Metalle, insbesondere Stahl, werden in Schmeizaggregaten regetmäß-ig durch einen Lichtbogen geschmolzen und erwärmt. Diese elektrisch betriebenen Schmelzaggregate, insbesondere Elektrolichtbogenöfen, werden mit Gleichstrom, Wechselstrom oder Drehstrom betrieben. Üblicherweise wird hierzu mindestens eine Elektrode eingesetzt, die durch den Ofendeckel hindurchgeführt in das Ofengefäß hineinragt, während die übrigen Elektroden entsprechend der ersten vorgesehen oder im Boden des Schmeizgefäßes angeordnet sind.

Aus DE-OS 25 10 326 ist ein Lichtbogenofen zum Schmelzen und Feinen von Metall, insbesondere von Stahlschrott, bekannt, bei dem der Ofen mit einer Gleichspannungsquelle betreibbar ist und mindestens eine Elektrode einer Polarität aufweist, die in einem Behand) ungsgefäß. zum Zwecke der Berührung mit der Charge montiert ist und eine weitere Anzahl von Elektroden entgegengesetzter Polarität aufweist, die oberhalb der Charge in das Gefäß, hineinragen. Die erforderliche elektrische Leistung wird bei diesem bekannten Ofen über einen in Stern-Dreieck geschalteten Transformator zugeführt, dessen Sekundärwicklungen mit den jeweiligen Phasen getrennt an den Phaseneingang eines Doppelwellengleichrichters angeschaltet sind.

Bei dieser bekannten Speisung des Lichtbogens sind weder Vorrichtungen zur Verhinderung von Rückwirkungen auf das Netz vorgesehen, noch kann die elektrische Leistung zum Einschmelzen der Charge beliebig eingestellt werden.

Aus DE 41 18 756 C2 ist ein Gleichstromlichtbogenofen mit einer in das Ofengefäß hineinragenden als Kathode ausgebildete Elektrode und mindestens zwei Bodenelektroden bekannt, wobei die Elektroden über Stromleitungen mit steuerbaren Gleichrichtern verbunden sind. Als Gleichrichter werden mindestens zwei 6-polie Thyristorsätze eingesetzt.

Der Gegenstand dieses Dokumentes widmet sich dem Problem der Beeinflussung des Lichtbogens beim Gleichstromlichtbogenofen und nimmt hierfür andere systembedingte Nachteile, wie z. B. die unerwünscht hohen Netzrückwirkungen sowie einen schlechten elektrischen Wirkungsgrad und eine eingeschränkte Anlagenverfügbarkeit in Kauf.

Aus DE 195 36 545 ist eine Einrichtung zur Gleichstromversorgung eines Schmeizaggregates bekannt, die sich dem Problemkreis der Verbesserung der Netzrückwirkungen von Thyristorstellern widmet. Aus dieser Schrift ist es bekannt, Einfluß auf die Rückwirkungen mit Hilfe von steuerbaren Zündwinkeln zu nehmen, wobei die auftretenden Netzrückwirkungen nur eingeschränkt zu verbessern sind.

Nachteil dieser Lösung ist eine eingeschränkte Verfügbarkeit der Schmelzleistung bei Ausfall von Bauteilen. Weiterhin treten bei der gewählten Art der unsymmetrisch angesteuerten Zündwinkel bei Thyristorstellern zwischenharmonische Oberwellenströme auf, die eine unerwünschte Netzbelastung darstellen.

Aus EP 0 429 774 A1 ist eine Einrichtung bekannt, die sich dem Problem der Reduzierung von Netzrückwirkungen von Drehstromöfen widmet. Hierfür wird eine steuerbare im Eingangskreis des versorgenden Drehstromtransformators geschaltete Drossel vorgeschlagen.

Mit dem aus dieser Schrift bekannten Gegenstand kann jedoch nur in bestimmten Grenzen die Netzrückwirkungen reduziert werden, da die Leistungsgröße der eingangsseitig geschalteten Drossel einen Einfluß auf das prozeßtechnische Verhalten des Lichtbogens nimmt. Somit sind normalerweise zusätzliche Einrichtungen erforderlich, um die Netzrückwirkungen auf das erforderliche Maß zu mindern.

Die Erfindung hat zum Ziel, ein Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung zur Speisung eines Lichtbogens zum Schmelzen von Metall, insbesondere Stahl, zu schaffen, bei dem mit einfachen und konstruktiven Mitteln Netzrückwirkungen auf ein Minimum reduziert werden, eine Erhöhung des elektrischen Wirkungsgrades erreicht und gleichzeitig die Betriebsmittelnutzungszeit des Schmeizaggregates gesteigert wird.

Die Erfindung erreicht dieses Ziel durch die Merkmale des Verfahrensanspruchs 1 und des Vorrichtungsanspruchs 8.

Erfindungsgemãß wird der von einer Drehstromquelle aus dem Netz entnommene elektrische Strom auf mindestens zwei zueinander parallel angeordnete Stromversorgungsmodule aufgeteilt.

Die einzelnen Stromversorgungsmodule weisen in Reihe geschaltet der Stromrichtung folgend eine ungesteuerte Drehstrombrücke, einen Gleichstromzwischenkreis und eine Transistoreinheit auf. In jedem einzelnen Stromzweig wird der Strom von der Drehstrombrücke als Gleichstrom eingespeist und in den einzelnen Gleichstromzwischenkreisen zwischengespeichert. Die gleichgerichteten Teilstromkreise werden anschließend durch die Transistoreinheiten einzeind gesteuert und über Stromführungen den einzelnen Elektroden zu-bzw. von diesem rückgeleitet.

Die Speicherkapazität der einzelnen Gleichstromzwischenkreise sind so ausgebildet, daß die durch den Betrieb des Lichtbogens bzw. der Lichtbögen entstehenden Spannungsschwankungen kompensiert werden. Hierdurch ist eine gleichförmige Belastung des speisenden Netzes gewährleistet. Die einzelnen Strommodule sind in ihrem Aufbau und in der gewählten Anzahl so ausgestaltet, daß die Blindleistungsaufnahme der Stromversorgungseinheit konstant gehalten werden kann.

Weiterhin werden die Stromversorgungsmodule in ihrer Anzahl so gewählt, daß bei Betriebsmitte ! störung bei der gezielten Herausnahme einzelner Module oder Bauteile eine kontinuierliche Fortsetzung des Prozeßes ohne Einschränkung der geforderten Leistung möglich ist.

Die Transistoreinheiten jedes Stromversorgungsmoduls sind in einer vorteilhaften Ausgestaltung mit Bauteilen versehen, mit denen die Stromhöhe und Stromform bei

konstantem Leistungsfaktor des speisenden Netzes entsprechend der während des Schmelzprozesses erforderlichen Leistung steuerbar ist.

Weiterhin sind die Transistoreinheiten jeweils an eine Regeleinheit angeschlossen, mit der Einfluß auf die Stromart genommen wird. Erfindungsgemäß ist es möglich, mit der vorgeschlagenen Stromversorgung sowohl Gleichstrom, einphasigen Wechselstrom oder auch dreiphasigen Wechselstrom zu erzeugen.

Das über Stromleitungen mit der Stromversorgung verbundene Schmeizaggregat weist entsprechend der Stromart Elektroden auf, die entweder in das Ofengefäß hineinragen oder auch als Bodenelektrode ausgestaltet sind.

Die Stromversorgungsmodule können einzeln oder gruppenweise an in der Phase verschobenen Drehstromquellen angeschlossen werden und verbessern somit die daraus ergebenen Netzrückwirkungen in Form geringerer Oberwellenströme aufgrund der Charakteristik einer n x 6-pulsigen Schaltungsart.

Ein Beispiel der Erfindung ist in der beigefügten Zeichnung dargelegt. Dabei zeigen Figur 1 die Stromversorgung in Form des Gleichstroms, Figur 2 die Stromversorgung in Form von einphasigem Wechselstrom, Figur 3 die Stromversorgung in Form von Drehstrom.

Die Figuren 1 bis 3 zeigen ein Schmeizaggregat 11, welches ein Gefäß 12 mit einem Boden 13 aufweist, und in das Schmelze S eingefüllt ist. In das Gefäß sind Elektroden 21 und/oder 22 und/oder 23, wobei in der Figur 1 eine Bodenelektrode 24 im Boden 13 des Schmeizaggregates 11 vorgesehen ist.

In allen drei Figuren ist eine Drehstromquelle 91 vorhanden, die mit einem nicht weiter dargestellten Netz verbunden ist. Die Drehstromquelle 91 ist mit mindestens zwei Stromversorgungsmodulen 41 und 42 und ggf. bis 4n verburiden. Jedes Stromversorgungsmodul 41 bis 4n weist in Reihe geschaltet eine Drehstrombrücke 51 bis 5n, einen Zwischenkreis 61 bis 6n und eine Transistoreinheit 71 bis 7n.

Ausgangsseitig sind die Transistoreinheiten 71 bis 7n über Stromführungen 31 hin und 34 rück sowie Stromführungen 32,33 und 35 jeweils hin und rück verbunden.

Darüber hinaus sind die Transistoreinheiten 71 bis 7n regeltechnisch mit einer Regeleinheit 81 verbunden und zwar in Figur 1 für Gleichstrom und in den Figuren 2 und 3 für Wechselstrom bzw. Drehstrom.

In der Figur 2 ragen in das Ofengefäß 12 die Elektroden 21 und 22, die über die Stromführungen 32 und 33 mit den Transistoreinheiten 71 bis 7n verbunden sind. Die einzelnen Transistoreinheiten 71 bis 7n besitzen Bauteile 82, mit denen die Stromhöhe bei konstantem Leistungsfaktor entsprechend der während des Schmeizprozeßes erforderlichen Leistung steuerbar sind.

In der Figur 3 ragen insgesamt drei Elektroden 21 bis 23 in den Ofengefäß 12 hinein, die über Stromführungen 32,33 und 35 mit den jeweiligen Transistoreinheiten 71.1, 71.2 und 71.3 bis 7n. 1,7n. 2 und 7n. 3 in Verbindung stehen.

Weiterhin sind die Transistoreinheiten 71.1 bis 7n. 3 regelungstechnisch mit der Regelvorrichtung 81 verbunden, mit denen Wechselströme bildbar sind, deren Summe 3-phasige Wechselströme bildend über jeweils die drei Stromzuführungen 32,33 sowie 35 mindestens drei im Gefäß 12 vorgesehenen Elektroden 21 bis 23 sowohl zu- wie auch rückführbar sind.

Positionsliste Schmeizen 11 Schmeizaggregat 12 Gefäß 13 Boden Elektrodeneinrichtung 21 1. Elektrode bzw. Elektrodensatz 22.2. Elektrode bzw. Elektrodensatz 23.3. Elektrode bzw. Elektrodensatz 24. Bodenelektrode bzw. Bodenelektrodensatz Stromzuführung 31 1. Stromzuführung hin 32.1. Stromzuführung hin/rück 33.2. Stromzuführung hin/rück 34.2. Stromzuführung rück 35.3. Stromzuführung hin/rück 36.3. Stromzuführung rück Module 41 bis 4n 1. bis n-tes Stromversorgungsmodul Brücken 51 bis 5n 1. bis n-te Drehstrombrücke Zwischen kreise 61 bis 6n 1. bis n-ter Gleichstromzwischenkreis Transistor 71 bis 7n 1. bis n-te Transistoreinheit Regeln 81 Regeleinheit 82 Bauteile zur Stromregelung Quelle 91 Drehstromquelle