CN106489300B - 具有安全装置的电弧炉和用于保护电弧炉处的外围设备的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电弧炉，所述电弧炉具有安全装置（3）和接地的外围设备。本发明的特点在于，设置有到电弧炉（2）的外围设备的接地线路（4），以及设置有电流测量设备（6），所述电流测量设备用于测量接地线路（4）处的电流，并且在接地线路（04）中设置保护开关（8），所述保护开关（8）具有小于100 ms的触发时间。

Description

具有安全装置的电弧炉和用于保护电弧炉处的外围设备的 方法

技术领域

本发明涉及按照专利权利要求1的前序部分所述的具有安全装置的电弧炉以及按照专利权利要求4所述的用于保护电弧炉处的外围设备的方法。

背景技术

在制造钢和其他金属时使用电弧炉，用以将废料（Schrott）、其他含铁材料或者镍或还有铬熔化。在熔化过程时，必要的热能的一部分经常通过气体燃烧器（Gasbrenner）被引入，以便加速熔化过程，而不必提高电弧炉的电连接功率（Anschlussleistung）。为了引入其他物质、诸如粉尘或用于精炼熔液的氧气，同样需要气体输送管、所谓的喷管或喷射器。在一些情况下，附加地也使用电燃烧器、所谓的等离子燃烧器，以便将必要的工艺用热引入到炉中。出于电设施安全性原因，所有这些以及必要时还有其他外围设备在电弧炉的外部区域中必须单独地被接地，以便在运行中防止在这些部件和所属的线路或者紧固结构处出现危险的接触电压。具有其线路和紧固结构的这些外围设备因此通常处于与炉壁以及尤其熔炼炉料不同的电势。由此，在电弧炉运行中有时发生：来自熔液或者要熔化的物料或电弧电极之一的部分电弧向所述设施部件或者外围设备发射，并且几千安培幅度的巨大电流可以经由接地流出。这尤其可以通过以下方式被触发：废料渣堆（Schrotthaufwerk）中的要熔化的废料倒下或者被抛开，并且来到燃烧器或者喷管附近，使得故障电弧可能点燃。这可能导致对所述外围设备的严重损伤。如果通过电弧炉使燃烧器或者面板的冷却水传导装置断裂并且冷却水到达电弧炉中，那么由此此外例如由于电弧炉中的蒸汽爆炸而形成巨大的潜在危险。

因此，迄今为止来自所述外围设备或来自面板（Panel）的冷却水的水压和/或回水温度被监控。在问题出现时，炉被关断并且冷却水供给被关掉。然而，通过所述方法经常形成相对漫长的反应时间，用以对形成的部分电弧作出反应，这可能导致对外围设备的损伤。此外，通过关断电弧炉造成显著的生产停顿。

发明内容

本发明的任务在于，提供具有相应的安全装置的电弧炉以及用于保护电弧炉的方法，所述电弧炉和所述方法相比于现有技术是对外围设备的改善性保护（Schutz）。此外，在工艺期间电弧炉的停歇时间应当被最小化。

所述任务的解决方案在于具有专利权利要求1的特征的、具有安全装置的电弧炉，以及在于具有专利权利要求4的特征的用于保护电弧炉处的外围设备的方法。

按照权利要求1所述的电弧炉具有安全装置以及至少一个接地的外围设备。所述电弧炉的特点在于，设置有到外围设备的接地线路，并且此外存在用于测量接地线路处的电流的电流测量设备。此外，所述装置包括保护开关，所述保护开关被布置在接地线路中，并且因此具有小于100 ms的触发时间。

因此，对接地线路中的电流进行连续监控，其中当在熔液或废料部分与外围设备之间出现部分电弧时，接地线路中的所述电流自然非常快地升高，其中在小于100 ms内、优选地在小于10 ms内触发安全开关。因此，接地短时间地、优选地仅小于1秒地被中断，使得部分电弧立即再次熄灭，其中所述部分电弧已经短时间地在外围设备和熔炼炉料之间形成。由此，对外围设备的危害已经在有苗头时（in den Ansätzen）就被阻止，因为对于持久的损害所必要的能量不被达到。可以不发生整个电弧炉的关断。

如果电流测量设备已经集成在保护开关中，那么是特别有利的，因为从而可以更进一步地减小保护开关的反应时间。

电弧炉的外围设备尤其是喷管、喷射器或者燃烧器，也可以通过按照本发明的装置来保护电弧炉的冷却面板（Kühlpanele）。

本发明的另一构型方式的特点在于，电弧炉（2）的外围设备是电运行的等离子燃烧器（10）或等离子喷射器，所述等离子体燃烧器（10）或等离子喷射器具有相对于其他燃烧器部件（Brennerteilen）电绝缘的金属外壳作为外层，其中仅绝缘的金属外壳与安全装置电连接。

本发明的另一组成部分是按照专利权利要求4所述的用于保护在电弧炉处的外围设备的方法。所述方法的特点在于：在外围设备处设置接地线路，并且测量流过接地线路的通过电流，以便在出现临界电流强度时，通过保护开关在100 ms之内中断接地线路。

通过按照本发明的方法得出相同的优点，所述优点已经关于按照专利权利要求1所述的装置得以描述。

附图说明

根据以下图应当进一步阐述本发明的示例性构型方式。在此情况下涉及本发明的简化地示出的通常的构型方式，所述构型方式不表示保护范围的限制。

唯一的图示出具有外围设备和安全装置的电弧炉。

具体实施方式

电弧炉2具有电极14，所述电极14通过在电弧炉2的盖13中的绝缘体20被插入到电弧炉2的内腔15中，并且导致电流传输用于加热熔炼炉料16。此外，不同的外围设备示范性地和示意性地被画入，在这里一方面涉及气体燃烧器10，所述气体燃烧器10用于附加地加热熔炼炉料16，并且用于将熔炼炉料16转化成熔液18。此外，示意性地示出氧气喷管20，所述氧气喷管用于将氧气引入到熔液中。不仅燃烧器10而且喷管12均通过在电弧炉2的经冷却的盖13中的绝缘体插入。

外围设备（这里以燃烧器10和喷管12为例阐明）相对于电弧炉2是电绝缘的，因此所述外围设备出于安全原因单独地通过接地线路4接地。在接地线路4或者4'中设置安全装置3或者3'，所述安全装置3或者3'以保护开关8以及集成电流测量设备6的形式来构成。在出现（通过在熔炼炉料16和喷管12之间的虚线11示意性表明的）部分电弧11时，巨大的电流流经接地线路4，所述电流由电流测量设备6探测，并且在小于100 ms内、优选地在小于10ms内引起保护开关8开路（Öffnen）。接地线路4、4'因此在几毫秒之内被断开（aufgehoben），并且优选地在部分电弧11已经完全地形成之前，所述部分电弧11瓦解。因此，通过立即中断接地线路来防止对外围设备（在该示例中喷管12）的损害。

接地线路在此优选地仅仅短时间地、也即仅几秒地被中断，这恰好足够长，以便故障电弧可以熄灭（verlöschen），使得在另一外围设备上不会发生一次损伤（Primärschäden）或二次损伤（Sekundärschäden）。接地线路4优选地在电弧炉2附近配备有相应的保护开关8或者安全装置3。在故障情况下、也即在对受到危害的外围部件出现故障电弧11时，电弧电流被限制在几毫秒之内并且然后被中断，由此也对电弧炉2的盖13中的冷却剂传导装置避免一次损伤，由此也避免烧焊在该图中未进一步示出的所述冷却剂传导装置，其中所述电弧电流通过保护开关8流向地。由此关于可能的蒸汽爆炸也形成较高的安全性，其中所述蒸汽爆炸可能通过冷却水溢出而被引起。

此外，适宜的是，保护开关8或者安全装置3整体地在接地线路4中如此远地被安置在炉附近，使得在运行中由人员接触短时间未接地的设施部件是不可能的。到外围设备的气体输入管道必须至少在至少几厘米的短距离上以足以隔离几百伏直至1 kV的相应电压的方式绝缘地被导入，并且在该区域之外再次防触电地被接地。

附图标记列表

2 电弧炉

3 安全装置

4 接地线路

6 电流测量设备

8 保护开关

10 燃烧器

11 部分电弧

12 氧气喷管

13 经冷却的盖

14 电极

15 内腔

16 废料

18 熔液

20 绝缘体。

Claims (5)

1.电弧炉，所述电弧炉具有安全装置（3）和接地的外围设备，其特征在于，设置有到所述电弧炉的（2）的所述外围设备的接地线路（4），以及设置有电流测量设备（6），所述电流测量设备用于测量所述接地线路（4）处的电流，并且在所述接地线路（4）中设置所述安全装置（3）的保护开关（8），所述保护开关（8）具有小于100 ms的触发时间。

2.按照权利要求1所述的电弧炉，其特征在于，所述电流测量设备（6）集成在所述保护开关（8）中。

3.按照权利要求1或2所述的电弧炉，其特征在于，所述电弧炉（2）的所述外围设备是喷管（12）、燃烧器（10）或者喷射器。

4.按照权利要求1或2所述的电弧炉，其特征在于，所述电弧炉（2）的所述外围设备是电运行的等离子燃烧器（10）或等离子喷射器，所述等离子燃烧器（10）或等离子喷射器具有相对于其他燃烧器部件电绝缘的金属外壳作为外层，其中仅仅所述绝缘的金属外壳与所述安全装置电连接。

5.用于保护电弧炉（2）处的外围设备的方法，其特征在于，在所述外围设备处设置接地线路（4），并且测量流过所述接地线路（4）的通过电流，并且在出现临界电流强度时，通过保护开关在100 ms之内中断所述接地线路（4）。