CH650025A5 - Process for melting metals, in particular scrap, and arc furnace for carrying out the process - Google Patents

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CH650025A5
CH650025A5 CH3909/82A CH390982A CH650025A5 CH 650025 A5 CH650025 A5 CH 650025A5 CH 3909/82 A CH3909/82 A CH 3909/82A CH 390982 A CH390982 A CH 390982A CH 650025 A5 CH650025 A5 CH 650025A5
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CH
Switzerland
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arc
power factor
metal
melted
melting
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Application number
CH3909/82A
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German (de)
Inventor
Herifried Hornich
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Marienhuette Stahl Walzwerk
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    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21CPROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C5/00Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
    • C21C5/52Manufacture of steel in electric furnaces
    • C21C5/5211Manufacture of steel in electric furnaces in an alternating current [AC] electric arc furnace
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27BFURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B3/00Hearth-type furnaces, e.g. of reverberatory type; Tank furnaces
    • F27B3/10Details, accessories, or equipment peculiar to hearth-type furnaces
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Abstract

In a process for melting metal by means of an a.c. arc burning between an electrode and the metal to be melted, a load factor cos gamma from 0.93 to 0.79 and later a factor from 0.78 to 0.62 is maintained up to the start of the melting process (17 UHP') in order to avoid an in most cases locally limited, but intensive wear of the lining of the vessel receiving the metal. <IMAGE>

Description

       

  
 

**WARNUNG** Anfang DESC Feld konnte Ende CLMS uberlappen **.

 



   PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zum Schmelzen von Metall, insbesondere Schrott, durch Einwirkung eines zwischen mindestens einer Elektrode und dem zu schmelzenden Metall brennenden Lichtbogens wobei an die Elektrode und das zu schmelzende Metall eine Wechselspannung angelegt wird, dadurch gekennzeichnet, dass vom erfolgten Zünden des Lichtbogens an bis zur Erreichung eines vorgegebenen Wertes der Abschmelzung des zu schmelzenden Metalles ein Leistungsfaktor von 0,93 bis 0,79, und anschliessend bis zur vollständigen Erschmelzung des Metalls ein solcher von 0,78 bis 0,62, eingehalten wird.



   2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass vom erfolgten Zünden des Lichtbogens an bis zur Erreichung eines vorgegebenen Wertes der Abschmelzung des zu schmelzenden Metalles ein Leistungsfaktor von 0,87 bis 0,83 und anschliessend bis zur vollständigen Erschmelzung des Metalls ein solcher von 0,76 bis 0,72 eingehalten wird.



   3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergang vom höheren auf den niedrigeren Leistungsfaktor sprunghaft erfolgt.



   4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass gleichzeitig mit der Änderung des Leistungsfaktors die Lichtbogenlänge bzw. der Lichtbogenwiderstand reduziert wird.



   5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtbogenspannung vom Beginn des Schmelzvorganges an bis über die Änderung des Leistungsfaktors hinaus konstant gehalten wird.



   6. Lichtbogenofen zur Durchführung des Verfahrens gemäss einem der Ansprüche 1 bis 5 mit einer feuerfest ausgekleideten Wanne und einem auf diese aufgesetzten ringförmigen und von einem Kühlmedium durchströmten Metallkasten, auf dem ein von Elektroden durchsetzter Deckel aufsetzbar ist und bei dem eine Regeleinrichtung zur Regelung des Lichtbogenstromes bzw. Lichtbogenwiderstandes und des Leistungsfaktors sowie ein Spannungssteller vorgesehen ist, welche Regeleinrichtung auch eine Stelleinrichtung zum Einstellen des Abstandes der Elektroden vom eingesetzten Material bzw.

  Schmelzbad umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass ein Lagefühler (26) zur Ermittlung der Lage der Elektroden (24) und eine, auf ein einer bestimmten, etwa der Höhe der Unterkante des Metallkastens (22) entsprechenden, mittleren Lage der Elektroden (24) entsprechendes Signal des Lagefühlers (26) ansprechende Schalteinrichtung vorgesehen ist, welche die der Regeleinrichtung (22) aufgegebenen Soll Werte von Lichtbogenwiderstand und Leistungsfaktor cos   (p    auf vorgegebene höhere bzw. niedrigere Werte umschaltet.



   Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Schmelzen von Metallen, insbesondere Schrott, durch Einwirkung eines zwischen mindestens einer Elektrode und dem zu schmelzenden Metall brennenden Lichtbogens, wobei an die Elektrode und das zu schmelzende Metall eine Wechselspannung angelegt wird.



   Bisher wurde bei einem derartigen Verfahren im Normalfall vom Beginn bis zum Ende des Schmelzvorganges ein konstanter Leistungsfaktor meist in der Grösse von etwa 0,8 bis 0,82 eingehalten.



   Es hat sich jedoch gezeigt, dass es bei einer derartigen Verfahrensführung bei Lichtbogenöfen mit einer feuerfest ausgekleideten Wanne und einem auf diese aufgesetzten ringförmigen und von einem Kühlmedium durchströmten Metallkasten, der meist als  Wasserkasten  bezeichnet wird, häufig zu einem raschen, örtlichen meist begrenzten Verschleiss der Wannenauskleidung im Bereich nahe der Unterkante des Wasserkastens kommt. Dadurch kommt es häufig zu Produktionsunterbrechungen, um eine Reparatur der Auskleidung zu ermöglichen. Meist ist eine solche Reparatur nach etwa 200-250 Chargen notwendig.



   Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs erwähnten Art vorzuschlagen, welches eine weitgehende Schonung der hochbeanspruchten Auskleidung ermöglicht.



  Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass vom erfolgten Zünden des Lichtbogens an bis zur Erreichung eines vorgegebenen Wertes der Abschmelzung des zu schmelzenden Metalles ein Leistungsfaktor von 0,93 bis 0,79, und anschliessend bis zur vollständigen Erschmelzung des Metalles ein solcher von 0,78 bis 0,62 eingehalten wird.



  Besonders günstig ist es dabei, wenn vom erfolgten Zünden des Lichtbogens an bis zur Erreichung eines vorgegebenen Wertes der Abschmelzung des zu schmelzenden Metalles ein Leistungsfaktor von 0,87 bis 0,83 und anschliessend bis zur vollständigen Erschmelzung des Metalles ein solcher von 0,76 bis 0,72 eingehalten wird.



   Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass sich durch die Einhaltung dieser Verfahrensschritte, wobei die Umschaltung des Leistungsfaktors zweckmässigerweise erfolgt, sobald die Elektrodenspitzen etwa die Höhe der Unterkante des Wasserkastens erreicht haben, der Verschleiss der Wannenauskleidung drastisch vermindert. So haben Versuche gezeigt, dass statt der beim herkömmlichen Verfahren zwischen zwei Reparaturen möglichen 200 bis 250 Chargen nach dem erfindungsgemässen Verfahren 600 und mehr Chargen gefahren werden können.



   Ausserdem wurde auch festgestellt, dass sich der Strombedarf für eine Charge bei dem erfindungsgemässen Verfahren verglichen mit dem bisher üblichen Verfahren um ca. 5 bis 10% vermindert.



   Es ist zweckmässig, wenn der Übergang vom höheren auf den niedrigeren Leistungsfaktor sprunghaft erfolgt, wodurch sich die Verfahrensführung wesentlich vereinfacht.



   Eine bevorzugte Variante des Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass gleichzeitig mit der Änderung des Leistungsfaktors die Lichtbogenlänge bzw. der Lichtbogenwiderstand reduziert wird, wobei die Lichtbogenspannung vorzugsweise vom Beginn des Schmelzvorganges an bis über die Änderung des Leistungsfaktors hinaus konstant gehalten wird. Dadurch ist es unter Umständen auch möglich, die im Elektrodenkreis eingeschaltete Induktivität weitgehend konstant zu halten und die Änderung des Leistungsfaktors im wesentlichen durch die Änderung der Lichtbogenlänge bzw.



  des Lichtbogenwiderstandes zu erzielen. Wird dabei die Lichtbogenspannung konstant gehalten, so ergibt sich überdies der Vorteil, dass die Elektroden nur während einer relativ kleinen Zeitspanne pro Charge, und zwar nach der Verminderung des Leistungsfaktors und des Lichtbogenwiderstandes mit dem maximalen Strom beaufschlagt werden. Dabei ist zu berücksichtigen, dass diese Änderung erst zu einem Zeitpunkt erfolgt, zu dem der grösste Teil des zu erschmelzenden Metalles bereits geschmolzen ist.

 

   Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, einen Lichtbogenofen zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens vorzuschlagen. Es wird daher bei einem Lichtbogenofen mit einer feuerfest ausgekleideten Wanne und einem auf diese aufgesetzten ringförmigen und von einem   Kühlmedium    durchströmten Metallkasten, auf dem ein von Elektroden durchsetzter Deckel aufsetzbar ist und bei dem eine Regeleinrichtung zur Regelung des Lichtbogenstromes bzw. Lichtbogenwiderstandes und des Leistungsfaktors sowie ein Spannungssteller vorgesehen ist, welche Regeleinrichtung auch eine Stelleinrichtung zum Einstellen des Abstandes der Elektroden vom eingesetzten Material bzw. Schmelzbad umfasst,  



  vorgeschlagen, welcher dadurch gekennzeichnet ist, dass ein
Lagefühler zur Ermittlung der Lage der Elektroden und eine, auf ein einer bestimmten, etwa der Höhe der Unterkante des
Metallkastens entsprechenden, mittleren Lage der Elektroden entsprechendes Signal des Lagefühlers ansprechende, Schalteinrichtung vorgesehen ist, welche die der Regeleinrichtung aufgegebenen Soll-Werte von Lichtbogenwiderstand und Leistungsfaktor cos (p auf vorgegebene höhere bzw. niedrigere Werte umschaltet. Durch diese Massnahmen ergibt sich ein sehr einfacher und zweckmässiger Aufbau, der eine weitgehende Schonung der Auskleidung der Wanne gewährleistet. Ausserdem wird damit, da während des überwiegenden Teils des Schmelzvorgangs mit hohem Leistungsfaktor gefahren wird, eine verminderte Belastung des Netzes bzw. der Übertragungsleitungen und der Elektroden erreicht.



   Die Erfindung wird nun beispielsweise an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:
Figur 1 ein Diagramm der Verfahrensführung beim Schmelzen von Metall mittels Lichtbogeneinwirkung nach dem Stand der Technik;
Figur 2 ein ähnliches Diagramm der Verfahrensführung gemäss der Erfindung und
Figur 3 schematisch eine Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens.



   Gemäss dem bisherigen Verfahren wird der Schmelzvorgang mit einer gewählten Einstellung von Strom bzw. Elektrodenabstand und Spannung U ab der beendeten Zündung des Lichtbogens bis zum vollständigen Erschmelzen der Charge gefahren. Diese Einstellung entspricht z.B. dem Punkt 17   UH P    in Figur 1. Dabei wird meist ein Leistungsfaktor von cos   (p =    0,82 eingestellt, wobei verschiedene Werte des Leistungsfaktors als Strahlen L angedeutet sind. Dabei wird die Spannung U konstant gehalten und der Strom durch Einhaltung eines entsprechenden Abstandes zwischen der Elektrode bzw. den Elektroden und dem zu schmelzenden Metall bzw. Einhaltung eines bestimmten Lichtbogenwiderstandes geregelt. Dazu werden die Elektroden mittels entsprechender von einem Regler gesteuerten Stelleinrichtungen nachgeführt.



   Der Leistungsfaktor wird durch Einschalten einer entsprechenden Induktivität eingestellt.



   Um nach dem vollständigen Erschmelzen einer Charge diese bis zum Abstich auf Temperatur zu halten, wird die dem Lichtbogen zugeführte Leistung durch Reduzierung der Spannung und auch Änderung der   LiEhtbogenlänge    vermindert. Dabei ändert sich, wie aus Figur 1 ersichtlich ist, auch der Leistungsfaktor.



   Die verschiedenen Spannungsstufen sind in Figur 1 mit den Bezugszeichen 10 bis 16 bezeichnet.



   Im Gegensatz dazu ist, wie aus Figur 2 ersichtlich, gemäss der Erfindung vorgesehen, nach dem Zünden des Lichtbogens einen bestimmten Spannungs- und Widerstandswert einzustellen und dabei einen hohen Leistungsfaktor von z.B.



  cos   (p=0,85    einzuhalten. Diese Einstellung wird beibehalten, bis die Charge auf eine bestimmte Höhe niedergeschmolzen ist.



   Dann wird z.B. durch rasche Verminderung der Lichtbogenlänge der Strom bei konstanter Spannung U erhöht und gleichzeitig der Leistungsfaktor auf einen Wert von z.B. cos        = 0,74 vermindert. Dies ist aus Figur 2 durch den Kurvenzug    17xorm;1,    17 UHP' entlang des eine konstante Spannung symbolisierenden Kreisbogens U ersichtlich. Danach werden die dem Punkt 17 UHP' entsprechenden Werte von Spannung, Strom und Leistungsfaktor bis zum vollständigen
Erschmelzen der Charge beibehalten, wobei der Punkt
17 UHP' der maximalen Leistung entspricht.



   Ist dann die Schmelze nur mehr auf Temperatur zu halten, so kann die Spannung U vermindert werden, wobei der Leistungsfaktor cos        im wesentlichen konstant bleibt. Dies kann z.B. dadurch erreicht werden, dass die Lichtbogenlänge und die im Elektrodenkreis eingeschaltete Induktivität konstant gehalten wird. Die für das Warmhalten der Schmelze vorgesehenen Werte sind in Figur 2 mit 10' bis 15' bezeichnet, wobei aus Gründen einer besseren Übersichtlichkeit auf die Darstellung der verschiedenen Spannungswerte verzichtet wurde.



   In Figur 3 ist ein Beispiel einer Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäss der Erfindung schematisch dargestellt.



   Mit 20 ist ein Lichtbogenofen üblicher Bauart bezeichnet, der eine mit einer feuerfesten Auskleidung versehenen Wanne 21 aufweist, auf der ein von einem Kühlmedium durchströmter ringförmiger Metallkasten bzw. Wasserwanne 22 aufgesetzt ist. Auf diesem Wasserkasten 22 ist ein Deckel 23 aufsetzbar, der von den Elektroden 24 durchsetzt ist.



   Die Elektroden 24 sind mittels nicht dargestellter Stelleinrichtungen vertikal einzeln verstellbar.



   Wie in Figur 3 angedeutet, wird zu Beginn des Schmelzvorgangs mit relativ langen und daher einen hohen Widerstand aufweisenden Lichtbögen gefahren, wogegen, sobald die Elektroden 24 etwa die Höhe der Unterkante des Wasserkastens 22 erreicht haben, bzw. die Charge auf dieses Niveau niedergeschmolzen ist, auf einen kurzen Lichtbogen übergegangen wird, wodurch aufgrund der Verminderung des Wirkwiderstandes des Lichtbogens die Wirkleistung bei konstanter Spannung und konstanter Induktivität ansteigt.



  Gleichzeitig sinkt dabei der Leistungsfaktor ab, doch kann zur Erzielung des gewünschten niederen Leistungsfaktors von cos        = 0,74 ein Nachregeln der Induktivität erforderlich sein.



   An der schematisch angedeuteten Führung 25 der Elektroden 24 ist ein Fühler 26 angeordnet, der mit einer Regeleinrichtung 27 verbunden ist, bei der mittels der Einstellorgane 28,29   bzw. 28', 29'    zwei verschiedene Soll-Werte für den Widerstand des Lichtbogens und den Leistungsfaktor cos        einstellbar sind und die eine nicht dargestellte Umschalteinrichtung aufweist, mit der von den einen auf die anderen Soll-Werte umgeschaltet werden kann. Diese Umschalteinrichtung spricht auf ein dem Niveau der Unterkante des Wasserkastens 22 entsprechendes Signal des   Niveaufühlers    26 an.



   Durch den Übergang auf die für das Fertigschmelzen der Charge vorgesehenen Soll-Werte wird der Antrieb 30 der Stelleinrichtung der Elektroden 24 im Sinne einer Verkleinerung des Abstandes der Elektroden 24 von der Schmelze beaufschlagt. Falls erforderlich, wird auch ein Antrieb 31 zur Verstellung der im Elektrodenkreis vorgesehenen, nicht dargestellten variablen Induktivität aktiviert, um den gemäss Punkt 17 UHP' in Figur 2 vorgegebenen Strom bei vorgegebener Spannung, die mittels eines Stellers 32 stufig einstellbar ist, und vorgegebenen Leistungsfaktor einhalten zu können.

 

   Ist nach dem vollständigen Erschmelzen der Charge die Schmelze auf Temperatur zu halten, so wird mittels der auf den Steller 32 einwirkenden Einstelleinrichtung 33 die Spannung stufenweise vermindert, wobei die eingestellten Soll Werte für den Lichtbogenwiderstand und den Leistungsfaktor beibehalten werden. (Figur 2 Linienzug   10    17 UHP') 



  
 

** WARNING ** beginning of DESC field could overlap end of CLMS **.

 



   PATENT CLAIMS
1. A method for melting metal, in particular scrap, by the action of an arc burning between at least one electrode and the metal to be melted, an AC voltage being applied to the electrode and the metal to be melted, characterized in that from the ignition of the arc to to achieve a predetermined value for the melting of the metal to be melted, a power factor of 0.93 to 0.79, and then a factor of 0.78 to 0.62 until the metal is completely melted, is maintained.



   2. The method according to claim 1, characterized in that a power factor of 0.87 to 0.83 and then until the metal is completely melted from the ignition of the arc to reaching a predetermined value of the melting of the metal to be melted 0.76 to 0.72 is observed.



   3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the transition from the higher to the lower power factor takes place suddenly.



   4. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the arc length or the arc resistance is reduced simultaneously with the change in the power factor.



   5. The method according to claim 4, characterized in that the arc voltage is kept constant from the beginning of the melting process to beyond the change in the power factor.



   6. Arc furnace for carrying out the method according to any one of claims 1 to 5 with a fireproof-lined trough and a ring-shaped metal box placed thereon and flowed through by a cooling medium, on which a cover penetrated by electrodes can be placed and in which a control device for regulating the arc current or arc resistance and the power factor and a voltage regulator is provided, which control device also an adjusting device for adjusting the distance of the electrodes from the material used or

  Melting bath, characterized in that a position sensor (26) for determining the position of the electrodes (24) and a signal corresponding to a certain central position of the electrodes (24) corresponding to the height of the lower edge of the metal box (22) of the position sensor (26) responsive switching device is provided, which switches the setpoint values of the arc resistance and power factor cos (p) given to the control device (22) to predetermined higher or lower values.



   The invention relates to a method for melting metals, in particular scrap, by the action of an arc burning between at least one electrode and the metal to be melted, an alternating voltage being applied to the electrode and the metal to be melted.



   So far, a constant power factor of usually around 0.8 to 0.82 was usually maintained in such a process from the beginning to the end of the melting process.



   However, it has been shown that with such a process control in arc furnaces with a fireproof-lined trough and a ring-shaped metal box placed thereon and through which a cooling medium flows, which is usually referred to as a water box, it often leads to rapid, usually limited, wear of the trough lining comes in the area near the lower edge of the water tank. This often leads to production interruptions to allow the lining to be repaired. Such a repair is usually necessary after about 200-250 batches.



   The aim of the invention is to propose a method of the type mentioned at the outset which enables extensive protection of the highly stressed lining.



  According to the invention, this is achieved by a power factor of 0.93 to 0.79 from the ignition of the arc to reaching a predetermined value for the melting of the metal to be melted, and then a factor of 0.78 until the metal has completely melted up to 0.62.



  It is particularly favorable if, from the ignition of the arc until a predetermined value for the melting of the metal to be melted is reached, a power factor of 0.87 to 0.83 and then until the metal is completely melted, a power factor of 0.76 to 0.72 is observed.



   Surprisingly, it has been shown that compliance with these process steps, the power factor advantageously being switched as soon as the electrode tips have approximately reached the height of the lower edge of the water tank, drastically reduces the wear on the tub lining. Tests have shown that instead of the 200 to 250 batches that are possible between two repairs in the conventional method, 600 and more batches can be carried out using the method according to the invention.



   In addition, it was also found that the electricity requirement for a batch in the process according to the invention is reduced by approximately 5 to 10% compared to the process customary hitherto.



   It is expedient if the transition from the higher to the lower power factor occurs in leaps and bounds, which considerably simplifies the procedure.



   A preferred variant of the method is characterized in that the arc length or the arc resistance is reduced simultaneously with the change in the power factor, the arc voltage preferably being kept constant from the beginning of the melting process to beyond the change in the power factor. This makes it possible under certain circumstances to keep the inductance switched on in the electrode circuit largely constant and to change the power factor essentially by changing the arc length or



  to achieve the arc resistance. If the arc voltage is kept constant, there is the additional advantage that the electrodes are only supplied with the maximum current for a relatively short period of time, namely after the reduction in the power factor and the arc resistance. It should be noted that this change only occurs at a point in time when most of the metal to be smelted has already melted.

 

   Another object of the invention is to propose an arc furnace for carrying out the method according to the invention. It is therefore used in an arc furnace with a fireproof-lined trough and a ring-shaped metal box placed thereon and through which a cooling medium flows, on which a cover with electrodes can be placed and in which a control device for regulating the arc current or arc resistance and the power factor and a Voltage regulator is provided, which control device also includes an adjusting device for adjusting the distance of the electrodes from the material used or the molten bath,



  proposed, which is characterized in that a
Position sensor for determining the position of the electrodes and one, on a certain, such as the height of the lower edge of the
Switching device which corresponds to the metal box corresponding to the middle position of the electrodes and which corresponds to the signal of the position sensor and switches the setpoint values of the arc resistance and power factor cos (p) given to the control device to predetermined higher or lower values. These measures result in a very simple and Appropriate construction, which ensures that the lining of the tub is largely protected. In addition, since the majority of the melting process is carried out with a high power factor, the load on the network or the transmission lines and the electrodes is reduced.



   The invention will now be explained, for example, with reference to the drawing. It shows:
Figure 1 is a diagram of the process control in the melting of metal by means of arcing according to the prior art;
Figure 2 is a similar diagram of the process according to the invention and
Figure 3 schematically shows a device for performing the inventive method.



   According to the previous method, the melting process is carried out with a selected setting of current or electrode spacing and voltage U from the end of the ignition of the arc until the batch has completely melted. This setting corresponds e.g. the point 17 UH P in FIG. 1. A power factor of cos (p = 0.82) is usually set, various values of the power factor being indicated as rays L. The voltage U is kept constant and the current is maintained by maintaining an appropriate distance between the electrode or electrodes and the metal to be melted or compliance with a certain arc resistance. For this purpose, the electrodes are adjusted by means of appropriate control devices controlled by a controller.



   The power factor is set by switching on an appropriate inductance.



   In order to keep a batch at the right temperature until the batch has melted completely, the power supplied to the arc is reduced by reducing the voltage and also changing the length of the arc. As can be seen from FIG. 1, the power factor also changes.



   The different voltage levels are designated in FIG. 1 by the reference numerals 10 to 16.



   In contrast to this, as can be seen from FIG. 2, the invention provides for a specific voltage and resistance value to be set after the arc is ignited, and a high power factor of e.g.



  cos (p = 0.85). This setting is retained until the batch has melted down to a certain height.



   Then e.g. by rapidly reducing the arc length, the current increases at constant voltage U and at the same time the power factor increases to a value of e.g. cos = 0.74 reduced. This can be seen from FIG. 2 by the curve 17xorm; 1, 17 UHP 'along the circular arc U symbolizing a constant voltage. Then the values of voltage, current and power factor corresponding to point 17 UHP 'are completed
Melt the batch, keeping the point
17 UHP 'corresponds to the maximum power.



   If the melt can then only be kept at temperature, the voltage U can be reduced, the power factor cos remaining essentially constant. This can e.g. can be achieved by keeping the arc length and the inductance switched on in the electrode circuit constant. The values provided for keeping the melt warm are denoted by 10 'to 15' in FIG. 2, the various stress values being omitted for reasons of better clarity.



   In Figure 3, an example of a device for performing the method according to the invention is shown schematically.



   20 with an arc furnace of the usual type is designated, which has a trough 21 provided with a refractory lining, on which an annular metal box or water trough 22 through which a cooling medium flows is placed. A lid 23 can be placed on this water box 22 and the electrodes 24 pass through it.



   The electrodes 24 are individually vertically adjustable by means of adjusting devices, not shown.



   As indicated in FIG. 3, at the beginning of the melting process, the arc is operated with relatively long and therefore high-resistance arcs, whereas as soon as the electrodes 24 have approximately reached the height of the lower edge of the water box 22, or the batch has melted down to this level, is switched to a short arc, which increases the active power at constant voltage and constant inductance due to the reduction in the effective resistance of the arc.



  At the same time, the power factor drops, but to achieve the desired low power factor of cos = 0.74 it may be necessary to readjust the inductance.



   A sensor 26 is arranged on the schematically indicated guide 25 of the electrodes 24, which is connected to a control device 27, in which two different target values for the resistance of the arc and the Power factor cos are adjustable and have a switching device, not shown, with which it is possible to switch from one setpoint value to the other. This switchover device responds to a signal from the level sensor 26 corresponding to the level of the lower edge of the water tank 22.



   Due to the transition to the target values provided for the final melting of the batch, the drive 30 of the actuating device of the electrodes 24 is acted upon in the sense of a reduction in the distance between the electrodes 24 and the melt. If necessary, a drive 31 for adjusting the variable inductance (not shown) provided in the electrode circuit is also activated in order to maintain the current specified according to point 17 UHP 'in FIG. 2 at a given voltage, which can be set in stages by means of an actuator 32, and a given power factor to be able to.

 

   If the melt is to be kept at temperature after the batch has completely melted, the voltage is gradually reduced by means of the adjusting device 33 acting on the actuator 32, the set target values for the arc resistance and the power factor being retained. (Figure 2 line 10 17 UHP ')


    

Claims (6)

PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahren zum Schmelzen von Metall, insbesondere Schrott, durch Einwirkung eines zwischen mindestens einer Elektrode und dem zu schmelzenden Metall brennenden Lichtbogens wobei an die Elektrode und das zu schmelzende Metall eine Wechselspannung angelegt wird, dadurch gekennzeichnet, dass vom erfolgten Zünden des Lichtbogens an bis zur Erreichung eines vorgegebenen Wertes der Abschmelzung des zu schmelzenden Metalles ein Leistungsfaktor von 0,93 bis 0,79, und anschliessend bis zur vollständigen Erschmelzung des Metalls ein solcher von 0,78 bis 0,62, eingehalten wird.  PATENT CLAIMS 1. A method for melting metal, in particular scrap, by the action of an arc burning between at least one electrode and the metal to be melted, an AC voltage being applied to the electrode and the metal to be melted, characterized in that from the ignition of the arc to to achieve a predetermined value for the melting of the metal to be melted, a power factor of 0.93 to 0.79, and then a factor of 0.78 to 0.62 until the metal is completely melted, is maintained. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass vom erfolgten Zünden des Lichtbogens an bis zur Erreichung eines vorgegebenen Wertes der Abschmelzung des zu schmelzenden Metalles ein Leistungsfaktor von 0,87 bis 0,83 und anschliessend bis zur vollständigen Erschmelzung des Metalls ein solcher von 0,76 bis 0,72 eingehalten wird.  2. The method according to claim 1, characterized in that a power factor of 0.87 to 0.83 and then until the metal is completely melted from the ignition of the arc to reaching a predetermined value of the melting of the metal to be melted 0.76 to 0.72 is observed. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergang vom höheren auf den niedrigeren Leistungsfaktor sprunghaft erfolgt.  3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the transition from the higher to the lower power factor takes place suddenly. 4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass gleichzeitig mit der Änderung des Leistungsfaktors die Lichtbogenlänge bzw. der Lichtbogenwiderstand reduziert wird.  4. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the arc length or the arc resistance is reduced simultaneously with the change in the power factor. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtbogenspannung vom Beginn des Schmelzvorganges an bis über die Änderung des Leistungsfaktors hinaus konstant gehalten wird.  5. The method according to claim 4, characterized in that the arc voltage is kept constant from the beginning of the melting process to beyond the change in the power factor. 6. Lichtbogenofen zur Durchführung des Verfahrens gemäss einem der Ansprüche 1 bis 5 mit einer feuerfest ausgekleideten Wanne und einem auf diese aufgesetzten ringförmigen und von einem Kühlmedium durchströmten Metallkasten, auf dem ein von Elektroden durchsetzter Deckel aufsetzbar ist und bei dem eine Regeleinrichtung zur Regelung des Lichtbogenstromes bzw. Lichtbogenwiderstandes und des Leistungsfaktors sowie ein Spannungssteller vorgesehen ist, welche Regeleinrichtung auch eine Stelleinrichtung zum Einstellen des Abstandes der Elektroden vom eingesetzten Material bzw.  6. Arc furnace for carrying out the method according to any one of claims 1 to 5 with a fireproof-lined trough and a ring-shaped metal box placed thereon and flowed through by a cooling medium, on which a cover penetrated by electrodes can be placed and in which a control device for regulating the arc current or arc resistance and the power factor and a voltage regulator is provided, which control device also an adjusting device for adjusting the distance of the electrodes from the material used or Schmelzbad umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass ein Lagefühler (26) zur Ermittlung der Lage der Elektroden (24) und eine, auf ein einer bestimmten, etwa der Höhe der Unterkante des Metallkastens (22) entsprechenden, mittleren Lage der Elektroden (24) entsprechendes Signal des Lagefühlers (26) ansprechende Schalteinrichtung vorgesehen ist, welche die der Regeleinrichtung (22) aufgegebenen Soll Werte von Lichtbogenwiderstand und Leistungsfaktor cos (p auf vorgegebene höhere bzw. niedrigere Werte umschaltet. Melting bath, characterized in that a position sensor (26) for determining the position of the electrodes (24) and a signal corresponding to a certain central position of the electrodes (24) corresponding to the height of the lower edge of the metal box (22) of the position sensor (26) responsive switching device is provided, which switches the setpoint values of the arc resistance and power factor cos (p) given to the control device (22) to predetermined higher or lower values. Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Schmelzen von Metallen, insbesondere Schrott, durch Einwirkung eines zwischen mindestens einer Elektrode und dem zu schmelzenden Metall brennenden Lichtbogens, wobei an die Elektrode und das zu schmelzende Metall eine Wechselspannung angelegt wird.  The invention relates to a method for melting metals, in particular scrap, by the action of an arc burning between at least one electrode and the metal to be melted, an alternating voltage being applied to the electrode and the metal to be melted. Bisher wurde bei einem derartigen Verfahren im Normalfall vom Beginn bis zum Ende des Schmelzvorganges ein konstanter Leistungsfaktor meist in der Grösse von etwa 0,8 bis 0,82 eingehalten.  So far, a constant power factor of usually around 0.8 to 0.82 was usually maintained in such a process from the beginning to the end of the melting process. Es hat sich jedoch gezeigt, dass es bei einer derartigen Verfahrensführung bei Lichtbogenöfen mit einer feuerfest ausgekleideten Wanne und einem auf diese aufgesetzten ringförmigen und von einem Kühlmedium durchströmten Metallkasten, der meist als Wasserkasten bezeichnet wird, häufig zu einem raschen, örtlichen meist begrenzten Verschleiss der Wannenauskleidung im Bereich nahe der Unterkante des Wasserkastens kommt. Dadurch kommt es häufig zu Produktionsunterbrechungen, um eine Reparatur der Auskleidung zu ermöglichen. Meist ist eine solche Reparatur nach etwa 200-250 Chargen notwendig.  However, it has been shown that with such a process control in arc furnaces with a fireproof-lined trough and a ring-shaped metal box placed thereon and through which a cooling medium flows, which is usually referred to as a water box, it often leads to rapid, usually limited, wear of the trough lining comes in the area near the lower edge of the water tank. This often leads to production interruptions to allow the lining to be repaired. Such a repair is usually necessary after about 200-250 batches. Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs erwähnten Art vorzuschlagen, welches eine weitgehende Schonung der hochbeanspruchten Auskleidung ermöglicht.  The aim of the invention is to propose a method of the type mentioned at the outset which enables extensive protection of the highly stressed lining. Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass vom erfolgten Zünden des Lichtbogens an bis zur Erreichung eines vorgegebenen Wertes der Abschmelzung des zu schmelzenden Metalles ein Leistungsfaktor von 0,93 bis 0,79, und anschliessend bis zur vollständigen Erschmelzung des Metalles ein solcher von 0,78 bis 0,62 eingehalten wird. According to the invention, this is achieved by a power factor of 0.93 to 0.79 from the ignition of the arc to reaching a predetermined value for the melting of the metal to be melted, and then a factor of 0.78 until the metal has completely melted up to 0.62. Besonders günstig ist es dabei, wenn vom erfolgten Zünden des Lichtbogens an bis zur Erreichung eines vorgegebenen Wertes der Abschmelzung des zu schmelzenden Metalles ein Leistungsfaktor von 0,87 bis 0,83 und anschliessend bis zur vollständigen Erschmelzung des Metalles ein solcher von 0,76 bis 0,72 eingehalten wird. It is particularly favorable if, from the ignition of the arc until a predetermined value for the melting of the metal to be melted is reached, a power factor of 0.87 to 0.83 and then until the metal is completely melted, a power factor of 0.76 to 0.72 is observed. Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass sich durch die Einhaltung dieser Verfahrensschritte, wobei die Umschaltung des Leistungsfaktors zweckmässigerweise erfolgt, sobald die Elektrodenspitzen etwa die Höhe der Unterkante des Wasserkastens erreicht haben, der Verschleiss der Wannenauskleidung drastisch vermindert. So haben Versuche gezeigt, dass statt der beim herkömmlichen Verfahren zwischen zwei Reparaturen möglichen 200 bis 250 Chargen nach dem erfindungsgemässen Verfahren 600 und mehr Chargen gefahren werden können.  Surprisingly, it has been shown that compliance with these process steps, the power factor advantageously being switched as soon as the electrode tips have approximately reached the height of the lower edge of the water tank, drastically reduces the wear on the tub lining. Tests have shown that instead of the 200 to 250 batches that are possible between two repairs in the conventional method, 600 and more batches can be carried out using the method according to the invention. Ausserdem wurde auch festgestellt, dass sich der Strombedarf für eine Charge bei dem erfindungsgemässen Verfahren verglichen mit dem bisher üblichen Verfahren um ca. 5 bis 10% vermindert.  In addition, it was also found that the electricity requirement for a batch in the process according to the invention is reduced by approximately 5 to 10% compared to the process customary hitherto. Es ist zweckmässig, wenn der Übergang vom höheren auf den niedrigeren Leistungsfaktor sprunghaft erfolgt, wodurch sich die Verfahrensführung wesentlich vereinfacht.  It is expedient if the transition from the higher to the lower power factor occurs in leaps and bounds, which considerably simplifies the procedure. Eine bevorzugte Variante des Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass gleichzeitig mit der Änderung des Leistungsfaktors die Lichtbogenlänge bzw. der Lichtbogenwiderstand reduziert wird, wobei die Lichtbogenspannung vorzugsweise vom Beginn des Schmelzvorganges an bis über die Änderung des Leistungsfaktors hinaus konstant gehalten wird. Dadurch ist es unter Umständen auch möglich, die im Elektrodenkreis eingeschaltete Induktivität weitgehend konstant zu halten und die Änderung des Leistungsfaktors im wesentlichen durch die Änderung der Lichtbogenlänge bzw.  A preferred variant of the method is characterized in that the arc length or the arc resistance is reduced simultaneously with the change in the power factor, the arc voltage preferably being kept constant from the beginning of the melting process to beyond the change in the power factor. This makes it possible under certain circumstances to keep the inductance switched on in the electrode circuit largely constant and to change the power factor essentially by changing the arc length or des Lichtbogenwiderstandes zu erzielen. Wird dabei die Lichtbogenspannung konstant gehalten, so ergibt sich überdies der Vorteil, dass die Elektroden nur während einer relativ kleinen Zeitspanne pro Charge, und zwar nach der Verminderung des Leistungsfaktors und des Lichtbogenwiderstandes mit dem maximalen Strom beaufschlagt werden. Dabei ist zu berücksichtigen, dass diese Änderung erst zu einem Zeitpunkt erfolgt, zu dem der grösste Teil des zu erschmelzenden Metalles bereits geschmolzen ist. to achieve the arc resistance. If the arc voltage is kept constant, there is the additional advantage that the electrodes are only supplied with the maximum current for a relatively short period of time, namely after the reduction in the power factor and the arc resistance. It should be noted that this change only occurs at a point in time when most of the metal to be smelted has already melted.   Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, einen Lichtbogenofen zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens vorzuschlagen. Es wird daher bei einem Lichtbogenofen mit einer feuerfest ausgekleideten Wanne und einem auf diese aufgesetzten ringförmigen und von einem Kühlmedium durchströmten Metallkasten, auf dem ein von Elektroden durchsetzter Deckel aufsetzbar ist und bei dem eine Regeleinrichtung zur Regelung des Lichtbogenstromes bzw. Lichtbogenwiderstandes und des Leistungsfaktors sowie ein Spannungssteller vorgesehen ist, welche Regeleinrichtung auch eine Stelleinrichtung zum Einstellen des Abstandes der Elektroden vom eingesetzten Material bzw. Schmelzbad umfasst, **WARNUNG** Ende CLMS Feld konnte Anfang DESC uberlappen**.  Another object of the invention is to propose an arc furnace for carrying out the method according to the invention. It is therefore used in an arc furnace with a fireproof-lined trough and a ring-shaped metal box placed thereon and through which a cooling medium flows, on which a cover with electrodes can be placed and in which a control device for regulating the arc current or arc resistance and the power factor and a Voltage regulator is provided, which control device also includes an adjusting device for adjusting the distance of the electrodes from the material used or the molten bath, ** WARNING ** End of CLMS field could overlap beginning of DESC **.
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CN115537495A (en) * 2021-06-30 2022-12-30 宝山钢铁股份有限公司 Power supply process of large AC electric arc furnace
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