DE69706794T2

DE69706794T2 - Methode zum elektromagnetischen Rühren flüssiger Metallein Elektro-Öfen und entsprechenden Anlagen

Info

Publication number: DE69706794T2
Application number: DE69706794T
Authority: DE
Inventors: Cristina Bassi; Anatoly Kolesnichenko; Milorad Pavlicevic; Alfredo Poloni
Original assignee: Danieli and C Officine Meccaniche SpA
Current assignee: Danieli and C Officine Meccaniche SpA
Priority date: 1996-10-14
Filing date: 1997-10-06
Publication date: 2002-05-23
Anticipated expiration: 2017-10-07
Also published as: ITUD960194A1; ZA979152B; ITUD960194A0; MX9707919A; AU4094997A; DE69706794D1; ES2161405T3; IT1289001B1; AU719313B2; EP0835942A1; EP0835942B1; KR19980032784A; CA2218016A1; BR9705272A; US6026113A; ATE205886T1

Description

Diese Erfindung betrifft eine Methode zum elektromagnetischen Umrühren von flüssigem Metall in elektrischen Lichtbogenöfen und die sich darauf beziehende Umrührvorrichtung, so wie dies in den entsprechenden Hauptansprüchen dargelegt ist.
Die Erfindung wird im Eisenmetallbereich und insbesondere in elektrischen Gleichstromlichtbogenöfen angewendet, um ein gesteuertes elektromagnetisches Umrühren des flüssigen Metalls sowohl während des Schmelzvorgangs als auch während des Vergütungsvorgangs zu erreichen. Dieses Umrühren ist dazu gedacht, die optimale Leistung in den verschiedenen Prozessschritten zu vereinfachen, die Qualität des Endprodukts zu verbessern und um Energie einzusparen.
Die Erfindung macht den Betrieb sowohl dann, wenn der elektrische Lichtbogen während des Schmelzprozesses eingeschaltet ist, als auch dann möglich, wenn der elektrische Lichtbogen am Ende des Schmelzprozesses abgeschaltet ist, um das flüssige Metall während des Vergütungsschrittes auf Temperatur zu halten.
Zusätzlich zur Funktion des elektromagnetischen Umrührens wird die Erfindung ebenfalls angewendet, um eine gesteuerte Rotation des elektrischen Lichtbogens zu erzeugen, um seine Funktion in einheitlicher Art und Weise über den gesamten Umfang des Ofens zu verteilen und zu regulieren, um somit insbesondere die Bildung von Wärmepunkten zu verhindern, die eine Zersetzung und den frühzeitigen Verschleiß des hitzebeständigen Materials innerhalb des Ofens verursachen.
Der Stand der Technik deckt den Bedarf an der Bereitstellung von Vorrichtungen ab, um flüssiges Metall in elektrischen Lichtbogenöfen zu vermischen und umzurühren, um das Bad einheitlich zu gestalten und um die chemischen Reaktionen des Schmelzprozesses zu beschleunigen, um so Stähle von hoher Qualität bei verminderten Arbeitszyklen zu erhalten.
Elektrische Gleichstromlichtbogenöfen beinhalten eine Zentralkathode, die mit einer Vielzahl von Anoden zusammenwirkt, die in geeigneter Weise auf dem Boden verteilt sind und die Erzeugung des elektrischen Bogens verursacht, der das Rohmaterial schmilzt, mit dem der Ofen bestückt wurde.
Der elektrische Strom, der zugeleitet wird, um diesen elektrischen Lichtbogen zu erzeugen, induziert in dem geschmolzenen Metall ein magnetisches Feld; das magnetische Feld wirkt mit dem Strom selbst zusammen und erzeugt elektromagnetische Körperkräfte, die dazu tendieren, das geschmolzene Metall in einer bevorzugten Drehrichtung teilweise umzurühren.
Obgleich die Größe des elektrischen Stroms und des induzierten magnetischen Felds in elektrischen Gleichstromlichtbogenöfen hoch ist, sind die erzeugten elektromagnetischen Kräfte lediglich in der Lage, ein maßvolles Vermischen des geschmolzenen Metalls zu erreichen, das nicht ausreicht, der operativen Notwendigkeit des Bads hinsichtlich Homogenität und Gleichförmigkeit zu entsprechen, so wie diese erforderlich sind, um den Schmelzprozess zu optimieren. Nach dem Stand der Technik sind pneumatische Umrührvorrichtungen bekannt, die, obgleich sie ein wirksames Umrühren des flüssigen Metalls bewirken, dies nur örtlich bewirken; dieser Umrührvorgang ist daher nicht ausreichend, die physischen und chemischen Gegebenheiten des Bades in relativ kurzen Zeiten zu homogenisieren. Darüber hinaus und wegen des Art des verwendeten Gases sind diese Vorrichtungen entweder zu teuer (wenn zum Beispiel das Gas Argon verwendet wird) oder sie gefährden außerdem bei gewissen Arten von Produkten die Endqualität (wenn zum Beispiel Stickstoff verwendet wird).
Andererseits stehen jedoch keine wirksamen mechanischen Vorrichtungen zur Verfügung, um das flüssige Metall umzurühren, und dies wegen der hohen Temperaturen im Ofen und ebenfalls wegen der verschiedenartigen Rohstoffe, die das Funktionieren der mechanischen Vorrichtungen gefährden und dazu führen würden, dass sie oft brechen oder schlecht funktionieren.
In der GB-A-1 067 386, die den naheliegendsten Stand der Technik darstellt, wird ein magnetisches Umrührsystem beschrieben, das mit Hilfe eines Magneten oder mittels Solenoids erreicht wurde, der/die mit Gleichstrom gespeist wird/werden und unter dem oder im Ofen angebracht ist/sind.
Dieses System basiert auf der Erzeugnung von elektromagnetischen Kräften, die auf das Bad des geschmolzenen Metalls innerhalb des Ofens mit Hilfe des Zusammenwirkens zwischen einem radialen magnetischen Feld und einem Strom mit einer wesentlich vertikalen Richtung wirken.
Das durch die GB-A-1 067 386 vorgeschlagene System hat den Vorteil, dass dadurch ein wirksameres Umrühren des Bads erreicht wird, ohne dass man Magnete oder Hochleistungsvorrichtungen verwenden muss.
Das System ist jedoch nur in der Lage, eine eingeschränkte Umrührkapazität in Bezug auf das flüssige Metall bereitzustellen, und, um genauer zu sein, es ist nicht möglich, die Geschwindigkeit des flüssigen Metalls zu steuern und sie in Einklang mit dem besonderen Schritt des Schmelzzyklusses und/oder in Einklang mit der Lage des flüssigen Metalls hinsichtlich der umgebenden hitzebeständigen Wände zu verändern, um progressiven und frühzeitigen Verschleiß und Erosion zu verhindern.
Darüber hinaus beinhaltet das durch die GB-A-1 067 386 vorgeschlagene System notwendigerweise den elektrischen Lichtbogen, und daher hat es während jener Schritte keinerlei Funktion, zum Beispiel während der Vergütung, wenn der Ofen bei abgeschaltetem Lichtbogen arbeitet.
In der US-A-4 149 024 wird ein System beschrieben, um die Deviation und Rotation des Lichtbogens zu steuern, der ein rotierendes Magnetfeld verwendet, das durch Elektromagnete erzeugt, mit dreiphasigem Strom gespeist wird und außerhalb des Ofens angeordnet ist.
Die Elektromagnete erzeugen ein wanderndes Magnetfeld, das mit dem Strom des Lichtbogens zusammenwirkt, und es erzeugt eine solche Kraft, dass es die Deviation und Rotation des Lichtbogens selbst verursacht.
Das in der US-A-4 149 024 vorgeschlagene System ist nicht in der Lage, das Umrühren des Bads des geschmolzenen Metalls zu erreichen, und daher erreicht es nicht die Hauptfunktion, auf die diese Erfindung abzielt.
In der DE-A-32 32 551 wird eine besondere Ofengießpfanne mit drei oberen Elektroden beschrieben, die sowohl als Kathoden als auch als Anoden wirken können; der Stromkreis wird mittels der Schlacke geschlossen, die sich oberhalb des Bades befindet.
Die DE-A-32 32 551 beinhaltet Elemente, die als Spulen identifiziert wurden und sich außerhalb des hitzebeständigen Materials befinden und sich einfach als elektromagnetische Rührapparate herausstellten, aber weder ihre Struktur noch ihre Funktion wird in dem Dokument beschrieben.
Der hauptsächliche Zweck des Patents ist, die Behandlung und Vergütung von metallischen Legierungen mit Hilfe von Erwärmung, erzeugt durch den elektrischen Lichtbogen, und unter Verwendung der elektrolytischen Schlacke als Bodenelektrode zu verbessern.
Demzufolge hat das Dokument keinerlei Bezug auf die Zwecke dieser Erfindung hinsichtlich einer Verbesserung beim Steuern des elektromagnetischen Umrührens von geschmolzenem Metall und der Position des elektrischen Lichtbogens während der im Ofen stattfindenen Schmelz- und Vergütungsvorgänge.
In der FR-A-2 331 233 wird ein Gleichstromofen beschrieben, der mit eisenmagnetischen Kernen ausgestattet ist, die mit Gleichstrom gespeist werden, um so eine gesteuerte Rotation des elektrischen Lichtbogens zu erreichen.
In diesem Dokument sind ebenfalls Sensoren beschrieben, um den Verschleiß des hitzebeständigen Materials und die Temperatur aufzuzeichnen, die die gesteuerte Rotation des elektrischen Lichtbogens in Bezug auf die Elektrode bedingen.
Der Lichtbogen wird veranlasst, durch die Regulierung der Frequenz und die Art der Verbindung (einphasig, zweiphasig, dreiphasig) der eisenmagnetischen Kerne in solch einer Weise zu rotieren, um so ein magnetisches Feld zu erzeugen, das durch Zusammenwirken mit dem Strom des Lichtbogens eine Kraft erzeugt, die es ermöglicht, ihn rotieren zu lassen.
Bei einer asymmetrischen Bestückung ermöglichst es die in der FR-A-2 331 233 beschriebene Vorrichtung, dass die Geschwindigkeit des Lichtbogens verändert wird, so dass sie in den freiliegenden Bereichen höher und in den anderen Bereichen geringer ist.
Es wird darin keine Möglichkeit eines elektromagnetischen Umrührens des geschmolzenen Metalls erwähnt.
In dem Artikel "Neue Entwicklungen für... ", entnommen aus "Stahl und Eisen", Band 114, Nr. 8 vom 15. August 1994, Seite 75-77, wird ein System beschrieben, das das Verfahren eines Wechselstromofens steuert.
In dem Artikel wird ein Steuersystem für den Lichtbogen beschrieben, das dessen Deviation steuert und begrenzt; dies wird mit Hilfe einer optimalen Anordnung der Strom führenden Kabel um den Ofen herum erreicht.
Um das gewünsche elektromagnetische Umrühren zu erreichen, wird ein Element, das einfach Spule genannt wird, verwendet und unterhalb des Schmelzraums des Ofens angeordnet, aber es ist nicht spezifiziert, ob diese Spule mit Wechselstrom oder Gleichstrom arbeitet; die Spule erzeugt ein magnetisches Feld, das durch Zusammenwirken mit dem Strom des Lichtbogens eine elektromagnetische Kraft erzeugt, die in der Lage ist, das flüssige Metall rotieren zu lassen.
Dieses System sieht nicht vor, die Rotation des Lichtbogens zu erreichen, und um die Deviation des Lichtbogens zu steuern, sieht es die Verwendung von gesteuerten und miteinander zusammenwirkenden elektromagnetischen Kräften nicht vor.
Das System, das für das wesentliche Umrühren verwendet wird, weist dieselben Nachteile auf, wie sie bereits hinsichtlich der GB-A-1 067 386 genannt wurden.
Die derzeitigen Anmelder haben diese Erfindung konstruiert, getestet und in eine konkrete Form gegeben, um die Unzulänglichkeiten des Standes der Technik zu überwinden und um weitere Vorteile bereitzustellen.
Diese Erfindung ist in den entsprechenden Hauptansprüchen dargelegt und charakterisiert, wohingegen die abhängigen Ansprüche Varianten der Idee der Hauptausführung beschreiben.
Der Zweck der Erfindung ist, eine gesteuerte elektromagnetische Umrührvorrichtung für das flüssige Metall und das sich darauf beziehende Verfahren in elektrischen Gleichstromlichtbogenöfen bereitzustellen, wobei die Vorrichtung geeignet ist, das Bad einheitlich und gleichartig zu gestalten, um somit die chemischen Reaktionen zu beschleunigen und um die Temperaturen in jedem Teil des Bades gleich zu halten. Die Erfindung macht es mit kontinuierlicher Steuerung und Intensivierung des Umrührens möglich, die Qualität des erzeugten Stahl zu verbessern und gleichzeitig die Schmelzzeiten des eingegebenen Rohmaterials zu beschleunigen.
Ein weiterer Zweck der Erfindung ist, die Intensität des Umrührvorgangs im flüssigen Metall sowohl entsprechend des Schrittes des laufenden Schmelzzyklusses als auch entsprechend der Lage des Metalls in Bezug auf die hitzebeständigen Wände des Ofens zu regulieren.
Insbesondere ist es ein Zweck der Erfindung, die Rotationsgeschwindigkeit des flüssigen Metalls zu regulieren, so dass sie nahe der hitzebeständigen Wände nicht zu hoch ist, um keinen frühzeitigen Verschleiß der Wände zu verursachen.
Ein weiterer Zweck ist, eine Vorrichtung bereitzustellen, die in der Lage ist, das Vermischen, Umrühren und Erhitzen des geschmolzenen Metalls selbst dann fortzusetzen, wenn der elektrische Lichtbogen am Ende des Schmelzzyklusses abgeschaltet worden ist.
Ein weiterer Zweck ist, ein System zu erhalten, das geeignet ist, die Rotation des elektrischen Lichtbogens während des Schmelzprozesses zu steuern.
Ein weiterer Zweck ist, eine möglichst direkte Verwendung der Hauptstromversorgung zu ermöglichen, ohne dass es kostenintensiver, komplexer und sperriger Strom(gleich)richter bedarf.
Gemäß der Erfindung wirkt der Ofen zumindest mit einem ersten elektromagnetischen System zusammen, das geeignet ist, innerhalb des geschmolzenen Metalls das relative Magnetfeld zu erzeugen.
Das erste elektromagnetische System besteht zumindest aus einer ersten Windung, durch die Strom fließt und die sich im Inneren des hitzebeständigen Materials des Schmelzraums befindet und zumindest mit dem Boden zusammenwirkt.
Gemäß einer Variante erstreckt sich die erste Windung ebenfalls über ein Segment der Höhe, das um die Seitenwände herum bestimmt ist.
In einer Ausführung der Erfindung erstreckt sich dieses Segment um die Seitenwände herum und oberhalb des höchsten Levels des flüssigen Metalls im Schmelzraum in einer solchen Art und Weise, dass sich ein Teil der Spiralen der Windung stets über dem Meniskus des geschmolzenen Metalls befindet.
In einer Ausführung der Erfindung besteht diese erste Windung aus einem elektrischen Konduktor, der innen hohl ist.
Gemäß einer Variante wird der hohle elektrische Konduktor mit Hilfe von Luft, Wasser, Harz oder organischen Lösungen, flüssigem Metall oder anderen Substanzen gekühlt, die innen im Konduktor zirkulieren.
Gemäß einer Variante umfasst das erste elektromagnetische System ebenfalls eine zweite Windung, definiert durch konzentrische Spiralen, die unter dem und außerhalb des Bodens des Schmelzraums in einer solchen Art und Weise positioniert sind, um eine Vielzahl an Ringen auf einer vertikalen Achse zu bilden, die übereinander angeordnet sind, um die ideale, abwärtige Ausdehnung des Teils des Bodens zu begrenzen, auf dem sich die Anoden befinden.
Gemäß einer Ausführung der Erfindung ist die erste und zweite Windung unabhängig.
Gemäß einer Variante gibt es eine einzige Windung, die die erste und zweite Windung beinhaltet.
In einer anderen Ausführung besteht jede dieser beiden Windungen aus individuellen, unabhängigen Spiralen.
Gemäß der Erfindung wirken die vertikalen und radialen Komponenten des gesamten magnetischen Feldes, erzeugt innerhalb des geschmolzenen Metalls durch die zwei Windungen, entsprechend mit den radialen und vertikalen Komponenten des Betriebsstroms des Ofens, erzeugt durch den elektrischen Lichtbogen oder mit jenen des Gesamtstroms, der innerhalb des flüssigen Metalls zirkuliert, zusammen und erzeugen spiralförmig entwickelte elektromagnetische Kräfte, die die Masse des geschmolzenen Metalls umrühren.
Gemäß einer ersten Variante gibt es im Zusammenwirken mit oder als Alternative zu dem ersten elektromagnetischen System ein zweites elektromagnetisches System, das mit dem Ofen verbunden ist und aus den Anoden des Ofens selbst besteht, durch die ein zusätzlicher elektrischer Strom gespeist wird, der von einer Anode zu der angrenzenden Anode und im wesentlichen horizontal durch das flüssige Metall fließt.
Gemäß einer Ausführung der Erfindung wird dieser ergänzende Strom - da er in vorbestimmter Art und Richtung durch das geschmolzene Metall zirkuliert - durch Spulen, die mit den Anoden verbunden sind, induziert und mit Hilfe des entsprechenden Ausrichtungssystems rektifiziert.
Der rektifizierte Strom erzeugt ein relatives magnetisches Feld, das mit dem Hauptstrom zusammenwirkt, der den elektrischen Lichtbogen erzeugt, der die Gestaltung der elektromagnetischen Körperkräfte, die sich spiralförmig entfalten, verursacht, die das Umrühren des flüssigen Metalls verursachen.
Der rektifizierte Strom kann ebenfalls mit dem magnetischen Feld, das durch das erste elektromagnetische System erzeugt wurde, zusammenwirken, wenn er aktiviert wird, um den radialen Inhalt des Stroms zu erhöhen, wobei die Intensität der spiralförmigen Körperkräfte erhöht wird, die das flüssige Metall umrühren. Der rektifizierte Strom kann ebenfalls wirken, wenn der Lichtbogen während des Veredelungsschrittes, der auf das Schmelzen folgt, abgeschaltet ist, um das flüssige Metall selbst dann auf Temperatur zu halten, wenn kein Lichtbogen vorhanden ist. Weiterhin kann der zwischen den Anoden befindliche, rektifizierte Strom verwendet werden, um den Teil des über dem Boden befindlichen Metalls zu Beginn des Schmelzprozesses durch Ausnutzung des Joule-Effekts zu schmelzen, der durch den Durchfluss des Stroms erzeugt wurde.
Die Ströme, die das erste und zweite elektromagnetische System mit Hilfe einer Serienverbindung speisen, die dieselben Hauptbetriebsströme des Ofens sein können oder nicht, werden kontinuierlich gesteuert, um so die Wechselbeziehungsparameter zu regulieren, die auf die elektromagnetischen Kräfte wirken, die auf das geschmolzene Metall induziert wurden.
Hierdurch wird es möglich, die Intensität des Ümrührens des Bads gemäß der Anforderungen des Verfahrens zu verändern, so wie sie während des Zyklusses eintreten.
Gemäß der Erfindung ist es durch Veränderung des Wertes des elektrischen Stroms, der im ersten und zweiten elektromagnetischen System zirkuliert, möglich, die elektromagnetischen Kräfte zu verändern, die den Wirbel um die vertikale Achse des Ofens herum sowohl hinsichtlich Richtung als auch in Bezug auf den Wert durch Erhöhung oder Verminderung des Umrühreffekts im Zentrum oder an der äußeren Hülle oder durch örtliche Veränderung der Verteilung der Intensität des Umrührens erzeugen.
Darüber hinaus ist es durch Veränderung der Flussrichtung der Ströme in den beiden Geräten - erstes und zweites Gerät - möglich, die Drehrichtung zu ändern, in der das flüssige Metall gemischt wird.
Um die radiale Komponente des Hauptarbeitsstroms des Ofens zu erhöhen und um daher die Gesamtheit der spiralförmigen Kräfte, die das flüssige Metall umrühren, zu erhöhen, sind in einer Ausführung der Erfindung die Anoden auf dem Boden des Schmelzraums so weit wie möglich von der Längsachse der Kathode entfernt und kompatibel mit der Größe des Ofens und der Effizienz angeordnet, die vom elektrischen Lichtbogen gefordert wird.
Gemäß einer Variante sind die Anoden im Boden des Ofens an den Scheitelpunkten eines gleichseitigen Dreiecks angeordnet, wobei eine vierte Anode in der Mitte des Dreiecks positioniert ist.
Die Anoden können miteinander in der gewünschten Art und Weise verbunden werden, um somit die gewünschte Zirkulation des Stroms zu erzeugen.
Mit der oben beschriebenen Konfiguration ist es möglich, die radiale Komponente des Stroms beträchtlich zu erhöhen, um somit Umrührkräfte von hoher Intensität zu erzeugen, so dass - wenn ein interanodischer Strom von 25 kA vorhanden ist - es möglich ist, durchschnittliche Geschwindigkeiten des flüssigen Metalls auf dem Boden des Bads bis zu 0,5 Meter pro Sekunde zu erzeugen, wenn der Lichtbogen abgeschaltet ist.
Wenn der Lichtbogen eingeschaltet ist, wird der Umrühreffekt zu demjenigen hinzugefügt, der durch den Lichtbogen selbst verursacht wurde, was dazu führt, dass äußerst hohe Umrührgeschwindigkeiten erreicht werden.
Gemäß einer weiteren Variante mit einer Anzahl von bis zu einem Vielfachen von drei Anoden ist jede Anode mit Induktoren ausgerüstet, die mit der dreiphasigen Elektrizitätsversorgung durch eine Stern- oder Dreiecksverbindung verbunden sind. Die Wechselströme, die durch diese Anoden zirkulieren, erzeugen umgekehrt ein rotierendes magnetisches Feld, das eine Umrührbewegung im Bad des flüssigen Metalls in einer Azimutrichtung induziert.
Durch Verwendung dieses Systems wird das Bad in zwei Richtungen umgerührt; die erste ist wegen des rotierenden magnetischen Felds eine Azimutrichtung, und die zweite ist wegen der Krümmung der Ströme, die aus den Anoden heraustreten, eine spiralförmige Richtung.
Durch diese Ausführung wird es möglich, von der Frequenz der industriellen Stromversorgung abzugehen, und in besonderen Fällen kann sie unabhängig von irgendwelchen anderen Quellen magnetischer Felder verwendet werden.
Gemäß einer Variante wird im Zusammenwirken mit der Stern- oder Dreiecksanordnung der Anoden eine Spule verwendet, die um den Ofen herum in der Art und Weise angeordnet ist, um so ein rotierendes magnetisches Feld zu erzeugen.
Diese Konfiguration sieht somit ein magnetisches Feld vor, das durch rotierende Ströme erzeugt wird, das mit dem rotierenden magnetischen Feld zusammenwirkt, das von der Spule erzeugt wurde.
Die wechselseitige Anordnung der Spule und der Anoden muss so sein, um das maximale Zusammenwirken zwischen dem rotierenden magnetischen Feld, das durch die Spule erzeugt wurde, und dem rotierenden Strom, der zwischen den Anoden zirkuliert, zu bewirken.
Um genauer zu sein muss die wechselseitige Anordnung so sein, dass der Vektor des Gesamtstroms zwischen den Anoden mit dem von der Spule erzeugten rotierenden Feld eine Winkel von null um den Punkt herum bildet, an dem das Feld am größten ist.
Diese Ausführung hat den Vorteil, dass sie Strom verwendet, der der Stromversorgung direkt entnommen wird, ohne dass kostenintensive und sperrige Strom(gleich)richter verwendet werden müssen.
Gemäß eines anderen Merkmals der Erfindung macht es das Zusammenwirken zwischen der axialen Komponente der Hauptarbeitsstroms, der den Lichtbogen erzeugt, und der radialen Komponente, die sich aus den magnetischen Feldern ergibt, die durch die oben erwähnten elektromagnetischen Systeme erzeugt wurden, möglich, eine magneto-gasdynamische Rotation des Lichtbogens zu erreichen.
Diese Rotation des Lichtbogens wird ebenfalls durch die Tatsache unterstützt, dass sich die Spiralen der ersten Windung oberhalb des maximalen Levels, erreicht durch den Meniskus des flüssigen Metalls, befinden, wodurch es möglich wird, die größte Konzentration des magnetischen Flusses innerhalb des Aktionsbereichs des Lichtbogens zu haben und den Rotationsradius desselben zu erhöhen.
Das Vorhandensein einer aus ferro-magnetischem Material bestehenden Hülle, die zumindest um den Schmelzraum herum besteht, und einer zweiten Windung, die sich um die Anoden herum befindet, erhöht das Feld im gesamten Ofen und erhöht ebenfalls den Dreheffekt des Lichtbogens.
Gemäß einer anderen Variante befindet sich die erste Windung außerhalb der hitzebeständigen Schicht, die die Wände und den Boden des Ofens definiert.
In diesem Fall besteht zwischen dem hitzebeständigen Material und der ersten Windung eine aus nicht ferro-magnetischem Material gefertigte Schutzschicht, während sich die ferro-magnetische Hülle weiter von der ersten Windung entfernt befindet.
Die beigefügten Figuren gelten als nicht einschränkendes Beispiel und sie zeigen einige bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung wie folgt:
Die Fig. 1 ist eine Teilansicht eines länglichen Ausschnitts eines elektrischen Lichtbogenofens, in dem das System gemäß der Erfindung verwendet wird.
Die Fig. 2 zeigt eine Planansicht des in Fig. 1 gezeigten Ofens.
Die Fig. 3 zeigt in einer teilweisen Schnittansicht eine dreidimensionale graphische Darstellung des in der Fig. 1 gezeigten Ofens.
Die Fig. 4 zeigt das Detail A der Fig. 3 in großem Umfang.
Die Fig. 5 zeigt das Detail B der Fig. 3 in großem Umfang.
Die Fig. 6 zeigt den Ausschnitt von C zu C der Fig. 5.
Die Fig. 7a und 7b zeigen eine Teilansicht einer graphischen Darstellung des in der Fig. 1 gezeigten Ofens unter zwei möglichen Betriebsbedingungen.
Die Fig. 8 zeigt in einer Teilansicht eine Variante der Fig. 1.
Die Fig. 9 zeigt eine graphische Darstellung einer anderen Ausführungsform der Erfindung.
Die Fig. 10 und 11 zeigen eine erste Konfiguration der Anoden des Ofens von der Seite und von oben.
Die Fig. 12 und 13 zeigen eine zweite Konfiguation der Anoden des Ofens von der Seite und von oben.
Der elektrische Lichtbogenofen 10, in dem das System gemäß der Erfindung verwendet wird, ist der mit Gleichstrom verwendete Typ und verfügt über eine Kathode 11, die in der Mitte angeordnet ist und mit einer Vielzahl von Anoden 12 zusammenwirkt, die sich auf dem Boden 13 des Schmelzraums 35 befinden.
Bei den Fig. 1-4 sind vier Anoden 12 symmetrisch zur Längsachse der Kathode 11 in einer Position, die so weit wie möglich von der Längsachse entfernt ist, kompatibel mit der Innengröße des Bodens des Ofens, angeordnet.
Sowohl der Boden 13 als auch die Seitenwände 15 des Schmelzraums 35 des Ofens 10 sind aus hitzebeständigem Material 16 gefertigt, um so das flüssige Metall 14 aufzunehmen.
Durch das Durchleiten eines elektrischen Hauptstroms 10 zwischen den Anoden 12 und der Kathode 11 durch das flüssige Metall 14 wird ein elektrischer Lichtbogen 17 gebildet, der den Schrott schmilzt, bis ein flüssiges Bad errreicht wird, das einen bestimmten maximalen Level 18 erreicht.
Im Inneren des hitzebeständigen Materials 16 - sowohl dem des Bodens 13 als auch dem der Seitenwände 15 - ist ein erstes elektromagnetisches System vorhanden, das in diesem Fall aus einer ersten Windung 19 besteht, in der ein elektrischer Strom I&sub1; fließt.
Diese erste Windung 19 wird in diesem Fall durch eine Vielzahl an Spiralen 20 definiert, gefertigt aus einem röhrenartigen elektrischen Konduktor 21, der mit Hilfe von Luft, Wasser, Harz oder organischen Substanzen, flüssigen Substanzen oder anderen Substanzen gekühlt wird.
In der in der Fig. 5 gezeigten Ausführung ist dieser elektrische Konduktor 21 aus Kupfer gefertigt, er wird luftgekühlt und besteht aus einem metallischen Rohr 22, in dem die kühle Luft des Wärmeaustauschs fließt.
Gemäß einer Variante ist das metallische Rohr 22 aus Aluminium, Aluminium und Kupfer oder aus anderen metallischen Legierungen gefertigt.
Um das Entfernen von Wärme durch die Flüssigkeit, die im Inneren des Rohrs 22 zirkuliert, zu maximieren, besitzt die innere Oberfläche Rippen oder Wülste 23 (Fig. 6), um so die Oberfläche zu vergrößern, die für den Wärmeaustausch zur Verfügung steht.
Darüber hinaus und um wiederum die Effizienz des Kühlsystems zu verbessern, verfügt das metallische Rohr 22 in diesem Fall in regelmäßigen Abständen über eine Anzahl von Teilen 24 mit engeren Abschnitten und solcher Form, um so die Wirbelung und damit den Wärmeaustausch zwischen der Kühlflüssigkeit und den Wänden zu erhöhen.
Gemäß der in der Fig. 9 gezeigten Variante besteht die erste Windung 19 aus massiven Kupferkonduktoren 32 in rechteckiger Form, die in der Nähe der ferromagnetischen äußeren Hülle 31 positioniert sind.
Bei dieser Ausführung ist es nicht nötig, die Konduktoren zu kühlen, da durch den Abstand im Hinblick auf das flüssige Metallbad die Menge der durch die äußere Hülle 31 ausgetauschten Wärme ausreichend ist.
In der in der Fig. 9 gezeigten Lösung sind Polstücke 33 in einer Zwischenposition zwischen den rechteckigen Konduktoren 32 angeordnet, um den Level des magnetischen Felds unter weiterer Verwendung desselben Stroms von der äußeren Hülle 31 zu erhöhen.
Eine weitere Lösung beinhaltet einen Konzentratorpol 34, der nahe der vertikalen Achse des Ofens 10 angeordnet ist; dessen Funktion ist, die Linien des Feldes im zentralen Bereich des flüssigen Metallbads 14 zu konzentrieren.
In diesem Fall erstreckt sich die erste Windung 19 auf den Seitenwänden 15, bis sie eine Höhe erreicht, die größer als der maximale Level 18 des flüssigen Metalls 14 ist. In einer Ausführung der Erfindung beträgt der Anteil der Windung 19, die oberhalb dieses maximalen Levels angeordnet ist, mindestens 20% der gesamten Windung.
Unterhalb des Bodens 13 des Ofens 10 umfasst das erste elektromagnetische System ebenfalls eine zweite Windung 25, definiert durch eine Vielzahl von Spiralen 26, die die vier Anoden 12 umgrenzen. Diese zweite Windung 25, deren vertikale Achse in vorteilhafter Weise mit der vertikalen Achse des Ofens 10 zusammentrifft, wird durch einen elektrischen Strom I&sub2; gespeist.
Gemäß einer Formulierung der Erfindung ist der Strom I&sub2; derselbe Strom I&sub0;, der den elektrischen Lichtbogen 17 erzeugt, und er wird mit Hilfe einer Serienverbindung zum Hauptstromkreis des Ofens gespeist.
Gemäß einer Variante wird der Strom I&sub2; selbständig zugeführt, und sein Wert kann gesteuert werden.
In diesem Fall gibt es ein zweites elektromagnetisches System, das aus den Anoden 12 selbst besteht.
Unter Bezugnahme auf Fig. 4 werden Paare von angrenzenden Anoden 12 mit Hilfe eines Induktorsystems gespeist, definiert durch einen relativen Stromkreis aus Primärstrom und einen relativen Stromkreis aus induziertem Sekundärstrom.
Jede Anode 12 ist mit einer relativen Spule 28 verbunden und in der Lage, auf die Anode 12 einen induzierten Sekundärstrom I&sub3; zu induzieren, der entlang der Linie 27 in einer einzigen und bestimmten Richtung, festgelegt durch die Dioden 30, auf die angrenzende Anode 12 durch das flüssige Metall 14 geschlossen wird.
Der Joule-Effekt, der durch diesen Sekundärstrom I&sub3; auf das flüssige Metall 14 erzeugt wird, kann zwei Funktionen haben: Beibehaltung der Temperatur des flüssigen Metalls selbst dann, wenn der Lichtbogen 17 abgeschaltet ist, nachdem das Material vollkommen geschmolzen ist, zum Beispiel während des Veredelungsschrittes, und ebenfalls Schmelzen des festen Schmelzraums des Ofens zu Beginn des Schmelzprozesses.
Darüber hinaus ist die Wirkung dieses Sekundärstroms I&sub3; diejenige, um starke Steigungen des magnetischen Feldes im Inneren des flüssigen Metalls 14 zu erzeugen, das mit dem Arbeitsstrom des Ofens zusammenwirkt und sich spiralförmig entfaltende Körperkräfte erzeugt, die das Bad umrühren.
Diese Wirkung kann zu jener hinzugefügt werden, die durch das erste elektromagnetische System erzeugt wurde, und somit die Kräfte erhöhen, die das flüssige Metall umrühren.
In der in den Fig. 10 und 11 gezeigten Variante sind vier Anoden 12 vorhanden, von denen drei Anoden 12b auf den Scheitelpunkten eines gleichseitigen Dreiecks angeordnet sind, und die vierte Anode 12a ist in der Mitte des Dreiecks angeordnet. Die Anoden 12 sind in der gewünschten Weise elektrisch miteinander verbunden; in diesem Fall werden sie mit Hilfe eines rektifizierten, einphasigen Wechselstroms in einer Art und Weise gespeist, dass sich der Stromkreis auf der mittigen Anode 12a schließt.
Diese Konfiguration der Anoden 12 erzeugt eine starke, radiale Komponente zu dem Strom, der allein dazu verwendet werden kann, Azimutkräfte zu induzieren, die das Umrühren des Bads aus geschmolzenem Metall verursachen; oder er kann mit dem magnetischen Feld zusammenwirken, das durch die erste Windung 19 und/oder durch die zweite Windung 25 in einer solchen Art und Weise erzeugt wurde, um so das Umrühren zu intensivieren.
Die Art und Intensität des Umrührens hängt in diesem Fall in einem großen Maße von der Qualität und der Anordnung des Schrotts im Schmelzraum 35 ab.
Die Stromrichtung zwischen den Anoden 12 kann ebenfalls unterschiedlich von derjenigen sein, die hier gezeigt ist.
Diese Lösung macht die Vorrichtung gemäß der Erfindung außerordentlich flexibel, weil es möglich ist, zufriedenstellende Ergebnisse sowohl dann, wenn der Lichtbogen eingeschaltet als auch dann, wenn er ausgeschaltet ist, und ebenfalls dann zu erhalten, wenn andere elektromagnetische Systeme mit der Vorrichtung verbunden und wenn sie nicht mit ihr verbunden sind.
In den Fig. 11 und 12 bezeichnet die Bezugsnummer 36 die Ströme, die zwischen den Anoden 12 zirkulieren, in diesem Fall von den äußeren Anoden 12b und der mittigen Anode 12a; die Bezugsnummer 37 bezeichnet die Ströme, die in der ersten Windung 19 zirkulieren, wohingegen die Bezugsnummer 38 die Drehrichtung des flüssigen Metalls 14 im Inneren des Schmelzraums 35 bezeichnet. In einer weiteren, in den Fig. 12 und 13 gezeigten Ausführung sind drei Anoden 12 vorhanden (doch es können sechs oder ein Vielfaches von drei sein), und sie werden mit Hilfe von Induktoren, die mit der dreiphasigen Stromversorgung durch eine Stern- oder Dreiecksverbindung verbunden sind, gespeist.
Diese Zirkulationsrichtung der Ströme 36 zwischen den Anöden 12 erzeugt ein rotierendes magnetisches Feld, das eine Azimutbewegung des flüssigen Metalls 14 induziert.
Die Azimutbewegung, die vom rotierenden magnetischen Feld herstammt, wird der spiralförmigen Bewegung des flüssigen Metalls 14, erzeugt durch die Krümmung der Ströme, die aus den Anoden 12 heraustreten, hinzugefügt.
Durch diese Konfiguration wird es möglich, die interanodischen Ströme 36 als einziges Mittel zu verwenden, um ein effizientes elektromagnetisches Umrühren unter Verwendung des Stroms zu erzeugen, der direkt aus der Stromhauptversorgung entnommen wurde.
In einer in der Fig. 13 gezeigten Variante wirkt das elektromagnetische System mit Strömen, die zwischen den Anoden 12 zirkulieren, mit der ersten Windung 19 und/oder der zweiten Windung 25 zusammen, um so die sich ergebenden Umrührkräfte zu intensivieren.
Auf diese Art und Weise wird das magnetische Feld, das durch die rotierenden Ströme 36 erzeugt wurde, die zwischen den Anoden 12 zirkulieren, durch das Vorhandensein des rotierenden magnetischen Feldes erhöht/verstärkt, das durch die erste Windung 19 und/oder die zweite Windung 25 erzeugt wurde.
Durch Konfigurieren der wechselseitigen Anordnungen der Windungen 19, 25 und der Anoden 12 in der zweckdienlichen Art und Weise ist es möglich, ein maximales Zusammenwirken des rotierenden magnetischen Feldes und der rotierenden Ströme 36, die zwischen den Anoden 12 zirkulieren, in einer solchen Art und Weise zu erreichen, um die sich ergebende Umrührwirkung zu maximieren.
Um die Dichte der magnetischen Flüsse zu erhöhen, die im Inneren des Ofens durch die vorgenannten elektromagnetischen Systeme erzeugt wurden, ist der Ofen 10 mit einer Hülle 31, die aus ferro-magnetischem Material besteht, ausgekleidet.
In diesem Fall ist die äußere Hülle aus Kohlenstoffstahl gefertigt und zumindest 30 mm dick.
Die Arbeitsweise der Erfindung ist in einer graphischen Darstellung in Fig. 3 gezeigt.
Die erste Windung 19 und die zweite Windung 25 werden entsprechend durch den Strom I&sub3; und durch den Strom I&sub2; gespeist; die zwei angrenzenden Anoden 12 werden durch die Zirkulation der sekundären Ströme I&sub3; beeinflusst.
Jeder dieser Ströme I&sub1; und I&sub2; erzeugt in dem flüssigen Metall 14 sein eigenes magnetisches Feld, das eine vertikale Komponente Bz und eine radiale Komponente Br aufweist.
Der Strom I&sub3; trägt zum Gesamtstrom innerhalb des flüssigen Bades 14 bei. Das Zusammenwirken zwischen der radialen Komponente B, und der vertikalen Komponente Bz des magnetischen Felds, induziert mit der vertikalen Dichtkomponente Jz und der radialen Komponente Jr des Gesamtstroms im Bad des flüssigen Metalls 14, erzeugt spiralförmige elektromagnetische Kräfte fφ, definiert durch die folgende vektorale Beziehung:
fφ = Jr · Bz + Jz · Br
Die Hauptwirkung dieser Kräfte ist, auf dem flüssigen Metall 14 ein Rotationsdrehmoment um die vertikale Achse des Ofens 10 herum zu erzeugen.
Weitere spiralförmige Kräfte, die das flüssige Metall 14 umrühren, werden durch das Zusammenwirken zwischen dem Sekundärstrom I&sub3;, induziert durch die Spulen 28 und rektifiziert durch die Dioden 30, und den Komponenten des magnetischen Felds gewonnen, erzeugt durch das erste elektromagnetische Gerät 19 und das zweite elektromagnetische Gerät 25.
Auf Grund des Vorhandenseins der induktiven Windungen 19 und 25 im Bad aus flüssigem Metall und den Strömen I&sub3; im Bereich des Lichtbogens 17 besteht darüber hinaus eine radiale Komponente Br des magnetischen Felds, die durch Zusammenwirken mit der starken vertikalen Komponente der Dichte Jz des Stroms des Lichtbogens 17 auf dem Lichtbogen selbst eine Körperkraft fφ erzeugt, die ihn zum Rotieren bringt; diese Kraft fφ ergibt sich aus dem vertikalen Produkt von Jz und Br.
Der Rotationsradius des Lichtbogens 17 ist eine sich aus verschiedenen Faktoren ergebende Funktion, wobei die Dichte des Hauptstroms I&sub0;, die Dichte des magnetischen Flusses des Feldes, die Länge des Lichtbogens, die Zusammensetzung des vorhandenen Gases und die Temperatur des Plasmas die wichtigsten Faktoren sind.
Die Rotationsbewegung des Lichtbogens ist insbesondere wirkungsvoll, da sie ein effizientes und einheitliches Schmelzen des Materials verstärkt und die Bildung von heißen Punkten im Ofen verhindert, die den nicht einheitlichen Verschleiss des hitzebeständigen Materials fördern.
Durch Änderung des Werts der Ströme, die in den vorgenannten elektromagnetischen Systemen 19, 25, 27-28 zirkulieren, ist es möglich, die Gesamtheit des elektromagnetischen Feldes sowohl hinsichtlich der Intensität als auch in Bezug auf die Verteilung der Linien des magnetischen Flusses zu verändern.
Da es möglich ist zu veranlassen, dass die elektromagnetischen Systeme unabhängig voneinander unter Ausschluss des einen oder anderen Systems, wenn dies erforderlich ist, wirken, ist es ebenfalls möglich, verschiedene Merkmale des Mischens und Umrührens des flüssigen Metalls 14 sowohl hinsichtlich der Intensität als auch in Bezug auf die Lage in einer solchen Art und Weise zu erreichen, dass sie an die verschiedenen Schritte des Produktionszyklusses angepasst werden können.
In dem in der Fig. 7a gezeigten Beispiel wird die erste Windung 19 durch einen Strom I&sub1;, gespeist, der sehr gering ist, wohingegen der Strom I&sub1; in dem in der Fig. 7b gezeigten Beispiel von einer größeren Dichte ist.
In dem in der Fig. 7b gezeigten Beispiel sind die Linien des magnetischen Flusses dichter als jene in der Fig. 7a gezeigten, und das Zentrum der spiralförmigen elektromagnetischen Kraft fφ wird in Richtung auf die Seitenwand 15 verlagert, und demzufolge wird das Umrühren des flüssigen Metalls 14 konsequent intensiv sein. Aus den Fig. 7a und 7b kann ebenfalls entnommen werden, dass die aus ferromagnetischem Material bestehende Hülle den magnetischen Fluss absorbiert, und demzufolge behält die Komponente B2 des magnetischen Feldes kontinuierlich dasselbe Symbol; die Richtung des Drehmoments, die dem flüssigen Metall 14 durch die spiralförmige elektromagnetische Kraft fφ gegeben wurde, wird somit kontinuierlich beibehalten.
In diesem Fall und selbst dann, wenn der elektrische Lichtbogen 17 abgeschaltet wird, kann das flüssige Metall 14 mit Hilfe des Zusammenwirkens der Ströme I&sub3; zwischen den angrenzenden Anoden 12 und den magnetischen Feldern, erzeugt durch die erste Windung 19 und durch die zweite Windung 25, weiterhin umgerührt werden.
Die Intensität des Umrührvorgangs ist eine Funktion der Intensität der Ströme, die in den einzelnen elektromagnetischen Geräten zirkulieren.
In der insbesondere in der Fig. 8 gezeigten Variante befindet sich die erste Windung 19 außerhalb des hitzebeständigen Materials 16, um irgendwelche notwendigen Wartungstätigkeiten zu vereinfachen oder ebenfalls für den Fall, dass das System in zuvor bestehende Öfen eingebaut wird.
In diesem Fall befindet sich zwischen der ersten Windung 19 und dem hitzebeständigen Material 16 eine weitere Schutzschicht 29, die aus nicht ferromagnetischem Material besteht, während sich die Hülle 31, die aus ferromagnetischem Material besteht, in einer Position weiter weg von der Mitte als die erste Windung 19 befindet.
Besteht ein Kühlsystem für die Anoden 12 unter Verwendung von flüssigem Metall, wenn der Lichtbogen 17 am Ende des Schmelzprozesses während der Veredelung und der Kohlenstoffentziehung abgeschaltet ist, kann das zweite elektromagnetische System verwendet werden, um induzierten Strom I&sub3; durch die Anoden 12 zuzuleiten, um die metallische Kühlflüssigkeit in Bewegung zu halten.
Der Sekundärstrom I&sub3;, induziert mit Hilfe der Spulen 28, leitet mit Hilfe des Joule- Effekts Wärme zu, um sowohl die Verfestigung der metallischen Kühlflüssigkeit in den Anoden 12 zu verhindern, wodurch ein wirkungsvolles Kühlen beibehalten wird, als auch das Bad aus flüssigem Metall 14 warm zu halten, möglicherweise selbst dann, wenn der Lichtbogen abgeschaltet ist.

Claims

1 - Verfahren zum elektromagnetischen Umrühren von flüssigem Metall (14) in elektrischen Gleichstromlichtbogenöfen, beinhaltend einen Schmelzraum (35), der das Bad des flüssigen Metalls (14) enthält, definiert durch einen Boden (13) und durch Seitenwände (15), die aus hitzebeständigem Material (16) bestehen, den elektrischen Lichtbogenöfen, die eine Zentralkathode (11) beinhalten, die mit einer Vielzahl an Anoden (12) zusammenwirkt, die auf dem Boden (13) verteilt sind, beinhaltend die Schritte des Speisens der Anoden (12) durch einen Hauptstrom (I&sub0;), der in Richtung der Zentralkathode (11) fließt, die einen elektrischen Lichtbogen (17) erzeugt, der innerhalb des flüssigen Metalls (14) ein magnetisches Feld erzeugt, dessen vertikale Komponente (Bz) und dessen radiale Komponente (Br) entsprechend mit einer radialen Komponente (Jr) zusammenwirken, und einer vertikalen Komponente (Jz) des Gesamtstroms, der im flüssigen Metall (14) vorhanden ist, um elektromagnetische Kräfte (fφ) zu erzeugen, um das flüssige Metall anzuregen/umzurühren, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass besagtes magnetisches Feld zumindest mit Hilfe eines ersten elektromagnetischen Systems erzeugt wird, beinhaltend zumindest eine erste Windung (19), durch die ein Strom (I&sub1;) fließt und innerhalb des hitzebeständigen Materials des Bodens (13) und der Wände (15) des Schmelzraums (35) wirkt, und ein zweites elektromagnetisches System, das einen induzierten Sekundärstrom (I&sub3;) zwischen den angrenzenden Anoden (12) erzeugt, der durch das flüssige Metall (14) zirkuliert, wobei der Gesamtstrom die Resultierende des Hauptstroms (I&sub0;) und des induzierten Stroms (I&sub3;) ist.

2 - Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das erste elektromagnetische System bereitgestellt ist, um zu veranlassen, dass ein Strom (I&sub2;) durch eine zweite Windung (25) zirkuliert, wobei Spiralen außerhalb des Bodens (13) angeordnet und auf die untere Ausdehnung des Teils des Bodens (13), auf dem sich die Anoden (12) befinden, begrenzt sind.

3 - Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem, wenn der Lichtbogen eingeschaltet ist, das magnetische Feld, das durch das eine und/oder durch das andere der magnetischen Systeme erzeugt wurde, mit dem Strom zusammenwirkt, der einen elektrischen Lichtbogen (17) erzeugt, um spiralförmige Kräfte zum Umrühren des flüssigen Metalls (14) zu erzeugen.

4 - Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3 einschließlich, bei dem, wenn der Lichtbogen abgeschaltet ist und nach Abschluss des Schmelzzyklusses, der induzierte elektrische Strom (I&sub3;), der zwischen den Anoden (12) zirkuliert und durch das flüssige Metall (14) fließt, das flüssige Metall (14) während des Veredelungsschrittes auf Temperatur hält.

5 - Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3 einschließlich, bei dem, wenn der Lichtbogen abgeschaltet ist und zu Beginn des Schmelzzyklusses, der induzierte elektrische Strom (I&sub3;), der zwischen den Anoden (12) zirkuliert, die Metallschicht schmilzt, die sich oberhalb des Bodens (13) des Schmelzraums (35) befindet.

6 - Verfahren nach irgendeinem der vorgenannten Ansprüche, bei dem die Anoden (12) in einer Konfiguration angeordnet sind, wobei drei äußere Anoden (12b) an den Scheitelpunkten eines gleichseitigen Dreiecks angeordnet sind und eine vierte Anode (12a) in der Mitte angeordnet ist.

7 - Verfahren nach Anspruch 6, bei dem veranlasst wird, dass der induzierte Strom (I&sub3;) von den äußeren Anoden (12b) zur Zentralanode (12a) zirkuliert.

8 - Verfahren nach Anspruch 7, bei dem veranlasst wird, dass der induzierte Strom (I&sub3;) von der Zentralanode (12a) zu den äußeren Anoden (12b) zirkuliert.

9 - Verfahren nach irgendeinem der vorgenannten Ansprüche, bei dem veranlasst wird, dass der induzierte Strom (I&sub3;), der direkt aus der Hauptstromversorgung entnommen wurde, zwischen drei Anoden (12) oder einer Anzahl von Anoden (12), die ein Vielfaches von drei ergeben und in einer Stern- oder Dreieckskonfiguration angeordnet sind, zirkuliert.

10 - Verfahren nach irgendeinem der vorgenannten Ansprüche, bei dem die Intensität und/oder Richtung des Stroms, der in dem ersten (19) und/oder in dem zweiten (25) elektromagnetischen System zirkuliert, entsprechend dem Schritt des Schmelzzyklusses, entsprechend der Drehrichtung, die auf dem elektrischen Lichtbogen zu induzieren ist, und entsprechend der Position in Hinsicht auf die hitzebeständigen Wände (15) und den Boden (13) des Ofens geregelt wird/werden.

11 - Vorrichtung für das elektromagnetische Umrühren des flüssigen Metalls (14) in direkten elektrischen Lichtbogenöfen, beinhaltend einen Schmelzraum (35), der das Bad aus flüssigem Metall (14) enthält, definiert durch einen Boden (13) und durch Seitenwände (15), die aus hitzebeständigem Material (16) bestehen, wobei die elektrischen Lichtbogenöfen weiterhin eine Zentralkathode (11) beinhalten, die mit einer Vielzahl an Anoden (12), die auf dem Boden (13) verteilt sind, zusammenwirkt, wobei die Anoden (12) vom Hauptstrom (I&sub0;) gespeist werden, der in Richtung auf die Zentralkathode (11) fließt, die den elektrischen Lichtbogen (17) erzeugt, wobei die Vorrichtung ein elektromagnetisches System beinhaltet, das ein magnetisches Feld innerhalb des flüssigen Metalls (14) erzeugt, wobei besagtes elektromagnetische System zumindest eine erste Windung (19) beinhaltet, durch die ein Strom (I&sub1;) fließt, wobei besagte Windung (19) eine Vielzahl an Spiralen (20) beinhaltet, wobei die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, dass zumindest einige der besagten Spiralen (20) im Inneren des hitzebeständigen Materials des Schmelzraums (35) im Zusammenwirken mit dem Boden (13) und mit zumindest einem vertikalen Segment der Seitenwände (15) angeordnet sind, und dadurch gekennzeichnet, dass das besagte elektromagnetische System weiterhin Mittel beinhaltet, um zwischen angrenzenden Anoden (12), dem Strom (I&sub3;), der durch das flüssige Metall (14) zirkuliert, einen induzierten Sekundärstrom (I&sub3;) zu erzeugen.

12 - Vorrichtung nach Anspruch 11, bei der das erste elektromagnetische System eine zweite Windung (25) beinhaltet, durch die ein Strom (I&sub2;) fließt und die aus koaxialen Spiralen (26) besteht, die außerhalb des Bodens (13) angeordnet sind und die untere Ausdehnung des Anteils des Bodens (13) umgrenzen, auf dem sich die Anoden (12) befinden.

13 - Vorrichtung nach Anspruch 12, bei der die Mittel zur Erzeugung des induzierten Sekundärstroms (I&sub3;) Zuleitungsmittel beinhalten, die aus Spulen (28) bestehen, die mit den relativen Anoden (12), dem Sekundärstromkreis, der mit den Spulen (28) verbunden ist, die die Anoden (12) selbst beinhalten, dem flüssigen Metall (14) und den Linien (27) verbunden sind, um den Stromkreis zu schließen, der Dioden (30) beinhaltet, um den Strom zu rektifizieren, wobei der induzierte Sekundärstrom (I&sub3;) durch das flüssige Metall (14) zirkuliert, selbst wenn der Lichtbogen abgeschaltet ist.

14 - Vorrichtung nach Anspruch 13, bei der dann, wenn der Lichtbogen eingeschaltet ist, der induzierte Sekundärstrom (I&sub3;) im flüssigen Metall (14) ein magnetisches Feld erzeugt, das mit dem Hauptstrom (I&sub0;) zusammenwirkt, der den elektrischen Lichtbogen (17) erzeugt, um so elektromagnetische Kräfte (f4) mit einem spiralförmigen Trend zum Umrühren des flüssigen Metalls (14) zu erzeugen.

15 - Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 11 bis 14 einschließlich, die vier Anoden (12) beinhaltet, durch die ein induzierter Strom (I&sub3;) fließt und die in einer Konfiguration angeordnet sind, bei der sich drei äußere Anoden (12b) auf den Scheitelpunkten eines gleichseitigen Dreiecks befinden und sich innen eine Anode (12a) in der Mitte des Dreiecks befindet.

16 - Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 11 bis 14 einschließlich, die drei Anoden (12) oder ein Vielfaches von drei Anoden (12) beinhaltet, die in einer Stern- oder Dreieckskonfiguration angeordnet sind, durch die ein induzierter Strom fließt, der dem Stromnetz direkt entnommen worden ist.

17 - Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 11 bis 16 einschließlich, bei der der induzierte Sekundärstrom (I&sub3;), der zwischen den Anoden (12) zirkuliert, mit den Komponenten des magnetischen Feldes der ersten (19) und zweiten (25) Windung zusammenwirkt, um so elektromagnetische Kräfte (fφ) mit einem spiralförmigen Trend zum Umrühren des flüssigen Metalls (14) zu erzeugen.

18 - Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 11 bis 17 einschließlich, bei der zumindest einige der Spiralen (20) der ersten Windung (19) außerhalb des hitzebeständigen Materials (16) angeordnet sind, wobei darin eine nicht ferromagnetische Schutzschicht (29) zwischen den Konduktoren (20) und dem hitzebeständigen Material (16) enthalten ist.

19 - Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 11 bis 15 einschließlich, bei der sich das vertikale Segment der Seitenwände (15) des Schmelzraums, in dem sich die Spiralen (20) der ersten Windung (19) befinden, auf einen Level erstreckt, der zumindest gleich dem maximalen Level (18) des flüssigen Metalls (14) ist.

20 - Vorrichtung nach Anspruch 19, bei dem die oberhalb des maximalen Levels (18) befindlichen Spiralen (20) mindestens 20% der Gesamtzahl zur Definierung der ersten Windung (19) ausmachen.

21 - Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 11 bis 20 einschließlich, bei der sich zumindest einige der Spiralen (20) der ersten Windung (19) im Inneren des hitzebeständigen Materials (16), angrenzend an die ferro-magnetische Hülle (31), befinden, die zumindest den Schmelzraum (35) des Ofens (10) umschließt, wobei darin Polteile (33) zwischen angrenzenden Spiralen (20) beinhaltet sind.

22 - Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 11 bis 21 einschließlich, bei der die Spiralen (20) der ersten Windung (19) aus einem röhrenförmigen Konduktor (22), der im Inneren gekühlt ist, gefertigt wurden.

23 - Vorrichtung nach Anspruch 22, bei der das Kühlen mit Hilfe von Luft, Wasser, flüssigem Metall oder Harz erreicht wird.

24 - Vorrichtung nach Anspruch 22 oder 23, bei der der röhrenförmige Konduktor (22) im Inneren eine Vielzahl an länglichen Kühlrippen (23) beinhaltet.

25 - Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 22 bis 24 einschließlich, bei der der röhrenförmige Konduktor (22) in definierten Abständen Bereiche (24) beinhaltet, deren Querschnitt kleiner ist.

26 - Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 11 bis 25 einschließlich, bei der die erste (19) und/oder die zweite (25) Windung durch den Hauptarbeitsstrom (I&sub0;) gespeist wird/werden.

27 - Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 11 bis 26 einschließlich, bei der die erste (19) und/oder die zweite (25) Windung aus einer einzigen Windung besteht/bestehen.

28 - Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 11 bis 27 einschließlich, bei der die radiale Komponente (Br) des gesamten magnetischen Feldes, das durch die zwei Windungen (19, 25) und durch das System (27, 28, 30) erzeugt wurde, mit der vertikalen Komponente (Jz) des Hauptstroms (I&sub0;) des Ofens zusammenwirkt, um so eine Kraft zu erzeugen, die den elektrischen Lichtbogen (17) um die vertikale Achse des Ofens herum dreht.