WO1998042164A1 - Regelung bzw. steuerung eines schmelzprozesses in einem drehstrom-lichtbogenofen - Google Patents

Regelung bzw. steuerung eines schmelzprozesses in einem drehstrom-lichtbogenofen Download PDF

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WO1998042164A1
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arc furnace
electrode
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Thomas Poppe
Albrecht Sieber
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • 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
    • F27D11/00—Arrangement of elements for electric heating in or on furnaces
    • F27D11/08—Heating by electric discharge, e.g. arc discharge
    • F27D11/10—Disposition of electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • 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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    • H05B7/144—Power supplies specially adapted for heating by electric discharge; Automatic control of power, e.g. by positioning of electrodes
    • H05B7/148—Automatic control of power
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    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25—Process efficiency

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for regulating or controlling the melting process in a three-phase electric arc furnace with at least three electrodes that can be adjusted in height individually and independently of one another.
  • metal scrap is melted down by means of electrical energy, the conversion of electrical energy into thermal energy required for the melting process taking place in the three arcs that burn between the electrode tips and the melting material.
  • the operating point of the arc furnace can be changed by stepwise adjustment of the voltage supplied to the arc furnace via an furnace transformer and by continuously variable adjustment of the distances between the electrode tips and the melting material.
  • the selected working point is maintained by regulating the electrode distances to the melting material. This is usually done by means of an impedance control, in that for each electrode an actual impedance value is formed from continuously measured electrical variables, such as the phase voltage and the phase current, from whose deviation from a predetermined desired impedance value determines a manipulated variable for height adjustment of the respective electrode becomes.
  • the operating points or impedance setpoints for the " height adjustment of the electrodes have hitherto been specified as a function of previously defined process phases (first basket, second basket, freshening) and sections within these process phases (placing the electrodes on cold scrap, melting down, finished melting) shallow weld pool), with the impedance setpoints being fixed during these sections.
  • This previous procedure is based on the assumption that within a section there are sufficient constant, reproducible batch-to-batch ratios Balancing of the three-phase arc furnace.
  • the object of the invention is therefore to increase the power output of the electrodes.
  • the object is achieved according to the invention by a method according to claim 1 or a device according to claim 12.
  • a critical temperature of the rotary current arc furnace in the vicinity of an electrode reduces the " power output of this electrode in such a way that overheating of the three-phase arc furnace is prevented and increases the power output of the other electrodes or a part of the electrodes in such a way that the total power output of the electrodes is maximum at a given voltage.
  • the impedances in the current paths of the electrodes ipi are advantageously optimized in order to maximize the total power output of the electrodes, the power output of this electrode being limited to a maximum value when a critical temperature of the three-phase electric arc furnace in the vicinity of an electrode is reached, and this maximum value in the sense an additional condition during optimization, such as disclosed in DE 44 15 727. If the supply voltage of the electrodes is not reduced as long as a second critical temperature limit is exceeded, an increase is obtained Production output increased by approx. 7 to 12%.
  • This optimization process takes place in a particularly advantageous manner on-line.
  • the power output of the individual electrodes is redistributed, the supply voltage of the electrodes being kept constant.
  • the supply voltage of the electrodes being reduced.
  • the method according to the invention functions particularly reliably if, instead of the measured or estimated values for the temperature of the three-phase electric arc furnace, predicted temperature values are used.
  • This prediction is advantageously carried out using a gradient method or a temperature model, the temperature model being an analytical model or a neural network.
  • the temperature of the three-phase arc furnace is regulated in such a way that the active power output of an electrode is reduced when the temperature of the three-phase arc furnace exceeds a target temperature and the active power output is increased when the temperature of the three-phase arc furnace is at a target temperature falls below.
  • the target temperature advantageously corresponds to a critical temperature limit, which is in the range of a temperature of the three-phase electric arc furnace that is just permissible.
  • FIG. 1 shows a schematic illustration of a three-phase arc furnace with an upstream furnace transformer and a control arrangement according to the invention
  • FIG. 2 shows a simplified electrical equivalent circuit diagram of the three-phase arc furnace
  • FIG. 4 shows a power control in an alternative embodiment and FIG. 5 shows an impedance control according to the invention.
  • 1 shows a three-phase electric arc furnace, in which three "graphite electrodes 1, 2 and 3 through openings in a furnace cover 4 into a furnace vessel 5 project, is introduced as a melt scrap metal 6 in that.
  • the electrodes 1, 2 and 3 are over a Step-by-step furnace transformer 7 is connected to a three-phase network 8.
  • Arcs 9 form between the tips of electrodes 1, 2 and 3 and the melting point 6, in which the electrical energy supplied to the arc furnace is converted into thermal energy for melting the melting material 6 is converted.
  • Each electrode 1, 2 and 3 is equipped with a control arrangement. Since the control arrangements correspond exactly to one another in structure, only the control arrangement for the electrode 1 is shown in more detail.
  • the electrode 1, like the other electrodes 2 and 3 in each case, is fastened to a support arm 17 which can be adjusted in height by means of a hydraulic adjusting device 10 with an electrohydraulic actuator 11, as a result of which the arc length can be adjusted.
  • the actuator 11 is connected to the output of an impedance controller 12.
  • the phase current i_ flowing through the electrode 1 and the phase voltage uj___ _ between the associated secondary terminal of the furnace transformer 7 and the star point formed by the furnace vessel 5 with the melting material 6 are detected and in a measuring device 15 into an impedance - Actual value Z__ of the relevant kiln line is converted.
  • This actual impedance value Z__ is compared in a summing point 16 with a predetermined impedance target value Z] _ * for the relevant strand.
  • the control deviation ⁇ Z ] _ thus obtained is fed as an input variable to the impedance controller 12, which generates a control signal S ⁇ _ for adjusting the height of the electrode 1 as a function of the control deviation ⁇ Z ⁇ _.
  • the desired impedance values Z_ *, Z 2 * and Z 3 * are determined by means of an impedance optimizer 30 according to the invention.
  • the impedance optimizer 30 calculates the desired impedance values Z_ *, Z 2 * and Z 3 * such that the power output of the electrode 1, 2, 3 is maximum.
  • the temperature T of the three-phase electric arc furnace is monitored by means of a temperature measuring device 31 " .
  • the active power output of the electrode 1 is limited in that the active power output of at least one of the other electrodes is increased, the secondary voltage of the transformer 7 not being changed, the desired impedance values Z_ *, Z 2 * and Z 3 * are calculated in such a way that the total power output is maximum without the maximum permissible active power output for the electrode 1. If the first critical temperature limit is exceeded in the vicinity of all electrodes 1, 2 and 3, the secondary voltage of the transformer 7 is reduced, and the secondary voltage of the transformer 7 is also reduced if a second critical temperature limit is nearby an electrode 1 overwrite will kill.
  • the impedance optimizer 30 and the impedance controller are advantageously implemented on a control device 32.
  • the three-phase arc furnace represents an asymmetrical and time-variant ohmic-inductive consumer connected in a star, the free star point M of which is formed by the melting material 6.
  • U_2 ⁇ u 23 unc ⁇ u 13 are the linked voltages between the furnace strands and with i 1; i 2 and i3 denote the individual phase currents.
  • the total of the electrodes 1, 2 and 3 and their supply lines were plinsresistanzen R ⁇ _, i / L2 un ⁇ R L3 un ⁇ Lei ⁇ tungsreaktanzen XLI, X.2 un d X ⁇ _, 3 may in the short experiment, so when putting the electrodes 1, 2 and 3 on the metal scrap 6 can be determined by measurement.
  • the electrical behavior of an arc 9 is described by its nonlinear and discontinuous current-voltage characteristic, the course of which depends on the distance between the electrode tip and the melt.
  • each arc 9 is replaced by an arc resistance Rfci, R 2 ' R b3 un ( ⁇ an arc reactance Xfc j i, X 2' x b3.
  • the arc resistance and reactance of each individual arc 9 is not only of depends on the length of the arc 9 in question, but also on the arc lengths of the other arcs, so if, for example, the distance between the electrode 1 and the melt 6 is changed, the arc resistance R ] __ and the arc reactance X ⁇ i also change also the arc resistances Rb2 and Rj-, 3 and the arc reactances Xj-, 2 and Xb3.
  • U Q denotes the effective value of the chained voltage of the three-phase system assumed to be symmetrical, set via the furnace transformer 7. The following applies to the total active power implemented in the arcs 9
  • FIG. 3 shows an example of the control of the melting process in the three-phase arc furnace using a block diagram.
  • the arc furnace 18 is fed from the furnace transformer 7 with the linked voltages u ⁇ 2 , u 2 and u ⁇ _ 3 .
  • the distances between the electrodes 1, 2 and 3 from the melting material 6 are set as a function of control signals S ] _, S, S 3 , which are provided by the electrodes 1, 2 and 3 individually assigned impedance controllers 12, which are combined here in an impedance control arrangement 19 .
  • the impedance control arrangement 19 generates the control signals S__, S 2 , S 3 as a function of the control deviations between predetermined impedance setpoints Z__ *, Z 2 *, Z 3 * and measured impedance actual values Z ⁇ _, Z 2 , Z 3 of the arc furnace 18.
  • the string voltages U 1M ' U 2M' U 3M unc string currents i] _, i 2 , i 3 are continuously sampled at a high sampling rate in a measuring device 20 and processed in time with the fundamental oscillation period.
  • the continuously determined actual resistance values R__, R 2 , R are fed to a neural network 21, which serves to determine the relationships between the measured actual resistance values
  • the neural network 21 generates three network responses XJJNI ⁇ X NN2 X NN3 'on the output side, which are compared in a comparison device 22 with the assigned actual reactance values X__, X, X 3 .
  • the network parameters OLNN_ in a learning algorithm 23.
  • NN2 ⁇ ' ⁇ NN3 21 of the deviations between the network responses XNN__ un ⁇ changes the neural network ⁇ work in the sense of a reduction in the reactance X -Ist massage] _.
  • the learned relationship X ⁇ NN] ⁇ (R ] _, R 2 , R 3 ) is transferred to a computing device 24 in which, based on the equivalent circuit shown in FIG. 2, the total active power P of the arcs 9 as a function of the effective value the chained voltage U Q , the resistances R ⁇ , R, R 3 and the reactances X__, X 2 , X 3 is shown.
  • the optimization task consists in maximizing the total active power P while observing the boundary conditions.
  • the boundary conditions can be any nonlinear functions of the quantities UQ, RT . , R, R 3 , X ⁇ _, X 2 , X 3 , but the relationships between the quantities R ] _ and X ] _ are known from the knowledge contained in the neural network 21.
  • the calculated thermal wall loads V 1; V 2 , V 3 determines the secondary conditions for maximizing the total active power P and transfer them to the computing device 24.
  • FIG. 4 An alternative embodiment is shown in FIG. 4. Instead of the thermal wall loads, temperature measured values T, which are determined with a measuring device 26, are used. If the temperature measured values or the determined wall loads exceed certain critical values, the voltage level U 0 , with which the furnace transformer 7 is set, is not used in a particularly advantageous embodiment. wrestles. The voltage level U 0 is only reduced after a second critical temperature limit is exceeded, which is above the first critical temperature limit.
  • both the thermal wall loads V lf V 2 , V 3 are determined and temperature measurement values T are determined with a measuring device 26.
  • Three-phase arc furnaces generally have so-called cooling boxes on the upper part of the wall, which have the task of dissipating the part of the radiant energy that does not radiate into the steel bath but onto the wall.
  • These cooling boxes typically work with evaporative cooling or with water cooling. If the radiation energy that radiates directly to the cooling boxes becomes too large or is too large for a certain period of time, then the cooling boxes can no longer dissipate the energy completely. In the case of evaporative cooling, this is indicated by a decrease in the flow rate and in the case of water cooling by an increase in the water return temperature.
  • heat is not normally applied to all the cooling boxes at the same time, but mostly only to a cooling box or to cooling boxes which are placed in the region of one of the three electrodes. (Each cooling box is assigned to the electrode to which the distance is the smallest).
  • the control according to the invention reacts to heat, which is only in the area one electrode takes place in that the radiation power of the affected electrode is reduced while the secondary voltage remains the same and at least part of this power is delivered to the other two electrodes. This is achieved by deliberately changing the three string impedances, ie the impedances in the current paths of the electrodes.
  • the three string impedances are set using an optimization process. The total active power is maximized with the constraint or constraint that the power of the electrode concerned is reduced by a certain reduction factor F compared to the power at the time in which the heat was applied.
  • the control differentiates between four different cases:
  • DQ_K2 - DQ_Kl calculated, where W is the heat application. 3. If the heat application lies between DQ_K2 and DQ_K3, which corresponds to a third critical temperature limit, then because of the very large heat application, the secondary voltage is downgraded as well as Redistribution of the power of the affected electrode to the other electrodes. For example, the reduction factor
  • the value of the reduction factor F and the constants DQ_K1, DQ_K2 and DQ_K3 are related to the type of cooling boxes and the
  • the constants are chosen so that they are at 10, 20 and 50 percent decrease in flow, as shown in Fig. 1.
  • they could e.g. are advantageously chosen so that they are at 80, 90 and 105 degrees Celsius of the return temperature.
  • the critical temperature limits can therefore be temperatures in the strict sense, e.g. Coolant temperatures or equivalent sizes, e.g. the decrease in flow rate with evaporative cooling.
  • the advantages of the invention lie on the one hand in increasing the production speed and in reducing the switching stages of the supply transformer.
  • the reduction in switching operations in the supply transformer also has a great economic advantage.
  • the switching processes in the supply transformer are the main influencing factors that reduce the service life of the transformer and increase the frequency of maintenance.
  • the invention thus reduces the frequency of maintenance work on the supply transformer. This in turn leads to clear steneinsparungen and increases the availability of Drehstro "M arc furnace.

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Abstract

Verfahren zur Regelung bzw. Steuerung des Schmelzprozesses in einem Drehstrom-Lichtbogenofen mit zumindest drei, einzeln und unabhängig von einander in ihrer Höhe verstellbaren Elektroden, wobei jeder Phase des den Drehstrom-Lichtbogenofen speisenden Drehstroms zumindest eine Elektrode zugeordnet ist, und wobei die Temperatur des Drehstrom-Lichtbogenofens, insbesondere an überhitzungsgefährdeten Stellen, wie etwa den Wänden des Drehstrom-Lichtbogenofens in der Nähe der Elektroden, überwacht wird, wobei bei Erreichen einer kritischen Temperatur des Drehstrom-Lichtbogenofens in der Umgebung einer Elektrode die Leistungsabgabe dieser Elektrode derart verringert wird, daß eine Überhitzung des Drehstrom-Lichtbogenofens verhindert wird, und daß die Leistungsabgabe der anderen Elektroden oder eines Teils der anderen Elektroden derart erhöht wird, daß die Gesamtleistungsabgabe der Elektroden bei vorgegebener Spannung maximal ist.

Description

Beschreibung "
REGELUNG BZW. STEUERUNG EINES SCHMELZPROZESSES IN EINEM DREHSTROM-LICHTBOGENOFEN
Die Erfindung betrifft ein Verfahren bzw. eine Einrichtung zur Regelung bzw. Steuerung des Schmelzprozesses in einem Drehstrom-Lichtbogenofen mit zumindest drei einzeln und unabhängig voneinander in ihrer Höhe verstellbaren Elektroden.
In Drehstrom-Lichtbogenöfen wird Metallschrott mittels elektrischer Energie eingeschmolzen, wobei in den drei Lichtbögen, die zwischen den Elektrodenspitzen und dem Schmelzgut brennen, die für den Schmelzprozeß erforderliche Umwandlung der elektrischen Energie in thermische Energie stattfindet. Zur Prozeßsteuerung kann der Arbeitspunkt des Lichtbogenofens durch stufenweise Verstellung der dem Lichtbogenofen über einen Ofentransformator zugeführten Spannung sowie durch stufenlose getrennte Einstellung der Abstände zwischen den Elektrodenspitzen und dem Schmelzgut verändert werden.
Durch Regelung der Elektrodenabstände zu dem Schmelzgut wird der gewählte Arbeitspunkt gehalten. Dies geschieht zumeist durch eine Impedanzregelung, indem für jede Elektrode aus laufend gemessenen elektrischen Größen, wie der Strangspan- nung und dem Strangstrom, ein Impedanz -Istwert gebildet wird, aus dessen Abweichung von einem vorgegebenen Impedanz- Sollwert eine Stellgröße zur Höhenverstellung der jeweiligen Elektrode bestimmt wird.
Um den Arbeitspunkt des Lichtbogenofens den veränderlichen
Anforderungen des Ofenbetriebs während des Schmelzprozesses anzupassen, werden bei einem aus der EP-A-0 036 122 bekannten Verfahren die jeweils einer Spannungsstufe des Ofentransformators zugeordneten Arbeitspunkte von vorbestimmten Kennlinien des Ofenbetriebs als Impedanz -Sollwerte in einem Digitalspeicher abgelegt. Aus diesem Digitalspeicher werden dann von Hand durch das Ofenbedienpersonal während des Schmelzprozesses geeignete Arbeitspunkte ausgewählt. Die Vorgabe der Arbeitspunkte bzw. Impedanz-Sollwerte zur " Höheneinstellung der Elektroden erfolgt bisher in Abhängigkeit von zuvor definierten Prozeßphasen (erster Korb, zweiter Korb, Frischen) und Abschnitten innerhalb dieser Prozeß- phasen (Aufsetzen der Elektroden auf kaltem Schrott, Niederschmelzen, Fertigschmelzen auf flachem Schmelzbad) , wobei die Impedanz -Sollwerte während dieser Abschnitte jeweils fest vorgegeben sind. Diese bisherige Vorgehensweise basiert auf der Annahme, daß sich innerhalb eines Abschnittes genü- gend gleichbleibende, von Charge zu Charge reproduzierbare Verhältnisse finden. Nach ähnlichen Grundsätzen geschieht auch eine statische Symmetrierung des Drehstrom-Lichtbogen- ofens .
Auf der Basis von näheren Kenntnissen über das Verhalten von Wechselstrom-Lichtbögen in Drehstrom-Lichtbogenöfen kann man jedoch davon ausgehen, daß die Voraussetzungen für eine statische Einstellung des Lichtbogenofens nicht zutreffen. Vielmehr ist davon auszugehen, daß sich die Verhältnisse in den einzelnen Lichtbögen auch während der Abschnitte der
Prozeßphasen ändern, wobei insbesondere unsymmetrische Betriebsverhältnisse in dem Drehstrom-Lichtbogenofen in bezug auf die Anordnung der Elektroden auftreten können. Werden dann die Impedanz-Sollwerte unter der Annahme symmetrischer Bedingungen im Lichtbogenofen symmetrisch und stationär eingestellt, so führt dies bei tatsächlich unsymmetrischen Ofenverhältnissen zu unterschiedlichen Stellgrößen, die dann über die Höhenverstellung der Elektroden unterschiedlich lange Lichtbögen einstellen. Dabei ist eine optimale Aus- nutzung der dem Lichtbogenofen zugeführten Leistung nicht möglich.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Leistungsabgabe der Elektroden zu erhöhen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 bzw. Einrichtung gemäß Anspruch 12 gelöst. Dabei wird bei Erreichen einer kritischen Temperatur des Dreh- strom-Lichtbogenofens in der Umgebung einer Elektrode die " Leistungsabgabe dieser Elektrode derart verringert, daß eine Überhitzung des Drehstrom-Lichtbogenofens verhindert wird und die Leistungsabgabe der anderen Elektroden oder eines Teils der Elektroden derart erhöht, daß die Gesamtleistungsabgabe der Elektroden bei vorgegebener Spannung maximal ist . Dabei werden vorteilhafterweise die Impedanzen in den Strompfaden der Elektroden ipi Sinne einer Maximierung der Gesamtleistungsabgabe der Elektroden optimiert, wobei bei Erreichen einer kritischen Temperatur des Drehstrom- Lichtbogenofens in der Umgebung einer Elektrode die Leistungsabgabe dieser Elektrode auf einen Maximalwert begrenzt wird und wobei dieser Maximalwert im Sinne einer Nebenbedingung bei der Optimierung, wie sie z.B. die DE 44 15 727 of- fenbart, berücksichtigt wird. Wird dabei die Versorgungs- spannung der Elektroden nicht reduziert, solange eine zweite kritische Temperaturgrenze überschritten wird, wird eine Erhöhung der Produktionsleistung um ca. 7 bis 12 % erreicht.
Dieser Optimierungsprozeß erfolgt in besonders vorteilhafter Weise on-line.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung erfolgt bei einer Temperatur des Drehstrom-Lichtbogenofens in der Umgebung einer Elektrode oberhalb einer ersten kritischen Temperaturgrenze und unterhalb einer zweiten kritischen Temperaturgrenze eine Umverteilung der Leistungsabgabe der einzelnen Elektroden, wobei die Versorgungsspannung der Elektroden konstant gehalten wird. Bei einer Temperatur des Drehstrom- Lichtbogenofens in der Umgebung einer Elektrode oberhalb der zweiten kritischen Temperaturgrenze erfolgt vorteilhaf erweise eine Umverteilung der Leistungsabgabe der einzelnen Elektroden, wobei die Versorgungsspannung der Elektroden verringert wird.
In vorteilhaf er Ausgestaltung der Erfindung wird bei einer Temperatur des Drehstrom-Lichtbogenofens in der Umgebung einer Elektrode oberhalb einer dritten kritischen Temperatur- grenze, die oberhalb der zweiten kritischen Temperaturgrenze liegt, die Versorgungsspannung der Elektroden stark verringert. Diese Ausführung verdeutlicht FIG 5.
Das erfindungsgemäße Verfahren funktioniert besonders zuverlässig, wenn anstelle der gemessenen oder geschätzten Werte für die Temperatur des Drehstrom-Lichtbogenofens vorausgeschätzte Temperaturwerte verwendet werden. Diese Voraus - Schätzung erfolgt vorteilhafterweise mit einem Gradienten- verfahren oder einem Temperaturmodell, wobei das Temperaturmodell ein analytisches Modell oder ein neuronales Netz sein kann.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird die Tempe- ratur des Drehstrom-Lichtbogenofens derart geregelt, daß die Wirkleistungsabgabe einer Elektrode verringert wird, wenn die Temperatur des Drehstrom-Lichtbogenofens eine Solltemperatur überschreitet und die Wirkleistungsabgabe vergrößert wird, wenn die Temperatur des Drehstrom-Lichtbogenofens eine Solltemperatur unterschreitet. Dabei entspricht die Solltemperatur vorteilhafterweise einer kritischen Temperaturgrenze, die im Bereich einer gerade noch zulässigen Temperatur des Drehstrom-Lichtbogenofens liegt.
Weitere Vorteile und erfinderische Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen, anhand der Zeichnungen und in Verbindung mit den Unteransprüchen. Im einzelnen zeigen:
FIG 1 eine schematische Darstellung eines Drehstrom-Lichtbogenofens mit einem vorgeschalteten Ofentransformator und einer erfindungsgemäßen Regelanordnung, FIG 2 ein vereinfachtes elektrisches Ersatzschaltbild des Drehstrom-Lichtbogenofens , FIG 3 eine Leistungsregelung,
FIG 4 eine Leistungsregelung in alternativer Ausgestaltung und FIG 5 eine erfindungsgemäße Impedanzregelung. FIG 1 zeigt einen Drehstrom-Lichtbogenofen, bei dem drei " Graphitelektroden 1, 2 und 3 durch Öffnungen in einem Ofendeckel 4 hindurch in ein Ofengefäß 5 ragen, in das als Schmelzgut Metallschrott 6 eingebracht ist. Die Elektroden 1, 2 und 3 sind über einen stufenweise verstellbaren Ofentransformator 7 an ein Drehstromnetz 8 angeschlossen. Zwischen den Spitzen der Elektroden 1, 2 und 3 und dem Schmelz - gut 6 bilden sich Lichtbögen 9 aus, in denen die dem Lichtbogenofen zugeführte elektrische Energie in thermische Ener- gie zum Schmelzen des Schmelzgutes 6 umgewandelt wird.
Jede Elektrode 1, 2 und 3 ist mit einer Regelanordnung ausgestattet . Da die Regelanordnungen einander im Aufbau genau entsprechen, ist nur die Regelanordnung für die Elektrode 1 näher dargestellt. Die Elektrode 1 ist, wie auch die jeweils anderen Elektroden 2 und 3, an einem Tragarm 17 befestigt, der über eine hydraulische Anstellvorrichtung 10 mit einem elektrohydraulischen Stellglied 11 höhenverstellbar ist, wodurch eine Einstellung der Lichtbogenlänge möglich ist. Das Stellglied 11 ist an dem Ausgang eines Impedanzreglers 12 angeschlossen. Über einen Stromwandler 13 und einen Spannungswandler 14 werden der durch die Elektrode 1 fließende Strangstrom i_ und die Strangspannung uj__ _ zwischen der zugehörigen Sekundärklemme des Ofentransformators 7 und dem durch das Ofengefäß 5 mit dem Schmelzgut 6 gebildeten Sternpunkt erfaßt und in einer Meßeinrichtung 15 in einen Impedanz-Istwert Z__ des betreffenden Ofenstrangs umgerechnet. Dieser Impedanz -Istwert Z__ wird in einem Summierpunkt 16 mit einem vorgegebenen Impedanz-Sollwert Z]_* für den betref- fenden Strang verglichen. Die so erhaltene Regelabweichung ΔZ]_ wird als Eingangsgröße dem Impedanzregler 12 zugeführt, welcher in Abhängigkeit von der Regelabweichung ΔZτ_ ein Stellsignal Sτ_ zur Höhenverstellung der Elektrode 1 erzeugt.
Die Impedanz -Sollwerte Z_* , Z2* und Z3* werden mittels eines erfindungsgemäßen Impedanzoptimierers 30 ermittelt. Der Im- pedanzoptimierer 30 errechnet die Impedanz -Sollwerte Z_* , Z2* und Z3* derart, daß die Leistungsabgabe der Elektrode 1, 2, 3 maximal ist. Mittels einer Temperaturmeßeinrichtung 31" wird die Temperatur T des Drehstrom-Lichtbogenofens überwacht. Überschreitet die Temperatur T des Drehstrom- Lichtbogenofens eine erste kritische Temperaturgrenze in der Nähe einer Elektrode 1, so wird die Wirkleistungsabgabe der Elektrode 1 dadurch begrenzt, daß die Wirkleistungsabgabe zumindest einer der anderen Elektroden erhöht wird, wobei die Sekundärspannung des Transformators 7 nicht verändert wird. Die Impedanz-Soll-werte Z_* , Z2* und Z3* werden dabei derartig berechnet, daß die Gesamtleistungsabgabe maximal ist, ohne daß die maximal zulässige Wirkleistungsabgabe für Elektrode 1 überschritten wird. Wird die erste kritische Temperaturgrenze in der Nähe aller Elektroden 1, 2 und 3 überschritten, so wird die Sekundärspannung des Transforma- tors 7 verringert. Die Sekundärspannung des Transformators 7 wird außerdem dann verringert, wenn eine zweite kritische Temperaturgrenze in der Nähe einer Elektrode 1 überschritten wird.
Der Impedanzoptimierer 30 und der Impedanzregler sind vorteilhaf erweise auf einer Steuerungs- bzw. Regelungseinrichtung 32 implementiert.
Wie das vereinfachte elektrische Ersatzschaltbild eines Drehstrom-Lichtbogenofens in FIG 2 zeigt, stellt der Drehstrom-Lichtbogenofen einen im Stern geschalteten unsymmetrischen und zeitvarianten ohmsch- induktiven Verbraucher dar, dessen freier Sternpunkt M von dem Schmelzgut 6 gebildet wird. Die den einzelnen Strängen zugeordneten elektrischen Größen sind entsprechend den zugehörigen Elektroden in FIG 1 mit den Indizes k = 1, 2, 3 versehen. Mit U_2 < u23 unc^ u13 sind die verketteten Spannungen zwischen den Ofensträngen und mit i1; i2 und i3 die einzelnen Strangströme bezeichnet. Die von den Elektroden 1, 2 und 3 und deren Zuleitungen ge- bildeten Leitungsresistanzen Rτ_,i/ &L2 un<^ RL3 un<^ Lei¬ tungsreaktanzen XLI, X.2 un-d Xτ_,3 können im Kurzschlußversuch, also beim Aufsetzen der Elektroden 1, 2 und 3 auf dem Metallschrott 6 meßtechnisch bestimmt werden. Das elektrische Verhalten eines Lichtbogens 9 wird durch sine nichtlineare und unstetige Strom-Spannungs-Kennlinie beschrieben, deren Verlauf von dem Abstand der Elektrodenspitze zur Schmelze abhängig ist. In dem dargestellten Er- satzschaltbild wird jeder Lichtbogen 9 jeweils durch eine Lichtbogenresistanz Rfci , R 2 ' Rb3 un(^ eine Lichtbogenreaktanz Xfcji, X 2 ' xb3 ersetzt. Die Lichtbogenresistanz und -reaktanz jedes einzelnen Lichtbogens 9 ist nicht nur von der Länge des betreffenden Lichtbogens 9, sondern auch von den Lichtbogenlängen der jeweils anderen Lichtbögen abhängig. Wird also z. B. der Abstand der Elektrode 1 zu der Schmelze 6 verändert, so ändern sich neben der Lichtbogenresistanz R]__ und der Lichtbogenreaktanz X^i auch die Lichtbo- genresistanzen Rb2 und Rj-,3 und die Lichtbogenreaktanzen Xj-,2 und Xb3.
Die Wirkleistung, die in den einzelnen Lichtbögen umgesetzt wird, läßt sich mit Hilfe der komplexen Wechselstromrechnung für das linearisierte Ersatzschaltbild nach FIG 2 berechnen. Werden dabei in jedem Strang die Reaktanzen X^ und X _]_ zu einer Betriebsreaktanz X^ und die Resistanzen R^ und R_^]_ unter Vernachlässigung der Leitungsverlustwiderstände R^ zu einer Betriebsresistanz R^ mit k = 1, 2, 3 zusammengefaßt, so ergibt sich für die Wirkleistungen P]^ in den einzelnen Lichtbögen 9:
pl = Pl(U0, Ri, *2' R3> Xl» *2< x3) P2 = P2 (U0, Ri, R2 > R3' Xl x2> 3) P3 = P3(U0, R1# R2, R3, Xl t X2, X3)-
Dabei bezeichnet UQ den über den Ofentransformator 7 eingestellten Effektivwert der verketteten Spannung des als symmetrisch angenommenen Dreiphasensystems. Für die in den Lichtbögen 9 umgesetzte Gesamtwirkleistung gilt
P = Σ Pk(U0, Rτ_, R2, R3, Xi, X2, X3) mit k 1, 2, 3. Wie bereits erwähnt, verändern sich die Resistanzen R__ uncT Reaktanzen X]_ in jedem Ofenstrang mit der Lichtbogenlänge, wobei es jedoch einen nichtlinearen Zusammenhang zwischen den Resistanzen Rk und den Reaktanzen Xj^ gibt . Wenn dieser Zusammenhang bekannt ist, reduziert sich die Anzahl der unbekannten Größen, von denen die Gesamtwirkleistung in den Lichtbögen abhängig ist, auf vier. Zur Maximierung der Gesamtwirkleistung P können diese vier Größen mit Hilfe der vier zur Verfügung stehenden Stellgrößen, nämlich der Trans- formatorspannung Ug und den drei Stellgrößen S__ , S2 und S3 zur Höhenverstellung der einzelnen Elektroden 1, 2 und 3 eingeregelt werden. Mit anderen Worten: Wenn die nich - linearen Zusammenhänge zwischen den Resistanzen R__ und Reaktanzen Xjς durch eine nichtlineare Funktion X _ = NN]:(R1, R2 , R3) beschrieben werden können, ergibt sich am Maximum der Gesamtwirkleistung P ein optimales Widerstandstripel Rιop R2opt' R3opt' woraus sich wiederum mit den Funktionen NN^ die optimalen Soll -Impedanzen Zτ_*, Z2* und Z3* für die Impedanzregelung und damit die Höhenverstellung der Elektroden 1, 2, 3 berechnen lassen.
FIG 3 zeigt ein Beispiel für die Regelung des Schmelzprozesses in dem Drehstrom-Lichtbogenofen anhand eines Blockschaltbildes. Der Lichtbogenofen 18 wird aus dem Ofentrans- formator 7 mit den verketteten Spannungen uχ2, u2 und uτ_3 gespeist. Die Abstände der Elektroden 1, 2 und 3 zu dem Schmelzgut 6 werden in Abhängigkeit von Stellsignalen S]_, S , S3 eingestellt, die von den Elektroden 1, 2 und 3 einzeln zugeordneten und hier in einer Impedanzregelanordnung 19 zusammengefaßten Impedanzreglern 12 bereitgestellt werden. Die Impedanzregelanordnung 19 erzeugt dabei die Stell - Signale S__ , S2, S3 in Abhängigkeit von den Regelabweichungen zwischen vorgegebenen Impedanz-Sollwerten Z__ * , Z2*, Z3* und gemessenen Impedanz -Istwerten Zη_, Z2 , Z3 des Lichtbogenofens 18. In einer Meßeinrichtung 20 werden die Strangspannungen U1M' U2M' U3M unc Strangströme i]_, i2, i3 mit hoher Abtastrate kontinuierlich abgetastet und im Takt der Grundschwingungsperiode aufbereitet. Dabei werden aus den gemes- senen Größen ukM und i^jj mit k = 1, 2, 3 die Effektivwerte der Strangspannungen U_ , U , U , die Effektivwerte der Strangströme I1; I2, I3 , die Strangwirkleistungen Pτ_ , P2 , P3 und die Ofenimpedanzen, also die Impedanz- Istwerte Z__ , Z2 , Z mit Z__ - Ujζ/Ijζ berechnet. Zusammen mit den Impedanz- Istwerten werden auch die zugehörigen Resistanz -Istwerte R]_, R2, R3 mit R]_ = Pk/Ik2 und die Reaktanz- Istwerte X__ , X2. X3 mit X^ = ( Z]_ 2 - R^2)172 berechnet. Schließlich werden auch noch die thermischen Wandbelastungen V__ , V2 , V3 des Lichtbo- genofens 18 durch die Lichtbögen 9 mit z. B. V__ = R]ς_ 2 /1\_ 2 bes immt .
Die laufend ermittelten Resistanz-Istwerte R__ , R2 , R werden einem neuronalen Netzwerk 21 zugeführt, das dazu dient, die Zusammenhänge zwischen den gemessenen Resistanz-Istwerten
R_ , R2 , R und den Reaktanz -Istwerten X__ , X , X3 lernend zu bestimmen. Dazu erzeugt das neuronale Netzwerk 21 ausgangs- seitig drei Netzwerkantworten XJJNI < XNN2 XNN3 ' die in einer Vergleichseinrichtung 22 mit den zugeordneten Reaktanz - Istwerten X__ , X , X3 verglichen werden. In Abhängigkeit von den Vergleichsergebnissen werden in einem Lernalgorithmus 23 die Netzwerkparameter OLNN_ . αNN2 ' αNN3 des neuronalen Netz¬ werkes 21 im Sinne einer Verringerung der Abweichungen zwischen den Netzwerkantworten XNN__ un<^ den Reaktanz -Istwerten X]_ verändert. Auf diese Weise werden die Zusammenhänge zwischen den Resistanzen R]_ und den Reaktanzen X]_ gelernt, wobei das so erhaltene Wissen ständig in Abhängigkeit von dem laufenden Prozeßgeschehen aktualisiert wird. Anstelle eines einzigen neuronalen Netzwerkes können auch drei verschiedene neuronale Netzwerke vorgesehen werden, denen eingangsseitig jeweils alle Resistanz-Istwerte R__ , R2 , R3 zugeführt werden und von denen jedes neuronale Netzwerk jeweils eine Netzwerkantwort XNNk liefert.
Der gelernte Zusammenhang X^ = NN]ζ(R]_, R2 , R3 ) wird in eine Recheneinrichtung 24 übertragen, in der auf der Grundlage des in FIG 2 gezeigten Ersatzschaltbildes die Gesamtwirkleistung P der Lichtbögen 9 als Funktion des Effektivwertes der verketteten Spannung UQ , der Resistanzen R± , R , R3 und der Reaktanzen X__ , X2 , X3 dargestellt wird. Bei einer vorgegebenen Spannungsstufe UQ ergibt sich die maximale Wirkleistung Pmax aufgrund der Bedingung dPldR__ = 0, 3P/R2 = 0 und <9P/<5R3 = 0. Durch Lösung dieser Gleichungen erhält man am Maximum der Wirkleistung P ax die Resistanzwerte Rχ0pt' R2opt' R3opt mit Rkopt = Rkopt(χl' x2 x3 )• Aufgrund des ge¬ lernten Zusammenhangs X^ = NN^CR^, R2 , R3 ) erhält man in einem nächsten Schritt die zu den Resistanzen Rχ0pt ' R2opt' R3opt zugehörigen Reaktanzen Xiopt' X2opt' 3opt un damit schließlich die Impedanz-Sollwerte Z__* , Z *, Z3* mit Z _* =
(Rkopt2 + Xjop 2)1'2-
Die oben angegebene Bedingung, daß die Ableitung der Gesamt- Wirkleistung P am Optimum nach den Resistanzen R__ null wird, ist nur zulässig, wenn keine Randbedingungen vorliegen und das globale Optimum erreicht werden kann. Da jedoch in der Regel Randbedingungen für die Strangströme i__ , die thermische Wandbelastung V^ und die Resistanzen R]_ existieren, besteht die Optimierungsaufgabe in einer Maximierung der Gesamtwirkleistung P unter Einhaltung der Randbedingungen. Die Randbedingungen können beliebige nichtlineare Funktionen der Größen UQ , RT., R , R3 , Xι_, X2 , X3 sein, wobei jedoch die Zusammenhänge zwischen den Größen R]_ und X]_ aus dem in dem neuronalen Netzwerk 21 enthaltenen Wissen bekannt sind. Bei dem in FIG 3 gezeigten Blockschaltbild werden in einer Recheneinheit 25 aus den ermittelten thermischen Wandbelastungen V1; V2 , V3 die Nebenbedingungen für die Maximierung der Gesamtwirkleistung P ermittelt und der Recheneinrichtung 24 übergeben.
Eine alternative Ausführungsform zeigt FIG 4. Dabei werden anstelle der thermischen Wandbelastungen Temperaturmeßwerte T, die mit einer Meßeinrichtung 26 ermittelt werden, verwen- det. Überschreiten die Temperaturmeßwerte oder die ermittelten Wandbelastungen bestimmte kritische Werte, so wird in besonders vorteilhafter Ausgestaltung die Spannungsstufe U0, mit der der Ofentransformator 7 eingestellt wird, nicht ver- ringert . Eine Verringerung der Spannungsstufe U0 erfolgt erst nach Überschreiten einer zweiten kritischen Temperaturgrenze, die oberhalb der ersten kritischen Temperaturgrenze liegt .
In weiterhin alternativer Ausgestaltungsform werden sowohl die thermischen Wandbelastungen Vlf V2, V3 ermittelt sowie Temperaturmeßwerte T mit einer Meßeinrichtung 26 ermittelt.
FIG 5 zeigt eine erfindungsgemäße Impedanzregelung. Drehstrom-Lichtbogenöfen besitzen in der Regel am oberen Teil der Wand sogenannte Kühlkästen, die die Aufgabe besitzen, den Teil der Strahlungsenergie, der nicht ins Stahlbad, sondern an die Wand strahlt, abzuführen. Diese Kühlkästen ar- beiten typischerweise mit Verdampfungskühlung oder mit Wasserkühlung. Wenn die Strahlungsenergie, die direkt an die Kühlkästen strahlt, zu groß wird bzw über einen gewissen Zeitraum zu groß ist, dann können die Kühlkästen die Energie nicht mehr vollständig abführen. Dies wird im Fall der Ver- dampfungskühlung durch einen Rückgang der Durchflußmenge angezeigt und im Fall der Wasserkühlung durch einen Anstieg der Wasserrücklauf emperatur .
Eine Überlastung der Kühlkästen ist zu vermeiden, da einerseits die Kühlkästen beschädigt werden und andererseits eine Überlastung auch als Maß für den Feuerfest-Verschleiß am unteren Teil der Wand des Lichtbogenofens angesehen werden kann. Deswegen muß eine Regelung auf eine Wärmebeaufschlagung auf die Kühlkästen reagieren. Bisher geschah dies in der Regel dadurch, daß die Sekundärspannung heruntergestuft wurde und damit auch die Gesamtwirkleistung merklich reduziert wurde.
Es hat sich gezeigt, daß normalerweise nicht an allen Kühlkästen gleichzeitig eine Wärmebeaufschlagung auftritt, sondern meist nur an einem Kühlkasten bzw. an Kühlkästen, die im Bereich einer der drei Elektroden plaziert sind. (Jeder Kühlkasten wird derjenigen Elektrode zugeordnet, zu der der Abstand am kleinsten ist) . Die erfindungsgemäße Regelung reagiert auf eine Wärmebeaufschlagung, die nur im Bereich einer Elektrode stattfindet, dadurch, daß bei gleichbleibender Sekundärspannung die Strahlungsleistung der betroffenen Elektrode reduziert wird und zumindest ein Teil dieser Leistung an die beiden anderen Elektroden abgegeben wird. Dies wird durch eine gezielte Änderung der drei Strangimpedanzen, d.h. den Impedanzen in den Strompfaden der Elektroden, erreicht. Die drei Strangimpedanzen werden werden mittels eines Optimierungsverfahrens eingestellt. Dabei wird die Gesamtwirkleistung maximiert mit der Rand- bzw. Nebenbedin- gung, daß die Leistung der betroffenen Elektrode um einen bestimmten Reduktionsfaktor F reduziert wird gegenüber der Leistung zu der Zeit, in der die Wärmebeaufschlagung stattfand.
Die Regelung unterscheidet dabei, wie in Fig. 5 gezeigt, vier unterschiedliche Fälle:
1. Liegt die Wärmebeaufschlagung unter einer Konstante DQ_K1 , die einer ersten kritischen Temperaturgrenze entspricht, dann erfolgt kein Eingriff und die Regelung stellt die Strangimpdanzen so ein, daß die Gesamtwirkleistung aller drei Elektroden maximiert wird. 2. Liegt die Wärmebeaufschlagung zwischen den Konstanten DQ_K1 und DQ_K2 , die einer zweiten kritischen Temperaturgrenze entspricht, dann erfolgt eine Umverteilung der Lei- stung von der betroffenen Elektrode auf die beiden anderen Elektroden, ohne daß die Sekundärspannung heruntergestuf wird. Die Leistung der betroffenen Elektrode wird um einen Reduktionsfaktor reduziert, der davon abhängt, wie stark die Wärmebeaufschlagung ist. Der Reduktionsfaktor F wird vorteilhaf erweise z.B. mit
W- DQ K\
F = — x 0.9
DQ_K2 - DQ_Kl berechnet, wobei mit W die Wärmebeaufschlagung bezeichnet wird. 3. Liegt die Wärmebeaufschlagung zwischen DQ_K2 und DQ_K3 , die einer dritten kritischen Temperaturgrenze entspricht, dann erfolgt wegen der sehr großen Wärmebeaufschlagung sowohl ein Herunterstufen der Sekundärspannung als auch eine Umverteilung der Leistung der betroffenen Elektrode auf die anderen Elektroden. Z.B. könnte der Reduktionsfaktor
E = 0.9 betragen. 4. Liegt die Wärmebeaufschlagung über DQ_K3 , dann wird die
Sekundärspannung als eine Art Notaus auf eine sehr niedrige Trafostufe heruntergestuft .
Der Wert des Reduktionsfaktors F und die Konstanten DQ_K1 , DQ_K2 und DQ_K3 werden an die Art der Kühlkästen und die
Verhältnisse des Lichtbogenofens angepaßt. So können z.B. im Falle einer Verdampfungskühlung die Konstanten so gewählt werden, daß sie bei 10, 20 und 50 Prozent Durchflußrückgang liegen, wie es in Fig. 1 gezeigt ist. Im Falle einer Wasser- kühlung könnten sie z.B. vorteilhafterweise so gewählt werden, daß sie bei 80, 90 und 105 Grad Celsius der Rücklauf - temperatur liegen.
Die Reduktion der Leistung der betroffenen Elektrode um den Faktor F wird solange aufrechterhalten, bis die Wärmebeauf- schlagung abgebaut ist.
Die kritischen Temperaturgrenzen können also Temperaturen im eigentlichen Sinne, wie z.B. Kühlmitteltemperaturen oder äquivalente Größen, wie z.B. der Durchflußrückgang bei Ver- dampfungskühlung, sein.
Die Vorteile der Erfindung liegen zum einen in der Steigerung der Produktionsgeschwindigkeit als auch in der Verringerung der Schaltstufen des Versorgungstransformators. Neben der erheblichen Kostenreduktion durch die Steigerung der Produktionsgeschwindigkeit hat auch die Verringerung der Schaltvorgänge im Versorgungstrafo einen hohen wirtschaftlichen Vorteil. Die Schaltvorgänge beim Versorgungstrafo sind die wesentlichen, die Lebensdauer des Trafos verringernden und die Wartungshäufigkeit erhöhenden Einflußgrößen. Somit verringert die Erfindung die Häufigkeit der Wartungsarbeiten am Versorgungstrafo. Dies wiederum führt zu deutlichen Ko- steneinsparungen und erhöht die Verfügbarkeit des Drehstro"m- Lichtbogenofens .

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Regelung bzw. Steuerung des Schmelzprozesses in einem Drehstrom-Lichtbogenofen mit zumindest drei, einzeln und unabhängig von einander in ihrer Höhe verstellbaren Elektroden, wobei jeder Phase des den Drehstrom-Lichtbogenofen speisenden Drehstroms zumindest eine Elektrode zugeordnet ist, und wobei die Temperatur des Drehstrom-Lichtbogenofens, insbesondere an überhitzungsgefährdeten Stellen, wie etwa den Wänden des Drehstrom-Lichtbogenofens in der Nähe der Elektroden, überwacht wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß bei Erreichen einer kritischen Temperatur des Drehstrom- Lichtbogenofens in der Umgebung einer Elektrode die Lei- stungsabgabe dieser Elektrode derart verringert wird, daß eine Überhitzung des Drehstrom-Lichtbogenofens verhindert wird, und daß die Leistungsabgabe der anderen Elektroden oder eines Teils der anderen Elektroden derart erhöht wird, daß die Gesamtleistungsabgabe der Elektroden bei vorgegebener Spannung maximal ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß bei Erreichen einer kritischen Temperatur des Drehstrom- Lichtbogenofens in der Umgebung einer Elektrode die Impedanz im Strompfad dieser Elektrode derart erhöht wird, daß eine Überhitzung des Drehstrom-Lichtbogenofens verhindert wird, wobei die Impedanzen in den Strompfaden der anderen Elektroden oder eines Teils der anderen Elektroden derart verringert werden, daß die Gesamtleistungsabgabe der Elektroden maximal ist .
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß bei Erreichen einer kritischen Temperatur des Drehstrom- Lichtbogenofens in der Umgebung einer Elektrode die Impedanz im Strompfad dieser Elektrode durch Höhenverstellung dieser Elektrode derart verringert wird, daß eine Überhitzung des Drehstrom-Lichtbogenofens verhindert wird, wobei die Impedanzen in den Strompfaden der anderen Elektroden oder eines Teils der anderen Elektroden durch Höhenverstellung derart verringert werden, daß die Gesamtleistungsabgabe der Elektroden maximal ist.
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Impedanzen in den Strompfaden der Elektroden im Sinne einer Maximierung der Gesamtleistungsabgabe der Elektroden optimiert werden, wobei bei Erreichen einer kritischen Temperatur des Drehstrom-Lichtbogenofens in der Umgebung einer Elektrode die Leistungsabgabe dieser Elektrode auf einen Maximalwert begrenzt wird und wobei dieser Maximalwert im Sinne einer Nebenbedingung bei der Optimierung berücksichtigt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Ströme durch die Elektroden auf einen Maximalwert begrenzt werden, wobei diese Maximalwerte im Sinne einer Neben- bedingung bei der Optimierung berücksichtigt werden.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Optimierung on-line erfolgt.
7. Verfahren nach Anspruch 2, 3, 4, 5 oder 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß bei einer Temperatur des Drehstrom-Lichtbogenofens in der Umgebung einer Elektrode oberhalb einer ersten kritischen Temperaturgrenze und unterhalb einer zweiten kritischen Tem- peraturgrenze eine Umverteilung der Leistungsabgabe der einzelnen Elektroden erfolgt, wobei die Versorgungsspannung der Elektroden konstant gehalten wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß bei einer Temperatur des Drehstrom-Lichtbogenofens in der Umgebung einer Elektrode oberhalb der zweiten kritischen Temperaturgrenze eine Umverteilung der Leistungsabgabe der einzelnen Elektroden erfolgt, wobei die Versorgungsspannung der Elektroden verringert wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß bei einer Temperatur des Drehstrom-Lichtbogenofens in der Umgebung einer Elektrode oberhalb einer dritten kritischen Temperaturgrenze, die oberhalb der zweiten kritischen Temperaturgrenze liegt, die Versorgungsspannung der Elektroden stark verringert wird.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Temperatur des Drehstrom-Lichtbogenofens, insbesondere mittels eines Gradientenverfahrens oder eines Temperaturmodells, vorausgeschätzt wird.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Leistungsabgabe einer Elektrode, deren Wirkleistungsabgabe aufgrund einer zu hohen Temperatur des Drehstrom- Lichtbogenofens in der Umgebung dieser Elektrode begrenzt ist, im Sinne einer Temperaturregelung vergrößert wird, wenn die Temperatur des Drehstrom-Lichtbogenofens sinkt und verringert wird, wenn sich die Temperatur des Drehstrom- Lichtbogenofens erhöht, wobei dieser Temperaturregelung vor- teilhafterweise eine kritische Ofentemperatur als Solltemperatur vorgegeben wird.
12. Drehstrom-Lichtbogenofen mit zumindest drei, einzeln und unabhängig von einander in ihrer Höhe verstellbaren Elektro- den und einer Steuerungs- bzw. Regelungseinrichtung, insbesondere zur Steuerung bzw. Regelung des Drehstrom-Lichtbogenofens gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jeder Phase des den Drehstrom-Lichtbogenofen speisenden Drehstroms zumindest eine Elektrode zugeordnet ist, und wobei die Tempe- ratur des Drehstrom-Lichtbogenofens, insbesondere an überhitzungsgefährdeten Stellen, wie etwa den Wänden des Drehstrom- Lichtbogenofens in der Nähe der Elektroden, überwacht wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Steuerungs- bzw. Regelungseinrichtung derart ausge- bildet ist, die sie bei Erreichen einer kritischen Temperatur des Drehstrom-Lichtbogenofens in der Umgebung einer Elektrode die Leistungsabgabe dieser Elektrode derart verringert, daß eine Überhitzung des Drehstrom-Lichtbogenofens verhindert wird, und daß sie die Leistungsabgabe der anderen Elektroden oder eines Teils der anderen Elektroden derart erhöht, daß die Gesamtleistungsabgabe der Elektroden konstant oder annähernd konstant bleibt .
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