УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАМЕРА ПО МЕНЬШЕЙ МЕРЕ ОДНОЙ ИЗМЕРЯЕМОЙ ВЕЛИЧИНЫ НА ПЕЧИ, А ТАКЖЕ ПЕЧЬ

Настоящее решение относится к устройству для измерения по меньшей мере одной измерительной величины на печи, при этом устройство содержит по меньшей мере одно приспособление для вдувания по меньшей мере одного газа в печь и по меньшей мере один измерительный блок для измерения по меньшей мере одной измерительной величины. Кроме того, решение относится к печи, в частности, электродуговой печи, при этом по меньшей мере одно приспособление для вдувания по меньшей мере одного газа в печь проходит через стенку печи в печное пространство.
Во время работы печи, такой как, например, электродуговая печь, печь со встроенным чреном, дегазатор или другая установка вторичной металлургии, стекловаренная ванная печь и т.д., важно получать в любой желаемый момент времени определенные измерительные величины, которые характеризуют печь или процесс плавления. Это можно выполнять с помощью контактного измерения, например, с помощью получения вручную измерительных величин и проб или, в качестве альтернативного решения, посредством бесконтактного измерения, например, на основании отдаваемого обрабатываемым материалом, расплавом или самой печью колебания или электромагнитного излучения.
Многие типы печей, в частности, металлургических печей, таких как, например, электродуговые печи, имеют установленные на стенке печи приспособления для вдувания по меньшей мере одного газа в печь, например, с целью введения в печное пространство энергии, ускорения процесса плавления в электродуговой печи, продувки ванны расплавленного металла и т.д. Такие приспособления для вдувания по меньшей мере одного газа в печь могут быть блоком горелки, блоком горелки и копья, блоком копья и т.п.
С помощью блока горелки в режиме горелки создается пламя. При этом сгорает топливо, в частности, природный газ, нефть или т.п., с подмешиванием содержащегося в горючем газе кислорода.
Копья часто вводят в печное пространство лишь с ограничением во времени, с целью подачи, например, газов, таких как кислород, для окисления металлического расплава, измерения различных измерительных величин или взятия проб. Однако известны также установленные неподвижно блоки копья, которые фиксированы на печи.
В ЕР 1457575 В1 приведено описание устройства указанного в начале вида для наблюдения за загружаемым материалом в электродуговой печи во время режима плавления. Для этого блок горелки снабжен камерой, в частности, спектроскопической инфракрасной камерой, которая расположена внутри блока горелки и измеряет распределение температуры в печном пространстве.
Наряду с обычными блоками горелки, которые могут работать лишь в режиме горелки, известны в настоящее время также блоки горелки и копья, которые образуют соединение из блока горелки и блока копья, при этом работа такого блока может осуществляться попеременно в режиме горелки или в режиме копья.
Как в обычном блоке горелки, так и в блоке горелки и копья, когда он работает в режиме горелки, создается пламя и в печное пространство вводится энергия. Однако блок горелки и копья после выключения режима горелки, т.е. выключения пламени, можно использовать в качестве копья, через которое можно вдувать поток газа в печное пространство и измерять измерительные величины. Для этого дополнительно к имеющимся на обычном блоке горелки соединительным элементам для топлива и горючего газа, в блоке горелки и копья имеются газовые соединительные элементы по меньшей мере для одного подлежащего вдуванию в режиме копья газа.
В такие блоки горелки и копья также уже устанавливались измерительные блоки, которые используют проходящий через блок горелки и копья в направлении печного пространства канал для оптического измерения измерительных величин в печном пространстве.
Было установлено, что замену измерительных блоков на печах, в частности, электродуговых печах, например, вследствие дефекта или необходимости использования другого типа измерительного блока для измерения другой измерительной величины, необходимо выполнять относительно часто. Позиционирование нового измерительного блока является трудоемким, поскольку необходимо выполнять точное новое позиционирование. Например, в режиме копья зона перехода между образованным копьем газовым конусом и атмосферой печи не должна совпадать с местом для измерения температуры. Кроме того, для безопасности обслуживающего персонала печи требуется остановка печи, с целью безопасной замены измерительного блока. Все это приводит к потерям времени в работе печи и нежелательным простоям. За счет этого повышается стоимость эксплуатации печной установки и понижается пропускная способность печи.
В соответствии с этим, в основу настоящего решения положена задача создания устройства указанного в начале вида, которое при замене измерительного блока на печи обеспечивает эффективную работу печи, а также создания печи с таким устройством.
Задача решена для устройства для измерения по меньшей мере одной измерительной величины в печи, в частности электродуговой печи, тем, что устройство содержит по меньшей мере следующее:
- по меньшей мере одно приспособление для вдувания по меньшей мере одного газа в печь;
- по меньшей мере один измерительный блок для измерения по меньшей мере одной измерительной величины; и
- по меньшей мере один конструктивный узел для позиционирования по меньшей мере одного измерительного блока напротив холодного конца по меньшей мере одного приспособления для вдувания по меньшей мере одного газа в печь, при этом по меньшей мере один конструктивный узел содержит по меньшей мере один блок позиционирования и по меньшей мере один сменный блок, который предназначен для разъемного соединения по меньшей мере с одним блоком позиционирования, и при этом по меньшей мере один блок позиционирования расположен по меньшей мере на одном приспособлении для вдувания по меньшей мере одного газа в печь, и по меньшей мере один сменный блок предназначен для размещения по меньшей мере одной измерительной головки по меньшей мере одного измерительного блока, и при этом разъемное соединение образовано с помощью защелкивающегося замка, штекерного замка, байонетного замка, винтового замка, зажимного замка, сцепления Гиллемена, сцепления Шторца, сцепления Перро или кулачкового сцепления.
При этом под «холодным» концом приспособления для вдувания по меньшей мере одного газа в печь понимается конец, который расположен снаружи печи. В противоположность этому, под «горячим» концом приспособления для вдувания по меньшей мере одного газа в печь понимается конец, который граничит с печным пространством. Таким образом, в блоке горелки и копья горячий конец является тем концом, на котором по меньшей мере временно образуется пламя.
Расположенный на приспособлении для вдувания по меньшей мере одного газа в печь по меньшей мере один блок позиционирования лишь один раз точно позиционируется и ориентируется там и затем остается без изменения в этом положении, по меньшей мере пока не потребуется замена, в частности, несущих по меньшей мере один блок позиционирования частей приспособления для вдувания по меньшей мере одного газа в печь, или возникает дефект самого блока позиционирования. Ремонт или замену по меньшей мере одного измерительного блока или по меньшей мере его измерительной головки можно выполнять особенно быстро и эффективно на основании разъемного соединения между блоком позиционирования и сменным блоком, поскольку по меньшей мере один блок позиционирования точно задает оптимальное положение по меньшей мере для одного сменного блока, включая по меньшей мере одну измерительную головку по меньшей мере одного измерительного блока. Таким образом, отпадает необходимость занимающего много времени позиционирования по меньшей мере одной измерительной головки по меньшей мере одного измерительного блока, поскольку посредством замыкания разъемного соединения между блоком позиционирования и сменным блоком достигается непосредственно правильное расположение по меньшей мере одной измерительной головки по меньшей мере одного измерительного блока.
Задача решена для печи тем, что она содержит по меньшей мере одно устройство, согласно настоящему решению, при этом приспособление для вдувания по меньшей мере одного газа в печь проходит через печную стенку в печное пространство. Такая печь особенно эффективна и экономична в работе. Печь является, в частности, металлургической печью, такой как электродуговая печь, однако также другие печи, такие как, например, стекловаренная ванная печь, могут эффективно и экономично работать с устройством, согласно решению.
С помощью устройства, согласно настоящему решению, возможна минимизация времени простоя печи, в частности, также непрерывная работа печи. За счет этого минимизируются эксплуатационные расходы, в частности расход требуемой энергии, и повышается производительность печи, а также качество создаваемого продукта. Необходимые измерительные блоки можно использовать гибко относительно типа измерительного блока, а также последовательности и/или комбинации применяемых измерительных блоков.
Может быть также реализована временная работа печи, во время которой в блоке позиционирования не находится сменный блок. Дефект самого приспособления для вдувания по меньшей мере одного газа в печь можно быстро и просто устранять после разделения разъемного соединения, при этом отсоединенный перед этим сменный блок можно использовать в отремонтированном приспособлении для вдувания по меньшей мере одного газа в печь.
Приспособление для вдувания по меньшей мере одного газа в печь является, в частности, блоком горелки, блоком горелки и копья или блоком копья.
На одной печи предпочтительно используются для каждого приспособления для вдувания по меньшей мере одного газа в печь выполненные конструктивно одинаково узлы, с целью обеспечения взаимозаменяемости сменных блоков.
Для обеспечения возможности выполнения измерения одной или нескольких, одинаковых или различных измерительных величин, такого как, например, измерение температуры (температур), измерение данных химических анализов, слышимого звука, корпусного звука, такого как, например, ультразвук и т.д., после приспособления для вдувания по меньшей мере одного газа в печь может быть расположен по меньшей мере один измерительный блок с несколькими измерительными головками и/или измерительные блоки различного типа, при этом по меньшей мере его измерительные головки расположены на или вблизи холодного конца приспособления для вдувания по меньшей мере одного газа в печь. При этом сменный блок может быть предназначен для размещения лишь одной измерительной головки одного измерительного блока, либо всего измерительного блока. Под измерительной головкой понимается в целом часть измерительного блока, которая служит в качестве места сопряжения между измерительным блоком и окружением для измерения сигналов. Кроме того, в сменном блоке могут быть установлены измерительные головки измерительных блоков различного типа и/или избыточные измерительные головки.
В одном особенно предпочтительном варианте выполнения по меньшей мере один блок позиционирования расположен на холодном конце по меньшей мере одного приспособления для вдувания по меньшей мере одного газа в печь. Это обеспечивает хороший доступ по меньшей мере к одному блоку позиционирования, например, для обслуживающего персонала печи. При этом блок позиционирования предпочтительно фиксирован, на трубе приспособления для вдувания по меньшей мере одного газа в печь.
Разъемное соединение образовано с помощью защелкивающегося замка, штекерного замка, байонетного замка, винтового замка, зажимного замка, сцепления Гиллемена, сцепления Шторца, сцепления Перро, кулачкового сцепления и т.п. Это обеспечивает возможность быстрого и простого замыкания и размыкания разъемного соединения между блоком (блоками) позиционирования и сменным блоком (блоками). Указанные соединения можно применять надежно и с малыми затратами на техническое обслуживание в обычно суровых условиях окружения печи.
По меньшей мере один измерительный блок предпочтительно содержит по меньшей мере один оптический измерительный блок и/или по меньшей мере один датчик звука и/или по меньшей мере один датчик ускорения и т.п. Такие измерительные блоки работают без соприкосновения, т.е. без контакта с обрабатываемым в печном пространстве материалом, и поэтому особенно быстро и надежно.
С помощью датчика звука можно измерять излучаемый печью слышимый звук и на его основе делать выводы об определенных состояниях печи, например, относительно образования шлаковой пены в печном пространстве.
При этом особенно предпочтительно, когда по меньшей мере один оптический измерительный блок содержит блок измерения температуры и/или блок для выполнения химического анализа. Подходящий блок для выполнения химического анализа обычно содержит лазер. Лазерный луч направляется в печное пространство, и оценивается отраженный в противоположном направлении свет.
Оптический блок измерения температуры предпочтительно предназначен для измерения исходящего из печного пространства излучения вдоль продольной оси приспособления для вдувания по меньшей мере одного газа в печь. Для бесконтактного оптического измерения температуры предпочтительно используется измерительный блок в виде лазера, камеры, пирометра или ондометра, при этом он используется один или в комбинации со световодами, которые передают эмитируемое из печного пространства в направлении приспособления для вдувания по меньшей мере одного газа в печь излучения к месту оценки. Для специалистов в данной области техники понятно, что в качестве альтернативного решения можно использовать другие известные устройства, пригодные для бесконтактного измерения температуры.
Оптический блок измерения температуры предпочтительно имеет приспособление для фокусирования излучения в качестве измерительной головки. Это приспособление может быть выполнено, например, в виде линзы или системы линз. С помощью такого фокусирующего излучение приспособления, в частности теплового излучения, обеспечивается возможность использования для измерения температуры материала или расплава в печном пространстве возможно большей доли эмитируемого в направлении продольной оси приспособления для вдувания по меньшей мере одного газа в печь излучения.
Определяемую температуру в печном пространстве можно предпочтительно применять для управления и/или регулирования параметра проходящего в печном пространстве процесса. Например, для электродуговой печи можно на основании определяемого распределения температуры целенаправленно управлять, соответственно, регулировать подачу энергии на электроды электродуговой печи. Можно также, например, выполнять подачу добавок и т.п. в зависимости от температуры, соответственно, распределения температуры в печном пространстве.
В случае, когда по меньшей мере одна измерительная головка оптического измерительного блока установлена в сменном блоке, сменный блок имеет на своем обращенном по меньшей мере к одному блоку позиционирования конце по меньшей мере одно инспекционное отверстие для измерительной головки. Это инспекционное отверстие, которое должно быть проницаемым для передаваемого оптическим измерительным блоком и/или подлежащего приему излучения, может быть выполнено в виде простого отверстия в сменном блоке или же соответствующего проницаемого для излучения окна.
Для отграничения атмосферы в печном пространстве от окружающей атмосферы, по меньшей мере одно приспособление для вдувания по меньшей мере одного газа в печь имеет на своем противоположном печному пространству холодном конце предпочтительно оптическое окно, к которому примыкает по меньшей мере один конструктивный узел. Окно должно быть проницаемо для любого вида излучения, которое должно попадать из печного пространства в оптический измерительный блок или из оптического измерительного блока в печное пространство.
Предпочтительно, когда по меньшей мере одно приспособление для вдувания по меньшей мере одного газа в печь расположено центрально относительно его продольной оси А, имеет сквозной канал К, при этом оптическое окно расположено с закрыванием канала К. Канал К образует на печи непосредственный доступ к печному пространству.
Продольная ось А по меньшей мере одного приспособления для вдувания по меньшей мере одного газа в печь предпочтительно образует среднюю ось канала К, через который, например, в режиме горелки или копья в печное пространство вдувается газ. Канал К предпочтительно выполнен прямолинейным, так что эмитируемое излучение может проходить через канал К также прямолинейно, т.е. по существу без помех. Продольная ось А предпочтительно имеет угол относительно горизонтали, в частности относительно нормали к поверхности расплава в печном пространстве, от 40 до 43°.
Предпочтительно, когда по меньшей мере один блок позиционирования содержит по меньшей мере одну втулку для размещения по меньшей мере одного сменного блока, при этом продольная ось по меньшей мере одной втулки расположена, в частности может автоматически располагаться, соосно продольной оси А по меньшей мере одного приспособления для вдувания по меньшей мере одного газа в печь.
В одном предпочтительном варианте выполнения по меньшей мере один блок позиционирования содержит поворотную револьверную головку по меньшей мере с двумя втулками для размещения в каждой по меньшей мере одного сменного блока, и соединенный с револьверной головкой приводной двигатель, который поворачивает револьверную головку в желаемое положение.
В качестве альтернативного решения, по меньшей мере один блок позиционирования может содержать золотниковую систему по меньшей мере с двумя втулками для размещения в каждой по меньшей мере одного сменного блока и соединенный с золотниковой системой приводной двигатель, который перемещает золотник золотниковой системы и тем самым втулки, включая сменные блоки, в желаемое положение.
С помощью приводного двигателя положение втулок относительно по меньшей мере одного приспособления для вдувания по меньшей мере одного газа в печь изменяется так, что желаемый, введенный в соответствующую втулку сменный блок, включая по меньшей мере одну измерительную головку измерительного блока, быстро и точно позиционируется в положение измерения.
Таким образом, возможно измерение различных измерительных величин посредством быстрой, в частности автоматической, замены сменных блоков на печи. При неисправности в зоне сменного блока, можно за счет замены сменного блока, включая по меньшей мере одну измерительную головку, на измерительный блок, включая имеющую ту же конструкцию, исправную измерительную головку, продолжать измерение лишь с минимальным временем прерывания.
Целесообразно, когда устройство содержит по меньшей мере один робот для размещения по меньшей мере одного сменного блока и для введения по меньшей мере одного сменного блока по меньшей мере в один блок позиционирования и удаления по меньшей мере одного сменного блока по меньшей мере из одного блока позиционирования. За счет этого при неисправности в зоне сменного блока его можно особенно быстро заменять. Можно также эффективно выполнять замену одного сменного блока по меньшей мере с одной измерительной головкой одного измерительного блока на другой сменный блок по меньшей мере с одной измерительной головкой измерительного блока другого типа. Такую работу можно выполнять без обслуживающего персонала печи и тем самым особенно безопасно, экономично и в длительном режиме.
Предпочтительно, устройство содержит по меньшей мере один управляющий и регулировочный блок для управления по меньшей мере одним измерительным блоком и/или по меньшей мере одним соединенным с приспособлением для вдувания по меньшей мере одного газа в печь приспособлением для регулирования количества газа.
А именно, часто при измерении определенных измерительных величин требуется переводить приспособление для вдувания по меньшей мере одного газа в печь в определенный режим.
Стандартная работа металлургической печи, в частности электродуговой печи, содержащей по меньшей мере одно приспособление для вдувания по меньшей мере одного газа в печь в виде блока горелки и копья, происходит обычно следующим образом:
Во время загрузки подлежащего плавлению материала в печное пространство блок головки и копья работает с защитным пламенем, с целью удерживания свободным направленного к печному пространству отверстия блока горелки и копья. Затем блок горелки и копья работает в режиме горелки, и его мощность ступенчато увеличивается с целью поддержки плавления материала в печном пространстве. Как только имеется достаточное количество расплава металла, блок горелки и копья переключают в режим копья и вдувают кислород или содержащий кислород газ для окисления металлического расплава с ультразвуковой скоростью в печное пространство. Во время режима копья обычно снова горит защитное пламя, которое окружает вдуваемый газ. Когда из печи можно выпускать металл, т.е. можно опустошать печь, поток газа отключают, блок горелки и копья продолжает работу с образованием защитного пламени, и удаляют металлический расплав. Обычная работа начинается снова загрузкой подлежащего плавлению материала в печное пространство.
В частности, в режиме копья можно использовать блок горелки и копья для проведения с помощью измерительного блока оптического измерения в печи. При этом, например, подлежащий вдуванию в электродуговую печь в режиме копья газ вдувают с ультразвуковой скоростью в печное пространство в направлении расплава, с целью сдувания образующегося на расплаве шлака и локального освобождения поверхности расплава, например, для бесконтактного измерения температуры. Для создания газового потока с ультразвуковой скоростью блок горелки и копья имеет, в частности, сопло Лаваля, в которое подают подлежащий вдуванию газ с давление несколько бар.
Таким образом, с помощью по меньшей мере одного управляющего и регулировочного блока можно, например, перед измерением определенных измерительных величин с помощью измерительного блока управлять соответствующим образом приспособлением для регулирования количества газа по меньшей мере одного приспособления для вдувания по меньшей мере одного газа в печь, при этом устанавливается требуемый для соответствующего измерения режим. Например, для оптического измерения температуры необходимо в блоке горелки инициировать, в частности, выключение горелки или по меньшей мере выключение подачи топлива, а в блоке горелки и копья выбирать работу в режиме копья.
Предпочтительно, по меньшей мере один управляющий и регулировочный блок дополнительно предназначен также для управления приводным двигателем и/или по меньшей мере одним роботом. Это обеспечивает возможность плавного перехода между работой по меньшей мере одного приспособления для вдувания по меньшей мере одного газа в печь и выбором и последовательностью подлежащих установке сменных блоков для определения желаемых измерительных величин.
Кроме того, управляющий и регулировочный блок может быть предназначен для выполнения управления электродами электродуговой печи, управления процессом загрузки или опустошения печи и т.д.
В одном предпочтительном варианте выполнения управляющий и регулировочный блок соединен с вычислительным блоком, с помощью которого автоматически или вручную с помощью обслуживающего персонала печи можно оказывать непосредственно влияние на измерение определенной измерительной величины, выполнять оценку измерительных величин и оказывать соответствующее влияние на процесс плавки.
Кроме того, целесообразно, когда устройство содержит обойму для хранения и/или подготовки множества сменных блоков с размещенным в ней по меньшей мере одним измерительным блоком, или по меньшей мере его измерительной головкой. Наличие множества сменных блоков, которые по выбору можно разъемно соединять по меньшей мере с одним блоком позиционирования, сокращает до минимума возникающий при неисправности измерительного блока, соответственно, измерительной головки промежуток времени, в течение которого необходимо прерывать измерение. При работе с роботом, который при необходимости автоматически заменяет измерительные блоки, обойма образует точно заданный по месту и известный по своему снаряжению склад для измерительных блоков, включая установленные в них измерительные головки, соответственно, также полностью измерительные блоки.
В одном предпочтительном варианте выполнения устройства имеется несколько приспособлений для вдувания по меньшей мере одного газа в печь, которые по меньшей мере через один конструктивный узел соединены по меньшей мере с одним измерительным блоком, так что одновременно можно измерять измерительные величины для различных зон в печном пространстве печи, в направлении которых указывают приспособления для вдувания по меньшей мере одного газа в печь. Так, например, можно осуществлять определение распределения температуры в пространстве и/или во времени или скорость образования вспененного шлака.
Другие преимущества настоящего решения следуют из приведенного ниже пояснения примеров выполнения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых изображено:
Фиг.1 - разрез печи с первым устройством;
Фиг.2 - часть Фиг.1 в зоне приспособления для вдувания по меньшей мере одного газа в печь и измерительного блока, при этом устройство дополнительно содержит робот;
Фиг.3 - конструктивный узел с измерительной головкой;
Фиг.4 - конструктивный узел, согласно Фиг.3, встроенный в копье блока горелки и копья;
Фиг.5 - часть Фиг.4 в зоне конструктивного узла, в увеличенном масштабе;
Фиг.6 - блок горелки и копья, содержащий систему, согласно Фиг.4;
Фиг.7 - второе устройство, содержащее блок позиционирования с поворачиваемой револьверной головкой;
Фиг.8 - третье устройство, содержащее блок позиционирования с золотниковой системой.
На Фиг.1 показана в разрезе печь 1, в данном случае электродуговая печь, содержащая крышку 1c печи и электроды 1d, которые проходят через крышку в печное пространство 1а. Для упрощения изображен лишь один электрод 1d из обычно трех электродов. В печном пространстве 1а печи 1 расположен расплав 2, в данном случае металлический расплав, на поверхности которого находится шлак 2а. Первое устройство, содержащее приспособление 3 для вдувания по меньшей мере одного газа в печь 1, в данном случае в виде блока горелки и копья, который установлен над расплавом 2, соответственно, проходит через стенку 1b печи, смонтировано на печи 1. При этом выходное отверстие 3d блока горелки и копья направлено на поверхность расплава 2. Блок горелки и копья имеет центральный канал К, предназначенный для направления в режиме копья газового потока в направлении расплава 2 в печном пространстве 1а.
Блок горелки и копья имеет несколько соединительных элементов, включая соединительный элемент для подводящего газ приспособления 4 для подачи необходимого в режиме копья газа, который вдувается предпочтительно с ультразвуковой скоростью в печное пространство 1а. Через подводящее газ приспособление 4 в режиме копья вдувается, в частности, первый газ, в данном случае предпочтительно в виде кислорода, попеременно со вторим газом, в данном случае инертным газом в виде азота, с ультразвуковой скоростью в печное пространство 1а.
Кроме того, имеются по меньшей мере одно подводящее топливо приспособление 5 и по меньшей мере одно подводящее горючий газ приспособление 6. С помощью подводящего топливо приспособления 5 в блок горелки и копья подается топливо, в данном случае предпочтительно природный газ. Топливо сжигается вместе с горючим газом, в данном случае предпочтительно в виде кислорода, который подается с помощью подводящего горючий газ приспособления 6.
С помощью регулирующего количество газа приспособления 12 обеспечивается снабжение блока горелки и копья фактически требуемыми газами, при этом блок горелки и копья переводится в желаемый режим.
Кроме того, блок горелки и копья имеет охлаждающее приспособление 7 для подачи охлаждающего средства, в частности, воды. С помощью охлаждающего средства блок горелки и копья защищается на своем горячем конце от перегрева.
Измерительный блок 10 в виде оптического блока измерения температуры, такой как, например, пирометр, на противоположном печному пространству 1а печи 1 холодном конце блока горелки и копья соединен с ним так, что обеспечивается возможность измерения температуры в печном пространстве 1а. Канал К блока горелки и копья расположен по центру относительно продольной оси А блока горелки и копья. Исходя из горячего печного пространства 1а, электромагнитное излучение, в частности, тепловое, соответственно, инфракрасное излучение может распространяться вдоль продольной оси А и тем самым попадает в канал К блока горелки и копья.
Из канала К излучение попадает через оптическое окно 3е в не изображенную здесь отдельно измерительную головку 10b (см. Фиг.3) измерительного блока 10.
Измерительная горелка 10b образована в данном случае фокусирующим приспособлением, например, системой линз, которая фокусирует излучение и вводит в световод 10а измерительного блока 10. С помощью измерительного блока 10 из вводимого излучения определяется соответствующая температура расплава 2.
Измерительный блок 10 может быть соединен также с помощью обычного электрического кабеля с измерительной головкой 10b или может быть полностью встроен в сменный блок 8b и работать, например, от батарей.
Конструктивный узел 8 служит для позиционирования измерительного блока 10 напротив противоположного печному пространству 1а холодного конца блока горелки и копья. Конструктивный узел 8 содержит блок 8а позиционирования и сменный блок 8b, который предназначен для разъемного соединения с блоком 8а позиционирования. При этом блок 8а позиционирования расположен на блоке горелки и копья, а сменный блок 8b предназначен для размещения измерительной головки 10b измерительного блока 10.
Кроме того, устройство содержит управляющий и регулировочный блок 11 для управления измерительным блоком 10 и соединенным с блоком горелки и копья регулирующим количество газа приспособлением 12. С помощью управляющего и регулировочного блока 11 можно осуществлять процессы регулирования, которые приводят к включению и выключению режима горелки, изменению подаваемого количества топлива, включению и выключению режима копья и/или выбору и количеству вдуваемого в режиме копья газа, при необходимости дополнительно (здесь не изображено) изменению положения электродов 1d электродуговой печи, инициированию процесса загрузки или выпуска.
Управляющий и регулировочный блок 11 соединен в данном случае с вычислительным блоком 16, с помощью которого автоматически или вручную с помощью обслуживающего персонала печи можно оказывать непосредственное влияние на измерение определенной измерительной величины, выполнять оценки измерительных величин и оказывать соответствующее влияние на процесс плавки.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
На Фиг.2 показана часть Фиг.1 в зоне приспособления 3 для вдувания по меньшей мере одного газа в печь 1, соответственно, блока горелки и копья, а также измерительного блока 10, при этом устройство дополнительно содержит изображенный здесь лишь схематично робот 13, управление которым осуществляется с помощью управляющего и регулировочного блока 11. Робот 13 предназначен для отделения установленного в конструктивном узле 8, здесь детально не изображенного сменного блока 8b, включая измерительную головку 10b, в случае неисправности от здесь также детально не изображенного блока 8а позиционирования, и замены на конструктивно одинаковый сменный блок 8b, 8b, 8b, 8b, 8b, 8b, 8b, 8b, 8b, каждый раз включая измерительную головку 10b, которые хранятся в обойме 14. Сменный блок 8b с неисправной измерительной головкой 8b с помощью робота можно укладывать в не занятое отверстие 14а обоймы 14.
Может быть предусмотрено также несколько обойм с различными сменными блоками 8b или в одной единственной обойме 14 могут быть расположены различно оборудованные сменные блоки 8b.
На Фиг.3 показан конструктивный узел 8, содержащий блок 8а и сменный блок 8b, в который встроена измерительная головка 10b измерительного блока 10. Для создания разъемного соединения между блоком 8а позиционирования и сменным блоком 8b в данном случае предусмотрено сцепление 9а, 9b Гиллемена. Сменный блок 8b имеет инспекционное окно 8c и предназначен для вдвигания в предусмотренную на блоке 8а позиционирования втулку 8аа. При вдвигании сменного блока 8b в блок 8а позиционирования, измерительная головка 10b измерительного блока 10 располагается в нем по центру и фиксируется в этом положении посредством замыкания сцепления 9а, 9b Гиллемена. Вместо сцепления 9а, 9b Гиллемена можно использовать также другой вид разъемного соединения, например, байонетный затвор. Световод 10а измерительного блока 10 соединен с помощью быстродействующего сцепления со сменным блоком 8b.
На Фиг.4 показан конструктивный узел 8, согласно Фиг.3, установленный на копье 3а приспособления 3 для вдувания по меньшей мере одного газа в печь 1, соответственно, узле горелки и копья. На копье 3а находится подводящее газ приспособление 4, а также монтажная пластина 3b. Внутри копья 3 находится канал К, который закрыт оптическим окном 3е в направлении блока 8а позиционирования.
На Фиг.5 показана в увеличенном масштабе часть Фиг.4 в зоне конструктивного узла 8.
На Фиг.6 показан блок 3 горелки и копья, содержащий систему, согласно Фиг.3, с копьем 3а и конструктивным узлом 8. Монтажная пластина 3b на копье 3а с помощью другой монтажной пластины на горелке 3с соединена с ней непроницаемо для газа. Блок горелки и копья имеет на своем горячем конце выходное отверстие 3d и на своем холодном конце соединен с конструктивным узлом 8. При этом измерительная головка измерительного блока центрирована относительно продольной оси А блока горелки и копья и канала К (см. Фиг.1).
На Фиг.7 показано схематично изображенное второе устройство с изображенным лишь частично приспособлением 2 для вдувания по меньшей мере одного газа в печь 1, соответственно, блок горелки и копья, и конструктивным узлом, содержащим блок 8а позиционирования с поворотной револьверной головкой 8ab. Блок 8а позиционирования содержит манжету 8ad на блоке горелки и копья, с помощью которой поворачиваемая вокруг поворотной оси 8ас с помощью приводного двигателя 15 револьверная головка 8ab фиксирована на блоке горелки и копья и позиционирована напротив канала К. Несколько втулок 8аа в револьверной головке 8ab служат для размещения и позиционирования сменных блоков 8b, снабженных каждый измерительными головками или несколькими измерительными блоками 10. Каждая измерительная головка, которая расположена центрированно относительно продольной оси А блока 3 горелки и копья, поставляет желаемую измерительную величину, такую как, например, температура, слышимый звук, корпусной звук и т.д. При этом каждая втулка 8аа может быть снабжена идентичным измерительным блоком 8b, включая измерительную головку, так что при регистрируемой с помощью управляющего и регулировочного блока 11 неисправности фактически центрированной относительно продольной оси А измерительной головки, необходимо лишь поворачивать с помощью приводного двигателя 15 револьверную головку 8ab так, что центрируется другая втулка 8а и тем самым другой сменный блок 8b относительно продольной оси А. Переключение световода 10а в другой сменный блок 8b можно осуществлять, например, с помощью робота 13 (см. Фиг.2). В качестве альтернативного решения, в каждой из втулок 8аа находится измерительная головка, которая соединена с измерительным блоком 10. В качестве альтернативного решения, в каждом сменном блоке 8b может также находиться полностью измерительный блок 10. При этом в сменных блоках 8b можно использовать одинаковые или различные измерительные блоки 10, соответственно, измерительные головки 10b.
На Фиг.8 показано схематично изображенное третье устройство с изображенным лишь частично приспособлением 3 для вдувания по меньшей мере одного газа в печь 1, соответственно, блоком горелки и копья, и конструктивным узлом, содержащим блок 8а позиционирования с золотниковой системой 8ае. Блок 8а позиционирования содержит манжету 8ad на блоке горелки и копья, которая фиксирует золотниковую систему 8ad на блоке горелки и копья и позиционирует напротив канала К. Несколько втулок 8аа в золотнике золотниковой системы 8ае служат для размещения и позиционирования сменных блоков 8b, снабженных каждый измерительными головками одного или нескольких измерительных блоков 10. Соответствующая измерительная головка, которая расположена центрированно относительно продольной оси А блока горелки и копья, поставляет желаемую измерительную величину, такую как, например, температура, слышимый звук, корпусной звук, данные химического анализа и т.д. При этом каждая втулка 8аа может быть снабжена идентичным измерительным блоком 8b, включая измерительную головку, соответственно, измерительный блок, так что при регистрируемой с помощью управляющего и регулировочного блока 11 неисправности фактически центрированной относительно продольной оси А измерительной головки, необходимо лишь сдвигать с помощью приводного двигателя 15' золотник так, что центрируется другая втулка 8а и тем самым другой сменный блок 8b относительно продольной оси А. В каждой из втулок 8аа может находиться измерительная головка, которая соединена с измерительным блоком 10, или же также полностью измерительный блок. При этом в сменных блоках 8b можно использовать одинаковые или различные измерительные блоки, соответственно, измерительные головки.
Устройство можно выполнять также с помощью простых блоков горелки без функций копья, блоков копья без функций горелки или простых труб для подвода газа, хотя на Фиг.1-8 показаны лишь устройства с блоками горелки и копья. Устройство можно также использовать не только для показанных в качестве примера на Фиг.1 и 2 металлургических печах, но также, например, в стекловаренных ванных печах или печах другого типа, которые снабжены приспособлениями для вдувания по меньшей мере одного газа в печь.