CN112543815B - 转炉转矩支持部 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于运行转炉的方法以及一种用于该转炉的承载装置。所述转炉在该承载装置(100)中通过承载销轴(2)能转动地或者说能倾翻地支承并且转动耦联在传动机构(4)中。所述传动机构通过力矩支持部(6)永久地支撑在基座(12)处。为了降低用于相应的承载装置的成本以及为了同时能够更好地控制由转炉施加到传动机构上的转矩，本发明规定，将由转炉施加到传动机构上的、随时间改变的实际转矩MIst(t)调节到规定的期望转矩MSoll。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于运行转炉、尤其是AOD(即Argon-Oxygen-Dicarbonisation：氩-氧-脱碳)转炉的方法以及一种用于这种转炉的承载装置。
背景技术
在转炉中，通过供给氧气到液化的生铁中将过量的碳氧化。生铁由此变成钢。
这种方法在现有技术中原则上已知。
为了更好地理解接下来的发明，首先根据图4描述这种AOD转炉的原则上的支承和悬挂，如其由现有技术中原则上已知那样：
图4示出了转炉1，该转炉具有布置在其底部中的下浴镜气体喷嘴(Unterbadspiegel-Gasdüsen)13用于将氧气或者其他气体在转炉运行期间供给到转炉的内部中。该转炉1通过承载元件14安装到承载环3中。在承载环3的对置的侧面处分别设置有承载销轴2，所述承载销轴以其纵向轴线彼此对齐并且其限定转炉的倾翻轴线。承载销轴2在轴承11中能够转动地支承。轴承11自身分别通过轴承座10支撑在基座12上。在这种布置方式的紧固一侧，承载销轴2沿着其轴向的方向延伸经过轴承11并且与传动机构4转动耦联。转炉1经由传动机构4和承载销轴2与优选地集成到传动机构中的旋转驱动器连接。传动机构4通过力矩支持部6同样地支撑在基座12处，所述力矩支持部在根据图4的视图中垂直于附图平面延伸。
就此描述的已知的承载装置100也适用于本发明。所述的力矩支持部在现有技术中常常是被动的、例如以扭转轴的形式或者以预紧的弹簧组的形式构造；对此参见文献DE38 27 329 A1、WO03/023 072 A1、DE26 54 907 A1、EP003 108 A1、DE30 07 916 C2、DE600 04 714 T2、JP 2012-25980 A和US 4,298,378。
文献US4,093,192公开了，测量转炉的倾翻力矩并且与预先确定的倾翻力矩进行比较。当确定测量的实际倾翻力矩超过预先确定的期望倾翻力矩时，规定：切断用于转炉的倾翻驱动器。
文献US9,840,746 B2描述了用于转炉的倾翻驱动器，其中，倾翻驱动器基本上由液压马达构成，从而使得转炉围绕水平的轴线倾翻。取决于转炉的最大的倾翻力矩测量马达的转矩。其意义为：转炉始终力求占据中间的位置，其典型地在吹气运行期间处于该位置中。
在其运行期间，转炉尤其基于开头描述的通过所述的下浴镜喷嘴13吹入氧气到处于其内部的钢池中进入强烈的振动。这种激励宽带地沿着所有方向进行，即也沿着转炉的倾翻方向进行。此外，即使仅仅是次要的、针对转炉的不受控制的振动的原因可以是其耐火内衬(Feuerfestauskleidung)和/或增强架
的烧损(Abbrand)。在此，较高的力作用到铸造台(Gieβbühne)的基座以及力矩支持部上，由于这种振动也常常发生在力矩支持部和铸造台处以及在另外的附属部件处的损坏。
如在所提到的来源于现有技术的文件中所描述的那样的技术教导不适合用于解决所描述的振动的问题；出现的力和振动在这些解决方案中最多被衰减；然而力矩支持部必须部分地自身承担所述的大的力，由此自身常常受到损坏。
另一种用于解决该问题的构思在欧洲专利文献EP2 082 068 B1中描述。在那里提出的方法中规定，力矩支持部仅仅在转炉的倾翻过程中刚性地连接传动机构与基座并且替代地在转炉的吹气运行中，力矩支持部与基座或者与传动机构或者与两者脱开，从而转炉由此在吹气运行期间能够自由振动。替代于力矩支持部，能够在吹气运行时使用减震器。
然而，该提出的解决方案具有如下缺点，即为了实施相应的能够切换的力矩支持部，需要大量的装备并且在加装的情况下需要全面的改造。
发明内容
本发明的任务在于，提供一种用于运行转炉的替代的方法，其中用于转炉的承载装置的成本被降低并且同时由转炉施加到传动机构的转矩能够更好地得到控制。
所述任务通过在权利要求1中要求保护的方法得到解决。
术语“吹气运行”通常指的是将氧气以及通常另外的过程气体供给到转炉中的熔体、例如钢熔体或者液态的生铁中。根据本发明的方法以及要求保护的承载装置通常涉及转炉运行；其不限制于优质钢的生产。
有利地，针对要求保护的、由转炉施加到传动机构上的转矩的调节能够实现，转炉在吹气运行期间原则上能够自由地运动，尤其转炉由此能够自由地、也就是说能够没有位置限制地振动。这因此是合适的，因为要求保护的转矩调节(区别于位置调节)不在转炉的振动幅度方面限制转炉到确定的角度位置上。借助于要求保护的调节方法有利方式地阻碍如下情况，转炉不再如在过去部分地在现有技术中那样摆动到共振频率中并且在此会对尤其在传动机构和力矩支持部处的承载装置的部件造成大的损坏。
要求保护的转矩调节原则上允许转炉的任意的振动幅度，然而其同时限制由转炉施加到传动机构上的转矩，具体地调节到规定的期望转矩上。该期望转矩如下地规定，使得其处在传动机构的、驱动器的和力矩支持部的允许的工作范围中，也就是说尤其不损坏这些构件。
要求保护的调节的设置节省了由现有技术已知的在力矩支持部的环境中昂贵地装备承载装置，用以稳定转炉。
本发明根据一种实施例规定，将期望转矩规定为转炉作用到传动机构上的所求得的随时间改变的实际转矩的多个采样值的优选滑移的平均值。为此，在吹气过程开始时，对于特定的时间求得初始平均值并且接下来滑移地在每个测量周期中更新。
根据本发明的另一种实施例有利的是，要求保护的主要的转矩调节由用于传动机构的位置调节辅助或者说补充。这种位置调节具有如下任务，将传动机构更确切地说独立于转炉的倾翻位置地保持在规定的期望角度位置、优选地水平的传动机构位置中。
术语“位置调节”和“角度位置调节”意义相同。术语“角度状态”和“角度位置”也同样意义相同。
两种要求保护的调节、也就是说不仅转矩调节而且还有角度位置调节在转炉的吹气运行中作用到同样的调节机构上、即所谓的转矩支持部上。在此，其例如是具有联接的伺服阀的液压缸或者是机电的驱动器。
当针对传动机构的次要的位置调节附加于主要的转矩调节生效时，两种调节分别在针对形式为力矩支持部的调节机构的调节信号处提供确定的分量。在此根据本发明，位置调节在调节信号处的分量应该显著小于转矩调节的分量；例如在这两个分量之间存在从10至100的因子。这种在分量中的数量级差值通过术语“主要的调节”和“次要的或者说辅助的调节”表述。
所有迄今的实施方式涉及在所述的吹气运行中的转炉。额外地，根据本发明的方法能够规定，在吹气运行之外进行对于传动机构的纯粹的角度位置调节；所要求保护的转矩调节在该时间期间切断。对于吹气运行之外的这种角度位置调节，能够应用与在吹气运行期间对于次要的角度位置调节同样的调节回路连同同样的调节器和同样的形式为力矩支持部的调节机构。具体地，而后将传动机构的实际角度位置调节到规定的期望角度位置，其中，该期望角度位置例如为零，也就是说传动机构而后水平地定向。在吹气运行之外，转矩调节回路在用于力矩支持部的调节信号处的分量为零，而角度位置调节回路在调节信号处的分量为100％。
这种在转炉的吹气运行之外对传动机构的位置调节就此而言是有意义的，即在该时间期间，转炉借助于传动机构和配属于传动机构的驱动器围绕承载销轴倾翻并且就此而言转炉而后甚至不具有固定的角度或者说倾翻位置。
本发明的以上提到的任务此外通过用于转炉的承载装置得到解决。该解决方案的优点相应于以上参考要求保护的方法提到的优点。
附图说明
说明书附上了4幅附图，其中：
图1以侧视图示出了根据本发明的承载装置连同所安装的转炉；
图2示出了在转炉的吹气运行期间作用到传动机构上的转矩的调节以及对传动机构的角度位置的调节；
图3示出了在吹气运行之外对传动机构的角度位置的调节；以及
图4以前视图示出了根据现有技术的用于转炉的承载装置。
具体实施方式
本发明接下来在参考所述的附图的情况下以实施例的形式进行描述。在所有的附图中，相同的技术元件以相同的附图标记表示。
图1再次以侧视图显示了已经由图4已知的、用于转炉1的承载装置100。在该侧视图中尤其能够识别出力矩支持部6，所述力矩支持部在此示例性地构造为具有配属的伺服阀7的液压缸。在根据本发明的调节的范畴中，所述力矩支持部6与伺服阀7一起形成调节机构。所述伺服阀7根据调节信号S控制液压缸的活塞区域内部的压力。对于根据本发明的调节来说，利用第一压力传感器5a连续地检测液压缸的环形区域中的压力并且利用第二压力传感器5b连续地检测液压缸的活塞区域中的压力。
在其他方面，本发明所基于的承载装置100相当于在图4中描述的以及由现有技术已知的承载装置。
图2描述了根据本发明的用于运行转炉1的方法。本发明的核心构思规定，由转炉1施加到传动机构4上的随时间改变的实际转矩MIst(t)借助于转矩调节回路20调节到规定的期望转矩上。调节回路20首先包括转矩求取器22，用于求得由转炉1施加到传动机构4上的随时间改变的实际转矩MIst(t)。在所述的、力矩支持部6构造为液压缸的方案中，实际转矩能够由取决于时间的作用到液压缸的活塞上的力乘以在转炉的倾翻轴线(相应于承载销轴20的纵向轴线)和液压缸6的纵向轴线之间的相应的杠杆臂得出。作用到活塞上的力能够在考虑分别起作用的活塞的压力面积的情况下通过借助于第一和第二压力传感器5a、5b检测在液压缸的环形区域中和活塞区域中的压力计算。转矩调节回路20此外包括用于求得转矩调节偏差eM的第一比较器24，所述转矩调节偏差作为在规定的期望转矩MSoll和实际转矩MIst之间的差值。此外，调节回路包括例如形式为比例-积分-微分-PID调节器的第一调整器8，以便根据转矩调节偏差eM针对作为调节机构的力矩支持部或者说伺服阀7产生调节信号S的第一分量sM，从而使得转矩调节偏差变为零。期望转矩MSoll原则上能够任意地规定。然而优选地，其通过形成多个测量的实际转矩MIst(t)在时间上的、优选滑移的平均值利用期望转矩产生器26产生。
转矩调节回路20如所述地那样用于，调节由转炉1施加到传动机构上的实际转矩MIst(t)或者说将由转炉1施加到传动机构上的实际转矩MIst(t)相应恒定地保持在期望转矩的高度上。有利方式地，转炉1在此在其角度位置中相对于传动机构以任何方式固定；更确切地说其能够在其角度状态中自由地定位或者说其能够自由地振动。仅仅施加到传动机构上的转矩通过转矩调节进行控制以及限制。
然而为了对传动机构4的角度状态α产生影响，本发明根据一种实施例有利地规定，在转炉的吹气运行期间，除了所述地调节转矩之外，也借助于角度状态位置调节回路30进行对传动机构4的角度位置α的调节。该角度位置调节回路30包括角度状态求取器32，用于测量传动机构4取决于时间的实际角度状态αIst。该角度状态求取器32例如能够以行程传感器5c的形式构造，其测量技术地检测以液压缸的形式的力矩支持部6的偏转。如此测量的、力矩支持部6的偏转在考虑液压缸相对于转炉的倾翻轴线(以承载销轴2的纵向轴线的形式)的间距的情况下实现传动机构相对于水平线的实际角度位置α的计算。此外，角度位置调节回路30具有第二比较器34，以便求得角度状态调节偏差eα作为期望角度状态、优选为α＝0与测量的实际角度状态αIst(t)之间的差值。此外，调节回路30具有同样形式为PID调节器的第二调整器9，以便根据之前求得的角度状态调节偏差eα针对作为调节机构的力矩支持部6产生调节信号S的第二分量sα。最后，设有加法器15，以便将第一分量和第二分量sM和sα相加成为调节信号S。在此，调节信号S构造为，使得转矩调节偏差和角度状态调节偏差在转炉的吹气运行期间尽可能分别变为零。
代表在调节信号S处的转矩调节的分量的第一分量sM的大小和代表在调节信号S处的角度位置调节的分量的第二分量sα的大小借助于分量调节器能够分别可变地设定。在转炉的吹气运行期间，根据本发明，第一分量sM明显大于第二分量sα。对于传动机构来说，转矩调节就此而言比角度位置调节主要。
图3说明了在铸造吹气运行(Gieβ-Blasbetrieb)之外用于运行转炉1的方法。典型地，而后转炉的倾翻借助于旋转驱动器围绕承载销轴2的纵向轴线发生，用以至少部分地清空转炉。在该运行阶段，本发明规定，而后仅仅传动机构4的实际角度状态αIst被调节或者说设定到传动机构的规定的期望角度状态αSoll上。这利用已经在参考图2的情况下描述的角度位置调节回路30进行。该调节回路30即使对于吹气运行之外的运行阶段也相对于吹气运行保持不变。唯一的区别是，在吹气运行之外，调节信号S至100％地相应于由第二调整器9产生的调节器输出信号sα。转矩调节回路20的分量sM在该运行阶段期间被置于零或者说被切断。典型地，在吹气运行之外，传动机构被调节为αsoll＝0°的角度状态位置上(相当于水平的传动机构位置)。
第二调整器9也优选地构造为PID调节器。
不仅对于第一调整器8而且也对于第二调整器9来说，由其分别提供的分量sM、sα在调节信号S处的大小决定性地通过其相应的比例环节P确定。由此，P环节的设定对应于所述的分量调节器(Anteils-Stelleinrichtung)。
附图标记清单
1 转炉
2 承载销轴
3 承载环
4 传动机构、优选具有集成的旋转驱动器的传动机构
5a 压力传感器
5b 压力传感器
5c 行程传感器
6 力矩支持部(调节机构)
7 伺服阀
8 第一调整器
9 第二调整器
10 轴承块
11 轴承
12 基座
13 下浴镜气体喷嘴
14 承载元件
15 加法器
20 转矩调节回路
22 转矩求取器
24 第一比较器
26 期望转矩产生器
30 角度位置调节回路
32 角度状态求取器
34 第二比较器
100 承载装置
eα 角度状态调节偏差
eM 转矩调节偏差
αSoll-Getriebe 用于传动机构的期望角度状态
αIst-Getriebe 用于传动机构的实际角度状态
MIst(t) 转炉的实际转矩
MSoll 规定的期望转矩
sM 用于力矩支持部的调节信号的第一分量
sα 用于力矩支持部的调节信号的第二分量
S 调节信号
α 传动机构的角度位置。
Claims (21)
1.用于运行转炉(1)的方法，所述转炉通过承载销轴(2)围绕所述承载销轴的纵向轴线能倾翻地支承在传动机构(4)中并且与所述传动机构转动耦联，其中，所述转炉(1)和所述传动机构(4)通过力矩支持部(6)永久地支撑在基座处；
其中，所述力矩支持部是具有联接的伺服阀的液压缸或者是机电的驱动器；并且
其中，该方法在所述转炉(1)的吹气运行中的特征在于如下步骤：
将由所述转炉(1)施加到所述传动机构(4)上的、随时间改变的实际转矩MIst(t)调节到规定的期望转矩MSoll，其中
针对转矩的调节步骤具有如下分步骤：
求得由所述转炉(1)施加到所述传动机构(4)上的、随时间改变的实际转矩MIst(t)；
规定期望转矩MSoll；
求得转矩调节偏差eM作为所述期望转矩MSoll和所述实际转矩MIst之间的差值；
根据所述转矩调节偏差eM，借助于第一调整器产生针对作为调节机构的力矩支持部(6)的调节信号S的第一分量sM，从而使得所述转矩调节偏差eM变为零。
2.按照权利要求1所述的方法，
其特征在于，
将所述期望转矩MSoll规定为所求得的随时间改变的实际转矩MIst的多个采样值的平均值。
3.按照权利要求1或2所述的方法，
其特征在于，
在所述转炉(1)的吹气运行期间，额外地将所述传动机构的实际角度位置αIst调节到规定的期望角度位置αSoll。
4.按照权利要求3所述的方法，其特征在于，所述规定的期望角度位置为αSoll＝0°。
5.按照权利要求3所述的方法，
其特征在于，
针对角度位置α的调节步骤具有如下分步骤：
求得所述传动机构(4)的实际角度位置αIst；
规定所述传动机构(4)的期望角度位置αSoll；
求得角度状态调节偏差eα作为所述期望角度位置和所述实际角度位置之间的差值；
根据所述角度状态调节偏差eα，借助于第二调整器(9)产生针对作为调节机构的力矩支持部(6)的调节信号S的第二分量sα；
将所述第一分量和所述第二分量相加成所述调节信号S；以及
利用所述调节信号S操控作为调节机构的力矩支持部(6)，从而使得所述转矩调节偏差eM和所述角度状态调节差值eα分别尽可能变为零。
6.按照权利要求5所述的方法，
其特征在于，
所述调节信号S的所述第一分量sM和所述第二分量sα通过在第一调整器和第二调整器(8、9)中的各个P环节分别个别地确定权重；并且
在所述吹气运行期间，所述第二分量以因子范围100-10小于所述第一分量。
7.按照权利要求1或2所述的方法，
其特征在于，
所述力矩支持部(6)以具有联接的伺服阀(7)的液压缸的形式构造。
8.按照权利要求1或2所述的方法，
其特征在于，
该方法在所述转炉(1)的吹气运行之外具有如下步骤：
将所述传动机构的实际角度位置αIst调节到规定的期望角度位置αSoll。
9.按照权利要求8所述的方法，其特征在于，所述规定的期望角度位置为αSoll＝0°。
10.按照权利要求8所述的方法，
其特征在于，
在所述吹气运行之外，针对所述角度位置的调节步骤具有如下分步骤：
求得所述传动机构(4)的实际角度位置αIst；
规定所述传动机构(4)的期望角度位置αSoll；
求得角度状态调节偏差eα作为所述传动机构的期望角度位置和实际角度位置之间的差值；以及
根据所述角度状态调节偏差eα，借助于第二调整器(9)产生针对作为调节机构的力矩支持部(6)的调节信号S，从而使得所述角度状态调节偏差变为零。
11.按照权利要求1或2所述的方法，
其特征在于，
所述转炉(1)在所述吹气运行之外借助于配属于所述传动机构(4)的驱动器围绕所述承载销轴(2)的纵向轴线倾翻。
12.用于转炉(1)的承载装置(100)，所述承载装置具有：
承载环(3)，其具有用于容纳所述转炉(1)的径向向外延伸的承载销轴(2)；
支撑在基座(12)上的轴承块(10)，所述轴承块具有布置在其上的轴承(11)，所述承载销轴(2)进而所述承载环(3)、典型地连同所述转炉(1)能转动地支承在所述轴承中；
带有传动机构(4)的驱动器，所述承载销轴(2)其中之一转动耦联地支承在所述传动机构中，以便使所述承载环(3)、典型地与所述转炉一起倾翻；以及
形式为具有联接的伺服阀的液压缸或者机电的驱动器的力矩支持部(6)，其用于相对于所述基座(12)支撑具有所述驱动器的传动机构(4)；
其特征在于，
设置并且构造转矩调节回路，以便将由所述转炉(1)在吹气运行中施加到所述传动机构(4)上的、随时间改变的实际转矩MIst(t)调节到规定的期望转矩MSoll，
所述转矩调节回路(20)具有如下器件：
转矩求取器(22)，其用于求得由所述转炉施加到所述传动机构上的、随时间改变的实际转矩MIst(t)；
第一比较器(24)，其用于求得转矩调节偏差eM作为在规定的期望转矩MSoll和所述实际转矩MIst之间的差值；以及
第一调整器(8)，其用于根据所述转矩调节偏差eM产生针对作为调节机构的力矩支持部(6)的调节信号S的第一分量sM，从而使得所述转矩调节偏差变为零。
13.按照权利要求12所述的承载装置(100)，
其特征在于，
设有期望转矩产生器(26)，其用于通过形成多个经测量的实际转矩的时间上的、滑移的平均值计算所述期望转矩。
14.按照权利要求12或13所述的承载装置(100)，
其特征在于，
所述液压缸具有第一压力传感器(5a)，其用于检测所述液压缸的环形区域中的压力；以及第二压力传感器(5b)，其用于检测液压缸的活塞区域中的压力；并且
构造有所述转矩求取器(22)，其用于求得所述转炉施加到所述传动机构上的实际转矩，通过由所检测的压力中的至少一个压力求得作用到所述液压缸的活塞上的力，并且为了计算所述实际转矩，通过将所求得的力与在所述承载销轴的纵向轴线和所述液压缸的纵向轴线之间的杠杆臂相乘。
15.按照权利要求12或13所述的承载装置(100)，其特征在于，设有角度位置调节回路(30)，其用于额外地在所述转炉的吹气运行期间将所述传动机构的实际角度位置αIst调节到规定的期望角度位置αSoll。
16.按照权利要求15所述的承载装置(100)，其特征在于，所述规定的期望角度位置为αSoll＝0°。
17.按照权利要求15所述的承载装置(100)，
其特征在于，
所述角度位置调节回路(30)具有如下器件：
角度状态求取器(32)，其用于测量所述传动机构的实际角度位置αIst；
第二比较器(34)，其用于求得角度状态调节偏差eα作为在所述期望角度位置和所述实际角度位置之间的差值；
第二调整器(9)，其用于根据所述角度状态调节偏差产生针对作为调节机构的力矩支持部(6)的调节信号S的第二分量sα；
加法器(15)，其用于将相对于所述调节信号的第一分量和第二分量相加；其中，所述调节信号S使得所述转矩调节偏差和所述角度状态调节偏差分别尽可能变为零。
18.按照权利要求12或13所述的承载装置(100)，
其特征在于，
设有至少一个分量调节器，以便设定所述调节信号S的第一分量和第二分量sM、sα的大小。
19.按照权利要求18所述的承载装置(100)，其特征在于，所述分量调节器的形式为所述调整器(8、9)的P环节。
20.按照权利要求18所述的承载装置(100)，
其特征在于，
构造所述分量调节器，以便
针对所述转炉的吹气运行，将涉及所述转矩分量的第一分量sM设定大于涉及所述角度位置分量的第二分量sα；并且
针对所述转炉的非吹气运行，将所述第一分量sM设定为零并且将所述第二分量sα设定为100％。
21.按照权利要求12所述的承载装置(100)，其特征在于，所述转矩求取器(22)是测量器。
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