DE3600662A1

DE3600662A1 - Verfahren und vorrichtung zum messen der absenktiefe einer elektrode eines lichtbogenofens

Info

Publication number: DE3600662A1
Application number: DE19863600662
Authority: DE
Inventors: Heribert Koenig; Heinz Stark
Original assignee: Mannesmann AG
Current assignee: Vodafone GmbH
Priority date: 1986-01-09
Filing date: 1986-01-09
Publication date: 1987-07-16
Anticipated expiration: 2006-01-10
Also published as: DE3600662C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung gemäß der Oberbegriffe der Ansprüche 1 und 8.

Ein ausgeglichener elektro-thermischer Prozeß wird u. a. durch das exakte Einhalten der Elektrodenposition zum Schmelzgut erreicht.

Bei einer Reihe der bekannten Meßmethoden wird indirekt oder von der Elektrodenspitze weit entfernt gemessen. So wird beispielsweise das Gewicht der Elektrode als Maß für die Elektrodenlänge benutzt (DE-OS 25 31 853) oder es ist eine Kombination von Meßwerten, insbesondere Gewicht- und Längenmessung (DE-OS 27 21 664) zur Erfassung der Elek trodenstellung benutzt.

Andere Meßmethoden erfordern eine besondere Form der Elektrode. So ist aus DE-AS 20 63 449 bekannt, ein Stahlseil durch die Bohrung einer Elektrode auf ein durch den staubförmigen Möller gebildetes Polster herabzulassen. Die hierfür benötigte Länge des Stahlseils wird mechanisch gemessen. Dieses Verfahren kann lediglich bei Hohl elektroden verwendet werden.

Da die bekannten Meßmethoden zur Messung der Lage der Elektroden spitze während des Schmelzprozesses nicht zufriedenstellend arbeiten, wird in der betrieblichen Praxis immer wieder auf die manuelle Mes sung mittels Fühllanze zurückgegriffen.

Die Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, die oben genannten Nachteile zu vermeiden und bei hoher Genauigkeit die aktuelle Lage der Elektrodenspitze kontinuierlich und automatisierbar aufzuzeigen. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 8 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Ansprüchen 2 bis 7 und 9 bis 13. Erfindungsgemäß werden Signale von einem Meßgerät in eine Meßleitung, die durch die Elektrode vom Kopf bis zum Fußende geführt ist und die durch thermischen Einfluß an ihrem Fußende defi nierten Veränderung unterliegt, gesandt und vom zurückkommenden Sig nal wird die zeitliche Verzögerung und/oder die Veränderung der abso luten Größe im Vergleich zum ausgesandten Signal ermittelt.

Die Länge der Meßleitung und die exakte Lage des Fußes der Meßleitung in der Elektrodenspitze ist zu Beginn des Schmelzprozesses bekannt. Während des Schmelzprozesses wird das freie Ende der Meßleitung an der Elektrodenspitze hohen Temperaturen ausgesetzt. Dieser thermische Einfluß wird genutzt, um das Fußende der Meßleitung entweder innig zu verbinden oder eine bestehende Verbindung zu lösen und somit eine Veränderung der zu messenden Werte zu bewirken.

Als Meßgrößen bieten sich elektrische oder akustische Signale an. Die Länge der Meßleitung beeinflußt dabei die Meßsignale. Bei elektri schen Meßgrößen wird vorwiegend der Widerstand gemessen. Bei akusti schen Meßgrößen wird der zeitliche Abstand zwischen der Aussendung und dem Empfang eines Signals gemessen. Da ein akustisches Signal beim Durchlaufen der Leitung Zeit verbraucht, ist der zeitliche Ab stand des Eingangs- zum Ausgangssignal (Halleffekt) ein direktes Maß für die Länge der Meßleitung.

Erfindungsgemäß wird zur Durchführung des oben beschriebenen Verfah rens eine Meßleitung eingesetzt, bei der Elemente vorgesehen sind, die unter thermischem Einfluß definierten Veränderungen unterliegen. Während des Schmelzprozesses stellt sich in der Elektrodenspitze ein relativ konstantes Temperaturprofil ein. Diesen Isothermen wird er findungsgemäß die temperaturabhängige "Schaltzeit" angepaßt.

In einem Ausführungsbeispiel sind die Elemente als Bi-Metalle ausge bildet. Diese Bi-Metalle werden so eingestellt, daß sie bei einer unterhalb des Schmelzpunktes der Meßleitung liegenden Temperatur "schalten", also sich schließen oder öffnen. Hierdurch ist gewähr leistet, daß die Schaltelemente nicht verbrennen, bevor sie geschal tet haben. Der Abstand zweier Elemente ist so gewählt, daß das je weilige Folgeelement rechtzeitig betätigt wird.

In einer anderen Ausführungsform wird ein inniges Verbinden, bei spielsweise Verschweißen, der Meßleitung bzw. von Verbindungselemen ten zwischen den Meßleitungen bewirkt.

Neben den am Fußende eine Verbindung schaffenden Elementen der Meß leitung wird bei einer weiteren Ausführungsform eine stufenweise Än derung des Meßwertes durch Öffnen einzelner Elemente am Fußende des im Bereich der Elektrodenspitze befindlichen Meßleitungsteils be wirkt. Hierzu wird eine mehrdrahtige Meßleitung eingesetzt, die im Abstand zueinander Verbindungselemente einzelner Drähte aufweist und der diese einzelnen Verbindungselemente unter Einfluß der hohen am Ende der Elektrodenspitze herrschenden Temperatur verbrennen.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird zum einen eine hohe Meßgenauigkeit der Lage der Elektrodenspitze erreicht, da die Meßleitung bis in die Elektroden spitze geführt ist und durch thermische Einwirkung in seiner Länge verändert wird und zum anderen ist die Messung kontinuierlich durch führbar und eröffnet damit die Möglichkeit einer Automatisierung. Die erfindungsgemäßen Meßleitungen und die Verbindungselemente sind ro bust, so daß sie während der Montage in die Elektrode kaum beschä digbar sind. Während des Betriebes werden die Leitungen weder durch heiße Gase noch durch Staub oder ähnliches beeinträchtigt. Die Meß geräte der Meßeinrichtung können bei Bedarf außerhalb des Ofenbereichs aufgestellt werden und sind dadurch nicht durch die rauhe Ofenatmo sphäre Beschädigungen ausgesetzt.

Nachstehend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen mittels der Zeichnung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 schematische Darstellung der Anordnung einer Meßeinrichtung in einer Elektrode eines Elektro-Reduktionsofens,

Fig. 2 Bauteile für inniges Verbinden mittels Bi-Metall,

Fig. 3 Bauteile für inniges Verbinden mittels Thermit,

Fig. 4 Bauteile für das Lösen mittels Drahtelementen,

Fig. 5 Bauteile für das Lösen mittels umhüllter Drahtelemente.

Die Fig. 1 zeigt in stark vereinfachter Form einen Lichtbogenofen (hier ein Lichtbogen-Reduktionsofen 10), dessen Ofengefäß 17 auf einem Fundament 11 ruht. Im Ofengefäß 17 befindet sich das Schmelz produkt 16, oberhalb dessen sich der Möller 14 befindet. Durch den Möller 14 ragt die Elektrode 12 bis hinein zum Reduktionsraum 15, der sich zwischen Elektrodenspitze 12 und dem Schmelzprodukt 15 im Möller 14 bildet.

Die Elektrode 12 wird von der Haltevorrichtung 13 in vertikaler Lage gehalten. In der Elektrode 12 ist die bis zur Elektrodenspitze ge führte Meßleitung 22 der Meßeinrichtung 20 angeordnet, deren Adern 23 (hin) und 24 (zurück) zum Meßgerät 21 führen.

Die Fig. 2 zeigt Bauteile 30 für inniges Verbinden der Adern 23, 24 der Meßleitung 22. Zwischen den Adern 23, 24 sind Verbindungsdrähte angeordnet, von denen ein Teil als Bi-Metall 31 ausgebildet ist. Vorzugsweise sind die Bi-Metalle so ausgebildet, daß sie bei steigen der Temperatur schließen. Es besteht auch die Möglichkeit, sie als "Öffner" einzusetzen.

Die Fig. 3 zeigt Bauteile für inniges Verbinden mit den Adern 23, 24 drähte sind achsparallel aneinander vorbeigeführt und an ihren Enden und der Meßleitung 22 und Verbindungsdrähten 33. Die Verbindungs- on einer Thermit bzw. Thermit/Metallmasse umschlossen. Durch Tempe ratureinwirkung ist das Thermit entzündbar und bewirkt ein Verschmel zen der Verbindungsdrähte 33 zum Schweißpunkt 34.

Die Fig. 4 und 5 zeigen Bauteile 40 für das Lösen der Verbindung zwischen der Ader 23 und 24. Die Adern 23 und 24 bestehen dabei aus mehreren Drähten 42. In der Figur sind einfache Drahtelemente 41 dargestellt. Bei der Fig. 5 sind diese Drahtelemente 41 von einer Hülse 43 umgeben. Diese Hülse 43 besteht aus einem leicht entflamm baren Stoff, beispielsweise Thermit. Durch Temperatureinwirkung schmelzen die Drahtelemente 41 auf.

Bezugszeichenliste
10  Lichtbogenofen
11  Fundament
12  Elektrode
13  Haltevorrichtung
14  Möller
15  Reduktionsraum
16  Schmelzprodukt
17  Ofengefäß 20  Meßeinrichtung
21  Meßgerät
22  Meßleitung
23  Ader hin
24  Ader zurück30  Bauteile für inniges Verbinden
31  Bi-Metall
32  Element
33  Verbindungsdraht
34  Schweißpunkt40  Bauteile für das Lösen
41  Drahtelement
42  Draht in den Adern
43  Hülse zum Draht

Claims

1. Verfahren zum Messen der Absenktiefe einer Elektrode eines Lichtbogenofens, insbesondere eines Lichtbogenreduktionsofens während des Schmelzprozesses, dadurch gekennzeichnet, daß die ausgesandten und die empfangenen Signale einer zu einem Teil in der Elektrode angeordneten, bis zum Elektrodenfuß ge führten und während des Schmelzprozesses an ihrem Fußende durch die Wärmeenergie des Schmelzbades verzehrbaren Meßleitung er mittelt, verglichen und in Beziehung zur Lage des Fußpunktes der Elektrode gesetzt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßgrößen über eine zweiadrige Meßleitung, deren Adern an ihrem dem Schmelzbad zugewandten Ende in Verbindung stehen, geführt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Meßgröße der elektrische Widerstand der Meßleitung er mittelt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zeitabstand zwischen den Eingangs- und Ausgangszeitpunkt eines Signals ermittelt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Signale akustische Kenngrößen gewählt werden.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 3 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeenergie des Schmelzbades die Verbindung der beiden Adern der Meßleitung unterbricht.

7. Verfahren nach den Ansprüchen 3 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeenergie des Schmelzbades die Verbindung der beiden Adern der Meßleitung schließt.

8. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einem Meßgerät und einer Meßleitung in einem Lichtbogenofen, insbesondere einem Lichtbogenreduktionsofen, der mit mindestens einer Elektrode versehen ist, die an einer mit dem Fundament fest verbundenen Haltevorrichtung in vertikaler Richtung ver schiebbar angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet,

- daß die Meßleitung (22) zweiadrig ausgebildet ist,
- daß die Adern (23, 24) achsparallel geführt sind und
- daß zwischen den Adern (23, 24) Bauteile (30), die ein inniges Verbinden der Adern (23, 24) ermöglichen, oder Bauteile (40), die ein Lösen der Verbindung der Adern (23, 24) ermöglichen, vorgesehen sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Bauteile (30) Elemente (31) aufweisen, die sich bei Temperaturänderungen verformen, z. B. in der Form eines Bi-Metalls.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Bauteile (30) Elemente (32) aufweisen, die ein Verschmelzen der Adern (23, 24) bewirken, z. B. durch Thermit oder Thermit/Metall-Gemisch.

11. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Adern (23, 24) aus mehreren Drähten (42) bestehen und Bauteile (40) mit Elementen (41) aufweisen, die bei geringeren Temperaturen abschmelzen als die Drähte (42) in den Adern (23, 24).

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente (41) aus einem Werkstoff bestehen, der einen Schmelzpunkt besitzt, der geringer ist als der Schmelzpunkt der Drähte (42).

13. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente (41) von Hülsen (43) umgeben sind, die im Vergleich zu Elementen (41) und den Drähten (42) leicht entflammbar sind.