DE1057260B - Verfahren und Vorrichtung zur UEberwachung von Induktionstiegeloefen in bezug auf AEnderungen der Tiegelwandstaerke - Google Patents

Description

Bei Induktionstiegelöfen ändert sich die Wandstärke des Tiegels während des Betriebes durch das Ansetzen von Schlacke an der Innenfläche des Tiegels oder bei keramischen Tiegeln auch durch Auswaschungen der Tiegelwand. Im praktischen Betrieb ist es wichtig, diese Änderungen der Tiegelwandstärke frühzeitig zu erkennen, um eine Gefährdung des Ofenbetriebes durch Tiegeldurchbruch rechtzeitig begegnen zu können. Dies mit einfachen Mitteln zu erreichen, ist Aufgabe der Erfindung.

Die Änderung der Tiegelwands tärke und die dadurch verursachte Änderung der Entfernung zwischen dem Gut und der Induktionsspule bewirkt eine Änderung der Kopplung zwischen der Spule und dem Gut, die sich durch ein Ansteigen bzw. Absinken der vom Ofen aufgenommenen Leistung bemerkbar macht. Grundsätzlich könnte also z. B. eine Auswaschung der Tiegelwand nennenswerten Umfanges durch eine merkliche Steigerung der Leistungsaufnahme erkannt werden. ao

Praktisch ist jedoch eine Leistungsmessung zur Überwachung der Tiegelwandstärke wenig geeignet, da sich die Leistung auch mit der Betriebsspannung ändert und die oft sehr erheblichen Spannungsschwankungen im speisenden Netz dadurch eine ge- naue Messung erschweren.

Anders liegen die Verhältnisse, wenn der Überwachung der Tiegelwandstärke eine Messung des Scheinwiderstandes, d. h. des Quotienten aus Spannung und Strom der Ofenspule zugrunde gelegt wird. Eine Ab- oder Zunahme der Tiegelwandstärke bzw. die dadurch bedingte Änderung der Kopplung zwischen der Induktionsspule und dem Gut bewirkt nach dem Vorhergesagten eine Änderung des genannten Quotienten, während Spannungsschwankungen auf den Wert dieses Quotienten keinen Einfluß haben.

Der Wert dieses Quotienten ist abgesehen von der Tiegelwandstärke auch noch vom Betriebszustand abhängig. Die Feldverteilung im Ofen und damit der Scheinwiderstand der Ofenspule ändert sich erheblich mit der Menge, mit der Art und mit der Temperatur bzw. dem Aggregatzustand des Schmelzgutes. Infolge dieser verschiedenen Einflüsse auf den Scheinwiderstand der Ofenspule erscheint dieser Scheinwiderstand zunächst nicht als Grundlage zu der in Rede stehenden Überwachung des Ofens geeignet.

Nun wird aber in der Praxis ein Induktionstiegelofen normalerweise für eine längere Zeit jeweils mit dem gleichen Gut in der gleichen Menge beschickt. Ist dies der Fall, so ist der bei einem bestimmten Schmelzzustand bzw. bei einer bestimmten Temperatur des Schmelzgutes sich einstellende Scheinwiderstand der Ofenspule nur noch von der Tiegelwandstärke abhängig. Dies trifft auch dann zu, wenn der induktive

Verfahren und Vorrichtung
zur überwachung von Induktionstiegelöfen in bezug auf Änderungen
der Tiegelwandstärke

Anmelder:

Brown, Boveri & Cie. Aktiengesellschaft,
Mannheim-Käfertal, Boveristr. 22

Dr.-Ing. Karl-Heinz Brokmeier, Schwerte/Ruhr, und Karl Brinkmann, Dortmund, sind als Erfinder genannt worden

Blindleistungsverbrauch der Ofenspule in üblicher Weise kompensiert ist. Unter Ausnutzung dieser Erkenntnis verwendet die Erfindung ein Verfahren zur Überwachung von Induktionstiegelöfen, bei denen der Scheinwiderstand gemessen und gegebenenfalls der Blindstrom vorzugsweise selbsttätig kompensiert wird, welches darin besteht, daß bei jeweils vergleichbaren Beschickungs- und Betriebszuständen des Ofens die Veränderung des Scheinwiderstandes der Induktionsofenspule überwacht und in Abhängigkeit der Veränderung des genannten Scheinwiderstandes etwa erforderliche Maßnahmen zum Vorbeugen einer Gefährdung des Ofenbetriebes durch unzulässige Minderung der Tiegelwandstärke oder unzulässigen Schlackenansatz eingeleitet werden.

In der Abbildung ist ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung dargestellt. Darin bedeutet 1 die Induktionsspule eines Induktionstiegelofens. Die an den Klemmen dieser Spule abgenommene Spannung wird über einen Widerstand 2 einem Gleichrichter 3 zugeführt, von welchem sie der Spannungsspule eines Quotientenmeßgerätes 4 zugeleitet wird, das als Kreuzspulgerät ausgebildet ist. Ein Vorwiderstand 5, der einem Zweige der Kreuzspule vorgeschaltet ist, dient zur Einstellung des Gerätes.

Im Primärstromkreis des Induktionsofens liegt ein Stromwandler 6, dessen Sekundärstromkreis über einen Widerstand 7 an ein Potentiometer 8 angeschlossen ist. Der an dem Potentiometer abgegriffene Meß strom wird in einer Gleichrichteranordnung 9

m 510/386

Claims (3)

gleichgerichtet und der Stromspule des Kreuzspulgerätes 4 zugeleitet. Im Beispiel ist angenommen, daß der von der Induktionsofenspule 1 aufgenommene Blindstrom durch Kondensatoren 10 kompensiert ist, die durch eine nicht gezeichnete selbsttätige Regelvorrichtung in bekannter Weise so ab- und zugeschaltet werden, daß der vom Stromwandler 6 gemessene Strom praktisch ein reiner Wirkstrom ist. Hierdurch kann in vielen Fällen eine erhöhte An-Sprechempfindlichkeit der Meßvorrichtung auf Änderung des Kopplungsabstandes gegenüber einer Messung des nur in der Ofenwicklung 1 fließenden Stromes erzielt werden. Dabei spielt es auch keine Rolle, wenn bei stufenweiser Zu- und Abschaltung der Kondensatoren der Blindstromverbrauch der Ofenwicklung um geringe Beträge unter- oder überkompensiert ist. Da der dabei verbleibende indukth-e oder kapazitive Blindstrom sich quadratisch zum Wirkstrom addiert, so ändert sich der aus Wirkstrom und Blindstrom resultierende Gesamtstrom nur um vernachlässigbar kleine Werte, sofern nur der Blindstromanteil nicht allzu groß ist, d. h. die Regelung der Blindstromkompensation entsprechend feinstufig und genau, beispielsweise mit Hilfe eines Leistungsfaktormeßgerätes als Meßorgan erfolgt. Die Anordnung kann aber auch so getroffen werden, daß nur der durch die Induktionsspule fließende, also nicht kompensierte Strom gemessen wird. Bei der beschriebenen Einrichtung wird durch das Kreuzspulgerät der Quotient der an der Induktionsspule liegenden Spannung zu dem in dieser Spule fließenden Strom, d. h. der Scheinwiderstand, gemessen. Die Empfindlichkeit der Meßanordnung kann durch Verstellung des Widerstandes 8 geändert werden. Bei dem Verfahren nach der Erfindung wird zweckmäßig so vorgegangen, daß zu Beginn jeder Meßreihe, z. B. nach einer Erneuerung des Ofentiegels, der Zeiger des Kreuzspulgerätes mit Hilfe des Wider-Standes 8 auf einen etwa in der Mitte liegenden, gegebenenfalls mit Null bezeichneten Punkt eingestellt wird, wobei der für diese Meßreihe als normal anzusehende Betriebs- und Beschickungszustand vorhanden sein muß. Tritt dann infolge von Auswaschungen der Tiegelwand oder durch Ablagerungen von Schlacke eine Änderung der Kopplung ein, so ändert sich das erwähnte Verhältnis zwischen Spannung und Strom, und der Zeiger des Kreuzspulgerätes zeigt dies durch eine entsprechende Abweichung vom Nullpunkt an. Es ist daher durch das Verfahren nach der Erfindung möglich, unabhängig vom Ausgangswert des Scheinwiderstandes des Ofenkreises, d. h. also auch unabhängig von dem bei einem neuen Tiegel unvermeidbaren Abweichungen von der Wandstärke jeweils die gleichen Ausgangsverhältnisse am Kreuzspulgerät herzustellen, so daß bei gleichem Betriebs- und Beschickungszustand des Ofens auf der Skala des Gerätes die Abweichungen vom Ausgangswert des Scheinwiderstandes angezeigt werden. Die Skalen- einteilung kann so gewählt werden, daß die Wider Standsänderungen in Prozenten vom Ausgangswer angezeigt werden. Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Beispielsweise kann au: die Anordnung von Gleichrichtern, die die Verwendung empfindlicherer Meßgeräte ermöglicher sollen, unter Umständen verzichtet werden. Dai Kreuzspulgerät braucht kein reines Anzeigegerät zt sein. Es kann ebensogut als Schreiber ausgebildewerden oder es kann ein Kontaktinstrument Verwendung finden, beispielsweise mit einem Fallbügelregler oder einem Regler mit Fotowiderstand, so daß neben der reinen Anzeige der Tiegelabnutzung auch eine Signalabgabe oder eine sonstige Schaltfunktior von dem Überschreiten eines zulässigen Bereiches an erfolgen kann. Wenn zwecks Erzielung besonders deutlicher Meßergebnisse die Anordnung so getroffen wird, daß die Überwachung auf einen bestimmten Tiegelbereich beschränkt ist, so werden dabei solche Stellen des Tiegels gewählt, an denen erfahrungsgemäß Auswaschungen am meisten eintreten, wie beispielsweise in der Höhe des Badspiegels bzw. dort, wo die Schlackenabdeckung beginnt. Es werden dann mit der Meßeinrichtung nur solche Teile der Induktionsspule verbunden, die in dem besonders gefährdeten Bereich liegen. Patentansprüche:

1. Verfahren zur Überwachung von Induktionstiegelöfen, bei denen der Scheinwiderstand gemessen und gegebenenfalls der Blindstrom vorzugsweise selbsttätig kompensiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß bei jeweils vergleichbaren Beschickungs- und Betriebszuständen des Ofens die Veränderung des Scheinwiderstandes der Induktionsofenspule überwacht und in Abhängigkeit von der Veränderung des genannten Scheinwiderstandes etwa erforderliche Maßnahmen zum Vorbeugen einer Gefährdung des Ofenbetriebes durch unzulässige Minderung der Tiegelwandstärke oder unzulässigen Schlackenansatz eingeleitet werden.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch den Einsatz eines Kreuzspulgerätes (4) mit gegebenenfalls vorgeschalteten Gleichrichtern, dessen eine Spule an die an der Induktionsofenspule (1) liegende Spannung oder einen Teil derselben angeschlossen ist und dessen anderer Spule ein dem Primärstrom der Induktionsofenspule proportionaler Meßstrom zugeleitet wird.

3. Xforrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen in einem der beiden Stromkreise des Kreuzspulgerätes (4) liegenden veränderbaren Widerstand oder Potentiometer, mit dem die Meßempfindlichkeit des Gerätes eingestellt werden kann.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 714982.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 909 510/386 5.59