DD210312A5 - Verfahren und system zur steuerung des elektroschlackenumschmelzens - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System zur Steuerung des Elektroschlackenumschmelzens. Ziel der Erfindung ist es, die Stoeranfaelligkeit der bekannten Verfahren zu verringern, den Aufwand fuer die erforderlichen Apparaturen zu senken und durch Verringerung des Arbeitsaufwandes die Produktivitaet zu steigern. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Steuerung des Elektroschlacken-Umschmelzens, bei dem mit kontinuierlicher Ermittlung der jeweils erforderlichen Strom-und Spannungswerte gearbeitet wird, so auszubilden, dass der Einfluss von zufaelligen Stoerungen beseitigt wird und auf die Durchfuehrung von Versuchsschmelzungen zur Bestimmung der Arbeitsbedingungen verzichtet werden kann. Erfindungsgemaess werden hierzu die vorgenannten Strom- und Spannungswerte anhand der elektromagnetischen Emission, die bei einer Lichtbogenentladung entsteht, ermittelt. Die Emission ist Nichtauftreten einer Lichtbogenentladung gleich Null. Fig.1 zeigt das zur Durchfuehrung des Verfahrens dienende System als Blockschema.

Description

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Verfahren und System zur Steuerung des Elektroschlackenumschtnelzens

Anwendungsgebiet der Erfindung;

Die Erfindung betrifft, ein Verfahren und sin Systep zur Steuerung des Elekt roschlscksn-Umschmelzens von Metalle/r und Legierungen bei atmosphärischem Druck mit Gegendruck oder im Vakuum*

Charakteristik der bekannten technischen' Lösungen:

Ξ§~ ist ein V'erf ährö.h-'^j'zura"cle^ bör-

kannt, bei dera die jeweils erforderlichen Strom- und Spannungswerte im voraus bestimmt werden, um dann das Verfahren rechnerisch durchzuführen. Anschließend werden die ermittelten Werte präzisiert, um aus dem umzuschmelzendsn Metall einen;Barren .mit bestimmten Eigenschaften zu erhalten. (Mironov: "Slektroschlakovie petschi" , 1978; Patony Madovar: "Eiektroschlakovie^vpetschi", 1975} ♦

Die Nachteile des bekannten Verfahrens liegen darin, daß es auch bei einer großen Anzahl von Versuchschmelzungen die Durchführung des Uraschnielzprczesses nicht lichtbogenfrei gewährleisten kann, sehr arbeitsaufwendig ist und mi· einem hohen Rohmateriaieinsatz verbunden ist.

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Es ist ferner ein System zur Programmsteuerung des Elektroschlacken-Umschmelzens bekannt (GB-PS 1 246 676), das nach den bekannten Verfahren arbeitet und aus Programmierungseinrichtungen besteht, die mit Strom- und Spannungsreglern verbunden sind und ferner eine Einrichtung zur Bestimmung der Geschwindigkeit der Eiektrodenbewegung um-faßt , welche die momentane Vorgabe zu den Strom- und Spannungsreglern korrigiert.. Die vorgegebenen Werte der Steuerungspararneter werden rechnerisch bestimmt und durch Versuchsschmelzungen präzisiert. Sie werden der -Programm ie - rungseinrichtung, die mit dem Regler des entsprechenden Steuerkreises verbunden ist, vorgegeben.

Der Nachteil" dieses-- Systems liegt darin ,,. daS es keine Steuerung.des.gesamten Prozesses bei lichtbpgenfreien Arbeitsbedingungen gewährleistet, da die Regelung nach einem im voraus vorgegebenen Programm durchgeführt wird, wobei der Einfluß von Zufallsfaktoren auf das Elektroschlacken-Umschmelzen nicht ausgeschlossen werden, .kann .

Ziel der Erfinduna:

Mit der Erfindung sollen die Mangel des Standes der iechnik beseitigt werden,

Darlegung des W_esens der Erfindung:

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, sin verbessertes Verfahren und ein System zum Elektroschlacken-Umschmelzen unter lichtbogenfreien Bedingungen bereitzustellen, wobei der Einfluß von zufälligen Störungen beseitigt werden soll und die Durchführung von Vsrsuchschmelzungen zur Bestimmung der Arbeitsbedingungen entfallen kann.

ErfihdungsgenväS wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Umschmelzen bei kontinuierlicher 3estimrnuna der Strom-

und Spannungswerte, die bei minimaler Stärke der elektromagnetischen Emission, die durch Lichtbogenentladungen entsteht, durchgeführt wird.

Zur Durchführung dieses Verfahrens dient erfindungsgemäß ein System, das dadurch gekennzeichnet ist, daB der Eingang eines Trennfilters mit Vorverstärker über eine Verbindung mit einer stromleitenden Schiene verbunden ist, während derAusgang des Trennfilters mit Vorverstärker über einen Differenzialverstärker und einen Verstärker an einer Endstufe mit einera Indikator für die Stärke des Signals liegt, deren Ausgang mit einer Triggerstufe -verbunden ist,-deren Ausgang über ein elektromagnetisches Relais an einen Umschalter für die Arbeitsbedingungen angeschlossen ist., und daß der Ausgang des Umschalters für die _: Arbeit s bed in-·. gungen über einen Schalter an eine Vorrichtung zur Vorgabe der Geschwindigkeit der Bewegung der Elektrode mit nachfolgendem Antriebsmotor für die letztere angeschlossen ist. Zur Erzeugung eines Signals mit der erforderlichen Stärke bei Beginn des Prozesses ist es zweckmäßig _y' die'Verbindungzwischen dem Trennfilt.er mit" VorverS/tärka-n ^:und'^; de^'strömW leitenden Schiene beweglich auszubilden₄

Die Vorteile des erf ind'ungsgemäSen Verfahrens liegen darin _f daß es die Realisierung einer lichtbogenfreien Führung des gesaraten Prozesses ermöglicht und das Umschmelzen unter geringerem Aufwand an Arbeitskraft und Rohstoffen durchgeführt werden kann, da die Notwendigkeit von Versuchsschmelzungen entfallt. Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt es, die den Optima!werten naheliegenden Stromwerte zu bestimmen, um einen Sarren mit günstigeren Eigenschaften herzustellen. Außerdem ist es anhand der erhaltenen Strom- und Spannungswerte möglich, für einen Kristallisator mit vorgegebenen Abmessungen die minimal benötigte Menge von Schlacke , die .einen bogenf re.ien V.erla.uf des. Rrozesses des

Elektroschlacken-Umschmelzens gewährleistet, zu ermitteln. Der Vorzug des Steuersystems für den Prozeß des lichtbogenfreien Elektroschlacken-Umschraelzens gemäß der Erfindung besteht darin, daß. es eine bogenfreie Prozeßführung während der gesamten Dauer des Elektroschlacken-Umschraelzens sichert,, und zwar auf automatische Weise, wobei kein im voraus ausgearbeitetes Programm notwendig ist.

Weitere Vorteile der Erfindung-ergeben sich aus der nachfolgenden¹ Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform,

Ausführungsbeispiel:, _;

Anhand des Ausführungsbeispieles soll die Erfindung nunip.ehr näher erläutert; werden, In. 4^{en zu}9^enörige.n Zeichnungen zeigen:

Fig. 1: das 3lockschema des Systems,

Ffg. 2: ein Scheiiia der Grehz'pÖsi'tIonen* cfer Elektrode in der Schlackenwanne bei lichtbogenf reien Arbeitsbedingungen,

Der Eingang eines Trennfilters mit Vorverstärker 1 ist über eine Verbindung 2 mit einer stromieitenden Schiene 3 verbunden, während am Ausgang in Reihe ein Differentialverstärker 4, ein normaler Verstärker 5, eine Endstufe 6 mit Indikator 7 für die Stärke des--empfangenen Signals, eine Halbleiter-Triggerstufe Q _t, ein elektromagnetisches Relais 9, ein Umschalter 1.0-, ein Schalter 11 für den Antriebmechanismus 12 für die Elektrode und ein Antriebsmotor 13 liegen. Das Ende der Sekundärwicklung 14 eines Umformers 15, das zum Kristallisator 16 führt, ist im Schaltungspunkt 17 geerdet. Zwischen den Schaltungspunkten 17 und IS ist ein Kondensator 19 angeordnet.

Die Wirkungsweise des Systems und damit auch das Verfahren werden nunmehr näher erläutert:

In Fig. 2 sind zwei Positionen der Elektrode 20 in der Schlackenwanne 21 dargestellt, und zwar eingetaucht bis zur oberen Grenze 22 bzw. zur unteren Grenze 23 der Zone 24, in der der Prozeß bogenfrei verläuft. Während des Umschmelzprozesses bilden sich Lichtbogen-Entladungen sowohl bei der Stellung der elektrode oberhalb der Grenze 22 als auch unterhalb der Grenze 23. Diese Lichtbogen-Entladungen stellen eine Quelle für die elektromagnetische Emission in einem breiten Frequenzbereich dar. Bei der Bewegung der Elektrodenspitze in der Zone 24 vermindern sich die Lichtbogen-Entladungen bis zum Wert Null,' wobei- dementsprechend. ...auch dis elektromagnetische Emission, abnimmt, was als Zeichen für den lichtbogenfreieri Verlauf -des -Prozesses anzusehen ist. Störende Geräusche des Prozesses werden im Punkt 17 zur Erde abgeleitet. Das Nutzsignal aus dem Prozeß des Elektroschlacken-Umschmelzeris wird,, der Verbindung 2 von der stromleitenden Schiene" 3 zugeleitet., wob'ei' der Punkt in einem gewissen Abstand vom Schaltungspunkt 17.,. wo am Anfang des Prozesses der Indikator 7 eine maximale Signalstärke liefert, gewählt wird. Das Signal, das von der Verbindung 2 kommt, tritt in das Trennfilter mit Breitbandverstärker 1 ein, wobei diese Schaltungseinheit abgeschirmt ist und möglichst dicht an der Verbindung 2 angeordnet wird, Das vom Vorverstärker verstärkte.Signal wird mittels eines abgeschirmten Leitars dem Differentialverstärker 4 zugeführt, der es erlaubt, die Empfindlichkeitsschwelle des Systems einzustellen. Von dort wird das Signal an den Verstärker 5 weitergeleitet ,· .dann in der Endstufe 6 verstärkt., an der der Indikator für die Starke des empfangenen Signals 7 liegt. Von dort gelangt das Signal : zur Halbleiter-Triggerstufe 3, die das elektromagnetische Relais 9. steuert. Dieses liefert beim Ansprechen Impulse an

den Umschalter 10 zur Einstellung der Arbeit des Systems an der oberen und unteren Grenze der lichtbogenfreien Arbeitsbedingungen, Wenn der Umschalter 10 in der Stellung 25 zur Arbeit an der oberen Grenze der lichtbogenfreien Arbeit liegt, wird beim Empfang eines Signals für einen Lichtbogenprozeß ein Signal an den Schalter 11 weitergegeben _f der ein Signal zur Erhöhung der momentanen Geschwindigkeit des Antriebsmotors 13, und zwar über die Vorrichtung 12 zur Geschwindigkeitsvorgabe erzeugt. Bei der Beschleunigung des Eintauchens der Elektrode 20 in die Schlackenwanne" 21 wird der Bereich ohne Lichtbogen 24 erreicht, wobei der Prozeß ohne Lichtbogenbildung abläuft. Das Signal zum Schalter 11 wird unterbrochen, letzterer erzeugt ein Signal zur Verminderung, der Eintauchgeschwindigkeit und aar solange, bis ein neues durch eine Lichtbogenbildung verursachtes Signal auftritt. Dies ist der Fall, wenn sich die Elektrodenspitze oberhalb der oberen Grenze 22 befindet. In der Stellung 25 zur Arbeit an der unteren Grenze 23 bei lichtbogenfreien Bedingungen liefert der Umschalter 10 im Fall eines Signals für einen LichtbogenprozaB ein Signal an den Schalter 11 zur Verringerung der Geschwindigkeit des Antriebsmechanismus 12; 13, woraufhin die.Geschwindigkeit des Eintauchens der Elektrode in den Bereich unterhalb der unteren Grenze 23 der Zone 24 für die lichtbogenfreien Bedingungen verringert wird. Als Ergebnis des Schraelzprozessas befindet sich die Elektrodenspitze dann im Bereich 24 der lichtbogenfreien Arbeitsbedingungen, der SchmelzprozeS verläuft lichtbogenfrei. Ära Schalter 11 tritt ein Signal' zur Erhöhung der momentanen Geschwindigkeit des Antriebsmechanismus auf, wobei dieses Signal, solange bestehen bleibt, bis sich die Elektrodenspitzs unterhalb der unteren Grenze 23 der Zone 24 befindet* 3is zum Auftreten eines Signals für einen Lichtboge.nprozeS:, in der Stellung .26 . für .maximale Produktivität bei bogenfreien Arbeitsbedingungen, be-

vvegt sich .die Elektrodenspitze 20 immer oberhalb der unteren Grenze 23 im Bereich der lichtbogenfreien Arbeitsbedingungen 24, während sie sich in der Stellung 25 für minmale Produktivität unterhalb der oberen Grenze 22 des Bereiches für lichtbogenfreie Arbeitsbedingungen 24 bewegt.

Claims (1)

1. Erfindungsanspruch

   Verfahren zur Steuerung des Elektroschlacken-Umschmelzen?. , das mit kontinuierlicher Ermittlung der jeweils erforderlichen Strom- und Spannungswerte durchgeführt wird, gekennzeichnet dadurch, daß die Strom- und Spannungswerte bei einer minimalen.Starke der elektromagnetischen Emission, die durch Lichtbogenentladung entsteht _t ermittelt werdem.

   Verfahren zum Elektroschlacken-Umschmelzen nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Ermittlung-der minimalen Starke der elektromagnetischen Emission von den Lichtbogenentlädungen für jeden Schraelzvorgang automatisch durchgeführt wird.

   Verfahren: zürn Elektroschlacken-Umschmelzen¹ nach Punkt 1, gekennzeichnet .dadurch-» daß die Schraelzyorgänge auf programmierte'^ Weiset nach den Stroa-. undiSpa^nungswert'en , die bei minimaler Stärke der elektromagnetischen Emission für die erste Versuchsschmelzung erhalten, wurden, durchgeführt werden.

   System zur Steuerung des Elektroschlacke'n-Umschmelzens zur Durchführung des Verfahrens nach Punkt 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß der Eingang eines Trennfilters mit Vorverstärker (1) über eine Verbindung (2) an eine stromleitende Schiene (3) angeschlossen ist, während der Ausgang des Trennfilters (1) über einen Oifferentialverstärker (4) und einerv Verstärker (5) an einer Endstufe (5) mit einem Indikator für die Stärke des Signals (7) liegt, dessen Ausgang mit einer Triggerstufe (3) verbunden ist, daß der Ausgang der Triggerstufe (8) an einen Umschalter (10) für die Arbeitsbedingungen über ein elek-.

   tromagnetisches Relais (9) angeschlossen ist, und daß der-Ausgang des Umschalters. (10) für die Arbeitsbedingungen Ober einen Schalter (11) an eine Vorrichtung (12) zur Vorgabe der Geschwindigkeit; der Bewegung der Elektrode (20) mit nachfolgendem Antriebsmotor (13) für die letztere angeschlossen ist.

   5. System nach Punkt A, gekennzeichnet dadurch, daß die Verbindung. (2) zwischen dem Trennfilter mit Vorverstärker (1) und der stronleitenden Schiene (3) beweglich ist,

   - Hierzu 2 Blatt Zeichnungen -

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