NO169690B - Fremgangsmaate ved tenning av en plasmabue - Google Patents

Abstract

For å tenne en plasmabue, som mates av en hovedstrøm-krets (15) til en plasmabrenner (6) som er anordnet i et metallurgisk ovnskar anvendes det en hjelpeplasmabue som mates av en hjelpestrømkrets (14).For å høyne brenner-levetiden legges, ved avkoblet hovedstrømkrets (15), elektroden (12) til plasmabrenneren (6) og smeltemassen (9) i ovnskaret på hjel-pestrømkretsen (14), og det tennes en hjelpeplasmabue mellom plasmabrenneren (6) og smeltemassen, hvoretter plasmabrenneren (6) beveges tilbake fra smeltemassen (9) under forstørrelse av hjelpeplasmabuen, og deretter legges hovedstrømkretsen (15) på plasmabrenneren (6) og på smeltemassen (9), og plasmabuen tennes.

Description

Oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte ved tenning av en plasmabue, som mates fra en hovedstrømkrets, hørende til en plasmabrenner anordnet i et metallurgisk onvskar, ved hjelp av en hjelpeplasmabue, som mates fra en hjelpestrømkrets, samt en anordning for gjennomføring av fremgangsmåten.

Det er kjent å tenne plasmabrenneren ved hjelp av en hjelpebue, hvorved det tennes en hjelpeplasmabue ved hjelp av en allerede på plasmabrenneren påliggende hovedstrømkrets mellom elektroden og en brennkappe, og denne blåses ved gasstilsetning til en lengde på ca. 10 cm, hvorefter plasmabrenneren føres nærmere smeltemassen som er innført i ovnskaret inntil hoved-plasmabuen tenner. Derefter føres plasmabrenneren tilbake i den ønskede posisjon.

En ulempe ved dette er

- at kommer brennkappen i kontakt med smeltematerialet kan det flyte en strøm med høy strømstyrke mellom elektroden og brennkappen, hvorved det blir dannet en såkalt kortslutningsbue (Nebenbogen). Denne kortslutningsbue kan, grunnet den store strømstyrke, føre til ødeleggelse av brennkappen.

Videre kan det grunnet sput av smeltemateriale på brennkappen henholdsvis plasmabrennerens elektrode, hvilket opptrer ved tenning av plasmabuen, oppstå sterk slitasje av brenneren. Dette resulterer i en sterk nedsettelse av brennerens levetid, ved samtidig sterk variasjon av brennerlevetid, hvorved en plasmaovnspålitelighet og økonomi lider sterkt: Den sterke variasjon i brennerlevetid hindrer en økonomisk forsvarlig forebyggende utveksling av brenner. En slik forebyggende utskiftning av brenner er dog nødven-dig, da en utskiftning i løpet av smeltningen av en charge forårsaker komplikasjoner.

Oppfinnelsen har til hensikt å unngå disse ulemper og vanskeligheter og har til oppgave å frembringe en fremgangsmåte ved tenning av en plasmabue, samt en anordning for gjennomføring av fremgangsmåten, som sikrer høye og jevne brenner-levetider, særlig for ovner med høy effekt.

Denne oppgave løses for en fremgangsmåte av den innled-ningsvis beskrevne art i henhold til oppfinnelsen ved at plasmabrennerens elektrode og smeltematerialet i ovnskaret ved utkoblet hovedstrømkrets forbindes med en hjelpestrøm-krets og at det mellom plasmabrenneren og smeltematerialet tennes en hjelpeplasmabue, hvorefter plasmabrenneren beveges tilbake fra smeltemassen under forlengelse av hjelpeplasmabuen, og derefter forbindes hovedstrømkretsen med plasmabrenneren, og smeltemassen og plasmabuen tennes.

Eftersom plasmabuen først tennes når plasmabrenneren befinner seg i trygg avstand fra smeltemassen, kan sprut av smeltemasse ved tenning av buen ikke lenger nå frem til plasmabrenneren. Ved tenning av hjelpeplasmabuen spiller berøring med smeltemassen ingen rolle, da den herved flytende strøm fra hjelpestrømkretsen hverken fremkaller en ødeleggelse av elektroden til plasmabrenneren eller av brennkappen. Da plasmabuen først tennes i stor avstand fra smeltemassen, kan, selv ved dårlig ledende slagghvelv eller kald ovnsatmosfære - dvs. ved kort tennavstand - elektroden til plasmabrenneren hhv. brennkappen ikke komme til skade.

For prinsipielt å kunne unngå kontakt mellom smeltemassen og plasmabrenneren, tennes det en hjelpeplasmabue ved hjelp av hjelpestrømkretsen, fortrinnsvis før tenning av den mellom smeltemassen og plasmabrenneren brennende hjelpeplasmabue mellom plasmabrennerens elektrode og brennkappen som omgir elektroden og som er forbundet med hjelpestrømkretsen og fortrinnsvis ligger på samme potensial som smeltemassen, hvorefter plasmabrenenren føres så nært til smeltemassen at denne hjelpeplasmabue slår over på smeltemassen.

Fortrinnsvis vil brennkappen adskilles fra hjelpestrømkret-sen når det flyter en strøm i hjelpebuen som brenner mellom smeltemassen og plasmabrennerens elektrode.

Det er fordelaktig å måle den strøm i hjelpestrømkretsen som flyter over smeltemassen og å ha i virksomhet en bryteanordning som kobler brennkappen fra hjelpestrømkret-sen avhengig av den strøm som måles, hvorved den termiske belastning på brenneren kan holdes svært lav og man kan oppnå energi- og tids-innsparing. Bryteanordningen has fortrinnsvis i virksomhet når det allerede flyter en strøm. Videre trenger brenneren for tenning ikke føres nærmere inntil smeltemassen enn det som er absolutt nødvendig. Dette fremgangsmåtetrinn muliggjør også en fullautomatisk styring av tenningstrinnet.

Videre er det fordelaktig å måle spenningen til hjel-pestrømkretsen etter tenning av plasmahjelpebuen mellom plasmabrenneren og smeltemassen og å tilkoble hovedstrøm-kretsen i avhengighet av den målte spenning. Herved skjer innkobling av plasmabuen automatisk uten å måtte foreta måling av avstanden mellom brenneren og smeltemassen henholdsvis uten å måtte observere denne avstand. Slik oppnås det også tids- og energi-innsparing.

En anordning for gjennomføring av fremgangsmåten med et metallurgisk ovnskar som oppviser en plasmabrenner, hvilken kan tilkobles en hovedstrømkrets og en hjelpestrømkrets og kan beveges ved hjelp av et innstillingsdrev i forskjellige høydenivåer over ovnskarets bunn, er kjennetegnet ved at hjelpestrømkretsen er forbundet ledningsmessig med smeltemassen over en ledning som oppviser en bryteanordning.

I henhold til en foretrukken utførelsesform kan hjelpestrøm-kretsen tilkobles til brennkappen over en ledning som utgår fra ledningen som fører til smeltemassen og denne ledning er utstyrt med en bryteanordning.

Fortrinnsvis er det anordnet en strømstyrkemåleanordning i ledningen som fører til smeltemassen, og denne er forbundet med bryteanordning som er anordnet i ledningen som fører til

brennkappen over en styreledning.

Det er hensiktsmessig å anordne en spenningsmåleanordning i hjelpestrømkretsen, som er forbundet med en bryteanordning i hovedstrømkretsen over en styreledning.

Oppfinnelsen er i det følgende belyst ved hjelp av tegninger av to utførelseseksempler, hvorved

fig. 1 viser et loddret snitt gjennom et ovnskar, og

fig. 2 viser et koblingsskjerna for gjennomføring av tenningstrinnet i henhold til oppfinnelsen.

På fig. 3 er et koblingsskjema for en trefase-strøm-plasmabrenner anskueliggjort i skjematisk fremstilling.

En plasmaovn 1 oppviser et ovnskar 3 som er utstyrt med ildfast foring 2 og er tildekket av et lokk 4. I lokket 4 er det sentralt anordnet en åpning 5 gjennom hvilken en plasmabrenner 6 rager. Plasmabrenneren 6 kan heves og senkes ved hjelp av et innstillingsdrev 7, slik at den kan føres nærmere eller fjernes fra smeltemassen 9 som er anbrakt i ovnens indre rom 8. På bunnen 10 av ovnskaret 3 er det sentralt og liggende overfor plasmabrenneren 6, anordnet en bunnelektrode 11.

Plasmabrenneren 6 utgjøres av en sentral elektrode 12 og en fortrinnsvis vannavkjølt brennkappe 13 som omgir elektroden. Plasmabrenneren 6 og bunnelektroden 11 (og dermed smeltemassen 9) kan tilkobles en hjelpestrømkrets 14 og/eller en hovedstrømkrets 15.

Strømkilden til hjelpestrømkretsen 14 er betegnet med 16. Den er forbundet over en hovedbryteanordning 17, over en transformator 18 og over en likeretter 19 ved hjelp av en ledning 20 tilkoblet det negative potensial med elektroden 12 til plasmabrenneren 6 og ved hjelp av en ledning 21, som er lagt på det positive potensial, med smeltemassen 9 over bunnelektroden 11. Både i ledning 20, som fører til elektroden 12 til plasmabrenneren 6, og i ledning 21, som fører til smeltemassen 9, foreligger det samtidig styrbare bryteanord-ninger 22.

I ledningen 20, som fører til elektroden 12 til plasmabrenneren 6, er det videre anordnet en formotstand 23 til strømbegrensning og arbeidspuntkbestemmelse. Det samme bevirker en drossel som er innført mellom transfor-

matoren 18 og likeretteren 19.

Fra ledningen 21, som fører til smeltemassen 9t utgår det en ledning 24, som er lagt på kappen 13 til plasmabrenneren, og til tilslutningen til bunnelektroden 11 er det anordnet et Amperemeter 27 og mellom dette Amperemeter og tilslutningen til bunnelektroden 11 er det anordnet en ytterligere bryteanordning 28.

Mellom ledning 20, som fører til elektroden 12 til plasmabrenneren 6, og ledningen 21, som fører til bunnelektroden 11, er det anordnet et Voltmeter 29, som ved hjelp av en styreledning 30 er forbundet med en bryteanordning 31, hvilken er anordnet i hovedstrømkretsen 15. Hovedstrømkret-sen 15 er tilkoblet en hovedstrømkilde 32 over en transformator 33 og en likeretter 34. For glatting av spennings-svingninger er det anordnet en likestrøms- drossel 3 5 mellom bryteanordningen 31 til hovedstrømkretsen 15 og tilslutningen til elektroden 12 til plasmabrenneren 6.

Funksjonen til anordningen er som følger:

For å tenne plasmabuen lukkes, ved avstengt hovedstrømkrets, først bryteanordningene 22 i ledning 20 og 21 som fører til henholdsvis elektroden 12 til plasmabrenneren 6 og bunnelektroden 11, hvorved dog bryteanordningen 28 forblir åpen. Deretter lukkes bryteanordningen 25 i ledning 24, som er tilkoblet brennkappen 13, og hovedbryteanordning 17 til hjelpestrømkretsen 14. Brennkappen 13 og smeltemassen 9 er enda ikke på samme potensial.

Deretter finner tenning av en hjelpe plasmabue mellom brennerelektroden 12 og brennkappen 13 sted ved hjelp av en hjelpe-tenneanordning 36. På dette tidsrom befinner plasmabrenneren 6 seg i større avstand 37 fra smeltemassen 9 (henholdsvis til badoverflaten).

Etter lukking av bryteanordning 28 som er anordnet mellom Amperemeteret 27 og bunnelektroden 11, føres plasmabrenneen 6 nærmere smeltemassen 9 ved hjelp av innstillingsdrevet 7 inntil en hjelpeplasmabue tennes mellom smeltemassen 9 og brenner-elektroden 12 henholdsvis inntil den først mellom brennkappen 13 og elektroden til plasmabrenneren 6 tente hjelpeplasmabue slår over på smeltemassen på grunn av det lave spenningsfall. Amperemeteret 27 tjener til overvåkelse av dette overslag. Såsnart dette registrerer en bestemt minsteverdi adskilles brennkappen 13 fra hjelpestrømkretsen 14 ved å åpne bryteanordningen 25, som er anordnet i ledning 24, som fører til brennkappen 13. Dette gjennomføres ved hjelp av styreledningen 38, som forbinder denne bryteanordning 25 med Amperemeteret 27. Dermed ledes den samlede strøm til hjelpestrømkretsen 14 over bunnelektroden 11.

Deretter beveges plasmabrenneren 6 tilbake fra smeltemassen 9, hvorved hjelpeplasmabuen, som brenner mellom brennerelektroden 12 og smeltemassen 9, forlenges. Såsnart spenningen til strømmen som flyter mellom smeltemassen 9 og brenner-elektroden 12 overstiger en viss verdi, som bl.a. avhenger av avstanden fra plasmabrenneren 6 til smeltemassen 9, og som fastslås ved hjelp av Voltmeteret 29, forbindes hovedstrømkretsen 15 med smeltemassen 9 over styreledningen 30 som fører fra Volt-meteret 29 til bryteanordningen 31 til hovedstrømkretsen 15, hvorved plasma-buen tennes øyeblik-kelig. Dette skjer fortrinnsvis i en avstand 37 på ca. 30 cm mellom plasmabrenneren og smeltemassen. Deretter adskilles hjelpestrømkretsen 14 fra både smeltemassen 9 og også fra brenner-elektroden 12 ved åpning av koblingsanord-ningene 17, 22 og 28.

Oppfinnelsen er ikke begrenset til det viste utføringseksem-pel, men er modifiserbar i forskjellige henseender. Den kan gjennomføres ikke bare med likestrømkretser, men også med vekselstrømkretser. En prinsippkobling for trefasestrøm-plasmabrennere er vist på fig. 3, der de med stiplete linjer viste tenningsanordninger 39 omfatter de koblingsdeler som er innlemmet i den med stiplete linjer dannete firkant 40 i fig. 2.

Claims (9)

1. Fremgangsmåte ved tenning av en plasmabue som mates av en hovedstrømkrets (15), til en plasmabrenner 6 som er anordnet i et ovsnkar (3), ved hjelp av en hjelpeplasmabue som mates av en hjelpestrømkrets (14), karakterisert ved at plasmabrennerens (6) elektrode (12) og smeltemassen (9) som er innført i ovnskaret (3), ved avkoblet hovedstrømkrets forbindes med hjelpestrømkretsen (14) og at det tennes en hjelpeplasmabue mellom plasmabrenneren (6) og smeltemassen (9), hvorefter plasmabrenneren (6) beveges tilbake fra smeltemassen (9) under forlengelse av hjelpeplasmabuen og hovedstrømkretsen (15), derefter forbindes med plasmabrenneren (6) og smeltemassen (9), og plasmabuen tennes.

2. Fremgangsmåte i henhold til krav 1, karakterisert ved at det før tenning av hjelpeplasmabuen som brenner mellom smeltemassen (9) og plasmabrenneren, tennes en hjelpeplasmabue ved hjelp av hjelpestrømkretsen (14) mellom plasmabrennerens elektrode (12) og brennkappen (13) som omgir elektroden (12), og som fortrinnsvis ligger på samme potensial som smeltemassen (9), hvorefter plasmabrenneren (6) føres så nært til smeltemassen at hjelpeplasmabuen slår over på smeltemassen (9).

3. Fremgangsmåte i henhold til krav 2, karakterisert ved at brennkappen (13) adskilles fra hjelpestrømkretsen (14) når det flyter en strøm tilhørende hjelpeplasmabuen som brenner mellom smeltemassen (9) og plasmabrennerens (6) elektrode (12).

4. Fremgangsmåte i henhold til krav 3, karakterisert ved at den strøm i hjelpestrømkretsen (14) som flyter over smeltemassen (9), måles og at en bryteanordning (25) aktiveres for å koble brennkappen (13) fra hjelpestrømkretsen (14) i avhengighet av den målte strøm.

5. Fremgangsmåte i henhold til ett eller flere av kravene 1-4, karakterisert ved at spenningen til hjelpestrømkretsen (14) måles efter tenning av hjelpeplasmabuen mellom plasmabrenneren (6) og smeltemassen (9) og at tilkoblingen av hovedstrømkretsen (15) foretas i avhengighet av den målte spenning.

6. Anordning for gjennomføring av fremgangsmåten i henhold til ett av kravene 1-5, med et metallurgisk ovnskar (3) som oppviser en plasmabrenner (6) hvilken brenner kan tilkobles en hovedstrømkrets (15) og en hjelpestrømkrets (14), og som er bevegbar til forskjellige høyder over ovnskarets bunn (10) ved hjelp av et innstillingsdrev (7), karakterisert ved at hjelpestrømkretsen (14) er ledningsmessig forbundet med smeltemassen (9) over en ledning (21) som oppviser en koblingsanordning (28).

7. Anordning i henhold til krav 6, karakterisert ved at hjelpestrømkretsen (14) kan tilkobles brennkappen (13) med en ledning (24) som er utstyrt med en bryteanordning (25) og som utgår fra den ledning (21) som fører til smeltemassen (9).

8. Anordning i henhold til krav 7, karakterisert ved at det i ledningen (21) som fører til smeltemassen (9), er anordnet en strøm-styrkemåleanordning (27) som over en styreledning (38) er forbundet med bryteanordningen (25) som er anordnet i ledningen (24) som fører til brennkappen (13).

9. Anordning i henhold til ett eller flere av kravene 6 -8, karakterisert ved at det i hjelpestrømkretsen (14) er anordnet en spenningsmåler (29) som er forbundet med en bryteanordning (31) i hovedstrøm-kretsen (15) over en styreledning (3 0).