DE2149258B2

DE2149258B2 - Verfahren zur Herstellung von CaIziumcarbid in einem Elektrodenreduktionsofen

Info

Publication number: DE2149258B2
Application number: DE2149258A
Authority: DE
Inventors: Ralph Anthony Tonawanda Casciani; Paul Donald St. Albans W.Va. Franson; William Edward Bronxville Mangan; Wilmer Linwood Niagara Falls Wilbern
Original assignee: Union Carbide Corp
Current assignee: Union Carbide Corp
Priority date: 1970-10-05
Filing date: 1971-10-02
Publication date: 1980-10-09
Also published as: GB1372073A; DE2149258A1; AU3415771A; BE773467A; SE387215B; FR2110972A5; ZA715661B; CA958055A; LU63997A1; YU250671A; JPS5722884B1; AT324722B; YU35397B; AU464385B2; NO141298C; NO141298B

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Calziumcarbid in einem Elektrodenreduktionsofen t>' mit mindestens einer in Richtung ihrer Längsachse bewegbaren Elektrode, wobei die optimale Stromstärke, die Zufuhr der Ausgangsstoffe und die Bewegung mindestens einer Elektrode mittels elektrischer Signale gesteuert werden.

Ein Verfahren zum automatischen Regeln von Elektrodenwiderstandsöfen durch Heben und Senken der Elektrode ist aus der DE-AS 11 88 227 bekannt Mit Hilfe dieses Verfahrens gelingt es, die Höhe der Schmelzzone über den Schmelzherd konstant zu halten, so daß auch Änderungen des Ohmschen Widerstandes aufgrund von Chargenänderungen keinen Einfluß haben. Bei der Herstellung von Calziumcarbid aus Kalk und Kohlenstoff reicht diese Regelung jedoch noch nicht aus. Neben der Höhe der Schmelzzone über dem Schmelzherd sind nämlich auch noch die Zufuhrmengen der Reaktionsstoffe für einen optimalen Verfahrensablauf wichtig. Aufgabe der Erfindung ist es daher, neben der Regelung des Elektrodenstromes und der Höhe der Elektrode auch die Zufuhr von mindestens einem Reaktionsstoff zu automatisieren.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß ein elektrisches Signal verwendet wird, das sowohl die Stellung der Elektrode als auch die Qualität des Endproduktes in Abhängigkeit von der Temperatur an einer bestimmten Stelle im Ofen repräsentiert, und daß das die Qualität des Calciumcarbides in Abhängigkeit von der Temperatur repräsentierende Signal mittels der Gleichung

Q= 0.062 χ Ö.04Ö T- 3.23

gebildet wird, in der Q die Azetylenmenge in mVkg Carbid und T die in °C gemessene Temperatur des abgezogenen Calziumcarbides bedeutet, die zwischen 1640 bis 1900° C liegt.

Nach einer besonderen Ausführungsform des Verfahrens gemäß der Erfindung wird für das Signal im Temperaturbereich zwischen 1640 und 1760⁰C die Gleichung

Q= 0.062 χ 0.0715 T- 7.52 ± 10%

und im Temperaturbereich zwischen 1760 und 1900⁰C die Gleichung

Q= 0.0062 χ (0.00252 T- 0.67) ± 10%

zugrunde gelegt.

Zur rationellen Durchführung des Verfahrens wird zweckmäßigerweise die Zufuhr der Ausgangsstoffe so geregelt, daß nur feinverteilter Kohlenstoff aufgegeben wird, wenn entweder die Elektrodenstellung oder die Calziumcarbid-Qualität oder beide einen vorgegebenen Bereich unterschreiten. Dagegen wird nur feinverteilter Kalk aufgegeben, wenn die Elektrodenstellung oder die Qualität des Produktes oder beide einen bestimmten Bereich überschreiten.

Hierdurch wird es möglich, nicht nur die Qualität des fertigen Produktes gleichmäßig hoch zu halten, sondern es wird auch möglich, den mittleren Ausstoß pro Zeiteinheit zu erhöhen, da Fehlzeiten für z. B. eine Neueinstellung des Ofens, die bei herkömmlichen Verfahren notwendig war, vermieden werden.

Besonders günstig ist es, wenn der zuzuführende Reaktionsstoff durch einen Hohlraum innerhalb der Elektrode direkt in die Reaktionszone eingebracht werden kann. Dadurch werden Totzeiten in der Regeleinrichtung vermieden, wie sie auftreten könnten, wenn der zur Regelung verwendete Reaktionsstoff außen um die Elektrode herum zugeführt wird

Zur Durchführung des Verfahrens dient eine Vorrichtung mit mindestens einer höhenverstellbaren Elektrode und mit Meßeinrichtungen für Elektrodenstroni und

Elektrodenhöhe, die über einen Regelkreis die Elektrodenhöhe zur Aufrechterhaltung eines bestimmten Strombereiches verändern. Gekennzeichnet ist diese Vorrichtung durch eine Einrichtung zur Messung der Carbid-Qualität und deren Umsetzung in sin elektrisches Signal und einen die Zufuhreinrichlungen für Kalk und Kohle steuernden Regelkreis, der dieses elektrische Signal sowie ein von der Elektrodenhöhe abhängiges elektrisches Signal als Regelgröße verwendet

Um zu verhindern, daß bei einer Elektrodenverschiebung der Strom zu stark ansteigt und um vor dem Abziehen des Endproduktes das Material um die Abzugseinrichtung herum zu schmelzen, kann eine Vorrichtung vorgesehen sein, die den Sollstrom zeitweise verändert.

Um auch die Temperatur innerhalb der Reaktionszone als Regelgröße verwenden zu können, ist eine Einrichtung zur Messung der Temperatur an der Abzugseinrichtung vorgesehen, die eine der Temperatur proportionale Spannung abgibt

Mittels Funktionsgeneratoren, die die Spannung gemäß einer vorgesehenen Funktion, die von der Temperatur abhängt, verändert, kann die Temperaturmessung optimal ausgenutzt werden.

Günstig ist es auch, den CO-Gehalt der Abgase mittels eines Meßgerätes festzustellen, da der CO-Gehalt ein Hinweis auf den Arbeitsablauf darstellt, so daß bei Störungen oder bei ungünstigem Betriebsverhalten eine entsprechende Korrektur der Betriebsparameter vorgenommen werden kann.

Bei der praktischen Ausführung des erfindungsgemä ßen Verfahrens ist es zweckmäßig, gemäß einem Verfahren zu arbeiten, das in der US-PS 29 96 360 veröffentlicht wurde. Nach diesem bekannten Verfah ren wird der wesentliche Teil (z. B. 90% des Kalks und 80% des Kohlenstoffes) der Partikel, die 0,6 cm oder kleiner sind, entfernt. Die verbleibende Mischung, die aus Partikeln einer Größe von 7'/2x5cm und kleiner bis zur unteren Grenze von 0,6 cm in jeder Richtung besteht, wird einem elektrischen Ofen um die hohle Heizelektrode aus Kohlenstoff herum zugeführt. Um jedoch Calziumcarbid gewünschter Qualität zu erzeugen, ist es notwendig, einen korrekten Gesamtgehalt an Calziumcarbid, der einen Teil des Kalks und des kohligen reduzierenden Mittels in dem Ofen bildet, aufrecht zu erhalten, d. h. die Gesamtheit der Reaktionsstoffe um die hohle Elektrode herum, plus der Gesamtheit der Reaktionsstoffe, die durch die hohle Elektrode zugeführt werden, sollte innerhalb der calziumcarbidbildenen Gesamtproportionen liegen. Kalk und Kohlenstoff, die unter Bildung von Calziumcarbid und Kohlenmonoxyd reagieren, können in im wesentlichen stöchiometrischen Verhältnis vorliegen, jedoch sind vorzugsweise ungefähr 5 bis 20 Gewichtsprozent Kalküberschuß über das stöchiometrische Verhältnis erstrebenswert.

Bei dem Verfahren treten mehrere wesentliche Veränderliche auf. Eine wesentliche Veränderliche ist der Elektrodenstrom. Die Elektrodenstromsteuerung wird vorwiegend durch Anheben oder Absenken der Elektrode erreicht, das die Impedanz zwischen der Elektrodenspitze und einem elektrisch leitenden Element am Boden des Ofens erhöht bzw. erniedrigt. Bei mehrphasigem Betrieb tritt noch eine zusätzliche Impedanz zwischen der Elektrodenspitze und dem leitenden Element auf, das sich aus der Mischung ergibt, die im gemeinsamen Kontakt mit allen Phasen in dem Ofen steht. Diese zusätzliche Impedanz muß bei der Elektrodenjustierung mit in Betracht gezogen werden. Das Absenken und Anheben der Elektrode erhöht bzw. vermindert den Stromfluß durch die Elektrode und kann daher zur Steuerung der Temperatur in der Reaktionszone des Ofens innerhalb bestimmter Grenzen, die für die Erzeugung von Calziumcarbid besonders hoher Qualität notwendig sind, benutzt werden. Zur Regelung der Elektrodenhöhe dient gewöhnlich ein Paar von Kontaktelementen, die mit hydraulisch arbeitenden

ι ο Zylindern verbunden sind

Weiterhin ist eine periodische Verschiebung jeder Elektrode notwendig, da das Elektrodenmaterial während des normalen Ofenbetriebs verbraucht wird. Die Geschwindigkeit mit der die Elektroden verschoben

ι ^r, werden müssen, um den Abstand der Elektrodenspitze vom Herz im wesentlichen konstant oder doch zumindest innerhalb vorgeschriebener Grenzen zu halten, ergibt sich aus dem Verbrauch, der sich wiederum aus der verbrauchten Leistung anhand von früher gemachten Erfahrungen berechnen läßt. Der so berechnete Verbrauchsfaktor, ausgedrückt z. B. in Megawatt pro Stunde pro cm verbrauchter Elektrode, hängt vom Verhältnis ab, mit dem die Reaktionsstoffe in den Ofen eingeführt werden. Durch Einführen der

>■-> feinen Reaktionsstoffe durch eine hohle Elektrode läßt sich dieser Verbrauchsfaktor ändern. Eine Verschiebung um nur kurze Stücke statt um längere Stücke ist auch deswegen erforderlich, um die mögliche Oxydation des Umfangsgebiets der Elektrode zwischen der Umhüllung

so des Ofens und den Leistungsanschlußplatten, die an der Elektrode befestigt sind, möglichst klein zu halten und damit zu verhindern, daß ein angebackenes Segment der Elektrode eingeschoben wird, wenn selbstbackende Elektroden verwendet werden.

si Die Länge der Elektroden unter der Elektrodenkontaktplatte muß stets bekannt sein, da von dieser Länge die Stellung der Spitze über dem Herd abhängt. Die Anfangslänge kann auf herkömmliche Weise gemessen werden, anschließend wird jeweils die Elektrodenver-

M) Schiebung sowie der errechnete Verbrauch bei der Berechnung der Höhe der Spitze über dem Herd berücksichtigt. Ein anderes Verfahren zur Bestimmung der Spitzenstellung verwendet Thermoelemente, die in der Nähe einer jeden Elektrode angebracht sind und die

π Temperatur des dort austretenden Reaktionsgases messen. Ein Anstieg oder Abfall der Gastemperatur während eines Anstiegs der Elektrodenspitze oder während eines Absinkens in die Beschickungsmischung hinein kann so geeicht werden, daß damit die Stellung

ίο der Elektrodenspitze über dem Herd mit ausreichender Genauigkeit kontrolliert werden kann.

Anhand der Temperatur des geschmolzenen Calziumcarbids kann auch die Calziumcarbidqualiiät bestimmt werden. Dazu wird durch Analyse von Calziumcarbid-

v> proben die Azetylenmenge festgestellt, die pro Kilogramm Carbid zu entwickeln ist. Anhand einer Eichkurve zwischen der Abzapftemperatur und der Calziumcarbidqualität kann dann später die Qualität des Carbids anhand der Temperatur unmittelbar bestimmt

wi werden, wodurch ermöglicht wird, durch Zufuhr von feinen Reaktionsstoffen durch die hohle Elektrode die Qualität innerhalb eines bestimmten Bereichs zu halten.

Die bisher erwähnten Veränderlichen hängen auch

untereinander ab, wobei einige dominant sind und die

Hi übrigen überspielen. Daher ist es besonders zweckmäßig, das Regelungsverfahren mit Hilfe eines Prozeßrechners durchzuführen, der analog oder digital arbeiten kann.

Weitere Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der Darstellung von Ausführungsbeispielen sowie der folgenden Beschreibung. Es zeigt

F i g. 1 einen Querschnitt eines elektrischen Ofens mit getauchtem Lichtbogen, hohler Elektrode und Hilfsinstrurnenten,

F j g. 2 ein schematisches Blockdiagramm der Elemente, die u.a. die Leistung, die Zuführungsrate und die Stellung der hohlen Elektrode steuern, ι ο

F i g. 3 die Beziehung zwischen der Carbidqualität und der Temperatur des abgezapften Carbidprodukts.

Die in den Figuren gezeigten Steuervorrichtungen können mehrfach vorhanden sein, z. B. bei mehrphasigen elektrischen Lichtbogenofen. Zusätzlich zur Korn- '.5 pensation der obengenannten Veränderlichen kann noch eine Anzahl von automatischen Alarmschaltkreisen mit dem System programmiert w.erden, um eine unmittelbare Anzeige zu geben, wenn eine Fehlfunktion in dem Verfahren und/oder in dem Ofen aufgetreten ist.

Im Ofen 302 der Fig. 1 mit getauchtem elektrischen Lichtbogen wird eine grobe Mischung aus Kalk und Kohlenstoff Stoff 300 um eine hohle Elektrode 301 gepackt. Durch die Lichtbogenhitze werden die Stoffe in der Reaktionszone 303 zur Reaktion gebracht und Calziumcarbid und Kohlenmonoxyd erzeugt. Durch eine hohle öffnung 304 in der Elektrode 301 werden feinverteilte Partikel von mindestens einem der Reaktionsstoffe in die Reaktionszone 303 mit einer Rate und einem Mischungsverhältnis zugeführt, die optimale Calziumcarbidbildung ergibt. Da Veränderungen des Gasdrucks an der Elektrodenspitze möglich sind, bewirkt eine Gaseinlaßvorrichtung 305 einen Abwärtsfluß von Gas durch die hohle öffnung 304, um dem Gasdruck an der Elektrodenspitze entgegenzuwirken J5 und einen freien Fall der feinverteilten Partikel durch die hohle Elektrode 301 sicherzustellen. Eine Höhenmeßscheibe 306 ist an einem hydraulischen Kolben 307 angekoppelt, der die hohle Elektrode 301 absenken und anheben kann. Die Unter- und Obergrenze des Kolbens 307 sind festgelegt und stellen eine Funktion der Länge des Hubs der Steuermittel des jeweils verwendeten Ofens dar. Die Stellung des Kolbens 307 innerhalb dieser Hublänge bestimmt direkt die Stellung der Unterseite der Kontaktplatten 308 mit Bezug zu einer absoluten unteren Grenze für die Spitze der Elektrode, die von dem Herd getrennt bleiben muß. Diese Position wird als die Kopfstellung bezeichnet. Diese Kopfstellung kann festgelegt und nachfolgend mit üblichen Meßinstrumenten gemessen werden, z. B. mit der Höhenmeßscheibe 306, die an den Kolben 307 derart angeschlossen ist, daß eine bestimmte Anzeige die Kopf stellung bezeichnet

Es sei jetzt auf Fig.2 verwiesen. Wenn die Kopfstellung sich Ober der vorbestimmten niedrigen Grenzmarkierung befindet, wird ein Signal von einem herkömmlichen Übertrager 1 zu einem Eingang eines mit zwei Eingängen versehenen UND-Gatters 3 gegeben. Ein normalerweise geschlossenes Relais 4 überträgt ein dauerndes Signal zum Eingang des zweieingängigen UND-Gatters 6, wenn der Ofen angeschaltet ist Ein normalerweise geschlossenes Computermanualrelais 7 überträgt ein fortlaufendes Signal zum zweiten Eingang des UND-Gatters 6, wenn der Ofen an die Computerregelung geschaltet ist Diese zwei Signale veranlassen das UND-Gatter 6, ein Ausgangssignal zu erzeugen, das an das UND-Gatter 10 gelangt Ein normalerweise geschlossener Druckschalter 11, verbunden mit dem hydraulischen Kolben 307, überträgt ein dauerndes Signal zum zweiten Eingang des UND-Gatters 10, wenn der Druck auf die hydraulischen Kolben 307 innerhalb eines normalen vorherbestimmten Bereichs liegt. Der Ausgang vom UND-Gatter 10 wird dann an den zweiten Eingang des UND-Gatters 3 gegeben, das wiederum zusätzlich zu dem Signal von Übertrager 1 ein Ausgangssignal zu einem Eingang des UND-Gatters 15 liefert. Das zweite Eingangssignal des UND-Gatters 15 ist eine Funktion des Phasenstromes, der durch die Elektrode 301 getrieben wird, und ist nur vorhanden, wenn der tatsächliche Strom unter einem vorbestimmten erwünschten Wert liegt. Dieser Wert ist eine Funktion des jeweils verwendeten Ofens und ist so berechnet, daß er die Herstellung von Kalziumcarbid bei niedriger Herstellungskosten optimiert. Der optimale Stromwert der durch die Elektrode 301 fließen soll, ist durch der Bediener in die Kontrolleinheit 16 eingegeben, zusammen mit einem erlaubten Stromtoleranzbereich, der ir die Kontrolleinheit 17 eingegeben wird. Daher werder zwei den vorherbestimmten Ausgangsstrom anzeigende Signale in eine herkömmliche arithmetische Einheit 2C eingegeben, die z. B. in einem Computer (der Serie GE/PAC-4000) enthalten ist. Der tatsächliche Strorr durch die Elektrode 301 kann durch ein herkömmliches Strominstrument (nicht gezeigt) gemessen und in einer Übertrager 21 eingegeben werden, der das konvertierte Signal wiederum zur arithmetischen Einheit 20 weiterleitet. Sobald Strom von der Sammelschiene, die die Elektrode 301 mit Strom versorgt, abgezapft wird, urr die Abzapföffnung 309 des Ofens zu öffnen, schließt siel ein normalerweise geöffnetes Relais 23 und sende damit ein Signal zu einem Schaltkreis 25, der der Sollwert in der Kontrolleinheit 16 soweit erhöht, dal erstarrtes Material, das die Abzapföffnung 309 blök kiert, schmilzt.

In der arithmetischen Einheit 20 wird das korrigiert« Sollsignal der Steuerung 16 zu dem Toleranzsignal dei Steuerung 17 addiert und die Summe von dem Ist-Signa des Übertragers 21 subtrahiert Wenn das Ergebnis eir negativer Wert ist, wird ein Signal dem zweiten Eingang des UND-Gatters 15 zugeführt. Wenn Signale an der zwei Eingängen des UND-Gatters 15 liegen, wird eir Ausgangssignal an eine in Serie geschaltete Zeitverzö gerung 29, ein normalerweise geöffnetes Relais 30 unc ein Solenoid 31 geliefert der wiederum eine hydrauli sehe Regeleinheit 32 aktiviert Die Kolben 307, die Tei der hydraulischen Regeleinheit 32 bilden, werden dam dazu gebracht die Elektrode 301 um eine Längf abzusenken, die von der Zeitverzögerung 29 abhängt, di solange, wie die Verzögerung 29 das Relais 3( geschlossen hält der Magnet 31 in seinem angeschalte ten Zustand verbleibt, und dabei die Kolben 3Oi wirksam hält Die Zeitverzögerung 29 ist so ausgelegi daß sie ein Absenken der Elektrode 301 in kurzei Teilschritten verursacht, wobei jeder Schritt dei vollständigen Verfahrensablauf, wie er oben beschrie ben wurde, erfordert

Daher wird bei Computersteuerung des Ofens um wenn der Elektrodenkopf über der festgesetzte! berechneten unteren Grenze liegt, eine negativi Veränderung in dem optimalen Stromfluß der Elektrodi automatisch ein Absenken der Elektrode verursache! und damit den Strom durch die Elektrode bis zun gewünschten optimalen Bereich, der in den Einheiten t und 17 festgesetzt ist, anheben. Die Einbeziehung de Einheit 25 verhindert die fehlerhafte Anpassung de

Elektrode, wenn der Strom vorübergehend von der Sammelschiene abgezapft wird, um ihn zum Schmelzen von an der Abzapföffnung verfestigtem Material zu verwenden.

Die Tatsache, daß der Ofen eingeschaltet und an die Computersteuerung angeschlossen ist, bringt das UND-Gatter 6 zur Erzeugung eines Ausgangssignals, das an den einen Eingang eines zweieingängigen UND-Gatters 33 geführt wird. Der zweite Eingang des UND-Gatters 33 wird vom Übertrager 1 erhalten, wenn die Kopfstellung unterhalb der festgesetzten Höchstgrenzmarke liegt. Diese zwei Eingangssignale am UND-Gatter 33 erzeugen ein Ausgangssignal, das einem Eingang eines zv/eieingängigen UND-Gatters 36 zugeführt wird. Der zweite Eingang des UND-Gatters wird von der arithmetischen Einheit 20 geliefert, wenn der erhaltene Wert darin eine positive Größe ist. Das Triggern des UND-Gatters 36 liefert ein Ausgangssignal, das an die in Serie geschaltete Zeitverzögerung 39 und das Relais 40 geliefert wird, das einen Magneten 41 anschaltet, um die Elektrodenkolben 307, die in der Elektrodenhydraulikregeleinheit 32 enthalten sind, zum Anheben der Elektrode 301 zu bringen. Wiederum ist die Zeitverzögerung 39 einbezogen, um wirksam die Elektrode nur in Stufen anzuheben. Die Funktion ist die gleiche wie bei der Zeitverzögerung 29.

Das automatische Verschieben der Elektroden in getrennten Schritten, um den Verbrauch der Elektrode während des Betriebs zu kompensieren, wird durch ein Ofen-»Ein-Signal« von dem Relais 4 bewirkt, das dem ersten Eingang des zweieingängigen UND-Gatters 43 zugeführt wird. Das Signal am zweiten Eingang des UND-Gatters 43 wird von einem normalerweise geschlossenen Relais 44 genommen, das in seiner normalerweise geschlossenen Stellung anzeigt, daß die Verschiebungsmittel computergesteuert werden. Der Ausgang des UND-Gatters 43 wird zu einem Eingang eines zweieingängigen UND-Gatters 47 geleitet, dessen zweiter Eingang von dem Übertrager 1 geliefert wird, wenn die Kopfstellung unterhalb der festgesetzten Höchstgrenze liegt Diese zwei Eingangssignale triggern das UND-Gatter 47 zur Ausgabe eines Ausgangssignals zu einem Eingang eines zweieingängigen UND-Gatters 50. An diesem Prüfvorgang ist ein herkömmliches Megawatt-Stunden-MeBgerät (nicht gezeigt) in der Leistungsschaltung, die den Strom für die Elektrode 301 liefert, beteiligt Es ist an einen Übertrager 51 angeschlossen, der ein Ausgangssignal liefert, das die integrierte Leistung, die an die Elektrode 301 geliefert wird, anzeigt Dieses repräsentative Signal wird in eine arithmetische Einheit 53 eingegeben, die den Elektrodenverbrauch berechnet, indem sie dieses Signal mit einem Signal vergleicht, das von einer Speicherungseinheit 55 bezogen wird. Dieser Speichereinheit wird anfangs eine Elektrodenverbrauchsrate eingegeben, die die notwendige Energie zum Verbrauch von einem Zentimeter Elektrode während der normalen Betriebsstellung des Ofens angibt Diese Rate basiert auf früherer Erfahrung bei der Herstellung von Calziumcarbid und wird in Megawattstunden pro Zentimeter ausgedrückt. Die exakte Elektroden-Verbrauchsrate hängt unter anderem von Art und Größe der Elektrode und dem verwendeten elektrischen Lichtbogen ab. Zum Beispiel wurde eine Elektroden-Verbrauchsrate von 10 bis 13 Megawattstunden pro Zentimeter mit Erfolg für einen 23,5-Megawattofen benutzt, unter Verwendung von selbstbackenden hohlen Kohlenstoffelektroden mit einem Durchmesser von 112 cm und einer Länge von 276 cm. Die arithmetische Elektroden-Verbrauchseinheit 53 vergleicht den Ist-Wert der verbrauchten integrierten Leistung mit der Elektroden-Verbrauchsrate und berechnet daraus die während einer bestimmten Zeitperiode verbrauchte Elektrodenlänge. Der berechnete Verbrauchswert, ausgedrückt als ein Signal, wird einer arithmetischen Verschiebeberechnereinheit 57 zugeführt, worin ein volle 2,5-cm-Stufen darstellendes Ausgangssignal erzeugt und an das UND-Gatter 50 geleitet wird. Der Teil des Signals, der nur einen Bruchteil von 2,5 cm darstellt, wird in eine Verschiebungsrückstandaufzeichnungseinheit 60 gespeist, um darin gespeichert zu werden, bis ein Signal, das einen vollen Wert von 2,5 cm darstellt, angesammelt ist, woraufhin es an die Einheit 57 zurück geleitet wird.

Als ein Sicherheitsfaktor gegen die Möglichkeit von zu schneller Verschiebung der Elektrode und damit eine Zuführung von ungebackener Teile der Elektrode in den Ofen wird die Zeiteinheit 257 mit einer Verschiebungsrechnereinheit 57 verkoppelt und durch ein Verschiebungsbefehlausgangssignal von der Einheit 57 getriggert. Daraufhin überträgt die Zeiteinheit 257 ein Ausgangssignal zurück zur Einheit 57, um diese von der Ausgabe eines Befehls abzuhalten, der darauffolgende Verschiebungen von 5 oder mehr Zentimetern während darauffolgender Stunden bewirken würde. Deshalb speichert die Einheit 57 ein zweites Verschiebesignal, bis eine geeignete Zeit der Übertragung des ersten Verschiebesignals vergangen ist.

Wenn Signale an beide Eingänge des UND-Gatters 50 übertragen werden, wird ein Ausgangssignal an einen Eingang des zweieingängigen UND-Gatters 62 übertragen.

Der Ausgang der Elektrodenverbrauchs-Einheit 53 wird der Elektrodenlängen-Berechnungs-Einheit 64 zugeführt In der Einheit 64 wird das Ausgangssignal, das die Ausgangslänge der Elektrode darstellt, die mit Hilfe herkömmlicher Meßverfahren erhalten und von der Bedienung vorbestimmt wurde, von der Kontrolleinheit 65 mit dem Elektroden-Verbrauchs-Ausgangssignal der Einheit 53 und dem Ausgangssignal des Verschiebe-Anzeigers 68, das die tatsächliche Verschiebung der Elektrode darstellt, verbunden, um ein Signal zu erzeugen, das die Elektrodenlänge anzeigt Die Berechnung der arithmetischen Einheit 64 ist eine Zusammenstellung aus Addition und Subtraktion entsprechend der Gleichung:

Ursprüngliche Elektroden-Länge Tatsächliche _ Elektroden _ Tatsächliche Elektrodenlänge (unter den Kontaktplatten) Verschiebung Verbrauch ~ (Anpassung über die Einheit 32

nicht berücksichtigt)

Wenn die so berechnete Länge kleiner als die vorbestimmte maximale Elektrodenlänge ist, wird ein Ausgangssignal in der Einheit 64 erzeugt und zu einem Eingang des zweieingängigen UND-Gatters 70 geführt Die vorbestimmte Elektroden-Maximallängen-Begrenzung wird in die Logikschaltung einbezogen, um

sicherzustellen, daß die Elektrode, wenn ein Elektrodenverschiebesignal ausgelöst wird, nicht zu weit in die Mischungslast eindringt und infolgedessen zu nahe dem Herd kommt, oder umgekehrt, daß die Kopfstellung zu hoch getrieben wird, um die gewünschte Spitzenstellung zu erreichen.

Der zweite Eingang zum UND-Gatter 70 wird von der Einheit 72 für die Berechnung des Abstands der Elektrodenspitze vom Herd bezogen. In dieser Einheit wird das Kopfstellungssignal des Übertragers 1 mit dem Elektrodenlängensignal der Elektrodenlängen-Berechnungs-Einheit 64 und mit einem Untergrenzenkopfsi-

gnal von der Elektrodenkopf-Herd-Abstand-Speichereinheit 75 verbunden. Anfangs wird eine vorherbestimmte Abstandsmessung zwischen der unteren Kopfgrenze zum Herd als eine Funktion der Verstellmittel in die Speicherungseinheit 75 eingegeben, was eine minimale Entfernung zwischen Spitze und Herd für eine anfängliche Elektrodenlänge ermöglicht. Die Einheit 72 vergleicht diese drei Eingangssignale und verwendet geeignete arithmetische Schaltungen zur Berechnung der Stellung von Spitze zu Herd und damit des Eindringens der Elektrode in die Mischung aus der Gleichung:

Stellung von _ Minimale Entfernung Kopf- _ Elektroden-

Spitze zu Herd ~ (zwischen Kopf und Herd, 7S) position (I) länge (64)

Wenn die Entfernung Spitze und Herd, die durch das berechnete Signal der Einheit 72 repräsentiert wird, über einem festgesetzten minimalen Signalpegel liegt, der für die Erzeugung von Qualitätscarbid berechnet wurde, wird ein Ausgangssignal zu dem zweiten Eingang des UND-Gatters 70 geleitet.

Daher erzeugt das UND-Gatter 70 einen Ausgang, der an dem zweiten Eingang des UND-Gatters 62 geliefert wird, wenn die Länge der Elektrode unterhalb der Kontaktplatten kleiner ist als eine vorherbestimmte maximale Länge und wenn der Abstand zwischen Spitze und dem Herd über einem minimalen Wert liegt. Mit dem Verschiebesignalbefehl am ersten Eingang wird das UND-Gatter 62 damit dazu gebracht, einen Verschiebesignalausgang abzugeben, der anzeigt, daß alle notwendigen Vorsichtsmaßnahmen eine Verschiebung der Elektrode 301 erlauben.

Das Verschiebeausgangssignal wird in eine Serienfolgeeinheit 80 eingegeben, die aus Schaltern, Relais und Magneten zusammengesetzt ist. Das Verschiebefehlssignal beginnt die Verschiebesequenz, indem ein normalerweise offenes Relais 81 geschlossen wird, wodurch ein Magnet 82 erregt wird und ein Spitzenband 310 auf dem oberen Teil der Elektrode 301 öffnet Ein normalerweise geschlossener Druckschalter 83 wird nach Erkennung der öffnung des Kopfbandes 310 geöffnet wodurch wiederum ein normalerweise geöffnetes Relais 84 geschlossen wird, wodurch ein Magnet 85 erregt wird, der das Kopfband 310 mit nicht gezeigten hydraulischen Vorrichtungen um eine festgesetzte Distanz, vorzugsweise ungefähr 2,5 cm, anhebt

Der begrenzte Schalter 311 könnte an das äußerste Ende der Elektrode angebracht sein und so gesetzt werden, daß ein Alarmsignal oder etwas ähnliches immer dann ausgelöst wird, wenn das Kopfband 310 sich dem äußersten Ende der Elektrode nähert Sobald das Kopfband 310 um den festgelegten Wert angehoben ist wird ein normalerweise geöffneter Schalter 86 geschlossen, wodurch wiederum ein normalerweise geöffnetes Relais 87 geschlossen und damit ein Magnet 88 erregt wird, der das Kopfband 310 an seiner höheren Stellung schließt Das Schließen des Kopfbandes 310 inaktiviert einen normalerweise geschlossenen Druckschalter 89, der dann ein normalerweise geöffnetes Relais 90 schließt und damit einen Magneten 91 erregt und das Bodenband 312 öffnet Nach Bestätigung der öffnung des Bodenbandes 310 mit Hilfe eines normalerweise geschlossenen Druckschalters 92 wird die Elektrode 301 zusammen mit dem geschlossenen Kopfband 310 mit Hilfe herkömmlicher Hydraulikvorrichtungen (nicht

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35 gezeigt) abgesenkt, die durch ein normalerweise geöffnetes Relais 93 und einen Magneten 94 betätigt werden, die in Serie geschaltet sind. Ein normalerweise geöffneter Begrenzungsschalter 95 wird dann geschlossen, nachdem bekannt wurde, daß das Absenken der Elektrode 301 und des Kopfbandes 310 um eine Länge, die der Länge entspricht, um die das Kopfband 310 ursprünglich angehoben wurde, beendet ist. Der Schalter 95 verursacht ein Signal zur Schließung eines normalerweise geöffneten Relais 96, das wiederum einen Magneten 97 dazu erregt, das Bodenband 312 zu schließen. Die Bestätigung des Schließens des Bodenbandes 312 über einen normalerweise geschlossenen Druckschalter 98 erzeugt ein Ausgangssignal, das an die Speichereinheit 16 gegeben wird. Die Elektrodenverschiebesequenzeinheit 80 könnte auch so angeordnet werden, daß der Ausgang der einzelnen Schritte in der Folgekette in einen Computer eingegeben werden könnte, der wiederum das Eingangssignal ermitteln würde und dann ein Ausgangssignal übertragen würde, um den nächsten Schritt in der Folge einzuleiten. Dabei würde jeder Schritt in der Folge nur getan werden, wenn alle Bedingungen in dem Ofen in einem Stand verbleiben, der eine sich verschiebende Elektrode zum Ausgleich von Verbrauch erfordert

Mit der Ausgabe des Verschiebekommandos von dem Ausgang des UND-Gatters 62 wird ein Signal an die Speichereinheit 16 gegeben, in der die gespeicherte festgesetzte Stromstärke für die Elektrode um einen vorherbestimmten Wert reduziert wird, der normalerweise ungefähr 100 Ampere beträgt basierend auf einer

so Verschiebung von 2,5 cm. Diese Verminderung der festgesetzten Stromstärke in der Speichereinheit 16 um einen festen Betrag stellt sicher, daß die hydraulische Elektrodenregelung 32 zeitweise aktiviert wird, um die Elektrode anzuheben, bevor der Verschiebungsvorgang beginnen wird, so daß die Elektrode sich in einer Stellung befindet in der sie ohne Störung verschoben werden kann und in der eine kurzzeitige Stromüberlastung verhindert wird, wenn die Elektrode verschoben wird. Nach Beendigung der Verschieburg wird ein Bestätigungssignal von der Folgeeinheit 80 zur Speicherungseinheit 16 geleitet woraufhin das reduzierende Amperesignal vom UND-Gatter 62 praktisch beseitigt wird und der festgesetzte Strom auf seinen ursprünglichen Wert gebracht wird.

Während das tatsächliche Verschieben auftritt liefert eine Verschiebungszählervorrichtung 101, wie z. B. eine parallel verbundene Relaisanordnung 102, ein Signal dem Verschiebungsanzeiger 68, das die tatsächliche

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Verschiebung der Elektrode darstellt. Ein Ausgang des Anzeigers 68 wird, wie weiter oben beschrieben, zur Elektroden-Längen-Berechnungseinheit 64 geführt und ein zweiter Ausgang zur Vergleichseinheit 105 geleitet. Hier wird ein Signal, das die angeforderte Verschiebungslänge darstellt und das von der Befehls-Verschiebungs-Berechnungseinheit 57 geliefert wurde, mit dem Signal verglichen, das die tatsächliche Verschiebung darstellt, und eine eventuelle Differenz wird der Verschiebespeichereinheit 60 zugeführt. Hier wird das Signal, das die Verschiebedifferenz darstellt, zu dem Signal der Befehlseinheit 57 addiert, das einen Bruchteil bei einer nötigen 2,5-cm-Verschiebung darstellt, und die Summe davon wird zurück zur Befehlseinheit 57 geleitet, die ein Ausgangssignal liefert, daß eine vollständige 2,5-cnvVerschiebung, wie ober, beschrieben, darstellt. Wenn irgendein Signal für einen Bruchteil von 2,5 cm in der Verschiebungs-Befehlseinheit 57 vorhanden ist, wird es zurück an die Verschiebungsrückstandsaufzeichnungseinheit 60 geleitet.

Wenn eine Elektrode um mehr als eine maximale festgelegte Anzahl von 2,5-cm-Einheiten verschoben wird, wird ein Ausgangssignal von einem geeigneten Relais in der Relaisanordnung 102 geleitet, um einen Alarm UO auszulösen, woraufhin eine sichtbare Kontrolle stattfinden kann, um eine derartige Situation festzustellen und gegebenenfalls zu korrigieren. Zusätzlich kann dieses Signal auch verwendet werden, um die Ofenleistungsversorgung abzuschalten und dadurch mögliche ernste Folgen zu vermeiden, die auftreten könnten, wenn die Elektrode 301 zu nahe an den Herd geschoben wird.

Die Verschiebung der Elektrode ist eine Funktion der Leistung und des Elektrodenverbrauchs und daher vollautomatisch.

Die verschiedenen Speichereinheiten der Gesamtvorrichtung, die diesen automatischen Prozeß ermöglichen, sind flexibel genug, um einen großen Bereich von Ausgangszuständen zu ermöglichen, so daß Calziumcarbid automatisch durch öfen verschiedener Größe erzeugt werden kann, die massive oder hohle Elektroden verwenden und mit verschiedenen Leistungsanforderungen arbeiten.

Wenn hohle Elektroden angewendet werden, wird die Zuführung von feinem Koks, feinem Kalk und Mischungen davon vollständig automatisch gesteuert, indem logische Schaltungen herkömmlicher Art verwendet werden, um sicherzustellen, daß der Ofen unter im wesentlichen optimalen Bedingungen arbeitet

Wie in F i g. 1 und 2 zu erkennen ist, wird die Carbidtemperatur an der Anzapföffnung 309 zu periodischen Intervallen mit Hilfe von Temperaturaufzeichnungsvorrichtungen 313, wie z. B. Zwei-Farben-Pyrometer oder ähnliches, überprüft, woraufhin herkömmliche Übertragungsvorrichtungen 111 diese Temperaturablesungen in ein Ausgangssignal transformieren. Dieses Signal wird der Einheit 113 zugeführt, in der eine Korrelation zwischen der Abzapftemperatur und der Carbidqualität gespeichert ist Die Carbidqualität wird in Beziehung gesetzt zu der Kubikmetermenge von t>o Acetylen pro Kilogramm Carbid, die von einem Acetylengenerator bestimmt wird, und bei ungefähr 037 Kubimeter Acetylen pro Kilogramm Carbidprodukt erreicht das Produkt reines Carbid. Eine Kurve der Carbidqualität über der Abzapftemperatur ist nicht linear und bei Temperaturen im Bereich über 1900° C nähert sich die Kurve asymptotisch diesem Wert von 035 Kubikmeter pro Kilogramm. Die genaue Kurve der Carbidqualität über der Abzapftemperatur kann im interessierenden Bereich für die Produktion von Kalziumcarbid durch eine Gerade angenähert werden, es ist eine solche in F i g. 3 gezeigt. Die Kurve kann durch eine einfache Gleichung ausgedrückt werden, nach der gilt:

Carbidqualität =

0,062 χ (0,00466 Abzapf temperatur - 3,23) ± 10%,

wobei die Anzapftemperatur in °C und die Carbidqualität in m³C2H2/kg CaC2 einzusetzen ist.

Diese Gleichung wurde auf Grund der Anzapftemperatur und der Carbidqualität von zahlreichen Proben von geschmolzenem Carbid ermittelt, die bei verschiedenen TemperaturintervaHen in einem 23,5-Megawatt-Ofen während eines Testproduktionslaufes für Kalziumcarbid gemessen wurden. Die Werte sind in F i g. 3 als Kreise dargestellt, zusammen mit der Annäherung durch eine Gerade, die für Temperaturen von 1640°C bis ungefähr 1900⁰C und für Carbidqualitäten von 0,266 bis 0,348 (m^H/kg CaC₂) gültig ist. In dieser Form kann die Gleichung für jeden herkömmlichen Computer programmiert werden, wobei kommerzhiell erhältliche arithmetische Schaltkreise verwendet werden, wie sie in bekannten Computern (z.B. Serie GE/PAC-4000) enthalten sind. Daher kann die Messung der Abzapftemperatur mit Hilfe der Übertragungsvorrichtung 111 in ein Signal umgewandelt werden, das über eine Konversionseinheit 113 geführt wird und dadurch automatisch in ein Signal umgewandelt wird, das die Carbidqualität darstellt.

Um die Beziehung zwischen der Abzapftemperatur und der Carbidqualität noch genauer wiederzugeben, kann die nichtlineare Beziehung zwischen den zwei Größen durch eine Kombination von zwei linearen Kurven dargestellt werden, wie es in F i g. 3 gezeigt ist. Bei einer Abzapf tempera tür von 1640⁰C bis 1760⁰C wird die Gleichung für die Carbidqualität wie folgt ausgedrückt:

Carbidqualität = 0,062(0,00715 Abzapftemperatur 7,52) ± 10%, wobei die Carbidqualität in m³ Azetylen pro kg Carbid ausgedrückt ist.

Bei Abzapftemperaturen von 1760° C bis 1900⁰C wird die Carbidqualität ausgedrückt durch die Gleichung

Carbidqualität =

0,062 χ (0,00252 χ Abzapftemperatur-0,67) ±10%.

Diese zweiteilige lineare Kurve gibt genau die asymptotische Charakteristik der Beziehung zwischen der Abzapftemperatur und der Carbidqualität bei einer Temperatur von über 1760⁰C wieder. Jedoch ist es auch möglich, die Funktion der Carbidqualität über der Abzapftemperatur durch noch mehr lineare Kurven darzustellen, wobei jede Kurve eine andere Steigung besitzt und die Y-Achse an unterschiedlichen Stellen schneidet, abhängig vom Temperaturbereich in dem nicht linearen Kurventeil, das durch eine lineare Kurve angenähert wird. Ein bevorzugter Bereich der Carbidqualität liegt zwischen 0,292 und 0,310 Kubikmeter Acetylen pro Kilogramm Carbidprodukt Jedoch kann eine Carbidqualität im Bereich von 0,273 bis 0347 für besondere Anwendungen erstrebenswert sein.

Die Konversionseinheit 113 liefert einen oder drei Ausgänge, je nach der Carbidqualität Wenn die Carbidqualität, wie in Fig.3 gezeigt, unterhalb eines gewünschten Bereiches oder innerhalb dieses ge-

wünschten Bereiches liegt, der durch die genaue Qualität des gewünschten Caröidprodukts bestimmt wird, wird ein Ausganessignal zu dem ODER-Gatter 116 geliefert, das wiederum ein Ausgangssignal zu einem Eingang eines zwei-eingängigen UND-Gatters

118 liefert Zum Beispiel würde in einem Bereich von ungefähr 0,292 bis 0322 Kubikmeter Acetylen pro Kilogramm Carbid ein kommerziell verkäufliches Produkt erzeugt, das eine Carbidqualität von im Durchschnitt 0,304 Kubikmeter pro Kilogramm besitzt Der zweite Eingang zu dem UND-Gatter 118 wird von der arithmetischen Elektrodenspitzenpositionseinheit

119 erhalten. Spitzenstellung und Toleranzbereich, basierend auf dem jeweils verwendeten Ofen, werden eingangs in die Speichereinheit 121 bzw. 122 eingegeben, und Ausgangssignale davon werden zu einem Elektrodenspitzenstellungsvergleicher 119 geliefert Ein zusätzliches Signal des Spitzen-zu-Herd-Berechners 72, das die tatsächliche berechnete Spitzenstellung darstellt, wird an den Elektrodenspitzenstellungsvergleicher 119 geliefert indem die tatsächliche Spitzenstellung mit herkömmlichen Schaltungsmitteln mit einem vorgegebenen Spitzenstellungsbereich verglichen wird. Wenn der Vergleich einen niedrigen Ist-Wert der Spitzenstellung ergibt, wird ein Ausgangssignal ausgelöst und dem zweiten Eingang des UND-Gatters 118 geliefert Zwei Signale, die niedrige oder Bereichscarbidqualität bzw. niedrige Spitzenstellung anzeigen, werden dem UND-Gatter 118 übertragen, von dem ein Ausgangssignal erzeugt wird, das zu dem zwei-eingängigen ODER-Gatter 127 geleitet wird. Der Ausgang des ODER-Gatters 127 wird einem Eingang des zwei-eingängigen UND-Gatters 129 zugeleitet Daher erzeugt ein niedriges oder im Bereich liegendes Carbidqualitätssignal zusammen mit einem niedrigen Spitzenstellungssignal ein Signal an einem Eingang des UND-Gatters 129.

Der zweite Eingang des UND-Gatters 129 wird von einer Serie von Ofenkontrollen erhalten, um sicherzustellen, daß der Ofen sich im richtigen Betriebszustand befindet bevor feine Reduktionsmittel, wie z. B. Koks, durch die hohlen Elektroden 301 zugeführt werden, da eine niedrige oder im Bereich liegende Carbidqualität zusammen mit einer niedrigen Spitzenstellung einen Mangel von Koks im Ofen anzeigt Eine vorherbestimmte hohe Pegelmarkierung für die Kopfstellung wird hinsichtlich der Zufuhr von feinem Koks festgesetzt, da das Zuführen von nur feinem Koks bei konstantem Strom dazu führt, daß die Elektrode angehoben wird, da der Widerstand von reinem Koks niedriger ist als der von Kalk oder einer Mischung. Wenn die Kopfstellung unter dieser oberen Endmarkierung liegt, wird ein Signal von dem Übertrager 1 zu einem Eingang des zweieingängigen UND-Gatters 131 geliefert. Der zweite Eingang des UND-Gatters 131 wird von einem normalerweise geschlossenen Relais 133 erhalten, das anzeigt, daß der Pegel von feinem Koks in dem Vorratsbehälter über einem vorbestimmten niedrigen Pegel liegt, wodurch sichergestellt ist, daß genügend Zufuhrmaterial in dem Behälter ist.

Der Ausgang des UND-Gatters 131 wird zu einem Eingang des zwei-eingängigen UND-Gatters 135 geliefert. Der zweite Eingang des UND-Gatters 135 wird nur erhalten, nachdem eine Serie von Verfahrensüberprüfungen durch logische Schaltungen durchgeführt wurden, um sicherzustellen, daß der Ofen und damit verbundene Geräte richtig arbeiten, und daß alle auf automatischen Regelungsbetrieb geschaltet sind. Ein Signal, das besagt, daß der Ofen sich im Betriebszustand befindet, wird von einem normalerweise geschlossenen Relais 4 zu einem Eingang des zwei-eingängigen UND-Gatters 137 geleitet Ein normalerweise geschlossenes Relais 138 überträgt ein Signal zu dem zweiten Eingang des UND-Gatters 137 und zeigt damit an, daß das Gerät zur Feinzuführung 314 sich in automatischer Steuerung befindet Der Ausgang des UND-Gatters 137 wird dann zu einem Eingang eines zwei-eingängigen UND-Gatters 141 geleitet, dessen zweiter Eingang von

ι υ einem normalerweise geschlossenen Relais 142 versorgt wird, was anzeigt, daß die Zuführschnecke 315 richtig arbeitet

Der Ausgang vom UND-Gatter 141 wird dem zweiten Eingang des UND-Gatters 135 zugeführt Wenn der Ofen zur Annahme von feinem Koks bereit ist und seine mechanischen und elektrischen Elemente richtig arbeiten, wird das UND-Gatter 135 angestoßen und sein Ausgang zu einem zweiten Eingang des UND-Gatters 129 geleitet Dieses Signal in Verbindung mit dem Signal, das an dem ersten Eingang des UND-Gatters 129 erscheint, das anzeigt, daß feiner Koks benötigt wird, triggert UND-Gatter 129, das dann einen Ausgang zu dem normalerweise geöffneten Relais 147 liefert, das cimit den Mageten 148 erregt, um das Ventil 316 zu öffnen, das in der Zuführungsleitung 317 angeordnet ist, die mit dem Vorratsbehälter 318 für feinen Koks verbunden ist Gleichzeitig wird der Ausgang vom UND-Gatter 129 zugeführt, um das normalerweise offene Relais ISO im offenen Zustand zu halten, wobei der Magnet 151 in dem nicht erregten Zustand erhalten bleibt, wodurch wiederum das Ventil

319 geschlossen bleibt, welches sich in der Zuführleitung

320 zum Vorratsbehälter 321 für feinen Kalk befindet. Dies verhindert, daß feiner Kalk in den Ofen geliefert wird. Der Ausgang des UND-Gatters 129 wird auch zu dem normalerweise geschlossenen Relais 153 geliefert, um es zu öffnen, was den Magneten 154 abschaltet und damit wiederum das Ventil 322 für feine Zuführmischung schließt, das in der Zuführleitung 323 liegt, die an den Vorratsbehälter 324 mit feiner Zuführmischung angeschlossen ist Dies beendet die Lieferung von Mischung in den Ofen. Daher bewirkt die Triggerung des UND-Gatters 129, daß nur feiner Koks über den Schneckenvortrieb 315 und die Zuführvorrichtung 325

durch die hohle öffnung 304 in der Elektrode 301 zugeführt wird, während die Zufuhr von feinem Kalk und feiner Mischung ausgeschlossen wird. Diese Zufuhr von feinem Koks setzt sich fort bis die Stellung der Elektrodenspitze sich verändert oder die Analyse der Carbidqualität zeigt, daß genügend Koks hinzugefügt worden ist, um die Qualität des erzeugten Kalziumcarbids zu verbessern. Als eine Sicherheitsmaßnahme kann der Koks fortlaufend für eine vorher festgesetzte maximale Zeitperiode innerhalb eines festgesetzten

Zeitintervalls zugeführt werden, um damit die Gefahr

einer übermäßigen Zufuhr von Koks, die zu einer

Unterbrechung des Gesamtverfahrens führen würde,

möglichst klein zu machen.

Wenn die Stellung der Elektrodenspitze innerhalb des

vorher festgelegten Bereichs oder unterhalb des vorher festgelegten Bereichs liegt, überträgt die arithmetische Einheit 119 ein Signal zu dem einem der Eingänge von dem zweieingängigen ODER-Gatter 156, dessen Ausgang zu einem Eingang eines zwei-eingängigen UND-Gatters 158 geführt wird. Der zweite Eingang des UND-Gatters 158 wird von einem Niedrig-Carbidqualitätssignal erhalten, das von der Umsetzereinheit 113 ermittelt und zugeführt wird. UND-Gatter 158 wird

dann verwendet, um das ODER-Gatter 127 anzustoßen, das wiederum ein Signal zu einem Eingang des UND-Gatters 129 liefert, das die Zufuhr von feinem Koks, wie oben beschrieben, steuert

Daher verursacht das gemeinsame Auftreten von einem Carbid niedriger Qualität und eine niedrige oder im Bereich liegende Elektrodenspitzenstellung, oder das gemeinsame Auftreten von einer niedrigen Elektrodenspitzenstellung und einer niedrigen oder im Bereich liegenden Carbidqualität daß nur feiner Koks zugeführt ι ο wird, vorausgesetzt, das UND-Gatter 135 wird angestoßen, was anzeigen würde, daß alle physikalischen Erfordernisse für eine gute Arbeitsweise erfüllt sind.

Wenn die Elektrodenspitzenstellung die Carbidqualität innerhalb des gewünschten Bereiches liegend festgestellt werden, werden sowohl das Signal von der Vergleichseinheit 119 als auch von der Konversionseinheit 113 zu verschiedenen Eingängen des zwei-eingängigen UND-Gatters 163 geführt Der Ausgang des UND-Gatters 163 wird dann zu einem Eingang des zwei-eingängigen ODER-Gatters 165 geleitet das wiederum ein Signal an einen Eingang des zwei-eingängigen UND-Gatters 167 leitet Der zweite Eingang für dieses UND-Gatter 167 wird von einem zwei-eingängigen UND-Gatter 168 versorgt Der Ausgang des UND-Gatters 141, wie oben beschrieben, wird von einem Eingang des UND-Gatters 168 zugeführt, während ein normalerweise geschlossenes Relais 170, das anzeigt, daß der Mischzuschlag oberhalb eines minimalen Pegels in dem Vorratsbehälter liegt den zweiten Eingang liefert

Daher wird das UND-Gatter 167 getriggert, wenn der Ofen und damit verbundene Geräte normal funktionieren und auf automatische Steuerung gesetzt sind, und wenn sowohl die Elektroden-Spitzenstellung als auch die Carbidqualitätssignale innerhalb der gewünschten Bereiche liegen. Der Ausgang des UND-Gatters 167 wird dem Relais 153 zugeführt um es in seiner normalerweise geschlossenen Stellung zu halten, während er gleichzeitig dem Relais 147 bzw. 150 zugeführt wird, um diese im normalerweise offenen Zustand zu halten. Diese Anordnung ermöglicht, daß nur das vorherbestimmte Mischungsverhältnis von dem Feinmischungsvorratsbehälter 324 durch die hohle öffnung 304 der Elektrode 301 zugeführt wird.

Ein normalerweise geschlossenes Relais 175 wird verwendet, um den niedrigen Stand des Beschickungsgutes in dem Feinkalkbehälter 321 festzustellen, und wenn der Stand über dem vorher festgesetzten Minimum liegt, wird ein Signal zu einem Eingang des so zwei-eingängigen UND-Gatters 177 geleitet. Der zweite Eingang erhält sein Signal von dem Übertrager 1, wenn die Kopfstellung über einer unteren Kalkvorrats-Grenzmarkierung liegt, die dem automatischen Prozeß auferlegt wird, da die Zufuhr von lediglich Kalk verursachen würde, daß die Elektrode wegen des höheren Widerstandes des Kalks gegenüber dem von Koks abgesenkt wird und dabei möglicherweise der Prozeß unterbrochen werden könnte. Der Ausgang von dem UND-Gatter 177 wird zu einem Eingang des UND-Gatters 179 geführt, während der zweite Eingang von dem UND-Gatter 114 erhalten wird, der die Arbeitsbedingungen des Ofens, wie oben beschrieben, feststellt. 1st der Ofen in einem physikalischen Zustand zur Annahme von feinem Kalk, wird das UND-Gatter 179 angestoßen, wodurch es ein Ausgangssignal zu einem Eingang eines zwei-eingängigen UND-Gatters 181 überträgt. Das Signal für den zweiten Eingang wird von einer Kombination vor der Elektrodenspitzenstellung und der Carbidqualität hergeleitet Liegt die Elektrodenspitzenstellung innerhalb des Bereichs mit hoher Carbidqualität, wird jedes Signal von der arithmetischen Einheit 119 und vom Konverter 113 zu verschiedenen Eingängen von dem zwei-eingängigen UND-Gatter 184 geführt, dessen Ausgang zu einem Eingang eines zweieingängigen ODER-Gatters 186 übertragen wird. Der zweite Eingang des ODER-Gatters 186 wird von dem Ausgang des zwei-eingängigen UND-Gatters 187 erhalten. Das UND-Gatter 187 wird durch einen Eingang vom zwei-eingängigen ODER-Gatter 189 und einem Eingang aufgrund der Erkennung einer hohen Elektrodenspitzenstellung, wie sie von der Vergleichseinheit 119 erhalten wird, angestoßen. ODER-Gatter 189 wird angestoßen durch Signale, die vom Konverter 113 zugeführt werden, die einen niedrigen oder gewünschten Bereich bzw. eine hohe Carbidqualität anzeigen.

Daher wird das UND-Gatter 181 angestoßen, wenn der Ofen sich in einem Status zur Annahme von feinem Kalkbeschickungsgut befindet, wie vom UND-Gatter 179 angezeigt wird, und wenn gleichzeitig sich die Elektrodenspitze im Bereich befindet und hohe Carbidqualität geliefert wird, oder wenn gleichzeitig hohe Elektrodenspitzenstellung vorhanden ist und die Carbidqualität hoch oder niedrig liegt.

Dieses Zusammentreffen von Bedingungen bewirkt beim UND-Gatter 181 ein Ausgangssignal, das zum Schließen eines normalerweise offenen Relais 150 geführt wird, das damit den Magneten 151 erregt um ein Ventil 319 zu öffnen, das mit der an den Feinkalkbehälter 321 angeschlossenen Beschickungsleitung 320 verbunden ist Gleichzeitig schaltet der Ausgang des UND-Gatters 181 den Magneten 154 ab, während der Ausgang den Magneten 148 in seinem normalerweise abgeschalteten Zustand erhält, wodurch die Ventile 316 und 322 geschlossen werden, die die Feinkokszufuhr bzw. die Feinmischungszufuhr steuern. Während dieser Periode wird lediglich das Feinkalkbeschickungsgut durch die hohle Elektrode 301 zugeführt. Wiederum setzt sich diese Feinkalkzufuhr fort, bis entweder die Elektrodenspitzenstellung und/oder die Carbidqualität von den oben beschriebenen Kombinationen sich verändert, oder bis eine vorherbestimmte Zeitperiode innerhalb eines vorherbestimmten Zeitintervalls verstrichen ist, so daß überschüssiger Kalk nicht in den Ofen eingeführt wird.

Die feine Beschickungsgutmischung wird auch zugeführt unter Ausschluß der Beschickung mit feinem Kalk und feinem Koks, wenn sowohl hohe Carbidqualität als auch niedrige Elektrodenspitzenstellung existieren. Die Signale, die diese Zustände anzeigen, werden durch die Vergleichereinheit 119 oder durch die Konversionseinheit 113 erkannt und zu verschiedenen Eingängen des zwei-eingängigen UND-Gatters 196 geführt. Der Ausgang davon ist an ein zwei-eingängiges ODER-Gatter 198 angeschlossen, das wiederum ein ODER-Gatter 165 triggert. Dies triggert wirksam das UND-Gatter 167 und, wie oben beschrieben, öffnet das Ventil 322, das die Feinbeschickungsgutmischung steuert Das ODER-Gatter 198 kann auch durch einen Ausgang von dem NOR-Gatter 200 getriggert werden. Dieses NOR-Gatter 200 wird lediglich angestoßen, wenn die UND-Gatter 129 und 181 im nichtleitenden Zustand sind, was zu Nein-Signalen führt, die von den Ausgängen der UND-Gatter 129 und 181 an die Eingänge des NOR-Gatters 200 geführt werden. Dies stellt die

Bedingung dar, bei der die Ventile für Feinkoks- und Feinkalk- Seschickungsgut geschlossen sind, was anzeigt, daß keine dieser Beschickungsgüter benötigt wird, und daß die feine Beschickungsgutmischung durch die hohle Elektrode 301 zugeführt werden kann.

Während des Zeitintervalls, in dem die Elektrodenspitzenstellung als niedrig und die Carbidqualität als hoch ermittelt werden, werden Signale von dem Vergleicher 119 und von dem Umsetzer 113 zu verschiedenen Eingängen des zwei-eingängigen UND-Gatters 206 geführt, das so festgesetzt ist, daß es ein Ausgangssignal an die Speichereinheit 16 übermittelt Hier wird der gespeicherte Stromstärkenausgang für die Elektrode 301, wie oben beschrieben, um einen vorherbestimmten Wert reduziert, bis entweder die Carbidqualität oder die ElektrodenspitzensteUung einen gewünschten Bereich erreicht haben, zu welcher Zeit korrigierende Mischungszusätze gemacht werden können, um die andere außerhalb des Bereichs liegende Bedingung zu erleichtern. In ähnlicher Weise werden, wenn eine hohe Elektrodenspitzenstellung und niedrige

Carbidqualität existieren, Signale von dem Vergleicher 119 und dem Umsetzer 113 zu verschiedenen Eingängen des zwei-eingängigen UND-Gatters 210 geleitet, das wiederum ein Ausgangssignal an die Speichereinheit 16 liefert, um den festgesetzten Strompegel um einen vorherbestimmten Wert zu ermäßigen. Diese Ermäßigung oder Addition des festgesetzten Strompegels in der Speichereinheit 16 ist unter anderem eine Funktion des Widerstands des Kalks, des Koks und des gemischten Beschickungsgutes. Zum Beispiel werden für einen 23,5-Megawatt-Ofen und einen festgesetzten Stromwert von ungefähr 1200 Ampere das UND-Gatter 206 oder 210 ein Ausgangssignal erzeugen, das einen Anstieg von 25 Ampere bzw. eine Abnahme von 25 Ampere darstellt, mit einem Maximum von zwei aufeinanderfolgenden Veränderungen von insgesamt 50 Ampere in jeder Richtung. Die Beschickungsgutverhältnisse für dieses Beispiel bestanden aus 38 Gewichtsprozent Koks und 62 Gewichtsprozent Kalk. Der verwendete Kalk und der verwendete Koks ergaben die folgenden Analysen:

Kalk	Gewichtsprozent	Koks	Gewichtsprozent
Zusammensetzung	96,52	Zusammensetzung	85,98
CaO	1,66	freier Kohlenstoff	1,72
MgO	1,05	flüchtiger Kohlenstoff	12,30
CO₂	0,49	Asche
Fe₂O₃	0,28
Al₂O₃

Diese zusätzliche Funktion zu der automatischen Steuerung der Wirkungsweise des Ofens erlaubt eine Korrektur der Spitzenstellung der Elektrode, wenn Carbidqualität und Elektrodenspitzenposition hinsichtlich der zu addierenden Korrektur-Fein-Beschickung in Konflikt stehen.

Um genauer den tatsächlichen Vei brauch der Elektrode dazustellen, wie er in der arithmetischen Einheit 53 berechnet wird, werden Korrekturen an der Verbrauchsrate angebracht, basierend auf der genauen Beschickung, die in den Ofen eingebracht wird. Jede feine Beschickung hat einen anderen festen Kohlenstoffgehalt und bewirkt infolgedessen, daß die Elektrode mit einer anderen Rate verbraucht wird. Ein Signal einer normalerweise geschlossenen Relaiseinheit 142, das anzeigt, daß die Beschickungsschneckenvorrichtung 315 wirksam ist, wird zu einem Eingang von zwei-eingängigen UND-Gattern 215,216 bzw. 217 geführt. Der zweite Eingang des UND-Gatters 215 wird von einem normalerweise geöffneten Relais 263 geliefert, das in seinem geschlossenen Zustand anzeigt, daß feiner Koks durch die Elektrode zugeführt wird. Dies aktiviert das UND-Gatter 215 zur Übertragung eines Ausgangssignals in die Elektrodenverbrauchsberechnereinheit 53, um die Verbrauchsrate um einen vorher festgesetzten Betrag zu reduzieren. Zum Beispiel wäre bei der Verwendung der obenerwähnten Koksmischung eine Reduktion von ungefähr 35% in der Elektrodenverbrauchsrate nötig. In ähnlicher Weise würden normalerweise geöffnete Relais 264 und 265, die die Zufuhr von feiner Beschickungsmischung bzw. feiner Kalkbeschikkung anzeigen, nach ihrem Schließen Signale zu UND-Gattern 216 bzw. 217 übertragen. UND-Gatter 216 triggert ein Ausgangssignal zur Einheit 53, die die Verbrauchsrate der Elektrode um einen vorherbestimmten Wert von ungefähr 30% vermindert, wenn nur eine feine Mischung, wie oben angegeben, in den Ofen eingeführt wird. UND-Gatter 217 erzeugt ein Ausgangssignal, das in die Einheit 53 eingegeben wird, um die Verbrauchsrate um einen vorherbestimmten Wert von ungefähr 20% zu vermindern, wenn lediglich Feinkalk, wie oben angegeben, in den Ofen eingegeben wird. Daher ist die exakte Reduzierung der Verbrauchsrate, die jeder Beschickung entspricht, eine Funktion des fixierten Kohlenstoffgehalts dieser Beschickung.

so Wenn Wasserkühlvorrichtungen in dem Ofen angewendet werden, kann die Wasserströmung und deren Durchflußrate mit Hilfe herkömmlicher Mittel gemessen werden, um eine richtige Kühlung des Ofens sicherzustellen. Zum Beispiel kann die Durchflußrate des Wassers für eine Kühlumhüllung 327, einschließlich eines inneren Kegels 328 durch einen Flußmesser 329 festgestellt werden, der dann dazu verwendet werden kann, ein Signal durch einen Schalter 225 und ein normalerweise offenes Relais 226, die in Serie geschaltet

bo sind, zu einer Alarmanlage 228 schicken, und zwar immer dann, wenn die Durchflußrate unter einen festgesetzten Wert absinkt. In einer ähnlichen Weise kann die Durchflußrate von Kühlflüssigkeit für die elektrische Kontaktplatte 308 durch ein Flußmeter 330 gesichert werden, das wiederum zu einer Serienschaltung von einem Druckschalter 229 und einem normalerweise offenen Relais 230 zusammengeschaltet werden kann, um ein Signal an die Alarmanlage 231 zu

übertragen, wenn die Durchflußrate unter einem festgesetzten Minimalwert absinkt, der notwendig für eine sichere Arbeitsweise. Zusätzlich kann der Druck des zirkulierenden Kühlwassers durch ein Meßgerät 331 festgestellt werden, das in einer Seriensc'ialtung mit einem Druckschalter 233 und einem normalerweise geschlossenen Relais 234 verbunden sein kann, das ein Signal auslösen kann, um die Alarmanlage 236 zu aktivieren. Daher liefert die automatische und laufende Messung des Kühlsystems eine Vorrichtung für die Erkennung und Verhinderung von längeren und schädlichen Hitzeausbildungen in den Ofenbestandteilen.

Die Arbeitstemperatur des Transformators, der die elektrische Energie dem System liefert, kann laufend gemessen werden, um seine Überhitzung zu verhindern. Herkömmliche Temperaturmeßvorrichtungen können in der Nähe des Transformators in geeigneter Weise mit einer Serienschaltung eines Temperaturschalters 237 und einem normalerweise geöffneten Jlelais 238 verbunden werden, um ein Signal an den Alarm 240 zu liefern, wenn die Temperatur über einen maximalen festgelegten Wert steigt In einer ähnlichen Weise können Serienschaltungen von Temperaturschalter 241 und normalerweise geöffnetem Relais 242 oder Temperaturschalter 243 und normalerweise geöffnetem Relais 244 dieses Alarmsignal anregen, wenn das Primärkabel bzw. die sekundäre Sammelschiene des Transformators eine vorher festgelegte Temperaturgrenze überschreitet. Als eine zusätzliche Sicherheits- jo maßnahme kann das Alarmsignal zusätzlich zur Auslösung des Alarms 240 auch der Speichereinheit 16 zugeführt werden, um den Stromausgang darin zu reduzieren. Dies führt dazu, daß die Elektrode angehoben wird und damit die Strombelastung in dem betroffenen Teil reduziert wird, während der Alarm ertönt, um jede weitere Komplizierung zu verhindern, die aus der Überhitzung der Komponente resultieren könnte.

Wenn der Ofen unter vollständig automatisierter Steuerung steht, nachdem erst einmal die notwendigen Ofeninformationen in die jeweiligen Speichereinheiten eingegeben sind, wie oben beschrieben, kann die tatsächliche Produktion von Calziumcarbid automatisch und fortlaufend während des Ofenlaufs berechnet v> werden. Dies wird dadurch erreicht, daß der Abgasfluß des Ofens mit einer Meßvorrichtung 332, wie in F i g. 1 gezeigt, gemessen wird und deren Ausgang einem Umsetzer 246, wie in F i g. 2 gezeigt ist, zugeführt wird, der wiederum eine Signaldarstellung des Abgasflusses so der arithmetischen Einheit 247 überträgt. Die Abgastemperatur wird durch ein Meßgerät 333 gemessen, das wiederum an den Umsetzer 222 angeschlossen ist, dessen Ausgang der arithmetischen Einheit 247 übertragen wird. Der Analysator 326 wird verwendet, um den CO-Gehalt in dem Abgas festzustellen und ist mit dem Umsetzer 2SO verbunden, der ein Ausgangssignal, das den CO-Gehalt anzeigt, in die arithmetische Einheit 247 liefert. In der arithmetischen Einheit 247 wird der Abgasfluß umgerechnet, um die Temperatur zu to berücksichtigen, und daraufhin wird der CO-Gehalt korrigiert, um den Abfluß des Gasflusses auszudrücken, woraufhin das Ausgangssignal, das den korrigierten CO-Fluß anzeigt, an eine andere arithmetische Einheit 2S3 geleitet wird. Das Carbidqualitätssignal, wie es von der Einheit 113 erhalten wird, wird auch in die arithmetische Einheit 253 geleitet. Ein Signal, das ein Koeffizientenverhäitnis von Kubikmeter C₂H₂ (Acetylen) zu Kubikmeter CO dersteilt und in der Speichereinheit 255 festgesetzt ist, ist das dritte Signal, das in die arithmetische Einheit 253 eingegeben wird. Dieses Verhältnis von C₂H₂ zu CO ist ungefähr gleich 0,93 und erwies sich als extrem genau mit Hinblick auf die Herstellung von Calziumcarbid, aus Kalk und Kohle.

Die arithmetische Einheit 253 berechnet die Herstellung von Calziumcarbid, indem die drei Eingangssignale, korrigierter CO-Fluß, Carbidquaiität (Kubikmeter C₂H₂ zu kg CaC2) und Koeffizient von Kubikmeter C2H2 zu Kubikmeter CO entsprechend der folgenden mathematischen Gleichung verglichen werden:

CO-FIuB ta') χ Säi

CaC₂ (kg)

Der Ausgang der Einheit 253 kann in jede herkömmliche Darstellung oder Aufzeichnungsvorrichtung gegeben werden, um die Herstellung von Kalziumcarbid sichtbar zu zeigen.

Daher kann das vollständige automatische Verfahren für die Herstellung von Calziumcarbid hoher Qualität durch herkömmliche Logikschaltungen erreicht werden, die in kommerziellen Computern erhältlich sind. Die Flexibilität der Ausgangsgrößen in den Speichereinheiten erlaubt, diesen Calziumcarbidprozeß unter Verwendung jeder Art Ofen und jeder Art Mischungszusammenstellung zu verwenden. Die Verwendung von hohlen Elektroden ist vorteilhaft, da sie ein optimales Mittel für die Zuführung von feinem Koks und Kalkreaktionsstoffen direkt in die Reaktionszone liefert. Die hilfsweisen Alarmvorrichtungen liefern automatisch sichtbare und/oder hörbare Zeichen für das Vorhandensein von Fehlfunktionen, während gleichzeitig Maßnahmen ergriffen werden, um die Konsequenzen daraus zu mildern.

Wenn massive Elektroden verwendet werden, können korrigierende Zusätze von freiem Kalk und/oder Kohlenstoff als Antwort auf die Kontrollogik des Verfahrens durch die reguläre primäre Mischungszuführungsvorrichtung des Ofens zugeführt werden, aber mit einer viel langsameren korrektiven Antwortzeit, als wenn die korrigierenden Zuführadditionen direkt in die Reaktionszone durch die hohle Elektrode zugeführt werden. Die Steuerungslogik, die in F i g. 2 gezeigt ist, kann für massive Elektroden verwendet werden, indem die Ausgänge zu den Regelvorrichtungen mit den Behältern für freien Kalk und Kohle verbunden werden, die wiederum die Zuführung von diesen Reaktionsmitteln in den Ofen zwischen dem inneren Kegel 328 und der Elektrode 301 so steuern, daß sie das Verhältnis innerhalb eines gewünschten Bereichs für die Erzeugung des Qualitätscarbidprodukts halten.

Es ist auch möglich, die Teile der Erfindung, für die Elektrodensteuerung, die Elektrodenverschiebung und für die Steuerung der Reaktionsstoffzuführung unabhängig zusätzlich zu deren Kombination zu verwenden, um verschiedene Grade von automatischer Steuerung für aie Produktion von Kalziumcarbid zu liefern.

Die außerordentlichen Ersparnisse, die durch Anwendung dieses automatischen Verfahrens bei der Herstellung von Kalziumcarbid erreicht werden, zeigt das folgende Beispiel:

Beispiel

Ein elektrischer Lichtbogenofen mit drei Phasen und 23,5 Megawatt, einer Tiefe von 3,6 m u^d einem Durchmesser von 7,62 m, bei dem hohle, selbstbackende Kohlenstoffelektroden angewendet wurden, wurde programmiert, um automatisch den oben beschriebenen Prozeß durchzuführen. Die hohlen Elektroden besaßen einen äußeren Durchmesser von 114 cm, einen Innen-22

durchmesser von 10 cm, eine Länge von 279 cm und drangen in den Ofen soweit ein, daß jede Elektrode 140 cm von dem Herd entfernt war. Die verschiedenen Meßinstrumente, die in F i g. 1 gezeigt sind, wurden an den Ofen angeschlossen und deren Ausgänge einem GE/PAC-4040-Computer eingegeben, der so programmiert war, wie in Verbindung mit F i g. 2 beschrieben.

Die verwendeten Ausgangsstoffe hatteti folgende Kenngrößen:

Kalk	Gew.-%	Kalk	Größe	Koks	Gew.-%	Größe
Verbindung	96,52		0,95 cm	Verbindung	85,98	0,63 cm
CaO	1,66	und feiner	freier Kohlenst.	1,72	und feiner
MgO	1,05		flüchtiger Kohlenst.	12,30
CO₂	0,49		Asche
Fe₂O₃	0,28
Al₂O₃
Mischung
60% Koks und 40%

Die grobe Mischung, die um alle drei Elektroden herum zugeführt wird, bestand aus der gleichen Verbindung, wie die der feinen Mischung, maß ungefähr 7,6 cm χ 5,1 cm und feiner bis ungefähr zu einer minimalen Größe von 0,6 cm in jeder Richtung.

Die Beschickungsgutbehälter, ähnlich denen, die in Fig.! als 318,321 und 324 gezeigt wurden, hatten einen

30 Inhalt von 5,55 m³.

Die Anfangsinformationen, die für einen Ofen dieser Größe und für die Reaktionsstoffzuführung, wie sie oben spezifiziert ist, in der Speichereinheit des Computer angegeben werden müssen, waren wie folgt mit den Bezugszahlen gemäß F i g. 1.

Stromspeicheranfangspunkt (16)

Toleranz für Stromanfangspunkt

Stromvorgabe während der Gasqualität und der Spitzenstellungszustände (206, 210)

Stromvorgabe für die Abzapfung der Elektrode (25)

Kopfstellungsanfangspunkt über der absoluten unteren Grenze (1, 306)

Festgesetzte obere Grenze über der Kopfstellung (1, 306) Festgesetzte untere Grenze unter der Kopfstellung (1, 306) Anfangslänge der Elektrode (65)

Zeitintervall zwischen den Verschiebungen (257)

Verbrauchsrate

Vorgabeverbrauchsrate für die Mischungszuführung (223) Vorgabeverbrauchsrate für die Kalkzuführung (224)

Vorgabeverbrauchsrate für die Kokszufühning (215)

Untere Grenze der Kopf-Herd-Entfernung (75)

Spitze-Herd-Entfernung (121)

Toleranz der Spitze-Herd-Entfernung (122)

Obere Grenzmarkierung des Kopfes über der festgesetzten Stellung des Kopfes für Koksbeschickung (1, 306)

Untere Grenzmarkierung des Kopfes unter der festgesetzten Stellung des Kopfes für die Kalkbeschickung (1,306) Untere Grenze für jeden Beschickungsbehälter (133,170,175) Durchflußalarmpunkt für das Kühlwasser für die Umhüllung (225) Durchflußalarmpunkt für das Kühlwasser für die Platte (229) Druckalarmpunkt für das zurückfließende Kühlwasser (233) Koeffizient m³ C₂H₂/m³CO (255) 1200 Ampere
±25 Ampere
±25 Ampere

±25 Ampere
38,1cm

38,1cm

35,6 cm

279,4 cm

1 Stunde

7,9 Megawattstunden pro cm

30%

20%

35%

381cm

139,7 cm

±12,7 cm

25,4 cm

0,226 m³
1,76 kg/cm²
1,76 kg/cm²
2,46 kg/cm²
0,93

Transl'ormalortemperaturgrenze (237)
Primäre Kabeltemperalurgrenze (241)

Transformatorsekundärsammelschienentemperaturgrenze (243) Überverschicbungsalarm (UO)

Carbidqualitätsumrechnung

70 C^-

80 C

87 C

15,2 cm

öl mV kg] =0,062 X

(0,00833 7-9,53)
(1640 C<r<175OC)

Q [mVkg] = 0,062 X

(0.00267 r+0,37)
(1750 (<7"<1900 C)

Der automatische Calziumcarbid-Prozeß wurde für eine Zeit von drei Monaten fortgesetzt und ein Durchschnitt von 0,329 kg von Calziumcarbid pro Kilowattstunde erzeugt. Während dieser 3-Monatsperiode wurden insgesamt 17 550 Nettotonnen erzeugt. Gleichzeitig mit der obengenannten Testproduktion wurde ein ähnlicher Ofen-Typ verwendet, um Calziumcarbid auf herkömmlichem Wege mit Handsteuerung zu erzeugen. Dieser zweite Produktionstest lief durchgehend für 3 Monate mit häufigeren und längeren Abschaltperioden für die Wartung, Elektrodenmessung und Unterdeckensäuberung, und führt zu einem Durchschnitt von 0,315 kg Calziumcarbid pro Kilowattstunde. Die gesamte Testproduktion von 14 350 Nettotonnen, die während dieser 3 Monate in dem ähnlichen Ofen mit herkömmlichem manuellem Verfahren erzeugt wurde, lag mit 3200 Nettotonnen unter der jo Testproduktion des automatischen Carbidverfahrens.

Außerdem war die Anzahl und die Häufigkeit der Abschaltperioden für Wartung, Elektrodenmessung und Unterdeckensäuberung deutlich reduziert, da der Ofen im wesentlichen unter optimalen Bedingungen arbeitete. Ein Vergleich der Abschaltperioden für die zwei Öfen zeigte, daß der Ofen, der entsprechend dem automatischen Verfahren dieser Erfindung arbeitete, pro Monat 27 Stunden länger gearbeitet hat, was zu einer zusätzlichen Produktion von 607,5 Nettotonnen Calziumcarbid führte, berechnet für eine durchschnittliche Produktion von 7,5 Nettotonnen pro Stunde. Die Differenz zwischen diesem Produktion-Anstieg von 607,5 Nettotonnen und dem gesamten Produktionsanstieg von 3200 Nettotonnen, die oben erwähnt wurde, beruht hauptsächlich auf einem Anstieg integrierter Gesamtlast während der Arbeit des Ofens, was dazu führte, daß die eingestellten Werte dichter an den optimalen Werten gehalten werden konnten, als es bei manueller Steuerung möglich ist.

Ein Vergleich der Carbidqualitäten zeigte, daß der Ofen, der entsprechend dieser Erfindung arbeitete, eine durchschnittliche Carbidqualität lieferte, die um 0,012 m³ Acetylen (C₂H₂) pro Kilogramm Carbid höher war, als die des auf herkömmliche Weise betriebenen Ofens. Der durchschnittliche Kalkverbrauch pro Kilogramm erzeugten CaC₂ war ebenfalls um ungefähr 260 Nettotonnen pro Monat gegenüber dem herkömmlichen Prozeß vermindert, und zwar infolge der verbesserten Steuerung der Zusätze und infolge der Wirksamkeit der Zuführung durch die hohle Elektrode.

Der vollständige Testvergleich zwischen den zwei Verfahren für die Erzeugung von CaC₂ über eine 3-Monatsperiode kann wie folgt zusammengefaßt werden:

kg CaCj/kWh

Abschaltzeiten,

Durchschnittl.
CaC₂-Produktion
(Tonnen pro Tag)

Durchschnittl.

Gasqualität

m² C₂H₂/kgCaC₂

Kalk pro
CaC₂

Automatisches 0,329
Verfahren

Herkömmliches 0,315
Verfahren

2,0%
5,8%

195 160 0,303
0,291

0,87
0,91

Aus obigem kann geschlossen werden, daß das Nettoproduktion erhöht, während sie durchweg ein automatische Verfahren für die Herstellung von Produkt höherer Qualität bei verminderten Wartungs-Calziumcarbid entsprechend dieser Erfindung die 55 kosten liefert

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Calciumcarbid in einem Elektrodenreduktionsofen mit mindestens einer in Richtung ihrer Längsachse bewegbaren Elektrode, wobei die optimale Stromstärke, die Zufuhr der Ausgangsstoffe und die Bewegung mindestens einer Elektrode mittels elektrischer Signale gesteuert werden, dadurch gekennzeichnet, daß ein elektrisches Signal verwendet wird, das sowohl die Stellung der Elektrode als auch die Qualität des Endproduktes in Abhängigkeit von der Temperatur an einer bestimmten Stelle im Ofen repräsentiert, und daß das die Qualität des Calziumearbids in Abhängigkeit von der Temperatur repräsentierende Signal mitteln der Gleichung

#=0.062 χ (0.00466 Γ-3.23)

gebildet wird, in der Q die Azetylenmenge in mVkg Carbid und Γ die in "C gemessene Temperatur des abgezogenen Calziumearbids bedeutet, die zwischen 1640 und 1900° C liegt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß für Temperaturen zwischen 1640 und 1760° C die Gleichung

Q= 0.062 χ (0.0715 T- 7.52) ± 10%

und für Temperaturen zwischen 1760 und 1900° C die Gleichung ω

Q= 0.062 χ (0.00252 T- 0.67) ± 10%

zugrunde gelegt wird.

3. Verfahren nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß nur feinverteilter Kohlenstoff r> zugeführt wird, wenn entweder die Elektrodenstellung, oder die Calziumcarbid-Qualität oder beide einen vorgegebenen Bereich unterschreiten.

4. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß nur feinverteilter Kalk zugeführt wird, wenn entweder die Elektrodenstellung oder die Calziumcarbid-Qualität oder beide einen bestimmten Bereich überschreiten.

5. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsstoffe durch einen Hohlraum in der (den) Elektrode(n) zugeführt werden.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Ansprüchen 1 bis 5 mit einem Elektrodenofen mit mindestens einer höhenverstellbaren Elektrode, mit Meßeinrichtungen für Elektrodenstrom und Elektrodenhöhe, die über einen Regelkreis die Elektrodenhöhe zur Aufrechterhaltung eines bestimmten Strombereiches verändern, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Messung der Carbidqualität und deren Umsetzung in ein elektrisches Signal und durch einen, die Zufuhreinrichtungen steuernden Regelkreis, der dieses elektrische Signal sowie ein von der Elektrodenhöhe abhängiges elektrisches Signal als Regelgröße verwendet.

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