JPH09509521A - 電気炉電極の先端の位置調整方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、アーク加熱装置又は抵抗加熱装置により加熱される電気炉の中に浸漬され担持装置に固定されている電極の先端の位置調整方法及び装置に関する。プロセスの間に電極先端の位置を正確に測定し位置決めするために、本発明により、電極を製造する際に前記電極の中に、鎖状に互いに隣接して配置されているガス容器がある間隔で入れられ、それぞれのガス容器に通し番号（ｎ_i）を付すことが提案される。電極先端の位置は計算機により、電極の上端のガス容器の通し番号（ｎ_j）と、溶融プロセスにおいて炉容器の中で上昇するガスのガス分析を介して求めた溶融したガス容器の番号（ｎ_i）のデータから求められる。次いで制御技術的に、電極担持装置（２０）の駆動装置（４１）が制御される。

Description

【発明の詳細な説明】 電気炉電極の先端の位置調整方法及び装置 本発明は、電極の中に標本が入れられ、前記電極の長さが、気化した標本まで の所定点からの距離の検出により計算される、アーク加熱装置又は抵抗加熱装置 により加熱される電気炉の中に浸漬され担持装置に固定されている電極の先端の 位置調整方法に関する。 消耗する電極を使用する電気炉又はその他の装置では、個々の電極の正確な位 置を検出することが必要である。これが特に重要な装置は、炉の作動中は電極先 端が観察できない装置であり、例えば閉鎖されている炉、スラグ及び融剤の混和 物で覆われている炉である。鉄含有合金の製造プロセスでは、自己消損電極が設 けられ、ケイ素合金を生成する場合には、生成物に要求される純度が高いので非 消損電極が使用される。 電極先端の正確な位置を知る事が重要であるので、現在でも使用されている方 法は、機械光学的に先端位置を検出する方法であるが、しかしこの方法では溶融 プロセスが中断され、先端を測定又は予測するためには先端をスラグ及び融剤の 混和物又は溶融金属から取出さなければならない。更に、炉の作動中に実行でき る複数の方法が公知である。 例えばドイツ特許出願公開第ＤＥ−ＯＳ２５２２８０１号公報から、電熱溶解 炉の材料が装入されている炉床の中に浸漬されている空洞電極の長さ又は浸漬深 さを、測定棒の下降をロープで測定し、電極ホルダの消損状態を考慮して、装入 材料の中への電極の浸漬深さを決める測定方法が公知である。 この方法を実行するためにはいわゆる空洞電極が必要であり、空洞電極を炉ガ スに対して密封する複雑な密封部材が必要である。更にローブにいわゆる浸漬セ ンサが取付けられ、浸漬センサは、完全に重量負荷が無くなるまで炉の固体底面 まで下降させられる。この場合の周知の困難は、密封部材を通過してロープを正 確に案内し、その際に測定精度を劣化させてはならないことにある。別の欠点は 、床の固体底面の高さ及び材料組成が定められておらずプロセスに依存する点で ある。 ドイツ特許出願公開第ＤＥ３６００６６２Ａ１号公報から、電極の中にこの電 極の脚部端部まで、溶融金属浴の熱エネルギにより消耗される測定線が挿入され 、これらの測定線により電気信号又は音響信号を検出する、アーク炉の電極の下 降深さの測定方法が公知である。 この文献から公知の方法の欠点は、測定線への熱的影響であり、更に熱的影響 は、電極が垂直に運動する際に浴とこの浴の上の前記混和物と路容器の中のライ ニングとに強く依存する。 ゼーデルベルグ電極を使用する場合、線と線との間の消損電極体の導電性の影 響は制御できない。これは、垂直軸線に沿っての焼かれた電極塊の特性が不均一 であることに由来する。この不均一性は、電極の補給が金属的又は冶金的原因に 由来して不連続的であることに起因する。 更にドイツ特許出願第ＤＤ−ＰＳ１３８４０２号明細書から、放射性標本が、 電極の中に固定されたある特定の通過点からアークゾーンの中で放射性標本が蒸 発するまでに前送りされる際の前送り長さを測定し、その測定値から電極の自由 長を計算する、電気炉の中のゼーデルベルグタイプ電極の自由長を求める方法が 公知である。 この方法の欠点は、炉の領域内にいる人間を保護する特別の措置が必要となる 放射性標本が使用される点である。 別の１つの欠点は、電極下部エッジの高さとほぼ同一の高さで前記混和物の中 に設けられ冷却される測定センサを使用することにある。この測定センサは管の 中に設けられ、この管は炉のプロセスを妨げ、冷却媒体が流出して炉容器の中に 流入し、ひいては溶融金属の中に流入する際に予測できない損傷が発生すること がある。更に別の１つの欠点は、測定センサとアークゾーンとの間の距離が約１ 〜１．５ｍと大幅に大きいことにある。更に、蒸発した標本の測定するための固 定された高さに測られている位置が電極先端と一致するのは例外的な場合しかな いという困難がある。 本発明の課題は、簡単な手段により公知の方法の欠点を除去して、電極先端の 位置を測定し、プロセスの間に接触ジョーの下方の電極の自由長を正確に連続的 に調整し、電極先端を正確に連続的に位置決めする方法及び装置を提案すること にある。 上記課題は本発明により、請求の範囲第１項及び第５項の特徴部分に記載の特 徴により解決される。本発明では、電極先端の位置を調整するために測定媒体と してガスが使用される。このガスは、圧力を印加されて容器の中に閉じ込められ 、これらの容器は製造の間に電極の所定位置に取付けられる。溶融作動の間に電 極の先端は消耗する。この場合、先端にあるガス容器が溶融され、ガスが電極の 領域内を流れて炉の頭部に流出す。炉の頭部でガスはガス試料採取装置により採 取され、分析器を介して表示されて識別される。分析器を用いて、ガスの品質を 求めることができる。２つのガス測定の間の正確な時間又は時間間隔を求め、電 極の中のガス容器の所定位置を求めることにより、実際の電極長を、２つの容器 の間の調整された間隔を変数とする関数として高い精度で求めることができる。 電極長の測定のために補足的に、電極把持装置が電極を把持する際の作用点と 、電極担持装置の実際の位置と、電極の上部エンジンの領域内の選択された容器 の実際の位置が、計算機により求められ、これらの値は処理されて、ガスデータ から得られた結果が得られる。本発明の１つの有利な実施の形態では、測定装置 により電気データが測定技術的に求められ、計算機に伝送される。この計算機は 、 電極担持装置を垂直に移動する制御装置にも接続され、従って全体として、閉ル ープ制御回路が形成されている。個々のガス容器の壁は金属から成り、１４００ 〜２５００℃の溶融温度を有する。容器自身は、１００バールまでの圧力を印加 されて充填されている。個々のガス容器の間の間隔は、１ｍより小さい。容器の 間の間隔により測定の頻度が決まる。５ｃｍ以上の間隔を選択することが提案さ れる。 個々の容器の間の間隔は、周期的に均一に又はリズム的に異なる間隔であって もよい。間隔が異なると、電極がほぼ均一に消耗されている場合に先端位置を、 異なる間隔の検査測定により正確に求めることができる。更に、異なる容器を異 なるガスにより充填することが提案され、この場合、１つの電極の異なる容器に 異なるガスを充填する場合もあり、複数の電極により例えば３相交流により作動 される炉において異なる電極に異なるガスを充填する場合もある。 試料摂取装置と長さ測定装置とは、保護された状態で炉容器の開放端に取付け られている。例えば保守の際の交換の場合、これらの装置は容易に交換でき、再 び正確に位置決めできる。 勿論、電極先端の位置を光学的に表示することも可能であり、装置を必要なら ば手動で制御することも可能である。 本発明の１つの例が、添付図面に示されている。 第１図はアーク炉の概略的に示す断面図、第２図は電極先端の位置を求める計 算方法を概略的に示す断面図である。 第１図には電気炉の容器１０が示され、容器１０の中に電極２１が突出してい る。電極２１は電極担持装置２０により保持され、電極担持装置２０は調整シリ ンダ２３を有し、調整シリンダ２３は横材２２を介して互いに接続され、横材２ ２には補給装置２３が取付けられている。電極への給電は接触ジョー２５を介し て行われる。 自己消損電極の中にはガス容器２６が炉の作動中に入れられるか、又は、非消 損電極の場合には炉の外部に正しい位置で取付けられている。これらのガス容器 は２６は互いに所定の間隔で離れて配置され、電極の溶融金属浴と反対側の端部 に通じている。 測定装置３０は計算機Ｒに接続され、測定装置３０はガス試料採取装置３１を 有し、ガス試料採取装置３１は測定導線３２を介して分析器３３に接続されてい る。 電極２１の上部エッジの領域内に測定装置３５が配置され、測定装置３５は、 上端側のガス容器２６のうちの１つのガス容器２６の座標を検出する。更にガス 分析器３３がガス測定線３４を介して、そして座標測定装置３５が長さ測定線３ ６を介して、計算機Ｒに接続されている。 更に計算機Ｒは制御装置４０に接続され、制御装置４０は電極担持装置の駆動 装置４１と、補給装置の駆動装置４３とを有し、駆動装置４１は制御線４２を介 して、そして駆動装置４３は制御線４４を介して、計算機Ｒに接続されている。 更に計算機Ｒは、電気データ検出装置に接続され、電気データ検出装置は測定 器５１及び測定線５２を有する。 第２図には、２つの容器２６の間の間隔がｃにより示されている。個々のガス 容器２６は、通し番号を有し、ｎ_iは、溶融されたガス容器の実際の番号であり 、ｎ_jは、電極２１の上部エッジの領域内のガス容器２６の通し番号である。こ のガス容器２６の座標は、記号ｎ_j及びｂ_kにより示されている。第２図には、上 端側のガス容器と炉プラットフォームとの間の間隔が選択されている。更に、構 造的に前もって定められている間隔Ｌが、この場合に本発明の方法にとりわけ適 する、炉プラットフォームと炉容器の底面の外側外被との間の間隔として選択さ れた。この固定点と電極先端の位置との間の間隔は、ａ_kにより示されている。 参照番号リスト １０ 電気炉の容器 ２０ 電極担持装置 ２１ 電極 ２２ 横材 ２３ 調整シリンダ ２４ クランプ装置 ２５ 接触ジョー ３０ 測定装置 ３１ ガス試料採取装置 ３２ 測定線 ３３ 分析器 ３４ ガス測定線 ３５ 前もって与えられているガス容器の座標を検出する測定装置 ３６ 長さ測定線 ４０ 制御装置 ４１ 電極担持装置の駆動装置 ４２ 制御線 ４３ 補給装置の駆動装置 ４４ 制御線 ５０ 電気データを収集する測定装置 ５１ 測定器 ５２ 測定線 Ｒ 計算機

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ)，ＡＭ， ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＮ，ＣＺ，Ｅ Ｅ，ＦＩ，ＧＥ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＮ， ＭＷ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＩ，Ｓ Ｋ，ＴＪ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．電極の中に標本が入れられ、前記電極の長さが、気化した標本までの所定 点からの距離の検出により計算される、アーク加熱装置又は抵抗加熱装置により 加熱される電気炉の中に浸漬され担持装置に固定されている電極の先端の位置調 整方法において、 ａ） 電極を製造する際に前記電極の中に、鎖状に互いに隣接して配置されてい るガス容器がある間隔（ｃ）で入れられるステップと、 ｂ） それぞれのガス容器に通し番号（ｎ_i）を付すステップと、 ｃ） 複数のガス容器のうちの電極の上部エッジの近傍の１つのガス容器の座標 （ｂ_k）が検出され、計算機に伝送されるステップと、 ｄ） 電気炉の作動中に電極の先端領域が消耗し、ガス容器が溶融し、炉容器の 中で上昇するガスが測定技術的に検出されるステップと、 ｅ） 前記通し番号（ｎ_j）を有するガス容器のデータと、ガス分析を介して求 められた溶融したガス容器の通し番号（ｎ_i）とから、計算機がこの時点での電 極先端を、ガス容器の座標の固定点に対して間隔（Ｌ）を有する固定点までの間 隔（ａ_k）として次式、 ａ_k＝Ｌ−（ｎ_i−ｎ_j）＊ｃ＋ｂ_k により計算し、電極に対する電極担持装置及び／又は電極把持装置の位置を制御 するステップとを有することを特徴とする電極の先端の位置調整方法。 ２． ２つの順次に続く測定値（ａ_k）及び（ａ_k-1）と、前記測定値（ａ_k） と前記測定値（ａ_k-1）との間の時間間隔（Δｔ）と、以前の最後の回の測定時 点（ｔ）からの時間間隔と、行われた補給動作の数（ｚ）と、電極を炉の中に送 り込む１回当りの補給距離（Δｌ）とから、計算機により瞬時の電極先端位置（ ａ_t）が次式、 ａ_t＝Ｌ−（ｎ_i−ｎ_j）＊ｃ＋［（ａ_k−ａ_k-1）＊ｔ／Δｔ］＋ｂ_k−ｚ＊Δｌ により予測されることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の電極の先端の位置 調整方法。 ３． Δｃを前もって与えられている小さい単位間隔とするとき、ガス容器の 間隔（ｃ）が、ｃ＝１：２：３×Δｃを周期的に繰り返すことを特徴とする請求 の範囲第１項に記載の電極の先端の位置調整方法。 ４． 電極の中に交互に、異なるガス充填度を有するガス容器が入れられるこ とを特徴とする請求の範囲第１項から第３項のうちのいずれか１項に記載の電極 の先端の位置調整方法。 ５． 電極担持装置を有するアーク加熱装置又は抵抗加熱装置を備える電気炉 と、炉容器の中に浸漬可能な少なくとも１本の電極と、前記電極担持装置又は電 極の長さと動きを検出するための測定装置と、クランプ装置によって把持されて いる電極を鉛直方向に移動させる制御装置を備える、請求の範囲第１項に記載の 方法を実施する装置において、前記電極に定められた相互間隔で配置されている ガス容器（２５）と、電気炉（１０）の上方で電極（２１）の近傍に配置された ガス試料採取装置（３１〜３３）と、通常の計測技術により前記ガス試料採取装 置に結合され電極担持装置を制御する計算機（Ｒ）とを備えることを特徴とする 装置。 ６． 電極（２１）の中にガス容器（２６）が入れられ、前記ガス容器（２３ ６）の壁が、１４００℃を越える溶融温度を有することを特徴とする請求の範囲 第５項に記載の装置。 ７． 容器（２６）の中にガス例えばヘリウムが、１バールより大きいｐバー ルの圧力で閉じ込められていることを特徴とする請求の範囲第６項に記載の装置 。 ８． ガス容器（２６）が電極（２１）の中にｃ＝５ｃｍの最小相互間隔で収 容されていることを特徴とする請求の範囲第５項に記載の装置。 ９． 前記計算機（Ｒ）が制御線（４４）を介して駆動装置（４３）に接続さ れ、前記駆動装置（４３）により電極（２１）のクランプ装置（２４）が取外し 及び押圧可能であることを特徴とする請求の範囲第５項に記載の装置。 １０． 電気データを収集する測定器（５１）が設けられ、前記測定器（５１ ）は測定線（５２）を介して計算機（Ｒ）に接続され、前記計算機（Ｒ）は調整 シリンダ（２３）の駆動装置（４１）を制御し、前記計算機（Ｒ）はクランプ装 置（２４）の駆動装置（４３）も制御することを特徴とする請求の範囲第５項に 記載の装置。