Przedmiotem wynalazku jest uklad do sterowa¬ nia i regulacji polozenia elektrod w urzadzeniu do przetapiania elektrozuzlowego. Dokladniej wynala¬ zek dotyczy zagadnienia sterowania i regulacji gle¬ bokosci zanurzenia elektrod w zuzlu. Stosowane sa szczególnie stalopradowe i zmiennopradowe urza¬ dzenia do przetapiania elektrozuzlowego, w któ¬ rych uklad elektryczny jest zawarty pomiedzy dwoma elektrodami lub zespolami elektrod, w któ¬ rych kazdy jest dolaczony do jednej koncówki ukladu zasilacza mocy.Znane jest, ze z wielu przyczyn zwykle ma miej¬ sce zuzywanie dwóch elektrod z rózna szybkoscia.Wywoluje to wiele trudnosci, które moga nawet spowodowac przerwanie procesu przetapiania ele¬ ktrozuzlowego.Znanych jest wiele ukladów do regulacji szyb¬ kosci opadania elektrod w celu dopasowania tej szybkosci do szybkosci, z jaka sa one zuzywane.Jednakze wiadomo, ze wszystkie te uklady pracu¬ ja przy napieciach porównywalnych z napieciem roboczym, przy pomiarze zmian napiecia kilka rze¬ dów mniejszych od jego wielkosci. W typowych przypadkach zmiany wynosza co najwyzej kilka¬ dziesiat miliwoltów przy wartosciach mierzonego napiecia równych kilkadziesiat woltów. Jak wia¬ domo, wymaga to zastosowania bardzo drogiego, zlozonego wyposazenia w celu umozliwienia wyKry- wania zmian wartosci roboczych mniejszych niz 0,5% w sposób pewny i powtarzalny. Stwarza to 20 25 30 szczególnie powazna sytuacje, gdy rozwazy sie, ze srodowiskiem roboczym jest huta stali, gdzie wa¬ runki sa skomplikowane i trudne oraz prawie pew¬ ne jest wystepowanie zaklócen i zaburzen.Znany jest na przyklad z opisu patentowego Wielkiej Brytanii nr 1416 251 opublikowanego 3 grudnia 1975 r. uklad, który wykorzystuje wol¬ tomierz do pomiaru róznicy potencjalów wystepu^ jacej pomiedzy kazda elektroda i elementem prze¬ wodzacym bedacym w styku elektrycznym z kapie¬ la zuzlowa. Ten element przewodzacy stanowi zwykle dno naczynia. Wówczas, gdy warunki sa idealne, róznica potencjalów mierzona pomiedzy elektroda i dnem naczynia jest równa polowie róz¬ nicy potencjalów pomiedzy elektrodami, lecz w praktyce ma to miejsce rzadko i w kazdym przy¬ padku dokonywane pomiary sa zawsze rzeau co najmniej kilkudziesieciu woltów. Jezeli elektrody zanurzaja sie jedynie na kilka centymetrów w zu¬ zlu, naturalne jest mniemanie, ze zmiany zanurze¬ nia elektrod dochodzace do kilku milimetrów maja znaczenie i to rzeczywiscie ma miejsce.Jezeli jedna elektroda jest zuzywana szybciej niz druga, grubosc zuzla pomiedzy koncówka elektro¬ dy i dnem naczynia wzrasta i tak tez jest w kon¬ sekwencji z rezystancja elektryczna ukladu elek¬ troda—zuzel—metal przewodzacy—woltomierz i w zwiazku z tym zmienia sie równiez róznica po¬ tencjalów mierzona przez woltomierz. Ta zmiana potencjalów wówczas powoduje wzrost szybkosci 121 2393 opadania elektrod az do przywrócenia pierwotnych warunków. Jednakze, jak uprzednio obserwowano, róznica w zanurzeniu elektrod, która jest wykrywa¬ na, nie przekracza najwyzej kilku milimetrów tak, ze mierzone zmiany róznicy potencjalów sa zaled¬ wie rzedu kilkudziesieciu miliwoltów. Jest wiec konieczne dysponowanie przyrzadami w hucie stali, które sa zdolne do pomiaru zmian rzedu 0,1% na dokladnych, powtarzalnych podstawach, co jest oczywiscie bardzo, trudne i kosztowne.Znany jest równiez z opisu patentowego Wiel¬ kiej Brytanii nr 1168 900 opublikowanego 29 paz¬ dziernika 1959 r. inny uklad samoregulacyjny. W typ ukladzie kazda z elektrod jest dolaczona do koncówki uzwojenia wtórnego transformatora, przy czym srodkowy pu^kt tego uzwojenia wtórnego lub /reaktancji, polaczonej równolegle z uzwojeniem ^wtórnym jest dolaczony elektrycznie do dna naczy- nia?*^rzy-taJdSJ^ol^cz€ni:U elektrycznym, jezeli wystepiuje rózne zuzywanie sie elektrod, bedzie wy¬ stepowala ciensza warstwa zuzla pomiedzy konców¬ ka wolniej topionej elektrody i stopionym meta¬ lem niz w innym przypadku. Jezeli ta ciensza warstwa zuzla przedstawia mniejsza rezystancje, moze ^przeplywac wiekszy prad, powodujac wzrost rozpraszanej mocy i równiez szybkosci topienia.Zaleta tego ukladu jest to, ze jest on prosty i w pewnych granicach samoregulacyjny, jednakze ma on pewne wady. Wspólpracuje on tylko z urza¬ dzeniami zmiennopradowymi. Wymaga zastosowa¬ nia dodatkowego ukladu elektrycznego, który mo¬ ze przenosic silne prady. Eliminuje duza korzysc zwiazana z ukladem dwuprzewodowym, która pole¬ ga na zapobieganiu przeplywowi pradu przez sto¬ piony metal i w zwiazku z tym silnym pradem konwekcji indukowanym w cieklym metalu przez wystepujace pola elektromagnetyczne, przy czym te prady konwekcji powoduja kierowanie czasteczek zuzla do dolu przy froncie krzepniecia, gdzie pew¬ ne czasteczki sa wychwytywane i tworza wtracenia obce, które sa bardzo szkodliwe, w kosztownym procesie, jakim jest proces przetapiania elektrozuz- towego stosowany do wytwarzania wyrobów o wy¬ sokiej jakosci.Uklad wedlug wynalazku zawiera grupe trzech rezystancji polaczonych szeregowo, dolaczonych do fródla zasilania w polaczeniu równoleglym z dwo¬ ma elektrodami, przy czym srodkowa rezystancja jest regulowana i jej suwak jest dolaczony do na¬ czynia poprzez woltomierz, który jest dolaczony do mechanizmów sterujacych opadaniem elektrod.W ukladzie wedlug wynalazku potencjal suwaka srodkowej rezystancji regulowanej z zespolu trzech rezystancji polaczonych równolegle z elektrodami jest w sposób ciagly porównywany z potencjalem kapieli metalu podczas przetapiania i róznica po¬ miedzy tymi dwoma potencjalami jest stosowana do sterowania ruchem elektrod i jest wykorzysty¬ wana do zapewnienia tego, ze dwie elektrody mo¬ ga byc opuszczane z rózna szybkoscia.Uklad wedlug wynalazku jest wlasciwy w przy¬ padku, w którym dwie elektrody sa dolaczone sze¬ regowo do zródla zasilania i kazda z elektrod ma niezalezny mechanizm podawania.Wynalazek jest oparty na zalozeniu, ze zuzel sto- 65 239 4 sowany w tym procesie ma sklad, który nie zmie¬ nia sie podczas procesu, co umozliwia zalozenie, ze zuzel o dwóch równych dlugosciach ma równe re¬ zystancje elektryczne. Stad zuzel zawarty pomie- j dzy koncówkami elektrod i stopionym metalem mo¬ ze byc uwazany za dwie regulowane rezystancje, które maja równe wartosci jedynie, gdy koncówki elektrod znajduja sie w tej samej odleglosci od kapieli stopionego metalu. Tak wiec dwie regulo- jj wane rezystancje moga byc stosowane w pewnego rodzaju mostku elektrycznym, który moze byc wlasciwie równowazony. Wówczas, gdy jedna elek¬ troda jest zuzywana szybciej niz druga, grubosc zuzla, jak równiez jego rezystancja elektryczna, wy¬ stepujaca pomiedzy koncówka elektrody i stopio¬ nym metalem wzrasta, co powoduje brak równowa¬ gi mostka. Zarówno amplituda jak i kierunek tego braku równowagi okreslaja, która elektroda jest zuzywana szybciej i do jakiej szybkosci, umozliwia¬ jac korekcje szybkosci podawania elektrody przez operatora lub automatyczne urzadzenie. .Zaleta ukladu wedlug wynalazku jest to, ze za¬ pobiega on zwykle wystepujacym trudnosciom przez zapewnienie ukladu, który jest zdolny do pracy zarówno przy pradzie przemiennym jak i przy pradzie stalym, zdolny do latwego dolacze¬ nia do dowolnego, dwuprzewodowego urzadzenia do przeprowadzenia procesu przetapiania elektro- zuzlowego. Jest on prosty i bardzo tani oraz nie¬ zawodny i zdolny do pomiaru róznic okolo jednego milimetra w zanurzeniu elektrod.Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przy¬ kladzie wykonania na rysunku, który przedstawia schemat ukladu polaczen dla ukladu wedlug wy- 35 nalazku.Uklad przedstawiony na rysunku jest dany jedy¬ nie przykladowo i w zaden sposób nie ogranicza zakresu wynalazku. Wyjasnienie rysunku wskaze, jak prosty i ekonomiczny jest uklad wedlug wyna- 40 lazku i bedzie jasne, ze jest on bardzo czuly i nie¬ zawodny. W dwuprzewodowym ukladzie do stero¬ wania i regulacji polozenia elektrod w procesie przetapiania elektrozuzlowego z nieruchomym lub ruchomym naczyniem 1, plyta 2, która tworzy dno 45 naczynia 1, zródlem zasilania 3 i para zuzywanych elektrod 4 i 5, zanurzajacych sie w pewien sposób w kapieli zuzlowej 6, zastosowano polaczenia 7 i 8 doprowadzone do zródla mocy, jak równiez odpo¬ wiednie przewody 9 i 10, które dolaczaja polacze¬ nia 7 i 8 do zespolu trzech rezystancji 11, 12 i 13 polaczonych wzajemnie szeregowo, przy czym srod¬ kowa rezystancja 12 jest regulowana. Miliwolto- mierz 19 jest dolaczony elektrycznie do suwaka 14 rezystancji 12 i do przewodzacej dennej plyty 2 na¬ czynia 1 i w zwiazku z tym poprzez staly i ciekly przetapiany metal 15 równiez do kapieli zuzlowej 6 i dwóch rezystancji 16 i 17 utworzonych przez warstwe zuzla wystepujaca pomiedzy elektrodami i kapiela metalu. Wówczas, gdy uklad jest zasila¬ ny przez prad staly, wszystkim co nalezy zrobic, to mechanicznie ustawic dwie elektrody na poczat¬ ku operacji przetaipiania i przesunac suwak 14 na rezystancji 12 az do czasu, gdy miliwoltomierz wskaze róznice potencjalów zero pomiedzy suwa¬ kiem 14 i metalem 15. W tym punkcie, jezeli jed-5 121 239 na z dwóch elektrod zacznie sie zuzywac szybciej niz druga, grubosc zuzla wystepujacego pomiedzy jej zanurzonym koncem i metalem juz przetopio¬ nym wzrosnie, podobnie jak rezystancja warstwy zuzla. Uklad zostanie wówczas zmieniony i mili- woLtomierz 19 wskaze róznice potencjalów pomie¬ dzy suwakiem 14 i metalem 15 inna niz zero.Znak tej róznicy potencjalów wskaze, która elek¬ troda jest zuzywana szybciej i zostanie podany roz¬ kaz zwiekszenia szybkosci zanurzania wspólpracu¬ jacej elektrody. Ten rozkaz bedzie podany albo przez uklad typu TAK-NIE (w którym maksymal¬ na dopuszczalna róznica zanurzenia elektrod jest ustalona, wówczas gdy zostanie ona przekroczona, wytwarzany jast sygnal rozkazu zmiany szybkosci zanurzenia elektrody) iulb przez uklad ciagly typu PID (w którym rozkaz zmiany jest podawany w sposób ciagly).W przypadku ukladów sterowania i regulacji po¬ lozenia elektrod w procesie przetapiania elektrozu- zlowego, pracujacych przy pradzie przemiennym, po mechanicznym ustawieniu elektrod na poczat¬ ku przetapiania, konieczne jest ustawienie suwaka 14 w ten sposób, zeby uzyskac dyskretna wartosc, powiedzmy kilkadziesiat miliwoltów na miliwolto- mierzu 19, zamiast zerowej róznicy potencjalów. W ten sposób, jezeli zuzycie elektrod jest nierówne, róznica potencjalów mierzona przez miliwoltomierz 19 wzrosnie lub zmaleje, zaleznie od tego, która elektroda zuzywa sie szybciej.Oczywiscie równiez tutaj, rozkaz zmiany szyb¬ kosci zanurzania elektrod moze byc dany przez uklad TAK-NIE albo przez uklad PID. Pomiary 10 .20 30 dokonane podczas prób z ukladem posiadajacym pare koncentrycznych elektrod, których srednica wewnetrzna czesci stalej wynosila 80 mm, podczas gdy zewnetrzna byla równia 160 mm a sciany mialy grubosc 10 mm, wskazaly czulosc okolo 30 miliwoltów na mm róznicy glebokosci zanurzenia pomiedzy dwoma elektrodami.Jak widac, czulosc jest rzeczywiscie bardzo do¬ bra i ponadto prady plynace w metalu sa skraj¬ nie male w zwiazku z duza impedaneja miliwolto- mierza.Jakosc stali uzyskiwanej podczas prób przetapia¬ nia byla wspaniala i uzyskiwane wlewki byly cal¬ kowicie pozbawione wtracen obcych.Zastrzezenie patentowe Uklad do sterowania i regulacji polozenia elek¬ trod w urzadzeniu do przetapiania elektrozuzlo- wego, które sklada sie przynajmniej ze zródla za¬ silania dolaczonego do dwóch elektrod polaczonych szeregowo, przy czym uklad jest zamkniety przez kapiel zuzlowa i przetapiany metal zawarte w na¬ czyniu i kazda elektroda ma niezalezny mecha¬ nizm sterujacy opadaniem, znamienny tym, ze za¬ wiera grupe trzech rezystancji (11, 12, 13) pola¬ czonych szeregowo, dolaczonych do zródla zasila¬ nia (3) w polaczeniu równoleglym z dwoma elektro¬ dami (4, 5), przy czym srodkowa rezystancja (12) jest regulowana i jej suwak (14) jest dolaczony do naczynia (1) poprzez woltomierz (19), który jest dolaczony do mechanizmów sterujacych opadaniem elektrod (4, 5).X L 14 lO V 14 18 N]9 PL PL PL