JPH11101631A - 電気炉内電極先端位置測定方法および測定センサ - Google Patents
電気炉内電極先端位置測定方法および測定センサInfo
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- JPH11101631A JPH11101631A JP9263678A JP26367897A JPH11101631A JP H11101631 A JPH11101631 A JP H11101631A JP 9263678 A JP9263678 A JP 9263678A JP 26367897 A JP26367897 A JP 26367897A JP H11101631 A JPH11101631 A JP H11101631A
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- electrode
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- H05B7/00—Heating by electric discharge
- H05B7/02—Details
- H05B7/10—Mountings, supports, terminals or arrangements for feeding or guiding electrodes
- H05B7/107—Mountings, supports, terminals or arrangements for feeding or guiding electrodes specially adapted for self-baking electrodes
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- Plasma & Fusion (AREA)
- Length Measuring Devices Characterised By Use Of Acoustic Means (AREA)
- Refinement Of Pig-Iron, Manufacture Of Cast Iron, And Steel Manufacture Other Than In Revolving Furnaces (AREA)
- Vertical, Hearth, Or Arc Furnaces (AREA)
- Waste-Gas Treatment And Other Accessory Devices For Furnaces (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 電気炉内の電極先端位置を正確に測定する方
法を提供する。 【解決手段】 自焼成電極において、電極の液化ペース
ト13部の表面に電極先端位置測定センサ１を接触させ、
この電極先端位置測定センサ１から超音波を発振し、こ
の超音波の電極（固化ペースト14）先端からの反射波を
電極先端位置測定センサ１で受信し、発振から受信まで
の時間に基づいて電極先端位置を求める。
法を提供する。 【解決手段】 自焼成電極において、電極の液化ペース
ト13部の表面に電極先端位置測定センサ１を接触させ、
この電極先端位置測定センサ１から超音波を発振し、こ
の超音波の電極（固化ペースト14）先端からの反射波を
電極先端位置測定センサ１で受信し、発振から受信まで
の時間に基づいて電極先端位置を求める。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電気炉内電極先端
位置を測定する技術分野に属し、詳しくは高炭素フェロ
マンガン(FMnH)およびシリコマンガン(SiMn)等の合金鉄
を製造する合金鉄用電気炉内の自焼成電極先端位置を測
定する技術分野に属するものである。
位置を測定する技術分野に属し、詳しくは高炭素フェロ
マンガン(FMnH)およびシリコマンガン(SiMn)等の合金鉄
を製造する合金鉄用電気炉内の自焼成電極先端位置を測
定する技術分野に属するものである。
【０００２】
【従来の技術】合金鉄電気炉で高炭素フェロマンガン(F
MnH)およびシリコマンガン(SiMn)等を製造する場合、品
種によって操業状態が異なる。すなわち、操業状態は、
使用鉱石、還元材の種類、還元材の量、生成メタルとス
ラグの量、温度等で異なる。また、炉内温度は電極先端
位置を上下させて炉内の電気抵抗を変化させ調整する
が、このとき、過度に電極を上昇させるとガス吹き抜け
や、ガス還元不良が起こり炉況が悪化する。このため合
金鉄電気炉では電気エネルギを有効に活用するために、
炉内温度に直接影響を及ぼす電極先端位置を知り、これ
を管理することが重要である。
MnH)およびシリコマンガン(SiMn)等を製造する場合、品
種によって操業状態が異なる。すなわち、操業状態は、
使用鉱石、還元材の種類、還元材の量、生成メタルとス
ラグの量、温度等で異なる。また、炉内温度は電極先端
位置を上下させて炉内の電気抵抗を変化させ調整する
が、このとき、過度に電極を上昇させるとガス吹き抜け
や、ガス還元不良が起こり炉況が悪化する。このため合
金鉄電気炉では電気エネルギを有効に活用するために、
炉内温度に直接影響を及ぼす電極先端位置を知り、これ
を管理することが重要である。
【０００３】電極先端位置を知る方法としては、図５に
示すように、電極15の近傍に挿入した多点測温センサ16
（特願平8-003245号）による炉内温度分布から炉内の電
極先端位置を推定する方法がある。また、直接的な方法
としては、オペレータが測定棒17を測定孔から炉内に挿
入し、その先端を電極15の先端部に当て三角測量の原理
により電極先端位置を知る方法が採られている。
示すように、電極15の近傍に挿入した多点測温センサ16
（特願平8-003245号）による炉内温度分布から炉内の電
極先端位置を推定する方法がある。また、直接的な方法
としては、オペレータが測定棒17を測定孔から炉内に挿
入し、その先端を電極15の先端部に当て三角測量の原理
により電極先端位置を知る方法が採られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の多点測
温センサ16による炉内温度分布から電極先端位置を推定
する方法は、電極15と多点測温センサ16との間に存在す
る炉内原料の物理的、化学的状態が常に一定でないこと
から、推定電極先端位置に大きな誤差が生じる要因を含
んでいる。また、多点測温センサによる方法は、多点測
温センサ自体の熱応答速度の遅れの影響を受け、電極先
端位置をリアルタイムに、かつ正確に測定できないこと
がある。さらに、これら以外の問題点としては、炉内原
料20との接触による磨耗と腐食性炉内雰囲気による腐食
が多点測温センサ16の耐久性を低下させる。また、測定
棒17で電極先端位置を知る方法は、悪い環境下でのオペ
レータの操作によるものであり、これに代わる方法が望
まれている。
温センサ16による炉内温度分布から電極先端位置を推定
する方法は、電極15と多点測温センサ16との間に存在す
る炉内原料の物理的、化学的状態が常に一定でないこと
から、推定電極先端位置に大きな誤差が生じる要因を含
んでいる。また、多点測温センサによる方法は、多点測
温センサ自体の熱応答速度の遅れの影響を受け、電極先
端位置をリアルタイムに、かつ正確に測定できないこと
がある。さらに、これら以外の問題点としては、炉内原
料20との接触による磨耗と腐食性炉内雰囲気による腐食
が多点測温センサ16の耐久性を低下させる。また、測定
棒17で電極先端位置を知る方法は、悪い環境下でのオペ
レータの操作によるものであり、これに代わる方法が望
まれている。
【０００５】本発明は、上記の問題点を解決するために
なされたもので、超音波を発振する電極先端位置測定セ
ンサを用い、電極の液状ペースト表面から超音波を発振
し、この超音波の電極先端からの反射波を受信し、発振
から受信までの時間を測定することによって、より正確
に電極先端位置を測定する方法を提供することを目的と
する。
なされたもので、超音波を発振する電極先端位置測定セ
ンサを用い、電極の液状ペースト表面から超音波を発振
し、この超音波の電極先端からの反射波を受信し、発振
から受信までの時間を測定することによって、より正確
に電極先端位置を測定する方法を提供することを目的と
する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】その要旨は、自焼成電極
において、電極の液化ペースト部の表面に電極先端位置
測定センサを接触させ、この電極先端位置測定センサか
ら超音波を発振し、この超音波の電極先端からの反射波
を電極先端位置測定センサで受信し、発振から受信まで
の時間に基づいて電極先端位置を求める電気炉内電極先
端位置測定方法である。
において、電極の液化ペースト部の表面に電極先端位置
測定センサを接触させ、この電極先端位置測定センサか
ら超音波を発振し、この超音波の電極先端からの反射波
を電極先端位置測定センサで受信し、発振から受信まで
の時間に基づいて電極先端位置を求める電気炉内電極先
端位置測定方法である。
【０００７】さらに、耐熱構造のセンサ収納箱内に、超
音波発振器と超音波発振器用駆動電源装置を収納し、上
記センサ収納箱に装着したフレキシブル金属製ホースを
介して、電力を超音波発振器用駆動電源装置へ供給する
電源ケーブル、信号ケーブルおよび冷却用空気送風管を
センサ収納箱内に導入する構造とした電気炉電極先端位
置測定センサである。
音波発振器と超音波発振器用駆動電源装置を収納し、上
記センサ収納箱に装着したフレキシブル金属製ホースを
介して、電力を超音波発振器用駆動電源装置へ供給する
電源ケーブル、信号ケーブルおよび冷却用空気送風管を
センサ収納箱内に導入する構造とした電気炉電極先端位
置測定センサである。
【０００８】自焼成電極は、図４に示すように、例え
ば、外径1450mm、肉厚2.3mm 、長さ15000 〜16000mm の
ＳＣ鋼製の円筒状の電極外筒11に、電極原料である塊状
ペースト12を充填し、通電によって発生するジュール熱
と炉内からの伝導熱によって、下部から順に固化ペース
ト14、液化ペースト13、塊状ペースト12の順に変化し、
電極を自己焼成するものである。したがって、自焼成電
極は使用中、減少した固化ペースト14量に応じて塊状ペ
ースト12を電極外筒11に補給してやればよい。なお、塊
状ペースト12は黒鉛、コークス、無煙炭、ピッチなどを
混練して塊状ペースト状にしたものである。
ば、外径1450mm、肉厚2.3mm 、長さ15000 〜16000mm の
ＳＣ鋼製の円筒状の電極外筒11に、電極原料である塊状
ペースト12を充填し、通電によって発生するジュール熱
と炉内からの伝導熱によって、下部から順に固化ペース
ト14、液化ペースト13、塊状ペースト12の順に変化し、
電極を自己焼成するものである。したがって、自焼成電
極は使用中、減少した固化ペースト14量に応じて塊状ペ
ースト12を電極外筒11に補給してやればよい。なお、塊
状ペースト12は黒鉛、コークス、無煙炭、ピッチなどを
混練して塊状ペースト状にしたものである。
【０００９】自焼成電極の上部は塊状ペーストであるた
め、超音波が伝播しにくい塊状ペースト12の表面から電
極先端位置を測定することは困難であるため、電極先端
位置を測定する場合は、塊状ペースト12の補給を一時的
に停止し、液化ペースト13を電極外筒内の電極上部に形
成し、この液化ペースト13の表面から電極先端位置測定
センサを用いて超音波を電極先端方向に向けて発振し、
この超音波の電極先端からの反射波を受信し、発振から
受信までの時間から電極先端位置を求める。電極先端位
置測定後は、電極外筒11に電極原料である塊状ペースト
12を充填し、操業を継続する。
め、超音波が伝播しにくい塊状ペースト12の表面から電
極先端位置を測定することは困難であるため、電極先端
位置を測定する場合は、塊状ペースト12の補給を一時的
に停止し、液化ペースト13を電極外筒内の電極上部に形
成し、この液化ペースト13の表面から電極先端位置測定
センサを用いて超音波を電極先端方向に向けて発振し、
この超音波の電極先端からの反射波を受信し、発振から
受信までの時間から電極先端位置を求める。電極先端位
置測定後は、電極外筒11に電極原料である塊状ペースト
12を充填し、操業を継続する。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態につ
いて説明する。図１は電極先端位置測定センサの概略図
で、電極先端位置測定センサ１は耐熱構造のセンサ収納
箱２内に超音波発振器３と超音波発振器３用駆動電源装
置４を収納し、センサ収納箱２には、フレキシブル金属
製ホース５が装着されている。このフレキシブル金属製
ホース内には、電力を超音波発振器用駆動電源装置４へ
供給する電源ケーブル６、超音波発振器３からの測定信
号を外部の測定装置（図示せず）に送る信号ケーブル７
およびセンサ収納箱２内を冷却する空気を送るための冷
却用空気送風管８が通してある。冷却用空気送風管８の
先端から吹き出される冷却用空気はセンサ収納箱２内の
熱を奪いフレキシブル金属製ホース５内を上昇し、外部
に排出される。なお、超音波発振器３は超音波受信器の
機能も有する。
いて説明する。図１は電極先端位置測定センサの概略図
で、電極先端位置測定センサ１は耐熱構造のセンサ収納
箱２内に超音波発振器３と超音波発振器３用駆動電源装
置４を収納し、センサ収納箱２には、フレキシブル金属
製ホース５が装着されている。このフレキシブル金属製
ホース内には、電力を超音波発振器用駆動電源装置４へ
供給する電源ケーブル６、超音波発振器３からの測定信
号を外部の測定装置（図示せず）に送る信号ケーブル７
およびセンサ収納箱２内を冷却する空気を送るための冷
却用空気送風管８が通してある。冷却用空気送風管８の
先端から吹き出される冷却用空気はセンサ収納箱２内の
熱を奪いフレキシブル金属製ホース５内を上昇し、外部
に排出される。なお、超音波発振器３は超音波受信器の
機能も有する。
【００１１】図２は電極先端位置測定センサを用いて電
極先端位置を測定する説明図で、電極先端位置測定セン
サ１はフレキシブル金属製ホース５を介して上下に移動
できるように、滑車９から懸架され、電極先端位置測定
時は、電極先端位置測定センサ１の超音波発振面10が電
極の液化ペースト13の表面に接触するまで電極外筒11内
に下ろされる。この時点で、超音波発振器３から電極先
端方向に向けて超音波を発振し、この超音波の電極先端
からの反射波を受信し、この信号を信号ケーブル７で外
部の測定装置（図示せず）に送り、外部の測定装置で発
振から受信までの時間をもとに電極先端位置を求める。
極先端位置を測定する説明図で、電極先端位置測定セン
サ１はフレキシブル金属製ホース５を介して上下に移動
できるように、滑車９から懸架され、電極先端位置測定
時は、電極先端位置測定センサ１の超音波発振面10が電
極の液化ペースト13の表面に接触するまで電極外筒11内
に下ろされる。この時点で、超音波発振器３から電極先
端方向に向けて超音波を発振し、この超音波の電極先端
からの反射波を受信し、この信号を信号ケーブル７で外
部の測定装置（図示せず）に送り、外部の測定装置で発
振から受信までの時間をもとに電極先端位置を求める。
【００１２】図３に、本発明の電気炉内電極先端位置測
定方法における時間軸と反射波との関係を示す。図３
は、横軸の時間軸に対して、入射パルス、液化ペースト
13と固化ペースト14との界面からの反射波、電極（固化
ペースト14）先端からの反射波を示し、図３において、
入射パルスから電極先端からの反射波までの時間が、超
音波発振器３から発振された超音波が電極先端から反射
して超音波発振器３に帰ってくるまでの時間である。本
発明はこの時間を用いて電気炉内電極先端位置を求め
る。
定方法における時間軸と反射波との関係を示す。図３
は、横軸の時間軸に対して、入射パルス、液化ペースト
13と固化ペースト14との界面からの反射波、電極（固化
ペースト14）先端からの反射波を示し、図３において、
入射パルスから電極先端からの反射波までの時間が、超
音波発振器３から発振された超音波が電極先端から反射
して超音波発振器３に帰ってくるまでの時間である。本
発明はこの時間を用いて電気炉内電極先端位置を求め
る。
【００１３】液化ペースト13の表面から電極（固化ペー
スト14）先端までの長さをＬとすると、Ｌは下記式で求
めることができる。なお、下記式において、ｖa は液化
ペースト内の超音波伝播速度、ｖb は固化ペースト内の
超音波伝播速度、(ta /2) は液化ペースト内の超音波伝
播時間、(tb /2) は固化ペースト内の超音波伝播時間で
ある。各ペースト内の超音波伝播速度（ｖa 、ｖb ）は
事前に実験室等で測定した値を用いる。
スト14）先端までの長さをＬとすると、Ｌは下記式で求
めることができる。なお、下記式において、ｖa は液化
ペースト内の超音波伝播速度、ｖb は固化ペースト内の
超音波伝播速度、(ta /2) は液化ペースト内の超音波伝
播時間、(tb /2) は固化ペースト内の超音波伝播時間で
ある。各ペースト内の超音波伝播速度（ｖa 、ｖb ）は
事前に実験室等で測定した値を用いる。
【００１４】Ｌ＝ｖa ×(ta /2) ＋ｖb ×(tb /2)
【００１５】次に、実施例に基づいて、液化ペーストの
表面から電極先端までの長さＬを求める。なお、実施例
においては、周波数 50kHz〜300kHz帯のパルス状の超音
波を用いた。ここで、上記式に、ｖa :2000m/s、ｖb :3
000m/s、(ta /2):0.75msec、(tb /2):0.83msecを代入
し、Ｌは4mと求まる。また、超音波発振器に誘導電磁超
音波発振器を使用しても本発明と同様な効果を得ること
ができる。なお、本発明は焼成電極にも適用可能であ
る。
表面から電極先端までの長さＬを求める。なお、実施例
においては、周波数 50kHz〜300kHz帯のパルス状の超音
波を用いた。ここで、上記式に、ｖa :2000m/s、ｖb :3
000m/s、(ta /2):0.75msec、(tb /2):0.83msecを代入
し、Ｌは4mと求まる。また、超音波発振器に誘導電磁超
音波発振器を使用しても本発明と同様な効果を得ること
ができる。なお、本発明は焼成電極にも適用可能であ
る。
【００１６】
【発明の効果】以上述べたところから明らかなように、
本発明によれば、超音波を発振する電極先端位置測定セ
ンサを用い、自焼成電極の液状ペースト表面から超音波
を発振し、この超音波の電極先端からの反射波を受信
し、発振から受信までの時間を測定して電極先端位置を
求めるため、炉内原料の物理的、化学的状態に影響され
ることなく、より正確に電気炉内の電極先端位置を測定
することができる。さらに、自焼成電極は、電極を焼成
しながら操業するものであり、電極の焼成速度と炉内に
おける電極消耗速度との均衡を保つことが重要である。
この均衡がくずれると電極の折損、液化ペーストの流出
等の電極事故の原因となる。この電極事故の防止の目的
のためにも、本発明の電気炉内電極先端位置測定方法は
有用な方法である。
本発明によれば、超音波を発振する電極先端位置測定セ
ンサを用い、自焼成電極の液状ペースト表面から超音波
を発振し、この超音波の電極先端からの反射波を受信
し、発振から受信までの時間を測定して電極先端位置を
求めるため、炉内原料の物理的、化学的状態に影響され
ることなく、より正確に電気炉内の電極先端位置を測定
することができる。さらに、自焼成電極は、電極を焼成
しながら操業するものであり、電極の焼成速度と炉内に
おける電極消耗速度との均衡を保つことが重要である。
この均衡がくずれると電極の折損、液化ペーストの流出
等の電極事故の原因となる。この電極事故の防止の目的
のためにも、本発明の電気炉内電極先端位置測定方法は
有用な方法である。
【図１】本発明の電極先端位置測定センサの概略図であ
る。
る。
【図２】本発明の電極先端位置測定センサを用いて電気
炉内の電極先端位置を測定する説明図である。
炉内の電極先端位置を測定する説明図である。
【図３】本発明の電気炉内電極先端位置測定方法におけ
る時間軸と反射波との関係を示す図である。
る時間軸と反射波との関係を示す図である。
【図４】本発明の電気炉内電極先端位置測定方法を適用
する自焼成電極の説明図である。
する自焼成電極の説明図である。
【図５】従来の電気炉内電極先端位置測定方法を説明す
る図である。
る図である。
１…電極先端位置測定センサ、２…センサ収納箱、３…
超音波発振器、４…超音波発振器用駆動電源装置、５…
フレキシブル金属製ホース、６…電源ケーブル、７…信
号ケーブル、８…冷却用空気送風管、９…滑車、10…超
音波発振面、11…電極外筒、12…塊状ペースト、13…液
化ペースト、14…固化ペースト、15…電極、16…多点測
温センサ、17…測定棒、18…鉄皮、19…耐火物、20…原
料、21…スラグ、22…溶湯、23…電極先端、24…電極ク
ランプ、25…電極吊り下げ。
超音波発振器、４…超音波発振器用駆動電源装置、５…
フレキシブル金属製ホース、６…電源ケーブル、７…信
号ケーブル、８…冷却用空気送風管、９…滑車、10…超
音波発振面、11…電極外筒、12…塊状ペースト、13…液
化ペースト、14…固化ペースト、15…電極、16…多点測
温センサ、17…測定棒、18…鉄皮、19…耐火物、20…原
料、21…スラグ、22…溶湯、23…電極先端、24…電極ク
ランプ、25…電極吊り下げ。
Claims (2)
- 【請求項１】 自焼成電極において、電極の液化ペース
ト部の表面に電極先端位置測定センサを接触させ、この
電極先端位置測定センサから超音波を発振し、この超音
波の電極先端からの反射波を電極先端位置測定センサで
受信し、発振から受信までの時間に基づいて電極先端位
置を求めることを特徴とする電気炉内電極先端位置測定
方法。 - 【請求項２】 耐熱構造のセンサ収納箱内に、超音波発
振器と超音波発振器用駆動電源装置を収納し、上記セン
サ収納箱に装着したフレキシブル金属製ホースを介し
て、電力を超音波発振器用駆動電源装置へ供給する電源
ケーブル、信号ケーブルおよび冷却用空気送風管をセン
サ収納箱内に導入する構造としたことを特徴とする電気
炉内電極先端位置測定センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9263678A JPH11101631A (ja) | 1997-09-29 | 1997-09-29 | 電気炉内電極先端位置測定方法および測定センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9263678A JPH11101631A (ja) | 1997-09-29 | 1997-09-29 | 電気炉内電極先端位置測定方法および測定センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11101631A true JPH11101631A (ja) | 1999-04-13 |
Family
ID=17392831
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9263678A Withdrawn JPH11101631A (ja) | 1997-09-29 | 1997-09-29 | 電気炉内電極先端位置測定方法および測定センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11101631A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010169477A (ja) * | 2009-01-21 | 2010-08-05 | Mitsubishi Heavy Industries Environment & Chemical Engineering Co Ltd | 黒鉛電極の異常診断方法及び装置 |
| JP2012137255A (ja) * | 2010-12-27 | 2012-07-19 | Wire Device:Kk | 電気抵抗式溶融炉における電極長の測定方法 |
| WO2014002192A1 (ja) * | 2012-06-26 | 2014-01-03 | 株式会社ワイヤーデバイス | 電気抵抗式溶融炉における電極長の測定方法 |
| CN104041180A (zh) * | 2011-11-11 | 2014-09-10 | 电气化学工业株式会社 | 自焙电极上端检测装置及自焙电极上端管理方法 |
-
1997
- 1997-09-29 JP JP9263678A patent/JPH11101631A/ja not_active Withdrawn
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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