包圍電弧的方法和裝置的製作方法
2023-05-03 12:55:56
專利名稱：包圍電弧的方法和裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及藉助泡沫渣包圍在電弧爐中點亮的電弧的方法，其中通過把碳載體加入位於鋼水液池上方的渣而形成泡沫渣，測量發聲並將其用於控制起泡碳的加入，本發明還涉及適用於該方法的裝置。
在電弧爐工作中，人們努力減少電極反射損失。為了儘可能把電弧反射量的一部分引入冶煉物質中，眾所周知地使浮於金屬液上的渣起泡並用泡沫渣包圍電弧。作為渣起泡劑地把碳載體加入爐中，其中通過額外吹入的氧氣使碳燃燒，由此產生的碳酸氣有助於形成泡沫渣。
在這種情況下，總在力求達到最佳渣厚度，因為如果泡沫渣厚度太小，則反射損失嚴重，而如果形成過多泡沫渣，則在爐出料時出現太高的能量損失。如果不是最佳渣量，則能量平衡受損。
DD228831A1公開了一種在電弧爐中包圍電弧的方法，其中測量由電弧引起的發聲並將其與預定極限值進行比較，當超過極限值時，通過適當裝置把碳載體一直噴射到爐渣中，直到確定小於了預定的聲音極限值。
在這篇文獻中，在獨立權利要求和實施例中都沒有說明裝入哪種適用於測量發聲的測量裝置，也沒有說明以什麼樣的預定時間間隔測量這種發聲並量化。它只說明了，通過碳載體加料強度來確定電弧爐的包圍程度，而操作人員迄今仍是在客觀鑑定後或根據操作特定的規範來控制加料強度。或許提到了，從此刻起在一定程度上使包圍程度自動化。但沒有規定可仿效的工業操作規範。
從EP0692544中知道了一種在三相電流式電弧爐中控制泡沫渣形成的方法，其中選擇頻率地進行振幅計算，當超過可由控制裝置預定的聲平時，對碳輸送速率施加影響。這篇文獻所述技術方案的缺點是，它被限制於對信噪比和有效性有有利影響的一些頻率。
本發明的任務是提供一種包圍在電弧爐中點亮的電弧的方法和裝置並且可以通過結構簡單的措施且尤其在考慮厚度的情況下可靠地調節泡沫渣體積。
本發明通過權利要求1的特徵完成了該任務。其它權利要求是本發明的有利改進方案。基於電弧爐中的電弧發聲，冶煉工人決定性地把聲音靈敏性考慮用於鑑定爐中的泡沫渣狀態。當電弧爐發聲時，主要分成「交流聲」與「咔喇聲」。
「交流聲」是基於爐供電頻率地周期性點亮電弧。
與近旁閃電的霹靂聲相似的「咔喇聲」涉及突發形成等離子體通道和與之有關的壓力波。由於電弧點亮條件在電弧爐中是持續而偶然改變的，所以也總是持續而偶然地出現等離子體通道的再形成並因而出現特定的咔喇聲。
「交流聲」如此在聲音振幅譜外，即在100赫茲區域內，形成了一系列和諧的且標誌頻率的復振幅。但是，這種具有和諧頻率的振幅隨著頻率增大而如此快速減小，以至在其它噪音電平上無法再聽見。
我們吃驚地發現，形成等離子體通道和進而形成「咔喇聲」的振幅譜不再局限於一些頻率。聽起來是咔喇聲的發聲的振幅散布於大範圍內。與咔喇聲有關的整個振幅表現為是泡沫渣狀態的高效性，就象是在和諧頻率下或選擇這種頻率時所出現的那樣。頻率眾所周知地被稱為音，多個單頻被稱為音調。與之相反，在有噪音的情況下，振幅在頻段內是隨機分布的。
根據本發明，作為咔喇聲地測量形成時的聲音的振幅譜。在一個時域內作為信號電平地測量與咔喇聲有關的振幅並在快速傅立葉變換後將其轉變為頻段內的信號電平。代表咔喇噪音的振幅被送往計算機，在計算機中，該測量值被考慮用於加權泡沫渣。為此，最好在所謂的某個不連續頻段的A加權(在這裡，A加權相應於人聽覺靈敏性)後達到一相似水平。隨後，選擇一個有效區。在最好大於200赫茲並小於1000赫茲的頻段內的振幅在這個頻段內進行積分。當超過或小於渣厚度和泡沫渣的預定值時，基於咔喇聲的測量值被用於控制起泡碳的輸送量。
可以有利地如此利用「咔喇聲」的整個振幅譜，即通過頻段內測量來進一步改善信噪比。當如此鑑定與咔喇聲有關的頻段內電平即它在一個幾乎一樣高的水平上時，這樣的頻段內測量是特別有效的。
除了起泡碳加入量以外，這種很高的有效性和高信噪比也被用於高解析度地鑑定起泡碳噴槍的正確定位和被用於控制。
通過被安裝在爐外的受保護位置上的定向傳聲器來校準測量咔喇聲。測量咔喇聲而得到的測量值作為測量信號被對稱地輸送並因而幾乎不受故障信號的影響。
在實施方法時採用的定向傳聲器最好是無擴音器的電容傳聲器。
此外，給操作人員顯示泡沫渣的實際狀態，確切地說，目前通過監視器並通過採用計算機來進行這種顯示，其中可以在任何時候調用過去記錄。由此一來，可以適時地識別出泡沫渣體積的發展趨勢並在小於或超過閾值前已採取措施。
在附圖中示出了本發明的一個例子，其中
圖1是爐設備的示意圖；圖2表示信號處理；圖3表示預定時間後的信號測量的一個例子。
圖1表示電弧爐10，它具有一個底爐以及一個通過蓋子13封閉的上爐12。一個電極21穿過蓋子13。一道電弧22在電極21和金屬熔液M之間點亮。電弧22被泡沫渣S覆蓋住。
在爐子外，用一個定向傳聲器41來測量噪音G。定向傳聲器41通過連接測量線路42與一臺計算機43相連。傳聲器41的輸出端以及連接測量線路42可以是對稱的，計算機43的輸入端可以是差動的。
適於控制地使計算機43與一個執行機構34相連，執行機構與一個致動器32相連。致動器32通常是一個泵，它通過輸送管路33以及噴槍把碳載體從儲備容器31中送入爐10中。
另外，計算機43與一個實際顯示泡沫渣體積或泡沫渣厚度的實際狀態監視器44相連並與一個打點式記錄儀45相連，可以在任何時間內通過該打點式記錄儀來表明噪音發展趨勢。
圖2表示用於泡沫渣探測的聲音信號的信號處理。其中曲線a示出了時間段內的信號電平。經過快速傅立葉變換，人們得到曲線b，該曲線表示頻段內的信號電平。通過加權如通過A加權，人們得到曲線c，它使與咔喇聲有關的振幅達到比較相近的水平。通過選擇一個有效區，人們得到曲線d。通過頻段內積分，獲得信號電平的標準。還進行校準的時間測量，這在曲線f中示出了。
在圖3中示出了40分鐘內的有關信號電平。總共指出了三個區域，確切地說是這三個區域α，其中電弧可靠地被渣覆蓋住，β，其中儘可能覆蓋住電弧，在這裡，它是隨意確定的中間區，
γ，其中未覆蓋住電弧。在這裡，涉及到現場記錄，現場記錄明確示出了，可以清楚識別出渣的狀況，確切地說，在這樣的時間特性曲線中，即其中可以可靠地進行幹涉並提供抗幹擾措施。
附圖標記一覽表10-電弧爐；11-底爐；12-上爐；13-蓋子；21-電極；22-電弧；31-儲備容器；32-致動器；33-輸送線路；34-執行機構；41-定向傳聲器；42-連接測量線路；43-計算機；44-監視器；45-打點式記錄儀；S-泡沫渣；M-金屬熔液；G-噪音；
權利要求
1.一種藉助泡沫渣包圍在電弧爐中點亮的電弧的方法，所述泡沫渣是通過把碳載體加入位於鋼水液池上方的渣而形成的，其中測量發聲並將其用於控制起泡碳的加入，其特徵在於，a)作為咔喇聲(發出霹靂聲)地測量在形成時的聲音的振幅譜；b)對與咔喇聲有關的振幅進行加權並達到一個相似水平並將其送往一挨計算機；c)在計算機中，加權測量值被考慮用於控制泡沫渣，當大於或小於一個預定值時，使用該加權測量值以便影響用於使渣起泡的碳載體的加入量。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，藉助所謂的A加權進行把代表咔喇聲的頻段內振幅變換到一個相似水平。
3.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，通過測量在一個可預定的頻段內的加權振幅而形成一個電平，該電平代表咔喇聲並進而代表泡沫渣包圍電弧的情況。
4.如權利要求3所述的方法，其特徵在於，選擇一個200赫茲-1000赫茲的頻段。
5.至少如前述權利要求之一所述的方法，其特徵在於，測量涉及振幅的信號的發展趨勢並且將其用於控制輸入碳載體的速率。
6.如權利要求1或2所述的方法，其特徵在於，當大於或小於一個預定值時，對碳噴槍的定位施加影響。
7.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，測量信號對稱地從傳聲器被送往計算機。
8.一種執行尤其是如權利要求1所述的方法的包圍在工作中點亮於電弧爐中的電弧的裝置，其中電弧爐具有一個爐子，可以通過一個蓋子封閉所述爐子，一個電極可以穿過該蓋子，所述裝置具有一個用於粉末介質和/或氣態介質的且使一個儲備容器與該爐子相連的輸送裝置以及一個計算機，該計算機與一個用於測量發聲的傳聲器、一個控制要從儲備容器中輸出的起泡介質的致動器相連，其特徵在於，設置用於測量咔喇聲的定向傳聲器(41)，在定向傳聲器(41)和計算機(43)之間設有對稱連接線路(42)。
9.如權利要求8所述的裝置，其特徵在於，定向傳聲器(41)被設計成無擴音器的電容傳聲器並具有對稱的輸出端。
10.如權利要求8所述的裝置，其特徵在於，計算機(43)具有用於接收測量信號的差動輸入端。
11.如權利要求8或9所述的裝置，其特徵在於，監視器(44)與計算機(43)相連，以便顯示出泡沫渣(S)的「實際狀態」和「趨勢狀態」。
全文摘要
本發明涉及一種藉助泡沫渣(S)包圍在電弧爐(10)中點亮的電弧(22)的方法,所述泡沫渣是通過把碳載體加入位於鋼水液池上方的渣而形成的,在這裡測量發聲並將其用於控制起泡碳的加入。在這種情況下,作為咔喇聲(發出霹靂聲)地測量在形成時的聲音的振幅譜。對與咔喇聲有關的振幅進行加權並使其達到一個相似水平並送往計算機(43)。在計算機(43)中,該加權測量值被考慮用於控制泡沫渣,當大於或小於預定值時,採用該加權測量值以便影響用於使渣起泡的碳載體的輸入(32,33)。本發明還涉及相應適用的裝置。
文檔編號C22B9/20GK1379826SQ00814312
公開日2002年11月13日 申請日期2000年10月10日 優先權日1999年10月13日
發明者N·厄貝爾, W·賴歇爾特, P·蒙黑姆, G·格倫 申請人:Sms迪馬格股份公司