极位置的差值的绝对值。

本公开的某些实施例提供的开弧电炉弧长检测方法，通过在自电极升降过程中对电极位置进行检测，并根据电极位置以及电极电压和电极电流的值计算得到弧长，实现实时检测弧长的变化，以便根据弧长获知冶炼效果。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出本公开第一实施例中提供的一种开弧电炉弧长检测装置的示意图。

图2示出本公开第二实施例中提供的一种开弧电炉弧长检测装置的示意图。

图3示出本公开第二实施例中开弧电炉装置的部分结构的示意图。

图4示出本公开第二实施例中电子设备执行操作指令的步骤流程图。

图5示出本公开第三实施例中提供的一种开弧电炉弧长检测方法的步骤流程图。

图6示出本公开再一实施例中提供的电子设备的计算机系统的结构示意图。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本公开将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。附图仅为本公开的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。

此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施方式的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而省略所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、装置、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构、方法、装置、实现、材料或者操作以避免喧宾夺主而使得本公开的各方面变得模糊。

图1示出本公开第一实施例中提供的一种开弧电炉弧长检测装置的示意图，该弧长检测装置用于对冶炼工艺中的开弧电炉的弧长进行检测，以便实时得到弧长。

如图1所示，该弧长检测装置100中包括：位置检测模块110和计算模块120，其中位置检测模块110配置为检测得到电极位置；计算模块120配置为根据电极位置计算得到电弧长度。

由于开弧电炉在运行过程中，需通过电极频繁的升降改变电弧阻抗来控制功率，从而抵消各种扰动造成的功率波动。该弧长检测装置利用电极升降调节过程中电极位置及相应的电压电流变化来实时计算得知电弧长度。

图2示出本公开第二实施例中提供的一种开弧电炉弧长检测装置的示意图，该弧长检测装置用于对冶炼工艺中的开弧电炉的弧长进行检测，以便实时得到弧长。

如图2所示，该弧长检测装置200中包括：位置检测模块210、测量模块220和计算模块230，其中位置检测模块210配置为检测得到电极位置；测量模块220配置为测量电极电压和电极电流；计算模块230配置为根据电极位置计算得到电弧长度。

在本公开实施例中，位置检测模块210可以为编码器，将编码器安装于电极移动部位，以通过编码器实时检测得到电极位置。

在本公开实施例中，测量模块220配置为测量电极电压和电极电流。电极电压以及电极电流的大小可以通过专用电压表和电流表进行测量，也可以与电极功率控制回路的测量仪表合用。

在本公开实施例中，如图2所示，计算模块230包括：位置计算子模块231、阻抗计算子模块232和弧长计算子模块233，其中位置计算子模块231配置为根据电极位置计算得到电极位置变化量，阻抗计算子模块232配置为计算电炉内物料阻抗，弧长计算子模块233配置为根据电极电压和电极电流计算得到电弧长度。

图3示出本实施例中开弧电炉装置的部分结构的示意图，包括电炉腔体31内装有物料32，物料32上方设置有电极33，电极33形成电弧34，电弧34产生的热能以及电流流过物料32自身电阻产生的热能来融化物料32。另外，施加在电极上的电压U、电流I，物料阻抗为R，产生的电弧长度为L。

如图3所示，电极电压U为电弧压降和炉内物料阻抗压降电压之和，将其由公式(1)表示：

公式(1)：

其中L为电弧长度，I为电极电流，R为电炉内物料阻抗，K为预设系数，K的数值可由冶金实验得出。

由公式(1)变形得到

公式(2)：

进一步根据公式(2)对I求导数，得到

公式(3)：

再由公式(3)变形得到

公式(4)：

其中公式(3)和公式(4)中dL为电极升降前后的电极位置变化量，dI为电极升降前后的电流变化量。

基于上述，在本实施例中，位置计算子模块231根据编码器两次检测得到的电极位置计算得到电极位置变化量，其中电极位置变化量为电极升降前后电极位置的差值的绝对值，也就是当电极位置发生变化时，计算出电极升降前后的电极位置变化量dL。

得到电极位置变化量之后，阻抗计算子模块232按照公式(4)根据电极电压、电极电流以及预设系数计算电炉内物料阻抗。得到电炉内物料阻抗之后，弧长计算子模块233按照公式(2)根据电极电压、电极电流以及预设系数计算得到电弧长度。

需要说明的是，本实施例中的计算模块230可以通过一电子设备实现，该电子设备包括处理器和存储器，存储器存储用于上述处理器控制计算模块所执行的操作指令，图4示出该电子设备执行操作指令的步骤流程图。

如图4所示，在步骤S41中，由编码器实时检测电极位置。

如图4所示，在步骤S42中，根据电极位置的变化计算得到电极位置变化量，其中电极位置变化量为电极升降前后电极位置的差值的绝对值。

如图4所示，在步骤S43中，根据公式(4)结合电极电压计算电炉内物料阻抗。

如图4所示，在步骤S44中，根据公式(2)结合电极电压和电极电流计算得到电弧长度。

综上所述，本实施例提供的弧长检测装置通过检测电极位置，并根据电极位置以及电极电流、电极电压等参数计算得到电弧长度，实现实时检测弧长的变化，以便根据弧长获知冶炼效果。

图5示出本公开第三实施例提供的一种开弧电炉弧长检测方法的步骤流程图，用于实现实时检测电弧长度。

如图5所示，在步骤S51中，检测得到电极位置。

如图5所示，在步骤S52中，根据电极位置计算得到电弧长度。

在本实施例中，步骤S52根据电极位置计算得到电弧长度之前还包括：

测量电极电压和电极电流，并根据电极电压和电极电流计算得到电弧长度，计算公式为：

公式(2)：

其中L为电弧长度，K为预设系数，U为电极电压，I为电极电流，R为电炉内物料阻抗。

需要说明的是，电极电压以及电极电流的大小可以通过专用电压表和电流表进行测量，也可以与电极功率控制回路的测量仪表合用。

在本实施例中，计算电弧长度之前还包括：

计算电炉内物料阻抗，计算公式为：

公式(4)：

其中dL为电极升降前后的电极位置变化量，dI为电极升降前后的电流变化量。

另外，在本实施例中，计算电炉内物料阻抗之前还包括：

根据电极位置计算得到电极位置变化量，电极位置变化量为电极升降前后电极位置的差值的绝对值。其中通过安装于电极移动部位的编码器实时检测得到电极位置。

综上所述，本实施例提供的开弧电炉弧长检测方法，通过在电极升降过程中对电极位置进行检测，并根据电极位置以及电极电压和电极电流的值计算得到弧长，实现实时检测弧长的变化，以便根据弧长获知冶炼效果。

下面参考图6，其示出了适于用来实现本申请实施例的电子设备的计算机系统600的结构示意图。图6示出的电子设备仅仅是一个示例，不应对本申请实施例的功能和使用范围带来任何限制。

如图6所示，计算机系统600包括中央处理单元(CPU)601，其可以根据存储在只读存储器(ROM)602中的程序或者从存储部分607加载到随机访问存储器(RAM)603中的程序而执行各种适当的动作和处理。在RAM 603中，还存储有系统600操作所需的各种程序和数据。CPU 601、ROM 602以及RAM 603通过总线604彼此相连。输入/输出(I/O)接口605也连接至总线604。

以下部件连接至I/O接口605：包括键盘、鼠标等的输入部分606；包括诸如阴极射线管(CRT)、液晶显示器(LCD)等以及扬声器等的输出部分607；包括硬盘等的存储部分608；以及包括诸如LAN卡、调制解调器等的网络接口卡的通信部分609。通信部分609经由诸如因特网的网络执行通信处理。驱动器610也根据需要连接至I/O接口605。可拆卸介质611，诸如磁盘、光盘、磁光盘、半导体存储器等等，根据需要安装在驱动器610上，以便于从其上读出的计算机程序根据需要被安装入存储部分608。

特别地，根据本公开的实施例，上文参考流程图描述的过程可以被实现为计算机软件程序。例如，本公开的实施例包括一种计算机程序产品，其包括承载在计算机可读介质上的计算机程序，该计算机程序包含用于执行流程图所示的方法的程序代码。在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通信部分609从网络上被下载和安装，和/或从可拆卸介质611被安装。在该计算机程序被中央处理单元(CPU)601执行时，执行本申请的系统中限定的上述功能。

需要说明的是，本申请所示的计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读介质或者是上述两者的任意组合。计算机可读介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读介质的更具体的例子可以包括但不限于：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本申请中，计算机可读介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。而在本申请中，计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：无线、电线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。

附图中的流程图和框图，图示了按照本申请各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，上述模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图或流程图中的每个方框、以及框图或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

描述于本申请实施例中所涉及到的单元可以通过软件的方式实现，也可以通过硬件的方式来实现。所描述的单元也可以设置在处理器中，例如，可以描述为：一种处理器包括发送单元、获取单元、确定单元和第一处理单元。其中，这些单元的名称在某种情况下并不构成对该单元本身的限定，例如，发送单元还可以被描述为“向所连接的服务端发送图片获取请求的单元”。

另一方面，本公开还提供了一种计算机可读介质，该计算机可读介质可以是上述实施例中描述的设备中所包含的；也可以是单独存在，而未装配入该设备中。上述计算机可读介质承载有一个或者多个程序，当上述一个或者多个程序被一个该设备执行时，使得该设备包括以下方法步骤：

由编码器实时检测电极位置；根据电极位置的变化计算得到电极位置变化量，其中电极位置变化量为电极升降前后电极位置的差值的绝对值；根据公式(4)结合电极电压计算电炉内物料阻抗；根据公式(2)，结合电极电压和电极电流计算得到电弧长度。

应清楚地理解，本公开描述了如何形成和使用特定示例，但本公开的原理不限于这些示例的任何细节。相反，基于本公开公开的内容的教导，这些原理能够应用于许多其它实施方式。

以上具体地示出和描述了本公开的示例性实施方式。应可理解的是，本公开不限于这里描述的详细结构、设置方式或实现方法；相反，本公开意图涵盖包含在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等效设置。

Claims (6)

1.一种开弧电炉弧长检测方法，其特征在于，包括：

检测得到电极位置；

根据所述电极位置计算得到电弧长度。

2.根据权利要求1所述的开弧电炉弧长检测方法，其特征在于，通过所述编码器检测得到所述电极位置。

3.根据权利要求1所述的开弧电炉弧长检测方法，其特征在于，根据所述电极位置计算得到电弧长度之前还包括：

测量电极电压和电极电流。

4.根据权利要求3所述的开弧电炉弧长检测方法，其特征在于，测量电极电压和电极电流之后还包括：

根据所述电极电压和所述电极电流计算得到电弧长度，计算公式为：

<mrow> <mi>L</mi> <mo>=</mo> <mfrac> <mn>1</mn> <mi>K</mi> </mfrac> <mrow> <mo>(</mo> <mi>U</mi> <mi>I</mi> <mo>+</mo> <msup> <mi>I</mi> <mn>2</mn> </msup> <mi>R</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>,</mo> </mrow>

其中L为电弧长度，K为预设系数，U为电极电压，I为电极电流，R为电炉内物料阻抗。

5.根据权利要求4所述的开弧电炉弧长检测方法，其特征在于，计算所述电弧长度之前还包括：计算所述电炉内物料阻抗，计算公式为：

<mrow> <mi>R</mi> <mo>=</mo> <mfrac> <mn>1</mn> <mrow> <mn>2</mn> <mi>I</mi> </mrow> </mfrac> <mrow> <mo>(</mo> <mi>K</mi> <mfrac> <mrow> <mi>d</mi> <mi>L</mi> </mrow> <mrow> <mi>d</mi> <mi>I</mi> </mrow> </mfrac> <mo>-</mo> <mi>U</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>,</mo> </mrow>

其中dL为电极升降前后的电极位置变化量，dI为电极升降前后的电流变化量。

6.根据权利要求5所述的开弧电炉弧长检测方法，其特征在于，计算所述电炉内物料阻抗之前还包括：

根据所述电极位置计算得到所述电极位置变化量，所述电极位置变化量为电极升降前后电极位置的差值的绝对值。