DE3007879A1 - Mit gleichstrom gespeister lichtbogenofen - Google Patents

Mit gleichstrom gespeister lichtbogenofen

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DE3007879A1
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Sven-Einar Dipl Ing Stenkvist
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ABB Norden Holding AB
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    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D11/00—Arrangement of elements for electric heating in or on furnaces
    • F27D11/08—Heating by electric discharge, e.g. arc discharge
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C5/00—Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
    • C21C5/52—Manufacture of steel in electric furnaces
    • C21C5/5229—Manufacture of steel in electric furnaces in a direct current [DC] electric arc furnace
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B7/00—Heating by electric discharge
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Description

Mit Gleichstrom gespeister Lichtbogenofen
Die Erfindung bezieht sich auf einen mit Gleichstrom gespeisten Lichtbogenofen gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Bei gleichstromgespeisten Lichtbogenöfen erfolgt die Stromzufuhr in der Regel von einer Gleichrichteranordnung, die an der Seite des Ofens angeordnet ist. Durch die Stromzuleiter zum Ofen wird eine Kraft auf den Lichtbogen ausgeübt, die diesen schrägstellt. Die Kraft ergibt sich nach dem Biot-Savartschen Gesetz F=BxI, wobei F der Vektor der auf den Lichtbogen wirkenden Kraft ist, B der Induktionsvektor des vom Strom in den Stromleitern erregten magnetischen Feldes ist und I der Stromdichtevektor des Lichtbogenstroms ist. Durch die Schrägstellung des Lichtbogens erfolgt ein ungleichmäßiger Verschleiß sowie andere Schäden am Ofen. Die Schrägstellung des Lichtbogens erfolgt im wesentlichen von der Seite weg, von der die Stromzufuhr erfolgt.
Man hat versucht, diese Probleme auf verschiedene Veise zu bewältigen, beispielsweise durch Anbringung entgegengerichteter
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Magnetfelder, die von Magnetspulen erzeugt werden, welche an der Seite des Ofengefäßes oder unter dem Boden des Ofens angebracht sind. Dies kompliziert jedoch die Ofenkonstruktion und ist u.a. aus Platzgründen oft nur schwer durchführbar.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das oben aufgezeigte Problem der Schrägstellung in einer Weise zu lösen, bei der auf besondere Magnetspul.en verzichtet werden kann.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein mit Gleichstrom gespeister Lichtbogenofen gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 vorgeschlagen, welcher erfindungsgemäß die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkmale hat.
Vorteilhafte Weiterbildungen des Ofens nach der Erfindung sind in den Unteransprüchen genannt.
Durch die erfindungsgemäße Anordnung erhält man ein unsymmetrisches Feld um die Elektrode, das dem vorstehend genannten Feld von den Zuleitern zu dem Bodenkontakt und eventuell zur Elektrode entgegenwirkt, so daß um die Elektrode ein resultierendes Feld entsteht, das keine Schrägstellung des Lichtbogens verursacht. Auf diese Weise erhält man einen symmetrischen, gerade nach unten gerichteten Lichtbogen und vermeidet den ungleichmäßigen Verschleiß und die anderen genannten Nachteile.
Anhand der in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele soll
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die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen
Fig. 1 eine Ausführungsform eines Lichtbogenofens gemäß
der Erfindung in Seitenansicht, Fig. 2 den Lichtbogenofen gemäß Fig. 1 im Schnitt von oben
gesehen,
Fig. 3 eine andere Ausführungsform eines Ofens gemäß der
Erfindung--von der Seite gesehen, Fig. 4 den Ofen gemäß Fig. 3 im Schnitt von oben gesehen.
Der Ofen nach Figur 1, der mit Gleichstrom gespeist wird, enthält eine Lichtbogenelektrode 1, die symmetrisch durch das Ofengewölbe 6 hindurchgezogen ist. Die Elektrode ist über den Zuleiter 2 an den negativen Pol einer Gleichstromquelle angeschlossen. Der Ofen hat einen symmetrisch angeordneten Bodenkontakt 7, der über Zuleiter 3 an den Pluspol der Gleichstromquelle angeschlossen ist. Die Anzahl der Zuleiter beträgt im Beispiel zwei, doch kann sie auch größer sein.
Das Ofengefäß 8 hat einen Mantel oder eine Wand, der/die aus zwei Abschnitten 4 und 5 besteht. Der eine Abschnitt 4 überdeckt den Bereich des Ofenkörpers, an dem sich die Zuleiter 2, 3 befinden, und liegt symmetrisch in bezug auf diese Zuleiter. Dieser Abschnitt 4 besteht aus ferromagnetischem Material. Dieser Abschnitt 4 kann einen unterschiedlich großen Teil des Umfanges des Ofengefäßes umfassen. Vorzugsweise erstreckt er sich über mehr als 180 des Umfanges, so wie es in Figur 2 dargestellt ist.
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Der andere Abschnitt 5 besteht aus nicht-ferromagnetischem Material. Als geeignetes Material kann ferromagnetisches Blech in dem Abschnitt 4 und rostfreies Blech in dem Abschnitt 5 genannt werden. Der Abschnitt 4 wirkt kurzschließend auf einen Teil des magnetischen Pfades, den das magnetische Feld, das vom Strom durch die Elektrode 1 erregt wird, ohne den Abschnitt 4 vorfinden würde. Dadurch wird dieses magnetische Feld derart unsymmetrisch, daß es dem Feld von den Zuleitern 2, 3 entgegenwirkt, welches sonst die genannte Schrägstellung des Lichtbogens zur Folge haben würde. Mit einem richtig angepaßten Mantel bzw. einem richtig angepaßten Abschnitt 4 kann ein solcher Kompensationszustand erreicht werden, bei dem der Lichtbogen vollkommen vertikal brennt. Der magnetische Abschnitt 5 erstreckt sich im gezeigten Fall über ein Viertel des Umfanges. Im Prinzip kann man sagen, daß dieser Abschnitt sich etwa über einen Bereich von einem Zehntel bis zur Hälfte des Umfanges erstrecken kann, während der ferromagnetische Abschnitt 4 sich über den Rest des Umfanges, und zwar dort, wo sich die Zuleiter befinden, erstreckt.
Die Ofenkonstruktion gemäß Figur 1 und 2 kann eventuell auch mit zwei Steuermagneten ergänzt werden, doch im Prinzip ist es möglich, das Problem ohne Steuermagnete zu lösen.
Figur 3 zeigt einen Lichtbogenofen, der ebenfalls mit Gleichstrom gespeist wird und eine symmetrisch durch das Ofengewölbe 16 verlaufende Lichtbogenelektrode 11 hat. Die Elektrode 11 ist
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über den Zuleiter 12 an den negativen Pol einer Gleichstromquelle angeschlossen. Der Ofen hat ebenfalls einen symmetrisch angeordneten Bodenkontakt 17, der über Zuleiter 13 an dem Pluspol der Gleichstromquelle angeschlossen ist. Auch hier sind zwei Zuleiter 13 vorhanden, doch kann auch eine andere Anzahl von Zuleitern vorkommen.
Das Ofengefäß 18 ist..von einem Mantel oder einer Wand umgeben, der/die in der Regel aus ferromagnetischem Material besteht, aber auch aus nicht-ferromagnetischem Material bestehen kann. Dieser Mantel 14 besteht über seinen gesamten Umfang aus demselben Material. Außerhalb des Ofenmantels 14 befindet sich im Bereich der Züleiter 12, 13 zur Elektrode 11 und zum Bodenkontakt 17 ein Blechabschnitt 15 aus ferromagnetischem Material. Dieser Blechabschnitt wird vorzugsweise derart bogenförmig ausgebildet, daß er konzentrisch in bezug auf den Mantel 14 in einem gewissen Abstand von diesem liegt. Der Abschnitt 15 wird vorzugsweise so angeordnet, daß er sich zu beiden Seiten des Zuleiters 1.2 zur Elektrode 11 gleich weit erstreckt. Ferner erfolgt die Anordnung des Abschnittes 15 vorzugsweise derart, daß sein Abstand zum Ofenmantel 14 variierbar ist, was beispielsweise durch eine nicht dargestellte Betätigungsvorrichtung geschehen kann (siehe in Fig. 1 die Bezugszeichen 19).
Durch die vorzugsweise konzentrische Anordnung des Abschnittes 15 zum Ofenmantel 14 wird ein konstanter Abstand zwischen Abschnitt 15 und Ofenmantel 14 erreicht. Durch geeignete Wahl des
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Mittelpunktswinkels des bogenförmigen Abschnittes 15 und durch Einstellung des Abstandes zwischen Abschnitt 15 und Ofenmantel 14 kann die Lage des Lichtbogens derart beeinflußt werden, daß dieser in vertikaler Richtung verläuft und somit der genannte Verschleiß vermieden wird. Selbstverständlich kann der Blechabschnitt 15 auch eine andere als die in Fig. 4 dargestellte Form haben, und der Abschnitt 15 kann auch aus mehreren Teilen zusammengesetzt sein,.
Als Grundregel kann gesagt werden, daß der Abschnitt 15 sich etwa über 10 bis 50% des Ofenumfanges erstrecken soll.
Auch die Ofenkonstruktion nach Figur 3 und 4 kann mit Steuermagneten ergänzt werden, doch ist es im Prinzip möglich, das Problem ohne solche Steuermagnete zu lösen.
Die Erfindung kann im Rahmen des offenbarten allgemeinen Erfindungsgedankens in vielfacher Weise variiert werden.
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Claims (7)

PATENTANSPRÜCHE:
1. Mit Gleichstrom gespeister Lichtbogenofen mit mindestens einer Elektrode und mindestens einem Bodenkontakt, dadurch gekennzeichnet, daß am Ofengefäß (8,18) an dem Teil des Ofenmantels, wo die Zuleiter (2, 3, 12, 13) zu dem Bodenkontakt (7, 17) und eventuell zu der Elektrode verlaufen, ein Blechabschnitt aus ferromagnetischem Material (4, 15) angeordnet ist.
2. Mit Gleichstrom gespeister Lichtbogenofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ofengefäß (8) einen Mantel oder eine Wand hat, der/die in zwei Abschnitten (4, 5) aufgeteilt ist, die sich über je einen Teil des Umfanges erstrecken, wobei der eine Abschnitt (4) den Bereich mit den Zuleitern (2, 3) für den Bodenkontakt (7) und eventuell für die Elektrode umfaßt und aus ferromagnetischem Material besteht, während der andere Abschnitt 5 sich über den Rest des Umfanges erstreckt und aus nicht-ferromagnetischem Material besteht.
3. Mit Gleichstrom gespeister Lichtbogenofen nach Anspruch2, dadurch gekennzeichnet, daß der aus ferromagnetischem Material
bestehende Abschnitt (4, 15) sich über mindestens 180° des Umfanges erstreckt.
4. Mit Gleichstrom gespeister Lichtbogenofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der aus ferro-
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magnetischem Material bestehende Abschnitt (4,15) symmetrisch zu beiden Seiten der Zuleiter(3, 13) zum Bodenkontakt liegt.
5. Mit Gleichstrom gespeister Lichtbogenofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Bodenkontakt (7) in der Mitte des Ofenbodens liegt.
6. Mit Gleichstrom gespeister Lichtbogenofen nach Anspruch 1, 4 oder dadurch gekennzeichnet, daß der aus ferromagnetischem Material bestehende Abschnitt aus einem vorzugsweise zum Ofenmantel (14) konzentrisch angeordneten Blech (15) besteht, das sich über einen kleineren Teil des Ofenumfanges erstreckt und vorzugsweise zu beiden-'Seiten der Zuleiter (12) zur Elektrode (11) dieselbe Ausdehnung hat.
7. Mit Gleichstrom gespeister Lichtbogenofen nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Blechabschnitt (15) zum Ofen hin und vom Ofen fort verschoben werden kann.
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DE19803007879 1979-03-12 1980-03-01 Mit gleichstrom gespeister lichtbogenofen Withdrawn DE3007879A1 (de)

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