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Die Erfindung bezieht sich auf ein Regelverfahren für Elektroschlacken-Umschmelzanlagen mit einer verzehrbaren Elektrode und einer unverzehrbaren Zusatzelektrode, die beide verschiebbar sind, bei welchem die beiden Elektroden mit zueinander proportionalen Geschwindigkeiten verschoben werden, und auf eine Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
Es sind Elektroschlacke-Umschmelzanlagen bekannt, die eine Bodenplatte enthalten, auf die eine wassergekühlte Kokille zur Aufnahme des herzustellenden Blockes sowie eines über dem Blockkopf befindlichen Metallbades und eines dieses überschichtenden Schlackenbades aufgesetzt ist. Jede solche Anlage enthält ferner eine verzehrbare und eine die letztere umgebende unverzehrbare Zusatzelektrode sowie regelbare Verschubvorrichtungen für die beiden Elektroden. Die verzehrbare Elektrode und die Bodenplatte sind an eine Speisequelle angeschlossen, wogegen die unverzehrbare Zusatzelektrode an die Speisequelle angeschlossen oder nicht angeschlossen sein kann.
Die Regelung läuft bei diesen bekannten Elektroschlacke-Umschmelzanlagen darauf hinaus, den Abstand zwischen der Stirnseite der unverzehrbaren Zusatzelektrode und der Oberfläche des Metallbades und damit den Entladungsraum konstant zu halten. Zu diesem Zweck wird die Vorschubgeschwindigkeit der verzehrbaren Elektrode gemessen und die unverzehrbare Zusatzelektrode mit einer der Vorschubgeschwindigkeit der
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Es können sich jedoch während eines Umschmelzprozesses die Abmessungen der wassergekühlten Kokille und der verzehrbaren Elektrode ändern, und auch die Einstellgenauigkeit für das übersetzungsverhältnis ist beschränkt. Aus diesen Umständen kann eine Vergrösserung des Fehlers in der Stellung der unverzehrbaren Zusatzelektrode gegenüber dem Spiegel des Metallbades eintreten und hieraus eine Störung im Betrieb der Elektroschlacke-Umschmelzanlage resultieren, die zur Herstellung eines fehlerhaften Blockes führt.
Ziel der Erfindung ist die Behebung der genannten Mängel und die Schaffung eines Regelverfahrens sowie eine Regeleinrichtung, mit deren Hilfe der Abstand der unverzehrbaren Zusatzelektrode von dem Spiegel des Metallbades sicher konstant gehalten werden kann.
Dieses Ziel ist mit einem Regelverfahren der eingangs erwähnten Art erreichbar, bei welchem erfindungsgemäss der Istwert eines von der Zusatzelektrode oder aus einem diese enthaltenden Stromkreis abgenommenen elektrischen Parameters gemessen, der Istwert mit einem vorgegebenen Sollwert dieses Parameters verglichen und hierauf der Proportionalitätsfaktor zwischen den Verschiebungsgeschwindigkeiten der beiden Elektroden bis zum Verschwinden der Abweichung zwischen Ist- und Sollwert geändert wird.
Eine Einrichtung, die sich zur Realisierung dieses Verfahrens bestens bewährt hat, ist bei allen Elektroschlacken-Umschmelzanlagen des oben erwähnten Aufbaues verwendbar. Im Einklang mit der Erfindung enthält diese Einrichtung einen Istwertgeber für eine elektrische Grösse des Stromkreises der Zusatzelektrode, einen Sollwertgeber für diese Grösse und eine mit den Ausgängen des Sollwertgebers und des Istwertgebers verbundene Vergleichsschaltung, welcher ein Korrekturverstärker nachgeordnet ist sowie die Vorschubgeschwindigkeiten der Elektroden erfassende Geschwindigkeitsgeber und eine mit den Geschwindigkeitsgebern und dem Ausgang des Korrekturverstärkers verbundene Regeleinheit für das Verhältnis der Vorschubgeschwindigkeiten, welcher eine Steuereinheit der Vorschubeinrichtung für die Zusatzelektrode nachgeschaltet ist.
Solche Einrichtungen weisen eine Anzahl wichtiger Vorteile auf.
Die Lage der unverzehrbaren Zusatzelektrode im Schlackenbad kann manuell oder automatisch mit einer Genauigkeit von 1, 5% eingestellt werden, wobei diese Lage selbsttätig mit einer Genauigkeit von t 2, 5%, eingehalten wird. Die Kokille kann mit der Zusatzelektrode auf Bewegung verbunden sein.
Die erhebliche Genauigkeit, mit der die Lage der unverzehrbaren Zusatzelektrode im Schlackenbad festgelegt ist, gewährleistet eine gleichmässige Güte des umgeschmolzenen Metalls in Richtung der Blockhöhe.
Die Erfindung ist im folgenden an Hand einer beispielsweisen Ausführungsform näher erläutert, die in den Zeichnungen veranschaulicht ist. Fig. l zeigt ein Blockschaltbild einer erfindungsgemässen Regeleinrichtung und in Fig. 2 bzw. 3 ist die genauere Schaltung der das Verhältnis der Vorschubgeschwindigkeiten bzw. deren Korrektur bestimmenden Blöcke der Fig. l dargestellt.
Gemäss Fig. l weist eine Elektroschlacke-Umschmelzanlage-l-auf einer Bodenplatte --2-- eine
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--3-- auf.Schlackenbad --5-- eingetaucht.
Die verzehrbare Elektrode --4-- und die Bodenplatte --2-- sind an eine Stromquelle--6-, beispielsweise an einen Transformator, angeschlossen, so dass unter der Wirkung des elektrischen Stromes das
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es wird eine Schmelze --7-- gebildet.
Da die Kokille --3-- wassergekühlt ist, erstarrt das Metall unter Bildung eines Blockes-8--, an dessen Oberfläche sich die Schmelze --7-- befindet.
Zur Leistungserhöhung der Anlage ist, in das Schlackenbad-5-eintauchend, koaxial zu der
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Stromkreises der Zusatzelektrode--9--und einen zugehörigen Sollwertgeber--18--. Der Istwertgeber - und der Sollwertgeber --18-- sind an eine Vergleichsschaltung --19-- angeschlossen, deren Ausgang mit einem Korrekturverstärker --20-- verbunden ist.
Die Regelschleife für die Zusatzelektrode --9- verläuft somit über den Istwertgeber--17--, den Korrekturverstärker--20--und die
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--10-- für--8--, von ihrem Sollwert den übersetzungsfaktor in der Steuereinrichtung--10--um einen endlichen Betrag, wodurch sich die Aufstiegsgeschwindigkeit der Zusatzelektrode --9-- im Sinne einer Verringerung der Abweichung ändert.
Sobald die Änderung des übersetzungsfaktors eine Übereinstimmung des Istwertes der Regelgrösse mit dem Sollwert sichergestellt hat, übernimmt die Steuereinrichtung --10-- für die Geschwindigkeitsanpassung die Steuerung der nicht verzehrbaren Elektrode--9--.
Als Regelgrössen werden elektrische Parameter des Stromkreises der Zusatzelektrode verwendet. Falls die Zusatzelektrode nicht an die Stromquelle angeschlossen ist, kann als Parameter die Spannung zwischen der
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Die genauere Schaltung einer Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Regelverfahrens ist den Fig. 2 und 3 entnehmbar. Bei dieser Einrichtung werden als Geschwindigkeitsgeber--11 und 12--der
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--13-- fürVorschubeinrichtung gekoppelt. In dieser Einheit werden zwei Thyristoren-28 bzw. 29-jeweils von einer Wicklung--32 bzw. 33-- des Magnetverstärkers --27-- unter Zwischenschaltung jeweils eines Transistors - 30 bzw. 31-gesteuert.
Der Transistor-30 bzw. 31-liegt mit seinem Kollektor an der Steuerelektrode des Thyristors-28 bzw. 29--. Die Steuerwicklung-32 bzw. 33-ist unter Zwischenschaltung einer von der Wicklung-34 bzw. 37-eines Transformators-38--, einer Diode-39 bzw. 40-und eines Kondensators-41 bzw. 42-- gebildeten Gleichspannungsquelle sowie einer weiteren Wicklung--35 bzw. 36-- des Transformators
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-38-- an dieüber die Thyristoren--28, 29--der Steuereinheit--14--erfolgt die Geschwindigkeitsregelung des Motors --50-- der Vorschubvorrichtung --15-- der Zusatzelektrode --9--, Ein Leistungstransformator --51-- weist zwei Sekundärwicklungen--52 und 53--auf, wobei die eine Wicklung --52-- über die Thyristoren--28, 29--in Vollweggleichrichterschaltung die Ankerwicklung des Motors--50--mit Strom versorgt und die andere Wicklung --53-- über Gleichrichterdioden --54, 55-- die Erregerwicklung --56-des Motors --50-- speist.
Gemäss Fig. 3 ist der Istwertgeber --17-- der Korrektureinheit --16-- als Messspannungswandler
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gebildet.
Mittels eines Regelwiderstandes--72--kann der Vormagnetisierungsstrom eingestellt werden.
Der Korrekturverstärker--20--enthält die in Serie geschalteten Arbeitswicklungen --73, 74-- des Magnetverstärkers-64--. Die Wicklungen --73, 74-- sind über jeweils eine Diode-77 bzw. 78-- an die
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einerseits an den Verbindungspunkt der Widerstände--83, 84--und anderseits an den gemeinsamen Punkt der Arbeitswicklungen--73, 74--gelegt. Zwischen Kathode und Steuerelektrode der Thyristoren--75, 76-
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liegen anderseits an einem Motor--87--, der über ein Reduktionsgetriebe--88--den Regelwiderstand --24-- der Regeleinheit--13--verstellen kann.
Zwischen dem Verbindungspunkt der Thyristorkathoden und dem Verbindungspunkt der Widerstände--85, 86--liegt eine Spannungsquelle, die von einer mittelangezapften Sekundärwicklung--90--des Transformators--38--und zwei Gleichrichterdioden --81, 82--gebildet ist. Die Primärwicklung --67-- des Transformators --38-- liegt an der Netzspannung.
Die Steuereinrichtung der Elektroschlacke-Anlage arbeitet folgendermassen : Die den Bewegungsgeschwindigkeiten der beiden Elektroden--4 und 9--proportionalen Signale der Tachogeneratoren --21 und 22-- (Fig. 2) gelangen zu der Regeleinheit--13-, wobei die Tachogeneratoren--21 und 22--an das Potentiometer--23--, den Regelwiderstand--24--und die Steuerwicklungen des Magnetverstärkers --27-- derart angeschlossen sind, dass die von den Tachogeneratoren --21 und 22--in den Steuerwicklungen --25, 26-- erzeugten Ströme entgegengesetzt gerichtet sind.
Das Summensignal in den Steuerwicklungen--25, 26--hängt sowohl vom Verhältnis der Bewegungsgeschwindigkeiten der Elektroden - 4 und 9-als auch von der Lage der Schleifer des Potentiometers --23-- und des Regelungswiderstandes --24-- (Fig. 2) ab. Es ist daher möglich, den erforderlichen Übersetzungsfaktor mittels des Potentiometers --23-- vorzugeben und in bestimmten Grenzen mittels des Regelwiderstandes--24--zu korrigieren.
Mit Hilfe der Vormagnetisierungswicklungen--43, 44--wird der Magnetverstärker so vermagnetisiert,
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44--amThyristoren--28, 29--, wobei der Zündwinkel von den Strömen in allen Wicklungen des Magnetverstärkers --27-- bestimmt wird.
Die Ansteuerung der Thyristoren-28, 29-soll im folgenden nur für den Thyristor-28-näher erläutert werden, da der Thyristor--29--ebenso, nur mit 1800 Phasenverschiebung, arbeitet. Der Thyristor --28-- wird von Rechteckimpulsen gesteuert, die aus der sinusförmigen Netzspannung nach Umformung in eine Gleichspannung (Einweggleichrichtung über Diode--39--und Kondensator--41--) mittels des als Schalter arbeitenden Transistors --30-- gewonnen werden.
Der Transistor --30-- wird von der der Sekundärwicklung--34--des Transformators--38-- entnommenen Spannung geschaltet. Im gesperrten Zustand (Basis des Transistors positiv gegenüber dem Emitter) kann über den Arbeitsstromkreis des Magnetverstärkers --27-- kein Strom fliessen. Zu Beginn der Sperrperiode wird der Kern von einem positiven Wert entsprechend einem durch den Strom in der Arbeitswicklung erzeugten Sättigungsfluss --#s-- bis zu einem, dem durch die Steuerwicklungen--43, 44--des Magnetverstärkers
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des Magnetverstärkers--27--, zufolge des nun über die Arbeitswicklung fliessenden Stromes von dem Fluss (D, bis zu dem Fluss +#s ummagnetisiert.
Wenn also eine gewisse Zeit nach dem Nulldurchgang der Speisespannung und somit des Stromes im
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Der Zündwinkel der Thyristoren--28, 29--und folglich die Spannung am Anker des Motors --50-sowie dessen Drehzahl sind vom Strom in den Steuerwicklungen --25, 26-- des Magnetverstärkers --27-abhängig.
Bei einer Zunahme des von dem Tachogenerator--21--hervorgerufenen Stromes nimmt der Fluss im
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