EP0059181B1

EP0059181B1 - Verfahren und Vorrichtung zur Regelung der Abschmelzrate einer Elektrode beim Elektroschlacken-Umschmelzen

Info

Publication number: EP0059181B1
Application number: EP82890025A
Authority: EP
Inventors: Manfred Dr. Gfrerer; Heimo Dr. Jäger; Friedrich Koch
Original assignee: Vereinigte Edelstahlwerke AG
Current assignee: Vereinigte Edelstahlwerke AG
Priority date: 1981-02-25
Filing date: 1982-02-19
Publication date: 1984-12-05
Also published as: DE3261404D1; ZA821238B; ATA86681A; EP0059181A1; US4483708A; CA1169899A; BR8200937A; AT392751B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Regelung der Abschmelzrate einer selbstverzehrenden Elektrode in einem Schlakkenbad beim Elektroschlacken-Umschmelzen.
Durch die AT-PS 345 487 wurde bereits vorgeschlagen, den zum Umschmelzen erforderlichen Strom dadurch konstant zu halten, dass bei Abweichungen vom Sollwert die Absenkgeschwindigkeit der abzuschmelzenden Elektrode geändert wird, u.zw. wird bei zu niedrigem Strom die Absenkgeschwindigkeit erhöht und bei zu hohem Strom vermindert. Weiters wird bei solcherart konstant gehaltenem Strom bei gegenüber einer vorgewählten Absenkgeschwindigkeit zu geringer Absenkgeschwindigkeit die Badspannung erhöht um mehr Wirkleistung zuzuführen und so die Abschmelzrate und damit die Absenkgeschwindigkeit steigern zu können. Im umgekehrten Fall wird die Badspannung vermindert.
Nach diesem Verfahren ist aber keine gezielt proportionale Beeinflussung der Abschmelzrate gegeben, weil durch die Verstellung der Badspannung sich auch wieder die Eintauchtiefe verändert, z.B. würde eine Spannungserhöhung bei konstant geregeltem Strom eine Verringerung der Eintauchtiefe der Elektrode im Schmelzbad bewirken, wodurch aber die Abschmelzrate im allgemeinen nicht im proportionalen Masse zunimmt. Aufgrund metallurgischer Reaktionen im Schmelzbad ändert sich im Laufe der Schmelzzeit der Badwiderstand. Bei konstant gehaltener Badspannung und Strom wird die Elektrode mit z.B. steigendem Badwiderstand tiefer ins Schmelzbad eintauchen, womit sich auch die Abschmelzrate wieder verändert.
Die beschriebenen Effekte lassen keine konstant bleibenden Umschmelzbedingungen zu. Aus metallurgischen Gründen ist aber eine kontrollierbare, z.B. konstant bleibende Abschmelzrate von grosser Wichtigkeit, weil die Einflussgrössen auf Abschmelzrate und auch Eintauchtiefe der Elektrode sehr vielfältig und nicht genau kalkulierbar sind, müssten Abschmelzrate und Eintauchtiefe mit regelungstechnischen Methoden überwacht werden.
Beispielsweise wird in DE-PS 1 934 218 das Abschmelzgewicht einer selbstverzehrenden Elektrode nach einer Gewichtszeitfunktion ohne Rücksicht auf einen einzuhaltenden Elektrodenabstand geregelt. In DE-PS 2 456 512 wird die Eintauchtiefe nach dem Badwiderstand bzw. dessen Gradienten geregelt, ohne hierbei die Abschmelzrate zu überwachen. Oben angeführte Gründe zeigen bereits, dass eine Eintauchtiefenregelung nach dem Badwiderstand sehr ungenau ist.
Den bekannten Verfahren zur Regelung der Abschmelzrate haftet jeweils der Nachteil an, dass die Regelung lediglich über die Vorschubgeschwindigkeit der Elektrode, die Spannung bzw. die Stromstärke erfolgt. Die Lage der Elektrode im Schlackenbad und ihrAbstandvom Schmelzenspiegel bleibt jedoch unberücksichtigt. Für die metallurgischen Eigenschaften des zu erschmelzenden Blockes sind jedoch die thermischen Bedingungen während des Erstarrens von hoher Bedeutung. Je tiefer die Elektrode in das Schlackenbad eintaucht, umso höher wird die Temperatur des noch flüssigen Blockes sein und umso tiefer ist auch der im Block gebildete Sumpf aus flüssigem Metall. Weiters ist die Abschmelzrate nicht linear abhängig von der Eintauchtiefe, womit die Eintauchtiefe eine wesentliche Steuergrösse darstellt.
Das erfindungsgemässe Verfahren zur Regelung der Abschmelzrate einer selbstverzehrenden Elektrode beim Elektroschlacken-Umschmelzen in einem Schlackenbad, wobei Absenkgeschwindigkeit der umzuschmelzenden Elektrode, welche durch eine Längenmessung bestimmt wird, in bezug auf die Einhaltung eines Sollwertes der Abschmelzrate und die Stromstärke und/oder die Spannung geregelt werden, besteht im wesentlichen darin, dass laufend das Gewicht des in das Schlackenbad eintauchenden Anteils der Elektrode aus dem tatsächlichen Elektrodengesamtgewicht und der Länge der Elektrode über der Schlackenbadoberfläche ermittelt und mit einem Sollwert verglichen und bei einer Abweichung der Quotient von U_Soll und J_so" verändert wird, wobei das Produkt konstant bleibt und die Ist-Abschmelzrate mit einer Soll-Abschmelzrate verglichen und bei einer Abweichung das Produkt aus J_so" und Us_on entsprechend verändert wird. Aus der Differenz des gewogenen Elektrodengewichtes, wobei dies auch über das Gewicht des bereits erschmolzenen Blockes bestimmt werden kann, und der Länge der Elektrode über der Schlackenbadoberfläche, welche zur Berechnung des Gewichtes der Elektrode oberhalb des Schlackenbades dient, kann der Gewichtsanteil der Elektrode, die sich im Schlackenbad befindet, leicht errechnet werden, wobei bei einer Abweichung der Widerstand verändert wird, jedoch das Produkt aus Stromstärke und Spannung konstant gehalten wird. Sodann wird die Ist-Abschmelzrate, das ist abgeschmolzenes Gewicht der Elektrode pro Zeiteinheit, mit einer Soll-Abschmelzrate verglichen und bei einer Abweichung wird das Produkt entsprechend verändert.
Dem Prinzip nach ist der Umschmelzprozess einer 2-Grössen-Regelstrecke gleichzusetzen, mit Badspannung U_WB und Strom J als Eingangsgrössen (Stellgrössen) und der Abschmelzrate und Elektrodeneintauchtiefe Δb bzw. Eintauchgewicht AG als Ausgangsgrössen. Im allgemeinen werden getrennte Regler zur Aufrechterhaltung von Spannung U_WB und Strom J vorgesehen, dessen Sollwerte getrennt einstellbar sind.
Zur Konstanthaltung der Elektrodeneintauchtiefe im Schmelzbad bei nachfolgender Veränderung der Badwirkleistung P_WB ist eine Entkopplung der Regelgrössen notwendig. Diese kann mit Hilfe eines Steuerrechners, der aus gegebener zuzuführender Badwirkleistung P_wBs und Schmelzbadwirkwiderstand R_B nach den Beziehungen

die Spannungs- und Stromsollwerte U_WBS, Js für die Regler errechnet, erfolgen, C_u, C_j sind Korrekturwerte für Nichtlinearitäten des Widerstandes R_B.
Gemäss einem weiteren Merkmal der Erfindung wird die Absenkgeschwindigkeit der Elektrode über den Sollwert der Stromstärke gesteuert. Es muss hierbei berücksichtigt werden, dass der Block während des Abschmelzens der Elektrode gegen diese hin wächst. Durch die Steuerung der Absenkgeschwindigkeit über die Stromstärke ist eine exaktere Einhaltung der Geschwindigkeit gegeben, wodurch die Abschmelzbedingungen noch exakter eingehalten werden können.
Gemäss einem bevorzugten Merkmal der Erfindung wird das Gewicht der Elektrode gewogen, womit eine möglichst genaue Gewichtsbestimmung gegeben ist und über die Gewichtsmessung sind gewichtsmässige Berücksichtigungen wie Stromzuführungsleitungen, der Elektrodenhalter, Auftrieb der Elektrode im Schlackenbad, usw. leicht möglich.
Eine erfindungsgemässe Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, bei welcher ein mit einer Stelleinrichtung zur Absenkung der Elektrode verbundener Strom- bzw. Spannungsregler und ein mit einer Stelleinrichtung zur Verstellung des Abgriffes eines die Umschmelzanlage versorgenden Stelltransformators verbundener Spannungsregler vorgesehen ist, besteht im wesentlichen darin, dass der Strom- und der Spannungsregler mit einem Steuerrechner verbunden ist, welcher die Sollwerte für diese Regler errechnet und seinerseits mit einem den als Bezugsgrösse für die Ermittlung der Strom- und Spannungs-Sollwerte dienenden Widerstandswert liefernden Widerstandswertrechner und einem vorzugsweise von einem Leistungswertgeber beeinflussten Abschmelzratenregler verbunden ist. Dadurch wird eine besonder vorteilhafte Entkopplung der Regelgrössen ermöglicht, wobei sowohl der Widerstand als auch die Abschmelzrate einfach gesteuert werden können, so dass die erwünschten Temperaturbedingungen im flüssigen Block eingehalten werden können.
Ist der Widerstandswertrechner mit einem die Lage der Elektrode bezogen auf die Schlackenbadoberfläche mit einem Sollwert vergleichenden Lageregler verbunden, der seinerseits mit einem Rechner zur Ermittlung des Abschmelzgewichtes aus der Abschmelzlänge der Elektrode sowie einer Messeinrichtung zur direkten Ermittlung des Abschmelzgewichtes der Elektrode verbunden ist, so kann eine besonders exakte Steuerung des in die flüssige Schlacke eintauchenden Anteils der Elektrode bezogen auf einen Sollwert durchgeführt werden.
Enthält der Lageregler eine Korrektureinrichtung, welche bei Überschreitung eines bestimmten Differenzwertes zwischen dem direkt ermittelten und dem aus der Abschmelzlänge der Elektrode ermittelten Abschmelzgewicht z. B. auf den zuletzt ermittelten Wert festhält, so ist auch dann eine selbsttätige Regelung möglich, wenn die Elektrode grosse Lunker enthält, da die Elektrode nicht aufgrund der scheinbar zu hohen Abschmelzrate aus dem Schlackenbad herausgezogen wird.
Wird zur kontinuierlichen Messung des Elektrodengewichtes zwischen einer Hebe- und Senkvorrichtung zur Verstellung der Elektrode eine Kraftmesseinrichtung zwischengeschaltet, die in der Lage ist, Totlasten, wie Elektrodenhalterung usw., auf Null zu tarieren und ist über eine ein dem Zeitdifferential des gemessenen Wertes zumindest annähernd entsprechendes Signal abgebende Einrichtung mit dem Abschmelzratenregler verbunden, so kann sowohl einerseits das Gewicht der Elektrode genau bestimmt, andererseits über die genannte Einrichtung auch die Abschmelzrate genau bestimmt und eingehalten werden, da die Gewichtsmessung der Elektrode die aktuellen Verhältnisse beim Umschmelzen besonders genau berücksichtigt. Diese Genauigkeit ist insbesondere am Ende des Umschmelzprozesses von hoher Bedeutung, da hier meist nur eine relativ kleine und daher gewichtsarme Elektrode vorliegt, wobei auch, je nach den betrieblichen Erfordernissen, eine relativ geringe Abschmelzrate eingehalten werden soll.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens;
Fig. 2 schematisch mehrere mögliche Anordnungen von Einrichtungen zur Ermittlung des Absenkweges der Elektrode;
Fig. 3 schematisch verschiedene Anordnungen von Messeinrichtungen zur direkten Gewichtsmessung der Elektrode und
Fig. 4 bis 16 verschiedene Möglichkeiten der Anordnung der Gewichtsmesseinrichtungen bei verschieden ausgestalteten Elektrodenhalterungen.

Bei der Ausführungsform gemäss Fig. 1 sind der Stromregler 1 und der Spannungsregler 2, die mit nicht dargestellten Istwert-Gebern und Stelleinrichtungen verbunden sind, über den Schalter 3 wahlweise mit einem Strom-Sollwertgeber 4 bzw. einem Spannungs-Sollwertgeber 5 oder einem Steuerrechner 6 verbunden. Dabei wirkt die mit dem Stromregler 1 verbundene Stelleinrichtung auf eine Hebe-und Senkeinrichtung zur Betätigung der Elektrode zur Einstellung der Absenkgeschwindigkeit derselben ein, wogegen die mit dem Spannungsregler 2 verbundene Stelleinrichtung auf den Abgriff eines Regeltransformators einwirkt, der die nicht dargestellte Elektroschlacken-Umschmelz-Einrichtung bekannter Bauart versorgt. Der Steuerrechner 6 ist mit einem Widerstandsrechner 7 und über 12, 13 mit einem Leistungswertgeber 8 verbunden und versorgt den Strom- bzw. den Spannungsregler 1, 2 mit vom erforderlichen Leistungswert und dem vom Widerstandswertrechner 7 kommenden Widerstandswert abhängigen Sollwerten Js°y bzw. U_So1".
Im Steuerrechner 6 nicht eingezeichnet befinden sich noch die einstellbaren Schranken für die obere und untere Grenze der Badwirkleistung. Der Anteil des vom Leistungswertgeber 8 an den Steuerrechner 6 gelieferten Signals ist einstellbar durch den Signalmischer 12, 13 an den auch der Stellgrössenausgang des Abschmelzratenreglers 14 angeschlossen ist. Durch den Signalmischer wird der Regel- und Steueranteil (R/S) eingestellt. Bei 100% Steueranteil kommt das Signal des Leistungswertgebers 8 im Steuerrechner 6 voll zur Wirkung und umgekehrt.
Der Widerstandswertrechner 7 ist mit den Sollwertgebern 4 und 5 verbunden und errechnet aus diesen Werten einen Widerstandsgrundwert R_o, der nach einem vom Lageregler 9 kommenden und über den Schalter 10 zuführbaren Signal korrigiert wird. Der Lageregler 9 ist seinerseits mit einem Eintauchgewicht- und Eintauchtiefen-(Lage)-Sollwertgeber 11 und einem Ist-Eintauchgewicht- bzw. Eintauch- tiefen-(Lage)-Geber verbunden und aus diesen Werten wird das Gewicht des eintauchenden Anteils der Elektrode errechnet, welcher mit den Sollwerten verglichen wird, wobei bei einer Abweichung der Quotient von U_Soll und J_Soll verändert wird, jedoch wird das Produkt konstant gehalten. Ausserdem enthält der Lageregler 9 noch die nicht gezeichnete Korrektur-Logik- und Rechen-Einrichtung, die die beiden lstabschmelzraten aus der Gewichts- bzw. Längenmessung bewertet und bei Überschreitung eines bestimmten Differenzbetrages Korrekturen durchführt, z.B. auf dem zuletzt ermittelten Wert festhält.
Der Abschmelzratenregler 14 bekommt seinen Sollwert von einem Abschmelzratengeber 15 und seinen Istwert vom Abschmelzratenrechner 16, der vorzugsweise ein der tatsächlichen Abschmelzrate entsprechendes Signal durch Differenzieren oder Differenzbildung in endlichen Zeitabständen des vorzugsweise direkt ermittelten Abschmelzgewichtes der Elektrode liefert.
Aus Fig. 2 sind schematisch verschiedene Möglichkeiten der Anordnung der Messeinrichtungen zur Bestimmung des Absenkweges der Elektrode ersichtlich.
An der Seilwindenbühne 17 ist die Seilwinde 18 sowie deren Antrieb 19 und eine Seilführungsrolle 20 angeordnet, über welche das zur Verstellung des Elektrodenwagens 21 entlang der Führungssäule 22 vorgesehene Seil 23 geführt ist, welches am Elektrodenwagen 21 befestigt ist. Weiters sind noch Messwertgeber 24 zur Überwachung der Verstellbewegung der Elektrode auf der Seilwindenbühne 17 oder, wie strichliert angedeutet ist, auf einem mit der Führungssäule 22 verbundenen Kragarm angeordnet. Diese Messwertgeber 24 sind über Messketten 25 mit dem Elektrodenwagen 21 verbunden, die zweckmässig genau vertikal verlaufen, so dass jedes durch das Drehen eines mit der Messkette 25 in Eingriff stehenden Kettenrades der Messwertgeber 24 um gleiche Winkelbeträge der gleichen Änderungen der Höhenlage der Elektrode entspricht.
Bezüglich der mit I, 11, 111 bezeichneten Einbauorte eines Messwertgebers 24 liefert der mit 1 bezeichnete Einbauort die genauesten Messwerte, da bei diesem Verfahren die Messkette 25 praktisch in der Elektrodenachse 26 verläuft und daher Durchbiegungen des Elektrodenwagens 21, die sich im Laufe des Abschmelzens der Elektrode vermindern, nicht in das Messergebnis eingehen, was bei den Einbauorten 11 und 111 in steigendem Ausmass der Fall ist.
Fig. 3 zeigt schematisch die Möglichkeiten für die Anbringung von Kraft-Messwertaufnehmern. So kann ein als Zugkraft-Messdose 27 ausgebildeter Kraft-Messwertaufnehmer bei einerflaschenzugartigen Führung des Seiles 23 direkt im an einem Fixpunkt gehaltenen Seiltrum eingebaut sein (Anordnung IV) oder, wo sie abgesehen vom vernachlässigbaren Gewicht des Seiltrumes, welches sich selbstverständlich im Laufe des Absenkens der Elektrode 28 bzw. des Elektrodenwagens 21 ändert, und abgesehen von Reibungskräften zwischen dem Elektrodenwagen 21 und der Führungssäule 22 das halbe Gewicht des Elektrodenwagens 21 samt Elektrode 28 erfasst. Dabei ist es selbstverständlich möglich, in einer nachgeschalteten Auswerteschaltung den Gewichtsanteil des Elektrodenwagens 21 auszutarieren und aus dem korrigierten Signal das Zeitdifferential oder die Differenz in endlichen, jedoch sehr kleinen Zeitabständen zu bilden.
Von der Änderung des Seilgewichtes unbeeinflusst bleibt dagegen eine Zugkraft-Messdose 27 wenn sie, wie beim Einbauort V, zwischen der losen Rolle der flaschenzugartigen Seilführung und dem Elektrodenwagen 21 zwischengeschaltet ist, wobei sie jedoch das volle Gewicht des Elektrodenwagens 21 samt der Elektrode 28 aufnehmen muss. An diesem Einbauort V muss der Kraft-Messwertaufnehmer ebenfalls ein hohes Taragewicht, den Elektrodenwagen 21, aufnehmen.
Bei den Einbauorten VI sind dagegen Druckmessdosen 27' vorgesehen, die am Elektrodenwagen 21 abgestützt sind und eine Wiegeplattform 29 tragen, auf der ihrerseits die Elektrode 28 abgestützt ist. Dabei ergibt sich ein vergleichsweise wesentlich geringeres Taragewicht als bei den Einbauorten IV und V und ausserdem ergibt sich keine Beeinflussung durch Reibungskräfte zwischen dem Elektrodenwagen 21 und der Führungssäule 22.
In den Fig. 4 bis 15 sind schematisch Möglichkeiten für die Halterung und Kontaktierung der Elektrode 28 dargestellt, die ebenfalls in mehr oder weniger starkem Ausmass das Messergebnis der direkten Gewichtsmessung der Elektrode zur Ermittlung der tatsächlichen Abschmelzrate beeinflussen.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 und 5, die im Auf- und Grundriss dargestellt ist, sind die Kontaktbacken 30 unter Zwischenlage einer Isolation 31 an einer Anpressvorrichtung befestigt, die im wesentlichen durch zwei über einen Hydraulikzylinder 32 verbundene und an einer Wippenlagerung 33 angelenkte Hebel 34 gebildet ist. Dabei ermöglicht die Wippenlagerung 33 eine Schwenkbewegung der Hebel 34 um die Längsachse der Wippenlagerung, die am Elektrodenwagen 21 befestigt ist. Das Abheben der Elektrode 28 von ihrer Auflage am Elektrodenwagen 21 erfolgt mittels der am Elektrodenwagen 21 montierten Hebehydraulik 35 über das Seil 23, in das eine Zugkraft-Messdose 27 eingebaut ist, und einen isolierten Haken 37. Das Abheben ist notwendig, um Kraftnebenschlüsse durch einen am Elektrodenwagen 21 aufliegenden Elektrodenkopf zu beseitigen. Das Heben und Senken der Elektrode 28 selbst erfolgt mit dem Elektrodenwagen 21.
Die angedeutete Wiegeplattform mit den Druckkraft-Messdosen 27' stellt eine Alternative zur Wägung mit Zugkraft-Messdosen dar. Beim Einhängen der Elektrode 28 müssen die Druckkraft-Messdosen 27' entlastet werden.
Die Stromzuleitungen 36 sind direkt mit den Kontaktbacken 30 verbunden und sind vorzugsweise äusserst biegeweich.
Bei dieser Ausführungsform ist die Gewichtsmessung der Elektrode 28 nur durch ein sehr geringes Taragewicht belastet, da das Gewicht der Kontaktbacken 30 samt den kontaktbackenseitigen Abschnitten der Hebel 34 etwa dem Gewicht des Hydraulikzylinders 32 samt den daran angelenkten Abschnitten der Hebel 34 entspricht. Allerdings gehen in den Gelenken der Anpressvorrichtung auftretende Reibungskräfte in die Gewichtsmessung ein.
Bei der Ausführungsform gemäss den Fig. 6 und 7 sind am Kopf der Elektrode 28 biegeweiche Kupferbänder 36' angeschweisst, die mit auf einer am Elektrodenwagen 21 angebrachten Isolation 31 sitzenden Kontaktbacken 30, die über Hydraulikzylinder 32' schliessbar sind, verbunden werden können. Die Stromzuführungen 36 zu den Kontaktbacken 30 können dabei steif sein, da sie nicht in die Messung eingehen. Die Elektrode 28 hängt dabei ebenso wie bei der Ausführungsform nach Fig. 4 und 5 an einem isoliertem Haken 37, der über ein mit einer Zugkraft-Messdose versehenes Seil mit der Hebehydraulik verbunden ist, oder ist auf einer Wiegeplattform 29 abgestützt. Dabei ergibt sich nur ein sehr geringes Taragewicht, nämlich der Haken 37 und das Seil oder die Wiegeplattform 29, sowie ein Teil des Gewichtes der Kupferbänder 36' und der diese abdeckende Schutzkasten 38. Allerdings sind Veränderungen in der Biegesteifigkeit der Kupferbänder 36' durch die Erwärmung nicht zu vermeiden, die in die Messung eingehen, doch zeichnet sich diese Ausführungsform durch eine besonders geringe Tarabelastung und einfachsten Aufbau aus.
Eine weitere Ausführungsform, bei der sich eine sehr geringe Tarabelastung der Kraft-Messaufnehmer ergibt, und daher solche mit einem dementsprechend kleinen Messbereich verwendet werden können, die dadurch auch empfindlicher auf Kraftänderungen ansprechen, zeigen die Fig. 8 und 9. Bei dieser Ausführungsform ist die Elektrode 28 mit einer Ankerstange 39 versehen, welche eine am Elektrodenwagen 21 abgestützte Hülse 40 durchsetzt. Die Kontaktbacken 30 greifen an der Hülse 40 an, die über biegeweiche Kupferbänder 36' mit der Elektrode 28 verbunden ist, welche mit einem Schutzkasten 38 abgedeckt sind. Bei dieser Ausführungsform wird die Elektrode 28 mittels der über einen isolierten Haken angreifenden, eine Zugkraft-Messdose aufweisenden Gewichtsmesseinrichtung gewogen. Das Heben und Senken der Elektrode erfolgt über den Elektrodenwagen 21, an dem die Hülse 40 bzw. die Kontaktbacken 30 abgestützt sind.
Bei dieser Konstruktion geht auch der Schutzkasten 38 nicht mehr in die Messung ein, da dieser an der Hülse 40 abgestützt ist.
Bei der Ausführungsform gemäss den Fig. 10 und 11 greift die mit der Kraftmesseinrichtung 27 oder 27' versehene Hebe- und Senkvorrichtung, die entweder durch die separate Hebehydraulik 35 oder die in diesen Fig. 10 und 11 nicht dargestellte Seilwinde des Elektrodenwagens gebildet ist, falls eine Wiegeplattform 29 und Druckkraft-Messdosen 27' verwendet werden, an dem Kontaktbacken 30' an, welcher mittels der Isolation 31 von der Wiegeplattform 29 oder direkt vom Elektrodenwagen isoliert auf dieser bzw. diesem abgestützt ist. Der Kontaktbacken 30' ist mit einer z.B. kegelförmig verlaufenden, sich selbst einstellenden Fläche versehen, in der Kontaktblöcke 41 angeordnet sind, wobei jedoch ein etwa dem Durchmesser der Stange der Elektrode 28 entsprechender Schlitz 42 vorgesehen ist, durch den die einen z.B. kegeligen Kopf aufweisende Stange der Elektrode 28 seitlich in den kegelförmigen Kontaktbacken einführbar ist. Falls das Gewicht der Elektrode 28 für die Erzielung eines einwandfreien elektrischen Kontaktes in dem Kontaktbacken 30' nicht ausreicht, kann der Anpressdruck des kegeligen Kopfes der Elektrode 28 an den Kontaktblöcken 41 des Kontaktbackens 30' mittels der über die Hydraulikzylinder 43 betätigbaren Klemmarme 44 erhöht werden.
Die Kontaktbacke 30' ist zweckmässigerweise kardanisch über diese Zugkraft-Messdosen 27 an der Hebehydraulik 35 aufgehängt oder an der Wiegeplattform abgestützt. Zur Erhöhung der Messgenauigkeit ist es bei dieser Ausführungsform zweckmässig, für die Stromzuführung möglichst biegeweiche Kupferbänder zu verwenden.
Eine ähnliche Ausführungsform zeigen die Fig. 12 und 13, nur dass anstelle der einen kegelförmigen Kontaktbacke 30' zwei mit Zylinderflächen versehene und mittels zweier Hydraulikzylinder 32' gegeneinander bewegbare Kontaktbacken 30 vorgesehen sind, zwischen denen der Kopf der Elektrode 28 klemmbar ist. Bei Verwendung von Zugkraft-Messdosen 27, wobei, wie aus Fig. 13 ersichtlich, auch mit einer das Auslangen gefunden werden kann, greifen die mit diesen bzw. dieser verbundenen Seile an einer die Kontaktbacken 30 führenden Halterung 45 an, an der auch die Hydraulikzylinder 32' befestigt sind. Im Falle der Verwendung von Druckkraft-Messdosen 27' können diese u.U. direkt an der Halterung 45 angreifen bzw. diese abstützen.
Die Ausführungsform gemäss Fig. 14 und 15 sieht einen mit einer axialen und zwei quer zu dieser verlaufende unrunde Bohrungen 50 bzw. 49 versehenen Kopf der Elektrode 28 vor, an dem auch der isolierte Haken der Gewichtsmesseinrichtung, welche nicht dargestellte Zugkraft-Messdosen aufweist, angreift. Die Kontaktbacken 30" sind in diesem Falle von einer mit einem Hammerkopf 46 versehenen Zugstange 47 durchsetzt, die von einer Feder 48 beaufschlagt ist. Diese Feder 48 ist in einem Gehäuse 51 untergebracht und ist zur Entlastung der Zugstange 47 über eine Hülse 52 und eine Wippe 53 zusammendrückbar. An dem Gehäuse 51 ist weiters eine mit der Zugstange 47 verbundene Verdreheinrichtung 54 befestigt, welche ein Verdrehen der Zugstange 47 um 90° ermöglicht, um diese in die unrunden Bohrungen 49 einführen und danach verdrehen zu können, so dass nach dem Entriegeln der Feder 48 der Hammerkopf 46 der Zugstange an der Wand der Bohrung 50 anliegt und die Kontaktbacken 30" gegen den Kopf der Elektrode 28 presst, wobei die Kontaktbacken 30" von der Grundplatte 55 nur lose geführt sind.
Bei dieser Ausführungsform ergibt sich eine sichere selbstklammernde Kontaktierung, die bezüglich der Gewichtsmessung ohne Kraft-Nebenschluss ist.
In Fig. 16 ist eine Alternative zur direkten Elektrodenwägung aufgezeigt. Es wird hier der gesamte Block gewogen und über die Blockgewichtszunahme das abgeschmolzene Blockgewicht festgestellt. Die Wiegevorrichtung besteht aus Gewichtsmessdosen unter dem gekühlten Blockwagen. Bei Hebekokillen kommt es zu beachtlichen Kraftnebenschlüssen zwischen Block und Kokille, die das Wägeresultat verfälschen. Aus diesem Grunde muss entweder der Kokillenwagen ähnlich wie in Fig. 3 der Elektrodenwagen oder noch besser die Kokille selbst über Gewichtsmessdosen zusätzlich gewogen werden. Hierbei sind die Messwerte G_BO Blockgewicht nach der letzten Elektrode, G_E aktuelles angezeigtes scheinbares Blockgewicht, G_s und G_KOK aktuelles scheinbares Gewicht der Hebekokille. Es ergibt sich das aktuelle Abschmelzgewicht G_G der Elektrode zu:

G_G ⁼ Gr_T + G_KOKT- Gs - GBo
- T = Bezug auf die Nulltarierung des leeren Kokillen- und Blockwagens.

Der Aufwand ist hier grösser als bei den Vorrichtungen zuvor, aber mit dem Vorteil, keine Beeinflussung durch Stromzuführungen zu haben.

Claims

1. Verfahren zur Regelung der Abschmelzrate einer selbstverzehrenden Elektrode beim Elektroschlacken-Umschmelzen in einem Schlackenbad, wobei die Absenkgeschwindigkeit der umzuschmelzenden Elektrode, deren Länge bestimmt wird, in bezug auf die Einhaltung eines Sollwertes der Abschmelzrate und die Stromstärke und/oder die Spannung geregelt werden, dadurch gekennzeichnet, dass laufend das Gewicht des in das Schlackenbad eintauchenden Anteiles der Elektrode aus dem tatsächlichen Elektrodengesamtgewicht und der Länge der Elektrode über der Schlackenbadoberfläche ermittelt und mit einem Sollwert verglichen und bei einer Abweichung der Quotient von Spannung U_SolI und Stromstärke J_Soll verändert wird, wobei das Produkt konstant bleibt und dass die Ist-Abschmelzrate mit einer Soll-Abschmelzrate verglichen und bei einer Abweichung das Produkt aus J_Soll und U_SolI entsprechend verändert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Absenkgeschwindigkeit der Elektrode über den Sollwert der Stromstärke gesteuert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrode gewogen wird.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der ein mit einer Stelleinrichtung zur Absenkung der Elektrode verbundener Stromregler und ein mit einer Stelleinrichtung zur Verstellung des Abgriffes eines die Umschmelzanlage versorgenden Stelltransformators verbundener Spannungsregler vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Strom-und der Spannungsregler (1; 2) mit einem Steuerrechner (6) verbunden ist, welcher die Sollwerte für diese Regler (1; 2) errechnet und seinerseits mit einem den als Bezugsgrösse für die Ermittlung der Strom- und Spannungs-Sollwerte dienenden Widerstandswert liefernden Widerstandswertrechner (7) und einem vorzugsweise von einem Leistungswertgeber (8) beeinflussten Abschmelzratenregler (14) verbunden ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Widerstandswertrechner (7) mit einem die Lage der Elektrode (28) bezogen auf die Schlackenbadoberfläche mit einem Sollwert vergleichenden Lageregler (9) verbunden ist, der seinerseits mit einem Rechner zur Ermittlung des Abschmelzgewichtes aus der Abschmelzlänge der Elektrode sowie einer Messeinrichtung zur direkten Ermittlung des Abschmelzgewichtes der Elektrode verbunden ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Lageregler (9) eine Begrenzerschaltung enthält, welche bei Überschreitung eines bestimmten Differenzwertes zwischen dem direkt ermittelten und dem aus der Abschmelzlänge der Elektrode ermittelten Abschmelzgewicht Korrekturen durchführt.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur kontinuierlichen Messung des Elektrodengewichtes zwischen einer Hebe- und Senkvorrichtung zur Verstellung der Elektrode (28) eine Kraftmesseinrichtung (27, 27') zwischengeschaltet ist, die über eine ein dem Zeitdifferential des gemessenen Wertes zumindest annähernd entsprechendes Signal abgebende Einrichtung mit dem Abschmelzratenregler (14) verbunden ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Hebe- und Senkvorrichtung für die Elektrode (28) über die Kraftmesseinrichtung und eine Einrichtung zur Kontaktierung der Elektrode belastet ist, wobei die Stromzuführung zu der Kontaktiereinrichtung über biegeelastische Kupferbänder (36') erfolgt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die mit einer eine Hülse (40) an welcher Kontaktbacken (30) angreifen, durchsetzenden Ankerstange (39) versehene Elektrode (28) an einem Zughaken (37) hängt und über biegeelastische Kupferbänder (36') mit der Hülse (40) verbunden ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrode (28) über biegeweiche Kupferbänder (36') mit am Elektrodenwagen (21) abgestützten Kontaktbacken (30) verbindbar ist und die mit der Kraftmesseinrichtung (27, 27') versehene Hebe- und Senkvorrichtung direkt an der Elektrode (28) angreift.