Методы и устройства для измерения заглубления электродов

Создание устройства для непрерывного измерении глубины погружения электрода в шлаковый расплав является важной и достаточно сложной задачей, решение которой позволило бы обеспечить рациональное управление технологическим процессом плавки, электрическим режимом печи и режимом спекания электродов. В практике эксплуатации печей и при исследованиях применяют различные методы периодического контроля величины заглубления электродов. Отдельные устройства для измерения заглубления электродов, описанные в литературе, находятся в стадии разработки.

Обычно при исследованиях глубину погружения электродов измеряют периодически но отметкам, сделанным на кожухе электрода. Момент касания электрода с расплавом определяют по показаниям амперметра и вольтметра. Связь между площадкой наварки кожуха и пультом управления осуществляют при помощи сигнализации или полевого телефона.

Величину заглубления определяют методом прямого измерения путем нащупывания нижнего торца электрода загнутой железной штангой с рабочей площадки на своде печи. Подобное измерение является трудоемкой операцией и требует отключения печи.

Применяют также метод контроля глубины погружения электрода при помощи троса через канал в электроде. В электрод по всей длине предварительно монтируют железную трубу, через которую в печь вставляют изолированный трос. Момент касания расплава определяют по амперметру, включенному последовательно с тросом во вторичную обмотку вспомогательного трансформатора. Изменяют глубину погружения при отключенной печи.

В работе сообщают о применении на ферросплавных печах устройства для контроля перемещения электродов, состоящего из неподвижной шкалы и указателя, связанного тросовой передачей с механизмом перемещения электрододержателей. Ежедневно измеряют фактическую длину электрода и задают глубину погружения на предстоящие сутки. При этом стрелку указателя устанавливают против соответствующей цифры на неподвижной шкале. В процессе работы печи по шкале осуществляют отсчет фактического отклонения глубины погружения от заданной. Данные о перемещении всех электродов фиксируются на ленте регистрирующего прибора; на этой же лейте нанесена для контроля прямая, отвечающая заданной глубине погружения в функции времени с учетом обгорания электрода.

В период рассмотренных выше исследований заглубление электродов в шлаковый расплав определяли но изложенному в работе способу, обеспечивающему непрерывное измерение и регистрацию величины заглубления электрода с учетом измерения уровня расплава, перепуска и обгорания электродов.

Сущность способа заключается в том, что положение и перемещение электрода регистрируют на диаграммной ленте вторичного прибора, подключенного к датчику указателя УПЭ-1. При обработке диаграммы (рис. 27) вносят поправки на изменение уровня расплава, перепуск в обгорание электрода по уравнению

где h — фактическое заглубление электрода;

hд — показание датчика указателя УПЭ-1;

АН — изменение уровня расплава;

Ahп — — величина перепуска электрода;

Ahобг — величина обгорания электрода.

Для обеспечения независимости результатов измерения от фактической длины электрода и уровня расплава в момент включения печи в работу начало отсчета выполняется с момента касания электродом поверхности расплава. Момент входа электродов в расплав определяется по показаниям щитовых вольтметров и амперметров. При входе в расплав первого электрода на вольтметре, подключенном к этому электроду, наблюдаются бросок до нуля, а на вольтметре, подключенном к смежному электроду, показании возрастают до фазного. При входе в расплав смежного электрода наблюдают начало отсчета по амперметру. Показания обоих вольтметров при этом становятся примерно одинаковыми.

В момент входа электрода в расплав на линии перемещения электрода (1), регистрируемой прибором (рис. 27), делается соответствующая отметка (a — точка входа электрода в расплав). Вход электродов в расплав определяют 1—2 раза п сутки путем поднятия соответствующего электрода до выхода из расплава. Причем, второй электрод фазы поднимать из расплава не обязательно, так как его заглубление может быть определено по заглублению смежного электрода в момент равенства показаний вольтметров (с соответствующей отметкой на диаграмме).

Величину заглубления электродов в расплав определяют при обработке диаграмм введением поправок на изменение уровня расплава, перепуск и обгорание электрода и соответствии с выражением (IV.5). Через точку а входа электрода в расплав проводят линию изменения уровня расплава (2). Затем, путем корректировки линии (2) на величину перепуска и обгорания электрода получают линию отсчета (3). Отсчет фактического заглубления электрода в каждый момент времени осуществляется между линиями перемещения электрода (1) и отсчета (3). Обгорание электрода принимают как среднее значение, исходя из суммарного перепуска электрода за время эксперимента (0,8—1,0 см/ч).

На основе рассмотренного способа в работе предложено устройство для непрерывного измерения заглубления электрода в шлаковый расплав. Блок-схема устройства показана на рис. 28. Информация поступает oт следующих датчиков: указателя положения УПЭ, уровнемера расплава ЭМУР, датчика перепуска ДП, датчика обгорания ДО, измерительных трансформаторов тока TT и напряжения TH.

Блок компенсации BK осуществляет непрерывную компенсацию сигнала, поступающего от датчика УПЭ, во время нахождении электрода вне расплава, в результате чего обеспечивается нулевой отсчет вторичного прибора в момент касания электродом поверхности расплава. Релейный блок PБ фиксирует момент входа электрода в расплав и выдает сигнал (реле Р1 и P2) на прекращение компенсации. В шестиэлектродной PTП. подключенной к трем однофазным трансформаторам, при входе в расплав первого электрода срабатывает реле напряжения PH1, подключенное к смежному электроду (напряжение на первом электроде надает до нуля, а на смежном возрастает до фазного). Момент входа в расплав смежного электрода фиксируется срабатыванием токового реле PT.

Датчик перепуска ДП получает импульс от системы дистанционного перепуска электрода и выдает сигнал, пропорциональный величине перепуска. В связи с техническими трудностями непосредственного определения величины обгорания электрода датчик обгорания RO может быть построен на основе зависимости величины обгорания от количества израсходованной электродом электроэнергии, аналогично датчику, описанному в работе. Блок запоминания БЗ запоминает измеренное уровнемером ЭМУР значение уровня ванны и выдает при очередном замере сигнал, пропорциональный изменению уровня. Блок суммирования БC реализует уравнение (IV.5). При выходе электрода из расплава релейный блок PБ включает блок компенсации БK и сбрасывает корректирующие сигналы, что исключает нарастание ошибки от коррекции. Величина заглубления электрода непрерывно регистрируется стандартным потенциометром П.

В обзорной работе рассмотрена схема измерения положения электрода, предложенная Челябинским институтом НИИМ и практически проверенная во ВНИИЭТО. Амперметром измеряется сила тока, пропорциональная силе току электрода. Нa вольтметр и фазометр подается фазное напряжение электрод — земля и, кроме того, на фазометр поступает падение напряжения на активном эталонном сопротивлении, включенном в цепь амперметра. В результате исследований была определена зависимость между величиной заглубления электродов и реактивностью ванны, для чего через каждые 100 мм опускания электродов регистрировали показания приборов. В процессе дальнейших исследований на основе этой схемы во ВПИИЭТО разработан прибор, позволяющий непрерывно фиксировать заглубление электродов по изменению реактивного сопротивления ванны под каждым электродом при работе руднотермической печи.