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Verfahren zum Betriebe einer Elektrostahlofenanlage, bestehend aus
zwei Öfen von verschiedenem Fassungsvermögen In der Elektrostahlindustrie ist man
zu sogenannten Hochleistungsöfen übergegangen, wesentlich um die Arbeitsperioden
und damit die Wärmestrahlungsverluste zu verringern. Die Einführung dieser Ofen
hat neue Aufgaben, welche für die früheren kleineren Ofen praktisch nicht bestanden,
dadurch entstehen oder zu praktischer Wichtigkeit gelangen lassen, daß in solchen
Ofen immer das Einschmelzen und das Frischen und Fertigmachen in demselben Ofen
geschieht, daß aber in der ersten Arbeitsperiode des Einschmelzens dabei das Doppelte
und mehr der Energie als in der zweiten Periode des Raffinierens verbraucht wird.
Die durch die Erfindung gelöste Aufgabe besteht darin, durch eine geeignete, aus
mindestens zwei Ofen verschiedenen Fassungsvermögens bestehende Elektrostahlofenanlage
und deren entsprechenden Betrieb die Ungleichmäßigkeit des Stromaufwands wenigstens
während der beiden Belastungsperioden auszugleichen.
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Beispielsweise werden für einen io-t-Hochleistungsofen während des
Einschmelzens Durchschnittsleistungen bis zu i 8oo kW gefordert, dagegen für das
Frischen und Fertigmachen nur 6oo bis 8oo kW gebraucht. Wird in einem solchen Ofen
Werkzeugstahl aus Thomas- oder Martin-Eisen-Schrott hergestellt, so beträgt die
Zeit von Abstich zu Abstich rund 7 Stunden; davon werden für das reine Niederschmelzen
des Einsatzes mit voller Energie nur etwa 3 Stunden gebraucht, während auf das Beschicken,
Abschlacken und Kohlen im stromlosen Zustand etwa i Stunde und auf das Frischen,
Desoxydieren und Fertigmachen mit einem Drittel bis höchstens einem Halb der verfügbaren
Energie 3 weitere Stunden entfallen werden.
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Der Belastungsausgleich erfolgt dadurch, daß in der aus mindestens
zwei Ofen verschiedenen Fassungsvermögens bestehenden Elektroofenanlage der größere
Ofen als Haupt- oder Höchstleistungsofen derart mit dem kleineren Hilfsofen zusammenarbeitet,
daß nur während der wenig Strom verbrauchenden Raffinationsperiode und in den Belastungspausen
des Hauptofens der Hilfsofen als Einschmelzofen betrieben wird mit einer Belastung,
welche die Gesamtbelastung auf die Höhe der Vollbelastung des Hauptofens bringt.
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Es ist zwar bereits für andere Ofenarten vorgeschlagen worden, verschiedene
metallurgische Maßnahmen der Stahlherstellung in der Weise auf verschiedene Ofen
zu verteilen, daß jeder Ofen einem bestimmten Teil des Verfahrens diente. Es sollte
also z. B. das gesamte Material im ersten Ofen eingeschmolzen und hierauf zur Weiterbehandlung
in einen zweiten Ofen überführt werden, oder die Überführung in den zweiten Ofen
sollte zwischen Oxydations- und Desoxydationsarbeit stattfinden. Die Trennung ist
also nach
rein metallurgischen Gesichtspunkten ohne Rücksicht auf
den Energieaufwand oder Ausgleich vorgeschlagen worden. Er hätte für solche Ofen
auch eine geringere praktische Bedeutung gehabt, und ihre metallurgischen Betriebsverhältnisse
sind nicht solche, daß ihre Bedingungen ohne weiteres mit einem solchen Belastungsausgleich
zu vereinbaren gewesen wären. Deshalb war auch die Verteilungsweise eine andere.
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Das gleichzeitige Arbeiten von zwei Elektroöfen ist im besonderen
bekannt (vgl. »Engineer« i3¢, 1922, Nr.3q.92, Seite 575)
für den Fall, daß
in einem großen Ofen kontinuierlich Schrott geschmolzen und raffiniert wird und
in einem zweiten kleinen Ofen gleichzeitig der in kurzen Zeitabständen aus dem Ofen
ablaufende Ofeninhalt fertiggemacht wird. Hierbei werden die Stromstöße, welche
vor der vollständigen Verflüssigung des Schrotts im großen Ofen eintreten, durch
den kleinen Ofen gemildert.
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Die erfindungsgemäße Arbeitsweise gestaltet sich mit zwei Ofen verschiedener
Größe, von welchen der eine etwa halb so groß ist wie der andere, dagegen so, daß
der kleinere Ofen nur zum Einschmelzen des einen Teils der Charge während des Raffinationsbetriebes
des größeren Ofens und gegebenenfalls auch während der Strombelastungspause des
größeren Ofens benutzt wird, um dann den flüssigen Einsatz in den größeren Ofen,
der schon mit Schrott beschickt sein kann, abzugeben, so daß dieser nun mit seiner
vollen Belastung den festen Einsatzteil niederschmilzt und dann den Gesamteinsatz
mit geringerem Strom niederraffiniert. Während dieser Raffinationsperiode wird dann
ein neuer Einsatzteil in dem Hilfsofen. bereits wieder für die neue Charge eingeschmolzen.
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Falls als Hauptofen ein Induktionsofen benutzt wird, ergibt sich bei
dieser Arbeitsweise der Vorteil, daß man in diesem Schrott auch ohne Sumpf wirtschaftlich
verarbeiten kann, d. h. ohne so viel von der vorherigen Schmelze im Ofen zurückzulassen,
daß diese die Induktionsstromkreise schließt.
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Immer bedeutet die Arbeitsweise, abgesehen von der gleichmäßigen und
vollkommenen Ausnutzung der Kraftanlagen, daß die während des Einschmelzens im Hilfsofen
unvermeidlichen Belastungsstöße durch den parallel arbeitenden Raffinationsofen
wesentlich gemildert und, auf die Summenbelastung bezogen, praktisch bis zur Bedeutungslosigkeit
verringert werden.
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Zu erwähnen ist noch, daß durch das Parallelarbeiten von Induktions-
und Lichtbogenofen an der gleichen Stromquelle die Belastungsverhältnisse für das
Kraftwerk wesentlich verbessert werden, weil einerseits der Lichtbogenofen mit seinem
hohen Leistungsfaktor die Phasenverschiebung verbessert und weil andererseits der
Induktionsofen als dem Lichtbogenstromkreis parallel geschalteter Widerstandsstromkreis
ausgleichend auf die Stromstöße des Lichtbogenofens während des Einschmelzens wirkt.
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Diese Arbeitsweise bringt gegenüber dem bisher üblichen Arbeiten mit
Sumpf den weiteren sehr großen Vorteil, daß jede Überhitzung des Schmelzgutes in
den Rinnen mit ihren nachteiligen Folgen für die Zustellungshaltbarkeit vermieden
wird und daß gleichzeitig bei sonst gleichen Verhältnissen wesentlich stärkere Heizströme
zur Verflüssigung des Schmelzgutes im Herd zur Verfügung stehen, als das bei der
Arbeitsweise mit Sumpf möglich ist.
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Es ist ersichtlich, daß die Erfindung in mannigfacher Weise abgeändert
und weiter ausgebildet werden kann.
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Die Erfindung ist beschrieben, wie sie am besten für eine Neuanlage
der Leistungsfähigkeit eines zo-t-Hauptofens und eines etwa halb so großen Hilfsofens
entspricht. Es ist klar, daß im Falle größerer Leistung und der Einrichtung von
noch mehr Ofen nach denselben Grundsätzen der zeitlichen und räumlichen Trennung
der Maßnahmen des Einschmelzens und Raffinierens und der Berücksichtigung der Betriebspausen
für Beschickung; Umgießen, Flicken usw. eine noch größere Gleichmäßigkeit des Stromverbrauchs
erreicht werden kann. Ebenso ist ersichtlich, daß bei der Verwendung einer alten
Anlage durch Umbau, Umschaltung oder Ergänzung, etwa durch einen Hilfsofen, dieselben
Gedanken in entsprechend abgeänderter Form zur Anwendung kommen können.
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So kann natürlich auch ein vorhandener Hauptlichtbogenofen weiterbenutzt
werden und durch einen Hilfsofen ergänzt werden.
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Die Dauer der Raffinationsperiode im Hauptofen bleibt natürlich dieselbe,
einerlei, ob der Einsatz ganz oder durch das Arbeiten des Hilfsofens nur teilweise
im Hauptofen eingeschmolzen wird. Dagegen wird die Einschmelzperiode im Hauptofen
um die Leistung des Hilfsofens verkürzt, und zwar in Abhängigkeit von der Länge
der Raffinationsperiode, d. h. unter Umständen bis auf die Hälfte der ohne Hilfsofen
erforderlichen Zeit. Bedenkt man weiter, daß der Hilfsofen nach dem Abstich in üblicher
Weise geflickt und beschickt werden muß und daß dafür nicht unbeträchtliche Zeit
erforderlich ist, so wird erkenntlich, daß die zusätzlichen Betriebspausen im Hilfsofen,
welche durch die Dauer der Einschmelzperiode im Hauptofen bedingt sind, so gering
werden, daß sie im Vergleich mit den Vorteilen, die sich durch das Arbeiten
der
Ofengruppe mit praktisch gleichbleibender Summenenergie ergeben, gerne in Kauf genommen
werden.