СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАСХОДА ЭЛЕКТРОДНОГО МАТЕРИАЛА ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ЭЛЕКТРОПЕЧИ Российский патент 2017 года по МПК H05B7/10 G01G9/00 F27B3/08 

Настоящее изобретение касается способа определения расхода электродного материала при эксплуатации электропечи и в частности, дуговой печи для производства стали.

Электропечи и, в частности, дуговые печи применяются, в том числе, для нагрева и расплавления загружаемого материала, который, в частности, может содержать сталь или другие металлы и разные добавки. При этом дуговые печи находят применение, в частности, при производстве и восстановлении стали или других металлов путем расплавления вторичного сырья, в частности, металлических ломов, таких как, например, стальной скрап.

В дуговой печи электрическое напряжение подается между по меньшей мере одной электродной колонной и находящейся в дуговой печи шихтой, которая находится в электрическом контакте с подовым электродом дуговой печи. Благодаря подаваемому электрическому напряжению между обращенной к шихте вершиной электродной колонны и шихтой создается электрическая дуга, при этом создаваемая электрической дугой тепловая энергия, в частности, вследствие теплового излучения и теплопроводности, передается шихте. Таким образом шихта может нагреваться до температур выше ее температуры плавления, например, до температур, равных приблизительно 1800°C, и при этом расплавляться. Для забора полученного расплава из электропечи выполняется выпуск, после чего осуществляется новая завалка или, соответственно, загрузка электропечи шихтой.

Электродная колонна обычно состоит из нескольких электродов, изготовленных из графитного материала, которые соединены друг с другом посредством расположенных на их концах соединительных элементов, называемых резьбовыми ниппелями и ввернутыми в соответствующие углубления на концах электродов. При эксплуатации дуговой печи электроды, на которых создается электрическая дуга, подвержены экстремальным электрическим, а также тепловым нагрузкам, из-за чего они, в частности, на своем нижнем, обращенном к шихте конце подвержены значительному износу или, соответственно, обгоранию. По этой причине в таких печах обычно применяются не отдельные электроды, а электродные колонны, которые закреплены на кронштейне и во время эксплуатации печи в печи постепенно смещаются вниз, чтобы компенсировать возникающее вследствие износа электрода укорочение электродной колонны и таким образом сохранять постоянное расстояние между нижним концом электродной колонны и поверхностью шихты. Следовательно, под электродной колонной понимается не только состоящая из нескольких электродов электродная колонна, но и электродная колонна, которая уже израсходована или, соответственно, обгорела в такой степени, что она включает в себя только лишь один частично израсходованный или, соответственно, обгоревший электрод. При применении таких электродных колонн печь может эксплуатироваться без перебоев дольше, чем в случае применения отдельных электродов. Когда длина электродной колонны становится меньше определенной минимальной длины, к ее верхнему концу вручную или предпочтительно машинным способом привертываются один или несколько новых электродов. Это привертывание в одном случае может осуществляться к электродной колонне, находящейся в печи; альтернативно этому электродная колонна может предварительно извлекаться из печи посредством транспортировочного устройства и после привертывания одного или нескольких электродов снова вводиться в печь.

Расход электродного материала и, следовательно, электродов в электропечи является существенной частью эксплуатационных затрат электропечи и может составлять, например, примерно 5% эксплуатационных затрат. Соответственно этому удельный расход электродного материала в отношении количества полученного расплава, то есть, например, отношение израсходованного электродного материала к восстановленной стали, представляет собой важный рабочий параметр. При этом удельный расход электродного материала зависит от различных параметров воздействия, например, от используемого электродного материала, от рабочего тока и от состава и качества шихты.

Чтобы, например, оценить воздействие разных способов эксплуатации электропечи и/или разных рабочих параметров процесса плавки в отношении удельного расхода электродного материала электропечи и таким образом получить возможность оптимизации эксплуатации электропечи, требуется определить расход электродного материала электропечи. При этом, в частности, предпочтительно определять расход электродного материала отдельно для разных интервалов эксплуатации электропечи, чтобы можно было дифференцированно анализировать удельный расход электродов в зависимости от разных условий эксплуатации, действующих в течение отдельных интервалов эксплуатации.

С этой целью известно, что для определенного периода времени, например, одного месяца, определяется количество забранных со склада и добавленных на электродную колонну электродов, и отсюда рассчитывается вышеназванное отношение израсходованного электродного материала к восстановленной стали. Но таким образом не могут определяться достаточно точные значения для более коротких периодов времени, например, нескольких или даже одной недели, нескольких дней или часов и, в частности, для периода времени между двумя последовательными выпусками, так как количество электродного материала, еще содержащегося в электродной колонне в начале и в конце рассматриваемого интервала времени, остается соответственно неучтенным.

Кроме того, с этой целью могут применяться системы камер, чтобы до и после интервала эксплуатации электропечи соответственно снимать изображение электродной колонны, чтобы регистрировать скорость обгорания электродной колонны, возникающего в течение интервала эксплуатации. Впрочем, необходимы значительные затраты материала и рабочей силы для съемки и соответствующей аналитической оценки этих изображений. Кроме того, съемка изображений может осуществляться только при открытой крышке электропечи и, таким образом, только в особые моменты времени во время эксплуатации электропечи, так что этот способ является ограниченным с точки зрения его гибкости в отношении возможных интервалов времени регистрации расхода. Кроме того, с помощью этого способа также не получается точная оценка расхода электродов.

Поэтому задачей настоящего изобретения является создать способ и устройство, которые обеспечивают возможность точного и надежного определения расхода электродного материала при эксплуатации электропечи в течение любого интервала времени, в частности, короткого интервала эксплуатации, такого как между одним и следующим выпуском, и, кроме того, которые можно реализовать при низких затратах материала и, в частности, при низких затратах рабочей силы.

В соответствии с изобретением эта задача решается с помощью способа определения расхода электродного материала при эксплуатации электрической печи, в частности, дуговой печи для производства стали, причем этот способ включает в себя определение веса по меньшей мере одной расположенной в электропечи или вводимой в нее электродной колонны с помощью весового устройства.

Путем определения в соответствии с изобретением веса расположенной в электропечи или вводимой в нее электродной колонны с помощью весового устройства надежно и непосредственно определяется точное значение количества электродного материала, поступающего для использования в электропечи к этому моменту времени. В частности, при этом определении, когда оно выполняется по меньшей мере в два разных момента времени, также непосредственно определяется, сколько электродного материала находилось в электропечи в начале и в конце этого интервала времени, определяемого моментами времени. По разности определенных таким образом значений веса может определяться точное значение электродного материала, израсходованного в соответствующий интервал времени, например, между двумя последовательными выпусками из электропечи. Таким образом, возможно простое, точное и надежное определение расхода электродного материала в течение интервала эксплуатации электропечи, выбираемого произвольно коротким.

Для минимизации и по возможности для полного предотвращения затрат времени и рабочей силы на определение расхода электродного материала вес по меньшей мере одной электродной колонны в предлагаемом изобретением способе определяется предпочтительно автоматически. Например, весовое устройство может управляться посредством автоматического управления для определения измеряемого значения веса электродной колонны в заданные моменты времени.

Для определения расхода электродного материала, возникающего в определенный интервал времени или эксплуатации электропечи, в усовершенствованном варианте воплощения изобретения предлагается определять вес по меньшей мере одной электродной колонны по меньшей мере в два разных момента времени. Тогда расход электродного материала в течение интервала времени, определенного двумя моментами времени, может определяться путем нахождения разности двух значений веса. В частности, вес по меньшей мере одной электродной колонны может определяться непосредственно до и после непрерывного интервала процесса плавки электропечи, то есть до и после непрерывного интервала времени, в течение которого электродная колонна для нагрева или, соответственно, расплавления шихты электропечи непрерывно снабжается током. Конечно, вес электродной колонны может также определяться до и после более длинного интервала времени, который включает в себя несколько выполняемых с временными промежутками интервалов процесса плавки электропечи.

Так как способ особенно предпочтительно может служить для анализа влияния разных условий эксплуатации на расход электродного материала, расход электродного материала предпочтительно определяется для разных интервалов процесса плавки, при этом в течение отдельных интервалов процесса плавки имеются разные условия эксплуатации, например, установлены плотности тока разной величины или применяются разные сорта стали, при этом значения расхода для каждого интервала определяются путем определения и нахождения разности весов электродной колонны непосредственно до и после данного интервала процесса плавки.

Например, вес электродной колонны может определяться непосредственно до и после интервала времени от выпуска до выпуска из электропечи, то есть непосредственно до и после интервала времени процесса плавки, который следует непосредственно за выпуском из электропечи и который длится до следующего выпуска из электропечи.

При эксплуатации электропечи обычно через равные интервалы новые электроды добавляются на электродную колонну и соединяются с ней, в частности, привертываются к ней для компенсации расхода электродного материала, вызванного обгоранием электродной колонны, происходящим при эксплуатации печи. Это добавление новых электродов происходит предпочтительно между двумя последовательными интервалами процесса плавки электропечи и, следовательно, к обесточенной электродной колонне. В случае добавления электрода на электродную колонну вес электродной колонны может определяться непосредственно перед добавлением нового электрода, в частности, чтобы на основании этого можно было определить расход электродного материала в течение интервала процесса плавки, выполненного перед добавлением электрода. Альтернативно или же предпочтительно дополнительно вес электродной колонны может определяться непосредственно после добавления нового электрода, причем, в частности, в качестве исходного значения для расчета расхода электродного материала в течение интервала процесса плавки, следующего за добавлением электрода. Предпочтительно определяются оба указанных выше веса. Также может определяться только вес электродной колонны непосредственно перед добавлением нового электрода, и на основании этого путем суммирования веса добавленного электрода может вычисляться вес электродной колонны непосредственно после добавления нового электрода.

Когда известен точный вес добавляемого на электродную колонну электрода, известный вес добавляемого электрода может также использоваться для калибровки весового устройства. С этой целью вес добавляемого электрода может, например, измеряться с помощью весового устройства, и измеренное значение сравниваться с известным фактическим весом добавляемого электрода, и так, в зависимости от результата сравнения, калиброваться весовое устройство. Предпочтительно измерение веса добавляемого электрода осуществляется, в то время как электрод транспортируется к электродной колонне для добавления на электродную колонну или непосредственно перед добавлением электрода на электродную колонну. Кроме того, по одному из предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения может быть предусмотрено, что при каждом добавлении нового электрода на электродную колонну выполнять измерение веса добавляемого или добавленного электрода и соответствующую калибровку весового устройства.

По одному из предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения предпочтительно автоматически записывать определенный, как описано выше, вес электродной колонны, причем, например, с применением соответствующего электронного запоминающего устройства. Таким образом может создаваться обширная база данных разных аналитических оценок, касающихся расхода электродного материала электропечи.

В рамках настоящего изобретения, кроме того, предпочтительно также регистрировать количество расплава, полученного в электропечи в рассматриваемый момент времени или, соответственно, в течение рассматриваемого или, соответственно, рассматриваемых интервалов времени, чтобы по частному от расхода электродного материала и полученного расплава можно было определять удельный расход электродного материала электропечи.

Предпочтительно при предлагаемом изобретением способе определение веса осуществляется с помощью весового устройства, интегрированного в рабочее устройство установки, включающей в себя электропечь. В этом контексте «интегрированное» означает, что по меньшей мере один конструктивный элемент и предпочтительно все конструктивные элементы весового устройства образуют один конструктивный и/или функциональный блок, включающий в себя по меньшей мере один элемент рабочего устройства.

По другому предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения по меньшей мере одно весовое устройство для определения веса по меньшей мере одной электродной колонны интегрировано в транспортировочное устройство, с помощью которого электродная колонна, расположенная в электропечи и предпочтительно удерживаемая в электропечи с помощью удерживающего устройства, размещается и транспортируется в электропечи и/или транспортируется из электропечи, и/или с помощью которого электродная колонна, расположенная вне электропечи, транспортируется в электропечь. Удерживающее устройство представляет собой, например, удерживающее устройство, с помощью которого электродная колонна во время процесса плавки электропечи удерживается в электропечи в нужном положении и в зависимости от степени обгорания электродов постепенно смещается вниз, чтобы компенсировать укорочение электродной колонны, возникающее вследствие обгорания электродов, и так поддерживать постоянное расстояние между нижним концом электродной колонны и поверхностью шихты. Вес электродной колонны в этом варианте осуществления может определяться без необходимости полного извлечения электродной колонны из электропечи и/или из удерживающего устройства. Например, транспортировочное устройство может использоваться для того, чтобы поднимать и/или опускать электродную колонну между двумя интервалами процесса плавки относительно электропечи или, соответственно, относительно удерживающего устройства, например, чтобы регулировать расстояние от электродной колонны до шихты печи, в частности, после того, как на электродную колонну был добавлен новый электрод. Чтобы иметь возможность размещать электродную колонну, транспортировочное устройство имеет предпочтительно сцепное устройство для сцепления с электродной колонной. Кроме того, удерживающее устройство может содержать регулировочное устройство, с помощью которого удерживающее устройство и, в частности, также удерживаемая удерживающим устройством электродная колонна может регулироваться по своему положению и в частности, может регулироваться по высоте. С этой целью регулировочное устройство может, например, включать в себя гидравлическую систему. При этом варианте осуществления весовое устройство может быть интегрировано в такое регулировочное устройство удерживающего устройства.

При этом транспортировочное устройство может также, в частности, использоваться для того, чтобы добавлять на электродную колонну новый электрод и соединяться с ней.

При этом добавляемый электрод может транспортироваться с помощью транспортировочного устройства из исходного положения в положение непосредственно вертикально над электродной колонной, при необходимости удерживаемой с помощью удерживающего устройства, при этом транспортировочное устройство может иметь блок позиционирования, такой как, например, лазерный блок, с помощью которого может контролироваться точная взаимная ориентация и/или позиционирование нового электрода и электродной колонны. Приведенный в правильное положение электрод может соединяться с электродной колонной, например, путем привертывания предусмотренного в электроде ниппеля. После того, как на электродную колонну были добавлены один или несколько новых электродов, электродная колонна может высвобождаться из удерживающего устройства и с помощью транспортировочного устройства опускаться несколько дальше в направлении электропечи, чтобы достичь необходимого расстояния между вершиной электродной колонны и шихтой электропечи, прежде чем электродная колонна снова будет зафиксирована удерживающим устройством и удерживаться в нужном положении. Альтернативно этому транспортировочное устройство может также перемещать электродную колонну от удерживающего устройства в другое положение в электропечи или вне электропечи, чтобы там прикрепить к электродной колонне один или несколько новых электродов, прежде чем наращенная таким образом электродная колонна снова будет направлена к удерживающему устройству, зафиксирована там и удерживаться в нужном положении.

Транспортировочное устройство представляет собой, например, крановое устройство, включающее в себя, например, крановую тележку, которая предпочтительно движется по проходящему перпендикулярно над электропечью и/или удерживающим устройством, предпочтительно горизонтальному подкрановому пути. В качестве сцепного устройства крановое устройство может включать в себя, например, расположенный на тросе кранового устройства крановый крюк, к которому может подвешиваться электродная колонна. Весовое устройство в этом варианте осуществления может, например, включать в себя крановые весы, висящие между крановым крюком и подкрановым путем кранового устройства.

По другому предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения весовое устройство интегрировано в удерживающее устройство, с помощью которого электродная колонна удерживается в течение процесса плавки электропечи. Так как электродная колонна обычно в течение преобладающей части времени эксплуатации электропечи удерживается удерживающим устройством, интегрированное в удерживающее устройство весовое устройство обеспечивает возможность определения веса электродной колонны практически в любые моменты времени и, следовательно, по меньшей мере практически непрерывно, без необходимости изменения для этого процесса эксплуатации электропечи или выполнения дополнительных движений электродной колонны. В частности, в этом варианте осуществления весовое устройство может быть также дополнительно выполнено и применяться для того, чтобы регистрировать, измерять и при необходимости записывать колебания, возникающие в течение процесса плавки электропечи, которые, в частности, могут возникать в электродной колонне вследствие создания электрических дуг с помощью электродной колонны, так что весовое устройство выполняет двойную функцию.

Для регистрации колебательного состояния может, например, с помощью весового устройства определяться вес электродной колонны во время эксплуатации электропечи. Во время эксплуатации электропечи, например, вследствие создания электрических дуг на электродную колонну дополнительно к силе тяжести действуют силы, которые могут вызывать колебательное движение электродной колонны. Для этого предпочтительно вес электродной колонны определяется во время эксплуатации электропечи с помощью весового устройства непрерывно или по меньшей мере квазинепрерывно, например, с временным разрешением от 1 до 500 Гц. Путем аналитической оценки значений, определенных с помощью весового устройства во время эксплуатации электропечи, может распознаваться такое колебательное состояние электродной колонны, причем в этом варианте осуществления, в частности, также может определяться частота и/или амплитуда колебания. При этом могут, в частности, распознаваться опасные для электрода ускорения или, соответственно, частоты колебаний, и управление печи и/или установка электрода могут адаптироваться в зависимости от результата этого распознавания, при этом, в частности, может выполняться автоматическое аварийное отключение, прежде чем наступит критическое состояние. Кроме того, регистрация или, соответственно, измерение колебательного состояния электродной колонны может также, например, использоваться для оценки состояния эксплуатации электропечи. Например, с помощью регистрации колебательного состояния могут обнаруживаться вклинивания скрапа, распознаваться неконтролируемые пробои или, соответственно, электрические дуги от электродной колонны на стенку электропечи или предсказываться опасность разрушения электродов и предотвращаться разрушения электродов. По другому варианту осуществления может быть предусмотрено, чтобы по зарегистрированному колебательному состоянию электродной колонны может определяться высота пенистого шлака электропечи. Зарегистрированные, как описано выше, данные могут также использоваться для адаптации и оптимизации эксплуатации электропечи. В частности, может достигаться значительное уменьшение теплового излучения и вместе с тем более эффективная эксплуатация электропечи, и/или может достигаться уменьшение колебания электродной колонны или, соответственно, более плавный режим работы электропечи.

Удерживающее устройство для электродной колонны, которое описано выше, может иметь кронштейн, который проходит над печью в горизонтальном направлении и на своем обращенном к печи конце имеет гнездо или, соответственно, крепление для электродной колонны. Это крепление может иметь по меньшей мере две находящиеся друг напротив друга зажимные колодки, с помощью которых электродная колонна может зажиматься на кронштейне. Начинаясь от кронштейна, электродная колонна проходит предпочтительно сквозь отверстие крышки печи в вертикальном направлении внутрь электропечи. Наряду с этим удерживающее устройство может включать в себя по существу вертикальную стойку, к верхнему концу которой примыкает кронштейн. Удерживающее устройство может быть выполнено с возможностью регулировки по высоте в вертикальном направлении, чтобы можно было регулировать высоту электродной колонны так, чтобы, несмотря на изменяющуюся вследствие обгорания электродной колонны длину электродной колонны, сохранялось необходимое расстояние между вершиной электродной колонны и шихтой электропечи. Удерживающее устройство и, в частности, кронштейн удерживающего устройства предпочтительно служит, кроме того, для того, чтобы снабжать электродную колонну током во время процесса плавки электропечи, и для этого предпочтительно посредством кабеля соединено с источником электрической мощности.

В усовершенствованном варианте осуществления изобретения предлагается определять вес электродной колонны с использованием по меньшей мере одного элемента, который предпочтительно представляет собой тензодатчик, датчик силы и/или элемент измерения давления, расположенный в гидравлической системе для регулировки удерживающего устройства электродной колонны. По меньшей мере один тензодатчик может при этом представлять собой, например, металлический тензодатчик или оптический тензодатчик и/или по меньшей мере один датчик силы может представлять собой датчик веса. Расположенный на кронштейне удерживающего устройства тензодатчик измеряет растяжение или, соответственно, растягивающее напряжение, создаваемое в кронштейне весом электродной колонны, на основании чего может определяться вес электродной колонны. В принципе, тензодатчик может быть также расположен на предпочтительно вертикальной стойке удерживающего устройства, на которой установлен кронштейн, или между стойкой и кронштейном. Однако предпочтительно тензодатчик располагается в области наибольшего растяжения кронштейна, причем в частности, на верхней стороне кронштейна, вблизи стойки, на которую опирается кронштейн, и/или примерно в середине кронштейна, рассматриваемой в направлении ширины кронштейна, но при этом тензодатчик может быть также расположен за пределами этой середины. Кроме того, вышеназванная гидравлическая система может быть выполнена для того, чтобы регулировать удерживающее устройство и помещенную в удерживающем устройстве электродную колонну по ее положению, причем, в частности, по высоте. Установленный в гидравлической системе элемент измерения давления, который измеряет давление гидравлической жидкости гидравлической системы, специально предназначен для того, чтобы определять вес удерживаемой удерживающим устройством электродной колонны. В принципе, весовое устройство может быть интегрировано в любое регулировочное устройство удерживающего устройства, выполненное для осуществления регулировки, как описано выше.

Датчик силы, в частности датчик веса, также предназначается для определения веса электродной колонны и может быть расположен, например, на кронштейне и/или стойке удерживающего устройства, при этом датчик веса при осуществлении измерения предпочтительно соединен как с кронштейном, так и со стойкой удерживающего устройства. В принципе, весовое устройство может также включать в себя несколько тензодатчиков и/или несколько датчиков силы, причем несколько тензодатчиков и/или датчиков силы могут либо выполнять независимые друг от друга измерения веса или, соответственно, растяжения, либо для получения одного общего значения измерения быть надлежащим образом подключены друг к другу.

Другим преимуществом приведенного выше варианта осуществления является то, что тензодатчик и датчик силы, кроме того, предназначены каждый для того, чтобы в течение процесса плавки электропечи регистрировать, измерять и при необходимости записывать колебания, возникающие в электродной колонне или связанных с ней конструктивных элементах.

Предпочтительно для определения веса электродной колонны с помощью весового устройства выполняется калибровка весового устройства.

По одному из предпочтительных вариантов осуществления вес электродной колонны определяется в момент времени, в который электродная колонна не снабжается током. Так как в этот момент времени в электродной колонне не возникают колебания, создаваемые электрическими дугами, таким образом возможно особенно точное измерение веса электродной колонны.

В рамках настоящего изобретения вес электродной колонны предпочтительно определяется, когда электродная колонна по меньшей мере частично находится в электропечи и/или удерживается удерживающим устройством для электродной колонны. При этом можно обойтись без извлечения электродной колонны специально для определения веса из электропечи и/или удерживающего устройства, благодаря чему предотвращаются дополнительные затраты времени на определение расхода электродного материала.

Другим объектом изобретения является устройство для определения расхода электродного материала электропечи, в частности, дуговой печи для производства стали, причем устройство включает в себя по меньшей мере одно весовое устройство для определения веса по меньшей мере одной расположенной в электропечи или вводимой в нее электродной колонны, при этом весовое устройство интегрировано в рабочее устройство установки, включающей в себя электропечь. Такое устройство можно реализовать с низкими затратами и предназначается, в частности, для выполнения описанного выше предлагаемого изобретением способа. Преимущества и предпочтительные варианты осуществления, описанные выше в связи со способом определения расхода электродного материала, относятся соответственно к устройству для определения расхода электродного материала.

По одному из предпочтительных вариантов осуществления изобретения устройство выполнено для того, чтобы автоматически определять вес электродной колонны. Для этого устройство может, например, включать в себя электронную систему управления, которая автоматически управляет весовым устройством для определения веса электродной колонны и получения соответствующего значения измерения, которое при необходимости записывается.

Кроме того, предпочтительно, чтобы устройство включало в себя электронное запоминающее устройство и было выполнено для того, чтобы автоматически записывать вес электродной колонны в электронном запоминающем устройстве, чтобы таким образом обеспечить возможность всеобъемлющей аналитической оценки и анализа данных, касающихся расхода электродного материала.

По другому варианту осуществления настоящего изобретения весовое устройство интегрировано в транспортировочное устройство, которое выполнено для того, чтобы размещать электродную колонну, расположенную в электропечи и предпочтительно удерживаемую в электропечи удерживающим устройством, и транспортировать в электропечи и/или транспортировать из электропечи, и/или для того, чтобы транспортировать электродную колонну, расположенную вне электропечи, в электропечь. Как описано подробнее выше в связи с предлагаемым изобретением способом, транспортировочное устройство включает в себя предпочтительно крановое устройство, причем весовое устройство может иметь расположенные на крановом устройстве крановые весы.

По другому предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения весовое устройство интегрировано в удерживающее устройство, которое выполнено для того, чтобы удерживать электродную колонну в течение процесса плавки электропечи. Предпочтительно весовое устройство, как описано выше в связи с предлагаемым изобретением способом, интегрировано в кронштейн удерживающего устройства. Кроме того, весовое устройство может быть также интегрировано в регулировочное устройство, которое описано выше в связи со способом, в частности в гидравлическую систему, для регулировки удерживающего устройства.

Весовое устройство включает в себя предпочтительно по меньшей мере один элемент, который предпочтительно представляет собой тензодатчик, датчик силы и/или элемент измерения давления, установленный в гидравлической системе для регулировки удерживающего устройства электродной колонны. При этом по меньшей мере один тензодатчик может, например, представлять собой металлический тензодатчик или оптический тензодатчик, и/или по меньшей мере один датчик силы может представлять собой датчик веса.

Кроме того, предпочтительно, чтобы весовое устройство устройства было выполнено так, чтобы оно непрерывно или по меньшей мере квазинепрерывно определяло вес по меньшей мере одной электродной колонны, предпочтительно с временным разрешением, равным от 1 до 500 Гц.

Ниже настоящее изобретение в качестве примера описывается на предпочтительных вариантах осуществления со ссылкой на прилагаемые фигуры, на которых показано:

фиг. 1 - установка, включающая в себя электропечь и устройство для определения расхода электродного материала электропечи по одному из примеров осуществления настоящего изобретения и

фиг. 2 - устройство для определения расхода электродного материала электропечи по другому примеру осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 1 показана установка, включающая в себя электрическую дуговую печь 10, в которую помещается, например, стальной скрап и при необходимости другие добавки в качестве шихты, которая расплавляется в дуговой печи 10 посредством тепловой энергии создаваемых в дуговой печи 10 электрических дуг.

Для создания электрических дуг установка имеет расположенный в дуговой печи 10, не показанный на фиг. 1 подовый электрод, который находится в непосредственном электрическом контакте с шихтой дуговой печи 10, а также электродную колонну 12, которая состоит из нескольких продолговатых графитовых электродов 14, привернутых друг к другу концами своих продольных сторон, в каждом случае посредством резьбового ниппеля 16. На практике могут применяться несколько, в частности, три параллельно расположенные электродные колонны 12, в частности, при отсутствии подового электрода, при этом на фиг. 1 для лучшей наглядности изображена только одна электродная колонна 12.

Установка включает в себя также удерживающее устройство 18, на котором установлена электродная колонна 12, и, начинаясь от которого, электродная колонна 12 сверху по существу в вертикальном направлении проходит через отверстие крышки 20 печи внутрь дуговой печи 10. Удерживающее устройство 18 включает в себя по существу горизонтальный кронштейн 22, который опирается по существу на вертикальную стойку 24. На обращенном к печи конце кронштейна 22 кронштейн имеет крепление 26, в котором помещена электродная колонна 12, и которое, например, может включать в себя одну или несколько зажимных колодок, посредством которых электродная колонна 12 может фиксироваться в креплении 26 или высвобождаться из крепления 26.

Электродная колонна 12 удерживается удерживающим устройством 18 в положении, в котором расположенная в дуговой печи 10 вершина электродной колонны 12 находится над шихтой дуговой печи 10 на определенном расстоянии от шихты. При подаче электрического напряжения между подовым электродом и электродной колонной 12 могут создаваться электрические дуги между электродной колонной 12 и шихтой дуговой печи 10, и шихта может расплавляться посредством выделяемой электрическими дугами тепловой энергии. Снабжение током электродной колонны 12 осуществляется через кронштейн 22, который с этой целью изготовлен из электрически проводящего материала и посредством не изображенного на фиг. 1 кабеля соединен с источником электрической мощности.

Чтобы можно было регулировать высоту электродной колонны 12 и, в частности, обеспечить возможность подтягивания электродной колонны 12, необходимого вследствие обгорания электродной колонны 12 в течение процесса плавки дуговой печи 10, удерживающее устройство 18 выполнено с возможностью регулировки по высоте, то есть подвижным в направлении стрелки 28. Кроме того, удерживающее устройство 18 выполнено с возможностью подъема, вместе с электродной колонной 12 и предпочтительно вместе с крышкой 20 печи, с дуговой печи 10 и поворота вокруг вертикальной оси 30, чтобы, например, можно было открывать дуговую печь 10 после произошедшего выпуска и производить завалку дуговой печи 10 новой шихтой через предусмотренное в крышке 20 печи отверстие дуговой печи 10.

Установка включает в себя также транспортировочное устройство 32, которое выполнено в виде кранового устройства, имеющего по существу горизонтальный подкрановый путь 34, крановую тележку 36, передвигаемую по подкрановому пути 34 в направлении стрелки 35, и навешенный на крановой тележке 36 с помощью троса 38 и поднимаемый и опускаемый относительно крановой тележки 36 в вертикальном направлении по стрелке 39 крановый крюк 40. Положения и траектории движения транспортировочного устройства 32 и удерживающего устройства 18 согласованы так, что крановая тележка 36 может перемешаться в положение вертикально выше положения крепления 26 удерживающего устройства 18, в котором помещенная в креплении 26 электродная колонна 12 может навешиваться на транспортировочное устройство 32 или сниматься с него. С этой целью электродная колонна 12 может иметь не изображенную отдельно на фиг. 1 петлю, или транспортировочное устройство 32 может иметь надлежащее сцепное устройство для установки электродной колонны 12. С помощью транспортировочного устройства 32 новые электроды 14 могут транспортироваться к электродной колонне 12 и соединяться с ней, и электродная колонна 12 может при необходимости отводиться от удерживающего устройства 18 или подводиться к удерживающему устройству 18.

Установка включает в себя также весовое устройство 42, которое в настоящем примере осуществления включает в себя установленный на верхней стороне кронштейна 22 тензодатчик 44, измеряющий растяжение, создаваемое в кронштейне 22 весом электродной колонны 12, а также установленный в области соединения между кронштейном 22 и стойкой 24 датчик веса 46, соединенный при осуществлении измерений с кронштейном 22 и стойкой 24, и прикрепленные к крановой тележке 36 транспортировочного устройства 32 крановые весы 48, расположенные между крановой тележкой 36 и крановым крюком 40.

Тензодатчик 44 и датчик веса 46 служат каждый для того, чтобы измерять вес электродной колонны 12, когда она удерживается удерживающим устройством 18, например, между двумя последовательными интервалами процесса плавки дуговой печи 10. В отличие от этого, крановые весы 48 служат для того, чтобы измерять вес электродной колонны 12, когда она установлена на транспортировочном устройстве 32, например, когда электродная колонна 12 опускается транспортировочным устройством 32 относительно дуговой печи 10 и удерживающего устройства 18, например, после того как новый электрод 14 был присоединен ниппелем к электродной колонне 12.

Выполняемое с помощью весового устройства 42 определение веса электродной колонны 12 обеспечивает возможность точного определения расхода электродного материала дуговой печи 10, при этом определение расхода интегрировано в режим эксплуатации дуговой печи 10 таким образом, что оно может выполняться с минимальными дополнительными затратами. На практике весовое устройство 42 может также, конечно, включать в себя только два или один из изображенных на фиг. 1 разных компонентов, тензодатчик 44, датчик веса 46 и крановые весы 48.

На фиг. 2 показано детальное изображение устройства для определения расхода электродного материала электропечи по другому варианту осуществления, которое включает в себя крановые весы 48, имеющие на одном своем конце крюк 50 для сцепления с электродной колонной 12, и имеющие на другом своем конце проушину 52 для навески крановых весов 48 на крановый крюк 40 транспортировочного устройства 32, выполненного, например, как показано на фиг. 1.

Список ссылочных обозначений

10 Электропечь/дуговая печь

12 Электродная колонна

14 (Графитовый) электрод

16 Резьбовой ниппель

18 Удерживающее устройство

20 Крышка печи

22 Кронштейн

24 Стойка

26 Крепление

28 Стрелка

30 Вертикальная ось

32 Транспортировочное устройство

34 Подкрановый путь

35 Стрелка

36 Крановая тележка

38 Трос

39 Стрелка

40 Крановый крюк

42 Весовое устройство

44 Тензодатчик

46 Датчик веса

48 Крановые весы

50 Крюк

52 Проушина

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при определении расхода электродного материала в процессе производства стали в дуговой печи. В способе измеряют вес по меньшей мере одной расположенной в дуговой печи или вводимой в нее электродной колонны без ее извлечения из печи с помощью по меньшей мере одного весового устройства, выполненного с возможностью непрерывного или квазинепрерывного измерения веса колонны с временным разрешением от 1 до 500 Гц. Кроме того, настоящее изобретение касается устройства, в котором весовое устройство выполнено с возможностью непрерывного или квазинепрерывного определения веса по меньшей мере одной расположенной в дуговой печи электродной колонны и интегрировано в транспортировочное устройство для транспортировки и удерживания электродной колонны. Изобретение обеспечивает возможность точного и надежного определения расхода электродного материала в течение любого интервала времени, выбираемого произвольно коротким. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ определения расхода электродного материала в процессе производства стали в дуговой печи (10), отличающийся тем, что

измеряют вес по меньшей мере одной расположенной в дуговой печи (10) или вводимой в нее электродной колонны (12) без ее извлечения из печи с помощью по меньшей мере одного весового устройства (42), выполненного с возможностью непрерывного или квазинепрерывного измерения веса колонны с временным разрешением от 1 до 500 Гц.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что вес по меньшей мере одной электродной колонны (12) определяют автоматически.

3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что вес по меньшей мере одной электродной колонны (12) определяют по меньшей мере в два разных момента времени.

4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что вес по меньшей мере одной электродной колонны (12) определяют до и после интервала процесса плавки дуговой печи (10).

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что определение веса осуществляют с помощью весового устройства (42), интегрированного в рабочее устройство (18, 32) установки, включающей в себя дуговую печь (10), причем весовое устройство (42) предпочтительно интегрировано в транспортировочное устройство (32), с помощью которого электродную колонну (12), расположенную в дуговой печи (10) и предпочтительно удерживаемую в дуговой печи (10) с помощью удерживающего устройства (18), размещают и транспортируют в дуговой печи (10) и/или транспортируют из дуговой печи (10) и/или с помощью которого электродную колонну (12), расположенную вне дуговой печи (10), транспортируют в дуговую печь (10), и/или весовое устройство (42) интегрировано в удерживающее устройство (18), с помощью которого электродную колонну (12) удерживают в нужном положении во время эксплуатации дуговой печи (10), предпочтительно в регулировочное устройство удерживающего устройства (18), с помощью которого обеспечивается возможность регулировки, например регулировки по высоте удерживающего устройства (18).

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что вес по меньшей мере одной электродной колонны (12) определяют с использованием по меньшей мере одного тензодатчика (44), по меньшей мере одного датчика силы и/или по меньшей мере одного элемента измерения давления, расположенного в гидравлической системе для регулировки удерживающего устройства (18) электродной колонны (12), и предпочтительно металлического тензодатчика или оптического тензодатчика.

7. Устройство для определения расхода электродного материала в процессе производства стали в дуговой печи (10), содержащее по меньшей мере одно весовое устройство (42), отличающееся тем, что весовое устройство (42) выполнено с возможностью непрерывного или квазинепрерывного определения веса по меньшей мере одной расположенной в дуговой печи (10) электродной колонны (12) и интегрировано в транспортировочное устройство (32) для транспортировки и удерживания электродной колонны.

8. Устройство по п. 7, отличающееся тем, что оно выполнено с возможностью автоматически определять вес электродной колонны (12).

9. Устройство по п. 7 или 8, отличающееся тем, что транспортировочное устройство (32) выполнено с возможностью размещать электродную колонну (12), расположенную в дуговой печи (10) и предпочтительно удерживаемую в дуговой печи (10) удерживающим устройством (18), и транспортировать в дуговой печи (10) и/или транспортировать из дуговой печи (10) и/или с возможностью транспортировать расположенную вне дуговой печи (10) электродную колонну (12) в дуговую печь (10).

10. Устройство по п. 7, отличающееся тем, что весовое устройство (42) интегрировано в удерживающее устройство (18), которое выполнено с возможностью удерживать электродную колонну (12) в течение процесса плавки дуговой печи (10).

11. Устройство по п. 10, отличающееся тем, что весовое устройство (42) интегрировано в кронштейн (22) удерживающего устройства (18).

12. Устройство по п. 7, отличающееся тем, что весовое устройство (42) включает в себя по меньшей мере один тензодатчик (44), по меньшей мере один датчик силы и/или по меньшей мере один элемент измерения давления, установленный в гидравлической системе для регулировки удерживающего устройства (18) электродной колонны (12), и предпочтительно металлический тензодатчик или оптический тензодатчик.

13. Устройство по п. 7, отличающееся тем, что весовое устройство (42) выполнено с возможностью определять вес по меньшей мере одной электродной колонны (12) предпочтительно с временным разрешением, равным от 1 до 500 Гц.