(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
製鋼用アーク炉（１０）の稼働中に電極材料の消耗量を決定するための方法であって、
計量デバイス（４２）によって、前記アーク炉（１０）内部に配置された及び前記アーク炉内に導入される少なくとも一つの電極柱（１２）の重量を決定することを備え、
前記少なくとも一つの電極柱（１２）の重量が所望の期間において決定される、方法。
【請求項２】
前記少なくとも一つの電極柱（１２）の重量が自動的に決定されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記少なくとも一つの電極柱（１２）の重量が前記アーク炉（１０）の溶融工程期間の前及び後において決定されることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記重量が、前記アーク炉（１０）を備えたシステムの操作デバイス（１８、３２）に組み込まれた計量デバイス（４２）によって決定され、
前記計量デバイス（４２）が保持デバイス（１８）に組み込まれ、前記保持デバイス（１８）によって、前記電極柱（１２）が前記アーク炉（１０）の稼働中に適所に保持されることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
少なくとも一つの歪みゲージ（４４）、少なくとも一つの力変換器、及び／又は、前記電極柱（１２）用の保持デバイス（１８）を調節するための液圧システムに配置された少なくとも一つの圧力測定素子を用いて、前記少なくとも一つの電極柱（１２）の重量が決定されることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
製鋼用アーク炉（１０）の稼働中に電極材料の消耗量を決定するための装置であって、
前記アーク炉（１０）内に配置された及び前記アーク炉（１０）内に導入される少なくとも一つの電極柱（１２）の重量を決定するための計量デバイス（４２）を備え、前記計量デバイス（４２）が、前記アーク炉（１０）を備えたシステムの操作デバイス（１８、３２）に組み込まれていて、前記計量デバイス（４２）が前記少なくとも一つの電極柱（１２）の重量を所望の期間において決定するように設計されている、装置。
【請求項７】
前記電極柱（１２）の重量を自動的に決定するように設計されていることを特徴とする請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記計量デバイス（４２）が輸送デバイス（３２）に組み込まれて、前記輸送デバイス（３２）が、前記アーク炉（１０）の内部に配置される前記電極柱（１２）を受け取り、前記アーク炉（１０）内部に前記電極柱（１２）を輸送し及び前記アーク炉（１０）の外に前記電極柱（１２）を輸送し、及び、前記アーク炉（１０）の外に配置された電極柱（１２）を前記アーク炉（１０）の中に輸送するように設計されていることを特徴とする請求項６又は７に記載の装置。
【請求項９】
前記計量デバイス（４２）が保持デバイス（１８）に組み込まれ、前記保持デバイス（１８）が、前記アーク炉（１０）の溶融工程中に前記電極柱（１２）を保持するように設計されていることを特徴とする請求項６から８のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１０】
前記計量デバイス（４２）が前記保持デバイス（１８）の支持アーム（２２）に組み込まれていることを特徴とする請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記計量デバイス（４２）が、少なくとも一つの歪みゲージ（４４）、少なくとも一つの力変換器、及び／又は、前記電極柱（１２）用の保持デバイス（１８）を調節するための液圧システムに配置された少なくとも一つの圧力測定素子を備えることを特徴とする請求項６から１０のいずれか一項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気炉の稼働中、特に製鋼用アーク炉の稼働中に電極材料の消耗を決定するための方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気炉、特にアーク炉は、特に投入材料（特に鋼鉄又は他の金属及び多様な添加剤を含み得る）を加熱及び溶融するのに用いられる。この点に関して、アーク炉を用いて、廃棄物、特にスクラップ金属（例えば、鋼鉄スクラップ）を溶融することによって、特に、鋼鉄及び他の金属を製造及び回収することができる。
【０００３】
アーク炉では、電圧が、少なくとも一つの電極柱とアーク炉内部に位置する投入材料との間に印加され、その投入材料は、アーク炉の底部電極と電気的に接触している。印加電圧の結果として、アークが、投入材料に向き合う電極柱の先端と投入材料との間に生じる。アークによって発生した熱エネルギーが、特に熱放射及び熱伝導によって投入材料に伝達される。このようにして、投入材料を、その溶融点を超えて、例えば略１８００℃程度の温度に加熱して、溶融することができる。得られた溶融物をアーク炉から取り出すため、タッピング（出鋼）プロセスが行われ、これに続いて、新たな投入材料が電気炉に充填される。
【０００４】
電極柱は、典型的に、グラファイト含有材料製の複数の電極から成り、これら電極は、接続部（ねじ込み式ニップルと称される）によって互いに接続され、それら接続部は、電極の端部に配置されて、電極端部の対応するくぼみにねじ込まれる。アーク炉の稼働中に、電極の上にアークが生じて、電極が、極度の電気的及び熱的負荷に晒され、これが、特に投入材料に向き合う電極の下端において、顕著な摩耗及び焼失に電極が晒される原因である。このため、こうした炉では一般的に一本一本の電極を用いるのではなくて、電極柱を、支持アームに固定して、炉の稼働中に炉の下方に徐々に変位させて、電極の摩耗によって電極柱が短くなることを補償して、電極柱の下端と投入材料の表面との間の距離を一定に保つようにする。従って、電極柱とは、単に複数の電極から成る電極柱として理解されるだけではなく、ある程度使用されて焼失した電極柱としても理解されるものであり、その電極柱は、部分的に使用されて焼失した一つの電極のみを備えるものである。そのような電極柱を用いることによって、一本一本の電極を用いる場合よりも長く中断せずに炉を使用することができる。電極柱の長さが特定の最小値へと短くなると、一つ以上の新品の電極を、手動で、好ましくは機械的に電極柱の上端にねじ込む。電極は、炉の内に配置された電極柱にねじ込むことができ、代わりに、輸送装置を用いて電極柱を予め炉から取り出して、一つ以上の電極をねじ込んだ後で、電極柱を炉に戻すことができる。
【０００５】
電極材料、つまりは電気炉内の電極の消耗は、無視できないレベルで電気炉の稼働コストに影響し、例えば、稼働コストの略５％にも達し得る。従って、得られた溶融物の量に対する電極材料の原単位、つまり、回収された鋼鉄に対する消耗した電極材料の比が、重要な稼働パラメータとなる。この点に関して、電極材料の原単位は、多様な影響パラメータに依存し、そうしたパラメータとして、例えば、使用される電極材料、稼働電流、投入材料の組成及び質が挙げられる。
【０００６】
電気炉の電極材料の原単位に対する、例えば電気炉の多様な稼働モード及び／又は溶融プロセスの多様な稼働パラメータの影響を推定して、電気炉の稼働を最適化するためには、電気炉の電極材料の消耗を決定する必要がある。この点に関して、個々の稼働期間中において主流となる多様な稼働状態に依存する電極の原単位を別々に分析することを可能にするためには、電気炉の多様な稼働期間に対して個別に電極材料の消耗を決定することが特に有利である。
【０００７】
この目的のため、保管施設から取り出して、特定の期間（例えば、一か月）の間に電極柱に加える電極の数を決めて、それを用いて、回収された鋼鉄に対する消耗した電極材料の上述の比を計算することが知られている。この方法では、十分正確なデータを決定することができないが、他方、数週間、更には、一週間、数日、数時間等のより短い期間、特に、連続した２回のタッピングプロセスの間の期間では、その期間の開始時及び終了時にそれぞれ観測される電極柱中に依然として含まれている電極材料の量が考慮されない。
【０００８】
更に、この目的のために、カメラシステムを用いて、電気炉の稼働期間の前後の電極柱の写真をそれぞれ撮って、稼働期間中に生じる電極柱の焼失率を測定して、その測定から、稼働期間中の電極材料の消耗を推定することができる。しかしながら、写真を撮ってそれを分析するためには、顕著な物質的及び人的費用が必要とされる。更に、写真は、電気炉の蓋を開けた時にのみ、つまり、電気炉の稼働中の特定の時点においてのみ撮ることができるものであり、この方法は、消耗の測定が可能な期間に関して柔軟性に欠ける。更に、この方法を用いても、十分正確な電極消耗の推定が得られない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従って、本発明の課題は、物質的費用が少なく、特に人的費用も少なく、所望の期間において、特に、一回のタッピングプロセスと次のタッピングプロセスとの間等の短い稼働期間において、電気炉の稼働中に電極材料の消耗を正確且つ確実に決定することを促進する方法及び装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明によると、この課題は、電気炉、特に製鋼用アーク炉の稼働中に電極材料の消耗を決定するための方法によって解決され、本方法は、計量デバイスを用いて、電気炉内部に配置された又は電気炉内に導入される少なくとも一つの電極柱の重量を決定することを備える。
【００１１】
本発明に従って、計量デバイスを用いて、電気炉内部に配置された又は電気炉内に導入される電極柱の重量を決定することによって、その時点において電気炉で消費された電極材料の量の正確な値が確実且つ直接的に決定される。特に、この決定が少なくとも二つの異なる時点において行われる場合、これらの時点によって定められる期間の初め及び終わりに電極材料が電気炉内部にどれ位存在していたのかが、直接的に計算される。このようにして計算された二つの重量値の間の差を用いて、その期間、例えば、電気炉の２回の連続したタッピングプロセス間に消耗した電極材料の正確な値を決定することができる。このようにして、電気炉の任意の稼働期間（必要に応じて短く選択することができる）中に、電極材料の消耗の簡単、正確且つ確実な決定が可能となる。
【００１２】
電極材料の消耗を決定するのに必要な時間的及び人的費用を最少にするため、また、可能であればこれらを完全になくすため、少なくとも一つの電極柱の重量は、本発明に係る方法において自動的に決定される。例えば、計量デバイスを、自動制御システムによって制御して、所定の時点において電極柱の重量の測定値を決定することができる。
【００１３】
特定の時点又は電気炉の稼働期間中に生じる電極材料の消耗を決定するため、本発明のアイディアの発展形では、少なくとも二つの異なる時点において少なくとも一つの電極柱の重量を決定することが提案される。それら二つの時点によって決定される期間中の電極材料の消耗を、二つの重量値の間の差を求めることによって、決定することができる。特に、電気炉の連続的な溶融工程期間の直前及び直後に、つまり、電極柱に電気が流される連続的な期間の前後に、中断無しで電気炉の投入材料を加熱及び溶融することができるように、少なくとも一つの電極柱の重量を決定することができる。勿論、より長い期間（互いに別々の時間で行われる電気炉の複数の溶融工程期間を含む）の前後においても同様に、電極柱の重量を決定することができる。
【００１４】
本方法は電極材料の消耗に対する多様な稼働条件の影響を特に有利に分析することができるので、電極材料の消耗が多様な溶融工程期間に対して好適に決定され、それら多様な稼働条件は個々の溶融工程期間中に存在するものであり、例えば、多様な電流密度が設定され、又は多様な種類の鋼鉄が用いられ、消耗値は、各溶融工程期間の直前及び直後における電極柱の重量の差を求めることによって、各期間に対して決定される。
【００１５】
例えば、電気炉のタップ（出鋼）からタップまでの期間の直前及び直後、つまり、電気炉のタッピングの直後から電気炉の次のタッピングまでの溶融工程の期間の直前及び直後において、電極柱の重量を決定することができる。
【００１６】
電気炉の稼働中においては通常、新たな電極が、定期的に電極柱に追加されて、電極柱に接続され、特に電極柱にねじ込まれ、炉の稼働中の電極柱の焼失によって生じる電極材料の消耗を補償する。この新たな電極の追加は、好ましくは、電気炉の二回の連続した溶融工程期間の間に、つまり電気の流れていない電極柱に対して行われる。電極柱に電極を追加する場合、新たな電極を追加する直前に電極柱の重量を決定することができ、特に、電極を追加する前に行われた溶融工程期間中の電極材料の消耗を決定することができるようになる。代替的に、又は好ましくは追加的に、新たな電極を追加した直後に、特に、電極の追加に続く溶融工程期間中の電極材料の消耗の計算用の開始値として、電極柱の重量を決定することができる。好ましくは、上記両方の重量が決定される。同等に、新たな電極を追加する直前の電極柱の重量のみを決定して、それに追加電極の重量を足すことによって、新たな電極を追加した直後の電極柱の重量を計算することができる。
【００１７】
電極柱に追加される電極の正確な重量がわかっている場合、追加される電極の既知の重量を用いて、計量デバイスを較正することもできる。この目的のため、例えば、計量デバイスを用いて、追加される電極の重量を測定して、測定した重量を、追加される電極の既知の実際の重量と比較して、比較結果に応じて、計量デバイスを較正することができる。好ましくは、電極柱に追加するために電極を電極柱に輸送しながら、又は電極を電極柱に追加する直前に、追加される電極の重量の測定を行う。更に、本発明の有利な実施形態によると、追加される又は追加された電極の重量の測定、及び対応する計量デバイスの較正を、新たな電極を電極柱に追加する度に行うことができる。
【００１８】
本発明の他の好ましい実施形態によると、上述のように決定された電極柱の重量を自動的に記録することが好ましく、例えば、適切な電子記憶デバイスが使用される。このようにして、電気炉の電極材料の消耗に関する多様な分析の包括的なデータベースを作成することができる。
【００１９】
更に、本発明の範囲内において、観測時点又は観測期間において電気炉で得られた溶融物の量を検出することも好ましく、電極材料の消耗及び得られた溶融物の割合から電気炉の電極材料の原単位を決定することができるようになる。
【００２０】
本発明に係る方法では、電気炉を備えたシステムの操作デバイスに組み込まれた計量デバイスによって、重量の決定が行われることが好ましい。これに関して、組み込まれるとは、計量デバイスの少なくとも一つの部分、好ましくは全ての部品が、操作デバイスの少なくとも一つの要素と共に、構造的及び／又は機能的ユニットを形成することを意味する。
【００２１】
本発明の他の有利な実施形態によると、少なくとも一つの電極柱の重量を決定するための少なくとも一つの計量デバイスが輸送デバイスに組み込まれ、その輸送デバイスによって、電気炉内に配置され且つ好ましくは保持デバイスによって電気炉内に保持される電極柱が、電気炉内に入れられるように輸送され及び／若しくは電気炉の外に輸送され、並びに／又は、その輸送デバイスによって、電気炉の外にある電極柱を電気炉内に輸送される。保持デバイスは、例えば、電気炉の溶融工程中に電気炉内部の適所に電極柱を保持し、また、電極の焼失具合に応じて徐々に下方に変位して、電極の焼失の結果として電極柱が短くなることを補償して、電極柱の下端と投入材料の表面との間の距離を一定に保つ保持デバイスである。本実施形態では、電極柱を電気炉から及び／又は保持デバイスから完全に取り出さずに、電極柱の重量を決定することができる。例えば、二回の溶融工程期間の間において、輸送デバイスを用いて、電気炉に対して及び保持デバイスに対して電極柱を昇降させることができ、例えば、特に新たな電極を電極柱に追加した後に、炉の投入材料からの電極柱の距離を調節する。電極柱を受け取ることができるように、輸送装置は、好ましくは、電極柱と結合するための結合装置を有する。更に、保持デバイスは、調節デバイスを含むことができ、その調節デバイスを用いて、保持デバイス、またその保持デバイスによって保持された電極柱の位置、特に高さを調節することができる。この目的のため、調節デバイスは、例えば、液圧システムを備えることができる。本実施形態では、計量デバイスを、保持デバイスのこのような調節デバイスに組み込むことができる。
【００２２】
この点に関し、輸送デバイスを用いて、特に新たな電極を電極柱に追加して、その電極を電極柱に接続することもできる。この点に関して、輸送デバイスによって、追加される電極を、保管位置から、保持デバイスによって保持され得る電極柱の真上の垂直位置に輸送することができ、輸送デバイスが、レーザーユニット等の位置決めユニットを有することができ、その位置決めユニットを用いて、新たな電極及び電極柱の相互の正確な整列及び／又は位置決めをチェックすることができる。正確な位置に運ばれた電極を、例えば、電極に設けられたニップルにねじ込むことによって、電極柱に接続することができる。一つ以上の新たな電極を電極柱に追加した後で、電極柱を保持デバイスから解放して、輸送デバイスによって電気炉近くに向けて降下させて、電極柱の先端と電気炉の投入材料との間の所定の距離を得て、その後、保持デバイスによって、電極柱を再び固定して、適所に保持する。代わりに、輸送デバイスは、電極柱を保持デバイスから電気炉の他の位置又は電気炉の外に移動させることができ、その位置において一つ以上の新たな電極を電極柱に固定して、その後、完成した電極柱を、保持デバイスに戻して、固定して、適所に保持する。
【００２３】
輸送デバイスは、例えば、トロリーを備えたクレーンデバイスであり、そのトロリーは、例えば、クレーントラック上を移動し、そのクレーントラックは、好ましくは水平であり、また、好ましくは、電気炉及び／又は保持デバイスの垂直上方に延伸する。結合装置として、クレーンデバイスは、例えば、クレーンデバイスのケーブルに配置されたクレーンフックを備えることができ、そのクレーンフックに電極柱を吊ることができる。本実施形態では、計量デバイスは、例えば、クレーンフックとクレーントラックとの間に吊られたクレーン秤を備えることができる。
【００２４】
本発明の更に有利な実施形態によると、計量デバイスが保持デバイスに組み込まれ、その保持デバイスを用いて、電気炉の溶融工程中に電極柱が保持される。通常、電極柱は、電気炉の溶融時間の大部分にわたって保持デバイスによって保持されるので、保持デバイスに組み込まれた計量デバイスは、ほぼ任意の時点において、つまりは少なくともほぼ連続的に電極柱の重量を決定することを可能にし、これは、そのために電気炉の工程手順を変更することなく、また、追加的に電極柱を移動させることなく行われる。特に、本実施形態では、電気炉の溶融工程中に生じる振動（特に、電極柱によるアークの発生の結果として電極柱に生じ得る）を検出、測定、任意で記録するように、計量デバイスを設計及び使用することもでき、計量デバイスが二つの機能を果たすようになる。
【００２５】
振動状態を検出するため、計量デバイスによって、例えば、電気炉の稼働中の電極柱の重量を決定することができる。電気炉の稼働中においては、例えば、重量に加えて、発生するアークの結果としての力が電極柱に影響を与えて、電極柱の振動運動をもたらし得る。この目的のため、好ましくは、計量デバイスによって、電気炉の稼働中の電極柱の重量を連続的に、少なくとも準連続的に、例えば、１から５００Ｈｚの間の時間分解能で決定する。電気炉の稼働中に計量デバイスによって決定された値を分析することによって、電極柱のこうした振動状態を検出することができ、また、特に本実施形態では、振動の周波数及び／又は振幅を決定することも可能となる。このようにして、特に、電極にとって危険となる加速又は振動周波数を検出することができ、その検出に応じて、炉の制御及び／又は電極の吊り下げを調節することができ、特に、致命的な状態が生じる前に、自動緊急遮断を行うことができる。更に、例えば、電極柱の振動状態の検出及び測定を用いて、電気炉の稼働状態を評価することもできる。例えば、振動状態を検出することによって、スクラップの崩落を検出することや、電極柱から電気炉の壁への制御不能なフラッシュオーバー又はアークを検出することや、電極の破壊の危険性を予測して電極の破壊を防止することが可能となる。更なる実施形態では、電極柱の検出された振動状態から、電気炉の泡状スラグの高さを導出することができる。また、上述のように検出された情報を用いて、電気炉の稼働を調節して最適化することもできる。特に、電気炉の熱放散の顕著な減少及びより効率的な稼働を達成することができ、及び／又は、電極柱の振動の減少及び電気炉のよりスムーズな稼働モードを得ることができる。
【００２６】
上述の電極柱用保持デバイスは支持アームを備えることができ、その支持アームは、炉の上方において水平方向に延伸し、炉側の端部に電極柱用のレセプタクル又はクランプを有する。このクランプは、少なくとも二つの対向するクランピング金具を有し得て、これら金具を用いて、電極柱を支持アームに留めることができる。好ましくは、電極柱は、支持アームから、垂直方向に、炉蓋の開口部を通って、電気炉の中へと延伸する。また、保持デバイスは、実質的に垂直なピラーを備えることができ、そのピラーの上端に支持アームが取り付けられる。電極柱の焼失による電極柱の長さの変動に関わらず、電極柱の先端と電気炉の投入材料との間の所望の距離を維持するように電極柱の高さを調節することができるようにするため、保持デバイスを垂直方向において高さ調節可能なように構成することができる。これとは別に、好ましくは、保持デバイス、特に保持デバイスの支持アームは、電気炉の溶融工程中に電極柱に電力を供給する機能を果たし、また、この目的のために、好ましくは、ケーブルを介して電源に接続される。
【００２７】
本発明のアイディアの発展形では、好ましくは、電極柱用の保持デバイスを調節するための液圧システム内部に配置された圧力測定素子、力変換器、及び／又は歪みゲージである少なくとも一つの素子を用いて、電極柱の重量を決定することが提案される。この点に関し、少なくとも一つの歪みゲージは、例えば、金属歪みゲージ又は光学歪みゲージであり得て、及び／又は、少なくとも一つの力変換器はロードセルであり得る。電極柱用の保持デバイスの支持アームに配置された歪みゲージは、電極柱の重量によって支持アームに生じる歪み又は引張応力を測定して、そこから、電極柱の重量を決定することができる。原理的には、歪みゲージを、支持アームを支持する保持デバイスの好ましくは垂直なピラーに、又はピラーと支持アームとの間に配置することもできる。しかしながら、好ましくは、歪みゲージは、支持アームの歪みが最大の領域、具体的には、支持アームを支持するピラー近くの支持アームの上面、及び／又は、支持アームの幅方向で見た場合の支持アームの略中心に取り付けられるが、その中心から外して歪みゲージを配置することも可能である。更に、上述の液圧システムは、保持デバイス、及びその保持デバイスに入れられた電極柱の位置を、特に高さに関して調節するように構成され得る。圧力測定素子は、液圧システム内に配置され、液圧システムの液圧流体の圧力を測定し、保持デバイスによって保持された電極柱の重量を決定するのに特に適している。原理的には、上述のような調節を行うように設計された保持デバイスの所望の調節デバイスに、計量デバイスを組み込むことができる。
【００２８】
同様に、力変換器、特にロードセルも、電極柱の重量を決定するのに適していて、例えば、保持デバイスの支持アーム及び／又はピラーに取り付けられ得て、ロードセルは、好ましくは、測定を効果的に行うことができるように、保持デバイスの支持アーム及びピラーの両方に接続され得る。原理的には、計量デバイスは、複数の歪みゲージ及び／又は複数の力変換器を備えることもできて、複数の歪みゲージ及び／又は複数の力変換器が、互いに独立していて重量及び歪みを測定することが可能であり、又は適切に互いに接続されていて共通の測定値を発生させることが可能である。
【００２９】
上記実施形態の更なる利点は、歪みゲージ及び力変換器がそれぞれ、電気炉の稼働中に電極柱又は関連部品で生じる振動を検出、測定、任意で記録するのに適したものになり得る点である。
【００３０】
好ましくは、電極柱の重量を決定する前に、計量デバイスの較正が行われる。
【００３１】
有利な実施形態によると、電極柱に電気が流されていない時点において、電極柱の重量が決定される。この時点においてはアークによって発生する振動が電極柱に生じていないので、これによって、電極柱の重量の特に正確な測定が可能である。
【００３２】
本発明の範囲内において、好ましくは、電極柱の少なくとも一部が電気炉内にあり及び／又は電極柱用の保持デバイスによって保持されている間に、電極柱の重量が決定される。従って、重量を決定するために電気炉及び／又は保持デバイスから電極柱を取り出す必要がなくなり、電極材料の消耗を決定するのに追加の時間がかかることを回避することができる。
【００３３】
また、本発明は、電気炉、特に製鋼用のアーク炉の電極材料の消耗を決定する装置にも関し、その装置は、電気炉の中に配置された又は電気炉の中に導入される少なくとも一つの電極柱の重量を決定する少なくとも一つの計量デバイスを備え、その計量デバイスは、電気炉を備えたシステムの操作デバイスに組み込まれる。このような装置は、低コストで実現可能であり、上述の本発明に係る方法を行うのに特に適している。電極材料の消耗を決定するための方法に関連して上述した利点及び有利な実施形態は、電極材料の消耗を決定するための装置にも当てはまる。
【００３４】
本発明の有利な実施形態によると、本装置は、電極柱の重量を自動的に決定することができるように設計される。この目的のため、本装置は、例えば、電極柱の重量を決定して、対応する測定値（任意で記録される）を発生させるように計量デバイスを自動的に制御する電子制御部を備えることができる。
【００３５】
更に、本装置が、電子記憶デバイスを備えて、電極柱の重量を自動的に電子記憶デバイスに記録して、電極材料の消耗に関するデータの包括的な評価及び分析を促進することが好ましい。
【００３６】
本発明の更に好ましい実施形態によると、計量デバイスが輸送デバイスに組み込まれ、その輸送デバイスは、電気炉内に配置され好ましくは保持デバイスによって電気炉内に保持される電極柱を受け取って、電極柱を電気炉の中及び／若しくは電気炉の外に輸送して、並びに／又は、電気炉の外に位置する電極柱を電気炉の中に輸送するように設計される。本発明に係る方法に関して上記で詳述したように、好ましくは、輸送デバイスはクレーンデバイスを備え、計量デバイスが、クレーンデバイスに取り付けられたクレーン秤を有することができる。
【００３７】
本発明の更に有利な実施形態によると、計量デバイスが保持デバイスに組み込まれて、その保持デバイスは、電気炉の溶融工程中に電極柱を保持するように構成される。好ましくは、本発明に係る方法に関して上述したように、計量デバイスは、保持デバイスの支持アームに組み込まれる。更に、保持デバイスを調節するために、本方法に関して上述した調節デバイス、特に液圧システムに計量デバイスを組み込むこともできる。
【００３８】
好ましくは、計量デバイスは、少なくとも一つの素子を備え、その少なくとも一つの素子は、好ましくは、歪みゲージ、力変換器、及び／又は、電極柱用の保持デバイスを調節するための液圧システムに配置された圧力測定素子である。この点に関して、少なくとも一つの歪みゲージは、例えば、金属歪みゲージ又は光学ゲージであり得て、及び／又は、少なくとも一つの力変換器はロードセルであり得る。
【００３９】
更に、本装置の計量デバイスを、少なくとも一つの電極柱の重量を連続的に、少なくとも準連続的に、好ましくは１から５００Ｈｚの間の時間分解能で決定するように構築することが好ましい。
【００４０】
以下、添付図面を参照し、有利な実施形態に基づいた例によって、本発明を説明する。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施形態に係る電気炉とその電気炉の電極材料の消耗を決定するための装置とを備えたシステムを示す。
【図２】本発明の他の実施形態に係る電気炉の電極材料の消耗を決定するための装置を示す。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
図１は、電気アーク炉１０を備えたシステムを示し、その電気炉１０は、例えば鋼鉄スクラップ及び任意で添加剤を投入材料として受け取り、その投入材料は、アーク炉１０内に生じるアークの熱エネルギーによってアーク炉１０内で溶融される。
【００４３】
アークを生じさせるため、本システムは、底部電極（図１に示さず）と、電極柱１２とを備え、底部電極は、アーク炉１０内に配置され、アーク炉１０の投入材料と直接電気的に接触し、電極柱１２は、複数の細長のグラファイト電極１４から成り、それらグラファイト電極１４は、各長手方向端部においてねじ込み式ニップル１６を介して互いにねじ込まれる。実際には、複数の（特に三つの）電極柱１２を互いに平行に配置して使用して、特に底部電極を省略することができるが、図１には、明確性のため、一つの電極柱１２のみが示されている。
【００４４】
更に、本システムは、保持デバイス１８を備え、その保持デバイス１８に対して電極柱１２を吊って、その保持デバイス１８から、電極柱１２が、実質的に垂直方向において炉蓋２０の孔を通って、アーク炉の１０の上方からその中へと延伸する。保持デバイス１８は実質的に水平な支持アーム２２を備え、その支持アーム２２は、実質的に垂直なピラー２４によって支持される。炉側の一方の端部に、支持アーム２２はクランプ２６を有し、そのクランプ２６内に電極柱１２が入り、クランプ２６は、例えば、一つ以上のクランピング金具を備え、その金具を用いて、電極柱１２をクランプ２６に固定したり、クランプ２６から解放したりすることができる。
【００４５】
アーク炉１０内に配置される電極柱１２の先端が投入材料からの所定の距離でアーク炉１０の投入材料の上方に位置する箇所において、電極柱１２が保持デバイス１８によって保持される。底部電極と電極柱１２との間に電圧を印加することによって、電極柱１２とアーク炉１０の投入材料との間にアークを生じさせて、アークによって放出される熱エネルギーで投入材料を溶融することができる。この目的のために導電性材料で形成されケーブルを介して電源（図１に示さず）に接続された支持アーム２２を介して、電極柱１２に電気を流す。
【００４６】
電極柱１２の高さを調節することができるようにするため、特に、アーク炉１０の溶融工程中に電極１２が焼失することの結果として必要となる電極柱１２の供給を促進するため、保持デバイス１８は高さ調節可能なものであり、つまり、矢印２８の方向において移動することができる。更に、保持デバイス１８は、電極柱１２と共に、好ましくは炉蓋２０と共に、アーク炉１０に対して上昇することができ、垂直軸３０周りに旋回可能であり、例えば、タッピング（出鋼）後にアーク炉１０を開くことができるように、また、炉蓋２０に設けられたアーク炉１０の開口部を通して、新たな投入材料をアーク炉１０に充填することができるようにする。
【００４７】
更に、本システムは、輸送デバイス３２を備え、その輸送デバイス３２は、実質的に水平なクレーントラック３４と、矢印３５の方向においてクレーントラック３４に沿って移動可能なクレーンキャリッジ３６と、クレーンフック４０とを備えたクレーンデバイスとして構成され、クレーンフック４０は、ケーブル３８によってクレーンキャリッジ３６に吊られ、矢印３９に沿ってクレーンキャリッジ３６に対して垂直方向に昇降可能である。保持デバイス１８のクランプ２６の位置の上方の垂直な位置に、クレーンキャリッジが移動可能となるように、輸送デバイス３２及び保持デバイス１８の位置及び移動経路を整列させて、クランプ２６に入れられた電極柱１２を、輸送デバイス３２に吊ったり、輸送デバイス３２から取り外したりできるようにする。この目的のため、電極柱１２は、ループ（図１に具体的に示さず）を有することができて、又は、輸送デバイス３２が、電極柱１２を吊るための適切な結合装置を有することができる。輸送デバイス３２によって、新たな電極１４を電極柱１２に輸送して、電極柱１２に接続することができ、また、必要に応じて、電極柱１２を保持デバイス１８から取り外したり、保持１８デバイスに供給したりすることができる。
【００４８】
更に、本システムは、計量デバイス４２を備え、本実施形態では、計量デバイス４２は、歪みゲージ４４と、ロードセル４６と、クレーン秤４８とを備え、歪みゲージ４４は、支持アーム２２の上面に取り付けられ、電極柱１２の重量によって支持アーム２２に生じる歪みを測定し、ロードセル４６は、支持アーム２２とピラー２４との間に接続領域に取り付けられ、且つ、測定を効果的に行うことができるように支持アーム２２及びピラー２４に接続され、クレーン秤４８は、輸送デバイス３２のクレーンキャリッジ３６に吊られ、クレーンキャリッジ３６とクレーンフック４０との間に配置される。
【００４９】
歪みゲージ４４及びロードセル４６はそれぞれ、例えばアーク炉１０の２回の連続した溶融工程期間の間に、保持デバイス１８によって保持されたままの電極柱１２の重量を測定する機能を果たす。一方、クレーン秤４８は、輸送デバイス３２から吊られたままの電極柱１２の重量を測定することができ、例えば、新たな電極１４がニップルを用いて電極柱１２に固定された後に、輸送デバイス３２によってアーク炉１０及び保持デバイス１８に対して電極柱１２を降下させながら、電極柱１２の重量を測定することができる。
【００５０】
計量デバイス４２によって行われる電極柱１２の重量の決定は、アーク炉１０の電極材料の消耗を正確に決定することを促進し、その消耗の決定が、最小の追加コストで行うことができるようにアーク炉１０の工程に組み込まれる。実際には、計量デバイス４２が、図１に示される歪みゲージ４４、ロードセル４６、クレーン秤４８という多様な構成要素のうち二つ又は一つのみを備えることも可能である。
【００５１】
図２は、更なる実施形態に係る電気炉の電極材料の消耗を決定するための装置の詳細図を示し、その装置は、クレーン秤４８を備え、そのクレーン秤４８は、一方の端に、電極柱１２と結合するためのフック５０を有し、他方の端に、図１に示されるように構成された輸送デバイス３２のクレーンフック４０に対してクレーン秤４８を吊るための目状穴５２を有する。
【符号の説明】
【００５２】
１０  電気炉／アーク炉
１２  電極柱
１４  （グラファイト）電極
１６  ねじ込み式ニップル
１８  保持デバイス
２０  炉蓋
２２  支持アーム
２４  ピラー
２６  クランプ
２８  矢印
３０  垂直軸
３２  輸送デバイス
３４  クレーントラック
３５  矢印
３６  クレーンキャリッジ
３８  ケーブル
３９  矢印
４０  クレーンフック
４２  計量デバイス
４４  歪みゲージ
４６  ロードセル
４８  クレーン秤
５０  フック
５２  目状穴
【図１】
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【図２】
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