运行电弧炉的方法和具有据此运行的电弧炉的熔炼设备 |
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| 申请号 | CN201380019369.0 | 申请日 | 2013-03-21 | 公开(公告)号 | CN104220605B | 公开(公告)日 | 2016-10-26 |
| 申请人 | 普锐特冶金技术德国有限公司; | 发明人 | 拉尔夫-赫伯特·巴克; 阿尔诺·德贝勒; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种用于运行 电弧 炉(30)的方法和根据该方法运行的熔炼设备，其中，对于多个影响 电弧炉 (30)的运行条件的设备组件，分别检测至少一个表征设备组件运行状态的测量参量的测量值(M1)，并将其与测量参量的当前分别允许的极限值相比较，并且根据比较结果算出在 时间窗 (Δt1)内、在满足当前允许的所有极限值的情况下能向电弧炉(30)输送的最大功率(P)。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种用于运行电弧炉(30)的方法，其中，对于影响所述电弧炉(30)的运行条件的多个设备组件，分别检测至少一个表征所述设备组件的运行状态的测量参量的测量值(Mi)，并且将所述测量值与所述测量参量的当前分别允许的极限值相比较，根据比较结果算出时间窗以及在该时间窗(Δti)内、在遵守当前允许的所有极限值的情况下向所述电弧炉(30)能输送的最大功率(P)，其中，通过借助预告所述测量参量中的至少一个测量参量的时间变化曲线，算出所述能输送的最大功率(P)和/或所述时间窗(Δti)的长度。 |
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| 说明书全文 | 运行电弧炉的方法和具有据此运行的电弧炉的熔炼设备技术领域[0001] 本发明涉及一种用于运行电弧炉的方法。此外，本发明还涉及一个具有根据该方法运行的电弧炉的熔炼设备。 背景技术[0002] 在电弧炉中，成块的熔炼物、通常是废钢、可能和其他助熔剂一起通过在熔炼物与至少一个电极之间点燃的电弧来熔化。为此，由中压或高压电网向电弧炉输送电能，其借助所谓的炉变压器转换到低压范围。炉变压器通过高压系统向电极输送电能。然后，在电极的尖端有电弧燃烧，利用电弧熔化炉容器中存在的废金属。 [0003] 与电弧炉的供电有关的设备组件主要由所谓的炉开关设备、炉变压器和高压系统构成，高压系统例如包括导电的、高度可调的支臂，在支臂上固定了电极。电极的高度和因而导致的熔炼物中的能量输入通过电极控制来调节。以这种方式获得工作点的或运行条件的宽泛范围，鉴于设备组件的功率要求，工作点或运行条件可能明显不同。 [0004] 通常，设备组件的规划和选择基于对于相应电弧炉的经验值来进行。因此例如，炉变压器的规划取决于电弧炉的大小、废钢的种类和期望的生产率-即熔化效率(每单位时间内熔化的废钢的质量)，熔化效率确定了电弧炉需要的熔化时间。在此，除了将功率确定在直到约300MVA的范围中，还定义炉变压器的转速级和电压级，例如直到约1500V的十八级电压并且例如直到约100kA的电流。 [0005] 但是为了可靠地避免损坏影响电弧炉的运行条件的设备组件、尤其是炉变压器，出于安全原因，并不在可能的范围内完全利用设备组件的至少短暂存在的实际生产潜力，而是相应地将就使用降低了的生产率。 发明内容[0006] 因此，本发明的目的在于，提供一种用于运行电弧炉的方法，利用该方法能够提高电弧炉的生产率。此外，本发明的目的还在于，提供一种具有利用该方法运行的电弧炉的熔炼设备。 [0007] 根据本发明，第一个目的利用本发明的方法来实现。根据这些特征，对于多个影响电弧炉的运行条件的设备组件，分别检测至少一个表征设备组件运行状态的测量参量的测量值，并且将其与对于该测量参量的当前分别允许的极限值相比较，根据比较结果算出时间窗和在该时间窗内、在遵守当前允许的所有极限值的情况下能向电弧炉输送的最大功率。 [0008] 通过该措施可行的是，在充分利用其最优生产率的情况下运行电弧炉，因为能够使用当前可用的负载范围，以便在熔化时至少短暂地、即在小于熔化时间(从电弧炉首次装料到熔液流出之间的时间)的时间窗内可提供更高的效率，或者以便在不损坏炉变压器的情况下补偿计划外的生产损失。 [0009] 通过充分利用经验值自动地算出时间窗，其中，时间窗的持续时间和能输送的最大功率通常是彼此相关的，操作人员从而能够选择利用较低的最大功率和较长的时间窗或者利用较高的最大功率和较短的时间窗来运行电弧炉。替代于此地，时间窗的持续时间也能够是不确定的，并且能够由此来确定其结束，即当达到设备组件中任一个的测量参量的当前允许的极限值时，结束以算出的最大功率运行电弧炉。 [0010] 因为设备组件鉴于其极限值能被充分利用以达到预设的生产率，在新设备中能够按需求最优地规划设备组件，并且因此避免成本超支。 [0011] 在此，当前允许的极限值可以是一个预设的固定的不变值、例如电器设备组件的耐压强度、或者是取决于通过测量值检测的电弧炉的当前运行条件的、随时间变化的值。这种变化的值例如可以是炉变压器的最大功率，只要不超过另一个当前允许的极限值、例如在炉变压器上测量的温度，最大功率在时间窗内能够以预设的可能的最大数值超出预设的基础值。 [0012] 当能输送的最大功率和/或时间窗的长度借助预告至少一个测量参量时间变化曲线来算出时，实现了特别可靠地算出可用的最大负载范围。以这种方式确保了，设备组件在时间窗内不会超负荷，从而避免由于超负荷引起故障。 [0013] 优选地，检测穿流过设备组件的电流、施加在设备组件上的电压和/或设备组件的温度作为测量参量。 [0014] 在另一个优选实施方式中，控制间接影响设备组件的运行状态的辅助装置，其中特别是涉及冷却液穿流过的冷却设备，通过控制入口温度和/或冷却液的通量以遵守实时的或者确定为固定预设的极限值的设备组件的温度。 [0016] 在熔炼设备方面，根据本发明，熔炼设备具有：多个用于检测测量值的测量装置，测量值表征了多个影响电弧炉的运行条件的设备组件的运行状态；以及控制和评估装置，控制和评估装置具有在控制和评估装置中执行的算法，算法用于评估所检测的测量值和用于利用根据本发明的方法控制电弧炉。附图说明 [0017] 结合下面借助附图详细阐述了的对实施案例的说明，本发明的上述属性、特征和有点以及实现这些的方式和方法会更清晰易懂。 [0018] 参阅附图的实施例继续说明本发明。以示意图示出： [0019] 图1是具有电弧炉的熔炼设备， [0020] 图2是显示向熔液输送的功率相对于时间的图表。 具体实施方式[0021] 根据图1，由电线或者架空电线2通过高压母线6的高压输送开关4来输送对于运行熔炼设备所必需的电能。通过高压输出开关8给降压变压器10供给施加在高压母线6上的高压，该降压变压器将高压转换成中压。降压变压器10的次级侧通过中压输送开关12电连接到中压母线16上。通过输出开关18、炉开关20并且通过炉节流阀22向炉变压器24的初级侧输送施加在中压母线16上的电压，炉变压器的次级侧通过高压线26连接到电弧炉30的电极28上。电极28可调节高度地布置在支承柱32处，以便能够调节在电极28与熔炼物34之间燃烧的电弧的长度，并相应地调整到电弧炉30中的能量输入。 [0022] 图1中示出的、涉及电极28的供电的设备组件在此仅描述了一种示例性的选择，并且并不包括所有在实践中实际存在的设备组件。 [0023] 除了电设备组件，熔炼设备还包括非电设备组件，其在图1中同样示例性示出，并且非决定性地通过冷却装置36，38和40来描述。利用这些冷却装置实现了对电弧炉30的降压变压器10的、炉变压器24的或者壁元件的冷却。 [0024] 此外，图1中还描述了泡沫渣41，在需要时，利用泡沫渣能够屏蔽电弧L的热辐射，以便减少紧挨在电弧L旁边的组件的热负载。 [0025] 用于测量电流或电压的测量装置42和44既设置在降压变压器10的初级侧上，也设置在炉变压器24的初级侧和次级侧上。 [0026] 温度测量装置46作为其他的测量装置示出，利用该装置直接测量熔炼设备的不同热负载位置的温度作为测量参量，或者基于热学模型间接算出该温度。示例性地且非决定性地，这种温度测量装置46在降压变压器10上、馈电电缆系统上、在炉变压器24的初级侧和次级侧上，以及在炉容器壁上和电极28上显示出。 [0027] 此外，检测入口和出口处的温度以及穿流过冷却装置36，38和40的冷却液的通量。 [0028] 原则上还能够设置测量装置48，利用该测量装置检测机械测量参量、例如支承柱32的支臂的振动。 [0029] 由测量装置42，44，46，48对于相应的电、热或机械的测量参量检测的测量值Mi，i＝1至n，-通过虚线箭头象征性描述-输送给控制和评估装置50。观测的设备组件的测量参量的各自的允许的极限值以对照表或者动态模型的形式存储在控制和评估装置50中。这些允许的极限值可以是给设备组件预设好的固定值，也可以附加地依赖于测量值以外的、尤其是在同一个设备组件上测出的测量参量。因此，允许的电弧炉变压器24的传输功率的极限值能够例如是温度的函数，并随着温度升高而降低。电弧炉变压器24的温度会再次受到入口温度和冷却液通过冷却装置38的通过量的影响。此外，这一允许的极限值也会依赖于时间窗的长度，应在时间窗的时长内将工作点调整至极限值。因此例如在某一测出的温度时允许的极限值越高，时间窗越短。 [0030] 按照对测出的测量值和必要时考虑到这些测量值算出的当前允许的极限值的比较，可以算出现在的时间窗和在这一时间窗内到电弧炉30的最大可传输功率。这一功率例如会被告知给控制台的操作人员，以便操作人员在需要时提高生产能力，其中除了通过评估和控制装置50还可以在手动操控的情况下来阻止超过最大功率。对此可替代地，这里也可以设定自动运行方式，在这种方式下电弧炉30在算出的时间窗内自动以最大可传输功率运行。 [0031] 运行安全性主要在于所有设备组件都不能超出当前允许的极限值。例如，当熔炼设备在最大可传输功率下运行，达到一个设备组件当前允许的极限值时，控制装置50自动为熔炼设备产生控制信号Sk，k＝1至m，其使得控制熔炼设备不超出此极限值。例如当电极28的热屏障达到当前适用的极限值时，尽管电弧炉变压器的运行功率没有超出适用于检测到的温度和调整的时间窗的极限值，或者降低功率来阻止电极28的温度超过当前允许的极限值，或者例如采取引起有效冷却电极28的措施。 [0032] 图2在简化的图表中示出运行电弧炉时一种可能的运行方式。在此图表中示出了传输功率P相对于时间t的关系。从图中可以看出对电弧炉的传输功率P在多个短暂的时间窗Δt1、Δt2、Δt3、Δt4内相对于可以用来持续运行的基础功率P0显著提升，这些时间窗的时长小于熔化时间。在这些时间窗Δti内，根据当前的运行条件，即由测量装置采集的当前的测量值，算出当前可用的极限值，并由此导出在这些时间窗Δti内可能的最大功率。在这里，或者基于当前的运行状态和/或该运行状态改变的预期的变化曲线，时间窗Δti由评估和控制装置算出并相应地进行预设，或者通过例如达到当前允许的极限值的中断标准来确定。 [0033] 尽管通过优选实施例在细节上详细地阐述并说明了本发明，但是本发明不局限于所公开的实例，并且本领域技术人员可以由此推导出其他变体，而不脱离本发明的保护范围。 |
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