用于测量电弧炉的电极柱中的电极浆料的方法和装置的制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于测量电弧炉的电极柱中的电极浆料的方法和装置。电极柱(10)包括围绕着电极浆料的钢套管(11)，所述电极柱(10)配置有触靴环(12)以向电极传导电流。通过将所述浆料从上面引入钢套管(11)内而使电极柱(10)充满电极浆料。电极浆料经过不同阶段的演变，从钢套管(11)上部的原浆料到融化浆料，再到电极柱(10)下部的焙烧浆料。在本发明中，多个激光装置设置在电极柱(10)的顶部。利用第一激光装置发射的激光束来确定原浆料(16)对应于钢套管(11)中浆料筒的高度的水平面。利用第二激光装置发射的激光束来确定钢套管(11)中融化浆料(17)的水平面。利用从激光装置接收的数据来计算原浆料(16)和融化浆料(17)的水平面距触靴环(12)的距离。
【专利说明】
用于测量电弧炉的电极柱中的电极浆料的方法和装置
技术领域
[0001 ]本发明涉及一种用于测量电弧炉的电极柱中的电极浆料的方法和装置。更具体地，本发明涉及用于测量电弧炉的电极柱中的电极浆料的方法，其中电极柱包括钢套管，该钢管套围绕并覆盖着由基于石墨的材料所形成的电极浆料，所述电极柱设置有由触靴元件(contact shoe element)形成的触靴环，并且被放置成与钢套管接触以向电极传导电流，在该方法中，通过将所述浆料从上面引入钢套管而使电极柱充满电极浆料，由此电极浆料经过不同阶段的演变，从钢套管上部的原浆料变化到从触靴环上面开始的区域中的融化浆料，再变化到在触靴环下面的电极柱下部的焙烧浆料。进一步地，本发明涉及用于测量电弧炉的电极柱中的电极浆料的装置，其中电极柱包括钢套管，该钢管套围绕并覆盖着由基于石墨的材料所形成的电极浆料，所述电极柱设置有由触靴元件形成的触靴环，并且被放置成与钢套管接触以向电极传导电流，由此通过将所述浆料从上面引入钢套管而使电极柱充满电极浆料，在钢套管内电极浆料经过不同阶段的演变，从钢套管上部的原浆料变化到从触靴环上面开始的区域中的融化浆料，再变化到在触靴环下面的电极柱下部的焙烧浆料。
【背景技术】
[0002]电弧炉是用于熔化金属和/或清渣的电操纵炉。该炉的操作是基于在分开的电极之间或在电极和被熔化的材料之间燃烧的电弧火焰。该炉可以通过交流或直流电流进行操作。在电弧火焰在该材料和电极之间燃烧的情况下，在电弧火焰和被熔化的材料中产生热。电能被传导到垂直电极，该垂直电极相对于炉的中点通常位于对称的三角形中。在直流熔炉的情况下，炉的中间有一个电极。炉中电极的装配深度被连续地调整，因为由于电弧火焰它们的尖端被消耗。
[0003]电弧炉的索德伯格型电极是一个包含钢套管的垂直柱，该钢套管围绕并覆盖着由基于石墨的材料所形成的电极浆料。该电极柱被连续地填充有从上面引入到钢套管内的电极浆料。该浆料沿着柱体受制于不同的条件，使得装料经过不同阶段的演变，从钢套管上面的原浆料变化到从触靴环上面开始的区域中的融化浆料，再变化到触靴环下面的电极柱的下部中的焙烧浆料。
[0004]除了触靴环，电极柱组件的下部还包括压环和隔热罩。触靴环包括多个触靴组件，该触靴组件被设置为与钢套管接触的环，电极浆料在钢套管内部被烧结。触靴元件向电极传导电流。压环设置在触靴环的外侧上，使得触靴环被所述压环围绕。压环包括多个彼此连接的压块，其作为一个环将触靴压靠在电极的钢套管上。围绕着电极柱组件的隔热罩在电极柱组件的轴向上被设置在压环上方。此外，隔热罩包括多个相互连接的片段以形成环形的组件。
[0005]因此，由于炉子必须连续地且不间断地工作，这就必须连续地将电极浆料引入钢套管内。因此，必须始终知道电极柱的高度，即浆料在垂直方向上的水平面，以便知道何时和多少浆料还必须被引入到钢套管内。进一步地，因为浆料的状态沿着浆料柱的高度而从原浆料到软化的或融化的浆料再到焙烧的浆料在发生转变，重要的是要知道每次存在的融化浆料的表面在哪个水平面上。这一信息被用于，例如过程的控制中。过度的软浆料水平面和不足的软浆料水平面在炉子的操作上产生不同的不利影响。同样错误的是，例如不足的硬浆料水平面会导致令人惊奇的和有害的故障。
[0006]不同的方法和装置已经被用于确定电弧炉中电极的长度和/或状态。如今，浆料柱的表面水平面的确定和测量通常利用作为测量仪器的线或带(wire to tape)来手动地完成。手动的测量和确定并不总是足够准确的，并且进而有时候因为极端的环境情况而很难执行。
[0007]作为其它现有技术的方法和装置的示例，参照公开文本EP1209243A2，其公开了一种用于感测电弧炉中电极状态的多频装置。公开文本W02004/028213A1公开了一种电极柱和确定在活动炉的所述柱中电极的长度的方法。该柱是包括壁炉架的索德伯格柱，在壁炉架中，电极通过可动滑动夹具而在轴向上是可移动的。公开文本US2013/0127653A1公开了用于测量电极长度或确定电炉中电极的可消耗的截面位置的设备和装置，其中所述测量通过雷达来执行。公开文本US4761892公开了一种用于测量电炉中电极长度的装置，其中所述测量是通过插入到炉中的测量杆来执行的。
[0008]发明目的
[0009]本发明的目的是提供一种用于测量电弧炉的电极柱中电极浆料的方法和装置，该方法和装置克服了与现有技术相关的缺点和不足，特别是当其面临在恶劣环境中测量相关的问题和在过程控制中利用测量结果时。
【发明内容】
[0010]本发明的目的是通过本发明的用于测量电弧炉的电极柱中电极浆料的方法得到的，该方法的特征在于:
[0011]-在电极柱的顶部上提供多个激光装置，每个所述激光装置向下发射激光束，
[0012]-利用由第一激光装置发射的激光束来确定钢套管中的原浆料对应于钢套管中浆料筒的高度的水平面，
[0013]-利用由第二激光装置发射的激光束以确定钢套管中的融化浆料的水平面，和
[0014]-利用从激光装置接收的数据来计算原浆料和融化浆料的水平面距触靴环的距离。
[0015]该方法的特征还在于:
[0016]-在电极柱上在距触靴环恒定距离处提供基准杆，
[0017]-利用由所述第三激光装置发射的激光束来确定基准杆的位置，和
[0018]-利用基准杆的位置数据来提高计算原浆料和融化浆料的水平面距触靴环的距离的准确性。
[0019]进一步地，在该方法中，将从每个激光装置接收的数据提供给该炉的自动化系统来用于计算并在用户界面上在线呈现计算结果。
[0020]本发明的目的还通过本发明的用于测量电弧炉的电极柱中电极浆料的装置来得至Ij，在该装置中
[0021 ]-在电极柱的顶部上提供多个激光装置以向下发射激光束，以便
[0022]-设置来自第一激光装置的激光束以确定钢套管中的原浆料对应于钢套管中浆料筒的高度的水平面，
[0023]-设置来自第二激光装置的激光束以确定钢套管中融化浆料的水平面，由此
[0024]-从激光装置接收的数据被用来计算原浆料和融化浆料的水平面距触靴环的距离。
[0025]进一步地，在该装置中
[0026]-在电极柱上在距触靴环恒定距离处提供基准杆，
[0027]-提供第三激光装置并利用所述第三激光装置发射的激光束来确定基准杆的位置，由此
[0028]-利用基准杆的位置数据来提高计算原浆料和融化浆料的水平面距触靴环的距离的准确性。
[0029]更进一步地，从每个激光装置接收的数据被布置以提供给该炉的自动化系统来用于计算并在用户界面上在线呈现计算结果。
【附图说明】
[0030]附图被包括在内以提供对本发明的进一步理解并且构成本说明书的一部分、图解本发明的实施例并且与说明书一起帮助解释本发明的原理。在附图中:
[0031 ]图1为电极柱组件和电弧炉的一部分的示意侧视图。
[0032]图2为图1中的电极柱组件上部上的细节的示意侧视图。
【具体实施方式】
[0033]图1示出了电弧炉I的一部分的示意图。炉I包括至少一个电极柱组件，但是它可以依赖于炉的类型和结构而包括多个所述电极柱组件。
[0034]垂直的电极柱10包括钢套管11，该钢管套11围绕并覆盖着由基于石墨的材料所形成的电极浆料。电极柱1连续地填充有从上方引入钢套管11的电极浆料。该浆料沿着柱体受制于不同的条件，使得其经过不同阶段的演变，从钢套管11上部中的原浆料变化到触靴环12上面开始的区域中的融化浆料，再变化到触靴环12下面的电极柱10下部中的焙烧浆料18。
[0035]除了触靴环12以外，电极柱组件的下部还包括压环13和隔热罩14。触靴环12包括多个触靴元件，该多个触靴元件被设置为与钢套管11接触的环，电极浆料在钢套管内部被烧结。触靴元件向电极传导电流。压环13设置在触靴环12的外侧上，使得触靴环12被所述压环13围绕。压环13包括多个彼此连接的压块，其作为一个环将触靴压靠在电极的钢套管11上。围绕着电极柱组件的隔热罩14在电极柱组件的轴向上被设置在压环13上方。此外，隔热罩14包括多个相互连接的片段以形成环形的组件。
[0036]如上文已经被解释的，电极的材料在炉的使用过程中被耗损，因此电极浆料必须被连续地、周期性地或在必要时添加到钢套管内。因此，重要的是在所有时间都知道钢套管11中浆料的量、浆料筒16的水平面和管11中融化浆料17的水平面。
[0037]如图2示意性描述的，钢套管11中电极浆料的水平面的测量，即在电极柱10的垂直方向上，是通过设置在电极柱10顶部上的激光装置21，22，23来完成的。如图2所示，三个激光装置21，22，23设置在电极柱10的顶部，所述激光装置优先地发射激光束以测量目标与激光装置之间的距离。第一激光装置21测量钢套管11中浆料筒16的高度。也就是说，第一激光装置21确定钢套管11中原浆料16的水平面。第二激光装置22测量融化浆料17的高度，或者换句话说确定钢套管11中融化浆料17的水平面。
[0038]设置第三激光装置23用于参考测量，并且在距触靴环12恒定距离处在电极柱10上为第三激光装置23安装基准杆24。第三激光装置23确定基准杆24与所述第三激光装置23之间的距离，以使触靴环12的相对位置被连续地获知，并且其被用作参考数据。因此，当知道了触靴环12精确的相对位置时，钢套管11中原浆料16和融化浆料17的水平面距触靴环12的距离通过从三个激光装置21，22，23接收的数据来计算。该计算在炉的自动化系统中执行，并且该计算的结果在线显示在用户界面上。发射激光束的单一的激光装置21，22，23可以通过激光扫描仪提供，特别是当其为第一和第二激光装置时。
[0039]通过本发明得到连续的测量，并且该测量可与自动化系统连接。自动化系统采集并储存随后被监控的和用于电极控制的数据。
[0040]对本领域技术人员清楚的是随着技术的进步，本发明的基本思想可以通过各种方式实现。本发明及其实施例因此不限于以上描述的例子，相反，它们可以在权利要求的范围内变化。
【主权项】
1.一种用于测量电弧炉的电极柱中的电极浆料的方法，其中，电极柱(10)包括钢套管(11)，所述钢套管(11)围绕并覆盖着由基于石墨的材料所形成的电极浆料，并且所述电极柱(10)设置有由触靴元件形成的并且被放置成与钢套管(11)接触以向电极传导电流的触靴环(12)，在该方法中，通过将所述浆料从上面引入钢套管(11)内而使电极柱(10)充满电极浆料，由此电极浆料经过不同阶段的演变，从钢套管(11)上部中的原浆料变化到在触靴环(12)上面开始的区域中的融化浆料，再变化到在触靴环(12)下面的电极柱(10)下部中的焙烧浆料(18)，其特征在于: -在电极柱(10)的顶部上提供多个激光装置(21，22，23)，每个所述激光装置向下发射激光束， -利用由第一激光装置(21)发射的激光束来确定钢套管(11)中的原浆料(16)对应于钢套管中的浆料筒的高度的水平面， -利用由第二激光装置(22)发射的激光束来确定钢套管(11)中的融化浆料(17)的水平面，以及 -采用从激光装置(21，22，23)接收的数据来计算原浆料(16)和融化浆料(17)的水平面距触靴环(12)的距离。2.根据权利要求1所述的用于测量电极浆料的方法，其特征在于: -在电极柱(10)上在距触靴环(12)恒定距离处提供基准杆(24)， -利用由第三激光装置(23)发射的激光束来确定基准杆(24)的位置，以及 -利用基准杆(24)的位置数据来提高计算原浆料(16)和融化浆料(17)的水平面距触靴环(12)的距离的准确性。3.根据权利要求1或2所述的用于测量电极浆料的方法，其特征在于: -将从每个激光装置(21，22，23)接收的数据提供给该炉的自动化系统以用于计算并在用户界面上在线呈现计算结果。4.一种用于测量电弧炉的电极柱中的电极浆料的装置，其中，电极柱(10)包括钢套管(11)，所述钢套管(11)围绕并覆盖着由基于石墨的材料所形成的电极浆料，且所述电极柱(10)设置有由触靴元件形成的并且被放置成与钢套管(11)接触以向电极传导电流的触靴环(12)，由此通过将所述浆料从上面引入钢套管(11)内而使电极柱(10)充满电极浆料，其中电极浆料在钢套管(11)内经过不同阶段的演变，从钢套管上部中的原浆料变化到在触靴环(12)上面开始的区域中的融化浆料，再变化到在触靴环(12)下面的电极柱(10)的下部中的焙烧浆料(18)，其特征在于: -在电极柱(10)的顶部上提供多个激光装置(21，22，23)以向下发射激光束，以便 -来自第一激光装置(21)的激光束被设置以确定钢套管(11)中的原浆料(16)对应于钢套管(11)中的浆料筒的高度的水平面， -来自第二激光装置(22)的激光束被设置以确定钢套管(11)中的融化浆料(17)的水平面，由此 -从激光装置(21，22，23)接收的数据被用来计算原浆料(16)和融化浆料(17)的水平面距触靴环(12)的距离。5.根据权利要求4所述的用于测量电极浆料的装置，其特征在于 -在电极柱(10)上在距触靴环(12)恒定距离处提供基准杆(24)， -第三激光装置(23)被提供以利用由所述第三激光装置(23)发射的激光束来确定基准杆(24)的位置，由此 -基准杆(24)的位置数据被利用来提高计算原浆料(16)和融化浆料(17)的水平面距触靴环(12)的距离的准确性。6.根据权利要求4或5所述的用于测量电极浆料的装置，其特征在于-从每个激光装置(21，22，23)接收的数据被布置以提供给该炉的自动化系统以用于计算并在用户界面上在线呈现计算结果。
【文档编号】F27B3/28GK105917735SQ201480071541
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2014年12月30日
【发明人】J·奥利拉
【申请人】奥图泰(芬兰)公司