專利名稱：具有電弧偏轉(zhuǎn)控制的直流電熔煉爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有電弧偏轉(zhuǎn)控制的直流電熔煉爐。
更確切地說，本發(fā)明涉及一種能使直流電熔煉爐根據(jù)熔煉操作期間時(shí)時(shí)產(chǎn)生的需要而對電弧的位置進(jìn)行非常精確地控制和調(diào)整的系統(tǒng)。
在直流電熔煉爐中，電弧產(chǎn)生在基本上是中心位置的上部電極與位于爐膛的下部電極系統(tǒng)之間。
第一種型式的下部電極系統(tǒng)包括所謂的導(dǎo)電爐膛，其內(nèi)的直流電流穿過一層附加的耐火材料或代之以導(dǎo)電材料到達(dá)碎料或爐內(nèi)熔槽，然后向金屬板放電，再從該處流到整流器和變壓器。
另一個(gè)實(shí)施例是所謂的單線型下部電極系統(tǒng)，其內(nèi)的電流從底部電極流出，穿過熔槽和/或碎料后，經(jīng)電弧流向上部電極。
具有導(dǎo)電爐膛的實(shí)施例帶來的問題是電流流過整個(gè)爐膛，從而要求對全部爐膛表面能進(jìn)行連續(xù)的溫度控制和對很寬廣表面起作用的冷卻裝置。
爐膛的局部磨損導(dǎo)致底部厚度的變化，從而引起耐火材料傳導(dǎo)率的變化，使得電流分布不平衡，這些平衡又導(dǎo)致電弧的偏轉(zhuǎn)。
面對這個(gè)事實(shí)需要對爐膛的情況進(jìn)行經(jīng)常性的管理和包括經(jīng)常性的停機(jī)處理和支出高的維護(hù)費(fèi)用。
導(dǎo)體本身和金屬物質(zhì)在爐內(nèi)粘結(jié)產(chǎn)生了變形，它影響運(yùn)行和電弧的位置。
此外，上述的這些實(shí)施例具有的共同特點(diǎn)是在爐底上有單一電極，因而它不可能去控制隨機(jī)的和不能控制的電弧偏轉(zhuǎn)，這些偏轉(zhuǎn)通常是由爐外導(dǎo)體系統(tǒng)所產(chǎn)生的磁場干擾引起的。
再有，這些實(shí)施例對于特定的工作狀態(tài)下的要求，它們不能使電弧指向爐內(nèi)的所要區(qū)域。
先有技術(shù)的描述包括其內(nèi)含有一組多個(gè)底部電極的熔煉爐，由這些底部電極以兩個(gè)、四個(gè)或更多個(gè)構(gòu)成一組很好地排列著。
先有技術(shù)的描述還包括在控制能力方面，這些底部電極分別提供給特定的饋電單元，這種單元對每個(gè)底部電極來說包括至少一臺變壓器和至少一組可控硅整流器組件。
如在專利文件DE-A-4，035，233、DE-A-4，118，756、EP-A-0225200和EP-A-0474883中所公開的那樣，這種結(jié)構(gòu)借助各自調(diào)節(jié)裝置可使上部電極與下部電極之間放電電弧的偏轉(zhuǎn)能夠得到較好的控制。
但是，先有技術(shù)所描述的熔煉爐既不能令人滿意地解決非常精確地控制電弧垂直定位的問題，也不能解決電弧指向爐內(nèi)所需區(qū)域的問題，這是因?yàn)榭刂频膶?shí)施是由一個(gè)開環(huán)控制系統(tǒng)來進(jìn)行的，還因?yàn)槿蹮挔t尚未能有效地解決消除磁場干擾的問題，這種干擾是由爐外導(dǎo)體的感應(yīng)磁場造成的。
對先有技術(shù)敘述中的后一問題已經(jīng)通過各種系統(tǒng)予以解決了。
第一個(gè)系統(tǒng)，例如在專利文件EP-A-0258101所公開的，在于將連接到底部電極的導(dǎo)體按以下方式安置，例如每個(gè)電極用兩個(gè)導(dǎo)體，由這兩個(gè)導(dǎo)體中的第一個(gè)導(dǎo)體產(chǎn)生的磁場影響著爐內(nèi)一個(gè)正好確定了的區(qū)域，而另一個(gè)導(dǎo)體產(chǎn)生的磁場影響爐內(nèi)的其它區(qū)域，這樣，力圖平衡和抵消這些磁場的影響。但是，這個(gè)系統(tǒng)很難建立和調(diào)整，也不能得到預(yù)定的結(jié)果。
第二個(gè)系統(tǒng)，已在專利文件EP-A-0258101中公開了，在于在爐膛周圍或下方設(shè)置一個(gè)線圈，用以產(chǎn)生磁場，以按所需的方式平衡或不平衡由導(dǎo)體產(chǎn)生的磁場，從而抵消它們的影響和防止電弧的偏轉(zhuǎn)。但是，該系統(tǒng)也難于建立，也得不到預(yù)定的結(jié)果，因此還會(huì)引起不應(yīng)有的能量耗的增加，明顯地限制了在上部和下部區(qū)域內(nèi)在熔煉爐上進(jìn)行工作時(shí)所需用的空間。
此外，所有系統(tǒng)都力圖減少常與底部電極有關(guān)的騷擾，但未考慮連接到上部電極的導(dǎo)體所產(chǎn)生的騷擾，也未考慮到在設(shè)備中使用的(工在爐子附近的)金屬物質(zhì)所產(chǎn)生的騷擾。
本申請人設(shè)計(jì)、測試和實(shí)施本發(fā)明可克服上述先有技術(shù)現(xiàn)狀中的缺點(diǎn)并進(jìn)一步發(fā)揚(yáng)其優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明的具有電弧偏轉(zhuǎn)控制的直流電熔煉爐包括一個(gè)具有有關(guān)的回流線的上部電極和位于爐膛內(nèi)的、排列成兩個(gè)或更多個(gè)組件的、多個(gè)底部電極，每一組它自己的受控供電線路連接到它自己的變壓器上，其中包括每臺變壓器的下游部分(down-stream)，即它自己的可控硅整流器組件，該可控硅整流器組件與用以控制電壓、電流和點(diǎn)火角度的裝置相關(guān)聯(lián)，該熔煉爐其特征在于至少供給底部電極的線至少在熔煉爐附近是部分地被屏蔽的。其特征還在于對那些回流線至少都進(jìn)行部分地屏蔽;底部電極(32)和/或上部電極(36)的屏蔽裝置(33)是由鐵磁材料構(gòu)成的，它至少部分地包圍那些導(dǎo)體(32-36);它包括電弧(31)位置檢測裝置和與其相聯(lián)的電弧(31)控制和管理裝置及一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng);電弧(31)位置檢測裝置是光學(xué)裝置;電弧(31)位置檢測裝置是檢測磁場的裝置;電弧(31)位置檢測裝置是與單個(gè)冷卻板相聯(lián)的溫度檢測裝置;控制點(diǎn)火角度的裝置(26，24，23)是在熔煉開始時(shí)調(diào)整的，并基本上是由它們自己連續(xù)地進(jìn)行校正;控制點(diǎn)火角度的裝置(26，24，23)是在熔煉開始時(shí)調(diào)整的，并周期性地對點(diǎn)火角度進(jìn)行校正。控制點(diǎn)火角度的裝置(26，24，23)進(jìn)行校正的活動(dòng)是在熔煉周期的差分瞬間采用差分調(diào)節(jié);控制裝置(26，24，24)以這樣的方式控制硅可控整流器組件(17)的點(diǎn)火角度，在所需要的被控狀態(tài)下使電弧(31)以上部電極(13)為軸，基本上沿著至少一個(gè)圓周移動(dòng);計(jì)算電路(39)適用于根據(jù)電弧(31)所需偏轉(zhuǎn)的信號(40)來確定底部電極(11)中電流的不平衡，該計(jì)算電路(39)包括在控制裝置(26，24，23)的上游部分內(nèi)。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種能夠根據(jù)發(fā)生在該電爐內(nèi)部發(fā)生的特定要求經(jīng)常地控制和調(diào)整電弧的位置的直流電熔煉爐。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是通過減少由爐外導(dǎo)體產(chǎn)生的磁場干擾來保證精確地控制電弧的偏轉(zhuǎn)。
本發(fā)明還有一個(gè)目的是提供一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)，它能對電弧的實(shí)際偏轉(zhuǎn)和所需要求工作參數(shù)間的偏差進(jìn)行校正。
在直流電熔煉爐的工作期間，對爐子所呈現(xiàn)的工作位置來說，最有利的情況是電弧應(yīng)具有完全垂直的位置。反之，當(dāng)熔煉爐工作在其它位置時(shí)，這時(shí)應(yīng)能方便地使電弧從垂直位置偏轉(zhuǎn)。
具有后者情況的一個(gè)典型例子是熔煉爐出液口從爐子的中心位置轉(zhuǎn)移。
在這種情況下，可方便地規(guī)定電弧的方向，在大約要出液時(shí)和正在出液時(shí)，使電弧指向出液口，把熱能集中在待澆注的熔融材料的堆積區(qū)域內(nèi)。這種辦法能夠提高待澆注材料的溫度達(dá)攝氏幾十度。
另一種情況是向熔煉爐連續(xù)地或是斷續(xù)地饋送金屬碎料的情況，這些金屬碎料沉積在要澆注的熔融材料上面，在這種情況下，也要方便地改變電弧方向，使它指和裝入的碎料而使金屬加快熔化，從而節(jié)省了電能。
還有一種情況是爐子具有注入氣體的裝置，這些氣體例如氧或甲烷，或注入燃料例如是碳，它們是從爐膛內(nèi)注入的。這種注入保證了熔煉槽的攪動(dòng)，以使在金屬物質(zhì)中碳的氧化反應(yīng)。這種注入導(dǎo)致溶煉槽中的干擾，該干擾斷續(xù)地改變著電弧的長度，在供電網(wǎng)絡(luò)中產(chǎn)生令人討厭的干擾(閃爍)。
在引入干擾的氣體和其它可能材料的時(shí)候，這時(shí)可方便地把電弧偏轉(zhuǎn)到較少受擾動(dòng)的區(qū)域，這樣使電網(wǎng)免受騷擾或至少減輕了干擾。
本發(fā)明對底部電極的每一組件供以適當(dāng)?shù)碾娏鳎@些電流通常是相互不同的。
特別是，每個(gè)電極或電極組件是受它自己的硅可控整流單元的控制，其點(diǎn)火角度是用來調(diào)整饋送給自己電極的電流值的大小的。
每個(gè)電極的電流都是根據(jù)電弧要求的偏轉(zhuǎn)計(jì)算出來的。
單獨(dú)控制每個(gè)電極中的電流能使電弧垂直位置的控制得到改進(jìn)，或可使?fàn)t子側(cè)邊的電流在到不平衡狀態(tài)。
單獨(dú)控制電流例如使電弧按一個(gè)或多個(gè)圓周旋轉(zhuǎn)，電極按照一個(gè)時(shí)間函數(shù)并按照部分或全部、連續(xù)或交變的順序分別地被饋電。這種能力對于希望改善熔煉爐邊壁上的碎料熔化是特別有利的。
為了能精確地控制電弧的偏轉(zhuǎn)，除了需要單獨(dú)地控制底部電極外，還要減少爐外產(chǎn)生的磁場效應(yīng)。為達(dá)到此目的，可對連接至熔煉爐底部各電極的導(dǎo)體加以屏蔽。還有，對位于上部電極臂上方的導(dǎo)體加以屏蔽也是有好處的。
位于底部導(dǎo)體的屏蔽是這樣構(gòu)成的，例如，屏蔽形狀至少能部分地包圍著導(dǎo)體，并置于爐子附近，并向熔煉爐的周圍開口。
有利的屏蔽是U形、L形或平面，或也許可用熔煉爐自身的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。
連接至上部電極的導(dǎo)體或數(shù)個(gè)導(dǎo)體的屏蔽，舉例來說，可在上部電極臂上安裝一種合適形狀的屏蔽物來實(shí)現(xiàn)。
那些底部導(dǎo)體和上部導(dǎo)體的屏蔽物都用鐵磁材料制成，以便將導(dǎo)體內(nèi)部流過強(qiáng)電流時(shí)所產(chǎn)生的磁通集中。
實(shí)現(xiàn)分別調(diào)節(jié)底部電極中的電流通常是在熔煉爐開始工作時(shí)設(shè)置一個(gè)值并保持在整個(gè)工作周期。
電流調(diào)節(jié)參數(shù)影響著電弧的位置，通常它是在試驗(yàn)的基礎(chǔ)上制定的。
采用開環(huán)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)可能不是很精確的，因?yàn)楹茈y把熔煉爐的實(shí)際的性能構(gòu)成一個(gè)模型并為它制造出有效的調(diào)節(jié)器。
從改進(jìn)系統(tǒng)性能的觀點(diǎn)出發(fā)，把熔煉爐安裝了傳感器系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制是可能的，這些傳感器是用以檢測電弧的偏轉(zhuǎn)并產(chǎn)生一個(gè)信號提供給控制系統(tǒng)。
該信號經(jīng)處理后回送至系統(tǒng)的輸入端作為反饋信號，用于校正饋向電極的電流值。
根據(jù)一個(gè)變量(Variant)，在熔煉周期的不同瞬間用差分調(diào)節(jié)法(differentiated adjustments)來進(jìn)行調(diào)節(jié)。例如，在熔煉周期中的實(shí)際熔解階段可方便地把電弧偏向碎料，在隨后的澆注階段可方便地把電弧偏向出液口。
采用可控硅整流器的控制系統(tǒng)與上部電極的位置控制系統(tǒng)并聯(lián)地工作，并可認(rèn)為這是一種利用電流限制回路來調(diào)節(jié)電壓的系統(tǒng)。
上部電極的位置控制系統(tǒng)保證了該電極置于正確的位置，以便得到實(shí)際操作所選定的電弧電壓值。
采用可控硅整流器的控制系統(tǒng)，其電壓和電流對在供電網(wǎng)絡(luò)中發(fā)生的干擾具有快速反應(yīng)的本性，對上部電極定位控制系統(tǒng)來說，雖然裝備了伺服機(jī)構(gòu)和最佳的液壓部件，但對這些擾動(dòng)還會(huì)有較慢的反應(yīng)。
在干擾發(fā)生時(shí)，首先是可控硅整流器調(diào)節(jié)系統(tǒng)開始起作用，然后系統(tǒng)對上部電極定位，使之恢復(fù)到所要求的工作狀態(tài)。
以下附圖是非限制性的實(shí)例，示出本發(fā)明的一些優(yōu)選的實(shí)施例。


圖1是根據(jù)本發(fā)明設(shè)計(jì)的控制電弧偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)的一種形式的方框圖;
圖2示出包括上部電極、下部電極和電弧的電熔煉爐剖面圖;
圖3是圖2的部分平面圖，從圖中可清楚地看到上部電極和底部電極間電弧可變化的位置;
圖4示出為實(shí)現(xiàn)圖3的方案，在四個(gè)底部電極中可能擬定的電流曲線圖;
圖5示出按此例放大的被屏蔽的底部導(dǎo)體的剖面圖;
圖6是根據(jù)本發(fā)明按比例放大示出一種對底部導(dǎo)體屏蔽的可能變形;
圖7是根據(jù)本發(fā)明提出的電爐的正視圖，該電爐具有屏蔽了的底部導(dǎo)體和上部導(dǎo)體;
圖8是按比例放大了的本發(fā)明的熔煉爐一部分的側(cè)視圖，它示了屏蔽上部導(dǎo)體的細(xì)節(jié);
圖9和圖10是根據(jù)本發(fā)明提出的兩種可能實(shí)現(xiàn)的電弧偏轉(zhuǎn)的反饋控制的方框圖。
附圖中參考號(10)代表在直流電熔煉爐(12)中底部電極(11)的電流控制系統(tǒng)。
在這個(gè)例子中，熔煉爐(12)裝備了一個(gè)上部電極(13)，它基本上位于熔煉爐(12)的中心。
上部電極(13)用一個(gè)大家知道的方法和一個(gè)大家知道的系統(tǒng)(29)聯(lián)結(jié)，用液壓或機(jī)械方式調(diào)節(jié)上部電極(13)的位置。
根據(jù)本發(fā)明提了的控制系統(tǒng)(10)裝有分離的調(diào)節(jié)單元去控制每個(gè)底部電極(11)的電流，這些底部電極要成熔煉爐(12)的下部電極。
在圖1中有兩個(gè)底部電極(11)的電路以實(shí)線示出。
在圖上有四個(gè)底部電極(11)，其電路再包括一個(gè)變壓器單元(16′)和一對硅可控整流器(17′)，在圖1中以虛線示出。
這個(gè)另加的硅可控整流器(17′)包括饋電線和調(diào)節(jié)電路，均與硅可控整流器(17)裝置的電路相同。
電爐(12)的供電線路包括一臺自耦變壓器(14)，它具有根據(jù)所接到電網(wǎng)(15)的負(fù)荷來變換抽頭的裝置，以調(diào)節(jié)輸入電壓用來減少由整流系統(tǒng)產(chǎn)生的諧波失真和無功功率。
在負(fù)荷情況下，帶有變換抽頭裝置的自耦變壓器(14)連接到一臺供每個(gè)底部電極(11)的固定比例的三重繞組變壓器(16)。
變壓器(14、16)可組合成一個(gè)單一部件或由幾臺單獨(dú)的變壓器組成。
每臺固定比例的三重繞組變壓器(16)饋電至硅可控整流器組件(17)，每個(gè)組件聯(lián)結(jié)到一組底部電極(11)。
這些硅可控整流器組件(17)都分別受控于電壓調(diào)節(jié)控制電路926)和電流調(diào)節(jié)控制電路(24)。
更確切地說，電壓調(diào)節(jié)電路(26)根據(jù)自耦變壓器(14)的變換抽頭裝置所選值提供出電壓置定點(diǎn)。
電壓調(diào)節(jié)電路(26)的輸出被電流調(diào)節(jié)電路(24)用來作電流的置定點(diǎn)。
該置定點(diǎn)的值與從電流測量儀(22)讀出的線路(in the line)電流值在比較器(25)中進(jìn)行比較。
兩者之差送至電流調(diào)節(jié)電路(24)，它控制硅可控整流器(17)的脈沖點(diǎn)火發(fā)生器(23)，以便調(diào)節(jié)硅可控整流器(17)的點(diǎn)火角。
另一反饋信號也由電壓測量儀(21)饋送至電壓調(diào)節(jié)電路(26)。該信號取自供電線并與參考值在比較器(27)中進(jìn)行比較，以便改變那個(gè)參考值以這樣的方式去經(jīng)常保持爐子(12)有最大功率輸入。
分別作用于各個(gè)可控硅整流器組件(17)的點(diǎn)火角，使供給底部電極(11)的電流達(dá)到平衡狀態(tài)或?yàn)榭赡?，這樣可保證電弧(31)在所有工作狀態(tài)下都具有垂直的位置?；蛘?，也可能使供給底部電極(11)的電流達(dá)到不平衡狀態(tài)，這樣要使電弧指向要求的區(qū)域。
在這種連接方法中控制系統(tǒng)(10)包括一個(gè)輸入計(jì)算電路(39)，它的輸入信號(40)是代表要求電弧(31)具有某一給定偏轉(zhuǎn)的信號，經(jīng)過計(jì)算電路(39)可確定出為得到那種偏轉(zhuǎn)各個(gè)底部電極(11)所要求的電流不平衡程度。
這樣，可使電弧(31)向爐子的一邊偏移，舉例來說，根據(jù)工作要求，在熔煉周期中可能會(huì)時(shí)時(shí)產(chǎn)生這種偏移。
根據(jù)本發(fā)明提出的控制系統(tǒng)(10)，舉例來說還可能規(guī)定電弧(31)圍繞上部電極(13)旋轉(zhuǎn)和按某一時(shí)間函數(shù)去調(diào)節(jié)度部電極911)的供電電流使之從差動(dòng)的方式進(jìn)行調(diào)節(jié)。
這個(gè)可任選方案能改善沿熔煉爐(12)的邊壁處碎料的熔化。
圖2、3和4示出使電弧能實(shí)現(xiàn)完全的連續(xù)的旋轉(zhuǎn)要求的可任選的方案所采用的四個(gè)底部電極(11)，即(11a)、(11b)、(11c)和(11d)。
假若這四個(gè)電極(11)的饋電方法如圖4所示，則電弧(31)將沿上部電極(13)為軸的一個(gè)圓周進(jìn)行旋轉(zhuǎn)(圖3)。
能設(shè)想出來多數(shù)個(gè)圓周，使電弧(31)能沿著一個(gè)圓周移位至另一個(gè)，或沿著更多的圓周移位。
當(dāng)然，若要安排多數(shù)個(gè)旋轉(zhuǎn)圓周，需要為每個(gè)圓周提供充分適合的底部電極(11)。
電弧(31)移位的發(fā)生與一個(gè)底部電極(11)和其緊接相鄰電極間電流分配的差距有關(guān)，它們是以連續(xù)的、交變的和順序的方法分配的，并根據(jù)工作需要可以順時(shí)針或逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。
根據(jù)本發(fā)明的控制系統(tǒng)(10)對熔煉爐(12)正常工作時(shí)期可能發(fā)生的擾動(dòng)也能提供快速的反應(yīng)。
上部電極(13)的定位控制系統(tǒng)(29)成功地逐步控制該電極位置，使?fàn)t子(12)恢復(fù)到最佳工作狀態(tài)。
事實(shí)上，這反饋信號取自線路，經(jīng)處理后把結(jié)果送至上部電極(13)的位置控制系統(tǒng)(29)。該信號首先被平均化，即用累加器(18)對所有支路信號計(jì)算所得的平均值。
該平均值送至比較器(28)，在這些比較器(28)中該平均值與參考電壓值和參考電流值相比較。
控制系統(tǒng)(29)根據(jù)比較器發(fā)現(xiàn)的差值驅(qū)動(dòng)了位置控制閥(30)，以便調(diào)節(jié)上部電極(13)至要求的位置，從而使熔煉爐(12)恢復(fù)到最佳工作狀態(tài)。
在沿供電導(dǎo)體(19)即底部電極(11)的供電線上安裝上平滑電抗器(20)是有利的，它們能消除供電信號中的尖峰和干擾。
根據(jù)本發(fā)明派生出來的一個(gè)變形方案是提供一個(gè)閉環(huán)控制用以校正電弧(31)的偏移與要求值間的偏差。
圖9和圖10示出了兩種可能的反饋控制方框圖。在圖9中，電流矢量“I”由那些饋送至各個(gè)底部導(dǎo)體(32)的電流組成，它是根據(jù)所要求的電弧偏轉(zhuǎn)“Dd”和要求的總電流Itot在方框“G1”中計(jì)算而得的。
矢量“I”和需要的參考電壓Urif一起送至底部電極(11)的引導(dǎo)系統(tǒng)(pilot system)“F”;該系統(tǒng)“F”是一個(gè)示意性的方框，它包括供電、轉(zhuǎn)換系統(tǒng)和電流電壓調(diào)節(jié)單元。
實(shí)際上得到的偏轉(zhuǎn)是“D”，它通常與“Dd”不同。
根據(jù)本發(fā)明，熔煉爐(12)裝有傳感器系統(tǒng)“T”，它的輸出為矢量“t”，其值隨電弧的實(shí)際偏轉(zhuǎn)“D”而定。
信號“t”經(jīng)方框“H”處理后，作為反饋信號“Df”送回至輸入端。
通過輸入累加器“S”構(gòu)成一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)，在累加器的輸出得到誤差信號“De＝Dd-Df”，它指令計(jì)算方框“G1”，使所要求的偏轉(zhuǎn)所需的電流“I”得以固定不變。
傳感器系統(tǒng)“T”可包括磁場或電場傳感器，溫度檢測器或光學(xué)檢測器，它們可單獨(dú)地使用或相互組合在一起。
傳感器可安裝在爐外，爐壁內(nèi)或爐頂內(nèi)。
特別是，溫度傳感器能和冷卻板(cooling panels)聯(lián)結(jié)在一起是有好處的，這樣可讀出冷卻板內(nèi)溫度的變化和/或流動(dòng)水中的溫度。
根據(jù)圖10所示的變形方案，矢量“t”送至方框“H1”，它直接計(jì)算出電流矢量誤差值“If”，它在閉環(huán)系統(tǒng)中用來校正電弧偏轉(zhuǎn)與要求值間的偏差。
這種閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)能以這樣的方式體現(xiàn)，即控制電弧(31)的平均位置到達(dá)要求的位置附近。
根據(jù)本發(fā)明，用于連接熔煉爐(12)的底部電極(11)的導(dǎo)體(32)都是屏蔽了的，在這種情況下，屏蔽是用鐵磁材料或高導(dǎo)磁率的材料做成的金屬型材(33)來實(shí)施，其目的是將導(dǎo)體(32)通過電流時(shí)所產(chǎn)生的磁場屏蔽起來。
鐵磁型材(33)所具有的形狀是部分地包圍要屏蔽的導(dǎo)體(32)，有利的形狀是U-形、L-形或新月形或其它合適的部分包圍的形狀。
根據(jù)一種變形方案，鐵磁型材(33)由組件(modular ele-ments)構(gòu)成。
例如在圖5中，磁場實(shí)質(zhì)上處在起屏蔽作用的U-形鐵磁型材(33)的兩平行壁(34)之間，這樣阻止了磁場時(shí)熔煉爐(12)內(nèi)部帶來的任何不平衡，這種不平衡將使電弧(31)發(fā)生偏離。
鐵磁型材(33)的有利安裝位置是使其開口面向下。
根據(jù)一種變形方案，U-形鐵磁型材(33)和它的邊壁(34)可斜向一邊地安裝，其開口面向著熔煉爐(12)的周邊以便相對于電弧(31)來說，導(dǎo)體(32)得到了有效的屏蔽。
本發(fā)明利用這種方法消除了外面磁場地影響，能使電弧(31)在上部電極(13)和爐料間定位準(zhǔn)確，在熔煉爐(12)內(nèi)基本上垂直。
此外，以適當(dāng)?shù)姆绞阶饔糜诠杩煽卣髌鹘M件(17)以控制電弧(31)的位置，在有屏蔽的條件下能精確地使電弧(31)處于要求的偏轉(zhuǎn)位置或進(jìn)行移動(dòng)。
根據(jù)一種變形方案，型材(33)和框架組合在一起，該框架是構(gòu)成熔煉爐(12)的支架(plate form)(35)的。在這種情況下，型材(33)的形狀除U-形外也可采用別的形狀以適合具體裝置的結(jié)構(gòu)，使有利于和爐子(12)的支架(35)組合。
一種可能實(shí)現(xiàn)的具體裝置示于圖6，在那里型材(33)由組件單元構(gòu)成，它與支架(35)的構(gòu)件組合在一起形成對導(dǎo)體(32)的屏蔽。
根據(jù)變形方案，對連接至上部電極(13)的導(dǎo)體(36)也進(jìn)行屏蔽。把屏蔽體(37)安裝在上部電極臂(38)上是有利的。
必須牢記導(dǎo)體(32-36)和作為屏蔽的型材(33，37)之間必需進(jìn)行電氣絕緣，因?yàn)橥ǔＰ筒?33，37)是由導(dǎo)磁鋼材構(gòu)成的。
權(quán)利要求
1.具有電弧偏轉(zhuǎn)控制的直流電熔煉爐，它包括一個(gè)具有有關(guān)的回流線的上部電極(13)和位于該熔煉爐(12)的爐膛內(nèi)、排列成兩個(gè)或更多個(gè)組件的多個(gè)底部電極(11)，每一組件具有它自己的受控供電線路連接到它自己的變壓器(16)上，其中包括每臺變壓器(16)的下游部分(downstream)，即它自己的可控硅整流器組件(17)，該可控硅組件(17)與用以控制電壓(26)、電流(24)和點(diǎn)火角度(23)的裝置相關(guān)聯(lián)，該熔煉爐其特征在于至少供給底部電極(32)的線至少在熔煉爐(12)附近是部分地被屏蔽的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熔煉爐，其特征在于對那些回流線至少都進(jìn)行部分地屏蔽。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的熔煉爐，其特征在于底部電極(32)和/或上部電極(36)的屏蔽裝置(33)是由鐵磁材料構(gòu)成的，它至少部分地包圍那些導(dǎo)體(32，36)。
4.根據(jù)上述任一權(quán)利要求所述的熔煉爐，其特征在于它包括電弧(31)位置檢測裝置和與其相聯(lián)的電弧(31)控制和管理裝置及一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)。
5.根據(jù)以上任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的熔煉爐，其特征在于電弧(31)位置檢測裝置是光學(xué)裝置。
6.在權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的熔煉爐，其特征在于電弧(31)位置檢測裝置是檢測磁場的裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的熔煉爐，其特征在于電弧(31)位置檢測裝置是與單個(gè)冷卻板相聯(lián)的溫度檢測裝置。
8.根據(jù)上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述熔煉爐，其特征在于控制點(diǎn)火角度的裝置(26，24，23)是在熔煉開始時(shí)調(diào)整的，并基本上是由它們自己連續(xù)地進(jìn)行校正。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至7任一項(xiàng)所述的熔煉爐，其特征在于控制點(diǎn)火角度的裝置(26，24，23)是在熔煉開始時(shí)調(diào)整的，并周期性地對點(diǎn)火角度進(jìn)行校正。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至7任一項(xiàng)所述的熔煉爐，其特征在于控制點(diǎn)火角度的裝置(26，24，23)進(jìn)行校正的活動(dòng)是在熔煉周期的差分瞬間采用差分調(diào)節(jié)。
11.根據(jù)上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的熔煉爐，其特征在于控制裝置(26，24，23)以這樣的方式控制硅可控整流器組件(17)的點(diǎn)火解度，在所需要的被控狀態(tài)下使電弧(31)以上部電極(13)為軸，基本上沿著至少一個(gè)圓周移動(dòng)。
12.根據(jù)上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的熔煉爐，其特征在于計(jì)算電路(39)適用于根據(jù)電弧(31)所需偏轉(zhuǎn)的信號(40)來確定底部電極(11)中電流的不平衡，該計(jì)算電路包括在控制裝置(26，24，23)的上游部分內(nèi)。
全文摘要
熔煉爐(12)包括一個(gè)具有有關(guān)回流線的上部電極(13)和位于爐膛內(nèi)排列成兩個(gè)或更多個(gè)組件的多個(gè)底部電極(11)，每一組件具有它自己的受控電路連接到它自己的變壓器(16)上，其中包括每臺變壓器(16)的下游部分，即它自己的可控硅整流器組件，它與自己的用以控制電壓(26)、電流(24)和點(diǎn)火角度(23)的裝置相關(guān)聯(lián)，至少那些提供底部導(dǎo)體的線至少在熔煉爐附近部分地被屏蔽。
文檔編號F27B3/10GK1082701SQ93109350
公開日1994年2月23日 申請日期1993年7月30日 優(yōu)先權(quán)日1992年7月31日
發(fā)明者伯格曼·克吉爾, 倫德斯特羅姆·肯尼斯, 格雷恩斯特羅姆·斯塔芬, 金西尼·賈恩尼, 科斯恩·喬萬尼 申請人:丹尼利機(jī)械廠聯(lián)合股票公司