Устройство контроля температуры в электродуговой печи


 


Владельцы патента RU 2422744:

Общество с ограниченной ответственностью "Научно-экологическое предприятие "ЭКОСИ" (RU)

Изобретение относится к металлургии. Технический результат - снижение энергозатрат и повышение качества готового расплава. Устройство контроля температуры и уровня расплава в электродуговой печи содержит тепловизор с программным блоком для обработки сигналов. Устройство также содержит один или более датчиков в виде стержней, выполненных из тугоплавкого материала и пропущенных через теплоизолирующий материал-уплотнитель сквозь футеровку и корпус печи. При этом один конец стержней непосредственно соприкасается с расплавом в печи, а другой конец сообщен с входом тепловизора. 1 ил.

 

Изобретение относится преимущественно к области контроля температуры в электродуговых печах и может найти свое применение для контроля температуры и уровня материалов в емкости агрегатов металлургической и других отраслей промышленности.

Как известно, большинство металлургических печных агрегатов относятся к классу энергоемких, как, например, электродуговые, доменные печи, печи Ванюкова, печи внепечной обработки металлов (печь-ковш) и другие. Контроль температуры в них сопряжен с опасностью для обслуживающего персонала, осуществляющего периодический отбор высокотемпературных расплавов. Применение широкоизвестных приборов на основе термопар, термометров сопротивления, зондов и т.д. ограничено малым сроком службы упомянутых первичных датчиков, сроками службы съема сигналов с первичных датчиков и проблемой борьбы с помехами. Например, известно устройство для измерения уровня шлака и жидкого металла в печи Ванюкова (патент № 2368853 по заявке №2007119099/02 от 23.05.2007 г., авторы: Салихов З.Г., Афанасьев А.Г., Ишметьев Е.Н., Орешкин С.А., Салихов К.З.). Однако недостаток этого устройства в том, что в нем применяются достаточно сложные помехозащищающие элементы. Кроме того, он требует перенастройки шкалы после замены каждого электросилового электрода печи.

Известно также устройство для измерения температуры расплавленного металла в доменной печи и электродуговой печи [1] - (Монография - Автоматизация и оптимизация управления технологическими процессами внепечной доводки стали. Авторы: Ишметьев Е.Н., Андреев С.М., Парсункин Б.Н., Салихов З.Г., Ахметов У.Б. Магнитогорск. ГОУ ВПО «МГУ», 2008. - 311. - см. стр.138, рис.1.50).

Недостатки этого устройства: контролируется температура не расплавленного металла, а температура футеровочного материла, что не позволяет получить высокую динамическую точность из-за инерционности футеровочных материалов печи; возникает сложности сохранения работоспособности элементов для съема сигналов с первичных датчиков и передачи их для последующих преобразований по кабельным линиям.

Известен измерительный водоохлаждаемый зонд со сменной головкой конструкции ВНИИАчермета, содержащий стальной защитный колпачок - 1; керамический корпус - 2; бумажную гильзу - 3; полость для пробы - 4; бумажную втулку - 5; штырь - 6; канал для выхода воздуха - 7; алюминиевый раскислитель - 8; термопары - 9, 11; кристаллизационную полость - 10. Описание этого устройства приведено в [2] - (Монография - Автоматизация и оптимизация управления технологическими процессами внепечной доводки стали. Авторы: Ишметьев Е.Н., Андреев С.М., Парсункин Б.Н., Салихов З.Г., Ахметов У.Б. Магнитогорск. ГОУ ВПО «МГУ», 2008. - 311. - см. стр.24, рис.1.3).

Все ранее перечисленные недостатки присущи и последнему устройству, причем продолжительность работы сменного блока (чувствительного элемента) в жидком металле составляет от 5 до 10 с. В связи с этим имеются большие проблемы использования такого зонда с точки зрения безопасности и дороговизны.

Из перечисленных известных измерителей температуры жидкого металла или другого расплава в футерованных агрегатах наиболее близким аналогом предлагаемого технического решения является устройство, описанное в [2]. Его принимаем за прототип.

Предлагаемое техническое решение направлено на устранение недостатков перечисленных аналогов и прототипа:

- простота изготовления и обслуживания первичного датчика;

- длительный срок эксплуатации датчика, со сроком службы от капитального ремонта технологического агрегата (больше и равно сроку службы футеровки);

- без сложных элементов для преобразования и передачи сигналов датчика;

- беспроводная передача информации о температуре или уровне расплава в емкости агрегата.

Технический эффект в предлагаемом устройстве контроля температуры в электродуговой печи, состоящем из емкости агрегата с футерованным корпусом для накопления высокотемпературного расплава и чувствительного элемента - датчика, достигается тем, что в состав устройства введен тепловизор с программным блоком для обработки сигналов датчика, который (датчик) выполнен в виде тугоплавкого стержня, пропущенного через теплоизолирующий материал-уплотнитель сквозь футеровку и корпус емкости агрегата, один конец которого непосредственно соприкасается с расплавом в емкости, а другой конец стержня через инфракрасное излучение сообщен со входом тепловизора, чувствительного к инфракрасному излучению.

Кроме того, установка по высоте емкости агрегата с высокотемпературным расплавом более 2 тугоплавких стержней датчиков позволяют контролировать как изменение температуры по высоте емкости агрегата, так и уровня расплава в нем.

Приведем более подробное описание технического устройства. На чертеже приведена схема предлагаемого устройства. Оно содержит: 1 - корпус емкости агрегата (электродуговой печи или печи-ковша); 2 - футеровка емкости агрегата; 3 - электрод(ы) печи; 4, 5 - контролируемые уровни расплава; 6 - тугоплавкие стержни (штыри), обмотанные или обмазанные теплоизолирующим материалом; 7 - тепловизионная система с программным блоком обработки сигналов (интенсивность и другие характеристики инфракрасного излучения наружных концов стержней).

Работает устройство следующим образом (приводятся не все детали устройства). В корпусе 1 емкости агрегата и футеровке - 2 емкости выполняют отверстия в необходимом количестве. В эти отверстия вставляют стержни-датчики 6, причем стержни торкретируют или обмазывают теплозащитным материалом, оставляя при этом открытыми только внутри емкости конусообразную головку и наружную головку (с винтом или другой формы затяжки стержня - 6). Конусообразный конец стержня-датчика - 6, сопрягаясь с расплавом в емкости, нагревается. При этом одновременно нагревается стержень-датчик 6 и нагревает наружный его конец, который начинает работать как инфракрасный излучатель. Поскольку чувствительный элемент (оптический элемент) тепловизора 7 заблаговременно был направлен на наружные концы стержней 6, он обрабатывает инфракрасный сигнал стержней датчиков и выдает на монитор (на чертеже не показан) идентифицированное значение температуры расплава на нижнем, промежуточном или других уровнях емкости агрегата. Число уровней определяется числом установленных стержней - датчиков 6. В программе тепловизора 7 может быть заложен вывод на монитор значений уровней расплава в емкости агрегата и/или температур расплава по высоте емкости 1 (печи-ковша и т.д.).

Весьма желательно, чтобы наружный конец стержня - 6 заканчивался с резьбой для усадки его на теплоизоляционную шайбу и затягивания до необходимого уплотнения второго конца стержня 6 в конусообразном гнезде футеровки емкости агрегата.

Из изложенного состава описания работы устройства явно просматривается, что совокупность отличительных признаков заявляемого устройства обеспечивает непрерывный контроль температуры и уровня расплава в различных точках емкости расплава; долговечен (стержень - датчик - 6 имеет температуру расплавления выше температуры расплава); не требует демонтажа при ремонте агрегата; нет мешающих при обслуживании агрегата - кабельной продукции; имеет помехоустойчивый сигнал, преобразователь с приемо-передающими блоками может быть установлен до 150-100 м от агрегата, а сигнал контроля легко передан в операторскую. Кроме того, реализация устройства по своему назначению позволяет также оптимизировать (снижать) энергозатраты не менее чем 5÷10% и повысить качество готового расплава за счет использования устройства в качестве обратной связи в системе управления процессами в емкости агрегата.

Устройство контроля температуры и уровня расплава в электродуговой печи, характеризующееся тем, что оно содержит тепловизор с программным блоком для обработки сигналов и один или более датчиков в виде стержней, выполненных из тугоплавкого материала и пропущенных через теплоизолирующий материал-уплотнитель сквозь футеровку и корпус печи, один конец которых непосредственно соприкасается с расплавом в печи, а другой конец стержней сообщен с входом тепловизора.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области измерений электрических параметров дуговых электропечей. .

Изобретение относится к области специальной электрометаллургии, а именно к вакуумному дуговому переплаву высокореакционных металлов и сплавов и может быть использовано при выплавке слитков из титановых сплавов.

Изобретение относится к технологии производства электрокорунда, в частности к способам управления плавкой белого электрокорунда в электродуговой печи. .

Изобретение относится к электрометаллургии и может быть использовано для контроля вакуумной дуговой плавки высокореакционных металлов и сплавов, например титана.

Изобретение относится к металлургии, в частности к рудовосстановительным печам, и предназначено для повышения надежности работы самообжигающихся электродов при длительных простоях печи и оптимального выхода на рабочий режим.

Изобретение относится к устройствам для вакуумной дуговой плавки высокореакционных металлов, а именно к крупногабаритной изложнице кристаллизатора дуговой вакуумной печи.
Изобретение относится к области металлургии. .

Изобретение относится к металлургии и химической электротермии, в частности к руднотермическим электропечам
Изобретение относится к области специальной электрометаллургии, а именно к вакуумной дуговой плавке высокореакционных металлов и сплавов, и может быть использовано при выплавке слитков титановых сплавов из литых расходуемых электродов

Изобретение относится к области металлургии, а именно к способам управления работой электрических печей для получения легированного (циркониевого) корунда

Изобретение относится к области автоматизации контроля технологических параметров в электрометаллургических технологических процессах

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для контроля процесса плавления в дуговой электрической печи

Изобретение относится к области получения металла в электродуговой печи. Технический результат - повышение точности прогнозирования состояния твердого материала в электродуговой печи. Согласно способу определения кусковатости для твердого материала, в особенности скрапа, в электродуговой печи определяют ток электрода, подведенный к электроду (3а, 3b, 3с) для образования электрической дуги между электродом (3а, 3b, 3с) и твердым материалом. При этом из определенного сигнала тока (I(t)) электрода определяют меру эффективного значения определенного тока электрода. Причем из определенного тока (I(t)) электрода определяют (32) составляющую тока, относящуюся к частотному диапазону определенного тока электрода (3а, 3b, 3с), а в качестве значения кусковатости (М) формируют отношение составляющей тока и эффективного значения. 4 н. и 7 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к металлургии. Технический результат - повышение качества регулирования и оптимизация дожигания окиси углерода. Согласно способу регулирования выбросов окиси углерода электродуговой печи определяют высоту вспененного шлака в по меньшей мере трех зонах корпуса печи на основе измерения корпусного шума и соотносят с содержанием окиси углерода в отходящем газе электродуговой печи. Ввод углерода и/или подачу кислорода в по меньшей мере одной из по меньшей мере трех зон регулируют таким образом, что высота вспененного шлака поддерживалась ниже максимального значения, коррелированного с допустимым предельным значением для окиси углерода в дожигаемом отходящем газе. 2 н. и 18 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к специальной электрометаллургии и может быть использовано при производстве титана, тантала, урана, ниобия и циркония в вакуумной электродуговой печи (ВДП). Создают в коаксиальном резонаторе ВДП мощное электромагнитное поле на резонансной частоте резонатора внешним высокочастотным генератором с системой автоматического слежения за изменением резонансной частоты резонатора ВДП в процессе плавки, одновременно стабилизируют эффективный межэлектродный промежуток, электромагнитным полем дополнительно возбуждают вихревые токи на торце расплавляемого электрода, дополнительно создают в межэлектродном промежутке электромагнитное поле с частотой ниже резонансной частоты коаксиального резонатора ВДП, возбуждают этим полем в дуговой плазме магнитозвуковые волны, создающие упругие колебания в расплаве на границе фронта кристаллизации и образующие акустический магнитный резонанс в резонансном и магнитном поле соленоида ВДП. Изобретение позволяет повысить качество металла, сократить количество переделов, снизить потребление электроэнергии. 5 ил.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к контролю электрических параметров руднотермической печи при выплавке фосфора. Способ включает загрузку и расплавление шихты в печи, измерение в процессе плавки тока и напряжения электродов, потребляемой мощности, величины постоянной составляющей фазного напряжения электродов и печи и регулирование рабочей мощности печи переключением ступеней печного трансформатора, перемещением электродов и/или корректировкой состава загружаемой шихты. В процессе плавки дополнительно определяют значение доли тока дуги в токе электрода, причем рабочую мощность печи регулируют в зависимости от величины рассогласования с заданным значением доли тока дуги в токе электродов, равным 5-10%. Изобретение позволяет снизить удельный расход сырья и электроэнергии, повысить производительность печи и качество получаемого продукта. 2 пр., 1 ил.

Изобретение относится к электродуговой печи, устройству обработки сигналов, носителю для хранения данных, машиночитаемому программному коду и способу для определения момента времени загрузки для загрузки, в особенности дозагрузки, расплавляемого материала (9), в особенности скрапа, в электродуговую печь (1), причем электродуговая печь (1) имеет по меньшей мере один электрод (3a, 3b, 3c) для нагрева находящегося в электродуговой печи (1) расплавляемого материала (G) посредством электрической дуги. За счет того что определяют первый сигнал (S) для определения фазового состояния основания электрической дуги со стороны расплавленного материала на основе зарегистрированного электродного тока (Ik), причем проверяют, превышает ли первый сигнал (S) заданное пороговое значение для заданной наименьшей временной длительности, причем момент времени загрузки достигается самое раннее тогда, когда первый сигнал превышает пороговое значение для заданной наименьшей временной длительности, может определяться ориентированный на состояние момент времени загрузки для функционирования электродуговой печи, чтобы снизить использование энергии, использование ресурсов и время производства для технологического цикла для получения массы плавки.7 н. и 10 з.п. ф-лы, 4 ил.
Наверх