DE2204882B2

DE2204882B2 - Vorrichtung zur regelung der stromzufuhr zu den elektroden eines lichtbogenofens

Info

Publication number: DE2204882B2
Application number: DE19722204882
Authority: DE
Inventors: Haruyoshi Nagoya Aichi Furuhashi (Japan)
Original assignee: Daido Steel Co Ltd
Current assignee: Daido Steel Co Ltd
Priority date: 1971-02-02
Filing date: 1972-02-02
Publication date: 1977-04-14
Also published as: DE2204882A1; JPS5118882B1; US3743752A; IT948948B

Description

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Regelung der Stromzufuhr zu den Elektroden eines Elektrolichtbogenofens in Abhängigkeit der Anzeige einer temperaturfühlenden Vorrichtung.

Derzeit ist es bei der Stahlerzeugung mittels Lichtbogenöfen üblich, zur Verkürsmng der Schmelzzeit und Erhöhung der Produktionsleistung eine hohe elektrische Leistung zuzuiühren, beispielsweise das 13- ⁵ⁱ bis 2fache der bisher den öfen zugeführen Leistung oder mehr. Dieses Verfahren ist jedoch häufig vom Auftreten von sogenannten überhitzten Stellen (hot spot) begleitet so daß Bedarf an einer Möglichkeit zur Verhinderung des Auftretens solcher überhitzter Stellen besteht

Hierbei ist zu beachten, daß die Anzahl der überhitzten Stellen dem Produkt, aus der elektrischen Leistung je Elektrode multipliziert mit der Lichtbogenspannung proportional ist; zuir Verminderung der überhitzten Stellen kann daher der Lichtbogen durch Senkung der Lichtbogenspannung kürzer eingestellt werden, falls die Stromstärke feste Größe besitzt Auf diese Weise kann auch bekanntlich eine Verkürzung der Schraebzeh erreicht werden. Auf der Grundlage dieses fouissenshatesä^ateainwir&samstenerwiesen.mitteh eiMs vergleichsweise langen Lichtbogens hohe elektrische Leistung, Ab. Stromleistung, während der Zeitspanne von dem Zeitpunkt, an welchem der in den Ofen eingebrachte Schrott infolge der Leistungszufuhr zu schmelzen beginnt bis zu dem Zeitpunkt an welchem der Schrott in der Nähe der Elektrode geschmolzen ist anzulegen und dann über einen vergleichsweise kurzen Lichtbogen schrittweise eine große Strommenge zuzuführen, nachdem der jeder Elektrode nächstbefind-Eche SC&rott geschmolzen ist Als Verfahren zur Ermittlung des Schmelzzustands von Schrott ist in jüngster Zeit vorgeschlagen worden, die Art der Anlegung des elektrischen Stroms in Abhängigkeit von Schwankungen der Stromstärke und von Änderungen ,fer Drehzahl des Elektroden-Vorschubmotors zu

Bekannt ist es also, aus der DT-AS 11 83 613 den Betrieb eines Elektroofens im wesentlichen über in einem mittels Zeitschaltuhren arbeitenden Programms zur Temperatursteuerung zu regeln. Die einzelnen Zeitintervalle können durch eine Temperaturmessung korrigiert werden. Zu diesem Zweck sind Thermoelemente in der Ofenwandung in einem hitzebeständigen Rohr untergebracht

Da sich die bekannten Arbeitsweisen jedoch sämtlich mit der Steuerung der betreffenden elektrischen Faktoren der Elektrizitätszufuhr zur Elektrode befassen, ist es dabei ziemlich schwierig, den Schmelzzustand des Schrotts zu erfassea Für diesen Zweck wird das bekannte Verfahren der Temperaturmessung der Ofenwand mittels eines in letztere eingelassenen Thermoelements empfohlen, um auf diese Weise den genauen Schmeizzu'tand indirekt festzustellen. Dieses Verfahren ist jedoch insofern mangelhaft als die die Ofenwand bildenden Steine einem Verschleiß unterworfen sind, so daß sich unregelmäßige Dicken dei Ofenwand und Beschädigungen der darin eingelassenen Thermoelemente infolge dieses Verschleißes ergeben, wodurch die Feststellung des genauen Schmelzzustands unmöglich wird und das Auftreten von überhitzten Stellen nicht unterdrückt werden kaim.

Aufgabe der Erfindung ist insbesondere die genannten Nachteile bisheriger Vorrichtungen zu vermeiden.

Die Erfindung ist demgemäß dadurch gekennzeichnet daß ein Thermoelement innerhalb eines einen Teil der inneren Ofenwand des Elektrolichtbogenofen bildenden wassergekühlten Kastens angeordnet ist

Der erfindungsgemäß in die den Elektroden benachbarte Ofenwand eingelassene wassergekühlte Kasten bildet einen Teil der Ofenwand und kühlt die ihn umgebende Auskleidung, so daß er darüber hinaus verstärkt verschleißunempfindlich ist

Ein in diesem Kasten angeordnetes Thermoelement mißt exakt und zuverlässig die Temperatur dei Innenwandung des Kastens.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Temperaturdifferenz zwischen Einlaß und Auslaß des Kühlwas sers zu ermitteln und bei Anwachsen dieser Tempera turdifferenz über einen bestimmten Maximalwert die den Elektroden zugeführte elektrische Leistung zi verringern. Es handelt sich bei der erfindungsgemäßer Vorrichtung also um eine Messung, die nur indirekt einen Schluß auf die wirkliche Temperatur dei Ofenwandung zuläßt Diese indirekte Temperaturmes sung hat jedoch den Vorteil, daß sie exakt zuverlässij

und auch nach langer Betriebsdauer immer unter gleichen Bedingungen erfolgt

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird also die Bildung von überhitzten Stellen dadurch unterdrückt, daß der genaue Schmelzzustand det in den lichtbogen- s ofen eingebrachten Schrotts festgestellt und die Elektrizitätszufuhr zu den Elektroden entsprechend dem derart festgestellten Schmelzzustand des Schrotts variiert wird

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird zudem die Bildung von überhitzten Stellen dadurch ausgeschaltet werden, daß ao der der Qfenmitte zugewandten Innenfläche der Wand des wassergekühlten Kastens, der einen Teil der Ofenwand des Lichtbogenofens darstellt, ein Temperaturfühler vorgesehen ist, welcher die Temperatur der Oberfläche der Kastenwand mißt, wobei dann, wenn die so gemessene Temperatur einen solchen Wert erreicht hat, daß die Gefahr für eine Bildung von überhitzten Stellen an der Ofenwand besteht, die Stromzufuhr zu den Elektroden automatisch mit Hilfe einer Steuer- bzw. Regelanlage eingestellt wird.

Außerdem soll hierbei ständig die Temperatur des Kühlwassers am Einlaß und Auslaß bzw. an einem Satz von Auslassen des einen Teil der Ofenwand des Lichtbogenofens darstellenden wassergekühlten Kastens gemessen werden, um automatisch die Stromzufuhr zu den Elektroden mit Hilfe einer Steuer- bzw. Regelanlage einzustellen, falls der Meßwert anzeigt, daß die Temperatur so weit angestiegen ist, daß die Gefahr für eine Entstehung von überhitzten Stellen an der Ofenwand besteht Schließlich wird hierbei die Wand des Lichtbogenofens durch einen einen Teil der Ofenwand bildenden wassergekühlten Kasten verstärkt werden, so daß die Anlegung einer großen Strommenge 3s ohne Bildung von überhitzten Stellen möglich ist und eine Verkürzung der Schmelzzeit gewährleistet werden kann, die erheblich zur verbesserten Produktionsleistung beiträgt

Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch den Ofenteil einer ersten Ausführungsform der Erfindung,

Fig.2 einen waagerechten Schnitt längs der Linie H-II in F ig. 1,

F i g. 3 eine schematische Darstellung einer Regelanlage zur Verwendung beim Ofen gemäß F i g. 1 und 2,

F i g. 4 eine schematische Darstellung einer abgewandelten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Regelanlage und

F i g. 5 eine schematische Darstellung einer noch weiter abgewandelten Ausführungsform der Erfindung.

Bei dem in den Fig. 1 und 2 dargestellten Lichtbogenofen sind Elektroden 3 durch ein auf die Ofenwand 1 aufgesetztes Ofengewölbe 2 hindurchgeführt In dem der betreffenden Elektrode am nächsten gelegenen Bereich ist ein wassergekühlter Kasten 4 in die Ofenwand 1 eingelassen und an eine Wasser-Speiseleitung 5 sowie eine Wasser-Abfuhrleitung 6 angeschlossen. Ober diese Leitungen 5 und 6 sind Thermoelemente 18 bzw. 17 (Fig.3) zur Temperaturmessung in den wassergekühlten Kasten 4 eingesetzt und mit ihren Spitzen an der Innenfläche der Ofenmitte zugewandten Kastenwand angeschweißt Der Ofen weist weiterhin eine Arbeits-Öffnung 12, eine Schiakkenöffnung 13 und ein Abstichloch 14 auf.

Gemäß F i g. 3 sind die anderen Enden der Thermo

elemente 17 und 18 mit einem Temperatur-Fühler 7 verbunden, der über eine Leitung 19 mit einem Komparator 8 verbunden ist. Der Komparator 8 steht seinerseits über Leitungen 20 und 21 mit einer Programmeinstellung 9 und einer nut Alanneinrichtung versehenen Aufzeichnungs-Vorrichtung 16 in Verbindung. Die Programmeinstellung 9 ist über Leitungen 22 und 23 mit einer Strom- bzw. Spannungs- Regeleinrichtung 10 und einem Elektrodenregler 11 verbunden, die beide an einen Handregler 15 angeschlossen sind

Bei der vorstehend beschriebenen Vorrichtung wird der erforderliche numerische Temperaturwert im voraus in den Komparator 8 eingegeben, und erst dann das Kühlwasser über die Speiseleitung S und die Abfuhrleitung 6 im wassergekühlten Kasten 4 in Umlauf gesetzt Beim Schmelzen des in den Ofen eingegebenen Schrotts steigt die Temperatur der Wandfläche des wassergekühlten Kastens 4 an; dieser Temperaturanstieg wird durch den Temperatur-Fühler 7 gemessen und der dabei gemessene numerische Wert wird zum Komparator 8 übertragen. Wenn dieser übertragene Wert dem auf beschriebene Weise dem Komparator 8 eingespeisten numerischen Wert entspricht oder diesen übersteigt wird ein Signal zur Programmeinstellung 9 und zur Aufzeichnungs-Vorrichtung 16 mit Alarmeinrichtung übermittelt Infolgedessen gibt die Programmeinstellung 9 eine Anweisung ab, durch welche die Regeleinrichtung 10 und der Elektrodenregler U betätigt werden, die Stromzufuhr zu den Elektroden durch die Regeleinrichtung 10 eingestellt wird, die Elektroden über den Elektrodenregler 11 mit Hilfe eines herkömmlichen, nicht dargestellten Elektroden-Vorschubmotors o. dgl. zur Erzeugung eines kurzen Lichtbogens verschoben werden usw., so daß die Bildung von überhitzten Stellen an der Ofenwand 1 unterdrückt wird.

Die F i g. 4 und 5 veranschaulichen eine zweite bzw. eine dritte Ausführungsform der Erfindung. Bei diesen abgewandelten Ausführungsformen sind die der ersten Ausführungsform entsprechenden Teile mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet so daß auf eine Wiederholung ihrer Beschreibung verzichte; werden kann.

Gemäß Fig.4 sind die Wasser-Speiseleitung S und die Wasser-Abfuhrleitung 6, die als Einlaß bzw. Auslaß des wassergekühlten Kastens 4 vorgesehen sind, über Leitungen 24 und 25 mit dem Temperatur-Fühler 7 verbunden. Wenn der in den Ofen eingebrachte Schrott zu schmelzen beginnt steigt die Temperatur des im wassergekühlten Kasten 4 enthaltenen Kühlwassers an, wobei sich der Temperaturunterschied des Kühlwassers am Einlaß und Auslaß des Kastens 4 allmählich vergrößert Der numerische Wert dieses Temperaturunterschieds wird durch den Temperatur-Fühler 7 abgegriffen'und dem Komperator & eingegeben.

Bei der dargestellten Ausführungsform besteht der wassergekühlte Kasten 4 analog F i g. 2 aus drei Kästen, von denen jeder jeweils einer Elektrode entspricht jeder Kasten ist dabei so ausgelegt daß der Temperaturunterschied des Kühlwassers am Einlaß und Auslaß jeweils durch den Temperatur-Fühler 7 gemessen wird, wobei der gesamte gemessene Temperaturunterschied mit dem durch den Komparator 8 festgelegten Wert des Temperaturunterschieds verglichen wird.

Bei der Ausführungsform gemäß F i g. 5 ist eine der Zahl der wassergekühlten Kästen 4 bei der zweiten Ausführungsform entsprechende Zahl von wasser-

gekühlten Kästen 4' vorgesehen, die jeweils in der Mitte zwischen den Kästen 4 angeordnet und mit einer Wasser-Speiseleitung 5' sowie einer Wasser-Abfuhrleitung 6' verbunden sind. Der Temperatur-Fühler 7 ist über Leitungen 26 und 26' mit den als Auslässe für die wassergekühlten Kästen 4 und 4' vorgesehenen Abfuhrleitungen 6 bzw. 6' verbunden und mißt dabei den Temperaturunterschied am betreffenden Auslaß und führt auf der Basis der so gemessenen numerischen Werte die gleichen Funktionen durch wie bei den vorher beschriebenen Ausführungsformen.

Ogleich bei dieser Ausführungsform eine Anordnung der wassergekühlten Kästen dargestellt ist, bei welcher sich einige Kästen dicht an den Elektroden befinden, während die restlichen Kästen in bezug auf die Elektroden in einer Neutralstellung liegen, ist es ebenso möglich, eine wahhlfreie Anzahl von wassergekühlten Kästen an entsprechenden Stellen entweder längs des Umfangs oder längs der lotrechten Höhe der Ofenwand anzuordnen. Außerdem kann anstelle der Strom- bzw. Spannungs-Regeleinrichtung ein Stromregler verwendet werden.

Obgleich vorstehend zur Erläuterung der Erfindung spezielle, bevorzugte Ausführungsformen dargestellt und beschrieben sind, sind selbstverständlich zahlreiche Änderungen und Abwandlungen möglich, ohne daß der Rahmen der Erfindung verlassen wird.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Regelung der Stromzufuhr zu fen Elektroden eines Elektrolichtbogenofens in Abhängigkeit der Anzeige einer temperaturfühlendenVorrichtung,dadurch gekennzeichnet, daß ein Thermoelement (17, 18) innerhalb eines einen Teil der inneren Ofenwand (1) des Elektrolichtbogenofens bildenden wassergekühlien Kastens (4") angeordnet ist

Z Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Temperatur fühlende Vorrichtung an der dem Ofen zugewandten Icnenwandung des wassergekühlten Kastens<4,^angeordnet ist »5

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen (7) zur Messung des Temperaturunterschieds am Kühlwassereitilaö und -auslaß des Kastens (4) vorgesehen sind und die Stromzufuhr zu den Elektroden nachregelbar ist, wenn der gemessene Temperaturunterschied einen vorbestimmten Wert übersteigt

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet daß zur Messung des Temperaturunterschieds am Einlaß (5) und am Auslaß (6) des wassergekühlten Kastens (4) jeweils ein Thermoelement (17,18) vorgesehen ist

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet daß mehrere wassergekühlte Kasten (4') und eine Vorrichtung (17, 18) zur Messung des Temperaturunterschieds des Kühlwassers am Auslaß (6,6') jedes wassergekühlten Kastens (4,4') vorgesehen sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet daß jeweils mindestens einer der Kästen (4,4') dicht an mindestens einer Elektrode (3) angeordnet ist während die übrigen Kästen in einer bezüglich der Elektroden unabhängigen Lage angeordnet sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1,5 und 6, dadurch gekennzeichnet daß die Kästen (4, 4') sowohl über den Umfang als auch über die Höhe der Ofenwand verteilt angeordnet sind.