MXPA01009778A

MXPA01009778A - Metodo y dispositivo para alimentar energia electrica a un horno de fundicion de arco electrico.

Info

Publication number: MXPA01009778A
Application number: MXPA01009778A
Authority: MX
Inventors: Klaus Schmale
Original assignee: Sms Demag Ag
Priority date: 1999-04-23
Filing date: 2000-04-20
Publication date: 2002-07-30
Also published as: EP1174004B1; ATE233465T1; EP1174004A2; AU5388800A; DE19920049A1; EA004169B1; WO2000065878A2; CA2371094A1; CN1354968A; BR0009989A; ZA200108683B; WO2000065878A3; KR20020008159A; EA200100960A1; UA59489C2; US6421366B1; DE19920049C2; DE50001330D1; JP2002543569A

Abstract

La invencion se relaciona con un metodo y un dispositivo para alimentar energia electrica a un horno de fundicion operado mediante un arco electrico para fundir y calentar metal, en particular acero, con fuente de corriente polifasica que proporciona la energia electrica a al menos un electrodo que sobresale al interior del recipiente del horno de fundicion a traves de dispositivos para generar corriente continua o corriente alterna. En esto se conectan corriente abajo de la fuente (91) de corriente polifasica al menos dos modulos (41, 4n) de alimentacion de energia electrica conducidos en paralelo, siendo que cada modulo (41, 4n) de alimentacion de energia electrica comprende conectado en serie un puente (51, 5n) de corriente alterna no controlado, un circuito (61, 6n) intermedio de corriente continua y una unidad (71, 7n) transistorizada, y que en la direccion de la corriente se proporciona corriente abajo de los modulos (41, 4n) de alimentacion de energia electrica un conductor (31) de energia electrica comun hacia el menos un electrodo (21) del horno de fundicion y hacia fuera por al menos otro electrodo (22 o bien 24).

Description

MÉTODO Y DISPOSITIVO f fíA ALIMENTAR ENERGÍA ELÉCTRICA A ÜN HORNO DE FUNDACIÓN DE ARCO ELÉCTRICO DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La descripción se refiere a un método y a un dispositivo correspondiente para alimentar energia eléctrica a un horno de fundición operado mediante arco eléctrico, para fundir y calentar metal, en particular acero, que se opera con a lo menos dos electrodos. Los metales, en particular el acero, se funden y callentan convencionalmente en hornos de fundición mediante un arco eléctrico. Estos hornos de fundición que se operan eléctricamente, en particular los hornos de fundición de arco eléctrico, son operados con corriente continua, corriente alterna o corriente polifásica. Convencionalmente se usa para esto a lo menos un electrodo que, atravesando la tapa del horno, sobresale al interior del recipiente del horno, en tanto que los demás electrodos se proporcionan análogamente al primero o se localizan en el fondo del recipiente de fundición. Por el documento publicado DE 25 10 326 se conoce un horno de arco eléctrico para fundir y refinar metal, en particular chatarra de acero, en el cual el horno se opera con una fuente de tensión continua y comprende al menos un electrodo de una polaridad que se monta en el recipiente de ¡i-Bl-fctÉ-i-i tratamiento con el propósito de estar en contacto con la carga y una cantidad adicional de electrodos de polaridad contraria que sobresalen al interior del recipiente por encima de la carga. La potencia eléctrica necesaria se suministra en este horno conocido a través de un transformador conectado en estrella-triángulo cuyos arrollamientos secundarios con las respectivas fases separadas se conectan a la entrada de fase de un rectificador de onda completa. En el caso de esta forma de alimentación conocida del arco eléctrico no se proporcionan ni dispositivos para impedir efectos retroactivos sobre la red ni tampoco es posible ajustar a discreción la potencia eléctrica para fundir la carga. Por el documento DE 41 18 756 C2 se conoce un horno de arco eléctrico de corriente continua con un electrodo configurado como cátodo que penetra al recipiente del horno, y al menos dos electrodos del fondo, siendo que los electrodos se conectan con rectificadores controlables a través de conductores de energia eléctrica. Como rectificadores se emplean al menos dos conjuntos de tiristores de 6 polos. El objeto de este documento se aboca al problema de influir en el arco eléctrico del horno de arco eléctrico de corriente continua y acepta para esto otras desventajas intríns por ejemplo, los fuertes efectos s sobre la red asi como el deficiente rendimiento eléctrico y una disponibilidad limitada de plantas. Por el documento DE 195 36 545 se conoce un dispositivo para alimentar corriente continua a un horno de fundición que se aboca a la problemática de mejorar los efectos retroactivos sobre la red de los tiristores reguladores. Por este documento se conoce influir sobre los efectos retroactivos con el auxilio de ángulos de encendido controlables, con lo que los efectos retroactivos que aparecen sobre la red solo se pueden mejorar en forma limitada. La desventaja de esta solución es una disponibilidad limitada de la potencia de fundición al fallar componentes. Además, con el tipo seleccionado de ángulos de encendido controlados en forma asimétrica, en el caso de los tiristores reguladores se producen corrientes de ondas armónicas intermedias que constituyen una carga indeseable para la red. Por el documento EP 0 429 774 Al se conoce un dispositivo que se aboca al problema de reducir los efectos retroactivos sobre la red en los hornos de corriente polifásica. Para este propósito se propone un filtro regulable conectado al circuito de entrada del transformador de corriente polifásica de alimentación.

Sin embargo, con el objeto que se conoce por este documento solo se pueden reducir los efectos retroactivos sobre la red dentro de determinados limites, puesto que la magnitud de la potencia del filtro conectado a la entrada ejerce una influencia sobre el comportamiento en términos de la técnica del proceso del arco eléctrico. Por consiguiente por lo general se requieren instalaciones adicionales para reducir los efectos retroactivos sobre la red al grado necesario. La invención tiene por objeto crear un método y un dispositivo correspondiente para alimentar un arco eléctrico para fundir metal, en particular acero, con los que con medios sencillos y constructivos se puedan reducir a un minimo los efectos retroactivos sobre la red, se logre un incremento del rendimiento eléctrico y simultáneamente se incremente el periodo de vida de los componentes del horno de fundición. La invención consigue este objeto mediante las características de la reivindicación 1 abocada al método y la reivindicación 8 abocada al dispositivo. Conforme a la invención la corriente eléctrica que se toma de la red mediante una fuente de corriente polifásica se distribuye sobre al menos dos módulos de alimentación de energia eléctrica dispuestos en paralelo. Los módulos individuales de alimentación de energia eléctrica comprenden, conectados en serie siguiendo la dirección de la corriente, un puente de corriente polifásica no controlado, un circuito intermedio de corriente continua y una unidad transistorizada . En cada ramal individual de energia eléctrica la corriente es alimentada por el puente de corriente polifásica como corriente continua y se almacena en forma intermedia en los circuitos intermedios individuales de corriente continua. A continuación los circuitos de energia eléctrica parcial rectificada son controlados individualmente por las unidades transistorizadas y, a través de conductores de energia eléctrica se conducen de ida hacia los electrodos individuales y de vuelta desde los mismos. La capacidad de almacenamiento de los circuitos intermedios de corriente continua individuales se configura de manera que se compensan las variaciones de tensión que se producen debido a la operación del arco eléctrico o bien arcos eléctricos. Mediante esto se garantiza una carga uniforme de la red de alimentación. Los módulos de energia eléctrica individuales se configuran en su estructura y la cantidad seleccionada de manera que se puede mantener constante la potencia reactiva susceptible de la unidad de alimentación de energia eléctrica. Adicionalmente los módulos de alimentación de energia eléctrica se eligen en su cantidad de manera que en i 'tlr???Étt fe— Ttt iit -'^-^*-^-^»-^*-^--*^*'*'»-^^^ ^ -r-S*" el caso de una falla de los componentes de operación sea posible continuar de manera ininterrumpida con el proceso, sin limitación de la potencia requerida cuando se extraen módulos o componentes individuales específicos en el caso 5 de una falla de los medios de operación. En una modalidad conveniente, en las unidades transistorizadas de cada módulo de alimentación de energia eléctrica se proporcionan componentes con los que se puede controlar la intensidad de la corriente y la forma de la 10 corriente de acuerdo a la potencia que se requiere durante el proceso de fundición, con un factor de potencia constante de la red de alimentación. Adicionalmente las unidades transistorizadas se conectan respectivamente a una unidad reguladora con la 15 cual se ejerce influencia sobre el tipo de energia eléctrica. De acuerdo a la invención, con el alimentador de energia eléctrica propuesto es posible producir corriente continua, corriente alterna monofásica asi como también corriente alterna trifásica. 20 El horno de fundición conectado con el alimentador de energia eléctrica a través de conductores de energia eléctrica comprende electrodos que de acuerdo al tipo corriente o bien penetran al interior del recipiente del horno o también se configuran como electrodos del 25 fondo.

Los módulos de alimentación de energia eléctrica se pueden conectar individualmente o por grupos a las fuentes de corriente polifásica desplazadas de fase y con ello mejoran los efectos retroactivos sobre la red de ello resultantes en forma de menores corrientes de ondas armónicas en virtud de la característica de una forma de conexión de n x 6 pulsos. Un ejemplo de la invención se reproduce en el dibujo anexo. En el muestran la figura 1 la alimentación de energia eléctrica en forma de corriente continua, la figura 2 la alimentación de energia eléctrica en forma de corriente alterna monofásica, la figura 3 la alimentación de energia eléctrica en forma de corriente polifásica. Las figuras 1 a 3 muestran un horno de fundición 11 que comprende un recipiente 12 con un fondo 13 y que está lleno de colada S. En el recipiente se proporcionan electrodos 21 y/o 22 y/o 23, siendo que en la figura 1 se proporciona un electrodo 24 del fondo en el fondo 13 del horno de fundición 11. En todas las tres figuras existe una fuente 91 de corriente polifásica conectada a la red que no se representa mayormente. La fuente 91 de corriente polifásica está conectada con al menos dos módulos 41 y 42 y opcionalmente hasta 4n de alimentación de energia eléctrica. Cada módulo 41 a 4n de alimentación de energia eléctrica comprende conectados en serie un puente 51 a 5n de corriente polifásica, un circuito 61 a 6n intermedio y una unidad 71 a 7n transistorizada . Por el lado externo las unidades 71 a 7n transistorizadas están conectadas de ida 31 y vuelta 34 a través de conductores de energia eléctrica, asi como en cada caso de ida y vuelta a través de conductores 32, 33 y 35 de energia eléctrica. Además, las unidades 71 a 7n transistorizadas están conectadas para regulación automática con una unidad 81 de control, específicamente en la figura 1 para corriente continua y en las figuras 2 y 3 para corriente alterna y corriente polifásica. En la figura 2 sobresalen al interior del recipiente 12 del horno los electrodos 21 y 22 que están conectados con las unidades transistorizadas 71 a 7n a través de los conductores 32 y 33 de energia eléctrica. Las unidades 71 a 7n transistorizadas individuales comprenden componentes 82 con los cuales se puede controlar la intensidad de la corriente a factor de potencia constante de acuerdo a la potencia requerida durante el proceso de fundición. En la figura 3 sobresalen en total tres electrodos 21 a 23 al interior del recipiente 12 del horno, los cuales están en contacto con las unidades transistorizadas 71.1, 71.2 y 71.3 a 7n.l y 7n.3 respectivas a través de los conductores 32, 33 y 35 de energia eléctrica. Adicionalmente, las unidades transistorizadas 71.1 a 7n.3 están conectadas para regulación automática con el dispositivo 81 de control con el cual se pueden formar corrientes alternas cuya suma se puede conducir formando corrientes alternas trifásicas tanto de ida como de vuelta a por lo menos tres electrodos 21 a 23 que se proporcionan en el recipiente 12, a través de respectivamente los tres conductores 32, 33 y 35 de energia eléctrica. -->---*-.*,&*--*- .. -..-«--t----^,--------^.--- -.. -^sA---._---»------¡-_-tt a¡fci i i Lista de posiciones Fundición 11 Horno de fundición 12 Recipiente 13 Fondo Arreglo de electrodos 21 1. electrodo o conjunto de electrodos 22 2. electrodo o conjunto de electrodos 23 3. electrodo o conjunto de electrodos 24 Electrodo del fondo o conjunto de electrodos del fondo Alimentación de energia eléctrica 31 1. conductor de energia eléctrica de ida 32 1. conductor de energia eléctrica de ida/vuelta 33 2. conductor de energia eléctrica de ida/vuelta 34 2. conductor de energia eléctrica de vuelta 35 3. conductor de energia eléctrica de ida/vuelta 36 3. conductor de energia eléctrica de vuelta Módulos 41 a 4n 1 n módulo de alimentación de energia eléctrica Puentes 51 a 5n 1. a n puente de corriente polifásica Circuitos intermedios 61 a 6n 1. a n circuito intermedio de corriente continua toit--ii-i¿-.--.- - ..fc-f-i-- Transistor 71 a 7n 1. a n unidad transistorizada Regulación 81 Unidad de control 82 Componentes para regular la corriente Fuente 91 Fuente de corriente polifásica t--t-------t----t---H-L,

Claims

REIVINDICACIONES

1. Método para alimentar corriente a un horno de fundición operado mediante arco eléctrico para 5 fundir y calentar metal, en particular acero, que se opera con a lo menos dos electrodos, caracterizado por las siguientes etapas: a) distribuir la corriente eléctrica que se toma de la red mediante una fuente de corriente polifásica, sobre al menos dos módulos de alimentación de 10 energia eléctrica dispuestos en paralelo; b) alimentar a cada módulo de alimentación de energia eléctrica la energia eléctrica en forma de corriente continua a través de un puente de corriente alterna no controlado; c) a continuación almacenar la energia eléctrica en forma 15 intermedia en circuitos intermedios de corriente continua individuales; d) controlar los circuitos de energia eléctrica parcial rectificada individualmente, mediante unidades transistorizadas, y e) a continuación reunir en un primer conductor de energia eléctrica y conducir de ida a 20 un electrodo del horno de fundición y, en función del tipo de energia eléctrica seleccionado, de vuelta en un segundo y tercer conductor de energia eléctrica desde un segundo y/o tercer electrodo o desde un conjunto de electrodos.

2. Método según la reivindicación 1, 25 caracterizado porque el factor de potencia primario de la •* $ ^s?^*^' i áa-á-J-i...!-!»!-i fc-n. ^A^».-»-^»a-A-,M^«,A-fe«-.-fc.-»>-Mt,tsaa^^ unidad de alimentación de energia eléctrica se mantiene constantemente elevado mediante el puente de corriente polifásica conectado por el lado de entrada.

3. Método según la reivindicación 1, 5 caracterizado porque los circuitos intermedios de corriente continua individuales se alimentan con una cantidad de energia eléctrica en lo concerniente a su capacidad, con- la cual no repercuten negativamente sobre la red cualesquiera perturbaciones en la carga del arco eléctrico. 10

4. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque el desplazamiento de fase de la fuente de alimentación de corriente polifásica se distribuye en arrollamientos desplazados por n veces de fase de manera que su característica corresponde a una forma de conexión 15 de n x 6 pulsos.

5. Método según al menos una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque las corrientes parciales rectificadas son controladas por las unidades transistorizadas de manera que la corriente que se 20 introduce al primer conductor de energia eléctrica es una corriente continua que se conduce de ida hacia al menos un electrodo configurado como cátodo.

6. Método según al menos una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque las corrientes 25 parciales rectificadas son controladas por las unidades transistorizadas de manera que la corriente que se introduce al conductor de energia eléctrica es una corriente alterna monofásica.

7. Método según al menos una de las 5 reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque en cada caso tres de las corrientes parciales rectificadas desplazadas de fase eléctrica por 120 grados mediante las unidades transistorizadas forman una unidad de corriente polifásica que como corrientes alternas trifásicas se conducen de ida 10 y de vuelta en respectivamente tres conductores de energia eléctrica de al menos tres electrodos asociados al recipiente del horno.

8. Dispositivo de alimentación de energia eléctrica a un horno de fundición operado mediante un arco 15 eléctrico para fundir y calentar metal, en particular acero, con una fuente de corriente polifásica, el cual a través de dispositivos para generar corriente continua o corriente alterna proporciona la energia eléctrica a al menos un electrodo que sobresale al interior del recipiente 20 del horno de fundición, para llevar a cabo el método según la reivindicación 1, caracterizado porque corriente abajo de la fuente de alimentación de energia eléctrica se conectan al menos dos módulos de alimentación de energia eléctrica conducidos en paralelo, 25 porque cada módulo de alimentación de energia eléctrica comprende conectados en serie un puente de corriente polifásica no controlado, un circuito intermedio de corriente continua y una unidad transistorizada, y porque corriente abajo de los módulos de alimentación de energia eléctrica, en la dirección de la corriente se proporciona un alimentador de energia eléctrica común hacia al menos un electrodo del horno de fundición y hacia fuera por al menos otro electrodo.

9. Dispositivo de alimentación de energia eléctrica según la reivindicación 8, caracterizado porque el puente de corriente polifásica no está controlado y porque con él se puede alimentar un circuito intermedio de corriente continua conectado en serie.

10. Dispositivo de alimentación de energia eléctrica según la reivindicación 9, caracterizado porque las unidades transistorizadas contienen componentes con los cuales se puede controlar la intensidad de la corriente a factor de potencia constante de acuerdo a la potencia que se requiere durante el proceso de fundición.

11. Dispositivo de alimentación de energia eléctrica según la reivindicación 10, caracterizado porque las unidades transistorizadas están conectadas con dispositivos reguladores con los que se puede formar una corriente continua que a través de un primer conductor de energia eléctrica se puede conducir de ida hacia al menos i-i--tt---»t t... **** un electrodo del recipiente del horno de fundición y a través de al menos un segundo electrodo, en particular un electrodo del fondo o bien un conjunto de electrodos del fondo se puede conducir fuera del recipiente. 5

12. Dispositivo de alimentación de energia eléctrica según la reivindicación 10, caracterizado porque las unidades transistorizadas están conectadas con dispositivos reguladores con los que se puede formar una corriente alterna monofásica que, a través de conductores 10 de energia eléctrica en al menos dos electrodos se puede conducir de ida al recipiente del horno de fundición y de vuelta desde este.

13. Dispositivo de alimentación de energia eléctrica según la reivindicación 10, caracterizado porque 15 las unidades transistorizadas están conectadas con dispositivos de regulación con los que se pueden formar corrientes polifásicas cuya suma en forma de corrientes alternas trifásicas se pueden conducir de ida asi como también de vuelta a través de respectivamente tres 20 conductores de energia eléctrica de al menos tres electrodos que se proporcionan en el recipiente.

14. Dispositivo de alimentación de energia eléctrica según la reivindicación 13, caracterizado porque los dispositivos de regulación conectados con las unidades 25 transistorizadas forman corrientes alternas desplazadas en cada caso por 120 grados eléctricos,