DE2145083C3 - Anlage zum Elektroschlacke-Umschmelzen von Metall - Google Patents

Description

sehen den Elektroden der benachbarten Gruppen, Umschmelzverfahren von Blöcken hohen Gewichts

weil die Elektroden jeder Gruppe unter demselben mit gleichmäßigem Temperaturfeld und mit Seibst-

Potential stehen und der Strom durch die Schlacke ausgleich der linearen Schmelzgeschwindigkeit der in

zwischen ihnen nicht fließt. Dieses am Blockumfang bezug aufeinander unbeweglich befestigten Elektro-

ungleichmäßige Temperaturfeld des Schlackenbades 5 den zu schaffen, die eine vereinfachte Bauart besitzt

führt zur Bildung von Nähten und Einschnürungen und zur gleichen Zeit einen geringen Blindwiderstand

auf der Blockoberfläche. -Jes Abschnitts des durch die verzehrbaren Elektro-

Ist die Gleichheit der Elektrodenquerschnitte bei- den gebildeten kurzen Netzes sowie hohe Energiespielsweise wegen einer Porosität der schweren Ab- kennwerte aufweist.

schmelz-Gußelektroden gestört oder sind die Elek- io Dies wird dadurch erreicht, daß in der Anlage zum troden jeder Gruppe bezüglich der Elektroden der Elektroschlacke-Umschmelzen von Metall, die eine benachbarten Gruppen und der Kokillenwand in gekühlte Kokille mit in dieser untergebrachten vereiner nach dem bekannten Schema gespeisten Anlage zehrbaren Elektroden, welche sich an den Spitzen unterschiedlich angeordnet, so wird der Selbstaus- eines durch sie gebildeten regelmäßigen Vielecks begleich der linearen Schmelzgeschwindigkeiten der 15 finden und im Elektrodenhalter isoliert befestigt und Elektroden nicht gewährleistet, die in bezug aufein- miteinander paarweise mittels stromleitender Stege ander unbeweglich befestigt sind (Sch.nelzen der verbunden sind, sowie mindestens einen Spetsetrans-Elektroden mit während des Schmelzganges unverän- formator mit bifilaren Stromschienen für die Stromderter Eintauchtiefe in die Schlacke). zuführung zu den Abschmelz-Elektroden enthält.

Außerdem kann der unsymmetrische Anschluß der so wobei die Spannungen an den Sekundärwicklungen

Stromzuführung an die zwei Elektroden verbinden- des erwähnten Transformators ein symmetrisches

den Stege beim Umschmelzen der Elektroden großen Mehrphasensystem mit einer Anzahl von Sekundär-

Durchmessers zu ungleichmäßigem Schmelzen der wicklungen bilden, die der Zahl der Gruppen von

Elektroden führen, welche mittels des Steges verbun- Abschmelz-Elektroden gleich ist, erfindungsgemäß

den sind. 25 die erwähnten stromleitenden Stege die an den Spit-

Aus dem deutschen Gebrauchsmuster 6 907 777 ist zcn des regelmäßigen Vielecks diametral gegenübereine Anlage zum Elektroschlacke-Umschmelzen von liegenden Abschmelz-Elektroden verbinden.
Metall bekannt, bei der sechs auf den Spitzen eiaes Es ist zweckmäßig, den mittleren Teil jedes vorgeregelmäßigen Sechsecks liegende Elektroden vorhan- nannten stromleitenden Steges mittels Stromschiene den sind. Diese sind derart an die drei Phasen einer 30 an den Anfang der Sekundärwicklung eines mehrerer Drehstromquelle angeschlossen und es sind jeweils Einphasenspeisetransformatoren, die bezüglich der zwei Elektroden derart elektrisch miteinander ver- Kokille symmetrisch angeordnet sind, anzuschließen bunden, daß sich in Umfangsrichtung die Anschluß- und die Enden der besagten Sekundärwicklungen reihcnfolge R-S-T-T-S-R ergibt. Sowohl die beiden ebenfalls mittels Stromschienen, welche bifilar zu an die Phase R als auch die beiden an die Phase T 35 den die stromleitenden Stege mit den Wicklungsanangeschlossenen Elektroden sind mithin in Umfangs- fangen verbindenden Stromschienen verlaufen, über richtung benachbart, während lediglich die beiden an dem Elektrodenhalter innerhalb des durch die Elek- S angeschlossenen Elektroden einander gegenüberlie- troden gebildeten regelmäßigen Vielecks in Stern zu gen. schalten.

Erreicht wird durch diese Schaltung, daß zwei 40 Der mittlere Teil jedes stromleitenden Steges kann

Elektrodengruppen aus je 3 Elektroden gebildet wer- gleichzeitig an die ungleichnamigen Enden der Se-

den, wobei der Spannungsvektor zwischen den Elek- kundärwicklungen zweier angrenzender Einphasen-

troden der ersten Gruppe in der Draufsicht in einer Speisetransformatoren angeschlossen werden, die zu-

Richtung umläuft und zwischen den Elektroden der sammen mit den anderen Einphasentransformatoren

zweiten Gruppe in entgegengesetzter Richtung um- 45 symmetrisch bezüglich der Kokille angeordnet sind

läuft. Damit soll eine größere Homogenität der zu er- und deren Sekundärwicklungen in Dreieck geschaltet

schmelzenden Blöcke erreicht werden. sind.

Nachteilig ist bei dieser Ausbildung jedoch, daß Es ist weiter zweckmäßig, jeden stromleitenden

sich das Temperaturfeld des Schlackenbades in Um- Steg, der die diametral gegenüberliegenden Ab-

fangsrichtung nicht gleichmäßig einstellen wird, weil 50 schmelz-Elektroden verbindet, an der Seite einer

*wei Elektrodenpaare vorhanden sind, deren Elek- Elektrode an den Sekundärwicklungsanfang eines der

troden jeweils auf gleichem Potential liegen und die Einphasenspeisetransformatoren anzuschließen und

in Umfangsrichtung benachbart sind. Zwischen den an der Seite der gegenüberliegenden Elektrode an

Elektroden dieser Paare wird also kein Strom flie- das Sekundärwicklungsende des anderen Einphasen-

ßen. 55 transformators anzuschalten, wodurch alle Sekundär-

Die ungleichmäßige Temperaturverteilung des wicklungen der Transformatoren eine Dreieckschal-Schlackenbades in Umfangsrichtung führt zur BiI- tung bilden. Die mittleren Teile der vorgenannten dung von Nähten und Einkehlungen auf der Ober- stromleitenden Stege können auch mittels bifilarer fläche des erhaltenen Blocks, insbesondere wenn eine Stromschiene jeweils an die Ausführungen der Se-Relativbewegung zwischen Block und Kokille statt- 6o kundärwicklungen eines Mehrphasentransformators findet. angeschlossen sein.

Außerdem wird ein automatisches Ausgleichen der Am zweckmäßigsten werden die besagten stromlei-

Abschmelzgeschwindigkeit der Elektroden, die elek- tenden Stege innerhalb des durch die Elektroden ge-

trisch miteinander verbunden sind, gestört. bildeten regelmäßigen Vielecks angeordnet.

Zweck der vorliegenden Erfindung ist die Beseiti- 65 Die entsprechend der vorliegenden Erfindung aus-

gung der obenerwähnten Nachteile. geführte Anlage löst mit Erfolg die gestellten Aufga-

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine ben.

Anlage zur Erzeugung nach dem Elektroschlacke- Zum besseren Verständnis des Wesens der Erfin-

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dung wird nachstehend eine eingehende Beschrei- Schaltung, bei welcher an verschiedene Enden der

bung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der er- Sekundärwicklung des Speisetransformators angren-

findungsgemäßen Anlage mit Bezugnahme auf die zende Elektroden ,-»aarweise angeschlossen werden.

Zeichnungen angeführt. Es zeigt Dank der Spaltung des Magnetfeldes ist in der er-

F i g. 1 elektrische Prinzipschaltung der erfin- 5 findungsgemäßen Anlage zum Erschmelzen von dungsgemäßen Anlage, die von drei Einphasentrans- Blöcken von etwa 2001 Gewicht erheblich die äußere formatoren gespeist wird, deren Sekundärwicklungen Induktivität des Elektrodensystems gegenüber den bein Stern geschaltet sind, kannten Mehrphasen-Schaltschemala der Elektroden

F i g. 2 Vektordiagramm der Spannungen an den vermindert. Deshalb ist wesentlich die Induktivität

Elektroden der Anlage gemäß Fig. 1, io des ganzen elektrischen Netzes der Anlage verrin-

F i g. 3 und 4 zwei Varianten der elektrischen Prin- gert, wobei dadurch bei der Speisung des Ofens mit

zipschaltung derselben Anlage, die von drei Einpha- mehrphasigem Wechselstrom von Industriefrequenz

sentransformatoren gespeist wird, deren Sekundär- 50 Hz ein hoher Leistungsfaktor (Cos & =-- 0,9 bis

wicklungen in Dreieck geschaltet sind, 0,95) sichergestellt wird. In dem beschriebenen Bei-

F i g. 5 elektrische Prinzipschaltung der Anlage, 15 spiel ist zwischen jeder der Elektroden 1 bis 6 und

die von einem Mehrphasentransformator gespeist den übrigen Elektroden (außer der diametral gegen-

vvird. überliegenden) Leiterspannung und zwischen dem

In den Beispielen wird die vorgeschlagene Erfin- Nullpunkt 13 (oder dem zentralen Rohling 7, wenn

dung in Anwendung auf eine Sechselektrodenanlage dieser mit diesem Punkt verbunden ist) und jeder be-

zum Elektroschlacke-Umschmelzen betrachtet. ao liebigen von den Elektroden Phasenspannung ange-

Aus F i g. 1 ist ersichtlich, daß die Anlage Ab- legt, wie dies aus dem Spannungsdiagramm auf

schmelz-Elektroden 1 bis 6 enthält, welche an den F i g. 2 ersichtlich ist. Dieses Vektordiagramm der

Spitzen eines durch sie gebildeten regelmäßigen Spannungen an den Elektroden 1 bis 6 gewährleistet

Sechsecks angeordnet und in einem Elektrodenhal- eine gleichmäßige Verteilung der elektrischen und

ter8 unbeweglich in bezug aufeinander und isoliert 25 dementsprechend der Wärmefelder im Schlackenbad,

von demselben befestigt sind. Die Anlage besitzt was für die Herstellung von qualitätsgerechten Blök-

auch einen zentralen Metallrohling 7, der zur Steige- ken erforderlich ist.

rung der Anlagenleistung beim Erschmelzen von vol- Die Selbstregelung der linearen Schmelzgeschwin-

len Blöcken notwendig ist. digkeiten der Abschmelz-Elektroden, die in bezug

Wenn Hohlblöcke erschmolzen werden, wird der 30 aufeinander unbeweglich befestigt sind, findet infolge zentrale Rohling 7 nicht eingesetzt. Das Elektroden- der Neuverteilung der Ströme in den Elektroden bei system ist unter strenger Einhaltung der axialen Sym- Veränderung der Eintauchtiefe in die Schlacke einer metrie bezüglich der gekühlten Kokille (in F i g. 1 beliebigen der sechs Elektroden statt. So z. B. nimmt nicht dargestellt) ausgeführt. Die Elektroden- bei Vergrößerung der Eintauchtiefe der Elektrode 4, paare 1,4; 2, 5; 3, 6, die sich an den diametral ge- 35 deren Querschnitt größer als der Querschnitt der angenüberliegenden Ecken des Sechsecks befinden, deren Elektroden 1, 2, 3, 5, 6 ist, d. h. bei Vermindesind miteinander mittels stromleitenden wasserge- rung der linearen Schmelzgeschwindigkeit dieser kühlten Kupferstegen 9 verbunden, die für den Elektrode, der Strom in der Elektrode 4 zu, der zu Durchfluß des Schmelzstroms einer Elektrode be- den benachbarten Elektroden 3, 5 und zu den an anrechnet sind. An den mittleren Teil der Stege 9 sind 40 dere Phasen angeschlossenen Elektroden 2 und 6 über Stromschienen 10 die Sekundärwicklungsan- fließt. Da der Stromzuwachs in der Elektrode 4 sich fange von Einphasenspeisetransformatoren 11 ange- aus kleinen Stromzunahmen in den vier Elektroschlossen. Die Enden der Sekundärwicklungen der den 2, 3, 5, 6 summiert, steigt die Schmelzgeschwin-Transformatoren 11 sind mittels Stromschienen 12 digkeit der Elektrode 4 in größerem Maße als die (bifilar zu den Stromschienen 10) im Punkt 13 in 45 Schmelzgeschwindigkeit der erwähnten vier Elektro-Stem geschaltet, welcher Punkt auf der Symmetrie- den an. Infolgedessen gleichen sich die linearen achse der Elektroden 1 bis 6 liegt. Die Verbindungs- Schmelzgesctnvindigkeit der Elektroden aus. Nachstelle der Stromschienen 12 im Punkt 13 wird zweck- dem die Wirkung der die Ungleichheit der Schmelzmäßigerweise über dem Elektrodenhalter 8 gewählt, geschwindigkeiten der Elektroden (die Elektrodenum die Induktivität des kurzen Netzes zu vermin- 50 querschnitte sind gleich) hervorrufenden Ursache dem. Der Nullpunkt 13 des durch die Sekundärwick- aufhört, gleichen sich die Ströme in den Elektroden lungsenden der Transformatoren 11 gebildeten aus.

Sterns kann an den zentralen Metallrohling 7 (wie Es sind auch andere Varianten des Anschlusses

dies in Fig. 1 gezeigt ist) angeschaltet oder von die- der stromleitenden Stege 9 an die Sekundärwicklun-

sem isoliert sein. Die Einphasenspeisetransformato- 55 gen der Speisetransformatoren möglich,

ren 11 sind symmetrisch um die Schmelzanlage Beispielsweise ist im Falle der Dreieckschaltung

herum angeordnet. Beim Anschluß dieser Transfor- der Sekundärwicklungen von Einphasenspeisetrans-

matoren an das Energienetz in Stern oder Dreieck formatoren der mittlere Teil jedes stromleitenden

bilden die Spannungen an deren Sekundärwicklungen Steges 9 gleichzeitig an die ungleichnamigen Enden

ein symmetrisches Mehrphasensystem (in dem vorlie- 60 der Sekundärwicklungen zweier angrenzender Ein-

genden Beispiel ein Dreiphasensystem), wobei die phasentransformatoren 14-15, 15-16 oder 16-14

Anzahl der Sekundärwicklungen stets der Zahl der (F i g. 3) angeschlossen.

Gruppen von Abschmelz-Elektroden gleich sein soll. In Fig.4 ist eine Variante gezeigt, bei der jeder

Diese elektrische Speiseschaltung der Anlage zum stromleitende Steg 9, der paarweise die diametral ge-Elektroschlacke-Umschmelzen gewährleistet die 65 genüberliegenden Abschmelz-Elektroden 1 bis 6, beiSpaltung des Magnetfeldes auf dem Abschnitt des spielsweise das Paar 1,4, verbindet, an der Seite der durch die Abschmelz-Elektroden gebildeten kurzen Elektrode 4 an den Anfang der Sekundärwicklung Netzes in zwei gleiche Teile im Vergleich zu einer des Einphasentransformators 15 und an der Seite der

Elektrode 1 an das Ende der Sekundärwicklung des anderen Einphasenlransformators 14 angeschlossen. Ähnlich sind auch die anderen Stege angeschlossen, wodurch alle Sekundärwicklungen der Einphasentransformatoren eine Dreieckschaltung bilden.

Wenn die Anlage von einem Mehrphasentransformator, ζ. Π. einem Dreiphasentransformator (Fig. 5), gespeist wird, schließt man die mittleren Teile der stromleitenden Stege 9 mittels bifilaren Stromschienen 17, 18, 19 an die Ausgänge der Sokundärwicklungen des Dreiphasenlransformators 20

an (in Fig. 3, 4, 5 sind bei Transformatoren 14, 15, 16, 20 nur die Sekundärwicklungen gezeigt).

Bei der beschriebenen Anlage zum Elektroschlacke-Umschmelzen von Metall kann die Anzahl der Abschmclz-Elcktrodcn mehr als sechs betragen jedoch muß sie stets durch diese Zahl teilbar sein Hierbei wird das Elektrodensystem in sechs Grupper aufgeteilt und die diametral gegenüberliegender Elektrodengruppcn miteinander verbunden, wöbe Gruppenpaare gebildet weiden, welche genauso wi< bei dem Sechselektrodensystem verbunden werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

ι 2 6 Anlage nach den Ansprüchen 1 bis 5, da- Patentansprüche· durch gekennzeichnet daß die stromleitenden p Stege (9), welche die einander gegenuberliegen-

1. Anlage zum Elektroschlacke-Umschmelzen den Elektroden^ bis 6) verbinden sich inner-

von Metall die eine gekühlte Kokille mit in die- 5 halb des durch diese Elektroden gebildeten regelser untergebrachten Abschmelz-Elektroden, die mäßigen Vielecks befinden,

sich' an den Spitzen eines durch sie gebildeten regelmäßigen Vielecks befinden, im Elektrodenhalter isoliert befestigt und miteinander mitteis

stromleitender Stege gruppenweise verbunden io _ .

sind, sowie mindestens einen Speisetransfcrmator
mit bifilaren Stromschienen für die Stromzuführung zu den Abschmelz-Elektroden enthält, wobei die Spannungen an den Sekundärwicidungen . des erwähnten Transformators ein symmetrisches 15 Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Mehrphasensystem mit einer Anzahl von Sekun- Gebiet der Elektrometallurgie, insbesondere auf eine därwicklungen bilden, die der Zahl der Gruppen Anlage zum Elektroschlacke-Umschmelzen, und von Abschmelz-Elektroden gleich ist, da- kann zum Erschmelzen von großen Blocken aus durch gekennzeichnet, daß die vorge- hochwertigen Stählen und Legierungen mit einem nannten stromleitenden Stege (9) die an den Spit- 20 Gewicht von mehreren hundert Tonnen angewandt ren des regelmäßigen Vielecks einander gegen- werden.

überliegenden Abschmelz-Elektroden (1, 4; 2, 5; Es sind bekannt Mehrphasenanlagen zum Elektro-

3,6) verbinden schlacke-Umschmeizen in einer gekühlten Kokille

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekenn- mit Abschmelz-Elektroden in einer Mange, die zeichnet, daß der mittlere Teil jedes stromleiten- 25 durch die Anzahl der Phasen mehrphasigen Wechden Steges (9), der die einander diametral gegen- selstromes von Industriefrequenz teilbar ist (s. das überliegenden Elektroden (1, 4; 2, 5; 3, 6) ver- Buch von B. I. Latasch, B.I. Maximobindet, mittels Stromschienen (10) jeweils an den witsch, L. I. Stupak, »Elektroschlacke-Um-Anfang der Sekundärwicklung eines von mehre- Schmelzung«, Moskau, 1963, S. 21 und 22). Die ren Einphasenspeisetransformaloren (11), die be- 30 Elektroden können in bezug aufeinander unbewegzüglich der Kokille symmetrisch angeordnet sind. lieh befestigt werden (siehe z. B. »Elektroschlackeangcschlossen ist, während die Enden der vorer- ofen zum Erzeugen von Blöcken mit einem Gewicht wähnten Sekundärwicklungen ebenfalls mittels von 10 bis 121«, Bulletin ZIINTschERMET, Heft 1, Stromschienen (12), die bifilar zu den Strom- 1963, S. 36 und 37). Beim Erschmelzen von Blöcken schienen (10) verlaufen, welche die stromlciten 35 großen Gewichts in der Größenordnung von 200 t den Stege (9) mit den Wicklungsanfänger; verbin- wird der Vorzug den Mehrelektrodenanlagen gegeden, über dem Elektrodenhalter (8) innerhalb des ben, da solche Anlagen gegenüber den Dreielektrodurch die Elektroden (1 bis 6) gebildeten regei- denanlagen niedrigere Höhe und bessere elektrische mäßigen Vielecks in Stern geschaltet sind. Daten aufweisen.

3. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekenn- 40 Bekannt sind elektrische Mchrclektrodenöfen, zeichnet, daß der mittlere Teil jedes stromleiten- welche von einer Mehrphasen-Wechselstromquelle den Steges (9), der die einander diametral gegen- gespeist werden (s. den UdSSR-Urheberschein Nr. überliegenden Abschmeiz-Eiektroden (1, 4; 2, 5; 263 772. Kl. 21 h, 16/01, 18b 7/06, Bulletin »Erfin-3, 6) verbindet, gleichzeitig an die ungleichnami- düngen, Geschmacksmuster und Warenzeichen«, gen Enden der Sekundärwicklungen von zwei an- 45 Nr. 8, 1970). Bei diesen öfen sind die benachbarten grenzenden Einphasenspeisetransformatoren Elektroden mittels elektrisch leitender Stege paar-(14-15, 15-16 oder 16-14), die in ihrer Gesamt- weise verbunden, und an eines der Enden jedes Stegs heit bezüglich der Kokille symmetrisch angeord- sind Stromzuführungen angeschlossen, welche an Senet sind, angeschlossen ist. kundärwicklungen eines Transformators angeschlos-

4. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekenn- 50 sen werden, deren Anzahl der Zahl der Gruppen von zeichnet, daß jeder stromleitende Steg (9), der die Abschmelz-Elektroden gleich ist und an denen die diametral gegenüberliegenden Abschmelz-Elek- Spannungen ein symmetrisches Mehrphasensystem troden (1, 4; 2, 5; 3, 6) verbindet, an der Seite bilden. Dieses Schaltschema der Elektroden ist eines der einen Elektrode, z. D. der Elektrode (4), an der einfachsten und zuverlässigsten und gewährleistet den Anfang der Sekundärwicklung eines der Ein- 55 eine hohe Leistung und einen hohen Wirkungsgrad phasentransformatoren (15) angeschlossen und des Ofens. Jedoch besitzt dieses Schema, angewandt an der Seite der gegenüberliegenden Elektrode für die Elektroschlacke-Umschmelzung von sechs (1) an das Ende der Sekundärwicklung des ande- Elektroden, die sich an den Spitzen eines regelmaßiren Einphasentransformators (14) angeschaltet gen Sechsecks befinden und in bezug aufeinander unist, wodurch alle Sekundärwicklungen der Trans- 60 beweglich befestigt sind, wesentliche Nachteile; es formatoren (14, 15, 16) eine Dreieckschaltung gewährleistet kein gleichmäßiges Temperaturfeld und bilden. Selbstausgleichen der linearen Schmelzgeschwindig-

5. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekenn- keit der Elektroden, was für die Herstellung von zeichnet, daß die mittleren Teile der stromleiten- hochwertigen Blöcken mit guter Oberfläche erforderden Stege (9) mittels bifilarer Stromschienen (17, 65 lieh ist.

18, 19) jeweils an die Ausgänge der Sekundär- Die Schlacke ist in den Zwischenräumen zwischen

Wicklungen nur eines Mehrphasentransformators den Elektroden, die mittels stromleitender Stege ver-(20) angeschlossen sind. bunden sind, kälter als in den Zwischenräumen zwi-