[发明专利]用于在冶金电重熔法中将电源网络干扰从电极信号中滤除的设备和方法

说明书

技术领域

本发明涉及在冶金电重熔法中将电源网络干扰从电极信号中滤除的方法和设备。尤其地，本发明涉及用于在例如为真空电弧重熔法或电渣重熔法的冶金电重熔法的范围中改进熔炉中的电极距离闭环控制系统的电极距离闭环控制的方法和设备。

背景技术

在例如为电渣或真空电弧重熔法的冶金电重熔法的范围中，将高电流在低电压的情况下用于炉腔中电极的重熔，其中通过电流从电极的端部传递至熔化物，电极材料完全地熔化并且转换成液态的熔化物，所述熔化物具有高纯度的特性。

电重熔法是用于制造最高纯度的钢的冶金方法，所述最高纯度的钢定向地凝固并且具有无缺陷的结构。在该方法中，将固态的钢块浸在熔渣池中，其中该块作用为电极并且熔化。在通过熔渣时，硫和非冶金的夹杂物由熔渣接收并且随后析出。钢凝固在熔渣下。这样制造的钢具有改进的技术特性。

真空电弧重熔法是用于制造高质量的熔化物的熔化过程，所述熔化物具有改进的化学和机械特性以及同质性并且符合最高的质量要求。对此，将电极在真空或低压环境下在冷却的炉腔中借助于电弧熔化，其中液态的熔化物聚集在炉腔端部上并且必须关于熔化的电极下缘和液态熔化物的升高的表面之间的尽可能相等的距离进行高精度的闭环控制。

这种基于电极的冶金重熔法通常在恶劣的电环境中进行，在所述电环境中存在大电流的负载并且在电源网络中出现例如为电压干扰、振荡的电压值和高频开关脉冲等的相应干扰。例如，借助于功率调整器和/或逆变器来驱动多个照明设备、加热装置或驱动马达，使得电驱动装置的高频开关脉冲在电源网络中是可检测的。所述干扰影响用于重熔法的直流电或交流电的电源电压并且在那被检测。

通常，出现的网络干扰是周期性的，也就是说，根据电源网络的频率或多倍频率出现，频率例如为50Hz或60Hz。因此，在多个所述网络干扰的情况下建立对网络周期的相位关系。所述干扰能够在作为用于重熔法的电源电压转换时馈送到重熔法的电系统中，并且在那产生负面影响。因此，在现代的重熔炉中，电极距离闭环控制，也就是说对电极与主要代表熔化物的质量的熔化物表面的距离的闭环控制基于直接地测量从电极到熔化物的电压或电流，其中检测出现的短路并且能够基于所述短路对电极距离进行闭环控制。始终出现的同类的熔滴短路指示出恒定的电极距离。因此，例如得出同时的进一步改进，所述进一步改进考虑通过在窄的电压范围或小的时间区间中高精度地检测电极短路进行改进的电极闭环控制。在该情况下，对电源电流产生影响的网络干扰对电极距离闭环控制产生非常负面的影响。

发明内容

本发明的目的是提出一种设备和方法，借助于所述设备和方法能够在冶金电重熔法的范围中将电源网络干扰滤除，使得尤其能够进行高精度的电极距离闭环控制，所述电极距离闭环控制基于对电极电流的电压或电流干扰的检测。

所述目的通过根据独立权利要求所述的设备和方法来实现。有利的改进形式是从属权利要求的主题。

根据本发明，提出用于在冶金电重熔法中将电源网络干扰从电极信号中滤除的设备，所述设备尤其能够用于熔炉的电极距离闭环控制系统的电极距离闭环控制。所述设备包括：至少一个电极传感器装置，所述电极传感器装置用于测量电极信号，尤其是电极的电极电流和/或电极电压；网络传感器装置，所述网络传感器装置用于测量网络信号，尤其是网络电流和/或网络电压；以及滤波装置，所述滤波装置用于将网络信号的网络干扰从电极信号中滤除，使得能够输出抑制网络干扰的电极信号。

借助于所述设备测量电的电极信号，例如为电极电压或用于重熔电极的流动的电极电流，并且检测网络传感器装置的数据，从所述数据例如能够确定网络电流、网络电压或网络频率。此外，本发明包括滤波装置，所述滤波装置能够将网络信号的网络干扰从电极信号中滤除，使得能够提供已清除的电极信号，其中抑制例如周期性出现的网络干扰。通过比较电极信号和网络信号，能够辨识并且消除电极信号中的网络耦合的干扰，使得电极信号仅包含关于重熔过程的信息并且不包含周围的电气装置的干扰作用。这样被滤波的电极信号例如能够实现高精度地闭环控制在电极和熔化物的液态表面之间的电极距离，使得能够实现重熔物的改进质量。