专利名称：包围电弧的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及借助泡沫渣包围在电弧炉中点亮的电弧的方法，其中通过把碳载体加入位于钢水液池上方的渣而形成泡沫渣，测量发声并将其用于控制起泡碳的加入，本发明还涉及适用于该方法的装置。
在电弧炉工作中，人们努力减少电极反射损失。为了尽可能把电弧反射量的一部分引入冶炼物质中，众所周知地使浮于金属液上的渣起泡并用泡沫渣包围电弧。作为渣起泡剂地把碳载体加入炉中，其中通过额外吹入的氧气使碳燃烧，由此产生的碳酸气有助于形成泡沫渣。
在这种情况下，总在力求达到最佳渣厚度，因为如果泡沫渣厚度太小，则反射损失严重，而如果形成过多泡沫渣，则在炉出料时出现太高的能量损失。如果不是最佳渣量，则能量平衡受损。
DD228831A1公开了一种在电弧炉中包围电弧的方法，其中测量由电弧引起的发声并将其与预定极限值进行比较，当超过极限值时，通过适当装置把碳载体一直喷射到炉渣中，直到确定小于了预定的声音极限值。
在这篇文献中，在独立权利要求和实施例中都没有说明装入哪种适用于测量发声的测量装置，也没有说明以什么样的预定时间间隔测量这种发声并量化。它只说明了，通过碳载体加料强度来确定电弧炉的包围程度，而操作人员迄今仍是在客观鉴定后或根据操作特定的规范来控制加料强度。或许提到了，从此刻起在一定程度上使包围程度自动化。但没有规定可仿效的工业操作规范。
从EP0692544中知道了一种在三相电流式电弧炉中控制泡沫渣形成的方法，其中选择频率地进行振幅计算，当超过可由控制装置预定的声平时，对碳输送速率施加影响。这篇文献所述技术方案的缺点是，它被限制于对信噪比和有效性有有利影响的一些频率。
本发明的任务是提供一种包围在电弧炉中点亮的电弧的方法和装置并且可以通过结构简单的措施且尤其在考虑厚度的情况下可靠地调节泡沫渣体积。
本发明通过权利要求1的特征完成了该任务。其它权利要求是本发明的有利改进方案。基于电弧炉中的电弧发声，冶炼工人决定性地把声音灵敏性考虑用于鉴定炉中的泡沫渣状态。当电弧炉发声时，主要分成“交流声”与“咔喇声”。
“交流声”是基于炉供电频率地周期性点亮电弧。
与近旁闪电的霹雳声相似的“咔喇声”涉及突发形成等离子体通道和与之有关的压力波。由于电弧点亮条件在电弧炉中是持续而偶然改变的，所以也总是持续而偶然地出现等离子体通道的再形成并因而出现特定的咔喇声。
“交流声”如此在声音振幅谱外，即在100赫兹区域内，形成了一系列和谐的且标志频率的复振幅。但是，这种具有和谐频率的振幅随着频率增大而如此快速减小，以至在其它噪音电平上无法再听见。
我们吃惊地发现，形成等离子体通道和进而形成“咔喇声”的振幅谱不再局限于一些频率。听起来是咔喇声的发声的振幅散布于大范围内。与咔喇声有关的整个振幅表现为是泡沫渣状态的高效性，就象是在和谐频率下或选择这种频率时所出现的那样。频率众所周知地被称为音，多个单频被称为音调。与之相反，在有噪音的情况下，振幅在频段内是随机分布的。
根据本发明，作为咔喇声地测量形成时的声音的振幅谱。在一个时域内作为信号电平地测量与咔喇声有关的振幅并在快速傅里叶变换后将其转变为频段内的信号电平。代表咔喇噪音的振幅被送往计算机，在计算机中，该测量值被考虑用于加权泡沫渣。为此，最好在所谓的某个不连续频段的A加权(在这里，A加权相应于人听觉灵敏性)后达到一相似水平。随后，选择一个有效区。在最好大于200赫兹并小于1000赫兹的频段内的振幅在这个频段内进行积分。当超过或小于渣厚度和泡沫渣的预定值时，基于咔喇声的测量值被用于控制起泡碳的输送量。
可以有利地如此利用“咔喇声”的整个振幅谱，即通过频段内测量来进一步改善信噪比。当如此鉴定与咔喇声有关的频段内电平即它在一个几乎一样高的水平上时，这样的频段内测量是特别有效的。
除了起泡碳加入量以外，这种很高的有效性和高信噪比也被用于高分辨率地鉴定起泡碳喷枪的正确定位和被用于控制。
通过被安装在炉外的受保护位置上的定向传声器来校准测量咔喇声。测量咔喇声而得到的测量值作为测量信号被对称地输送并因而几乎不受故障信号的影响。
在实施方法时采用的定向传声器最好是无扩音器的电容传声器。
此外，给操作人员显示泡沫渣的实际状态，确切地说，目前通过监视器并通过采用计算机来进行这种显示，其中可以在任何时候调用过去记录。由此一来，可以适时地识别出泡沫渣体积的发展趋势并在小于或超过阈值前已采取措施。
在附图中示出了本发明的一个例子，其中
图1是炉设备的示意图；图2表示信号处理；图3表示预定时间后的信号测量的一个例子。
图1表示电弧炉10，它具有一个底炉以及一个通过盖子13封闭的上炉12。一个电极21穿过盖子13。一道电弧22在电极21和金属熔液M之间点亮。电弧22被泡沫渣S覆盖住。
在炉子外，用一个定向传声器41来测量噪音G。定向传声器41通过连接测量线路42与一台计算机43相连。传声器41的输出端以及连接测量线路42可以是对称的，计算机43的输入端可以是差动的。
适于控制地使计算机43与一个执行机构34相连，执行机构与一个致动器32相连。致动器32通常是一个泵，它通过输送管路33以及喷枪把碳载体从储备容器31中送入炉10中。
另外，计算机43与一个实际显示泡沫渣体积或泡沫渣厚度的实际状态监视器44相连并与一个打点式记录仪45相连，可以在任何时间内通过该打点式记录仪来表明噪音发展趋势。
图2表示用于泡沫渣探测的声音信号的信号处理。其中曲线a示出了时间段内的信号电平。经过快速傅里叶变换，人们得到曲线b，该曲线表示频段内的信号电平。通过加权如通过A加权，人们得到曲线c，它使与咔喇声有关的振幅达到比较相近的水平。通过选择一个有效区，人们得到曲线d。通过频段内积分，获得信号电平的标准。还进行校准的时间测量，这在曲线f中示出了。
在图3中示出了40分钟内的有关信号电平。总共指出了三个区域，确切地说是这三个区域α，其中电弧可靠地被渣覆盖住，β，其中尽可能覆盖住电弧，在这里，它是随意确定的中间区，
γ，其中未覆盖住电弧。在这里，涉及到现场记录，现场记录明确示出了，可以清楚识别出渣的状况，确切地说，在这样的时间特性曲线中，即其中可以可靠地进行干涉并提供抗干扰措施。
附图标记一览表10-电弧炉；11-底炉；12-上炉；13-盖子；21-电极；22-电弧；31-储备容器；32-致动器；33-输送线路；34-执行机构；41-定向传声器；42-连接测量线路；43-计算机；44-监视器；45-打点式记录仪；S-泡沫渣；M-金属熔液；G-噪音；
权利要求
1.一种借助泡沫渣包围在电弧炉中点亮的电弧的方法，所述泡沫渣是通过把碳载体加入位于钢水液池上方的渣而形成的，其中测量发声并将其用于控制起泡碳的加入，其特征在于，a)作为咔喇声(发出霹雳声)地测量在形成时的声音的振幅谱；b)对与咔喇声有关的振幅进行加权并达到一个相似水平并将其送往一挨计算机；c)在计算机中，加权测量值被考虑用于控制泡沫渣，当大于或小于一个预定值时，使用该加权测量值以便影响用于使渣起泡的碳载体的加入量。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，借助所谓的A加权进行把代表咔喇声的频段内振幅变换到一个相似水平。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过测量在一个可预定的频段内的加权振幅而形成一个电平，该电平代表咔喇声并进而代表泡沫渣包围电弧的情况。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，选择一个200赫兹-1000赫兹的频段。
5.至少如前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，测量涉及振幅的信号的发展趋势并且将其用于控制输入碳载体的速率。
6.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，当大于或小于一个预定值时，对碳喷枪的定位施加影响。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，测量信号对称地从传声器被送往计算机。
8.一种执行尤其是如权利要求1所述的方法的包围在工作中点亮于电弧炉中的电弧的装置，其中电弧炉具有一个炉子，可以通过一个盖子封闭所述炉子，一个电极可以穿过该盖子，所述装置具有一个用于粉末介质和/或气态介质的且使一个储备容器与该炉子相连的输送装置以及一个计算机，该计算机与一个用于测量发声的传声器、一个控制要从储备容器中输出的起泡介质的致动器相连，其特征在于，设置用于测量咔喇声的定向传声器(41)，在定向传声器(41)和计算机(43)之间设有对称连接线路(42)。
9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，定向传声器(41)被设计成无扩音器的电容传声器并具有对称的输出端。
10.如权利要求8所述的装置，其特征在于，计算机(43)具有用于接收测量信号的差动输入端。
11.如权利要求8或9所述的装置，其特征在于，监视器(44)与计算机(43)相连，以便显示出泡沫渣(S)的“实际状态”和“趋势状态”。
全文摘要
本发明涉及一种借助泡沫渣(S)包围在电弧炉(10)中点亮的电弧(22)的方法,所述泡沫渣是通过把碳载体加入位于钢水液池上方的渣而形成的,在这里测量发声并将其用于控制起泡碳的加入。在这种情况下,作为咔喇声(发出霹雳声)地测量在形成时的声音的振幅谱。对与咔喇声有关的振幅进行加权并使其达到一个相似水平并送往计算机(43)。在计算机(43)中,该加权测量值被考虑用于控制泡沫渣,当大于或小于预定值时,采用该加权测量值以便影响用于使渣起泡的碳载体的输入(32,33)。本发明还涉及相应适用的装置。
文档编号C22B9/20GK1379826SQ00814312
公开日2002年11月13日 申请日期2000年10月10日 优先权日1999年10月13日
发明者N·厄贝尔, W·赖歇尔特, P·蒙黑姆, G·格伦 申请人:Sms迪马格股份公司