DE1153474B - Verfahren zur Ermittlung der Eintauchtiefe der Elektroden von Lichtbogenoefen - Google Patents

Description

• Verfahren zur Ermittlung der Eintauchtiefe der Elektroden von Lichtbogenöfen Es ist allgemein üblich, Reduktionsöfen mit einer sogenannten Elektrodenregelung auszurüsten, welche die Impedanz zwischen Elektroden und Schmelzgut durch entsprechende Änderung der Eintauchtiefe der einzelnen Elektrode auf einem vorgegebenen Wert konstant hält. Bei solchen Anlagen ist aber durch die Impedanz zwischen Elektroden und Schmelzgut nicht eindeutig zu erfassen, in welcherHöhe die Elektrodenunterkante im Schmelzgut steht. Wegen des meist ungleichmäßigen Abbrandes der Elektroden läßt sich die Eintauchtiefe der einzelnen Elektroden eines Ofen herausragenden Elektrodenendes mit ausreichender Genauigkeit ermitteln. Für eine metallurgisch gute Funktion des Ofens ist es jedoch erwünscht, die Elektroden bis zu einer ganz bestimmten Tiefe im Schmelzgut stehen zu lassen. Es besteht daher der Wunsch, die Eintauchtiefe der einzelnen Elektroden eines Drehstrom-Reduktionsofens meßtechnisch zu erfassen, um gegebenenfalls auf die Elektrodenregelung entsprechend einwirken zu können und die Eintauchtiefe auf das gewünschte Maß zu bringen.
• Die Erfindung löst diese Aufgabe mit einfachen Mitteln. Sie beruht auf der Erkenntnis, daß mit der Eintauchtiefe der Elektroden sich die mittlere Höhe ändert, auf der die Stromfäden zwischen den Elektroden im Ofengefäß verlaufen, und daß sich mit der Höhe des Schwerpunktes dieser Strombahnen auch das magnetische Feld, deren Absolutwert an sich durch die Stromstärke bedingt ist, der Höhe nach innerhalb und außerhalb des Ofengefäßes ändert.
• Gemäß der Erfindung wird daher die Höhe des Schwerounktes der Strombahnen jeder Elektrode indirekt gemessen, indem das von ihnen herrührende Magnetfeld an oder in der Nähe der Außenhaut des Ofengefäßes oder der Spannungsabfall in der metallischen Ofenaußenhaut, der von den durch das Magnetfeld induzierten Wirbelströmen herrührt, gemessen und in Beziehung gesetzt wird mit dem Meßwert einer gleichartigen zweiten, vorzugsweise ober- oder unterhalb angeordneten Meßstelle oder mit einem proportionalen Betrag des der einzelnen Meßstelle zugeordneten Phasenstromes des Ofens. So ist es z. B. möglich, je Elektrode eine Magnefeldmessung unterhalb des Ofens oder seitlich tief vorzunehmen und die Meßwerte zu der Höhe des betreffenden Elektrodenstromes in Beziehung zu setzen. Eine andere Lösung ist die, je Elektrode zwei Magnetfeldmessungen durchzuführen, wobei insbesondere die eine Messung außerhalb des Gefäßes oberhalb der horizontalen Strombahnen vorgenommen wird, die andere unterhalb derselben. Dann wird bei Vergrößerung des einen Meßwertes der andere sinken; sie werden daher ebenfalls miteinander in Beziehung gesetzt. Der jeweilige Verhältniswert ist dann ein Maß für die Höhe des Schwerpunktes der jeweiligen Strombahn. Die magnetische Induktion kann aber auch indirekt durch Messung der durch sie in der leitenden Ofenaußenhaut bedingten Wirbelströme ermittelt werden, indem die von diesen Wirbelströmen herrührenden Spannungsabfälle an den entsprechende Stellen erfaßt werden.
• Auf der Zeichnung ist die Erfindung an einem schematischen Beispiel veranschaulicht.
• Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch einen Drehstromreduktionsofen und Fig. 2 eine Ansicht desselben von unten.
• Mit 1 sind die metallische Außenhaut des Ofengefäßes, mit 2 die Ofenausmauerung, mit 3 der Ofendeckel und mit 4, 5, 6 die drei in den Ofenraum hineinragenden Elektroden bezeichnet. Bei 7 ist die obere Grenze des Einschmelzgutes angedeutet und mit 8 ist das schmelzflüssige Bad bezeichnet. Die zwischen den Enden der beiden Elektroden 4 und 6 gezeichneten Linien deuten die Strombahnen an, deren Schwerpunkt etwa nach der gestrichelten Linie 9 verläuft und dessen Höhenlage im Ofengefäß für die Funktion des Ofens von Einfluß ist und daher festgestellt werden soll.
• Hierzu können am Ofenboden bei 10 Meßstellen vorhanden und vorteilhaft so angeordnet sein, daß sie möglichst in einen Bereich der magnetischen Felder liegen, wo die Änderung der Eintauchtiefe einer Elektrode am besten erfaßt wird. Man kann daher die Meßstellen 10 gemäß Fig. 2 ebenso wie die Elektroden 4 bis 6 an den Ecken eines gleichorientierten, gegebenenfalls jedoch etwas größeren Dreiecks anordnen. Um die einzelne erhaltene Meßgröße zur Auswertung mit dem zugeordneten Phasenstrom in Beziehung setzen zu können, kann man von diesem unmittelbar einen proportionalen Betrag ableiten, beispielsweise durch Abgriffe an den beiden Enden eines entsprechend großen Widerstandes in der Elektrodenzuleitung, wobei unter Umständen der Widerstand der Zuleitung selbst benutzt werden kann.
• Man kann aber auch - wie schon ausgeführt wurde - für jede Elektrode eine Messung oberhalb der horizontalen Strombahn und eine Messung unterhalb derselben vornehmen und die beiden Meßwerte miteinander in Beziehung setzen. Hierbei können die Meßstellen außerhalb des Ofengefäßes etwa an den bei 11 und 12 gestrichelt angedeuteten Stellen angeordnet werden.
• Die Magnetfeldmessung kann an sich auf beliebige Weise vorgenommen werden. Besonders einfach und empfindlich ist eine Messung mittels Spulen oder Hallsonden, die in an sich bekannter Weise jeweils so zu orientieren sind, daß die Spulenebene bzw. das Hallplättchen senkrecht zur interessierenden Feldkomponente liegen. Man wird sie daher im wesentlichen senkrecht zur Ofenaußenhaut anordnen mit der Ebene in Richtung der Strombahn. Der günstigste Ort für die Anbringung der Meßmittel ist bei den verschiedenen Ofenausführungen verschieden und hängt von vielen Faktoren ab. Er läßt sich aber leicht und in kurzer Zeit durch Hinwegführen der Meßmittel über die hauptsächlich in Betracht kommenden Gebiete der Ofenaußenhaut ermitteln.
• Wenn die leitende Ofenaußenhaut eine so starke Abschirmung der von den Strombahnen ausgehenden magnetischen Felder verursacht, daß ihre unmittelbare Erfassung mittels Hallsonden u. dgl. nicht mehr mit ausreichender Genauigkeit möglich ist, so ist die Ursache hierfür die starke Wirbelstrombildung in der Ofenhaut und gegebenenfalls ihre ferromagnetischen Eigenschaften. In einem solchen Fall läßt sich fast immer der von diesen Wirbelströmen herrührende Spannungsabfall in der Ofenaußenhaut erfassen und zur Ermittlung der Eintauchtiefe der Elektroden benutzen, denn die Wirbelströme sind ja eine Folge der von den Strombahnen ausgehenden magnetischen Felder und damit wieder abhängig von der Eintauchtiefe der Elektroden. Diese Spannungsabfälle können an den Meßstellen an je zwei räumlich getrennten Punkten der Ofenaußenhaut abgegriffen werden. Nach Verstärkung in einem geeigneten Verstärker und Meßwertvergleich, wie bereits beschrieben, erhält man wieder ein Maß für die Eintauchtiefe der Elektrode.
• Wenn Störeinflüsse auf die Meßwerte zu erwarten sind, können die Meßwerte einzeln oder nach Herstellung der Differenzschaltung mit Trägerfrequenz moduliert und dann weiter verstärkt und schließlich vor der Auswertung wieder demoduhert werden. Eine Modulation mit Trägerfrequenz ist insbesondere über den Steuerstrom der Hallsonden relativ leicht möglich.
• Die Meßwerte eines Meßwertpaares können zur genaueren Bestimmung der Höhe des zugehörigen Elektrodenstandes mit anderen Meßwerten in geeigneter Weise in Beziehung gesetzt werden, um schließlich speziell für die Elektrode, zu der die jeweilige Schaltung gehört, die genaue Höhe im Möller bzw. die Höhe des Schwerpunktes der von dieser Elektrode ausgehenden Strombahn zu ermitteln.

Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Ermittlung der Eintauchtiefe der Elektroden von Lichtbogenöfen, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe des Schwerpunktes der Strombahnen jeder Elektrode indirekt gemessen wird, indem das von ihnen herrührende Magnetfeld an oder in der Nähe der Außenhaut des Ofengefäßes oder der Spannungsabfall in der metallischen Außenhaut des Ofens, der von den durch das Magnetfeld induzierten Wirbelströmen herrührt, gemessen und in Beziehung gesetzt wird mit dem Meßwert einer gleichartigen zweiten, vorzugsweise ober- oder unterhalb angeordneten Meßstelle oder mit einem proportionalen Betrag des der einzelnen Meßstelle zugeordneten Phasenstromes des Ofens.
2. 2. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erfassung der Magnetfelder an der einzelnen Meßstelle auf der Ofenaußenhaut Hausonden angeordnet sind.
3. 3. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Spannungsmessung die leitende Ofenaußenhaut an der einzelnen Meßstelle mit zwei räumlich getrennten Anschlußklemmen versehen ist.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßwerte einzeln oder die Differenz zweier zusammengehöriger Meßwerte mit Trägerfrequenz moduliert, verstärkt und vor der Auswertung zur Bestimmung der Elektrodeneintauchtiefe wieder demoduliert werden.
5. 5. Einrichtung nach Ansprach 2 und zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Modulation über den Steuerstrom des einzelnen Hallgenerators erfolgt.