Колона електрода дугової печі та спосіб визначення довжини цього електрода

1. Колона (10) електрода для використання в дуговій печі, яка містить кожух (13) електрода, електрод (11), який концентричнo розміщений всередині кожуха (13) та виконаний з можливістю переміщення в осьовому напрямку відносно кожуха (13), пристрій (12) ковзання електрода, який містить нижній ковзний затискач (32) електрода, що оточує електрод (11) та підвішений до кільцевої балки, верхній ковзний затискач (30) електрода навколо електрода (11), який через проміжок розміщений над нижнім затискачем (32) та виконаний з можливістю переміщення відносно нього, циліндри (34) ковзання, приєднані до обох ковзних затискачів (30, 32) і розміщені між ними, та електричні циліндри (26) регулювання навантаження, які приєднані з можливістю дії між кільцевою балкою (24) та фіксованою конструкцією над склепінням печі, яка відрізняється тим, що колона (10) електрода містить принаймні один пристрій (36) опору навантаження, виконаний з можливістю пружного розтягування, який розташований між верхнім ковзним затискачем (30) та конструкцією на кільцевій балці (24) і на якому може повністю триматися електрод (11), якщо він затиснений лише верхнім ковзним затискачем (30), та засіб вимірювання навантаження, викликаного розтягуванням пристрою (36) опору навантаження. 2. Колона електрода (11) за п. 1, у якій один або кожен пристрій (36) опору навантаження розміщений між нижнім (32) та верхнім (30) ковзними затискачами електрода і зачеплений за них. 2 (19) 1 3 80479 4 зання, а також обчислення маси електрода (11) та одного зі спадних ковзань та висхідного ковзання параметрів тиску циліндрів (34) ковзання під час для обчислення ефективної довжини електрода. Цей винахід стосується способу визначення довжини та можливої поломки електрода в дуговій печі, коли піч активна, а також колони електрода для здійснення цього способу. Більшість традиційних дугови х печей із зануреною дугою містить ряд колон електродів, звичайно, три, кожна з яких містить електрод та кожух колони електрода, в якій електрод концентрично розміщений і виконаний з можливістю ковзати у вертикальному напрямку. Самі кожухи також виконані з можливістю ковзати крізь придатні герметичні пристосування у склепінні печі. Кожний кожух електрода містить підвіску, до якої підвішений обтискний кільцевий вузол та електричні контактні башмаки для електрода, причому вони розташовані навколо електрода трохи ви ще від матеріалу у печі. Кожухи колони електрода є складними пристроями, які приєднані до засобів подання електрики та охолоджувальної води за допомогою гнучких шлангів постачання охолоджувальної води та електричних з'єднувачів у вигляді шин-труб. Більшість електродів, що використовуються в печі вищезазначеного типу відомі як електроди Сьодерберга, що складаються з корпуса електрода, який простягається з верхівки електрода під електричні контактні башмаки у печі, та частини електрода, яка первісно складається з пасти на основі вуглецю у корпусі електрода, яка спікається при нагріванні печі у електропровідну тверду циліндричну форму у нижній частині корпуса електрода. Нижній кінець корпуса випалюється теплотою печі з твердої частини електрода знизу контактних башмаків. При використанні велика частина довжини відкритої твердої частини електрода розміщена у пічному матеріалі. Колона електрода підтримується у печі за допомогою гідравлічних підйомників регулювання електричного навантаження, які діють між пристроєм ковзного затискача електрода та підвішеним перекриттям у конструкції печі над склепінням печі. Пристрій ковзного затискача електрода головним чином складається з верхніх і нижніх ковзних затискачів, які послідовно керуються та рухаються, щоб подовжити електрод, коли наконечник електрода витрачається у пічному матеріалі. Головною проблемою печей цього типу є поломка електрода. Поломка електрода біля або у напрямку його кінця у пічному матеріалі може статися можливою через нерівномірне спікання пасти внаслідок нестійких умов у печі, таких як переміщення пічного матеріалу та таке інше, що може спричинити напругу у області спікання електрода, що врешті решт призводить до поломки електрода. Поломки є не передбачуваними, та їх важко визначити, якщо це вже сталося. Не так вже рідко трапляється так, що поломка електрода не виявляється оператором печі, доки не трапиться пожежа або, у гіршому випадку, вибух у печі, що під дає серйозному ризику безпеку персоналу поблизу печі та цілісність самої печі. З метою мінімізації значної вимушеної бездіяльності печі та вищезазначених проблем внаслідок поломки електрода, розроблені системи для виявлення поломки електрода у печі під час використання. У всіх відомих пристроях виявлення поломки електрода датчики навантаження або подібні пристрої, що приводяться у дію електричними пристроями регулювання навантаження електрода, безперервно використовуються, щоб контролювати масу колон електрода в цілому і, таким чином, непрямо масу електродів при використанні. Пристрій вимірювання маси електрода, однак, є дуже складним через сили, які діють на усю колону електрода. Ці сили включають, поміж інших, тиск контактного башмака на електрод, зміни навантаження на кожух за рахунок тертя в ущільненні склепіння, вагу води і навіть прямі сили навантаження, що прикладаються до відкритої частини наконечника електродів через перемішування у печі та шлам, причому деякі з усіх цих параметрів є непередбаченими і мають бути взяті у розрахунки, якщо роблять внесок у масу електрода. Колона електрода для використання у дуговій печі згідно з винаходом містить кожух електрода, пристрій ковзання електрода, який містить нижній ковзний затискач електрода, що оточує електрод та утримується кільцевою балкою, верхній ковзний затискач електрода навколо електрода, який розміщений з проміжком над нижнім затискачем з можливістю руха тися відносно нього, циліндри ковзання, приєднані до обох ковзних затискачами та розташовані між ними, та електричні циліндри регулювання навантаження, які приєднані таким чином, щоб діяти між кільцевою балкою та фіксованою конструкцією над склепінням печі, який характеризується тим, що колона електрода може включати принаймні один пристрій опору навантаження, який виконаний з можливістю пружного розтягування, розташований між верхнім ковзним затискачем та конструкцією на кільцевій балці та на якому може повністю триматися електрод, будучи затисненим лише верхнім ковзним затискачем, та засіб вимірювання викликаного навантаженням розтягування пристрою опору навантаження. Зручно, коли один або кожен пристрій опору навантаження розміщений між нижнім та верхнім ковзним затискачами електрода і зачеплений за них. Один або кожен пристрій опору навантаження може бути пружиною стиску. Винахід розповсюджується на спосіб визначення довжини електрода у вищезазначеній колоні електрода в активній дуговій печі, який характеризується тим, що спосіб згідно з винаходом включає операції вивільнення нижнього ковзного затискача електрода з електрода, пересування електрода спадним ковзанням відносно кожуха колони елект 5 80479 6 рода шляхом пересування верхнього ковзного Обтискний кільцевий вузол 14, як показано на затискача, який затискає електрод, униз за допокресленні, підвішений до кожуха 13 та оточує елемогою циліндрів ковзання або під дією сили тяжінктрод 11 нижче зони плавлення 22 у корпусі 16. ня електрода, через вивільнений нижній ковзний Обтискний кільцевий вузол 14 звичайно є таким, затискач, вимірювання сили, необхідної для переяк описано у нашому [південноафриканському сування електрода за допомогою лише затиснутопатенті №99/3870], та діє на електричні контактні го верхнього ковзного затискача проти заздалегідь башмаки 38 електрода, які приводяться у притисквизначених та порівнянних сил реакції, що діють ний контакт з корпусом електрода сильфонами 40 проти руху електрода, та обчислення цих парамесегментів обтискного кільця вузла. трів для визначення маси і, тим самим, довжини Робота електрода усередині дугової печі з заелектрода у порівнянні з теоретичною масою ненуреною дугою нижче буде описана з посиланням пошкодженого електрода під час руху тільки на один електрод, показаний на кресленні, Спосіб може включати операції повного спиоднак треба розуміти, такий саме опис стосується і рання електрода на пристрій опору навантаження решти електродів у печі. для забезпечення початкового параметра маси При нормальному використанні печі електрод електрода перед пересуванням електрода верхнім 11 підвішений до кожуха 13 з можливістю вертикаковзним затискачем проти наростаючого зсуву льного руху незалежно від кожуха. Кожух 13 елекпристрою опору навантаження, причому сили підтрода, по якому проходять охолоджувальна вода тримання маси електрода та сили, пов'язані з пета електричні з'єднувачі у вигляді шин-труб і який ресуванням, вносять до комп'ютера як початкові несе обтискний кільцевий вузол 14 і контактні бапараметри довжини електрода. шмаки електрода 38, прикріплений і підвішений до Спосіб може додатково включати, протягом кільцевої балки 24. подовження електрода (11) з кожуха (13) до пічноКоли нижній кінець 18 електрода занурений у го матеріалу (42) шляхом спадного ковзання, здійпічну шихту 42, як показано на кресленні, електриснення двох спадних ковзань та одного висхідного чне навантаження на електроді регулюється шляковзання і обчислення маси електрода (11) та пахом пересування вверх і вниз циліндрів 26 регураметрів тиску циліндрів (34) ковзання під час одлювання електричного навантаження, які рухають ного зі спадних ковзань та висхідного ковзання для електрод разом з його кожухом уверх та униз у обчислення ефективної довжини електрода. процесі регулювання навантаження. Оскільки наКороткий опис креслень конечник електрода у пічній шихті витрачається, Далі винахід описується за допомогою виклюнеобхідно висувати електрод 11 через контактні чно прикладу з посиланням на креслення, що є башмаки 38 у пічний матеріал. Твердий наконечсхематичним виглядом збоку пічного електрода та ник 18 електрода постійно створюється під час пристрою, що використовується разом з ним при роботи печі через процес спікання, описаний виздійсненні способу цього винаходу. ще. Детальний опис проілюстрованого варіанта Як зазначено вище, періодично становиться здійснення необхідним висовувати наконечник 18 електрода у Креслення зображує колону 10 електрода, що пічну ши хту 42 для компенсації витрати електрода. містить електрод Сьодерберга (Soderberg) 11 та Для цього проводять цикл спадного ковзання елепристрій ковзання електрода, показаний в цілому ктрода 11 таким чином: під номером 12, кожух 13 електрода та сегментоа) вивільнюють нижні ковзні затискачі 32 від ваний кільцевий обтискний вузол 14. електрода, в результаті чого електрод є підвішеЕлектрод 11 містить циліндричний металевий ним тільки на верхніх ковзних затискачах 30 вузкорпус 16 та відкритий наконечник 18 електрода. лом 30 ковзних затискачів, який, у свою чергу, підЕлектрод 11 працює у звичайний спосіб роботи тримується опорними пружинами 36. Пружини 36 електрода Сьодерберга шляхом завантаження установлені у положення з попередньо визначепасти у формі циліндрів 20, блоків або брил у корною деформацією підтримання навантаження (одпус 16 електрода з його верхнього кінця, розплавнаковою для усіх трьох електродів), яка викорислення пасти у корпусі в зоні 22 нагрівання печі та товується як стандартне значення при періодичного висування наконечника 18 електровимірюванні маси електрода 11. да, який спікся у тверду форму під зоною плавб) тепер, якщо необхідно, активують циліндри лення та з якого випалений корпус 16, у матеріал 34 ковзання, щоб видавити електрод, на який діє печі. Цей процес продовжується, доки піч працює, сила тяжіння, вниз усередині відносно стаціонарпри додаванні твердої пасти у корпус 16, оскільки ного кожуха колони електрода, проти відомого наконечник електрода при використанні витрачазсуву пружин 36, через контактні башмаки 38 та ється. проти затискної сили, з якою діють електричні конПристрій ковзання електрода 12 прикріплений тактні башмаки 38 на електрод, яка створює силу до кільцевої балки 24, яка рухливо тримається на тертя, показану вектором 44 сили контактних бациліндрах регулювання електричного навантаженшмаків. Електрод рухається вниз на заздалегідь ня 26, що зафіксовані на підвішеному перекритті визначений приріст довжини ковзання. 28 у камері печі над склепінням печі, не зображев) потім, в кінці приросту спадного ковзання, ним тут. Пристрій ковзання 12 додатково містить нижні ковзні затискачі 32 знову притискають до ковзні затискачі 30 та 32 відповідно, які є рухомиелектроду, який стає знову підвішеним як до верхми відносно корпуса електрода 16, та, між ковзниніх, так і до нижніх ковзних затискачів 30 та 32, та ми затискачами, ряд циліндрів 34 ковзання та опог) після цього верхні затискні башмаки вивільрних пружин стиску 36. нюють та рухають до їх верхньої межі, як показано 7 80479 8 на кресленні, та затискають, щоб вони були готометься у пічній шихті з примітною відмінністю у вими до наступного ковзання. зчитуванні даних відносно решти електродів та Для збудження спадного ковзання електрода власних попередніх зчитувань. Використання ви11, циліндри 34 ковзання активують, як зазначено щезазначеного способу визначення маси електровище, і гідравлічний тиск у циліндрах поступово да дозволяє виявляти набагато менші поломки підвищують проти навантаження, що включає різелектродів, ніж це можливо за допомогою відомих номанітні невідомі статичні опори за рахунок терсистем визначення довжини електрода. тя, які діють на електрод, на який діє сила тяжіння Крім того, у будь-який час (інший, ніж коли нета зсув реакції ковзної пружини 36, до точки, де обхідне ковзання) можна перевірити електрод 11 досягається рух електрода і сили, що створюють на поломки або довжину електрода шляхом актиневідоме статичне тертя, переборені, щоб перевації "перевірочної" послідовності ковзань. "Перетворити рух у стадію кінетичного тертя. На кінетивірочна" послідовність виконується наступним чичній стадії гідравлічні циліндри 34 ковзання мають ном: перебороти лінійно зростаюче навантаження на Виконують ковзання уперед і в циліндрах 34 пружини 36, кінетичний опір тертя, ефекти плавуконтролюють гідравлічний тиск. Виконуйсь ковзанчості пічної шихти 42, що діють на електрод, як ня назад, і контролюють гідравлічний тиск. Резульзображено векторними стрілками 46, та опір контати двох ковзань обчислюють, щоб визначити чи тактного башмака 38. Ці параметри є величинами, повністю вибирається електрод, і електрод поверякі можна виміряти. Через знання цих параметрів тають у його початкове положення до "перевірки". можна визначити довжину електрода 11 з викориІншою великою перевагою способу визначенстанням гідравлічного тиску циліндра 34 ковзання ня довжини згідно з цим винаходом перед відомичерез процес збирання даних, і будь-яку непередми способами є те, що при використанні способу бачену втрату маси електрода, наприклад, сприцього винаходу вимірюють лише масу електрода чинену поломкою електрода у пічній шихті, буде проти зовнішніх сил, що діють на нього, тоді як у виявлено. відомих системах вимірювання довжини електроУ кращому способі визначення довжини елекда вхідною масою у розрахунках щодо визначення трода за цим винаходом процес збирання даних довжини слугує вся колона електрода (електрод, включає два спадних ковзання та одне висхідне кожух та обладнання електрода), маса якої може ковзання, під час якого послідовність затискання бути втричі більшою від самої маси електрода, яка та розслаблення двох ковзних затискачів 30 та 32 вводиться у підрахунки довжини. Крім того, коли змінюється на протилежну відносно послідовності, перевіряється маса колони електрода, додаткові описаної вище, наступним чином: навантажувальні ефекти, які неможливо виміряти і Під час спадного ковзання контролюють гідраякі пов'язані з гнучкими елементами шин-труб, по влічний тиск у циліндрах 34 ковзання і знов контяким проходить струм, та гнучкими елементами ролюють під час другого ковзання. Нарешті, гідрадля охолоджувальної води, спотворюють зчитувлічний тиск у циліндрах знов контролюють під час вання. Ці гнучкі елементи необхідні для забезпевисхідного ковзання. Потім обчислюють ці числові чення руху електрода. значення тиску, щоб визначити масу електрода 11 Цей винахід не обмежується до точних детата, у випадку поломки, виявити її. лей, що тут описані. Наприклад, пружини 36 моВищевказане висхідне ковзання проти сили жуть діяти між пристроєм ковзного затискачу 30 та тяжіння сприяє високій точності вимірювання різфіксованою конструкцією, приєднаною до балки них параметрів, оскільки на електрод більше не 24, навпроти пристрою ковзання 32, як описано впливають ефекти плавучості, які, взагалі кажучи, вище. Більш того, у випадку, якщо у будь-який час різні в межах пічної ванни і, таким чином, впливапід час роботи печі буде бажано так зробити, конють на кожний електрод по-різному. Рух вгору, тактні башмаки 38 електрода можуть вивільнювапроти сили тяжіння, забезпечує більш постійні та тись з контакту з електродом 11, щоб виключити передбачувані умови для усі х електродів. Якщо їхній параметр затискного тертя з визначення маелектрод поламаний, висхідне ковзання миттєво си електрода під час ковзання електрода. це виявить, оскільки поламана частина залишати 9 Комп’ютерна в ерстка В. Клюкін 80479 Підписне 10 Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601