DE2806269C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Überwachungsanordnung für Gleich­ strom-Lichtbogenöfen gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1. Die Anordnung dient zur Überwachung des Kontaktes an der Start­ elektrode bzw. an der Badelektrode.

In einem Gleichstrom-Lichtbogenofen liegen im Starkstromkreis zwei während verschiedener Betriebsphasen wirksame Elemente, nämlich die Startelek­ trode, die mit ungeschmolzenem chargiertem Schrott einen Kontakt herstellt, und die Badelektrode, die mit der Schmelze einen Kon­ takt herstellt. Die erstgenannte Kontaktherstellung wird beim Anfahren des Ofens vorgenommen. Ihr Zweck besteht darin, einen Schmelzensumpf zu erzeugen, der später einen Kontakt zwischen der Schmelze und der Badelektrode herstellen soll. Jeder der beiden genannten Kontakte muß gut sein, d. h. er muß einen ge­ ringen Übergangswiderstand haben, damit der Ofen zufriedenstel­ lend arbeiten kann. Bei einem schlechten Kontakt findet eine Leistungsverbrauch und eine Wärmeentwicklung an Stellen statt, wo diese schädlich sind. Ist beispielsweise der Kon­ takt zwischen der Startelektrode und dem Schrott schlecht, so entsteht ein zusätzlicher Lichtbogen, was einen erhöhten Elektrodenverschleiß zur Folge hat. Ist der Kontakt zwischen der Schmelze und der Badelektrode schlecht, was z. B. dann der Fall sein kann, wenn die Startelektrode zu früh zurückgezogen wird oder der Ofen zu früh in die Schlackenlage gekippt wird, so kommt es zu einer Überhitzung und evtl. zu einer Lichtbo­ genbildung in dem noch zu schwachen Schmelzenstrang in der Kontaktrinne zwischen Stahlbad und Badelektrode. Hierdurch entsteht ein starker Futterverschleiß in der Kontaktrinne.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zu entwickeln, durch die die Güte der beiden genannten Kontakte überwacht werden kann.

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

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteran­ sprüchen genannt.

Durch die Anordnung nach der Erfindung wird ein mangelhafter Kontakt zwischen der Startelektrode und dem Schrott bzw. zwischen der Badelektrode und der Schmelze angezeigt. Hier­ durch kann vermeiden werden, daß der Ofen aufgrund einer fal­ schen Bedienung oder eines Versehens mit schlechten Kontakt­ stellen arbeitet. Auch erhält man hierdurch eine Möglichkeit zum Alarmgeben oder zum selbsttätigen Einleiten von Notmaßnahmen. Die Anordnung ist einfach, wirtschaftlich und betriebssicher.

Anhand der Figuren soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigt

Fig. 1 ein Schaltschema für einen Gleichstrom-Lichtbogen­ ofen,

Fig. 2 ein Ersatzschaltschema des Schaltschemas gemäß Fig. 1.

Die in Fig. 1 mit 1 bezeichnete Charge ist in einem Ofengefäß 2 eingeschlossen. Mit 3 ist der Ofengefäßmantel (Ofenhülle) be­ zeichnet, der bei 14 geerdet ist. Die Lichtbogenelektrode 5 ist an den negativen Pol der Speisegleichspannungsquelle angeschlos­ sen, also als Kathode geschaltet. Diese Lichtbogenelektrode be­ steht normalerweise aus Grafit oder ist als selbstbackende Elektrode ausgebildet. Zwischen der Elektrode 6 und der Charge wird ein Lichtbogen 15 erzeugt. Die Startelektrode 6 soll im Augenblick des Anfahrens des Ofens einen Strom durch den festen chargierten Schrott ermöglichen, um dadurch einen Schmelzensumpf für die spätere Kontaktbildung mit der Badelektrode 7 zu erzeugen. Nachdem dieser Kontakt hergestellt ist, kommutiert der Strom auf übliche Weise von der Startelektrode 6 zur Badelektrode 7, und die Startelektrode 6 kann aus dem Bad herausgezogen werden. Die Badelektrode ist wie die Startelektrode an den positiven Pol der Gleichstromquelle angeschlossen.

Fig. 2 zeigt ein Ersatzschaltschema des Ofens gemäß Fig. 1, aus welchem die Verteilung der Widerstände in den elektrischen Krei­ sen ersichtlich ist. Soweit in Fig. 2 dieselben Bezugszeichen wie in Fig. 1 verwendet werden, handelt es sich um dieselben Gegenstände wie in Fig. 1. Der Widerstand 4 beschreibt symbo­ lisch den Übergangswiderstand zwischen der Charge und dem Ofen­ gefäßmantel. (In Wirklichkeit ist zwischen der Charge und dem Ofengefäß kein separater Widerstand vorhanden.) Der Schalter 8 symbolisiert das Herunterfahren und Herauffahren der Startelek­ trode, als die Ein- und Ausschaltfunktion zwischen der Start­ elektrode und der Charge beim Anfahren des Ofens. Auch zwischen der Badelektrode und der Charge gibt es die beiden Zustände "Kontakt vorhanden" und "Kontakt nicht vorhanden". Diese bei­ den Zustände werden durch den Schalter 9 symbolisiert. Die Widerstände 10 und 11 symbolisiert die Leitungswiderstände zwischen der Badelektrode bzw. der Startelektrode und dem posi­ tiven Pol der Gleichspannungsquelle. 12 ist ein Spannungsmeßgerät und 13 ein Spannungsrelais. Beide Geräte sind zwischen dem Ofen­ gefäßmantel 3 und dem positiven Pol der Gleichspannungsquelle angeschlossen.

Während des Anfahrens ist die Startelektrode 6 auf die feste Charge heruntergefahren, was bedeutet, daß der Schalter 8 ge­ schlossen ist. Zur gleichen Zeit ist der Schalter 9 noch offen. Der positive Pol der Gleichspannungsquelle nimmt dann im Ver­ hältnis zur Erde eine Spannung an, die von dem Spannungsfall am Widerstand 10 abhängt. Diese Spannung wird vom Spannungs­ meßgerät 12 gemessen und vom Relais 13 erfaßt. Wenn der Kontakt zwischen der Startelektrode und dem Schrott schlecht ist, so bedeutet dies, daß im Ersatzschaltbild der geschlossene Schal­ ter 8 durch einen Widerstand ersetzt wird. Dadurch steigt die am Relais 13 und dem Spannungsmeßgerät 12 anliegende Spannung von einem normalen Wert auf einen erhöhten Wert. Wenn dabei ein im voraus eingestellter Spannungswert überschritten wird, spricht, beispielsweise über den Relaiskontakt 16, eine Alarmeinrichtung an.

Wenn der Schmelzverlauf so weit fortgeschritten ist, daß die Schmelze Kontakt mit der Badelektrode 7 bekommt, so bedeutet dies im Ersatzschema, daß der Kontakt 9 geschlossen wird. Die Startelektrode 6 kann nun hochgezogen werden, d. h. der Schalter 8 wird geöffnet. Ist der Schmelzkontakt zur Badelektrode gut, so erfassen die Geräte 12 und 13 eine niedrige Spannung. Ist der Schmelzkontakt schlecht, so steigt die erfaßte Spannung an. Ein schlechter Kontakt zur Badelektrode ist für die Betriebssicherheit des Ofens potentiell gefährlicher als ein schlecher Kontakt zur Startelektrode. Deshalb soll der Ofenschalter, über den der Ofen gespeist wird, abschalten, wenn die gemessene Span­ nung infolge eines schlechten Kontaktes der Badelektrode ei­ nen bestimmten Wert überschreitet. Die genannte Abschaltung kann durch den Relaiskontakt 17 bewirkt werden. Die Spannungs­ werte, bei denen das Alarmsignal und das Ofenabschaltsignal ausgelöst werden, können gleich groß oder verschieden groß sein.

Der Widerstand 4 ist eine Folge des Betriebs, und seine Größe wird von der Schlacke, dem Abrinnen usw. bestimmt. Die Relais­ signale sollen zeitverzögert sein, um bei elektrischen Aus­ gleichsvorgängen, d. h. kurzzeitigen, vorübergehenden Verläufen, ein Auslösen zu vermeiden. Die Zeitverzögerung soll auf einige Sekunden eingestellt sein und kann eventuell auch im Relais 13 eingestellt werden.

Da die zu überwachende Spannung vom Lichtbogenstrom abhängig ist, kann es eventuell zweckmäßig sein, den Quotienten zwischen Span­ nung und Strom zu bilden, z. B. mit einem Differentialrelais, und somit die Kontaktwiderstände direkt zu überwachen.

Die Überwachungsanordnung spricht nicht an, bevor nicht die Oberflächenleitung, d. h. die leitende Verbindung über den Wider­ stand 4, entstanden ist. Um bereits zu Beginn der ersten Schmelze eines neu ausgekleideten Ofens eine richtige Überwachung zu erhalten, kann man zwischen Charge und Gefäß eine einfache provisorische Verbindung, beispielsweise über ein durch die Schlackenluke gehendes Abstecheisen, vorsehen. Man kann na­ türlich auch von Anfang an einen dünnen Leiter in die Boden­ auskleidung einmauern, der den Ofenraum elektrisch mit dem Boden verbindet.

Claims (4)

1. Überwachungsanordnung an Gleichstrom-Lichtbogenöfen mit mindestens einer als Kathode geschalteten Lichtbogenelek­ trode, einer Startelektrode und einer Badelektrode, zur Überwachung des Kontakts an der Startelektrode beziehungs­ weise an der Badelektrode, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Ofengefäßmantel (3) des Ofenge­ fäßes (2) und der positive Pol der Speisegleichspannung mit einer Einrichtung zur Messung oder Abtastung der elek­ trischen Spannung oder des Widerstandes zwischen ihnen verbunden sind.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zwischen dem positiven Pol der Speisegleichspannung und dem Ofengefäßmantel ein Relais zur Auslösung eines Signals beim Überschreiten eines oder mehrerer Spannungs- oder Widerstandswerte geschaltet ist.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Relais mit einer Alarmvorrichtung und/oder einem Organ zur Auslösung des Ofenschalters verbunden ist.

4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine Einrichtung zur Zeitverzögerung des Alarms und/oder der Schalterauslösung vorhanden ist.