DE1216456B

DE1216456B - Method and device for keeping the furnace output constant in an induction crucible melting furnace with a subdivided induction coil

Info

Publication number: DE1216456B
Application number: DED42560A
Authority: DE
Inventors: Johannes Wagner
Original assignee: Demag Elektrometallurgie GmbH
Current assignee: Demag Elektrometallurgie GmbH
Priority date: 1963-09-25
Filing date: 1963-09-25
Publication date: 1966-05-12
Also published as: GB1074424A

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Konstanthaltung der Ofenleistung eines Induktions-Tiegel-Schmelzofens mit unterteilter Induktionsspule Die Erfindung bezieht sich auf einen Induktions-Tiegel-Schmelzofen, der mit einer unterteilten Ofenspule versehen ist. Es ist bei derartigen öfen bekannt, die Leistung in der Weise zu regeln, daß die Anschlußspannung der Ofenspule insgesamt und auf einem Spulenabschnitt verändert wird. Dies geschieht, um eine Anpassung der Energiezufuhr an den sich während des Einschmelzprozesses verändernden Kopplungsfaktor zu ermöglichen. Die Veränderung des Kopplungsfaktors wird während des Einschmelzprozesses dadurch hervorgerufen, daß zunächst entweder nur stückiges Einsatzgut oder höchstens ein geringer Sumpf aus geschmolzenem Einsatz vorhanden ist und erst während des weiteren Einschmelzens sich der Badspiegel erhöht.Method and device for keeping the furnace output constant Induction crucible melting furnace with divided induction coil The invention relates based on an induction crucible melting furnace with a subdivided furnace coil is provided. It is known in such ovens to regulate the output in such a way that that the connection voltage of the furnace coil changes overall and on a coil section will. This is done in order to adapt the energy supply to the person during the To enable melting process changing coupling factor. The change the coupling factor is caused during the melting process by that initially either only lumpy input material or at most a small sump is present from molten insert and only during further melting the bathroom level increases.

Die Erfindung befaßt sich mit einer anderen Erscheinung, die den Kopplungsfaktor ebenfalls beeinflußt, und zwar ist Gegenstand des erfindungsgemäßen Verfahrens das besondere Problem, einen Ausgleich für die infolge des im Laufe einer Ofenreise in gewissen Zonen unvermeidlich stärkeren FutterverschIeißes auftretende erhöhte induktive Kopplung zwischen Spule und Einsatz dadurch zu schaffen, daß die Energiezufuhr in den entsprechenden Spulenabschnitten laufend angepaßt wird. Ausgehend von einem derartigen Tiegel-Schmelzofen mit unterteilter Ofenspule besteht die erfindungsgemäße Ausbildung in der Anwendung der an sich bekannten Spannungs-Leistungs-Regelung bei der oder den Spulenteilen, die im Bereich der einem erhöhten Verschleiß des Futters unterworfenen Tiegelabschnitte angeordnet sind.The invention is concerned with another phenomenon which is the coupling factor also influenced, and that is the subject of the method according to the invention special problem, to compensate for the result of the oven journey increased forage wear which is inevitable in certain zones to create inductive coupling between the coil and the insert that the energy supply is continuously adapted in the corresponding coil sections. Starting from one Such a crucible melting furnace with a subdivided furnace coil is the one according to the invention Training in the application of the known voltage-power control the coil part or parts that are in the area of increased wear of the chuck Subject crucible sections are arranged.

Durch eine derartige Spannungsregelung wird bei verschlissenem Ofenfutter die Energiezufahr vermindert. Dadurch wird die Ofenleistung auf dem Nennwert gehalten, der bei gleichbleibender Spannung infolge des größeren Kopplungsfaktors überschritten werden würde. Je nach Art des Einsatzes kommen Auswaschungen im unteren Teil des Tiegels vor, oder aber es kommt zum Abspringen von Teilen der Ausmauerung infolge starker Temperaturdifferenzen im Bereich des Badspiegels. Je nach den vorliegenden Verhältnissen kommt daher erfindungsgemäß eine zwei- oder mehrteilige Ausführung der Ofenspule in Betracht, wobei jeweils die dem Futterverschleiß unterworfenen Abschnitte regelbar ausgebildet sind.By regulating the tension in this way, the furnace lining is worn out the energy supply is reduced. This keeps the furnace output at its nominal value, which is exceeded at constant voltage due to the larger coupling factor would be. Depending on the type of use, washouts occur in the lower part of the Crucible, or parts of the masonry can jump off as a result strong temperature differences in the area of the bath level. Depending on the present According to the invention, there is therefore a two-part or multi-part design of the furnace spool into consideration, with the ones subject to the lining wear in each case Sections are adjustable.

Nach einem weiteren Erfindungsmerkmal wird vorgeschlagen, daß die Spannungs-Leistungs-Regelung für die zu regelnden Spulenteile mittels veränderlichen Spannungsabgriffs an einer oder mehreren ungeregelt bleibenden Spulenteilen erfolgt. Durch diese Maßnahme arbeiten die ungeregelt bleibenden Spulenteile als Regeltransformatoren, durch die eine Spannungsänderung erzielt wird. Durch diesen Vorschlag läßt sich in sehr wirtschaftlicher Weise und mit geringem Schaltungsaufwand die gewünschte Regelbarkeit der in Betracht kommenden Spulenteile erzielen. Dabei ist wesentlich, daß die Leistungsverminderung gleichmäßig über die gesamte Spulenhöhe wirksam ist und keine Veränderung der aktiven Spulenlänge auftritt. Dies ist deshalb von Bedeutung, weil nicht aktive Spulenwindungen zusätzliche Verluste hervorrufen, da sie im Gesamtmagnetfeld der Spulen liegen und daher genau wie das Schmelzgut induktiv erhitzt werden.According to a further feature of the invention, it is proposed that the voltage-power regulation for the coil parts to be regulated takes place by means of variable voltage taps on one or more coil parts that remain unregulated. As a result of this measure, the coil parts that remain unregulated work as regulating transformers through which a voltage change is achieved. This proposal desired controllability of the eligible coil parts can be achieved in a very economical manner and with little circuit complexity. It is essential that the power reduction is effective evenly over the entire coil height and that there is no change in the active coil length. This is important because inactive coil windings cause additional losses because they lie in the overall magnetic field of the coils and are therefore inductively heated just like the material to be melted.

Die Erfindung zeigt ferner einen Weg, um den Aufwand an Kondensatorleistung zu verringern. Zu diesem Zweck wird vorgeschlagen, die Blindstromkompensation für alle Spulenteile durch eine gemeinsame Kondensatorbatterie vorzunehmen, deren Kapazität nach der der Leistungsaufnahme der Ofenspule für die Nennschmelzleistung des Ofens bei Ausgangsdicke des Ofenfutters entsprechenden Spannung bemessen ist. Bei bekannten Tiegelöfen dieser Art ist es üblich, die Kondensatorbatterie mit Rücksicht auf die im Laufe der Ofenreise notwendige Spannungsminderung größer zu bemessen, als zur Blindleistungskompensation des mit Nennleistung betriebenen Ofens erforderlich ist. Die Anordnung einer Kondensatorreserve, die nur teilweise ausnutzbar ist, hat hierbei dpn._Zwe#c#.., für die Blindstromkompensation genügend Kapazität vorzusehen, wenn die Leistungsaufnahme infolge Vergrößerung des Kopplungsfaktors im Laufe einer Ofenreise steigt. Durch Verminderung -der vorzusehenden Kondensatorkapazität auf das zur Nennleistungskompensation erforderliche Maß werden bei der Installation des Ofens erhebliche Ersparnisse an technischem Aufwand erzielt.The invention also shows a way to reduce the cost of capacitor power to reduce. For this purpose it is proposed to use reactive current compensation for make all coil parts through a common capacitor bank, their capacity according to the power consumption of the furnace coil for the nominal melting capacity of the furnace corresponding voltage is dimensioned for the initial thickness of the furnace lining. At acquaintances Crucible furnaces of this type, it is common to use the capacitor battery with consideration for the to dimension the necessary voltage reduction in the course of the furnace journey greater than for Reactive power compensation of the furnace operated with nominal power is required. The order a capacitor reserve that can only be partially used dpn._Zwe # c # .. has enough capacity for reactive current compensation to be provided if the power consumption is due to an increase in the coupling factor increases in the course of an oven journey. By reducing the capacitor capacity to be provided to the level required for nominal power compensation during installation the furnace achieved considerable savings in technical effort.

Bei Anwendung der Erfindung auf einen Ofen mit zweifach unterteilter Ofenspule ist die Anordnung so getroffen, daß der obere Spulenteil als Spannungsteiler mit veränderlichem Spannungsabgriff ausgebildet ist, der zur Spannungsregelung der unteren Spule dient. Bei einer dreifach unterteilten Ofenspule ist in Abwandlung hiervon erfIndungsgemäß der mittlere Spulenteil als Spannungsteiler mit veränderlichem Spannungsabgriff ausgebildet, der zur Spannungsregelung der oberen und'unteren Spule dient. Es ist erfindungsgemäß auch möglich, die Ofenspule weiter zu unterteilen, z. B. vierfach, wobei die beiden mittleren Spulenteile als Spannungsteiler mit veränderlichem Spannungsabgriff ausgebildet sind und je eines der mittleren Spulenteile unabhängig voneinander zur Regelung der oberen und unteren Spule dient.When the invention is applied to a furnace with a furnace coil divided into two sections, the arrangement is such that the upper coil part is designed as a voltage divider with a variable voltage tap which is used to regulate the voltage of the lower coil. In the case of a three-way subdivided furnace coil, as a modification of this, according to the invention, the middle coil part is designed as a voltage divider with a variable voltage tap, which is used to regulate the voltage of the upper and lower coils. According to the invention, it is also possible to further subdivide the furnace coil, e.g. B. fourfold, wherein the two middle coil parts are designed as a voltage divider with variable voltage tap and each one of the middle coil parts is used independently to control the upper and lower coil.

Ausführungsbeispiele der erlmdungsgemäßen Anordnung und Ausbildung unterteilter Ofenspulen an Induktions-Tiegel-Schmelzöfen sind in der Zeichnung schematisch dargestellt und im folgenden näher erläutert. Es zeigt Fig. 1 einen Ofentiegel mit einer zweifach unterteilten Ofenspule, F i g. 2 einen Ofentiegel mit dreifach unterteilter Ofenspule.Exemplary embodiments of the arrangement and construction of subdivided furnace coils on induction crucible melting furnaces are shown schematically in the drawing and explained in more detail below. 1 shows a furnace crucible with a furnace coil divided into two parts, FIG . 2 a furnace crucible with a furnace coil divided into three sections.

Mit 1 ist der Verlauf der Wandung des Ofenfatters im Ausgangszustand zu Beginn einer Ofenreise dargestellt, wobei die Dicke des Futters »a« beträgt. Strichpunktiert ist der Verlauf der Ofenwandung la dargestellt, wenn nach längerer Ofenreise eine Auswaschung des Ofenfutters aufgetreten ist. Hierbei vermindert sich die Dicke des Ofenfutters auf den Betrag b. 1 shows the course of the wall of the furnace fitter in the initial state at the start of a furnace journey, the thickness of the fodder being "a". The course of the furnace wall la is shown in dash-dotted lines when the furnace lining has been washed out after a long journey through the furnace. Here, the thickness of the furnace lining is reduced to the amount b.

Bei der zweifach unterteilten Ofenspule nach F i g. 1 ist der obere Spulenteil mit 2 und der untere Spulenteil mit 3 bezeichnet. Beide Spulenteile sind mittels Leitungen 4 und 5 an eine nicht näher dargestellte Stromversorgungsanlage angeschlossen, wobei parallel zur Stromversorgung eine für beide Spulenteile gemeinsame Kondensatorbatterie 6 vorgesehen ist. Der obere Spulenteil 2 liegt über Leitungen 7, 4 und 5 an der vollen Versorgungsspannung. Die Spannung des unteren Spulenteiles 3 wird geregelt durch Abgriffe 8 an dem oberen Spulenteil 2.In the case of the two-way divided furnace coil according to FIG . 1 , the upper coil part is designated with 2 and the lower coil part with 3 . Both coil parts are connected by means of lines 4 and 5 to a power supply system (not shown in detail), a capacitor battery 6 common to both coil parts being provided in parallel to the power supply. The upper coil part 2 is connected to the full supply voltage via lines 7, 4 and 5. The tension of the lower coil part 3 is regulated by taps 8 on the upper coil part 2.

Dadurch wird es ermöglicht, im Bereich der Auswaschungen la im unteren Teil des Tiegels die Leistung des Spulenteiles 3 an den allmählich fortschreitenden Auswaschungsprozeß anzupassen.This makes it possible, in the area of the washouts la in the lower part of the crucible, to adapt the power of the coil part 3 to the gradually progressing washout process.

In F i g. 2 sind die Spulenteile 9, 10 und 11 vorgesehen, von denen die Spule 10 über Leitungen 4, 5 voll an der Stromversorgungsanlage liegt. Parallel zur Stromversorgungsanlage ist wiederum für alle drei Spulen gemeinsam die Kondensatorbatterie 6 vorgesehen. Die Spulenteile 9 und 11 sind über die Leitungen 7 und die Abgriffe 8 regelbar an die -Stromversorgungsanlage angeschlossen, wobei die Spule 10 als Spannungsteiler dient. Durch diese Anordnung wird -der Erscheinung Rechnung getragen, daß auch im Bereich des Badspiegels größere Auswaschungen vorkommen. Dort tritt eine starke Badbewegung auf, wodurch das Tiegelfutter angegriffen wird. Durch die dreifache Spulonunterteilung nach diesem Ausführungsbeispiel kann die Leistungsaufnahme des Spulenteiles9 im Bereich des Badspiegels ebenfalls dem fortschreitenden Auswaschungsprozeß angepaßt werden.In Fig. 2 the coil parts 9, 10 and 11 are provided, of which the coil 10 is fully connected to the power supply system via lines 4, 5. In parallel to the power supply system, the capacitor battery 6 is again provided for all three coils together. The coil parts 9 and 11 are controllably connected to the power supply system via the lines 7 and the taps 8 , the coil 10 serving as a voltage divider. The phenomenon into account that also happen in the area of the bath level greater erosion - By this arrangement. There is a strong movement of the bath, as a result of which the crucible lining is attacked. Due to the threefold subdivision of the coil according to this embodiment, the power consumption of the coil part 9 in the area of the bath surface can also be adapted to the progressing washout process.

In weiterer Abwandlung des Erfmdungsgedankens kann auch eine Unterteilung der Ofenspule in vier oder mehr Spulenteile vorgenommen werden, wobei beispielsweise zwei Spulen ungeregelt an die Stromversorgungsanlage- angeschlossen sind, -die dann -als Spannungsteiler zum Abgriff der Regelspannung für die beiden übrigen Spuldn dienen können. Damit wird der Vorteil erreicht, daß jeder der beiden geregelten Spulenteile unabhängig voneinander regelbar ist. In a further modification of the inventive concept, the furnace coil can also be divided into four or more coil parts, for example two coils being connected to the power supply system in an unregulated manner, which can then serve as a voltage divider for tapping the control voltage for the two remaining coils. This has the advantage that each of the two regulated coil parts can be regulated independently of one another.

Claims

Claims: 1. A method for keeping the furnace output of an induction crucible melting furnace constant with a subdivided furnace coil in the case of increasing inductive coupling due to the increased removal of the furnace lining in certain zones as a result of a furnace journey through continuous adjustment of the energy supply in the corresponding coil sections.

2. Induction crucible melting furnace with a subdivided furnace coil, one of which is voltage-controllable coil part, for performing the method according to claim 1, characterized by the application of the voltage-power control of the coil part or parts (3, 9, 10) in the area the crucible sections (la) subject to increased wear of the feed are arranged. 3. Induction crucible melting furnace according to spoke 2, characterized in that the voltage-power control for the coil parts to be controlled (3, 9, 10) takes place by means of variable voltage taps on one or more unregulated coil parts (2, 10) . 4. Induction crucible melting furnace according to claims 2 and 3, characterized in that the reactive current compensation for all coil parts is carried out by a common capacitor battery (6) , the capacity of which is dimensioned according to the power consumption of the furnace coil at the output thickness (a) of the furnace lining corresponding voltage . 5. Induction crucible melting furnace with two-subdivided furnace coil according to claims 2 to 4, characterized in that the upper coil part (2) is designed as a voltage divider with a variable voltage tap which is used to regulate the voltage of the lower coil (3) . 6. Induction crucible melting furnace with three-fold furnace coil according to claims 2 to 4, characterized in that the central coil part (10) is designed as a voltage divider with a variable voltage tap, which is used to regulate the voltage of the upper and lower coil (9, 11) . 7. Induction crucible melting furnace with four-fold furnace coil according to claims 1 to 3, characterized in that the two middle coil parts are designed as voltage dividers with variable voltage tap and each one of the middle coil parts is used independently to control the upper and lower coil. Documents considered: German Patent No. 586 822; Swiss patent specification No. 285 612.