EP4127585A1 - Verfahren und system zum kompensieren des abbrands einer elektrode in einem lichtbogenofen - Google Patents

Verfahren und system zum kompensieren des abbrands einer elektrode in einem lichtbogenofen

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Publication number
EP4127585A1
EP4127585A1 EP21715620.7A EP21715620A EP4127585A1 EP 4127585 A1 EP4127585 A1 EP 4127585A1 EP 21715620 A EP21715620 A EP 21715620A EP 4127585 A1 EP4127585 A1 EP 4127585A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
electrode
holding
holding position
determined
basis
Prior art date
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Pending
Application number
EP21715620.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jürgen Huber
Thierry Koeger
Alexander Mueller
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Primetals Technologies Germany GmbH
Original Assignee
Primetals Technologies Germany GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Primetals Technologies Germany GmbH filed Critical Primetals Technologies Germany GmbH
Publication of EP4127585A1 publication Critical patent/EP4127585A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D11/00—Arrangement of elements for electric heating in or on furnaces
    • F27D11/08—Heating by electric discharge, e.g. arc discharge
    • F27D11/10—Disposition of electrodes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B3/00—Hearth-type furnaces, e.g. of reverberatory type; Electric arc furnaces ; Tank furnaces
    • F27B3/08—Hearth-type furnaces, e.g. of reverberatory type; Electric arc furnaces ; Tank furnaces heated electrically, with or without any other source of heat
    • F27B3/085—Arc furnaces
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B3/00—Hearth-type furnaces, e.g. of reverberatory type; Electric arc furnaces ; Tank furnaces
    • F27B3/10—Details, accessories or equipment, e.g. dust-collectors, specially adapted for hearth-type furnaces
    • F27B3/28—Arrangement of controlling, monitoring, alarm or the like devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D19/00—Arrangements of controlling devices
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B7/00—Heating by electric discharge
    • H05B7/02—Details
    • H05B7/10—Mountings, supports, terminals or arrangements for feeding or guiding electrodes
    • H05B7/109—Feeding arrangements
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25—Process efficiency

Definitions

  • the present invention relates to a method and a system for compensating for the burn-off of an electrode in an electric arc furnace.
  • Electrodes through which electricity flows are used in electric arc furnaces (Electric Are Furnace, EAF) in order to heat, in particular melt down, molten material such as scrap steel.
  • EAF Electric Are Furnace
  • the material to be melted is placed in a vessel where the usually vertically aligned electrodes can then be introduced into the material to be melted, at least with their lower electrode end.
  • the electrodes When melting down, the electrodes are subject to wear, known as burn-off. Due to the arcs generated between the electrodes and the melting material, material is removed in the area of the lower electrode ends, so that the electrodes are effectively shortened during operation.
  • the electrodes are usually constructed in a segmented manner, so that if necessary, i. H. in the case of significant shortening, additional electrode segments can be added to the upper electrode ends, for example screwed to them.
  • the suspension of the electrodes e.g. B. is adapted via a holding device in such a way that the electrodes can continue to be inserted at least partially into the melting material.
  • a clamping ring device which has a first upper clamping ring and a second includes lower clamping ring. So that the sensitiveChinanab sections of the electrode can be recognized, at least the upper clamping ring is provided with a sensor device by means of which markings on the electrode can be recognized.
  • a sliding device is shown in order to enable a controlled displacement of the electrode. The problem is that the connecting portions of the electrode should be avoided as they are fragile and should not be clamped there.
  • a detection device which is connected to a first movement device, detects these connection sections.
  • EP 3196575 A1 shows a device for varying the clamping position of an electrode.
  • a positioning device which is arranged on a fixed base and has a lifting device is used for this purpose.
  • the positioning device can determine the position and weight of the electrode.
  • the positioning device can also temporarily support the electrode in relation to the height position.
  • WO 01/88472 A1 shows a method for measuring a consumable electrode.
  • a method for compensating for the erosion of an electrode in an electric arc furnace has the following steps: (i) detecting at least part of the electrode held by a holding device at a first holding position, in particular vertically, using a sensor device; (ii) Determining a first distance on the basis of the data generated during acquisition, the first distance between an upper electrode end and the first holding position being determined on the basis of at least the distance and a predetermined connection position at which two segments of the electrode are connected to one another are connected, as well as a predetermined connection area, a second stop position is determined; (iii) verify that the electrode is supported on a support device; and (iv) repositioning the holding device relative to the electrode from the first holding position to the determined second holding position.
  • a detection of a part of an electrode in the sense of the invention is preferably a (sensory) recording, scanning or scanning and / or the like of the electrode part.
  • properties of the electrode and possibly also of the holding device holding the electrode in particular its shape and / or contour, can be detected and possibly mapped, for example, by (sensor) data generated during detection.
  • Repositioning within the meaning of the invention is preferably a change in the orientation and / or position of the holding device, in particular relative to an electrode.
  • Repositioning can, for example, correspond to moving, in particular a method, of the holding device relative to an electrode. This can assume that the electrode is not held by the holding device when it is repositioned.
  • One aspect of the invention is based on the approach that a holding device for holding an electrode is repositioned automatically, possibly cyclically, relative to the electrode, ie on an automation of the repositioning.
  • the repositioning can, for. B. before or after a Feststel development of a substantial shortening of the total length of the electrode be provided or take place.
  • at least part of the electrode held by the holding device at a first holding position is sensed by sensors in order to determine a second holding position at which the holding device can then (automatically) be positioned.
  • a part of the electrode can be scanned or scanned with the aid of a sensor device in order to find possible new holding positions.
  • a second stop position can then optionally be selected from these.
  • An upper end of the electrode is in this case preferably a second end of the electrode, in particular of cylindrical design, which is opposite a lower, first end of the electrode at which the erosion occurs.
  • the first holding position can be defined, for example, by an assigned marking on the holding device or an element of the holding device that can be detected by the sensor device.
  • a second holding position is determined on the basis of the first distance and a predetermined connection position at which two segments of the electrode are connected to one another. Since holding the electrode on or at least in the immediate vicinity of such a connection position could damage the electrode segments or the segment connection, operational reliability can be increased or at least ensured by taking into account the predetermined connection position.
  • the connection area corresponding to the predefined connection position a remaining portion in which the electrode can be held can be determined. For example, it can be determined that the holding device has to be axially displaced by a minimum length, ie in the direction of a longitudinal axis of the electrode, relative to the electrode in order to avoid the electrode being held on a segment connection located directly above the holding device.
  • connection area can, for example, be calculated on the basis of the electrode end and the segments used, and can be detected by the sensor device and / or by a special sensor device.
  • the sensory detection By means of the sensory detection, it can be checked, for example, whether the electrode is still long enough to be held in a position other than the current first holding position. Alternatively or additionally, it can be ensured by the sensory detection that the second holding position lies in a section of the electrode which is suitable for holding at all, e.g. B. is not in the area of a junction of two electrode segments. Because the second stop position is preferably determined on the basis of data generated during acquisition, in particular automatically, operating errors that can occur during manual repositioning can at least largely be excluded.
  • the electrode can, for example, be supported on a preferably table-like support device and the holding device can then be moved to the second holding position, especially after loosening a clamping or gripping unit, such as a clamping jaw, of the holding device relative to the supported electrode.
  • a clamping or gripping unit such as a clamping jaw
  • the repositioning of the holding device preferably includes not only a loosening or at least partial opening of the clamping or gripping unit, but also a final closing or tightening of the clamping or gripping unit.
  • the electrode can then be held in the second holding position by the final closing or tightening.
  • a first, in particular vertical, distance between an upper end of the electrode and a marking attached to the electrode is determined on the basis of the data generated during the acquisition and is used as the basis for determining the second holding position.
  • it can be assessed, for example, whether there is still enough space to hold the electrode between the marking and the upper end of the electrode. In other words, it can be assessed whether the electrode still has a sufficient remaining length at all, so that it can be held at a second holding position.
  • the marking is preferably designed in such a way that it can be detected, in particular optically, by the sensor device.
  • the marking can be designed as a paint, one or more notches or the like, for example. It is also conceivable that the marking is formed by a component, for example a clamp, which is attached to the electrode in order to determine the second holding position. As a result, a user can influence the determination of the second stop position.
  • the marking can also be gebil det from the holding device, which holds the electrode in the first holding position. Since the position of the holding device relative to the electrode initially corresponds to the first holding position, in this preferred embodiment the first, in particular vertical, distance between the upper end of the electrode and the first holding position is determined on the basis of the data generated during the acquisition and the determination of the based on the second stop position. So z. B. reliably a second holding position can be selected, which is between the first (against ticartigen) holding position and the upper end of the electrode.
  • the data generated during acquisition contain a profile of a horizontal distance between the electrode and / or the holding device on the one hand and the sensor device on the other hand, which can also be referred to as a distance profile.
  • the second stop position is preferably determined on the basis of this stand profile.
  • the first, in particular vertical, distance between the upper electrode end and the first holding position can be derived from the stand profile, which is then used as the basis for determining the second holding position. Using the distance profile the spatial position of the first holding position relative to the upper end of the electrode can be determined particularly easily.
  • the spacing profile in this case preferably forms the axial, ie parallel to a longitudinal axis of the electrode, surface profile of the electrode from the upper end of the electrode in the direction of the first holding position.
  • the spacing profile can at least partially map a silhouette or contour of the electrode and preferably also at least part of the holding device. If the horizontal distance is detected, for example, beyond the upper end of the electrode, the distance profile at the upper end of the electrode shows, for example, an abrupt and significant increase in the measured horizontal distance from the sensor device. On the other hand, a decrease in the measured horizontal distance occurs e.g. B. in the area of the first holding position, where the electrode is held by the holding device.
  • a pressure signal or an optical sensor device is used to verify that the electrode is on a support device, in particular a table-like support device is supported before the holding device is repositioned from the first holding position to the second holding position. This can in particular ensure that an active repositioning of the holding device is possible without risk be the sensor device.
  • the holding device in particular a lifting unit of the holding device, can have a pressure sensor system for detecting a pressure, in particular a hydraulic pressure, which is set up to output the pressure signal.
  • a hydraulic pressure is to be understood here as a pressure in a hydraulic medium of a hydraulic system which is set up for positioning the holding device, in particular for raising and lowering the clamping or gripping unit of the holding device.
  • the electrode When the electrode is supported on the support device, the weight to be borne by the hydraulics drops, as a result of which the hydraulic pressure drops.
  • This pressure drop can be detected by the pressure sensor system and a corresponding pressure signal can be output accordingly.
  • the electrode can be positioned above the support device with the aid of the holding device and then lowered until the lower end of the electrode makes contact with the support device and the pressure sensor system thus generates a pressure signal.
  • the electrode can be positioned above the support device with the aid of the holding device and the support device can then be raised until the lower end of the electrode contacts the support device and the pressure sensor system thus generates a pressure signal.
  • a remaining length of the electrode is determined and output.
  • a remaining length can be understood to mean the remaining total length of the electrode. This makes it possible, for example, to determine when it is necessary to attach a further electrode segment in order to ensure the continuous operation of the arc furnace. In particular, can in this way it is possible to reliably estimate how often the holding device can still be repositioned relative to the electrode before another electrode segment has to be attached.
  • the remaining length is determined on the basis of a second, in particular vertical, distance between the first holding position and the Abstweilvor device.
  • both the holding device and the supporting device can have a position encoder with which a vertical distance of the holding device, in particular the gripping unit, or the supporting device to a reference position, for example a floor, can be determined.
  • the second distance between the first holding position and the Abstauervor direction then results from the difference between these vertical distances from a reference position.
  • the first distance between the upper end of the electrode and the first holding position can be added to this second distance, resulting in the remaining remaining length of the electrode.
  • the remaining length of the electrode can thus be determined particularly precisely.
  • the determined remaining length is checked after each melting cycle in the electric arc furnace and the second holding position is determined as a function of a result of the test. In particular, it can be checked whether the determined remaining length reaches or falls below a predetermined minimum length threshold value.
  • z Before the second stop position is determined, z. For example, it can be decided whether, for example, it is necessary to place another electrode segment on the upper end of the electrode. If necessary, the resulting new electrode length can be taken into account when determining the second stop position.
  • the electrode is moved vertically, ie in a direction parallel to its longitudinal axis, to grasp at least part of the electrode with the aid of the holding device. In particular, the electrode can be moved relative to the sensor device with the aid of the holding device. This allows the sensor device to be installed in a stationary manner and thus to save a separate lifting device for the sensor device.
  • the movement of the electrode enables a particularly precise detection of the horizontal distance between the electrode and the sensor device.
  • the distance profile can therefore be generated.
  • the sensor device for detecting at least part of the electrode with the aid of the support device is vertically, i. H. Move in one direction parallel to the longitudinal axis of the electrode.
  • the support device can have a lifting device.
  • the second holding position is determined on the basis of an averaging of the data generated in each case.
  • the second stop position can be determined on the basis of an averaged distance profile.
  • the sensor device is designed, for example, as a laser scanner or has a pivoting means for pivoting a laser beam
  • at least a part of the electrode can be detected 2 to 16 times, preferably 4 to 12 times, in particular essentially 8 times. This enables the influence of noise or isolated artifacts in the data generated during acquisition to be reduced.
  • the second holding position can thereby be determined particularly reliably and precisely.
  • a measure for the reliability of the data generated during detection is determined. For example, on the basis of an intensity of a sensor signal, for example a laser beam, detected with the aid of an optical sensor device, it can be estimated how high an aerosol concentration, for example the dust and / or water content, is in the air. If the measure for the reliability reaches or falls below a predetermined reliability threshold value, the detection process can be interrupted and / or a corresponding warning signal can be output.
  • the sensor device has a camera or a laser sensor with which at least part of the electrode is detected.
  • a single image or an image sequence of at least part of the electrode and recorded from the image or the image sequence for example using an algorithm for digital image processing, in particular for feature recognition, for example the first distance between the upper end of the electrode and the first Stop position can be determined.
  • data generated by the laser sensor can characterize a horizontal distance. For example, by moving the laser sensor relative to the electrode or the holding device, a course of the horizontal distance between the electrode and the laser sensor along the Determine the longitudinal direction of the electrode, ie the distance profile, and derive the first distance between the upper end of the electrode and the first holding position therefrom.
  • the laser sensor can especially deliver precise results and is also less sensitive to contamination.
  • a number of several electrodes are held with the aid of the holding device.
  • the sensor device preferably has a corresponding number of laser sensors, with which at least part of one of the electrodes is detected in each case.
  • a laser sensor can be provided per electrode, which is for example aligned with the respective electrode.
  • at least part of each electrode can be recorded particularly precisely.
  • a system for compensating for the erosion of an electrode in an arc furnace comprises: (i) a holding device which is configured to hold an electrode at a first holding position, in particular vertically; (ii) a sensor device that is set up to detect at least one area from an upper end of the electrode to the first holding position, a part of the electrode being held; (iii) a processing device which is set up to verify that the electrode is supported on a support device; generated data are contained and a predetermined connection position at which two segments of the electrode are connected to one another, as well as a predetermined connection area to determine a second holding position; (and (iv) a control device which is set up to cause a repositioning of the holding device relative to the electrode from the first holding position to the determined second holding position.
  • a preferred embodiment provides that a number of several electrodes are held with the aid of the holding device, and the sensor device has a corresponding number of laser sensors and / or cameras with which at least a part of one of the electrodes is detected.
  • the sensor device has a camera or a laser sensor.
  • the processing device is set up to use a signal from a pressure measuring device or data from an optical sensor device to verify that the electrode is supported on the support device before the holding device moves from the first holding position to second stop position is repositioned. It shows, at least partially schematically:
  • FIG. 1 shows an example of a system for compensating the fire from three electrodes in an electric arc furnace in a plan view
  • FIG 2 shows an example of a system for compensating for the Ab fire of an electrode in an electric arc furnace in egg ner side view
  • FIG. 1 shows an example of a system 1 for compensating for the burn-off of three electrodes 2 in an electric arc furnace 3 in a plan view.
  • the electrodes 2 are each held by a holding device 4 of the system 1, preferably vertically as shown in FIG. 1, in a first holding position.
  • a vertical holding is to be understood here as a holding in which a longitudinal axis of each electrode 2 is vertically aligned.
  • the system 1 also has a sensor device 5, which is set up to detect at least a portion of each of the held electrodes 2, as well as a processing device 6, which is set up for this purpose is to determine a second holding position on the basis of data generated during the acquisition, in particular special for each of the electrodes 2.
  • a control device 7 of the system 1 is set up to initiate repositioning of the holding device 4 relative to the electrodes 2 from the first holding position to the determined second holding position, e.g. B. by appropriate control of the holding device 4.
  • the vertically held electrodes 2, in particular the lower electrode ends can be positioned in a vessel 8 of the electric arc furnace 3, where they can be at least partially inserted into a melted material and melted by a current flow.
  • the Haltevor device 4 has a lifting unit 4a with which the electrodes 2 move vertically, d. H. can be raised and / or lowered perpendicular to the plane of the drawing.
  • the electrodes 2 can preferably also be moved out of the vessel 8 and positioned over a support device 9, which is preferably arranged outside next to the arc furnace 3, for example adjacent to the vessel 8.
  • a support device 9 which is preferably arranged outside next to the arc furnace 3, for example adjacent to the vessel 8.
  • support arms 4b of the holding device 4 can be horizontal, i. H. in the plane of the drawing, are pivoted until the electrodes 2 are positioned above the Abstützvor device 9. From this position, indicated by dashed lines, the electrodes 2 can be lowered onto the support device 9 with the aid of the lifting unit 4a.
  • the electrodes 2 can also be supported by lifting the support device 9, for example with the aid of a corresponding lifting device.
  • the support device 9 and the sensor device 5 are preferably arranged relative to one another in such a way that the sensor device 5 has a free or unobstructed field of view of the electrodes 2 supported by the support device 9 or at least positioned above the support device 9.
  • a z. B. as a camera wornbil ended sensor device 5 the electrodes 2 at least partially or in sections reliably detect.
  • the sensor device 5 has several, namely three, laser sensors 11 instead of a camera, each of which is set up to detect, in particular to scan or scan, at least a part or section of one of the three electrodes 2 with the aid of a laser beam 12. If the sensor device 5 or the laser sensors 11 have no means for pivoting the laser beams 12, for example in the form of pivotable mirrors, it is conceivable to provide a sensor lifting device 10. With their help, the sensor device 5 or the laser sensors 11 are preferably at least vertically displaceable in order to detect the electrodes 2 in each case from an upper electrode end at least up to the first holding position.
  • the electrodes 2 can be moved vertically with the aid of the holding device 4, in particular the lifting unit 4a, before they are supported by the supporting device 9, in order to detect the areas between the upper electrode ends and the first holding positions.
  • the control device 7 can cause the holding device 4 to clamp or gripping units 4c of the holding device 4, which the electrodes 2 z. B. hold by changing your grip, to loosen or at least partially open so that the electrodes 2 are movable relative to the gripping units 4c.
  • the control device 7 can then cause the holding device 4, in particular the lifting unit 4a, or, alternatively, the supporting device 9 to move vertically so that the gripping units 4c are positioned at the level of the second holding position.
  • the control device 7 then controls the holding device 4, in particular the gripping units 4c, preferably in such a way that the gripping units 4c close again and thereby the electrodes 2 are held firmly at the second holding position.
  • the sensor device 5 it is also conceivable to position the sensor device 5 in such a way that the electrodes 2 can be detected at least partially or in sections, in particular from their upper electrode end to the first holding position, when the electrodes 2 are still above the arc furnace 3 or of the vessel 8, in particular in an operating position.
  • This allows the second holding position to be determined and, if necessary, also a repositioning of the holding device 4, in particular the gripping units 4c, relative to the electrodes 2 without the electrodes 2 having to be pivoted horizontally, possibly even without the electrodes 2 being removed from the arc furnace 3 or the vessel 8 must be lifted out.
  • FIG. 2 shows an example of a system 1 for compensating for the burn-off of an electrode 2 in an electric arc furnace in a side view.
  • the system 1 has a holding device 4 for holding the electrode 2 at a first holding position Hl and a sensor device 5 for detecting at least part of the held electrode 2.
  • the system 1 also has a Processing device 6 for determining a second holding position H2 on the basis of data generated during the acquisition and a control device 7 for initiating a repositioning of the holding device 4 relative to the electrode 2 from the first holding position Hl to the determined second holding position H2.
  • the holding device 4 holds the electrode 2 vertically, d. H. in such a way that a longitudinal axis L of the electrode 2 is oriented perpendicularly.
  • the processing device 6 and the control device 7 are designed as software modules that can be executed, for example, by a work device 13.
  • a work device 13 In the work equipment 13 it can be, for. B. a computer, in particular a personal computer, a memory-programmable controller, an (application-specific) integrated circuit (ASIC) and / or the like.
  • ASIC application-specific integrated circuit
  • the holding device 4 comprises a support arm 4b, on whose end facing the electrode 2 a gripping unit 4c, for example a clamping jaw, is arranged.
  • the electrode 2 can be gripped and held with the aid of the gripping unit 4c. If the gripping unit 4c loosens its grip, the holding device 4 can be repositioned relative to the electrode 2, for example by supporting the electrode in a stationary manner by a support device (not shown) on a lower electrode end (not shown) and lifting the holding device 4.
  • the sensor device 5 is designed as a laser sensor 11 which emits a laser beam 12.
  • the electrode 2 in particular from its upper electrode end 2a, at least up to first holding position Hl or to the gripping unit 4c, are scanned.
  • the laser beam 12 can be pivoted for example with the aid of a pivotable mirror.
  • the sensor device 5 and electrode 2 can be moved relative to one another, for example by lifting or moving the electrode 2 with the aid of the holding device 4 in the direction of the laser beam 12. This is indicated by the arrow P.
  • the data generated during detection with the aid of the laser sensor 11 can then contain a profile of the horizontal distance D 1 between the electrode 2 and the sensor device 5. From this distance profile, for example, a first (vertical) distance D2 between the upper electrode end 2a and the first holding position Hl, in particular the holding device 4 or the gripping unit 4c, can be derived. On the basis of the distance profile or the first distance D2 derived therefrom, the second holding position H2, namely between the upper electrode end 2a and the first holding position Hl, can be determined.
  • the determination of the second holding position H2 is preferably also based on a predetermined connection position V at which segments E1, E2 of the electrode 2 are connected to one another, for example screwed to one another.
  • the second holding position H2 is preferably selected such that it does not overlap the predetermined connection position V or a connection area B indicated by hatching in FIG. This can prevent the electrode 2, in particular a connecting means used to connect the electrode segments E1, E2, from being damaged when held by the holding device 4, for example by exerting pressure with the gripping unit 4c.
  • FIG 3 shows an example of a profile A of the horizontal distance Dl between an electrode held by a holding device at a first holding position Hl on the one hand and a sensor device on the other hand, with which at least a part or section of the electrode is detected, for example by moving the sensor device and the electrode or the holding device relative to one another.
  • the profile A is also referred to as the distance profile and results from the plot of the horizontal distance D1 against a displacement path z of the sensor device and electrode or holding device relative to one another.
  • the spacer profile A preferably forms the shape or contour of the electrode that is held and at least part of the device.
  • an upper electrode end 2a and a gripping unit 4c that encompasses the electrode can be seen.
  • the position of the gripping unit 4c also results in the position of the first holding position Hl relative to the upper electrode end 2a, and thus in particular a first (vertical) distance D2 between the upper electrode end 2a and the first holding position Hl.
  • a second holding position (see FIG. 2) can be determined, which is preferably between the upper electrode end 2a and the first holding position Hl. If the length of the segments from which the electrode is composed is also known, starting from the upper end of the electrode 2a on predetermined connection positions at which the segments are connected to one another, ge can be closed. If the first distance D2 determined on the basis of the distance profile A is greater than the previously known segment length, by subtracting the (axial) length of a connection area by the specified connection position from first distance D2 the still available electrode section, in which the electrode can be held, determined and based on this, the second holding position can be determined.
  • FIG. 4 shows an example of a method 100 for compensating for the burn-off of an electrode in an electric arc furnace.
  • a method step S1 at least part of the electrode held by a holding device at a first holding position is detected with the aid of a sensor device.
  • the electrode can be scanned or scanned at least in sections, in particular in an area at its upper end, for example with the aid of a laser sensor.
  • the data generated in the process for example a profile of a horizontal distance between the electrode and / or the holding device on the one hand and the sensor device on the other hand, are used as the basis for determining a second holding position in a second method step S2.
  • a first, in particular vertical, distance between the upper electrode end and the holding device or the first holding position can be derived. This first distance determined in this way corresponds to a section of the electrode in which it is still possible to hold the electrode.
  • a predetermined connection position at which two segments of the electrode are connected to one another, can also be taken into account.
  • an axial where "axial” refers to a direction parallel to a longitudinal axis of the electrode
  • extension or length of a connection area around the connection position can be subtracted from the determined first distance to a “cleaned” remaining section in which the Electrode is possible to obtain.
  • the electrode can then be supported with the aid of a support device, i. H. made to be.
  • a pressure signal can be recorded, which is generated, for example, by a pressure sensor system built into the support device or in a hydraulic system for lifting and lowering the support device. From the relative positioning of the holding device and the supporting device present at the time the pressure signal was detected, which can be detected, for example, using position encoders of the holding device or the supporting device, as well as the determined first distance between the upper electrode end and the first holding position or the Holding device can then be deduced from a remaining total length of the electrode, which can be given to a user, for example.
  • the holding device can be repositioned relative to the electrode, specifically in such a way that the holding device now holds the electrode at the determined second holding position.
  • a gripping unit of the holding device holding the electrode for example a clamping jaw, is preferably loosened first.
  • the holding device and the supporting device and thus also the supported electrode can then be moved relative to one another, for example by the holding device moving along the electrode, ie pa- parallel to the longitudinal axis of the electrode, moved or by lifting the support device.
  • the electrode can then be held again, for example gripped, with the aid of the gripping unit.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren (100) und ein System (1) zum Kompensieren des Abbrands einer Elektrode (2) in einem Lichtbogenofen (3). Dabei wird zumindest ein Teil der von einer Haltevorrichtung (4) an einer ersten Halteposition (H1) gehaltenen Elektrode (2) mithilfe einer Sensorvorrichtung (5) erfasst (S1) und eine zweite Halteposition (H2) auf Grundlage von beim Erfassen erzeugten Daten ermittelt (S2). Die Haltevorrichtung (4) kann daraufhin relativ zur Elektrode (2) von der ersten Halteposition (H1) an die ermittelte zweite Halteposition (H2) umpositioniert werden (S4).

Description

Verfahren und System zum Kompensieren des Abbrands einer Elektrode in einem Lichtbogenofen
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Sys tem zum Kompensieren des Abbrands einer Elektrode in einem Lichtbogenofen.
In Lichtbogenöfen (Electric Are Furnace, EAF) werden strom durchflossene Elektroden eingesetzt, um Schmelzgut wie zum Beispiel Stahlschrott zu erhitzen, insbesondere einzuschmel zen. Zu diesem Zweck wird das Schmelzgut in ein Gefäß ver bracht, wo die üblicherweise vertikal ausgerichteten Elektro den zumindest mit ihrem unteren Elektrodenende dann in das Schmelzgut eingeführt werden können.
Beim Einschmelzen unterliegen die Elektroden einem Verschleiß, dem sogenannten Abbrand. Durch die zwischen den Elektroden und dem Schmelzgut erzeugten Lichtbögen wird Material im Bereich der unteren Elektrodenenden abgetragen, sodass sich die Elekt roden im laufenden Betrieb effektiv verkürzen.
Aus diesem Grund sind die Elektroden üblicherweise segmentiert aufgebaut, sodass bei Bedarf, d. h. bei starker Verkürzung, zusätzliche Elektrodensegmente an oberen Elektrodenenden hin zugefügt, zum Beispiel mit diesen verschraubt, werden können. Zudem ist es notwendig, dass die Aufhängung der Elektroden, z. B. über eine Haltevorrichtung, derart angepasst wird, dass die Elektroden weiterhin zumindest teilweise in das Schmelzgut eingeführt werden können.
In der WO 2014016151 Al ist eine Klemmringeinrichtung offen bart, welche einen ersten oberen Klemmring und einen zweiten unteren Klemmring umfasst. Damit die sensiblen Längenab schnitte der Elektrode erkannt werden können ist zumindest der obere Klemmring mit einer Sensoreinrichtung versehen, mittels derer Markierungen an der der Elektrode erkannt werden können. In der WO 2017125645 ist ein Gleitvorrichtung gezeigt, um eine kontrollierte Verschiebung der Elektrode zu ermöglichen. Das Problem besteht darin, dass die Verbindungsabschnitte der Elektrode gemieden werden sollten, da diese zerbrechlich sind und dort kein Klemmen erfolgen soll. Eine Erfassungseinrich- tung, welche mit einer ersten Bewegungseinrichtung verbunden ist, erkennt diese Verbindungsabschnitte.
In der EP 3196575 Al ist eine Vorrichtung zum Variieren der Klemmposition einer Elektrode gezeigt. Hierfür dient eine an einer fixen Basis angeordnete Positionsvorrichtung, welche eine Hebevorrichtung aufweist. Die Positioniervorrichtung kann die Position und das Gewicht der Elektrode bestimmen. Wobei die Positioniervorrichtung auch temporär die Elektrode tempo rär in Bezug auf die Höhenposition stützen kann.
In der WO 01/88472 Al ist ein Verfahren zur Messung einer verbrauchbaren Elektrode gezeigt.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen verbes serten Betrieb von Lichtbogenöfen zu ermöglichen, insbesondere Effizienz und/oder Sicherheit eines solchen Betriebs zu erhö hen. Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren und ein System zum Kompensieren des Abbrands einer Elektrode in einem Licht bogenofen gemäß den unabhängigen Ansprüchen. Ein Verfahren zum Kompensieren des Abbrands einer Elektrode in einem Lichtbogenofen gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung weist die folgenden Schritte auf: (i) Erfassen zumindest eines Teils der von einer Haltevorrichtung an einer ersten Haltepo sition, insbesondere vertikal, gehaltenen Elektrode mithilfe einer Sensorvorrichtung; (ii) Ermitteln eines ersten Abstandes auf Grundlage der beim Erfassen erzeugten Daten, wobei der erster Abstand zwischen einem oberen Elektrodenende und der ersten Halteposition ermittelt wird, auf Grundlage von zumi- dest des Abstandes und einer vorgegebenen Verbindungsposition, an der zwei Segmente der Elektrode miteinander verbunden sind, sowie einem vorgegebenen Verbindungsbereich wird eine zweite Halteposition ermittelt; (iii) Verifizieren, dass die Elekt rode auf einer Abstützvorrichtung abgestützt ist,; und (iv) Umpositionieren der Haltevorrichtung relativ zur Elektrode von der ersten Halteposition an die ermittelte zweite Halteposi tion.
Ein Erfassen eines Teils einer Elektrode im Sinne der Erfin dung ist vorzugsweise ein (sensorisches) Aufnehmen, Abtasten bzw. Scannen und/oder dergleichen des Elektrodenteils. Bei diesem Erfassen können beispielsweise Eigenschaften der Elekt rode und gegebenenfalls auch der die Elektrode haltenden Hal tevorrichtung, insbesondere deren Form und/oder Kontur, er fasst und gegebenenfalls, zum Beispiel durch beim Erfassen er zeugte (Sensor-)Daten, abgebildet werden.
Ein Umpositionieren im Sinne der Erfindung ist vorzugsweise eine Änderung der Orientierung und/oder Lage der Haltevorrich tung, insbesondere relativ zu einer Elektrode. Ein Umpositio nieren kann beispielsweise einem Bewegen, insbesondere einem Verfahren, der Haltevorrichtung relativ zu einer Elektrode entsprechen. Dies kann voraussetzen, dass die Elektrode beim Umpositionieren nicht von der Haltevorrichtung gehalten wird. Ein Aspekt der Erfindung basiert auf dem Ansatz, dass eine Haltevorrichtung zum Halten einer Elektrode automatisch, gege benenfalls zyklisch, relativ zur Elektrode umpositioniert wird, d. h. auf einer Automatisierung des Umpositionierens.
Das Umpositionieren kann z. B. vor oder nach einer Feststel lung einer substantiellen Verkürzung der Gesamtlänge der Elektrode vorgesehen sein bzw. erfolgen. Zu diesem Zweck wird vorzugsweise zumindest ein Teil der von der Haltevorrichtung an einer ersten Halteposition gehaltenen Elektrode sensorisch erfasst, um eine zweite Halteposition zu ermitteln, an der die Haltevorrichtung dann (automatisch) positioniert werden kann. Beispielsweise kann beim Erfassen ein Teil der Elektrode mit hilfe einer Sensorvorrichtung abgetastet bzw. gescannt werden, um mögliche neue Haltepositionen zu finden. Auf der Grundlage von dabei erzeugten Daten kann aus diesen dann gegebenenfalls eine zweite Halteposition ausgewählt werden.
Ein oberes Elektrodenende ist hierbei vorzugsweise ein zweites Ende der insbesondere zylinderförmig ausgebildeten Elektrode, welches einem unteren, ersten Ende der Elektrode, an dem der Abbrand auftritt, gegenüberliegt. Die erste Halteposition kann beispielsweise durch eine vergebene Markierung an der Halte vorrichtung oder ein von der Sensorvorrichtung detektierbares Element der Haltevorrichtung, definiert sein.
Auf Grundlage des ersten Abstandes und einer vorgegebenen Ver bindungsposition, an der zwei Segmente der Elektrode miteinan der verbunden sind, wird eine zweite Halteposition ermittelt. Da ein Halten der Elektrode an oder zumindest in der unmittel baren Umgebung einer solchen Verbindungsposition eine Beschä digung der Elektrodensegmente bzw. der Segmentverbindung zur Folge haben könnte, kann durch die Berücksichtigung der vorge gebenen Verbindungsposition die Betriebssicherheit erhöht oder zumindest sichergestellt werden. Auf Grundlage der vorgegebenen Verbindungsposition, der mit der vorgegebenen Verbindungsposition korrespondierenden Ver bindungsbereichs, kann ein verbleibender Restabschnitt, in dem die Elektrode gehalten werden kann, ermittelt werden. So kann beispielsweise festgestellt werden, dass die Haltevorrichtung um eine Mindestlänge axial, d. h. in Richtung einer Längsachse der Elektrode, relativ zur Elektrode verschoben werden muss, um zu vermeiden, dass die Elektrode an einer unmittelbar ober halb der Haltevorrichtung liegenden Segmentverbindung gehalten wird. Mit anderen Worten kann sichergestellt werden, dass die zweite Halteposition nicht mit einer vorgegebenen Verbindungs position überlappt bzw. in einem damit korrespondierenden Ver bindungsbereich liegt. Der Verbindungsbereich kann beispiels weise ausgehend vom Elektrodenende und der verwendeten Seg- mente berechnet werden, durch die Sensorvorrichtung und/oder durch eine spezielle Sensorvorrichtung detektiert werden.
Durch das sensorische Erfassen kann dabei zum Beispiel über prüft werden, ob die Elektrode überhaupt noch lang genug ist, um in einer anderen als der gegenwärtigen ersten Halteposition gehalten zu werden. Alternativ oder zusätzlich kann durch das sensorische Erfassen sichergestellt werden, dass die zweite Halteposition in einem Abschnitt der Elektrode liegt, der zum Halten überhaupt geeignet ist, z. B. nicht im Bereich einer Verbindungsstelle von zwei Elektrodensegmenten liegt. Dadurch, dass die zweite Halteposition vorzugsweise auf der Grundlage von beim Erfassen erzeugten Daten, insbesondere automatisch, ermittelt wird, können auch Bedienungsfehler, die bei einem manuellen Umpositionieren auftreten können, zumindest weitest- gehend ausgeschlossen werden. Zum Umpositionieren mithilfe der Haltevorrichtung kann die Elektrode beispielsweise auf einer vorzugsweise tischartig ausgebildeten Abstützvorrichtung abgestützt und die Haltevor richtung dann, insbesondere nach Lockerung einer Klemm- oder Greifeinheit, etwa einer Spannbacke, der Haltevorrichtung re lativ zur abgestützten Elektrode bis zur zweiten Halteposition verfahren werden.
Vorzugsweise umfasst das Umpositionieren der Haltevorrichtung dabei nicht nur eine Lockerung oder zumindest teilweise Öff- nung der Klemm- oder Greifeinheit, sondern auch ein abschlie ßendes Schließen bzw. Festziehen der Klemm- oder Greifeinheit. Durch das abschließende Schließen bzw. Festziehen kann die Elektrode dann an der zweiten Halteposition gehalten werden.
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung und deren Weiterbildungen beschrieben, die jeweils, soweit dies nicht ausdrücklich ausgeschlossen wird, beliebig mitei nander sowie mit den im Weiteren beschriebenen Aspekten der Erfindung kombiniert werden können.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird auf Grundlage der beim Erfassen erzeugten Daten ein erster, insbesondere verti kaler, Abstand zwischen einem oberen Elektrodenende und einer an der Elektrode angebrachten Markierung ermittelt und dem Er mitteln der zweiten Halteposition zugrunde gelegt. Anhand des ermittelten ersten Abstands kann beispielsweise beurteilt wer- den, ob zwischen der Markierung und dem oberen Elektrodenende noch ausreichend Platz zum Halten der Elektrode vorhanden ist. Mit anderen Worten kann beurteilt werden, ob die Elektrode überhaupt noch über eine ausreichende Restlänge verfügt, so- dass ein Halten an einer zweiten Halteposition möglich ist. Die Markierung ist dabei vorzugsweise derart ausgebildet, dass sie von der Sensorvorrichtung erfassbar, insbesondere optisch, ist. Die Markierung kann beispielsweise als Anstrich, eine o- der mehrere Kerben oder ähnliches ausgebildet sein. Es ist auch denkbar, dass die Markierung durch ein Bauteil, etwa eine Schelle, gebildet ist, die zum Ermitteln der zweiten Haltepo sition an der Elektrode befestigt ist. Dadurch kann ein Benut zer Einfluss auf die Ermittlung der zweiten Halteposition neh men.
Die Markierung kann dabei auch von der Haltevorrichtung gebil det werden, welche die Elektrode an der ersten Halteposition hält. Da die Lage der Haltevorrichtung relativ zur Elektrode zunächst mit der ersten Halteposition korrespondiert, wird in dieser bevorzugten Ausführungsform auf Grundlage der beim Er fassen erzeugten Daten der erste, insbesondere vertikale, Ab stand zwischen dem oberen Elektrodenende und der ersten Hal teposition ermittelt und dem Ermitteln der zweiten Halteposi tion zugrunde gelegt. So kann z. B. zuverlässig eine zweite Halteposition gewählt werden, die zwischen der ersten (gegen wärtigen) Halteposition und dem oberen Elektrodenende liegt.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform enthalten die beim Erfassen erzeugten Daten ein Profil eines horizontalen Abstands zwischen der Elektrode und/oder der Haltevorrichtung einerseits und der Sensorvorrichtung andererseits, welches auch als Abstandsprofil bezeichnet werden kann. Vorzugsweise wird die zweite Halteposition auf Grundlage dieses Ab standsprofils ermittelt. Insbesondere kann aus dem Ab standsprofil der erste, insbesondere vertikale, Abstand zwi schen dem oberen Elektrodenende und der ersten Halteposition abgeleitet werden, welcher dann dem Ermitteln der zweiten Hal teposition zugrunde gelegt wird. Anhand des Abstandsprofils kann die räumliche Lage der ersten Halteposition relativ zum oberen Elektrodenende besonders leicht bestimmt werden.
Das Abstandsprofil bildet dabei in bevorzugter Weise den axia len, d. h. parallel zu einer Längsachse der Elektrode verlau- fenden, Oberflächenverlauf der Elektrode vom oberen Elektro denende in Richtung der ersten Halteposition ab. Mit anderen Worten kann das Abstandsprofil zumindest teilweise eine Sil houette bzw. Kontur der Elektrode und vorzugsweise auch zumin dest eines Teils der Haltevorrichtung abbilden. Wird der horizontale Abstand beispielsweise über das obere Elektrodenende hinaus erfasst, zeigt das Abstandsprofil am oberen Elektrodenende beispielsweise eine abrupte und signifi kante Zunahme des gemessenen horizontalen Abstands zur Sensor vorrichtung. Eine Abnahme des gemessenen horizontalen Abstands tritt dagegen z. B. im Bereich der ersten Halteposition auf, wo die Elektrode von der Haltevorrichtung gehalten wird. Diese „Kanten" im Abstandsprofil können Anhaltspunkte für die Lage des oberen Elektrodenendes und der ersten Halteposition bil den. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird anhand ei nes Drucksignals oder durch eine optische Sensoreinrichtung verifiziert, dass die Elektrode auf einer, insbesondere tisch artig ausgebildeten, AbstützVorrichtung abgestützt ist, bevor die Haltevorrichtung von der ersten Halteposition an die zweite Halteposition umpositioniert wird. Dadurch kann insbe sondere sichergestellt werden, dass ein aktives Umpositionie ren der Haltevorrichtung gefahrlos möglich ist. Die optische Sensorvorrichtung kann beispielsweise eine Kamera, ein La sersensor, eine Lichtschranke oder die Sensorvorrichtung sein. Zu diesem Zweck kann die Haltevorrichtung, insbesondere eine Hubeinheit der Haltevorrichtung, eine Drucksensorik zum Erfas sen eines Drucks, insbesondere eines Hydraulikdrucks, aufwei sen, welche zum Ausgeben des Drucksignals eingerichtet ist.
Ein Hydraulikdruck ist hierbei als Druck in einem Hydraulikme dium einer Hydraulik zu verstehen, welche zum Positionieren der Haltevorrichtung, insbesondere zum Heben und Senken der Klemm- bzw. Greifeinheit der Haltevorrichtung, eingerichtet ist. Beim Abstützen der Elektrode auf der Abstützvorrichtung sinkt das von der Hydraulik zu tragende Gewicht, wodurch sich der Hydraulikdruck absenkt. Dieser Druckabfall kann von der Drucksensorik erfasst und ein damit korrespondierendes Drucksignal entsprechend ausgegeben werden.
Beispielsweise kann die Elektrode mithilfe der Haltevorrich- tung oberhalb der Abstützvorrichtung positioniert und dann ab gesenkt werden, bis das untere Elektrodenende die Abstützvor richtung kontaktiert und somit die Drucksensorik ein Drucksig nal erzeugt. Alternativ kann die Elektrode mithilfe der Halte vorrichtung oberhalb der AbstützVorrichtung positioniert und die Abstützvorrichtung dann angehoben werden, bis das untere Elektrodenende die Abstützvorrichtung kontaktiert und somit die Drucksensorik ein Drucksignal erzeugt.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird auf Grund lage der beim Erfassen erzeugten Daten, insbesondere auf Grundlage des ermittelten ersten, insbesondere vertikalen, Ab stands zwischen dem oberen Elektrodenende und der ersten Hal teposition, eine Restlänge der Elektrode ermittelt und ausge geben. Unter einer Restlänge kann hierbei die restliche Ge samtlänge der Elektrode verstanden werden. Dadurch kann zum Beispiel festgestellt werden, wann es notwendig ist, ein wei teres Elektrodensegment aufzusetzen, um den fortlaufenden Be trieb des Lichtbogenofens sicherzustellen. Insbesondere kann so zuverlässig abgeschätzt werden, wie oft ein Umpositionieren der Haltevorrichtung relativ zur Elektrode noch möglich ist, bevor ein weiteres Elektrodensegment aufgesetzt werden muss.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird die Rest länge auf Grundlage eines zweiten, insbesondere vertikalen, Abstands zwischen der ersten Halteposition und der Abstützvor richtung ermittelt. Zu diesem Zweck können sowohl die Halte vorrichtung als auch die AbstützVorrichtung einen Positionsen coder aufweisen, mit dem ein vertikaler Abstand der Haltevor richtung, insbesondere der Greifeinheit, bzw. der Abstützvor richtung zu einer Referenzposition, beispielsweise einem Bo den, ermittelbar ist. Aus der Differenz dieser vertikalen Ab stände zu einer Referenzposition ergibt sich dann der zweite Abstand zwischen der ersten Halteposition und der Abstützvor richtung. Zu diesem zweiten Abstand kann der erste Abstand zwischen dem oberen Elektrodenende und der ersten Halteposi tion addiert werden, wodurch sich die verbleibende Restlänge der Elektrode ergibt. Somit kann die Restlänge der Elektrode besonders präzise ermittelt werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird die ermit telte Restlänge nach jedem Schmelzzyklus im Lichtbogenofen ge prüft und die zweite Halteposition in Abhängigkeit eines Er gebnisses der Prüfung ermittelt. Es kann hierbei insbesondere geprüft werden, ob die ermittelte Restlänge einen vorgegebenen Mindestlängenschwellwert erreicht oder unterschreitet. Bevor die zweite Halteposition ermittelt wird, kann somit z. B. ent schieden werden, ob zum Beispiel das Aufsetzen eines weiteren Elektrodensegments auf das obere Elektrodenende notwendig ist. Gegebenenfalls kann die sich dadurch ergebende neue Elektro denlänge beim Ermitteln der zweiten Halteposition berücksich tigt werden. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird die Elekt rode zum Erfassen zumindest eines Teils der Elektrode mithilfe der Haltevorrichtung vertikal, d. h. in eine Richtung parallel zur ihrer Längsachse, verfahren. Insbesondere kann die Elekt rode mithilfe der Haltevorrichtung relativ zur Sensorvorrich tung verfahren werden. Dies erlaubt eine ortsfeste Montage der Sensorvorrichtung und damit das Einsparen einer separaten Hubeinrichtung für die Sensorvorrichtung.
Das Verfahren der Elektrode ermöglicht dabei eine besonders präzise Erfassung des horizontalen Abstands zwischen der Elektrode und der Sensorvorrichtung. Beim Verfahren der Elekt rode relativ zur Sensorvorrichtung kann daher das Abstandspro fil erzeugt werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird die Sensor vorrichtung zum Erfassen zumindest eines Teils der Elektrode mithilfe der Abstützvorrichtung vertikal, d. h. in einer Rich tung parallel zur Längsachse der Elektrode, verfahren. Zu die sem Zweck kann die Abstützvorrichtung eine Hubeinrichtung auf weisen. Dadurch kann zumindest ein Teil der Elektrode erfasst werden, während die Elektrode auf der Abstützvorrichtung abge stützt ist. Dies ermöglicht eine weitere Erhöhung der Be triebssicherheit.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird zumindest ein Teil der Elektrode mehrmals hintereinander erfasst und die zweite Halteposition auf Grundlage einer Mittelung der dabei jeweils erzeugten Daten ermittelt. Insbesondere kann die zweite Halteposition auf Grundlage eines gemittelten Abstand profils ermittelt werden. Ist die Sensorvorrichtung beispiels weise als Laserscanner ausgebildet bzw. weist ein Verschwenk- mittel zum Verschwenken eines Laserstrahls auf, kann zumindest ein Teil der Elektrode 2 bis 16-mal, vorzugsweise 4 bis 12- mal, insbesondere im Wesentlichen 8-mal erfasst werden. Dies ermöglicht die Reduzierung des Einflusses von Rauschen oder von vereinzelt auftretenden Artefakten in den beim Erfassen erzeugten Daten. Die zweite Halteposition kann dadurch beson ders zuverlässig und präzise bestimmt werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird beim Erfas sen zumindest eines Teils der Elektrode ein Maß für die Ver lässlichkeit der beim Erfassen erzeugten Daten ermittelt. Bei spielsweise kann auf Grundlage einer mithilfe einer optischen Sensorvorrichtung erfassten Intensität eines Sensorsignals, etwa eines Laserstrahls, abgeschätzt werden, wie hoch eine Ae rosolkonzentration, zum Beispiel der Staub- und/oder Wasseran teil, in der Luft ist. Erreicht oder unterschreitet das Maß für die Verlässlichkeit einen vorgegebenen Verlässlichkeits schwellenwert, kann der Erfassungsvorgang abgebrochen und/oder ein entsprechendes Warnsignal ausgegeben werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Sen sorvorrichtung eine Kamera oder einen Lasersensor auf, mit der bzw. dem zumindest ein Teil der Elektrode erfasst wird. Mit hilfe der Kamera kann z. B. ein einzelnes Bild oder eine Bild folge von zumindest einem Teil der Elektrode aufgenommen und aus dem Bild oder der Bildfolge, etwa mithilfe eines Algorith mus zur digitalen Bildverarbeitung, insbesondere zur Merk malserkennung, zum Beispiel der erste Abstand zwischen dem oberen Elektrodenende und der ersten Halteposition ermittelt werden. Mithilfe des Lasersensors erzeugte Daten können dage gen einen horizontalen Abstand charakterisieren. Z. B. durch Bewegung des Lasersensors relativ zur Elektrode bzw. der Hal tevorrichtung lässt sich so ein Verlauf des horizontalen Ab stands zwischen der Elektrode und dem Lasersensor entlang der Längsrichtung der Elektrode, d. h. das Abstandsprofil, ermit teln und daraus wiederum der erste Abstand zwischen dem oberen Elektrodenende und der ersten Halteposition ableiten. Während die Kamera gegebenenfalls auch für andere Aufgaben einsetzbar ist, etwa zur Dokumentation des Betriebs, zur Bedienerunter stützung insbesondere beim Beladen des Lichtbogenofens, beim Positionieren der Elektrode und/oder dergleichen, und damit eine besonders flexible bzw. effiziente Lösung darstellt, kann der Lasersensor besonders präzise Ergebnisse liefern und ist darüber hinaus unempfindlicher gegenüber Verschmutzung.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird mithilfe der Haltevorrichtung eine Anzahl an mehreren Elektroden gehal ten. Vorzugsweise weist die Sensorvorrichtung eine entspre chende Anzahl an Lasersensoren auf, mit denen jeweils zumin- dest ein Teil einer der Elektroden erfasst wird. Mit anderen
Worten kann pro Elektrode ein Lasersensor vorgesehen sein, der zum Beispiel auf die jeweilige Elektrode ausgerichtet ist. Dadurch kann zumindest ein Teil jeder Elektrode besonders prä zise erfasst werden. Alternativ ist es auch möglich, nur einen Lasersensor vorzuse hen, der beispielsweise verschwenkbar oder linear verfahrbar gelagert und dadurch auf die mehreren Elektroden ausrichtbar ist. Dadurch können Bauteile eingespart und die Anlagenkomple xität verringert werden. Ein System zum Kompensieren des Abbrands einer Elektrode in einem Lichtbogenofen weist gemäß einem zweiten Aspekt der Er findung auf: (i) eine Haltevorrichtung, die dazu eingerichtet ist, eine Elektrode an einer ersten Halteposition, insbeson dere vertikal, zu halten; (ii) eine Sensorvorrichtung, die dazu eingerichtet ist, zumindest einen Bereich von einem obe ren Elektrodenende bis zur ersten Halteposition einen Teil der gehaltenen Elektrode zu erfassen; (iii) eine Verarbeitungsvor- richtung, die dazu eingerichtet ist, zu verifizieren, dass die Elektrode auf einer Abstützvorrichtung abgestützt ist, die VerarbeitungsVorrichtung ist weiters dazu eingerichtet auf Grundlage von beim Erfassen erzeugter Daten, wobei zumindest das obere Elektrodenende und die erste Halteposition in den erzeugten Daten enthalten sind und einer vorgegebenen Verbin- dungsposition, an der zwei Segmente der Elektrode miteinander verbunden sind, sowie einem vorgegebenen Verbindungsbereich eine zweite Halteposition zu ermitteln; (und (iv) eine Steue rungsvorrichtung, die dazu eingerichtet ist, ein Umpositionie ren der Haltevorrichtung relativ zur Elektrode von der ersten Halteposition an die ermittelte zweite Halteposition zu veran lassen.
Eine bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass mithilfe der Haltevorrichtung eine Anzahl an mehreren Elektroden gehalten wird, und die Sensorvorrichtung eine entsprechende Anzahl an Lasersensoren und/oder Kameras aufweist, mit denen jeweils zu mindest ein Teil einer der Elektroden erfasst wird.
Eine zweckmäßige Ausführung sieht vor, dass die Sensorvorrich tung eine Kamera oder einen Lasersensor aufweist.
Eine vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass die Verar- beitungsvorrichtung dazu eingerichtet ist, anhand eines Sig nals einer Druckmessvorrichtung oder durch Daten einer opti schen Sensoreinrichtung, zu verifizieren, dass die Elektrode auf der Abstützvorrichtung abgestützt ist, bevor die Haltevor richtung von der ersten Halteposition zur zweiten Halteposi- tion umpositioniert wird. Es zeigen, zumindest teilweise schematisch:
FIG 1 ein Beispiel eines Systems zum Kompensieren des Ab brands von drei Elektroden in einem Lichtbogenofen in einer Draufsicht;
FIG 2 ein Beispiel eines Systems zum Kompensieren des Ab brands einer Elektrode in einem Lichtbogenofen in ei ner Seitenansicht;
FIG 3 ein Beispiel eines Profils des horizontalen Abstands zwischen einer Elektrode und einer Sensorvorrichtung; und
FIG 4 ein Beispiel eines Verfahrens zum Kompensieren des
Abbrands einer Elektrode in einem Lichtbogenofen.
FIG 1 zeigt ein Beispiel eines Systems 1 zum Kompensieren des Abbrands von drei Elektroden 2 in einem Lichtbogenofen 3 in einer Draufsicht. Die Elektroden 2 werden von einer Haltevor richtung 4 des Systems 1 jeweils, vorzugsweise wie in FIG 1 dargestellt vertikal, in einer ersten Halteposition gehalten. Unter einem vertikalen Halten ist hierbei ein Halten zu ver stehen, bei dem eine Längsachse jeder Elektrode 2 vertikal ausgerichtet ist.
Das System 1 weist neben der Haltevorrichtung 4 auch eine Sen sorvorrichtung 5 auf, die dazu eingerichtet ist, jeweils zu mindest einen Teil der gehaltenen Elektroden 2 zu erfassen, sowie eine Verarbeitungsvorrichtung 6, die dazu eingerichtet ist, auf Grundlage von beim Erfassen erzeugten Daten, insbe sondere für jede der Elektroden 2, eine zweite Halteposition zu ermitteln. Eine Steuerungsvorrichtung 7 des Systems 1 ist dazu eingerichtet, ein Umpositionieren der Haltevorrichtung 4 relativ zu den Elektroden 2 von der ersten Halteposition an die ermittelte zweite Halteposition zu veranlassen, z. B. durch entsprechende Ansteuerung der Haltevorrichtung 4.
Mithilfe der Haltevorrichtung 4 sind die vertikal gehaltenen Elektroden 2, insbesondere die unteren Elektrodenenden, in ei nem Gefäß 8 des Lichtbogenofens 3 positionierbar, wo sie zu mindest teilweise in ein Schmelzgut eingeführt und dieses durch Stromfluss zum Schmelzen bringen können. Die Haltevor richtung 4 weist zu diesem Zweck eine Hubeinheit 4a auf, mit der die Elektroden 2 vertikal verfahren, d. h. senkrecht zur Zeichenebene angehoben und/oder abgesenkt, werden können.
Mithilfe der Haltevorrichtung 4 sind die Elektroden 2 vorzugs weise auch aus dem Gefäß 8 heraus beweg- und über einer Ab- stützvorrichtung 9, die vorzugsweise außerhalb neben dem Lichtbogenofen 3, zum Beispiel benachbart zum Gefäß 8, ange ordnet ist, positionierbar. Beispielsweise können Tragarme 4b der Haltevorrichtung 4 horizontal, d. h. in der Zeichenebene, verschwenkt werden, bis die Elektroden 2 über der Abstützvor richtung 9 positioniert sind. Aus dieser, gestrichelt angedeu teten Position heraus können die Elektroden 2 mithilfe der Hubeinheit 4a auf die Abstützvorrichtung 9 abgesenkt werden. Alternativ sind die Elektroden 2 auch durch ein Anheben der Abstützvorrichtung 9, etwa mithilfe einer entsprechenden Hubeinrichtung, abstützbar.
Die Abstützvorrichtung 9 und die Sensorvorrichtung 5 sind da bei vorzugsweise derart relativ zueinander angeordnet, dass die Sensorvorrichtung 5 ein freies bzw. unverstelltes Sicht feld auf die durch die Abstützvorrichtung 9 abgestützten oder zumindest oberhalb der Abstützvorrichtung 9 positionierten Elektroden 2 hat. Somit kann eine z. B. als Kamera ausgebil dete Sensorvorrichtung 5 die Elektroden 2 zumindest teil- bzw. abschnittsweise zuverlässig erfassen.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel weist die Sensorvorrichtung 5 anstelle einer Kamera mehrere, nämlich drei, Lasersensoren 11 auf, die jeweils zum Erfassen, insbesondere zum Abtasten bzw. Scannen, zumindest eines Teils bzw. Abschnitts einer der drei Elektroden 2 mithilfe eines Laserstrahls 12 eingerichtet sind. Weist die Sensorvorrichtung 5 bzw. weisen die Lasersensoren 11 keine Mittel zum Verschwenken der Laserstrahlen 12 zum Bei spiel in Form von verschwenkbaren Spiegeln auf, ist es denk bar, eine Sensorhubvorrichtung 10 vorzusehen. Mit deren Hilfe sind die Sensorvorrichtung 5 bzw. die Lasersensoren 11 vor zugsweise zumindest vertikal verfahrbar, um die Elektroden 2 jeweils von einem oberen Elektrodenende wenigstens bis zur ersten Halteposition zu erfassen.
Alternativ ist es aber auch möglich, dass zum Erfassen der Be reiche zwischen den oberen Elektrodenenden und den ersten Hal tepositionen die Elektroden 2 mithilfe der Haltevorrichtung 4, insbesondere der Hubeinheit 4a, vertikal verfahren werden, be vor sie von der AbstützVorrichtung 9 abgestützt werden.
Hat die Verarbeitungsvorrichtung 6 dann auf Grundlage der beim Erfassen der Elektroden 2 erzeugten Daten die zweite Haltepo sition ermittelt, kann die Steuerungsvorrichtung 7 die Halte vorrichtung 4 dazu veranlassen, Klemm- oder Greifeinheiten 4c der Haltevorrichtung 4, welche die Elektroden 2 z. B. durch ein Umgreifen halten, zu lockern oder zumindest teilweise zu öffnen, sodass die Elektroden 2 relativ zu den Greifeinhei ten 4c beweglich sind. Die Steuerungsvorrichtung 7 kann die Haltevorrichtung 4, insbesondere die Hubeinheit 4a, oder al ternativ die Abstützvorrichtung 9 dann dazu veranlassen, ver tikal zu verfahren, sodass die Greifeinheiten 4c auf Höhe der zweiten Halteposition positioniert sind.
Anschließend steuert die Steuerungsvorrichtung 7 die Haltevor richtung 4, insbesondere die Greifeinheiten 4c, vorzugsweise derart an, dass die Greifeinheiten 4c wieder schließen und dadurch die Elektroden 2 fest an der zweiten Halteposition ge halten werden.
Es auch denkbar, die Sensorvorrichtung 5 derart zu positionie ren, dass die Elektroden 2 zumindest teil- bzw. abschnitts weise, insbesondere von ihrem oberen Elektrodenende bis zur ersten Halteposition, bereits erfasst werden können, wenn sich die Elektroden 2 noch oberhalb des Lichtbogenofens 3 bzw. des Gefäß 8, insbesondere in einer Betriebsposition, befinden. Dadurch kann die zweite Halteposition ermittelt und gegebenen falls auch ein Umpositionieren der Haltevorrichtung 4, insbe sondere der Greifeinheiten 4c, relativ zu den Elektroden 2 durchgeführt werden, ohne dass die Elektroden 2 horizontal verschwenkt werden müssen, gegebenenfalls sogar ohne dass die Elektroden 2 aus dem Lichtbogenofen 3 bzw. dem Gefäß 8 heraus gehoben werden müssen.
FIG 2 zeigt ein Beispiel eines Systems 1 zum Kompensieren des Abbrands einer Elektrode 2 in einem Lichtbogenofen in einer Seitenansicht. Das System 1 weist eine Haltevorrichtung 4 zum Halten der Elektrode 2 an einer ersten Halteposition Hl sowie eine Sensorvorrichtung 5 zum Erfassen zumindest eines Teils der gehaltenen Elektrode 2 auf. Das System 1 weist zudem eine VerarbeitungsVorrichtung 6 zum Ermitteln einer zweiten Hal teposition H2 auf Grundlage von beim Erfassen erzeugten Daten sowie eine Steuerungsvorrichtung 7 zum Veranlassen eines Umpo sitionierens der Haltevorrichtung 4 relativ zur Elektrode 2 von der ersten Halteposition Hl an die ermittelte zweite Hal teposition H2 auf.
Wie in FIG 2 dargestellt ist, hält die Haltevorrichtung 4 die Elektrode 2 dabei vertikal, d. h. in der Weise, dass eine Längsachse L der Elektrode 2 senkrecht ausgerichtet ist. Im gezeigten Beispiel sind die Verarbeitungsvorrichtung 6 und die Steuerungsvorrichtung 7 als Softwaremodule ausgebildet, die zum Beispiel von einem Arbeitsmittel 13 ausgeführt werden können. Bei dem Arbeitsmittel 13 kann es sich z. B. um einen Computer, insbesondere um einen Personalcomputer, eine Spei- cherprogrammierbare Steuerung, eine (anwendungsspezifische) integrierte Schaltung (ASIC) und/oder dergleichen, handeln.
Die Haltevorrichtung 4 umfasst einen Tragarm 4b, an dessen der Elektrode 2 zugewandten Ende eine Greifeinheit 4c, zum Bei spiel eine Spannbacke, angeordnet ist. Mithilfe der Greifein- heit 4c kann die Elektrode 2 gegriffen und gehalten werden. Lockert die Greifeinheit 4c ihren Griff, kann die Haltevor richtung 4 relativ zur Elektrode 2 umpositioniert werden, etwa indem die Elektrode durch eine AbstützVorrichtung (nicht ge zeigt) an einem unteren Elektrodenende (nicht gezeigt) orts- fest abgestützt und die Haltevorrichtung 4 angehoben wird.
Die Sensorvorrichtung 5 ist im gezeigten Beispiel als La sersensor 11 ausgebildet, der einen Laserstrahl 12 emittiert. Mithilfe des Laserstrahls 12 kann die Elektrode 2, insbeson dere von ihrem oberen Elektrodenende 2a wenigstens bis zur ersten Halteposition Hl bzw. zur Greifeinheit 4c, abgetastet werden. Zu diesem Zweck kann der Laserstrahl 12 etwa mithilfe eines verschwenkbaren Spiegels verschwenkt werden. Alternativ können Sensorvorrichtung 5 und Elektrode 2 relativ zueinander bewegt werden, etwa indem die Elektrode 2 mithilfe der Halte vorrichtung 4 in Richtung des Laserstrahls 12 angehoben bzw. verfahren wird. Dies ist durch den Pfeil P angedeutet
Die beim Erfassen mithilfe des Lasersensors 11 erzeugten Daten können dann ein Profil des horizontalen Abstands Dl zwischen der Elektrode 2 und der Sensorvorrichtung 5 enthalten. Aus diesem Abstandsprofil kann zum Beispiel ein erster (vertika ler) Abstand D2 zwischen dem oberen Elektrodenende 2a und der ersten Halteposition Hl, insbesondere der Haltevorrichtung 4 bzw. der Greifeinheit 4c, abgeleitet werden. Auf Grundlage des Abstandsprofils bzw. des daraus abgeleiteten ersten Ab stands D2 kann die zweite Halteposition H2, nämlich zwischen dem oberen Elektrodenende 2a und der ersten Halteposition Hl, festgelegt werden.
Dem Ermitteln der zweiten Halteposition H2 wird in bevorzugter Weise auch eine vorgegebene Verbindungsposition V zugrunde ge legt, an der Segmente El, E2 der Elektrode 2 miteinander ver bunden, zum Beispiel miteinander verschraubt, sind. Die zweite Halteposition H2 wird vorzugsweise derart gewählt, dass sie die vorgegebene Verbindungsposition V bzw. einen in FIG 2 schraffiert angedeuteten Verbindungsbereich B um diese Verbin dungsposition V herum nicht überlappt bzw. nicht in diesen Verbindungsbereich B hineinfällt. Dadurch kann vermieden wer den, dass die Elektrode 2, insbesondere ein zur Verbindung der Elektrodensegmente El, E2 eingesetztes Verbindungsmittel, beim Halten durch die Haltevorrichtung 4, zum Beispiel durch Ausü ben eines Drucks mit der Greifeinheit 4c, beschädigt wird. FIG 3 zeigt ein Beispiel eines Profils A des horizontalen Ab stands Dl zwischen einer von einer Haltevorrichtung an einer ersten Halteposition Hl gehaltenen Elektrode einerseits und einer Sensorvorrichtung andererseits, mit der zumindest ein Teil bzw. Abschnitt der Elektrode erfasst wird, zum Beispiel durch Verfahren der Sensorvorrichtung und der Elektrode bzw. der Haltevorrichtung relativ zueinander. Das Profil A wird auch als Abstandsprofil bezeichnet und ergibt sich aus der Auftragung des horizontalen Abstands Dl gegen einen Verfahr weg z von Sensorvorrichtung und Elektrode bzw. Haltevorrich- tung relativ zueinander.
Das Abstandsprofil A bildet vorzugsweise die Form bzw. Kontur der gehaltenen Elektrode sowie zumindest eines Teils der Hal tevorrichtung ab. Im Abstandsprofil A kann beispielsweise ein oberes Elektrodenende 2a sowie eine die Elektrode umgreifende Greifeinheit 4c erkennbar sein. Aus Lage der Greifeinheit 4c ergibt sich auch die Lage der ersten Halteposition Hl relativ zum oberen Elektrodenende 2a, und damit insbesondere ein ers ter (vertikaler) Abstand D2 zwischen dem oberen Elektroden ende 2a und der ersten Halteposition Hl.
Auf Grundlage des Abstandsprofils A kann dadurch eine zweite Halteposition (siehe FIG 2) ermittelt werden, die vorzugsweise zwischen dem oberen Elektrodenende 2a und der ersten Haltepo sition Hl liegt. Ist außerdem die Länge von Segmenten bekannt, aus denen die Elektrode zusammengesetzt ist, kann ausgehend vom oberen Elektrodenende 2a auf vorgegebene Verbindungsposi tionen, an denen die Segmente miteinander verbunden sind, ge schlossen werden. Ist der auf Grundlage des Abstandsprofils A ermittelte erste Abstand D2 größer als die vorbekannte Seg mentlänge, kann durch Subtraktion der (axialen) Länge eines Verbindungsbereichs um die vorgegebene Verbindungsposition vom ersten Abstand D2 der noch zur Verfügung stehende Elektroden abschnitt, in dem die Elektrode gehalten werden kann, ermit telt und darauf basierend die zweite Halteposition festgelegt werden. FIG 4 zeigt ein Beispiel eines Verfahrens 100 zum Kompensieren des Abbrands einer Elektrode in einem Lichtbogenofen.
In einem Verfahrensschritt S1 wird zumindest ein Teil der von einer Haltevorrichtung an einer ersten Halteposition gehalte nen Elektrode mithilfe einer Sensorvorrichtung erfasst. Zu diesem Zweck kann die Elektrode zumindest abschnittsweise, insbesondere in einem Bereich an ihrem oberen Ende, zum Bei spiel mithilfe eines Lasersensors abgetastet bzw. gescannt werden.
Die dabei erzeugten Daten, zum Beispiel ein Profil eines hori- zontalen Abstands zwischen der Elektrode und/oder der Halte vorrichtung einerseits und der Sensorvorrichtung andererseits, werden in einem zweiten Verfahrensschritt S2 der Ermittlung einer zweiten Halteposition zugrunde gelegt. Zu diesem Zweck kann auf Grundlage der Daten, insbesondere aus dem Ab- standsprofil, ein erster, insbesondere vertikaler, Abstand zwischen dem oberen Elektrodenende und der Haltevorrichtung bzw. der ersten Halteposition abgeleitet werden. Dieser derart ermittelte erste Abstand korrespondiert mit einem Abschnitt der Elektrode, in dem ein Halten der Elektrode noch möglich ist.
Gegebenenfalls kann beim Ermitteln der zweiten Halteposition, insbesondere des ersten Abstands, auch eine vorgegebene Ver bindungsposition, an der zwei Segmente der Elektrode miteinan der verbunden sind, berücksichtigt werden. Zum Beispiel kann eine axiale (wobei sich „axial" auf eine Richtung parallel zu einer Längsachse der Elektrode bezieht) Ausdehnung bzw. Länge eines Verbindungsbereichs um die Verbindungsposition herum vom ermittelten ersten Abstand abgezogen werden, um einen „berei nigten" verbleibenden Abschnitt, in dem ein Halten der Elekt rode möglich ist, zu erhalten.
In einem weiteren Verfahrensschritt S3 kann die Elektrode dann mithilfe einer Abstützvorrichtung abgestützt, d. h. darauf ab gestellt, werden. Zum Verifizieren des Abstützen bzw. Abstel- lens kann dabei ein Drucksignal erfasst werden, welches zum Beispiel von einer in der Abstützvorrichtung oder in einer Hydraulik zum Heben und Senken der AbstützVorrichtung verbau ten Drucksensorik erzeugt wird. Aus der zum Zeitpunkt des Er fassens des Drucksignals vorliegenden relativen Positionierung von Haltevorrichtung und Abstützvorrichtung, die zum Beispiel mithilfe von Positionsencodern der Haltevorrichtung bzw. der Abstützvorrichtung erfasst werden kann, sowie dem ermittelten ersten Abstand zwischen dem oberem Elektrodenende und der ers ten Halteposition bzw. der Haltevorrichtung lässt sich dann auf eine verbleibende Gesamtlänge der Elektrode schließen, die zum Beispiel an einen Benutzer ausgegeben werden kann.
Anschließend kann in einem weiteren Verfahrensschritt S4 die Haltevorrichtung relativ zur Elektrode umpositioniert werden, und zwar in der Weise, dass die Haltevorrichtung die Elektrode nun an der ermittelten zweiten Halteposition hält. Zu diesem Zweck wird vorzugsweise zunächst eine die Elektrode haltende Greifeinheit der Haltevorrichtung, zum Beispiel eine Spannba cke, gelockert. Anschließend können die Haltevorrichtung und die Abstützvorrichtung und damit auch die abgestützte Elekt rode relativ zueinander verfahren werden, zum Beispiel indem sich die Haltevorrichtung an der Elektrode entlang, d. h. pa- rallel zur Elektrodenlängsachse, bewegt oder indem die Ab- stützvorrichtung angehoben wird. Sodann kann die Elektrode mithilfe der Greifeinheit wieder festgehalten, zum Beispiel umfasst, werden.
Bezugszeichenliste
1 System
2 Elektrode
2a oberes Elektrodenende
3 Lichtbogenofen
4 HalteVorrichtung
4a Hubeinheit
4b Tragarm
4c Greifeinheit
5 SensorVorrichtung
6 VerarbeitungsVorrichtung
7 SteuerungsVorrichtung
8 Gefäß
9 AbstützVorrichtung
10 Sensorhubvorrichtung 11 Lasersensor 12 Laserstrahl
13 Arbeitsmittel
Hl, H2 erste, zweite Halteposition Dl horizontaler Abstand
D2 erster Abstand
El, E2 Eiektrodensegment
Abstandsprofil
Verfahrweg
Elektrodenlängsachse
Pfeil
Verbindungsposition
B Verbindungsbereich
100 Verfahren
S1-S4 Verfahrensschritte

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren (100) zum Kompensieren des Abbrands einer Elektrode (2) in einem Lichtbogen ofen (3), aufweisend die Schritte:
— Erfassen (Sl) zumindest eines oberen Elektrodenendes (2a) und einer Halteposition (Hl) der von einer Halte vorrichtung (4) gehaltenen Elektrode (2) mithilfe einer Sensorvorrichtung (5);
— Ermitteln (S2) eines ersten Abstandes (D2) auf Grundlage der beim Erfassen erzeugten Daten, wobei der erster Ab stand (D2) zwischen einem oberen Elektrodenende (2a) und der ersten Halteposition (Hl) ermittelt wird,
— auf Grundlage von zumindest des Abstandes (D2), einer vorgegebenen Verbindungsposition (V), an der zwei Seg mente (El, E2) der Elektrode (2) miteinander verbunden sind, sowie einem vorgegebenen Verbindungsbereich (B) wird eine zweite Halteposition (H2) ermittelt,
— Verifizieren, dass die Elektrode (2) auf einer Abstütz vorrichtung (9) abgestützt ist, und — Umpositionieren (S4) der Haltevorrichtung (4) relativ zur Elektrode (2) von der ersten Halteposition (Hl) an die ermittelte zweite Halteposition (H2).
2. Verfahren (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf Grundlage der beim Erfassen erzeugten Daten ein erster Abstand (D2) zwischen einem oberen Elektroden ende (2a) und einer an der Elektrode (2) angebrachten Markierung ermittelt und dem Ermitteln der zweiten Hal teposition (H2) zugrunde gelegt wird.
3. Verfahren (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, da d u r ch g e ke n n ze ich ne t , dass die beim Erfassen erzeugten Daten ein Profil (A) ei nes horizontalen Abstands (Dl) zwischen der Elektrode (2) und/oder der Haltevorrichtung (4) einerseits und der Sen sorvorrichtung (5) andererseits enthalten und die zweite Halteposition (H2) auf Grundlage des Profils (A) ermittelt wird.
4. Verfahren (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass anhand eines Drucksignals oder durch eine optische Sensoreinrichtung verifiziert wird, dass die Elektrode (2) auf der Abstützvorrichtung (9) abgestützt ist, bevor die Haltevorrichtung (4) von der ersten Halteposition (Hl) zur zweiten Halteposition (H2) umpositioniert wird.
5. Verfahren (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass auf Grundlage der beim Erfassen erzeugten Daten eine Restlänge der Elektrode (2) ermittelt und ausgegeben wird (S3).
6. Verfahren (100) nach Anspruch 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Restlänge auf Grundlage eines zweiten Abstands zwischen der ersten Halteposition (Hl) und der Abstützvor richtung (9) ermittelt wird.
7. Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 7 oder 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die ermittelte Restlänge der Elektrode (2) nach jedem Schmelzzyklus im Lichtbogenofen (3) geprüft und die zweite Halteposition (H2) in Abhängigkeit eines Ergebnisses der Prüfung ermittelt wird.
8. Verfahren (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Elektrode (2) zum Erfassen zumindest eines Teils der Elektrode (2) mithilfe der Haltevorrichtung (4) verti kal verfahren wird.
9. Verfahren (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Sensorvorrichtung (5) zum Erfassen des zumindest einen Teils der Elektrode (2) mithilfe einer Abstützvor richtung (9) vertikal verfahren wird.
10. Verfahren (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass zumindest ein Teil der Elektrode (2) mehrmals hinter einander erfasst und die zweite Halteposition (H2) auf Grundlage einer Mittelung der dabei jeweils erzeugten Da ten ermittelt wird.
11. Verfahren (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass beim Erfassen zumindest eines Teils der Elektrode (2) ein Maß für die Verlässlichkeit der beim Erfassen erzeug ten Daten ermittelt wird.
12. Verfahren (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Sensorvorrichtung (5) eine Kamera oder einen La sersensor (11) aufweist, mit der bzw. dem zumindest ein Teil der Elektrode (2) erfasst wird.
13. Verfahren (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass mithilfe der Haltevorrichtung (4) eine Anzahl an meh reren Elektroden (2) gehalten wird, und die Sensorvorrich tung (5) eine entsprechende Anzahl an Lasersensoren (11) aufweist, mit denen jeweils zumindest ein Teil einer der Elektroden (2) erfasst wird.
14. System (1) zum Kompensieren des Abbrands einer Elekt rode (2) in einem Lichtbogenofen (3), aufweisend:
— eine Haltevorrichtung (4), die dazu eingerichtet ist, der Elektrode (2) an einer ersten Halteposition (Hl) zu halten;
— eine Sensorvorrichtung (5), die dazu eingerichtet ist, zumindest einen Bereich von einem oberen Elektroden ende (2a) bis zur ersten Halteposition (Hl) zu erfas sen;
— eine Verarbeitungsvorrichtung (6), die dazu eingerichtet ist, zu verifizieren, dass die Elektrode (2) auf einer Abstützvorrichtung (9) abgestützt ist, die Verarbei tungsvorrichtung (6) ist weiters dazu eingerichtet auf Grundlage von beim Erfassen erzeugter Daten, wobei zu mindest das obere Elektrodenende und die erste Haltepo sition (Hl) in den erzeugten Daten enthalten sind und einer vorgegebenen Verbindungsposition (V), an der zwei Segmente (El, E2) der Elektrode (2) miteinander verbun den sind, sowie einem vorgegebenen Verbindungsbereich (B) eine zweite Halteposition (H2) zu ermitteln; und
— eine SteuerungsVorrichtung (7), die dazu eingerichtet ist, ein Umpositionieren der Haltevorrichtung (4) rela tiv zur Elektrode (2) von der ersten Halteposition (Hl) an die ermittelte zweite Halteposition (H2) zu veranlas- sen.
15. System (1) zum Kompensieren des Abbrands einer Elekt rode (2) in einem Lichtbogenofen (3), d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass mithilfe der Haltevorrichtung (4) eine Anzahl an meh- reren Elektroden (2) gehalten wird, und die Sensorvorrich tung (5) eine entsprechende Anzahl an Lasersensoren (11) und/oder Kameras aufweist.
16. System (1) zum Kompensieren des Abbrands einer Elekt rode (2) in einem Lichtbogenofen (3), d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Sensorvorrichtung (5) eine Kamera oder einen La sersensor (11) aufweist.
17. System (1) zum Kompensieren des Abbrands einer Elekt rode (2) in einem Lichtbogenofen (3), d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Verarbeitungsvorrichtung dazu eingerichtet ist, anhand eines Signals einer Druckmessvorrichtung oder durch Daten der Sensoreinrichtung, zu verifizieren, dass die Elektrode (2) auf der Abstützvorrichtung (9) abgestützt ist, bevor die Haltevorrichtung (4) von der ersten Hal teposition (Hl) zur zweiten Halteposition (H2) umpositio niert wird.
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