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DE1565275A1 - Lichtbogenschmelzofen - Google Patents

Lichtbogenschmelzofen

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Publication number
DE1565275A1
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Authority
DE
Germany
Prior art keywords
arc
voltage
electrode
melting
crucible
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE19651565275
Other languages
English (en)
Inventor
Murtland Jun James Burt
Rebhun Charles Frederick
Jackson Harold Sylvester
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Allegheny Ludlum Steel Corp
Original Assignee
Allegheny Ludlum Steel Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Allegheny Ludlum Steel Corp filed Critical Allegheny Ludlum Steel Corp
Publication of DE1565275A1 publication Critical patent/DE1565275A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22BPRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B9/00General processes of refining or remelting of metals; Apparatus for electroslag or arc remelting of metals
    • C22B9/16Remelting metals
    • C22B9/18Electroslag remelting
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B7/00Heating by electric discharge
    • H05B7/005Electrical diagrams
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B7/00Heating by electric discharge
    • H05B7/02Details
    • H05B7/10Mountings, supports, terminals or arrangements for feeding or guiding electrodes
    • H05B7/109Feeding arrangements
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B7/00Heating by electric discharge
    • H05B7/02Details
    • H05B7/144Power supplies specially adapted for heating by electric discharge; Automatic control of power, e.g. by positioning of electrodes
    • H05B7/148Automatic control of power
    • H05B7/152Automatic control of power by electromechanical means for positioning of electrodes
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25Process efficiency

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  • Plasma & Fusion (AREA)
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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Discharge Heating (AREA)
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  • Vertical, Hearth, Or Arc Furnaces (AREA)

Description

TELEFON CRUNCHEN]) 8736 38
Anmelder: Allegheny Ludlura Steel Corporation, 2000 Oliver Building, Pittsburgh, Pennsylvania, U.S.A.
Lichtbogenschmelzofen
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Regelung des Elektrodenabstands in einem Lichtbogenschmelzofen.
Bekanntlich enthalten Lichtbogenschmelzöfen gewöhnlich eine Schmelzelektrode aus dem zu schmelzenden Metall, welche nach unten in einen Tiegel ragt, welcher das geschmolzene Metall aufnimmt und in dem ein Rohblock ausgebildet wird. Die Schmelzelektrode wird mit einem Anschluß einer Gleichspannungsquelle verbunden, während der andere Anschluß der Gleichspannungsquelle mit dem Tiegel und damit mit der Metallschmelze verbunden wird. Gewöhnlich wird zum Einleiten des Schmelzvorgangs eine kleine Menge an Metallspänen oder dergleichen in den Tiegel gebracht, so daß diese Späne beim Zünden des Lichtbogens geschmolzen werden und eine anfängliche Metallschmelze in dem Tiegel bilden. Wenn der Lichtbogen zwischen der Schmelzelektrode und der darunter befindlichen Metallschmelze aufrecht erhalten wird, wird das Ende der Schmelzelektrode durch die Wärmeentwicklung des Lichtbogens geschmolzen. Das geschmolzene Metall gelangt von der Schmelzelektrode in den Tiegel und bildet dort die Schmelze, deren Bodenteil sich während des Schmelzens der Schmelzelektrode kontinuierlich verfestigt, wodurch ein vom Boden nach oben
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wachsender Rohblock ausgebildet wird. Bei diesem Verfahren gelangen Verunreinigungen auf die Oberfläche der Schmelze. Venn die Schmelze sich während der Ausbildung des Rohbloeks nicht verfestigt, wird der Hauptteil der Verunreinigungen nicht in dem Inneren des Rohbloeks eingeschlossen.
Während des Schmelzvorgangs muß die Elektrode nach unten bewegt werden, um einen Elektrodenabstand geeigneter Größe zwischen der Unterseite der Elektrode und der darunter befindlichen Schmelze aufrecht zu erhalten. Ein zu kurzer Elektrodenabstand oder Lichtbogenspalt führt zu einem Kurzschluß zwischen der Elektrode und der Schmelze. Ein zu großer Elektrodenabstand ermöglicht dagegen nicht die Ausbildung des Lichtbogens. Zwischen diesen oberen und unteren Grenzen gibt es einen optimalen Elektrodenabstand, bei welchem der Schmelzvorgang mehr oder weniger gleichförmig verläuft, um die gewünschten Eigenschaften des herzustellenden Rohbloeks zu bewirken.
Die meisten bekannten Regeleinrichtungen für den Elektrodenabstand arbeiten in Abhängigkeit von der Lichtbogenspannung, also dem Spannungsabfall entlang dem Lichtbogenspalt. Dabei wird die Lichtbogenspannung oder eine davon abgeleitete Größe nachgewiesen, welche Spannung zum Antreiben eines Motors verwandt wird, welcher die Schmelzelektrode hebt oder senkt, um den gewünschten Elektrodenabstand beizubehalten. Eine von der Lichtbogenspannung zu Regelzwecken abhängige Steuereinrichtung für die Lage der Schmelzelektrode ist jedoch nicht vollständig zufriedenstellend, da sich die Lichtbogenspannung mit dem Elektrodenabstand in den normalerweise verwandten Bereichen des Elektrodenabstands nur wenig
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ändert. Ferner wird der Spannungsabfall entlang dem Lichtbogen
durch weitere Variablen neben der Länge des Lichtbogens, wie beispielsweise durch den Druck in dem Tiegel beeinflusst, der sich plötzlich nach der Freisetzung von Gasen während des Schmelzvorgangs ändern kann. Ferner kann die Lichtbogenspannung gewöhnlich nicht direkt gemessen werden. Wenn die Steuerspannung von Anschlüssen abgeleitet wird, welche mit der Elektrode und dem Tiegel verbunden sind, wird diese Steuerspannung durch den Spannungsabfall über den Kontakten beeinflusst, welche sich beide während dem Schmelzvorgang ändern können. Venn also die Elektrode in eine solche Lage gebracht wird, daß eine konstante Spannung zwischen der Elektrodenstützeinrichtung und der Metallschmelze aufrecht erhalten wird, liegt die Größe des Lichtbogen-
spalts nicht notwendig innerhalb des gewünschten Bereichs. Eine weitere Schwierigkeit bei der Regelung des Elektrodenabstands in Abhängigkeit von der Lichtbogenspannung besteht bei einem vollständigen oder teilweisen Kurzschluß des Lichtbogens. Dieser Zustand ist gewöhnlich von einer Instabilität des Lichtbogens begleitet. Obwohl alle Gründe, welche zu derartigen Kurzschlüssen führen können, nicht vollständig bekannt sind, ist offenbar aufgrund dieser Tatsache ein Regel- oder Steuerverfahren in Abhängigkeit von der Lichtbogenspannung in vielen Fällen nicht zufriedenstellend.
Es wurde bereits vorgeschlagen (ältere Patentanmeldung A k$ 65*» VIIId/21h der gleichen Anmelderin) eine solche Regeleinrichtung für den Elektrodenabstand zu verwenden, durch welche eine Regelung in Abhängigkeit von impulsförmigen Schwankungen
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der Lichtbogenspannung erfolgt. Es wurde nämlich festgestellt, daß der Grundspannung der Lichtbogenspannung impulsförmige Spannungsschwankungen überlagert sind, von welchen jede eine » momentane Erhöhung der Impedanz des Lichtbogenspalte darstellt und während einer kurzen Zeitspanne von beispielsweise kO Millisekunden andauert. Diese SpannungsSchwankungen treten in Gruppen mit einer Wiederholungsfrequenz unterhalb etwa 30 Hz auf, welches die minimale Frequenz irgend eines Velligkeitsgehalts der Gleichspannung ist. Oberhalb einer gewissen Lichtbogenspannung (also bei großem Elektrodenabstand) und unmittelbar nach gewissen Störungen des Lichtbogens, wie beispielsweise bei einem Kurzschluß, treten die Spannungsschwankungen nicht auf. Wenn jedoch der Elektrodenabstand erniedrigt wird, treten die Schwankungen bei anscheinend optimalen Betriebsbedingungen auf. Überraschenderweise können diese SpannungsSchwankungen in einem Servosystem zur Regelung des Elektrodenabstands benutzt werden.
Es wurde also erkannt, daß die Spannung entlang dem Lichtbogen tatsächlich zwei Komponenten aufweist. Die erste Komponente kann als die Grundspannung bezeichnet werden, welche sich aus einem Anoden-Spannungsabfall, Plasma-Spannungsabfall und dem Kathoden-Spannungsabfall zusammensetzt. Bei Betrachtung von Moaentanwerten wird die Änderung dieser Grundspannung mit einer Änderung der Lichtbogenlänge gewöhnlich als der Spannungsgradient des Lichtbogenplasmas bezeichnet. Die zweite Komponente der Lichtbogenspannung soll im folgenden als impulsförmige Schwankung bezeichnet werden. Diese impulsförmigen Schwankungen ergeben sich aus momentanen Erhöhungen der Impedanz entlang dem Spalt. Es wurde festgestellt, daß das Vorhandensein oder das Fehlen dieser
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Impulse einen bedeutsamen Einfluß auf die Sehmelzgeschwindigkeit ausübt, wobei eine sehr geringe Änderung der Scheinleistung des Ofens auftritt. Venn die impulsförmigen Schwankungen während des Schmelzvorgangs vorhanden sind, ist die Schmelzgeschwindigkeit größer. Es wird angenommen, daß dies durch die Entgasung der Metalle während des Schmelzvorgangs mit einer entsprechenden Erhöhung des Drucks im Schmelzraum verursacht wird. Es ist möglich, daß diese Schwankungen ein Anzeichen einer Begrenzung des Lichtbogens auf einem Bereich zwischen der Schmelzelektrode und der Schmelze sind, so daß die Strahlung zu den umgebenden Wänden des Tiegels minimal ist und der Warmefluß aus dem Schmelzbereich ein Minimum aufweist. Wenn der Schmelzvorgang beim Fehlen der Schwankungen und bei einer im wesentlichen konstanten Lichtbogenspannung durchgeführt wird, wird ebenfalls eine gleichförmige Schmelzgeschwindigkeit erzielt, die aber viel kleiner als bei dem Vorhandensein der Schwankungen ist. Ferner kann beim Vorhandensein der Schwankungen die Schmelzgeschwindigkeit erhöht werden, ohne daß eine beträchtliche Erhöhung der Leistungszufuhr auftritt. Unter gewissen Voraussetzungen erniedrigt sich sogar
die Leistungszufuhr bei erhöhter Sehmelzgeschwindigkeit in der Anwesenheit der Schwankungen. Deshalb ist anzunehmen, daß das Vorhandensein der Schwankungen optimale Betriebsbedingungen anzeigt.
Obwohl die vorangegangenen Ausführungen mehr oder weniger auf die Spannungsschwankungen begrenzt sind, welche sich aus momentanen Erhöhungen der Impedanz über dem Lichtbogen ergeben, ergeben offenbar die Impedanzerhöhungen auch Anlass für weitere
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Schwankungen elektrischer Eigenschaften in dem Lichtbogenspalt, wie beispielsweise ebenfalls für Regel- oder Steuerzwecke ausnutzbare Stromschwankungen. Beispielsweise die Stromschwankungen stellen Erniedrigungen des Lichtbogenstroms dar, die in einer Steuereinrichtung in derselben Weise wie die impulsförmigen SpannungsSchwankungen ausgenutzt werden können. Deshalb treten periodische Erhöhungen der Impedanz der Lichtbogenspannung gemeinsam mit jedem ansteigenden Spannungsimpuls und Stromimpuls auf.
Die Schmelzleistung wird einem Lichtbogenschmelzofen durch einen dreiphasigen Wechselstromgenerator zugeführt, dessen Ausgangsgröße gleichgerichtet wird. Die gleichgerichtete Gleichspannung wird dem Ofen zugeführt und enthält deshalb einen Welligkeitsgehalt bei einer Frequenz, welche gewöhnlich über etwa 30 Hz liegt. Wie bereits erwähnt wurde, treten die impulsföraigen Schwankungen mit einer Wiederholungsfrequenz unterhalb 30 Hz auf. Es ist deshalb möglich, die impulsförmigen Schwankungen von dem Welligkeitsgehalt in einem üblichen LC-Filter zu trennen und nur die ausfiltrierten Impulse zu Steuer- oder Regelzwecken zu verwenden.
Obwohl übliche Filter an sich zum Trennen der Schwankungen von dem Welligkeitsgehalt geeignet sind, kann es in gewissen Fällen unerwünscht sein, entsprechende Verfahren zu verwenden. Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Regeleinrichtung für den Elektrodenabstand in Lichtbogenschmelzöfen, welche in Abhängigkeit von impulsförmigen Schwankungen arbeitet, unter Vermeidung bestehender Nachteile und Schwierigkeiten so auszubilden, daß eine übliche Filterschaltung zur Trennung der impulsförmigen Schwankungen von dem Welligkeitsgehalt der Lichtbogenspannung nicht erforderlich 1st.. Ferner soll die Nachweiseinrichtung für de impulsföraigen
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Spannungsschwankungen so ausgebildet werden, daß keine direkte
elektrische Verbindung zwischen der Regeleinrichtung und der Schaltung für die Leistungsversorgung des Ofens erforderlich ist.
Gemäß der Erfindung wird eine Induktionsspule relativ zu einem Leiter so angeordnet, daß sie mit diesem induktiv gekoppelt ist, welcher Leiter den Lichtbogenstrom zu dem Lichtbogenspalt führt oder in welchem Lichtbogenströme induktiv induziert werden. Diese induktive Kopplung kann mit einer um den wassergekühlten Doppelmantel gewickelten Spule erfolgen, die auch um irgend einen Teil der Einrichtung zur Zufuhr von Lichtbogenstrom vorgesehen sein kann, beispielsweise um eine Stromzufuhrschiene, die Elektrode, oder auch den Träger, oder den Verstellmechanismus der Elektrode, wodurch der Lichtbogenstrom geleitet wird. Es ist zu beachten, daß die Größe eines von einem derartigen induktiven Glied erhaltenen Signals von der Windungszahl des induktiven Glieds und der Änderungsgeschwindigkeit des Flusses durch dieses Glied abhängt, Dies bedeutet also, daß die Spannung, die in einer in dem Feld eines stromführenden Glieds angeordneten Spule induziert wird, proportional der Windungszahl der Spule multipliziert mit der Änderungsgeschwindigkeit des Flusses durch die Spie ist. Da die impulsförmigen Spannungsschwankungen eine viel höhere zeitliche Änderung des Flusses als der übliche Welligkeitsgehalt bewirken, hebt das von einer derartigen Spule gemessene Signal das Vorhandensein der Schwankungen hervor und unterdrückt die normalen periodischen Änderungen in der Gleichspannungszufuhr. Das über der induktiven Aufnahneeinrichtung abgeleitete Signal kann deshalb zu Steuer- oder Regelzwecken Verwendung finden, insbesondere für die in der erwähnten Patentschrift beschriebene Regeleinrichtung für den Elektrodenabstand eines Lichtbogenschmelzofens.
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Anhand der Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung, wobei eine induktive Aufnahmeeinrichtung eine der Leistungszuleitungen umgibt, welche mit dem tichtbogenechmelzofen. verbunden ist;
Fig. 2A und 2B graphische Darstellungen der Lichtbogenspannung über dem Lichtbogenspalt beziehungsweise über der induktiven Aufnahmeeinrichtung gemäß der Erfindung; und
Fig. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei welchem die induktive Aufnahmeeinrichtung um den Doppelmantel des Lichtbogenschmelzofens verläuft.
Fig. 1 zeigt einen schematischen Querschnitt durch einen ' Lichtbogenschmelzofen 10. Der Ofen enthält einen leitenden Tiegel 12, der beispielsweise aus Kupfer hergestellt sein kann. Das obere Ende des Tiegels 12 ist durch ein gasdichtes Gehäuse lh abgedeckt, das einen Anschluß 16 für eine nicht dargestellte Vakuumpumpe zum Evakuieren der Kammer 18 aufweist, welche durch den Tiegel 12 und das Gehäuse Ik begrenzt wird. Wahlweise kann die Kammer 18 mit einem inerten Gas gefüllt werden. In jedem Fall wird jedoch das zu schmelzende Metall vor einer Oxydation geschützt. Ein Doppelmantel 20 umgibt den Tiegel 12, welcher zum Durchleiten von Wasser mit Einlaß- beziehungsweise Auslaßstutzen 22 und 24 versehen ist.
Der Tiegel 12 enthält einen Rohblock 26, der aus einer Schmelze 28 angrenzend an das untere Ende einer Elektrode 30 aus dem zu schmelzenden Metall ausgebildet wird. Die Elektrode erstreckt sich von dem Tiegel 12 nach oben und ist an ihrem oberen Ende mit einem hin- und herverschiebbaren Elektrodenträger
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verbunden, der sich durch eine Abdichtung 34 in dem Gehäuse & erstreckt. Der Träger 32 ist mit einer geeigneten Antriebseinrichtung verbunden, die entweder mechanisch oder hydraulisch betätigbar sein kann. Bei diesem AusfUhrungsbeispiel enthält der Elektrodenantrieb 36 einen Zahnstangenantrieb oder einen Schneckentrieb, der über eine Welle 38 mit einem Antriebsmotor 40 verbunden ist. Wenn der Motor 40 in der einen Richtung läuft, wird der Träger 32 und die davon getragene Elektrode 30 aufwärtsbewegt. Wenn der Motor 40 in der anderen Richtung läuft, wird die Elektrode 30 abwärts bewegt. Mit dem Träger 32 ist ein Leiter verbunden, der ebenfalls an den negativen Anschluß eines dreiphasigen Gleichrichters 44 angeschlossen ist. In entsprechender Weise ist der Tiegel 10 über einen Leiter 46 mit dem positiven Anschluß des Gleichrichters 44 verbunden. Der Gleichrichter 44 wird mit dreiphasigem Wechselstrom von einem Wechselstromgenerator 48 gespeist, wie aus der Darstellung ersichtlich ist.
Bei diesem dargestellten Ausführungsbeispiel verursacht der über die Leiter 42 und 46 zugeführte Gleichstrom das Zünden eines Lichtbogens 45 zwischen dem unteren Ende der Elektrode 30 und dem Boden des Tiegels 12, wodurch Wärme entwickelt wird, welche fortschreitend das Ende der Elektrode schmilzt und die Ausbildung der erwähnten Schmelze 28 zur Folge hat. Während des Schmelzens der Elektrode 30 ist es natürlich erforderlich, diese mit Hilfe des Motors 40 und des Elektrodenantriebs 36 nach unten zu bewegen, um den gewünschten Elektrodenabstand aufrecht zu erhalten.
Wie bereits erwähnt wurde, war es bisher üblich, die Lage der Elektrode 30 zum Zwecke der Erzielung eines gewünschten Elektrodenabstands unter Verwendung der Lichtbogenspannung (also des Spannungsgradienten über dem Spalt) zu steuern, welche zwischen
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der Elektrode 30 und dem Rohblock 26 vorhanden 1st. Eine derartige Einrichtung ist in Fig. 1 schematisch dargestellt. Sie enthält im einfachsten Falle eine Lichtbogenspannungs-Steuerschaltung 50, welche über Leiter 52 und 54 mit der Elektrode 30 beziehungsweise dem Tiegel 12 verbunden ist. In der Schaltung 50 wird die Lichtbogenspannung mit einer Bezugsspannung von der Spannungsquelle verglichen. Wenn der Schalter 58 im Vergleich zu der in Fig. 1 dargestellten Lage umgelegt wird, wird die Differenzspannung der Motorsteuerschaltung 60 zugeführt, um die Elektrode 30 zu heben beziehungsweise zu senken. Wenn also die Lichtbogenspannung sinken sollte, nimmt die Größe des Lichtbogenspalts theoretisch ab. Deshalb führt die Schaltung 50 .eine Spannung zu der Motorsteuerschaltung 60, damit der Motor 40 die Elektrode 30 hebt. Wenn die Lichtbogenspannung ansteigen sollte, wird die Größe des Lichtbogenspalts theoretisch größer, und die Schaltung 50 führt der Motorsteuerschaltung 60 ein Signal zu, damit der Motor 40 die Elektrode 30 senkt.
Wie bereits erwähnt wurde, ist die soeben beschriebene Einrichtung zur Regelung des Lichtbogenspalts in Abhängigkeit von der Lichtbogenspannung nicht vollständig zufriednstellend, weil unter anderem nur eine kleine Änderung der Lichtbogenspannung mit der Spaltlänge in dem Bereich üblicher Spaltlängen erfolgt. Die Erfindung betrifft dagegen eine Verbesserung einer Regeleinrichtung für Lichtbogenschmelzöfen, welche in der erwähnten Patentschrift beschrieben ist, wobei impulsförinige Spannungsschwankungen für Regelzwecke ausgenutzt werden. Eine derartige Einrichtung enthält eine« Filter, das beispielsweise an die Leiter 52 und 54 angeschlossen ist, um die SpannungsSchwankungen von dem Velligkeitsgehalt der Gleichspannung von dem Gleichrichter 44 abzutrennen. Dieser Velligkeitsgehalt hat gewöhnlich
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eine Frequenz von etwa 360 Hz. Gemäß der Erfindung werden andererseits die impulsförmigen SpannungsSchwankungen durch eine
» Induktionsspule 62 nachgewiesen, welche.zwischen den impuls förmigen Schwankungen und dem Welligkeitsgehalt unterscheiden kann. Dies kann am besten unter Bezugnahme auf die Fig. 2A und 2B erläutert werden. Fig. 2A zeigt die über den Leitern 52 und 5k auftretende Lichtbogenspannung, während Fig. 2B die Wellenform der in der Spule 62 induzierten Spannung zeigt. Wie bereits erwähnt wurde, beinhalten die Schwankungen Impulse 6k, welche der Grundspannung des Lichtbogens überlagert sind. Jeder dieser Impulse dauert etwa ko Millisekunden an. In charakteristischer Weise treten die Impulse 6k in Gruppen in der dargestellten Weise auf. Vie ferner aus Fig. 2A ersichtlich ist, sind der Grundspannung des Lichtbogens ferner Impulse 65 entsprechend dem Welligkeitsgehalt überlagert, die mit wesentlich größerer Frequenz auftreten, deren Anstiegsgeechwindigkeit jedoch geringer als diejenige der Schwankungsimpulse 6k ist. Dieser Umstand wird dazu ausgenutzt, die Schwankungsimpulse von dem Welligkeitsgehalt durch die Verwendung der Spule 62 zu unterscheiden. Die in einer Spule induzierte Spannung ist gegeben durch die Gleichung;
-.,--- „ d# β s " N dt .»
e = Augenblicksspannung,
N = Wicklungszahl der Spule, und
fi = Fluß in Weber,
Demnach ist die in der Spule 62 induzierte Spannung nicht nur von der Wicklungszahl der Spule sondern auch von der zeit-
Hohen Flußänderung abhängig. Diese ist ihrerseits von der
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Anstiegsgeschwindigkeit der Schwankungsimpulse und der Wellig-
keitsimpulse abhängig. Da die Anstiegsgeschwindigkeit der Schwankungsimpulse Sk viel größer als diejenige der Welligkeitsimpulse ist, sind die in der Spule aufgrund der Schwankungen induzierten Impulse viel st/ärker als die aufgrund der Welligkeitsimpulse induzierten. Dies ist aus Fig. 2B ersichtlich. Die in Fig. 2B dargestellte Wellenform wird entsprechend Fig. 1 einer Spannungs-Nachweisschaltung 66 zugeführt, die beispielsweise einen Abkapper sein kann, welcher zwischen den Schwankungsimpulsen 64 mit größerer Amplitude und den Welligkeitsimpulsen 65 mit kleinerer Amplitude unterscheidet. Nach dem Hindurchtritt durch die Spannungs-Nachweissohaltung 66 werden die Schwankungsimpulse durch einen Iaplsformer 68 und dann zu einem Integrator 70 geleitet, welcher eine stationäre Ausgangespannung an den Leiter'72 liefert, die bei der dargestellten Lage des Schalters 5*8 der Motorsteuerschaltung 60 zugeführt wird. Die Einzelheiten der Schwankungs-Regelschaltung mit den Schaltungen 66,68 und 70 sowie andere und unterschiedliche Steuereinrichtungen mit Ausnutzung der Schwankungen als Regel- oder Steuerparameter sind in der erwähnten Patentschrift näher beschrieben.
In Fig. 3 ist ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, bei welchem die Induktionsspule 62' den Doppelmantel 20 des Tiegels 12 umgibt. Daneben 1st jedoch die Schaltung entsprechend Fig. 1 ausgebildet und deshalb in Fig. 3 nicht besondere dargestellt. Die Anschlüsse der Spule 62« werden entsprechend Fig. mit einer Spannungs-Nachweisschaltung 66 verbunden, so daß die ■. Schwankungeimpulse zur Steuerung der Lage der Elektrode 30 Verwendung
BAD ORIGINAL <
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finden können. Aus diesem Grunde kann die induktive Aufnahmespule mit irgend einem Teil der Vorrichtung induktiv gekoppelt werden, durch welchen der Lichtbogenstrom fließt oder in welchem Änderungen des Lichtbogenstroms induktiv induziert werden.
Obwohl die Erfindung in Verbindung mit speziellen Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, sind entsprechend den vorliegenden Anforderungen und Gegebenheiten zahlreiche andere Ausführungsbeispiele möglich.
Patentansprüche
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Claims (7)

-14'- 7. September 1965 Ε/ΑΧ Meine Akte: 1471 PatentansprücheIJÜJ£/J
1. Lichtbogenschmelzofen, dessen Schmelzelektrode in einen Tiegel ragt und durch eine Antriebseinrichtung verschiebbar ist, mit einer zwischen der Schmelzelektrode und dem Tiegel angeschlossenen Gleichspannungsquelle zur Erzeugung eines Lichtbogens zwischen der Spitze der Schmelzelektrode und einer von dem Schmelzen der Schmelzelektrode herrührenden Schmelze in dem Tiegel, gekennzeichnet durch eine Induktionsspule, welche induktiv mit einem Glied gekoppelt ist, durch welches der Lichtbogenstrom fließt, und durch eine mit der Induktionsspule verbundene Einrichtung, welche*auf darin durch Änderungen des Lichtbogenstroms induzierte wiederauftretende Schwankungen anspricht ,und mit der Antriebseinrichtung zur Steuerung der Lage der Elektrode relativ zu der Schmelze verbunden ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Gleichspannungsquelle ein Wechselstromgleichrichter ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet ,daß der Wechselstrom von einem dreiphasigen Wechselstromgenerator erzeugt wird.
4. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet ,daß die in der Induktionsspule induzierte Spannung aufgrund von wiederauftretenden Impulsen, deren Wiederholungsfrequenz kleiner als die Frequenz irgend eines Welligkeitsgehalts in dem Lichtbogenstrom ist, größer als die. in der Spule aufgrund das Welligkeitsgehalts induzierte Spannung 4.st.
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5. Einrichtung naoh Anspruch 4, dadurch g a ϋε θ a η zeiohnet,da@ die in der induktionsspule mit einer* geringeren Wi. ederfeolmigs frequenz als di© Frequenz des Welligkeitsgöhalts irsdusierten Spansiungsimpuls3 der Impedan?; der Lichtbogenstrecke estspr
6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet ,daß die Induktionsspule induktiv Mit einem Leiter gekoppelt ist, welcher die Gleichspannungftquelle über der Elektrode und dem Tiegel verbindet.
7. Einrichtung naoh einen der Ansprüche 1 bis 5, d a du r c h gekennzeichnet ,daß die Induktionsspule den Tiegel umgibt.
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DE19651565275 1964-09-15 1965-09-10 Lichtbogenschmelzofen Pending DE1565275A1 (de)

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