DE3413033C2

DE3413033C2 -

Info

Publication number: DE3413033C2
Application number: DE3413033A
Authority: DE
Inventors: Ewald 4270 Dorsten De Feuerstacke; Friedrich Dr.-Ing. 4020 Mettmann De Nordmeyer; Hans Joachim 4130 Moers De Schubert
Original assignee: Mannesmann AG
Current assignee: Vodafone GmbH
Priority date: 1984-04-04
Filing date: 1984-04-04
Publication date: 1989-05-18
Also published as: IN164160B; DE3413033A1; JPH0675432B2; BR8501557A; JPS60220596A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verminderung der während des Betriebes auftretenden horizontalen Schwingungen einer Elektrode gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 5.

Während des Schmelzprozesses in Lichtbogenöfen, insbesondere beim Einschmelzen von Schrott, wird die Elektrode durch elektrodynamische Kräfte und durch mechanische Rückstellkräfte der Elektrode sowie des Traggerüstes horizontal bewegt. Die Folge sind mechanische Schädigungen der relativ spröden Graphitelektrode, in Grenzfällen kommt es zum Bruch der Elektrode. Eine hohe Bruchgefahr der Elektrode besteht immer dann, wenn das elektrodynamische Schwingsystem sich selbst erregt und in Resonanz zur Eigenfrequenz der Elektrode und des Traggerüstes schwingt.

Aus der DE-OS 28 41 857 ist eine Anordnung zur Vermeidung von Schwingungen der Elektrodenarme von Lichtbogenöfen mit einer dem Impedanzregler vorgeschalteten Dämpfungseinrichtung bekannt.

Nachteil dieser Anordnung ist es, daß die Dämpfungseinrichtung immer erst dann einsetzen kann, wenn die Elektrode sich bewegt hat, da die vorgeschaltete Impedanzregelung ausschließlich auf eine Änderung des Stromes und der Spannung anspricht. Strom und Spannung sind abhängig von der Länge des Lichtbogens, der sich beim Lichtbogenofen in vertikaler Richtung ausbildet. Die Impedanzregelung kann somit immer erst dann ansprechen, wenn die horizontale Bewegung der Elektrode eine Größe erreicht hat, die den Lichtbogen in seiner Länge in vertikaler Richtung deutlich ändert. Das bedeutet aber, daß die Elektrode bereits schwingt, bevor die Regelung reagieren kann. Da die Graphitelektrode sehr spröde ist, können bereits wenige Schwingungen zu Schädigungen führen.

Ein weiterer Nachteil ist die Länge der Regelstrecke. Eine Änderung der Lichtbogenlänge an der Elektrodenspitze wird als Strom- oder Spannungssignal vom Impedanzregler und vom Dämpfungsglied außerhalb des Ofens verarbeitet, an das Stellglied weitergegeben, welches über eine Antriebseinheit das Traggerüst und damit die Elektrode bewegt.

Hinzu tritt, daß bei der großen Anzahl der zur Regelung erforderlichen Bausteine nicht nur das Regelsystem unsicherer wird, sondern es nimmt auch die Feinfühligkeit der Erfassung und die Reaktionsschnelligkeit des Regelsystems ab.

Diese Nachteile treffen im wesentlichen auch auf die Dämpfungsanordnung gemäß der DE-OS 31 14 145 zu. Hier wird dem Tragarm, der die Elektrode hält, ein Resonanzabsorber zugeordnet, dessen Eigenfrequenz auf die Frequenz des Systems Tragarm/Elektrode für Nickschwingungen in der Ebene Tragarm/Elektrode abgestimmt ist. Als Schwingungstilger können Federn oder Elektromagneten verwendet werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die oben erwähnten Nachteile zu vermeiden und unabhängig von der Elektrodenregelung die Elektrodenbrüche zu verhindern, die durch horizontale Schwingungen verursacht werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Verfahren nach Anspruch 1 und die Anordnung nach Anspruch 5 gelöst; vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Ansprüchen 2 bis 4 und 6 bis 12 dargelegt.

Kerngedanke der Erfindung ist es, daß der Elektrode durch eine vertikal gerichtete Anregung eine Schwingung aufgezwungen wird, die ein horizontales Schwingen der Elektrode im Resonanzbereich verhindert.

Der Vorteil dieses Verfahrens besteht darin, daß aktiv in das Schwingverhalten der Elektrode eingegriffen wird, also bevor die Elektrode im kritischen Frequenzbereich horizontal schwingt.

Die Kurvenform der durch den Oszillator erzwungenen Schwingung ist frei wählbar. Eine rechteckige Kurvenform der Schwingungsanregung wird bevorzugt.

Der Aufbau des Oszillators ist einfach. Er kann an beliebiger Stelle mechanisch in den Kraftfluß der Elektrodentrageinrichtung eingefügt werden.

Er kann aber auch unter Mitbenutzung der Impedanzregelung oder unabhängig davon in die Elektrodenhöhenverstellung eingreifen.

Die Erfindung wird anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Oszillator, der dem Stellglied der Impedanzregelung vorgeschaltet ist,

Fig. 2 einen Oszillator, der auf dem Arbeitszylinder arbeitet,

Fig. 3 einen Oszillator, der direkt die Elektrode bewegt.

Die Fig. 1 zeigt den Lichtbogenofen 6 mit der Schmelze 7 und der vertikal darüber angeordneten Elektrode 1. Die Elektrode 1 ist mittels der Elektrodenfassung 23 lösbar am Tragarm 22 befestigt. Der Tragarm 22 und die Tragsäule 21 bilden das Traggerüst 2.

Das Traggerüst 2 und die Elektrode werden durch die Hebe- und Senk vorrichtung 4, die aus dem Arbeitszylinder 41, dem Steuerventil 42 und der Pumpe 43, dem Tank 44 und der dazugehörigen Hauptleitung 45 besteht, vertikal bewegt.

Bei der vereinfacht dargestellten Impedanzregelung ist der Impe danzregler 51 mit dem Stellglied 52 verbunden.

Der Oszillator 3 versetzt mit Hilfe des Stellgliedes 52 und des Steuerventils 42 über den Arbeitszylinder 41 das Traggerüst 2 und damit die Elektrode 1 in vertikale Schwingungen.

Die Fig. 2 zeigt den Oszillator 3, der mit dem Steuerelement 32 ver bunden ist und über die Nebenleitung 46 auf den Arbeitszylinder 41 arbeitet. Der Arbeitszylinder 41 versetzt das Traggerüst 2 und damit die Elektrode 1 in vertikale Schwingungen.

Die Fig. 3 zeigt in schematischer Darstellung den Oszillator, der am Tragarm 22 befestigt ist und mittels Unwuchten 31 die in der Elektrodenfassung 23 vertikal geführte Elektrode 1 hin- und herbe wegt.

Claims

1. Verfahren zur Verminderung der während des Betriebes auftretenden horizontalen Schwingungen einer Elektrode, die an einem Traggerüst eines Lichtbogenofens, bestehend aus einer neben dem Ofen angeordneten vertikalen Tragsäule, einem horizontalen Tragarm und einer Elektrodenfassung, befestigt ist und vertikal in das Ofengefäß hineinragt, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrode durch eine vertikal gerichtete Anregung eine Schwingung aufgezwungen wird, deren Frequenz größer oder kleiner als die Eigenfrequenz des mechanischen Schwingsystems, bestehend aus Traggerüst und Elektrode, gewählt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anregung mit rechteckiger Kurvenform verwendet wird.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erzwungene Schwingung auf eine Amplitude von max. ±10 cm eingestellt wird.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anregung mit einer Frequenz von max. 10 Hz verwendet wird.

5. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Oszillator (3), der eine eine Schwingung der Elektrode (1) anregende Vertikalkraft bewirkt.

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Oszillator (3) am Tragarm (22) befestigt ist und über die Elektrodenfassung (23) die Elektrode (1) bewegt.

7. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Traggerüst (2) eine Hebe- und Senkvorrichtung (4) für die Elektrode (1) aufweist, mit der der Oszillator (3) gekoppelt ist.

8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Oszillator (3) dem Stellglied (52) vorgeschaltet ist, das die Hebe- und Senkvorrichtung (4) steuert.

9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Oszillator (3) elektronische Bauelemente besitzt, die das Stellglied (52) steuern.

10. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Oszillator (3) mechanische Bauteile besitzt, die die Schwingung erzeugen, z. B. Unwuchten.

11. Anordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Oszillator (3) in seiner Frequenz im Bereich von 0,1-10 Hz einstellbar ist.

12. Anordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Oszillator (3) in seiner Amplitude einstellbar ist.