Способ определения положения рабочего конца электрода для расходуемых электродов, используемых в электроплавильных печах

(51)7 27 3/28 ПАТЕНТНОЕ ВЕДОМСТВО РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН(56) Тезисы докладовРабочий семинар по электродама, 1923 марта 1986 г., Рио-де-Жанейро, Бразилия(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЯ РАБОЧЕГО КОНЦА ЭЛЕКТРОДА ДЛЯ РАСХОДУЕМЫХ ЭЛЕКТРОДОВ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ЭЛЕКТРОПЛАВИЛЬНЫХ ПЕЧАХ(57) Настоящее изобретение относится к способу определения положения рабочего конца электрода для расходуемых электродов в электроплавильных печах, где электроды погружены в загрузку печи. Напряжение между двумя геометрически смещенными точками на внешней поверхности стальной стенки резервуара печи измеряют во время работы печи, причем указанные точки располагают настолько близко, насколько возможно, к электроду,для которого должно быть определено положение рабочего конца электрода, и настолько далеко, насколько возможно, от других электродов в печи. Ток, подаваемый на электрод, для которого положение рабочего конца должно быть определено, регистрируют в то же время, когда измеряют напряжение между двумя точками, после чего вычисляют разность между измеренным напряжением между двумя точками и током электрода, и где абсолютное значение указанной разности увеличивается, когда положение рабочего конца электрода повышается, и понижается, когда абсолютное значение указанной разности уменьшается. 11120 Настоящее изобретение относится к способу определения положения рабочего конца электрода для расходуемых электродов, используемых в электроплавильных печах, и, конкретно, электродов, используемых в печах, где электроды погружены в загрузку печи во время работы печей. В электроплавильных печах для получения ферросплавов, кремния, чугуна в чушках и т.д. используют расходуемые угольные электроды, которые во время работы печи погружены в загрузку печи. Электроды удерживают держателями электродов, к которым подают электрический рабочий ток для электродов. Положение электродов регулируют вверх и вниз в вертикальном направлении посредством гидравлических цилиндров, чтобы сохранить предварительно установленный ток электрода или предварительно установленное электрическое сопротивление. Система держателей электродов содержит также средство для скольжения электродов в держателях электродов, чтобы компенсировать износ электрода. Положение рабочего конца электрода в печи является важным параметром регулирования для работы электроплавильных печей. Однако было обнаружено, что трудно определить положение рабочего конца электрода с достаточной точностью. Обычно положение рабочего конца электрода измеряют вручную, что может быть выполнено только в течение длительного интервала времени, поскольку определение положения рабочего конца электрода вручную требует, чтобы загрузка была расплавлена,после чего печь должна быть остановлена, так как процедура вызывает прерывание работы печи и поэтому выполняется настолько редко, насколько это возможно. Были предложены несколько других способов определения длины электродов и положения рабочего конца электрода для электродов в электроплавильных печах. Однако ни один из этих способов не находит применения на практике. Ближайшим аналогом заявленного изобретения является способ определения длины электродов и положения рабочего конца электрода для электродов в электроплавильных печах, когда электроды погружены в загрузку печи (Тезисы доклада-, Рабочий семинар по электродама, 19-23 марта 1986 г., Рио-деЖанейро, Бразилия). Недостатком известного способа является низкая точность определения положения рабочего конца электрода во время работы. Термин положение рабочего конца электрода,используемый в настоящем изобретении, означает положение по вертикали нижнего конца электрода,измеренное относительно опорной точки на плавильной печи. Опорная точка может быть, например, подом плавильной печи. Положение рабочего конца электрода в этом случае должно быть определено как расстояние между рабочим концом электрода и подом печи. 2 В соответствии с настоящим изобретением предлагается простой способ определения положения рабочего конца электрода для электродов в электроплавильных печах. Соответственно, настоящее изобретение относится к способу определения положения рабочего конца электрода для расходуемых электродов в электроплавильных печах, где указанные электроды погружают в загрузку, причем способ отличается тем, что напряжение между двумя геометрически смещенными точками на внешней поверхности стальной стенки резервуара печи измеряют во время работы печи, указанные точки располагаются настолько близко, насколько возможно, к электроду,для которого должно быть определено положение рабочего конца электрода, и настолько далеко, насколько возможно, от других электродов печи так,что ток, подаваемый на электрод, для которого должно быть определено положение его рабочего конца, регистрируют в то же время, когда измеряют напряжение между двумя точками, после чего вычисляют разность между измеренным напряжением между двумя точками и измеренным током электрода, и где абсолютное значение указанной разности увеличивается, когда положение рабочего конца электрода повышается, и понижается, когда абсолютное значение указанной разности уменьшается. Согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения положение рабочего конца электрода определяют согласно следующей формуле Е (напряжение - ток электрода),где Е - положение рабочего конца электрода, - фиксированная опорная точка на печи,напряжение - напряжение, измеренное между двумя точками на стальном резервуаре печи,а и- константы, которые должны быть установлены для каждого электрода. Две точки на внешней поверхности стальной стенки резервуара печи, которые геометрически смещены, могут быть расположены произвольным образом. Таким образом, они могут быть удобно расположены и по вертикали, и по горизонтали, и фактически в любой другой конфигурации. Было обнаружено, что существует тесная корреляция между положением рабочего конца электрода и напряжением, измеренным на стенке печи непосредственно снаружи электрода, для которого должно быть определено положение рабочего конца электрода. Из вышеуказанной формулы видно, что, если ток электрода является постоянным, изменение в положении рабочего конца электрода зависит только от разности потенциалов, измеренной между двумя точками на стальной стенке резервуара печи. Способ, согласно настоящему изобретению, может использоваться для всех типов электропечей и процессов, где используют погруженные расходуемые электроды. Способ, таким образом, может использоваться и для печей, имеющих круглое поперечное сечение, и для печей, имеющих прямоуголь 11120 ное сечение. Способ может использоваться для печей переменного тока, оборудованных одним электродом, так же, как и для печей, оборудованных более, чем одним электродом. Способ, согласно настоящему изобретению,предпочтительно используют для стационарных печей, но испытания показали, что он также может использоваться для определения положения рабочего конца электрода для электродов во вращающихся печах. Вращающиеся печи конкретно используют для производства кремния. Когда используют способ, согласно настоящему изобретению, для определения положения рабочего конца электрода для электродов во вращающихся печах, чтобы получить хорошие результаты, необходимо использовать несколько точек измерения по окружности стенки печи, чтобы всегда можно было измерить напряжение между двумя точками на стенке печи настолько близко, насколько возможно, к электроду, для которого положение рабочего конца электрода должно быть определено. Способ, согласно настоящему изобретению, описан со ссылками на сопроводительные чертежи, на которых фиг. 1 представляет вид сверху электроплавильной печи, имеющей три электрода фиг. 2 представляет вид сбоку резервуара печи,изображенного на фиг. 1, и где фиг. 3 является диаграммой, изображающей корреляцию между положением держателя электродов и измеренным напряжением на стенке печи для ферромарганцевой печи. На фиг. 1 изображена электроплавильная печь с резервуаром 1 печи, имеющим внешнюю стальную стенку 2 и внутреннюю огнеупорную футеровку 3. Печь оборудована тремя электродами 4, 5, 6, размещенными в виде треугольника, которые во время работы печи погружают в загрузку печи (не показана). Электроды 4, 5, 6 оборудованы обычным средством 7 для удержания электродов и для подачи электрического рабочего тока к электродам. Электроды также обычным образом оборудованы средством (не показано) для скольжения и регулирования электродов. На фиг. 1 показаны три точки А, В и С на стенке 2 печи. Точка А является ближайшей к электроду 6 и дальше всего удаленной от электродов 4 и 5. Точка В является ближайшей к электроду 4 и дальше всего удаленной от электродов 5 и 6, в то время как точка С является ближайшей к электроду 5 и дальше всего удаленной от электродов 4 и 6. На фиг. 2 часть резервуара 1 печи показана с внешней стороны с точкой А в центре. На стальной стенке 2 имеются две точки А и А, эти точки расположены на вертикальной линии, проходящей через точку А. В соответствии со способом, согласно настоящему изобретению, напряжение между точками А и А на стенке печи измеряют и в то же время регистрируют ток электрода для электрода 6. Было обнаружено, что изменение в положении рабочего конца электрода является тесно коррелиро ванным с измеренным напряжением и током электрода таким образом, что абсолютное значение разности между измеренным напряжением и током электрода повышается, когда рабочий конец электрода поднимается, и что абсолютное значение разности между измеренным напряжением и током электрода уменьшается, когда рабочий конец электрода пскается. Вычерчивая кривые для разности между измеренным напряжением между двумя точками на стенке печи и током электрода, можно определить перемещение рабочего конца электрода с течением времени, поскольку увеличение абсолютного значения разности между напряжением и током электрода означает, что рабочий конец электрода перемещается вверх в печи, в то время, как уменьшение абсолютного значения разности между напряжением и током электрода означает, что рабочий конец электрода опускается вниз в печи. Пример В электроплавильной печи, имеющей круглое поперечное сечение и используемой для производства ферромарганца, измеряли напряжение между опорной точкой и точкой на стенке печи при использовании снаружи каждого из этих трех электродов. Измерения напряжения осуществляли с 10 минутным интервалом и в то же время регистрировали положение держателя электрода. Ток электрода был постоянным во время периода измерения напряжения. На фиг. 3 положение держателя электрода и измеренное напряжение изображены как функция времени. Как можно видеть из фиг. 3, имеется хорошая корреляция между измеренным напряжением и положением держателя электрода. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ определения положения рабочего конца электрода для расходуемых электродов в электроплавильных печах, при этом электроды погружены в загрузку печи, отличающийся тем, что напряжение между двумя геометрически смещенными точками на внешней поверхности стальной стенки резервуара печи измеряют во время работы печи,причем указанные точки располагают настолько близко, насколько возможно, к электроду, для которого положение рабочего конца электрода должно быть определено, и настолько далеко, насколько это возможно, от других электродов в печи, и тем, что ток, подаваемый на электрод, для которого положение рабочего конца должно быть определено, регистрируют в то же время, когда измеряют напряжение между двумя точками, после чего вычисляют разность между напряжением между двумя точками и током электрода, и где абсолютное значение указанной разности увеличивается, когда положение рабочего конца электрода повышается, и понижается, когда абсолютное значение указанной разности уменьшается. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что положение рабочего конца электрода определяют согласно формуле 3 11120(а х напряжение - ток электрода),где- положение рабочего конца электрода- фиксированная опорная точка на печи напряжение - напряжение, измеренное между двумя точками на стальном резервуаре печи а и - константы, которые должны быть установлены для каждого электрода. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что две точки снаружи стальной стенки резервуара печи,между которыми измеряют напряжение, располагают на вертикальной линии. 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что две точки снаружи стальной стенки резервуара печи,между которыми измеряют напряжение, располагают на горизонтальной линии