DE2602878C2

DE2602878C2 - Verfahren zur Ablenkung der Lichtbögen eines Drehstrom-Lichtbogenofens sowie zur Durchführung des Verfahrens geeigneter Drehstrom-Lichtbogenofen

Info

Publication number: DE2602878C2
Application number: DE19762602878
Authority: DE
Inventors: Sven-Einar Västeraas Stenkvist
Original assignee: Individual
Current assignee: ABB Norden Holding AB
Priority date: 1976-01-27
Filing date: 1976-01-27
Publication date: 1983-10-27
Also published as: DE2602878A1

Description

nung weist jedoch die nachstehenden Schwierigkeiten und Nachteile auf.

Die Magnetsonden sind im Inneren des Ofens einer sehr großen Wärmebelaslung unterworfen. Diss führt zu Leisiungsverlusten des Ofens und zu Schwierigkeiten bei der Erhallung des Keramiküberzuges auf den Magnetsonden.

Während der Ofenbeschickung und während ties ersten Teils des Schmelzvorganges müssen die Magnetsonden aus dem Ofen herausgefahren sein, wozu die Antriebsvorrichtung zum Verfahren der Magnetsonden erforderlich sind. Darüber hinaus werden beim Einfahren in den heißen Ofen und beim Ausfahren aus dem heißen Ofen die Magnetsonden großen Wärmespannungen ausgesetzt, die die Wartungsprobleme vergrößern.

Die Ausmauerung der Ofenwandung ist durch die Zuführungsöffnungen, die für das Einfahren und Ausfahren der Magnetsonden erforderlich sind, kompliziert und geschwächt.

Die Sonden und deren Bedienungsvorrichtungen bewirken eine Beeinträchtigung des Arbeitsraumes ringsum den Ofen.

Nach der US-Patentschrift Nr. 34Ö6241 werden die Magnetsonden durch einen Wechselstrom mit der Frequenz des Lichibogenstromes erregt. Hierdurch wird jeder Lichtbogen während einer Halbperiode des Lichlbogensiromes nach einer Seite seines üblichen Überhitzungsbereiches abgelenkt und während der dann folgenden Halbperiode auf die gleiche Seite, weil sowohl der Lichlbogensirom als auch der die Magnetsonden erregende Strom dann ihre Richtung geändert haben.

Aus der DE-OS 17 58 726 ist ein Drehstrom-Lichtbogenofen bekannt, bei dem mittels Ablenkmagnetfeldern die sogenannte »scharfe Phase«, das heißt das unsymmetrische Brennen der Lichtbogen beseitigt werden soll. In der genannten Druckschrift ist ausgeführt, daß die Ausbildung der scharfen Phase im wesentlichen durch die Führung der Hochstromleitung, die Leitungsimpedanzen und die Ausführung der Transformatoren beeinflußt werde. Zu ihrer Vermeidung ist jeder der drei Elektroden eine elektromagnetische Spule zugeordnet, die an der Seitenwand des Ofens angebracht ist und den zugehörigen Lichtbogen gegen das Ofeninnere ablenken soll, um damit eine Beschädigung der Ausmauerung zu verhindern. Für die drei Elektroden des Drehstrom-Lichtbogenofens werden also drei horizontale Wechsel-Ablenkmagnetfeldcr erzeugt. Es hat sich erwiesen, daß diese Idee sich praktisch nicht realisieren läßt, da man durch die Ofenwandung hindurch keine ausreichend starken Wechselfelder erzeugen kann. Die Ofenwand würde dabei induktiv über Gebühr erhitzt werden, was nicht einmal durch Ofenwände aus nicht-magnetischem Stahl ausreichend verhindert werden könnte. Zur Konzentration der Ablenkmagnetfelder schlägt die erwähnte Durckschrift ein dreieckförmiges Ofengefäß vor, was in der Praxis zusätzliche Schwierigkeiten hinsichtlich der Ausmauerung nach sich ziehen würde.

Aus der DE-AS 1053690 ist es in Verbindung mit einem sehr kleinen Lichtbogenofen für Einsätze von einigen 10 Gramm und mit einer einzigen Elektrode bekannt, den Lichtbogen durch Verwendung einer unter dem Schmelzgefäß angeordneten elektromagnetischen Spule zu lokalisieren. Durch diese Lokalisierung soll erreicht werden, daß d<ir Lichtbogen unabhängig von dem durch beim SchmeUvorgang entstehende Gase ausgeübten Druck senkrecht auf dir Metallschmelze brennt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bzw. einen Drehstrom-Lichtbogenofen der eingangs angegebenen Art zu schaffen, mit denen eine gleichmäßige und im wesentlichen gleich verteilte Abnutzung der Ofenwandausmauerung erreicht wird, die durch die Lichtbogen in diesem Lichtbogenofen verursacht wird. Hierdurch sollen die Wandausmauerungskosten je Tonne verarbeiteten Materials, beispielsweise je Tonne erzeugten Stahls, niedrig gehalten und die erwähnten Nachteile ausgeschaltet werden.
Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung ein

ίο Verfahren zur Herbeiführung einer gleichmäßigen Abnutzung der Wandausmauerung eines elektrischen Drehstrom-Lichtbogenofens unter Verwendung eines Magnetfeldes vor, das im wesentlichen symmetrisch zu den Elektroden angeordnet ist und die Lichtbogen im Ofenraum oberhalb der Charge schneidet. Hierbei gelangt das Magnetfeld durch die Ausmauerung des Ofenbodens und durch die Ofencharge in den Ofenraum, wobei die Polarität dieses Magnetfeldes während einer Periode, die langer dauert als die Periode des Elektrodenstromes, unverändert bleibt, so daß die Lichtbogen abwechselnd nach beiden Seiten der Lichtbogenrichtung abgelenkt werden, die alleine durch die Magnetfelder bestimmt sind, die von dem durch die Elektroden fließenden Strom erzeugt werden.

Die Polarität des Magnetfeldes, das die Lichtbogen schneidet, kann entweder konstant gehalten werden, oder aber sich periodisch mit einer Frequenz verändern, die gegenüber der Frequenz des Elektrodenstromes um mehr als die Hälfte kleiner ist. Verändert werden kann auch die Stäike des die Lichtbogen schneidenden Magnetfeldes.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist eine Vorrichtung vorgesehen, die eine Einrichtung zur Erzeugung eines Magnetfeldes aufweist, das symmetrisch zu den Elektroden angeordnet ist und die Lichtbogen im Ofenraum oberhalb der Charge schneidet. Diese Einrichtung besitzt eine elektromagnetische Spule, die unter der Bodenausmauerung des Ofens montiert ist, und eine Vorrichtung, die diese Magnetspule mit einem elektrisehen Strom mit einer Polarität speist, die während.einer Periode unverändert ist, welche länger ist als die vollständige Periode des Elektrodenstromes.

Die Erfindung wird nachstehend anhand des iff der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Zeichnung zeigt ih:

Fig. 1 einen Horizontalschnilt durch einen elektrischen Drehstrom-Lichtbogenofen, wobei das Magnetfeld an einer der Elektroden dargestellt ist, das durch den in den beiden anderen Elektroden fließenden Strom aufgebaut wird. Gezeigt ist ebenfalls die Bewegung des Lichtbogens der einen vorerwähnten Elektrode, die von dem genannten Magnetfeld bewirkt wird,

Fig. 2 einen Vertikalschnilt durch einen elektrischen Drehstrom-Lichtbogenofen, der mit einer Vorrichtung nach der Erfindung ausgerüstet ist,

Fig. 3 einen Horizonlalschnitt durch den in Fig. 2 wiedergegebenen Ofen. Dargestellt sind das kombinierte Magnetfeld an einer der Elektroden, das von den in den beiden anderen Elektroden fließenden Strömen und von der Vorrichtung nach der Erfindung erzeugt wird und die Bewegung des Lichtbogens der erwähnten einen Elektrode als Resultat des kombinierten elektromagnetischen Feldes,
Fig. 4a einen Horizonlalschnitt durch einen elektri-

e,5 sehen Drehstrom-Lichtbogenofen bekannter Ausführung. Dargestellt sind die Uberhitzungsbereiche an der Ausmauerung der Ofenwand,
Fig. 4b einen Horizontalschnitt durch einen elektri-

sehen Drehstrom-Lichtbogenofen mit Darstellung der aufgeteilten und verlagerten Überhitzungsbereiche eines mit einer äußeren Magnetspuele ausgerüsteten Ofens, wobei dieser Magnetspule gemäß der Erfindung Gleichstrom aufgeschaltet wird,

Fig. 4c einen Horizontalschnitt durch einen elektrischen Drehstrom-Lichtbogenofen mit Darstellung der ausgebreiteten und abgeschwächten Überhilzungsbereiche eines Ofens mit äußerer Magnetspule, der gemäß der Erfindung niederfrequenter Wechselstrom aufgeschaltet wird,

Fig. 5 einen Vertikal-Teilschnitt durch einen elektrischen Drehstrom-Lichtbogenofen mit einer Magnetspule und einer Magnetspulenhalterung, die zusammen mit dem magnetischen Teil des Of'enmantels einen Teil des Magnetkreises zur Verstärkung des magnetischen Feldes an dem Lichtbogen bilden,

Fig. 6 die Anordnung nach Fig. 5 in der Ansicht von unten.

Wie aus Fig. 1 zu erkennen ist, sind die drei Elek- !roden eines elektrischen Drehstrom-Lichtbogenofens mit den Bezugsziffern 1, 2 und 3 gekennzeichnet. Die Bezugsziffer 4 bezeichnet die feuerfeste Wandausmauerung, wohingegen mit 5 der aus gewöhnlichem Stahlblech bestehende Ofenmantel wiedergegeben ist. Versorgt wird der Ofen aus dem Drehstromnezt über einen Transformator 16, der das Betreiben des Ofens mit der gewünschten Stromstärke und der gewünschten Spannung ermöglicht. Die in gestrichelter Linie wiedergegebenen Vektoren geben die Richtungen des Magnetfeldes an der Elektrode 2 während einer vollständigen Periode von 360^c des durch diese Elektrode fließenden Stromes wieder. Das rotierende Magnetfeld steht mit dem Lichtbogenstrom derart in Wechselwirkung, daß der Lichtbogen einer Kraft unterworfen ist, die, wie dies aus dem Gesetz von Bioi-Savart abgeleitet werden kann, das vekiorielle Produkt aus dem Lichtbogenstrom und der Magnetflußdichte ist. Während einer Halbperiode von 0' bis 180- wird der Lichtbogen nach Fig. 1 in die durch die in ausgezogener Linie wiedergegebenen Pfeile dargestellte Richtung gedrückt, wobei jeder Pfeil die Richtung des Lichtbogens wiedergibt, und die Länge jedes Pfeiles, - gemessen von der Mitte der Elektrode 2 bis zur Pfeilspitze, - dem Momentanwert des Lichtbogenstromes entspricht. Hat der Momentanwert des Lichtbogenstromes seinen Höchstwert erreicht, ist der Lichtbogen radial nach außen zur Ofenwandung hin gerichtet und verursacht dort eine starke Abnutzung. Während der dann folgenden Halbperiode sind der Magnetfeldvektor und der Licht bogenslrom entgegengesetz! gerichtet, so dab die gleiche Bewegung des Lichtbogens während der positiven und der negativen Halbwelle des Lichtbogenstromes wiederholt wird.

Fig. 2 und Fig. 3 zeigen einen dem mit Fig. 1 dargestelhen Ofen ähnlichen elektrischen Drehslrom-Lichtbogenofen, der jedoch unter dem Ofenboden 6 mit einer elektromagnetischen Spule 8 ausgestattet ist. Der Mantel dieses Ofens besteht aus nichtmagnetischem Material. Die Bezugsziffer 7 kennzeichnet die im Ofen vorhandene Schmelze und 9 den von der Elektrode 2 ausgehende μ Lichtbogen. Das von der Magnetspule 8 erzeugte Magnetfeld ist in gestrichelten Linien 10 dargestellt. Die Stromversorgung der Magnetspule 8 erfolgt über einen Drehstromanschluß und vorzugsweise einen einstellbaren Gleichrichter oder einen einstellbaren Niederfrequenz- 65 wandler 17 bekannter Art. der eine Einstellung der Frequenz und der Stärke des Maenetisierungsstromes ermöglicht.

Das gesamte Magnetfeld, das den Lichtbogen 9 beeinflußt, setzt sich zusammen aus einem stationären oder quasistationären Magnetfeld 10, das von der Magnetspule 8 erzeugt wird, und aus einem rotierenden Magnetfeld, das von den Strömen in den Elektroden 1 und 3 aufgebaut wird. Das zuletzt angeführte Magnetfeld wird anhand von Fig. 1 erläutert.

Ist beispielsweise die Feldstärke des von der Magnetspule 8 erzeugten Magnetfeldes ebenso groß wie die Feldstärke des von den Elektroden 1 und 3 erzeugten rotierenden Magnetfeldes, so kann das resultierende gesamte Magnetfeld durch einen rotierenden Feldvektor dargestellt werden, dessen Größe und Richtung sich, wie in Fig. 3 anhand der in gestrichelter Linie dargestellten Feldvektoren ändert, während der in der Elektrode 2 fließende Wechselstrom eine vollständige Periode von 360° durchläuft. Dieses resultierende Magnetfeld lenkt dann offensichtlich den Lichtbogen während der positiven und negativen Halbwelle gegen verschiedene Bereiche der Ofenwandung hin ab. Deutlicher gesagt: in den Augenblicken, in denen der Lichtbogenstrom seinen positiven und negativen Maximalwert erreicht, wird der Lichtbogen um ±45° gegenüber der Position ausgelenkt, die er in einem Ofen ohne äußere elektromagnetische Spule 8 oder, wenn diese Magnetspule 8 nicht eingeschaltet ist, einnehmen würde. Das hat zur Folge, daß die durch den Lichtbogen verursachte Abnutzung der Ofenwandung auf sechs Zonen der Ofenwandung gegenüber drei Zonen bei einem Ofen ohne Magnetspule 8 verteilt wird.

Dieser Zustand ist in Fig. 4 dargestellt. In Fig. 4a sind die drei Überhitzungsbereiche 11 in einem Ofen wiedergegeben, der die Magnetspule nicht aufweist, oder dessen Magnetspule nicht eingeschaltet ist. In Fig. 4b sind sechs Überhitzungsbereiche dargestellt, die sich außerhalb der üblichen drei Überhitzungsbereiche befinden und die mit einer Magnetspule erzielt werden, die, wie vorstehend beschrieben, erregt wird. Wenn die Magnetspule abwechselnd ein- oder abgeschaltet wird, oder die Spule mit wechselnder Stromstärke wie bei Verwendung eines niederfrequenten Wechselstromes erregt wird, kann eine weitere Verteilung der Wandabnutzung erreicht werden; dies ist in Fig. 4c wiedergegeben, wo breitere, aber nicht so stark abgenutzte Zonen 13 dar' gestellt sind.

Wird das Magnetfeld der Magnetspule 8 stärker ausgelegt als das Magnetfeld, das von den Elektrodenströmen aufgebaut wird, dann wirken auch entsprechend stärkere Richtkräfte auf die Lichtbogen ein. Mit einer entsprechend geeigneten Veränderung des von der Magnetspule erzeugten Magnetfeldes ist es dann möglich, die beste Situation zu erreichen, in der die Wandabnutzung über die ganze Ofenwandung gleichmäßig verteilt ist. So kann beispielsweise eine gut verteilte Abnutzung der Wandausmauerung durch jede zutreffend ausgewählte und programmierte intermittierende Erregung der Magnetspule erreicht werden; dazu gehören Zeitintervalle bei den verschiedenen Feldstärken oder bei der Feldstärke Null über Minuten, Stunden, Tagen oder sogar Wochen.

Die erforderliche magnetische Feldstärke läßt sich wie folgt ermitteln:

In einem Abstand r eines den Strom 1 führenden unendlich langen Leiters ist die magnetische Feldstärke H:

Bei einem Lichtbogenofen haben die elektrischen Leiter, d.h. die Elektroden, eine begrenzte Länge. Interessant ist in diesem Fall die Magnetfeldstärke an der Spitze der Elektroden, wo die Lichtbogen abbrennen.

Wird der Durchmesser des Kreises, auf dem die Elektroden symmetrisch angeordnet sind, mit α bezeichnet, dann beträgt an der Elektrode 2 die Magnetfeldstärke H₁ , die von dem Strom in der Elektrode 1 erzeugt wird, ungefähr

Da der Abstand r in diesem Falle gleich ((/3/2) · α ist, ist H₁ ungefähr halb so grüß wie der Wert, der sich für einen unendlich langen elektrischen Leiter berechnet.

In ähnlicher Weise kann die Magnetfeldstärke (Magnetisierungsstärke) W₃, die von dem durch die Elektrode 3 fließenden Strom an der Elektrode 2 erzeugt wird, wie folgt dargestellt werden:

H₃:

2πα\/ϊ

Die gesamte Feldstärke H₁ ₊₃ an der Elektrode 2, die von den durch die Elektroden 1 und 3 fließenden Strömen erzeugt wird, kann durch die veklorielle Addition von H₁ und H₃ ermittelt werden, wobei zu berücksichtigen ist, daß es sich bei den Strömen Z₁ und /₃ um Wechselströme mit einer Phasendifferenz von 120° handelt. Wird der Höchstwert des Elektroden-Wechselstromes mit /bezeichnet, dann ist

4πα

Beispielsweise kann bei einem Ofen für eine Charge von 100 Tonnen der Durchmesser a = 1,5 m betragen und der Elektrodensirom einen Wert von 50 kA effektiv haben. In diesem Fall beträgt die Magnetfeldstärke H₁₊₃ rund 3750 A/m, was einer Magnetflußdichte von 50 Gauss entspricht.

Eine unter dem Ofen montierte Magnetspule wird in einem Abstand von den Lichtbogen angeordnet, welcher der Dicke der Bodenausmauerung und der Tiefe des Stahlschmelzenbades, im angegebenen Beispiel ungefähr 1,5 m, beträgt. Eine Magnetflußdichte von 50 Gauss an den Lichtbogen würde einen Spulendurchmesser von 1 m und 200000 Amperwindungen erforderlich machen, beispielsweise eine Wicklung mit 100 Windungen und einen Strom von 2000 A.

Wie beschrieben, lenkt ein bestimmter Richtungsteil des von der Spule erzeugten Magnetfeldes den Lichtbogen während der negativen Halbwelle in eine Richtung ab und während der positiven Halbwelle in eine andere Richtung. Weil die Abnutzung der Ofenwandung auch von der jeweiligen Richtung des Lichtbogenstromes abhängig ist, ist es vorteilhaft, wenn das Magnetfeld der Magnetspule beispielsweise periodisch umgekehrt wird, um eine bestmögliche Verteilung der Ofenwandungsabnutzung zu erzielen. Dies läßt sich dadurch erreichen, daß zur Erregung der Magnetspule ein niederfrequenter Strom verwendet wird, wobei diese Niederfrequenz eine Frequenz ist, die beträchtlich unter der Frequenz des Lichtbogenstromes, vorzugsweise unter 25 Hz liegt, und sogar noch unter 1 Hz liegen kann.
Der Mantel des Ofenbodens sollte, wie vorstehend erläutert, aus einem nichtmagnetischen Werkstoff hergestellt sein, beispielsweise aus nichtrostendem Stahl, damit der Magnetfluß von der Spule aus den Ofenboden durchdringen kann. Es ist jedoch nicht notwendig, daß der gesamte Bodenmantel nichtmagnetisch ist. vielmehr muß nur der unmittelbar über der Spule befindliche und der der Spule benachbarte Teil nichtmagnetisch sein. So kann beispielsweise der Durchmesser des Teils des nichtmagnetischen Ofenbodenmanlels zwei- bis dreimal so groß sein wie der Durchmesser der Magnetspule. Es ist auch möglich, die Magnetspule zwischen dem Ofenbodenmantel und der Ofenbodenausmauerung anzuordnen, wobei dann der gesamte Ofenbodenmantel aus einem magnetischen Werkstoff bestehen kann.
Zur Verstärkung der Magnelfeldstärke der Spule im Bereich der Lichtbogen kann die Magnetspule mit einem Eisenkern versehen werden, der den Luftspalt im Inneren der Spule vollständig oder teilweise ausfüllt. Zusätzlich kann die Spulenhaltevorrichtung so ausgelegt werden, daß sie als äußere Magnetjochvorrichlung arbeitet, wie auch der magnetische Teil des Ofenbodens und des Ofenmantels darin einen Teil des Magnetkreises bilden, um die magnetische Feldstärke der Spule an den Lichtbogen zu verstärken.
Dieser Zustand ist in Fig. 5 und Fig. 6 dargestellt.

Hier ist nur ein kleiner Teil 6 des Bodenmantels nichtmagnetisch. Die Bezugsziffer 14 steht für einen Eisenkern in der Magnetspule 8, während mit der Bezugsziffer 15 ein Haltegestänge aus magnetischem Werkstoff gekennzeichnet ist, das für den Magnetfluß als externes Joch herangezogen wird. In gewisser Weise arbeiten auch die magnetische Ofenwandung und der periphere Bodenmantelleil 5 wie eine Jochvorrichtung. Das Haltegestänge kann direkt unter den Elektroden angeordnet werden, damit das Magnetfeld nur im Bereich der Lichtbögen verstärkt wird.

Die Spulenhaltevorrichtung ist an einem Beispiel dargestellt. Im Rahmen der Erfindung sind jedoch auch andere Anordnungen der Magnetjoche, der Kerne und Spulen, die die Verteilung und Richtung des Magnetflusses im Inneren des Ofens beeinflussen, möglich. So können die Magnetspulen beispielsweise rings um die drei Träger IS angeordnet und montiert werden. Ein anderes Anwendungsbeispiel ist die Flachspule, die von mehreren radial ausgerichteten Magnetjochvorrichtungen gehalten wird.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

I. Verfahren zur Ablenkung der Lichtbögen¹ eines Drehstrom-Lichtbogenofens mittels eines den jeweiligen Lichtbogen oberhalb der Ofencharge schneidenden Ablenkmagnetfeldes, dadurch gekennzeichnet, daß für alle Elektroden gemeinsam ein Ablenkmagnetfeld unterhalb des Ofenbodens erzeugt wird, dessen Polarität wenigstens während einer Penode, die die vollständige Periode des Elektrodenstroms deutlich übersteigt, gleich bleibt, derart, daß die Lichtbogen abwechselnd zu beiden Seiten der Richtungen abgelenkt werden, in die die Lichtbogen durch jene Magnetfelder gebracht werden, welche von den Elektrodenströmen allein aufgebaut verden.

?. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Polarität des Ablenkmagnelfeldes konstant ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Polarität des Ablenkmagnetfeldes mit einer Frequenz wechselt, die gegenüber der Frequenz der Elektrodenströme um mehr als die Hälfte kleiner ist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Feldstärke des Ablenkmagnetfeldes variiert wird.

5. Drehstrom-Lichtbogenofen zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, umfassend eine elektromagnetische Spulenanordnung zur Erzeugung des Ablenkmagnetfeldes, dadurch gekennzeichnet, daß unter der Bodenausmauerung des Ofens eine elektromagnetische Spule (8) angeordnet ist, die von einer Stromversorgungsvorrichtung (17) mit einem Erregerstrom gespeist wird, dessen Polarität wenigstens während einer Periode, die deutlich größer ist als die Periode der Elektrodenströme, gleich bleibt, und die ein zu den Elektroden (1—3) symmetrisches, die Lichtbögen irn Ofen über der Ofencharge schneidendes Ablenkmagnetfeld erzeugt.

6. Drehstrom-Lichtbogenofen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Erregerstrom ein Gleichstrom ist.

7. Drehstrom-Lichtbogenofen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Erregerstrom ein Wechselstrom ist, dessen Frequenz gegenüber der Frequenz der Elektrodenströme um mehr als die Hälfte kleiner ist.

8. Drehslrom-Lichtbogenofen nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Stärke des Erregerstroms variabel ist.

9. Drehslrom-Lichtbogenofen nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die elektromagnetische Spule (8) außerhalb des Ofens in der Nähe und unter einem nicht-magnetischen Manteheil dieses Ofens angeordnet ist.

10. Drehstrom-Lich(bogenofen nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die elektromagnetische Spule (8) einen Magnerkern (14) und eine Magnetjochvorrichtung (15) zur Erhöhung der Feldstärke des Ablenkmagnelfeldes im Inneren des Ofens aufweist.

II. Drehstrom-Lichtbogenofen nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Spulenhalterung (15) innerhalb des Magnetkreises einen Magnetkern oder eine Jochvorrichtung bildet.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie einen Drehstrom-Lichtbogenofen nach dem Oberbegriff des Pantentanspruchs 5.

In elektrischen Dreiphasen-Wechselstrom-Lichtbogenöfen erfolgt das Abbrennen der Lichtbogen zwischen drei Elektroden und dem im Ofen befindlichen Schmelzgut, beispielsweise dem Stahlschrott, der Stahl- oder Eisenschmelze. Die Elektroden bestehen hierbei üblicherweise aus Graphit oder Söderbergelektroden und sind im allgemeinen in symmetrischer Dreiecksfoim angeordnet, wobei jede Elektrode mit der ihr zugeordneten Phase eines Drehstromanschlusses in Verbindung steht. Das Abbrennen der Lichtbogen erfolgt nicht vertikal, die Lichtbogen sind vielmehr von den Elektroden aus nach außen gegen begrenzte Bereiche der Ofenwandung hin gerichtet, die allgemein als Überhitzungsbereiche des Ofens bezeichnet werden.

Der Grund für das Ausweichen der Lichtbogen nach außen ist darin zu sehen, daß jeder der Lichtbogen dem Einfluß eines Magnetfeldes unterworfen ist, das von den Strömen in den beiden anderen Elektroden aufgebaut wird. Für ein Drehstrom-Anschlußsystem kann dieses Magnetfeld durch einen Feldvektor an jeder Elektrode dargestellt werden, dessen Größe konstant ist, dessen Richtung sich aber derart ändert, daß sich dieser Feldvektor über einen vollen Kreis, d.h. über 360°, während einer vollständigen Wechselstromperiode dreht. Die Phasenlage ist derart, daß immer dann, wenn der Elektrodenstrom durch Null geht, der Feldvektor abwechselnd auf das Zentrum des Ofens und radial auswärts zur Ofenwandung hinweist.

Das rotierende Magnetfeld steht nun mit dem Lichlbogenstrom derart in Wechselwirkung, daß auf den Lichtbogen eine Kraft einwirkt, die nach dem Gesetz von Biot-Savart das vektorielle Produkt aus dem Lichtbogenstrom und der magnetischen Flußdichte ist. Damit aber wird während einer Halbperiode von 0° bis 180° ein jeder Lichtbogen gezwungen, sich hauptsächlich längs einer geschlossenen Bahn zu bewegen, die gegenüber der Mittelachse der Elektrode exzentrisch zur benachbarten Ofenwandung hin angeordnet und ausgerichtet ist. In dem Augenblick, in dem der Lichtbogenstrom seinen Maximalwert erreicht, weicht der Lichtbogen radial zur Ofenwandung hin aus. Während der sodann folgenden Halbperiode von 180° bis 360° haben der Magnetfeldvektor und der Lichtbogenstrom die umgekehrte Richtung. Hierdurch wird die gleiche Bewegung des Lichtbogens während der negativen und positiven Halbperioden des Lichtbogenstromes wiederholt.

Das zuvor beschriebene Verhalten der Lichtbogen bedeutet, daß die Wärmeabstrahlung ebenso wie heiße Gase sowie z.B. Schlackenspritzer und Stahlschmelzenspritzer, die von einem jeden Lichtbogen verursacht werden, mit maximaler Kraft gegen Bereiche der Ofenwandung gedrückt werden, die jeder Elektrode benachbart sind, was zur Folge hat, daß die Abnutzung der Ofenwandung in diesen Bereichen, d.h. in den Überhitzungsbereichen, besonders groß ist.

In der US-Patentschrift Nr. 3406241 ist bereits vorgeschlagen worden, einen elektrischen Drehstrom-Lichtbogenofen mit drei verfahrbaren Magnetsonden zu versehen, die vor jeder Elektrode oberhalb der Schmelzenoberfläche in den Ofen eingeführt werden, um die Lichtbogen aus den Ofenwandungsbereichen, die den Elektroden benachbart sind, zurückzudrücken. Diese Magnetsonden werden von einem Wechselstrom beaufschlagt, der mit dem Elektrodenstrom nicht die gleiche Phasenlage, wohl aber die gleiche Frequenz hat. Diese Anord-