DE2558879A1 - Anordnung bei gleichstromgespeisten lichtbogenoefen - Google Patents

Description

Allmanna Svenska .hlektriske Aktiebolaget Västeras/Sehweden

Anordnung bei ffleichstromgesDeister: Lichtbogenofen

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung bei gleich stromere speisten Lichtbogenofen der im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten Art.

liin solcher Ofen ist aus der deutschen Patentanmeldung; P 25 30 32-3.5 bekannt. Bei diesem gleiehstromge spei sten Lichtbogenofen sind an Ofenboden des Ofentiegels Eisenkerne angeordnet, die Hagnetisierungswicklungen tragen, welche mit- Gleichstrom oder niederfrequentem Wechselstrom gespeist werden, wodurch in Ofen ein !agnetfeld erregt wird, welches den Lichtbogen in Abhängigheit der Richtung und der Anordnung des Magnetfeldes in gewünschter V/eise in seiner Lage und Bewegung beeinflußt. Bei einer Ausführungsform dieses bekannten Lichtbogenofens sind die mit Magnetisierungswicklungen versehenen Kerne unter dem sus unmagnetischem Material bestehenden Ofenboden in solcher Lage angeordnet, daß das vom Steuermagneten erzeugte Feld im wesentlichen senkrecht zum Lichtbogen und zu der Richtung verläuft, in welcher der Lichtbogen ohne Steuermagnete zur Schrägstellung neigen wärde. Es wird bei dieser Maßnahme also von dem 3iot-SavBrtschen Gesetz Gebrauch gemacht, das wie folgt

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lautet: P=BxT. Dabei ist 1 der Kraftvektor, B der Induktionsvektor und T der Strom- bzw. der Stromdielrtarektor. Durch die genannte Anordnung kann man eine resultierende Kraft P in einer Richtung erhalten, die der Schrägstellung des Lichtbogens entgegenwirkt. Dieses ist also eine Anordnung mit Magnetspulen und Kernen, um der Schräg stellung des Lichtbogens in einem mit gleichstromgespeisten Lichtbogenofen mit asymmetrischer Stromzufuhr zur Charge über eine an der Seite des Ofentiegels ange ordnete Badelektrode entgegenzuwirken.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die beschriebene Anordnung bei einem Lichtbogenofen in der Weise wei— terzuentwickeln, daß die Kompensation der Schräg st ellung des Lichtbogens praktisch unabhängig von der Lichtbogenstromstärke ist und sich dieser Stromstärke selbsttätig anpaist.

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 aufweist.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen genannt.

Durch diese Anordnung erreicht man, daß die Kompensation der Schrägstellung des Lichtbogens bei verschiedenen Lichtbogenströmen selbstL^ausgleichend ist.

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Durch die zusätzliche Verwendung von Steuermagneten zur Rotation des Lichtbogens wird erreicht, daß der Verschleiß der Ofenwand an allen Stellen gleichmäßig erfolgt und nicht bevorzugt an besonderen Stellen.

Durch die vertikale Verschiebbarkeit der um den Ofentiegel herumgeführten Zuleiter zu dem Kompensationsleiter kann der Eompensationsgrad variiert werden. Ein hoher liompensationsgrad ist häufig erforderlich bei größeren Ofen, wo der Abstand zwischen Leiter und Lichtbogen groß ist.

Anhand der in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele soll die Erfindung näher erläutert werder,. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Ofens mit der-

Anordnung nach der Erfindung, teilweise im Schnitt,

Fig. 2 den Ofen gemäß Fig. 1 in Draufsicht und mit Steuermagneten,

Fig. 3 eine Weiterentwicklung der Erfindung mit einer besonderen räumlichen Anordnung der Zuleiter·

Fig. 1 zeigt einen gleichstromge speisten Lichtbogenofen gemäß der Erfindung, der mit einer als Kathode geschalteten Elektrode 2 ausgerüstet ist. Statt einer Elektrode 2 können auch mehrere

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vorhanden sein. Die Elektrode besteht vorzugsweise aus Graphit oder ist als Söderberg-Elektrode aufgebaut. Die Elektrode erstreckt sich durch eine Öffnung im Ofengewölbe 3· Der Ofen ist in üblicher Weise kippbar angeordnet und hat eine Gießschnauze Der Ofen ist, wie der Ofen nach der obengenannten Patentanmeldung, mit einer Badelektrode 5 versehen, welche zusammen mit der Charge 6 die Anode bildet. Bei einer nicht kompensierten Schaltung gemäß Fig. 1 stellt sich aufgrund des von der Badelektrode 5 über die Charge zur Kathode 2 (siehe Pfeil I-) fließenden Stromes der lichtbogen schräg, wie es durch den Pfeil 1 in Pig. 1 angedeutet ist. Gemäß der Erfindung wird der Strom vom positiven Pol der Stromquelle 7 unter dem Ofentiegel in eine solche Richtung geleitet, daß der Strom Ip in dem mit der Kathode in Reihe geschalteten Leiter 8 unter dem Tiegel in eine solche Richtung fließt, daß das von ihm erzeugte magnetische PeId das vom Strom durch die Charge erzeugte Feld kompensiert, so daß sich der lichtbogen im wesentlichen vertikal stellt (siehe bei 9). Der leiter 8 liegt also in Reihe mit dem lichtbogen im HauptStromkreis. Hierdurch erreicht man, daß die Kompensierung der Schrägstellung des lichtbogens, wie bereits erwähnt, bei verschiedenen lichtbogenströmen selbstausgleichend wirkt. Eine solche Kompensierungsleitung kann aus einem einzigen leiter bestehen oder als Spule mit mehreren Windungen aufgebaut sein, wobei diese so zu verlegen sind, daß man eine Kompensierung der Schräg st ellung des lichtbogens erhält und daß somit der Rückleiter an der Spule nicht den lichtbogen beeinflußt. Der Ofentiegel ist mit einem unmagnetischen Boden versehen, und mit 10 ist ein Eisenkern bezeichnet, der unter dem leiter 8 liegt.

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Die Stärke des kompensierenden Magnetfeldes vom Leiter oder von der Spule 3 kann auf viele Arten justiert v/erden. Man kann z.B. die Entfernung des Leiters 8 und/oder des Kerns 10 zum Ofenboden verändern. Die Abmessungen des Eerns 10 können variiert werden, und in gewissen Fällen kann dieser Kern ganz weggelassen werden. Der Kern 10 kann auch aus zwei Teilen bestehen, die jeweils auf einer Seite des Leiters liegen, doch sind auch andere liombinationen einer Eernaufteilung wie auch Unterschiede im Abstand zwischen Leiter und Ofenboden möglich.

Fig. 2 zeigt eine andere Ausführungsform gemäß der Erfindung. In der in l?ig. 1 gezeigten Weise ist ein Leiter 3 in kompensierender Richtung unter dem Ofentiegel verlegt, der den Öfenstrom zwischen der Badelektrode 5 und der Kathode 2 kompensieren soll. Die 3adelektrode 5 ist wie in Fig. 1 an der Seite des Gfentiegels angeordnet. Unter dem Ofentiegel ist ein vierpoliger Steuermagnet 12 angeordnet, der jedoch auch eine andere Polzahl haben kann. Die Steuerpole sind in der gleichen Weise aufgebaut, wie bei dem Ofen nach der eingangs genannten deutschen Patentanmeldung. 3ie Wicklungen dieser Steuerpole werden zweckmäßigerweise mit niederfrequentem Wechselstrom gespejÄ, und zwar vorzugsweise unter 25 Ha, insbesondere mit einer Frequenz von 0,1 - 10 Hz. Durch den vierpoligen Kern wird wie bei der bekannten Ausführungs- lOTin der Lichtbogen in eine kreisende Bewegung versetzt, wodurch der- Yei-schleül gleichmäßig auf die Ofenwande verteilt wird und somit die lebensdauer der Ofenausfütterung erhöht wird. Gleichseitig 5T-.-eI~ nez. die anhand vor, Fig. ^Λ erläuterte Eompensations- :vir--aan- ":;;■::-:':.. de:: Leiter % 2-in sichtlich d ;·:":- Sei-radstellung des

Lichtbogens von der Eathode 2, die sonst auf treten könnte. Die Steuerpole werden vorzugsweise mit Kernen versehen, wobei diese Kerne eine doppelte Punktion haben: einerseits führen sie den von dem Steuermagneten 12 erzeugten magnetischen Fluß und andererseits den vom Eompensationsleiter 8 erzeugten magnetischen Fluß.

Durch sukzessive Einschaltung· der mit Gleichstrom gespeisten Steuermagneten kann man eine ähnliche Rotation des Lichtbogens erhalten, und man kann auch eine andere Polzahl als vier wählen.

Wird der Kompensationsleiter als Spule ausgeführt, so muß auf jeden Fall ein Teil der Spule so plaziert werden, wie der Leiter 8 in Fige, 1, und der Rückleiter zur Vollendung der Spulenwindung ist so anzubringen, daß er den Lichtbogen nicht beeinflussen kann.

Vorstehend wurde beschrieben, wie die durch asymmetrische Plazierung der Badelefctrode bedingte Schrägstellung des Lichtbogens in einem Gleichstromofen durch einen Stromleiter zur Badelektrode verhindert wird, der auf solche Weise unter dem Ofenboden verlegt wird, daß die Stromrichtung in diesem Leiter zu der im Stahlbad entgegengesetzt ist. Der Leiter wird also diametral unter dem Ofenboden vom Anschlußpunkt an der Badelektrode zur^genüberliegenden Seite des Ofentiegels geführt. In gewissen Fällen ist es wünschenswert, den Kompensationsgrad weiter verstärken zu können, beispielsweise bei größeren öfen, wo der Abstand zwischen dem Leiter und dem Lichtbogen größer ist. Die Stärke der Kompensierung

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kann wie die magnetische Feldstärke am Lichtbogen in Gauss pro kA Leiterstrom ausgedrückt werden. So hat man z.B. in einem lall 1,2 Gauss pro kA erreicht, was sich als ausreichend erwies, während in einem anderen Fall eine ünterkompensierung bei 0,9 Gauss pro kA festgestellt wurde. Eine Möglichkeit, den Kompensationsgrad zu erhöhen besteht darin, doppelte Stromleiterschlingen unter dem Ofenboden anzubringen, was jedoch aufgrund der zunehmenden Stromleiterlänge und demzufolge höheren Verlusten zu Schwierigkeiten führen kann. Es kann auch schwierig sein, unter dem Ofen genügend Raum für doppelte Leiterschlingen zu schaffen, obwohl dies für gewisse spezielle Ausführungsformen ohne weiteres möglich ist. In Fällen, in denen man auf doppelte Leiterschlingen verzichten muß oder will, kann durch die nachstehend beschriebene Anordnung ein höherer Kompensationsgrad erreicht werden.

Ein höherer Kompensationsgrad ohne doppelte Schlingen und mit einer mäßigen Erhöhung der Leiterlänge wird durch eine Ausführungsform gemäß Fig. 3 erreicht, bei der der leiter bis zu einer der Badelektrode diametral gegenüberliegenden Stelle, wo der Kompensationsleiter beginnt, hoch oben am Ofentiegel verlegt ist. Es werden also zwei Leiter 13 und 14, die vom positiven Pol der Gleichstromquelle kommen, in Form von zwei vertikalen Ansehlußleitern 15, 16 geführt, welche danach in die Zuleiter 17» 18 übergehen, die im wesentlichen horizontal um die Peripherie des Ofentiegels verlaufen. Die zwei Leiter sind an diametral gegenüberliegenden Teilen des Ofentiegels verlegt und liegen am Oberteil des Ofentiegels, zweckmäßigerweise in der Nähe seines

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oberen Randes. Vorzugsweise sind diese Leiter vertikal beweglich ange'ordnet und an verschiedene nicht dargestellte Anschlußpunkte an den vertikalen Anschlußleitern 15, 16 anschließbar. Wie Fig. 3 zeigt, sind die Zuleiter 17, 18 an dem hinter der Zeichenebene liegenden Teil des Ofentiegels an vertikale Anschlußleiter 19, 20 angeschlossen, die zu den Kompensationsleitern führen und mit entsprechenden Anschlußpunkten versehen sein können.

Die Zuleiter 17, 18 gehen in die Anschlußleiter 19, 20 über und von dort zu den obengenannten Kompensationsleitern 8, hier zwei parallele, die in gleicher Weise verlegt sind, wie oben beschrieben.

Die in Pig. 3 strichpunktiert angedeuteten Leiter dienen dem Vergleich mit den in Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsformen.

Durch die Anordnung nach Fig. 3 erhält man einen Beitrag zum Kompensationsfeld durch.alle Leiterteile, und zwar sowohl von • den am oberen Rande des Ofentiegels entlanglaufenden Leitern als auch von den vertikal am Ofen entlanggeführten Leitern. Häufig besteht - wie man im gezeigten Ausführungsbeispiel sieht ein Stromleiter aus mehreren parallelen Rohren. Diese können dann., zur Vermeidung einer Drehung des Kompensationsfeldes sywmetrisch auf je einer Seite des Ofentiegels verlegt werden, wie ·. es Fig. 3 zeigte Mit dieser Le it erführung wurde ein Kompensationsfeld von 1,7 Gauss pro kA erreicht, was mehr als ausreichend sein dürfte,

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Manchmal ist es schwierig, die erforderliche Größe des Kompensationsfeldes im voraus zu berechnen. Aus diesem G-runde ist der horizontale gebogene Leiterteil so angeordnet, daß er - wie oben beschrieben - in veränderlicher Höhe verlegt werden kann. Je tiefer die horizontalen, gebogenen Leiterteile 17, 18 am Ofentiegel verlaufen, umso kleiner ist das Iiompensationsfeld; doch ist es manchmal zweckmäßig, die Leiterteile in vertikaler Richtung verschieben zu können, beispielsweise um eine Überkompensation zu vermeiden, die man bei zu hoher Anordnung der Leiterteile 17, 18 bekommen würde. '

Die oben beschriebene Anordnung kann im Rahmen des offenbarten Erfindungsgedankens in vielfacher Weise variiert werden.

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Claims (11)

1. _ ία _
   Patentansprüche;

   1y Anordnung "bei gleichstromgespeisten Lichtbogenofen mit einem Ofentiegel, mindestens einer Lichfbogenelektrode, mindestens einer Kontaktelektrode sowie einem unmagnetisehen Boden, dadurch, gekennzeichnet, daß mindestens ein im Lichtbogenstromkreis liegender Stromleiter (8)(sogenannte33*kompensationsleiter) in solcher Richtung unter dem Ofentiegel verlegt ist, daß der ihndurchfließende Strom im wesentlichen in entgegengesetzter Richtung wie der Strom in der Charge (6) fließt.
2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine im Lichtbogenstromkreis liegende Spule mit einer oder mehreren Windungen unter dem Ofentiegel in solcher Lage angeordnet ist, daß ihr magnetisches Feld der Neigung des Lichtbogens zur Schrägstellung entgegenwirkt.
3. 3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß am oder unter dem Ofentiegel verlaufenden Stromleiter (8) ein Eisenkern (10) angeordnet ist.
4. 4. Anordnung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß der Eisenkern geteilt ist und auf beiden Seiten des Stromleiters (8) liegt.
5. 5. Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß unter dem Ofentiegel zusätzlich Steuermagnete (12), beispielsweise mehrpolige, zur Rotation des Lichtbogens ange ordnet sind.

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6. 6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuermagner oder die Steuermagnete (12) mit niederfrequentem Wechselstrom, normalerweise mit einer Frequenz unter 25 Ez, vorzugsweise mit 0,1-10 Hz, gespeist sind.
7. 7. Anordnung nach den Ansprüchen 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dali der mehrpolige Steuermagnet, der vorzugsweise vierpolig ist, mit einem E_ern versehen ist, der gleichzeitig den Eern für den Iiompensationsleiter bildet.
8. 8. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Stromleiter gehörenden Zuleiter (17, 13) ganz oder teilweise, vorzugsweise in einer gewissen Höhe über der Bodenfläche, um den Ofentiegel herum geführt und danach an den Kompensationsleiter (8) angeschlossen sind.
9. 9. Anorndung nach Anspruch 8, da.durch gekennzeichnet, daß die Zuleiter (17, 18) mindestens in zwei parallele Teile aufgeteilt sind, die um diametral gegenüberliegende Teile des Ofentiegels verlaufen.
10. 10. Anordnung nach Anspruch 8 oder 9» dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleiter (17, 18) im oberen Bereich des Ofentiegels um diesen herumgeführt sind_e
11. 11. Anordnung nach einem der Ansprüche 8 - 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleiter (17, 18) in verschiedener Höhe an

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    entsprechende AnschJLußpunkte längs vertikaler Ansclilußleiter (15, 16) anschließbar sind.

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    Leerse ite