DE416736C

DE416736C - Electric furnace with electrodes placed on the bath surface

Info

Publication number: DE416736C
Application number: DEK78489D
Authority: DE
Original assignee: WALTHER KUNZE
Current assignee: WALTHER KUNZE
Priority date: 1921-07-22
Filing date: 1921-07-22
Publication date: 1925-07-23

Description

Die elektrischen Lichtbogenofen, welche in der Praxis unter dem Namen Heroult-Öfen bekannt sind, eignen sich zwar vorzüglich zum Raffinieren und Fertigmachen flüssigen Schmelzgutes, zum Einschmelzen von Schrott oder sonstigem festen Gut sind sie aber in ihrer einfachen Form weniger gut verwendbar. Der Grund liegt darin, daß sich die betriebsmäßigen Elektrodenkurzschlüsse und Lichtbogenunterbrechungen praktisch ungedämpft in das elektrische Netz übertragen und die daraus resultierenden Schwankungen der Energieaufnahme nur von sehr großen Zentralen oder Netzen anstandslos übernommen werden. In der Mehrzahl der -Fälle ist man genötigt, Dämpfungseinrichtungen vorzusehen, die bekannterweise entweder in der Zwischenschaltung von rotierenden Umformern, Vorschaltwiderständen oder Drosselspulen bestehen können. Die genannten Einrichtungen haben die Eigentümlichkeit, daß sie infolge der Herabsetzung des Wirkungsgrades bzw. Leistungsfaktors den Betrieb verteuern. Dieser Nachteil der nutzlosen Energievernichtung ist vermeidbar, wenn der Ofen am Boden oder Umfang des Herdes mit Hilfselektroden ausgerüstet wird, an welche die Sekundärklemmen eines von der Stromaufnahme der Lichtbogenelektroden beeinflußten Stromtransformators angeschlossen werden. In dem dadurch gebildeten Hilfsstromkreis dient die zwischen den Hilfselektroden befindliche Zustellungsmasse als Pufferwiderstand, in welchem die eingeleitete elektrische Energie in Wärme umgesetzt und dem Ofen in dieser Form mittelbar oder unmittelbar zugute gebracht wird.The electric arc furnace, which in are known in practice under the name Heroult ovens, are excellently suited for refining and making liquid melt material ready, for melting down scrap or other solid goods, however, they are less useful in their simple form. The reason is that the operational electrode short-circuits and arc interruptions practically undamped in the electrical network and the resulting fluctuations in the Energy consumption is only taken over by very large control centers or networks without any problems will. In the majority of cases it is necessary to provide damping devices, which is known either in the interconnection of rotating converters or ballast resistors or inductors may exist. The facilities mentioned have the peculiarity that they are as a result of the reduction of the efficiency or power factor make the operation more expensive. This Downside of useless energy dissipation is avoidable when the furnace is on the floor or the circumference of the cooker is equipped with auxiliary electrodes to which the secondary terminals a current transformer influenced by the current consumption of the arc electrodes be connected. The infeed mass located between the auxiliary electrodes is used in the auxiliary circuit thus formed as a buffer resistor, in which the introduced electrical energy is converted into heat and the furnace in this Form is directly or indirectly benefited.

Der Arbeitsvorgang beim Abdämpfen von Belastungsschwankungen vollzieht sich in der Weise, daß mit der Änderung des Hauptelektrodenstromes die Klemmenspannung zwischen Anfang und Ende der Primärwicklung des Stromtransformators selbsttätig, und zwar proportional geändert wird. Das hat bei konstant bleibender, sekundärer Klemmenspannung des Haupttransformators zur Folge, daß bei zunehmendem Lichtbogenstrom, namentlich bei Elektrodenkurzschlüssen, die Spannung zwischen den Hauptelektroden abnimmt, bei abnehmendem Lichtbogenstrom, namentlich vor Lichtbogenunterbrechungen zunimmt. Es ist also eine Neigung vorhanden, die vom Ofen " aufgenommene elektrische Leistung auf der eingestellten Höhe zu halten. Diese Neigung praktisch wirksam zu machen, ist Sache der richtigen Wahl des Stromtransformatorübersetzungsverhältnisses und hat mit dem Prinzip an sich nichts zu tun. Die Erreichung des angestrebten Zweckes wird noch dadurch begünstigt, daß die Tätigkeit des Stromtransformators eine Verzögerung der Lichtbogenstromänderung bewirkt und dadurch den bei neuzeitlichen Ofenanlagen stets vorhandenen selbsttätigen Elektrodenregeleinrichtungen genügend Zeit verschafft, um einzugreifen, bevor das Maximum der Stromänderung eingetreten ist. Bei ansteigendem Strom infolge einer Lichtbogenverkürzung erfolgt die Zunahme natürlich langsamer, wenn die Spannung gleichzeitig abnimmt, als wenn sie konstantThe process of dampening load fluctuations takes place in the Way that with the change in the main electrode current, the terminal voltage between Start and end of the primary winding of the current transformer automatically, proportionally will be changed. If the secondary terminal voltage of the main transformer remains constant, this has the consequence that with increasing Arc current, especially in the case of electrode short circuits, the voltage between the main electrodes decreases, when it decreases Arc current, especially before arc interruptions, increases. So there is a tendency that comes from the stove " to keep the electrical power consumed at the set level. This tendency Making it practically effective is a matter of choosing the right current transformer ratio and has nothing to do with the principle itself. The achievement of the intended purpose is still achieved through it favors the action of the current transformer to delay the change in the arc current and thereby sufficient for the automatic electrode control devices that are always present in modern furnace systems Gives time to intervene before the maximum change in current has occurred is. When the current increases due to a shortening of the arc, the increase occurs of course, more slowly when the tension is decreasing at the same time than when it is constant

bleibt. Umgekehrt wird bei abnehmendem Strom infolge der gleichzeitigen Spannungserhöhung die mögliche Lichtbogenlänge vergrößert, so daß ein Abreißen erst wesentlich später oder praktisch in den meisten Fällen überhaupt nicht eintritt, weil ja die selbsttätige Regelvorrichtung inzwischen genügend Zeit hat, den Abstand der Elektroden vom Schmelzgut wieder auf das richtige Maß einzustellen. Dieser letztere Punkt ist besonders wichtig, weil ja auf jede Lichtbogenunterbrechung erst ein Elektrodenkurzschluß erfolgen muß, um wieder in Betrieb zu kommen.remain. The opposite is the case when the current decreases as a result of the simultaneous increase in voltage the possible arc length is increased, so that a break off only much later or practically in most cases does not occur at all, because the automatic control device now has enough time has to adjust the distance between the electrodes and the material to be melted to the correct level. This latter point is particularly important because yes to any interruption of the arc an electrode short-circuit must first take place in order to come back into operation.

Lichtbogenunterbrechungen und Elektrodenkurzschlüsse treten beim Einschmelzen verhältnismäßig häufig, während des Raffinierens und Fertigmachens seltener auf. In der ersten Arbeitsperiode ist deshalb eine starke Dämpfung anzuwenden, die während der folgenden Perioden zweckmäßig ohne Betriebsunterbrechung abzuschwächen oder ganz zu beseitigen ist.Arc interruptions and electrode short circuits occur relatively when melting down frequently, less frequently during refining and finishing. In the For this reason, strong damping should be applied during the first working period, and during the following Periods expediently weakened or completely closed without business interruption eliminate is.

Diese Absicht kann durch Änderung des Übersetzungsverhältnisses, d. h. durch Anzapfungen und Umschaltung von Spulengruppen des Stromtransformators erreicht werden, wobei es grundsätzlich gleichgültig ist, ob der Stromtransformator als Autotransformator gebaut ist oder seine Erregerwicklung in die Hochspannungsseite verlegt wird. Jede Änderung des Stromtranformatorübersetzungsverhältnisses hat eine unmittelbare Änderung der Lichtbogenspannung zur Folge, kann also auch für diesen Zweck regelnd verwandt werden. Die Vorteile des durch die Erfindung erreichbaren Ofenganges bestehen hauptsächlich darin, daß bei gegebenem Übersetzungsverhältnis des Stromtransfarmators die Dämpfung um so stärker ist, je stärker der Strom für die Hauptelektroden eingestellt wird. Dadurch wird die Möglichkeit geschaffen, im Gegensatz zum bisherigen Brauch gerade während der Einschmelzperiode mit hoher Energiezufuhr zu arbeiten. Ofentechnisch ist diese Absicht ohne weiteres durchführbar, weil in dieser Arbeitsperiode das Gewölbe und die Zustellung durch die große Wärmekapazität des kalten Schmelzgutes gegen schädliche Überbeanspruchung geschützt ist. Wirtschaftlieh ergibt sich der große Vorteil abgekürzter Chargenzeiten, die bei gleichbleibenden Generalunkosten und gleichem Endprodukt eine höhere Erzeugung gewährleisten.This intention can be achieved by changing the gear ratio, i. H. through taps and switching of coil groups of the current transformer can be achieved, wherein it is basically irrelevant whether the current transformer is built as an autotransformer or its excitation winding is moved to the high-voltage side. Every change of the current transformer ratio has an immediate change in the Arc voltage result, so can also be used regulating for this purpose. The advantages of the oven aisle that can be achieved by the invention consist mainly in that at a given transmission ratio of the current transformer, the attenuation the stronger, the stronger the current for the main electrodes is set. Through this the possibility is created, contrary to the previous custom, especially during to work with high energy input during the meltdown period. In terms of furnace technology, this is the case Intent without further ado, because in this working period the vault and the Delivery due to the large heat capacity of the cold melt material against harmful ones Overuse is protected. In economic terms, the great advantage arises in an abbreviated form Batch times that, with constant general costs and the same end product, have a ensure higher generation.

Weiter gibt die Erfindung die Möglichkeit, Öfen der vorbeschriebenen Art auch dann, wenn sie mit festem Einsatz arbeiten, an kleine elektrische Zentralen oder empfindliche Netze öffentlicher Elektrizitätswerke anzuschließen, und zwar im Gegensatz zu den bisher bekannten Mitteln nicht auf Kosten der Wirtschaftlichkeit. Es kommt noch hinzu, daß bei Anwendung dieser Dämpfungseinrichtung die Spannung zwischen den Hauptelektroden höher gewählt werden kann, was auf den Preis der teuren Starkstromleitungen oder bei gleichen Aufwendungen auf den Wirkungsgrad von günstigem Einfluß ist. Mittelbar wird — als Folge der hohen Spannung — der Leistungsfaktor verbessert und der metallurgische Vorzug einer intensiven Schlackenbeheizung erzielt. Ein. besonderer Vorteil ist auch darin zu erblicken, daß für die Dämpferwirkung ausschließlich ein* Hilfsstrom beliebiger Größe angewendet wird, der durch einfaches Kurzschließen der Erregerwicklung des Zusatztransformators vollständig zum Verschwinden gebracht werden kann, so daß es beliebig oft, und zwar ohne Betriebsunter- · brechung möglich ist, zum Ausgangspunkt des reinen Lichtbogenbetriebes zurückzukehren. Wenn auch der Hauptstrom den Hilfselektroden zugeführt wird, besteht die Möglichkeit, daß als Folge der elektrischen Beheizung während der ganzen Chargenzeit die Leitfähigkeit der als Pufferwiderstand dienenden Zustellungsmasse — die ja zumeist aus Leitern zweiter Klasse besteht — zu gut wird und die Wirkung des Stromtransformators, wenn auch nicht illusorisch macht, so doch stark herabmindert. Jedenfalls müßte, um die Wirkung aufrechtzuerhalten, mit wesentlich größeren Hilfsströmen gerechnet werden, die außer einer Verteuerung der Starkstromleitungsanlage einen in sehr weiten Grenzen regelbaren, also unverhältnismäßig großen Stromtransformator erfordern.The invention also gives the possibility of furnaces of the type described above if you are working with permanent use, at small electrical centers or sensitive networks to connect to public electricity plants, in contrast to the previously known Funds not at the expense of profitability. There is also the fact that when applied this damping device the voltage between the main electrodes can be selected higher, which is due to the Price of the expensive power lines or the same expenditure on the efficiency is of beneficial influence. As a result of the high tension, the Improved power factor and the metallurgical advantage of intensive slag heating achieved. A. A particular advantage can also be seen in the fact that for the damping effect only an * auxiliary current of any size is used, which is fed through simply short-circuiting the excitation winding of the additional transformer completely to disappear can be brought to the starting point of the to return to pure arc operation. Let the main current go to the auxiliary electrodes is supplied, there is a possibility that as a result of electrical heating the conductivity of the buffer resistor during the entire batch time Delivery mass - which mostly consists of second-class ladders - is becoming too good and the effect of the current transformer, if not illusory, makes it at least greatly diminishes. In any case, in order to maintain the effect, it would have to be essential larger auxiliary currents are expected, which apart from an increase in the cost of the power line system require a current transformer that can be regulated within very wide limits, i.e. a disproportionately large current transformer.

Claims

Patent Claims:

1. Electric furnace with electrodes arranged on the bath surface, at which, in addition to the main electrodes, have an equal or increased number of auxiliary electrodes on the circumference or on the floor of the stove is arranged, characterized in that the auxiliary electrodes electrical energy exclusively through an additional transformer influenced by the current consumption of the arc electrodes is fed.

2. Oven according to claim 1, characterized in that parallel to the excitation winding of the additional transformer, a short-circuiter is arranged when it is switched on the additional transformer goes out of action and only arc heating remains.

For this purpose ι sheet of drawings.