[發明專利]熔爐

有效

• 申請號: 200980150428.1
• 申請日: 2009-11-17
• 公開（公告）號: CN102282270A
• 公開（公告）日: 2011-12-14
• 發明（設計）人: K.克呂格爾;S.利德貝特爾;D.里格爾
• 申請（專利權）人: 西門子公司
• 主分類號: C21C5/46
• 分類號: C21C5/46;C21C5/52;F27B3/28;F27D19/00;F27D21/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 宣力偉;楊國治

技術領域

本發明涉及一種熔爐及其運行方法。

背景技術

例如從德語公開文獻DE?10?2005?034?378?A1以及德語專利文獻DE?10?2005?034?409?B3中已知熔爐及其運行方法。

在熔爐中制造鋼材時，溫度和惡劣的環境會在熔煉過程中妨礙爐內內容的測量和特性形成。如果為熔煉不同種類的鋼廢料，使用了電弧爐，則廢料在電弧（輻射）的作用范圍內熔化，此電弧通常借助三個電極產生。因為在電弧爐的運行過程中電弧長度通常是保持恒定的，所以電弧/電極會在廢料中鉆孔。通過從側面的滑落以及廢料的崩塌，可連續地熔化所有的廢料。這個工藝在時間和空間上都非常不均勻，因為廢料的填充可能是非常不均勻的，既可能包含精細的廢料，也可能包含粗重的廢料，粗重的廢料中具有實心部分（所謂的鋼坯或結瘤）。

因為不能觀察通過封閉熔爐進行的熔煉進程，所以在已知的熔爐中通過固定的運行圖表（Fahrdiagramm）來預先規定由次級外部導線電壓和額定電流定義的電工作點。根據熔煉時間或引入的能量，這種運行圖表可例如確定變壓器級和電極調節的阻抗額定值。此電極調節可例如在相阻抗（Strangimpedanz）的基礎上進行，以達到恒定的電弧長度。

這種固定的運行圖表的缺點在于，電運行機構要承受很強的負載，因此必須設計得適合承受高負載：例如如果在熔煉過程中出現廢料崩塌，則在電極之間隨之而來的短路可能引起電極快速抬高，因此電弧可能斷裂。這一點以及電弧的重新點燃都會明顯使電運行機構承受強烈負載。

這種固定的、用來控制電弧爐的運行圖表或運行程序的缺點在于，它根據設計要么不能充分地利用可供支配的熔煉功率，要么必須提高耐火磨損性和容忍熱量損失。

發明內容

因此本發明的目的是，說明一種熔爐，它可實現更好的過程主導。

按本發明，此目的通過具有專利權利要求1特征的熔爐得以實現。在從屬權利要求中說明了按本發明的熔爐的有利構造方案。

據此，按本發明規定，至少一個振動激勵器設置在爐缸（例如爐壁）上，對置地或在爐缸的其他位置上（例如爐壁的其他位置上）設置至少一個傳感器，并且與所述至少一個振動激勵器及所述至少一個傳感器相連設有信號檢測和計算單元。

按本發明的熔爐的重要優點是，在此熔爐中通過以下方式可監控熔煉過程并可測量熔煉進程，即振動激勵的信號在其穿過熔爐內部之后借助傳感器來測量，并借助信號檢測和計算單元來分析。例如，這一點可過程主導地、針對狀態地調節熔煉工藝，并且電弧功率可最佳地與熔煉工藝的相應狀態相匹配。例如，通過預先規定變壓器級和限流器級、交流電工作點，和/或通過對電極運動的預防性干預，來實現這一點。例如還可獲知最好的裝料時間點。

按尤其優選的構造方案規定，信號檢測和計算單元適合把傳感器的信號與振動激勵器的激勵信號相關聯，和/或通過組合分析振動激勵和測量出的振蕩來推斷出熔煉過程。

如果與此至少一個振動激勵器相連設有控制單元，此控制單元可這樣控制振動激勵器，即它作為外部的激勵產生振動脈沖，并且信號檢測和計算單元適合檢測振動脈沖的運行時間和/或檢測由傳感器測得的測量脈沖的信號強度，并通過分析運行時間和/或信號強度，來推斷熔煉物的位置、熔煉物的種類、熔煉物在爐缸中的分布、爐缸內壁是否被熔煉物屏蔽和/或熔煉進程，則熔爐可尤其簡單并因此有利地運行。

控制單元和/或振動激勵器優選適合生成脈沖時間為10毫秒、尤其優選為1毫秒或更短的振動脈沖。

備選的或附加的是，控制單元和/或振動激勵器適合發出振動頻率，它作為斜坡（Rampe）連續地變化。此控制單元和/或振動激勵器優選適合在10Hz到20kHz之間的范圍內改變振動頻率。

還有利的是，信號檢測和計算單元適合形成傳遞函數，此傳遞函數描述在外部激勵的位置和位于其它位置上的傳感器之間的振動傳遞，并且通過分析傳遞函數，來推斷熔煉物的位置、熔煉物的種類、熔煉物在爐缸中的分布、爐缸內壁是否被熔煉物屏蔽和/或熔煉進程。

信號檢測和計算單元優選與調節裝置相連，此調節裝置可產生用來調節熔煉過程的調節量。在振動激勵器和傳感器的布置方面，有利的是，每個振動激勵器都配備有對置的傳感器。

此外，本發明還涉及一種運行熔爐的方法。按本發明，在此方面規定，借助振動來實現爐缸（例如在爐壁上）的外部激勵，在爐缸的其他位置上（例如在爐壁的其他位置上）測量通過外部激勵產生的振蕩，并通過分析振動激勵和測得的振蕩，來推斷熔煉過程。