CN112400098A - 用于检测熔炼炉中的金属液位的检测系统 - Google Patents

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马尔科·彼得罗尼奥
安杰利科·杜拉内格拉
安德烈·科杜蒂
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Abstract

一种用于检测用于EAF炉的钢液的液位的系统，优选地具有三个AC电极，该系统包括三个电磁线圈，这些电磁线圈能够检测由在所述电极中的两个电极和容纳在所述熔炼炉中的金属熔液池之间形成的电路中的电流通过而产生的电磁场。优选地，三个线圈，仅沿着电弧熔炼炉的面对形成电磁场的两个电极的圆周弧、仅布置在炉的外表面的一侧上，并且布置在与第三电极在直径上相对的一侧上。

Description

用于检测熔炼炉中的金属液位的检测系统
发明背景
本发明属于金属熔炼(metal melting)领域，特别地属于通过带有交流电电极的电弧炉进行钢熔炼的领域。
可替代地，系统可以应用于钢包炉、真空电弧除气炉(Vacuum Arc Degasingfurnace)。
现有技术
在其他系统中，用于熔炼钢的电弧炉也简称为EAF，其设置有电极，并且其中金属废料总体利用通过例如篮进行间歇进给、或利用通过传送带进行连续进给而被投入(insert)。这是一项众所周知的技术，该技术在本钢铁技术行业中非常普遍。重要的是，在生产周期的所有时刻精确且连续地了解这样的炉中的熔池(molten bath)的液位，以便最佳地管理该过程、添加剂的添加和熔炼过程。此外，除了其他方面，了解这样的参数允许喷枪(lance)、特别是超音速氧枪(supersonic oxygen lance，经常存在于熔炼炉(meltingfurnace)中)和取样喷枪(sampling lance)自动地或非自动地以竖直位置布置，相对于熔池的液位相距正确的距离，并且还允许更清楚地区分在取样步骤期间由钢占据的区域和替代地由炉渣占据的区域。
在这种类型的炉中遇到并希望克服的一个难题涉及需要知道积聚在熔炼壳(melting shell)中的装载废料是否已经被燃烧器和电弧充分熔融，以便继续进行管理炉的辅助设备(auxiliaries)的连续步骤，即，氧气的注入和二次燃烧(post combustion)。此外，通过了解熔池的液位，可以实时估计装载的废料在熔炼过程期间熔融并变成钢液(liquid steel)的效率。此外，该测量还可以用于间接监控构成炉的耐火材料的消耗。
当寻找检测金属熔液(molten metal)这一问题的解决方案时，需要考虑的一个重要物理方面是，熔池相对于由电流流过的三相电极产生的磁场的屏蔽效应，这是实施熔炼和精炼步骤所需要的。在过去，这个问题使得找到实现精确且有效的测量的解决方案变得极其困难。
用于检测容器中(并且可能是电弧炉中)的钢的液位的设备是已知的。例如，EP0115258公开了一种用于检测熔炼壳中的液位的设备，该熔炼壳几乎是空的并且存在很少的钢。EP0419104公开了一种用于检测用于连续铸造的模具中的钢的液位的设备。在这两个申请中，它们都是基于使具有交流电的一个或更多个发射线圈以及一个或更多个接收线圈布置在容器内部的概念的解决方案，容器的钢的液位需要被测量。由于钢是一种具有屏蔽由发射线圈发射的电信号的功能的导电材料，所以当液位的高度变化时，由接收线圈接收的信号也会变化。因此，可以估计液位信号，因为当钢液不屏蔽线圈时，接收到的信号将会更高。
然而，这种检测钢水(molten steel)的液位的系统在电弧炉(其在交流电中工作)中是无效的，因为由流过电极和弧的电流产生的磁场闭合了液池(liquid bath)中的电路，还在接收线圈中感应到感应电动势。这样的信号在这些熔池液位测量系统(molten bathlevel-measuring system)中产生干扰，从而给测量引入误差。
因此，这样的解决方案不能充分满足钢铁行业中所预期的对简易性、精确性和可靠性的需求。
因此，生产对钢水池的液位的检测器来满足这种需求，这有助于具成本效益的熔炼过程，并且在各种类型的熔炼炉中是可靠且精确的。
发明概述
除了根据下面的描述将变得更清楚的其它目的之外，这些前述目的是通过一种用于检测用于熔炼炉的熔池的液位或非熔融废料的系统来实现的，该系统在炉被布置成开口处于最高位置时确定竖直方向，该系统具有两个或更多个电极、包括几个电磁接收线圈，这些电磁接收线圈被配置成仅检测由电路中的电流循环产生的一个电磁场，该电路由两个或更多个电极中的至少两个电极、至少一个电弧和容纳在所述熔炼炉中的熔池组成，其中电磁接收线圈在炉的底部和熔池在操作期间在炉中能够达到的最大液位的较高平面之间沿着竖直方向布置在不同的高度处。
大体上，布置在炉或容器内部的一个或更多个接收线圈被设计成为了利用由交流电产生的磁场，该磁场跟随由电极和弧形成的电路以产生对钢水的液位的测量。
要求保护的发明的一个重要优点是简化了测量系统的架构，因为发射线圈被消除了，这是因为由在电弧和炉的电极中循环并在液池中闭合的电流产生的磁场被利用，充作由接收线圈接收的信号的“源”。
本发明也适用于任何类型的工艺，其中电极与交流电一起使用，以对钢液执行操作。
特别地，方便的是，本发明还可以用于得出钢包炉中钢液的液位，钢液在钢包炉中经历精炼操作，例如在真空电弧除气型工艺中。
本发明的系统的一个第一实施例包括所有电磁接收线圈，这些电磁接收线圈被配置成相对于熔炼炉的任何直径上的竖直截面平面仅布置在熔炼炉的一侧上。
在一个变型中，每个电磁接收线圈被配置成仅沿着熔炼炉的周边或周界的一个相应的圆周弧布置，所述圆周弧面对形成电路的第一电极和第二电极，并且与面对第三电极的所述周界的半圆周相对。因此，线圈布置在与第三电极在直径上相对的一侧上。
换句话说，电磁接收线圈仅沿着熔炼炉的周边的一个圆柱形侧表面部分布置，所述圆柱形侧表面部分面对第一电极和第二电极，并且布置在与第三电极在直径上相对的一侧上。
优选地，电磁接收线圈的数量至少为三个，并且被配置成沿着竖直方向对齐地布置。
第二实施例包括多于三个的电磁接收线圈。这些电磁接收线圈中的至少两个沿着炉的周边布置在不同的点上、在高于熔融金属池的最大液位的同一平面上，而剩余的电磁接收线圈被放置在沿着竖直方向低于所述最大液位的不同高度处。
本发明的一个变型提供了电磁接收线圈被配置成靠近炉的外表面布置，特别是在炉的外壁上，例如在所述外壁上产生的壳体中，因此在设置在炉内部的耐火材料层的外部。
优选地，在各种实施例中，电磁接收线圈是大体上矩形的，例如具有圆角，并且被配置成在竖直方向上布置有矩形的较小侧。从属权利要求描述了本发明的特定实施例。
附图简述
从下面的对本发明实施例的详细描述和附图中，本发明的用于测量钢池(steelbath)的液位的系统的目的和优点将变得清楚，附图仅作为非限制性示例给出，其中：
图1示出了电弧炉的竖直平面上的截面，带有本发明的系统的操作图；
图2是应用根据本发明的系统的电弧炉的截面侧视图，以透明方式示出；
图3示出了作为炉中金属熔液的液位的函数的用根据本发明的系统检测到的信号的趋势的曲线图；
图4示出了作为在表示的第二模式下的炉中金属熔液的液位的函数的用根据本发明的系统检测到的信号的趋势的曲线图；
图5示出了根据本发明的系统的接收线圈的示意性轴测图；
图6示出了由用于电弧炉的根据本发明的系统的各种接收线圈检测到的磁场的定性趋势的一些曲线图，系统安装在电弧炉上，具有确定的钢水的液位；
图7示出了由用于炉的根据本发明的系统的接收线圈检测到的磁场的定性趋势的曲线图，系统安装在炉上，具有确定的钢水的液位并且存在非熔融废料；
图8示出了在水平平面上的截面中看到的电弧炉中的根据本发明的系统的接收线圈的可能布置；
图9示出了在水平平面上的截面中看到的电弧炉中的根据本发明的系统的接收线圈的不同的可能布置；
图10示出了在水平平面上的截面中看到的电弧炉中的根据本发明的系统的接收线圈的两种可能的替代布置A和B。
附图中参考的相同的数字和相同的字母表示相同的元件或部件。
发明的优选实施例的详细描述
参考附图，安装在容纳钢水的池3的电弧炉2中的用于在操作时检测金属熔液的液位的系统或设备在以下描述，并整体用附图标记1指示。检测系统1包括如图1中示出的一个或两个接收线圈1’、1”，或者如其他图中示出的三个接收线圈1’、1”、1”’。此外，可以实现具有多于三个接收线圈的用于检测金属熔液的液位的系统。
在所有配置中，接收线圈被固定到炉2的外壁。根据本发明的实施例，外壁上的接收线圈的布置不同。检测系统的线圈可以沿着炉的周边或周界布置，大致沿着代表子午线的线，并因此在不同的高度处，或者沿着理想的平行线，例如如图8和图9中示意性地示出的。特别地，这种布置使得可以在炉的内周边的几个点上检测非熔融废料。还可以根据沿着一条或更多条竖直线的布置和沿着一条或更多条水平线的布置的组合来布置接收线圈。
在本说明书中，水平取向和竖直取向是相对于炉2的位置来定义的，其中注入开口(filling opening)面向上。例如，当炉布置成开口在炉的最高位置中时，熔炼炉2界定(即，确定)竖直方向。
接收线圈的另一种可能的布置是这样的布置，其中三个接收线圈1’、1”、1”’全部沿着炉的一条单个竖直子午线布置，以便完全检测炉2被金属熔液3占据的部分的整个高度的液位，如图2中示出的。
另一种可能的布置，替代先前的布置，是其中沿着电弧炉的表面的几条子午线竖直地布置几个接收线圈的布置。
因此，从以上解释中，对本领域技术人员来说清楚的是，尽管为了简单起见，此处描述的实施例主要是检测系统包括三个线圈1’、1”、1”’的实施例，这三个线圈1’、1”、1”’取决于检测的需要被竖直地布置，即沿着同一竖直方向布置，但是可以用多于三个线圈来构成本发明的检测系统，因为除了财务和尺寸方面之外，对接收线圈的数量没有限制。清楚的是，接收线圈的数量越多，钢液的液位的测量就可以越精确。
本发明的检测系统的更一般的基本图在图1中图示，其中三相电极4、5、6是电路的一部分，其中电流在第一方向上流过电极6，而交流电在与第一方向相反的第二方向上流过另外两个电极4、5，并且钢液池3完成电路。该电路的趋势在图6、图7中用附图标记11指示。如果电弧炉也具有仅两个电极或多于三个电极(例如四个电极)，则电路将以类似的方式形成。众所周知，流过电路11的三相交流电产生电磁场。这样的电磁场可以由检测系统1的接收线圈1’、1”、1”’检测到，检测系统1固定到炉2的耐火材料壁的内部。
现在将描述本发明的用于检测熔池的液位的系统的操作原理。当例如布置在炉的外壁上的接收线圈高于钢池的液位时，如图2中示出的系统中的线圈1’，由电极的交流电产生的磁通量随时间的变化产生电压信号，该电压信号可以通过方便地连接到接收线圈的端部的电压表或电流表来检测。如果任何接收线圈的电压信号是可以被检测的具有强度的信号，那么钢液的液位低于线圈所布置的平面。相反，如果同一线圈的电压信号特别低，那么钢液的液位高于该接收线圈，因为钢液池对磁通量有很强的屏蔽能力。这种布置示意性地表示在图6中，其中，在示出了钢液的液位的情况下，电压曲线“a”对应于接收线圈1’，电压曲线“b”对应于接收线圈1”，并且电压曲线“c”对应于接收线圈1”’。自然，这些是示意性的、纯粹说明性的电压曲线，其说明了本发明的系统的操作原理。
同样的情况也发生在当接收线圈布置在钢液的液位上方、但是被非熔融金属废料15覆盖时，因为所述废料也具有屏蔽能力。这种配置在图7中示意性地表示，其中，在示出了钢液的液位并且在钢3的液位上方存在废料15的情况下，电压曲线“a”对应于接收线圈1’。
典型地，在50Hz的工作频率下，电磁场减少95％，到250mm的钢液深度。
具体参考图2、图3、图4、图6、图7中示出的设备的配置，其具有三个接收线圈1’、1”、1”’，每个接收线圈连接到各自的电压表，检测系统1可以典型地但不排他地以三种不同的模式进行工作。
废料检测操作模式：
上部线圈1’常常放置在钢液的最大液位上方，并因此所述上部线圈常常检测模量中的高电压信号。相反，如果上部线圈1’被非熔融金属废料屏蔽，这可能发生在熔炼过程中，其中废料从顶部装料，则上部线圈1’检测低值信号，并因此检测系统指示熔池上方存在非熔融废料，所述废料被放置在线圈的前面，即它与线圈所定位的大体上水平平面相交。
此外，如由图8和图9所示出的，如果有几个上部线圈1’a、1’b、1’c、1’d布置在沿着炉的周边的不同点上的钢液池的最大液位上方，则可以在熔池的几个点上验证炉内非熔融废料的存在。
当废料15被完全熔融时，由上部线圈1’或由几个上部线圈1’a、1’b、1’c、1’d接收到的信号具有高值。
在图8的变型中，设置了两个上部接收线圈1’a、1’b，它们沿着炉2的周边布置，特别是在炉的外壁上，例如在外壁上获得的壳体中。优选地，所述上部接收线圈1’a、1’b定位在同一大体上水平平面上。替代地，在图9的变型中，设置了四个上部接收线圈1’a、1’b、1’c、1’d，它们沿着炉2的周边布置，特别是在炉的外壁上，例如在外壁上获得的壳体中。优选地，所述上部接收线圈1’a、1’b、1’c、1’d定位在同一大体上水平平面上。可选地，这四个上部接收线圈相对于熔炼炉2的直径上的竖直截面对称地二对二(two by two)布置。
用于检测钢液液位的第一检测模式：
为了得出钢液液位3，将从接收线圈1’、1”或1”’接收到的电压(或电流)与电磁模型进行比较，经过电极4、5、6的电流是已知的，因为电流是可以通过适当的测量而获取的值。此外，当废料15被完全熔融并且在池上方没有废料累积时，这样的信号的趋势在图3的曲线图中示出(K1、K2、K3)。
也可以将上部线圈1’的信号用作“参考信号”，将从处于中间位置和下部位置的其它线圈1”、1”’接收到的信号分别除以所述参考信号，从而获得独立于流过电极的电流的无量纲值(dimensionless value)，该无量纲值表示钢液3的液位高度。这样的信号的趋势在图4中的曲线图中示出(K4、K5)。
用于检测钢液液位的第二检测模式：
使用沿竖直方向布置在不同位置中的三个线圈1’、1”、1”’，可以覆盖钢液的液位的整个变化范围。中间接收线圈1”对中高池液位更敏感，而下部接收线圈1”’对中低池液位更敏感。这样的信号的这种趋势也在图3中的曲线图中示出。
因此，检测系统1在存在金属熔液池和/或旨在用于熔炼的废料的情况下检测电弧炉操作期间产生的电磁场。
特别参考图5，接收线圈被示意性地示出为匝数为N。优选地但不排他地，线圈的形状为矩形，线圈的较大侧的尺寸为L1并且线圈的较小侧的尺寸为L2，并且通常接收线圈布置在炉的壁上，其中较小侧L2在竖直方向上。
可替代地，线圈可以具有椭圆形形状或其他合适的长形形状。
旨在竖直地布置的线圈的侧L2足够小，以增加线圈的灵敏度并控制尺寸。然而，乘积N*L1*L2必须足够高，以使得电压V是可检测的。
实际上，绕组两端的电压是用下面的公式计算的：
V(t)＝N*L1*L2*dB/dt
其中，B是正交于传感器(即接收线圈)的表面的电磁场分量，并因此电压模量为：
V＝N*L1*L2*2π*f*B，
其中f是在电路11中循环的电流的频率。
此外，如果电极的电流和电压(模量和相位)是已知的，那么了解接收到的电流和电压的相位也提供了关于接收到的电压水平的信息。事实上，通过改变钢液的液位或废料的存在与否，线圈的阻抗在模量和相位上是变化的。
因此，电压与匝数成正比，电压与由线圈界定的面积(其可以通过L1*L2相乘而计算出)成正比，并且电压也与频率f成正比。
通过数学模拟创建电磁模型，所述模型还允许仅包括三个线圈的检测系统1精确检测熔池的高度，也在两个相邻线圈之间的中间位置中。将由三个线圈1’、1”、1”’中的每一个受到的磁场强度示出为距熔池表面的距离的函数并且由于在相邻线圈之间的截面中的外推(extrapolation)而完成的曲线图，可以用于精确检测钢液池的高度。
接收线圈设计有能够抵抗高温的支撑和绕组线，并且可能设置有冷却系统，优选地设置在空气中。
为了获得期望的接收信号，磁通量集中器(magnetic flow concentrator)也可以用于产生线圈。
优选地，但不排他地，构成接收线圈匝的线由镀镍铜制成，具有云母绝缘和玻璃纤维保护。匝固定到由基于云母的材料或类似材料制成的支撑结构。
在交流电炉、特别是三相电弧炉(图10)中，用于检测由电路(该电路由三个电极4、5、6中的至少两个电极、由至少一个电弧和由熔炼炉2中容纳的熔池3形成)中的电流循环产生的磁场的检测系统的最佳和更有效的位置是这样的位置，即其中所有接收线圈1’、1”、1”’沿着大体上竖直的线、沿着在三个电极4、5、6中的两个电极前面的相应的圆周弧在炉2的外表面上，在图10中用B示出的位置中。接收线圈被布置在这样的优选位置B中，即在两个电极4、5前面的区域中。这样的区域常规上被定义为“冷点(cold point)”，因为它是距电弧最远的区域，即非熔融废料大部分累积的地方。位置B是可能的最佳位置，因为它是最靠近电极4和5的位置，并且它能够检测具有正交于接收线圈的分量的磁场。相反，图10中用A指示的位置可能是必须避免的区域，因为它在第三电极6的阴影中，并且如果接收线圈被放置在这样的位置A中，将检测到较低的力觉信号(force signal)。再次参考图7，根据毕奥萨伐尔定律(the law of Biot Savart)，电极6在点B和点A两者上产生纯相切的电磁场。为了接收到的信号的目的，即，为了接收线圈的两端处感应的电压的目的，只有电磁场在正交于线圈的方向上计数，因此电极6对检测的贡献常常为零。
有利的是，线圈被插入熔炼炉的木器(carpentry)内部，但是，然而在外表面上，在与热量充分隔离的区域中，也有利地设置有冷却设备，优选地设置有空气，该冷却设备被结合在线圈中以减小其尺寸，或者设置有强制冷却装置，以确保检测系统的部件的适当操作温度。优选地，接收线圈布置在构成炉的耐火壁的砖块内部，因为所述砖块不屏蔽电弧炉中产生的电磁场。
可替代地，接收线圈可以布置在耐火壁的外部，从而在熔炼壳上产生开口，该开口具有的尺寸至少等于相应的接收线圈的尺寸。在该最后的一种情况下，接收线圈的效率降低，因为磁场在开口内部往往降低得更快。一般来说，为了确保接收线圈的正确操作，所述线圈的前面不能有金属表面，金属表面可能会屏蔽用于检测钢液的液位的磁场。
电弧炉中的典型熔炼循环，其中使用利用本发明的系统来实现的检测金属熔液的液位的方法是特别有用的，现在将作为非限制性示例进行描述。
在熔炼过程期间，几个装满废料的篮被按顺序装载到炉中。当最后一篮废料已经被装载时，下一步是精炼，其中废料被熔炼并且池是平的。此时，可以通过检测熔池的液位的第二模式来测量金属熔液的液位，该第二模式使用在处于中间位置和下部位置的线圈1”、1”’中的每一个中接收到的信号和从上部线圈1”接收到的信号之间的比率。
如果在熔池的液位以上存在非熔融废料，则使用第一液位检测模式，即从线圈接收到的电压与电磁模型进行比较，流过电极的电流是已知的。
此外，在每篮废料被装载之后，可能会出现不是所有废料被熔融并且仍然部分处于固态的情况，并且有必要检测池的液位。由于本发明的系统，在这样的情况下也可以测量熔池的高度和废料层的高度。
此外，另一个典型的钢熔炼过程是连续装载过程，其中废料不是从顶部装料，而是通过电弧炉的特殊侧门进入。类似地，在这种情况下同样有利的是，检测系统可以用于测量钢液的液位，并检测非熔融废料。

Claims (10)

1.一种检测系统，用于检测用于熔炼炉(2)的熔池(3)的液位或非熔融废料(15)，界定竖直方向(Z)，所述检测系统包括两个或更多个电极(4、5、6)、多个电磁接收线圈(1’、1”、1”’)，所述电磁接收线圈(1’、1”、1”’)被配置成仅检测由电路(11)中的电流循环产生的一个电磁场，所述电路(11)由所述两个或更多个电极(4、5、6)中的至少两个电极、至少一个电弧和容纳在所述熔炼炉(2)中的所述熔池(3)组成，其中，所述电磁接收线圈(1’、1”、1”’)在所述炉的底部和所述熔池在熔炼操作期间在所述炉中能够达到的最大液位的较高平面之间沿着所述竖直方向布置在不同的高度处。
2.根据权利要求1所述的检测系统，其中，所有的所述电磁接收线圈(1’、1”、1”’)被配置成相对于所述熔炼炉(2)的任何直径上的竖直截面平面仅布置在所述熔炼炉(2)的一侧上。
3.根据权利要求2所述的检测系统，其中，每个电磁接收线圈(1’、1”、1”')被配置成仅布置在所述熔炼炉(2)的周边的一个相应的圆周弧中，面对所述两个或更多个电极(4、5、6)中的形成所述电路的所述至少两个电极并且与所述周边的面对第三电极的半圆周相对。
4.根据前述权利要求中的一项所述的检测系统，其中，所述电磁接收线圈的数量为至少三个(1’、1”、1”’)，并且被配置成沿着所述竖直方向对齐地布置。
5.根据权利要求1所述的检测系统，其中，设置有多于三个电磁接收线圈(1’、1”、1”’)，并且所述电磁接收线圈中的至少两个(1’a、1’b、1’c、1’d)被布置在沿着所述炉(2)的所述周边的不同点上、在高于所述最大液位的同一平面上，而剩余的电磁接收线圈(1”、1”’)被放置在沿着所述竖直方向的不同高度处、在低于所述最大液位的液位处。
6.根据前述权利要求中的一项所述的检测系统，其中，所述电磁接收线圈(1’、1”、1”’)被配置成靠近所述炉的外表面布置。
7.根据前述权利要求中的一项所述的检测系统，其中，所述电磁接收线圈(1’、1”、1”’)在平面中是大体上矩形的，并且被配置成在竖直方向上布置有较小侧。
8.一种使用交流电的电弧熔炼炉(2)，包括根据前述权利要求中的一项所述的用于检测熔池(3)的液位的检测系统。
9.一种“钢包炉”型或类似类型的熔炼炉，包括根据权利要求1至7中的一项所述的用于检测熔池(3)的液位或非熔融废料(15)的检测系统。
10.一种根据权利要求8或9所述的熔炼炉，其中，设置有至少三个电磁接收线圈(1’、1”、1”’)，所述电磁接收线圈沿着所述竖直方向布置在距所述熔炼炉(2)的底部不同的距离处。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021241538A1 (ja) * 2020-05-29 2021-12-02 Ｊｆｅマテリアル株式会社 固定型電気炉の操業方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3378620A (en) * 1965-03-23 1968-04-16 Union Carbide Corp Electric furnace control
JPS52117833A (en) * 1976-03-31 1977-10-03 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Checking device for surface level in continuous casting mould
CN1646886A (zh) * 2002-02-19 2005-07-27 泰科流控制公司 结合锅炉水位检测系统的电路故障检测方法和设备
CN101827671A (zh) * 2007-10-12 2010-09-08 阿贾克斯托科感应设备有限公司 半液体金属处理和感应设备及其使用方法
CN102859007A (zh) * 2010-04-12 2013-01-02 西门子公司 用于确定在电弧炉中装填熔炼炉料的装料时间点的方法，信号处理装置，机器可读的程序代码，存储介质和电弧炉

Family Cites Families (49)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1832483A (en) * 1919-09-08 1931-11-17 Albert E Greene Electric furnace
DE974828C (de) 1944-04-29 1961-05-10 Siemens Ag Transformator mit von der Wicklung getrennt fluessigkeitsgekuehltem lamellierten Eisenkern fuer induktive Erhitzer, insbesondere fuer die Oberflaechenhaertung mit Mittel- und Hochfrequenz
JPS495691B1 (zh) * 1965-03-23 1974-02-08
US3379238A (en) * 1965-05-26 1968-04-23 Lectromelt Corp Polyphase electric furnace for molding ingots
GB1174095A (en) * 1966-08-04 1969-12-10 English Steel Corp Ltd Improvements in or relating to Electric Arc Furnaces
US3366873A (en) 1966-09-15 1968-01-30 Atomic Energy Commission Usa Linear responsive molten metal level detector
DE2354003C2 (de) * 1973-10-27 1975-02-13 Stahlwerke Peine-Salzgitter Ag, 3150 Peine Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung und Steuerung des Reaktionsablaufes beim Frischen von Roheisen Stahlwerke Peine-Salzgitter AG, 315OPeine
AU511223B2 (en) 1975-08-20 1980-08-07 Mishima Kosan Co. Ltd. Metal refining method and apparatus
SE396531B (sv) 1975-11-06 1977-09-19 Asea Ab Anordning vid likstromsmatade ljusbagsugnar
JPS5537850Y2 (zh) 1975-11-11 1980-09-04
FR2352288A1 (fr) 1976-05-20 1977-12-16 Atomenergi Ab Dispositif comportant une bobine d'emission et une bobine de reception pour mesures electromagnetiques en presence d'un materiau conducteur liquide
SE420649B (sv) * 1976-05-20 1981-10-19 Atomenergi Ab Anordning for elektromagnetisk metning vid hog temeratur av atmindtone en av storheterna niva, avstand och hastighet i samband med i en behallare, kanal eller liknande innehallet flytande ledande material med mycket ...
SE403655B (sv) 1976-05-20 1978-08-28 Atomenergi Ab Anordning for elektromagnetisk metning av niva och/eller avstand i samband med i en behallare innehallet, flytande ledande material
DE2757785C3 (de) 1977-12-23 1981-01-29 Reinhard W. Dr.-Ing. Zuerich Theiler (Schweiz) Verfahren und Vorrichtung zum Messen der Niveauhöhe einer elektrisch leitenden Flüssigkeit, insbesondere einer metallischen Schmelze
US4345106A (en) * 1980-10-06 1982-08-17 Owens-Corning Fiberglas Corporation Method of and apparatus for detecting the level of molten glass in a glass melting furnace
JPS58144716A (ja) * 1982-02-24 1983-08-29 Hitachi Ltd 液面計
SE447846B (sv) 1982-09-09 1986-12-15 Asea Ab Skenkugn med likstromsvermning
SE451507B (sv) 1982-12-06 1987-10-12 Studsvik Energiteknik Ab Forfarande och anordning for metning av kvarvarande mengd smelt metall pa bottnen eller dylikt av en behallare i samband med urtappning av smelt metall ur behallaren
JPS619966A (ja) * 1984-06-27 1986-01-17 Kawasaki Steel Corp 取鍋残溶鋼量の推定方法
DE3427563C2 (de) * 1984-07-26 1986-12-11 Stopinc Ag, Baar Einrichtung zur elektromagnetischen Füllstandsmessung für metallurgische Gefässe
JPS61186413A (ja) 1985-02-12 1986-08-20 Daido Steel Co Ltd 取鍋精錬装置
FR2619905A1 (fr) 1987-08-25 1989-03-03 Pechiney Electrometallurgie Procede et dispositif de mesure de la position des lignes de courant et des pointes d'electrodes dans un four electrique polyphase, a arc submerge
CN1020953C (zh) * 1989-07-11 1993-05-26 太原重型机器厂 控弧式磁镜直流电弧炉
KR930006266B1 (ko) * 1989-10-23 1993-07-09 엔케이케이 코퍼레이션 직류 전기 아크로
JP2925727B2 (ja) 1990-11-30 1999-07-28 新日本製鐵株式会社 アーク炉における装入原料の溶解状況検知方法及びその装置並びにアーク炉用水冷パネル
JPH0751261B2 (ja) 1991-01-14 1995-06-05 新日本製鐵株式会社 溶融金属レベル検出方法
DE69320564T2 (de) 1992-07-31 1999-04-29 Danieli & C. Officine Meccaniche S.P.A., Buttrio, Udine Gleichstromlichtbogenofen mit Steuerung der Lichtbogenablenkung
JPH06137921A (ja) * 1992-10-26 1994-05-20 Nippon Steel Corp 溶融金属レベル検出方法
JPH0886683A (ja) * 1994-09-16 1996-04-02 Kobe Steel Ltd 渦電流式湯面レベル計ヘッド
JP3577389B2 (ja) * 1996-06-28 2004-10-13 新日本製鐵株式会社 溶融金属の流動制御装置
JPH1015640A (ja) * 1996-07-03 1998-01-20 Daido Steel Co Ltd 電磁鋳造用鋳型
JP3908885B2 (ja) * 2000-03-01 2007-04-25 株式会社タムラ製作所 変位検出装置
FR2816403B1 (fr) * 2000-11-08 2002-12-20 Commissariat Energie Atomique Dispositif de detection electromagnetique du niveau d'un materiau qui est conducteur ou rendu conducteur, notamment le verre fondu
CN1536592A (zh) 2003-04-10 2004-10-13 飞瑞股份有限公司 并叠铁心的散热方法及结构
ITUD20050019A1 (it) 2005-02-22 2006-08-23 Danieli Off Mecc Copertura di un convogliatore di collegamento per il caricamento di una carica metallica in un forno di fusione e relativo dispositivo di movimentazione
RU2287782C1 (ru) 2005-04-28 2006-11-20 Департамент промышленности и науки Пермской области Устройство для определения уровня расплавленного металла
DE102005034378A1 (de) 2005-07-22 2007-01-25 Siemens Ag Verfahren zur Bestimmung der Beschaffenheit des Inhalts eines Lichtbogenofens
KR100955528B1 (ko) 2007-12-21 2010-04-30 주식회사 포스코 용선 레벨 측정 장치
FR2945118B1 (fr) 2009-04-29 2011-06-17 Avemis Capteur et procede de mesure de niveau de la surface d'un metal en phase liquide
WO2012081738A1 (en) * 2010-12-13 2012-06-21 Posco Continuous coating apparatus
GB201115612D0 (en) 2011-09-09 2011-10-26 Pilkington Group Ltd Measuring a property of molten glass
EP2568265A1 (en) 2011-09-09 2013-03-13 Tata Steel UK Limited Apparatus and method for measuring the liquid metal level in a metallurgical vessel
WO2013163983A1 (de) 2012-04-30 2013-11-07 Sms Siemag Ag Schrottschmelzofen-pfannenofen-system und verfahren zum betrieb dieses systems
WO2013181675A1 (en) 2012-05-31 2013-12-05 Mintek Arc furnace electrode operation
CN203572253U (zh) 2013-11-08 2014-04-30 河北优利科电气有限公司 空气冷却式铝熔炉用电磁搅拌器感应器
EP3380818A1 (en) 2015-11-24 2018-10-03 Danieli Corus BV A method and a system measuring liquid and solid materials in the process of converting iron to steel in metallurgical vessels or furnaces
EP3326735B1 (de) 2016-11-29 2020-07-22 Refractory Intellectual Property GmbH & Co. KG Verfahren sowie eine einrichtung zum detektieren von grössen im ausguss eines metallurgischen gefässes
DE102016219261B3 (de) 2016-10-05 2017-10-05 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren zur Positionsbestimmung der Spitze einer Elektroofen-Elektrode, insbesondere einer Söderberg-Elektrode
DE102018131849A1 (de) 2017-12-21 2019-06-27 Inteco Melting And Casting Technologies Gmbh Verfahren zur Erfassung einer einen Schmelzprozess von Metall in einer wenigstens eine Elektrode aufweisenden Lichtbogenschmelzanlage beschreibenden Prozessgröße und Lichtbogenschmelzanlage

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3378620A (en) * 1965-03-23 1968-04-16 Union Carbide Corp Electric furnace control
JPS52117833A (en) * 1976-03-31 1977-10-03 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Checking device for surface level in continuous casting mould
CN1646886A (zh) * 2002-02-19 2005-07-27 泰科流控制公司 结合锅炉水位检测系统的电路故障检测方法和设备
CN101827671A (zh) * 2007-10-12 2010-09-08 阿贾克斯托科感应设备有限公司 半液体金属处理和感应设备及其使用方法
CN102859007A (zh) * 2010-04-12 2013-01-02 西门子公司 用于确定在电弧炉中装填熔炼炉料的装料时间点的方法，信号处理装置，机器可读的程序代码，存储介质和电弧炉

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