Область техники
Настоящее раскрытие относится к электропечи, оборудованной видеоустройством и, в частности, относится к электропечи, оборудованной видеоустройством, способной к производству расплавленного чугуна, в то же время непосредственно наблюдая состояние внутри камеры плавления, в которой плавится холодное железное сырье для получения расплавленного чугуна.
Уровень техники
В электропечи расплавленный чугун обычно производится путем подачи холодного железного сырья, такого как скрап, в камеру плавления и плавления холодного железного сырья теплом, создаваемым дугой, образующейся за счет электроэнергии постоянного тока или переменного тока. Примеры типичных способов подачи холодного железного сырья содержат способ, посредством которого крышка печи камеры плавления открывается и холодное железное сырье хаотически подается сверху камеры плавления, и способ, согласно которому обеспечивается камера предварительного нагрева, соединенная с камерой плавления, и холодное железное сырье непрерывно подается из камеры предварительного нагрева в камеру плавления. Из них наиболее широко используется способ подачи холодного железного сырья из камеры предварительного нагрева в камеру плавления, поскольку при этом холодное железное сырье может быть расплавлено более эффективно.
Традиционно было невозможно при производстве расплавленного чугуна в электропечи напрямую наблюдать состояние внутри камеры плавления, в которой температура становится чрезвычайно высоко за счет тепла, создаваемого дугой. Следовательно, инженеры управляют условиями плавления, основываясь на эмпирических правилах, визуально не проверяя состояние холодного железного сырья и расплавленного чугуна в камере плавления. Это создает проблему для эффективного производства расплавленного чугуна.
Способы визуальной проверки внутренней части печи описаны, например, в документах JP H08-232014 A (PTL 1), JP S50-108816 A (PTL 2) и JP H07-103670 A (PTL 3).
Документ PTL 1 предлагает способ контроля бампинга расплавленной стали и шлака с помощью телекамеры, установленной наклонно над раскрывом ковша в печи вакуумного рафинирования. Реальный способ, описанный в PTL 1, состоит в установке телекамеры внутри верхней крышки печи вакуумного рафинирования и контроле боковой стенки из огнеупорного материала вблизи раскрыва ковша для уменьшения влияния газа и пыли по сравнению со случаем, когда камера смотрит прямо на поверхность расплавленной стали.
Документ PTL 2 предлагает устройство отображения, способное наблюдать состояние внутри доменной печи с помощью камеры цветного телевидения. Реальный способ, описанный в PTL 2, состоит в установке устройства отображения перед фурмой снаружи доменной печи для получения изображения состояния внутри печи через фурменный глазок. Устройство отображения в PTL 2 получает изображение, заставляя свет вместо объектива проходить через крошечное отверстие, в то же время точно регулируя механизм регулирования угла оптической оси и механизм перемещения оптической оси.
Документ PTL 3 предлагает устройство контроля внутри печи для получения изображения внутренней части печи, такой как печь плавления с телекамерой, и контроля внутреннего состояния с помощью телевизионного изображения.
Список цитирования
Патентная литература
PTL 1: JP H08-232014 A
PTL 2: JP S50-108816 A
PTL 3: JP H07-103670 A
Раскрытие сущности изобретения
Техническая проблема
Однако при технологии, описанной в PTL 1, объект наблюдения находится внутри печи вакуумного рафинирования и наблюдается боковая стенка вблизи раскрыва ковша, который находится на расстоянии от расплавленной стали, которая на самом деле расплавлена и ошлакована. Поэтому наблюдение не может вестись, если не происходит бампинг расплавленного чугуна или шлака, и невозможно напрямую наблюдать расплавленную сталь, которая во время эксплуатации является высокотемпературным постоянно теплоизлучающим объектом. С помощью технологии, описанной в PTL 1, может распознаваться возникновение бампинга в печи вакуумного рафинирования, но состояние в камере плавления во время фактического плавления распознаваться не может.
При технологии, описанной в PTL 2, объект наблюдения находится внутри доменной печи и изображение внутренности печи получают из фурменного глазка, который находится вне печи. Существует, таким образом, предел того, насколько ясно может распознаваться состояние в камере плавления во время плавления. Кроме того, устройство отображения в PTL 2 имеет сложный механизм регулирования угла оптической оси и механизм перемещения оптической оси, что вызывает увеличение размера устройства.
В PTL 3 описывается конструкция контрольного устройства, находящегося внутри печи, которое может вставляться в печь, но не обеспечивает информацию о конкретных и оптимальных условиях в отношении того, как устройство на самом деле устанавливается в какого рода печи для наблюдения внутренней части печи.
Таким образом, при традиционных технологиях во время эксплуатации невозможно визуально отчетливо проверять внутреннюю часть камеры плавления в электропечи.
Поэтому, могло бы быть полезным обеспечить электропечь, снабженную видеоустройством, которая является электропечью, выполненной с возможностью плавления холодного железного сырья теплом, создаваемым дугой, чтобы производить расплавленный чугун в камере плавления, и которая позволяет прямое и отчетливое наблюдение состояния камеры плавления во время эксплуатации.
Решение проблемы
После повторного обследования электропечи, в которой холодное железное сырье, предварительно нагретое в камере предварительного нагрева, подается в камеру плавления и холодное железное сырье плавится теплом, создаваемым дугой, в камере плавления для производства расплавленного чугуна, мы обнаружили, что обеспечивая видеоустройство, имеющее заранее заданную конструкцию и находящееся в заранее определенном месте в камере плавления, холодное железное сырье, расплавляемое в камере плавления, и расплавленный чугун могут непосредственно и отчетливо наблюдаться.
Мы, таким образом, обеспечиваем:
1. Электропечь, оборудованную видеоустройством, содержащую: камеру плавления, выполненную с возможностью плавления холодного железного сырья посредством тепла, создаваемого дугой, для получения расплавленного чугуна; камеру предварительного нагрева, выполненную с возможностью предварительного нагрева холодного железного сырья, которое должно подаваться в камеру плавления; и видеоустройство, выполненное с возможностью наблюдения внутренней части камеры плавления, где видеоустройство содержит: объектив переноса, состоящий из множества линз; внутреннюю трубку, в которой находится объектив переноса и которая имеет внешний диаметр 100 мм или меньше; внешнюю трубку, в которой находится внутренняя трубка; и устройство отображения, расположенное на осевом конце объектива переноса снаружи печи, и видеоустройство устанавливается сквозь отверстие в стенке печи или в крышке печи, определяющих камеру плавления, так чтобы объектив переноса был расположен на расстоянии 300 мм или больше и 3500 мм или меньше от верхней границы подъема расплавленного чугуна в направлении вертикально вверх, и устройство отображения расположено на расстоянии 300 мм или более от внутренней стенки печи или от крышки печи в направлении от печи.
В настоящем раскрытии “верхняя граница подъема расплавленного чугуна” относится к границе в месте, в котором граница подъема расплавленного чугуна в камере плавления является самым высокой с точки зрения проекта конструкции. Местоположение самой верхней границы подъема расплавленного чугуна может быть вычислено, исходя из формы камеры плавления в электропечи и проектного объема расплавленного чугуна, получаемого в камере плавления.
2. Электропечь по п. 1, оборудованная видеоустройством, содержащая устройство подачи газа, выполненное с возможностью подачи газа между внутренней трубкой и внешней трубкой со скоростью потока 50 н.л/мин или больше и 250 н.л/мин или меньше.
Предпочтительный результат
Таким образом, в электропечи, которая производит расплавленный чугун из холодного железного сырья с помощью тепла, создаваемого дугой в камере плавления, в камере плавления во время плавления можно непосредственно и отчетливо наблюдать холодное железное сырье и расплавленный чугун.
Если внутренняя часть камеры плавления в электропечи во время эксплуатации может хорошо наблюдаться, например, состояние подачи холодного железного сырья в камеру плавления и состояние плавления холодного железного сырья в камере плавления могут распознаваться быстро и точно, с тем, чтобы было возможно эффективно оптимизировать условия эксплуатации, предотвращать эксплуатационные проблемы и снижая производственные затраты. Настоящее раскрытие, таким образом, обладает значительными результатами для промышленности.
Краткое описание чертежей
На сопроводительных чертежах:
Фиг. 1 - вид в продольном разрезе электропечи, оборудованной видеоустройством, соответствующей варианту осуществления настоящего раскрытия; и
Фиг. 2 - пример конструкции видеоустройства, используемого в настоящем раскрытии.
Осуществление изобретения
Ниже вариант осуществления настоящего раскрытия будет описан подробно.
Вариант осуществления, описанный ниже, представляет предпочтительный пример настоящего раскрытия и настоящее раскрытие не ограничивается таким примером.
Электропечь, оборудованная видеоустройством
Электропечь, оборудованная видеоустройством, соответствующая настоящему раскрытию, обладает признаком, согласно которому видеоустройство, имеющее заданную конструкцию, обеспечивается в заданном месте в электропечи. Обеспечение заданного видеоустройства в заданном месте позволяет при производстве в электропечи расплавленного чугуна из холодного железного сырья непосредственно и отчетливо наблюдать расплавляемое холодное железное сырье или расплавленный чугун.
Предпочтительный вариант осуществления электропечи, оборудованной видеоустройством в соответствии с настоящим раскрытием, ниже будет описан подробно со ссылкой на чертежи.
Электропечь
Электропечь 1 содержит: камеру 2 плавления, выполненную с возможностью плавления холодного железного сырья 15 теплом, создаваемым дугой 18, для получения расплавленного чугуна 16; камеру 3 предварительного нагрева, выполненную с возможностью предварительного нагрева холодного железного сырья 15 для подачи в камеру 2 плавления; и видеоустройство 30, установленное в заданном месте в камере 2 плавления.
Холодное железное сырье 15 в качестве сырьевого материала с помощью транспортной тележки 23 загружается ковш 14 подачи и транспортируется сверху в порт 19 подачи холодного железного сырья. Порт 19 подачи холодного железного сырья затем открывается для подачи холодного железного сырья 15 сверху в камеру 3 предварительного нагрева.
Холодное железное сырье 15, поданное в камеру 3 предварительного нагрева, предварительно подогревается любым способом. Например, горячий отработанный газ, ранее полученный в камере 2 плавления, может подаваться в камеру 3 предварительного нагрева для предварительного нагрева холодного железного сырья 15, чтобы иметь возможность повысить экономическую эффективность производства. Отработанный газ может отсасываться через канал 20 и проходить в камеру 3 предварительного нагрева и излишний отработанный газ может выбрасываться через канал 20.
Предварительно подогретое холодное железное сырье 15 подается в камеру 2 плавления. Холодное железное сырье 15 может подаваться в камеру 2 плавления, используя самовзвешивание холодного железного сырья 15 или непрерывно подаваться в камеру 2 плавления, например, экструдером (не показан), предусмотренным в камере 3 предварительного нагрева.
Камера 2 плавления определяется стенкой 4 печи и крышкой 5 печи. Камера 2 плавления для нагревания может содержать электрод 6 для формирования дуги 18, фурму 7 продувки кислородом и фурму 8 продувки углеродным материалом для поддержания желаемого высокотемпературного состояния и горелку 9 для локального нагрева недостаточно нагретых частей. Холодное железное сырье 15, подаваемое в камеру 2 плавления, плавится теплом, создаваемым дугой, в расплавленный чугун 16 и расплавленный шлак 17. Полученный расплавленный чугун 16 может быть выпускаться через выпускное отверстие 12, открывая выпускную заглушку 21. Расплавленный шлак 17 может выгружаться из шлаковой летки 13, открывая заглушку 22 выпуска шлака.
В настоящем раскрытии видеоустройство 30, способное наблюдать внутреннюю часть камеры 2 плавления, устанавливается в оптимальном местоположении в электропечи так, чтобы состояние подачи холодного железного сырья 15 и состояние плавления холодного железного сырья 15 в расплавленный чугун 16 могли легко распознаваться, как описано позже. Это позволяет эффективно предотвращать эксплуатационные проблемы и повышать экономическую эффективность производства в процессе производства расплавленного чугуна.
Типичные примеры холодного железного сырья 15 содержат внутризаводской скрап, образующийся на сталелитейном заводе, потребительский скрап и чугунные чушки, изготавливаемые путем отверждения жидкого чугуна, не ограничиваясь только этим. Примеры внутризаводского скрапа, образующегося на сталелитейном заводе, содержат некондиционные части (части в начале литья и части в конце литья) расплавленный стали, образуемые путем непрерывного литья или литья слитков, и обрезки, образующиеся при прокатке стальных материалов, такие как стальные полосы. Примеры потребительского скрапа содержат повторно используемые материалы, такие как материалы конструкционной стали (двутавровая балка и т.д.), материалы автостроительной стали и банки. Примеры чугунных чушек, изготавливаемых путем отверждения жидкого чугуна, содержат чугун, содержат чугунные чушки, образующиеся при выпуске и отверждении горячего металла, полученного из железной руды, кокса и т.д. в качестве сырьевых материалов в плавильной печи, такой как доменная печь.
Видеоустройство
Видеоустройство 30 содержит объектив переноса 31, составленный из множества линз, внутреннюю трубку 33, в которой находится объектив переноса 31 и имеющую внешний диаметр 100 мм или меньше, внешнюю трубку 32, содержащую внутри внутреннюю трубку 33, и устройство отображения 36, расположенное на осевом конце объектива переноса 31 снаружи печи. Устройство 36 отображения, как правило, является камерой и предпочтительно защищается корпусом 35.
Как показано на фиг. 1, видеоустройство 30 устанавливается обращенным в сторону камеры 2 плавления через отверстие, сделанное в стенке 4 печи или в крышке 5 печи и, более предпочтительно, дополнительно используя зажимное приспособление 34 для фиксации видеоустройства 30 в заданном положении, так чтобы объектив переноса 31 и устройство отображения 36 были расположены со стороны 2 камеры плавления в направлении наружной стороны печи. Поскольку видеоустройство 30 имеет устройство 36 отображения, действующее через объектив переноса 31 таким образом, устройство 36 отображения может быть расположено на заданном расстоянии вдали от электропечи 1 используя длину объектива переноса 31 и, таким образом, может быть защищено от влияния тепла электропечи 1.
Объектив переноса 31 защищается заданной двойной трубчатой конструкцией, состоящей из внутренней трубки 33 и внешней трубки 32. Поскольку при этом видеоустройство 30 имеет заданные внутреннюю трубку 33 и внешнюю трубку 32, объектив переноса 31 может быть защищен от тепла электропечи 1. В частности, важно ограничить внешний диаметр внутренней трубки 33 до 100 мм или меньше. Расплавленный чугун или расплавленный шлак могут разбрызгиваться из камеры 2 плавления на конечную линзу, ближнюю к камере 2 плавления, из числа линз объектива переноса 31. Увеличение внешнего диаметра внутренней трубки 33 расширяет поле зрения, но также и увеличивает риск попадания брызг расплавленного чугуна или расплавленного шлака на конечную линзу. Сужение внутренней трубки 33 может снижать риск попадания брызг расплавленного чугуна или расплавленного шлака из камеры 2 плавления и обеспечивать ясное поле зрения изображения. Газ, такой как воздух, может вдуваться в сторону камеры 2 плавления для отбрасывания брызг расплавленного чугуна или расплавленного шлака. Сужая внутреннюю трубку 33, можно увеличивать скорость потока газа и эффективно предотвращать налипание разбрызгиваемого вещества на объектив. Внешний диаметр внутренней трубки 33 предпочтительно составляет 90 мм или меньше. Внешний диаметр внутренней трубки 33, как правило, составляет 20 мм или больше.
Внутренний диаметр внутренней трубки 33, внутренний диаметр внешней трубки 32 и внешний диаметр внешней трубки 32 не ограничиваются, пока внешний диаметр внутренней трубки 33 находится в вышеуказанных пределах, но может быть определен, например, следующим образом:
Внутренний диаметр внутренней трубки 33 определяется, основываясь на определенном внешнем диаметре внутренней трубки 33 и с учетом толщины внутренней трубки 33 с точки зрения необходимой прочности и размера используемого объектива. Внутренний диаметр внутренней трубки 33, как правило, составляет 16 мм или больше и, предпочтительно, 20 мм или больше. Внутренний диаметр внутренней трубки 33 предпочтительно составляет 90 мм или меньше и, более предпочтительно, 86 мм или меньше.
Внутренний диаметр внешней трубки 32 определяется на основе определенного внешнего диаметра внутренней трубки 33 и с учетом зазора между внутренней трубкой 33 и внешней трубкой 32, имея в виду желаемую скорость потока и расход охлаждающего газа. Внутренний диаметр внешней трубки 32 предпочтительно составляет 30 мм или больше. Внутренний диаметр внешней трубки 32 предпочтительно составляет 110 мм или меньше и, более предпочтительно, 100 мм или меньше.
Внешний диаметр внешней трубки 32 определяется на основе определенного внутреннего диаметра внешней трубки 32 и с учетом толщины внешней трубки 32, учитывая необходимую прочность. Внешний диаметр внешней трубки 32 предпочтительно составляет 40 мм или больше. Внешний диаметр внешней трубки 32 предпочтительно составляет 120 мм или меньше и, более предпочтительно, 110 мм или меньше.
Предпочтительно обеспечить зазор между внутренней трубкой 33 и внешней трубкой 32 и подавать газ 39, такой как воздух, в зазор при скорости потока 50 н.л/мин или больше и 250 н.л/мин или меньше. Электропечь 1 может дополнительно содержать устройство подачи газа (не показано), из которого может подаваться газ 39. Участки наконечников внешней трубки 32 и внутренней трубки 33 значительно нагреваются излучаемой теплотой, в основном, от расплавленного чугуна и т.д. в качестве объекта наблюдения, и, благодаря теплопроводности, объектив переноса 31, находящийся во внутренней трубке 33, может превысить его температуру термостойкости. Это может вызывать проблемы, например, такие как повреждение объектива и искажения, которые препятствуют тому, чтобы изображение достигло устройства отображения 36, или растрескивание линзы. Температура термостойкости видеоустройства 30 обычно составляет 60°C. Важно выполнять управление таким образом, чтобы эта температура термостойкости не превышалась. Если температура видеоустройства 30 превышает 60°C, например, линза создает искажение и изображение не может быть сохранено. Поскольку не существует никакого другого способа охлаждения объектива переноса 31, кроме как охлаждения объектива 31 газом 39 путем подачи газа 39 со скоростью потока не меньшей, чем вышеуказанный нижний предел, объектив переноса 31 можно хорошо охлаждать, чтобы таким образом уменьшить влияние высокой температуры камеры плавления во время эксплуатации и обеспечить более отчетливое поле зрения для изображения.
Концевая линза, ближайшая к объекту наблюдения из числа линз объектива переноса 31, весьма вероятно будет подвергаться действию высокотемпературного излучения, во время эксплуатации электропечи на нее будет разбрызгиваться шлак, или шлак или расплавленный чугун будут приближаться к ней, когда электропечь будет наклоняться во время выпуска. Чтобы эффективно сдувать такие разбрызгиваемые расплавленные чугун и шлак и препятствовать их налипанию на линзу, предпочтительно соответственно управлять скоростью потока газа 39. Скорость потока, более предпочтительно, составляет 100 н.л/мин или больше.
Если скорость потока газа 39 больше 250 н.л/мин, налипание расплавленных стали и шлака можно предотвратить, но производственные затраты возрастают. Может, однако, использоваться большой объем газа 39. Поскольку высокая скорость потока может вызывать конденсацию росы из-за чрезмерного охлаждения, скорость потока, предпочтительно, должна быть не больше, чем вышеупомянутый верхний предел и, более предпочтительно, не больше 200 н.л/мин или меньше с точки зрения сокращения производственных затрат и подавления конденсации росы.
Здесь, “н.л/мин” является единицей измерения, обычно используемой в области, к которой относится настоящее раскрытие, и связана со скоростью потока при атмосферном давлении 1 атм. Единица “н.л/мин” может обычно интерпретироваться как “л/мин”. Обычно газ протекает снаружи электропечи внутрь электропечи (смотрите фиг. 2).
Аналогично, предпочтительно подавать газ 38, такой как воздух, между внешней трубкой 32 и зажимным приспособлением 34, которое может использоваться при прикреплении видеоустройства 30 к электропечи. Электропечь 1 может дополнительно содержать устройство подачи газа, из которого может подаваться газ 38. Учитывая, что внешняя труба 32 подвергается воздействию тепла, передаваемого от стенки 4 печи или от крышки 5 печи через зажимное приспособление 34, подача газа 38 может дополнительно охлаждать видеоустройство 30, чтобы таким образом дополнительно уменьшить влияние высокой температуры камеры плавления во время эксплуатации и обеспечить более отчетливое поле зрения изображения. Кроме того, расплавленный шлак и т.п., которые могут налипать на переднюю поверхность объектива линзы, могут эффективнее сдуваться. С учетом вышесказанного, скорость потока газа 38 предпочтительно составляет 400 н.л/мин или больше и, предпочтительно, 600 н.л/мин или меньше и, более предпочтительно, приблизительно 500 н.л/мин, при том, что существует зависимость от внешнего диаметра внешней трубки 32 и проектного размера зазора между зажимным приспособлением 34 и внешней трубкой 32. Учитывая, что стенка 4 печи и крышка 5 печи обычно охлаждаются водой, скорость потока газа 38 может быть ниже, чем скорость потока газа 39.
Аналогично, предпочтительно подавать газ 37, такой как воздух, в корпус 35. Электропечь 1 может дополнительно содержать устройство подачи газа, из которого может подаваться газ 37. Подача газа 37 может дополнительно охлаждать устройство 36 отображения, так чтобы дополнительно уменьшать влияние высокой температуры камеры плавления во время эксплуатации и обеспечивать более отчетливое поле зрения изображения. С вышеописанной точки зрения скорость потока газа 37 предпочтительно составляет 200 н.л/мин или больше и предпочтительно 300 н.л/мин или меньше и, более предпочтительно, приблизительно 260 н.л/мин, хотя и зависит от размера проектной конструкции корпуса 35.
Поскольку газ для охлаждения используется в больших количествах, газовые трубы, поставляемые в рамках инфраструктуры сталелитейного завода, могут разветвляться/удлиняться и соединяться для использования, или газ может подаваться напрямую от компрессора в электропечь, в которой используется газ. Газом обычно является воздух, но инертный газ, такой как азот, может использоваться, если нет проблемы затрат. Желательно, чтобы газ содержал как можно меньше влаги. Если газ содержит влагу, влага может налипать на поверхности объектива и сужать поле зрения. Устройство подачи газа, обеспечиваемое в электропечи 1, не ограничивается и примеры содержат вышеупомянутые газовые трубы и компрессор.
Местоположение видеоустройства
Местоположение установки видеоустройства 30 очень важно в настоящем раскрытии. Если видеоустройство 30 установлено не в заданном месте в электропечи 1, то внутренняя часть высокотемпературной камеры 2 плавления во время эксплуатации может не наблюдаться напрямую и отчетливо.
Конкретно, в камере 2 плавления положение установки объектива переноса 31 в видеоустройстве 30 должно находиться на расстоянии 300 мм или больше и на расстоянии 3500 мм или меньше от верхней границы подъема расплавленного чугуна в направлении вертикально вверх. Здесь, положение установки объектива переноса 31 основано на центре линзы наконечника, ближайшей к камере 2 плавления. Самая высокая граница подъема расплавленного чугуна является такой, как определено выше. Инженеры в соответствующей области могут вычислить самую высокую границу подъема расплавленного чугуна, исходя из формы камеры 2 плавления, которая была определена во время установки электропечи 1, и объема расплавленного чугуна 16, производимого в камере 2 плавления. Если высота объектива переноса 31 составляет меньше 300 мм от самой высокой границы подъема расплавленного чугуна, например, когда граница подъема расплавленного чугуна меняется или когда электропечь наклоняется для удаления шлака или выпуска расплавленного чугуна, линза объектива покрывается шлаком и/или расплавленным чугуном. Кроме того, тепловая нагрузка на объектив переноса 31 за счет излучения от расплавленного чугуна возрастает, лишая возможности обеспечивать хорошее поле зрения изображения. Если высота объектива переноса 31 составляет больше 3500 мм от самой высокой границы подъема расплавленного чугуна, тепловая нагрузка за счет излучения от расплавленного чугуна уменьшается, но, например, поле зрения для наблюдения движения холодного железного сырья 15, вытесняемого из камеры 3 предварительного нагрева сужается, лишая возможности точно распознавать состояние всей камеры 2 плавления. Для положения установки видеоустройства 30 объектив переноса 31 должен находиться предпочтительно на расстоянии 400 мм или больше от самой высокой границы подъема расплавленного чугуна и предпочтительно на расстоянии 1500 мм или меньше от самой верхней границы подъема расплавленного чугуна в направлении вертикально вверх.
Когда такое заданное положение установки удовлетворяется, видеоустройство 30 может устанавливаться на крышке 5 печи. Однако, поскольку крышка печи открывается и закрывается, для защиты и прокладки кабеля передачи изображений требуется большое внимание. Видеоустройство 30 поэтому предпочтительно устанавливают на стенке 4 печи.
Более того, видеоустройство 30 необходимо устанавливать так, чтобы устройство 36 отображения было расположено на расстоянии 300 мм или больше от внутренней стенки 4 печи или от крышки 5 печи камеры плавления в направлении от печи (т.е., направлении за пределы печи). В результате установки устройства 36 отображения на расстоянии 300 мм или больше от внутренней стенки 4 печи или от крышки 5 печи в направлении от печи может быть достаточно уменьшена тепловая нагрузка на устройство 36 отображения и может быть обеспечено отчетливое поле зрения изображения. Кроме того, облегчаются ремонт или замена в случае неисправности устройства 36 отображения, а также может быть уменьшена скорость потока газа 37 для охлаждения устройства 36 отображения, что сокращает производственные затраты. Здесь, расстояние, отделяющее устройство 36 отображения от внутренней стенки 4 печи или от крышки 5 печи, является кратчайшим расстоянием L по центральной оси O объектива переноса 31 от точки Р пересечения центральной оси O и линейного сегмента R до устройства 36 отображения, или расстоянием, подобным этому, где линейный сегмент R соединяет края отверстия, открывающего вид на внутреннюю стенку, расположенного в стенке 4 печи или в крышке 5 печи при максимальном диаметре, как показано на фиг. 2. На фиг. 2 объектив переноса 31 защищается внешней трубкой 32 и внутренняя трубка 33 вставляется в отверстие в стенке 4 печи.
Местоположение установки может управляться, например, регулируя длину объектива переноса 31, присутствующего в видеоустройстве 30, или длину внутренней трубки 33, в которой расположен объектив переноса 31.
Угол установки видеоустройства 30 не ограничивается и может определяться соответственно в зависимости от местоположения объекта наблюдения и высоты установки на стенке 4 печи или на крышке 5 печи. Например, в случае установки видеоустройства 30 на стенке 4 печи для наблюдения за расплавленным шлаком 17 и расплавленным чугуном 16 видеоустройство 30 устанавливается под углом сверху вниз относительно горизонтального направления, как показано на фиг. 1. В случае установки видеоустройства 30 на стенке 4 печи для наблюдения за состоянием расплавленного шлака, соседствующего с нижней поверхностью крышки 5 печи, или за состоянием крышки 5 печи, перегревающейся до высокой температуры, видеоустройство 30 устанавливается под углом снизу вверх относительно горизонтального направления. Угол установки может регулироваться в пределах от -90° до +90° относительно горизонтального направления. Например, угол установки соответственно регулируется, управляя конструкцией зажимного приспособления в зависимости от относительного позиционного соотношения между местом, которое будет наблюдаться, и отверстием.
Изображение, полученное видеоустройством 30, как правило, подается на монитор и/или на регистрирующее устройство (оба не показаны) в помещении диспетчерской и управляется оператором по кабелю (не показан).
Устройство 36 отображения способно получать изображение через объектив переноса 31 и изображение может регистрироваться и сохраняться в устройстве 36 отображения. Альтернативно, видеокабель (не показан) может проходить назад, так чтобы изображение могло быть получено другим регистрирующим устройством, установленным в комнате с малой запыленностью. Форма представления фотографий/видеоизображений может быть определена в соответствии с потребностями пользователя, и хранить ли изображения постоянно или партиями может быть определено согласно потребностям пользователя. Например, в случае, когда объект наблюдения слишком ярок, желательно принять меры, чтобы фотографировать через фильтр ND.
Объектив переноса 31 крепится во внутренней трубке 33. Внутренняя трубка 33 может быть соединена с корпусом 35. Внутренняя трубка 33 может быть трубчатой и ее материал может соответственно выбираться в зависимости от соотношения между температурой окружающей среды, при которой используется внутренняя трубка 33, и прочностью места установки. С точки зрения затрат, желательны углеродистая сталь, нержавеющая сталь и т.д.
Внешняя трубка 32 является, как правило, большей по внешнему диаметру, чем внутренняя трубка 33. Предпочтительно, чтобы газ 39 мог подаваться с вышеупомянутой скоростью потока между внешней трубкой 32 и внутренней трубкой 33 к концу объектива переноса 31 на стороне камеры 2 плавления. Если расстояние между внешней трубкой 32 и внутренней трубкой 33 чрезмерно велико, скорость потока подаваемого газа увеличивается. Поэтому желательно соответственно регулировать диаметр внешней трубки 32, чтобы обеспечивать требуемую скорость потока. Внешняя трубка 32 может быть трубчатой (состоящей из нескольких трубок) и ее материал может соответственно выбираться в зависимости от соотношения между температурой окружающей среды, при которой используется внешняя трубка 32, и прочностью места установки. С точки зрения затрат, предпочтительны углеродистая сталь, нержавеющая сталь и т.д.
Зажимное приспособление 34 для крепления внешней трубки 32 к стенке 4 печи или к крышке 5 печи может фланцевым и крепиться болтами для присоединения внешней трубки 32 к стенке 4 печи или к крышке 5 печи. Хотя зажимное приспособление 34 и стенка 4 печи или крышка 5 печи могут скрепляться сваркой, фланцевое крепление предпочтительно с точки зрения простоты обслуживания.
Корпус 35 может использоваться для размещения в нем и наиболее благоприятного расположения устройства 36 отображения. Корпус 35 предпочтительно имеет такую конструкцию, которая позволяет охлаждающемуся газу 37 протекать в корпусе 35, не допуская повышения температуры в корпусе 35 и защищая устройство 36 отображения от нагрева. Материал корпуса 35 может определяться в зависимости от среды установки, как в случае внешней трубки 32 и внутренней трубки 33. С точки зрения хорошего соединения и высокой прочности предпочтительны углеродистая сталь или нержавеющая сталь.
Примеры
Теперь раскрытые способы ниже будут описаны подробно посредством примеров. Нижеследующие примеры являются просто предпочтительными примерами настоящего раскрытия и настоящее раскрытие не ограничивается этими примерами. В нижеследующих примерах могут быть сделаны модификации в пределах, в которых сущность настоящего раскрытия применима со всеми такими модификациями, также содержащимися в техническом объеме настоящего раскрытия.
Холодное железное сырье плавилось для производства расплавленного чугуна в электропечи, содержащей камеру 2 плавления и камеру 3 предварительного нагрева, показанные на фиг. 1, причем в камере 2 плавления находится видеоустройство 30, показанное на фиг. 2, и электропечь удовлетворяет условиям, указанным в таблице 1. Технические характеристики этой электропечи были следующими:
Производительность при производстве расплавленного чугуна в камере плавления: 190 тонн.
Электропитание: переменное напряжение, 50 Гц.
Мощность трансформатора: 75 МВА.
Количество электродов: 3.
Диаметр камеры плавления: 5 м.
Самая верхняя граница расплавленного чугуна: 1,3 м от днища печи в направлении вертикально вверх.
Использовалось видеоустройство 30, содержащее внутреннюю трубку 33, внешний диаметр которой варьировался в соответствии с таблицей 1. Отверстие было сделано в стенке 4 печи в нескольких местах на различных высотах (расстояние между ними указано в направлении вертикально вверх), указанных в таблице 1 от наивысшей границы подъема расплавленного чугуна, определенной проектом конструкции формы электропечи 1 и мощностью производства расплавленного чугуна 190 тонн, и видеоустройство 30 было установлено через зажимное приспособление. Охлаждающие газы 37, 38 и 39 подавались в соответствующие впускные отверстия видеоустройства 30 через гибкие шланги от газовых труб, подготовленных на сталелитейном заводе. Воздушная сушилка была установлена на полпути, чтобы удалять водяной пар, который может содержаться в каждом охлаждающем газе.
Состояние камеры плавления во время реального производства расплавленного чугуна проверялось на мониторе через видеоустройство 30 и обеспечение ясного отображения поля изображения, и наличие защиты видеоустройства от тепла оценивались, как описано ниже. Результаты показаны в таблице 1.
Пример 1
Внешний диаметр внутренней трубки в видеоустройстве был равен 80 мм. Отверстие было сделано в стенке печи в месте, находящемся на расстоянии 500 мм от проектной наивысшей границы подъема расплавленного чугуна в направлении вертикально вверх, и в него устанавливалось видеоустройство. Здесь, камера (устройство отображения) была расположена на расстоянии 320 мм от внутренней стенки печи в направлении наружу от печи. В качестве газа, подаваемого между внутренней трубкой и внешней трубкой, использовался воздух и его скорость потока составляла 150 н.л/мин. Температура в этом случае была 12°C.
При производстве расплавленного чугуна состояние холодного железного сырья и расплавленного чугуна в камере плавления могли отчетливо проверяться визуально. Когда печь была наклонена, налипания на линзу из-за расплескивания расплавленного чугуна и шлака, вызванного продуванием кислорода из фурмы продувки кислородом, не наблюдалось вообще. Таким образом, налипание на линзу было полностью предотвращено и ясное поле зрения изображения было обеспечено.
Температура видеоустройства составляла в среднем 26°C, не превышая допустимую температуру 60°C. Следовательно, видеоустройство было хорошо защищено от высокой температуры камеры плавления.
Затраты на охлаждающий газ, подаваемый между внутренней трубкой и внешней трубкой, определялись на основе общего объема газов 37-39, фактически использовавшихся, по сравнению с расходом 1000 н.л/мин, который является общим расходом потока охлаждающего газа, который может подаваться от компрессора во время нормального функционирования. В этом примере общий фактический расход составлял 910 н.л/мин, что было допустимым уровнем и не требовало включения в работу запасного компрессора и увеличения затрат.
Пример 2
Расплавленный чугун производился при тех же условиях, что и в примере 1, за исключением того, что скорость потока газа, подаваемого между внутренней трубкой и внешней трубкой, была изменена и стала равной 40 н.л/мин.
Несмотря на уменьшение скорости потока охлаждающего газа, состояние холодного железного сырья и расплавленного чугуна в камере плавления во время процесса плавки могло отчетливо визуально проверяться. Хотя налипание на линзу из-за разбрызгивания расплавленного чугуна и шлака наблюдалась, это не создавало никакой проблемы при контроле внутренней части камеры плавления и отчетливое поле зрения изображения обеспечивалось.
Температура видеоустройства в среднем равнялась 58°C и временами превышала допустимую температуру 60°C, при том, что были моменты, когда изображение частично искажалось. Эксплуатация в целом, однако, не имела никаких значительных проблем и видеоустройство могло быть защищено.
Что касается затрат на охлаждающий газ, подаваемый между внутренней трубкой и внешней трубкой, общий расход фактически используемых газов 37-39 составлял 800 н.л/мин, что было в пределах допустимого уровня и не вызывало увеличение затрат.
Пример 3
Расплавленный чугун производился при тех же условиях, что и в примере 1, за исключением того, что скорость потока газа, подаваемого между внутренней трубкой и внешней трубкой, изменилась и стала равной 260 н.л/мин.
Состояние холодного железного сырья и расплавленного чугуна в камере плавления во время процесса плавки могло отчетливо визуально проверяться. Налипание на линзу из-за разбрызгивания расплавленного чугуна и шлака не наблюдалась вообще. Таким образом, налипание на линзу было полностью предотвращено и отчетливое поле зрения для изображения обеспечивалось.
Температура видео устройства в среднем равнялась 4°C, не превышая допустимой температуры 60°C. Следовательно, видеоустройство было хорошо защищено от высокой температуры камеры плавления.
Что касается затрат на охлаждающий газ, подаваемый между внутренней трубкой и внешней трубкой, общий расход фактически используемых газов 37-39 составлял 1020 н.л/мин и запасной компрессор работал, приводя в результате, к увеличению затрат.
Пример 4
Расплавленный чугун производился при тех же условиях, что и в примере 1, за исключением того, что расстояние, на которое объектив переноса был отделен от наивысшей границы подъема расплавленного чугуна в направлении вертикально вверх, было изменено и стало равным 1500 мм.
Состояние холодного железного сырья и расплавленного чугуна в камере плавления во время процесса плавки могло отчетливо проверяться визуально. Налипание на линзу за счет разбрызгивания расплавленного чугуна и шлака не наблюдалось вообще. Таким образом, налипание на линзу полностью предотвращалось и отчетливое поле зрения обеспечивалось.
Температура видеоустройства в среднем равнялась 17°C, не превышая допустимой температуры 60°C. Следовательно, видеоустройство было хорошо защищено от высокой температуры камеры плавления.
Что касается затрат на охлаждающий газ, подаваемый между внутренней трубкой и внешней трубкой, общий расход фактически используемых газов 37-39 составлял 910 н.л/мин, что было в пределах допустимого уровня и не вызывало увеличение затрат.
Пример 5
Расплавленный чугун производился при тех же условиях, что и в примере 1, за исключением того, что внешний диаметр внутренней трубки был изменен и стал равен 50 мм.
Поскольку скорость потока охлаждающего газа, подаваемого между внутренней трубкой и внешней трубой, поддерживалась на уровне 150 н.л/мин, скорость потока была выше, чем в примере 1, и состояние холодного железного сырья и расплавленного чугуна в камере плавления во время процесса плавки могло визуально проверяться более отчетливо. Налипание на линзу из-за разбрызгивания расплавленного чугуна и шлака не наблюдалось вообще. Таким образом, налипание на линзу полностью предотвращалось и отчетливое поле зрения изображения обеспечивалось.
Температура видеоустройства в среднем равнялась 14°C, не превышая допустимой температуры 60°C. Следовательно, видеоустройство было хорошо защищено от высокой температуры камеры плавления.
Что касается затрат на охлаждающий газ, подаваемый между внутренней трубкой и внешней трубкой, общий расход фактически используемых газов 37-39 составлял 910 н.л/мин, что было в пределах допустимого уровня и не вызывало увеличение затрат.
Пример 6
Расплавленный чугун производился при тех же условиях, что и в примере 1, за исключением того, что тип газа, подаваемого между внутренней трубкой и внешней трубкой, был изменен на газообразный азот.
Состояние холодного железного сырья и расплавленного чугуна в камере плавления во время процесса плавки могло отчетливо проверяться визуально. Налипание на линзу за счет разбрызгивания расплавленного чугуна и шлака не наблюдалось вообще. Таким образом, налипание на линзу полностью предотвращалось и отчетливое поле зрения обеспечивалось.
Температура видеоустройства в среднем равнялась 29°C, не превышая допустимой температуры 60°C. Следовательно, видеоустройство было хорошо защищено от высокой температуры камеры плавления.
Что касается затрат на охлаждающий газ, подаваемый между внутренней трубкой и внешней трубкой, общий расход фактически используемых газов 37-39 составлял 910 н.л/мин, то есть, 1000 н.л/мин или меньше, но использование азота вызвало увеличение затрат.
Сравнительный пример 1
Расплавленный чугун производился при тех же условиях, что и в примере 1, за исключением того, что расстояние, на которое объектив переноса отстоит от наивысшей границы подъема чугуна в направлении вертикально вверх было изменено и стало равным 290 мм.
Когда печь была наклонена, налипание на линзу за счет разбрызгивания расплавленного чугуна и шлака, вызванное продувкой кислорода из фурмы продувки кислородом, было чрезмерно большим и поле зрения постепенно сужалось. Со временем стало вообще невозможным наблюдать внутреннюю часть камеры плавления.
Температура видеоустройства в среднем составляла 74°C. В дополнение к проблеме налипания разбрызгиваемого вещества была превышена допустимая температура 60°C, так что изображение искажалось, и внутренняя часть камеры плавления не могла наблюдаться.
Что касается затрат на охлаждающий газ, подаваемый между внутренней трубкой и внешней трубкой, общий расход фактически используемых газов 37-39 составлял 910 н.л/мин, что было в пределах допустимого уровня и не вызывало увеличение затрат.
Сравнительный пример 2
Расплавленный чугун производился при тех же условиях, что и в примере 1, за исключением того, что расстояние, на которое объектив переноса отстоит от наивысшей границы подъема чугуна в направлении вертикально вверх было изменено и стало равным 3600 мм.
Налипание на линзу за счет разбрызгивания расплавленного чугуна и шлака вообще не наблюдалось, расплавленный чугун, как объект наблюдения, не находился в пределах поля зрения и намеченное поле зрения изображения не могло быть обеспечено.
Температура видеоустройства в среднем составляла 14°C, не превышая допустимой температуры 60°C. Следовательно, видеоустройство было хорошо защищено от высокой температуры камеры плавления.
Что касается затрат на охлаждающий газ, подаваемый между внутренней трубкой и внешней трубкой, общий расход фактически используемых газов 37-39 составлял 910 н.л/мин, что было в пределах допустимого уровня и не вызывало увеличение затрат.
Сравнительный пример 3
Расплавленный чугун был произведен при тех же условиях как в примере 1, за исключением того, что внешний диаметр внутренней трубки был изменен и стал равен 110 мм. Когда диаметр камеры увеличивается, диаметр внешней трубки увеличивается и площадь поперечного сечения, через которую проходит поток охлаждающего газа, становится больше. В сравнительном примере 3, скорость потока охлаждающего газа сохранялась на уровне 150 н.л/мин, так скорость потока охлаждающего газа была равна примерно 1/2 или меньше, чем в примере 1.
Так как обычно охлаждающая способность значительно зависит от скорости потока, температура внутренней трубки повышается и температура видеоустройства значительно возрастает. Температура термопары (не показана), установленной в камере, была равна в среднем 67°C, превышая допустимую температуру 60°C. Это вызывает расширение и растрескивание объектива переноса. Следовательно, поле зрения изображения не могло быть обеспечено и видеоустройство не могло быть защищено от высокой температуры.
Что касается затрат на охлаждающий газ, подаваемый между внутренней трубкой и внешней трубкой, общий расход фактически используемых газов 37-39 составлял 910 н.л/мин, что было в пределах допустимого уровня и не вызывало увеличение затрат.
Сравнительный пример 4
Расплавленный чугун производился при тех же условиях, что и в примере 1, за исключением того, что расстояние устройства отображения от внутренней стенки печи направлении от печи было изменено и стало равным 290 мм.
В этом случае устройство отображения стало на 30 мм ближе к стороне электропечи, чем в примере 1, изображение было искажено и часть изображения стала неясной. Это, как предполагают, имело место потому, что устройство отображения было нагрето, больше, чем ожидалось, например, излучаемой теплотой от расплавленной стали, как объекта наблюдения, и охлаждение внутренней трубки было недостаточным.
Температура видеоустройства повысилась в среднем до 77°C, превысив допустимую температуру 60°C. Таким образом, видеоустройство не могло быть защищено от высокой температуры.
Что касается затрат на охлаждающий газ, подаваемый между внутренней трубкой и внешней трубкой, общий расход фактически используемых газов 37-39 составлял 910 н.л/мин, что было в пределах допустимого уровня и не вызывало увеличение затрат.
Как видно из таблицы 1, в результате установки видеоустройства, имеющего заданную конструкцию, устанавливаемую в заданном местоположении в электропечи, содержащей камеру плавления и камеру предварительного нагрева, поведение внутри камеры плавления во время эксплуатации можно проверять напрямую и отчетливо. Это полезно для предотвращения эксплуатационных проблем. Эксплуатационные проблемы требуют не только останавливать электропечь на длительный период времени для остановки производства, но также требуют затрат на ремонт. Наблюдение внутренности камеры плавления предотвращает эксплуатационные проблемы, поэтому является очень эффективным.
Промышленная применяемость
Таким образом, в электропечи, которая производит расплавленный чугун из холодного железного сырья с помощью тепла, обеспечиваемого дугой в камере плавления, возможно напрямую и отчетливо наблюдать состояние в камере плавления во время плавления.
Перечень ссылочных позиций
Изобретение относится к области металлургии. Электропечь, оборудованная видеоустройством, содержит камеру плавления, выполненную с возможностью плавления холодного железного сырья посредством тепла, создаваемого дугой, для получения расплавленного чугуна, камеру предварительного нагрева, выполненную с возможностью предварительного нагрева холодного железного сырья, которое должно подаваться в камеру плавления, и видеоустройство, выполненное с возможностью наблюдения внутренней части камеры плавления. При этом видеоустройство содержит: объектив переноса, состоящий из множества линз; внутреннюю трубку, вмещающую в себя объектив переноса и имеющую внешний диаметр 20 мм или больше и 100 мм или меньше; внешнюю трубку, вмещающую в себя внутреннюю трубку; и устройство формирования изображения, расположенное на осевом конце объектива переноса снаружи печи. При этом видеоустройство установлено сквозь отверстие в стенке печи или сквозь отверстие в крышке печи, ограничивающих камеру плавления, таким образом, что объектив переноса расположен на расстоянии 300 мм или больше и 3500 мм или меньше от верхней границы расплавленного чугуна в направлении вертикально вверх, а устройство формирования изображения расположено на расстоянии 300 мм или более от внутренней стенки печи или от крышки печи в направлении от печи. Технический результат заключается в обеспечении возможности напрямую и отчетливо наблюдать состояние в камере плавления в электропечи. 1 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл., 6 пр.
1. Электропечь, оборудованная видеоустройством, содержащая:
камеру плавления, выполненную с возможностью плавления холодного железного сырья посредством тепла, создаваемого дугой, для получения расплавленного чугуна;
камеру предварительного нагрева, выполненную с возможностью предварительного нагрева холодного железного сырья, которое должно подаваться в камеру плавления; и
видеоустройство, выполненное с возможностью наблюдения внутренней части камеры плавления,
при этом видеоустройство содержит: объектив переноса, состоящий из множества линз; внутреннюю трубку, вмещающую в себя объектив переноса и имеющую внешний диаметр 20 мм или больше и 100 мм или меньше; внешнюю трубку, вмещающую в себя внутреннюю трубку; и устройство формирования изображения, расположенное на осевом конце объектива переноса снаружи печи,
при этом видеоустройство установлено сквозь отверстие в стенке печи или сквозь отверстие в крышке печи, ограничивающих камеру плавления, таким образом, что объектив переноса расположен на расстоянии 300 мм или больше и 3500 мм или меньше от верхней границы расплавленного чугуна в направлении вертикально вверх, а устройство формирования изображения расположено на расстоянии 300 мм или более от внутренней стенки печи или от крышки печи в направлении от печи.
2. Электропечь по п. 1, содержащая устройство подачи газа, выполненное с возможностью подачи газа между внутренней трубкой и внешней трубкой со скоростью потока 50 н.л/мин или больше и 250 н.л/мин или меньше.
| JP 2004250724 A, 09.09.2004 | |||
| ВСТАВНОЙ ВИДЕОКОМПЛЕКС ДЛЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПЕЧЕЙ И СИСТЕМА ОБРАБОТКИ ИЗОБРАЖЕНИЙ | 2003 |
|
RU2297726C2 |
| JP 9318457 A, 12.12.1997 | |||
| УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАБЛЮДЕНИЯ РЕАКЦИОННОГО ПРОСТРАНСТВА ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОГО РЕАКТОРА | 2007 |
|
RU2353879C2 |
| СПОСОБ СТЫКОВОЙ СВАРКИ | 1932 |
|
SU32073A1 |
| СПОСОБ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ОБРАЗОВАНИЯ НАСТЫЛЕЙ НА ФУРМЕ, ПРОХОДЯЩЕЙ В МЕТАЛЛУРГИЧЕСКУЮ ЕМКОСТЬ, И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ | 2003 |
|
RU2336503C2 |
