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:
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.