EP4110015A1 - Betriebsverfahren für einen lichtbogenofen - Google Patents

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EP4110015A1
EP4110015A1 EP21180899.3A EP21180899A EP4110015A1 EP 4110015 A1 EP4110015 A1 EP 4110015A1 EP 21180899 A EP21180899 A EP 21180899A EP 4110015 A1 EP4110015 A1 EP 4110015A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
control device
electrodes
phase
arc furnace
control
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP21180899.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas Matschullat
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Primetals Technologies Germany GmbH
Original Assignee
Primetals Technologies Germany GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Primetals Technologies Germany GmbH filed Critical Primetals Technologies Germany GmbH
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Priority to BR112023024937A priority patent/BR112023024937A2/pt
Priority to MX2023014837A priority patent/MX2023014837A/es
Priority to PCT/EP2022/065633 priority patent/WO2022268511A1/de
Priority to JP2023578992A priority patent/JP7758763B2/ja
Priority to US18/571,710 priority patent/US20240284566A1/en
Priority to EP22737558.1A priority patent/EP4360406B1/de
Priority to CN202280044965.3A priority patent/CN117598028A/zh
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    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H05B7/00—Heating by electric discharge
    • H05B7/18—Heating by arc discharge
    • H05B7/20—Direct heating by arc discharge, i.e. where at least one end of the arc directly acts on the material to be heated, including additional resistance heating by arc current flowing through the material to be heated
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C5/00—Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
    • C21C5/52—Manufacture of steel in electric furnaces
    • C21C5/5211—Manufacture of steel in electric furnaces in an alternating current [AC] electric arc furnace
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    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B3/00—Hearth-type furnaces, e.g. of reverberatory type; Electric arc furnaces ; Tank furnaces
    • F27B3/08—Hearth-type furnaces, e.g. of reverberatory type; Electric arc furnaces ; Tank furnaces heated electrically, with or without any other source of heat
    • F27B3/085—Arc furnaces
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
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    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F27D2019/0028—Regulation
    • F27D2019/0034—Regulation through control of a heating quantity such as fuel, oxidant or intensity of current
    • F27D2019/0037—Quantity of electric current

Definitions

  • the present invention is also based on a control program for a control device of an arc furnace, the control program comprising machine code which can be processed by the control device, the processing of the machine code by the control device causing the control device to operate an arc furnace in accordance with such an operating method.
  • the present invention is also based on a control device for an arc furnace, the control device being programmed with such a control program so that the control device operates the arc furnace according to such an operating method.
  • the electrical energy is supplied to the electrodes of the electric arc furnace via a furnace transformer.
  • the furnace transformer is often connected to the supply network via a medium-voltage transformer.
  • the furnace transformer provides several voltage levels. For the range of constant power and other high-current ranges, the respective voltage level can be selected on the furnace transformer. Fine control within a specific voltage level can be done, for example, by means of impedance control.
  • the positioning of the electrodes is controlled mechanically, mostly via hydraulic adjustment devices.
  • the mechanical adjustment of the electrodes shows a significantly lower dynamic than the real behavior of the arcs.
  • the fluctuations can therefore only be adequately compensated.
  • the fluctuations lead to considerable loads on the components, for example the high-current cables, the current-carrying support arms, the hydraulic cylinders, etc.
  • the fluctuations occur both in the melting phase and in the flat bath phase.
  • the positioning of the electrodes must be continuously readjusted.
  • the readjustment can, for example, take place in such a way that a specific impedance or a specific power is controlled.
  • the dynamics of the positioning device are relatively low compared to the changes in the electrical system of the arc, certain fluctuations remain that cannot be corrected.
  • the fluctuations are increased by wave movements and currents of the molten steel. As a result, the energy input into the molten steel is not optimal.
  • the object of the present invention is to create possibilities by means of which a quick and high-quality regulation of the arcs is possible in a simple and reliable manner in the flat bath phase.
  • an operating method of the type mentioned at the outset is designed in that the control device determines the second control values during the flat bath phase either completely independently of the electrical parameters or only as a function of the electrical parameters if the control device detects the risk of arcing due to the electrical parameters and/or a short circuit.
  • the first control values are thus determined by the control device during the flat bath phase—as in the prior art—in such a way that the electrical parameters are approximated as closely as possible to the corresponding setpoint values.
  • the second control values are determined independently of the electrical parameters, except when there is a risk of special operating states, which must be avoided at all costs. As a result, the electrode voltages and the electrode currents are tracked exclusively by adapting the activation of the energy supply device.
  • the electrical characteristics of the electrical energy supplied to the electrodes can be determined as required.
  • the electrical parameters can be the electrode currents.
  • the active currents in particular come into consideration as electrode currents.
  • the electrical parameters can also be the reactive currents and/or the apparent currents.
  • the electrical parameters be the electrical power.
  • the active powers in particular come into consideration as powers. In individual cases, however, the electrical parameters can also be the reactive power and/or the apparent power.
  • the voltages applied to the electrodes and thus also the currents supplied to the electrodes are generally alternating quantities, ie alternating voltages and alternating currents.
  • Alternating variables can be characterized by their amplitude, their frequency and their shape during a period (e.g. sinusoidal, triangular, sawtooth, rectangular, etc.). The course over time is preferably sinusoidal.
  • the amplitude must always be set appropriately.
  • the frequency can be kept constant in some cases. In other cases, however, it is preferable for the control device to determine the first control values during the flat bath phase in such a way that, in order to approximate the electrical parameters to the corresponding setpoint values, a frequency of the electrode currents supplied to the electrodes and/or of the electrode voltages applied to the electrodes is also varied. This approach offers greater flexibility in optimizing the operation of the arc furnace.
  • the frequency of the electrode currents supplied to the electrodes and/or of the electrode voltages applied to the electrodes in the flat bath phase is preferably lower than a base frequency of the supply network. This procedure has proven to be particularly advantageous in tests.
  • the electrodes are spaced apart from the surface of the molten steel. Consequently, the arcs have a base length at the beginning of the flat bath phase.
  • the control device it is advantageous for the control device to move the electrodes towards the molten steel during the flat bath phase, so that the arcs only have a residual length after moving towards the molten steel have that is less than the base length.
  • the residual length is preferably at least 20% of the base length.
  • the base length can be determined or at least estimated using the electrical parameters as they exist at the beginning of the flat bath phase. It is possible that this determination/assessment is done intellectually by a person. However, it is preferably carried out by the control device.
  • control program with the features of claim 9.
  • the processing of the machine code by the control device causes the control device to operate an electric arc furnace in accordance with an operating method according to the invention.
  • control device having the features of claim 10.
  • the control device is programmed with a control program according to the invention, so that the control device operates the electric arc furnace according to an operating method according to the invention.
  • an arc furnace has a furnace vessel 1 .
  • the furnace vessel 1 can - see FIG 2 -
  • Steel-containing material 2 are supplied.
  • the steel-containing material 2 is fed to the furnace vessel 1 in a solid state.
  • the steel-containing material 2 can be scrap, for example.
  • the arc furnace also has an energy supply device 3 .
  • the energy supply device 3 is connected to a supply network 4 on the input side.
  • the supply network 4 is usually a medium-voltage network that has a nominal voltage in the 2-digit kV range and with a base frequency f0 (see 11 ) is operated.
  • the base frequency f0 is usually 50 Hz or 60 Hz.
  • the supply network 4 is as shown in FIG 1 usually a three-phase network.
  • the arc furnace also has a furnace transformer 5 and electrodes 6 .
  • the power supply device 3 is connected to the electrodes 6 via the furnace transformer 5 on the output side.
  • the furnace transformer 5 is also designed as a three-phase transformer.
  • other configurations are also possible, in particular a single-phase configuration. Irrespective of the specific configuration, however, the electrode voltages U applied to the electrodes 6 are significantly below the nominal voltage of the supply network 4.
  • the electrode voltage U is in FIG 1 only shown for one of the electrodes 6.
  • the electrode voltages U are usually in the range of several 100 V. In individual cases, voltages above 1 kV are also possible. However, 2 kV are generally not exceeded.
  • switching devices are also present, by means of which the energy supply device 3 can be separated from the supply network 4 .
  • switching devices can be present, by means of which the energy supply device 3 can be separated from the furnace transformer 5 and/or the furnace transformer 5 from the electrodes 6.
  • the switching devices perform purely binary switching operations, but no adjustment of voltages and currents.
  • active or passive filter devices can be arranged on the primary or secondary side of the furnace transformer 5 .
  • the switching devices and also the filter devices are of secondary importance for the functioning according to the invention and are therefore FIG 1 (and also the other FIGs) are not shown for the sake of clarity.
  • the energy supply device 3 can draw electrical energy from the supply network 4 and feed the drawn electrical energy to the electrodes 6 via the furnace transformer 5 .
  • the energy supply device 3 generally has a large number of semiconductor switches. Possible Configurations of the energy supply device 3 are in WO 2015/176 899 A1 ("gold standard") described. Alternatively, for example, the configurations according to EP 3 124 903 A1 or the EP 1 026 921 A1 be used. Irrespective of the specific configuration of the energy supply device 3, however, the energy supply device 3 is able on the output side - i.e. towards the furnace transformer 5 - to carry out a quasi-continuous gradation of the electrode voltages U applied to the electrodes 6 and/or the electrode currents I supplied to the electrodes 6. The electrode current I in is analogous to the representation for the electrode voltages U FIG 1 also only shown for one of the electrodes 6 .
  • the arc furnace has a control device 9 .
  • the energy supply device 3 and the positioning device 7 are controlled by the control device 9 .
  • the control device 9 thus generates first control values A1, with which it controls the energy supply device 3, and second control values A2, with which it controls the positioning device 7.
  • the energy supply device 3 and the positioning device 7 are operated in accordance with the respective control values A1, A2.
  • the control device 9 is designed as a software-programmable control device. This is in FIG 1 indicated by the specification " ⁇ P" (for microprocessor-controlled). The mode of action and operation of the control device 9 is thus determined by a control program 10 with which the control device 9 is programmed.
  • the control program 10 includes machine code 11 which can be processed by the control device 9 .
  • the processing of the machine code 11 by the control device 9 causes the control device 9 to operate the arc furnace according to an operating method, as is explained in more detail below in connection with the other FIGS.
  • Step S1 is therefore in 3 shown only as dashed lines.
  • the charging of the steel-containing material 2 is followed by a melting phase of the electric arc furnace.
  • the melting phase includes steps S2 to S4.
  • a flat bath phase follows the melting phase.
  • the shallow bath phase includes steps S5 through S7.
  • the control device 9 determines the first control values A1 for the energy supply device 3 and the second control values A2 for the positioning device 7 in step S2. The determination takes place according to FIG FIG 4 in corresponding determination blocks 12 and 13. In step S3, the control device 9 controls the energy supply device 3 and the positioning device 7 according to the determined control values A1, A2.
  • the first control values A1 are determined in such a way that the energy supply device 3 draws electrical energy from the supply network 4 on the basis of the corresponding control and via the furnace transformer 5 the Electrodes 6 supplies.
  • the second control values A2 are determined in such a way that the positioning device 7 positions the electrodes 6 relative to the steel-containing material 2 .
  • the determination of the first control values A1 and the second control values A2 by the control device 9 is coordinated with one another in such a way that arcs 14 (see Fig FIG 2 ) train.
  • the steel-containing material 2 is melted by the arcs 14 and gradually a molten steel 15 ( 5 ) generated.
  • the parameters U, I, P can be, for example, the electrode voltages U and/or the electrode currents I and/or values derived therefrom.
  • Another derived value can result from the time profile of electrode voltages U and electrode currents I.
  • Such values are, for example, the active current, the active power, the apparent power, the reactive current and the reactive power.
  • the parameters can be given or derived for the entirety of the electrodes 6 or individually for the respective electrode 6 .
  • the control device 9 uses the parameters U, I, P and the associated setpoint values U*, I*, P* to determine the first control values A1 and the second control values A2.
  • the determination takes place in both determination blocks 12, 13 in such a way that the electrical parameters U, I, P are approximated as closely as possible to the corresponding setpoint values U*, I*, P*.
  • This procedure and thus the implementation of step S2 is generally known to those skilled in the art. It therefore does not need to be explained in more detail.
  • step S4 the control device 9 checks whether the melting phase has ended.
  • the melting phase is complete when the molten steel 15, as shown in FIG 5 has completely or at least essentially formed a continuous horizontal surface. Either the steel-containing material 2 is completely melted or the elements of the steel-containing material 2 that have not yet melted are located completely under the surface of the steel melt 15 or the not yet melted elements of the steel-containing material 2 only protrude slightly above the surface of the steel melt 15 . Furthermore, a slag layer 16 may have formed on the surface of the molten steel 15 .
  • control device 9 It is possible for the control device 9 to evaluate measured actual variables of the electric arc furnace as part of the check as to whether the melting phase has ended. For example, it is possible for the control device 9 to evaluate the electrode currents I and/or the electrode voltages U, in particular their fluctuations. The control device 9 can also evaluate acoustic parameters of the arc furnace, for example the noise level or the acoustic spectrum of the noise generated. Alternatively, it is possible for an operator (not shown) to specify to the control device 9 that the melting phase has ended.
  • step S2 If the melting phase has not yet ended, the control device 9 goes back to step S2. On the other hand, when the melting phase has ended, the control device 9 goes to the flat bath phase and thus to step S5.
  • control device 9 determines the first control values A1 for the energy supply device 3 and the second control values A2 for the positioning device 7 in step S5. In step S6, the control device 9 controls the energy supply device 3 and the positioning device 7 according to the determined control values A1, A2 .
  • the first control values A1 are determined in such a way that the energy supply device 3 draws electrical energy from the supply network 4 on the basis of the corresponding control and feeds it to the electrodes 6 via the furnace transformer 5 .
  • the second control values A2 are determined in such a way that the positioning device 7 positions the electrodes 6 relative to the molten steel 15 .
  • the procedure for steps S5 and S6 corresponds to the procedure for steps S2 and S3.
  • steps S5 and S6 also corresponds to the procedure of steps S2 and S3 in that the first control values A1 and the second control values A2 are matched to one another in such a way that arcs 14 form.
  • the arcs 14 form in the flat bath phase as shown in FIG 5 between the electrodes 6 and the molten steel 15.
  • the molten steel 15 is further heated by the arcs 14 .
  • the controller 6 are according 6 the parameters U, I, P of the electrical energy supplied to the electrodes 6 and the associated setpoint variables U*, I*, P* are also supplied. However, the parameters U, I, P and the associated setpoint values U*, I*, P* are only supplied to the determination block 12 within the control device 9 . The control device 9 thus continues to determine the first control values A1 in such a way that the electrical parameters U, I, P correspond to the Target variables U*, I*, P* are approximated as closely as possible.
  • the determination block 13 is deactivated in the flat bath phase. Instead, according to 6 a determination block 17 activated.
  • the control device 9 uses the determination block 17 to determine the second control values A2 in the flat bath phase. In particular, it is possible for the control device 9 to set the second control values A2 in accordance with the representation in 3 determined completely independently of the electrical parameters U, I, P. In this case it is possible that the determination block 17 as shown in 6 the electrical parameters U, I, P are not supplied at all. Instead, the control device 9 can determine the second control values A2 on the basis of another internal determination or on the basis of external specifications V (for example specifications originating from an operator).
  • step S7 the control device 9 checks whether the flat bath phase has ended. It is possible for the control device 9 to evaluate measured actual variables of the electric arc furnace as part of the check as to whether the flat bath phase has ended. Alternatively, it is possible for the operator to specify to the control device 9 that the flat bath phase has ended.
  • step S8 the molten steel 15 produced is removed from the furnace body 1, for example poured into a ladle (not shown). This process can, but does not have to, take place under the control of the control device 9 .
  • Step S8 is therefore in 3 - analogous to step S1 - shown only in dashed lines.
  • step S8 With the execution of step S8, a complete cycle in the operation of the arc furnace is completed. A new cycle can therefore be started, beginning with step S1.
  • the second control values are determined, as already mentioned, independently of the electrical parameters U, I, P.
  • the second control values A2 from the determination block 17 are generally independent of the electrical parameters U, I, P can be determined, but can still be taken into account under special circumstances.
  • the determination block 17 as shown in FIG 7 the corresponding electrical parameters U, I, P are supplied. However, it is not necessary to also supply the corresponding setpoint values U*, I*, P*.
  • the determination block 17 (and, because the determination block 17 is part of the control device 9, therefore the control device 9 as a result) checks whether the electrical parameters U, I, P meet predetermined conditions or not. In particular, the determination block 17 checks in this case whether it recognizes the risk of an arc breaking and/or a short circuit based on the electrical parameters U, I, P. Only then does the determination block 17 take into account the electrical parameters U, I, P when determining the second control values A2. In this case, too, the consideration only takes place as long as there is a risk of arcing and/or a short circuit. If the danger no longer exists, the second control values A2 are determined again independently of the electrical parameters U, I, P. This is explained below in connection with 8 explained in more detail.
  • step S11 the control device 9 checks whether it recognizes the risk of an arc breaking. As part of the check in step S11, the control device 9 evaluates the electrical parameters U, I, P. If the control device 9 recognizes the risk of an arc breaking off, it goes to a step S12. In step S12, the control device 9 determines the first control values A1 and the second control values A2 such that the risk of the arc breaking is counteracted. For example, the control device 9 can vary the first control values A1 in such a way that the electrode voltages U are increased and the second control values A2 can be varied in such a way that the electrodes 6 are lowered in the direction of the molten steel 15 .
  • step S13 If the control device 9 does not recognize the risk of a short circuit in step S13, the control device 9 goes to step S5.
  • step S5 the first control values A1 and the second control values A2 are determined in the same way as was already done in connection with 6 was explained.
  • step S12 the control device 9 next moves to step S6, in which it controls the energy supply device 3 and the positioning device 4 according to the determined first and second control values A1 , drives A2. Then the controller proceeds to step S7. From there, either go to step S8 or the control device 9 goes back to step S11.
  • the parameters U, I, P can be selected in different ways. For example, as shown in 9 It is possible that - at least during the flat bath phase - the electrical parameters U, I, P are the electrode currents I. Alternatively, as shown in 10 It is possible that - at least during the flat bath phase - the electrical parameters U, I, P are the electrical power P.
  • the determination block 12 can be preceded by a supplementary block 18 .
  • the electrode voltages U and the electrode currents I can be supplied to the supplementary block 18 .
  • the supplementary block 18 determines, for example, the instantaneous power instantaneously or the average electrical power over a period of the electrode voltages U and outputs the determined value as an electrical parameter P to the determination block 12 .
  • control device 9 determines the first control values A1 during the flat bath phase in such a way that a frequency f of the electrode voltages U (or correspondingly a frequency f of the electrode currents I) is varied. this is in 11 indicated by the fact that a corresponding period T is varied. Varying the period T and the corresponding frequency f is in 11 indicated by a double arrow 19. It is done for the purpose of approximating the electrical parameters U, I, P to the corresponding setpoint values U*, I*, P*.
  • the base length L0 can become known to the control device 9 in various ways.
  • the base length L0 of the control device 9 can be specified by the operator.
  • the control device 9 as shown in 14 first executes a step S21 immediately after the step S4.
  • the control device 9 determines the base length L0 in step S21 using the electrical parameters U, I, P as they exist at the beginning of the flat bath phase. Appropriate procedures are known to those skilled in the art.
  • Step S21 if present, is executed only once. It is therefore not included in the loop of steps S5 to S7. This also applies in an analogous manner if steps S11 to S14 are present.
  • control device 9 determines the remaining length LR using the base length L0. Alternatively, it is possible for the control device 9 to determine only a minimum permissible value for the remaining length LR or for the control device 9 to provide a corresponding minimum permissible value for the Residual length LR is specified. In this case it is possible for the control device 9 to continue moving the electrodes 6 until the control device 9 recognizes optimized operation of the arc furnace based on an evaluation of the parameters U, I, P or the remaining length RL reaches the minimum permissible value.
  • the present invention has many advantages.
  • the mechanical load on the positioning device 7 can be reduced and the energy efficiency during operation of the electric arc furnace can also be improved.

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Abstract

Eine Steuereinrichtung (9) eines Lichtbogenofens steuert in einer Schmelzphase und danach in einer Flachbadphase eine Energieversorgungseinrichtung (3) mit ersten Ansteuerwerten (A1) an, so dass diese elektrische Energie über einen Ofentransformator (5) Elektroden (6) des Lichtbogenofens zuführt. Sie steuert in beiden Phasen weiterhin eine Positioniereinrichtung (7) mit zweiten Ansteuerwerten (A2) an, so dass diese die Elektroden (6) in der Schmelzphase relativ zu noch ungeschmolzenem stahlhaltigem Material (2) und in der Flachbadphase relativ zu der Stahlschmelze (15) positioniert. Dadurch bilden sich in beiden Phasen Lichtbögen (14) aus, durch welche das stahlhaltige Material (2) geschmolzen wird bzw. die Stahlschmelze (15) weiter aufgeheizt wird. Während der Schmelzphase werden sowohl die ersten Ansteuerwerte (A1) als auch die zweiten Ansteuerwerte (A2) derart ermittelt, dass elektrische Kenngrößen (U, I, P) der den Elektroden (6) zugeführten elektrischen Energie korrespondierenden Sollgrößen (U*, I*, P*) so weit wie möglich angenähert werden. In der Flachbadphase gilt dies nur für die ersten Ansteuerwerte (A1). Die zweiten Ansteuerwerte (A2) hingegen werden entweder völlig unabhängig von den elektrischen Kenngrößen (U, I, P) ermittelt oder nur dann in Abhängigkeit von den elektrischen Kenngrößen (U, I, P) ermittelt, wenn aufgrund der elektrischen Kenngrößen (U, I, P) die Gefahr eines Lichtbogenabrisses und/oder eines Kurzschlusses erkannt wird.

Description

    Gebiet der Technik
  • Die vorliegende Erfindung geht aus von einem Betriebsverfahren für einen Lichtbogenofen,
    • wobei eine Steuereinrichtung des Lichtbogenofens zunächst in einer Schmelzphase und sodann in einer sich an die Schmelzphase anschließenden Flachbadphase eine Energieversorgungseinrichtung des Lichtbogenofens mit ersten Ansteuerwerten ansteuert, so dass die Energieversorgungseinrichtung elektrische Energie aus einem Versorgungsnetz bezieht und über einen Ofentransformator Elektroden des Lichtbogenofens zuführt, und weiterhin eine Positioniereinrichtung des Lichtbogenofens mit zweiten Ansteuerwerten ansteuert, so dass die Positioniereinrichtung die Elektroden in der Schmelzphase relativ zu in einem Ofengefäß des Lichtbogenofens befindlichem stahlhaltigem Material in festem Aggregatszustand positioniert, so dass sich in der Schmelzphase zwischen den Elektroden und dem stahlhaltigen Material Lichtbögen ausbilden, durch welche das stahlhaltige Material zu einer Stahlschmelze geschmolzen wird, und in der Flachbadphase relativ zu der Stahlschmelze positioniert, so dass sich in der Flachbadphase zwischen den Elektroden und der Stahlschmelze Lichtbögen ausbilden, durch welche die Stahlschmelze weiter aufgeheizt wird,
    • wobei die Steuereinrichtung während der Schmelzphase sowohl die ersten Ansteuerwerte als auch die zweiten Ansteuerwerte derart ermittelt, dass elektrische Kenngrößen der den Elektroden zugeführten elektrischen Energie korrespondierenden Sollgrößen so weit wie möglich angenähert werden,
    • wobei die Steuereinrichtung während der Flachbadphase die ersten Ansteuerwerte derart ermittelt, dass die elektrischen Kenngrößen den korrespondierenden Sollgrößen so weit wie möglich angenähert werden.
  • Die vorliegende Erfindung geht weiterhin aus von einem Steuerprogramm für eine Steuereinrichtung eines Lichtbogenofens, wobei das Steuerprogramm Maschinencode umfasst, der von der Steuereinrichtung abarbeitbar ist, wobei die Abarbeitung des Maschinencodes durch die Steuereinrichtung bewirkt, dass die Steuereinrichtung einen Lichtbogenofen gemäß einem derartigen Betriebsverfahren betreibt.
  • Die vorliegende Erfindung geht weiterhin aus von einer Steuereinrichtung eines Lichtbogenofens, wobei die Steuereinrichtung mit einem derartigen Steuerprogramm programmiert ist, so dass die Steuereinrichtung den Lichtbogenofen gemäß einem derartigen Betriebsverfahren betreibt.
  • Die vorliegende Erfindung geht weiterhin aus von einem Lichtbogenofen,
    • wobei der Lichtbogenofen ein Ofengefäß aufweist, dem stahlhaltiges Material in festem Aggregatszustand zuführbar ist,
    • wobei der Lichtbogenofen eine Energieversorgungseinrichtung und Elektroden sowie einen Ofentransformator aufweist,
    • wobei die Energieversorgungseinrichtung eingangsseitig mit einem Versorgungsnetz verbunden ist und ausgangsseitig über den Ofentransformator mit den Elektroden verbunden ist,
    • wobei der Lichtbogenofen eine Positioniereinrichtung aufweist, mittels derer die Elektroden in einer Schmelzphase relativ zum stahlhaltigen Material und in einer sich an die Schmelzphase anschließenden Flachbadphase relativ zu einer durch Schmelzen des stahlhaltigen Materials erzeugten Stahlschmelze positionierbar sind,
    • wobei der Lichtbogenofen eine Steuereinrichtung aufweist, von der sowohl in der Schmelzphase als auch in der Flachbadphase die Energieversorgungseinrichtung mit ersten Ansteuerwerten ansteuerbar ist und die Positioniereinrichtung mit zweiten Ansteuerwerten ansteuerbar ist,
    • wobei die Steuereinrichtung so wie obenstehend erläutert ausgebildet ist.
    Stand der Technik
  • Die genannten Gegenstände sind allgemein bekannt. Beispielsweise kann auf die WO 2015/176 899 A1 verwiesen werden. Auch die EP 1 026 921 A1 und die EP 3 124 903 A1 können in diesem Zusammenhang genannt werden.
    • Zusammenfassung der Erfindung
  • Beim Schmelzen von Stahl in einem Lichtbogenofen erfolgt die Zufuhr der elektrischen Energie zu den Elektroden des Lichtbogenofens über einen Ofentransformator. Oftmals ist der Ofentransformator über einen Mittelspannungstransformator an das Versorgungsnetz angeschlossen. Der Ofentransformator stellt mehrere Spannungsstufen zur Verfügung. Für den Bereich konstanter Leistung und andere Hochstrombereiche kann die jeweilige Spannungsstufe am Ofentransformator gewählt werden. Eine Feinregelung innerhalb einer bestimmten Spannungsstufe kann beispielsweise mittels einer Impedanzregelung erfolgen.
  • Bei dieser Vorgehensweise sind nur einige wenige Spannungsstufen möglich und die Elektrodenströme unterliegen starken Schwankungen. Zur Reduzierung der Schwankungen werden die Positionierungen der Elektroden mechanisch geregelt, meist über hydraulische Verstelleinrichtungen. Das mechanische Verstellen der Elektroden weist eine erheblich geringere Dynamik auf als das reale Verhalten der Lichtbögen. Die Schwankungen können daher nur unzureichend ausgeregelt werden. Weiterhin führen die Schwankungen zu erheblichen Belastungen der Bauteile, beispielsweise der Hochstromkabel, der stromführenden Tragarme, der Hydraulikzylinder usw. Die Schwankungen treten sowohl in der Schmelzphase als auch in der Flachbadphase auf.
  • In der Flachbadphase werden an die Elektroden in der Regel relativ geringe Spannungen angelegt und weiterhin die Elektroden relativ nahe an der Oberfläche der Stahlschmelze positioniert. Dadurch stellen sich hohe Ströme ein. Gleichzeitig werden Wärmeverluste zuverlässig über die Schaumschlacke abgeschirmt. Je nach Leistungsniveau des Lichtbogenofens oder bei der Erzeugung bestimmter Stähle (insbesondere von rostfreien Stählen und Edelstählen) werden die Lichtbögen jedoch nur teilweise oder gar nicht von der Schaumschlacke eingehüllt. Dadurch sinkt die Energieeffizienz des Lichtbogenofens.
  • Bei der Einstellung der Elektrodenspannung über die Spannungsstufen des Ofentransformators muss die Positionierung der Elektroden laufend nachgeregelt werden. Die Nachregelung kann beispielsweise derart erfolgen, dass auf eine bestimmte Impedanz oder eine bestimmte Leistung geregelt wird. Da die Dynamik der Positioniereinrichtung jedoch im Vergleich zu den Veränderungen im elektrischen System des Lichtbogens relativ niedrig ist, verbleiben gewisse Schwankungen, die nicht ausgeregelt werden können. Die Schwankungen werden durch Wellenbewegungen und Strömungen der Stahlschmelze noch vergrößert. Dadurch ist die Energieeinbringung in die Stahlschmelze nicht optimal.
  • Aus den Dokumenten des Standes der Technik, insbesondere aus der WO 2015/176 899 A1 und der EP 3 124 903 A1 und in begrenztem Umfang auch aus der EP 1 026 921 A1 , sind Vorgehensweisen bekannt, bei denen die Elektrodenspannungen kontinuierlich eingestellt werden können. Diese Ausgestaltungen bieten gegenüber einer Einstellung der Elektrodenspannung über Spannungsstufen des Ofentransformators erhebliche Vorteile. Zum einen können die Elektrodenspannungen nicht nur stufenweise, sondern kontinuierlich variiert werden. Zum anderen kann der Ofentransformator einfacher ausgebildet sein, weil er nicht mehrere Spannungsstufen zur Verfügung stellen muss. Weiterhin werden durch diese Ausgestaltungen weitere Arten der Regelung ermöglicht.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, Möglichkeiten zu schaffen, mittels derer in der Flachbadphase auf einfache und zuverlässige Art und Weise eine schnelle und qualitativ hochwertige Regelung der Lichtbögen möglich ist.
  • Die Aufgabe wird durch ein Betriebsverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Betriebsverfahrens sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 bis 8.
  • Erfindungsgemäß wird ein Betriebsverfahren der eingangs genannten Art dadurch ausgestaltet, dass die Steuereinrichtung während der Flachbadphase die zweiten Ansteuerwerte entweder völlig unabhängig von den elektrischen Kenngrößen ermittelt oder nur dann in Abhängigkeit von den elektrischen Kenngrößen ermittelt, wenn die Steuereinrichtung aufgrund der elektrischen Kenngrößen die Gefahr eines Lichtbogenabrisses und/oder eines Kurzschlusses erkennt.
  • Die ersten Ansteuerwerte werden von der Steuereinrichtung während der Flachbadphase also - so wie im Stand der Technik auch - derart ermittelt, dass die elektrischen Kenngrößen den korrespondierenden Sollgrößen so weit wie möglich angenähert werden. Die zweiten Ansteuerwerte hingegen werden - außer bei Gefahr von besonderen Betriebszuständen, die unbedingt vermieden werden müssen - unabhängig von den elektrischen Kenngrößen ermittelt. Im Ergebnis erfolgt somit das Nachführen der Elektrodenspannungen und der Elektrodenströme ausschließlich durch Anpassung der Ansteuerung der Energieversorgungseinrichtung.
  • Die elektrischen Kenngrößen der elektrischen Energie, die den Elektroden zugeführt wird, können nach Bedarf bestimmt sein. Beispielsweise können die elektrischen Kenngrößen die Elektrodenströme sein. Als Elektrodenströme kommen insbesondere die Wirkströme in Frage. Im Einzelfall können die elektrischen Kenngrößen aber auch die Blindströme und/oder die Scheinströme sein. Alternativ können die elektrischen Kenngrößen die elektrischen Leistungen sein. Als Leistungen kommen insbesondere die Wirkleistungen in Frage. Im Einzelfall können die elektrischen Kenngrößen aber auch die Blindleistungen und/oder die Scheinleistungen sein.
  • Die an die Elektroden angelegten Spannungen und damit auch die den Elektroden zugeführten Ströme sind in aller Regel Wechselgrößen, also Wechselspannungen und Wechselströme. Wechselgrößen können durch ihre Amplitude, ihre Frequenz und ihren Verlauf während einer Periode (beispielsweise sinusförmig, dreieckförmig, sägezahnförmig, rechteckförmig usw.) charakterisiert werden. Der zeitliche Verlauf ist vorzugsweise sinusförmig.
  • Die Amplitude muss stets geeignet eingestellt werden. Die Frequenz kann in manchen Fällen konstant gehalten werden. In anderen Fällen ist es aber vorzuziehen, dass die Steuereinrichtung während der Flachbadphase die ersten Ansteuerwerte derart ermittelt, dass zum Annähern der elektrischen Kenngrößen an die korrespondierenden Sollgrößen auch eine Frequenz von den Elektroden zugeführten Elektrodenströmen und/oder von an die Elektroden angelegten Elektrodenspannungen variiert wird. Diese Vorgehensweise bietet eine größere Flexibilität bei der Optimierung des Betriebs des Lichtbogenofens.
  • Vorzugsweise ist die Frequenz der den Elektroden zugeführten Elektrodenströme und/oder der an die Elektroden angelegten Elektrodenspannungen in der Flachbadphase kleiner als eine Basisfrequenz des Versorgungsnetzes. Diese Vorgehensweise hat sich in Versuchen als besonders vorteilhaft erwiesen.
  • Zu Beginn der Flachbadphase sind die Elektroden von der Oberfläche der Stahlschmelze beabstandet. Demzufolge weisen die Lichtbögen zu Beginn der Flachbadphase eine Basislänge auf. In manchen Situationen ist es vorteilhaft, dass die Steuereinrichtung die Elektroden während der Flachbadphase auf die Stahlschmelze zu verfährt, so dass die Lichtbögen nach dem Verfahren auf die Stahlschmelze zu nur noch eine Restlänge aufweisen, die kleiner als die Basislänge ist. Um die Gefahr eines Kurzschluss zu vermeiden, sollte eine gewisse Mindestlänge aber nicht unterschritten werden. Aus diesem Grund beträgt die Restlänge vorzugsweise mindestens 20 % der Basislänge.
  • Die Basislänge kann anhand der elektrischen Kenngrößen, wie sie zu Beginn der Flachbadphase vorliegen, ermittelt bzw. zumindest abgeschätzt werden. Es ist möglich, dass diese Ermittlung/Abschätzung intellektuell durch eine Person erfolgt. Vorzugsweise aber erfolgt sie durch die Steuereinrichtung.
  • Die Aufgabe wird weiterhin durch ein Steuerprogramm mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst. Erfindungsgemäß bewirkt die Abarbeitung des Maschinencodes durch die Steuereinrichtung, dass die Steuereinrichtung einen Lichtbogenofen gemäß einem erfindungsgemäßen Betriebsverfahren betreibt.
  • Die Aufgabe wird weiterhin durch eine Steuereinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Erfindungsgemäß ist die Steuereinrichtung mit einem erfindungsgemäßen Steuerprogramm programmiert, so dass die Steuereinrichtung den Lichtbogenofen gemäß einem erfindungsgemäßen Betriebsverfahren betreibt.
  • Die Aufgabe wird weiterhin durch einen Lichtbogenofen mit den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst. Erfindungsgemäß ist die Steuereinrichtung als erfindungsgemäße Steuereinrichtung ausgebildet.
    • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Hierbei zeigen in schematischer Darstellung:
    • FIG 1
    ein Blockschaltbild eines Lichtbogenofens,
    FIG 2
    ein Ofengefäß während einer Schmelzphase,
    FIG 3
    ein Ablaufdiagramm,
    FIG 4
    die Wirkungsweise einer Steuereinrichtung in der Schmelzphase,
    FIG 5
    das Ofengefäß während einer Flachbadphase,
    FIG 6
    die Wirkungsweise der Steuereinrichtung in der Flachbadphase,
    FIG 7
    eine Modifikation von FIG 6,
    FIG 8
    ein Ablaufdiagramm,
    FIG 9
    einen Ermittlungsblock,
    FIG 10
    einen Ermittlungsblock und einen Ergänzungsblock,
    FIG 11
    ein Zeitdiagramm,
    FIG 12
    eine Modifikation von FIG 5,
    FIG 13
    ein Zeitdiagramm und
    FIG 14
    ein Ablaufdiagramm.
    Beschreibung der Ausführungsformen
  • Gemäß FIG 1 weist ein Lichtbogenofen ein Ofengefäß 1 auf. Dem Ofengefäß 1 kann - siehe FIG 2 - stahlhaltiges Material 2 zugeführt werden. Das stahlhaltige Material 2 wird dem Ofengefäß 1 in festem Aggregatszustand zugeführt. Es kann sich bei dem stahlhaltigen Material 2 beispielsweise um Schrott handeln.
  • Der Lichtbogenofen weist weiterhin eine Energieversorgungseinrichtung 3 auf. Die Energieversorgungseinrichtung 3 ist eingangsseitig mit einem Versorgungsnetz 4 verbunden. Das Versorgungsnetz 4 ist in der Regel ein Mittelspannungsnetz, das eine Nennspannung im 2-stelligen kV-Bereich aufweist und mit einer Basisfrequenz f0 (siehe FIG 11) betrieben wird. Die Basisfrequenz f0 liegt in der Regel bei 50 Hz oder 60 Hz. Das Versorgungsnetz 4 ist entsprechend der Darstellung in FIG 1 in der Regel ein Drehstromnetz.
  • Der Lichtbogenofen weist weiterhin einen Ofentransformator 5 und Elektroden 6 auf. Die Energieversorgungseinrichtung 3 ist ausgangsseitig über den Ofentransformator 5 mit den Elektroden 6 verbunden. In der Regel sind entsprechend der Darstellung in FIG 1 mehrere Elektroden 6 vorhanden und ist weiterhin der Ofentransformator 5 als Drehstromtransformator ausgebildet. Es sind aber auch andere Ausgestaltungen möglich, insbesondere eine einphasige Ausgestaltung. Unabhängig von der konkreten Ausgestaltung liegen an die Elektroden 6 angelegte Elektrodenspannungen U jedoch deutlich unterhalb der Nennspannung des Versorgungsnetzes 4. Die Elektrodenspannung U ist in FIG 1 nur für eine der Elektroden 6 dargestellt. Meist liegen die Elektrodenspannungen U im Bereich von mehreren 100 V. Im Einzelfall sind auch Spannungen oberhalb von 1 kV möglich. 2 kV werden in aller Regel aber nicht überschritten.
  • In der Regel sind weiterhin Schalteinrichtungen vorhanden, mittels derer die Energieversorgungseinrichtung 3 vom Versorgungsnetz 4 getrennt werden kann. Weiterhin können Schalteinrichtungen vorhanden sein, mittels derer die Energieversorgungseinrichtung 3 vom Ofentransformator 5 und/oder der Ofentransformator 5 von den Elektroden 6 getrennt werden kann. Die Schalteinrichtungen führen rein binäre Schaltvorgänge durch, aber keinerlei Einstellung von Spannungen und Strömen. Weiterhin können primärseitig oder sekundärseitig des Ofentransformators 5 aktive oder passive Filtereinrichtungen angeordnet sein. Die Schalteinrichtungen und auch die Filtereinrichtungen sind für die erfindungsgemäße Funktionsweise untergeordneter Bedeutung und daher in FIG 1 (und auch den anderen FIG) der Übersichtlichkeit halber nicht mit dargestellt.
  • Die Energieversorgungseinrichtung 3 kann aus dem Versorgungsnetz 4 elektrische Energie beziehen und die bezogene elektrische Energie über den Ofentransformator 5 den Elektroden 6 zuführen. Die Energieversorgungseinrichtung 3 weist zu diesem Zweck in der Regel viele Halbleiterschalter auf. Mögliche Ausgestaltungen der Energieversorgungseinrichtung 3 sind in der WO 2015/176 899 A1 ("Goldstandard") beschrieben. Alternativ können beispielsweise auch die Ausgestaltungen gemäß der EP 3 124 903 A1 oder der EP 1 026 921 A1 verwendet werden. Unabhängig von der konkreten Ausgestaltung der Energieversorgungseinrichtung 3 ist die Energieversorgungseinrichtung 3 jedoch in der Lage, ausgangsseitig - also zum Ofentransformator 5 hin - eine quasi-kontinuierliche Abstufung der an die Elektroden 6 angelegten Elektrodenspannungen U und/oder der den Elektroden 6 zugeführten Elektrodenströme I vorzunehmen. Analog zu der Darstellung für die Elektrodenspannungen U ist der Elektrodenstrom I in FIG 1 ebenfalls nur für eine der Elektroden 6 dargestellt.
  • Weiterhin weist der Lichtbogenofen eine Positioniereinrichtung 7 auf. Mittels der Positioniereinrichtung 7 können die Elektroden 6, wie in FIG 1 durch einen Doppelpfeil 8 neben einer der Elektroden 6 angedeutet ist, positioniert werden. Im einfachsten Fall erfolgt eine gemeinsame Positionierung der Elektroden 6. Es kann aber auch eine individuelle Positionierung der Elektroden 6 erfolgen. Die Bewegungsrichtung, in welcher die Elektroden 6 positioniert werden, kann vertikal sein. Alternativ kann die Bewegungsrichtung auch gegenüber der Vertikalen leicht geneigt sein. Auch in diesem Fall aber ist die Komponente in Vertikalrichtung die dominierende Komponente der Bewegung. Die Positioniereinrichtung 7 kann beispielsweise eine oder mehrere Hydraulikzylindereinheiten aufweisen.
  • Schließlich weist der Lichtbogenofen eine Steuereinrichtung 9 auf. Von der Steuereinrichtung 9 werden (zumindest) die Energieversorgungseinrichtung 3 und die Positioniereinrichtung 7 gesteuert. Die Steuereinrichtung 9 generiert also erste Ansteuerwerte A1, mit denen sie die Energieversorgungseinrichtung 3 ansteuert, und zweite Ansteuerwerte A2, mit denen sie die Positioniereinrichtung 7 ansteuert. Entsprechend den jeweiligen Ansteuerwerten A1, A2 werden die Energieversorgungseinrichtung 3 und die Positioniereinrichtung 7 betrieben.
  • Die Steuereinrichtung 9 ist als softwareprogrammierbare Steuereinrichtung ausgebildet. Dies ist in FIG 1 durch die Angabe "µP" (für mikroprozessorgesteuert) angedeutet. Die Wirkung- und Betriebsweise der Steuereinrichtung 9 wird also durch ein Steuerprogramm 10 bestimmt, mit dem die Steuereinrichtung 9 programmiert ist. Das Steuerprogramm 10 umfasst Maschinencode 11, der von der Steuereinrichtung 9 abarbeitbar ist. Die Abarbeitung des Maschinencodes 11 durch die Steuereinrichtung 9 bewirkt, dass die Steuereinrichtung 9 den Lichtbogenofen gemäß einem Betriebsverfahren betreibt, wie es nachstehend in Verbindung mit den weiteren FIG näher erläutert wird.
  • Zunächst wird das Ofengefäß 1 gemäß FIG 3 in einem Schritt S1 mit dem stahlhaltigen Material 2 beschickt. Dieser Vorgang kann, nicht aber muss unter Steuerung durch die Steuereinrichtung 9 erfolgen. Der Schritt S1 ist daher in FIG 3 nur gestrichelt dargestellt.
  • An das Beschicken mit dem stahlhaltigen Material 2 schließt sich eine Schmelzphase des Lichtbogenofens an. Die Schmelzphase umfasst Schritte S2 bis S4. An die Schmelzphase schließt sich eine Flachbadphase an. Die Flachbadphase umfasst Schritte S5 bis S7.
  • In der Schmelzphase ermittelt die Steuereinrichtung 9 im Schritt S2 die ersten Ansteuerwerte A1 für die Energieversorgungseinrichtung 3 und die zweiten Ansteuerwerte A2 für die Positioniereinrichtung 7. Die Ermittlung erfolgt gemäß FIG 4 in entsprechenden Ermittlungsblöcken 12 und 13. Im Schritt S3 steuert die Steuereinrichtung 9 die Energieversorgungseinrichtung 3 und die Positioniereinrichtung 7 entsprechend den ermittelten Ansteuerwerten A1, A2 an.
  • Die Ermittlung der ersten Ansteuerwerte A1 erfolgt derart, dass die Energieversorgungseinrichtung 3 aufgrund der entsprechenden Ansteuerung elektrische Energie aus dem Versorgungsnetz 4 bezieht und über den Ofentransformator 5 den Elektroden 6 zuführt. Die Ermittlung der zweiten Ansteuerwerte A2 erfolgt derart, dass die Positioniereinrichtung 7 die Elektroden 6 relativ zu in dem stahlhaltigem Material 2 positioniert. Die Ermittlung der ersten Ansteuerwerte A1 und der zweiten Ansteuerwerte A2 durch die Steuereinrichtung 9 ist derart aufeinander abgestimmt, dass sich zwischen den Elektroden 6 und dem stahlhaltigen Material 2 Lichtbögen 14 (siehe FIG 2) ausbilden. Durch die Lichtbögen 14 wird das stahlhaltige Material 2 geschmolzen und so nach und nach eine Stahlschmelze 15 (FIG 5) erzeugt.
  • Zur Ermittlung der ersten Ansteuerwerte A1 und der zweiten Ansteuerwerte A2 werden der Steuereinrichtung 9 gemäß FIG 4 Kenngrößen U, I, P der den Elektroden 6 zugeführten elektrischen Energie zugeführt. Die Kenngrößen U, I, P können beispielsweise die Elektrodenspannungen U und/oder die Elektrodenströme I und/oder daraus abgeleitete Werte sein. Ein abgeleiteter Wert ist beispielsweise die momentane Leistung P (= das Produkt von Elektrodenspannung U und Elektrodenstrom I). Ein weiterer abgeleiteter Wert kann sich aus dem zeitlichen Verlauf von Elektrodenspannungen U und Elektrodenströmen I ergeben. Derartige Werte sind beispielsweise der Wirkstrom, die Wirkleistung, die Scheinleistung, Blindstrom und die Blindleistung. Die Kenngrößen können alternativ für die Gesamtheit der Elektroden 6 oder individuell für die jeweilige Elektrode 6 gegeben sein oder abgeleitet werden. Zur Ermittlung der ersten Ansteuerwerte A1 und der zweiten Ansteuerwerte A2 werden der Steuereinrichtung 9 weiterhin Sollgrößen U*, I*, P* für die Kenngrößen U, I, P zugeführt, beispielsweise Sollgrößen U*, I* für die Elektrodenspannungen U und/oder die Elektrodenströme I oder andere geeignete Sollgrößen (beispielsweise eine Sollgröße P* für die Leistung P). Sowohl die Kenngrößen U, I, P als auch die Sollgrößen U*, I*, P* werden in der Schmelzphase beiden Ermittlungsblöcken 12, 13 zugeführt.
  • Anhand der Kenngrößen U, I, P und der zugehörigen Sollgrößen U*, I*, P* ermittelt die Steuereinrichtung 9 die ersten Ansteuerwerte A1 und die zweiten Ansteuerwerte A2. Die Ermittlung erfolgt in beiden Ermittlungsblöcken 12, 13 derart, dass die elektrischen Kenngrößen U, I, P den korrespondierenden Sollgrößen U*, I*, P* so weit wie möglich angenähert werden. Diese Vorgehensweise und damit die Implementierung des Schrittes S2 ist Fachleuten allgemein bekannt. Sie muss daher nicht näher erläutert werden.
  • Im Schritt S4 prüft die Steuereinrichtung 9, ob die Schmelzphase beendet ist. Beendet ist die Schmelzphase, wenn die Stahlschmelze 15 entsprechend der Darstellung in FIG 5 vollständig oder zumindest im wesentlichen eine durchgehende horizontale Oberfläche gebildet hat. Es ist also entweder das stahlhaltige Material 2 vollständig geschmolzen oder die noch nicht geschmolzenen Elemente des stahlhaltigen Materials 2 befinden sich vollständig unter der Oberfläche der Stahlschmelze 15 oder die noch nicht geschmolzenen Elemente des stahlhaltigen Materials 2 ragen nur noch unwesentlich über die Oberfläche der Stahlschmelze 15 hinaus. Weiterhin kann sich auf der Oberfläche der Stahlschmelze 15 eine Schlackenschicht 16 gebildet haben.
  • Es ist möglich, dass die Steuereinrichtung 9 im Rahmen der Prüfung, ob die Schmelzphase beendet ist, messtechnisch erfasste Istgrößen des Lichtbogenofens auswertet. Beispielsweise ist es möglich, dass die Steuereinrichtung 9 die Elektrodenströme I und/oder die Elektrodenspannungen U auswertet, insbesondere deren Schwankungen. Auch kann die Steuereinrichtung 9 akustische Größen des Lichtbogenofens auswerten, beispielsweise den Geräuschpegel oder das akustische Spektrum des erzeugten Geräuschs. Alternativ ist es möglich, dass der Steuereinrichtung 9 von einer Bedienperson (nicht dargestellt) vorgegeben wird, dass die Schmelzphase beendet ist.
  • Wenn die Schmelzphase noch nicht beendet ist, geht die Steuereinrichtung 9 zum Schritt S2 zurück. Wenn die Schmelzphase hingegen beendet ist, geht die Steuereinrichtung 9 zur Flachbadphase und damit zum Schritt S5 über.
  • In der Flachbadphase ermittelt die Steuereinrichtung 9 im Schritt S5 die ersten Ansteuerwerte A1 für die Energieversorgungseinrichtung 3 und die zweiten Ansteuerwerte A2 für die Positioniereinrichtung 7. Im Schritt S6 steuert die Steuereinrichtung 9 die Energieversorgungseinrichtung 3 und die Positioniereinrichtung 7 entsprechend den ermittelten Ansteuerwerten A1, A2 an.
  • Die Ermittlung der ersten Ansteuerwerte A1 erfolgt derart, dass die Energieversorgungseinrichtung 3 aufgrund der entsprechenden Ansteuerung elektrische Energie aus dem Versorgungsnetz 4 bezieht und über den Ofentransformator 5 den Elektroden 6 zuführt. Die Ermittlung der zweiten Ansteuerwerte A2 erfolgt derart, dass die Positioniereinrichtung 7 die Elektroden 6 relativ zu der Stahlschmelze 15 positioniert. Insoweit stimmt die Vorgehensweise der Schritte S5 und S6 mit der Vorgehensweise der Schritte S2 und S3 überein.
  • Die Vorgehensweise der Schritte S5 und S6 stimmt auch insoweit mit der Vorgehensweise der Schritte S2 und S3 überein, dass die ersten Ansteuerwerte A1 und die zweiten Ansteuerwerte A2 derart aufeinander abgestimmt sind, dass sich Lichtbögen 14 ausbilden. Die Lichtbögen 14 bilden sich in der Flachbadphase jedoch entsprechend der Darstellung in FIG 5 zwischen den Elektroden 6 und der Stahlschmelze 15 aus. Durch die Lichtbögen 14 wird die Stahlschmelze 15 weiter aufgeheizt.
  • Der Steuereinrichtung 6 werden gemäß FIG 6 auch weiterhin die Kenngrößen U, I, P der den Elektroden 6 zugeführten elektrischen Energie und die zugehörigen Sollgrößen U*, I*, P* zugeführt. Die Kenngrößen U, I, P und die zugehörigen Sollgrößen U*, I*, P* werden innerhalb der Steuereinrichtung 9 jedoch nur dem Ermittlungsblock 12 zugeführt. Somit ermittelt die Steuereinrichtung 9 weiterhin die ersten Ansteuerwerte A1 derart, dass die elektrischen Kenngrößen U, I, P den korrespondierenden Sollgrößen U*, I*, P* so weit wie möglich angenähert werden.
  • Der Ermittlungsblock 13 ist in der Flachbadphase hingegen deaktiviert. Stattdessen ist gemäß FIG 6 ein Ermittlungsblock 17 aktiviert. Mittels des Ermittlungsblocks 17 ermittelt die Steuereinrichtung 9 in der Flachbadphase die zweiten Ansteuerwerte A2. Insbesondere ist es möglich, dass die Steuereinrichtung 9 die zweiten Ansteuerwerte A2 entsprechend der Darstellung in FIG 3 völlig unabhängig von den elektrischen Kenngrößen U, I, P ermittelt. In diesem Fall ist es möglich, dass dem Ermittlungsblock 17 entsprechend der Darstellung in FIG 6 die elektrischen Kenngrößen U, I, P überhaupt nicht zugeführt werden. Stattdessen kann die Steuereinrichtung 9 die zweiten Ansteuerwerte A2 aufgrund einer anderweitigen internen Ermittlung oder aufgrund externer Vorgaben V (beispielsweise von Vorgaben, die von einer Bedienperson stammen) ermitteln.
  • Im Schritt S7 prüft die Steuereinrichtung 9, ob die Flachbadphase beendet ist. Es ist möglich, dass die Steuereinrichtung 9 im Rahmen der Prüfung, ob die Flachbadphase beendet ist, messtechnisch erfasste Istgrößen des Lichtbogenofens auswertet. Alternativ ist es möglich, dass der Steuereinrichtung 9 von der Bedienperson vorgegeben wird, dass die Flachbadphase beendet ist.
  • Wenn die Flachbadphase noch nicht beendet ist, geht die Steuereinrichtung 9 zum Schritt S5 zurück. Wenn die Flachbadphase hingegen beendet ist, geht die Steuereinrichtung 9 zu einem Schritt S8 über. Im Schritt S8 wird die erzeugte Stahlschmelze 15 aus dem Ofengefäß 1 entnommen, beispielsweise in eine Pfanne (nicht dargestellt) gegossen. Dieser Vorgang kann, nicht aber muss unter Steuerung durch die Steuereinrichtung 9 erfolgen. Der Schritt S8 ist daher in FIG 3 - analog zum Schritt S1 - nur gestrichelt dargestellt.
  • Mit der Ausführung des Schrittes S8 ist ein vollständiger Zyklus im Betrieb des Lichtbogenofens abgeschlossen. Es kann daher, beginnend mit dem Schritt S1, ein neuer Zyklus begonnen werden.
  • In der einfachsten Ausgestaltung erfolgt die Ermittlung der zweiten Ansteuerwerte, wie bereits erwähnt, unabhängig von den elektrischen Kenngrößen U, I, P. Alternativ ist es möglich, dass die zweiten Ansteuerwerte A2 von dem Ermittlungsblock 17 zwar im Regelfall unabhängig von den elektrischen Kenngrößen U, I, P ermittelt werden, unter besonderen Umständen aber doch berücksichtigt werden. In diesem Fall werden dem Ermittlungsblock 17 entsprechend der Darstellung in FIG 7 die entsprechenden elektrischen Kenngrößen U, I, P zugeführt. Ein Zuführen auch der korrespondierenden Sollgrößen U*, I*, P* ist hingegen nicht erforderlich.
  • Der Ermittlungsblock 17 (und, weil der Ermittlungsblock 17 Bestandteil der Steuereinrichtung 9 ist, im Ergebnis damit die Steuereinrichtung 9) prüft in diesem Fall, ob die elektrischen Kenngrößen U, I, P vorbestimmte Bedingungen erfüllen oder nicht. Insbesondere prüft der Ermittlungsblock 17 in diesem Fall, ob er anhand der elektrischen Kenngrößen U, I, P die Gefahr eines Lichtbogenabrisses und/oder eines Kurzschlusses erkennt. Nur dann berücksichtigt der Ermittlungsblock 17 bei der Ermittlung der zweiten Ansteuerwerte A2 die elektrischen Kenngrößen U, I, P. Auch in diesem Fall erfolgt die Berücksichtigung aber nur so lange, wie die Gefahr eines Lichtbogenabrisses und/oder eines Kurzschlusses besteht. Besteht die Gefahr nicht mehr, erfolgt auch die Ermittlung der zweiten Ansteuerwerte A2 wieder unabhängig von den elektrischen Kenngrößen U, I, P. Dies wird nachstehend in Verbindung mit FIG 8 näher erläutert.
  • FIG 8 zeigt die Vorgehensweise in der Flachbadphase. Die Vorgehensweise in der Schmelzphase kann unverändert sein.
  • Gemäß FIG 8 geht die Steuereinrichtung 9 vom Schritt S4 aus zunächst zu einem Schritt S11 über. Im Schritt S11 prüft die Steuereinrichtung 9, ob sie die Gefahr eines Lichtbogenabrisses erkennt. Im Rahmen der Prüfung des Schrittes S11 wertet die Steuereinrichtung 9 die elektrischen Kenngrößen U, I, P aus. Erkennt die Steuereinrichtung 9 die Gefahr eines Lichtbogenabrisses, geht sie zu einem Schritt S12 über. Im Schritt S12 ermittelt die Steuereinrichtung 9 die ersten Ansteuerwerte A1 und die zweiten Ansteuerwerte A2 dahingehend, dass der Gefahr des Lichtbogenabrisses entgegengewirkt wird. Beispielsweise kann die Steuereinrichtung 9 die ersten Ansteuerwerte A1 dahingehend variieren, dass die Elektrodenspannungen U erhöht werden, und die zweiten Ansteuerwerte A2 dahingehend variieren, dass die Elektroden 6 in Richtung auf die Stahlschmelze 15 zu abgesenkt werden.
  • Erkennt die Steuereinrichtung 9 im Schritt S11 nicht die Gefahr eines Lichtbogenabrisses, geht die Steuereinrichtung 9 zu einem Schritt S13 über. Im Schritt S13 prüft die Steuereinrichtung 9, ob sie die Gefahr eines Kurzschlusses erkennt. Im Rahmen der Prüfung des Schrittes S13 wertet die Steuereinrichtung 9 ebenfalls die elektrischen Kenngrößen U, I, P aus. Erkennt die Steuereinrichtung 9 die Gefahr eines Kurzschlusses, geht sie zu einem Schritt S14 über. Im Schritt S14 ermittelt die Steuereinrichtung 9 die ersten Ansteuerwerte A1 und die zweiten Ansteuerwerte A2 dahingehend, dass der Gefahr des Kurzschlusses entgegengewirkt wird. Beispielsweise kann die Steuereinrichtung 9 die ersten Ansteuerwerte A1 dahingehend variieren, dass die Elektrodenspannungen U verringert werden, und insbesondere die zweiten Ansteuerwerte A2 dahingehend variieren, dass die Elektroden 6 in Richtung von der Stahlschmelze 15 weg angehoben werden.
  • Erkennt die Steuereinrichtung 9 im Schritt S13 nicht die Gefahr eines Kurzschlusses, geht die Steuereinrichtung 9 zum Schritt S5 über. Im Schritt S5 erfolgt die Ermittlung der ersten Ansteuerwerte A1 und der zweiten Ansteuerwerte A2 so, wie dies bereits in Verbindung mit FIG 6 erläutert wurde.
  • Unabhängig davon, ob die Steuereinrichtung 9 den Schritt S12, den Schritt S14 oder den Schritt S5 ausgeführt hat, geht die Steuereinrichtung 9 als nächstes zum Schritt S6 über, in dem sie die Energieversorgungseinrichtung 3 und die Positioniereinrichtung 4 entsprechend den ermittelten ersten und zweiten Ansteuerwerten A1, A2 ansteuert. Sodann geht die Steuereinrichtung zum Schritt S7 über. Von dort aus wird entweder zum Schritt S8 übergegangen oder die Steuereinrichtung 9 geht zum Schritt S11 zurück.
  • Die Kenngrößen U, I, P können auf verschiedene Art und Weise gewählt werden. Beispielsweise ist es gemäß der Darstellung in FIG 9 möglich, dass - zumindest während der Flachbadphase - die elektrischen Kenngrößen U, I, P die Elektrodenströme I sind. Alternativ ist es gemäß der Darstellung in FIG 10 möglich, dass - zumindest während der Flachbadphase - die elektrischen Kenngrößen U, I, P die elektrischen Leistungen P sind. In diesem Fall kann beispielsweise dem Ermittlungsblock 12 ein Ergänzungsblock 18 vorgeordnet sein. Dem Ergänzungsblock 18 können in diesem Fall beispielsweise die Elektrodenspannungen U und die Elektrodenströme I zugeführt werden. Der Ergänzungsblock 18 ermittelt in diesem Fall beispielsweise instantan die momentane Leistung oder über eine Periode der Elektrodenspannungen U die mittlere elektrische Leistung und gibt den ermittelten Wert als elektrische Kenngröße P an den Ermittlungsblock 12 aus.
  • Es ist möglich, dass die Steuereinrichtung 9 während der Flachbadphase die ersten Ansteuerwerte A1 derart ermittelt, dass eine Frequenz f der Elektrodenspannungen U (bzw. hiermit korrespondierend eine Frequenz f der Elektrodenströme I) variiert wird. Dies ist in FIG 11 dadurch angedeutet, dass eine korrespondierende Periodendauer T variiert wird. Das Variieren der Periodendauer T und hiermit korrespondierend der Frequenz f ist in FIG 11 durch einen Doppelpfeil 19 angedeutet. Es erfolgt zu dem Zweck, die elektrischen Kenngrößen U, I, P an die korrespondierenden Sollgrößen U*, I*, P* anzunähern.
  • Das Variieren der Frequenz f erfolgt vorzugsweise in einem Bereich, der zwischen 70 % und 90 % der Basisfrequenz f0 liegt, insbesondere zwischen 75 % und 85 % der Basisfrequenz f0.
  • Zu Beginn der Flachbadphase, wenn also die Steuereinrichtung 9 vom Schritt S4 zum Schritt S5 übergeht (bzw. im Falle der Ausgestaltung gemäß FIG 8 zum Schritt S11 übergeht), weisen die Lichtbögen 14 gemäß der Darstellung in FIG 5 eine Basislänge L0 auf. In manchen Fällen ist es von Vorteil, wenn die Steuereinrichtung 9 die Elektroden 6 während der Flachbadphase auf die Stahlschmelze 15 zu verfährt. Nach dem Verfahren auf die Stahlschmelze 15 zu weisen die Lichtbögen 14 gemäß FIG 12 nur noch eine Restlänge LR auf. Die Restlänge LR ist kleiner als die Basislänge L0. Sie sollte aber entsprechend der Darstellung in FIG 13 mindestens 20 % der Basislänge L0 betragen.
  • Die Basislänge L0 kann der Steuereinrichtung 9 auf verschiedene Art und Weise bekannt werden. Beispielsweise kann die Basislänge L0 der Steuereinrichtung 9 von der Bedienperson vorgegeben werden. Alternativ ist es möglich, dass die Steuereinrichtung 9 entsprechend der Darstellung in FIG 14 unmittelbar nach dem Schritt S4 zunächst einen Schritt S21 ausführt. In diesem Fall ermittelt die Steuereinrichtung 9 im Schritt S21 die Basislänge L0 anhand der elektrischen Kenngrößen U, I, P, wie sie zu Beginn der Flachbadphase vorliegen. Entsprechende Vorgehensweisen sind Fachleuten bekannt. Der Schritt S21 wird, falls er vorhanden ist, nur einmal ausgeführt. Er ist also nicht in die Schleife der Schritte S5 bis S7 mit eingebunden. Dies gilt in analoger Weise auch, wenn die Schritte S11 bis S14 vorhanden sind.
  • Es ist möglich, dass die Steuereinrichtung 9 die Restlänge LR anhand der Basislänge L0 ermittelt. Alternativ ist es möglich, dass die Steuereinrichtung 9 nur einen minimal zulässigen Wert für die Restlänge LR ermittelt oder der Steuereinrichtung 9 ein entsprechender minimal zulässiger Wert für die Restlänge LR vorgegeben ist. In diesem Fall ist es möglich, dass die Steuereinrichtung 9 das Verfahren der Elektroden 6 beibehält, bis die Steuereinrichtung 9 aufgrund einer Auswertung der Kenngrößen U, I, P einen optimierten Betrieb des Lichtbogenofens erkennt oder die Restlänge RL den minimal zulässigen Wert erreicht. Unabhängig von der konkret ergriffenen Vorgehensweise ist der Schritt S5 in diesem Fall derart implementiert, dass die ersten Ansteuerwerte A1 so wie bereits erläutert ermittelt werden, die zweiten Ansteuerwerte A2 aber derart ermittelt werden, dass die Länge der Lichtbögen 14, ausgehend von der Basislänge L0, reduziert wird. Durch das Verringern der Länge der Lichtbögen 14 auf die Restlänge LR kann in manchen Betriebszuständen des Lichtbogenofens die Energieeffizienz des Lichtbogenofens verbessert werden.
  • Die vorliegende Erfindung weist viele Vorteile auf. Insbesondere aber kann die mechanische Belastung der Positioniereinrichtung 7 reduziert werden und kann weiterhin die Energieeffizienz beim Betrieb des Lichtbogenofens verbessert werden.
  • Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Varianten können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Ofengefäß
    2
    stahlhaltiges Material
    3
    Energieversorgungseinrichtung
    4
    Versorgungsnetz
    5
    Ofentransformator
    6
    Elektroden
    7
    Positioniereinrichtung
    8, 19
    Doppelpfeile
    9
    Steuereinrichtung
    10
    Steuerprogramm
    11
    Maschinencode
    12, 13, 17
    Ermittlungsblöcke
    14
    Lichtbögen
    15
    Stahlschmelze
    16
    Schlackenschicht
    18
    Ergänzungsblock
    A1, A2
    Ansteuerwerte
    f
    Frequenz
    f0
    Basisfrequenz
    I
    Elektrodenströme
    L0
    Basislänge
    LR
    Restlänge
    P
    elektrische Leistungen
    S1 bis S21
    Schritte
    T
    Periodendauer
    U
    Elektrodenspannungen
    U, I, P
    Kenngrößen
    U*, I*, P*
    Sollgrößen
    V
    Vorgaben

Claims (11)

  1. Betriebsverfahren für einen Lichtbogenofen,
    - wobei eine Steuereinrichtung (9) des Lichtbogenofens zunächst in einer Schmelzphase und sodann in einer sich an die Schmelzphase anschließenden Flachbadphase eine Energieversorgungseinrichtung (3) des Lichtbogenofens mit ersten Ansteuerwerten (A1) ansteuert, so dass die Energieversorgungseinrichtung (3) elektrische Energie aus einem Versorgungsnetz (4) bezieht und über einen Ofentransformator (5) Elektroden (6) des Lichtbogenofens zuführt, und weiterhin eine Positioniereinrichtung (7) des Lichtbogenofens mit zweiten Ansteuerwerten (A2) ansteuert, so dass die Positioniereinrichtung (7) die Elektroden (6) in der Schmelzphase relativ zu in einem Ofengefäß (1) des Lichtbogenofens befindlichem stahlhaltigem Material (2) in festem Aggregatszustand positioniert, so dass sich in der Schmelzphase zwischen den Elektroden (6) und dem stahlhaltigen Material (2) Lichtbögen (14) ausbilden, durch welche das stahlhaltige Material (2) zu einer Stahlschmelze (15) geschmolzen wird, und in der Flachbadphase relativ zu der Stahlschmelze (15) positioniert, so dass sich in der Flachbadphase zwischen den Elektroden (6) und der Stahlschmelze (15) Lichtbögen (14) ausbilden, durch welche die Stahlschmelze (15) weiter aufgeheizt wird,
    - wobei die Steuereinrichtung (9) während der Schmelzphase sowohl die ersten Ansteuerwerte (A1) als auch die zweiten Ansteuerwerte (A2) derart ermittelt, dass elektrische Kenngrößen (U, I, P) der den Elektroden (6) zugeführten elektrischen Energie korrespondierenden Sollgrößen (U*, I*, P*) so weit wie möglich angenähert werden,
    - wobei die Steuereinrichtung (9) während der Flachbadphase die ersten Ansteuerwerte (A1) weiterhin derart ermittelt, dass die elektrischen Kenngrößen (U, I, P) den korrespondierenden Sollgrößen (U*, I*, P*) so weit wie möglich angenähert werden, die zweiten Ansteuerwerte (A2) jedoch entweder völlig unabhängig von den elektrischen Kenngrößen (U, I, P) ermittelt oder nur dann in Abhängigkeit von den elektrischen Kenngrößen (U, I, P) ermittelt, wenn die Steuereinrichtung (9) aufgrund der elektrischen Kenngrößen (U, I, P) die Gefahr eines Lichtbogenabrisses und/oder eines Kurzschlusses erkennt.
  2. Betriebsverfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet ,
    dass zumindest während der Flachbadphase die elektrischen Kenngrößen (U, I, P) die Elektrodenströme (I) sind.
  3. Betriebsverfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass zumindest während der Flachbadphase die elektrischen Kenngrößen (U, I, P) die elektrischen Leistungen (P) sind.
  4. Betriebsverfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Steuereinrichtung (9) während der Flachbadphase die ersten Ansteuerwerte (A1) derart ermittelt, dass zum Annähern der elektrischen Kenngrößen (U, I, P) an die korrespondierenden Sollgrößen (U*, I*, P*) eine Frequenz (f) von den Elektroden (6) zugeführten Elektrodenströmen (I) und/oder von an die Elektroden (6) angelegten Elektrodenspannungen (U) variiert wird.
  5. Betriebsverfahren nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Frequenz (f) der den Elektroden (6) zugeführten Elektrodenströme (I) und/oder der an die Elektroden (6) angelegten Elektrodenspannungen (6) in der Flachbadphase kleiner als eine Basisfrequenz (f0) des Versorgungsnetzes (4) ist.
  6. Betriebsverfahren nach einem der obigen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Lichtbögen (14) zu Beginn der Flachbadphase eine Basislänge (L0) aufweisen und dass die Steuereinrichtung (9) die Elektroden (6) während der Flachbadphase auf die Stahlschmelze (15) zu verfährt, so dass die Lichtbögen (14) nach dem Verfahren auf die Stahlschmelze (15) zu nur noch eine Restlänge (LR) aufweisen, die kleiner als die Basislänge (L0) ist.
  7. Betriebsverfahren nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Restlänge (LR) mindestens 20 % der Basislänge (L0) beträgt.
  8. Betriebsverfahren nach Anspruch 6 oder 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Steuereinrichtung (9) die Basislänge (L0) anhand der elektrischen Kenngrößen (U, I, P), wie sie zu Beginn der Flachbadphase vorliegen, ermittelt.
  9. Steuerprogramm für eine Steuereinrichtung (9) eines Lichtbogenofens, wobei das Steuerprogramm Maschinencode (11) umfasst, der von der Steuereinrichtung (9) abarbeitbar ist, wobei die Abarbeitung des Maschinencodes (11) durch die Steuereinrichtung (9) bewirkt, dass die Steuereinrichtung (9) einen Lichtbogenofen gemäß einem Betriebsverfahren nach einem der obigen Ansprüche betreibt.
  10. Steuereinrichtung eines Lichtbogenofens, wobei die Steuereinrichtung mit einem Steuerprogramm (10) nach Anspruch 9 programmiert ist, so dass die Steuereinrichtung den Lichtbogenofen gemäß einem Betriebsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 betreibt.
  11. Lichtbogenofen,
    - wobei der Lichtbogenofen ein Ofengefäß (1) aufweist, dem stahlhaltiges Material (2) in festem Aggregatszustand zuführbar ist,
    - wobei der Lichtbogenofen eine Energieversorgungseinrichtung (3) und Elektroden (6) sowie einen Ofentransformator (5) aufweist,
    - wobei die Energieversorgungseinrichtung (3) eingangsseitig mit einem Versorgungsnetz (4) verbunden ist und ausgangsseitig über den Ofentransformator (5) mit den Elektroden (6) verbunden ist,
    - wobei der Lichtbogenofen eine Positioniereinrichtung (7) aufweist, mittels derer die Elektroden (6) in einer Schmelzphase relativ zum stahlhaltigen Material (2) und in einer sich an die Schmelzphase anschließenden Flachbadphase relativ zu einer durch Schmelzen des stahlhaltigen Materials (2) erzeugten Stahlschmelze (15) positionierbar sind,
    - wobei der Lichtbogenofen eine Steuereinrichtung (9) aufweist, von der sowohl in der Schmelzphase als auch in der Flachbadphase die Energieversorgungseinrichtung (3) mit ersten Ansteuerwerten (A1) ansteuerbar ist und die Positioniereinrichtung (7) mit zweiten Ansteuerwerten (A2) ansteuerbar ist,
    - wobei die Steuereinrichtung (9) gemäß Anspruch 10 ausgebildet ist.
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