運(yùn)行真空熔融設(shè)備的方法和據(jù)此運(yùn)行的真空熔融設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種運(yùn)行用于冶金處理鋼熔融物的真空熔融設(shè)備的方法和根據(jù)這種方法工作的真空熔融設(shè)備，其中，利用至少一個(gè)間接地或直接地聲學(xué)耦合在容納鋼熔融物的鍋(6)上的結(jié)構(gòu)噪聲接收器(30-1，30-2，30-3，30-4)接收在鍋(6)內(nèi)產(chǎn)生的聲學(xué)信號(hào)，并且用來測(cè)定表征真空熔融設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)的量。
【專利說明】運(yùn)行真空熔融設(shè)備的方法和據(jù)此運(yùn)行的真空熔融設(shè)備

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于運(yùn)行真空熔融設(shè)備的方法。此外，該方法涉及一種利用這種方法運(yùn)行的真空熔融設(shè)備。

【背景技術(shù)】
[0002]在真空熔融設(shè)備中，例如在先前的步驟中在電光弧爐里產(chǎn)生的鋼熔融物經(jīng)歷再處理，從而消除鋼熔融物中仍然含有的、不希望存在的伴生元素。根據(jù)是僅僅使用一種惰性氣體還是額外地還使用氧氣作為過程氣體，這類真空熔融設(shè)備被稱為VD設(shè)備或VOD設(shè)備(Vacuum Decarburisat1n 真空脫碳或 Vacuum Oxygen Decarburisat1n 真空氧氣脫碳)。處理時(shí)長(zhǎng)、也就是直到干擾性的伴隨元素達(dá)到追求的含量之前的持續(xù)時(shí)間，主要與過程氣體被吹入鋼熔融物中的速率有關(guān)。輸入速率過低可能導(dǎo)致鋼熔融物的溫度在干擾性的伴隨元素還未達(dá)到追求的含量之前過度下降，以至于需要在鍋內(nèi)對(duì)鋼熔融物再加熱，或者對(duì)熔融物進(jìn)行徹底的再處理。然而，高輸入速率，特別是在利用氧氣使真空新鮮時(shí)，可能導(dǎo)致熔融物沸溢或起泡外溢，這將伴隨著高額的并且耗費(fèi)時(shí)間的事后清潔工作。
[0003]在這里是手動(dòng)設(shè)置過程氣體輸入鋼熔融物的速率，為此，操作人員通過攝像頭觀察熔融物的表面圖，并且借此觀察鍋內(nèi)泡沫渣的高度，并相應(yīng)地控制輸入速率。與之相應(yīng)地，流程的引導(dǎo)依賴于操作人員的經(jīng)驗(yàn)和注意力，所以無法可靠地避免錯(cuò)誤的或低效的流程引導(dǎo)。此外，錯(cuò)誤的運(yùn)行狀態(tài)，就像例如因?yàn)檎婵赵O(shè)備的不密封性引起的那樣，可能很難或者要很遲才被發(fā)現(xiàn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]因此，本發(fā)明的目的在于，提供一種運(yùn)行用于冶金處理鋼熔融物的真空熔融設(shè)備的方法，利用這種方法使處理流程可靠性得以提升。此外，本發(fā)明的目的還在于，提供一種利用這種方法運(yùn)行的真空熔融設(shè)備。
[0005]就這種方法而言，所述目的利用具有權(quán)利要求1所述特征的方法得以實(shí)現(xiàn)。根據(jù)這些特征，利用至少一個(gè)間接地或直接地聲學(xué)耦合在容納鋼熔融物的鍋上的結(jié)構(gòu)噪聲接收器接收在鍋內(nèi)產(chǎn)生的聲學(xué)信號(hào)，并且用來偵測(cè)真空熔融設(shè)備中的不密封性。
[0006]在此，本發(fā)明基于以下考慮，S卩，在真空熔融設(shè)備運(yùn)行時(shí)，特別是在將過程氣體吹入鍋內(nèi)時(shí)，形成的聲學(xué)信號(hào)根據(jù)聲波產(chǎn)生的形成位置及隨之形成的直至聲波接收器的傳播途徑具有許多標(biāo)志性的特性，這些特性使得能夠從聲學(xué)信號(hào)中推導(dǎo)出關(guān)于真空熔融設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)的信息，并且能夠迅速地發(fā)現(xiàn)并消除可能出現(xiàn)的不密封性。
[0007]如果這些聲學(xué)信號(hào)此外還用來測(cè)定在鍋內(nèi)位于鋼熔融物的溶液上的(泡沫)渣的高度或厚度，那么還能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)熔融物沸溢的危險(xiǎn)，并且相應(yīng)地可能引入對(duì)策，例如減少或終止過程氣體的輸入，以防止沸溢。
[0008]泡沫渣的高度在下面要理解為泡沫渣相對(duì)于真空熔融設(shè)備的固定參照點(diǎn)的上水平。這例如可以是鍋的底部和上水平之間的間距。泡沫渣的高度在此主要由它的厚度決定，因?yàn)檎嬲匿撊廴谖锏母叨葘?shí)際上是恒定的。
[0009]微商特別是如果測(cè)定了泡沫渣的高度或厚度的時(shí)間上的微商時(shí)，就能夠可靠地防止發(fā)生這種沸溢或起泡外溢。以這種方式及時(shí)發(fā)現(xiàn)泡沫渣的高度的快速上升。
[0010]在本發(fā)明的一種特別優(yōu)選的構(gòu)造方案中，測(cè)定的高度或厚度和/或其時(shí)間上的微商被用來通過控制過程氣體向鍋內(nèi)的輸入來調(diào)節(jié)泡沫渣的高度。以這種方式能夠使得在真空設(shè)備中進(jìn)行的整個(gè)再處理流程相應(yīng)地穩(wěn)定。
[0011]就真空熔融設(shè)備而言，該目的根據(jù)本發(fā)明利用具有權(quán)利要求5所述特征的真空熔融設(shè)備得以實(shí)現(xiàn)。根據(jù)這些特征，真空熔融設(shè)備包括至少一個(gè)間接地或直接地聲學(xué)耦合在鍋上的結(jié)構(gòu)噪聲接收器，用于接收在鍋內(nèi)產(chǎn)生的聲學(xué)信號(hào)，以及包括一個(gè)控制和評(píng)估裝置，該控制和評(píng)估裝置利用在其中應(yīng)用的算法從由結(jié)構(gòu)噪聲接收器接收到的聲學(xué)信號(hào)中偵測(cè)真空熔融設(shè)備中的不密封性。
[0012]當(dāng)至少一個(gè)結(jié)構(gòu)噪聲接收器固定在鍋上時(shí)，能夠以高靈敏度記錄特別是在鍋內(nèi)形成的聲波信號(hào)。
[0013]在另一種有利的構(gòu)造方案中，此外還在控制和評(píng)估裝置中應(yīng)用了一種算法，利用這種算法從聲學(xué)信號(hào)中查出泡沫渣的高度H或厚度d，和/或高度H或厚度d的時(shí)間上的微商。
[0014]在其他的從屬權(quán)利要求中給出了真空熔融設(shè)備的其他有利的構(gòu)造方案。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]結(jié)合下面對(duì)結(jié)合附圖詳盡闡述的實(shí)施例的描述使得本發(fā)明的上述特征、特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)以及如何實(shí)現(xiàn)這些特征和優(yōu)點(diǎn)的方式和方法更加清楚明白。
[0016]對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步描述參考圖中用示意性的原理簡(jiǎn)圖示出的實(shí)施例。

【具體實(shí)施方式】
[0017]根據(jù)附圖，真空熔融設(shè)備包括利用蓋子4封閉的低壓鍋爐2。在這個(gè)低壓鍋爐2中裝入了填充有鋼熔融物的鍋6，在鍋的下側(cè)上連接著多個(gè)用于輸入過程氣體Pl的氣體輸入導(dǎo)管8，在圖中出于清楚表示的原因僅示出了其中一個(gè)。相應(yīng)地，低壓鍋爐2和蓋子4構(gòu)成一個(gè)包圍著鍋6的設(shè)備部分。
[0018]用虛線表示了所謂的VOD真空熔融設(shè)備的實(shí)施方式，其中，可以經(jīng)由一個(gè)另外的氣體輸入導(dǎo)管10向鍋6內(nèi)導(dǎo)入氧氣，作為另一種過程氣體P2。在這種實(shí)施方式中，鍋6額外地被保護(hù)蓋12遮蓋住，利用這個(gè)保護(hù)蓋能夠減少因?yàn)槠鹋萃庖缫鸬脑庖纭?br> [0019]在鍋6內(nèi)有鋼熔融物，鋼熔融物由液體的溶液14和溶液上的泡沫渣18組成，溶液的液水平面16與鍋6的底部距離為h，泡沫渣的厚度為d，使得泡沫渣的上水平20在鍋6的底部上的高度H = h+d處。
[0020]不僅在鍋6的外壁上還有低壓鍋爐2的壁上以及在低壓鍋爐2的蓋子4上都布置了結(jié)構(gòu)噪聲接收器30-1，30-2，30-3和30_4，利用這些接收器接收在鍋6的內(nèi)部和周圍例如通過真空泵產(chǎn)生的聲學(xué)信號(hào)。
[0021]優(yōu)選地固定安裝在低壓鍋爐2或蓋子4上的結(jié)構(gòu)噪聲接收器30-3，30-4也可以布置在低壓鍋爐2內(nèi)。這些接收器在聲學(xué)上不是直接與鍋6的壁耦合。更確切地說，是經(jīng)由相應(yīng)的支架將鍋6內(nèi)產(chǎn)生的聲學(xué)信號(hào)傳遞到低壓過濾2的壁上或蓋子4上。
[0022]布置在鍋6的外壁上的并且聲學(xué)地直接耦合到鍋6的壁上的結(jié)構(gòu)噪聲接收器30-1，30-2是可取下的，也就是說可松脫地固定在鍋6上，并且僅僅在將鍋6插入低壓鍋爐2中以后才利用快速鎖合件耦合連接到鍋6上。
[0023]已經(jīng)由結(jié)構(gòu)噪聲接收器30-1，30-2，30-3和30_4分別提供的測(cè)量信號(hào)Ml，M2，M3或M4被轉(zhuǎn)發(fā)給控制和評(píng)估裝置40，在其中進(jìn)行評(píng)估，并且用來偵測(cè)真空熔融設(shè)備中的不密封性。
[0024]測(cè)量信號(hào)Ml，M2，M3和M4在評(píng)估裝置40中經(jīng)歷信號(hào)分析，并且在能自學(xué)的物理模型的額外幫助下及時(shí)發(fā)現(xiàn)因?yàn)椴幻芊庑浴⒗缫驗(yàn)樯w子4關(guān)閉不正確引起的運(yùn)行狀態(tài)的出現(xiàn)，并且相應(yīng)地立即消除相應(yīng)的缺陷。為此，在真正運(yùn)行之間的學(xué)習(xí)階段設(shè)置不同的運(yùn)行狀態(tài)，例如真空設(shè)備在蓋子關(guān)閉正確和不正確時(shí)的運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)泄漏的有意識(shí)的調(diào)節(jié)，并且接收相應(yīng)的結(jié)構(gòu)噪聲信號(hào)。例如通過快速傅里葉變形產(chǎn)生的、在學(xué)習(xí)階段獲得的測(cè)量信號(hào)Ml, M2，M3，M4的頻譜被作為典型模式存放下來，所以通過將在真實(shí)運(yùn)行時(shí)測(cè)得的頻譜與存放的模式進(jìn)行比較能夠確定不密封性的出現(xiàn)和原因，也就是它的位置。
[0025]在鍋6內(nèi)因?yàn)橄蜾撊廴谖飪?nèi)吹入過程氣體Pl，P2而產(chǎn)生的聲波在熔融物池14內(nèi)和泡沫渣18內(nèi)朝向壁傳播擴(kuò)散，其中，泡沫渣18有消減聲波的效果。換句話說:連泡沫渣18的厚度d及其高度H或者說在鍋6內(nèi)的位置也顯著影響特別是由布置在鍋6的上部分區(qū)域內(nèi)的結(jié)構(gòu)噪聲接收器30-1接收的聲波信號(hào)。
[0026]因此，通過分析聲學(xué)信號(hào)也可以查出泡沫渣的高度H或厚度d。為此，也在這種應(yīng)用中將測(cè)量信號(hào)Ml，M2，M3和M4的頻譜與以下頻譜進(jìn)行比較，這些頻譜是在先前的學(xué)習(xí)階段中在真空熔融設(shè)備的不同運(yùn)行狀態(tài)下測(cè)得的，特別是在過程氣體Pl，P2的輸入速率不同時(shí)、以及通過攝像機(jī)拍攝確定的泡沫渣的高度不同時(shí)測(cè)得的。在學(xué)習(xí)及模式識(shí)別算法的幫助下，就可以通過將真正測(cè)得的頻譜與在學(xué)習(xí)階段獲得的頻譜進(jìn)行比較測(cè)定泡沫渣18的高度H和特別是厚度d微商或者說其時(shí)間上的微商dH/dt或dd/dt，而不需要為此用攝像機(jī)進(jìn)行觀察。
[0027]在控制和評(píng)估裝置40中，依據(jù)測(cè)定的高度H或厚度d微商并且優(yōu)選地依據(jù)測(cè)定的微商產(chǎn)生控制信號(hào)SI和S2，利用這些信號(hào)控制過程氣體P1，P2的輸入速率，從而將泡沫渣18的高度調(diào)到恒定的值，或者至少防止泡沫渣18起泡外溢。
[0028]在所示實(shí)施例中，不僅在鍋6上而且在低壓鍋爐2上設(shè)置了許多的結(jié)構(gòu)噪聲接收器。然而，根據(jù)本發(fā)明的方法原則上也可以利用一個(gè)唯一的、優(yōu)選地布置在鍋的上部分區(qū)域內(nèi)的結(jié)構(gòu)噪聲接收器30-1完成。
[0029]盡管通過優(yōu)選的實(shí)施例詳盡闡述并描述了本發(fā)明的細(xì)節(jié)，但是本發(fā)明不受到公開的例子的局限，并且專業(yè)技術(shù)人員可以從中推導(dǎo)出其他的變化方案，而不離開本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種運(yùn)行用于冶金處理鋼熔融物的真空熔融設(shè)備的方法，其中，利用至少一個(gè)間接地或直接地聲學(xué)耦合在容納所述鋼熔融物的鍋(6)上的結(jié)構(gòu)噪聲接收器(30-1，30-2，30-3,30-4)接收在所述鍋￠)內(nèi)產(chǎn)生的聲學(xué)信號(hào)，并且用來偵測(cè)所述真空熔融設(shè)備中的不密封性。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述聲學(xué)信號(hào)被額外地用來測(cè)定在所述鍋內(nèi)位于所述鋼熔融物的溶液(14)上的泡沫渣(18)的高度⑶或厚度⑷。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，測(cè)定所述高度(H)或所述厚度(d)的時(shí)間上的微商。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的方法，其中，測(cè)定的所述高度(H)或所述厚度(d)和/或所述高度或所述厚度的時(shí)間上的微商被用來控制過程氣體(Pl，P2)向所述鍋￠)內(nèi)的輸入。
5.一種用于冶金處理鍋(6)內(nèi)的鋼熔融物的真空熔融設(shè)備，具有至少一個(gè)間接地或直接地聲學(xué)耦合在所述鍋(6)上的結(jié)構(gòu)噪聲接收器(30-1至30-4)，用于接收在所述鍋(6)內(nèi)產(chǎn)生的聲學(xué)信號(hào)，以及包括控制和評(píng)估裝置(40)，結(jié)構(gòu)噪聲所述控制和評(píng)估裝置利用在其中應(yīng)用的算法從由所述結(jié)構(gòu)噪聲接收器(30-1至30-4)接收到的所述聲學(xué)信號(hào)中偵測(cè)所述真空熔融設(shè)備中的不密封性。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的真空熔融設(shè)備，其中，至少一個(gè)所述結(jié)構(gòu)噪聲接收器(30-1，30-2)固定在所述鍋(6)上。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的真空熔融設(shè)備，其中，至少一個(gè)所述結(jié)構(gòu)噪聲接收器(30-1)布置在所述鍋出)的上部分區(qū)域內(nèi)。
8.根據(jù)權(quán)利要求5、6或7所述的真空熔融設(shè)備，其中，至少一個(gè)所述結(jié)構(gòu)噪聲接收器或者至少一個(gè)另外的結(jié)構(gòu)噪聲接收器(30-3，30-4)固定地安裝在包圍住所述鍋(6)的設(shè)備部分(2,4)上。
9.根據(jù)權(quán)利要求5至8中任一項(xiàng)所述的真空熔融設(shè)備，其中，此外還在所述控制和評(píng)估裝置(40)中應(yīng)用了一種算法，利用所述算法從所述聲學(xué)信號(hào)中測(cè)定所述泡沫渣(18)的所述高度⑶或所述厚度⑷和/或所述高度⑶或所述厚度⑷的所述時(shí)間上的微商。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的真空熔融設(shè)備，其中，所述控制和評(píng)估裝置(40)設(shè)置用于通過依據(jù)所述泡沫渣(18)的所述高度(H)或所述厚度(d)和/或所述高度(H)或所述厚度(d)的所述時(shí)間上的微商控制過程氣體(Pl，P2)的輸入速率來調(diào)節(jié)所述泡沫渣(18)的所述高度(H)或所述厚度(d)。
【文檔編號(hào)】C21C7/10GK104245966SQ201380019373
【公開日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2013年3月21日 優(yōu)先權(quán)日:2012年4月11日
【發(fā)明者】托馬斯·馬楚拉特, 德特勒夫·里格爾 申請(qǐng)人:西門子公司