CN1685766A - 电弧炉电极长度确定 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电极柱以及在工作的炉中确定该电极柱中的电极长度的方法。该电极柱是Sderberg柱，包括罩，其中通过利用滑动柱体彼此相对移动的下部和上部滑动夹可在轴向上移动。该方法包括以下步骤：借助于滑动柱体和重力，用滑动夹在相对于罩向下滑动中移动电极；测量仅借助于上部滑动夹在作用于电极移动的预定反作用力下移动电极；以及计算这些参数，以相对于移动时未损坏的电极的理论质量确定电极的质量，从而也确定电极的长度。

Description

电弧炉电极长度确定

发明领域

本发明涉及在电弧炉工作期间确定电弧炉中的电极长度及其可能损坏的方法，还涉及用于执行该方法的电极柱。

背景技术

多数传统的浸没式电弧炉包括多个电极柱，一般为三个，每个都包括电极和电极柱罩，其中电极同轴设置，且可垂直滑动。罩自身通过电弧炉顶中的适合密封装置可滑动。

电极罩中每个都包括吊架装置，耐压环和用于电极的电极触靴组件从吊架装置悬挂，以绕电极设置在电弧炉中的材料上方少许。电极柱罩是通过柔性冷却水供应管和电气总线管连接装置连接到电和冷却水设施的复杂装置。

用在上述类型的电弧炉中的大多数电极称为Sderberg电极，该Sderberg电极包括：电极外壳，在电弧炉中从电极顶部延伸到电极触靴下面；以及电极部分，最初包括电极外壳中的碳基膏，该碳基膏通过电弧炉热量在电极外壳的下部中焙烤成导电固体圆柱形。外壳下端通过电弧炉热量由电极固体部分、触靴下面制出。在使用中，电极的固体部分的暴露长度的大部分位于电弧炉材料中。电极柱通过电气负载调节动力缸支承在电弧炉中，其中该电气负载调节动力缸作用于电极夹滑动装置和电弧炉顶上面的电弧炉建筑物中的悬支持面之间。

电极夹滑动装置一般包括上部和下部滑动夹，上部和下部滑动夹顺序操作和移动，使用中，在电弧炉材料中消耗电极尖端时伸展该电极。

上述类型的电弧炉的主要问题是电极损坏的问题。电极在电弧炉材料中的末端处或向其末端发生损坏，这或许是因为由于不一致的电弧炉条件(例如电弧炉材料移动等，这可在电极的烘焙区域中引起应力，从而最终导致电极损坏)造成碳基膏不均匀地烘焙。损坏是不可预测的，且难以在损坏时检测倒。直到起火或最糟的情况(爆炸)在电弧炉中发生(严重地，包括电弧炉附近的人员的安全性和电弧炉自身的完整性受到损害)，电弧炉操作者才检测到电极损坏是经常发生的。

为了使严重的电弧炉停机期和由于电极损坏造成的上述问题最小，已经开发出用于探测使用中电弧炉的电极损坏的系统。使用中，在所有已知的电极损坏检测装置中，通过电极电力负荷调整柱体起作用的负荷传感器或类似物被连续使用，以监控所有电极柱的质量，从而间接地监控电极的质量。然而，由于作用在整个电极柱上的力，所述电极质量测量装置是非常复杂的。除了别的以外，这些力包括电极上的电极触靴压力、由于顶密封摩擦在罩上形成的负荷变化、水的质量、甚至通过电弧炉搅拌施加给电极的暴露尖端部分的直接负荷力、以及具有所有这些参数的沉淀物，其中一些是不可预测的，在计算电极质量时必须将计算考虑进来。

发明内容

用在根据本发明的电弧炉中的电极柱包括：电极罩；电极滑动装置，包括围绕电极且由环梁(ring beam)承载的下部电极滑动夹和围绕电极的、与下部夹垂直隔开且相对于下部夹可移动的上部电极滑动夹；滑动柱体，连接到两个滑动夹并位于它们之间；以及电力负荷调整柱体，被连接成作用在环梁和电弧炉顶上面的固定结构之间，其特征在于，电极柱可包括：至少一个可弹性屈服的负荷抵制装置，它位于上部滑动夹和环梁上的结构之间，在该负荷抵制装置上，电极在仅被上部滑动夹夹紧时可被完全支承；以及用于测量负荷抵制装置的负荷引起的屈服的装置。

传统上，该负荷抵制装置或每个负荷抵制装置与上部和下部电极滑动夹接合，且位于上部和下部电极滑动夹之间。该负荷抵制装置或每个负荷抵制装置可以是压缩弹簧。

本发明延伸到确定活动电弧炉中的上述电极柱中的电极长度的方法，其特征在于，根据本发明的方法包括以下步骤：从电极松开下部电极滑动夹；利用滑动柱体和/或电极的重力偏压向下移动夹到电极上的上部滑动夹，在向下滑动中相对于电极柱罩移动电极；通过被松开的下部滑动夹，测量仅利用接合的上部滑动夹与阻碍电极移动的预定且相当的反作用力相反地移动电极所需要的力；以及计算这些参数，以相对于未损坏的电极移动时的理论质量确定电极质量以及长度。

该方法可包括以下步骤：在利用上部滑动夹与负荷抵制装置的增大偏置相反地移动电极之前，完全支承负荷抵制装置上的电极，以提供电极质量参数，同时电极质量支承力和移动力作为电极长度基准参数提供给计算机。

该方法可包括以下步骤：首先通过松开的下部滑动夹执行电极在设定的滑动长度上向下滑动，然后利用滑动柱体，通过松开的上部滑动夹执行电极的向上滑动，其行程长度等于向下滑动的长度；在每个滑动期间计算电极质量和滑动柱体压力参数，以计算电极的有效长度。

该方法可另外包括以下步骤：在电极从罩向下滑动延伸到电弧炉材料内期间，执行两个向下滑动和一个向上滑动，并在向下滑动和向上滑动的其中一个期间计算电极质量和滑动柱体压力参数，以计算电极的有效长度。

附图说明

现在将借助于仅参考附图的实例描述本发明，该附图是在执行本发明的方法中电弧炉电极和与之结合使用的装置的图示侧视图。

具体实施方式

附图示出电极柱10，该电极柱10包括Sderberg电极11、总体用12表示的电极滑动装置、电极罩13、和分段耐压环组件14。

电极11包括柱状金属外壳16和暴露的电极尖端部分18。通过将膏柱体20、块或大块从电极外壳16上端装载到电极外壳16中；在电弧炉热区22中融化外壳中的膏；和周期性地将电极尖端部分18延伸到电弧炉材料中，电极11以Sderberg电极的传统方式工作，其中该电极尖端部分18已经在融化区下面烘焙成固体形式，且外壳16由其烧制而成。当电极的尖端部分在使用中被消耗时，通过添加固体膏给外壳16，在电弧炉处于工作中时继续所述过程。

电极滑动装置12连接到环梁24，该环梁24可移动地支承在电力负荷调整柱体26上，该电力负荷调整柱体26固定到电弧炉顶上面的电弧炉外壳中的悬支持面28上，未示出。滑动装置12另外包括上部和下部滑动夹30和32，它们分别在电极外壳16上和相对于电极外壳16可移动，在滑动夹之间有多个滑动柱体34和基准压缩弹簧36。

耐压环组件14，如图中所示，从罩13悬挂，并围绕外壳16中的融化区22下面的电极11。耐压环组件14方便地是我们的南非专利No.99/3870中披露的耐压环组件，作用于通过耐压环分段波纹管40与电极外壳压力接触的电极电触靴38上。

现在将仅参看附图中所示的单个电极描述浸没式电弧炉内的电极操作，但是将理解，相同的描述应用于电弧炉中的其余电极。

在电弧炉的正常使用中，电极11悬挂在其罩13中，且独立于罩可垂直移动。承载冷却水和电总线管连接装置(未示出)的电极罩13、耐压环组件14、和电极触靴38连接到环梁24并从环梁24悬挂。

由于如图中所示，电极11的下端18浸没在电弧炉炉料42中，电极上的电力负荷通过电力负荷调整柱体26的上下移动而被调整，在控制负荷时该电力负荷调整柱体26向上和向下移动电极及其罩。当消耗电弧炉炉料42中的电极尖端时，要求进一步将电极11通过触靴38延伸到电弧炉材料中。在电弧炉通过上述烘焙工艺操作中，不断产生电极的固体部分18。

如上所述，需要将电极尖端部分18延伸到电弧炉炉料42中以为电极消耗提供条件周期性地。为此，如下所述执行电极11的向下滑动循环；

(a)下部滑动夹32从电极松开，且接着电极仅由滑动夹30悬挂，同时滑动夹30装置支承在基准弹簧36上。将弹簧36设定为预定的负荷支承变形量(这对全部的三个电极都是相同的)，在电极11的质量测量中用作基准点。

(b)如果需要，滑动柱体34就被启动，以在相对固定的电极柱罩内与弹簧36的已知偏置相反地向下压重力偏置的电极，并与通过触靴38作用在电极上的电触靴38的夹紧压力相反，电触靴38具有与图中用触靴负荷矢量44表示的摩擦负荷。电极向下移动，通过预定的滑动增加距离。

(c)接着，在向下滑动增量结束时，再将下部滑动夹32夹紧到电极，且电极再次被上部和下部滑动夹30和32悬挂，以及

(d)如图中所示，上部夹靴被松开，且移动到其上限，且被再夹住，为下一滑动做准备。

如上所述，为了开始电极11的向下滑动，激励滑动柱体34，柱体中的液压增大以抵抗由作用于重力偏置的电极上的各种未知静态摩擦阻力和滑动弹簧36的反作用偏压组成的负荷，直至电极实现移动并克服了未知的静态摩擦产生力，以将运动传递到动摩擦阶段。在动摩擦阶段，液压滑动柱体34使线性增加的弹簧36的负荷、动摩擦阻力、作用于电极上的电弧炉炉料42的浮力作用(如用矢量箭头46表示的)、和触靴38的阻力被克服。这些因素是可测量的。知道这些因素，可通过数据收集过程，使用滑动柱体34的液压确定电极11的长度，且可检测电极的任何不可预测的质量损失(例如由电弧炉炉料中的电极中断(破坏)所引起的)。

在本发明的电极长度确定的优选方法中，数据收集过程涉及两个向下滑动和一个向上滑动，在该过程中，两个滑动夹30和32的夹紧和松开顺序与上述顺序相反，如下所述：

当向下滑动开始时，监控滑动柱体34中的液压，且在第二滑动期间再次监控该液压。最终，在向上滑动期间柱体液压再次被监控。这些压力值接着被计算，以确定电极11的质量，且如果破坏存在，就检测它。

上述在重力下的向上滑动有助于各种参数测量的高精度，因为电极不再受通常在整个电弧炉槽内不同程度地影响每个电极的变化的浮力效应的影响。与重力相反的向上移动为所有电极提供了更一致且可预测的条件。如果电极破坏，则当破坏的部分将保留在电弧炉炉料中时向上滑动将立即检测到这一点，且数据读数相对于剩余电极及其自身的先前读数具有显著不同。使用电极质量确定的上述方法，与用已知的电极长度检测系统可能探测到的相比，可探测到小得多的电极破坏。

此外，在任何时间(除了需要滑动外)，通过启动“检查”滑动顺序，可为了破坏或电极长度而检查电极11。“检查”顺序执行如下：

开始向前滑动，并监控柱体34的液压。开始向后滑动，并监控液压。评价两个滑动的结果，以确定电极是否被接收(intake)，电极是否在“检查”前返回到其最初位置。

与现有技术相比本发明的长度检测方法的另一主要优点在于，使用本发明的方法，与施加给电极的外力相反地仅测量电极质量，而在现有技术电极长度测量系统中，质量为电极质量的三倍的整个电极柱(电极、罩、和电极设备)在长度确定计算中作为质量输入，此外，当监控电极柱质量时，电流承载总线管的柔韧性和料冷却水的柔韧性使读数失真(distort)。这些柔韧性对为电极移动提供条件是必要的。

本发明不限于本文中描述的精确细节。例如，与上述滑动夹32装置相比，弹簧36可作用在滑动夹30装置和连接到梁24的固定结构之间。另外，在电弧炉操作期间的任何时候，需想时，电极触靴28可从电极11松开，以在电极滑动期间根据电极质量确定去除其夹紧摩擦参数。

Claims (7)

1.一种用于电弧炉中的电极柱(10)，包括：电极罩(13)；电极(11)，相对于罩(13)同心地位于轴向上，且可在此轴向上移动；电极滑动装置(12)，包括围绕电极(11)且由环梁承载的下部电极滑动夹(32)和围绕电极(11)的、与下部夹(32)垂向隔开且相对于下部夹可移动的上部电极滑动夹(30)；滑动柱体(34)，连接到两个滑动夹(30、32)并位于它们之间；以及电力负荷调整柱体(26)，被连接成作用在环梁(24)和电弧炉顶上面的固定结构之间，

其特征在于，电极柱(10)包括：至少一个可弹性屈服的负荷抵制装置(36)，位于上部滑动夹(30)和环梁(24)上的结构之间，在该负荷抵抗装置上，电极(11)在仅被上部滑动夹(30)夹紧时可被完全支承；以及用于测量负荷抵制装置(36)的负荷引起的屈服的装置。

2.根据权利要求1所述的电极柱(10)，其中所述负荷抵制装置或每个负荷抵制装置与下部电极滑动夹(32)和上部电极滑动夹(30)接合，且位于所述下部电极滑动夹(32)和上部电极滑动夹(30)之间。

3.根据权利要求1所述的电极柱，其中所述负荷抵制装置或每个负荷抵制装置是压缩弹簧(36)。

4.一种用于在工作的电弧炉中确定根据以上权利要求中任一所述的电极柱(10)中的电极(11)的长度的方法，

其特征在于，所述方法包括以下步骤：从电极(11)松开下部电极滑动夹(32)；利用滑动柱体(34)和/或电极(11)的重力偏置向下移动夹到电极11上的上部滑动夹(30)，以在向下滑动中相对于电极柱(10)的罩(13)移动电极(11)；通过被松开的下部滑动夹，测量仅利用接合的上部滑动夹(30)与阻碍电极(11)移动的预定且相当的反作用力相反地移动电极(11)所需要的力；以及计算这些参数，以相对于未损坏的电极移动时的理论质量确定电极(11)的质量以及长度。

5.根据权利要求4所述的方法，包括以下步骤：在利用上部滑动夹(30)与负荷抵制装置(36)的增大偏置相反地移动电极(11)之前，完全支承负荷抵制装置(36)上的电极(11)，以提供基准电极(11)质量参数，同时电极(11)质量支承力和移动力作为电极长度基准参数提供给计算机。

6.根据权利要求4所述的方法，包括以下步骤：首先通过松开的下部滑动夹(32)执行电极的在设定的滑动长度上向下滑动，然后利用滑动柱体(34)，通过松开的上部滑动夹(30)执行电极(11)的向上滑动，其行程长度等于向下滑动的长度；在每个滑动期间计算电极质量和滑动柱体压力参数，以计算电极的有效长度。

7.根据权利要求4所述的方法，包括以下步骤：在电极(11)从罩(13)向下滑动延伸到电弧炉材料(42)内期间，执行两个向下滑动和一个向上滑动，并在向下滑动和向上滑动的其中一个期间计算电极(11)的质量和滑动柱体(34)的压力参数，以计算电极的有效长度。

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