DE2017229A1

DE2017229A1 - Umschmelzofen

Info

Publication number: DE2017229A1
Application number: DE19702017229
Authority: DE
Inventors: Friedrich Dipl.-Ing. 8521 Bubenreuth; Schmidt Walter Dipl.-Ing. 8520 Erlangen Götz
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1970-04-10
Filing date: 1970-04-10
Publication date: 1971-10-21
Also published as: AT310964B; JPS464886A; DE2017229B2; LU62958A1; DE2017229C3; FR2089340A5; BE765279A

Description

Die Erfindung betrifft einen Umschmelzofen, bei dem der jeweils unter der Elektroschlacke liegende Elektrodenteil durch netzfrequente elektrische Ströme abschmelzbar ist, welche zwischen dem Elektrodenteil und der Ofenwandung fließen, und bei dem die Ströme von 10 kA und darüber aus einem Transformator entnehmbar sind, dessen Primärseite über einen Wechselstromsteller mit einem Netz verbunden ist.

Zur Erzeugung hochreiner und hochwertiger Stähle werden heute in immer größerem Umfange Umschmelzverfahren mit selbstverzehrenden Elektroden, wie z.B. das Elektroschlacke-Umschmelzverfahren, benutzt. Bedingt durch die geforderten Werkstückgrößen werden dabei häufig auch die Abmessungen der Umschmelzofen beträchtlich, z.B. Höhen von über 15 m.

Durch diese Abmessungen werden auch die Induktivitäten der Zuleitung von der Stromquelle zu den Ofenanschlüssen verhältnismäßig groß. Messungen bei einem Ofen samt Zuleitungen haben z.B. Induktivitäten von 40 μΚ bei 1 mil Wirkwiderstand ergeben. Bei der Verwendung von Gleichstrom würden diese Induktivitäten nicht stören; oft ist jedoch aus technologischen Gründen - zu einseitige Auskristallisation - Gleichstrom nicht einsetzbar. Verwendet man jedoch netzfrequente Wechselspannung von 50 Hz, so sind die Blindwiderstände etwa 10 mal so groß wie die Wirkwiderstände, die die eigentliche Ofenleistung erbringen. Dies bedeutet bei den geforderten Leistungen in der Größenordnung von einigen MVA und bei Strömen von z.B. 20 kA außerordentlich umfangreiche Dimenaionierungen der Transformatoren und Zuleitungskabel und erfordert außerdem die Bereitstellung einer erheblichen Blindleistung durch das Netz.

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Es ist bereits bekannt (vgl. z.B. österreichische Patentanmeldung A 3378/68), den Ofen mit einer weit unterhalb der Netzfrequenz liegenden Frequenz von z.B. 5 bis 10 Bz zu speisen. Dies verhindert zwar den ungünstigen technologischen Effekt der Auskristallisation, mit besonderen Vorzugsrichtungen, verringert auch gleichzeitig die induktiven Spannungsabfälle ganz erheblich, erfordert aber anderseits wieder einen relativ aufwendigen Umrichter.

Die Erfindung geht einen anderen Weg; und zwar wird hier erfindungsgemäß zur Berücksichtigung der induktiven Widerstände bei Netzfrequenz auf einer Hochspannungsseite des Stromkreises eine Kondensatorbatterie vorgesehen, welche - elektrisch gesehen -. mit dem Wechselstromsteller in Reihe geschaltet ist und den Blindleistungsbedarf der Ofenleitungen zumindest teilweise kompensiert. Diese so getroffene Serienkompensation hat den Forteil, daß sie lastabhängig ist; d.h» daß also bei weitgehend abgeschaltetem Ofen nicht unnötige Kompensationsströme fließen; außerdem ergibt die potentialmäßige-Trennung der Kondensatorbatterie von der Niederspannungsseite am öfen noch den Vorteil, daß die Kondensatoren relativ klein gewählt werden können, um die auf der Niederspannungsaeite liegenden Induktivitäten zu kompensieren.

Anhand einer Zeichnung sei die Erfindung näher erläutert: In den Schmelzsumpf 2 des Elektro-Umscnmelsofens 1 taucht eine selbstverzehrende Elektrode 3 ein. Durch den zwischen Elektrode 3 und Ofenwandung 4 fließenden elektrischen Strom J schmilzt das in den Metallsumpf 2 eintauchende Elektrodenteil ab. Durch geeigneten Vorschub der Elektrode 3 kann somit das in dieser Elektrode vorhandene Material, z.B. Stahl, vollständig umgeschmolzen werden.

Der Strom J zur Elektrode 3 und zur Ofenwandung 4 fließt durch Leitungen 11a und Hb₉ normalerweise Kupferschienen erheblicher Dimensionierung, die mit der Sekundärwicklung 5b eines Transformators 5. verbunden sind. Die Primärseite 5a dieses Transformators 5 ist über eine Kondensatorbatterie 6, einen aus antiparallel geschalteten Thyristoren bestehenden Wechselstrom-

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atelier 7 und einen Anzapftransformator 8 mit den Phasenleitern RS eines 50-Hz-Wechselstromnetzes 9 verbunden. Die elektrischen Daten des Kreises sind dabei etwa so gewählt,' daß bei einer Primärspannung von ca. 500 V auf der Primärseite des Transformators 5 etwa 5.0 bis 80 V auf der Sekundärseite 5b liegen und ein Strom von ca. 20 kÄ durch die Zuleitungen 11a und 11b fließt. Die in Reihe mit der Primärwicklung 5a angeordnete Kondensatorbatterie 6 ist dabei so gewählt, daß sie den cosV der Anlage von etwa 0,2 bis auf 1,0 kompensieren kann.

Fig. 2 zeigt eine etwas andere Variante der Spannungsversorgung, und zwar liegt hier der zur Anpassung an den jeweiligen cos \P der Anlage verwendbare Spartransformator 12 zwischen Kondensator batterie 6 und Thyristorsteller 7.

Eine weitere Variante zeigt Pig. 3. Hier ist in Reihe mit der Sekundärwicklung 5b des Transformators 5 die Sekundärwicklung 10a eines weiteren Transformators 10 angeordnet, auf dessen Hochspannungsseite ein mit der Primärwicklung 10b verbundener Kondensator 6 angeordnet ist. Diese Schaltung hat - elektrisch gesehen - die gleiche Wirkungsweise wie die mit der Primärwicklung 5a in Reihe geschaltete Kondensatorbatterie 6..

4 Patentansprüche
3 Figuren

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Claims

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Patentansprüche

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Umschmelzofen," bei dem der jeweils unter der Elektroschläcke liegende Elektrodenteil durch netzfrequente elektrische Ströme abschmelzbar ist, welche zwischen dem Erektrodeiiteil und der Ofenwandung fließen, und bei dem die Ströme von 10 kA und darüber,aus einem Transformator entnehmbar sind, dessen Primärseite über einen Wechselstromsteller mit einem Netz verbunden-ist, dadurch gekennzeichnet, daß auf einer Hochspannungsseite des Stromkreises eine Kondensatorbatterie (6) vorgesehen ist, welche - elektrisch gesehen - mit dem Wechselstromsteller in Reihe geschaltet ist und den Blindleistungs- ^ . bedarf der.Ofenanlage (1) zumindest teilweise lastabhängig . kompensiert.
2. Umschmelzoferi nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensatorbatterie (6) mit der Primärwicklung (5a) des Transformators (5); in Reihe geschaltet ist. .
3. Umschmelzofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die der Kondensatorbatterie (6) zuführbare Spannung durch einen Spartransformator (12) oder Netztransformator (8) mit Anzapfungen veränderbar ist.

4· Umschmelzofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß " auf der Niederspannungsseite des Transformators (5) in Reihe mit der Sekundärwicklung (5b) die Sekundärwicklung (TOa) eines weiteren Transformators (10) liegt, an -dessen Primärwicklung (TOb) die. Kondensatorbatterie (6) angeschlossen ist.

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