轉爐產鋼時對可移動的長叉無接觸地進行位置測量的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種包括可移動的長叉(1)的系統(tǒng)，長叉設置用于測量或影響轉爐(3)中的熔融物(2)的物理或化學參量，并且系統(tǒng)包括設置用于對可移動的長叉(1)無接觸地進行位置測量的設備。此外，本發(fā)明涉及一種具有這種系統(tǒng)的轉爐系統(tǒng)和用于對可移動的長叉(1)無接觸地進行位置測量的方法。為了在轉爐產鋼時實現(xiàn)盡可能簡單且同時盡可能可靠地對可移動的長叉(1)進行位置測量而提出：該系統(tǒng)具有：用于發(fā)射電磁波(7)的固定的發(fā)射機構(4)；用于接收所發(fā)射的電磁波(7)的固定的接收機構(5)；反射器(6)，所述反射器與可移動的長叉(1)連接并且電磁波(7)能夠在所述反射器上反射；和用于從由發(fā)射機構(4)在反射器(6)的方向上發(fā)射的、由反射器(6)在接收器機構(5)的方向(2)上反射的且由接收機構(5)接收的電磁波(7)的運行時間中計算長叉的絕對位置的計算機構(8)。
【專利說明】轉爐產鋼時對可移動的長叉無接觸地進行位置測量

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種包括可移動的長叉的系統(tǒng)，所述長叉設置用于測量或影響轉爐中的熔融物的物理或化學參量，并且所述系統(tǒng)包括設置用于對可移動的長叉無接觸地進行位置測量的設備。
[0002]此外，本發(fā)明涉及一種具有這種系統(tǒng)的轉爐系統(tǒng)和一種用于對可移動的長叉無接觸地進行位置測量的方法。

【背景技術】
[0003]這種系統(tǒng)和轉爐系統(tǒng)以及這種方法例如使用在轉爐制鋼中。轉爐在鋼制造方面是下述容器，在所述容器中例如通過將氧氣輸送到液化的生鐵中來氧化出過量的碳。
[0004]在轉爐制鋼中使用不同的可移動的長叉系統(tǒng)，例如用于提取樣本的或用于確定鋼池溫度的、碳含量或氧活性的吹氧長叉或長叉裝置，其中后一種長叉裝置稱作副長叉裝置。
[0005]尤其當涉及水冷的長叉時，更為重要的是對長叉進行可靠的位置確定，因為在水冷的長叉裝置與轉爐容器碰撞的情況下，冷卻水能夠從長叉流出。如果出現(xiàn)有危險量的水，那么這能夠在轉爐中造成爆炸性的蒸發(fā)(突發(fā)蒸發(fā))、分解(水分解)以及氧化效應(氧原子的化學結合)。由此形成的潛在危險不可以被忽略。
[0006]至今為止，如下執(zhí)行對可移動的長叉的位置確定。長叉懸掛在繩索的一個端部上，所述繩索纏繞在繩索筒上的另一端部上。驅動馬達與繩索筒連接，使得驅動馬達在對所連接的控制裝置進行預設之后借助于繩索能夠豎直地移動長叉。在此，借助于固定在繩索筒的旋轉部件上的絕對值編碼器實現(xiàn)位置測量，其中首先通過由控制裝置進行相應的計算可獲得精確的長叉位置。因此，存在間接的以及有接觸的測量。


【發(fā)明內容】

[0007]本發(fā)明的目的在于，在轉爐產鋼時實現(xiàn)盡可能簡單且同時盡可能可靠的位置測量。
[0008]所述目的通過開始提出類型的系統(tǒng)來實現(xiàn)，即所述系統(tǒng)具有:用于發(fā)射電磁波的固定的發(fā)射機構；用于接收所發(fā)射的電磁波的固定的接收機構；反射器，所述反射器與可移動的長叉連接并且電磁波能夠在所述反射器上反射；和計算機構，其用于從由發(fā)射機構在反射器的方向上發(fā)射的、由反射器在接收器機構的方向上反射的且由接收機構接收的電磁波的運行時間中計算長叉的絕對位置。
[0009]此外，所述目的通過開始提出類型的轉爐系統(tǒng)通過下述方式實現(xiàn):所述轉爐系統(tǒng)具有轉爐；繩索，長叉以懸掛的方式固定在所述繩索上，和驅動單元，借助于所述驅動單元能夠移動繩索和長叉。
[0010]最后，所述目的通過開始提出類型的方法來實現(xiàn)，所述方法具有下述方法步驟:
[0011]-借助于固定的發(fā)射機構發(fā)射電磁波，
[0012]-借助于固定的接收機構接收所發(fā)射的電磁波，
[0013]-借助于計算機構從由發(fā)射機構在反射器的方向上發(fā)射的、由反射器在接收器機構的方向上反射的且由接收機構接收的電磁波的運行時間中計算出長叉的絕對位置。
[0014]根據本發(fā)明的系統(tǒng)不僅允許分散地而且也允許連續(xù)地以高精度地進行長叉位置檢測，從而也能夠更可靠地進行妨礙。在此，位置測量相對于灰塵、煙塵和火是不敏感的，并且能夠與溫度、氣壓和空氣濕度無關地執(zhí)行，其中在鋼廠周圍中灰塵尤其能夠是含碳的、導電的且反射光的。尤其在產鋼的周期環(huán)境中，所述特性因此提供大的優(yōu)勢。
[0015]相對于至今為止使用的具有安裝在繩索筒上的絕對值傳感器的、用于長叉位置檢測的裝置，其中所述絕對值傳感器僅實現(xiàn)間接的長叉位置檢測，根據本發(fā)明的系統(tǒng)的優(yōu)點在于，對長叉進行直接的位置測量。對此尤其有利的是，不再需要通常不精確的且僅耗費地或者可繁瑣地得到的、對于借助于絕對值傳感器進行測量所需的附加信息。例如在繩索筒上已經纏繞了幾層繩索以及繩索的厚度還有繩索的機械特性的信息屬于上述至今所需的附加信息。繩索的與繩索的機械應應力相關的延伸率屬于所述的繩索的機械特征，所述機械應力又與長叉的質量相關。
[0016]根據本發(fā)明，長叉懸掛地固定在繩索上，其中繩索和長叉能夠借助于驅動單元來移動。在此可行的是,驅動單元驅動繩索筒,繩索纏繞在所述繩索筒上。繩索然后能夠經由導向輥使長叉在豎直方向上移動。替選地也能夠考慮:驅動單元與驅動盤連接，由此長叉能夠在豎直方向上、必要時也經由導向棍移動。
[0017]此外，相對于至今為止使用的用于長叉位置檢測的系統(tǒng)，能夠節(jié)省大量的沿著長叉引導的限制開關。例如接觸開關或者感應式的接近開關形式的限制開關至今為止用于檢測長叉是否已經到達特定位置，并且因此以更大的數(shù)量沿著長叉引導部安裝。為了以根據本發(fā)明的、無接觸地對長叉進行位置確定，不再需要至今為止所應用的大量的限制開關。
[0018]由于對可移動的長叉進行直接的位置測量，因此根據本發(fā)明的系統(tǒng)是尤其有利的，因為不再需要用于至今為止的位置測量的上述難于獲得且總是存在故障和公差的信息，并且能夠取消大量的限制開關。此外，有利的是，無接觸地執(zhí)行測量，因為因此例如不會出現(xiàn)磨損。
[0019]在本發(fā)明的一個有利的設計方案中，電磁波是微波。應用微波允許在產鋼的周圍環(huán)境中進行尤其可靠的位置測量，這是因為其相對于由于污染物和灰塵引起的損害是尤其不敏感的。在產鋼中特別的震動是不可避免的，因此特別有利的是，即使在出現(xiàn)震動時也對長叉進行可靠的位置測量。
[0020]在本發(fā)明的另一有利的設計方案中，長叉被水冷。這種長叉例如用作為用于提取樣本的或用于確定鋼池溫度的、碳含量或氧活性的吹氧長叉或長叉裝置。水冷的長叉與轉爐的碰撞是尤其大的潛在危險，因此對于這種長叉進行可靠的位置測量是尤其重要的。
[0021]在本發(fā)明的另一有利的設計方案中，發(fā)射機構、接收機構和計算機構至少滿足安全完整性等級2(SIL2)。結合功能安全，在國際標準中的安全完整性等級已知為IEC61508/IEC61511。安全等級用于在安全功能的可靠性方面評估電的、電子的或可編程的電子系統(tǒng)。從所追求的等級中得到與安全有關的結構原理，所述結構原理必須被遵守，因此能夠使故障的風險最小化。如果至少應滿足SIL2，那么這能夠理解為:應當滿足SIL2要求或安全技術方面更高級的要求。
[0022]由于應用至少滿足SIL2的發(fā)射機構、接收機構和計算機構，至少根據SIL2進行長叉的位置確定。這能夠借助于由IEC 61508/IEC61511所要求的風險分析來操作。為了滿足IEC 61508/IEC61511，附加地需要對用于無接觸的位置測量的設備進行循環(huán)檢查，其中檢查也能夠手動地執(zhí)行，因為要遵守的循環(huán)時間為一年。例如吹氧長叉或子長叉的絕對的長叉位置因此借助于安全認證的位置測量系統(tǒng)來檢測。由此滿足安全技術方面的標準，這使整個產鋼設備更加可靠，并且在干擾的情況下引起較短的運行失效和較少的嚴重事故。
[0023]此外，也能夠這樣設計驅動單元、控制裝置和可能的通信總線，S卩，其至少滿足SIL2。轉爐系統(tǒng)的其他的部件也能夠至少根據SIL2來設計，例如繩索或筒，繩索在所述筒上引導或者繩索纏繞到所述筒上。因此，獲得整體上也相應于至少SIL2的安全技術方面的要求的轉爐系統(tǒng)。因此，系統(tǒng)以及轉爐系統(tǒng)也適合于用于樞轉轉爐容器的轉爐傾斜驅動器，并且可移動的長叉能夠借助轉爐移動在安全技術方面進行鎖定。
[0024]在本發(fā)明的另一有利的設計方案中，設有參考點，其中借助于至少滿足安全完整性等級2(SIL2)的測量儀器能夠執(zhí)行根據參考點對計算出的絕對位置的標定。測量儀器與計算機構連接，使得能夠將長叉的通過測量儀器所測量的位置傳輸給計算機構。參考點有利地沿著長叉的運動軌例如位于長叉引導部的上端部處，并且相對于轉爐容器和長叉是固定的，使得所述參考點是相對于發(fā)射機構和接收機構的固定的參考點。
[0025]通過滿足至少SIL2的要求的測量儀器，由于參考點而能夠進行位置信號的標定或定位，其同樣滿足至少SIL2的要求。通過定位信號的標定和定位，對用于無接觸的位置測量的設備進行周期檢查是可行的。在此有利的是，將周期時間保持得極其短，使得實現(xiàn)例如每日多次或每小時多次執(zhí)行的自動的定位。由此不再需要對長叉進行手動測量，其中所測量的位置必須被手動地輸送給計算機構。
[0026]因此，以雙通道的方式對可移動的長叉進行位置確定，由此附加地滿足根據ENISO 13849-1標準的類型3。在位置確定方面，這表示:單個的故障并不導致安全功能失效，并且在存在故障的情況下在下一次要求安全功能之前識別該故障。通過滿足這兩個前述標準，因此能夠實現(xiàn)達到尤其高的安全標準。
[0027]測量儀器尤其能夠以接觸開關或感應性的接近開關的形式的限制開關或傳感器構成。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]下面，根據在附圖能夠示出的實施例詳細描述和闡述本發(fā)明。其示出:
[0029]圖1示出根據本發(fā)明的轉爐系統(tǒng)和根據本發(fā)明的系統(tǒng)的一個實施例。

【具體實施方式】
[0030]圖1示出根據本發(fā)明的轉爐系統(tǒng)和根據本發(fā)明的系統(tǒng)的一個實施例。在轉爐3中有熔融物2。熔融物2的物理或化學特性能夠通過伸入到轉爐3中的長叉2來測量和/或影響。長叉I在該實施例的范圍內具有冷卻水供應裝置9，長叉因此是水冷的長叉I。
[0031]在長叉I上安裝有金屬板形式的反射器6，所述反射器能夠反射由發(fā)射機構4在反射器6的方向上發(fā)射的電磁波7。反射的電磁波7能夠由接收器5接收，其中發(fā)射機構4和接收機構5與計算機構8連接,所述計算機構能夠計算從由發(fā)射機構4在反射器6的方向上發(fā)射的、由反射器6在接收器機構5的方向上反射的且由接收機構5接收的電磁波7的運行時間中計算長叉I的絕對位置。
[0032]長叉I懸掛在兩個繩索10上，所述繩索例如經由導向輥與繩索筒12連接并且纏繞到其上。繩索筒12、進而繩索10以及長叉I能夠據借助于驅動單元11來移動，所述驅動單元又與控制裝置13連接。替代繩索筒12，例如也能夠應用驅動盤。
[0033]沒有示出的是參考點以及附加的測量儀器，借助于所述參考點和所述附加的測量儀器能夠執(zhí)行對長叉I的計算出的絕對位置的標定。在該實施例的范圍內，參考點在可移動的長叉的移動區(qū)間之內位于長叉引導部的上端部上、位于導向筒的附近。測量儀器與計算機構8連接，使得測量儀器的所測量的位置能夠被傳輸給計算機構8。手動地測量長叉I必須被手動地記錄。
[0034]總結地，本發(fā)明涉及一種包括可移動的長叉的系統(tǒng)，所述長叉設置用于測量或影響轉爐中的熔融物的物理或化學參量，并且所述系統(tǒng)包括設置用于對可移動的長叉無接觸地進行位置測量的設備。此外，本發(fā)明涉及一種具有這種系統(tǒng)的轉爐系統(tǒng)和用于對可移動的長叉無接觸地進行位置測量的方法。為了在轉爐產鋼時實現(xiàn)盡可能簡單的且同時盡可能可靠地對可移動的長叉進行位置測量而提出:該系統(tǒng)具有:用于發(fā)射電磁波的固定的發(fā)射機構；用于接收所發(fā)射的電磁波的固定的接收機構；反射器，所述反射器與可移動的長叉連接并且電磁波能夠在所述反射器上反射；和計算機構，其用于從由發(fā)射機構在反射器的方向上發(fā)射的、由反射器在接收器機構的方向上反射的且由接收機構接收的電磁波的運行時間中計算長叉的絕對位置。
【權利要求】
1.一種包括能移動的長叉的系統(tǒng)，所述長叉設置用于測量或影響轉爐中的熔融物的物理或化學參量，并且所述系統(tǒng)包括設置用于對能移動的所述長叉無接觸地進行位置測量的設備，所述系統(tǒng)具有: -用于發(fā)射電磁波的固定的發(fā)射機構， -用于接收所發(fā)射的所述電磁波的固定的接收機構， -反射器，所述反射器與能移動的所述長叉連接，并且所述電磁波能夠在所述反射器上反射，和 -計算機構，所述計算機構用于從由所述發(fā)射機構在所述反射器的方向上發(fā)射的、由所述反射器在所述接收器機構的方向上反射的且由所述接收機構接收的所述電磁波的運行時間中計算所述長叉的絕對位置。
2.根據權利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述電磁波是微波。
3.根據前述權利要求中的任一項所述的系統(tǒng)，其中，所述長叉被水冷。
4.根據前述權利要求中的任一項所述的系統(tǒng)，其中，所述發(fā)射機構、所述接收機構和所述計算機構至少滿足安全完整性等級2 (SIL2)。
5.根據前述權利要求中的任一項所述的系統(tǒng)，其中，設有參考點，其中借助于至少滿足安全完整性等級2(SIL2)的測量儀器能夠執(zhí)行根據所述參考點對計算出的絕對位置的標定。
6.一種轉爐系統(tǒng)，具有 -根據前述權利要求中的任一項所述的系統(tǒng)， -轉爐， -繩索，所述長叉以懸掛的方式固定在所述繩索上，和 -驅動單元，借助于所述驅動單元能夠移動所述繩索和所述長叉。
7.一種用于對能移動的長叉無接觸地進行位置測量的方法，所述長叉設置用于測量或影響轉爐中的熔融物的物理或化學參量，所述方法具有下述方法步驟: -借助于固定的發(fā)射機構發(fā)射電磁波， -借助于固定的接收機構接收所發(fā)射的所述電磁波， -借助于計算機構從由所述發(fā)射機構在所述反射器的方向上發(fā)射的、由所述反射器在所述接收器機構的方向上反射的且由所述接收機構接收的所述電磁波的運行時間中計算出所述長叉的絕對位置。
8.根據權利要求7所述的方法，其中，借助于至少滿足安全完整性等級2(SIL2)的測量儀器執(zhí)行根據參考點對計算出的所述絕對位置的標定。
【文檔編號】F27D19/00GK104284989SQ201380023143
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2013年4月22日 優(yōu)先權日:2012年5月4日
【發(fā)明者】弗朗茨·哈特爾, 托馬斯·庫爾茨曼 申請人:西門子Vai金屬科技有限責任公司