DE976793C - Induktions-Rinnenschmelzofen mit Eisenkern - Google Patents

Description

AUSGEGEBEN AM 18. JUNI 1964

B 32921 VIII dl 21 h

ist als Erfinder genannt worden

Die Erfindung bezieht sich auf einen Induktionsrinnenschmelzofen mit Eisenkern und mehreren Einzelrinnen, bei dem die Ofenleistung mit Hilfe eines Reguliertransformators regulierbar ist.

Bei den bekannten Rinnenschmelzöfen dieser Art ergeben sich oft Ungleichmäßigkeiten hinsichtlich der einzelnen Rinnenbelastungen.

Eine unterschiedliche Leistungsaufnahme einzelner Rinnen kann vor allem auch in einem verschieden großen Widerstand des Rinneninhaltes begründet sein. Dieser kann schon zu Anfang des Betriebes infolge von Ungleichmäßigkeiten bei der Herstellung der Rinnen vorhanden sein, oder es kann ein Unterschied im Widerstand der einzelnen Rinnen auch erst im Laufe des Betriebes auftreten. Dies kann vor allem der Fall sein, wenn der Rinnenquerschnitt durch Absätze von Krätze oder Oxyden ungleichmäßig wird bzw. wenn die Rinnen ungleichmäßig zuwachsen.

Bei den bekannten Rinnenschmelzöfen mit zweiphasig in Scottscher Schaltung betriebenen Rinnen können außerdem Ungleichmäßigkeiten im Aufbau der Scott-Schaltung hinsichtlich der Streuverhältnisse zu verschieden starken Belastungen der einzelnen Rinnen führen.

Infolge der unterschiedlichen Belastung der Rinnen bzw. der ungleichen Leistungsaufnahme weisen die einzelnen Rinnen verschiedene Temperaturen auf, was für den ordnungsgemäßen Betrieb des Ofens äußerst nachteilig sein kann. Außerdem führt

409 611/5

eine unterschiedliche Rinnenbelastung bei Induktionsöfen, die mit Mehrphasenstrom betrieben werden, zu einer ungleichmäßigen Belastung des Netzes. Diemeistenbekanntenlnduktions-Rinnenschmelzöfen dieser Art sind zur Regelung der Ofenleistung mit einem besonderen Regeltransformator versehen, der nur die Veränderung der Gesamtleistung mittels Regelung der zugeführten Spannung zuläßt, wobei das Verhältnis der den einzelnen Rinnen zugeführten Betriebsspannung nicht verändert werden kann. Da das Bedienungspersonal mit Rücksicht auf die Einhaltung der gewünschten Schmelzleistung des Ofens Sorge tragen wird, die Gesamtleistung durch entsprechende Regelung der Betriebsspannung konstant zu halten, kann es sich bei ungleichmäßiger Rinnenbelastung ergeben, daß eine Rinne mehr als zulässig belastet bzw. beansprucht wird, was sich naturgemäß äußerst nachteilig auf die Haltbarkeit der Rinne auswirken muß.

Besonders kritisch können sich die Betriebsverhältnisse deswegen gestalten, weil sich infolge einer einseitig zu hohen Rinnenbelastung leicht eine Steigerung der Differenz der Rinnenbelastungen ergeben kann. Dieser Fall kann besonders dann eintreten, wenn der betreffende Ofen mit einem Ofenleistungsfaktor arbeitet, der unter 0,7 liegt. In Wechselstromkreisen, die mit einer konstanten Induktivität behaftet sind und mit konstanter Spannung gespeist werden, steigt bekanntlich mit einer Zunahme des ohmschen Widerstandes auch die Wirkleistung, solange der Leistungsfaktor unter 0,7 liegt. Ist das letztere, wie gewöhnlich, bei einem Rinnenofen der fraglichen Art der Fall, so führt eine Erhöhung des Rinnenwiderstandes zu einer Steigerung der Leistungsaufnahme der betreffenden Rinne, was wiederum eine Temperaturerhöhung und vermehrte Ablagerungen in der betreffenden Rinne zur Folge hat,' so daß sich eine weitere Widerstandserhöhung und somit eine weitere Steigerung der Leistung ergibt. Es liegt also eine auf Wechselwirkung beruhende Leistungssteigerung, ein sogenanntes Aufschaukeln, vor. Dabei kann durch zu hohe Temperaturen das Rinnenmaterial derart angegriffen werden, daß ein Durchbruch eintritt.

Es sind wohl Induktionsrinnenschmelzöfen mit mehreren Einzelrinnen bekannt, bei denen eine Temperaturregelung an der Ausgangsstelle des Induktionsofens mittels eines einzigen Temperaturmeßgerätes vorgesehen ist. Weiter sind Induktionsöfen bekannt, bei denen die Stromrichtung in den Heizwicklungen der Rinnen umschaltbar ist, wodurch die Stromdichte und damit der Heizeffekt in verschiedenen Zonen des· Schmelzgutes beeinflußt werden können. Mit diesen bekannten Anordnungen können jedoch die vorstehend beschriebenen Nachteile, die sich aus einer unterschiedlichen Belastung der einzelnen Rinnen eines Mehrrinnen-Induktionsschmelzofens während des Betriebes ergeben, nicht vermieden werden. Diese Nachteile sind auch bei einem bekannten kombinierten Ofen vorhanden, der zum Teil als Rinnenschmelzofen und zum Teil als Widerstands- bzw. Lichtbogenofen ausgebildet ist, und bei dem die Leistungen in dem Induktionsofenteil einerseits und im Widerstands- bzw. Lichtbogenofenteil andererseits unabhängig voneinander reguliert werden können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Induktions-Rinnenschmelzofen der in Rede stehenden Art zu schaffen, bei dem die genannten Nachteile vermieden sind.

Gemäß der Erfindung ist hierzu ein Reguliertransformator vorgesehen, mit dem sowohl die Gesamtleistung des Ofens als auch die Leistung der einzelnen Rinnen je für sich reguliert werden können, sowie an sich bekannte Mittel, durch welche unabhängig von einer Regulierung der Gesamtleistung die Leistungen der einzelnen Rinnen der Einheit betriebsmäßig laufend überwacht und durch Einzelregulierung auf gleichem Wert gehalten werden.

Es sind wohl zwei- oder mehrphasige kernlose Induktionsöfen bekannt, bei denen die Größe der die Ofenspulen speisenden Spannungen getrennt regelbar sind. Es ist auch bekannt, bei derartigen öfen zur Speisung einen Scotttransformator in Sparschaltung vorzusehen.

Bei kernlosen Induktionsöfen soll damit durch eine beliebige unterschiedliche Verteilung der Ströme in den Ofenspulen eine entsprechende Beeinnussung der Badbewegung erzielt werden.

Mit dem der Erfindung zugrunde liegenden Problem der Erzielung einer gleichmäßigen Leistungsverteilung auf mehrere Schmelzrinnen eines Rinnenofens mit Eisenkern zur Vermeidung von Überhitzungen in den Rinnen haben diese bekannten Anordnungen nichts zu tun.

Der Erfindungsgedanke läßt sich sowohl bei Induktions-Rinnenschmelzöfen verwirklichen, bei denen die Rinnen einphasig in Parallelschaltung betrieben werden, als auch dann, wenn mehrere Rinnen mit Strömen verschiedener Phasenlage, z. B. aus einem Drehstromnetz, gespeist werden. Als Anwendungsgebiet der Erfindung kommen vor allem mit Netzfrequenz betriebene Induktionsrinnenschmelzofen in Frage, obwohl die Erfindung mit gleichem Vorteil auch bei mit anderen Frequenzen betriebenen Rinnenofen anwendbar ist.

Eine bevorzugte Anwendungsmöglichkeit des Erfindungsgedankens ist bei Induktions- Rinnenschmelzofen gegeben, bei denen die Schmelzrinnen in an sich bekannter Weise zweiphasigin Scottscher Schaltung betrieben werden, wobei die Scott-Schaltung vorzugsweise im Ofentransformator vorgesehen ist. Diese Schaltungsart kommt insbesondere für öfen mittlerer Leistung in Frage, die an ein Drehstromnetz angeschlossen werden und entsprechend ihrer Leistung mit zwei Rinnen arbeiten sollen.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sind aus dem im folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiel ersichtlich.

In dem Schaltschema nach der Abbildung bedeutet ι einen Induktions-Rinnenschmelzofen, der vorzugsweise mit Netzfrequenz betrieben wird. Die beiden Rinnen, welche die Sekundärwicklungen dar-

stellen, sind mit 2 und 3 bezeichnet, wobei die eingezeichneten Widerstände die ohmschen Widerstände der Rinneninhalte versinnbildlichen. Die primären Ofenspulen, nämlich die Höhenwicklung 4 und die Basiswicklung 5 sind in Scottscher Schaltung miteinander verbunden.

15 ist ein dem Ofen vorgeschalteter Reguliertransformator mit Anzapfungen 11 und Gleitkontakten 12, der im Ausführungsbeispiel in Sparschaltung ausgeführt ist. Diese Gleitkontakte können durch die Antriebe 16 in jeder Phase einzeln verstellt werden. Außerdem kann auch eine gemeinsame Verstellung durch den Antrieb 14 vorgesehen sein. 13 stellt eine Kondensatorbatterie dar, die zur Kompensation der Blindleistung dient. Mit 6 und 7 sind Leistungsmesser bezeichnet. Von diesen besteht der Leistungsmesser 6 aus zwei Einzelleistungsmessern 6 a und 6b, deren Stromwicklungen über die Stromwandler 9 bzw. 10 von den in beiden

ao Hälften der Basiswicklung 5 fließenden Strömen beeinflußt werden, während ihre Spannungswicklungen an den Spannungen dieser beiden Wicklungshälften liegen. Durch mechanische Bildung der Summe der Ausschläge dieser beiden Instrumente wird somit die gesamte in der Basiswicklung 5 umgesetzte Leistung gemessen. Der Leistungsmesser 7 mißt in entsprechender Weise mittels des Stromwandlers 8 die Leistung in der Höhenwicklung 4.

Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel erfolgt die Feststellung etwa ungleicher Rinnenbelastungen durch Beobachtung der vorstehend genannten Instrumente. Die Einstellung der Gesamtleistung des Ofens sowie die Beseitigung von Ungleichmäßigkeiten in den Rinnenbelastungen erfolgt durch die vorbeschriebene Regeleinrichtung.

In weiterer Ausbildung der Erfindung ist es auch möglich, die Regelung der Rinnenleistung zu automatisieren. Dies kann beispielsweise durch selbsttätig gesteuerte Regeleinrichtungen geschehen, die für die Aufrechterhaltung gleicher Leistungen in den Einzelrinnen sorgen und die in Abhängigkeit der die Rinnen überwachenden Leistungsmesser zwangläufig gesteuert werden.

Claims (4)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   i. Induktions-Rinnenschmelzofen mit Eisenkern und mehreren Einzelrinnen, bei dem die Ofenleistung mit Hilfe eines Reguliertransformators regulierbar ist, gekennzeichnet durch einen Reguliertransformator, mit dem sowohl die Gesamtleistung des Ofens als auch die Leistung der einzelnen Rinnen je für sich reguliert werden können, und durch Verwendung von an sich bekannten Mitteln, durch welche unabhängig von einer Regulierung der Gesamtleistung die Leistungen der einzelnen Rinnen der Einheit betriebsmäßig laufend überwacht und durch Einzelregulierung auf gleichem Wert gehalten werden.
2. 2. Induktions-Rinnenschmelzofen nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelzrinnen in an sich bekannter Weise zweiphasig in Scottscher Schaltung betrieben werden, unter Verwendung eines Ofentransformators in Scott-Schaltung.
3. 3. Induktions-Rinnenschmelzofen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Überwachung der Leistung in der der Höhenwicklung (4) zugeordneten Rinne (3) ein einfacher Einphasen-Leistungsmesser (7) eingesetzt ist und daß zur Messung der Leistung in der den Basiswicklungen (5) zugeordneten Rinne (2) zwei Einphasen-Leistungsmesser (6a, 6b) mit Einrichtung zur mechanischen Bildung der Summenanzeige eingesetzt sind.
4. 4. Induktions-Rinnenschmelzofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch selbsttätig gesteuerte Regeleinrichtungen für die Aufrechterhaltung gleicher Leistungen in den Einzelrinnen, die in Abhängigkeit der die Rinnen überwachenden Leistungsmesser zwangläufig gesteuert werden.

   In Betracht gezogene Druckschriften:

   Deutsche Patentschrift Nr. 570 140;

   USA.-Patentschriften Nr. 1 453 097, 1 639 340, 060 133, 2 060 136, 2 102 582;

   das Buch von Schwerdfeger, »Elektrische Meßtechnik«, Teil II, C. F. Winter Verlag, Leipzig, 1939;

   die Firmendruckschrift der AEG-Elotherm, »Niederfrequenz-Rinnenöfen«, vom Dezember 1952;

   der Aufsatz von O. Apel, »Der Niederfrequenz-Rinnenofen und der Mittelfrequenz-Tiegelofen« in der Zeitschrift »Elektrowärme-Technik«, 1953, Heft I, S. 7 ff;

   das Buch von S tanz el, »Industrial Electric Heating«, aus dem Jahre 1933, insbesondere S. 381;

   die Firmenschrift der Ajax Engineering Corporation, Trentow, N. Y., 1950, »Words Largest Induction Furnace For Aluminium Melting In Operation At Vanadium Corp. Plant« von Manuel Ta ma;

   das Buch von Russ, »Die Elektrostahlöfen«, 1924, insbesondere S. 343;

   der Aufsatz von L. P. Sperry, »Scovill's Continuous Brass Mill« in der Zeitschrift »The Iron Age«, 22. Dezember 1949, S. 59ff.;

   der Aufsatz von Harold J. Roast, »Continuous Casting of Brass Slabs«, in der Zeitschrift »Metal Progress«, Januar 1950;

   der Aufsatz vonD.A. McArthur, A.R. Geiszler, John Upton jr., »New Angles For the Galvanizing Line«, Teil I und II, erschienen in »Steel«, April 1954.

   Hierzu r Blatt Zeichnungen

   © 609 710/290 11.56 (409 611/5 6.64)