DE2456512B2 - Anordnung zur Regelung der Eintauchtiefe von Abschmelzelektroden in Elektroschlacke-Umschmelzofen - Google Patents
Anordnung zur Regelung der Eintauchtiefe von Abschmelzelektroden in Elektroschlacke-UmschmelzofenInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Regelung der Eintauchtiefe von Abschmelzelektroden
in Elektroschlacke-Umschmelzofen, bestehend aus einer Einrichtung zur Erfassung des Ist-Widerstandes
und der Änderung dieses Widerstandes bei räumlicher Verschiebung des Elektrodenendes innerhalb der
Schlackeschicht, wobei ein dem Ist-Widerstand entsprechendes Signal einer Regeleinrichtung für den Elektrodenantrieb
aufgeschaltet ist.
Durch den Aufsatz von W. R i c h 1 i η g »Das Elektroschlacken-Umschmelzen«,
veröffentlicht in »Neue Hütte«, Heft 9, September 1961, Seiten 565 bis 572, insbesondere Seite 568, ist es bekannt, daß die
Eintauchtiefe beim Elektroschlacke-Umschmelzen maßgebenden Einfluß auf die Form des unteren
Elektrodenendes und damit auf die Schmelzführung hat. Bei zu geringem Eintauchen treten Lichtbogen auf, die
zu einer Schädigung (Oxidation) des umzuschmelzenden Metalles führen können. Bei zu tiefem Eintauchen bildet
sich ein sehr langes spitzes Elektrodenende aus, welches beim Eintauchen in das Metallbad zum »Einfrieren« der
Elektrode bzw. zur Unterbrechung des Umschmelzvorganges führt. Der brauchbare, stabile Arbeitsbereich ist
verhältnismäßig eng begrenzt, so daß schon seit geraumer Zeit ein Bedürfnis besteht, die Eintauchtiefe
innerhalb des als zweckmäßig erkannten Arbeitsbereiches möglichst konstant einzuregeln. Hierfür brauchbare,
auf elektrischer Basis arbeitende Regelverfahren bzw. Anordnungen sind jedoch bislang nicht bekanntgeworden.
Am häufigsten findet ein Verfahren zur Regelung der Eintauchtiefe Anwendung, bei dem das über die
Elektrode, die Schlacke und den Ingot gemessene Spannungssignal bei konstantem Schmelzstrom als
Ist-Wert verwendet wird. Ein solches Verfahren ist einfach und zuverlässig und stellt keine hohen
Anforderungen an den Konstruktionsaufwand. Nachteilig ist dabei jedoch, daß sich infolge der Proportionalität
zwischen Strom und Spannung bei verfahrensbedingten Änderungen des Schmelzstromes der Spannungs-Istwert
für die Eintauchtiefenregelung ebenfalls ändert. Es wird infolgedessen eine andere Eintauchtiefe vorgetäuscht,
obwohl nur die Stärke des Schmelzstromes geändert wird. Änderungen des Spannungs-Istwertes
durch die abnehmende Länge der Abschmelzelektrode und Veränderungen des Badwiderstandes durch Temperatur,
Schlackezusammensetzung und Höhe des Schlafckebades kommen als Störgrößen noch hinzu. Eine
entsprechende Stromregelung, die den Strom-Istwert
ίο als Maß für die Regelung der Eintauchtiefe benutzt, ist
ebenfalls bekannt, besitzt jedoch die gleichen Nachteile wie die vorstehend beschriebene Spannungsregelung.
Durch eine elektrische Bildung des Quotienten aus Schmelzspannung und -strom und Verwendung dieses
Wertes für die Eintauchtiefenregelung kann eine gewisse Entkopplung zwischen Schmelzstromvorgabe
und Eintauchtiefe erzielt werden. Zwar weist eine solche Art der Meßwertbildung eine Verbesserung gegenüber
einer Regelung aufgrund von reinen Spannungs- und Stromwerten dar, jedoch gehen Widerstandsänderungen
durch die abnehmende Elektrodenlänge und Veränderungen im Schlackebad nach wie vor als
Störgrößen ein.
Durch die DE-AS 15 40 879 ist ein Verfahren zur Regelung des Abstandes der Elektrodenspitze von der Metallbadoberfläche in elektrischen Reduktionsofen vorbekannt, bei dem die absolute Eintauchtiefe der Elektrode in die Schlackenschicht jedoch keine Rolle spielt. Wie bereits einleitend aufgezeigt wurde, ist jedoch die Eintauchtiefe in die Schlackenschicht von maßgebender Bedeutung für die Form der Elektrodenspitze. Die geometrische Form der Elektrodenspitze beeinflußt dabei in merklichem Maße die Größe des bei der bekannten Lösung zur Regelung verwendeten Differentialquotienten, insbesondere deswegen, weil sie sich mit der Zeit ändert. Aus diesem Grunde ist das vorbekannte Verfahren auch nur für die dort beschriebenen Permanentelektroden brauchbar. Bei Abschmelzelektroden mit sich ständig ändernder Form der Elektrodenspitze ist das vorbekannte Verfahren nicht anwendbar, weil kein eindeutiger Zusammenhang zwischen der Größe des Differentialquotienten und der Eintauchtiefe der Elektrode bei allen Betriebsbedingungen besteht. Eine allein auf der Erfassung des Differentialquotienten basierende Lageerfassung der Elektrodenspitze würde infolgedessen zu solchen Fehlern führen, die eine Regelung der Eintauchtiefe im optimalen Bereich ausschließen. Dieser Zusammenhang wird weiter unten anhand der grafischen Darstellung gemäß F i g. 1 noch näher erläutert.
Durch die DE-AS 15 40 879 ist ein Verfahren zur Regelung des Abstandes der Elektrodenspitze von der Metallbadoberfläche in elektrischen Reduktionsofen vorbekannt, bei dem die absolute Eintauchtiefe der Elektrode in die Schlackenschicht jedoch keine Rolle spielt. Wie bereits einleitend aufgezeigt wurde, ist jedoch die Eintauchtiefe in die Schlackenschicht von maßgebender Bedeutung für die Form der Elektrodenspitze. Die geometrische Form der Elektrodenspitze beeinflußt dabei in merklichem Maße die Größe des bei der bekannten Lösung zur Regelung verwendeten Differentialquotienten, insbesondere deswegen, weil sie sich mit der Zeit ändert. Aus diesem Grunde ist das vorbekannte Verfahren auch nur für die dort beschriebenen Permanentelektroden brauchbar. Bei Abschmelzelektroden mit sich ständig ändernder Form der Elektrodenspitze ist das vorbekannte Verfahren nicht anwendbar, weil kein eindeutiger Zusammenhang zwischen der Größe des Differentialquotienten und der Eintauchtiefe der Elektrode bei allen Betriebsbedingungen besteht. Eine allein auf der Erfassung des Differentialquotienten basierende Lageerfassung der Elektrodenspitze würde infolgedessen zu solchen Fehlern führen, die eine Regelung der Eintauchtiefe im optimalen Bereich ausschließen. Dieser Zusammenhang wird weiter unten anhand der grafischen Darstellung gemäß F i g. 1 noch näher erläutert.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine
Regelanordnung der eingangs beschriebenen Art anzugeben, bei der ein automatischer Ausgleich der
unterschiedlichen Einflüsse der Form des Elektrodenendes auf den bzw. die Meßwerte erfolgt.
Die Lösung der gestellten Aufgabe erfolgt bei der eingangs beschriebenen Anordnung gemäß der vorliegenden
Erfindung dadurch, daß der Regeleinrichtung für den Elektrodenantrieb zusätzlich als Korrekturgrö-
ße das Signal der Änderung des Widerstandes bei räumlicher Verschiebung des Eiektrodenendes aufgeschaltet
ist.
Die Erfindung besteht somit in der gemeinsamen Beaufschlagung der Regeleinrichtung für den Elektrodenantrieb
mit dem Absolutwert des Istwiderstandes und mit dem Differentialquotienten aus Widerstand und
Lageänderung des Elektrodenendes. Damit wird eindeutig unterschieden zwischen einem abnehmenden
Widerstand, der beispielsweise auf eine zu kleine Höhe der Schlackeschicht zurückzuführen ist, und einem
abnehmenden Widerstand, der beispielsweise auf eine zu große Eintauchtiefe bzw. auf ein zu schlankes Ende
der Abschmelzelektrode zurückzuführen :st Weitere Vorteile sind im Zusammenhang mit den Figuren in der
Spezialbeschreibung angegeben.
Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform ist gemäß der weiteren Erfindung dadurch gekennzeichnet,
daß die Einrichtung zur Erfassung der Änderung des Widerstandes aus einer Reihenschaltung eines Dividierers
für Schmelzstrom und -spannung, eines Differenziergliedes für die Bildung der Ableitung »dR/dt« und
eines weiteren Dividierers besteht, welchem zur Quotientenbildung zusätzlich ein der Drehzahl des
Elektrodenantriebs proportionales Signal aufgeschaltet ist Hierbei ist »R« der Badwiderstand der Schlacke und
»t« die Zeit Die Einflüsse der Widerstände innerhalb der übrigen Strompfade seien dabei zunächst als
vernachlässigbar angesehen. Die Drehzahl des Elektrodenantriebs entspricht der Geschwindigkeit der Lageänderung,
d. h. dem Differentialquotienten aus Elektrodenweg und Elektrodenverstellzeit, und kann in
besonders einfacher Weise an einem Tachogenerator abgenommen werden, der dem Antriebsmotor für die
Abschmelzelektrode zugeordnet ist.
Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes und seine Wirkungsweise seien nachfolgend anhand der
Figuren 1 bis 3 näher beschrieben.
Es zeigt
F i g. 1 sogenannte »Eintauchkurven« in Parameterdarstellung, d. h. die Abhängigkeit des Systemwiderstandes
bei unterschiedlicher Spitzenhöhe des Elektrodenendes und unterschiedlicher Schlackebadhöhe,
Fig.2 zwei »Eintauchkurven« für zwei bestimmte Zustände des Schlackenbades bei zwei verschiedenen
Temperaturen und
F i g. 3 eine Seitenansicht bzw. einen teilweisen Längsschnitt durcii eine herkömmliche Elektroschlacke-Umschmelzanlage
mit einer erfindungsgemäßen Regelanordnung.
In F i g. 1 ist ein Diagramm dargestellt, auf dessen Abszisse die Eintauchtiefe »s« des Elektrodenendes in
Millimetern aufgetragen ist, während auf der Ordinate der ohm'sche Widerstand zwischen Elektrodeneinspannung
und Tiegelanschluß in Mikroohm angegeben ist. Dieser Wert ist nicht nur der ohm'schen Widerstand der
Schlackeschicht, sondern enthält unvermeidlich auch die Widerstände in -den elektrischen Anschlüssen bzw.
Anlageteilen, Die Widerstand wird daher als Systemwiderstand bezeichnet. Die dargestellten Kurvenscharen
zeigen den Verlauf des Systemwiderstandes bei Veränderung der Eintauchtiefe zwischen etwa 10 mm
und 250 mm. Dabei gilt die linke, aus drei Kurven bestehende Schar für eine Spitzenhöhe »hs« der
Abschmelzelektrode von 50 mm, die mittlere Kurvenschar für eine Spitzenhöhe von 100 mm und die rechte
Kurvenschar für eine Spitzenhöhe von 150 mm. Die jeweils in allen Kurvenscharen links bzw. unten liegende
Kurve gilt für eine Schlackenbadhöhe von 200 mm, die jeweils mittlere Kurve für eine Schlackenbadhöhe von
225 mm und die jeweils rechts bzw. oben liegende Kurve für eine Schlackenbadhöhe von 250 mm. Es ist
deutlich erkennbar, daß die Spitzenhöhe des Elektrodenendes gerade im technisch interessanten Bereich der
Eintauchtiefen zwischen etwa 20 und 80 mm einen erheblichen Einfluß auf den Systemwiderstand hat.
Zum Verständnis seien folgende Zusammenhänge näher erläutert:
Die Kenntnis der »Eintauchkurve« K = f{s) ist für die
Auslegung und Funktion sowohl der Elektrodenvorschubregelung als auch der Stromversorgung von
Interesse. Wie die F i g. 1 zeigt, fällt der Systemwiderstand »R« je nach der Spitzenhöhe »hs« mehr oder
weniger steil ab, wenn die Eintauchtiefe zunimmt. Daß sich damit die Zeitkonstante des Ofen-Regelkreises,
abhängig von der vorgewählten Elektrodeneintauchtiefe oder von Eintauchtiefenschwankungen erheblich
ändern kann, muß bei der Einstellung der Regler bei stromgeregelten Stromversorgungen besonders beachtet
werden.
Aufgrund des nichtlinearen Zusammenhangs zwisehen Systemwiderstand »R« und Eintauchtiefe »s« besitzt diese Regelsirecke somit eine erhebliche Verstärkungsänderung. Eine Funktionsverbesserung dieses Regelkreises kann jedoch nur für bestimmte Betriebsbedingungen vorgenommen werden. Aus Stabilitätsgründen wird hierzu der steilste Teil der Eintauchkurven sowie die Kennlinie für kleinere Spitzenhöhen »hs« zugrundegelegt Dies bedeutet für eine tief eingetauchte große Elektrodenspitze jedoch eine recht ungenaue Regelung.
Aufgrund des nichtlinearen Zusammenhangs zwisehen Systemwiderstand »R« und Eintauchtiefe »s« besitzt diese Regelsirecke somit eine erhebliche Verstärkungsänderung. Eine Funktionsverbesserung dieses Regelkreises kann jedoch nur für bestimmte Betriebsbedingungen vorgenommen werden. Aus Stabilitätsgründen wird hierzu der steilste Teil der Eintauchkurven sowie die Kennlinie für kleinere Spitzenhöhen »hs« zugrundegelegt Dies bedeutet für eine tief eingetauchte große Elektrodenspitze jedoch eine recht ungenaue Regelung.
Aufgabe einer optimalen Eintauchtiefenregelung ist nun aber das Konstanthalten der Spitzenhöhe »hs« der
Elektrode und damit, bei konstanter Schlackenbadhöhe H, des Abstandes der Elektrodenspitze vom Schmelzbad.
Nur so wird einwandfrei gewährleistet, daß einerseits das Material innerhalb der Schlacke ohne
Kontakt mit der Luft abtropft und andererseits eine stabile Wärmeerzeugung bzw. -verteilung im Schlakkenbad
aufrechterhalten wird.
Bei den Eintauchkurven gemäß F i g. 1 sind grundsätzlich zwei Bereiche zu erkennen, nämlich der flach
verlaufende Teil nach Eintauchen der gesamten Elektrodenspitze, und der steil ansteigende Teil nach
teilweisem Herausziehen der Elektrodenspitze aus dem Schlackebad.
Bei Vorgabe eines Sollwertes für einen einzuhaltenden Badwiderstand in der Höhe des flach verlaufenden
Teils der Eintauchkurven ist eine eindeutige Zuordnung zu einer bestimmten Größe »hs« der Elektrodenspitze
kaum möglich. An dieser Stelle der Eintauchkurven ist nämlich die Verstärkung der Regelstrecke recht gering,
d. h. für eine geringe Änderung des Badwiderstandes ergibt sich eine sehr große Änderung in der
Eintauchtiefe h und umgekehrt. Dies hat zur Folge, daß die eindeutige Ausbildung der Spitzenhöhe »hs« der
so Elektrodenspitze bei Betrieb an diesem flach verlaufenden Teil der Eintauchkurven kaum möglich ist, was auch
die Praxis bestätigt hat.
Andererseits wird bei Vorgabe eines Sollwertes für einen einzuhaltenden Badwiderstand im steilen Teil der
Eintauchkurven die Elektrode teilweise herausgezogen. Der im Schlackebad verbleibende Rest der Elektrodenspitze schmilzt ab; die Höhe »hs« der Elektrodenspitze
wird also geringer. Da aber gemäß den Eintauchkurven die kleinere Elektrodenspitze »hs« bei entsprechend
geringerer Eintauchtiefe »h« demselben vorgegebenen Badwiderstar.d entsprechen kann, setzt sich dieser
Abschmelzvorgang bis zum praktisch flachen Elektrodenende fort. Der diesem Zustand entsprechende Teil
der bintauchkurve verläuft sehr steil, d. h. bei kleinsten Änderungen der Eintauchtiefe »s«, beispielsweise durch
kleine Regelbewegungen der Elektrodenvorschubregelung, ergeben sich große Schwankungen des Badwiderstandes.
Dies kann als Kriterium dafür dienen, daß sich
das Elektrodenende nahe an der Badoberfläche befindet.
Es kann also gesagt werden, daß die Eintauchtiefenregelung allein durch die Sollvorgabe eines Badwiderstandes
kaum beherrschbar ist. Eine eindeutige Einhaltung der gewünschten Eintauchtiefe wird hingegen
durch die erfindungsgemäße Lösung erzielt. Die Elektrodenspitze kann hierdurch nicht mehr beliebig
flach abschmelzen, da während der Regelbewegungen der Elektrode die Steigung »dR/ds« erfaßt und als
Korrektursignal für die Eintauchtiefe bzw. die Größe hs der Elektrodenspitze verwendet wird. Dieses Korrektursignal
ist so gerichtet, daß es bei steiler werdender Eintauchkurve die Elektrode mehr in das Schlackebad
schiebt und umgekehrt. Die Schlackebadhöhe kann durch entsprechende Maßnahmen konstant gehalten
werden, so daß ihr Einfluß auf das Meßergebnis ausgeschaltet wird.
In F i g. 3 ist mit 1 eine Abschmelzelektrode aus einem
beliebigen Metall oder einer Legierung bezeichnet, die mittels einer Zugstange 2 an einem Ausleger 3 einer
Elektrodenhaltevorrichtung befestigt ist. Der Ausleger 3 ist längsverschieblich an einer senkrechten Führungssäule 4 befestigt und mittels einer Gewindespindel 5 in
vertikaler Richtung bewegbar. Zu diesem Zweck befindet sich im Ausleger 3 eine Spindelmutter 6. Die
Gewindespindel 5 wird an ihrem oberen Ende von einem Lager 7 aufgenommen, das mittels einer Traverse
8 an der Führungssäule 4 befestigt ist. Das untere Lager
9 der Gewindespindel befindet sich in einem Getriebekasten 10, in dem die Drehzahl eines Antriebsmotors 11
auf einen geeigneten Wert untersetzt wird. Die Teile 2 bis 11, stellen die sogenannte Elektrodenvorschubeinrichtung
dar.
Die Abschmelzelektrode 1 befindet sich zumindest mit einem Teil ihrer Länge innerhalb einer Kokille 12,
die aus einer Kokillenwand 13 in Form eines zylindrischen Hohlmantels mit Anschlußstutzen 14 für
Ein- und Austritt einer Kühlflüssigkeit 15 besteht. Während der Umschmelzphase, in der die Vorrichtung
dargestellt ist, taucht die Abschmelzelektrode 1 um ein bestimmtes, geregeltes Maß in eine Schiackeschicht 16
ein, wobei sich am unteren Elektrodenende eine kegelförmige Spitze la mit der Spitzenhöhe »hs«
ausbildet. Durch tropfenweises Abschmelzen der Elektrode 1 entsteht aus ihr ein Schmelzsee 17, der nach
Maßgabe des Umschmelzens zu einem Block 18 erstarrt. Die Kokille ist unten abgeschlossen durch einen
wassergekühlten Kokillenboden 19, der zusammen mit den übrigen Teilen der Anlage auf einer Basisplatte 20
ruht.
Die Stromzufuhr erfolgt einerseits mittels einer flexiblen Leitung 22 und einer Anschlußklemme 23 zur
Zugstange 2 und von hier aus zur Elektrode 1, andererseits über eine Leitung 21 zum Kokillenboden
19. Häufig ist der Kokillenboden 19 von der Kokille 12 elektrisch isoliert (nicht in der Zeichnung dargestellt).
Die Leitungen 21 und 22 stehen über Anschlußklemmer 24 und 25 mit ein-, nicht dargestellten Energieversorgungseinrichtung
in Verbindung. Von der Leitung 21 wird mittels eines Stromwandlers 26 der im System
fließende Schmelzstrom »i« abgegriffen und über eine Leitung 27 einem Dividierer aufgeschaltet. Außerdem
wird die Schmelzspannung von der Leitung 22 über eine Leitung 29 abgegriffen und gleichfalls dem Dividierer 28
aufgeschaltet, indem der Quotient aus Schmelzspannung und Schmelzstrom gebildet wird, der den
Systemwiderstand »RM« darstellt. Der Ausgang des
Dividierers 28 ist über eine Leitung 30 einem Eingangswiderstand 31 eines Reglers 32 für die
Regelung der Eintauchtiefe aufgeschaltet. Mittels eines Potentiometers 36 wird einem weiteren Eingangswiderstand
37 des Reglers 32 ein Sollwert aufgeschaltet, der dem gewählten Badwiderstand entspricht. Vom Regler
32 führt eine Leitung 33 zu einem Steuerblock 34, der mittels einer Leitung 35 dem Antriebsmotor 11 für den
Elektrodenvorschub aufgeschaltet ist. Auf diese Weise erfolgt zunächst eine rein widerstandsabhängige Regelung
der Eintauchtiefe der Elektrode 1 in die Schlackeschicht 16.
Vom Dividierer 28 führt eine weitere Leitung 38 zu einem Differenzierglied 39 für die Bildung der Ableitung
»dR/dt«, dessen Ausgang über eine Leitung 40 einem Dividierer 41 aufgeschaltet ist. Dem Dividierer 41 wird
außerdem über über eine Leitung 42 eine Spannung zugeführt, die der Bewegungsgeschwindigkeit der
Elektrode bzw. dem Differentialquotienten »ds/dt« entspricht. Da diese Größe wiederum der Antriebsdrehzahl
des Motors 11 entspricht, ist diesem über eine Welle 43 ein Tachogenerator 44 zugeordnet, der eine
drehzahlproportionale Spannung liefert. In dem Dividierer 41 wird aus der Ableitung »dR/dt« und der
Ableitung »ds/dt« der Quotient »dR/ds« gebildet, d. h.
die Änderung des Widerstandes im Verhältnis zur räumlichen Verschiebung der Elektrode. In einem Block
45 wird der Absolutbetrag des Differentialquotienten »dR/ds« gebildet, welcher dem Dividierer 41 über eine
Leitung 46 nachgeschaltet ist. Vom Block 45 führt eine Leitung 47 zu einem Block 48, in welchem der
Mittelwert des Differentialquotienten gebildet wird. Über eine Leitung 49 wird dieser Mittelwert einem
Eingangswiderstand 50 eines Reglers 51 zugeführt, dessen Ausgang über eine Leitung 52 und einen Schalter
53 einem Eingangswiderstand 54 des Reglers 32 aufgeschaltet ist. Der Schalter 53 wird bei vollautomatischer
Betriebsweise des Reglers geschlossen, kann jedoch beim Anfahren der Anlage und bei manuellen
Eingriffen geöffnet werden. Dem Regler 51 ist über einen Eingangswiderstand 55 ein Sollwert entgegengeschaitet,
der dem optimalen Wert des Differentialquotienten »dR/ds« entspricht. Dieser Sollwert wird an
einem Potentiometer 56 eingestellt, das mittels eines Motors 57 als Motorpotentiometer ausgebildet ist.
Dieses Motorpotentiometer erlaubt ein stoßfreies Zuschalten der Korrekturgröße. Das Zuschalten erfolgt
durch Schließen eines Schalters 58 in einer Leitung 59, die zum Ausgang des Reglers 51 führt.
Der Übergang zur Regelung mit Korrektur erfolgt durch nachfolgendes öffnen des Schalters 58 bei
gleichzeitigem Schließen des Schalters 53. Hierbei erfolgt ein stoßfreier Übergang, da der Sollwert am
Ausgang des Potentiometers 56 im Zeitpunkt der Zuschaltung dem Istwert in der Leitung 49 gleich ist.
Die Funktion der Regelanordnung sei anhand eines Beispiels näher erläutert, aus dem sich ein weiterer
Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung ergibt. Der weitere Vorteil besteht darin, daß die Eintauchtiefenregelung
auch unempfindlicher gegen Änderungen des spez. Widerstandes der Schlacke aufgrund von Temperaturänderungen
ist. F i g. 2 soll dies veranschaulichen. Darin ist für zwei angenommene Elektroden- und
Schlackenzustände die Abhängigkeit des Bad- bzw.
b5 Systemwiderstandes »R« von der Eintauchtiefe »s«
dargestellt, und zwar anhand fiktiver Zahlenwerte. Die Eintauchkurve 65 unterscheidet sich von der Kurve 66
durch eine Änderung des Faktors g um beispielsweise 2.
Als Arbeitspunkt sei der Punkt P\ eingestellt mit dem
dazugehörigen Widerstandswert R\ und der Steigung der Tangente Tj. Wird nun durch Abkühlung des
Schlackebades dessen Widerstand erhöht, beispielsweise um den Faktor 2, so gilt die Eintauchkurve 65. Die
bisherige Regelung würde nun die Elektrode soweit, nämlich *2 = 2 eintauchen, daß der Widerstand R\
wieder erreicht wird. Da aber die Steigung Tz der Kurve
65 in diesem Arbeitspunkt Pi kleiner ist als im Punkt P\
wird die erfindungsgemäße Regelanordnung die Elektrode bis zum Punkt Pi herausziehen, an dem die
Bedingung gleicher Steigung der Tangente Tz erfüllt ist.
Während die bisherige einfache Regelung die Eintauchtiefe um den Faktor 2 vergrößert hätte, wird diese durch
Einsatz einer verbesserten Regelung nur um den Faktor
1,44 vergrößert. Hierbei stellt sich allerdings auch ein neuer Widerstandswert R2 ein. In Verbindung mit einer
stromgeregelten Stromversorgung bedeutet dies, daß die Badleistung erhöht wird. Bei einer ungeregelten
Stromversorgung mit konstanter Spannung geht die Badleistung hingegen zurück.
Die Erhöhung der Badleistung bei einer stromgeregelten Anlage ist besonders dann von Vorteil, wenn die
Widerstandszunahme aus einer Abkühlung der Schlacke resultiert, weil damit durch die erhöhte Badleistung die
Temperatur der Schlacke wieder ansteigt und der Badwiderstand sinkt. Bei der ungeregelten Stromversorgung
würde dies zu einer weiteren Abkühlung des Schlackebades führen, wenn keine Korrektur von außen
erfolgt.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
Claims (2)
1. Anordnung zur Regelung der Eintauchtiefe von Abschmelzelektroden, in Elektroschlacke-Umschmelzofen,
bestehend aus einer Einrichtung zur Erfassung des Ist-Widerstandes und der Änderung
dieses Widerstandes bei räumlicher Verschiebung der Elektrode innerhalb der Schlackeschicht, wobei
ein dem Ist-Widerstand entsprechendes Signal einer Regeleinrichtung für den Elektrodenantrieb aufgeschaltet
ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Regeleinrichtung (32,34) für den Elektrodenantrieb
(11) zusätzlich als Korrekturgröße das Signal der Änderung des Widerstandes bei räumlicher
Verschiebung der Elektrode (1) aufgeschaltet ist.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erfassung der
Änderung des Widerstandes aus einer Reihenschaltung eines Dividierers (28) für Schmelzstrom und
-spannung, eines Differenziergliedes (39) für die Bildung der Ableitung »dR/dt« und eines weiteren
Dividierers (41) besteht, welchem zur Quotientenbildung zusätzlich ein der Drehzahl des Elektrodenantriebs
(11) proportionales Signal aufgeschaltet ist.
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