DE102009031355A1 - A method of cooling a cooling element of an electric arc furnace, electric arc furnace for melting metallic material, and control and / or regulating device for an electric arc furnace - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Lichtbogenofen zum Einschmelzen von Metallgut, Steuer- und/oder Regeleinrichtung (9) für einen Lichtbogenofen und ein Verfahren zum Kühlen eines von einem Lichtbogenofen umfassten Kühlelements (1), insbesondere eines Kühlpaneels, wobei das Kühlelement (1) mittels einer ersten Kühleinrichtung (2) gekühlt wird, wobei die Kühlung mittels eines Phasenübergangs eines das Kühlelement (1) durchströmenden Kühlmittels (K1) von einer flüssigen Phase in eine gasförmige Phase erfolgt. Indem vor oder während eines Temperaturanstiegs für das Kühlelement (1) eine zweite Kühleinrichtung (3) für das Kühlelement (1) derart zugeschaltet wird, dass das Kühlelement (1) zusätzlich mittels von der zweiten Kühleinrichtung (3) zugeführtem Kühlmittel (K2) durchströmt wird, kann der Durchsatz eines Lichtbogenofens gesteigert werden.The invention relates to an electric arc furnace for melting metallic material, control and / or regulating device (9) for an electric arc furnace and a method for cooling a cooling element (1), in particular a cooling panel, enclosed by an electric arc furnace, wherein the cooling element (1) by means of a first Cooling device (2) is cooled, wherein the cooling by means of a phase transition of the cooling element (1) flowing through coolant (K1) is carried out from a liquid phase to a gaseous phase. By before or during a temperature increase for the cooling element (1) a second cooling device (3) for the cooling element (1) is switched in such that the cooling element (1) in addition by means of the second cooling device (3) supplied coolant (K2) is flowed through , the throughput of an electric arc furnace can be increased.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kühlen eines von einem Lichtbogenofen umfassten Kühlelements, insbesondere eines Kühlelement, wobei das Kühlelement mittels einer ersten Kühleinrichtung gekühlt wird, wobei die Kühlung mittels eines Phasenübergangs eines das Kühlelement durchströmenden Kühlmittels von einer flüssigen Phase in ein gasförmige Phase erfolgt. Die Erfindung betrifft ferner einen Lichtbogenofen zum Einschmelzen von Metallgut, mit einer ersten Kühleinrichtung zur Kühlung wenigstens eines Kühlelements des Lichtbogenofens, wobei die erste Kühleinrichtung derart ausgebildet ist, dass eine Kühlung durch das Auftreten eines Phasenübergangs erfolgt, mit einer Einrichtung zur mittelbaren oder unmittelbaren Erfassung einer Temperatur oder eines erwarteten Temperaturverlaufs des wenigstens einen Kühlelements. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung für einen Lichtbogenofen.The The invention relates to a method for cooling one of an electric arc furnace comprising cooling element, in particular a cooling element, the cooling element is cooled by means of a first cooling device, the cooling by means of a phase transition one the cooling element flowing through refrigerant from a liquid Phase into a gaseous Phase takes place. The invention further relates to an electric arc furnace for melting metal goods, with a first cooling device for cooling at least one cooling element the arc furnace, wherein the first cooling device is designed such that a cooling by the occurrence of a phase transition carried out with a facility for direct or indirect Detecting a temperature or an expected temperature profile of the at least one cooling element. About that In addition, the invention relates to a control and / or regulating device for one Arc furnace.
Elektrolichtbogenöfen, insbesondere Drehstromlichtbogenöfen, deren Kühlelemente mit Hilfe von Phasenübergängen, z. B. einer Sattdampfkühlung, gekühlt werden, werden in der Regel zum Schmelzen von rostfreien Stählen, z. B. Austenite und Ferrite, eingesetzt. Diese Art der Kühlung kann jedoch auch bei Öfen zur Herstellung anderer Stahlgüten verwendet werden.Electric arc furnaces, in particular Drehstromlichtbogenöfen, their cooling elements with the help of phase transitions, z. B. a saturated steam cooling, chilled be are usually for melting stainless steels, z. As austenite and ferrites used. However, this type of cooling can also with ovens for the production of other steel grades be used.
Eine Kühlung der Lichtbogenofenwände mittels Kühlkühlelementen ist erforderlich, da sonst die thermische Beanspruchung der Lichtbogenofenwände, welche nicht feuerfest ausgekleidet sind, derart hoch ist, dass diese diesen Belastungen nicht standhalten können.A cooling the arc furnace walls by means of cooling cooling elements is required, otherwise the thermal stress of the arc furnace walls, which are not lined fireproof, so high is that this Can not withstand stress.
Als Beispiel für ein auf einem Phasenübergang beruhendes Kühlprinzip wird das Prinzip der Sattdampfkühlung mittels Kühlwasser erwähnt. Das Kühlwasser wird auf eine Sattdampftemperatur und einen Sattdampfdruck gebracht und wird den einzelnen Kühlelementen des Lichtbogenofens zugeführt. Der Kühlprozess basiert auf einer Verdampfung von Wasser in den Kühlelementen durch die durch den Einschmelzvorgang erzeugte Wärme. Die nach Durchlaufen des Kühlelements aus einem Kühlelement austretende Mehrphasenströmung aus Wasser und Dampf wird bspw. in einer Dampftrommel in Flüssigphase und Wasserdampf getrennt.When example for one on a phase transition based cooling principle becomes the principle of saturated steam cooling by means of cooling water mentioned. The cooling water is brought to a saturated steam temperature and a saturated steam pressure and becomes the individual cooling elements supplied to the arc furnace. Of the cooling process based on evaporation of water in the cooling elements by the heat generated by the melting process. After passing through the cooling element from a cooling element exiting multiphase flow from water and steam, for example, in a steam drum in liquid phase and steam separated.
Kommt es zu unerwünschten Prozessstörungen beim Aufschmelzen von Metallgut, so kann ein Kühlelement des Lichtbogenofens in unerwünschter und unerwarteter Weise thermisch beansprucht werden. Beispielsweise, indem eine Lichtbogeneinhüllung, welche etwa durch Schaumschlacke oder Schrott bereitgestellt werden kann, nicht wie in gewünschter Weise vorliegt. Dadurch kommt es zu einer verstärkten Erwärmung des Kühlelements, da der Lichtbogen direkt, d. h. es liegt kein metallisches Medium oder Schaumschlacke zwischen Lichtbogen und Kühlelement vor, auf das Kühlelement thermisch abstrahlt.comes it too unwanted process disturbances during melting of metal, so can a cooling element of the arc furnace in unwanted and unexpectedly thermally stressed. For example, by an arc wrapping, which are provided by foamed slag or scrap, for example can not, as in desired Way exists. This leads to increased heating of the cooling element, since the arc directly, d. H. there is no metallic medium or foamed slag between arc and cooling element before, on the cooling element thermally radiates.
Bei steigender thermischer Belastung des Kühlelements nimmt der Dampfgehalt des Sattdampfwassergemisches zu. Bei gegebenem Durchflussquerschnitt des Kühlelements kann bis zu einer gewissen Dampfmenge noch die gleiche Kühlwassermenge in ein Kühlelement zugeführt werden. Übersteigt jedoch der Dampfgehalt im Sattdampfwassergemisch einen kritischen Wert, kann aufgrund des gestiegenen Dampfdrucks nur noch eine verringerte Menge an Kühlwasser dem Kühlelement zugeführt werden. Dies führt dazu, dass bei erhöhter thermischer Belastung des Kühlelements nur eine verringerte Kühlwirkung für das Kühlelement erreicht wird.at increasing thermal load of the cooling element decreases the vapor content the saturated steam water mixture to. For a given flow cross-section of the cooling element can still up to a certain amount of steam or the same amount of cooling water in a cooling element supplied become. exceeds However, the steam content in the saturated steam mixture a critical Value, due to the increased vapor pressure only a reduced Amount of cooling water the cooling element supplied become. this leads to to that at elevated thermal load of the cooling element only a reduced cooling effect for the cooling element is reached.
Aus Sicherheitsgründen, nämlich um nicht den Bereich des partiellen und stabilen Filmsiedens zu erreichen, muss der Ofen dann abgeschaltet oder in der Leistung deutlich reduziert werden.Out For safety, namely not to the field of partial and stable film boiling Then, the oven must be shut down or in power be significantly reduced.
Dies jedoch reduziert deutlich das Leistungsvermögen des Ofens. Insbesondere werden keine minimalen Tap-to-Tap-Zeiten erreicht und damit der mit dem Ofen mögliche Durchsatz an Stahlschmelzen nicht voll ausgeschöpft.This however, it significantly reduces the performance of the furnace. Especially No minimum tap-to-tap times are achieved, and so with the oven possible Throughput of molten steel not fully exhausted.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, mittels derer der Durchsatz eines Lichtbogenofens gesteigert werden kann.Of the Invention is based on the object, a method and an apparatus indicate, by means of which the throughput of an electric arc furnace increased can be.
Der verfahrensmäßige Teil der Aufgabe wird gelöst durch ein gattungsgemäßes Verfahren, wobei vor oder während eines Temperaturanstiegs für das Kühlelement eine zweite Kühleinrichtung für das Kühlelement derart zugeschaltet wird, dass das Kühlelement zusätzlich mittels von der zweiten Kühleinrichtung zugeführtem Kühlmittel durchströmt wird. Durch Zugabe von zusätzlichem Kühlmittel, insbesondere Kühlwasser, zu dem überhitzten Kühlmittel der ersten Kühleinrichtung, kann eine schnelle Entspannung der Kühlsituation erreicht werden. Dies geschieht durch Abkühlung des Kühlmittels der ersten Kühleinrichtung mittels des Kühlmittels der zweiten Kühleinrichtung. Die Zuführung des Kühlmittels der zweiten Kühleinrichtung bewirkt einen Temperaturabfall im Kühlelement, wodurch der Gasanteil in dem das Kühlelement durchströmenden Kühlmittel sinkt. Durch den dadurch sinkenden Gasdruck kann der Durchsatz an Kühlmittel der ersten Kühleinrichtung wieder erhöht werden. Die Erfindung erlaubt es, den Ofen auf hoher Leistung weiterzubetreiben und trotzdem eine kritische Kühlsituation zu entschärfen.Of the procedural part the task is solved by a generic method, being before or during a rise in temperature for the cooling element a second cooling device for the cooling element is switched in such a way that the cooling element additionally by means of from the second cooling device supplied coolant flows through becomes. By adding additional Coolant, especially cooling water, to the overheated Coolant of the first cooling device, a quick relaxation of the cooling situation can be achieved. This is done by cooling of the coolant the first cooling device by means of the coolant the second cooling device. The feeder of the coolant the second cooling device causes a drop in temperature in the cooling element, causing the gas content in which the cooling element flowing through coolant sinks. Due to the resulting decreasing gas pressure, the throughput can coolant the first cooling device again elevated become. The invention makes it possible to continue to operate the furnace at high power and still a critical cooling situation to defuse.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das aus der zweiten Kühleinrichtung zugeführte Kühlmittel mit einer Temperatur zugeführt, die kleiner ist als die Temperatur des das Kühlelement durchströmenden Kühlmittels der ersten Kühleinrichtung. Durch das zusätzliche Kühlmittel mit geringerer Temperatur als das Kühlmittel innerhalb des Kühlelements wird die Temperatur des Kühlmittels der ersten Kühleinrichtung innerhalb des Kühlelements reduziert. Dadurch wird die Gasentwicklung aus dem Kühlmittel innerhalb des Kühlelements zurückgenommen, wodurch das Kühlelement wieder mit einem höheren Durchsatz an Kühlmittel durchströmt werden kann.In an advantageous embodiment of he According to the invention method, the coolant supplied from the second cooling means is supplied at a temperature which is smaller than the temperature of the coolant flowing through the cooling element of the first cooling device. The additional coolant at a lower temperature than the coolant within the cooling element, the temperature of the coolant of the first cooling device is reduced within the cooling element. As a result, the gas evolution is withdrawn from the coolant within the cooling element, whereby the cooling element can be flowed through again with a higher throughput of coolant.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das zusätzlich zuzuführende Kühlmittel dem Kühlelement mit einem Druck zugeführt, der größer ist als der innerhalb des Kühlelements herrschende Druck des Kühlmittels. Durch die Einstellung eines derartigen Druckgefälles in Richtung Kühlelement, kann eine besonders effektive Beseitigung der Überhitzung bzw. der überhöhten Dampfentwicklung erreicht werden.In a particularly advantageous embodiment of the method according to the invention will that be additional supplied coolant the cooling element supplied with a pressure, which is bigger as the inside of the cooling element prevailing pressure of the coolant. By setting such a pressure gradient in the direction of the cooling element, can be a particularly effective elimination of overheating or excessive steam be achieved.
Besonders vorteilhaft ist es, dass das Kühlmittel der zweiten Kühleinrichtung dem Kühlelement mit einem Druck größer als der innerhalb des Kühlelements herrschende Druck zugeführt wird und mit einer bei diesem Druck vorliegenden Temperatur von weniger als 50°C, vorzugsweise mit Raumtemperatur.Especially It is advantageous that the coolant the second cooling device with the cooling element a pressure greater than the inside of the cooling element supplied prevailing pressure becomes and with a temperature of less at this pressure than 50 ° C, preferably at room temperature.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Menge des zusätzlich zugeführten Kühlmittels abhängig von einem Maß für eine Kühlelementtemperatur oder für einen ermittelten zeitlichen Temperaturgradienten für das Kühlelement eingestellt. Dadurch ist es möglich, auf entsprechende Temperaturänderungen und Temperaturen effektiv zu reagieren. So kann beispielsweise bei hohen Temperaturgradienten hin zur höheren Temperaturen eine entsprechend hohe zusätzliche Kühlmittelmenge in ein Kühlelement eingebracht werden, so dass dieses gegen die zunehmende thermische Belastung besser geschützt ist. Eine variable Kühlmittelmengenzufuhr abhängig von der Erforderlichkeit des Kühlmittels aus der zweiten Kühleinrichtung ist daher besonders zweckmäßig.In a further advantageous embodiment of the method according to the invention will be a lot of extra supplied refrigerant dependent from a measure of a cooling element temperature or for a determined temporal temperature gradient for the cooling element set. This makes it possible to corresponding temperature changes and to react effectively to temperatures. For example, at high temperature gradient towards higher temperatures a correspondingly high additional Amount of coolant in a cooling element be introduced so that this against the increasing thermal Load is better protected. A variable coolant supply depending on the necessity of the coolant from the second cooling device is therefore particularly appropriate.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein erwarteter Temperaturanstieg für ein Kühlelement durch Überwachung eines Brennverhaltens des Lichtbogens ermittelt. So ist es beispielsweise möglich, mittels einer kombinierten Auswertung von Elektrodenstrommessung und Körperschallmessung am Elektrolichtbogenofen ein Maß für eine Lichtbogeneinhüllung zu erhalten. Ist der Lichtbogen nicht eingehüllt, so ist ein Temperaturanstieg eines in der Nähe liegenden Kühlelements, insbesondere des direkt der Elektrode gegenüberliegenden Kühlelements zu erwarten. In diesem Fall kann bereits vorsorglich zusätzliches Kühlmittel in ein Kühlelement bzw. die entsprechenden Kühlelemente eingeführt werden, da zu erwarten ist, dass das Kühlelement durch den frei brennenden Lichtbogen verstärkt erwärmt wird. Durch ein derartiges Vorgehen lässt sich die thermische Belastung eines Kühlelements deutlich reduzieren, da ein Temperaturanstieg vorhergesehen werden kann und frühzeitig auf diesen reagiert werden kann. Durch die Überwachung eines Brennverhaltens des Lichtbogens ist es so in besonders vorteilhafter Weise möglich, frühzeitig auf unerwünschte Prozessabweichungen, z. B. einem frei brennenden Lichtbogen, zu reagieren. Zusätzlich zur Kühlung werden vorteilhafterweise Maßnahmen ergriffen, um den Lichtbogen wieder mit Schaumschlacke einzuhüllen, wenn dies Güten-bedingt und prozessbedingt möglich ist.In a particularly advantageous embodiment of the method according to the invention becomes an expected temperature rise for a cooling element through monitoring determined a burning behavior of the arc. That's the way it is, for example possible, by means of a combined evaluation of electrode current measurement and structure-borne sound measurement at the electric arc furnace, a measure of an arc envelope receive. If the arc is not shrouded, then there is a temperature increase one nearby Cooling element, in particular the directly opposite to the electrode cooling element expected. In this case, additional precautionary can already coolant in a cooling element or the corresponding cooling elements introduced be expected because the cooling element is due to the free-burning Arc amplified heated becomes. Such a procedure can be the thermal stress a cooling element significantly reduce, as a rise in temperature are anticipated can and early can be reacted to this. By monitoring a burning behavior of the arc, it is possible in a particularly advantageous manner, early on unwanted process deviations, z. B. a free-burning arc to react. In addition to Be cooling advantageously measures gripped to envelop the arc again with foamed slag, if this quality-related and process-related possible is.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Temperaturanstieg für ein Kühlelement durch Überwachung einer zuführbaren Kühlmittelmenge in das Kühlelement und/oder eines Kühlmittelzustands ermittelt. Die dem Kühlelement zuführbare Kühlmittelmenge kann deshalb als Maß für die Temperatur des Kühlelements hergenommen werden, da eine erhöhte Temperatur zu einem erhöhten Gasanteil im Kühlmittel führt. Als Folge des steigenden Gasdrucks verschlechtert sich die Zuführbarkeit des Kühlmittels in das Kühlelement. Daher kann die Überwachung der dem Kühlelement zuführbaren Kühlmittelmenge als Indikator für die Temperatur des Kühlelements hergenommen werden. Alternativ ist es möglich, dass Phasengemisch, d. h. Gasphase und Flüssigphase des Kühlmittels, insbesondere online, zu analysieren und aus diesem die Temperatur bzw. ein Maß für die Temperatur des Kühlelements zu ermitteln.In a further advantageous embodiment of the method according to the invention will be a temperature increase for a cooling element through surveillance a feedable Amount of coolant in the cooling element and / or a coolant condition determined. The the cooling element deliverable Amount of coolant can therefore be used as a measure of the temperature of the cooling element be taken as an increased Temperature increased Gas content in the coolant leads. As a result of the increasing gas pressure, the feedability deteriorates of the coolant in the cooling element. Therefore, the monitoring can the the cooling element deliverable Amount of coolant as an indicator of the temperature of the cooling element be taken. Alternatively, it is possible that phase mixture, d. H. Gas phase and liquid phase the coolant, especially online, to analyze and from this the temperature or a measure of the temperature of the cooling element to investigate.
Wenngleich mittels der vorstehenden Vorgehensweisen ggf. keine absoluten Temperaturen des Kühlelements bestimmt werden können, so liefern diese Methoden jedoch zumindest ein Maß für eine Temperatur und/oder eine Temperaturänderung sowie eine Richtung der Temperaturänderung für das Kühlelement.Although possibly no absolute temperatures by means of the above procedures of the cooling element can be determined however, these methods provide at least a measure of a temperature and / or a temperature change and a direction of temperature change for the cooling element.
Der vorrichtungsmäßige Teil der Aufgabe wird gelöst durch einen Lichtbogenofen zum Einschmelzen von Metallgut der eingangs genannten Art, wobei das Kühlelement mit einer zweiten Kühleinrichtung derart wirkverbunden ist, dass vor oder während eines Temperaturanstiegs an dem Kühlelement dem Kühlelement zusätzliches Kühlmittel mittels der zweiten Kühleinrichtung zuführbar ist. Für diese Vorrichtung ergeben sich in analoger Weise die Vorteile des oben geschilderten Verfahrens.Of the device part the task is solved by an electric arc furnace for melting metal material of the beginning mentioned type, wherein the cooling element with a second cooling device is operatively connected such that before or during a temperature rise on the cooling element the cooling element additional coolant by means of the second cooling device supplied is. For this Device result in an analogous manner, the advantages of the above described method.
Besonders vorteilhaft ist es, dass das aus der zweiten Kühleinrichtung zuführbare Kühlmittel eine Temperatur aufweist, die kleiner ist als diejenige des das Kühlelement durchströmenden Kühlmittels der ersten Kühleinrichtung. Dadurch lässt sich besonders effektiv eine Kühlung erreichen. Besonders vorteilhaft ist es, dass das Kühlmittel der zweiten Kühleinrichtung nicht aktiv gekühlt wird, sondern die vorliegende Umgebungstemperatur bzw. Raumtemperatur aufweist. Dadurch wird keine zusätzliche Energie zur Kühlung des Kühlmittels der zweiten Kühleinrichtung benötigt.Especially It is advantageous that the coolant which can be supplied from the second cooling device has a Temperature which is smaller than that of the cooling element flowing through Coolant of the first cooling device. By doing so leaves especially effective cooling to reach. It is particularly advantageous that the coolant the second cooling device not actively cooled is, but the ambient temperature or room temperature having. This will not be additional Energy for cooling of the coolant the second cooling device needed.
Insbesondere ist es von Vorteil, dass das Kühlmittel der zweiten Kühleinrichtung bei niedrigerer Temperatur als das Kühlmittel der ersten Kühleinrichtung unter einem Druck gelagert ist, der in der Größenordnung des im Kühlelement herrschenden Kühlmitteldrucks ist. Wird die zweite Kühleinrichtung zugeschaltet, so muss nur noch eine geringe Leistung zur Druckerhöhung bereitgestellt werden, um das Kühlmittel der zweiten Kühleinrichtung dem Kühlelement schnell zuführen zu können.Especially it is beneficial that the coolant the second cooling device at lower temperature than the coolant of the first cooling device is stored under a pressure of the order of magnitude of that in the cooling element prevailing coolant pressure is. If the second cooling device is switched on, so only a small power has to be provided to increase the pressure be to the coolant the second cooling device the cooling element feed quickly to be able to.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Einrichtung zur mittelbaren oder unmittelbaren Erfassung einer Temperatur oder eines erwarteten Temperaturverlaufs als eine Einrichtung zur Erfassung eines Lichtbogenbrennverhaltens und/oder als eine Einrichtung zur Erfassung eines Kühlmittelzustands und/oder als Einrichtung zur Erfassung einer dem Kühlelement zuführbaren Kühlmittelmenge ausgebildet. Dadurch ist es möglich, die oben beschriebenen Indikatoren, welche als Maß für eine Temperatur des Kühlelements bzw. als Maß für einen erwarteten Temperaturverlauf des Kühlelements dienen können, einfach zu erfassen.In an advantageous embodiment the device according to the invention is the device for direct or indirect registration a temperature or an expected temperature profile as one Device for detecting an arc burning behavior and / or as a device for detecting a coolant condition and / or as a device for detecting a cooling element to be fed Amount of coolant educated. This makes it possible the indicators described above, which are used as a measure of a temperature of the cooling element or as a measure of one expected temperature profile of the cooling element can serve, easy capture.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist das zusätzliche Kühlmittel in einem Kühlmitteleinlaufbereich des Kühlelements zuführbar. Dadurch werden besonders kurze Wege realisiert, welche ein möglichst schnelles Reagieren und Eindüsen des zusätzlichen Kühlmittels in den Kühlmittelkreislauf der ersten Kühleinrichtung erlauben. Dadurch kann die Kühlwirkung besonders schnell erreicht werden.In a particularly advantageous embodiment of the device according to the invention is the extra coolant in a coolant inlet area of the cooling element fed. As a result, particularly short ways are realized, which one possible fast reaction and injection of the additional refrigerant in the coolant circuit the first cooling device allow. This can reduce the cooling effect be reached particularly quickly.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist das zusätzliche Kühlmittel der ersten Kühleinrichtung und/oder dem Kühlelement mittels eines steuerbaren und/oder regelbaren Ventils zuführbar. Dies ist eine besonders vorteilhafte praktische Ausgestaltung zur Steuerung und/oder Regelung eines Kühlmittelflusses zusätzlich zu dem im normalen Betrieb vorhandenen Kühlmittelfluss der ersten Kühleinrichtung. Das Ventil erlaubt eine schnelle Reaktion bei hohen bzw. ansteigenden Temperaturen oder erwarteten Temperaturanstiegen. Insbesondere ist es von Vorteil, dass das steuerbare und/oder regelbare Ventil mit einer Steuer- und/oder Regeleinrichtung nach Anspruch 14 wirkverbunden ist. In diesem Fall erfolgt vorzugsweise eine automatisierte Steuerung und/oder Regelung des Ventils anhand der erfassten oder erwarteten Temperaturen bzw. Temperaturänderungen.In a further advantageous embodiment of the device according to the invention is the extra coolant the first cooling device and / or the cooling element be fed by means of a controllable and / or controllable valve. This is a particularly advantageous practical embodiment for control and / or regulation of a coolant flow additionally to the existing during normal operation coolant flow of the first cooling device. The Valve allows a fast response at high or rising Temperatures or expected temperature increases. In particular It is advantageous that the controllable and / or controllable valve with a control and / or regulating device according to claim 14 operatively connected is. In this case, preferably an automated control and / or Control of the valve based on the detected or expected temperatures or temperature changes.
Von besonderem Vorteil ist es ebenfalls, dass die zweite Kühleinrichtung eine Boosterpumpe umfasst. Eine derartige Pumpe erlaubt ein sehr schnelles reagieren auf unerwünschte Kühlelementtemperaturen bzw. Temperaturentwicklungen. Die Busterpumpe hat eine hohe Dynamik und ist in der Lage, unter hohem Druck eine entsprechende Kühlmittelmenge zusätzlich zu dem im Kühlelement vorliegenden Kühlmittel zur Verfügung zu stellen.From It is also particularly advantageous that the second cooling device includes a booster pump. Such a pump allows a very fast respond to unwanted Cooling element temperatures or temperature developments. The Busterpumpe has a high dynamics and is able, under high pressure, a corresponding amount of refrigerant additionally to the in the cooling element present coolant to disposal to deliver.
In
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ist die zweite Kühleinrichtung,
insbesondere die Boosterpumpe mit einer Steuer- und/oder Regeleinrichtung nach
Anspruch 13 wirkverbunden. Dadurch ist es möglich, entsprechend schnell
und gegebenenfalls auch mittels eines geschlossenen Regelkreislaufs, dass
zusätzliche
Kühlmittel
derart zuzuführen,
so dass eine bestmögliche
Kühlwirkung
für das
Kühlelement
erreicht wird.In
a further advantageous embodiment of the device according to the invention
is the second cooling device,
in particular the booster pump with a control and / or regulating
Der vorrichtungsmäßige Teil der Aufgabe wird ebenfalls gelöst mittels einer Steuer- und/oder Regeleinrichtung für einen Lichtbogenofen, mit einem maschinenlesbaren Programmcode, welcher Steuerbefehle umfasst, welche bei deren Ausführung die Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6 veranlassen.Of the device part the task is also solved by means of a control and / or regulating device for a Arc furnace, with a machine-readable program code, which control commands includes, which in their execution the execution of the method according to any one of claims 1 to 6.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ausführungsbeispielen, welche anhand schematischer Zeichnungen nachfolgend näher erläutert werden. Es zeigen:Further Advantages of the invention will become apparent from the embodiments, which are based on schematic Drawings closer below explained become. Show it:
Während das
Kühlmittel
K1 das Kühlelement
Gleichzeitig
wird das flüssig-gasförmige Kühlmittelgemisch
aus dem Kühlelement
Das
aus dem Kühlelement
Dem
Kühlmittelkreislauf
des Kühlmittels
K1 wird ferner mittels einer oder mehrerer Kühlmittelzuführungen neues Kühlmittel
zugeführt,
welches das in die Dampfphase D übergegangene,
in der Trenntrommel
Das
Kühlmittel
K1 im Kühlmittelvorratsbehälter
Neben
der ersten Kühleinrichtung
Kommt
es jedoch zu einem für
den planmäßigen Betrieb
nicht vorgesehenen Temperaturanstieg an dem Kühlelement
Dadurch
steigt der Druck innerhalb der Kühleinrichtung
Diese
Abnahme bzw. Einbruch im Kühlmittelzufluss
kann mittels einer Einrichtung
Ein
dieser Information korrespondierendes Signal wird einer Steuer-
und/oder Regeleinrichtung
Die
Steuer- und/oder Regeleinrichtung
Das
von der zweiten Kühleinrichtung
Das
Kühlmittel
K2 kann aus einem Reservoir bzw Kühlmittelvorratsbehälter
Vorzugsweise
wird das Kühlmittel
K2 der zweiten Kühleinrichtung
Durch
die Zuführung
des Kühlmittels
K2 aus der zweiten Kühleinrichtung
Durch
die Abkühlung
des Kühlmittels
K1 kann ferner der Durchsatz an Kühlmittel K1 aus der ersten
Kühleinrichtung
Gleichzeitig
mit der Zuführung
des zusätzlichen
Kühlmittels
K2 in das Kühlelement
K1 kann versucht werden, die aus dem Ofeninneren abgegebene Energie
für das
betroffene Kühlelement
Abhängig vom zeitlichen Verlauf der Abnahme bzw. des Einbruchs der Kühlmittelzufuhr von K1 wird die Menge des zusätzlich zugeführten Kühlmittels K2 pro Zeiteinheit eingestellt.Depending on time course of the decrease or the collapse of the coolant supply from K1 will be the amount of extra supplied refrigerant K2 set per unit time.
Dies
erfolgt mittels der Steuer- und/oder Regeleinrichtung
Das
zusätzliche
zugeführte
Kühlmittel
K2, im vorliegenden Fall ebenfalls Wasser, kann dann auf der Kühlmittelaustrittsseite
des Kühlelements
Die
zweite Kühleinrichtung
Unabhängig von
der Ausbildung der ersten und zweiten Kühleinrichtung ist es besonders
vorteilhaft, dasselbe Kühlmedium
für beide
Kühleinrichtungen
zu verwenden, da hierdurch technische Schwierigkeiten, z. B. Emulsionsbildungen
usw., vermieden werden. Insbesondere erweist sich Wasser als kostengünstig und
als über
einen geeigneten Temperaturbereich einsetzbar. Ferner muss nach
Durchlaufen des Kühlmittels
durch das Kühlelement
bei zugeschalteter zweiter Kühleinrichtung
Das
das Kühlelement
Ist
eine Kühlung
wieder – nur – mit der
ersten Kühleinrichtung
Das
Ausführungsbeispiel
gemäß
Dadurch
wird ein noch vorhandener Nachteil des ersten Ausführungsbeispiels
beseitigt. Denn bei Erfassung eines Temperaturstiegs ist im Ausführungsbeispiel
Durch
Verwendung einer kombinierten Körperschall-Messung
und Elektrodenstrommessung kann für jede Elektrode des Lichtbogenofens
ein Maß für die Lichtbogeneinhüllung der
Elektrode ermittelt werden. Dieses wird erhalten durch Bilden einer Summe
der Quotienten von Frequenzamplituden für die im Lichtbogen und in
den Strömen
auftretenden Grundschwingungsanteile und Oberschwingungsanteile.
Die Einrichtung zur Erfassung der Lichtbogenbrennverhaltens umfasst
somit wenigstens einen Körperschallsensor,
wenigstens einen Elektrodenstromsensor und eine Auswerteeinrichtung,
wobei letztere im hier vorliegenden Ausführungsbeispiel mit der Steuer-
und/oder Regeleinrichtung
Sobald
eine Abnahme der Lichtbogeneinhüllung
erfasst wird, bedeutet dies, dass die vom Lichtbogen ausgehende
Strahlung auf die Kühlelemente des
Lichtbogenofens zunimmt. Zu diesem Zeitpunkt hat jedoch noch keine
wesentliche Erwärmung
des Kühlmittels
K1, über
das Gleichgewichtsmaß hinaus, stattgefunden.
Abhängig
von der verbleibenden Lichtbogeneinhüllung ist jedoch ggf. zu erwarten, dass
sich das durch das Kühlelement
strömende Kühlmittel
K1 derart erwärmt,
dass es zu einer Abnahme bzw. einem Einbruch in der Kühlmittelzufuhr mittels
der ersten Kühleinrichtung
Der
Zeitvorsprung durch die Erfassung des Lichtbogenbrennverhaltens
im Gegensatz zur Ausbildung gemäß
Abhängig von
dem jeweiligen Lichtbogenofen beträgt der Informationsvorsprung
durch diese Art der Messung, d. h. die Erfassung des Lichtbogenbrennverhaltens,
ca. 1 bis 2 Minuten. Dieser Vorsprung ermöglicht es, den Betrieb des
Lichtbogenofens vorausschauender einzustellen, wodurch Abschaltungen
und ggf. Leistungsreduktionen des Lichtbogenofens ggf. vollständig vermieden
werden können.
Dadurch wird wiederum der Durchsatz erhöht. Darüber hinaus wird die Lebensdauer
der Kühlelemente
Im Übrigen unterscheidet
sich die in
Claims (14)
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