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Réglage électro-hydraulique de l'électrode des fours à arc.
Dans les fours a arc connus, dans lesquels le dépla- cement de l'électrode se fait au moyen de dispositifs hydrauliques, ce réglage e fait le plus souvent de telle manière que le support d'électrode est soulevé ou abaissé au moyen d'un cylindre :le manoeuvre hydraulique. L'eau sous pression produite dans un groupe de pompe spécial est conduite au cylindre de manoeuvre en passant par un tiroir de distribution.
Ce tiroir :le distribution relie par exem- ple pour le "soulèvement" de l'électrode l'eau sous pression au cylindre :le manoeuvre ('arrivée d'eau") ie sorte que le support d'électrode est soulevé avec l'électrode; pour l'abaissement * le tiroir de distribution relié le cylindre de manoeuvre a l'évacuation (*départ de l'eau*) de sorte que le poids propre du support et :le l'électrode
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fait s'abaisser le piston du cylindre de manoeuvre@
Le tiroir de distribution est commandé à l'aide d'un relais électro-hydraulique qui fonctionne sous la dépen- dance du courant d'électrode, de la tension :
l'électrode ou de ces deux grandeurs* Lorsque l'électrode possède dans le four la position correcte, c'est-à-dire qu'il s'écoule dans l'électrode le courant désiré ("courant nominal"), le tiroir de distribution coupe l'amenée vers le cylindre de manoeuvre et le support d'électro:le reste dans sa position Lorsque le courant d'électrode s'écarte de la valeur nominale, le tirmir de distribution est déplacé au moyen du relais dans une direction telle que l'eau sous pression est amenée au cylindre ou évacuée de celui-ci suivant les besoins; le tirdr de distribution ne revient dans la position neutre que lors- que le courant d'électrode a atteint de nouveau la valeur nominale.
De la réalisation pratique de semblables dispositifs, on constate l'inconvénient que le tiroir de distribution nécessaire, pour se fermer de façon étanche également en cas de pressions hydrauliques :le travail élevées, une force rela- tivement grande pour son mouvement, force qui ne peut pas être fournie directement par le relais électrique* Il y a par conséquent toujours encore dans cette distribution un servo-moteur (tiroir à membrane, tiroir auxiliaire- actionné au moyen d'un liquide sous pression spécial- mécanismes de multiplication ou organes équivalents) qui fournie la force nécessaire pour le déplacement du tiroir de distribution.
Ces dispositifs de réglage hydrauliques ont donc besoin des organes suivants:relais électrique, servo-moteur, tiroir de distribution, cylindre de manoeuvre, groupe de pompe pour le liquide sous pression, éventuellement encore un groupe analogue pour le liquide auxiliaire sous pression,ensuite les conduites de liaison de ces organes entre eux, prmi lesquelles celles vers le cylindre de manoeuvre situé au four @
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sont de longueur considérable. Suivant l'expérience, un semblable appareillage sous pression aussi important entraîne des dépenses considérables et la conservation de cet appa- reillage en bon état de fonctionnement provoque une dépense nullement négligeable en matériel et en main d'oeuvre.
Un dispositif compliqué de cette manière a également pour consé- quence un retard relativement grand du réglage.
On connaît en outre un réglage électro-hydramlique d'électrode pour fours à arc dans lequel la commande du mou- vement de l'électrode est produit par la commande électrique du moteur d'actionnement pour une pompe à piston. Une sembla- ble commande est caractérisée par un moteur très puissant marchant lentement qui, à la manière d'un moteur de train de laminoir, est capable de développer un grand moment de rotation et doit en outre être actionné avec renversement.
Un semblable moteur exige beaucoup de place et est très coti- teux. Il faut également, pourla transmission des mouvements de commande du moteur a l'appareil de poussée hydraulique, un tringlage lourd vu qu'en pratique la pression produite dans l'appareil :le poussée par le piston ne peut pas être fort différente de la pression exercée par le plongeur qui produit le déplacement des électrodes.
La présente invention concerne un dispositif de ré- glage électro-hydraulique d'électrode dans lequel le dépla- cement de l'électrode est produit par la variation :le la pression statique d'un liquide, la variation de pression se faisant par une pompe rotative dont le nombre de tours est réglé de pré fé rence sous la dépendance du courant d'électrode et/ou de la tension d'électrode. La pompe rotative peut être actionnée par un moteur qui est commandé par l'intermédiaire d'un relais sous la dépendance des valeurs électriques de l' arc.
On choisit :le préférence, une pompe telle et un moteur de commande tel que la pression statique produite par la pompe rotative est approximativement proportionnelle a son
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nombre de tours et que le nombre de tours est approximativement proportionnel à l'énergie envoyée au moteur de commande. On obtient de cette manière un dispositif de réglage qui travaille sous la dépendance proportionnelle des valeurs électriques de l'arc.
La caractéristique :le la nouvelle commande est un petit moteur de commande à marche rapide pour la pompe à roue à ai- lettes, et un avantage important consiste en ce qu'on peut em- ployer un moteur non réversible. De semblables moteurs néces- sitent peu de place et sont relativement peu coûteux. Un autre progrès technique du nouveau dispositif :le commande consiste outre la réalisation plus simple et plus facile de toute l'installation et la diminution --le frais qui en résulte, en une amélioration notable de l'opération -'Le commande.
Taudis que dans les réalisations connues, les grandes masses du moteur lourd, du tringlage, etc... doivent recevoir des accélérations et des ralentissements avec changement de sens, ce qui implique une dépense de force inutile et a pour effet que le dispositif :le commande ne suit lesvariations des conditions de l'arc qu'avec une grande inertie, le nouveau mode de commande présente une amélioration considérable de la sensibilité. Par une variation minime du nombre de tours du moteur de la pompe rotative, on peut effectuer un réglage extrêmement précis de la position des électrodes.
Si 1' on fait varier par exemple le nombre de tours du moteur :le 1500 à 1450 tours par minute, à ceci correspond une variation minime seu- lement en-dessous du piston de pompe, de sorte que la minime variation de pression du liquide trouble l'état d'équilibre qui est provoqué par l'action antagoniste du poids du tringlage et de l'électrode, jusqu'à ce que 1 'état d'équilibre soit e nouveau rétabli après un déplacement minime de l'électrode.
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L'invention est décrite ci-dessous à t&tre d'exemple à l'aide d'un dessin schématique.
Le moteur A, réglable dans de larges limites pour ce qui concerne son nombre de tours, actionne une pompe c à roue à ailettes qui se trouve dans un récipient D qui est établi à la manière d'un cylindre par-dessus lequel le piston E est engagé. L'arbre,de commande passe à travers le fond du cylin- dre D à l'aide de la boîte à bourrage B. Le piston 35 est relié au moyen 3'un tringlage au support :l'électrode F qui porte l'électrode G s'étendant dans le four à arc L.
Le dessin montre, comme exemple de réalisation, un réglage de l'électrode qui fonctionne sous la dépendance du courant d'électrode s'écoulant dans la ligne H du transfor- mateur M vers J'électrode G; la ligne de retour du courant délectrode au transformateur n'est pas représentée sur la figure. Le transformateur de courant des barres J, placé dans la ligne H, alimente le " relais d'électrode * K représenté schématiquement aussi.
Ce relais règle l'amenée d'énergie au moteur de commande A et par conséquent son nombre de tours sous la dépendance de la grandeur électrique à régler du four (courant, tension ou puissance) de telle manière quela pression :le liquide produite par la pompe rotative se trouve dans un rapport déterminé avec la grandeur électrique à régler de l'arc.
Le fonctionnement de l'installation de com- mande représentée à titre d'exempt au dessin est le suivant:
Le relais électrique K est réglé de telle manière que le moteur A possède, pour le courant nominal dans l'électrode et dans la ligne H, le nombre de tours pour lequel la.pression de liquide produite par la pompe à roue % ailettes et par con- séquent la force avec laquelle le piston E refoule vers le haut, maintiennent en équilibre le piston E, le tringlage F et l'électrode G, L'électrode reste donc au repos.
Lorsque le courant d'électrode augmente le moteur A reçoit plus d'énergie électrique par la commande du relais K, de sorte que son nombre @
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de tou rs ainsi que celui de la pompe rotative augmente et par conséquent la pression de liquide exercée sur le piston E s'accroit et l'électrode G est soulevée par le tringlage ?.De ce fait lecourant amené à l'électrode diminue jusqu'à ce que la valeur nominale soit de nouveau atteinte. L'élec- trode reste alors dans cette position.
Inversement, lorsqu'on descend en-dessous de l'intensité nominale, le nombre de tours du moteur A diminue et la pression produite par pompe à roue à ailettes C devient plus petite, de sorte que l'élec- trode s'abaisse par suite du poids propre plus considéra- ble du piston, du tringlage et :le l'électrode jusqu'à ce que de nouveau le courant nominal et par conséquent le nombre de tours nécessaire de la: pompe soient atteints. Il est à remarquer que le poids de l'électrode est minime en compa- raison de celui du piston et du tringlage, de sorte que la consommation d'électrode pendant le temps de traitement d'une charge est pratiquement sans influence sur la commande.
Avant chaque nouvel.le charge du four, l'usure de l'électrode par combustion peut être compensée par un réglage du relais K, de manière qu'à l'arc on ait les conditions électriques effectivement désirées*
Le nouveau dispositif est très sensible dans son fonc- tionnement et répond rapidement aux changements:On peut voir que lors 3'une augmentation de grandeur correspondante du nombre de tours du moteur de commande A eu-delà du nombre de tours nominal, on arrive à de très grandes vitesses de levée et qu'on obtient par conséquent en cas de fortes varia- tions de courant de l'arc une élimination excessivementrapide de ces variations de courant.
Par l'intercalation d'un mé- canisme de multiplication à liquide, on peut produire malgré une petite puissance du moteur des forces de soulèvement très considérables avec des vitesses minimes d'ailleurs de soulè- vement, de sorte que la nouvelle installation de commande est utilisable également pour les fours les plus. grands. En
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comparaison des systèmes de réglage hydrauliques connus, le nouveau dispositif est notablement plus simple car il supprime l'ensemble du groupe de pompe, le servo-moteur et les condui- tes de liaison. Par la suppression des conduites de liaison, on diminue considérablement le danger de gelée, ce qui im- plique un nouveau progrès considérable du nouveau dispositif.
Un autre avantage consiste en ce que le relais n'agit pas d'abord sur le tiroir de distribution des dispositifs de régla- ge hydrauliques connus mais commande directement l'énergie électrique amenée au moteur d'actionnement.
R e v e n d i c a t i o n s .
1/Dispositif électro-hydraulique de réglage de l'électrode pour fours à arc, d ns lequel le déplacement de l'électrode est produit par la variation de la pression statique d'un liquide, caractérisé'en ce que la variation de pression se fait par une pompe rotative dont le nombre de tou rs est réglé de préférence sous la dépendance du courant d'électrode et/ou de la tension d'électrode.
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Electro-hydraulic adjustment of the arc furnace electrode.
In known arc furnaces, in which the displacement of the electrode is effected by means of hydraulic devices, this adjustment is most often done in such a way that the electrode support is raised or lowered by means of a cylinder: the hydraulic maneuver. The pressurized water produced in a special pump unit is led to the operating cylinder through a distribution spool.
This slide: the distribution connects for example for the "lifting" of the electrode the pressurized water to the cylinder: the operation ('water inlet ") ie so that the electrode support is lifted with the electrode; for lowering * the distribution spool connected the operating cylinder to the outlet (* water outlet *) so that the self-weight of the support and: the electrode
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lowers the piston of the operating cylinder @
The distributor spool is controlled by means of an electro-hydraulic relay which operates depending on the electrode current, on the voltage:
the electrode or both of these quantities * When the electrode has the correct position in the oven, that is to say that the desired current ("nominal current") flows through the electrode, the slide distribution cuts the supply to the operating cylinder and the electro support: the rest in its position When the electrode current deviates from the nominal value, the distribution tirmir is moved by means of the relay in one direction such that the pressurized water is supplied to the cylinder or discharged therefrom as required; the distribution rod does not return to the neutral position until the electrode current has again reached the nominal value.
From the practical realization of such devices, one notes the drawback that the distributor spool necessary, to close tightly also in the event of hydraulic pressures: high work, a relatively large force for its movement, a force which does not cannot be supplied directly by the electric relay * There is therefore always still in this distribution a servo-motor (diaphragm spool, auxiliary spool - actuated by means of a special pressurized liquid - multiplication mechanisms or equivalent components) which provides the force necessary to move the distributor spool.
These hydraulic adjustment devices therefore need the following components: electrical relay, servo motor, distribution spool, operating cylinder, pump group for the pressurized liquid, possibly a similar group for the auxiliary liquid under pressure, then the connecting pipes between these components, including those to the operating cylinder located in the oven @
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are of considerable length. According to experience, such a large pressure apparatus of this kind entails considerable expenditure and the keeping of this apparatus in good working order causes a by no means negligible expense in material and labor.
A device complicated in this way also results in a relatively large delay in adjustment.
In addition, an electro-hydraulic electrode adjustment for arc furnaces is known in which the control of the movement of the electrode is produced by the electrical control of the actuating motor for a piston pump. A similar drive is characterized by a very powerful, slow-running motor which, like a rolling mill motor, is capable of developing a large torque and furthermore must be operated with overturning.
Such an engine requires a lot of space and is very expensive. For the transmission of the motor control movements to the hydraulic thrust device, a heavy linkage is also necessary, given that in practice the pressure produced in the device: the thrust by the piston cannot be very different from the pressure. exerted by the plunger which produces the displacement of the electrodes.
The present invention relates to an electro-hydraulic electrode adjustment device in which the displacement of the electrode is produced by the variation: the static pressure of a liquid, the pressure variation being effected by a pump. rotary whose number of turns is preferably set in dependence on the electrode current and / or the electrode voltage. The rotary pump can be operated by a motor which is controlled via a relay depending on the electrical values of the arc.
We choose: the preference, such a pump and a control motor such that the static pressure produced by the rotary pump is approximately proportional to its
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number of revolutions and that the number of revolutions is approximately proportional to the energy sent to the drive motor. In this way, an adjustment device is obtained which works in proportion to the electrical values of the arc.
The feature: the new drive is a small, fast running drive motor for the vane pump, and an important advantage is that a non-reversible motor can be used. Similar motors require little space and are relatively inexpensive. Another technical progress of the new device: the control consists in addition to the simpler and easier realization of the whole installation and the reduction - the resulting costs, in a notable improvement in the operation - the control.
Slums that in the known embodiments, the large masses of the heavy engine, of the linkage, etc. must receive acceleration and deceleration with change of direction, which implies an unnecessary expenditure of force and has the effect that the device: the control only follows variations in arc conditions with high inertia, the new control mode has a considerable improvement in sensitivity. By a minimal variation of the number of revolutions of the motor of the rotary pump, one can carry out an extremely precise adjustment of the position of the electrodes.
If one varies for example the number of revolutions of the engine: 1500 to 1450 revolutions per minute, this corresponds to a minimal variation only below the pump piston, so that the minimal variation in liquid pressure disturbs the equilibrium state which is caused by the antagonistic action of the weight of the linkage and the electrode, until the equilibrium state is re-established after minimal displacement of the electrode.
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The invention is described below by way of example with the aid of a schematic drawing.
The motor A, adjustable within wide limits as regards its number of revolutions, actuates a pump c with a vane wheel which is in a receptacle D which is established like a cylinder over which the piston E is engaged. The control shaft passes through the bottom of the cylinder D with the aid of the stuffing box B. The piston 35 is connected by means of a linkage to the support: the electrode F which carries the electrode G extending into the arc furnace L.
The drawing shows, as an exemplary embodiment, an adjustment of the electrode which operates under the dependence of the electrode current flowing in the line H from the transformer M to the electrode G; the return line of the electrode current to the transformer is not shown in the figure. The current transformer of the bars J, placed in the line H, supplies the "electrode relay * K shown schematically as well.
This relay regulates the supply of energy to the control motor A and consequently its number of revolutions depending on the electrical quantity to be regulated of the furnace (current, voltage or power) in such a way that the pressure: the liquid produced by the rotary pump is in a determined relation with the electric quantity to be regulated of the arc.
The operation of the control installation shown as an exemption in the drawing is as follows:
The electric relay K is adjusted in such a way that the motor A has, for the nominal current in the electrode and in the line H, the number of revolutions for which the liquid pressure produced by the impeller pump% vanes and by Consequently, the force with which the piston E pushes upwards keeps the piston E, the linkage F and the electrode G in balance. The electrode therefore remains at rest.
When the electrode current increases the motor A receives more electrical energy by the control of the relay K, so that its number @
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as well as that of the rotary pump increases and consequently the pressure of liquid exerted on the piston E increases and the electrode G is lifted by the linkage?. Therefore the current supplied to the electrode decreases until until the nominal value is reached again. The electrode then remains in this position.
Conversely, when one drops below the rated current, the number of revolutions of the motor A decreases and the pressure produced by the vane pump C becomes smaller, so that the electrode is lowered by as a result of the greater self-weight of the piston, the linkage and: the electrode until again the nominal current and consequently the necessary number of revolutions of the: pump are reached. It should be noted that the weight of the electrode is minimal compared to that of the piston and the linkage, so that the electrode consumption during the processing time of a load is practically without influence on the drive.
Before each new load of the furnace, the wear of the electrode by combustion can be compensated by an adjustment of the relay K, so that the electric conditions actually desired *
The new device is very sensitive in its operation and responds quickly to changes: It can be seen that with a corresponding increase in the number of revolutions of the control motor A beyond the nominal number of revolutions, we arrive at very high lifting speeds and that, therefore, in the event of large variations in the arc current, an excessively rapid elimination of these variations in current is obtained.
By inserting a liquid multiplication mechanism, despite low engine power, very considerable lifting forces can be produced with minimal lifting speeds, so that the new control system is usable also for most ovens. big. In
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Comparison of known hydraulic adjustment systems, the new device is notably simpler because it eliminates the entire pump unit, the servomotor and the connecting pipes. By eliminating the connecting pipes, the danger of freezing is considerably reduced, which implies a further considerable progress of the new device.
Another advantage consists in that the relay does not first act on the distribution spool of known hydraulic regulating devices but directly controls the electrical energy supplied to the actuating motor.
R e v e n d i c a t i o n s.
1 / Electro-hydraulic device for adjusting the electrode for arc furnaces, in which the displacement of the electrode is produced by the variation of the static pressure of a liquid, characterized in that the pressure variation is performed by a rotary pump, the number of turns of which is preferably adjusted in dependence on the electrode current and / or the electrode voltage.