[发明专利]用于确定热辐射的辐射度量的方法,执行该方法的电弧炉、信号处理设备以及程序代码和存储介质

说明书

技术领域

本发明涉及用于确定从在电极和熔炼炉料之间燃烧的电弧出发的射到电弧炉边界上的热辐射的辐射度量的方法，用于执行该方法的信号处理设备、存储介质和程序代码。

背景技术

电弧炉用来制备液态金属、通常为钢。该液态金属由固体的熔炼炉料，例如金属废料或还原铁，与其它附加材料共同制成。为此借助一个或多个电极，通常以在电极和熔炼炉料之间的电弧形式，将用于熔化熔炼炉料的能量送入电弧炉中。为了可以尽可能有效地进行熔化，应尽可能将由电弧所提供的全部能量送入熔炼炉料中。在此将要熔化的固体材料、液态金属和/或甚至于炉渣理解为熔炼炉料。

但是由于在当今电弧炉中的预先规定的运行方式，可能导致电弧在熔化过程期间裸露燃烧。即从在电极和熔炼炉料之间构成的电弧出发的热辐射，在很高的程度上到达电弧炉的边界上，尤其是到达电弧炉的冷却的炉壁上。由于一方面仅在小范围中将电弧炉的能量送入熔炼炉料中，另一方面必须在必要时提高用于冷却炉壁的冷却功率，由此炉的能耗上升。

发明内容

本发明的任务是提供开始所述类型的一种方法，用该方法可以确定表征电弧炉电极的运行状态的参量。此外，本发明的任务是说明一种适于执行该方法的电弧炉，以及一种促进该方法的信号处理设备，一种用于此的存储介质和程序代码。

在开始所述类型的方法中，通过采集输送给电极的电极电流来解决所述任务的涉及方法的部分，其中采集电弧炉的固体声振动，其中根据所采集的电极电流来确定与所采集的电极电流的频段有关的电流分析信号，其中根据所采集的固体声振动来确定与所采集的固体声振动的频段有关的振动分析信号，其中作为热辐射的度量形成由至少一个对于所采集的电极电流和所采集的固体声振动来说共有的频率的振动分析信号和电流分析信号构成的商。由振动分析信号和电流分析信号构成的商，可以理解为由振动分析信号除以电流分析信号形成的商，也可以理解为由电流分析信号除以振动分析信号形成的商。这两种商可以等效地用于确定辐射度量。辐射度量尤其是表征从电弧出发射到电弧炉边界上的辐射功率。该辐射度量要么可被用于使得随着到电弧炉边界上的辐射功率上升而上升，要么可被用于使得随着到电弧炉边界上的辐射功率下降而上升。在后者的情况下，辐射度量反映电弧被熔炼炉料覆盖。应将热辐射理解为起热作用的电磁辐射，即在其击中的边界上导致温度变化。

由此可以确定电弧通过泡沫渣或发泡渣和/或固体熔炼炉料的包络或覆盖。如果电弧完全由金属废料或泡沫渣覆盖，则通过电弧进入熔炼炉料的能量输入是特别好的。因为电弧的主要为红外辐射的热辐射直接射到相邻于电弧布置的熔炼炉料上并由该熔炼炉料至少部分地吸收。由此，电弧炉的尤其是冷却的炉壁段受到防止过度加热的保护，并且进入熔炼炉料中的能量输入得到改善。由此可以更快地提供液相的熔炼炉料，并且因而可以更快地实现液态金属从电弧炉中的出炉。这又导致电弧炉的生产量提高。

在本发明的一种有利的扩展方案中，作为辐射度量形成由针对多个共有频率所形成的商组成的总和。因此对于特定的共有频率，每次形成一个由振动分析信号和电流分析信号构成的商。这对于多个频率进行。因此例如分别对于100Hz，300Hz和500Hz形成由振动分析信号和电流分析信号构成的商。然后累加这些商，并将总和用为辐射度量。由此可以达到辐射度量的特别高的精度，该辐射度量表征电极的状态参量、尤其是在电极上燃烧的电弧的覆盖或包络。

在本发明的另一种有利的实施方式中，从由多倍的电极双倍工作频率组成的组中选出多个共有频率中的至少一个。这些频率特别导致辐射度量的精度的进一步提高。在此优选采用为电极双倍工作频率的m倍的频率，其中m等于1，2，3，4，5或6。所述工作频率是用其给电极施加诸如电压或电极电流的电参量的频率。所述工作频率通常是给电极馈电的电网的电网频率。

在本发明的另一有利的扩展方案中，与频率有关的电流分析信号基于

或者

式中n：参数，n∈1，2，3，...，i：虚数单位，e：欧拉数，t：时间，ω：电极电流的圆周频率，I(t)：所采集的与时间有关的电极电流，I(ω)：与频率有关的电极电流，a：积分区间的开始，b：积分区间的结束。例如可以将a选择为负无限的，b选择为正无限的。替代地也可以选择有限的积分区间。

特别有利地将的n选择等于2。由此获得可以特别简单地确定的电极电流的平方。同样可以有利地将的n选择等于1。由此将电极电流的数值用于确定辐射度量。

尤其有利的是，将傅里叶变换I_n(ω)的绝对值用作为与频率有关的电流分析信号，即：