用于測量電弧爐的電極柱中的電極漿料的方法和裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于測量電弧爐的電極柱中的電極漿料的方法和裝置。電極柱(10)包括圍繞著電極漿料的鋼套管(11)，所述電極柱(10)配置有觸靴環(huán)(12)以向電極傳導(dǎo)電流。通過將所述漿料從上面引入鋼套管(11)內(nèi)而使電極柱(10)充滿電極漿料。電極漿料經(jīng)過不同階段的演變，從鋼套管(11)上部的原漿料到融化漿料，再到電極柱(10)下部的焙燒漿料。在本發(fā)明中，多個激光裝置設(shè)置在電極柱(10)的頂部。利用第一激光裝置發(fā)射的激光束來確定原漿料(16)對應(yīng)于鋼套管(11)中漿料筒的高度的水平面。利用第二激光裝置發(fā)射的激光束來確定鋼套管(11)中融化漿料(17)的水平面。利用從激光裝置接收的數(shù)據(jù)來計算原漿料(16)和融化漿料(17)的水平面距觸靴環(huán)(12)的距離。
【專利說明】
用于測量電弧爐的電極柱中的電極漿料的方法和裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及一種用于測量電弧爐的電極柱中的電極漿料的方法和裝置。更具體地，本發(fā)明涉及用于測量電弧爐的電極柱中的電極漿料的方法，其中電極柱包括鋼套管，該鋼管套圍繞并覆蓋著由基于石墨的材料所形成的電極漿料，所述電極柱設(shè)置有由觸靴元件(contact shoe element)形成的觸靴環(huán)，并且被放置成與鋼套管接觸以向電極傳導(dǎo)電流，在該方法中，通過將所述漿料從上面引入鋼套管而使電極柱充滿電極漿料，由此電極漿料經(jīng)過不同階段的演變，從鋼套管上部的原漿料變化到從觸靴環(huán)上面開始的區(qū)域中的融化漿料，再變化到在觸靴環(huán)下面的電極柱下部的焙燒漿料。進(jìn)一步地，本發(fā)明涉及用于測量電弧爐的電極柱中的電極漿料的裝置，其中電極柱包括鋼套管，該鋼管套圍繞并覆蓋著由基于石墨的材料所形成的電極漿料，所述電極柱設(shè)置有由觸靴元件形成的觸靴環(huán)，并且被放置成與鋼套管接觸以向電極傳導(dǎo)電流，由此通過將所述漿料從上面引入鋼套管而使電極柱充滿電極漿料，在鋼套管內(nèi)電極漿料經(jīng)過不同階段的演變，從鋼套管上部的原漿料變化到從觸靴環(huán)上面開始的區(qū)域中的融化漿料，再變化到在觸靴環(huán)下面的電極柱下部的焙燒漿料。
【背景技術(shù)】
[0002]電弧爐是用于熔化金屬和/或清渣的電操縱爐。該爐的操作是基于在分開的電極之間或在電極和被熔化的材料之間燃燒的電弧火焰。該爐可以通過交流或直流電流進(jìn)行操作。在電弧火焰在該材料和電極之間燃燒的情況下，在電弧火焰和被熔化的材料中產(chǎn)生熱。電能被傳導(dǎo)到垂直電極，該垂直電極相對于爐的中點通常位于對稱的三角形中。在直流熔爐的情況下，爐的中間有一個電極。爐中電極的裝配深度被連續(xù)地調(diào)整，因為由于電弧火焰它們的尖端被消耗。
[0003]電弧爐的索德伯格型電極是一個包含鋼套管的垂直柱，該鋼套管圍繞并覆蓋著由基于石墨的材料所形成的電極漿料。該電極柱被連續(xù)地填充有從上面引入到鋼套管內(nèi)的電極漿料。該漿料沿著柱體受制于不同的條件，使得裝料經(jīng)過不同階段的演變，從鋼套管上面的原漿料變化到從觸靴環(huán)上面開始的區(qū)域中的融化漿料，再變化到觸靴環(huán)下面的電極柱的下部中的焙燒漿料。
[0004]除了觸靴環(huán)，電極柱組件的下部還包括壓環(huán)和隔熱罩。觸靴環(huán)包括多個觸靴組件，該觸靴組件被設(shè)置為與鋼套管接觸的環(huán)，電極漿料在鋼套管內(nèi)部被燒結(jié)。觸靴元件向電極傳導(dǎo)電流。壓環(huán)設(shè)置在觸靴環(huán)的外側(cè)上，使得觸靴環(huán)被所述壓環(huán)圍繞。壓環(huán)包括多個彼此連接的壓塊，其作為一個環(huán)將觸靴壓靠在電極的鋼套管上。圍繞著電極柱組件的隔熱罩在電極柱組件的軸向上被設(shè)置在壓環(huán)上方。此外，隔熱罩包括多個相互連接的片段以形成環(huán)形的組件。
[0005]因此，由于爐子必須連續(xù)地且不間斷地工作，這就必須連續(xù)地將電極漿料引入鋼套管內(nèi)。因此，必須始終知道電極柱的高度，即漿料在垂直方向上的水平面，以便知道何時和多少漿料還必須被引入到鋼套管內(nèi)。進(jìn)一步地，因為漿料的狀態(tài)沿著漿料柱的高度而從原漿料到軟化的或融化的漿料再到焙燒的漿料在發(fā)生轉(zhuǎn)變，重要的是要知道每次存在的融化漿料的表面在哪個水平面上。這一信息被用于，例如過程的控制中。過度的軟漿料水平面和不足的軟漿料水平面在爐子的操作上產(chǎn)生不同的不利影響。同樣錯誤的是，例如不足的硬漿料水平面會導(dǎo)致令人驚奇的和有害的故障。
[0006]不同的方法和裝置已經(jīng)被用于確定電弧爐中電極的長度和/或狀態(tài)。如今，漿料柱的表面水平面的確定和測量通常利用作為測量儀器的線或帶(wire to tape)來手動地完成。手動的測量和確定并不總是足夠準(zhǔn)確的，并且進(jìn)而有時候因為極端的環(huán)境情況而很難執(zhí)行。
[0007]作為其它現(xiàn)有技術(shù)的方法和裝置的示例，參照公開文本EP1209243A2，其公開了一種用于感測電弧爐中電極狀態(tài)的多頻裝置。公開文本W(wǎng)02004/028213A1公開了一種電極柱和確定在活動爐的所述柱中電極的長度的方法。該柱是包括壁爐架的索德伯格柱，在壁爐架中，電極通過可動滑動夾具而在軸向上是可移動的。公開文本US2013/0127653A1公開了用于測量電極長度或確定電爐中電極的可消耗的截面位置的設(shè)備和裝置，其中所述測量通過雷達(dá)來執(zhí)行。公開文本US4761892公開了一種用于測量電爐中電極長度的裝置，其中所述測量是通過插入到爐中的測量桿來執(zhí)行的。
[0008]發(fā)明目的
[0009]本發(fā)明的目的是提供一種用于測量電弧爐的電極柱中電極漿料的方法和裝置，該方法和裝置克服了與現(xiàn)有技術(shù)相關(guān)的缺點和不足，特別是當(dāng)其面臨在惡劣環(huán)境中測量相關(guān)的問題和在過程控制中利用測量結(jié)果時。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的目的是通過本發(fā)明的用于測量電弧爐的電極柱中電極漿料的方法得到的，該方法的特征在于:
[0011]-在電極柱的頂部上提供多個激光裝置，每個所述激光裝置向下發(fā)射激光束，
[0012]-利用由第一激光裝置發(fā)射的激光束來確定鋼套管中的原漿料對應(yīng)于鋼套管中漿料筒的高度的水平面，
[0013]-利用由第二激光裝置發(fā)射的激光束以確定鋼套管中的融化漿料的水平面，和
[0014]-利用從激光裝置接收的數(shù)據(jù)來計算原漿料和融化漿料的水平面距觸靴環(huán)的距離。
[0015]該方法的特征還在于:
[0016]-在電極柱上在距觸靴環(huán)恒定距離處提供基準(zhǔn)桿，
[0017]-利用由所述第三激光裝置發(fā)射的激光束來確定基準(zhǔn)桿的位置，和
[0018]-利用基準(zhǔn)桿的位置數(shù)據(jù)來提高計算原漿料和融化漿料的水平面距觸靴環(huán)的距離的準(zhǔn)確性。
[0019]進(jìn)一步地，在該方法中，將從每個激光裝置接收的數(shù)據(jù)提供給該爐的自動化系統(tǒng)來用于計算并在用戶界面上在線呈現(xiàn)計算結(jié)果。
[0020]本發(fā)明的目的還通過本發(fā)明的用于測量電弧爐的電極柱中電極漿料的裝置來得至Ij，在該裝置中
[0021 ]-在電極柱的頂部上提供多個激光裝置以向下發(fā)射激光束，以便
[0022]-設(shè)置來自第一激光裝置的激光束以確定鋼套管中的原漿料對應(yīng)于鋼套管中漿料筒的高度的水平面，
[0023]-設(shè)置來自第二激光裝置的激光束以確定鋼套管中融化漿料的水平面，由此
[0024]-從激光裝置接收的數(shù)據(jù)被用來計算原漿料和融化漿料的水平面距觸靴環(huán)的距離。
[0025]進(jìn)一步地，在該裝置中
[0026]-在電極柱上在距觸靴環(huán)恒定距離處提供基準(zhǔn)桿，
[0027]-提供第三激光裝置并利用所述第三激光裝置發(fā)射的激光束來確定基準(zhǔn)桿的位置，由此
[0028]-利用基準(zhǔn)桿的位置數(shù)據(jù)來提高計算原漿料和融化漿料的水平面距觸靴環(huán)的距離的準(zhǔn)確性。
[0029]更進(jìn)一步地，從每個激光裝置接收的數(shù)據(jù)被布置以提供給該爐的自動化系統(tǒng)來用于計算并在用戶界面上在線呈現(xiàn)計算結(jié)果。
【附圖說明】
[0030]附圖被包括在內(nèi)以提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解并且構(gòu)成本說明書的一部分、圖解本發(fā)明的實施例并且與說明書一起幫助解釋本發(fā)明的原理。在附圖中:
[0031 ]圖1為電極柱組件和電弧爐的一部分的示意側(cè)視圖。
[0032]圖2為圖1中的電極柱組件上部上的細(xì)節(jié)的示意側(cè)視圖。
【具體實施方式】
[0033]圖1示出了電弧爐I的一部分的示意圖。爐I包括至少一個電極柱組件，但是它可以依賴于爐的類型和結(jié)構(gòu)而包括多個所述電極柱組件。
[0034]垂直的電極柱10包括鋼套管11，該鋼管套11圍繞并覆蓋著由基于石墨的材料所形成的電極漿料。電極柱1連續(xù)地填充有從上方引入鋼套管11的電極漿料。該漿料沿著柱體受制于不同的條件，使得其經(jīng)過不同階段的演變，從鋼套管11上部中的原漿料變化到觸靴環(huán)12上面開始的區(qū)域中的融化漿料，再變化到觸靴環(huán)12下面的電極柱10下部中的焙燒漿料18。
[0035]除了觸靴環(huán)12以外，電極柱組件的下部還包括壓環(huán)13和隔熱罩14。觸靴環(huán)12包括多個觸靴元件，該多個觸靴元件被設(shè)置為與鋼套管11接觸的環(huán)，電極漿料在鋼套管內(nèi)部被燒結(jié)。觸靴元件向電極傳導(dǎo)電流。壓環(huán)13設(shè)置在觸靴環(huán)12的外側(cè)上，使得觸靴環(huán)12被所述壓環(huán)13圍繞。壓環(huán)13包括多個彼此連接的壓塊，其作為一個環(huán)將觸靴壓靠在電極的鋼套管11上。圍繞著電極柱組件的隔熱罩14在電極柱組件的軸向上被設(shè)置在壓環(huán)13上方。此外，隔熱罩14包括多個相互連接的片段以形成環(huán)形的組件。
[0036]如上文已經(jīng)被解釋的，電極的材料在爐的使用過程中被耗損，因此電極漿料必須被連續(xù)地、周期性地或在必要時添加到鋼套管內(nèi)。因此，重要的是在所有時間都知道鋼套管11中漿料的量、漿料筒16的水平面和管11中融化漿料17的水平面。
[0037]如圖2示意性描述的，鋼套管11中電極漿料的水平面的測量，即在電極柱10的垂直方向上，是通過設(shè)置在電極柱10頂部上的激光裝置21，22，23來完成的。如圖2所示，三個激光裝置21，22，23設(shè)置在電極柱10的頂部，所述激光裝置優(yōu)先地發(fā)射激光束以測量目標(biāo)與激光裝置之間的距離。第一激光裝置21測量鋼套管11中漿料筒16的高度。也就是說，第一激光裝置21確定鋼套管11中原漿料16的水平面。第二激光裝置22測量融化漿料17的高度，或者換句話說確定鋼套管11中融化漿料17的水平面。
[0038]設(shè)置第三激光裝置23用于參考測量，并且在距觸靴環(huán)12恒定距離處在電極柱10上為第三激光裝置23安裝基準(zhǔn)桿24。第三激光裝置23確定基準(zhǔn)桿24與所述第三激光裝置23之間的距離，以使觸靴環(huán)12的相對位置被連續(xù)地獲知，并且其被用作參考數(shù)據(jù)。因此，當(dāng)知道了觸靴環(huán)12精確的相對位置時，鋼套管11中原漿料16和融化漿料17的水平面距觸靴環(huán)12的距離通過從三個激光裝置21，22，23接收的數(shù)據(jù)來計算。該計算在爐的自動化系統(tǒng)中執(zhí)行，并且該計算的結(jié)果在線顯示在用戶界面上。發(fā)射激光束的單一的激光裝置21，22，23可以通過激光掃描儀提供，特別是當(dāng)其為第一和第二激光裝置時。
[0039]通過本發(fā)明得到連續(xù)的測量，并且該測量可與自動化系統(tǒng)連接。自動化系統(tǒng)采集并儲存隨后被監(jiān)控的和用于電極控制的數(shù)據(jù)。
[0040]對本領(lǐng)域技術(shù)人員清楚的是隨著技術(shù)的進(jìn)步，本發(fā)明的基本思想可以通過各種方式實現(xiàn)。本發(fā)明及其實施例因此不限于以上描述的例子，相反，它們可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)變化。
【主權(quán)項】
1.一種用于測量電弧爐的電極柱中的電極漿料的方法，其中，電極柱(10)包括鋼套管(11)，所述鋼套管(11)圍繞并覆蓋著由基于石墨的材料所形成的電極漿料，并且所述電極柱(10)設(shè)置有由觸靴元件形成的并且被放置成與鋼套管(11)接觸以向電極傳導(dǎo)電流的觸靴環(huán)(12)，在該方法中，通過將所述漿料從上面引入鋼套管(11)內(nèi)而使電極柱(10)充滿電極漿料，由此電極漿料經(jīng)過不同階段的演變，從鋼套管(11)上部中的原漿料變化到在觸靴環(huán)(12)上面開始的區(qū)域中的融化漿料，再變化到在觸靴環(huán)(12)下面的電極柱(10)下部中的焙燒漿料(18)，其特征在于: -在電極柱(10)的頂部上提供多個激光裝置(21，22，23)，每個所述激光裝置向下發(fā)射激光束， -利用由第一激光裝置(21)發(fā)射的激光束來確定鋼套管(11)中的原漿料(16)對應(yīng)于鋼套管中的漿料筒的高度的水平面， -利用由第二激光裝置(22)發(fā)射的激光束來確定鋼套管(11)中的融化漿料(17)的水平面，以及 -采用從激光裝置(21，22，23)接收的數(shù)據(jù)來計算原漿料(16)和融化漿料(17)的水平面距觸靴環(huán)(12)的距離。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于測量電極漿料的方法，其特征在于: -在電極柱(10)上在距觸靴環(huán)(12)恒定距離處提供基準(zhǔn)桿(24)， -利用由第三激光裝置(23)發(fā)射的激光束來確定基準(zhǔn)桿(24)的位置，以及 -利用基準(zhǔn)桿(24)的位置數(shù)據(jù)來提高計算原漿料(16)和融化漿料(17)的水平面距觸靴環(huán)(12)的距離的準(zhǔn)確性。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于測量電極漿料的方法，其特征在于: -將從每個激光裝置(21，22，23)接收的數(shù)據(jù)提供給該爐的自動化系統(tǒng)以用于計算并在用戶界面上在線呈現(xiàn)計算結(jié)果。4.一種用于測量電弧爐的電極柱中的電極漿料的裝置，其中，電極柱(10)包括鋼套管(11)，所述鋼套管(11)圍繞并覆蓋著由基于石墨的材料所形成的電極漿料，且所述電極柱(10)設(shè)置有由觸靴元件形成的并且被放置成與鋼套管(11)接觸以向電極傳導(dǎo)電流的觸靴環(huán)(12)，由此通過將所述漿料從上面引入鋼套管(11)內(nèi)而使電極柱(10)充滿電極漿料，其中電極漿料在鋼套管(11)內(nèi)經(jīng)過不同階段的演變，從鋼套管上部中的原漿料變化到在觸靴環(huán)(12)上面開始的區(qū)域中的融化漿料，再變化到在觸靴環(huán)(12)下面的電極柱(10)的下部中的焙燒漿料(18)，其特征在于: -在電極柱(10)的頂部上提供多個激光裝置(21，22，23)以向下發(fā)射激光束，以便 -來自第一激光裝置(21)的激光束被設(shè)置以確定鋼套管(11)中的原漿料(16)對應(yīng)于鋼套管(11)中的漿料筒的高度的水平面， -來自第二激光裝置(22)的激光束被設(shè)置以確定鋼套管(11)中的融化漿料(17)的水平面，由此 -從激光裝置(21，22，23)接收的數(shù)據(jù)被用來計算原漿料(16)和融化漿料(17)的水平面距觸靴環(huán)(12)的距離。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于測量電極漿料的裝置，其特征在于 -在電極柱(10)上在距觸靴環(huán)(12)恒定距離處提供基準(zhǔn)桿(24)， -第三激光裝置(23)被提供以利用由所述第三激光裝置(23)發(fā)射的激光束來確定基準(zhǔn)桿(24)的位置，由此 -基準(zhǔn)桿(24)的位置數(shù)據(jù)被利用來提高計算原漿料(16)和融化漿料(17)的水平面距觸靴環(huán)(12)的距離的準(zhǔn)確性。6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的用于測量電極漿料的裝置，其特征在于-從每個激光裝置(21，22，23)接收的數(shù)據(jù)被布置以提供給該爐的自動化系統(tǒng)以用于計算并在用戶界面上在線呈現(xiàn)計算結(jié)果。
【文檔編號】F27B3/28GK105917735SQ201480071541
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2014年12月30日
【發(fā)明人】J·奧利拉
【申請人】奧圖泰(芬蘭)公司