DE3814261A1

DE3814261A1 - Arc furnace having additional connectable reactance

Info

Publication number: DE3814261A1
Application number: DE19883814261
Authority: DE
Inventors: Joachim Ehle
Original assignee: Fuchs Systemtechnik GmbH
Current assignee: Primetals Technologies Germany GmbH
Priority date: 1988-04-27
Filing date: 1988-04-27
Publication date: 1989-11-09

Abstract

In an arc furnace, additional connectable reactance loop arrangements are provided in the power supply of the electrodes on the secondary side of the transformer, by means of which arrangements the reactance can be increased during the melting phase so that the electrode consumption is reduced. In the refining phase following the melting phase, the additional reactances are short-circuited. The outside of the electrode support arms is provided with an electrically highly conductive layer which forms in this region the high-current conductor for the current supply to the corresponding electrode, as a result of which a power supply which has as little reactance as possible is ensured in the refining phase.

Description

Die Erfindung betrifft einen Lichtbogenofen nach dem Ober begriff des Anspruchs 1.The invention relates to an arc furnace according to the upper Concept of claim 1.

Durch die DE-Z "Stahl und Eisen 102" (1982, Nr. 23, Seiten 29 bis 34) ist es bekannt geworden, bei einem Lichtbogen ofen mit Graphitelektroden während der Einschmelzphase eine zusätzliche Blindleistungskapazität vorzusehen, um die Lichtbogenstabilität zu verbessern bei gleichzeitig vermin dertem Leistungsfaktor, hoher Spannungsstufe und niedrige rem Strom mit günstigen Auswirkungen auf Elektrodenver brauch, Leistungsaufnahme und Produktivität. Die zusätzli che Blindleistungskapazität wird während der Einschmelz phase primärseitig zugeschaltet und nach Erreichen eines flachen Bades ausgeschaltet, so daß optimale Überhitzungs bedingungen (kurzer Lichtbogen bei mittlerer Stromstärke und Spannungsstufe) erhalten bleiben.Through the DE-Z "steel and iron 102" (1982, No. 23, pages 29 to 34) it has become known, in an arc furnace with graphite electrodes during the melting phase to provide additional reactive power capacity to the Improve arc stability while minimizing different power factor, high voltage level and low rem current with favorable effects on electrode conn consumption, power consumption and productivity. The additional che reactive power capacity is during the melting phase activated on the primary side and after reaching a shallow bath turned off, so that optimal overheating conditions (short arc at medium current and voltage level) are retained.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei einem Lichtbogenofen das Zuschalten einer Zusatz-Reaktanz mittels einer einfachen Konstruktion, die mit geringem Aufwand auch nachträglich in bereits bestehende Anlagen eingebaut werden kann, zu ermög lichen. Die Stromversorgung des Lichtbogenofens soll bei ausgeschalteter Zusatzreaktanz möglichst reaktanzarm ausge bildet sein.The object of the invention is that in an arc furnace Switching on an additional reactance using a simple one Construction that can also be retrofitted with little effort existing systems can be installed lichen. The power supply to the arc furnace is said to switched off additional reactance as low reactance as possible be educated.

Die Erfindung ist durch die Merkmale des Anspruches 1 ge kennzeichnet. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen. The invention is ge by the features of claim 1 indicates. Advantageous refinements of the inventions can be found in the subclaims.

Jeder Phase des Systems ist zwischen der Sekundärseite des Transformators und den Graphitelektroden eine Zusatz-Reak tanzschleifenanordnung zugeordnet, die wenigstens eine, vorzugsweise aus Kupfer bestehende Windung umfaßt und durch ein elektrisch leitendes, bewegliches Kontaktstück kurzge schlossen, d.h. wirkungslos gemacht werden kann. Während der Schrotteinschmelzphase werden die Zusatz-Reaktanz schleifenanordungen zugeschaltet, während der Feinungsphase werden sie ausgeschaltet.Each phase of the system is between the secondary side of the Transformer and the graphite electrodes an additional reac assigned dance loop arrangement, the at least one, preferably comprises copper winding and through an electrically conductive, movable contact piece short closed, i.e. can be rendered ineffective. While the scrap melting phase becomes the additional reactance loop arrangements switched on during the refinement phase they are turned off.

Man kann die Zusatz-Reaktanzschleifenanordnungen im Bereich der Elektrodentragarme an deren den Elektroden abgewandten Enden vorsehen, bevorzugt wird jedoch eine Anordnung an der Wand des Transformatorhauses.One can see the additional reactance loop arrangements in the area of the electrode support arms on the electrodes facing away from them Provide ends, but an arrangement on the is preferred Wall of the transformer house.

Die Zusatz-Reaktanzschleifenanordnung enthält zwei vonein ander räumlich durch eine Isolierstrecke getrennte Halte rungen, in denen die Enden der Windung bzw. Windungen der Reaktanzschleifenanordnung aufgenommen sind. Die Halterun gen sind vorzugsweise an der Seitenwand des Transformator hauses befestigt.The additional reactance loop arrangement contains two of one other stops spatially separated by an isolating section in which the ends of the turn or turns of the Reactance loop arrangement are included. The bracket gene are preferably on the side wall of the transformer attached to the house.

Das im lastfreien Zustand durchgeführte Schalten wird da durch besonders einfach gestaltet, daß der Kurzschlußschal ter einen Hubzylinder aufweist, der eine mit einem Isolier zwischenstück versehene Hubstange bewegt, an deren Ende ein Kupfer-Kurzschlußblock befestigt ist, der mit beiden Halte rungen einer Resonanzschleifenanordnung in Berührung bring bar ist.The switching carried out in the no-load state is there designed by particularly simple that the short-circuit scarf ter has a lifting cylinder, one with an insulating intermediate lifting rod moves, at the end of a Copper shorting block is attached to the two holding of a resonance loop arrangement is cash.

Eine besonders gute Kontaktgabe zwischen den beiden Halte rungen einer Reaktanzschleifenanordnung einerseits und dem Kurzschlußblock andererseits wird erreicht, wenn diese Hal terungen mit der aus einem Isolierblock gebildeten Isolier strecke eine konische oder keilförmige Tasche bilden, in die eine konische oder keilförmige Spitze des Kurzschluß blocks eingeschoben wird, um flächig an den Kontaktberei chen der Halterungen anzuliegen.A particularly good contact between the two stops of a reactance loop arrangement on the one hand and the Short-circuit block on the other hand is achieved when this Hal with the insulation formed from an insulating block stretch to form a conical or wedge-shaped pocket, in which is a conical or wedge-shaped tip of the short circuit blocks is inserted in order to contact the area the brackets.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:The following is an embodiment of the invention hand of the drawings explained in more detail. Show it:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines Lichtbogenofens mit Zusatz- Reaktanzschleifenanordnung, Fig. 1 is a schematic side view of an electric arc furnace with supplementary Reaktanzschleifenanordnung,

Fig. 2 eine Draufsicht auf den in Fig. 1 rechts dargestellten Lichtbogen ofen, Fig. 2 is a plan view of the oven on the results shown in Fig. 1, right arc,

Fig. 3 eine vergrößerte Ansicht einer Reaktanzschleifenanordnung, wie sie links in Fig. 1 dargestellt ist. Fig. 3 is an enlarged view of a reactance loop arrangement, as shown on the left in Fig. 1.

Auf einem Unterbau ist das Ofengefäß 1 des Lichtbogenofens gelagert. Wie aus einer Zusammenschau von Fig. 1 und 2 her vorgeht, werden drei Elektrodentragarme 2, 3, 4 von Hubsäu len 5 getragen. Die Elektrodentragarme 2, 3 und 4 können in bekannter Weise mittels eines Drehportals 6 um eine Achse 7 geschwenkt werden.The furnace vessel 1 of the arc furnace is mounted on a substructure. As going from a combination of FIGS. 1 and 2 here, three electrode support arms 2, 3, 4 of Hubsäu len 5 are supported. The electrode support arms 2 , 3 and 4 can be pivoted about an axis 7 in a known manner by means of a rotary portal 6 .

An den über dem Ofengefäß 1 befindlichen Enden der Elektro dentragarme 2, 3 und 4 sind Elektrodenhalterungen 8 vorge sehen. Jede Elektrodenhalterung 8 klemmt mit einer Kon taktklemme 9 das obere Ende einer Kombielektrode 10 fest, deren unterer Teil aus Graphit besteht.At the ends of the electro dentragarme located above the furnace vessel 1 2 , 3 and 4 are electrode holders 8 see easily. Each electrode holder 8 clamps with a con contact terminal 9, the upper end of a combination electrode 10 , the lower part of which consists of graphite.

Auf den Außenseiten der Elektrodentragarme 2, 3 und 4 be finden sich Schichten 11 aus elektrisch gut leitfähigem Material, die den Hochstromleiter für die Stromzufuhr zu der in dem betreffenden Tragarm eingespannten Elektrode 10 bilden. Diese Art der Stromzufuhr zeichnet sich durch eine besonders niedrige Reaktanz aus. Zur Beseitigung der bei dieser Art der Stromzufuhr ausgeprägten Reaktanzunsymmetrie zwischen den drei Phasen ist der induktive Widerstand des Hochstromleiters zur mittleren Elektrode durch eine Zusatz reaktanz in Form einer Reaktanzschleife 12 vergrößert. Diese ist im vorliegenden Fall an dem von der Elektroden einspannstelle abgewandten Ende des mittleren Elektroden tragarms angeordet und als Kupferrohr in Form einer Windung ausgebildet.On the outer sides of the electrode support arms 2 , 3 and 4 there are layers 11 made of electrically highly conductive material which form the high-current conductor for the current supply to the electrode 10 clamped in the relevant support arm. This type of power supply is characterized by a particularly low reactance. To eliminate the pronounced reactance asymmetry between the three phases in this type of power supply, the inductive resistance of the high-current conductor to the middle electrode is increased by an additional reactance in the form of a reactance loop 12 . In the present case, this is arranged on the end of the middle electrode support arm facing away from the electrode clamping point and is designed as a copper tube in the form of a turn.

An den den Elektroden 10 abgewandten Enden der Elektroden tragarme 2 und 4 und am freien Ende der am Elektroden tragarm 3 befestigten Reaktanzschleife 12 befinden sich An schlußklemmen 15, an die Hochstromkabel 16 angeschlossen sind. Die Hochstromkabel 16 stellen die elektrische Verbin dung zu den sekundärseitigen Klemmen eines Transformators her.At the ends of the electrodes 10 facing away from the electrodes support arms 2 and 4 and at the free end of the reactance loop 12 fastened to the electrodes support arm 3 there are connection terminals 15 to which high-current cables 16 are connected. The high current cables 16 produce the electrical connection to the secondary terminals of a transformer.

In Fig. 1 ist links oben ein Teil eines Transformatorhauses dargestellt, an dessen Außenwand 13 für jede der drei Pha sen der elektrischen Anlage eine Zusatz-Reaktanzschleifen anordnung 14 befestigt ist. In Fig. 1 ist die Zusatz-Reak tanzschleifenanordnung 14 einer Phase dargestellt.In Fig. 1, a part of a transformer house is shown at the top left, on the outer wall 13 for each of the three phases of the electrical system, an additional reactance loop arrangement 14 is attached. In Fig. 1, the additional reactive dance loop arrangement 14 of a phase is shown.

Jede Zusatz-Reaktanzschleifenanordnung 14 besitzt eine wenigstens aus einer Windung bestehende Reaktanzschleife 40, deren Enden in voneinander isolierten Halterungen gela gert sind. Vorzugsweise ist die Reaktanzschleife aus einem Kupferhohlprofil mit rechteckigem Querschnitt gebildet. Die beiden elektrisch leitenden Halterungen können von einem mittels eines Hubzylinders 43 auf und ab bewegbaren Kurz schlußblock 46 überbrückt werden, um die Wirkung der Reak tanzschleife 40 aufzuheben. Beim Einschmelzen von Schrott, also wenn eine höhere Reaktanz erwünscht ist, wird der Hub zylinder 43 so betätigt, daß der Kurzschlußblock 46 nach unten bewegt wird, der Strom also aufgrund eines Isolier blocks 47 zwischen den Halterungen durch die Reaktanz schleife fließen muß. Die Ebene der Reaktanzschleife ist etwa parallel zu der Ebene, die durch das angeschlossene, durchhängende Hochstromkabel 16 definiert wird.Each additional reactance loop arrangement 14 has a reactance loop 40 consisting of at least one turn, the ends of which are stored in mutually insulated holders. The reactance loop is preferably formed from a hollow copper profile with a rectangular cross section. The two electrically conductive brackets can be bridged by a short-circuit block 46 movable up and down by means of a lifting cylinder 43 in order to cancel the effect of the reactive loop 40 . When melting scrap, so if a higher reactance is desired, the lifting cylinder 43 is actuated so that the short-circuit block 46 is moved down, so the current must flow through the reactance loop due to an insulating block 47 between the brackets. The level of the reactance loop is approximately parallel to the level defined by the connected, sagging high-current cable 16 .

Beim Feinungsbetrieb, wenn eine niedrigere Reaktanz er wünscht ist, wird der Kurzschlußblock 46 nach oben bewegt, so daß er die beiden Halterungen kurzschließt und mithin die Reaktanzschleife 40 überbrückt.In the fine-tuning mode, when a lower reactance is desired, the short-circuit block 46 is moved upward, so that it short-circuits the two brackets and thus bridges the reactance loop 40 .

Fig. 3 zeigt die Zusatz-Reaktanzschleifenanordnung 14 in vergrößertem Maßstab. Sämtliche Reaktanzschleifenanordnun gen sind in dieser Weise ausgebildet. 14 Fig. 3 shows the additional Reaktanzschleifenanordnung in an enlarged scale. All Reaktanzschleifenanordnun conditions are designed in this way.

An der Wand 13 des Transformatorhauses sind ein Träger 41 für die Reaktanzschleife 40 und ein Träger 42 für den Kurz schlußschalter befestigt.On the wall 13 of the transformer house, a support 41 for the reactance loop 40 and a support 42 for the short circuit switch are attached.

Der Träger 41 für die Reaktanzschleife umfaßt zwei Halte rungen 41 a und 41 b, die mit Abstand voneinander angeordnet sind.The carrier 41 for the reactance loop comprises two stanchions 41 a and 41 b , which are arranged at a distance from each other.

Der Abstand wird definiert durch die Dicke eines die beiden Halterungen 41 a und 41 b verbindenden Isolierblocks 47.The distance is defined by the thickness of an insulating block 47 connecting the two brackets 41 a and 41 b .

In dem in Fig. 3 dargestellten Schaltzustand muß der Strom von der sekundärseitigen Transformatorklemme über die Hal terung 41 a, die Zusatz-Reaktanzschleife 40 und die Halte rung 41 b zu dem zu dem zugehörigen Elektrodentragarm füh renden Hochstromkabel 16 fließen. Dies entspricht einer durch die Reaktanzschleife vergrößerten Reaktanz, wie sie beim Einschmelzen von Schrott erwünscht ist.In the switching state shown in Fig. 3, the current must flow from the secondary transformer terminal via the maintenance 41 a , the additional reactance loop 40 and the holding circuit 41 b to the high-current cable 16 leading to the associated electrode support arm. This corresponds to a reactance increased by the reactance loop, as is desired when melting scrap.

Beim Feinungsbetrieb, wenn nur eine geringe Reaktanz er wünscht ist, wird die Zusatz-Reaktanzschleife 40 ausge schaltet, d.h. kurzgeschlossen. In the refining mode, if only a low reactance is desired, the additional reactance loop 40 is switched off, ie short-circuited.

Dies geschieht mit dem auf dem Träger 42 gehaltenen Kurz schlußschalter. Dieser besteht aus dem Hubzylinder 43, der eine Kolbenstange 44 bewegt. Die Kolbenstange 44 enthält ein Isolierzwischenstück 45 und trägt auf ihrer Spitze einen aus Kupfer bestehenden Kurzschlußblock 46.This is done with the short circuit switch held on the carrier 42 . This consists of the lifting cylinder 43 , which moves a piston rod 44 . The piston rod 44 contains an insulating intermediate piece 45 and carries a copper short-circuit block 46 on its tip.

Der Hubzylinder 43 kann so ausgebildet sein, daß er z.B. durch eine im Inneren des Zylinders angeordnete Feder die Hubstange 44 nach oben vorspannt, während eine Hydraulik einrichtung die Hubstange 44 entgegen der Federkraft nach unten zu bewegen vermag. Somit kann der Kurzschlußblock 46 entsprechend dem Doppelpfeil P nach oben und nach unten be wegt werden.The lifting cylinder 43 can be designed such that it biases the lifting rod 44 upward, for example, by a spring arranged inside the cylinder, while a hydraulic device is able to move the lifting rod 44 downward against the spring force. Thus, the short-circuit block 46 can be moved according to the double arrow P up and down.

Das obere Ende 49 des Kurzschlußblocks 46 ist konisch aus gebildet.The upper end 49 of the shorting block 46 is formed conically.

Die einander gegenüberliegenden Seiten der Halterungen 41 a und 41 b sowie der zwischen den Halterungen befindliche Iso lierblock 47 sind zur Spitze 49 des Kurzschlußblocks 46 komplementär in Form einer Tasche 48 ausgebildet, so daß der nach oben gefahrene Kurzschlußblock 46 in enge Berüh rung mit den einander zugewandten Flächenabschnitten der Halterungen 41 a und 41 b gelangen kann. Im Kurzschluß-Zu stand fließt der Strom vom Transformator im wesentlichen direkt durch die Halterung 41 a, den Kurzschlußblock 46 und die Halterung 41 b in das Hochstromkabel 16.The opposite sides of the brackets 41 a and 41 b and the Iso lierblock 47 located between the brackets 47 are complementary to the tip 49 of the short-circuit block 46 in the form of a pocket 48 , so that the short-circuit block 46 moved up in close contact with each other facing surface sections of the brackets 41 a and 41 b can reach. In the short-circuit state, the current from the transformer essentially flows directly through the holder 41 a , the short-circuit block 46 and the holder 41 b into the high-current cable 16 .

Der Kurzschlußblock 46 kann in Abwandlung des oben be schriebenen Ausführungsbeispiels auch keilförmig oder in anderer Weise gestaltet sein.The short-circuit block 46 can be designed in a modification of the embodiment described above be wedge-shaped or in some other way.

Claims

1. Arc furnace, with a transformer, three electrode support arms ( 2 , 3 , 4 ), each carrying an electrode ( 10 ) and high-current conductors between the secondary-side transformer connections and the associated electrodes, characterized in that between the secondary-side transformer connections and the electrode support arms ( 2 , 3 , 4 ) each have a little one additional turn ( 40 ) Reaktanzschlei fenanordnung ( 14 ) is provided, the ends of the turn ( 40 ) in two mutually separated by an insulating section ( 47 ) metallic brackets ( 41 a , 41 b ) are clamped, and an electrically conductive, movable contact piece ( 46 ) by means of an actuating device ( 43 ) from a position separated from the two brackets ( 41 a , 41 b ) into a position in which these brackets are electrically connected.

2. Arc furnace according to claim 1, characterized in that the insulating section is formed by an insulating block ( 47 ) connecting the two brackets ( 41 a , 41 b ).

3. Arc furnace according to claim 1 or 2, characterized in that the additional reactance loop arrangements ( 14 ) are attached to or in the vicinity of a wall ( 13 ) of the transformer house.

4. Arc furnace according to one of claims 1 to 3, characterized in that the two brackets ( 41 a , 41 b ) of an additional reactive dance loop arrangement ( 14 ) have a conical or wedge-shaped pocket ( 48 ) into which a conical or wedge-shaped tip ( 49 ) of the contact piece ( 46 ) fits.

5. Arc furnace according to one of claims 1 to 4, characterized in that a lifting cylinder ( 43 ) is provided as an actuating device for the contact piece ( 46 ) which actuates a lifting rod ( 44 ) provided with an insulating intermediate piece ( 45 ), at the free of which End of the contact piece ( 46 ) is attached.

6. Arc furnace according to one of claims 1 to 5, characterized in that the electrodes support arms ( 3 , 4 , 5 ) are provided at least on part of their length on the outside with an electrically highly conductive layer ( 11 ) made of copper or the like and in this area form the high-current conductor for the current supply to the relevant electrode ( 10 ).

7. Arc furnace according to claim 6, characterized in that the elec trically electrically conductive layer ( 11 ) extends in the region of the electrode support arm forming the high current conductor over its entire circumference.

8. Arc furnace according to claim 6 or 7, characterized in that the high-current conductor to the central electrode support arm in addition to the switchable additional reactance loop arrangement ( 14 ) contains a non-switchable reactance loop for reactance compensation of the high-current conductor sections formed by the electrode support arms ( 3 , 4 , 5 ) .