NO141298B

NO141298B - DEVICE FOR AUTOMATIC FEEDING OF AN ELECTRODE IN AN ELECTRODE OVEN

Info

Publication number: NO141298B
Application number: NO3640/71A
Authority: NO
Inventors: Ralph Anthony Casciani; Wilmer Linwood Wilbern; William Edward Mangan; Paul Donald Franson
Original assignee: Union Carbide Corp
Priority date: 1970-10-05
Filing date: 1971-10-04
Publication date: 1979-10-29
Also published as: LU63997A1; CA958055A; SE387215B; AT324722B; YU35397B; YU250671A; FR2110972A5; AU3415771A; GB1372073A; ZA715661B; AU464385B2; NO141298C; BE773467A; DE2149258A1; DE2149258B2; JPS5722884B1

Description

Oppfinnelsen angår en anordning for automatisk mating av en elektrode i en elektrodeovn med minst én elektrode og minst ett reaksjonsmateriale for å frembringe et kvalitetskontrollert metallurgisk produkt, hvor elektroden ved hjelp av en innretning som er styrt i avhengighet av elektrodeforbruket mates inn i ovnen for å danne en neddykket lysbuesone, i hvilken reaksjonsmaterialet mates inn, reaksjonen finner sted og produktet dannes. The invention relates to a device for automatically feeding an electrode into an electrode furnace with at least one electrode and at least one reaction material to produce a quality-controlled metallurgical product, where the electrode is fed into the furnace by means of a device that is controlled depending on the electrode consumption to form a submerged arc zone, into which the reactant is fed, the reaction takes place and the product is formed.

Driften av en elektrisk lysbueovn for fremstilling av forskjellige metallurgiske produkter, såsom kalsiumkarbid, er nesten fullstendig avhengig av at operatøren har erfaring og evne til å tolke instrumenter sammen med ytre hendelser i og omkring en ovn under drift. F.eks. må en operatør søke å holde strømmen gjennom hver elektrode i et flerfasesystem på The operation of an electric arc furnace for the production of various metallurgical products, such as calcium carbide, is almost entirely dependent on the operator having experience and the ability to interpret instruments along with external events in and around a furnace during operation. E.g. must an operator seek to keep the current through each electrode in a polyphase system on

en maksimum tillatt verdi mens han samtidig må regulere den vertikale posisjon av elektroden i ovnen slik at han hele tiden produserer et metallurgisk produkt av høy kvalitet, a maximum permissible value while at the same time he must regulate the vertical position of the electrode in the furnace so that he constantly produces a metallurgical product of high quality,

såsom kalsiumkarbid, med lav vedlikeholdskostnad, dvs. lavt forbruk av kraft pr. kg produkt fremstilt og minimale av-stengningsperioder for vedlikehold, elektrodesondering og ut-renskninger av underlaget. En primær variabel som influerer på strømtilførsel og elektrodeplasseringen i produksjon av kalsiumkarbid er størrelsen og blandingsforholdet mellom det karbonholdige reduksjonsmateriale og kalken. Når motstanden av blandingen i sonen mellom elektrodespissen og ovnsbunnen øker, slik at elektrodespissen stiger for høyt i ovnen, må operatøren reagere ved å stenge av tilførselen av blanding til elektroden og substituere for denne en innmatning av kalk. Dette vil senke motstanden og tillate operatøren å senke elektroden. Den motsatte fremgangsmåte følges når motstanden av such as calcium carbide, with low maintenance costs, i.e. low consumption of power per kg of product produced and minimal shutdown periods for maintenance, electrode probing and cleaning of the substrate. A primary variable that influences current supply and electrode placement in the production of calcium carbide is the size and mixing ratio between the carbonaceous reducing material and the lime. When the resistance of the mixture in the zone between the electrode tip and the furnace bottom increases, so that the electrode tip rises too high in the furnace, the operator must react by shutting off the supply of mixture to the electrode and substituting for this a feed of lime. This will lower the resistance and allow the operator to lower the electrode. The opposite procedure is followed when the resistance off

blandingen avtar, slik at kun et karbonholdig reduksjonsmateriale bør mates inn i reaksjonssonen. the mixture decreases, so that only a carbonaceous reducing material should be fed into the reaction zone.

Ovnsoperatøren er også ansvarlig for nedskyvning av elektroden for å kompensere for forbruk av denne under normal ovnsoperasjon. Når en vannkjølingsanordning er inkorporert i ovnssystemet, må operatøren dessuten observere en gass-analysator for å registrere konsentrasjonen av hydrogen i av-gassen fra ovnen fordi en abnormal økning i hydrogen vanligvis er forbundet med en feilfunksjon i vannkjølesystemet hvorved en del av vannet finner veien inn i ovnen. The furnace operator is also responsible for pushing down the electrode to compensate for its consumption during normal furnace operation. When a water cooling device is incorporated in the furnace system, the operator must also observe a gas analyzer to record the concentration of hydrogen in the off-gas from the furnace because an abnormal increase in hydrogen is usually associated with a malfunction of the water cooling system whereby part of the water finds its way into in the oven.

Sammen med ovennevnte instrumentavlesninger og tolkninger av disse, må operatøren av en kalsiumkarbid-produserende ovn analysere kvaliteten av kalsiumkarbidet som produseres og bestemme hva slags korreksjonsblandinger må til-føres, dersom dette må gjøres. Kvaliteten av karbidet bestemmes ved å ta prøver av det smeltede karbid fra ovnen og deretter bruke en gassanalysatoranordning såsom en acetylengenerator for å bestemme antall liter acetylengass som kan produseres pr. kg karbid. Dette forhold mellom acetylengass pr. kg og karbid er en standard måte for å uttrykke kvaliteten av kalsiumkarbid. Along with the above instrument readings and interpretations thereof, the operator of a calcium carbide producing furnace must analyze the quality of the calcium carbide produced and determine what kind of correction compounds must be added, if this must be done. The quality of the carbide is determined by taking samples of the molten carbide from the furnace and then using a gas analyzer device such as an acetylene generator to determine the number of liters of acetylene gas that can be produced per hour. kg carbide. This ratio between acetylene gas per kg and carbide is a standard way of expressing the quality of calcium carbide.

Skjønt en operatør er ansvarlig for å tolke de ovennevnte instrumenter, og deretter reagere manuelt for å opprettholde optimale betingelser for tilførselen av kraft og innmatning av råmaterialer for å frembringe et metallurgisk produkt av høy kvalitet, såsom kalsiumkarbid, er han vanligvis ikke istand til fullstendig å kompensere for de betydelige innbyrdes virkninger mellom elektrodene når den strøm som passerer gjennom elektroden, eller posisjonen av en elektrode, forandres. Although an operator is responsible for interpreting the above instruments, and then reacting manually to maintain optimal conditions for the supply of power and feed of raw materials to produce a high-quality metallurgical product, such as calcium carbide, he is usually unable to completely compensate for the significant interactions between the electrodes when the current passing through the electrode, or the position of an electrode, is changed.

Det primære formål ved oppfinnelsen er å tilveie-bringe en anordning for automatisk og kontinuerlig å regulere blant annet matningen, den vertikale posisjon og hastigheten, og blandingsforholdet av reaksjonsmaterialene som mates inn i en elektrisk lysbueovn for å opprettholde nær optimale betingelser under produksjonen av et kvalitetskontrollert metallurgisk produkt, såsom kalsiumkarbid. The primary purpose of the invention is to provide a device for automatically and continuously regulating, among other things, the feeding, the vertical position and speed, and the mixing ratio of the reaction materials fed into an electric arc furnace in order to maintain close to optimal conditions during the production of a quality-controlled metallurgical product, such as calcium carbide.

Dette oppnås ifølge oppfinnelsen ved en beregningsenhet for utledning av et signal som indikerer elektrodens faktiske lengde nedenfor tilslutningskontakten, ved at det fra et signal som indikerer elektrodens opprinnelige lengde nedenfor tilslutningskontakten, subtraheres et signal som indikerer forbrukt elektrodelengde og adderes et signal som indikerer innmatet elektrodelengde, hvilken beregningsenhet også utleder et andre signal når den faktiske lengde av elektroden er mindre enn en forhåndsbestemt ønsket lengde, og en andre beregningsenhet for utledning av et tredje signal når avstanden mellom elektrodespissen og herden er større enn en forhåndsbestemt minste verdi, hvilket andre og tredje signal tilføres en 0G-portkrets, hvis utgangssignal styrer en hydraulisk elektrode-matemekanisme. This is achieved according to the invention by a calculation unit for deriving a signal indicating the actual length of the electrode below the connection contact, by subtracting a signal indicating the consumed electrode length from a signal indicating the original length of the electrode below the connection contact and adding a signal indicating the inserted electrode length, which calculation unit also outputs a second signal when the actual length of the electrode is less than a predetermined desired length, and a second calculation unit for outputting a third signal when the distance between the electrode tip and the hearth is greater than a predetermined minimum value, which second and third signals is fed to an 0G gate circuit, the output of which controls a hydraulic electrode feeding mechanism.

Oppfinnelsen skal nedenfor forklares nærmere under henvisning til tegningene. Fig. 1 viser et vertikalsnitt gjennom en elektrisk lysbueovn, med neddykket, hul elektrode, utstyrt med en anordning ifølge oppfinnelsen. Fig. 2 viser et koplingsskjema for en anordning ifølge oppfinnelsen. The invention will be explained in more detail below with reference to the drawings. Fig. 1 shows a vertical section through an electric arc furnace, with submerged, hollow electrode, equipped with a device according to the invention. Fig. 2 shows a connection diagram for a device according to the invention.

I den foretrukne utførelsesform for å praktisere oppfinnelsen som vist på fig. 1, pakkes en grov blanding av kalk og karbonholdig reduksjonsmateriale 300 rundt hule elektroder 301 i lysbueovnen 302. Elektrisk kraft (ikke vist) tilføres elektroden for å gi varme hvorved kalk-karbon-blandingen reagerer i reaksjonssonen 303 for å danne kalsiumkarbidet og karbonmonoksyd. Findelte partikler av minst et av reaksjonsmaterialene mates inn i reaksjonssonen 303 gjennom åpningen 304 i elektroden 301 med den hastighet og det blandingsforhold som kreves for å opprettholde optimale proporsjoner i blandingen. På grunn av variasjon i gasstrykket ved elektrodespissen, tilfører gassinnløpet 305 en nedadrettet strøm av gass gjennom åpningen 304 for å ut-balansere gasstrykket ved elektrodespissen, og således sikre fritt fall av det findelte materiale gjennom elektroden 301. Nivåmålerhjulet 306 er tilkoplet hydrauliske stempler 307 som kan senke og heve den hule elektrode 301. Nedre og øvre grensestillinger av stemplene 307 er forutbestemt og er en funksjon av slaglengden av reguleringsanordningen for den spesielle ovn som benyttes. Posisjonen av reguleringsstemplene 307 innen denne slaglengde, bestemmer direkte posisjonen av bunnkontaktplaten 308 i forhold til en absolutt nedre grense av elektrodespissen og denne posisjonen refereres til som bunnposisjonen. Denne bunnposisjon kan innstilles og deretter måles ved hjelp av et måleinstrument av kjent type, såsom et nivå-målerhjul 306, koplet til stemplene 307 på en slik måte at en viss valgt avlesning korreleres for å indikere bunnposisjonen. In the preferred embodiment for practicing the invention as shown in fig. 1, a coarse mixture of lime and carbonaceous reducing material 300 is packed around hollow electrodes 301 in the arc furnace 302. Electrical power (not shown) is applied to the electrode to provide heat whereby the lime-carbon mixture reacts in the reaction zone 303 to form the calcium carbide and carbon monoxide. Finely divided particles of at least one of the reaction materials are fed into the reaction zone 303 through the opening 304 in the electrode 301 at the rate and the mixing ratio required to maintain optimal proportions in the mixture. Due to variation in the gas pressure at the electrode tip, the gas inlet 305 supplies a downward flow of gas through the opening 304 to balance out the gas pressure at the electrode tip, and thus ensure free fall of the finely divided material through the electrode 301. The level gauge wheel 306 is connected to hydraulic pistons 307 which can lower and raise the hollow electrode 301. The lower and upper limit positions of the pistons 307 are predetermined and are a function of the stroke length of the regulating device for the particular furnace used. The position of the regulating pistons 307 within this stroke length directly determines the position of the bottom contact plate 308 in relation to an absolute lower limit of the electrode tip and this position is referred to as the bottom position. This bottom position can be set and then measured by means of a measuring instrument of known type, such as a level gauge wheel 306, connected to the pistons 307 in such a way that a certain selected reading is correlated to indicate the bottom position.

Under henvisning til skjemaet på fig. 2, bemerkes With reference to the diagram in fig. 2, is noted

at når bunnposisjonen er over en forutbestemt grense, sendes et signal fra en transduser 1 av kjent type, via ledningen 2 til den ene inngang av en OG-port 3 med to innganger. Et normalt lukket relé 4 overfører et kontinuerlig signal via 5 til inngangen av en to-inngangs OG-port 6 når ovnen har "på" eller i operativ tilstand. Et normalt lukket computermanual-relé 7 overfører et kontinuerlig signal via 8 til den annen input av OG-porten 6 når ovnen innstilles på datamaskinstyring. Disse to signaler stiller OG-porten 6 slik at denne frembringer et utgangssignal som mates via 9 til OG-porten 10. En normalt lukket trykkbryter 11, koplet til de hydrauliske stempler 307, overfører et kontinuerlig signal via 12 til den annen inngang av en OG-port 10 når trykket på de hydrauliske sylindre 307 er innen et normalt forutinnstilt område. Utgangssignalet fra OG-porten 10 mates deretter via 13 til den annen input av OG-porten 3 som i tillegg til signalet fra transduseren 1 gir et utgangssignal via 14 til en inngang av OG-porten 15. Det annet inngangssignal av OG-porten 15 er en funksjon av fase-strømmen gjennom elektroden 301 og er kun tilstede når den virkelige strøm er under en forutbestemt ønskelig verdi. Denne verdi er en funksjon primært av den spesielle ovn som benyttes og er beregnet slik at den optimerer produksjonen av kalsiumkarbid ved lav produksjonskostnad. Den optimale strømstyrke that when the bottom position is above a predetermined limit, a signal is sent from a transducer 1 of a known type, via the line 2 to one input of an AND gate 3 with two inputs. A normally closed relay 4 transmits a continuous signal via 5 to the input of a two-input AND gate 6 when the furnace is "on" or in operational condition. A normally closed computer manual relay 7 transmits a continuous signal via 8 to the other input of the AND gate 6 when the furnace is set to computer control. These two signals set the AND gate 6 so that it produces an output signal which is fed via 9 to the AND gate 10. A normally closed pressure switch 11, connected to the hydraulic pistons 307, transmits a continuous signal via 12 to the other input of an AND -port 10 when the pressure on the hydraulic cylinders 307 is within a normal preset range. The output signal from the AND gate 10 is then fed via 13 to the other input of the AND gate 3 which, in addition to the signal from the transducer 1, provides an output signal via 14 to an input of the AND gate 15. The other input signal of the AND gate 15 is a function of the phase current through electrode 301 and is only present when the actual current is below a predetermined desirable value. This value is a function primarily of the particular furnace used and is calculated so that it optimizes the production of calcium carbide at a low production cost. The optimal amperage

•gjennom elektroden 301 innstilles av operatøren i kontrollen-heten 16 sammen med et toleranseområde som innstilles i styringsenheten 17. Således vil to forutinnstilte initiale strømindikerende signaler mates via 18 og 19 inn i en aritmetisk enhet 20 av kjent type. Den virkelige strøm gjennom elektroden 301 registreres ved hjelp av et måleinstrument av kjent type (ikke vist) og mates til transduseren 21 som igjen mater et" omformet signal via 22 til den aritmetiske enhet 20. Når og •through the electrode 301 is set by the operator in the control unit 16 together with a tolerance range that is set in the control unit 17. Thus, two preset initial current indicating signals will be fed via 18 and 19 into an arithmetic unit 20 of a known type. The actual current through the electrode 301 is recorded by means of a measuring instrument of a known type (not shown) and is fed to the transducer 21 which in turn feeds a "transformed signal" via 22 to the arithmetic unit 20. When and

dersom strøm tappes fra samleskinnen som fører strøm til elektroden 301 for å åpne tappehullet 309 i ovnen, vil et normalt åpent relé 23 lukke seg og derved sende et signal via 2h til forspenningsindikatoren 25 som er innstilt på å avgi et signal via 26 til reguleringsenheten 16 som forspenner -den fprutinn-, stilte strømstyrke innstilt i enheten 16 til et høyt nivå. if current is drained from the busbar which carries current to the electrode 301 to open the drain hole 309 in the oven, a normally open relay 23 will close and thereby send a signal via 2h to the bias indicator 25 which is set to emit a signal via 26 to the control unit 16 as a bias voltage -the fpruitinn-, set current strength set in the unit 16 to a high level.

Den eksakte strømverdi innstilt i indikator 25 baseres vanlig- The exact current value set in indicator 25 is usually based on

vis på kjennskap til ovnen og er lik den strøm som kreves for å smelte det størknede materiale som blokkerer tappehullet 309- show familiarity with the furnace and is equal to the current required to melt the solidified material blocking the drain hole 309-

I den aritmetiske enhet 20, adderes det korrigerte innstilte strømsignal fra reguleringsenheten 16 til det inn- In the arithmetic unit 20, the corrected set current signal from the regulation unit 16 is added to the set

stilte toleransesignal fra reguleringsenheten 17 og summen subtraheres fra det virkelige strømsignal fra transduseren 21. Dersom resultatet er negativt, mates et signal via 27 til den set tolerance signal from the regulation unit 17 and the sum is subtracted from the real current signal from the transducer 21. If the result is negative, a signal is fed via 27 to the

annen input av OG-porten 15. Når signaler opptrer i de to innganger på OG-porten 15, genereres et utgangssignal via 28 til en serieforbundet tidsforsinkelse 29, et normalt åpent relé 30 og solenoiden 31 som igjen aktiverer den hydrauliske regulatorenhet 32. Stemplene 307, som er en del av den^_ hydrauliske reguleringsenhet 32, aktiveres så for å senke elektroden 301 en avstand som avhenger av tidsforsinkelsen 29 fordi så lenge som tidsforsinkelsen holder releet 30 lukket, vil solenoiden 31 være tilført strøm og derved holde stemplene 307 other input of the AND port 15. When signals appear in the two inputs of the AND port 15, an output signal is generated via 28 to a series-connected time delay 29, a normally open relay 30 and the solenoid 31 which in turn activates the hydraulic regulator unit 32. The pistons 307 , which is part of the hydraulic control unit 32, is then activated to lower the electrode 301 a distance that depends on the time delay 29 because as long as the time delay keeps the relay 30 closed, the solenoid 31 will be energized and thereby keep the pistons 307

i operativ tilstand. Tidsforsinkelsen 29 er derfor konstruert for å bevirke at elektroden 301 senkes i korte incrementer, in operational condition. The time delay 29 is therefore designed to cause the electrode 301 to be lowered in short increments,

der hvert trinn krever den fulle prosedyre som ovenfor beskrevet. where each step requires the full procedure as described above.

Når således ovnen er innstilt på datamaskinstyring, Thus, when the oven is set to computer control,

og elektrodehodet befinner seg over en forutinnstilt beregnet nedre grense, vil en negativ variasjon i den optimale strøm- and the electrode head is above a preset calculated lower limit, a negative variation in the optimal current

styrke gjennom elektroden automatisk forårsake at elektroden senkes og derved øker strømstyrken gjennom elektroden til det ønskede optimale område forutinnstilt i enhetene 16 og 17. Inkorporering av forspenningsenheten 25 forhindrer automatisk feilregulering av elektroden når strømmen midlertidig tappes fra elektrodens strømskinne for å smelte det størknede materiale som blokkerer tappehullet 309- strength through the electrode automatically causes the electrode to be lowered thereby increasing the amperage through the electrode to the desired optimum range preset in units 16 and 17. Incorporation of the biasing unit 25 prevents automatic misregulation of the electrode when current is temporarily drained from the electrode's busbar to melt the solidified material blocking drain hole 309-

Verifisering av at ovnen er "på" og er innstilt Verification that the oven is "on" and is set

på datamaskinstyring vil medføre at OG-porten 6 genererer et on computer control will cause the AND gate 6 to generate a

utgangssignal som mates via 77 til en inngang av en OG-port 33 med to innganger. Det annet inngangssignal til OG-porten 33 avledes fra transduseren 1 via 34 når bunnposisjonen er under den forutinnstilte øvre grense. Disse to inngangssignaler til OG-porten 33 bevirker et utgangssignal via 35 til en inngang av en OG-port 36 med to innganger. Det annet inngangssignal til sistnevnte OG-port tilføres fra den aritmetiske enhet 20 via 37 når den verdi som registreres deri er positiv. Utløs-ning av OG-porten 36 gir et utgangssignal via 38 til den serie-forbundne tidsforsinkelse 39 og releet 40 som tilfører energi til solenoiden 41 for å aktivere elektrodestemplene 307, som inneholdes i den hydrauliske reguleringsenhet 32 for elektroden, slik at stemplene hever elektroden 301. Igjen er tidsforsinkelsen 39 inkorporert for effektivt å heve elektroden kun i incrementer og fungerer på samme måte som tidsforsinkelsen 29. output signal which is fed via 77 to an input of an AND gate 33 with two inputs. The second input signal to the AND gate 33 is derived from the transducer 1 via 34 when the bottom position is below the preset upper limit. These two input signals to the AND gate 33 cause an output signal via 35 to an input of an AND gate 36 with two inputs. The second input signal to the latter AND gate is supplied from the arithmetic unit 20 via 37 when the value registered therein is positive. Triggering of the AND gate 36 provides an output signal via 38 to the series-connected time delay 39 and the relay 40 which energizes the solenoid 41 to activate the electrode pistons 307, which are contained in the hydraulic control unit 32 for the electrode, so that the pistons raise the electrode 301. Again, the time delay 39 is incorporated to effectively raise the electrode in increments only and works similarly to the time delay 29.

Automatisk nedføring av elektroden i diskrete incrementer, for å kompensere for forbruk av elektroden under bruk, initieres av et ovn-"på"-signal fra reléet 4 som mates via 42 til den første inngang i en to-inngangs-OG-port 43. Automatic lowering of the electrode in discrete increments, to compensate for consumption of the electrode during use, is initiated by a furnace "on" signal from relay 4 which is fed via 42 to the first input of a two-input AND gate 43.

Det annet inngangssignal til OG-porten 43 kommer via 45 fra The second input signal to the AND gate 43 comes via 45 from

et normalt lukket relé 44 som i den normalt lukkede tilstand indikerer at nedføringsanordningen er datamaskinstyrt. Utgangssignalet fra OG-porten 43 føres via 46 til en inngang av en toinngangs-OG-port 57, idet det annet inngangssignal fra transduseren 1 via 48 tilføres når bunnposisjonen er under den forutinnstilte øvre grense. Disse to inngangssignaler utløser OG-porten 47, slik at denne overfører et utgangssignal via 49 til en inngang av en to-inngangs-OG-port 50. Simultant med denne kontrollprosedyre., er en megawatt-timemåler av kjent konstruksjon (ikke vist) inkorporert i den strømkrets som til-fører strøm til elektroden 301 og er koplet til en transduser 51 som gir et utgangssignal som indikerer den integrerte kraft som tilføres elektroden 301. Dette representative signal mates via 52 inn i en aritmetisk enhet 53 som beregner elektrodeforbruket ved å sammenligne dette signal med et signal matet inn via 54 fra lagerenheten 55. Denne lagerenhet er initielt tilført en elektrodeforbrukhastighet som representerer den elektriske kraft nødvendig for å forbruke en en av a normally closed relay 44 which in the normally closed state indicates that the lowering device is computer controlled. The output signal from the AND gate 43 is fed via 46 to an input of a two-input AND gate 57, the other input signal from the transducer 1 via 48 being supplied when the bottom position is below the preset upper limit. These two input signals trigger the AND gate 47 so that it transmits an output signal via 49 to an input of a two-input AND gate 50. Simultaneously with this control procedure, a megawatt-hour meter of known construction (not shown) is incorporated in the current circuit which supplies current to the electrode 301 and is connected to a transducer 51 which gives an output signal indicating the integrated power supplied to the electrode 301. This representative signal is fed via 52 into an arithmetic unit 53 which calculates the electrode consumption by comparing this signal with a signal fed in via 54 from the storage unit 55. This storage unit is initially supplied with an electrode consumption rate which represents the electrical power required to consume one of

en elektrode under normal operasjon av ovnen. Denne hastighet er basert på erfaring under fremstilling av kalsiumkarbid og uttrykkes i megawatt-timer pr. cm. Den nøyaktige elektrode-forbrukshastighet avhenger blant annet av graden og størrelsen på elektroden og den ovnstype som benyttes. F.eks. har et elektrodeforbruk på mellom ca. 10 mwt/cm og ca. 12,5 mwt/cm vært benyttet for en 23,5 megawatt ovn der det ble benyttet hule, selvbrennende karbonelektroder med 115 cm diameter og 280 cm lengde. Den aritmetiske enhet 53 for elektrodeforbruket sammenligner det virkelige integrerte strømforbruk med elektrodeforbruket eller forbrukshastigheten og beregner derfra den lengde av elektroden som er forbrukt under den an-gjeldende tidsperiode. Den beregnede forbruksverdi, uttrykt som et signal, mates via 56 til den aritmetiske nedførings-beregningsenhet 57>der et utgangssignal, som representerer incrementer i hele tommer (2,5 cm) mates derfra via 58 til OG-porten 50. Den del av signalet som kun representerer en brøkdel av en tomme mates via 59 inn i lagerenheten 60 og holdes der inntil det er akkumulert et signal som representerer et helt increment, hvoretter det mates tilbake via 108 til enheten 57. an electrode during normal operation of the furnace. This rate is based on experience during the production of calcium carbide and is expressed in megawatt-hours per cm. The exact electrode consumption rate depends, among other things, on the degree and size of the electrode and the type of furnace used. E.g. has an electrode consumption of between approx. 10 mwt/cm and approx. 12.5 mwt/cm was used for a 23.5 megawatt furnace where hollow, self-burning carbon electrodes with a diameter of 115 cm and a length of 280 cm were used. The arithmetic unit 53 for the electrode consumption compares the real integrated current consumption with the electrode consumption or consumption rate and calculates from there the length of the electrode that has been consumed during the relevant time period. The calculated consumption value, expressed as a signal, is fed via 56 to the arithmetic step-down calculation unit 57>where an output signal, representing increments in whole inches (2.5 cm) is fed from there via 58 to the AND gate 50. That part of the signal representing only a fraction of an inch is fed via 59 into storage unit 60 and held there until a signal representing a full increment has been accumulated, after which it is fed back via 108 to unit 57.

Som en sikkerhetsfaktor mot muligheten for at elektroden skal føres ned for raskt slik at det mates ned et ubrent parti av elektroden inn i ovnen, er tidsenheten 257 koplet til beregningsenheten 57 og utløses av et kommando-signal fra enheten 57 via 258. Deretter overfører tidsenheten 257 et utgangssignal via 259 tilbake til enheten 57 for å forspenne eller forhindre enheten 57 i å overføre signaler for suksessive nedføringer på 5 eller flere cm under påfølgende timer. Således vil enheten 57 lagre et signal for en annen nedføring inntil det er gått en passende tid fra overføring av det første nedføringssignal. As a safety factor against the possibility of the electrode being brought down too quickly so that an unburned part of the electrode is fed down into the furnace, the timer unit 257 is connected to the calculation unit 57 and is triggered by a command signal from the unit 57 via 258. The timer unit then transmits 257 an output signal via 259 back to unit 57 to bias or prevent unit 57 from transmitting signals for successive descents of 5 or more cm during successive hours. Thus, the unit 57 will store a signal for another descent until a suitable time has passed from the transmission of the first descent signal.

Med signaler overført til begge innganger av OG-porten 50, mates et utgangssignal via 61 til en inngang av OG-porten med to innganger 52. With signals applied to both inputs of the AND gate 50, an output signal is fed via 61 to one input of the two-input AND gate 52.

Utgangssignalet fra elektrodeforbruksenheten 53 mates via 63 til beregningsenheten 64 for beregning av elektrodelengden. I enheten 64 kombineres utgangssignalet via 66 fra reguleringsenheten 65, som representerer startlengden av e-lektroden og som er f orutinnstilt av operatøren og funnet ved kjent måleteknikk, med utgangssignalet for elektrodeforbruk fra enheten 53 og utgangssignalet fra nedføringsindika-toreri 68, som representerer den faktiske nedføring av elektroden, for derved å gi et signal som indikerer'elektrodelengden. De beregninger som foretas i den aritmetiske enheten 64 er en kombinasjon av addisjon og subtraksjon i henhold til ligningen: The output signal from the electrode consumption unit 53 is fed via 63 to the calculation unit 64 for calculating the electrode length. In the unit 64, the output signal via 66 from the regulation unit 65, which represents the initial length of the e-electrode and which is preset by the operator and found by known measurement techniques, is combined with the output signal for electrode consumption from the unit 53 and the output signal from the descent indicator 68, which represents the actual lowering the electrode, thereby giving a signal indicating the electrode length. The calculations carried out in the arithmetic unit 64 are a combination of addition and subtraction according to the equation:

Dersom den således beregnede lengde er mindre enn en forutinnstilt maksimal elektrodelengde, vil et utgangssignal generert i enheten 64 mates via 69 til en inngang av en to-inngangs-OG-port 70. Den forutinnstilte maksimale lengdebegrensning. er inkorporert i de logiske kretser for å sikre at når et signal for nedføring av elektroden initieres, vil elektroden ikke trenge for langt ned i blandingen og derved for nær ovnsbunnen eller omvendt, at bunnposisjonen ikke drives opp for høyt for å oppnå den ønskede posisjon av spissen. If the thus calculated length is less than a preset maximum electrode length, an output signal generated in the unit 64 will be fed via 69 to an input of a two-input AND gate 70. The preset maximum length limitation. is incorporated in the logic circuits to ensure that when a signal to lower the electrode is initiated, the electrode will not penetrate too far into the mixture and thereby too close to the bottom of the furnace or vice versa, that the bottom position is not driven up too high to achieve the desired position of the tip.

Det annet inngangssignal til OG-porten 70 fra 71 fra beregningsenheten 72 for elektrodespiss-til-ovnsbunn. I denne enheten kombineres bunnposisjonssignalet fra transduseren 1 via 73 med elektrodelengdesignalet fra elektrode-lengdeberegnerenheten 64 via 74 samt med et signal via 76 The second input signal to the AND gate 70 from 71 from the calculation unit 72 for electrode tip-to-furnace bottom. In this unit, the bottom position signal from the transducer 1 via 73 is combined with the electrode length signal from the electrode length calculator unit 64 via 74 as well as with a signal via 76

fra lagerenheten 75, som representerer den nedre grense for elektrodespissens avstand til ovnsbunnen. Initielt er en forutmålt distanse mellom bunnposisjonen og ovnsbunnen som en funksjon av reguleringsanordningen forutinnstilt i lagerenheten 75 som tar hensyn til en minimal elektrodespiss/ovns-bunnavstand for den initielle elektrodelengde. Enheten 72 sammenligner disse tre inngangssignaler og ved hjelp av passende aritmetiske kretser beregner avstanden fra elektrodespissen til ovnsbunnen og nedtrengningsdybden av elektroden i from the storage unit 75, which represents the lower limit for the distance of the electrode tip to the furnace bottom. Initially, a pre-measured distance between the bottom position and the furnace bottom as a function of the control device is preset in the storage unit 75 which takes into account a minimum electrode tip/furnace bottom distance for the initial electrode length. The unit 72 compares these three input signals and by means of suitable arithmetic circuits calculates the distance from the electrode tip to the furnace bottom and the penetration depth of the electrode in

reaksjonsblandingen fra ligningen: the reaction mixture from the equation:

Dersom avstanden fra elektrodespissen til ovnen som representert ved det beregnede signal fra énheten 72 er over et forutinnstilt minimumsnivåsignal beregnet for korrekt ovnsoperasjon for å frembringe et karbidprodukt av ønsket kvalitet, vil et utgangssignal mates via 71 til den annen inngang av OG-porten 70. Når således elektrodelengden nedenfor kontaktplatene er mindre enn en viss maksimumlengde og avstanden fra elektrodens spiss til ovnen er større enn en viss minimumsverdi, vil OG-porten 70 utløse et utgangssignal som mates via 78 til den annen inngang av OG-porten 62. If the distance from the electrode tip to the furnace as represented by the calculated signal from unit 72 is above a preset minimum level signal calculated for proper furnace operation to produce a carbide product of the desired quality, an output signal will be fed via 71 to the other input of AND gate 70. When thus the electrode length below the contact plates is less than a certain maximum length and the distance from the tip of the electrode to the oven is greater than a certain minimum value, the AND gate 70 will trigger an output signal which is fed via 78 to the other input of the AND gate 62.

Med nedføringskommandosignalet i den første inngang, vil OG-porten 62 derved utløses til å initiere et nedføringssignal via 79 som indikerer at alle de nødvendige forsiktighets-regler er tatt og alle betingelser i ovnen er i operativ tilstand for å tillate nedføring av elektroden 301. With the lowering command signal in the first input, the AND gate 62 will thereby be triggered to initiate a lowering signal via 79 indicating that all necessary precautions have been taken and all conditions in the furnace are in an operative condition to permit lowering of the electrode 301.

Nedføringssignalet mates inn i en seriekoplet enhet 80 bestående av brytere, reléer og solenoider. Nedførings-kommandosignalet initierer nedføringssekvensen ved å lukke et normalt åpent relé 8l og derved tilføre energi til solenoiden 82 som åpner det øvre bånd 310 på det øvre parti av elektroden 301. En normalt lukket trykkbryter 83 åpnes når det øvre bånd 310 åpnes og bevirker at det normalt åpne relé 84 lukkes og derved tilfører strøm til solenoiden 85 som igjen hever toppbåndet 310 ved en hydraulisk anordning (ikke vist) en viss avstand, fortrinnsvis 2,5 cm. Grensebryteren 311 kan fortrinnsvis anbringes nær elektrodens øverste parti og innstilles på å utløse et alarmsignal eller lignende når toppbåndet 310 nærmer seg elektrodens øverste ende. Når toppbåndet 310 er hevet den forutbestemte avstand, lukkes en normalt åpen bryter 86 som igjen lukker et normalt åpent relé 87 og derved fører strøm til solenoiden 88 som lukker toppbåndet 310 i dettes høyere posisjon. Lukkingen av toppbåndet 310 deaktiverer en normalt lukket trykkbryter 89 som så bevirker at det normalt åpne reléet 90 lukkes og derved fører strøm til solenoiden 91, slik at denne åpner det nedre bånd 312. Etter å ha verifisert åpningen av det nedre bånd 312 The pull-down signal is fed into a series-connected unit 80 consisting of switches, relays and solenoids. The descent command signal initiates the descent sequence by closing a normally open relay 8l thereby energizing the solenoid 82 which opens the upper band 310 on the upper portion of the electrode 301. A normally closed pressure switch 83 opens when the upper band 310 is opened causing the normally open relay 84 is closed and thereby supplies power to the solenoid 85 which in turn raises the top band 310 by a hydraulic device (not shown) a certain distance, preferably 2.5 cm. The limit switch 311 can preferably be placed near the upper part of the electrode and set to trigger an alarm signal or the like when the top band 310 approaches the upper end of the electrode. When the top band 310 is raised the predetermined distance, a normally open switch 86 is closed which in turn closes a normally open relay 87 and thereby conducts current to the solenoid 88 which closes the top band 310 in its higher position. The closing of the top band 310 deactivates a normally closed pressure switch 89 which then causes the normally open relay 90 to close and thereby conduct current to the solenoid 91, so that it opens the lower band 312. After verifying the opening of the lower band 312

ved hjelp av en normalt lukket trykkbryter 92, vil elektroden 301, sammen med det lukkede toppbånd 310, senkes ved en hydraulisk anordning av kjent type (ikke vist) som aktiveres gjennom et seriekoplet normalt åpent relé 93 og solenoiden 94. Den normale åpne grensebryter 95 lukkes så når fullføringen by means of a normally closed pressure switch 92, the electrode 301, together with the closed top band 310, will be lowered by a hydraulic device of a known type (not shown) which is activated through a series connected normally open relay 93 and the solenoid 94. The normally open limit switch 95 then closes upon completion

av nedsenkingen av elektroden 301 og toppbåndet 310 er regist-rert i en avstand som tilsvarer den avstand som toppbåndet 310 initielt ble hevet. Bryteren 95 utløser et signal som lukker det normalt åpne relé 96 som igjen fører strøm til solenoiden 97 slik at denne lukker det nedre bånd 312. Verifisering av lukkingen av det nedre bånd 312 via den normalt lukkede trykkbryter 98 genererer et utgangssignal som mates via 99 til lagerenheten 16. Elektrodenedføringssekvens-enheten 80 kan også arrangeres slik at utgangssignalene fra de enkelte trinn i sekvensen kunne mates inn i en datamaskin som igjen evaluerer inngangssignalet og deretter overføres et utgangssignal som initierer det neste trinn i sekvensen. Således vil hvert trinn i sekvensen finne sted kun dersom samtlige betingelser i ovnen forblir i en tilstand som krever at elektroden føres ned for å korrigere for forbruk. of the immersion of the electrode 301 and the top band 310 is registered at a distance corresponding to the distance that the top band 310 was initially raised. The switch 95 triggers a signal that closes the normally open relay 96 which in turn supplies current to the solenoid 97 so that it closes the lower band 312. Verification of the closing of the lower band 312 via the normally closed pressure switch 98 generates an output signal which is fed via 99 to the storage unit 16. The electrode lowering sequence unit 80 can also be arranged so that the output signals from the individual steps in the sequence could be fed into a computer which in turn evaluates the input signal and then transmits an output signal which initiates the next step in the sequence. Thus, each step in the sequence will take place only if all conditions in the furnace remain in a state that requires the electrode to be brought down to correct for consumption.

Ved initiering av nedføringskommandoen fra utgangen av OG-porten 62, mates et signal via 100 til lagerenheten 16, hvori den lagrede innstilte strømstyrke for elektroden reduseres en viss verdi, normalt ca. 100 ampere basert på en incrementell nedføring på 2,5 cm. Reduksjonen av den innstilte strømstyrke i lagringsenheten 16 ved en fast størrelse, skjer for å sikre at den hydrauliske regulering 32 for elektroden midlertidig aktiveres for å heve elektroden umiddelbart før initering av nedføringsprosedyren slik at elektroden vil være i en posisjon der den fysisk sett kan føres ned uten inter-ferens og for å forhindre en øyeblikkelig elektrisk over-belastning når elektroden føres ned. Når en gang nedføringen er fullført, mates et verifiseringssignal fra enheten 80 via 99 til lagerenheten 16 hvorved det reduserte strømstyrke-signal fra OG-porten 62 kanselleres og den forutinnstilte Upon initiation of the lowering command from the output of the AND gate 62, a signal via 100 is fed to the storage unit 16, in which the stored set current for the electrode is reduced by a certain value, normally approx. 100 amps based on an incremental drop of 2.5 cm. The reduction of the set current strength in the storage unit 16 by a fixed amount occurs to ensure that the hydraulic regulation 32 for the electrode is temporarily activated to raise the electrode immediately before initiating the lowering procedure so that the electrode will be in a position where it can physically be lowered without interference and to prevent an instantaneous electrical overload when the electrode is brought down. Once the pull-down is complete, a verification signal from unit 80 is fed via 99 to storage unit 16, canceling the reduced current signal from AND gate 62 and the preset

strømstyrke restaureres til sin initielle verdi. amperage is restored to its initial value.

Etterhvert som nedføringen finner sted, mater en nedføringstelleranordning 101, såsom et paralleltkoplet relé-arrangement 102, et signal som representerer den faktiske ned-føring av elektroden via 103 til en nedføringsindikator 68. As descent takes place, a descent counter device 101, such as a parallel-connected relay arrangement 102, feeds a signal representing the actual descent of the electrode via 103 to a descent indicator 68.

Et signal derfra via 67 mates til elektrodelengdens beregningsenhet 64 som ovenfor beskrevet, og et annet utgangssignal mates via 104 til sammenlignerenheten 105. Her sammen-lignes et signal som representerer den ønskede nedførings-lengde matet inn via 106 fra beregnerenheten 57 med det signal som representerer den faktiske nedføring og forskjellen dersom det er noen, mates via 107 til nedføringslagerenheten 60. Her vil det signal som representerer denne differanse adderes til det signal som representerer delincrementkravet fra kommandoenheten 57 og summen av disse mates via 108 tilbake til enheten 57 som gir et utgangssignal via 58 som representerer hele incrementer av 2,5 cm som ovenfor beskrevet. Dersom et fraksjonssignal igjen er tilstede i enheten 57, mates dette via 59 tilbake til logsenheten 60. A signal from there via 67 is fed to the electrode length calculation unit 64 as described above, and another output signal is fed via 104 to the comparator unit 105. Here, a signal representing the desired lowering length fed in via 106 from the calculator unit 57 is compared with the signal representing the actual lowering and the difference, if there is any, are fed via 107 to the lowering storage unit 60. Here, the signal representing this difference will be added to the signal representing the partial increment requirement from the command unit 57 and the sum of these is fed via 108 back to the unit 57 which gives an output signal via 58 which represents whole increments of 2.5 cm as above described. If a fractional signal is again present in the unit 57, this is fed via 59 back to the log unit 60.

Dersom elektroden er ført ned et antall incrementer som overskrider det maksimale antall incrementer, vil et utgangssignal fra et passende relé i reléarrangementet 102 mates via 109 til å utløse en alarm 110, hvorved en visuell kontroll kan utføres for å bekrefte og korrigere situasjonen dersom dette er tilfelle. Dessuten kan signalet også benyttes for å avstenge krafttilførselen til ovnen for å unngå mulige alvorlige konsekvenser som kunne oppstå dersom elektroden 301 ble skjøvet for nær ovnsbunnen. If the electrode is moved down a number of increments that exceed the maximum number of increments, an output signal from a suitable relay in the relay arrangement 102 will be fed via 109 to trigger an alarm 110, whereby a visual check can be carried out to confirm and correct the situation if this is case. Moreover, the signal can also be used to shut off the power supply to the oven to avoid possible serious consequences that could occur if the electrode 301 were pushed too close to the bottom of the oven.

Således er nedføring og regulering av elektroden som en funksjon av kraft- og elektrodeforbruk helautomatisk. De forskjellige forutinnstilte lagerenheter inkorporert i anordningen for å implementere den automatiske prosess er tilstrekkelig fleksible til å ta vare på et stort område av initialbetingelser slik at kalsiumkarbid kan produseres automatisk fra ovner av forskjellige størrelser som benytter massive eller hule elektroder og som opererer med forskjellig energiforbruk. Thus lowering and regulating the electrode as a function of power and electrode consumption is fully automatic. The various preset storage units incorporated in the device to implement the automatic process are sufficiently flexible to cater for a wide range of initial conditions so that calcium carbide can be produced automatically from furnaces of different sizes employing solid or hollow electrodes and operating with different energy consumption.

Når det benyttes hule elektroder, er innmating av findelt koks, findelt kalk og blandinger av dette alt auto matisk regulert ved hjelp av logiske kretser av kjent type for å sikre at ovnen vil operere under overveiende optimale betingelser. When hollow electrodes are used, the feed of finely divided coke, finely divided lime and mixtures of these are all automatically regulated by means of logic circuits of a known type to ensure that the furnace will operate under predominantly optimum conditions.

Claims

Device for automatic feeding of an electrode

in an electrode furnace with at least one electrode and at least one reaction material to produce a quality-controlled metallurgical product, where the electrode is fed into the furnace by means of a device that is controlled depending on the electrode consumption to form a submerged arc zone, into which the reaction material is fed, the reaction takes place and the product is formed, characterized by the calculation unit (64) for deriving a signal (74) indicating the actual length of the electrode below the connection contact (308), by subtracting it from a signal (66) indicating the original length of the electrode below the connection contact a signal (63) indicating consumed electrode length and added a signal (67) indicating fed electrode length, which calculation unit (64) also derives a second signal (69) when the actual length of the electrode is less than a predetermined desired length, and a second calculation unit (72) for deriving a third signal (71). when the distance between the electrode tip and the hearth is greater than a predetermined minimum value, which second (69) and third (71) signals are applied to an OGrport circuit (70), the output of which controls a hydraulic electrode feeding mechanism (80).