DE2017203C3 - Umschmelzofen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Umschmelzofen, bei dem der jeweils unter der Elektroschlacke liegende Elektrodenteil durch Ströme von 3 bis 15 Hz abschmelzbar ist, welche zwischen dem Elektrodenteil und der Ofenwandung fließen und bei der die für den Ofen erforderlichen hohen Ströme über einen Thyristor-Umrichter und einen Drehstromtransformator aus einem 50-Hz-Drehstromnetz entnehmbar sind.

Zur Erzeugung hochreiner und hochwertiger Stähle werden heute in immer größerem Umfange Umschmelzverfahren mit selbstverzehrenden Elektroden, wie z. B. das Elektroschlacke-Umschmelzverfahren, benutzt. Bedingt durch die geforderten Werkstückgrößen werden dabei häufig auch die Abmessungen dieser Umschmelzofen beträchtlich, z. B. sind Bauhöhen von über 15 m keine Seltenheit. Infolge dieser großen Abmessung werden aber auch dje Induktivitäten der Zuleitungen von der Stromquelle zu dem Ofen und damit die induktiven Verluste im Vergleich zur Wirkleistung verhältnismäßig groß. Messungen bei einem Elektroschlacke-Umschmelzofen üblicher Bauart haben z. B. bei ImQ Wirkwiderstand Induktivitäten von 40 μ Η ergeben.

Verwendet man zur Speisung des Ofens netzfrequenten Wechselstrom von 50 Hz, so wären die induktiven Spannungsabfälle etwa lOmal so groß als die Wirkspannungsabfälle; entsprechend ist auch der Aufwand an Anlagenteilen und die Kosten, die für die Blindleitung in Höhe einiger MVA bezahlt werden müssen.

Bei der Verwendung von Gleichstrom würden diese induktiven Verluste nicht auftreten; Gleichstrom ist jedoch aus technologischen Gründen — zu einseitige Auskristallisierungsrichtung — oft nicht einsetzbar.

Es ist bereits bekannt (vgl, DT-OS 19 17 494), den Ofen mit einer weit unterhalb der Netzfrequenz liegenden Frequenz von z. B. 5 bis 10 Hz zu speisen, wobei diese Frequenz über einen Drehstromtransformator und einen Thyristor-Umrichter aus einem Drehstromnetz gewonnen wird. Dies verringert zwar die induktiven Verluste und damit den Blindstrombedarf der Anlage ganz erheblich, erfordert aber andererseits wegen der hohen Umrichterströme eine aufwendige Umrichterschaltung mit nachfolgenden langen Hochstromführungen und damit auch einen entsprechenden Aufwand an Leitungskupfer.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine niederfrequente Thyristor-Umrichterstromversorgung für einen Elektroschlacke-Umschmelzofen so auszubilden, daß die Leitungsquerschnitte möglichst gering gehalten werden können und gleichzeitig beim verwendeten Thyristor-Umrichter möglichst Thyristoren eingespart bzw. Thyristoren geringerer Leistung verwendet werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Thyristor-Umrichter mit dem Ofenkreis zwischen Elektrode und Ofenwandung über einen am Ofen angebauten Einphasentransformator elektrisch gekoppelt ist und daß die Spannung im Zwischenkreis zwischen Drehstromtransformator und Ofenkreis im Hinblick auf die zulässige Spitzensperrspannung der Thyristoren des Umrichters gewählt ist.
Auf diese Weise läßt sich der Strom in diesem Zwischenkreis verhältnismäßig niedrig halten, so daß weniger Thyristoren im Umrichter benötigt werden und auch geringere Leitungsabmessungen erforderlich sind. Die eigentlichen Hochstromleitungen sind dabei infolge des direkt am Ofen angeordneten Einphasentransformators verhältnismäßig kurz.

An Hand einer Zeichnung sei die Erfindung näher erläutert: In dem schematisch gezeigten Elektroschlakke-Umschmelzofen 1 wird die in den Metallsumpf 8 eintauchende Elektrode 3 aus Stahl durch direkten Stromfluß zwischen eintauchendem Elektrodenteil und Ofenwandung 2 abgeschmolzen.

Zur Stromversorgung dient ein 50-Hz-Drehstromnetz mit den Phasenleitern RST Dieses Drehstromnetz RST ist an die im Dreieck geschalteten Primärwicklungen 7a eines Drehstromtransformators 7 angeschlossen, dessen im Stern geschaltete Sekundärwicklungen Tb einen Direktumrichter 6 mit Thyristoren speisen. Der Direktumrichter 6 besteht aus in jeder Phasenleitung liegenden antiparallel geschalteten Thyristorgruppen, welche für die gewünschte Stromführungsdauer leitend sind. Der Ausgang des Direktumrichters 6 ist über die Primärwicklung 4a eines Einphasentransformators 4 mit dem sekundärseitigen Sternpunkt des Mehrphasentransformators 7 verbunden. Die Sekundärwicklung 4b des am Ofen angebauten Einphasentransformators 4 ist über eine Hochstromleitung 5a mit der Elektrode 3 und über eine Hochstromleitung 5b mit der Ofenwandung 2 verbunden. Die elektrischen Werte des zwischen Mehrphasentransformator 7 und Einphasentransformator 4 liegenden Zwischenkreises sind so gewählt, daß die Spitzensperrspannung der Thyristoren im Umrichter 6 voll ausgenutzt ist; z. B. kann die Spannung an der Primärwicklung 4a 600 V und 2000 A betragen, bei einem Sekundär- und damit Ofenstrom von 20 kA und 3 Hz.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Umschmelzofen, bei dem der jeweils unter der Elektroschlacke liegende Elektrodenteil durch Ströme von 3 bis 15 Hz abschmelzbar ist, welche zwischen dem Elektrodeateil und der Ofenwandung fließen und bei der die für den Ofen erforderlichen hohen Ströme über einen Thyristor-Umrichter und einen Drehstromtransförmator aus einem 50-Hz-Drehstromnetz entnehmbar sind, da durch gekennzeichnet, daß der Thyristor-Umrichter (6) mit dem Ofenkreis zwischen Elektrode (3) und Ofenwandung (2) über einen am Ofen (1) angebauten Einphasentransformator (4) elektrisch gekoppelt ist und daß die Spannung im Zwischenkreis zwischen Drehstromtransformator (7) und Ofenkreis im Hinblick auf die zulässige Spitzensperrspannung der Thyristoren des Umrichters (6) gewählt ist.