一种矿热炉用电极的电极测深系统和方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114688883A(43)申请公布日2022.07.01(21)申请号202011608990.9(22)申请日2020.12.29(71)申请人北京超测智能系统有限公司地址100085北京市昌平区龙域北街10号院1号楼403(72)发明人郑元彬(74)专利代理机构北京乾诚五洲知识产权代理有限责任公司11042专利代理师付晓青杨岩峰(51)Int.Cl.F27D11/10(2006.01)F27D19/00(2006.01)F27D21/00(2006.01)权利要求书3页说明书13页附图4页(54)发明名称一种矿热炉用电极的电极测深系统和方法(57)摘要本发明提供了一种矿热炉用电极的电极测深系统和方法，包括保护管、传感杆、换能器和运算控制装置；传感杆安放在保护管内，保护管与传感杆一起预埋贯通于矿热炉用电极内，能够随矿热炉用电极同步消耗，保护管内通有惰性气体、氮气、二氧化碳或其混合气体；换能器位于传感杆的上端面和/或侧面，用于发射和/或接收超声导波；所述运算控制装置与换能器电连接和信号连接，用于通过换能器获取超声导波沿传感杆传输的时间与速度，计算传感杆的长度以及矿热炉用电极在矿热炉内的深度。本发明的电极测深系统可以有效精确地、不需要停产停炉或人为干预地获取炉内电极深度，达到优化工艺操作、节约电能、提高产品品质及减少安全风险的目的。CN114688883ACN114688883A权利要求书1/3页1.一种矿热炉用电极的电极测深系统，其特征在于，所述电极测深系统包括保护管(101)、传感杆(102)、换能器(103)和运算控制装置；其中，传感杆(102)安放在保护管(101)内，保护管(101)与传感杆(102)一起预埋贯通于矿热炉用电极(201)内，且保护管(101)和传感杆(102)能够随矿热炉用电极(201)同步消耗，保护管(101)内通有惰性气体、氮气、二氧化碳或其混合气体；换能器(103)位于传感杆(102)的上端面和/或侧面，用于发射和/或接收超声导波，所述超声导波在传感杆(102)端面反射并沿传感杆(102)传输；所述运算控制装置与换能器(103)电连接和信号连接，用于通过换能器(103)获取超声导波沿传感杆(102)传输的接收时间t与速度v，根据所述超声导波的接收时间t与超声导波的速度ν计算传感杆总长度H，并且将所述传感杆总长度H减去所述矿热炉用电极在矿热炉外的长度h来确定所述矿热炉用电极在矿热炉内的深度D。2.如权利要求1所述的电极测深系统，其特征在于，矿热炉用电极(201)包括自焙电极、石墨电极和碳素电极。3.如权利要求1所述的电极测深系统，其特征在于，换能器(103)为电磁超声换能器和/或磁致伸缩换能器和/或压电换能器。4.如权利要求1所述的电极测深系统，其特征在于，保护管(101)的熔点在2000℃以上，保护管(101)的材质为金属材料、石墨和/或陶瓷材料中的一种或多种；所述金属材料选自钨、钼、铼、铱、镧的单体和/或混合物中的一种或多种；所述陶瓷材料为氧化铝、氧化锆、氧化镁、碳化硅、硅化钼、碳化钼、碳化钛的单体或其混合物、氧化锆或氧化铝气凝胶和/或气凝胶纤维中的一种或多种。5.如权利要求1所述的电极测深系统，其特征在于，传感杆(102)的熔点在2000℃以上，传感杆(102)的材质为金属材料、石墨和/或陶瓷材料中的一种或多种；所述金属材料选自钨、钼、铼、铱、镧的单体和/或混合物中的一种或多种；所述陶瓷材料选自氧化铝、氧化锆、氧化镁、碳化硅、硅化钼的单体和/或混合物中的一种或多种。6.如权利要求5所述的电极测深系统，其特征在于，传感杆(102)的熔点在2200℃以上，传感杆(102)的材质为石墨、氧化铝、氧化锆、氧化镁、钨、钼的单体和/或混合物中的一种或多种。7.如权利要求1所述的电极测深系统，其特征在于，所述传感杆(102)上每隔ΔL距离设置一个凹槽或突出物，用于反射所述超声导波；最接近所述传感杆(102)下端面的凹槽或突出物为第n个凹槽或突出物，其距离所述传感杆(102)下端面的距离为S，S<ΔL；所述超声导波沿所述传感杆(102)传输，每个所述凹槽均生成反射波；所述传感杆总长度H为：(1)所述传感杆顶端到最下端凹槽或突出物的距离为：n×ΔL；(2)所述传感杆第n个凹槽或突出物距离所述传感杆下断面距离所述传感杆总长度其中，为超声导波下端平均速度；ts为传感杆下端面反射波的接收时间；tn为第n个凹槽或突出物反射波的接收时间；(3)所述矿热炉用电极在矿热炉内的深度D＝H‑h；2CN114688883A权利要求书2/3页矿热炉用电极(201)的下端部距离炉底的距离为：d＝L‑D；其中，H为所述传感杆总长度；h为所述矿热炉用电极在矿热炉外的长度，经