用于运行电弧炉的方法和电弧炉的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及用于运行电弧炉的方法和电弧炉。
【背景技术】
[0002] 电子电弧炉是一种用于熔化和回收钢废料的成套设备。根据钢的多种应用领域， 在这样的电弧炉中使用广泛范围的废料。在此，废料可以以刨花和细金属丝直至重的载体 或者甚至具有数吨重量的结瘤的形式被输送给电弧炉。
[0003] 在常规的电弧炉的情况下，在熔化过程开始时将废料作为松散的细碎装进电弧炉 中。该细碎可以由一个或者多个电弧非常高效地熔化，因为细碎包围电弧并且因此吸收辐 射能量。
[0004] 在此，在熔化阶段中期望废料的广泛的熔化。即一旦电极的周围环境自由熔化，则 涡流的废料塌陷的危险上升，其中废料沿电极方向后续滑移并且可能引起电极断裂。出于 该原因，在熔化阶段中以尽可能高的次级电压(现今典型地是:至1200V)运行现代电子电弧 炉，由此产生长的电弧并且实现在长的电弧的影响区域中废料的广泛的熔化。实现了熔化 时间缩短并且降低了电极断裂的风险。
[0005] 在较老的电子电弧炉一一所述电子电弧炉的炉变压器相比现代设备具有更小的 电压级(通常对于较老的设备:最大800V次级电压)一一中，通过常规方式不能够实现废料 的这样的广泛的熔化。
[0006] 在废料部分熔化掉之后存在已熔化的钢的液态池，通常众多还更大的还待熔化的 废料块可能位于所述液态池中。所述废料块不再被一个/多个电弧直接达到。因此，所述废 料炔基本上仅仅通过邻近的液态池的对流来熔化。因为熔池的温度仅仅略微位于液相线温 度之上并且池运动是小的，所以该熔化需要相对多的时间。
[0007] 尤其在非常大的废料块的情况下，所需的过程时间增加，使得熔化过程的效率下 降。存在以下风险:各个废料块直至出钢还未完全熔化，在最差的情况下所述废料块堵塞出 钢口。
[0008] 除常规的利用篮筐式装料的电弧炉之外，在以下电弧炉中也出现所述现象，其中 装料通过井或者连续地进行。必要时甚至放大该效应，因为全部进料被引入到炉器皿的有 限区段中。该区段是预定的冷部位。
【发明内容】
[0009] 因此，本发明的任务是说明一种用于运行电弧炉的方法以及一种电弧炉，其中避 免了这些缺点并且改善了待熔化的钢的熔化过程。
[0010] 根据本发明，最先提到的任务通过具有专利权利要求1的特征的用于运行电弧炉 的方法来解决。因此，在具有至少一个用于产生电弧的电极的电弧炉的运行中实现了输送 给电极的电流的额定值围绕预给定的基值的振荡。
[0011] 在此，在本发明的意义上，不仅输送给所述电极的电流的额定值的从预给定的基 值出发并且又返回到所述基值的变化而且输送给所述电极的电流的额定值围绕预给定的 基值的周期性变化在此理解为"振荡"。
[0012]输送给所述电极的电流的额定值的这样的振荡或者调整(Vertrimmung)能够实现 对电极上的电弧长度的影响。在电极上的电弧的有针对性的加长(在同时缩短在必要时其 他存在的电极上的电弧的情况下)在熔化运行中一一在合适的交替控制的情况下一一导致 提高的环绕的辐射功率。因此，特别是即使在较老的设备中，尽管炉变压器的低的存在的次 级电压也能够实现废料的广泛的熔化。
[0013]由此实现了熔化时间的缩短和废料塌陷危险的降低。一旦形成熔池，此外可以借 助这样运行的电弧炉产生合适的池运动，所述池运动明显改善了对流的热传递，从而实现 了废料的均匀的并且快速的熔化。
[0014]因此，根据本发明的方法在以下整个熔化过程上是有利的，所述熔化过程从在炉 中存在废料开始，经过存在熔池和废料直至完全溶解熔池中的废料。
[0015]在此，当振荡周期性地进行时，对于所述方法被证明是适用的。因此，在多个电极 的情况下，能够实现经加长的电弧从一个电极到下一个电极的游走。在此，在废料熔化阶段 中的周期频率f尤其是〇. 〇5Hz至0.2Hz。
[0016]以经加长的电弧在具有特别大的废料部分的炉区域中的延长的停留时间是可能 的，其中较快速地通过具有较小的、可较快熔化的废料部分的其余区域。由此能够实现炉的 温度变化过程中的均匀化并且因此又能够实现更均匀的和更快速的熔化。在此尤其根据从 熔化阶段开始起所计数的短路的数目和/或根据熔池的已经实现的平均辐射分布和/或根 据冷却元件的当前壁热负荷来确定在炉空间的确定区域中的停留时间。
[0017] 特别优选地，所述电弧炉包括三个电极并且相应的电流具有120°的相移。
[0018] 通过相继在三个电极中的每一个上的电流I的额定值的振荡，有针对性地在分别 涉及振荡的电极上产生更长的电弧并且在未涉及的电极上产生与此相对地更短的电弧。这 尤其通过阻抗调整到电极调节的(大多对称的）阻抗额定工作点上来实现。由此移动三导体 次级电压系统的星形接点，使得确定的相承担另一相电压的电压地获得直至1.5倍的电压 提尚。
[0019] 为了在数学上描述该效应，下面引入电极的所谓辐射指数RE。
[0020] RE=U arc *Parc, 其中，Uarc=电极上的电压 并且Par。=电极的功率 通过辐射指数能够以简化的模型塑造电弧长度和电弧的熔化效果。在此，辐射指数的 提高简化地对应于电弧加长。在此，为了提高电极上的辐射指数所需的阻抗调整是与旋转 场相关的。在此可以调节阻抗额定值，使得在一个电极上的辐射指数的提高通过在其他电 极上的对称的、即分别相同的下降来实现。
[0021] 对称的辐射提高的例子因此是： RE(电极 1)=120% RE (电极2 )=90% RE (电极3 )=90% 在此，电极1上的电弧加长并且电极2和3上的电弧缩短，更确切地说，以相同程度缩短。
[0022] 这样的辐射指数调整在起初的熔化阶段中被限制到最大20%。测量已经得出，15% 的阻抗调整引起在具有经加长的电弧的电极上的约20%的辐射提高。附加的调整引起到炉 中的总功率输入的降低。辐射动态性的高度的预先规定在此可以合理地通过在炉运行程序 的相应步骤中的辐射指数预先规定和/或根据当前的变压器级和/或根据当前的曲线号和/ 或根据谐波的分析来实现。"曲线号"在此理解为变压器级的确定的工作点，其中对于一个 变压器级可以调节不同的工作点。在此，可以实现变压器级的确定的曲线号到运行程序的 固定分配，其中进行辐射指数调整或者不进行辐射指数调整。
[0023] 三个电极沿其纵轴线方向看尤其布置在一个圆周线上并且在电弧炉中的较长的 电弧反复环绕由所述圆周线包围的区域。这能够通过在三个相中调整模式的循环交换来实 现，其中每个电极相继通过辐射提高。形成长的电弧，该电弧从电极到电极地游走并且因此 几乎环绕电极包。
[0024] 优选地，相应地在电弧炉中存在废料并且通过所述电流I的额定值的振荡有针对 性地实现由电弧产生的辐射功率的增大。
[0025]此外优选地，在电弧炉中存在熔池并且通过所述电流I的额定值的振荡有针对性 地产生所述熔池在电弧炉中的运动。在此，尤其有针对性地产生所述熔池的(沿至少一个电 极的纵轴线方向来看)环绕所述至少一个电极的运动。该搅拌运动显著支持熔化过程。 [0026] 在此，这基于以下认识： 通过电弧炉的电极产生的电弧是等离子体射流，所述等离子体射流具有冲量。该冲量 作用于液态钢池，由此引起池凹陷进而池运动。力作用F在此与电弧电流的有效值比例过量 地，即与输送给电极的电流I比例过量地增加。在此，力F与1 2成比例。
[0027] 通过输送给电极的电流I的额定值围绕预给定的基值的振荡和因此有针对性地还 有电弧电流的有效值的振荡，现在使池表面置于振动中。通过该振动可以产生合适的池运 动，由此改善对流的热传输。合适的池运动优选地可以通过以下方式产生，即周期性地、尤 其以在0.2Hz和2Hz之间的周期频率实现所述振荡。
[0028] 对流的热传输的进一步改善在三相电电弧炉中除了合适的周期频率的选择以外 也通过输送给电极的相应的电流的合适相位来实现，所述三相电电弧炉包括三个尤其成三 角形地布置的电极或者电弧。
[0029]在常规三相电电弧炉的运行中，在液态池中，电弧非常稳定地在池表面上燃烧。在 该运行方式中几乎不出现输送给电极的电流的有效值的波动。由电弧的IOOHz(双倍的电网 频率)转动决定地，可以激励轻微的池运动。该通过各个电流的相移引起的效应现在可以通 过电弧炉的根据本发明的运行附加地用于产生池运动。
[0030] 通过输送给电极的电流的额定值围绕预给定的基值的根据本发明的振荡并且通 过相应电极的各个电流的附加的相移可以实现相对于电弧炉的常规运行增强的转动并且 因此实现池的运动。于是，相应电极的各个电流例如具有以下公式： 1=? + AlSi η(2ττ￡