Brevet FR2031543A1 — publié le 19701120

La présente invention concerne m procédé et une : installation pour la détection de contrôle automatique des conditions de fonctionnement d'un four à arc perdant la phase de fusion de la charge. 5 Dans le système classique pour régler l'é nergie à fournir à un four à arc pendant la phase de fusion, ou "bien on utilise le procédé d'alimentation programmée d'énergie, de sorte que l'on peut fournir l'énergie au*four à arc indépendamment de la condition de fonctionnement, ou bien la main d'oeuvre spécialisée 10 régie l'alimentation d'énergie en se basant sur.son expérience. Dans le procédé d'alimentation programmée d'énergie, l'énergie électrique est réglée indépendamment de la condition de fonctionnement, une fois que le four à arc est allumé,de telle sorte que l'énergie requise ne peut être fournie au moment" 15 désiré, et on risque de causer au début des dommages à la sole et au revêtement intérieur du four. Dans le procédé indiqué en dernier lieu, dans lequel la main d'oeuvre spécialisée règle l'alimentation d'énergie, il est très difficile de détecter la condition de fonction-20 nement réelle du four à arc. les deux procédés décrits ci-dessus présentent l'inconvénient, en fait, que l'énergie est consommée de façon non économique et que la durée de vie du four à arc lui-même et du circuit électrique est courte. Le procédé de l'invention permet d'élimi- ; 25 ner les inconvénients décrits ci-dessus, il est caractérisé en ce • qu'on dérive des signaux représentant la position, at la position inférieure^'une électrode, on transmet ces signaux à un dispositif pour détecter respectivement la première période, la période de per-cernent vers le bas, et la période de production d'une petite flaque 30 de liquide, on détecte la phase principale de fusion au moyen de l'énergie consommée, après avoir dérivé le signal de démarrage de la phase de formation du bain de fusion, et on détecte la période de bain calme par un dispositif de détection qui est excité par les signaux représentant la positionyet la position inférieure^de l'élec-35 trode et par le signal représentant l'impédance d'arc. La description se rapporte à un exemple de réalisation de la présente invention avec référence aux dessins annexés. - La figure 1 montre conformément à l'inven-4-0 tion la disposition d'un organe de dérivation de signal ou d'un gé- 69 4096i 2 2031543 nérateur de signal pour produire des signaux indiquant la position inférieure d'une électrode et la position de cette électrode dans un système de détection et de contrôle automatiques pour détecter et contrôler la condition de fonctionnement du four à arc lorsque les 5 charges commencent à fondre» . - Les figures 2 et 3 sont des courbes donnant la relation entre le temps et la position de l'électrode,et la position inférieure de cette dernière, lorsque les charges commencent à fondre. 10 - La figure 4 est un schéma synoptique de l'é quipement électrique de 1'intallation suivant la présente invention» - Les figures 5 et 6 sont des courbes de four à arc de 100 tonnes et de 50 tonnes.montrant le nombre de fois par unité de temps oti les impédances d'arc dépassent les niveaux 15 prédéterminés basés sur l'expérience. . En se référant à la figure 1, le dispositif d'entraînement de l'électrode et de détection de sa position la plus basse dans un four à arc 1 comprend une électrode 2 placée verticalement dans le four 1, un disque 3' fixé à un support 2» pour l'élec-20 trode 2, un tambour 3 pour y enrouler par l'intermédiaire du disque 3' une longueur de câble 8 dont une extrémité est fixée solidement au support 25, un transmetteur synchrone 4 et un récepteur synchrone 5 tournant en synchronisme avec la rotation du tambour 3, un potentiomètre 6, couplé directement avec le récepteur synchrone 5, et 25 un autre potentiomètre 7, entrainé par l'intermédiaire d'une came 10 par la rotation du récepteur synchrone 5, l'électrode 2 pouvant . être entrainée vers le haut et vers le bas ppar rapport au four à arc 1 par l'intermédiaire du disque 3' et du câble 8 par la rotation du S f tambour 3» 30 La rotation eç avant et en arrière du tam bour 3 a un rapport fonctionnel prédéterminé avec le déplacement vers le haut ou vers le bas de l'électrode 2 par rapport au four à arc 1, c'est-à-dire la position.de l'électrode 2. En outre, la rotation du tambour 3 a un rapport prédéterminé avec à la fois le trans-35 metteur synchrone 4 et le récepteur 5pet en conséquence, avec les deux potentiomètres 6 et 7° En conséquence, le potentiomètre 6 produit le signal (a) représentant la position de l'électrode 2ptandis que le potentiomètre 7 produit le signal (b) représentant la position inférieure de l'électrode 2. 40 Le système électrique de l'installation de 69 40961 3 203154? détection et de contrôle automatiques suivant la présente invention, comprend, comme indiqué dans la figure 4, un premier groupe comprenant une mémoire ME, un comparateur CO^, un appareil d'échantillonnage GR, un comparateur CO^, tous ces derniers appareils étant cou-5 plés en parallèle avec un fil conducteur pour la transmission du signal (b), un comparateur COg couplé en série avec l'appareil d'échantillonnage GR, un circuit logique ANI^ couplé aux deux comparateurs COg et 00^, et un comparateur CO^ bouplé aux deux fils conducteurs pour transmettre les signaux (a) et (b) respectivement et avec un 10 circuit logique ANDj^et un deuxième groupe incluant un circuit d'impédance d'arc AIm pour dériver les signaux KZA qui sont une fonction de la tension d'arc AE et le courant d'arc Aj, un troisième groupe pour transnetfcre les signaux RZA au circuit logique MD^ par l'intermédiaire d'un filtre passe-bas LF, un redresseur RE, un comparateur CO^, un 15 compteur d'impulsions PO et un comparateur COg et un quatrième groupe comprenant un wattmètre intégrateur pour intéger l'énergie P consommée par l'arc et un comparateur CO^ couplé avec le wattmètre. Dans le système de détection et de contrôle automatique suivant la présente invention, possédant la direction 20 décrite ci-dessus, la relation entre la. position de l'électrode 2 par rapport au four à arc 1 et le temps est représentée dans la figure 2, tandis que le rapport entre la position inférieure de l'électrode 2 et le temps est représenté dans la figure 3. Ainsi qu'il ressort de la figure 2, la position de l'électrode 2 peut être con-25 trôlée automatiquement suivant les cinq conditions de fonctionnement du four à arc, c'est-à-dire la première période A, la période de percement vers le bas B, la période de constitution d'une petite flaque de liquide C, la période d'arc protégé D et la période de bain.calme E. 30 Pour cela, le signal (b)p représentant la po sition inférieure de 1'électrode9est emmagasiné dans la mémoire ME-à la phase d'allumage A où démarre le courant pour passer par l'électrode 2, la mémoire ME dérivant l'instruction (c) de "démarrage de la première période". 35 Ensuite, le signal de sortie de la mémoire ME est comparé dans le comparateur GO^ avec le signal (b)„ représentant la position inférieure de l'électrode, et lorsque la différence entre les deux signaux atteint une polarisation prédéterminée ( de tension ) BI, le comparateur 00^ est excité de façon à dériver l'ins-40 truction (d) de "démarrage de la période de percement vers le bas". 69 4096 î 4 -13 1 C ,4 ? a y I D '4 - Simultanément, les signaux (b) sont emmagasinés par unité de temps dans l'appareil d'échantillonnage GR et les différences entre les signaux (b), à un intervalle de temps prédéterminé, sont transmis au comparateur CC^» de façon à comparer ces différences avec une pola-5 risation prédéterminée (tension) B2. lorsque la différence est infé-„ rieure à la polarisation (tension) B2, le signal de sortie est dérivé du comparateur CO^o En outre, lorsque le signal (b) est infé-- rieur à une polarisation prédéterminée (tension ) B3, le comparateur 00^ fonctionne, dérivant ainsi le signal de sortie, qui est 10 transmis au circuit logique AÏTD^, ensemble avec le signal du comparateur CO^. Dans le circuit l'instruction (e) de "démarrage de la période de constitution d'une petite flaque de liquide", pour commencer la période de constitution d'une petite flaque de liquide 0, est dérivée, en étant basée sur les deux signaux. 15 l'énergie P, consommé après que l'instruction (e) a été dérivée, est intégrée par le wattmètre intégrateur IPG et lorsque le watt-heure consommé atteint unet polarisation prédéterminée B^, le comparateur 00^ produit l'instruction (f) de "démarrage de la période d'arc protégé". 20 Dans le groupe du circuit de détection, après avoir produit l'instruction de "démarrage de la période d'arc protégé", le signal de tension RZA,représentant l'impédance d'arc ZA, est transmis au filtre passe-bas LF, est ensuite redressé par le redresseur RF, et transmis au comparateur C0_. le nombre de fois 0 25 que le signal RZA dépasse une polarisation prédéterminée (tension) Bj. est représenté par des impulsions dans le comparateur GO,- et transmis au compteur d'impulsions PC. Le compteur d'impulsions PC compte le nombre d'impulsions par unité de temps et, lorsque le nombre de fois pendant lequel les impulsions comptées sont inférieures 30 à un nombre prédéterminé Bg atteint ujl nombre prédéterminé, le comparateur C0g produit le signal à transmettre au circuit logique AND^. Dans le comparateur C0^, le signal représentant la position de l'électrode 2 est comparé avec celui représentant la position inférieure de l'électrode, lorsque la différence 35 entre eux. dépasse •une valeur prédéterminée B^, le signal de sortie est transmis au circuit logique AUD^.le circuit AÎTD^ dérive l'instruction (g) de "démarrage de la période de bain calme", basée sur les signaux de sortie des comparateurs G0, & G0.. D 4 Après avoir dérivé 11 instruction (g), la 40 tension de la prise est réduite de façon convenable,de façon à diminuer 69 4096. 5 2031543 la fusion. Les figures 5 et 6 montrai 3e rapport entre le temps et le nombre de fois où les signaux d'impédance dépassaient la tension de polarisation prédéterminée par minute dans le four à 5 arc à 100 tonnes et à 50 tonnes. Suivant le procédé de la présente invention, le processus de fusion de la charge est divisé en cinq phases, comme décrit plus haut,en dépendance des conditions de fonctionnement du four à arc; les polarisations ou les valeurs prédéterminées Bj 10 à B^ sont déterminées pour des phases ainsi divisées respectivement, de façon à être comparées avec les signaux de sortie des comparateurs respectifs, dérivant ainsi les instructions pour le démarrage des phases de fonctionnement divisées respectives, réglant ainsi la position et la position inférieure ,de l'électrode dans le four à arc. 15 On peut ainsi détecter exactement la condition de fonctionnement du four à arc, sans inspection visuellefet on peut obtenir une alimentation optimale d'énergie; le fonctionnement du four à arc devient uniforme, sans tenir compte de la qualité et de la quantité des déchets* l'économie remarquable dans la consommation d'énergie peut 20 être réalisée en comparaison avec le système classique; les durées de vie du four à arc et du câblage électrique peuvent être augmentéies et le travail et le temps nécessaires pour le fonctionnement du four à arc peuvent être en outre réduits avec des résultats améliorés. La présente invention aaété décrite en. se 25 référant particulièrement à un exemple de réalisation représenté, mais il va de soi qu'on peut porter des changements et' dies modifications sans sortir du domaine de l'invention. 69 4096; 6 203154? REVENDICATIONS 1 « Procédé pour la détection et le contrôle automatiques des conditions de fonctionnement d'un four à' arc pendant la phase de fusion de la charge, procédé caractérisé en ce qu'on 5 dérive des signaux représentant la position,et la position inférieure^ 'une électrode, on transmet ces signaux à une dispositif pour détecter respectivement la première période, la période de percement vers le bas, et la période de production d'une petite flaque de liquide, on détecte la phase principale de fusion au moyen de l'éner-. 10 gie consommée, après avoir dérivé le signal de démarrage de la phase de formation du bain de fusion, et on détecte la période de bàin calme par un dispositif de détection qui est excité par les signaux représentant la positionfet la position inférieure,de l'électrode et par le signal représentant l'impédance d'arc. 15 ' 2. Installation pour la détection et le con trôle automatiques des conditions de fonctionnement d'un four à arc pendant la phase de fusion de la charge, en application du procédé suivant le revendication 1, installation caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens pour produire des signaux représentant la posi-20 tion^et la position inférieure^d'une électrode, des moyens de mémoire pour recevoir le signal représentant la position inférieure de l'électrode du dispositif générateur de signal, en y emmagasinant la grandeur du signal lorsque le courant d'arc commence à passer, un premier comparateur pour comparer le signal représentant la position 25 inférieure de l'électrode avec une valeur prédéterminée, en dérivant ainsi un signal de démarrage de la période de percement vers le bas, un dispositif d'échantillonnage pour emmagasiner par unité de temps lés signaux représentant les positions inférieures de l'électrode, . un deuxième comparateur pour comparer le signal du dispositif d'é- : 30 chantillonnage avec une valeur prédéterminée, un troisième comparateur pour comparer le signal représentant la position inférieure de l'électrode avec une valeur prédéterminée, un premier circuit logique pour recevoir le signal du deuxième comparateur et le signal du troisième comparateur en dérivant alors le signal de départ de la pé-35 riode de production d'une petite flaque de liquide, un quatrième comparateur pour recevoir les signaux représentant la position„et la position inférieurefàe l'électrode, un cinquième comparateur pour recevoir le signal représentant l'impédance d'arc basée sur la tension d'arc et le courant, et le comparant avec une valeur prédéterminée, 40 dérivant ainsi les impulsions représentant le nombre de fois où. les 69 40961 S 203154? signaux d'impédance dépassent la valeur prédéterminée, un compteur d'impulsions pour compter les impulsions du cinquième comparateur, un sixième comparateur pour recevoir le signal du compteur d'impulsions et le comparer avec une valeur prédéterminée, tin deuxième cir-5 cuit logique pour recevoir les signaux du quatrième et du sixième comparateurs, en dérivant ainsi lé signal de démarrage de la période de "bain calmef et un septième comparateur pour dériver le signal de démarrage de la période d'arc protégé, lorsque l'énergie consommée, après avoir dérivé le signal dè démarrage de la période de pro-10 duction d'une petite flaque de liquide, coincide avec une valeur prédéterminée. 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