DE1277285B - Steuerung von chargenweise betriebenen elektrischen Schmelzoefen - Google Patents

Description

• Steuerung von chargenweise betriebenen elektrischen Schmelzöfen Die Erfindung betrifft eine Steuerung von chargenweise betriebenen elektrischen Schmelzöfen, beispielsweise Lichtbogenöfen oder Induktionsöfen.
• Öfen der genannten Art haben die Aufgabe, metallischen oder auch nichtmetallischen Schrott zu verflüssigen; die Eigenschaften der Schmelze lassen sich dabei durch Zusatzstoffe so beeinflussen, daß eine bestimmte Qualität des Schmelzgutes erzeugt wird.
• Der Schmelzablauf in diesen Öfen erfolgt im allgemeinen in mehreren Prozeßphasen, so beispielsweise Einschmelzen, Frischen, Feinen, Aufkohlen, Überhitzen auf Endtemperatur sowie Warmhalten. Diese letztere Phase hat im Falle von Störungen oder auch dann Bedeutung, wenn die Schmelze nicht sofort abgenommen werden kann.
• In den einzelnen Prozeßphasen wird elektrische Arbeit verbraucht, deren Menge je nach Größe der eingestellten Spannung oder auch je nach den Eigenschaften des Schmelzgutes variabel ist.
• In der Regel erfolgen die Schmelzabläufe noch recht empirisch: Meist werden die Schmelzphasen vom Bedienungspersonal durch Inaugenscheinnahme des im Ofenraum befindlichen Schmelzgutes, durch Temperaturmessungen oder aber auch durch Analysen kontrolliert. Abgesehen davon, daß derartige Kontrollen stark von der menschlichen Unzulänglichkeit abhängig sind, ist es auch nur in den seltensten Fällen möglich, komplizierte Vorgänge dieser Art exakt zu reproduzieren. So läßt sich beispielsweise das Ende des Einschmelzvorganges im Lichtbogenofen nur auf die Weise feststellen, daß man die Ofentür öffnet und den Verflüssigungsgrad des eingebrachten Gutes rein subjektiv beurteilt. Der Willkür des Ofenpersonals bleibt es dabei überlassen, den Zeitpunkt für die Kontrolle zu wählen.
• Aus diesen und ähnlichen Gründen ist es nicht überraschend, daß der Energieverbrauch mehr oder weniger stark schwankt; meist ist der Energieverbrauch zu hoch, was sich dann auch auf die Produktionskosten recht negativ auswirkt.
• Bei den zur Zeit üblichen Verfahren wird die verbrauchte Energie in der Regel zu Beginn und am Ende der Einschmelzperiode sowie auch am Ende des Gesamt-Schmelzablaufes aus den Zählerwerten ermittelt, indem die Differenz aus diesen Zählerwerten gebildet wird. Da erst der spezifische Verbrauch pro Gewichtseinheit, z. B. Tonnen, ein genaues Bild über die Wirtschaftlichkeit des Prozesses ergibt, ist es schließlich erforderlich, die Absolutwerte an verbrauchter elektrischer Arbeit durch die Einsatzmenge zu dividieren. Es ist auch schon ein Verfahren bekanntgeworden, bei welchem an einer Ofenanlage für den Einschmelzprozeß ein bestimmter kWh-Wert vorgegeben wurde. Die Größe der Vorgabe entspricht dabei nur ungefähr dem zu erwartenden Verbrauch an elektrischer Arbeit. Der Ofen wird dann abgeschaltet, wenn die vorgegebene elektrische Arbeit verbraucht und das Zählwerk zugleich auf Null angekommen ist. Bei der Einstellung dieser Werte wird in der Regel mit Tabellen od. dgl. gearbeitet, in welchen der Energieverbrauch der jeweils benötigten Tonnage zugeordnet ist. Eine derartige Energievorgabe und -kontrolle erfolgt durch Abwärtszählung bis zu Null; die Zählimpulse der verbrauchten elektrischen Arbeit kommen dabei von einem Impulsgeberzähler.
• Bekannt ist ferner auch ein System, bei welchem der in den Ofen kommende Einsatz, meist in Teilmengen, einer zentralen Steuerstelle zum Betrieb von mehreren Ofenanlagen gemeldet wird, die dann den Stromverbrauch errechnet und, ähnlich der bereits geschilderten Weise der Ofenanlage vorgibt. Zugleich erhält auch das Bedienungspersonal des Ofens eine Zeitvorgabe. Diese Zeitvorgabe bedarf jedoch ständiger Kontrolle, da sie bei jeder Störung oder bei sonstigen Unregelmäßigkeiten in der Anlage bzw. bei unterschiedlichen Schmelzbedingungen nicht mehr mit der theoretisch ermittelten Zeitvorgabe korrespondiert. Der Verbrauch an elektrischer Arbeit sowie der Zeitfaktor sind deshalb keine zueinander korrespondierenden Größen, die für eine Steuerung von chargenweise betriebenen elektrischen Schmelzöfen geeignet sind, zumal in der Flüssigperiode die Energie meist in Abhängigkeit von der Ofenausmauerungswandtemperatur gesteuert wird; als Temperaturmeßgeräte finden hier Strahlungspyrometer Anwendung. Weil diese Strahlungspyrometer keine echten Temperaturwerte anzeigen, stellen auch diese keine richtige Größe für die Energiezufuhr dar. Außerdem sind solche Pyrometer im Ofen nur schwierig einzubauen.
• Die Erfindung hingegen beschreitet einen anderen Weg, um die Ofenvorgänge weitgehend selbsttätig ablaufen zu lassen. Sie beruht im wesentlichen auf dem Prinzip, aus vorgegebenen Werten, insbesondere dem Chargengewicht und dem spezifischen Schmelzwert (kWh/t), die Soll-Leistung selbsttätig zu berechnen und das Resultat dieser Rechnung mit dem Ist-Wert des Leistungsverbrauches zu vergleichen. Sobald der Ist-Wert gleich dem Soll-Wert ist, schaltet der Ofen auf den nächsten Vorgang um oder auch gegebenenfalls ab. Diese Art der Steuerung ist also lediglich auf die aufzubringende und tatsächlich aufgebrachte Leistung abgestellt, während Temperatur-und Zeitfaktoren völlig unberücksichtigt bleiben. Es steht dem allerdings nichts im Wege, wenn Organe zur örtlichen Temperaturüberwachung angebracht werden, um die überschreitung zulässiger Temperaturen zu verhindern. Einen Einfluß auf den Ablauf der normalen Arbeitsvorgänge hat eine derartige Temperaturüberwachung allerdings nicht.
• Nach alledem ist die Erfindung im wesentlichen durch ein Vergleichsgerät gekennzeichnet, an dessen Soll-Seite der sich aus Einsatzgewicht und spezifischer elektrischer Arbeit (kWh/t) ergebende Gesamtarbeitsbedarf der jeweiligen Behandlungsphase und an dessen Ist-Seite die tatsächlich aufgewendete elektrische Arbeit gezählt wird, derart, daß bei Gleichheit von Soll- und Ist-Wert die Abschaltung der jeweiligen Behandlungsphase und zugleich eine Signalgabe und/oder die Einschaltung der folgenden Phase erfolgt.
• Nach einem anderen Merkmal der Erfindung wird in jeder Behandlungsphase durch einen Multiplikator aus dem Einsatzgewicht (= Chargengewicht) und der für diese Behandlungsphase erforderlichen spezifischen Arbeit (kWh/t) der Soll-Wert für die in dieser Behandlungsphase einzubringenden elektrischen Arbeit ermittelt und in das Vergleichsgerät eingegeben.
• Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß in allen Behandlungsphasen als Soll-Größe lediglich die .für die jeweilige Behandlungsphase erforderliche gesamte elektrische Arbeit dient und sowohl die Ermittlung des Soll-Wertes, als auch die des Ist-Wertes durch eine Aufwärtsbewegung erfolgt, dis mit jedem Schmelzablauf neu beginnt, Bei Doppel- oder-Mehrfachchargierung wird einem anderen Merkmal der Erfindung zufolge die gesamte Soll-Schmelzarbeit dieser Behandlungsphase für den vorangegangenen Einsatz geringer gehalten als für den letzten Einsatz, so daß der zweite Einsatz etwa. bei noch nicht völlig eingeschmolzenem ersten Einsatz zugegeben wird, Mit dem Umschalten von einer Behandlungsphase auf die nächste wird nach der Erfindung auch die durch Lochstreifen ;oder Handaufgabe eingegebene Spannung angezeigt und/oder automatisch eingestellt.
• Vervgllkommnet wird die vorgeschlagene Erfindung schließlich auch noch durch ein Addierwerk, welches in den Multiplikator oder auch in das Vergleichsgerät eineu dem Gewicht der Zuschläge entsprechenden Wert eingibt, sowie letztlich dadurch, daß Digitalzähl- und/oder -rechenwerke zur Ermittlung der Ist- und Soll-Werte jeder Behandlungsphase Anwendung finden.
• Die Vorteile der Erfindung sind beträchtlich und bemerkenswert zugleich= Sie bestehen vor allem darin, daß sich der Energie= verbrauch und auch der Ausmauerungsverschleiß des Ofens auf ein Minimum reduzieren läßt, währenddessen gleichzeitig die Produktion ein Maximum erreicht.
• Von besonderem Vorteil ist schließlich auch die jederzeit mögliche Reproduzierbarkeit der Chargenabläufe, wodurch man in die Lage versetzt wird, für bestimmte Qualitäten des Endproduktes ebenso bestimmte Schmelzabläufe festzulegen.
• Die Erfindung ist in der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel dargestellt. Dabei zeigt F i g. 1 die schematische Darstellung des Einschmelzvorganges und F i g. 2 die schematische Darstellung der zweiten Behandlungsphase, nämlich das Flüssigbetriebes. Von der Wiegeeinrichtung 1 gemäß F i g. 1 wird entweder digital, analog oder von Hand nach Angabe in einen Tonnenspeicher das Chargengewieht eingegeben. über einen stetig oder auch in festen Stufen einstellbaren Tonnenspeicher 2 kann ferner der spezifische Energieverbrauch fü_r das Einschmelzen vorgewählt werden. Das Produkt aus Einsatz und spezifischem Energieverbrauch wird in einem Rechenwerk, beispielsweise einem Multiplikator 4, verarbeitet und als Soll-Wert-Vorgabe der einen Seite 5 a, der Soll-Seite, des Vergleichsgerätes 5 zugeführt. Die Größe für den Einsatz wird vorher dein Addierwerk 3 zugeführt, von wo sie auf die Soll-Seite 5a des genannten Vergleichsgerätes 5 gelangt.
• Von der Lichtbogeuofenanlage @ wird zudem über einen Zähler, beispielsweise einen Impulsgeberzählsr b, der Ist-Wert des Energieverbrauchs der anderen Hälfte 5 b, der Ist-Seite, des Vergleichsgerätes S zugeführt. Deckt sich dabei nun der Ist-Wert des Vergleichsgerätes 5 mit dem vorgegebenen Soll=wert, so erscheint am Gerät 7 ein Signal, oder aber es findet eine automatische Abschaltung der Anlage über den Leitungszug $ statt, womit zugleich die zweite Bshandlungsphase eingeleitet wird. Während der ersten Schmelzphase wird der Verbrauch an elektrischer Arbeit durch Vorwahl konstant gehalten, währen das erste oder das darauffolgende Einsatzgewicht variabel ist.
• Wie aus F i g, 2 ersichtlich, wird in der zweiten. Behandlungsphase (Flüssigbetrieb) dagegen das Einsatzgewicht konstant gehalten und mit dein veränderlichen spezifischen Verbrauch, entsprechend den weiteren Schmelzphasen, multipliziert. Demgemäß ist die Übertragungsmöglichkeit des Gewichtes bzw. des spezifischen Einsehmelzenergieverbrauchs auf den Tonnenspeicher 2 bzw. auf den Multiplikator 4 unterbrochen, während die Vorgabe des ver4nderlichen spezifischen Verbrauchs für die Phasen des Flüssigbetriebes vom Gerät 9 aus erfolgt. Die Vorgabe vom Gerät 9, die entweder über eine Lochkarte 10 oder auch von Hand erfolgen kann, wird wiederum durch Multiplikation mit dem Tonnenwert im. Multiplikator 4 verarbeitet und als neuer Soll" Wert der Soll-Seite 5a des Vergleichsgerätes 5 zugeführt. Die Ist-Seite 5 b des Vergleichsgerätes 5 erhält den Ist-Wert vom Impulsgeberzähler 6 der Gfenanlage, Bei Deckung des Ist- mit dem Soll-Wert erscheint wiederum ein Signal am Gerät 7, bzw. der nächstfolgende Prozeßabschnitt wird über den Leitungszug 8 durch Umschalten der Ofenanlage und weiteres Fortschalten des Lochstreifens 10 eingeleitet.

Claims (7)

1. Patentansprüche: 1. Steuerung von chargenweise betriebenen elektrischen Schmelzöfen, beispielsweise Lichtbogen- oder Induktionsöfen, g e k e n n z e i c h -n e t d u r c h ein Vergleichsgerät (5), an dessen Sollseite (5a) der sich aus Einsatzgewicht und spezifischer elektrischer Arbeit (kWh/t) ergebende Gesamtarbeitsbedarf der jeweiligen Behandlungsphase und an dessen Ist-Seite (5 b) die tatsächlich aufgewendete elektrische Arbeit gezählt wird, so daß bei Gleichheit von Soll- und Ist-Wert die Abschaltung der jeweiligen Behandlungsphase und zugleich eine Signalgabe und/oder die Einschaltung der folgenden Phase erfolgt.
2. 2. Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Behandlungsphase durch einen Multiplikator (4) aus dem Einsatzgewicht (Chargengewicht) und der für diese Behandlungsphase erforderlichen spezifischen Arbeit (kWh/t) der Soll-Wert für die in dieser Behandlungsphase einzubringenden elektrischen Arbeit ermittelt und in das Vergleichsgerät (5) eingegeben wird.
3. 3. Steuerung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in allen Behandlungsphasen als Soll-Größe lediglich die für die jeweilige Behandlungsphase erforderliche gesamte elektrische Arbeit dient und sowohl der Soll-Wert als auch der Ist-Wert durch eine Aufwärtszählung erfolgt, die mit jedem Schmelzablauf neu beginnt.
4. 4. Steuerung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei Doppel- oder Mehrfachchargierung die gesamte Soll-Schmelzarbeit dieser Behandlungsphase für den vorangegangenen Einsatz geringer gehalten wird als für den letzten Einsatz, so daß der zweite Einsatz etwa bei noch nicht völlig eingeschmolzenem ersten Einsatz zugegeben wird.
5. 5. Steuerung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Umschalten von einer Behandlungsphase auf die nächste auch die durch Lochstreifen (10) oder Handaufgabe eingegebene Spannung angezeigt und/oder automatisch eingestellt wird.
6. 6. Steuerung nach Anspruch 1 bis 5, gekennzeichnet durch ein Addierwerk (3), welches in den Multiplikator (4) oder in das Vergleichsgerät (5) auch einen dem Gewicht der Zuschläge entsprechenden Wert eingibt.
7. 7. Steuerung nach Anspruch 1 bis 6, gekennzeichnet durch Digitalzähl- und/oder -rechenwerke zur Ermittlung der Ist- und Soll-Werte jeder Behandlungsphase.