背景技术
本发明处于冶金学的技术领域中，尤其是冶金学的熔炉技术中。在冶金学的熔炉中产生或者说加工液态金属。尤其在电弧炉中，例如废铁和/或生铁连同其它附加料、例如石灰或炭加工成具有确定成分的金属熔液。在形成金属熔液之后将其从电弧炉中排出。这通常通过所谓的底部排出来进行。在此，液态金属借助于熔炉底部的排出通道从熔炉中输出。
在从熔炉尤其电弧炉中排出液态金属时，在液态金属排出期间或者说排出后在排出通道的口上或者说在排出孔上形成了由凝固的金属构成的环。在重新关闭排出通道的口之前要去除该金属环。除了去除排出通道口上的金属环之外，有针对性地检验排出通道可能的损坏和/或残渣、例如由炉渣引起的堵塞。
不仅所述口上的金属环而且在排出通道中可能的损坏和/或残渣都是影响排出通道口或者说排出通道的状态的参数。排出通道口和/或排出通道的状态的监察以及需要时该排出通道或者说排出通道口的所希望的状态的产生在本申请的范围内总结在排出通道口或者说排出通道的维护的概念下。
因为排出通道或者说排出通道口的维护目前通常由操作人员手动进行，所以在这里会给出操作人员带来相应的危险。操作人员在执行排出通道或者说排出通道口的维护措施时的危险的来源是例如延迟从熔炉中出来的炉渣或者布置在排出孔下方的具有排出的液态金属的钢水包等等。为了排除这种对于操作人员的危险，目前在结束排出之后在实施维护之前遵守1分钟或者更长的较长的等待时间。然而较长的等待时间会导致生产成本的提高，因为由此降低了熔炉的生产能力。
例如从公开文件DE 100 34 370 A1中公开了手动进行维护的熔炉。
例如从公开文献AT 48 186 B中公开了所述类型的清洁装置。同样从美国专利US 4,875,663中公开了另一种清洁装置，其中在这里将清洁装置构造成了金属刷。
发明内容
本发明的任务是提高操作人员的安全性并且同时提高熔炉尤其电弧炉的生产能力。
该任务在开头所述类型的熔炉中通过权利要求1的特征部分得到解决。通过提供按本发明的熔炉，不再需要手动去除金属环。由此，尤其能够避免在维护排出通道或者说排出通道口时较长的等待时间。由此一方面提高了人员的安全性，因为在进行维护措施时不再暴露在危险之下。另一方面，按本发明的熔炉允许提高生产能力或者说改善的成本状况，因为通过在维护时时间的节省能够每天多加工一到两份钢水。这种清洁装置能够在机械、热或者化学方面去除金属环。通过存在的光学的检测装置提高了操作人员的安全性，因为在检查排出通道时不必再暴露在排出通道的附近。所述光学的检测装置优选在可见的和/或红外的光谱区域中工作。例如可以使用摄像机和/或热图像照相机。借助于光学的检测装置检测排出通道和/或排出通道口的图像，所述图像手动地或者自动地在现场在熔炉边上或者在监控中心进行分析。根据所述信息可以确定，是否需要实施例如对排出通道的维修措施，例如排除排出通道中的部分或者完全的堵塞。
在本发明的有利的设计方案中，清洁装置包括楔形的刮具，该刮具带有刮边。在特殊情况下，该清洁装置能够构造成刮具本身。刮具例如能够布置在熔炉的已经存在的关闭装置上并且由此扩大其功能范围。这种刮具能够比较简单地进行加装。
尤其有利的是，所述清洁装置包括关闭装置。由此能够将清洁装置和关闭装置实现为共同的结构单元，并且由此提供组合的清洁以及关闭装置的形式的紧凑的并且节省空间的装置。
在本发明的另一有利的设计方案中，所述清洁装置具有调整装置，该调整装置用于相对于排出通道口定位以及定向所述清洁装置。由此可以在维护时在每次排出之后个别地考虑排出通道口的状态。该调整装置不仅可以用在单独的清洁装置中，而且也可以用在组合的清洁以及关闭装置中。该调整装置例如可以构造成偏心轮悬挂装置或者调节螺丝。
在本发明的另一有利的实施方式中，所述清洁装置构造成具有可移动的滑阀舌的滑阀，其中刮具布置在滑阀舌的端部上。清洁装置的这种设计方案允许用技术上简单的手段来清洁排出通道口，尽管存在不利的环境条件、尤其高温和高度的污染。
在本发明的另一优选的实施变型方案中，存在用于冷却清洁装置和/或光学的检测装置的冷却装置。通过冷却光学的检测装置或者清洁装置实现了相应的装置的较高的使用寿命。尤其在光学的检测装置构造成清洁装置的一部分时，可以将用于光学的检测装置的冷却装置与清洁装置进行组合。作为冷却介质例如可以使用水。然而也可以使用任意其他合适的冷却介质，例如气体。尤其有利的是，所述清洁装置具有壳体，该壳体可以用冷却介质尤其用水进行连续的冲刷或者说充满，而不会影响清洁装置的功能。由此可以对清洁装置进行有效的冷却。
在本发明的另一有利的设计方案中，存在用于产生至少部分在周围冲刷光学的检测装置的空气流的装置。一方面，这种空气流能够用于冷却光学的检测装置，另一方面，这种空气流实现了这样的功能，即将光学的检测装置的镜头或者说视野保持不受污染。当光学的检测装置“看”到排出通道中时，后者尤其具有重要意义。这种布置会快速导致由从熔炉中出来的颗粒引起严重地污染光学的检测装置或者说视窗。作为结果，只能受限制地监察排出通道或者不再能够监察排出通道。通过用于产生至少部分在周围冲刷光学的检测装置的空气流的装置，实现了即使在污染严重的环境中也可以可靠地实现对排出通道的监察。这通过以下方法实现，即通过空气流基本上阻止颗粒、尤其污染物颗粒沉积在光学的检测装置的光路中。空气流例如可以通过压缩空气以及引导压缩空气的引导装置提供。作为替代方案，也可以设置不同于空气的气体。
在本发明的特别有利的实施方式中，所述光学的检测装置布置在滑阀舌上。由此能够提供结构特别紧凑的具有监察功能的清洁装置。所述滑阀舌优选借助于气动的推移缸来运行。气动的推移缸的运行所需要的压缩空气例如也可以用于冷却或者清洁光学的检测装置的镜头。此外有利的是，在清洁装置的这种设计方案中能够在滑阀舌的一次唯一的平移运动中去除金属环并且监察排出通道。所述滑阀舌优选具有框架，其中光学的检测装置布置在框架的对置的侧面之间。
在本发明的另一有利的设计方案中，所述清洁装置构造成独立的并且移动的单元。由此，该清洁装置不是永久地布置在熔炉上，而是例如为了清洁和监察能够在液态金属排出之后带到或者说移到熔炉边上。为此，该清洁装置例如支承在滚子元件上或者装配在可摆动的臂上。这种移动的清洁装置比永久布置在熔炉上的清洁装置经受了更少的温度预算。更少的温度预算通常对移动的清洁装置的使用寿命起到积极的作用。必要时也可以减少用于冷却这种清洁装置的费用或者可以完全取消这种冷却。必要时该清洁装置能够在熔炉上运行时与该熔炉定位在一起。如此，尤其会形成反作用力，用于从排出通道口中去除金属环。
只要所述清洁装置和关闭装置作为在结构上相互独立的优选永久布置在熔炉上的装置存在，那么有利的是将两者如此相互定向，使得清洁装置的纵向中轴线和关闭装置的纵向中轴线基本上围成90度的角度。通过这种布置避免了在液态金属从熔炉中排出时出现的问题，尤其是关闭装置和/或清洁装置与其他技术单元例如钢水包的相撞，该钢水包在熔炉坩埚摆动时具有液态金属。
所述任务同样通过用于按权利要求1到10中任一项所述的熔炉的清洁装置得到解决，该清洁装置具有带有可移动的滑阀舌的滑阀、布置在滑阀舌上的刮具以及用于拍摄排出通道和/或排出通道的口的图像的光学的检测装置。所述清洁装置能够构造成组合的清洁以及关闭装置。作为替代方案，该清洁装置是独立于关闭装置的额外的装置。尤其在使用关闭装置以及在结构上与之分开地存在的清洁装置时可以设置防碰撞装置，从而避免关闭装置和清洁装置的组件碰撞。用防碰撞装置检测碰撞危险例如可以基于尤其滑阀和/或滑阀舌、关闭装置以及清洁装置的有潜在碰撞危险的组件之间的超声波信号的运行时间测量。通过所述清洁装置具有用于拍摄排出通道和/或排出通道口的图像的光学的检测装置，可以以简单的方式实现排出通道口和排出通道的监察，这避免了操作人员的危险。所述光学的检测装置优选布置在可移动的滑阀舌上。由此，光学的检测装置在去除金属环时已经能够检测排出通道的图像。由此，因为金属环的去除以及排出通道的监察至少部分同时进行，所以能够进一步减少用于维护排出通道的口或者说排出通道的时间花费，由此能够进一步提高熔炉的生产能力。
所述清洁装置优选包括用于相对于排出通道口来定位并且定向刮具的调整装置。由此能够确保相对于排出通道口精确地定位和/或定向所述清洁装置。由此实现了尽可能好地去除金属环以及必要时尽可能好地监察排出通道。所述调整装置尤其构造成多个可容易调节的悬挂装置，例如偏心轮悬挂装置或者调节螺丝。由此，例如壳体、滑阀和/或滑阀舌能够相互独立地或者共同地沿着三个空间方向相对于排出通道口调整位置和定向。
此外有利的是，所述清洁装置具有冷却装置。该冷却装置优选如此进行构造，从而能够尽可能冷却清洁装置的所有组件，然而尤其是光学的检测装置。由此能够实现清洁装置的组件以及由此整个清洁装置的使用寿命的提高。
尤其有利的是，所述清洁装置具有用于产生至少部分地在周围冲刷光学的检测装置的空气流的装置。由此，一方面能够冷却光学的检测装置，另一方面能够保护光学的检测装置的镜头或者说视野防止污染，方法是空气流将污染物颗粒导出。
具体实施方式
图1示出了示意性示出的电弧炉1的垂直剖面。该电弧炉1具有带有排出通道口3的排出通道2。该通道2由空心砖3’形成。该空心砖3’或者说排出通道口3突出超过电弧炉1的底部。
在排出通道2或者说排出通道口3的后面可以看到关闭装置4，借助于该关闭装置能够打开或者关闭排出通道口3。图1示出了在排出液态金属之后处于打开状态的排出通道口3。
在从熔炉中排出液态金属时，通常在排出通道口3上形成金属污染物。这种污染物在图1中是由液态金属凝固的金属环M。在重新关闭排出通道口3之前要去除该金属环M。
为此，将清洁装置5’布置在电弧炉1的底部。清洁装置5’的纵轴线和关闭装置4的纵轴线基本上围成直角，从而在排出过程中熔炉坩埚摆动时避免清洁装置5’和/或关闭装置4的损坏。
所述清洁装置5’具有楔形的刮具5，该刮具带有刮边12。刮具布置在滑阀7的滑阀舌8上。该滑阀舌8可以借助于在图1中没有示出的气动的缸沿清洁装置5’的纵向移动。所述滑阀7包括气动的缸以及带有刮具5的滑阀舌8。
所述滑阀7布置在壳体17的内部，该壳体用水冷却。为此，设置了冷却装置10。该冷却装置在图1中包括用于将冷却水输入壳体17中的壳体入口以及用于将变热的水从壳体17中排出的壳体出口。
在图1和图2中出于清晰缘故没有示出光学的检测装置，然而该检测装置布置在可移动的滑阀舌8上。
代替冷却装置10或者作为冷却装置10的补充，所述壳体17可以包括没有示出的隔热装置。该隔热装置例如可以构造成防热的浇注材料，该浇注材料至少部分地包围所述壳体。
所述壳体17通过调整装置6与电弧炉1的底部连接。该调整装置6允许壳体17以及由此滑阀7连同滑阀舌8和刮具5沿所有的空间维度相对于排出通道口3进行调整。该调整装置6在图1中构造成多个偏心轮悬挂装置。然而该调整装置6也可以以任意的其它方式方法来实现。
图2示出了基本上与图1相同的主题。然而图2中的主题与图1中的主题的不同之处在于，所述清洁装置5’的滑阀舌8现在移出来并且用于去除排出通道口3上的金属环M。为此，滑阀舌8通过图2中没有示出的气动的推移缸朝着排出通道口3的方向移动，使得滑阀舌8上的刮具5借助于其刮边12去除金属环M。
通过先前相对于排出通道口3调整刮边12，现在可以直接在口3处并且由此与空心砖3’平齐地去除金属环M。
此外，所述清洁装置5’具有在图1和图2中没有示出的光学的检测装置，该检测装置构造成摄像机。用该检测装置检测排出通道2的图像并且输出到屏幕上。操作人员根据图像决定是否需要在排出通道2上采取维护措施。部分地在刮拭过程中实现对排出通道2的监察。作为替代方案，从排出通道2的口3上去除金属环以及对排出通道2的状态的监察先后进行。
一旦维护结束，滑阀舌8再次导入冷却的壳体17中。随后用关闭装置4将排出通道口3关闭。至少部分地填充所述排出通道2，并且可以重新将液态金属导入熔炉1中或者形成液态金属。
图3示出了处于关闭状态下的清洁装置5’的俯视图。该清洁装置5’具有壳体17。该壳体17优选构造成双壁的，从而可以将冷却介质优选水导入两个壁之间的中间空间中，而该冷却介质不会不受监察地离开该中间空间。此外，图3示出了冷却装置10，借助于该冷却装置向壳体17输入或者从壳体17中排出冷却水。该壳体17包围滑阀7。
所述滑阀7包括滑阀舌8以及气动的缸14。在滑阀舌8上布置了光学的检测装置9、用于冷却并且防止污染光学的检测装置9的入流装置11以及带有刮边12的刮具5。
所述滑阀7优选借助于压缩空气置于过压之下，该压缩空气例如从气动的缸14的压缩空气管道中获得，作为替代方案该压缩空气也在单独的输入管道中输入。所述过压防止滑阀7被污染。此外，通过输入的空气实现了对推移缸14的在附图中没有详细示出的活塞进行冷却。
此外，例如作为空气流的助推器的入流装置11可以使用在滑阀7中存在的过压，该空气流一方面冷却光学的检测装置9并且另一方面在周围冲刷光学的检测装置，从而基本上不会通过污染物干扰图像的拍摄，优选数字图像的拍摄。
由光学的检测装置9检测的数据借助于光学的检测装置9的数据线15从清洁装置5’中输出，并且必要时在数据处理之后将数据显示在屏幕18上。此外，滑阀舌8在图3中具有滑阀舌框架，数据线15可以部分地敷设在滑阀舌框架中。示出基于光学的检测装置9所检测的数据的图像的屏幕18可以在监控中心的屏幕18上和/或可移动携带的屏幕18上再现。必要时，光学的检测装置9的图像能够直接通过数据线15在可直接连接到数据线15上的屏幕上再现。
在图1到6中没有明确示出清洁装置5’上的用于运行气动的推移缸14的气体接头。
此外，清洁装置5’包括调整装置6，用该调整装置能够相对于排出通道口调整清洁装置5’、尤其调整带有刮边12的刮具5。尤其有利的是，所述调整装置6实现了所述清洁装置5’围绕三个相互独立的轴线的运动。
现在图4示出了在图3中处于关闭状态的清洁装置5’处于打开状态中的情况。清洁装置5’的这种状态例如是用于实现维护、尤其用于监察熔炉的排出通道的状态。
例如构造成摄像机的光学的检测装置布置在清洁装置5’的壳体17的外部并且如此进行定位，使得其视野包括排出通道或者说排出通道口。该光学的检测装置9包括在附图中没有详细示出的保护罩。该保护罩对于能够通过该光学的检测装置9检测的射线光谱来说是至少部分透明的。所述保护罩优选具有视窗，通过该视窗光学的检测装置9能够看到排出通道中。
在图4中示出的入流装置11为了提供空气流而利用处于过压下的滑阀内部空间。通过滑阀内部空间和大气之间的压差构成了空气流，该空气流通过入流装置11进行引导。该空气流被带到光学的检测装置9。该空气流一方面用于冷却并且另一方面用于清洁或者说防止污染清洁装置5’的与拍摄图像相关的组件。所述入流装置11将空气流分成用于防止污染光路的第一份额以及用于冷却光学的检测装置9的第二份额。
由此通过一个空气支流避免污染光学的检测装置的保护罩，方法是阻止污染物颗粒沉积、尤其持久地沉积在光学的检测装置9的保护罩的“视窗”上。此外，连续地吹保护装置的“视窗”。为了冷却光学的检测装置9，直接将一个空气支流导入其中布置了光学的检测装置的保护罩中。
图5示出了清洁装置5’的在图4中示出的俯视图的侧视图。该视图仅仅用于清楚的了解，并且相对于图4中示出的清洁装置5’来说基本上没有带来新的主题。
图6示出了组合的清洁以及关闭装置5”的俯视图。由此，不需要如在图1和图2中用附图标记4表示的单独的关闭装置。借助于同一个装置实现了排出通道口的清洁和监察以及打开和关闭。
图6中的组合的清洁以及关闭装置5”与图1到5中的清洁装置5’的不同之处在于，额外的关闭元件13布置在滑阀舌8上。
此外，所述组合的清洁以及关闭装置5”具有用于在推移缸14中的集成的位移测量器的机构。通过该集成的位移测量器可以将滑阀舌8有针对性地移动到刮拭位置、关闭位置或者监察位置中。
在刮拭位置中可以对排出通道口进行清洁。尤其可以从排出通道口去除由凝固的金属构成的环。在组合的清洁以及关闭装置的关闭位置中，通过关闭元件13关闭排出通道口，并且可以对排出通道进行填充。在监察位置中，可以检测排出通道的口的图像和/或排出通道的图像。
所有在实施例中示出的清洁装置或者说组合的清洁以及关闭装置通常永久地布置在熔炉上。这是实用的并且不易产生故障。
然而也可以设置相对于熔炉可运动的清洁装置，例如通过摆动臂或者输送装置进行运动。这种清洁装置就只能在排出前不久带到熔炉边上并且如此进行定位或者说锁定，从而借助于该移动的清洁装置能够维护排出通道或者说排出通道口。这例如允许在不同的熔炉上灵活地使用清洁装置。