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EP0332569B1 - Lichtbogenheizvorrichtung für Pfannen oder Pfannenöfen - Google Patents

Lichtbogenheizvorrichtung für Pfannen oder Pfannenöfen Download PDF

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Publication number
EP0332569B1
EP0332569B1 EP89730059A EP89730059A EP0332569B1 EP 0332569 B1 EP0332569 B1 EP 0332569B1 EP 89730059 A EP89730059 A EP 89730059A EP 89730059 A EP89730059 A EP 89730059A EP 0332569 B1 EP0332569 B1 EP 0332569B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
heating device
arc heating
support arm
electrodes
furnace
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP89730059A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0332569A1 (de
Inventor
Hugo Dipl.-Ing. Todzy
Karl-Heinz Dipl.-Ing. Mühlenbeck
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Vodafone GmbH
Original Assignee
Mannesmann AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mannesmann AG filed Critical Mannesmann AG
Publication of EP0332569A1 publication Critical patent/EP0332569A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0332569B1 publication Critical patent/EP0332569B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C7/00—Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00
    • C21C7/0075—Treating in a ladle furnace, e.g. up-/reheating of molten steel within the ladle
    • 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
    • H05B7/00—Heating by electric discharge
    • H05B7/02—Details
    • H05B7/11—Arrangements for conducting current to the electrode terminals

Definitions

  • the invention relates to a three-phase electric arc heating device for pans or ladle furnaces for treating and refining molten iron, in particular steel melts, with three electrodes which can be lowered by the lid, which are held by a holder fastened to a vertically movable guide column by means of a carrying device and are connected to one phase of each via current leads Three-phase network of a furnace transformer are connected.
  • the ladle furnace is an additional unit. This places increased demands on energy consumption, space requirements, the weight and handling of the ladle furnace.
  • the disadvantage of this embodiment is on the one hand the use of three electrode lifting columns and three support arms.
  • Each support arm in turn requires its own hydraulic drive system, each with its own electronic control.
  • the support arms are arranged in parallel on one level.
  • a complex coplanar balancing is required for the carrying arms which are designed to carry current here.
  • a heating device which has a support device (support) which can be moved vertically on a guide column and on which electrodes are arranged in a positionally variable manner at the head end. Except for a schematic drawing, the type of current supply is not apparent from this document.
  • FR-A-1 569 521 shows a widespread form of the support device in which the individual electrodes are arranged on independent support arms and the power tubes are guided on the side pointing away from the furnace vessel. The guidance of these flow tubes is designed depending on the arrangement of the three support arms.
  • a melting furnace which has a support arm for each electrode.
  • the power supply and discharge lines are arranged parallel to these support arms.
  • the object of the invention is to simplify the construction of an arc heating device of the generic type and to reduce the inductances and the reactance asymmetry to a minimum by constructive measures.
  • the three electrodes are attached to a common support arm. This advantageously means that two support arms and the associated guide columns, hydraulic drives and electrical controls can be dispensed with.
  • Another advantage lies in the fact that the only arm that now carries the electrodes can be designed constructively, since neither structural nor electrical influences arise from the previously required neighboring arms. In terms of weight, the electrode support arm device becomes lighter and thus exerts a positive influence on the hall construction of the steelworks with regard to the load capacity.
  • a single electrode support arm is easier to handle because only one column with a support arm can be pivoted freely.
  • the advantage here is that by using only one support arm, the function "carrying” and the function "current carrying” can be solved separately in order to then optimally match them.
  • the cross section of the support arm can be designed arbitrarily and one have box-shaped, tubular or triangular cross-section as well as mixed forms of the above-mentioned cross-sections.
  • Tubes or rails are suitable as current-carrying elements. These can be provided with cooling without hindering other elements.
  • the arrangement of the power supply can be arranged in an isosceles triangular manner in an advantageous manner.
  • the arrangement of the electrodes on the head of the support arm is carried out in such a way that the asymmetry of the reactance is minimized and at the same time is simply held with the smallest possible pitch circle of the electrodes.
  • An advantageous embodiment is the arrangement of two electrodes between the center axis of the furnace and the guide column. This arrangement makes it possible to use three electrode holders of the same design. In addition, the length of the power supply can be equalized without major additional effort.
  • Figure 1 shows the furnace 20 with the furnace center axis 11. Coaxially to the furnace, the guide column 2 is arranged, on which the support arm 1 is attached. At the head of the support arm 1, the electrodes 9 are held by means of brackets 8. Current cables (15-17) lead from the transformer 50, which is arranged in the construction 30 of the steelworks, to the current leads (5-7).
  • FIGS. 2 and 3 show the couplings 12 and 13, which releasably connect the power cables 15-17 to the transformer 50 and to the power tubes 5-7.
  • FIG. 2 shows an arrangement of the electrodes 91-93, in which an electrode 91 in the long center plane 10, which intersects the furnace center axis 11 and the column 2 in the middle and is arranged on the side of the furnace center plane 110 facing the support column 2, and the electrodes 92, 93 are arranged at the end of the head of the support arm 1, the electrodes 91-93 concentrically forming an isosceles triangle, which are arranged with respect to the furnace center axis 11.
  • the electrode 91 is arranged on the longitudinal center plane 10 leading away from the support column 2 from the furnace center plane 110.
  • the electrodes 91-93 are held on the support arm head 1 by the holders 81-83.
  • Figures 4 to 6 each show a cross section through the support arm and the power supply.
  • the support arm is rectangular, round or triangular.
  • the power supply lines are tubular.
  • the tubes are parallel to the support arm and form an isosceles triangle with the center in the area of the center of gravity of the support arm surface.
  • FIG. 7 shows the schematic of the isosceles triangular guidance of the power supply elements, consisting of the power cables 15 - 17 and the power supplies 5 - 7. From the transformer 50 to the electrode tip 9, the path that the current must travel is of the same length. The same path length is achieved in that loops 51 and 61 are provided in the transition from the power supply lines 6 and 7 to the electrodes 92, 93, which have the same length as the power supply part 71 of the power supply line 7.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine dreiphasige Lichtbogenheizvorrichtung für Pfannen oder Pfannenöfen zum Behandeln und Raffinieren von Eisenschmelzen, insbesondere Stahlschmelzen, mit drei durch den Deckel absenkbaren Elektroden, die von einer mittels einer Tragvorrichtung an einer vertikal beweglichen Führungssäule befestigten Halterung gehalten und über Stromzuführungen an je eine Phase des Drehstromnetzes eines Ofentransformators angeschlossen sind.
  • Es ist bekannt, bei der Herstellung von Stahl Pfannenöfen einzusetzen. Beim Pfannenofenprozeß kann ein Teil der metallurgischen Arbeit in die Pfanne verlegt werden, wobei das Legieren bestimmter Elemente unter nichtoxidierenden Bedingungen erfolgen kann. Gleichzeitig lassen sich die Abstichtemperaturen senken. Insgesamt kann also in Stahlwerken über den Pfannenofenprozeß eine Produktivitätssteigerung erzielt werden.
  • Der Pfannenofen stellt neben den Transporteinrichtungen, die die Pfanne in die Behandlungsposition befördern, ein zusätzliches Aggregat dar. Somit werden an den Energieverbrauch, den Platzbedarf, das Eigengewicht und die Handhabung der Pfannenofen erhöhte Forderungen gestellt.
  • Aus "Fachberichte Hüttenpraxis Metallverarbeitung, Vol. 24, Nr. 10, 1986, Seite 940" ist ein Pfannenofen mit drei Tragarmen bekannt.
  • Nachteil dieser Ausführungsform ist zum einen der Einsatz von drei Elektrodenhubsäulen und drei Tragarmen. Jeder Tragarm erfordert wiederum ein eigenes hydraulisches Antriebssystem jeweils mit eigener elektronischer Ansteuerung. Die Tragarme sind parallel geführt in einer Ebene angeordnet. Zur Verringerung der elektrischen Verluste und zum Ausgleich der Reaktanzunsymmetrie ist für die hier stromführend ausgeführten Tragarme eine aufwendige koplanare Symmetrierung erforderlich.
  • Aus FR-A-523 709 ist eine Heizvorrichtung bekannt, die eine Tragvorrichtung (Support) aufweist, die an einer Führungssäule vertikal werfahrbar ist, und an der kopfendig Elektroden in ihrer Lage veränderbar angeordnet sind. Die Stromführungsart ist der vorliegenden Schrift, bis auf eine Schemazeichnung, nicht zu entnehmen.
  • Aus US-A-3 395 238 ist ein Elektrolichtbogen bekannt, bei dem drei Elektroden über je einen Tragarm mit einer Führungssäule verbunden sind. Die einzelnen Elektroden weisen jeweils eine Stromzu- und -rückführung auf, die konzentrisch zueinander angeordnet sind.
  • Aus FR-A-1 569 521 ist eine weit verbreitete Form der Tragvorrichtung aufgezeigt, bei der die einzelnen Elektroden an unabhängigen Tragarmen angeordnet sind und die Stromrohre auf der vom Ofengefäß wegweisenden Seite geführt werden. Die Führung dieser Stromrohre ist in Abhängigkeit mit der Anordnung der drei Tragarme ausgestaltet.
  • Aus DE-C-929 864 ist eine Leitungsführung für Drehstromlichtbogenofen bekannt, bei der die Anschlußleitungen aus drei konzentrisch ineinandergeschachtelten Hohlkörpern gebildet werden. Jede Elektrode besitzt somit einen eigenen stromführenden Tragarm.
  • Aus FR-A- 1 502 277 ist ein Schmelzofen bekannt, der je Elektrode einen Tragarm aufweist. Parallel zu diesen Tragarmen sind die Stromzuführ- und -ableitungen angeordnet.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine Lichtbogenheizvorrichtung gattungsgemäßer Art baulich zu vereinfachen und durch konstruktive Maßnahmen die Induktivitäten sowie die Reaktanzunsymmetrie auf ein Minimum zu verringern.
  • Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird gelöst durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale.
  • Erfindungsgemäß sind die drei Elektroden an einem gemeinsamen Tragarm befestigt. In vorteilhafter Weise kann dadurch auf zwei Tragarme und die dazu gehörenden Führungssäulen, hydraulischen Antriebe und elektrischen Ansteuerungen verzichtet werden.
  • Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß der nunmehr einzige, die Elektroden tragende Arm konstruktiv augestaltet werden kann, da weder bauliche noch elektrische Beeinflussungen durch die bisher erforderlichen Nachbararme auftreten. Gewichtsmäßig wird die Elektrodentragarmeinrichtung leichter und übt damit positiven Einfluß auf die Hallenkonstruktion des Stahlwerkes bezüglich der Belastbarkeit aus.
  • Außerdem ist ein einzelner Elektrodentragarm leichter handhabbar, da nur eine Säule mit einem Tragarm ungehindert schwenkbar ist.
  • Durch den Einsatz nur eines Tragarmes besteht die Möglichkeit, die Stromzuführungen vom Transformator bis zu den Elektroden unter Berücksichtigung möglicher elektrischer Verluste zu führen.
  • Von Vorteil ist dabei, daß durch den Einsatz nur eines Tragarmes konstruktiv die Funktion "Tragen" und die Funktion "Stromführen" getrennt gelost werden können, um sie dann optimal aufeinander abzustimmen. Der Querschnitt des Tragarmes kann dabei beliebig gestaltet werden und einen kasten-, rohr- oder dreiecksförmigen Querschnitt sowie Mischformen der o. g. Querschnitte aufweisen.
  • Als stromführende Elemente bieten sich Rohre oder Schienen an. Diese können ohne Behinderung anderer Elemente mit einer Kühlung versehen werden. In vorteilhafter Weise ist die Anordnung der Stromzuführung gleichschenklig dreieckförmig anordnenbar.
  • Die Anordnung der Elektroden am Kopf des Tragarmes wird in der Form ausgeführt, daß die Reaktanzunsymmetrie minimiert wird und gleichzeitig bei kleinstmöglichem Teilkreis der Elektroden einfach gehaltert werden.
  • Eine vorteilhafte Ausführungsform ist die Anordnung von zwei Elektroden zwischen der Ofenmittenachse und der Führungssäule. Durch diese Anordnung besteht die Möglichkeit des Einsatzes dreier gleichgestalteter Elektrodenhalterungen. Darüber hinaus kann ohne größeren Mehraufwand die Länge der Stromzuführungen egalisiert werden.
  • Durch den Einsatz nur eines Tragarmes besteht weiterhin die Möglichkeit, die flexiblen Stromzuführungen (Stromseile) nahezu parallel zu führen und dabei gleichschenklig dreiecksförmig anzuordnen.
  • Beispiele der Erfindung sind in den Figuren 1 bis 7 dargestellt. Es zeigt:
    • Fig. 1
    eine Seitenansicht des Pfannenofens,
    Fig. 2 u. 3
    eine Draufsicht,
    Fig. 4 u. 6
    Querschnitt des Trangarmes
    Fig. 7
    das Schema der Stromzuführungsleitung.
  • Figur 1 zeigt den Ofen 20 mit der Ofenmittenachse 11. Koaxial zum Ofen ist die Führungssäule 2 angeordnet, an der der Tragarm 1 befestigt ist. Am Kopf des Tragarmes 1 sind die Elektroden 9 mittels Halterungen 8 gehaltert. Vom Transformator 50, der in der Konstruktion 30 des Stahlwerkes angeordnet ist, fuhren Stromseile (15 - 17) zu den Stromzuführungen (5 - 7).
  • Die Figuren 2 und 3 zeigen zusätzlich zu den in Figur 1 aufgeführten Elementen die Kupplungen 12 und 13, die die Stromseile 15 - 17 zum einen mit dem Trafo 50 und zum anderen mit den Stromrohren 5 - 7 lösbar verbinden.
  • Figur 2 zeigt dabei eine Anordnung der Elektroden 91 - 93, bei der eine Elektrode 91 in der Langsmittenebene 10, die die Ofenmittenachse 11 und die Säule 2 mittig schneidet und auf der der Tragsäule 2 zugewandten Seite der Ofenmittenebene 110 angeordnet ist und die Elektroden 92, 93 am Ende des Kopfes des Tragarmes 1 angeordnet sind, wobei die Elektroden 91 - 93 konzentrisch ein gleichschenkliges Dreieck bilden, die zur Ofenmittenachse 11 angeordnet sind.
  • In Figur 3 ist die Elektrode 91 auf der Längsmittenebene 10 von der Tragsäule 2 wegführend von der Ofenmittenebene 110 angeordnet. Die Elektroden 91 - 93 sind dabei von den Halterungen 81 - 83 am Tragarmkopf 1 gehaltert.
  • Die Figuren 4 bis 6 zeigen jeweils einen Querschnitt durch den Tragarm und die Stromzufuhrung. Der Tragarm ist dabei rechteckig, rund bzw. dreieckig ausgebildet. Die Stromzuführungen sind rohrförmig ausgebildet. Die Rohre sind dabei paralle zum Tragarm gefuhrt und bilden im Qerschnitt ein gleichschenkliges Dreieck mit dem Mittelpunkt im Bereich des Schwerpunktes der Tragarmflache.
  • Figur 7 zeigt das Schema der gleichschenklig dreieckförmigen Führung der Stromzuführungselemente, bestehend aus den Stromseilen 15 - 17 und den Stromzuführungen 5 - 7. Von dem Transformator 50 aus bis zur Elektrodenspitze 9 ist der Weg, den der Strom zurücklegen muß, gleich lang. Die gleiche Weglänge wird dadurch erreicht, daß im Übergang von den Stromzuführungen 6 und 7 zu den Elektroden 92, 93 Schleifen 51 und 61 vorgesehen sind, die die gleiche Länge aufweisen, wie der Stromzuführungsteil 71 der Stromzuführung 7.

Claims (15)

  1. Dreiphasige Lichtbogenheizvorrichtung für Pfannen oder Pfannenöfen zum Behandeln und Raffinieren von Eisenschmelzen, insbesondere Stahlschmelzen, mit drei durch den Deckel absenkbaren Elektroden, die von einer mittels einer Tragvorrichtung an einer vertikal beweglichen Führungssäule befestigten Halterung gehalten und über Stromzuführungen an je einer Phase des Drehstromnetzes eines Ofentransformators angeschlossen sind,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Halterungen (8) der Elektroden (91 bis 93) an einem gemeinsamen Tragarm (1) befestigt sind und
    der gemeinsame Tragarm (1) an einer Führungssäule (2) befestigt ist und
    daß die Stromzuführungen (5 bis 7) zu den Elektroden (9) in Dreiecksordnung an dem Tragarm (1) angeordnet und parallel zu diesem geführt sind.
  2. Lichtbogenheizvorrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Querschnitt des Tragarmes (1) kastenförmig ausgebildet ist.
  3. Lichtbogenheizvorrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Querschnitt des Tragarmes (1) rohrförmig ausgebildet ist.
  4. Lichtbogenheizvorrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Querschnitt des Tragarmes (1) dreieckförmig ist.
  5. Lichtbogenheizvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die parallel zum Tragarm (1) angeordneten Stromzuführungen (5 - 7) konzentrisch um die Mittelachse des Tragarmes (1) angeordnet sind.
  6. Lichtbogenheizvorrichtung nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Stromzuführung (5 - 7) Hochstromrohre sind.
  7. Lichtbogenheizvorrichtung nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Stromzuführungen (5 - 7) Hochstromschienen sind.
  8. Lichtbogenheizvorrichtung nach einem Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Elektroden (9) in der Draufsicht gleichschenklig dreieckförmig angeordnet sind.
  9. Lichtbogenheizvorrichtung nach Anspruch 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß eine Elektrode (91) in der Längsmittenebene (10), die die Ofenmittenachse (11) und die Säule (2) mittig schneidet, liegt und diese eine und die beiden außerhalb der Längsmittenebene (10) liegenden Elektroden (92, 93) konzentrisch zur Ofenmittenachse (11) angeordnet sind.
  10. Lichtbogenheizvorrichtung nach Anspruch 9,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Elektroden (92, 93) im Bereich zwischen Ofenmittenachse (11) und Führungssäule (2) angeordnet sind.
  11. Lichtbogenheizvorrichtung nach Anspruch 10,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Halterungen (81 - 83) auf der zur Ofenmitte (11) abgewandten Seite der Elektroden (91, 93) vorgesehen sind.
  12. Lichtbogenheizvorrichtung nach Anspruch 9,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Halterungen (81 - 83) für die außerhalb der Längsmittenebene (10) liegenden Elektroden (92, 93) an abgekröpften Enden des die Elektrode (91) umfassenden Tragarmes (1) angeordnet sind.
  13. Lichtbogenheizvorrichtung nach einem Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß an den Stromzuführungen (5 - 7) Kupplungen (12) vorgesehen sind, an denen Stromseile (15 - 17) lösbar befestigt sind, die an den Ofentrafo (50) anschließbar sind.
  14. Lichtbogenheizvorrichtung nach Anspruch 13,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Stromseile (15 bis 17) zwischen Tragarm (1) und Ofentransformator eine solche Länge aufweisen, daß die Stromseile (15 bis 17) nahezu horizontal hängen.
  15. Lichtbogenheizvorrichtung nach Anspruch 14,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Stromseile (15 bis 17) am Ofentransformator (50) durch Kupplungen (13) lösbar befestigt sind und die Kupplungen (13) aus Sicht der Tragarmachse (18) ein gleichseitiges Dreieck bilden.
EP89730059A 1988-03-11 1989-03-06 Lichtbogenheizvorrichtung für Pfannen oder Pfannenöfen Expired - Lifetime EP0332569B1 (de)

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DE3808683A DE3808683C1 (de) 1988-03-11 1988-03-11
DE3808683 1988-03-11

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Publication Number Publication Date
EP0332569A1 EP0332569A1 (de) 1989-09-13
EP0332569B1 true EP0332569B1 (de) 1993-12-01

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