FR2527887A1 - METHOD AND DEVICE FOR MEASURING THE MOVEMENT OF ELECTRODES IN AN ELECTRIC ARC OVEN - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention est relative à un procédé de mesure du déplacement des électrodes d'un four électrique à arc, permettant le réglage des électrodes, et à un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé. The present invention relates to a method for measuring the displacement of the electrodes of an electric arc furnace, enabling the electrodes to be adjusted, and to a device for implementing this method.
On entend par réglage des électrodes le réglage du rendement du four électrique à arc que l'on réalise en général par ce que l'on appelle un réglage d'impédance. By adjustment of the electrodes is meant the adjustment of the efficiency of the electric arc furnace which is generally carried out by what is called an impedance adjustment.
Pendant la marche du four électrique, il est souhaitable que, compte tenu de courbes caractéristiques déterminées à l'avance qui dépendent chaque fois de la coulée, l'apport de puissance soit constant au cours des différentes phases de la coulée, ce qui implique un réglage de ia position des électrodes. Les conditions du réglage des électrodes, qui dépendent des différentes phases de la coulée, sont donc très variables.During the operation of the electric furnace, it is desirable that, taking into account predetermined characteristic curves which depend each time on the casting, the power input is constant during the different phases of the casting, which implies a adjustment of the position of the electrodes. The conditions for adjusting the electrodes, which depend on the different phases of casting, are therefore very variable.
Un réglage de ce type, qui est décrit par le brevet DE - AS 2 238 006, utilise comme organe de conmande du circuit de réglage un dispositif hydraulique qui assure le déplacement des électrodes. Dans des réglages de ce type on peut constater que souvent la position de fonctionnement réglée ne peut pas être maintenue, ce qui s'explique notamment par l'inertie de l'organe de réglage. De plus, les lenteurs dans la commande des supports d'électrodes gênent le déplacement des électrodes, ce qui provoque souvent des écarts de réglage avant que l'organe de réglage ne déplace l'électrode. An adjustment of this type, which is described by patent DE-AS 2 238 006, uses as the control member of the adjustment circuit a hydraulic device which ensures the displacement of the electrodes. In adjustments of this type it can be seen that often the adjusted operating position cannot be maintained, which is explained in particular by the inertia of the adjustment member. In addition, the slowness in the control of the electrode supports hinders the movement of the electrodes, which often causes adjustment deviations before the adjustment member moves the electrode.
Le but de l'invention est la mise au point d'un procédé et d'un dispositif correspondant, du type initialement défini, permettant d'améliorer le mode de réglage des électrodes. The object of the invention is to develop a method and a corresponding device, of the type initially defined, making it possible to improve the mode of adjustment of the electrodes.
Ce but est atteint, suivant l'invention, du fait qu'en même temps que les électrodes se déplacent, un conducteur se déplace par rapport à une bobine d'alimentation en courant alternatif de telle manière qu'au moins une valeur électrique du système se modifie constamment et que cette valeur, mesurée en permanence, serve de mesure à la valeur à donner au déplacement des électrodes. This object is achieved, according to the invention, because at the same time as the electrodes move, a conductor moves relative to an AC power supply coil in such a way that at least one electrical value of the system is constantly changing and that this value, measured continuously, serves as a measure of the value to be given to the displacement of the electrodes.
Les valeurs relatives à ce déplacement de-termi- nées par ce nouveau procédé sont la vitesse du déplacement de l'électrode et la position de l'électrode. En mesurant d'une manière permanente ces valeurs relatives au déplace ment et en les utilisant pour le réglage on peut faire avancer l'électrode exactement de la quantité voulue. Le problème se simplifie lorsque la valeur à déterminer est proportionnelle à la valeur mesurée. The values relating to this displacement de-terminated by this new process are the speed of displacement of the electrode and the position of the electrode. By permanently measuring these displacement values and using them for adjustment, the electrode can be advanced exactly by the desired amount. The problem is simplified when the value to be determined is proportional to the measured value.
Il est particulièrement avantageux de faire intervenir la valeur mesurée comme valeur effective pour un réglage de la vitesse de déplacement de l'électrode servant de base au réglage des électrodes suivant le procédé connu appliqué dans les disposit-f-s de réglage électromé- canique de la position des électrodes. It is particularly advantageous to use the measured value as an effective value for adjusting the speed of movement of the electrode serving as a basis for adjusting the electrodes according to the known method applied in the electromechanical position adjustment devices. electrodes.
Un mode dappllcation du Procédé suivant l'in vention dans lequel le conducteur est un conducteur magnetique et dans lequel on mesure l'inductance de la bobine d'alimentation présente 1' 1--Jantage de faire intervenir un dispositif de construceioll tres sLmple -'est également le cas pour une autre viante du procédé dans laquelle le conducteur est un conducteur électrique ayant la forme d'une bobine dans laquelle on mesure la tension induite. On obtient en plus, dans ce cas, une meilleure linéarité, une moindre sensibilité transversale et un domaine de mesures plus étendu. A mode of application of the method according to the invention in which the conductor is a magnetic conductor and in which the inductance of the supply coil is measured presents 1 '1 - Jantage of involving a very simple construction device - is also the case for another viante of the process in which the conductor is an electrical conductor having the form of a coil in which the induced voltage is measured. In this case, in addition, better linearity, less transverse sensitivity and a wider range of measurements are obtained.
Du fait que la bobine d'alimentation parcourue par un courant alternatif est montée à poste fixe et que le conducteur se déplace, l'application du procédé est plus simple que dans le dispositif inverse, que l'on peut évidemment envisager également. Because the supply coil traversed by an alternating current is mounted at a fixed position and the conductor moves, the application of the method is simpler than in the reverse device, which can obviously also be envisaged.
Dans un mode de réalisation, la bobine d'alimentation soumise à une tension alternative contient un noyau comportant un entrefer et le conducteur, de forme allongée, est monté, de manière à se déplacer dans l'entrefer en restant dans le sens de sa longueur parallèle à l'axe d'une électrode correspondante, la surface de la section de l'entrefer occupée par le conducteur pouvant changer constamment. Dans ces conditions, le mode de construc- tion du mécanisme est très simple et, par conséquent, le prix de revient est peu élevé. Ce dispositif est particulièrement avantageux en raison de sa robustesse et du fait qu'il n'est pas accessible à la saleté et résiste à des conditions de service sévères comme celles que l'on trouve dans les aciéries. In one embodiment, the supply coil subjected to an AC voltage contains a core comprising an air gap and the conductor, of elongated shape, is mounted, so as to move in the air gap while remaining in the direction of its length. parallel to the axis of a corresponding electrode, the surface area of the air gap occupied by the conductor being able to change constantly. Under these conditions, the method of constructing the mechanism is very simple and, consequently, the cost price is low. This device is particularly advantageous because of its robustness and the fact that it is not accessible to dirt and withstands severe operating conditions such as those found in steel mills.
Des modes de réalisation particulièrement avantageux sont ceux dans lesquels le conducteur, dans le plan de la surface de la section de la fente a la forme d'un coin ou dans lequel le conducteur est monté sur un élément de maintien d'une électrode correspondante, notamment sur un cylindre à électrodes. Particularly advantageous embodiments are those in which the conductor, in the plane of the surface of the section of the slot has the shape of a wedge or in which the conductor is mounted on a holding element of a corresponding electrode, especially on an electrode cylinder.
L'invention est décrite ci-dessous d'une manière plus détaillée au moyen.d'exemples d'application du procédé et de dispositifs pour son application en se référant au dessin et aux schémas. The invention is described below in more detail by means of examples of application of the method and of devices for its application with reference to the drawing and diagrams.
La fig. 1 est un schéma d'un dispositif de mesure pour la mise en oeuvre du procédé. Fig. 1 is a diagram of a measuring device for implementing the method.
La fig. 2 est un schéma représentant les organes essentiels d'un dispositif de réglage de l'impédance. Fig. 2 is a diagram representing the essential organs of an impedance adjustment device.
Les fig. 3 à 5 représentent différents modes de réalisation du dispositif suivant l'invention. Figs. 3 to 5 represent different embodiments of the device according to the invention.
La fig. 6 représente un autre mode de réalisation de l'invention et son mode de montage sur un four électrique à arc. Fig. 6 shows another embodiment of the invention and its method of mounting on an electric arc furnace.
La fig. 1 indique le principe du procédé suivant l'invention. Un générateur de fonctionnement 1 alimente une bobine d'alimentation 2 montée à poste fixe avec une tension alternative constante dont il est avantageux que la fréquence soit très supérieure à la fréquence du réseau. Le conducteur qui se déplace en même temps que l'une des électrodes du four électrique est constitué par une bobine 3 qui est montée de telle manière par rapport à la bobine d'alimentation 2, que lorsqu'elle change de position la tension induite en elle se modifie. Cette tension est envoyée à un filtre électrique, constitué par un filtre à seuil élevé 4, de manière à éliminer par filtrage les tensions parasites à fréquence de ré seau comme celles qui sont normalement induites par le système à courant fort du four électrique à arc.Le redresseur 5, qui est monté à la suite et auquel il est avantageux d'adjoindre un filtre à bas niveau .6, transforme la tension alternative en une tension continue uh qui est proportionnelle au niveau de l'électrode et qui est envoyée à un appareil indicateur. Un organe de différenciation 7 monté en parallèle produit une tension u qui est proportionnelle
v à la vitesse de déplacement de support d'électrode et, par conséquent, également, à l'électrode.Fig. 1 indicates the principle of the process according to the invention. An operating generator 1 supplies a supply coil 2 mounted at a fixed station with a constant alternating voltage, the frequency of which is advantageous much higher than the frequency of the network. The conductor which moves at the same time as one of the electrodes of the electric furnace consists of a coil 3 which is mounted in such a manner with respect to the supply coil 2, that when it changes position the voltage induced in it changes. This voltage is sent to an electric filter, constituted by a high threshold filter 4, so as to filter out parasitic voltages at a grid frequency like those which are normally induced by the high current system of the electric arc furnace. The rectifier 5, which is subsequently mounted and to which it is advantageous to add a low level filter. 6, transforms the alternating voltage into a direct voltage uh which is proportional to the level of the electrode and which is sent to a indicating device. A differentiation member 7 mounted in parallel produces a voltage u which is proportional
v at the speed of movement of the electrode holder and, therefore, also at the electrode.
La tension u qui représente la valeur mesurée
v du déplacement peut être utilisée avantageusement comme valeur effective pour un réglage de la vitesse de déplacement de l'électrode servant de base au réglage de l'électrode. La fig. 2 montre comment on peut procéder pour un réglage de ce genre constituant un réglage d'impédance une tension l proportionnelle au courant d'électrode est comparée au point 8 à une tension u proportionnelle à la tension d'électrode, qui doit encore être multipliée par une valeur normale et transmise à un organe de réglage proportionnel 9 qui indique un écart de réglage x .Avant
w que cette valeur x soit introduite comme grandeur directrice dans un organe 10 de réglage de la vitesse situé plus loin, elle est comparée à la valeur effective de la tension Uv (Point 11). Comme organe 10 de réglage de la vitesse, il est avantageux d'utiliser un régulateur d'intégration proportionnel. Sa borne de sortie est reliée à un interrupteur 12 qui permet, en cas de besoin, de passer du système de réglage au système de commande à la main. Dans le système de réglage, l'écart de réglage XW constitue un signal qui est transmis à un amplificateur de puissance 13 qui fournit alors à la bobine 14 d'une vanne de réglage hydraulique commandée électriquement, non représentée, un courant proportionnel.
The voltage u which represents the measured value
v of the displacement can advantageously be used as an effective value for adjusting the speed of displacement of the electrode serving as a basis for adjusting the electrode. Fig. 2 shows how one can proceed for an adjustment of this kind constituting an impedance adjustment a voltage l proportional to the electrode current is compared at point 8 to a voltage u proportional to the electrode voltage, which must still be multiplied by a normal value and transmitted to a proportional adjustment device 9 which indicates an adjustment difference x.
w that this value x is introduced as a guiding quantity in a member 10 for adjusting the speed situated further on, it is compared with the effective value of the voltage Uv (Point 11). As a speed regulating member 10, it is advantageous to use a proportional integration regulator. Its output terminal is connected to a switch 12 which allows, if necessary, to pass from the adjustment system to the control system by hand. In the adjustment system, the adjustment deviation XW constitutes a signal which is transmitted to a power amplifier 13 which then supplies the coil 14 of an electrically controlled hydraulic adjustment valve, not shown, with a proportional current.
La fig. 3 représente un mode de réalisation de la bobine d'alimentation 2 qui comporte un noyau annulaire 16 muni d'un entrefer 15. Les extrémités de l'enroulement 17 de la bobine sont reliées au générateur de fonctionnement 1 (fig. 1). Le champ magnétique produit de cette manière dans l'entrefer déplace la bobine 3 qui a une forme allongée et dont l'ensemble 18 des spires a une forme en trapèze. Fig. 3 shows an embodiment of the supply coil 2 which comprises an annular core 16 provided with an air gap 15. The ends of the winding 17 of the coil are connected to the operating generator 1 (fig. 1). The magnetic field produced in this way in the air gap displaces the coil 3 which has an elongated shape and the assembly 18 of the turns of which has a trapezoid shape.
Cet ensemble de spires entoure les côtés étroits d'une pièce de support 19 qui a également la forme d'un trapèze allongé et est constituée en un matériau non conducteur.This set of turns surrounds the narrow sides of a support piece 19 which also has the shape of an elongated trapezoid and is made of a non-conductive material.
La tension induite dans la bobine 3 qui varie par suite du déplacement relatif de la bobine d'alimentation 2 de la bobine 3, est envoyée par exemple à un filtre à seuil élevé comme celui qui est mentionné dans l'exemple de réalisation représenté par la fig. 1.The voltage induced in the coil 3 which varies as a result of the relative displacement of the supply coil 2 of the coil 3, is sent for example to a high threshold filter like that which is mentioned in the exemplary embodiment represented by the fig. 1.
i Dans l'exemple de réalisation représenté par la fig. 4, on utilise, à la différence de ce que montre la fig. 3, un conducteur magnétique 20, constitué par exemple par de l'acier, ayant une forme de coin allongé et monté à poste fixe. En lui associant une bobine 2' qui a d'ailleurs la même structure que la bobine 2, on obtient un dispositif comme celui que représente la fig. 3. Dans ce dispositif, la bobine 3 est remplacée par le conducteur 20. Lors du déplacement relatif de la bobine 2' et du conducteur 20, l'inductance de la bobine d'alimentation varie et constitue une valeur qui est constamment proportionnelle à la valeur mesurée à déterminer.i In the embodiment shown in FIG. 4, we use, unlike what fig. 3, a magnetic conductor 20, constituted for example by steel, having an elongated wedge shape and mounted at a fixed station. By associating it with a coil 2 ′ which, moreover, has the same structure as coil 2, a device like that shown in FIG. 3. In this device, the coil 3 is replaced by the conductor 20. During the relative displacement of the coil 2 ′ and the conductor 20, the inductance of the supply coil varies and constitutes a value which is constantly proportional to the measured value to be determined.
La fig. 5 représente un conducteur magnétique 21 qui ne s' amincit pas en forme de coin comme le conducteur 20, mais qui garde toujours la même section sur toute sa longueur. En raison de sa légère obliquité par rapport à l'axe 22 de la bobine 2', la profondeur de pénétration du conducteur 21 dans l'entrefer 15 varie au cours du déplacement relatif des pièces, ce qui, en faisant varier le champ magnétique, fait varier l'inductance de la bobine 2'. Fig. 5 shows a magnetic conductor 21 which does not thinner in the form of a wedge like the conductor 20, but which always keeps the same section over its entire length. Because of its slight obliquity with respect to the axis 22 of the coil 2 ′, the penetration depth of the conductor 21 in the air gap 15 varies during the relative movement of the parts, which, by varying the magnetic field, varies the inductance of the coil 2 '.
La fig. 6 représente le mode de montage d'un conducteur en forme de bobine 3' sur le cylindre d'électrode 23 d'un four électrique à arc 24. La bobine 2 montée à poste fixe sur un support 25 est orientée dans le sens horizontal, l'entrefer 15 faisant face au cylindre d'électrode 23. Fig. 6 represents the method of mounting a coil-shaped conductor 3 ′ on the electrode cylinder 23 of an electric arc furnace 24. The coil 2 mounted at a fixed station on a support 25 is oriented in the horizontal direction, the air gap 15 facing the electrode cylinder 23.
L'entrefer 15 contient toujours deux fils d'une bobine 3' en forme de V qui à leurs extrémités sont tendus, de manière à être isolés, par fixation par l'intermédiaire de corps isolants 26, 27, aux deux extrémités du cylindre d'électrode 23. Dans ces conditions, à l'extrémité inférieure de la bobine 3' le fil de bobine tourne autour du corps isolant 26, tandis qu'à son extrémIté supérieure il y a un raccord souple 28 recevant la tension induite.Lorsque le cylindre d'électrode 23, qui déplace l'électrode 30, par l'intermédiaire du bras de support 29, se déplace vers le haut par rapport à son piston 32 relié sans pouvoir bouger au plancher 31 de l'atelier, la distance qui, dans l'entrefer, sé- pare l'un de l'autre les deux fils de la bobine 3' se modifie constamment! ce qu;- fait varier la valeur de la tension constamment prélevée aux bornes 28. Ce mode de réallsation de la bobIne est partlculièrement simple et peu sensible à l'action dcs facteurs extérieurs et cependant les chiffres qu'elle rournit son- au moins aussi précis que ceux que l'on obtient dans le cas du mode de réalisation représenté par la flg.The air gap 15 always contains two wires of a V-shaped coil 3 'which at their ends are stretched so as to be isolated, by fixing by means of insulating bodies 26, 27, at the two ends of the cylinder d 'electrode 23. Under these conditions, at the lower end of the coil 3' the coil wire turns around the insulating body 26, while at its upper end there is a flexible connector 28 receiving the induced voltage. electrode cylinder 23, which moves the electrode 30, via the support arm 29, moves upward relative to its piston 32 connected without being able to move to the floor 31 of the workshop, the distance which, in the air gap, the two wires of the coil 3 'separate from each other is constantly changing! what - varies the value of the voltage constantly sampled at the terminals 28. This mode of re-assembly of the coil is particularly simple and not very sensitive to the action of external factors and however the figures which it returns sound - at least also precise than those obtained in the case of the embodiment represented by flg.
3 I.e procédé suivant 1 < invention et le dispositif correspondant peuvent être utilisés non seulement pour le reglage de l'impédance mals encore pour pratiquement tous les autres réglages d'électrodes connus, notamment pour ce que l'on appelle le réglage de la tension du four électrique à arc. 3 Ie method 1 according to the invention and the corresponding device can be used not only for adjusting the impedance mals still for virtually all other known electrode settings, especially for what is called adjusting the voltage of the electric arc furnace.
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