EP0121111A1 - Verfahren zur Steuerung der Leistung eines Rinneninduktors - Google Patents

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EP0121111A1
EP0121111A1 EP84102212A EP84102212A EP0121111A1 EP 0121111 A1 EP0121111 A1 EP 0121111A1 EP 84102212 A EP84102212 A EP 84102212A EP 84102212 A EP84102212 A EP 84102212A EP 0121111 A1 EP0121111 A1 EP 0121111A1
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EP
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inductor
power
pinch effect
channel
occurrence
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Kare Ing. Folgerö
Sten Dipl.-Ing. Kollberg
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    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02—Induction heating
    • H05B6/16—Furnaces having endless cores
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    • H—ELECTRICITY
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    • H05B6/06—Control, e.g. of temperature, of power
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    • H—ELECTRICITY
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    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02—Induction heating
    • H05B6/34—Arrangements for circulation of melts

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling the performance of a channel inductor.
  • a pan or intermediate pan is often preheated before it is put into operation, for example to about 1000 degrees C, but usually not higher, since otherwise it would be necessary to use oxygen-enriched air, which would be expensive and would result in additional wear on the lining.
  • the temperature during steel casting or heating would be approx. 1500 degrees C to a lower temperature, which is why you want to increase the power supply from the start of pouring or heating.
  • the possibility of this is limited by the pinch effect, especially when there is a low static pressure in the inductor channel.
  • an intermediate pan for continuous casting (tundish) is not preheated to a temperature higher than approx. 1000 degrees C, and the temperature drop mentioned takes place at the beginning of the pouring process.
  • the pinch effect easily occurs due to the low static pressure, which leads to the risk of arcing, lining wear and other damage.
  • the invention has for its object a method of to develop the type mentioned above, with which the power supplied to the channel inductor can be maximized without fear of the undesirable consequences of the pinch effect.
  • a preferred embodiment of the invention relates to controlling the power of an inductor connected to a tundish for continuous casting.
  • the power of the inductor is also reduced at the beginning of the pouring process when the static pressure in the intermediate pan is low and the risk of the pinch effect occurring is high, the temperature of the melt in the pan being as uniform as possible becomes.
  • there is a particularly high risk of the pinch effect occurring and there is a risk of metal evaporation in the channel because it becomes too hot in the channel, for example when using the inductor for zinc, bronze, brass, etc.
  • the power consumption of the inductor can thus be brought to a maximum without the dangerous consequences of the occurrence of a pinch effect having to be expected.
  • a uniform temperature curve is also achieved during commissioning.
  • the pinch effect can be read in a few 50 Hz periods and a reaction is triggered when the current has dropped, for example, by 5 or 10 percent.
  • the reading and reaction take place so quickly that it usually does not occur that the secondary current becomes zero as a result of the pinch effect due to the constriction of the channel. But even if this happens, it is harmless because the response of the power down control is very quick.
  • the output is therefore reduced and then increased again to a limit above which the pinch effect would probably begin. This power down and power up can continue and follow an ideal curve that corresponds to the highest deliverable power without the pinch effect occurring.
  • the control or regulation of the power of the inductor can thus be carried out in such a way that the inductor constantly works at the limit of the pinch effect, so that the power supply is maximized with a certain predetermined induction.
  • the power supplied can be controlled by a computer.
  • the invention thus avoids poor utilization of the inductor and the occurrence of arcs and thus excessive wear on the lining. Since the level of the melt in a tundish is low, about 0.6-0.8 m, the static pressure in the melt is low, so that without using the invention there is a risk of the melt strand being pinched off, ie the occurrence of the pinch effect. would exist. If the current in the channel is too high, the current density increases. In such cases there is a risk of the melt being pinched off. This problem is solved by the method according to the invention.
  • Figure 1 shows an intermediate pan (tundish) with one or more channel inductors 2 with primary coil 4 and iron core 3 for heating or for keeping the melt warm.
  • the melt is poured into a mold 5 open at the top for continuous casting, from which a cast strand 6 is drawn off.
  • the power B supplied to the inductor is first reduced (see FIG. 5) and then increased again to such an extent that it lies at or near the pinch effect limit 11 (FIG. 5).
  • the power of the inductor is reduced again and then increased again, etc., as a result of which the power P supplied to the inductor essentially corresponds to the limit curve 11 for the The appearance of the pinch effect follows. This results in optimal utilization of the inductor (s) 2.
  • the dashed curve 13 shows the power requirement and the fully drawn curve 14 shows the power supplied.
  • FIG. 5 the dashed curve 13 shows the power requirement and the fully drawn curve 14 shows the power supplied.
  • the power supplied to the inductor is plotted on the ordinate and the time in minutes is plotted on the abscissa.
  • the occurrence of the pinch effect can be measured, for example, by measuring the current in the primary coil 4 or the pressure in the channel 7. When the pinch effect occurs, the current quickly decreases and a reduction in the current of, for example, 5 to 10% can be used as an indicator of the occurrence of the pinch effect.
  • FIG. 4 shows the change in the pinch effect limit Pi as a function of time. If the inductor is fed via a thyristor converter, there is sufficient time to reduce the power so that a pinch effect is avoided. The control of the power can be carried out so that the inductor is constantly working at the pinch effect limit, and the power supply can be maximized with a given induction.
  • the risk of the pinch effect gradually diminishing as the tundish is filled.
  • the method according to the invention allows the ideal temperature-time curve 9 in FIG. 2 to be largely approximated. Even if this is not completely successful, a broad approximation can also be achieved, as the dashed curve 10 in FIG. 2 shows. At the end of the pouring process there is a certain tendency to lower the temperature, as can be seen at 12 in FIG. However, this temperature reduction can be easily achieved by controlling the power of the inductor in this section of the casting process counteract.
  • the power P of the inductor can, as shown for example in FIG. 5, follow its course over time - if one disregards the relatively faster periodic changes - after an increasing curve 15, for example a straight line, which is expediently adjustable, for example with regard to its slope. If the power P becomes greater than the setpoint power P ref , the power drops to P ref .
  • the power is reduced, for example, by 10% (adjustable value) and increased again according to curve 15,
  • the pinch effect can be indicated (measured) by a sudden increase in reactive power, a sudden lower current, etc., which are easy to measure values.
  • the invention described above can be varied in many ways within the scope of the general inventive concept disclosed.
  • the invention can also be applied to other types of channel-type inductors, both R of the normal type innenöfen than those of other type, such as the tea-pot-type, for example, when they are used for continuous casting, holding, etc..

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung der Leistung eines Rinneninduktors (2), beispielsweise bei der Verwendung des Rinneninduktors (2) zum kontinuierlichen Gießen mittels einer Zwischenpfanne (1). Gemäß der Erfindung wird der Pincheffekt in der Induktorinne (7) gemessen, beispielsweise durch Messung der Stromstärke in der Primärspule (4) des Induktors. Bei Auftreten des Pincheffektes wird die Leistung (P) des Induktors (2) etwas heruntergesteuert und anschließend wieder soweit erhöht, bis die Grenze (11) für das Auftreten des Pincheffektes erneut erreicht wird, wonach in fortlaufender Wiederholung dieses Vorgangs, eine erneute Heruntersteuerung und anschließende Heraufsteuerung der Leistung des Induktor in der vorgenannten Weise erfolgt u.s.w.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung der Leistung eines Rinneninduktors.
  • Eine Pfanne oder Zwischenpfanne wird häufig vor ihrer Inbetriebnahme vorgewärmt, beispielsweise auf ca. 1000 Grad C, jedoch gewöhnlich nicht höher, da es sonst erforderlich wäre, sauerstoffangereicherte Luft zu verwenden, was teuer wäre und einen zusätzlichen Verschleiß der Auskleidung zur Folge hätte. Bei Inbetriebnahme würde die Temperatur beim Stahlgießen oder -erwärmen von ca'. 1500 Grad C auf eine niedrigere Temperatur sinken, weshalb man die Leistungzufuhr von dem Gieß- oder Erwärmungsbeginn an erhöhen möchte. Die Möglichkeit hierzu ist jedoch durch den Pincheffekt begrenzt, besonders dann, wenn in der Induktorrinne ein niedriger statischer Druck herrscht.
  • Man wärmt eine Zwischenpfanne zum kontinuierlichen Gießen (tundish) beispielsweise nicht auf eine höhere Temperatur als ca. 1000 Grad C vor, und die genannte Temperatursenkung findet dabei zu Beginn des Gießverlaufes statt. Bei dem Versuch, eine größere Leistungzufuhr über einen an die Zwischenpfanne angeschlossenen Rinneninduktor zu erreichen, tritt aufgrund des niedrigen statischen Druckes leicht der Pincheffekt auf, was die Gefahr einer Lichtbogenbildung, eines Auskleidungsverschleißes und anderer Schäden zu Folge hat.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu entwickeln, mit welchem die dem Rinneninduktor zugeführte Leistung maximiert werden kann, ohne daß die unerwünschten Folgen des Pincheffekt zu befürchten sind.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren zur Steuerung der Leistung eines Induktor vorgeschlagen, welches erfindungsgemäß die im kennzeichenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkmale aufweist.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen genannt.
  • Durch die Erfindung kann man im wesentlichen oder zumindest weitgehend eine gleichmäßige Temperaturkurve während des Erwärmungsverlaufes, und zwar auch zu Beginn desselben, erhalten, ohne daß ein übernormaler Verschleiß der Auskleidung auftritt.
  • Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung bezieht sich auf die Steuerung der Leistung eines Induktors, der an eine Zwischenpfanne (tundish) zum kontinuierlichen Gießen angeschlossen ist. Bei dieser Ausführungsform gemäß der Erfindung erfolgt die Heruntersteuerung der Leistung des Induktors auch zu Beginn des Gießverlaufes, wenn der statische Druck in der Zwischenpfanne niedrig und somit die Gefahr des Auftretens des Pincheffektes groß ist, wobei eine möglichst gleichmäßige Temperatur für die Schmelze in der Pfanne angestrebt wird. Die Gefahr des Auftretens des Pincheffektes ist in solchen Fällen besonders groß, und es besteht die Gefahr einer Verdampfung von Metall in der Rinne, weil es in dieser zu heiß wird, beispielsweise bei Verwendung des Induktors für Zink, Bronze, Messing usw. Durch das Verfahren gemäß der Erfindung kann man also die Leistungsaufnahme des Induktors auf ein Maximum bringen, ohne daß mit den gefährlichen Folgen des Auftretens eines Pincheffektes gerechnet werden muß. Dabei wird auch bei der Inbetriebnahme eine gleichmäßige Temperaturkurve erzielt. Der Pincheffekt kann in einigen 50 Hz-Perioden abgelesen werden, und eine Reaktion wird ausgelöst, wenn der Strom beispielsweise um 5 oder 10 Prozent abgesunken ist. Die Ablesung und Reaktion erfolgen so schnell, daß es in der Regel nicht dazu kommt, daß der Sekundärstrom durch Abschnürung der Rinne als Folge des Pincheffektes zu Null wird. Aber selbst wenn dies passiert, ist es unschädlich, da die Reaktion der Leistungsherabsteuerung sehr schnell erfolgt. Die Leistung wird also heruntergesteuert und danach wieder auf einen Grenzwert hochgesteuert, oberhalb dessen der Pincheffekt wahrscheinlich beginnen würde. Dieses Herab- und Heraufsteuern der Leistung kann fortgesetzt werden und einer idealen Kurve folgen, die der höchsten zuführbaren Leistung ohne Auftreten des Pincheffektes entspricht. Die Steuerung oder Regelung der Leistung des Induktor kann also so vorgenommen werden, daß der Induktor ständig an der Grenze des Pincheffektes arbeitet, so daß die Leistungzufuhr mit einer bestimmten vorgegebenen Induktion maximiert wird. Die zugeführte Leistung kann von einem Computer gesteuert werden. Man vermeidet durch die Erfindung also eine schlechte Ausnutzung des Induktors und das Auftreten von Lichtbögen und somit einen übermäßigen Verschleiß der Auskleidung. Da in einer Zwischenpfanne das Niveau der Schmelze niedrig ist, etwa 0,6 - 0,8 m, ist der statische Druck in der Schmelze niedrig, so daß ohne die Verwendung der Erfindung die Gefahr einer Abschnürung des Schmelzenstranges, d.h. das Auftreten des Pincheffektes, bestehen würde. Bei zu hohem Strom in der Rinne wird die Stromdichte größer. In solchen Fällen besteht die Gefahr einer Abschnürung der Schmelze. Durch das Verfahren gemäß der Erfindung wird dieses Problem gelöst.
  • Anhand der Figuren soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen
    • Figur 1 eine Anordnung mit einer Zwischenpfanne zum kontinuierlichen Gießen,
    • Figur 2 eine Temperaturzeitkurve beim kontinuierlichen Gießen,
    • Figur 3 den Füllungsgrad der Zwischenpfanne als Funktion der Zeit,
    • Figur 4 eine Grenzkurve für den Pincheffekt,
    • Figur 5 die Leistungszufuhr zu einem Rinneninduktor, dessen Leistung gemäß der Erfindung gesteuert wird.
  • Figur 1 zeigt eine Zwischenpfanne (tundish) mit einem oder mehreren Rinneninduktoren 2 mit Primärspule 4 und Eisenkern 3 zur Erwärmung oder zum Warmhalten von Schmelze. Die Schmelze wird in eine oben offene Kokille 5 zum kontinuierlichen Gießen gegossen, aus welcher ein Gußstrang 6 abgezogen wird.
  • Bei Inbetriebnahme der Anordnung wird Schmelze in die eventuell vorgewärmte Zwischenpfanne 1 gegossen, und die Erwärmung geschieht im Induktor 2. Aufgrund der oben beschriebenen Verhältnisse zu Beginn des Gießens und des dabei herrschenden niedrigen statischen Druckes in der Rinne 7 des Induktors 2 sowie wegen der Tendenz zur Temperatursenkung (siehe Figur 2) während dieses Verfahrensabschnittes (siehe die voll ausgezogene Kurve 8 in-Fig. 2), möchte man die Leistungszufuhr zum Induktor erhöhen. Figur 3 zeigt den Füllungsgrad F der Zwischenpfanne 1 mit Schmelze als Funktion der Zeit.
  • Wenn durch Messung festgestellt wird, daß ein Pincheffekt aufzutreten beginnt, wird die dem Induktor zugeführte Leistung B zunächst herabgesetzt (siehe Fig. 5) und anschließend wieder soweit erhöht, daß sie an der Pincheffektgrenze 11 oder in deren Nähe liegt (Fig. 5). Sobald der Pincheffekt wieder auftritt, wird die Leistung des Induktor erneut herabgesetzt und anschließend wieder erhöht usw., wodurch sich die dem Induktor zugeführte Leistung P im wesentlichen der Grenzkurve 11 für das Auftreten des Pincheffektes folgt. Hierdurch erhält man eine optimale Ausnutzung des oder der Induktoren 2. In Fig. 5 zeigt die gestrichelte Kurve 13 den Leistungsbedarf und die vollausgezogene Kurve 14 die zugeführte Leistung. In Fig. 5 ist auf der Ordinate die dem Induktor geführte Leistung und auf der Abszisse die Zeit in Minuten aufgetragen. Die Messung des Auftreten des Pincheffektes kann beispielsweise durch Messung des Stromes in der Primärspule 4 oder des Druckes in der Rinne 7 erfolgen. Beim Auftreten des Pincheffektes wird der Strom schnell kleiner und eine Verringerung des Stromes von z.B. 5 bis 10 % kann als Indikator für das Auftreten des Pincheffektes benutzt werden.
  • Figur 4 zeigt die Veränderung der Pincheffektgrenze Pi als Funktion der Zeit. Wenn der Induktor über einen Thyristorstromrichter gespeist wird, ist genügend Zeit zur Heruntersteuerung der Leistung vorhanden, so daß ein Pincheffekt vermieden wird. Die Steuerung oder Regelung der Leistung kann so durchgeführt werden, daß der Induktor ständig an der Pincheffektgrenze arbeitet, und mit einer vorgegebenen Induktion kann die Leistungszufuhr maximiert werden.
  • ! Die in den vorgenannten Kurven angegebene Zeit betrifft immer die Zeit nach dem Gießbeginn in Minuten.
  • Die Gefahr des Auftretens des Pincheffektes wird mit dem Füllen der Zwischenpfanne nach und nach geringer. Durch das Verfahren gemäß der Erfindung kann man sich der idealen Temperaturzeitkurve 9 in Figur 2 weitgehend nähern. Auch wenn dies nicht vollständig gelingt, so kann auch eine weitgehende Annäherung erzielt werden, wie die gestrichelte Kurve 10 in Figur 2 zeigt. Am Ende des Gießverlaufes besteht eine gewisse Tendenz zur Temperatursenkung, wie bei 12 in Figur 2 zu erkennen ist. Man kann dieser Temperatursenkung jedoch durch Heraufsteuerung der Leistung des Induktors in diesem Abschnitt des Gießverlaufes leicht entgegenwirken.
  • Die Leistung P des Induktor kann, wie beispielsweise Figur 5 zeigt, in ihrem zeitlichen Verlauf - wenn man von den relativ schnelleren periodischen Änderungen absieht - nach einer ansteigenden Kurve 15 ,z.B. einer Geraden erfolgen, die zweckmäßigerweise einstellbar ist, z.B. hinsichtlich ihrer Steigung. Wenn die Leistung P größer als die Sollwertleistung Pref wird, sinkt die Leistung auf Pref ab.
  • Wenn ein Pincheffekt auftritt, wird die Leistung beispielsweise um 10 % (einstellbarer Wert) heruntergesteuert und entsprechend der Kurve 15 wieder erhöht,
  • Der Pincheffekt kann durch einen plötzlichen Anstieg der Blindleistung, einen plötzlichen niedrigeren Strom usw. indiziert (gemessen) werden, wobei es sich um leicht zu messende Werte handelt.
  • Die vorstehend beschriebene Erfindung kann im Rahmen des offenbarten allgemeinen Erfindungsgedankens in vielfacher Weise variiert werden. Somit kann die Erfindung auch bei anderen Arten von Rinneninduktoren angewendet werden, sowohl bei Rinnenöfen der normalen Bauart als bei solchen anderer Bauart, z.B. der tea-pot-Bauart, beispielsweise, wenn diese für kontinuierliches Gießen, Warmhalten usw. verwendet werden.

Claims (3)

1. Verfahren zur Steuerung der Leistung eines Rinneninduktor, dadurch gekennzeichnet, daß das Auftreten des Pincheffektes in der Induktorrinne gemessen wird, beispielsweise durch Messung der Stromstärke in der Primärspule (4) des Induktors, daß die Leistung (P) des Induktors beim Auftreten des Pincheffektes etwas heruntergesteuert und anschließend wieder soweit erhöht wird, bis die Grenze (11) für das Auftreten des Pincheffektes erneut erreicht wird, wonach, im fortlaufender Wiederholung dieses Vorgangs, eine erneute Heruntersteuerung und anschließende Heraufsteuerung der Leistung des Induktor in der vorgenannten Weise erfolgt u.s.w.
2. Verfahren zur Steuerung der Leistung einer mit einem oder mehreren Induktoren versehenen Zwischenpfanne (tundish) beim kontinuierlichen Gießen, dadurch gekennzeichnet, daß das Heruntersteuern der Leistung des Induktors auch zu Beginn des Gießverlaufs geschieht, wenn der statische Druck in der Zwischenpfanne niedrig und die Gefahr des Auftretens des Pincheffektes somit groß ist, wobei eine möglichst gleichmäßige Temperatur für die Schmelze in der Pfanne angestrebt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Heruntersteuerung der Leistung und die anschließende Heraufsteuerung der Leistung einer Kurve folgt, welche die Pincheffektgrenze als Funktion der Zeit beschreibt.
EP84102212A 1983-03-07 1984-03-02 Verfahren zur Steuerung der Leistung eines Rinneninduktors Expired EP0121111B1 (de)

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