一种用于矿热炉冶炼关键参数检测的磁场检测法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN105910676A(43)申请公布日2016.08.31(21)申请号201610228510.3(22)申请日2016.04.13(71)申请人刘卫玲地址030024山西省太原市迎泽西大街79号申请人常晓明陈阳(72)发明人刘卫玲(74)专利代理机构太原科卫专利事务所(普通合伙)14100代理人朱源(51)Int.Cl.G01F23/00(2006.01)G01B7/00(2006.01)G01R31/12(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图6页(54)发明名称一种用于矿热炉冶炼关键参数检测的磁场检测法(57)摘要本发明涉及矿热炉冶炼生产工艺过程中电极端部位置、电弧长度及熔池液面位置等关键参数检测方法，具体为一种矿热炉冶炼关键参数检测的新方法—磁场检测法，包括以下步骤：第一步：建立矿热炉内电路模型；第二步：根据电磁场理论，建立矿热炉磁场辐射模型，选定炉内P1、P2两测量原点；第三步：以P1测量原点为原点O，在原点z轴上取若干点作为检测点，由各个检测点处的磁感应强度制得磁感应强度曲线，根据磁感应强度曲线能得出熔池液面位置、电极端部位置和电弧长度参数。本发明首次提出一种基于电磁原理的非接触式磁场检测方法，这种检测原理是通过建立相应的电磁场模型，有效地判断出矿热炉中电极端部位置、电弧长度及熔池液面位置。CN105910676ACN105910676A权利要求书1/1页1.一种用于矿热炉冶炼关键参数检测的磁场检测法，其特征在于包括以下步骤：第一步：建立矿热炉内电路模型，流经炉内电极的电流为电极电流，电极电流经电弧区到达熔池内，在熔池液面处形成熔池电流回路；第二步：根据电磁场理论，建立矿热炉磁场辐射模型，设定电极端部在任意平行于熔池液面平面上的投影连线的中垂线为中垂线，选定炉内P1测量原点，P1测量原点位于该平面的中垂线上；第三步：以P1测量原点为原点O，在原点O所在的三维坐标z轴上取S1、S2、…、Sm、…、Si若干点作为检测点，则检测点Si在x、y、z轴的磁感应强度分量Bxi、Byi、Bzi如下式所示：式中，hi为检测点Si的高度，单位为m，a为测量原点P1到电极端部投影连线的距离，I为熔池电流，单位为m，μ0为真空的磁导率，单位为H/m，由各个检测点处的磁感应强度制得磁感应强度曲线，根据磁感应强度曲线上磁感应强度的分布能得出熔池液面位置、电极端部位置和电弧长度参数。2.根据权利要求1所述一种用于矿热炉冶炼关键参数检测的磁场检测法，其特征在于还包括以下步骤：设定电极中心点连线形成的图形的中心点与电极中心点的连线称为电极线，选定P2测量原点，P2测量原点位于熔池液面上方且位于电极线延长线上；以P2测量原点为原点O′，在原点O′所在的三维坐标z轴上取S1、…、Sn…、Sj…若干点作为检测点，hj为检测点Sj的高度，检测点Sj在x、y、z轴的磁感应强度分量Bxj、Byj、Bzj如下式所示，式中，b为测量原点P2到电极中心点的距离，单位为m，I’为电极电流，由各个检测点处的磁感应强度制得磁感应强度曲线，根据磁感应强度曲线能得出熔池液面位置、电极端部位置和电弧长度参数。2CN105910676A说明书1/4页一种用于矿热炉冶炼关键参数检测的磁场检测法技术领域[0001]本发明涉及矿热炉冶炼生产工艺过程中电极端部位置、电弧长度及熔池液面位置等关键参数检测方法，具体为一种矿热炉冶炼关键参数检测的新方法—磁场检测法。背景技术[0002]矿热炉是利用电弧放电熔炼矿石，并从中提取有用金属的一种工业电炉，电炉的电极端部与炉料间产生电弧，而电极是将强大电流导入炉内进行电弧冶炼的关键部件。在冶炼过程中，通过升降电极调节炉内热量分布和三相熔池功率的平衡度。[0003]在矿热炉冶炼过程中，电极端部位置、电弧长度及熔池液面位置这三个参数是十分关键的，而国内目前主要依赖于简单的仪表和个人经验来间接判断以上关键参数，这就难以保证冶炼工艺参数最优化，影响冶炼能耗和矿耗等经济参数。对于这些关键参数的测定，虽然已有诸多的讨论和方法，但这些有的是间接计算和推测，有的则仅可粗略测得电极端部位置，而难以得知电弧长度和熔池液面位置。迄今为止，所有对上述关键参数的检测均未涉及用磁场的方法。发明内容[0004]本发明为了解决矿热炉冶炼过程中，电极端部位置、电弧长度及熔池液面位置这三个关键参数不能有效测定的问题，提供了一种矿热炉冶炼关键参数检测的新方法—磁场检测法。[0005]本发明是采用如下的技术方案实现的：一种矿热炉冶炼关键参数检测的新方法—磁场检测法，包括以下步骤：[0006]第一步：建立矿热炉内电路模型，流经炉内电极的电流为电极电流，电极电流经电弧区到达熔池内，在熔池液面处形成熔池电流回路