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Verfahren zum Nachregeln der Arbeitsstellung von Einblaslanzen bezüglich
eines Schmelzbades und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens Dic Erfindung
betrifft ein Verfahren zum Nachregeln 5 der Arbeitsstellung von Einblaslanzen -
insbesondere von Sauerstoff- und Kohlenstoff-Einblaslanzen mit abbrennender Tauchummantelung
- bezüglich eines Schmelzbades, bei dem die Eintauchtiefe der arbeitenden Einblaslanze
konstant gehalten wird. Die 10 ebenfalls zur Erfindung zählende Vorrichtung zur
Durchführung des Verfahrens ist mit einer Einblaslanze, die mittels einer Vorschubeinheit
bezüglich eines Schmelzbades bewegbar ist, und mit einer Regeleinheit ausgestattet,
welche die Eintauchtiefe 15 der arbeitenden Einblaslanze konstant hält.
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Insbesondere bei der Erzeugung von Stahl in Elektroöfen mit einer
gewünschten chemischen Zusatmensetzung ist es erforderlich, während des Reaktionsprozers
es Stoffe wie pulverförmigen Kohlenstoff und 20 gLsjj3rrnißren Sauerstoff in den
Elektroofen einzubringen.
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Der Sauerstoff -eventuell auch andere Zuschlagstoffe -müssen mittels
Einblaslanzen unmittelbar in das Schmelzbad eingeleitet werden. Diese bestehen im
- 4 -und der Kohlenstoff
wesentlichen aus einem Metallrohr mit einer
feuerwiderstandsfähigen Tauchummantelung (insbesondere aus einem Keramikwerkstoff)
und brennen in der Arbeitsstellung, d.h. während des Blasvorgangs, langsam ab. Um
fortwährend ein ausreichendes Eintauchen der arbeitenden Einblaslanze sicherzustellen,
mu3 diese mit einer Geschwindigkeit nachgeführt werden, die der Abbrenngeschwindigkeit
entspricht.
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Ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Nachregeln der Arbeitsstellung
von Einblaslanzen sind bereits in der DE-OS 27 58 291 beschrieben. Die Nachregelung
erfolgt dabei mittels einer Vorschubeinheit, die in Abhängigkeit von dem in der
Einblaslanze vorhandenen ferrostatischen Druck in Tatigkeit gesetzt wird. Die der
Gebereinheit zugeordnete Regeleinheit ist dabei insbesondere so ausgebildet, daß
sie bei geringer werdender Eintauchtiefe der Einblaslanze infolge Abbrandes die
Vorschubeinheit einschaltet und die mit dieser verbundene Einblaslanze soweit in
Richtung des Schmelzgefäßes bewegt, Lis ein bestirnmter Einstellwert des ferrostatischen
Drucks wieder erreicht wird.
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Der soeben geschilderte Stand der Technik ermöglicht zwar bereits
die Automatisierung der Zuschlagstoffzustellung und damit eine Optimierung des Proe!&blaufs;
die exakte Erfassung und Umsetzung des sich ständig ändernden ferrostatischen Drucks
ist jedoch technisch aufwendig und störanfällig.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung
der eingangs genannten Gattung zu entwickeln, die bei vertretbarem technischem
Aufwand
funktionssicher sind. Die Regelgröße soll dabei nicht aus der Erfassung eines Gasdruckes
abgeleitet werden.
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Die gestellte Aufgabe wird durch ein Verfahren gelöst, welches im
wesentlichen die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist. Der Grundgedanke der Erfindung
besteht danach darin, die Arbeitsstellung einer Einblaslanze ueber einen Stromregelkreis
nachzuregeln. Das erfindungsgemäße Verfahren umfaßt zwei Hauptbestandteile, nämlich
einen Meßvorgang, aus dem sich die augenblickliche Arbeitsstellung der (eintauchenden)
Einblaslanze ergibt, und einen Regelvorgang, der eine Bewegung der Einblaslanze
im Sinne des Nachregelns der Arbeitsstellung bewirkt.
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Zweckmäßigerweise wird das Verfahren so ausgeführt, daß durch Eintauchen
der Einblaslanze in das Schmelzbad ein Stromkreis geschlossen und der demzufolge
erfaßbare Meßstrom zur Bildung des Differenzwertes (zwischen Meßstrom und Meßstrom-Sollwert)
herangezogen wird (Anspruch 2).
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Das erfindungsgemäße Verfahen kann dadurch weiter ausgestaltet ein,
daß es zusätzlich zumindest die Merkmale eines der Ansprüche 3 bis 6 aufweist.
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Die zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung weist im
wesentlichen die Merkmale des Anspruchs 7 riuf. Wesentlicher Bestand teil der erfind'mgsgemäßen
Vorrichtung ist danach ein unter 7erwendung der Einblaslanze und des Schmelzbades
aufgebauter Meßstromkreis. Eine Veränderung des Badstandes bezüglich der Einblaslanze
oder eine Verän-
derung der Arbeitsstellung der Einblaslanze bezüglich
des Schmelzbades hat eine Widerstandsänderung und damit eine Änderung des im Meßstromkreis
flic-Senden Meßstromszur Folge; diese kann als Regelgröße zur Steuerung des Verstellrnotors
der Vorschubeinheit verwendet werden. Der Abbrand an der Spitze der Einblaslanze
führt zu einer Vergrößerung des Schmelzbadwiderstandes; die sich daraus ergebende
Veränderung des Meßstromwertes wird nach Vergleich mit einem Meßstrom-Sollwert in
einen Steuerstrom umgewandelt, welcher desen Verstellmotor der Vorschubeinheit zum
Zwecke des Nachführens der Einblaslanze in Richtung auf das Schmelzbad schaltet.
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Da sowohl die Einblaslanze als auch das Schmelzbad dem Meßstromkreis
angehören, ist dieser nur geschlossen, ßalls die Einblaslanze in das Schmelzbad
Dintauc} t.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung @n@ @@@@b@@@@@@@@ dadurch weiter
ausgestaltet sein, daß sie die M@@@@ le eines oder mehrerer der Ansprüche 8 bis
12 zu@@t@-lich aufweist.
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Eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung
weist einen vom Verstellmotor der Vorschubeinheit angetriebenen Tachogenerator auf
(Anspruch 9); der mittels des Tachogenerators erzeugte drehzahlabhängige Generatorstrom
kann als Vergleichswert in einen Drehzahlregler eingegeben werden, zelcher dem Meßstromregler
nachgeschaltet ist.
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Dem Drehzahlregler kann zusätzlich ein Motorstromregler nachgeschaltet
sein (Anspruch 10), in den au@@@t@-lich der dem Motorstromkreis entnommene Arbeitsstrom
als Vergleichswert eingegeben wird.
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Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung
können ohne Regelung der Drehzahl und des Motorstroms zur Anwendung kommen; bei
einer derartigen besonders einfachen Ausführung des Erfindungsgegenstands arbeitet
die Vorschubeinheit als zweipunktregler: Bei Berührung der Schmelzbad-Oberfläche
fährt die Blaslanze um eine vorgegebene, einstellbare Strecke in das Schmelzbad
hinein; falls der Mestromkreis durch Abbrennen der Blaslanze unterbrochen wird,
wird die Vorschubeinheit mit der Blaslanze nachgeführt und so lange in dieser Nachführstellung
gehalten, bis der Meßstromkreis erneut unterbrochen wird.
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Durch die Drehzahl regelung wird da für Sorge getragen, daß die Vorschubeinheit
ruckfrei arbeitet. Auf die Regelung des Motorstroms kann dann verzichtet werden,
wenn der Motorstromkreis mit einem Sicherungselement zur Überwachung* des Arbeitsstroms
ausgestattet ist.
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Falls also die Arbeitsstellung der Einblaslanzen kontinuierlich nachgeregelt
werden soll, muß zumindest eine Drehzahl regelung für den Verstellmotor der Vorschubeinheit
vorgesehen sein. Zur Anpassung an den Verstellmotor ist darüber hinaus ein elektronischer
Bau@tein erforderlich, in dem @teuerstromproportionale Rechteckimpulse gebildet
werden; diese zünden oder sperren richtungsabhängig im Motorstromkreis angeordnete
Thyristoren. Der Verstellmotor ist vorzugsweise als Gleichstrommotor ausgebildet.
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Es ist auch möglich, Drehstromantriebe (Drehstrom-Schleifringläufermotor,
Drehstrom-Käfigläufermotor) al, Verstellmotore für die Vorschubeinheit zu verwenden;
die Regelung derartiger Drehstromantriebe -die eine andersartige Ausbildung des
Motorstromrealers * der Größe
und des nachgeschalteten elektronischen
Bausteins zur Folge hat - ist jedoch verhältnisllläßig aufwendig.
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Gegebenenfalls kann als Verstellmotor auch ein geeigneter Hydraulikmotor
zum Einsatz kommen.
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Der Meßstromregler ist vorzugsweise als Zweipunkt regler oder als
Konstantregler ausgebildet.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung im einzelnen erläutert;
diese zeigt stark schematisirt eine mit einem Elektrostahlofen zusammenwirkende
bevorzugte Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes.
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Der Elektrostahlofen 1 weist als wesentlich Bestandteile drei Elektroden
2 und ein Schmelzgefäß 3 mit einem Schmelzbad 4 auf; dic drei Elektroden 2 r@gen
oberhalb der Oberfläche 4' des Schmelz@@de 4 @@ d@@ Schmelzgefäß 3 hinein. Letzterer
ist auf der rechten Seite mit einer Durchtrittsöffnung 5 für eine Sauerstoff-Einblaslanze
6 ausgestattet, deren rückwärtiger Endabschnitt mit einem Vorschubschlitten 7 in
Verbindung steht.
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Die Einblaslanze 6 besteht aus einem Stahlrohr 6' und einer feuerwiderstandsfesten
Tauchutrimantelung 6" aus Keramikmaterial; diese bildet gleichzeitig die Isolationsschicht
zwischen der Einblaslanze 6 und dem Schmelzgefäß 3.
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Der Vorschubschlitten 7 ist mit ciner Verzahnung 7' nach Art einer
Zahnstange ausgestattet, in welche ein Ritzel 8 eingreift. Dieser ist unter Zwischenschalter
eines Getriebes 9 mit einem Elektromotor 10 verbunden.
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Die Führung, in der sich der Vorschubschlitten 7 und ggf. auch die
Einblaslanze 6 abstützen, kann in an sich bckannter Weise ausgebildet sein und ist
daher nicht dargestellt.
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Außerhalb des Bereichs der isolierenden Tauchummantelung 6" ist die
Einblaslanze über eine Anschlußklemme 11 mit einer Meßleitung 12, einem Meßwiderstand
13 und einer Spannungsquelle 14 verbunden, die ihrerseits über eine Meßleitung 15
mit einer Anschlußklemme 16 am Schmelzgefäß 3 in Verbindung steht. Sobald die Spitze
der Einblaslanze 6 zumindest die Oberfläche 4' des Schmelzbades 4 berührt, ist der
aus den Teilen 6, 11 bis 16, der Wand des Schmelzgefäßes 3 und dem Schmelzbad 4
bestehende Meßstromkreis 17 geschlossen, Es fließt demzufolge dirrcli den Meßwiderstand
13 ein von der Arbeitsstellung der Einblaslanze 6 abhängiger Meßstrom I (M), der
über eine Leitung 18 der Eingangsseite eines Meßstrornreglers 19 zuyeführt wird;
dieser ist zusSitzlich über eine Leitung 20 mit einem einstellbaren Sollwertgeber
21 für den Meßstrom verbunden.
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Der durch Wertvergleich zwischen den Meßstrom I (M) und dem Meßstrom-Sollwerrt
gebildete Steuerstrom I(S) wird in einen Drehzahlregler 22 eingegeben, dem ein Motorstromregler
23 und ein elektronischer Baustein 24 nachgeschaltet sind; letzterer umfaßt eine
Einheit 24' zur Erzeugung steuerstromproportionaler Rechteckimpulse sowie eine mit
Thyristoren ausgestattete Verstärkereinheit 24". Die Rechteckimpulse ziinden oder
sperren @ichtungsabhängig die dem Motorstromkreis zugehöre@@den Thyristoren.
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Die @@ngangsseite des Drehzahlreglers 22 ist über eine Leitung 25
mit einem Tachogenerator 26 verbunden, der seinerseits durch den Elektromotor 10
angetrieben ist.
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Der vom Tachogenerator 26 gelieferte Generatorstrom wird zwecks Einhaltung
einer vorgegebenen Drehzahl im Drehzahlregler 22 verarbeitet.
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Die Eingangsseite des Motorstromreglers 23 ist @b@ eine Leitung 27
und einen Meßwiderstand 28 in dt.'n Stromkreis 29 des Elektromotors 10 angeschlossen.
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Der im Motorstromkreis 29 fließende Arbeitsstrom gelangt über die
Leitung 27 in den Motorstromregler 23 und wird in diesem zur Regelung des Motorstroms
i herangezogen.
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Eine - beispielsweise durch Abbrennen der Einblaslanze 6 hervorgerufene
- Änderung der Größe des Meßstroms I(M) hat bei Abweichung vom einem vorgegebenen
Meßstrom-Sollwert einen Steuerstrom I(S) zur Folge, welcher unter Zwischenschaltung
des Drehzahlreglers 22 und des Motorstromreglers 23 den Elektromotor 10 in der Weise
in Tätigkeit setzt, daß die Einblaslanze 65 mit dem Vorschubschlitten 7 über das
umlaufen-8 de Ritzel in Richtung auf das Schmelzbad bewegt wird.
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Die Vorschubbewegung (Pfeil 30) wird so lange aufrechterhalten, bis
der Wert des Meßstroms I(M) mit dem vorgegebenen Meßstrom-Sollwert übereinstimmt.
Ein M@@@t@@@m veränderlicher Große ist wie bereit @@@@@@@@@ w@@@@ - so lange vorhanden,
solange die Ein@@@stlanze 6 mit ihrer Spitze zumindest die Oberfläche 4' des Schmelzbades
4 berührt und dadurch den Meßstromkreis 17 schließt.
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Der mit der Erfindung erzielte Vor-teil besteht insbesondere darin,
daß durch Bildung eines einfachen Meßstromkreises, dem die Einblaslanze und das
Schmelzbad angehören, die Möglichkeit eröffnet wird, zum einen
die
Lage der Schmelzbad-Oberfläche zu ermitteln und zur anderen einen Meßstrom zu gewinnen,
der zur Steurung eines Verstellmotors und damit zum Nachregeln der Arbeitsstellung
der Einblaslanze verwendet werden kann. Die Lage der Schmelzbad-Oberfläche kann
aus der Stellung ermittelt werden, welche die Einblaslanze 6 einnehmen muß, um den
Meßstromkreis 17 zu schließen; die Berührung der Schmelzbad-Oberfläche 4' durch
die Einblaslanze 6 ist darin erkennbar, daß ein Meßstrom zu fließen beginnt.
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Durch Regelung der Drehzahl des Verstellmotors der Vorschubeinheit
und ggf. durch Regelung des Motorstroms kann Sichergestellt werden, daß die Einblaskanze
kontinuierlich nachgeführt wird.