DE19526161C2

DE19526161C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung des Elektrodenhubes

Info

Publication number: DE19526161C2
Application number: DE19526161A
Authority: DE
Inventors: Horst Rossbach
Original assignee: Mannesmann AG
Current assignee: Vodafone GmbH
Priority date: 1995-07-11
Filing date: 1995-07-11
Publication date: 1997-05-07
Anticipated expiration: 2015-07-12
Also published as: DE19526161A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung des Elektrodenhubes von einer in ein mit Charge gefülltes, insbesondere zum Einschmelzen von Schrott vorgesehenes metallurgisches Gefäß hineinragende Elektrode, die an einem Tragarm befestigt mit einer zur vertikalen Bewegung vorgesehenen Antriebseinrichtung in Verbindung steht, und bei der die Länge des zwischen der Elektrodenspitze und der Charge brennenden Lichtbogens von einer eine Bruchsicherung aufweisende Überwachungseinrichtung erfaßt wird, ferner das Gewicht der Elektrode meßtechnisch erfaßt wird, sowie einer Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Aus DE 32 33 895 A1 ist eine Elektrodenregeleinrichtung für einen Lichtbogenofen bekannt, bei der eine Fehlerdetektorschaltung mit einer Steuereinrichtung in der Weise verbunden ist, daß die Elektrode in einer Regellage relativ zu der Charge in Abhängigkeit von den elektrischen Zuständen der Elektrode verstellt wird. Mit einer ersten Schaltung wird ein Fehlersignal in Abhängigkeit von der Größe und der Änderung der elektrischen Parameter der Elektrode gebildet, eine zweite auf das Fehlersignal entsprechende Schaltung wird zur Steuerung der der Antriebseinrichtung zugeführten elektrischen Energie verwandt. Ferner wird eine Einrichtung vorgeschlagen, um ein zweites Signal in Abhängigkeit von der Translationsbewegung der Elektrode zu erzeugen, um das zur Steuerung der Antriebseinrichtung dienende Fehlersignal zu regulieren.

Bei Elektrodenregeleinrichtungen dieser Bauart kann bei Vorgabe einer relativ geringen Lichtbogenlänge die Elektrode auf der im metallurgischen Gefäß befindlichen Charge aufsetzen. Durch den fest eingestellten Sollwert wird nämlich ein weiteres Absenken der Elektroden gefordert. Setzt dabei die Elektrode ausreichend stark auf der Charge auf, so spricht eine üblicherweise vorhandene Bruchsicherung an und hebt die Elektrode über eine voreingestellte Zeit. Bei diesem Heben der Elektrode entfernt sich diese so weit von der Charge, daß der Lichtbogen abreißt. Danach wird die Elektrode wieder gesenkt und zündet erneut.

Nachteiligenweise wird vom Abriß des Lichtbogens bis zum Wiederzünden des Lichtbogens keine Leistung von der Elektrode in den Lichtbogenofen übertragen und die Charge, regelmäßig Schrott, wird in dieser Zeit nicht eingeschmolzen.

Aus der gattungsgemäßen DE 38 10 292 A1 ist eine Regelung des Elektrodenhubes von mindestens einer mit einer in ein mit Charge gefülltes, insbesondere zum Einschmelzen von Schrott vorgesehenes metallisches Gefäß hineinragenden Elektrode bekannt, die an einem Tragarm befestigt ist und mit einer zur vertikalen Bewegung vorgesehenen Antriebseinrichtung in Verbindung steht. Die Länge des zwischen der Elektrodenspitze und der Charge brennenden Lichtbogens wird von einer eine Bruchsicherung aufweisenden Überwachungseinrichtung erfaßt. Ferner wird das Elektrodengewicht gemessen. Die Lichtbogenlänge ist bei vorgegebener Absenkung und Veränderung des Gewichtswertes veränderbar.

Die Erfindung hat sich das Ziel gesetzt, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung des Elektrodenhubes einer gattungsgemäßen Einrichtung zu schaffen, die mit einfachen Mitteln zuverlässig funktioniert und ein kontinuierliches Brennen des Lichtbogens bei beliebigen Betriebssituationen gewährleistet.

Die Erfindung erreicht dieses Ziel durch die kennzeichnenden Merkmale des Verfahrensanspruches 1 sowie des Vorrichtungsanspruches 2.

Erfindungsgemäß wird das Aufsetzen der Elektrode auf der Charge erfaßt, indem das aktuelle Gewicht der Elektrode ermittelt wird. Ändert sich dieser Gewichtswert, so wird über ein Signal der in der Elektrodenregelung fest vorgegebene Sollwert für die Lichtbogenlänge verringert, und zwar bevor die Bruchsicherung anspricht.

Die Verringerung des vorgegebenen Sollwertes verhindert, daß der Lichtbogen abreißt. Es tritt somit keine Unterbrechung der Leistungseinbringung in das metallurgische Gefäß, beispielsweise in einen Lichtbogenofen, ein.

Gerade in der Einschmelzphase befindet sich in einem Lichtbogenofen regelmäßig großstückiger oder schlecht leitender Schrott. Stößt nun die Elektrodenspitze auf diese Charge, so vermindert sich die Gewichtskraft der Elektrode.

Wird erfindungsgemäß der Sollwert in der Weise geändert, daß der Abstand der Elektrodenspitze zur Charge nur geringfügig vergrößert wird, so brennt der Lichtbogen weiter und der unter der Elektrode liegende Schrott wird verflüssigt. Die Bruchsicherung, die die Elektrode ruckartig aus dem Gefäß herausgezogen hätte, tritt hierbei nicht in Aktion. Der im Ofen befindliche Schrott wird ohne Unterbrechung weiter eingeschmolzen mit dem Vorteil, daß die tap to tap-Zeit verkürzt wird.

In vorteilhafter Weise wird bei einer Absenkung des Gewichtswertes kleiner 0,5 des Normalswertes das Verhältnis der Lichtbogenspannung LS zur Lichtbogenlänge LB auf LS/LB ≈ 1 Volt/mm.

Weiterhin wird vorgeschlagen, den Gewichtswert zeitlich zu überwachen und nach einer Stabilisierung dieses Wertes auf seinen Normalwert zurückzustellen. Auf diese Weise wird nicht nur vermieden, daß der Lichtbogen abreißt, sondern er wird auch in möglichst kurzer Zeit auf seinen Normalwert und damit der maximalen Wärmeeinbringung eingestellt.

Zum Antrieb des Elektrodenhubes kommen elektrische oder noch häufiger hydraulische Antriebe zum Einsatz. Wird ein hydraulischer Antrieb verwandt, so wird die Gewichtskraft in einfacher Weise durch einen Drucksensor in der hydraulischen Zuführleitung überwacht. Dieser Drucksensor steht mit einem Druckwandler in Verbindung, der das Signal in die digitale (Impedanz) Elektrodenregelung leitet.

Bei Verwendung eines elektrischen Antriebes kommen hier elektrische Kraftmesser zum Einsatz.

Ein Beispiel der Erfindung ist in der beiliegenden Zeichnung dargelegt. Es zeigt

Fig. 1 Das Schema eines Lichtbogenofens mit einem kombinierten hydraulischen und elektrischen Regelungskreis.

In der schematischen Zeichnung der Fig. 1 ist ein mit einem Deckel 12 verschlossenes metallurgisches Gefäß 11 eines Lichtbogenofens dargestellt, in dem sich als Charge Schrott S findet.

Durch den Deckel 12 ragt in das Gefäß 11 eine Elektrode 31, die an einem Tragarm 13 befestigt ist, der mit einer Tragsäule 14 verbunden ist. Bei einem mit Drehstrom betriebenen Lichtbogenofen sind insgesamt drei Elektroden vorgesehen.

Die Tragsäule weist zur vertikalen Verschiebung einen hydraulischen Regelzylinder 21 auf, der über eine hydraulische Leitung 22, die ein elektromagnetisches Ventil 23 aufweist, mit einem Druckkessel 24, einer hydraulischen Pumpe 25 und einem Sammelbehälter 26 verbunden ist.

An der hydraulischen Leitung 22 ist ein Meßelement zur Erfassung des Gewichtswertes angebracht, daß über eine einen Druckwandler 45 aufweisende Signalleitung für den Zylinderdruck 43 mit einer Elektrodenregelung 41 in Verbindung steht. Im vorliegenden Fall handelt es sich um eine digitale (Impedanz) Elektrodenregelung.

Die Elektrodenregelung 41 ist über eine Signalleitung 42 für das Stellglied mit dem elektromagnetischen Ventil 23 verbunden.

Die Elektrodenregelung 41 besteht darüber hinaus über Leitungen 36 für den Sekundärstrom und Leitungen 37 für die Sekundärspannung mit einem Stromwandler 35 in Verbindung, der den Strom über eine Hochstromleitung 34 und einem Hochstromkabel 33 zur Elektrode 31 leitet.

Bezugszeichenliste

Lichtbogenofen
11 Gefäß
12 Deckel
13 Tragarm
14 Tragsäule
Antriebseinrichtung
21 Hydraulischer Regelzylinder
22 Hydraulische Leitung
23 Elektromagnetisches Ventil
24 Druckkessel
25 Pumpe
26 Sammelbehälter
Elektrische Einrichtung
31 Elektrode
32 Elektrodenspitze
33 Hochstromkabel
34 Hochstromleitung
35 Stromwandler
36 Leitung Sekundärstrom
37 Leitung Sekundärspannung
Überwachungseinrichtung
41 Elektrodenregelung
42 Signalleitung Steilglied
43 Signalleitung Gewichtswert
44 Meßelement Gewichtswert
45 Druckwandler
S Schrott
LB Lichtbogenlänge (mm)
LS Lichtbogenspannung (V)

Claims

1. Verfahren zur Steuerung des Elektrodenhubes von mindestens einer in ein mit Charge gefülltes, insbesondere zum Einschmelzen von Schrott vorgesehenes, metallurgisches Gefäß hineinragenden Elektrode, die an einem Tragarm befestigt, mit einer zur vertikalen Bewegung vorgesehenen Antriebseinrichtung in Verbindung steht, und bei der die Länge des zwischen der Elektrodenspitze und der Charge brennenden Lichtbogens von einer eine Bruchsicherung aufweisenden Überwachungseinrichtung erfaßt wird, ferner das Gewicht der Elektrode meßtechnisch erfaßt wird und bei einer vorgebbaren Absenkung des Gewichtswertes der Sollwert für die Lichtbogenlänge verringert wird, dadurch gekennzeichnet, daß dabei die Elektrode aufgrund der Reaktion der Bruchsicherung so weit aus dem metallurgischen Gefäß herausbewegt wird, daß der Lichtbogen nicht durch zu weites Entfernen der Elektrodenspitze von der Charge abreißt, daß bei einer Absenkung des Gewichtswertes auf <0,5 des Normalwertes das Verhältnis Lichtbogenspannung (LS) zur Lichtbogenlänge (LB) auf LS/LB ≈ 1 Volt/mm eingestellt wird, daß der Gewichtswert zeitlich überwacht wird und daß bei einer Stabilisierung des Gewichtswertes auf seinen Normalwert der Sollwert für die Lichtbogenlänge schrittweise auf den Ursprungswert zurückgeführt wird.

2. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Meßelement (44) zur Ermittlung des Gewichtes der Elektrode (31) vorgesehen ist, das mit einem Element zur Steuerung des Sollwertes der Lichtbogenlänge (LB) der Elektrodenregelung (41) der Überwachungseinrichtung in Verbindung steht.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßelement (44) ein Druckmesser ist, der an die hydraulische Leitung (22) einer hydraulischen Antriebseinrichtung (23 bis 26) angeschlossen ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßelement (44) ein Kraftmesser ist, der an der Kraftleitung einer elektrischen Antriebseinrichtung angeschlossen ist.