RS64898B1 - Detekcioni sistem za otkrivanje nivoa metala u peći za topljenje - Google Patents

Description

Opis

Oblast pronalaska

[0001] Ovaj pronalazak pripada oblasti topljenja metala, određenije oblasti topljenja čelika pomoću elektrolučne peći sa elektrodama naizmenične struje.

[0002] Sistem se alternativno može primenjivati na lončane peći, vakuumske lučne peći za uklanjanje gasova.

Stanje tehnike

[0003] Za topljenje čelika se, između ostalih sistema, koriste elektrolučne peći, skraćeno nazvane i EAF, koje su opremljene elektrodama i u koje se metalni otpad obično umeće intermitentnim radnjama uvođenja pomoću, na primer, korpi ili kontinuiranog uvođenja pomoću transportnih traka. To je dobro poznata tehnologija koja je prilično uobičajena u sektoru tehnologije čelika. Kako bi se optimalno upravljalo postupkom, dodavanjem aditiva i napretkom topljenja, u takvim je pećima važno precizno i kontinuirano poznavanje nivoa rastopa u svakom trenutku proizvodnog ciklusa. Nadalje, poznavanje takvog parametra omogućava, između ostalog, automatsko, ili drugačije, postavljanje kopalja, određenije supersoničnog koplja kod kiseoničkog postupka (često prisutnog u pećima za topljenje) i koplja za uzorkovanje, u vertikalni položaj na preciznom rastojanju u odnosu na nivo rastopa te omogućava i jasnije razlikovanje oblasti koja je ispunjena čelikom i oblasti koja je, umesto toga, ispunjena troskom tokom faze uzorkovanja.

[0004] Jedan nedostatak na koji se nailazi i koji treba da se prevaziđe u toj vrsti peći uključuje znanje o tome da li su gorionici i električni luk dovoljno rastopili uvedeni otpad, sakupljen u kotlu za topljenje, kako bi se započele uzastopne faze upravljanja pomoćnim pogonima peći, tj. ubrizgavanjem kiseonika i naknadnim sagorevanjem. Pomoću znanja o nivou rastopa, nadalje je moguće procenjivati efikasnost kojom se tokom postupka za topljenje uvedeni otpad rastapa i postaje tečni čelik, u realnom vremenu.

[0005] US 3.378.620 A otkriva uređaj za utvrđivanje konfiguracije šarže otpada tokom topljenja te šarže.

[0006] Osim toga, merenje se može koristiti i za indirektno praćenje potrošnje vatrootpornih materijala koji čine peć.

[0007] U potrazi za rešenjima problema detektovanja rastopljenog metala, jedan važan fizički aspekt, kog treba uzeti u obzir, jeste zaštitni efekat rastopa od magnetnog polja kog stvaraju trofazne elektrode kroz koje prolaze električne struje koje su neophodne za realizaciju faza topljenja i rafiniranja. U prošlosti je taj problem ekstremno otežavao pronalaženje rešenja koja daju precizna i efikasna merenja.

[0008] Poznati su uređaji za otkrivanje nivoa čelika u rezervoaru i, eventualno, u lučnoj peći. Na primer, EP0115258 otkriva uređaj za detektovanje nivoa u kotlovima za topljenje koji su skoro prazni i u prisustvu malo čelika. EP0419104 otkriva uređaj za detektovanje nivoa čelika u kalupu za kontinuirano livenje. U obama slučajevima, to su rešenja zasnovana na konceptu u kom postoji jedan odašiljački kalem sa naizmeničnom strujom ili više njih i jedan prijemni kalem postavljen unutar rezervoara čiji nivo čelika treba da se meri ili više njih. Budući da je čelik provodan materijal sa funkcijom zaštite od električnog signala kog odašilje odašiljački kalem, kada visina nivoa varira, varira i signal koji prima prijemni kalem. Stoga je moguće proceniti signal nivoa jer će primljeni signal biti viši kada tečni čelik ne štiti kalem.

[0009] Međutim, taj sistem za otkrivanje nivoa rastopljenog čelika nije efikasan u elektrolučnoj peći, koja radi na naizmeničnu struju, jer magnetno polje koje stvara struja koja prolazi kroz elektrode i luk te zatvara električno kolo u tečnom rastopu, takođe indukuje indukovanu elektromotornu silu u prijemnim kalemima. Takav signal stvara smetnju u tim sistemima za merenje nivoa rastopa čime unosi greške u merenje.

[0010] Dakle, takva rešenja ne zadovoljavaju adekvatno potrebe za jednostavnošću, preciznošću i pouzdanošću koje se očekuju u sektoru čelika.

[0011] Zbog toga postoji potreba za proizvodnjom detektora nivoa rastopa čelika koji doprinose ekonomičnom postupku za topljenje i koji su pouzdani i precizni u peći za topljenje raznih vrsta.

Kratak sadržaj pronalaska

[0012] Ti se gorepomenuti predmeti, pored drugih predmeta koji će postati jasniji nakon čitanja opisa u nastavku, postižu pomoću sistema za otkrivanje nivoa rastopa ili nerastopljenog otpada za peć za topljenje prema patentnom zahtevu 1.

[0013] Jedna značajna prednost pronalaska za koji se traži zaštita jeste uprošćavanje arhitekture mernog sistema, budući da se uklanjaju odašiljački kalemi jer se iskorišćava magnetno polje, koje stvara struja koja cirkuliše u električnim lukovima i u elektrodama peći te se zatvara u tečnom rastopu, pri čemu ono deluje kao „izvorˮ signala kog primaju prijemni kalemi.

[0014] Ovaj pronalazak primenjuje se i na bilo koju vrstu postupka u kom se elektrode naizmenične struje koriste za izvođenje radnji sa tečnim čelikom.

[0015] Određenije, ovaj pronalazak se prikladno može koristi i za otkrivanje nivoa tečnog čelika u lončanoj peći, u kojoj se tečni čelik podvrgava radnjama rafiniranja, na primer u postupcima tipa vakumskog lučnog uklanjanja gasova.

[0016] Jedan prvi način ostvarivanja sistema ovog pronalaska obuhvata sve elektromagnetne prijemne kaleme koji su konfigurisani da budu raspoređeni isključivo na jednoj strani peći za topljenje u odnosu na bilo koju dijametralnu vertikalnu ravan preseka peći za topljenje.

[0017] U jednoj je varijanti svaki elektromagnetni prijemni kalem konfigurisan da bude postavljen isključivo duž jednog odgovarajućeg kružnog luka obima ili perimetra peći za topljenje, pri čemu je pomenuti kružni luk okrenut ka prvoj elektrodi i drugoj elektrodi, čime se obrazuje električno kolo, i pri čemu je naspraman polovini obima pomenutog perimetra koji je okrenut ka trećoj elektrodi. Prema tome, kalem se postavlja na stranu koja je dijametralno suprotna trećoj elektrodi.

[0018] Drugim rečima, elektromagnetni prijemni kalemi raspoređuju se isključivo duž jednog cilindričnog bočnog površinskog dela obima peći za topljenje, pri čemu je pomenuti cilindrični bočni površinski deo okrenut ka prvoj elektrodi i drugoj elektrodi, i raspoređuju se na strani koja je dijametralno suprotna trećoj elektrodi.

[0019] Poželjno postoje tri elektromagnetna prijemna kalema i oni su konfigurisani da budu poravnato raspoređeni duž vertikalnog smera.

[0020] Drugi način ostvarivanja obuhvata više od triju elektromagnetnih prijemnih kalema. Najmanje dva od tih elektromagnetnih prijemnih kalema raspoređena su na različitim tačkama, duž obima peći, na jednoj istoj ravni koja je viša od maksimalnog nivoa rastopa metala, dok su preostali elektromagnetni prijemni kalemi postavljeni na različitim visinama duž vertikalnog smera na nivoima nižim od pomenutog maksimalnog nivoa.

[0021] Jedna varijanta ovog pronalaska dopušta da elektromagnetni prijemni kalemi budu konfigurisani tako da budu postavljeni blizu spoljašnje površine peći, određenije na spoljašnjem zidu peći, na primer u kućište izvedeno na pomenutom spoljašnjem zidu, pa samim tim, spolja u odnosu na sloj vatrootpornog materijala obezbeđenog unutar peći. U raznim načinima ostvarivanja, elektromagnetni prijemni kalemi su poželjno pravougaoni, na primer sa zaobljenim ivicama, i konfigurisani da budu postavljeni sa manjom stranom pravougaonika u vertikalnom smeru. Zavisni patentni zahtevi 2-10 opisuju određene načine ostvarivanja ovog pronalaska.

Kratak opis nacrta

[0022] Predmeti i prednosti sistema za merenje nivoa rastopa čelika ovog pronalaska postaće jasniji nakon čitanja sledećeg detaljnog opisa načina ostvarivanja ovog pronalaska i pridruženog nacrta koji je dat isključivo neograničavajućeg primera radi, u kom:

Fig.1 prikazuje presek elektrolučne peći sa radnom šemom sistema ovog pronalaska, po vertikalnoj ravni;

Fig.2 je elektrolučna peć na koju je primenjen sistem prema ovom pronalasku, koji je prikazan prozirno, u bočnom izgledu preseka;

Fig.3 prikazuje grafik sa tendencijom signala, koji se detektuju pomoću sistema prema ovom pronalasku, kao funkcijom nivoa rastopljenog metala u peći;

Fig.4 prikazuje grafik sa tendencijom signala, koji se detektuju pomoću sistema prema ovom pronalasku, kao funkcijom nivoa rastopljenog metala u peći u drugom načinu predstavljanja; Fig.5 prikazuje šematski aksonometrijski izgled prijemnog kalema sistema prema ovom pronalasku;

Fig.6 prikazuje određene grafike sa kvalitativnom tendencijom magnetnog polja, kog detektuju različiti prijemni kalemi sistema prema ovom pronalasku, za lučnu peć na koju je taj sistem postavljen, sa određenim nivoom rastopljenog čelika;

Fig.7 prikazuje grafik sa kvalitativnom tendencijom magnetnog polja, kog detektuje prijemni kalem sistema prema ovom pronalasku, za peć na koju je taj sistem postavljen, sa određenim nivoom rastopljenog čelika i prisustvom nerastopljenog otpada;

Fig.8 prikazuje mogući raspored prijemnih kalema sistema prema ovom pronalasku u lučnoj peći gledano u preseku po horizontalnoj ravni;

Fig.9 prikazuje drugačiji mogući raspored prijemnih kalema sistema prema ovom pronalasku u lučnoj peći gledano u preseku po horizontalnoj ravni;

Fig.10 prikazuje dva moguća alternativna rasporeda A i B prijemnih kalema sistema prema ovom pronalasku u lučnoj peći gledano u preseku po horizontalnoj ravni.

[0023] Iste brojčane i slovne pozivne oznake u nacrtu označavaju iste elemente ili komponente.

Detaljan opis poželjnih načina ostvarivanja pronalaska

[0024] Uz pozivanje na nacrt, u nastavku je opisan sistem ili uređaj za otkrivanje nivoa rastopljenog metala koji je uopšteno označen pozivnom oznakom 1 i postavljen u elektrolučnu peć 2 koja sadrži rastop 3 čelika kada radi. Detekcioni sistem 1 obuhvata jedan prijemni kalem ili dva prijemna kalema 1', 1" kao na Fig.1 ili tri prijemna kalema 1', 1", 1‴ kao što je prikazano u drugim crtežima. Nadalje je moguće realizovati sistem za otkrivanje nivoa rastopljenog metala sa više od triju prijemnih kalema.

[0025] U svim su konfiguracijama prijemni kalemi pričvršćeni za spoljašnji zid peći 2. Raspored prijemnih kalema na spoljašnjem zidu razlikuje se u zavisnosti od načina ostvarivanja ovog pronalaska. Kalemi detekcionog sistema mogu se rasporediti duž obima ili perimetra peći, obično duž linija koje predstavljaju meridijane, pa su samim tim na različitim visinama, ili duž idealnih parelela, na primer kao što je šematski prikazano na Fig.8 i 9. Određenije, taj raspored omogućava detektovanje nerastopljenog otpada u nekoliko tačaka unutrašnjeg obima peći. Prijemni kalemi se mogu rasporediti i u skladu sa kombinacijom rasporeda duž jedne vertikalne linije ili više njih i rasporeda duž jedne horizontalne linije ili više njih.

[0026] U ovom je opisu horizontalna i vertikalna orijentacija definisana u odnosu na položaj peći 2 sa otvorom za uvođenje koji je okrenut nagore. Na primer, peć 2 za topljenje definiše, tj. određuje, vertikalni smer kada je ta peć postavljena sa otvorom u njegovom najvišem položaju.

[0027] Drugi mogući raspored prijemnih kalema jeste raspored u kom su sva tri prijemna kalema 1', 1", 1‴ raspoređena duž samo jedne vertikalne linije meridijana peći, kako bi se u potpunosti detektovao nivo duž čitave visine dela peći 2 koji je ispunjen rastopljenim metalom 3, kao što je prikazano na Fig.2.

[0028] Drugi mogući raspored, alternativa u odnosu na prethodne, jeste raspored u kom je nekoliko prijemnih kalema raspoređeno vertikalno duž nekoliko linija meridijana površine lučne peći.

[0029] Stoga je, iz gornjeg objašnjenja, stručnjaku iz ove oblasti jasno da je, iako ovde opisani način ostvarivanja, jednostavnosti radi, načelno predstavlja način ostvarivanja u kom detekcioni sistem obuhvata tri kalema 1', 1", 1‴ koja su raspoređena vertikalno, tj. duž jednog istog vertikalnog smera, u zavisnosti od potreba otkrivanja, moguće izvesti detekcioni sistem ovog pronalaska sa više od triju kalema jer, osim finansijskih i dimenzionih, nema ograničenja broja prijemnih kalema. Jasno je da će merenje nivoa rastopljenog čelika biti preciznije što je veći broj prijemnih kalema.

[0030] Na Fig.1 prikazana je opštija osnovna šema detekcionog sistema ovog pronalaska, u kom trofazne elektrode 4, 5, 6 čine deo električnog kola, pri čemu struja prolazi kroz elektrodu 6 u prvom smeru, dok naizmenična struja prolazi kroz druge dve elektrode 4, 5 u drugom smeru koji je suprotan prvom a rastop 3 čelika zatvara električno kolo. Na Fig.6, 7, smer tog električnog kola označen je pozivnom oznakom 11. Ukoliko i lučna peć ima samo dve elektrode ili više od tri, na primer četiri, električno kolo bi se obrazovalo na sličan način. Kao što je dobro poznato, trofazna naizmenična struja, koja prolazi kroz električno kolo 11, stvara elektromagnetno polje. Takvo elektromagnetno polje mogu detektovati prijemni kalemi 1', 1", 1‴ detekcionog sistema 1 pričvršćeni za unutrašnjost zida peći 2 od vatrootpornog materijala.

[0031] Sada će biti opisan princip rada sistema za otkrivanje nivoa rastopa ovog pronalaska. Kada je prijemni kalem, postavljen na primer na spoljašnji zid peći, viši od nivoa rastopa čelika, poput kalema 1' u sistemu prikazanom na Fig.2, naponski signal, koji se može detektovati voltmetrom ili ampermetrom prikladno povezanim sa krajevima prijemnog kalema, stvara varijacija magnetnog fluksa, kog proizvodi naizmenična struja elektrode, tokom vremena. Ukoliko naponski signal bilo kog prijemnog kalema predstavlja detektabilni signal sa intenzitetom, tada je nivo rastopljenog čelika niži od ravni na kojoj je kalem postavljen. Nasuprot tome, ukoliko je naponski signal istog tog kalema naročito nizak, tada je nivo rastopljenog čelika viši od prijemnog kalema jer rastop čelika ima snažnu moć zaštite od magnetnog fluksa. Ta je konfiguracija šematski prikazana na Fig.6 u kom, sa prikazanim nivoom rastopljenog čelika, kriva napona „aˮ odgovara prijemnom kalemu 1', kriva napona „bˮ odgovara prijemnom kalemu 1" a kriva napona „cˮ odgovara prijemnom kalemu 1‴. Naravno, to su šematske, čisto ilustrativne krive napona koje ilustruju princip rada sistema ovog pronalaska.

[0032] Isto se dešava i kada je prijemni kalem postavljen iznad nivoa tečnog čelika, ali ga zakriva nerastopljeni metalni otpad 15, budući da i pomenuti otpad ima moć zaštite. Ta je konfiguracija šematski prikazana na Fig.7 u kom, sa prikazanim nivoom rastopljenog čelika i sa prisustvom otpada 15 iznad nivoa čelika 3, kriva napona „aˮ odgovara prijemnom kalemu 1'. Sa radnom frekvencijom od 50Hz, elektromagnetno polje se obično smanjuje za 95% na dubini od 250mm rastopljenog čelika.

[0033] Uz naročito pozivanje na konfiguracije uređaja prikazanog na Fig.2, 3, 4, 6, 7, koji ima tri prijemna kalema 1', 1", 1‴, pri čemu je svaki povezan sa odgovarajućim voltmetrom, detekcioni sistem 1 može biti izveden da radi obično, ali ne isključivo, u trima različitim režimima.

Režim rada za otkrivanje otpada:

[0034] Gornji kalem 1' uvek je postavljen iznad maksimalnog nivoa tečnog čelika pa tako pomenuti gornji kalem uvek otkriva visok naponski signal u modulu. Ukoliko je gornji kalem 1' umesto toga zaštićen nerastopljenim metalnim otpadom, što se može desiti u postupku za topljenje u kom se otpad uvodi odozgo, gornji kalem 1' detektuje signal niske vrednosti pa detekcioni sistem samim tim ukazuje na postojanje nerastopljenog otpada iznad rastopa, pri čemu se pomenuti otpad nalazi ispred kalema, tj. suštinski preseca horizontalnu ravan na kojoj je kalem postavljen.

[0035] Štaviše, ukoliko postoji nekoliko gornjih kalema 1'a, 1'b, 1'c, 1'd raspoređenih iznad maksimalnog nivoa rastopa tečnog čelika u različitim tačkama duž obima peći, kao što je prikazano na Fig.8 i 9, moguće je proveriti prisustvo nerastopljenog otpada unutar peći u nekoliko tačaka rastopa.

[0036] Kada se otpad 15 u potpunosti rastopi, signal koji prima gornji kalem 1', ili nekoliko gornjih kalema 1'a, 1'b, 1'c, 1'd, ima visoku vrednost.

[0037] U varijanti sa Fig.8 obezbeđena su dva gornja prijemna kalema 1'a, 1'b, postavljena duž obima peći 2, određenije na spoljašnjem zidu peći, na primer u kućište izvedeno na spoljašnjem zidu. Pomenuti gornji prijemni kalemi 1'a, 1'b poželjno su raspoređeni na jednoj istoj suštinski horizontalnoj ravni. U varijanti na Fig.9 su, umesto toga, obezbeđena četiri gornja prijemna kalema 1'a, 1'b, 1'c, 1'd, raspoređena duž obima peći 2, određenije na spoljašnjem zidu peći, na primer u kućištu izvedenom na spoljašnjem zidu. Pomenuti gornji prijemni kalemi 1'a, 1'b, 1'c, 1'd poželjno su postavljeni na jednoj istoj suštinski horizontalnoj ravni. Ta četiri gornja prijemna kalema opciono su raspoređena dva po dva simetrično u odnosu na dijametralnu vertikalnu ravan preseka peći 2 za topljenje.

Prvi detekcioni režim za otkrivanje nivoa tečnog čelika:

[0038] Kako bi se otkrio nivo 3 tečnog čelika, napon (ili struja) koju prima prijemni kalem 1', 1" ili 1‴ poredi se sa elektromagnetnim modelom, pri čemu je struja koja prolazi kroz elektrode 4, 5, 6 poznata jer predstavlja vrednost koja se može dobiti pomoću odgovarajućih merenja. Nadalje je na grafiku na Fig. 3 (K1, K2, K3) prikazan trend takvih signala kada se otpad 15 u potpunosti rastopi i nema sakupljanja otpada iznad rastopa.

[0039] Takođe je moguće koristiti signal gornjeg kalema 1' kao „referentni signalˮ, pri čemu se signal koji primaju drugi kalemi 1", 1‴, redom u srednjem položaju i u nižem položaju, deli sa pomenutim referentnim signalom čime se dobija vrednost bez dimenzija, nezavisna od struje koja prolazi kroz elektrode, koja predstavlja visinu nivoa rastopljenog čelika 3. Trend takvih signala prikazan je na grafiku na Fig.4 (K4, K5).

Drugi detekcioni režim za otkrivanje nivoa tečnog čelika:

[0040] Pomoću triju kalema 1', 1", 1‴ raspoređenih u različitim položajima duž vertikale, moguće je pokriti čitav opseg varijacija nivoa tečnog čelika. Srednji prijemni kalem 1" osetljiviji je za srednje visoke nivoe rastopa, dok je niži prijemni kalem 1‴ osetljiviji za srednje niske nivoe rastopa. Na grafiku na Fig.3 prikazan je i taj trend takvih signala.

[0041] Dakle, detekcioni sistem 1 otkriva elektromagnetno polje koje se proizvodi tokom rada lučne peći u prisustvu rastopa metala i/ili otpada kog treba rastopiti.

[0042] Uz naročito pozivanje na Fig.5, šematski je prikazan prijemni kalem sa N brojem zavoja. Oblik kalema poželjno je, ali ne isključivo, pravougaon, pri čemu dimenzija veće strane predstavlja L1, dok dimenzija manje strane predstavlja L2 i prijemni kalemi se oblično postavljaju na zid peći sa manjom stranom L2 u vertikalnom smeru.

[0043] Kalem alternativno može imati eliptičan oblik ili drugi prikladan izdužen oblik.

[0044] Strana L2 kalema koja je predviđena da bude postavljena vertikalno dovoljno je mala kako bi se povećala osetljivost kalema i zadržale dimenzije. Međutim, proizvod N*L1*L2 mora biti dovoljno visok kako bi se napon V mogao detektovati.

[0045] Naime, napon na krajevima namotaja računa se pomoću sledeće formule:

u kojoj B predstavlja komponentu elektromagnetnog polja koja je ortogonalna na površinu senzora, tj. prijemnog kalema, pa je tako naponski modul:

pri čemu f predstavlja frekvenciju električne struje koja kruži u električnom kolu 11.

[0046] Osim toga, ukoliko su poznate struje i naponi elektroda (modul i faza), poznavanje faze primljene struje i napona takođe obezbeđuje informaciju o nivou primljenog napona. Naime, variranjem nivoa tečnog čelika ili prisustva, ili odsustva, otpada, varira impedansa kalema u modulu i fazi.

[0047] Dakle, napon je proporcionalan broju zavoja, proporcionalan je površini koju definiše kalem (koja se može izračunati množenjem L1*L2) i takođe je proporcionalan frekvenciji f.

[0048] Elektromagnetni model stvoren je pomoću matematičkih simulacija, pri čemu pomenuti model omogućava, čak i sa detekcionim sistemom 1 koji se sastoji od samo triju kalema, precizno otkrivanje visine rastopa, čak i u međupoložajima između dvaju susednih kalema. Za precizno otkrivanje visine rastopa čelika može se koristiti grafik koji pokazuje intenzitet magnetnog polja koji se ispoljava na svaki od triju kalema 1', 1", 1‴ kao funkciju rastojanja od površine rastopa i koji je završen zahvaljujući ekstrapolacijama u delovima između susednih kalema.

[0049] Prijemni kalemi konstruisani su sa nosačem i žicama za namotavanje koje mogu da trpe visoku temperaturu i eventualno su opremljeni rashladnim sistemom, poželjno vazdušnim.

[0050] Za proizvodnju kalema mogu se koristiti i koncentratori magnetnog fluksa kako bi se dobio željeni primljeni signal.

[0051] Žica koja čini zavoje prijemnih kalema poželjno je, ali ne isključivo, izrađena od niklovanog bakra, sa izolacijom od liskuna i zaštitom od fiberglasa. Zavoji su pričvršćeni za noseću konstrukciju izrađenu od materijala na bazi liskuna ili sličnih.

[0052] U peći na naizmeničnu struju, određenije trofaznoj lučnoj peći (Fig.10), optimalan i efikasniji položaj detekcionog sistema za otkrivanje magnetnog polja, kog stvara kruženje električne struje u električnom kolu kog obrazuju najmanje dve od triju elektroda 4, 5, 6, najmanje jedan električni luk i rastop 3 koji se nalazi u peći 2 za topljenje, jeste položaj u kom su svi prijemni kalemi 1', 1", 1‴ duž suštinski vertikalne linije, na spoljašnjoj površini peći 2 duž odgovarajućih kružnih lukova, koji su ispred dveju od triju elektroda 4, 5, 6, u položaju prikazanom sa B na Fig.10. Prijemni kalemi su postavljeni u takav poželjni položaj B, u oblasti ispred dveju elektroda 4, 5. Takva se oblast konvencionalno definiše kao „hladna tačkaˮ jer je ta oblast najdalja od električnog luka, tj. ona gde se nerastopljen otpad najviše sakuplja. Položaj B je najbolji mogući položaj jer je najbliži elektrodama 4 i 5 pa se magnetno polje može detektovati pomoću komponente koja je ortogonalna na prijemne kaleme. Umesto toga, položaj na Fig. 10 označen sa A moguće predstavlja oblast koja se mora izbegavati jer je u senci treće elektrode 6 pa bi, ukoliko su prijemni kalemi postavljeni u takav položaj A, signal slabije snage trebao biti otkriven. Ponovo, uz pozivanje na Fig.7, elektroda 6 proizvodi elektromagnetno polje, koje je čisto tangentno, kako u tački B tako i u tački A, u skladu sa Bio-Savarovim zakonom. Za potrebe signala primljenog, tj. napona indukovanog na krajevima prijemnog kalema, računa se samo elektromagnetno polje sa ortogonalnim smerom na kalem tako da elektroda 6 uvek daje nulti doprinos detekciji.

[0053] Kalemi se poželjno umeću unutar konstrukcije peći za topljenje, ali ipak na spoljašnjoj površini, u oblasti koja je adekvatno izolovana od toplote. Detekcioni sistem prema pronalasku za koji se traži zaštita opremljen je rashladnim uređajem, poželjno vazdušnim, koji je uključen u kalem kako bi se smanjile njegove dimenzije. Alternativno, u jednom načinu ostvarivanja koji nije deo pronalaska za koji se traži zaštita, detekcioni sistem može biti opremljen i prisilnim rashladnim sredstvima, kako bi se osigurala prikladna radna temperatura za komponente detekcionog sistema. Prijemni kalemi su poželjno raspoređeni unutar opeka koje čine vatrootporni zid peći jer pomenute opeke ne štite od elektromagnetnog polja proizvedenog u lučnoj peći.

[0054] Alternativno se prijemni kalemi mogu postaviti spolja u odnosu na vatrootporni zid, čime se izvodi otvor na kotlu za topljenje sa dimenzijama jednakim najmanje dimenzijama odgovarajućeg prijemnog kalema. U tom se potonjem slučaju efikasnost prijemnog kalema smanjuje jer magnetno polje ima težnju da se smanjuje brže unutar otvora. Uopšteno govoreći, kako bi se osigurao ispravan rad prijemnog kalema, pomenuti kalem ispred sebe ne sme imati metalne površine, koje mogu štititi od magnetnog polja koje se koristi za otkrivanje nivoa rastopljenog čelika.

[0055] Sada će kao neograničavajući primer biti opisan tipičan ciklus topljenja u lučnoj peći, za koji je naročito korisna upotreba postupka za otkrivanje nivoa rastopljenog metala koji se izvodi pomoću sistema ovog pronalaska.

[0056] Tokom postupka za topljenje, u peć se redom uvodi nekoliko korpi ispunjenih otpadom. Kada se uvede poslednja korpa otpada, sledeća faza je rafiniranje, u kojoj se otpad rastapa i rastop je ravan. U tom trenutku, moguće je izmeriti nivo rastopljenog metala primenom Drugog režima za otkrivanje nivoa rastopa pomoću razmera između signala kog prima svaki od kalema 1", 1‴, koji su u srednjem položaju i nižem položaju, i signala kog prima gornji kalem 1'.

[0057] Ukoliko postoji nerastopljen otpad iznad nivoa rastopa, koristi se prvi režim za otkrivanje, tj. naponi koje primaju kalemi porede se sa elektromagnetnim modelom, pri čemu je poznata struja koja prolazi kroz elektrode. Nadalje se, nakon uvođenja svake korpe otpada, može javiti situacija u kojoj se nije rastopio sav otpad pa je i dalje u delimično čvrstom stanju te je neophodno otkriti nivo rastopa. Zahvaljujući sistemu ovog pronalaska, i u takvoj je situaciji moguće izmeriti visinu rastopa i visinu sloja otpada.

[0058] Štaviše, drugi tipični postupak za topljenje čelika jeste postupak sa kontinuiranim uvođenjem, u kom se otpad ne uvodi odozgo, nego ulazi kroz posebna bočna vrata lučne peći. Slično tome, i u tom se slučaju poželjno može koristiti detekcioni sistem za merenje nivoa tečnog čelika i za otkrivanje nerastopljenog otpada.

Claims (10)

Patentni zahtevi

1. Detekcioni sistem za otkrivanje nivoa rastopa (3) ili nerastopljenog otpada (15) za peć (2) za topljenje, koja definiše vertikalni smer Z i obuhvata dve ili više elektroda (4, 5, 6), veći broj elektromagnetnih prijemnih kalema (1', 1", 1‴) koji su konfigurisani da detektuju samo jedno elektromagnetno polje kog generiše kruženje električne struje u električnom kolu (11) koje se sastoji od najmanje dveju od dveju ili više elektroda (4, 5, 6), najmanje jednog električnog luka i rastopa (3) koji se nalazi u pomenutoj peći (2) za topljenje, u kom je veći broj elektromagnetnih prijemnih kalema (1', 1", 1‴) raspoređen na različitim visinama duž vertikalnog smera Z iznad osnove te peći, naznačen time, što je gornji kalem (1') iz većeg broja elektromagnetnih prijemnih kalema (1', 1", 1‴) uvek postavljen iznad više ravni maksimalnog nivoa tečnog čelika, kog rastop može dostići u peći tokom radnje topljenja,

i što je veći broj elektromagnetnih prijemnih kalema (1', 1", 1‴) opremljen rashladnim uređajem koji je ugrađen u kaleme.

2. Detekcioni sistem prema zahtevu 1, u kom su svi elektromagnetni prijemni kalemi (1', 1", 1‴) konfigurisani da budu raspoređeni isključivo na jednoj strani peći (2) za topljenje u odnosu na bilo koju dijametralnu vertikalnu ravan preseka peći (2) za topljenje.

3. Detekcioni sistem prema zahtevu 2, u kom je svaki elektromagnetni prijemni kalem (1', 1", 1''') konfigurisan da bude postavljen isključivo na jednom odgovarajućem kružnom luku obima peći (2) za topljenje, koji je okrenut ka pomenutim najmanje dvama od dvaju ili više elektroda (4, 5, 6) koje obrazuju električno kolo i koji je naspram polovine obima pomenutog obima koji je okrenut ka trećoj elektrodi.

4. Detekcioni sistem prema jednom od prethodnih zahteva, u kom postoje najmanje tri (1', 1", 1‴) elektromagnetna prijemna kalema i oni su konfigurisani da budu poravnato raspoređeni duž vertikalnog smera.

5. Detekcioni sistem prema zahtevu 1, u kom je obezbeđeno više od triju elektromagnetnih prijemnih kalema (1', 1", 1‴) a pri čemu su najmanje dva (1'a, 1'b, 1'c, 1'd) od pomenutih elektromagnetnih prijemnih kalema raspoređena u različitim tačkama duž obima peći (2), na jednoj istoj ravni koja je viša od pomenutog maksimalnog nivoa, dok su preostali elektromagnetni prijemni kalemi (1", 1‴) postavljeni na različitim visinama duž vertikalnog smera, na nižim nivoima od pomenutog maksimalnog nivoa.

6. Detekcioni sistem prema jednom od prethodnih zahteva, u kom su elektromagnetni prijemni kalemi (1', 1", 1‴) konfigurisani da budu raspoređeni blizu spoljašnjoj površini peći.

7. Detekcioni sistem prema jednom od prethodnih zahteva, u kom su elektromagnetni prijemni kalemi (1', 1", 1‴) suštinski pravougaoni u ravni i konfigurisani da budu postavljeni sa manjom stranom u vertikalnom smeru.

8. Elektrolučna peć (2) za topljenje sa naizmeničnom strujom koja obuhvata detekcioni sistem za otkrivanje nivoa rastopa (3) prema jednom od prethodnih zahteva.

9. Peć za topljenje tipa „lončane pećiˮ ili slična, koja obuhvata detekcioni sistem za otkrivanje nivoa rastopa (3) ili nerastopljenog otpada (15) prema jednom od zahteva od 1 do 7.

10. Peć za topljenje prema zahtevu 8 ili 9, u kojoj su obezbeđena najmanje tri elektromagnetna prijemna kalema (1', 1 ", 1 '") raspoređena na različitim rastojanjima od osnove peći (2) za topljenje duž vertikalnog smera.