控制電弧爐內的熔化過程的方法以及用於執行該方法的信號處理裝置和程序代碼和存儲介質的製作方法

2023-09-23 18:46:50 5

專利名稱：控制電弧爐內的熔化過程的方法以及用於執行該方法的信號處理裝置和程序代碼和存儲介質的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於控制帶有至少兩個電極的電弧爐內的熔化過程的方法，其中，通過評估經過爐容器的內部的空氣聲信號和/或固體聲信號產生關於熔化物、熔化液和爐渣分布的至少ー個類型的如下特徵值。第一類型的特徵值代表對在爐容器的爐壁上出現的熱輻射的屏蔽。第二類型的特徵值代表在熔爐填料的體積內的特別是在電極下方的區域內的熔化物的塊度和熔化狀態(在下文中簡僅稱為塊狀度)。第三類型的特徵值代表位於爐壁上的熔化物部分的改變。此外，本發明還涉及ー種用於控制電弧爐內的過程的用於電弧爐的帶有機器可讀取的程序代碼的信號處理裝置，這樣的機器可讀取的程序代碼，和帶有這樣的機器可讀取的程序代碼的存儲介質。
背景技術：
使用聲信號(即通過至少ー個電弧產生的固體聲信號，所述固體聲通過熔化物傳導，或通過熔化物之間的空氣體積傳導的空氣聲信號)來生成不同的特徵值是已知的。在此，採集可通過包括電弧爐的電弧的電流和電壓歷程來評估的聲振動。聲信號根據原理在熔爐填料內形成，因為電弧爐的電弧表現為聲源。例如，根據DE 10 2008 006 965 Al已知，為確定所謂的輻射度量(在下文中簡稱為SM)，採集爐壁上的固體聲振動並且由所採集的振動的頻率範圍可確定相關的振動評估信號。由所採集的電極電流可在相同的頻率範圍內確定相關的電流評估信號，所述電流評估信號被解釋為振動產生的原因。然後，輻射度量原理上由振動評估信號和電流評估信號的商得到。此外，根據DE 10 2008 006 966 Al還已知，可確定所謂的塊度度量(在下文中也簡稱為M)，這通過採集所提供的電流、由採集到的電極電流確定效率值度量、並且由採集到的電極電流此外在採集到的電極電流的確定的頻率範圍內確定相關的電流分量來實現。然後，塊度度量由電流分量和有效值度量的商得到。此外，從DE 10 2008 006 958 Al中還已知，可確定位於電弧爐邊界上的熔化物成分的質量改變的所謂的度量(在下文中也稱為MM)，這通過採集所提供的電極電流並由此在確定的頻率範圍內獲得電流評估信號來實現。此外，採集固體聲且在特定的頻率範圍內確定振動評估信號。最後，對於多個共同的頻率確定電流評估信號和振動評估信號之間的相位差。從這些所確定的相位差中，可以導出位於電弧爐邊界上的熔化物的質量改變的度量。通過以上所述的特徵值，可以執行用於控制電弧爐內的熔化過程的精細的方法。 為對該方法進行解釋，在下文中詳細解釋在電弧爐中發生的熔化過程。電弧爐用於通常在鋼鐵エ業中產生液體金屬。液體金屬由例如廢料的固體熔化物和/或還原的鐵(所謂的海綿鐵或DRI/HBI)甚至以液體和/或固體生鐵連同另外的附加材料來製造。為此，優選地通過三個電極將用於熔化熔化物的能量通常以電極和熔化物之間的電弧的形式引入到電弧爐內。為使得熔化可儘可能有效地進行，應儘可能將電弧所提供的全部能量引入到熔化物內。在此，熔化物被理解為熔化中的固體，如已熔化物、液體金屬和/或爐渣。熔化物和已熔化物一起產生熔爐填料。但是，由於預先給定的運行方式，在常規的電弧爐內可能出現熔化過程期間電弧自由燃燒。即，由形成在電極和熔化物之間的電弧發出的熱輻射以高的程度到達熔爐的邊界上，特別是電弧爐的被冷卻的邊界。因此熔爐的能耗升高這ー方面電弧的能量僅被引入到熔化物的很小的範圍內，而另一方面更多的能量通過熔爐冷卻被釋放。在此考慮到，為控制電弧爐的運行方式並且調控電弧功率，使用位於爐壁上的熔化物的改變的度量MM，塊度度量M,輻射度量SM，或熔化物、熔化液和爐渣在熔爐填料內的分布的類似的合適的特徵值。塊度度量K可用於調控電極的電極電流額定值。如果例如在電極下具有相對更輕的廢料，即廢料中具有高的空氣體積的成分，則輻射功率可調低，以防止由於輕的廢料的過快熔化導致的電弧的前述的自由燃燒。如果確定了在爐壁上的過高的輻射度量SM，則可調低電弧的輻射功率，以避免爐壁的過度的熱負荷以及高的功率損失。如果在確定屏蔽度量SM時確定爐壁的部分不被熔化物屏蔽，則可調低輻射功率，以防止電弧直至此自由壁部分的自由燃燒。在此，前述信號可不僅用於功率降低，而且在相反的解釋中也用於功率提高。因為以上所述的措施相互影響，所以當然在人為幹預電弧爐的運行程序時難於估計應在過程中進行多強的幹預。

發明內容
本發明的任務在於，對於前述類型的方法進行如下改進，使得電弧功率的調控在儘可能低的能耗和儘可能低的熔爐部件磨損下可以實現。此外，本發明的任務在於，給出實現方法的信號處理裝置或存儲介質和用於方法的程序代碼。該任務根據本發明通過如下方式解決，即，對於每個電弧的熱影響區生成局部的特徵值。有利的是，將所使用的傳感器布置在熔爐上，使得傳感器與電極(電弧)對置。該措施的優點在於，可以產生對電弧爐內的熔化過程的歷程的更精確的描述，因為熔化過程由於經常不均勻的廢料填料而在每個電極上具有不同的歷程。此外，根據本發明，從局部特徵值推定在電弧影響區域內的現有的或即將來臨的局部熱負荷峰值，即使該熱負荷峰值在此時刻尚未導致可測量的面板熱負荷。這可通過上述方式進行。於是，如果例如最靠近某電弧的熔爐的壁部分通過廢料的熔化而被暴露，則可能出現此確定的電弧的自由燃燒。這可根據本發明在該壁區域內局部地通過評估屏蔽特徵值SM確定。由此有利地實現了很早地採集到結果，而該結果將來將則在所涉及的電極的影響區域內通過該電弧到被暴露的壁部分的自由燃燒而產生熱負荷峰值。因為此實際上的熱負荷仍存在，所以該熱負荷可有利地已在其出現時被阻止。此外進一步建議，使得取決於所生成的特徵值，優先地首先按所需要的長時間來改變在電極上的能量分布，使得熱負荷峰值被削弱或避免其形成。為在爐壁的部分區域內的廢料熔化的實施例中對此進行解釋，可描述如下運行策略。最靠近所涉及的壁元件的電弧、即應防止自由燃燒的電弧必須被調低，而該要求對於另外的電弧不存在。這可根據本發明通過調整所涉及的電弧的相線阻抗的額定值來實現，使得所涉及的電弧的釋放到環境的輻射功率降低，並且另外兩個電弧的輻射功率稍微升高。在此，有利地存在很快響應的調控量，其中在電弧爐內轉化的總熱功率最初不必降低。因此，該調控策略有利地是特別有效的。此外，根據本發明，取決於所產生的特徵值，通過降低為電弧供電的電弧爐變壓器的次級電壓，和/或通過提高與電弧串聯連接的附加電抗器的電抗，從屬地(nachrangig) 按所需要的長時間來降低電弧的熱功率。如果通過優先地改變能量分布而實現的效果不足或可預見此效果不充分，則涉及此措施，以減少或避免熱負荷峰值。為電弧供電的電壓被如下調控，使得熔爐變壓器的輸出電壓例如藉助於負載級開關可變化。這通過將熔爐變壓器(也稱為變電站級或變壓器級)的初級繞組或次級繞組開啟或關閉來機械地實現。在此，一定的電負荷和機械負荷並且因此磨損是不可避免的，因此，該措施有利地可僅當僅使用前述措施不充分時才執行。這有利地導致，負載級開關很少切換，而對於熔爐變壓器的維護費用具有有利的影響。此外，變壓器級作為電抗器對於所產生的特徵值的調整明顯慢於有利的相線阻抗調控。按照與如上根據特徵值SM示例地所描述相同的方式，可以考慮特徵值MM和M。例如，特徵值M可以用於確定在単獨電極下的熔化物的塊度。在此，可以及早識別出是否電極下的熔化進展更快地推進，因為例如在該電極下存在帶有高空氣體積成分的相對更輕的廢料。如果在另外的電極下例如存在大塊的重的廢料部分，則此電極的電弧需要長得多，以便將位於此處的熔化物的部分熔化。其下具有大塊廢料的電極可不再推進到爐容器的下部區域內，並且因此相應的電弧在電弧爐的邊界上釋放相對強的輻射。通過影響阻抗或電流額定值，所涉及的電弧的輻射可降低。如果因此確定了在電極下的不等的塊度分布，則所述塊度分布可在所轉化的電極功率方面通過匹配由電極所形成的相線的相線阻抗來調節，使得在所有電極下的熔化進展近似相等。這意味著，對於其下具有更輕的廢料的電極，將其相線阻抗調節為高於其下具有更重的廢料的電極。特徵值MM是靠在爐壁上的質量的改變的度量。如果例如在爐壁的區域上採集到強的質量改變，則這意味著實際存在的廢料倒塌。該值因此優選地用於實際所涉及的電極的預言性的升起，通過相線阻抗的增加來產生。對該輸出可根據經驗進行小的加權或更大的加權。如需要，根據預測的可靠性，也向支承臂液壓裝置預言性地給出直接升起指令。根據本發明的有利構造，使輻射度量的特徵值SM、塊度的特徵值M和爐壁上的熔化物部分的改變的特徵值MM分別與特徵值E相關聯，所述特徵值E是自加入上次的熔化物裝料之後引入的此熔化物裝料的每單位質量熔化物的能量(比能)的特徵值。在此應注意的是，熔化物以連續過程的裝料方式加入，因為熔化物(廢料)的熔化導致明顯的體積改變。在爐容器的上部部分內所釋放的體積總是以更新的熔化物的裝料填充。在毎次加入裝料之後，引入到熔爐內的能量通過測量確定，並且以裝料的質量換算，使得得到熔爐填料內已熔化質的份額為多高的依據。此特徵值E與另外的特徵值的關聯有利地實現了在電弧爐內的熔化進展方面指示了另外的特徵值的高度，並且取決於此引入正確的措施。因此，例如在進展中的熔化過程中，廢料倒塌是很可能的，並且熔爐的基本熱負荷已更高。根據本發明的方法的另外的構造，對於每個電極的熱影響區域，附加地產生絕對溫度升高或一般地爐壁上的熱負荷的局部特徵值T，和/或該溫度升高的梯度或熱負荷梯度的局部特徵值(特徵值G)，並且將該特徵值與爐壁上的輻射度量的局部所屬的特徵值SM關聯。在此考慮到，爐壁上的如此的輻射度量尚未實現對於嚴重地進行的過程的足夠的論斷。如果熔爐完全以廢料填充，則也希望的完全的電弧輻射，因為爐壁最初被廢料保護。熔化過程則可更快地進展。在接近熔化過程結束時，如果爐壁的溫度已提高，則爐壁上的輻射度量的升高必須被視作是嚴重的。此外，可預見的是在熱負荷的高梯度下，熱負荷的嚴重度量更快地達到，並且因此應做出速效的措施以降低此度量。根據本發明的替代實施例，特徵值T和/或G的使用也替代了特徵值E，使得在此情況中特徵值E不與特徵值SM關聯。根據壁元件的冷卻類型，也必須考慮到冷卻劑的質量流量，因為在ー些情況中，僅以此方可做出對於爐壁的熱負荷的論斷。此外，也有利的是，另外通過使用燃燒器和/或噴槍而通過化學反應在爐容器的內部內提高熱功率，其中取決於所產生的特徵值M、匪、SM、E、T和G，通過按所需要的長時間來降低向燃燒器提供燃料和/或向噴槍提供氧來降低化學反應的熱功率。在燃燒器中優先地燃燒燃料，以此向熔化過程提供化學能。為加速燃燒器的燃燒或加速熔化物或熔化液內的另外的氧化過程，可另外通過所謂的噴槍或相關聯的燃燒器將氧吹入到熔爐填料內部內。因為使用燃燒器和使用噴槍最後都導致熔爐填料的附加的加熱，所以特別地有利的是在調控概念中也包括此過程。為此，可考慮上述特徵值，並且以合適的方式進行估值。 在此，對燃燒器和噴槍上的過程的調控可以與相阻抗的優先的調控並行進行和/或也與附加電抗和/或變壓器次級電壓的調控一起從屬地進行。有利地，在該調控概念中，熔化過程在考慮到燃燒器和噴槍的情況下更好地可控。根據本發明的特別的構造，為調控燃燒器和噴槍，使用爐壁上發生的熱輻射的特徵值SM和/或作為靠在爐壁上的熔化物部分的改變的度量的特徵值MM。所述特徵值與自加入上次的熔化物裝料之後引入的此熔化物裝料的每單位質量熔化物的能量的特徵值E 相關聯。特徵值在電弧爐的熱負荷方面的此組合可如何評估已在上文中解釋。根據本發明的另外的構造，除已介紹的用於調控燃燒器和/或噴槍的特徵值外， 可使用爐壁上的溫度升高的特徵值T，和/或此溫度升高的梯度的局部特徵值G，其中該特徵值與局部所屬的特徵值SM和MM相關聯。此外，本發明的任務通過用於電弧爐的帶有機器可讀取的程序代碼的信號處理裝置、該機器可讀取的程序代碼以及用於該機器可讀取的程序代碼的存儲介質來解決，所述程序代碼具有控制指令，所述控制指令導致信號處理裝置執行根據以上所述方式的方法。 以此，能以有利的方式自動執行以上所述的方法。


本發明的另外的細節在下文中根據附圖描述。在唯一的附圖中，圖I示出了電弧爐的示意性三維視圖和連接在所述電弧爐上的適合於執行根據本發明的方法的實施例的調控的方框圖。
具體實施例方式電弧爐11具有爐容器12，所述爐容器12按照未圖示的方式以熔化物(廢料)填充。優選地，三個電極13突出到爐容器內，所述電極藉助於執行機構14(液壓馬達或伺服馬達)可以水平地沿其縱向軸線升起或降下。電極13通過熔爐變壓器15以三相電供電， 其中每個電極13此外可以與附加電抗器16相關聯，以便所述附加電抗器16可以有目的地產生損失電功率。此外，示意性地圖示了燃燒器17，使用燃燒器17通過燃燒燃料可將化學能引入到爐容器12內。噴槍18也突出到爐容器12內，其中通過泵19可將氣體吹入到爐容器內並且因此吹入到熔爐填料內。為在電弧爐11內熔化具有金屬廢料形式的熔化物20，在電極13上點燃電弧，以此在爐容器內部內形成熱能。在此，如已提及的那樣，可附加地藉助於噴槍18和燃燒器17，用於導致將化學能引入到爐容器內。在熔化過程期間進行自動的調控過程，所述調控過程在下文中根據在圖I中圖示的方框圖詳細解釋。根據本發明的調控概念在此使用不同的輸入量，所述輸入量的產生是已知的。根據本發明的調控概念通過點劃線21在圖I中來凸顯。 在該調控概念中使用的輸入量分別為給出在爐容器12的爐壁上發生的熱輻射的度量的特徵值SM，作為在熔爐填料的體積內並且在電極13的區域內的熔化物20的塊度的度量的特徵值M，作為靠在爐壁上的熔化物20的部分的改變的度量的特徵值MM，自加入上次的裝料之後引入熔化物的每單位質量的比能的特徵值E，溫度升高或一般地爐壁上的熱負荷的特徵值T，以及該熱負荷(例如，溫度升高)的梯度或熱負荷梯度的特徵值G。輸入量在圖 I中在相應的圓圈中圖示，其中此圓圈同時表示了計算單元，所述計算単元由測量值(在下文中對其詳述)生成要求的輸入量。此外，一般地要注意到，通過其僅傳導ー個信號的信號線通過窄線圖示，通過其傳導多個信號的信號線通過寬線圖示。因此，既可將寬線實施為多個線的集束，即所述集束為了清楚起見僅通過寬線圖示。不過，也可將信號線例如通過數據母線實現。在寬信號線中傳導的信號是信號的組，所述信號組通過帶有三個電極和分別與三個電極相關的另外的裝置(例如附加電抗器16、執行機構14以及傳感器22、23)的電弧爐11的結構決定。由於單獨控制的電極13，在這些導線中分別平行地運行的測量信號或控制信號是必須的。具體地,輸入量如下地生成。對於福射度量SM,優選地在爐壁上安裝三個固體聲傳感器22，使得傳感器22的每個在三個電極的影響區域內局部地測量在爐容器12的內部內傳播的聲信號。信號在配置模塊24內組合，並且通過使用前述評估原理藉助於電極電流的時間歷程利用評估單元25用於生成輻射度量SM，塊度度量M，和靠在爐壁上的固體物的改變的度量匪。此外，在電極的影響區域內通過傳感器23測量冷卻元件內的溫度，或者一個用於描述爐容器12的熱負荷的類似的度量。傳感器23在配置裝置26上給出其信號，其中，該信號被評估，以便生成溫度差異T (優選地作為與冷卻系統的來流溫度 (Vorlauftemperatur)的差異，如需要也作為與由此值形成的平均值的差異)和溫度梯度 G。另外，計算每次裝料引入的比能E，其中，為此通過評估単元25採用熔爐變壓器的電功率，以及由於氧在噴槍18內的通過量和燃料在燃燒器17內的通過量引入熱功率。在此，另外地調取存儲器27的數據，其中，在此存儲了各引入的裝量的量以及裝料在爐容器12內的引入時刻和此時存在的壁溫度以便用於溫度差異T的計算。根據信號處理裝置的圖示的實施例的調控系統，以五個不同的調控器I至V和四個計算模塊VI至IX運行。調控器優選地實現為模糊調控器。計算模塊具有五個輸出，以這些輸出控制電弧爐及其部件(為此在下文中更多地描述)。模糊調控器I用於將熔爐的熱狀態分類。該調控器因此輸出當前對於熔爐的熱狀態嚴重的值。該值對於所有電弧的所有三個熱影響區域(也稱為熱點)局部地計算。對於每個電極，跟蹤與電弧13的影響區域相鄰的壁元件的溫度歷程。如果所涉及的壁元件自身的熱負荷T已很高，或指示出熱負荷的陡的升高G，則確定了嚴重的狀態。在壁元件的熱負荷低時，相應地確定了不關鍵的狀態。 為此，也可使用分級的度量。模糊調控器I的信息被用作用於模糊調控器II (也用於模糊調控器V)的輸入量，所述輸入量將爐壁被熔化物並且在進ー步的方法進程中也被爐渣的屏蔽進行量化。作為另外的輸入量，也使用電極的熱影響區的輻射度量SM和每筐(Korb)引入的比能。由此，計算模塊II計算出輸出量；所述輸出量分別是送入計算模塊VI中的對於由運行程序 (Fahrprogramm)預先給定的變壓器級的修正建議,送入計算模塊VIII中的對於附加電抗器的修正建議，和送入到計算模塊VII中的對於電弧13的線阻抗的修正建議。計算模塊 VII對根據運行程序預先給定的對於電弧的相阻抗的參考值進行修正，使得出現能量轉換的再分配和電弧內的輻射功率的再分配，以便削弱所屬的電弧的至少ー個熱影響區的嚴重狀態。模糊調控器考慮了熔化物的狀態，特別是直接在電極下的熔化物狀態的改變(改變優先地意味著廢料運動和所謂的冷廢料的存在，所述運動在熔化進程的過程進行中部分地混亂地進行)。作為輸入量，使用塊度度量M和毎次裝料引入的比能E。在此，因此涉及總共四個輸入量。調控器由此計算出線阻抗的改變建議，所述改變建議按照以上所述的方式對於電極13的控制起作用。如果例如確定了電極下的熔化物的強的改變(例如，通過冷的廢料的滑下所導致)，則輸入降低此電極的相阻抗的額定值的建議值。在此，通過執行機構14使所涉及的電極13進ー步運行到熔爐內，以此縮短電弧長度，並且與通過兩個另外的電極13的能量輸入相比増加所涉及的電極向廢料內的能量輸入。模糊調控器IV評估爐壁上的熔化物的質量改變，並且是在電極13的熱影響區域內進行的。作為輸入量，使用改變的質量MM的度量和毎次裝料引入的比能E，因此使用四個輸入信號。調控器按照已經描述的方式計算線阻抗額定值的改變建議作為輸出量。通過例如採集到爐壁的區域上的強的質量改變，則這意味著在壁部分被釋放的情況下的可能存在的或已發生的廢料倒塌。調控器預防性地輸出輸出信號，使得將所涉及的電極升起，其中通過變得更長的電弧增加了此電極的相阻抗。利用模糊調控器V來影響燃燒器17和噴槍18，並且因此控制化學能的引入。作為輸入量，使用壁上的固體物部分的改變的度量MM和輻射度量SM，因此使用六個輸入量。另外，還使用另外的四個輸入量，自上次裝料引入的比能E以及模糊調控器I的輸出量，因此將另外四個輸入量送入模糊調控器V內。模糊調控器由此計算出化學能引入的改變建議作為輸出量，即對於燃燒器17和噴槍18的額定值的改變建議。模糊調控器II至V的所有輸出量在計算模塊VI至IX中被組合和處理。在此，在調控輸出量時，在計算模塊VI、VIII和IX中考慮主動的調控器幹預的閾值，以及其所屬的遲滯，這導致衰減調控系統的調控振動，並且優先地導致在熔化過程中進行的過程的調控， 所述調控通過在電極13上通過升起或降低所要求的相阻抗的能量再分布來實現。在此涉及可無機械磨損並且無功率損失地轉換的最簡單的調控量。僅當此調控措施不足以使電弧爐11內的過程並且因此調控系統的輸入量正常時，計算模塊VI、VIII和IX的閾值才被超過，並且因此啟用通過調控系統21的速效的調控措施。不同的模糊調控器和計算模塊的協作必須對於每個電弧爐11単獨地調整，並且在調節後導致能量輸入對於熔化物的當前熔化狀態改變的優化的動態反應。模塊VI至IX的工作方式在下文中將在詳細描述。模塊IV將變壓器級改變的連續的原始值轉化為離散值。藉助於遲滯，使得熔爐變壓器的級開關不必過於頻繁地切換。例如，如果僅僅ー個壁區域的屏蔽差，並且其餘的壁區域的屏蔽良好，則模糊調控器II輸出用於非對稱能量分布的改變建議，所述改變建議優先地在模塊VII中轉化。這意味著通過改變所涉及的電極13的相阻抗，使受到強熱負荷的壁區域的熱負荷降低。計算模塊VI具有僅ー個輸出，所述輸出在熔爐變壓器15的級開關上起作用，並且能以所述輸出改變級開關的輸出電壓。在計算模塊VII中使用用於負荷分配的分析模型。按照這種方式，可以及時地將所述及電極的屏蔽差的壁部分的輻射能量再分配到另外的電極上。在此，將模糊調控器II、 III和IV的信號組合併且由此計算出単獨電極的線阻抗的額定值的合適的再分配。為此， 可以將模糊調控器II、III和IV的影響根據電弧爐11的實際情況和隨後的所確定的度量的改變的效果加權地考慮。特別簡單的可能性在於，對模糊調控器II、III和IV的所有信號輸出的平均，其中每個電極的各平均的信號當然単獨地被評估。計算模塊VII的輸出信號直接作用在控制裝置28上，所述控制裝置28為執行機構14提供並且可単獨地控制執行機構14。藉助於計算模塊VIII，可以控制附加電抗器16，只要要求該控制(從屬控制)的話。為此目的，控制裝置29由計算模塊VIII控制，其中控制裝置29控制附加電抗器16，所述附加電抗器16為每個電極提供ー個。按照這種方式，可以直接降低電弧13的功率，這通過在附加電抗器16內轉化無功功率形式的電功率來實現。最後，計算模塊IX包括如下的程序，藉助於該程序可以控制噴槍18和燃燒器 17 (當然，也可局部地控制多個燃燒器或噴槍)。取決於通過模糊調節器V輸出的值，可以因此節流或提高引入的化學熱功率。在此，未詳細圖示的並且在電弧爐內具有作為背景的化學要求的另外的影響量也可起作用。
權利要求
1.一種用於控制帶有至少兩個電極(13)的電弧爐內的熔化過程的方法，其中，通過評估經過爐容器(12 )的內部的聲信號，產生熔化物、熔化液和爐渣在熔爐填料內的分布的至少ー個類型的特徵值，特別地產生 作為在所述爐容器(12)的爐壁上出現的熱輻射的度量的特徵值(SM)，和/或 作為熔化物(20)在熔爐填料的體積內、特別是在電極(13)下的塊度的度量的特徵值 (M)，和/或 作為位於爐壁上的熔化物部分的改變的度量的特徵值(MM)，其特徵在幹， 對於所涉及電極(13)的每個電弧的熱影響區產生局部特徵值， 從所述局部特徵值中推斷出電弧的影響區域內的現有的或即將來臨的局部熱負荷峰值， 取決於所產生的特徵值，優先地按所需要的長時間來改變電弧之間的能量分布，使得熱負荷峰值被削弱或避免其形成， 如果通過優先地改變能量分布所實現的效果不充分或可預見該效果不充分，則取決於所產生的特徵值，通過降低為所述電極(13)供電的熔爐變壓器(15)的次級電壓和/或通過改變與該電極(13)串聯連接的電抗器(16)，從屬地按所需要的長時間來降低電弧的熱功率，以便減小或避免熱負荷峰值。
2.根據權利要求I所述的方法，其特徵在於，產生在爐壁上發生的熱輻射的特徵值 (SM)並且將其與自加入上次的裝料熔化物之後引入的上次裝料的熔化物的每單位質量的比能的特徵值(E)相關聯。
3.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於，另外地產生每個電弧的熱影響區域的爐壁上的熱負荷的局部特徵值(T)，和/或熱負荷的梯度的局部特徵值(G)，並且將所述特徵值(T、G)與爐壁上發生的熱輻射的局部所屬的特徵值(SM)相關聯。
4.根據權利要求I所述的方法，其特徵在於，產生爐壁上發生的熱輻射的特徵值(SM) 和另外的每個電弧的熱影響區域的爐壁上的熱負荷的局部特徵值(T)和/或熱負荷的梯度的局部特徵值(G)，其中，所述特徵值(T，G)與爐壁上發生的熱輻射的局部所屬的特徵值 (SM)相關聯。
5.根據權利要求2或4所述的方法，其特徵在幹，所產生的爐壁上的熱負荷的特徵值 (T)和/或該熱負荷的改變梯度的特徵值(G)，通過控制熔爐變壓器和/或附加電抗器足夠長時間地降低電弧的熱負荷，只要所述特徵值處於對於爐壁的嚴重值之上。
6.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，產生熔化物(20)在熔爐填料的體積內、特別是在電極(13)下的區域內的塊度的特徵值(M)，並且將該特徵值(M)與自加入上次的裝料熔化物之後引入的上次裝料的熔化物的每單位質量的比能的特徵值(E)相關聯。
7.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，產生作為靠在爐壁上的熔化物部分的改變的度量的特徵值(MM)，並且將該特徵值(M)與自加入上次的裝料熔化物之後引入的上次裝料的熔化物的每單位質量的比能的特徵值(E)相關聯。
8.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，通過在使用燃燒器(17)和/ 或噴槍(18)條件下的化學反應另外地升高爐容器(12)的內部內的熱功率，其中，取決於所產生的特徵值通過降低向所述燃燒器(17)的燃料供給和/或向所述噴槍(18)的氧供給，按所需要的長時間來降低所述化學反應的熱功率。
9.根據權利要求8所述的方法，其特徵在於，產生爐壁上發生的熱輻射的特徵值(SM) 和/或作為靠在爐壁上的熔化物部分的改變的度量的特徵值(MM)，並且將所述特徵值與自加入上次的裝料熔化物之後引入的上次裝料的熔化物的每單位質量的比能的特徵值(E)相關聯。
10.根據權利要求9所述的方法，其特徵在於，另外地產生每個電弧的熱影響區域的爐壁上的熱負荷的局部特徵值(T)和/或該熱負荷的梯度的局部特徵值(G)，並且將所述特徵值(T，G)與根據權利要求9所述的局部所屬的特徵值(SM，匪)相關聯。
11.一種用於電弧爐的信號處理裝置，帶有機器可讀取的程序代碼，所述程序代碼具有控制指令，所述控制指令導致所述信號處理裝置執行根據權利要求I至9所述的方法。
12.一種用於電弧爐的信號處理裝置的機器可讀取的程序代碼，其中程序代碼具有控制指令，所述控制指令導致所述信號處理裝置執行根據權利要求I至9中任一項所述的方法。
13.ー種存儲介質，所述存儲介質帶有存儲在其上的根據權利要求12所述的機器可讀取的程序代碼。
全文摘要
本發明的內容是控制電弧爐(11)內的熔化過程的方法以及用於執行該方法的信號處理裝置(21)、程序代碼和存儲介質。在該方法中，通過固體聲傳感器(22)測量來自爐容器(12)內部的聲信號和振動，從中可導出熔化物、熔化液和爐渣在熔爐填料內的分布的特徵值。優先地產生在容器的爐壁上出現的熱輻射的特徵值SM，熔化物在熔爐填料的體積內的塊度的特徵值M和位於爐壁上的固體熔化物部分的改變的特徵值MM。根據本發明，藉助於調控系統(21)通過評估特徵值優先地改變電極(13)的能量分布，使得削弱熱負荷峰值或甚至避免其形成。為此，將設為額定值的相線阻抗進行修改。如果該調控不充分，則從屬地降低電弧的熱功率。以此，可實現電弧爐(11)內的過程的快速並且可靠地起作用的運行策略。
文檔編號H05B7/148GK102612856SQ201080043164
公開日2012年7月25日 申請日期2010年9月14日 優先權日2009年9月28日
發明者A.多布勒, B.迪特默, D.裡格, K.克魯格, S.利德貝特, T.馬特舒拉特 申請人:西門子公司