SE422391B

SE422391B - Furnace assembly

Info

Publication number: SE422391B
Application number: SE8004925A
Authority: SE
Inventors: S Granstrom; S Ivner
Original assignee: Asea Ab
Priority date: 1980-07-03
Filing date: 1980-07-03
Publication date: 1982-03-01
Also published as: SE8004925L

Abstract

The invention concerns a furnace assembly, containing at least one arc furnace, such as three single-phase, or one or more two- or three-phase arc furnaces connected to an alternating current network. There are also devices to compensate for the reactive power fluctuations caused by the arc furnace or furnaces. The invention is characterised in that these devices are at least partly constituted by either a single-phase induction furnace 13, 14, connected to each phase, or in the case of a three-phase network several three-phase induction furnaces 25, wherein the scrap 45 supplied to the arc furnaces is arranged to be preheated in the induction furnaces. <IMAGE>

Description

10 15 20 25 50 55 8004925-7 I vår äldre svenska patentansbkan 8003140-4 är beskrivet ett ugnskombinat, där dessa problem lösts. Denna idé avser ett ugnskombinat enligt ovan, som kännetecknas därav, att i samma. nät är anslutet minst en induktionszign för förvänming av det skrot, som senare skall chargeras i ljusbågsugnen, var- vid sistnämnda anslutning sker via minst en styrbar växelspänningsomriktare. 10 15 20 25 50 55 8004925-7 Our older Swedish patent application 8003140-4 describes an oven combination, where these problems were solved. This idea relates to an oven combination as above, which characterized by the fact that in the same. network is connected to at least one induction sign for expectation of the scrap to be later charged in the arc furnace, in the latter connection, it takes place via at least one controllable alternating voltage converter.

Genom styrning av effektuttaget till induktionsugnen/-ugzxarzxa kan man snabbt och effektivt utjämna effektfluktuationerna från ljusbâgsugnarna och ett unge- färligen konstant effektuttag erhålles från nätet. Härigenom löses ovannämnda problem, och dessutom erhålles högre produktion och mindre produktionskostna- der, bl a lägre elektrodförbrukning och kortare nedsmältningstider i ljusbåge- ugnarna.By controlling the power output to the induction furnace / -ugzxarzxa, you can quickly and effectively equalize the power fluctuations from the arc furnaces and an approximation fairly constant power output is obtained from the mains. This solves the above problems, and in addition higher production and lower production costs are obtained including lower electrode consumption and shorter melting times in arc the ovens.

Föreliggande uppfinning är en vidareutveckling av anordningen enligt nämnda patentansökan och kännetecknas därav, att dessa don åtminstone delvisutgöres av antingen en enfasig induktionsugxl, ansluten till varje fas eller vid tre,-. , fasnät flera trefasiga induktionsugxar, varvid det skrot, som-skall tillföras ljusbågsugzarna, är anordnat att förvärras i induktionsugxiazna. Man ersätter här således fasvinkelstyrda reaktorer eller dylikt, vilka normalt består av ett antal enfasiga luftreaktorer, en per fas, med antingen tre enfasiga. induk- tionsugnar eller flera trefasiga induktionsugrzar, i vilka skrotet i ljxisbågs- wet-na kan väntas på induktiv väg. tema. lösning, som är ett alternativ tm nämnda äldre, medför att en stor del av den erforderliga energin för smältning tillförs skrotet utanför ljusbågsugzen, vilket betyder kortare nedsmältnings- tid och lägre elektrodförbrulming. Systemet ger förutom spänningsstabilisering, större produktionsökxiing och lägre produktionskostnader med ett konventionellt system för faskompenserixig medelst luftreaktorer.The present invention is a further development of the device according to said patent application and is characterized in that these devices are at least partially constituted of either a single-phase induction shaft, connected to each phase or at three, -. , phase network several three-phase induction oxen, the scrap to be supplied the arc suction, is arranged to aggravate in the induction suction. You replace here thus phase angle controlled reactors or the like, which normally consist of a number of single-phase air reactors, one per phase, with either three single-phase. inductive furnaces or several three-phase induction furnaces, in which the scrap in wet-na can be expected inductively. theme. solution, which is an alternative tm said older, causes a large part of the energy required for melting is added to the scrap outside the arc suction, which means shorter melting time and lower electrode roar. In addition to voltage stabilization, the system provides greater production increase and lower production costs with a conventional one system for phase compensation by means of air reactors.

Uppfinningen exemplifieras närmare i bifogade figurer, av vilka figur 1a visar gemensam matning av flera induktionsugnar, figur 1b separat matning av olika induktionsugzzar. Figur 2 visar uppdelning av kompenseringsdonet och figur ia visar anslutning av tre stycken enfasiga induktionszwiar. Figur 5b visar anslut- ning av en trefasig um till ett trefasnät och figur 4 visar en treíasig induk- tionsugn. Figur 5 visar anslutning av flera trefasiga ugnar. Figur 6 visar chargering av ugnar och figur 7 visar detaljer med rökgasutsug vid dessa ugnar.The invention is further exemplified in the accompanying figures, of which Figure 1a shows common feeding of several induction furnaces, figure 1b separate feeding of different induction cooker. Figure 2 shows the division of the compensating device and figure ia shows the connection of three single-phase induction wires. Figure 5b shows the connection of a three-phase um to a three-phase network and Figure 4 shows a three-phase induction tionsugn. Figure 5 shows the connection of several three-phase furnaces. Figure 6 shows charging of furnaces and figure 7 shows details with flue gas extraction at these furnaces.

Figur 8 visar ett kopplingssohema vid ugnar enligt uppfinningen.Figure 8 shows a coupling sole at furnaces according to the invention.

I figur 1 visas ett kombinat enligt uppfinningen, bestående av flera moduler, matade av en gemensam transformator 1 från ett flerfasnät 2. Alternativt kan man tänka sig en transformator för varje modul. Till transformator-ns 1 sekxmdär- 10 15 20 25 30 8004925-7 sida anslutas en gemensam växelspänningsomrilctare 3, men alternativt kan man använda separata dylika för de olika induktionsugnarna. Till växelspän- ningsomriktaren anslutas här tre stycken induktionsugnar 4, 5 och 6, och ingående i de olika induktionsugnfasmodulenxa, och parallellt med växelspän- ningsomriktarna 5 och ugnarna 4-6 anslutas ett eller flera fast anslutna övertonsfilter 7, avstämda till olika frekvenser för att reducera överto- IIQIYIE. .Figure 1 shows a combination according to the invention, consisting of several modules, fed by a common transformer 1 from a multiphase network 2. Alternatively, to imagine a transformer for each module. To the transformer ns 1 secxmdär- 10 15 20 25 30 8004925-7 side, a common AC voltage switch 3 is connected, but alternatively can separate ones are used for the different induction furnaces. For AC- three induction furnaces 4, 5 and 6 are connected here, and included in the various induction furnace phase modules, and in parallel with the alternating voltage connectors 5 and ovens 4-6 are connected to one or more permanently connected harmonic filter 7, tuned to different frequencies to reduce the harmonic IIQIYIE. .

I figrir-'lb visas separat matning av de olika induktionsxignsmodulenxa med ett flerfasnät 8 och de separata transfomatorerna 9 och 10, matande var sin växelspäzmingsomriktare 11 respektive 12 med dess anslutna induktionsugi 13 respektive 14 och parallellt med dessa kopplade övertonsfilter 15 respektive 16.Figures 1b show a separate supply of the various induction module modules with one multiphase networks 8 and the separate transformers 9 and 10, each feeding separately AC converters 11 and 12, respectively, with their connected induction suction 13 respectively 14 and in parallel with these coupled harmonic filters 15 respectively 16.

För att reducera transformator-ns 1 märkeffekt kan även den fasta faskompense- ringen uppdelas i två lika halvor med den ena halvan ansluten till transfor- matorns primärsida 17 och den andra 18 till trensformatonxs 1 sekundär-sida.In order to reduce the rated power of the transformer 1, the fixed phase compensation can also the ring is divided into two equal halves with one half connected to the the primary side 17 of the feeder 17 and the other 18 to the secondary side of the transformatatonx 1.

(Se figur 2).(See Figure 2).

Enligt figur öa och Bb kan skrotvärmrlingsugaarna antingen bestå av tre stycken enfasiga, vertikala induktionsugzar (se figur Ba), 19, 20 och 21, vilka är för- sedda med öppningsbar botten, och anslutna till var sin enfasig växelspännings- omriktare RS, ST, TR eller 22, 23, 24 via samlingsskenorna RS, ST, 'DR (+ och -).According to Figure öa and Bb, the scrap heating cans can either consist of three pieces single-phase, vertical induction suction (see Figure Ba), 19, 20 and 21, which are seen with openable bottom, and each connected to a single-phase AC voltage inverter RS, ST, TR or 22, 23, 24 via the busbars RS, ST, 'DR (+ and -).

Man kan även ansluta. en eller flera trefasiga induktionsugxxar med öppen 'botten till nätet, exempelvis enligt figur 3b. Se induktionsugnen 25 och de olika växelspänningsomriktania 26, 27, 28. Eftersom kompensatorn måste regleras fas- vis för symmetrering av de aktiva effekterna från ljusbâgsumama är det en fördel med en eller flera trefasiga ugnar.You can also connect. one or more three-phase induction ovens with an open bottom to the network, for example according to Figure 3b. See the induction furnace 25 and the different ones alternating voltage ranges 26, 27, 28. Since the compensator must be regulated way for symmetry of the active effects from the arc sums is one advantage of one or more three-phase ovens.

För att minska inverkan av den ömsesidiga induktansen mellan de olika spelarna kan ugnarrna. utföras i tre olika sektioner (se figur 4), omslutna av järnkärnor staplade på, varandra. Se sektionerna 29, 30 och 31. Ugnen är utförd med ett eldfast foder 54 och med öppningsbar bottnen 32. Den nedre delen av figur 4 är en sektion längs linje A-A i den övre delen av figur 4 och järnkämorna. visas vid 33.To reduce the impact of the mutual inductance between the different players can the ovens. performed in three different sections (see Figure 4), surrounded by iron cores stacked on, each other. See sections 29, 30 and 31. The oven is made with one refractory lining 54 and with openable bottom 32. The lower part of figure 4 is a section along line A-A in the upper part of Figure 4 and the iron cores. appears at 33.

För att ytterligare minska den ömsesidiga induktazisen mellan spelarna. kan vid två eller flera trefasiga. ugxar, dessa anslutas växelvis till olika faser en- ugb figur 5. se ugnama vid 35, 36 och 37, 10 15 20 25 BO ~'aoo492s-7 f 4 Ugxama är på. samma. sätt som vid anordningen enligt den äldre ansökan utför- 'da med öppningsbar botten 58 och försedda med rökgasutsug 39. De placeras med de' öppningsbara bottnarna i en rad ovanför en vagnbana för skrotkorgar 40.To further reduce the mutual inductance between the players. can at two or more three-phase. ugxar, these are connected alternately to different phases ugb figure 5. see the ovens at 35, 36 and 37, 10 15 20 25 STAY ~ 'aoo492s-7 f 4 Ugxama is on. same. in the manner in which the device according to the earlier application 'da with openable bottom 58 and fitted with flue gas extraction 39. They are placed with the openable bottoms in a row above a carriageway for scrap baskets 40.

Ugnarna chargeras med skrot på konventionellt sätt. Dä. skrotet skall chargeras i ljusbågsugnarna öppnas bottnen och det förvärmda skrotet faller i skrotkor- gen under ugnen för vidare transport i ljusbågsugxxarna enligt figur 6.The ovens are charged with scrap in a conventional way. Dä. the scrap must be charged in the arc furnaces the bottom is opened and the preheated scrap falls into the scrap under the oven for further transport in the arc suction boxes according to Figure 6.

Eftersom effekten utvecklas vid periferin, måste energin transporteras mot centrum. Detta utförs på. följande sätt: Ugnen utförs med s* k ledrör 41 (se figur 7), utförda rektangulära, omsgnetiska rör med liten radiell (utbredning, placerade mellan spolen och skrotet. Spelen. visas vid 42 och järnkärnan vid 43. Eldfasta tegel 44 är anordnade mellan led- rören 41. Ledrören förses med hål, riktade mot spolens centrum (se övre delen av figur 7), genom vilka luft blåses. (Se pilarna 45)- Luften som blåses genom ledröret transporterar således en del av energin från periferin mot centrunu- - Mellan ledrören infodras, som synes, ugnen med hårt, keramiskt material såsom eldfast tegel 44.As the power develops at the periphery, the energy must be transported towards center. This is done on. the following way: The furnace is made with so-called guide tubes 41 (see figure 7), made of rectangular, circumferential tubes with small radial (spread, placed between the spool and the scrap. The games. shown at 42 and the iron core at 43. Refractory bricks 44 are arranged between tubes 41. The guide tubes are provided with holes, directed towards the center of the coil (see upper part of Figure 7), through which air is blown. (See arrows 45) - The air that is blown through the guide tube thus transports some of the energy from the periphery to the centrifugal Between the guide tubes, the furnace is apparently lined with hard, ceramic material such as refractory brick 44.

Ovanför ugnen placeras ett svängbart lock med rökgasutsug 39 (se figur 6).Above the oven, a swivel lid with flue gas extraction 39 is placed (see figure 6).

Energin i rökgasema kan användas för uppvärmning av lokalergeller för annat ändamål, såsom visas i figur 7. Skrotchargen visas vid 46.The energy in the flue gases can be used for heating premises gels for other purposes purpose, as shown in Figure 7. The scrap charge is shown at 46.

Etnligt figur 8 regleras reaktiveffektkompensatorn,VAR-kompensatom enligt följande reglervillkor: ZQ: Reaktiv effekt i ljusbâgsugnarna 47 Reaktiv effekt i den fasta kompenseringen 49 QR: Reaktiv effekt till nätet Qv: Reaktiv effekt i induktionsugziama 48 Man erhåller följande villkor: ZQ+QvíQrQ¶=°ß Qv = 2% ' ZQ * ”in För att syxmetrera den aktiva effekten i ljusbågsugnarna kan induktionsxzgzxarna regleras fasvis enligt villkoren: _According to Figure 8, the reactive power compensator, the VAR compensator according to the following terms and conditions: ZQ: Reactive power in arc furnaces 47 Reactive power in the fixed compensation 49 QR: Reactive power to the grid Qv: Reactive effect in induction induction 48 The following conditions are obtained: ZQ + QvíQrQ¶ = ° ß Qv = 2% 'ZQ * ”in To symmetrize the active effect in the arc furnaces, the induction xzgzxars can regulated in phases according to the conditions: _

Claims

QvRS - ßzrwer-wv) QvST "" (QR + $ + æ) Qvmf- (QR-aswxr) where QR, QS and Ql 'are the reactive ones. the effects of the different phases R, S and T. Depending on the scrap composition and the temperature rise, the impedance enters the furnaces. to change from charge to charge and during each charge. Change BPä-n ﬂ í ﬂ ßm ﬂ T-'ikfiä-nla control-appropriate by means of changes in turnover on. the transformer or by other type of phase angle control. Because the impedance in the furnaces. is relatively constant, so. the active effect in the induction chambers will vary in proportion to the reactive effect. .Ano as above can be varied in many ways: Within the framework of the patent patent caravan below. PATENTKIIAV

Oven combination, containing at least one arc suction, such as three single-phase ovens, or one or more. Two- or three-phase lock-arc pistons, connected to an AC network, as well as means for compensating for the reactive power fluctuations caused by the arc-beams or furnaces, are characterized in that these means are at least partially three-phase indentations. - tionsxzguer (19, 20, 21) connected. to each phase or at. three-phase network one or more three-phase auction furnaces (25), wax-via ae: »mt (46), which are apparently introduced into the arc suction furnaces, are arranged to be preheated in the induction furnaces.

Furnace combix set according to claim 1, characterized in that the induction coils are arranged to be supplied either from a common transformer (1) and a common or separate alternating voltage converter, moose from separate transformers (9, 10) and alternating voltage converters (11, 12).

5. A furnace comb food according to claim 2, characterized in that averton filters (15, 16) are arranged in parallel with induction furnaces and AC converters, possibly in parallel with several such, and possibly in parallel with the transformer. fáào4925-7 e 6

4. An oven combination according to claim 1, characterized in that the multiphase induction ovens are made in several different sections (29-31), for example one per phase, connected. of jämkäznor (33) unstacked on. each other.

Furnace food according to one or more of the preceding claims, characterized in that they are multiphase. induction sugrxanza (54-56) are arranged so that their phase connection can change between the different phases or be different from oven to oven.