DE2530740A1

DE2530740A1 - Anordnung an mit gleichstrom gespeisten lichtbogenoefen

Info

Publication number: DE2530740A1
Application number: DE19752530740
Authority: DE
Inventors: Sven Einar Dipl Ing Stenkvist; Bjoern Dipl Ing Widell
Original assignee: ASEA AB
Current assignee: ABB Norden Holding AB
Priority date: 1974-07-23
Filing date: 1975-07-10
Publication date: 1976-02-12
Also published as: SE7409556L; JPS55169999U; GB1506020A; JPS5752623Y2; FR2280285B1; SE400013B; JPS5135607A; FR2280285A1; DE2530740C2

Description

PATENTiTE
dipping. H. HIMLING Frankfurt/M, den 8.7.1975

DlPL-ING. R. SOHLEE .

63 GlESSEN, BismtrekstraSe 43 Boe/MK 12.532

DR.-ING. J. BOECKER

6 FRANKFURT 1, Rathenaupl. 2

Allmänna Svenr^a Blektriska Aktiebolaget Västeras/Schweden

Anordnung an mit Gleichstrom gespeisten Lichtbogenöfen

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung an mit Gleichstrom gespeisten Lichtbogenofen, mit mindestens einer als Kathode geschalteten Lichtbogenelektrode in hohler Ausführung.

Es sind bereits Öfen zur Schmelzreduktion von Eisenoxyd und Eisenoxyd enthaltendem Material bekannt, die mit Gleichstrom gespeist und mit mindestens einer hohlen Elektrode versehen sind, die als Kathode geschaltet ist, wobei die Schmelze im Ofen als Anode dient. Durch einen Hohlraum in der Kathode werden zentral pulverförmiges Eisenoxydmaterial sowie eventuelle Zusatzmittel zugeführt, und ein Lichtbogen wird zwischen der Kathode und der Schmelze aufrechterhalten. Ein solcher Ofen wird zweckmäßigerweise kontinuierlich betrieben, und ein hierbei oftmals auftretender Nachteil besteht darin, daß der Lichtbogen aufgrund elektromagnetischer Kräfte in eine bestimmte Richtung im Ofen gerichtet wird. Dadurch wird der in dieser

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Richtung liegende Teil der Ofenwand stärker beansprucht als die Ofenwand an den anderen Stellen, was zu einem vorzeitigen Verschleiß der Ofenausfütterung an dieser Stelle führt. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß das Metalloxyd enthaltende Material und der Teil des Metallbades, auf das dieses unter der Elektrode fällt, im wesentlichen nur aus einer Richtung erwärmt werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung der eingangs genannten Art zu entwickeln, bei der die eben genannten Nachteile der bekannten Anordnungen vermieden werden, ohne daß die vorteilhaften Eigenschaften der bekannten Anordnungen verlorengehen.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Anordnung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 vorgeschlagen, die erfindungsgemäß die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkmale hat.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen genannt.

Durch die erzwungene Rotation des Lichtbogens erreicht man, daß die Ausfütterung gleichmäßig beansprucht und verschlissen wird

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und erhält zugleich eine im wesentlichen homogene Erwärmung der Charge.

Die durch die Anordnung gemäß der Erfindung erzielte Drehbewegung des Lichtbogens ist eine Folge der auf einen stromdurchflossenen Leiter (im vorliegenden Falle der Lichtbogen) im Magnetfeld ausgeübten Kraft. Diese Verhältnisse werden durch das Biot-Savartsche Gesetz beschrieben: Gemäß dem Biot-Savartschen Gesetz wirkt auf einen elektrischen Leiter mit dem Stromstärkevektor T in einem magnetischen E§.d mit der Induktion B eine Kraft F, die gleich dem vektoriellen Produkt BxT ist. Im vorliegenden Fall ist T der Gleichstrom im Lichtbogen und B die Induktion des Wechselfeldes, und eine Bedingung für eine resultierende Bewegung mit der Kraft F ist, daß man B als einen rotierenden Vektor erhält. Dies ist mit einem Zweiphasen- oder asymmetrischen Dreiphasen-Feld erreichbar.

Anhand der in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispielß soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 einen gleichstromgespeisten Ofen im Schnitt von der Seite gesehen,

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Fig. 2 den Ofen gemäß Fig. 1 von oben gesehen,

Fig. 3 bis 5 verschiedene Anordnungsmöglichkeiten für die Spulen,

Fig. 6 einen Schnitt durch eine Elektrode bei

einer anderen Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 1 zeigt einen Ofentiegel 1 mit Ofengewölbe 2 und einer oder mehreren hohlen Elektroden 3, die zur Beschickung des Ofens durch den Hohlraum mit pulverförmigem oder geschmolzenem, Metalloxyd enthaltendem Material sowie eventuellen Zusatzmitteln bestimmt sind. Der Ofen wird mit Gleichstrom gespeist, und ein Lichtbogen brennt zwischen der Elektrode 3 (es können auch mehrere solche Elektroden vorhanden sein) und der Schmelze 4 oder der festen Charge 5. Der Ofen wird vorzugsweise kontinuierlich betrieben. Der Ofentiegel ist mit einer üblichen gasdichten metallischen Hülle 6 umgeben und ist vorzugsweise mit Bodenkontakten 7 herkömmlicher Art versehen. An der Ofenwand sind mehrere Spulen 8 angeordnet, die vorzugsweise durch die Hülle 6 in die Ofenwand hineinragen und innen durch eine Hülle 9 aus unmagnetischem Material, beispielsweise aus

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rostfreiem Stahl geschützt sind. Dies geht auch aus Fig. 2 hervor, wo die Hülle 9 und die Spule 8 deutlich gezeigt sind. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind drei Spulen vorhanden, die in der Ofenwand angeordnet sind. Der Strom, mit dem diese Spulen gespeist werden, hat entweder Netzfrequenz (50-60 Hz) oder, bei einer niedrigeren Plazierung der Spulen, Niederfrequenz (unter 10 Hz), beispielsweise ca. 1 Hz, Die drei Spulen 8 werden beispielsweise mit drei Phasen gespeist, eine Phase für jede Spule. Es ist jedoch zu beachten, daß dann, wenn die drei Wicklungen der Spulen 8 mit drei Phasen gespeist und die Wicklungen im Verhältnis zur Elektrode 3 symmetrisch angeordnet sind, eine symmetrische Speisung der Spulen dazu führen würde, daß die Felder sich gegenseitig aufheben, weshalb man dann den gewünschten Effekt nicht erhalten würde. Man möchte einen rotierenden Feldvektor B an der Elektrode haben, und dies kann man nur mit drei Wicklungen erreichen, bei denen die Phasenrichtung für eine der Phasen gewechselt wurde. Eine andere Möglichkeit besteht darin, sich der Zweiphasenspeisung zu bedienen, wobei dann zweckmäßigerweise zwei oder vier Spulen verwendet werden, die symmetrisch zueinander um den Ofen angeordnet sind. Solche Spulen 10 sind in Fig. 1 und 2 im Ofengewölbe angeordnet und in der gleichen Weise wie die Spulen 8 in der Wand gegen eine hohe Hitzeeinwirkung vom Ofen geschützt. Selbstverständlich können die zweiphasig gespeisten Spulen auch in der Ofenwand in derselben Höhe wie die Spulen 8 in der Wand angeordnet werden, und selbstverständlich können die Spulen 8 auch im Ofengewölbe in der Weise plaziert werden, wie es für die Spulen 10 gezeigt ist.

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In dem in Fig. 6 gezeigten Spezialfall hat man zweiphasig gespeiste Spulen 11 in der Spitze der hohlen Elektrode 3 angeordnet, wobei die Elektrode natürlich mit einer wirksamen Kühlung versehen sein muß, wie es in Fig. 6 bei 12 angedeutet ist.

Fig. 3 zeigt im Prinzip eine zweiphasig gespeiste Spulenanordnung mit Eisenkern. (Die Eisenkerne sind in den Figuren 1 und 2 nicht gezeigt). Die Spulen 13 bzw. 14 werden mit je einer Phase gespeist, entweder netzfrequent oder niaäerfrequent. In Fig. 4 werden mit drei Phasen gespeiste Spulen gezeigt, eine Phase für jede Spule, wobei hier separate Eisenkerne verwendet werden. Selbstverständlich können die Kerne auch in anderer bekannter Art angeordnet werden. Eine der Phasen 15 ist hierbei im Verhältnis zu der symmetrischen Schaltung umgepolt, um einen resultierenden Feldvektor am Lichtbogen 17 zu erhalten (siehe auch Fig.1). Die beiden anderen Phasen 15· und 15" sind wie üblich gepolt.

Fig. 5 zeigt eine Drebhasenanordnung mit einem gemeinsamen Eisenkern 16, wobei eine Phase, beispielsweise die Phase 18, im Verhältnis zu der symmetrischen Schaltung umgepolt ist.

Die Spulen können auch unter dem Ofen angeordnet werden, wobei Frequenzen in der Größenordnung von 1 Hz anzuwenden sind.

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Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 6 wird eine nicht verbrauchbare Elektrode verwendet, während in den übrigen gezeigten Fällen verbrauchbare oder nicht verbrauchbare Elektroden verwendet werden können. Ein geeignetes Elektrodenmaterial ist, wie b ekannt, Grafit.

Bei einer nicht symmetrischen Anordnung der Elektrode im Verhältnis zu den dreiphasig gespeisten Spulen können die Spulen auch symmetrisch gespeist wertien, um einen resultierenden Feldvektor im Bereich des Lichtbogens 17 zu bekommen.

Die Erfindung kann im Rahmen des offenbarten Erfindungsgedankens in vielfacher Weise variiert werden.

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Claims

25 3U74U Patentansprüche;

1. Anordnung an mit Gleichstrom gespeisten Lichtbogenöfen, mit mindestens einer als Kathode geschalteten Lichtbogenelektrode in hohler Ausführung, dadurch gekennzeichnet, daß am Ofentiegel (1) und/oder Ofengewölbe (2) und/oder in der Elektrode (3) mit Wechselstrom gespeiste Spulen (8, 10) zur Erzeugung eines Magnetfeldes angeordnet sind, das dem Lichtbogen eine rotierende Bewegung um die Elektrode gibt.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Spulen um die Elektrode an den Wänden oder dem Gewölbe des Ofentiegels angeordnet sind und zwei- oder mehrphasig gespeist werden.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulen dreiphasig ges-peist werden, wobei man durch Umpolung einer Phase oder auf andere Weise am Lichtbogen einen rotierenden Feldvektor erhält.

4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulen (11) in der Spitze nicht verbrauchbarer Elektroden angeordnet sind und die Elektroden mit einer Kühleinrichtung versehen sind.

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5. Anordnimg nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulen mit einem Strom von Netzfrequenz, wie 50-60 Hz, oder von niedrigerer Frequenz, z.B. unter 10 Hz, vorzugsweise ca. 1 Hz, gespeist sind.

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