JPH02420B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電気冶金に関するものであり、さらに
詳しくはアーク炉内での原鉱物質製練のための方
法及び装置に関するものである。

本発明は鉄鋼製造、非鉄金属冶金、化学工業及
び耐熱物質の製造に応用され得る。

原鉱製練法は（F.P.Edneral著「Elektro
metallurgiya stali ifdrrosplavov」／鋼及び鉄
合金の電気冶金、「Metallurgiya」発行、モスク
ワ 1977版 103〜157頁、378〜454頁）に詳しく
記述され、そこでは商用周波数（50ヘルツ）の交
流電流を使用し、原鉱物質を充てん、溶解して還
元反応を進行させ、最終溶解金属を流し出すこと
の出来る、鉱石製練又はアーク製鉱炉が知られて
いる。又、上に述べた方法を実施化した電気炉プ
ラント（L.E.Nikol′skiiその他著
「Promyshlennye ustarovki elektrodugovogo
nagrevai ikh parametry」／アーク加熱のため
の工業プラント及びそのパラメータ「Energiya」
発行、モスクワ、1971年版16〜26頁、94〜109頁）
が知られており、これはアーク炉の融解槽に挿入
された電極に継がる電源供給設備に連結された変
圧器と、電極移動、位置決め機構と、原鉱物質自
動送り込み装置及び電力入力調整装置とで構成さ
れている。

しかしながら上記の方法では電圧の連続調整及
び電極の連続位置決めの手段が無いのでエネルギ
ーの過大な損失を有している。その装置は大きな
リアクタンス損失のため元来電力係数が低く、無
効電力は全電力の50−60％に達する。エネルギー
損失が大きくなればなるほど電気炉の定格も大き
くなる。無効電力を補償するために付加装置が必
要となる。さらに上に述べた装置では表皮効果及
び近接効果のために電源供給設備内で実効エネル
ギー損失も大きいので、多くの銅を導体として必
要とする。

製練途中、アーク炉の槽内熱均衡を乱す供給電
力を調整するためにアーク炉の電極をこまめに位
置調整する必要がある。

上記の装置は金属構造内に大きな固有の電磁損
失を有し、従つて磁性体で出来た構成要素の機械
的抵抗力もそれが過熱するために低下する。

その他の欠点は相間での電力転送であり、これ
はアーク炉内でのエネルギー分布の不均一を生じ
その結果炉の処理能力の低下及び炉の耐火性内張
りの耐久性の低下をまねく。表皮効果のために電
力導体の横断面は有効的には使用されず電力供給
設備の質量寸法共さらに大きなものが必要とな
る。

さらに21000KVAアーク炉内での原鉱製練の別
な方法は（「Spravochnik po
elektrotermicheskomu oborudovaniyu」）／電
熱技術ハンドブツク、「Energiya」発行、モスク
ワ、1979年第９章）に詳しく、これは工業周波数
の交流電流を供給されるアーク炉の槽内に原鉱
（コークス、珪岩及び鉄くず）を連続充てんする
装置で構成されている。アーク炉の槽内におい
て、熱エネルギーは原鉱を流れる交流電流による
ジユール熱と、槽内に埋もれた電極のアークによ
つて発せられる熱の形で放出される。熱エネルギ
ーを連続的に放出すると原鉱を過熱し、槽下部で
それを融かす。溶融はコークスの炭素による鉄及
び酸化珪素の内部熱還元によつて進行し、炭素は
一酸化炭素及び二酸化炭素の形の気体となつてア
ーク炉から取り除かれる。還元された珪素は融け
た還元鉄内に溶け最終溶解金属は槽内に集まり、
珪素鉄合金及び少量のからみとなつてひしやくに
取り出される。

この方法をアーク炉内の原鉱材料製練に取り入
れた装置（「Spravochnik po
elektrotermicheskomu oborudovaniyu」／電熱
技術ハンドブツク、（1971年第９章）では、アー
ク炉の槽内に挿入されるアーク炉電極につながる
電力供給設備となる２次巻き線に接続された変圧
器を有している。電力供給設備は、アーク炉内へ
の入力電力を制御するためにその出力が結合され
た電極位置決め機構を用いて、アーク炉内への入
力電力を制御するための装置に結合されている。

上記装置は磁性体で作られた構造要素の内部空
間に注がれる冷却水と、炉内に広範に広がつてい
る電磁場とに基因する大きな熱損失を本来的に有
している。これらは炉で消費される実効電力の６
〜７％に達している。電圧や炉回路の考えられる
リアクタンスに比較して高い電流強度は月平均の
電力係数を0.8〜0.82以上とすることを不可能と
しておりこれは高い比電力消費量を包合してい
る。

銅製の電力供給設備は大きな横断面（21600mm²）
を有しており、これはその断面部が有効に使用さ
れないがためである。

上記の方法によれば変圧器の特性及び電力供給
事情が不適当であるため、融解槽内の電気抵抗、
変圧器タツプでの高電圧の変動のために電極を
1000mmも移動せねばならず製練途中で作動電圧を
なめらかに調整することは不可能に近い。

本発明の目的は電気炉内での原鉱材料製練のた
めの方法及び装置を改善し、電気炉の電気効率を
上げ、電磁損失を下げ、交流電流の作動周波数を
工業用交流電流以下に落とし、特殊目的の周波数
変換器を装置の電気回路に挿入し製練中に電流周
波数及び電圧を連続的に調整してアーク炉の力率
を増加させることである。

この目的は交流電流を供給される電気炉で原鉱
材料を製練するための、原鉱材料を充てんしそれ
を還元溶融し最終溶解金属及びからみを取り出す
装置において、本発明に依つて電流を0.05から30
Hzの周波数に変換しアーク炉の融解槽内に挿入さ
れた電極に供給する装置で満すことが出来る。

本発明によれば交流電流を供給される電気炉内
で原鉱材料を製練するための方法が提供されてお
り、これは原鉱材料を充てんしそれらを還元融解
し最終溶解金属及びからみを取り出す装置で構成
されておりそこで本発明により供給電流は0.05か
ら30Hzの間の周波数に変換されアーク炉内の融解
槽に挿入された電極に供給されている。

上記の様に供給電流の周波数を設定することに
より、電力効率を向上させ、特別の給電線を用い
ることなく従来の給電線を用いることができ、製
練処理を行うことができる。

上に述べた方法を有効に実施に移すには装置に
次のようなものを備えておくのが適当である、そ
れらは電気炉の融解槽内に挿入された電極に電力
供給設備を介して結合されている２次巻き線を有
した変圧器、アーク炉へ入力される電力を制御す
るための装置で電力供給設備に接続され、本発明
による電極位置決め機構を介してアーク炉の電極
に結合されている装置、電力供給設備の一部にあ
つて変圧器の２次巻き線とアーク炉の電極との間
に挿入された周波数変換器、及び電気変換器を通
して電力供給設備の電極側と周波数変換器との両
方に結合された周波数変換器制御装置とである。

周波数変換器及び電力供給設備導体での無効電
力損失を最少にするために、本発明によれば、次
のような周波数変換器が望ましい、それは、同一
仕様の整流器群の対で構成された直接周波数変換
回路を使用し、その各々の整流器群は互いに逆方
向に接続された整流器から成る３本の腕を有して
いて各々の整流器群の整流器腕の一次リード線は
変換器側の電力供給設備の１つの相に連結され、
１つの群の整流器の腕の二次リード線は短絡母線
に接続され、一対の整流器群に属する短絡母線は
互いに絶縁されていて、アーク炉内の電極に接続
されている、電流側の電力供給設備の部分は２本
配置の母線で形成されていて、順方向及び逆方向
の整流器を調整可能なON−OFF周期で交互に
ON−OFFするために周波数変換器制御装置のリ
ード線は周波数変換器の整流器に接続されている
ような周波数変換器である。

本発明による装置は同一仕様の整流器群の対か
ら成る直接周波数変換回路で構成された周波数変
換器を有し、各々の対の整流器群は互いに電気的
に接続され、アーク炉内の対応する電極に接続さ
れていて、整流器群の短絡母線は互いに平行にな
るようにセツトされていて、単一の整流器群の第
１、第２及び第３相の腕の２次リード線は、それ
ぞれ同一対の他の整流器群の第３、第２及び第１
相のリード線と同軸とするのが有益である。

次に本発明の典型的実施例を添付図を参照しな
がら詳細に説明する。

第１図は原鉱材料を製練するための上記の方法
を実施に移すための装置のブロツク線図であり電
圧及び電流を変圧するための変圧器１を含んでい
る。変圧器１の２次巻き線（第１図には示されて
いない）は電気炉５の融解槽４の中に挿入された
電極３と電力供給設備２を介して連結されており
周波数変換器６は電力供給設備２の中間部に挿入
されている。電力変換器７は電力供給設備２の一
部でかつ電極３寄りの部分に配置されている。

装置の構成要素である電力供給設備は、パイプ
条導体、しなやかなケーブル、配線材及び接点で
構成され電流を変圧器１から周波数変換器６へ又
その出力を電極３へ供給するように意図されてい
る。周波数変換器６は商用周波数電流を0.05から
30Hzの周波数に変換し、それを電極３へ供給する
ためのものである。融解槽４は原鉱材料８を受け
入れ、それをジユール熱及びアーク９の放射熱で
融かし還元反応を進行させて融解金属１０を融解
槽４から取り出し口１１を通して取り去るように
設計されている。

装置への電力入力はアーク炉への電力入力を制
御するための装置１２及び電極位置決め機構１３
とによつて制御される。電力入力を制御するため
の装置１２の入力信号の一部は電圧変動を監視す
るために電力供給設備２の周波数変換器６の出力
に接続され、一方装置１２の他の入力信号は、有
効電流強度を検出するために電極３と直列に電力
供給設備２の上にセツトされた電力変換器７に接
続されている。装置１２の出力は電極位置決め機
構１３の電動部（第１図には図示されず）の励磁
巻き線に接続されている。電極位置決め機構入力
制御装置１２及び電力変換器７の回路は例えば
「Promyshlennye ustanouki elektrodugovogo
nagrevai ikhprametry」／工業用アーク加熱プ
ラント及びその定数、L.E.Nikol′skii著モスク
ワ、「Energiya」発行、1971年100〜109頁に書か
れていような既知の回路に従つている。

第１図には又周波数変換器制御用の装置１４が
有つてその入力信号は電力変換器７を介して電力
供給設備２と接続されている。装置１４の出力は
周波数変換器６の制御入力に接続されていて、周
波数変換器６の出力電流の周波数及びその方向を
制御するために使用される。周波数変換器６の制
御装置１４の回路は、例えばI.Ya、Bernshtein
著「Tiristornye preobrazovateli Chastoty bez
zvena postyannogo toka」／直流電流網を使用
しないサイリスタ周波数変換器モスクワ、
「Energiya」発行、1968年75頁に書かれているよ
うな既知の回路に従つている。

第２図は、本発明に依る原鉱材料製練のための
方法を実施に移した装置の回路図である。

変圧器１は高圧３相主電源（第２図には図示さ
れず）にそのリード線を接続された１次巻き線１
５と、周波数変換器６に接続された２次巻き線１
６とから構成されている。変圧器１の相数及び電
力供給設備２の相数は共に３で電力供給設備２
の、第１、第２及び第３相はそれぞれ２′，２″及
び２と示されている。周波数変換器６は対にな
つた（この場合は３対）同一仕様の整流器群１
７′，１７″及び１７を有しており、その各々は
互いに逆向きに並列接続された整流器１８及び１
９の３本の腕を含んでいる。以下において、整流
器１８，１９の腕を各々の整流器群１７′，１
７″，１７の要素と名付け、一応整流器１８を
順方向整流器１９を逆方向で表わし、２つの整流
器は電力供給設備２の１つの相２′，２″又は２
即わち変圧器１の２次巻き線１６の１つの部分に
接続されている。各々の整流器群１７′，１７″及
び１７の整流器１８及び１９の腕は、その第１
のリード線をそれぞれ変圧器１側の電力供給設備
２の相、第１相２′第２相２″、第３相２に接続
されている。各々の整流器群１７′，１７″、及び
１７の整流器１８，１９の腕の第２のリード線
２０は短絡母線２１に接続されている。１つの対
に属する整流器群１７′，１７″及び１７の短絡
母線２１は互いに絶縁されていて、かつ、例えば
分流器２２で作られた電力変換器７を介してそれ
ぞれ対応する同一の電流３に接続されている。電
極３側の電力供給設備２の部分は例えばはさみ込
み型のような平行２本巻きの型で作られており、
異つた対に属する隣会つた整流器群１７′と１
７″，１７″と１７，１７と１７′の短絡母線
２１に接続されている。電力供給設備２の導体を
このように配置することによつてこの部分の電磁
場が相殺され、周波数変換器６の２次及び１次側
回路網での無効電力が減少しその結果力率が増加
する。

制御装置１４は適当な間隔で整流器１８及び１
９を交互にON−OFF切り換するためのものであ
る。第２図に書かれた回路で構成された装置は回
路網での電圧ゆがみを避けるために0.05〜30Hzの
周波数の３相電流、電圧を生するためのものであ
る。第２図に書かれた装置は商用周波数を供給さ
れる電気炉よりも高い力率を有している。

第３図は周波数変換器６のさらに別な回路を示
したものである。ここでは第２図と同じように、
周波数変換器６は直接周波数変換のための回路で
構成されて、同一仕様の整流器群１７′，１７″，
１７を含み、その各々は互いに逆向きに接続さ
れた３対の整流器１８及び１９を内蔵している。
各々の整流器群１７′，１７″，１７において、
整流器１８及び１９の各々の腕はその１次側リー
ド線を変圧器１側の電力供給設備２の１つの相
２′，２″，２に接続されている。１つの群１
７′，１７″，１７に属するすべての腕の２次側
リード線２０はそれぞれ対応する短絡母線２１に
接続されている。各々の対において、整流器群１
７′，１７″及び１７は互いに電気的に接続さ
れ、対応する電極３に接続されている。

第４図は例えば第１番目の対の整流器群１７′
のような整流器群の１対の実施例を示している。
各々の整流器群１７′の整流器１８，１９の腕の
２次リード線２０は短絡母線２１に接続されてい
る。１つの対に属する整流器群１７′の短絡母線
２１は互いに逆方向並行になるように置かれてい
て、２本線配置を構成している。その１次リード
線を電力供給設備２の第１２′（図３）第２２″及
び第３２相に接続されている整流器群１７′の
腕を以降それぞれ第１、第２及び第３相の腕と呼
ぶことにする。第４図によつて、１つの相に属す
る整流器群１７′の腕の相互関係の詳細について
説明することにする。整流器群１７′の第１相の
腕は他の整流器群１７′の第３相と同軸になつて
いる。同様にして、１つの整流器群１７′の第３
相２の腕は他の整流器群１７′の第１相２′の腕
と同軸に、２つの整流器群１７′の第２相２″の腕
は互いに同軸になつている。残りの対の整流器群
１７″及び１７（第３図）内の整流器１８及び
１９及び短絡母線２１は同様の状態である。

第５ａ図〜第５ｊ図は整流器群１７′，１７″，
１７の瞬時電流強度ｉ（第５ａ図〜第５ｆ図）、
電極３内の電流強度ｉ（第５ｇ図、第５ｈ図及び
第５ｊ図）及び主電流強度ｉ（第５ｋ図）を時間
ｔの関数として出力電圧の１周期Ｔの間で示した
ものである。

第１図に示す装置であるアーク炉５の融解槽４
は、金属及び非金属酸化物（鉱石）、還元剤及び
溶剤から成る原鉱材料で絶えず満たされている。
変圧器１及び電力供給設備２を通して周波数変換
器６の電力入力には商用周波数が供給されてい
る。0.05Hzから30Hzの間のより低い周波数帯に変
換された電流が周波数変換器６の出力から電極３
に与えられている。この変換された電流は原鉱材
料８と深部の熱的に絶縁されたアーク９とを通つ
て流れる。周波数変換器６は以下にさらに詳しく
考察する装置１４によつて制御されている。

原鉱材料８で放出されるジユール熱及びアーク
９で放射される熱は原鉱材料８を加熱し、温度が
2000から4000℃に達するような高度領域を作り出
す。これらの温度では酸化物鉱石は揮発し、蒸気
状態となる。還元反応による融解炉ガスで大部分
が一酸化炭素から成るガスは上をおおつている原
鉱材料の間を通過しそれらを加熱する。

原鉱材料８は徐々に下降して来るに従つて加熱
されやわらかくなり融解する。主な還元反応は液
相で起こるが故に、還元融解金属１０及び非金属
は底に徐々にたまる。

融解金属１０がたまると、それは取り出し口１
１を通して融解槽４から取り出される。

アーク炉５の融解槽４内の各々の電極３の領域
の動電気抵抗は製練中絶えず変動し、従つて電極
３の電流強度もその設備値から変動する。これは
電力変換器７によつて監視されている。電力変換
器７からの信号は、周波数変換器６の整流器１
８，１９の点弧角を調整する装置１４に入る。整
流器１８及び１９の点弧角の変動は電極３に供給
される電圧及び電流を変化させ、ひいては装置へ
の電力入力を調整する。これは電極３の位置変え
を必要とせず、その結果アーク炉５の融解槽（第
１図）内での熱エネルギー分布と、反応領域の位
置を安定させ、結果として鉱石中に含まれる要素
のさらに迅速でかつ完全な還元を行ないアーク炉
５でのより高い動作効率を得る。

もし電流強度変動が10％を超えると、電力入力
調整装置１２（第１図）は、今までに良く知られ
ている装置と同様の方法で電極３を上げ下げして
電流強度を設計値に復帰させるように位置決め機
構１３に対して信号を発するように励起する。電
極の位置調整で電力入力設計値に復帰させるのが
うまく行かない場合には電極３へ供給される電圧
は変圧器１のタツプ切り換えで調整される。

電極３に供給される電圧及び電流の周波数は、
製練中の工程や処理途中であつても0.05から30Hz
の間の最適な周波数に変えられる。電流周波数の
変化は、融解槽４内の電流回路の有効及び無効抵
抗の変化を通して、融解槽４内で放出されるエネ
ルギー（電力入力）を再分配する、アーク９の部
分で発生されるエネルギーは電流周波数が下がる
につれて増加する。電流周波数の低下は又、アー
ク炉５の電力係数cos及び装置の電気効率を増
加させる、これはすなわちアーク９での電圧を上
げる。

電流周波数は製練途中有効な電気的パラメータ
（電力係数、電力使用効率、分数調波成分、及び
その他のパラメータ）によつて、0.05〜30Hzの電
流周波数の間で、適当な間隔で整流器１８及び１
９（第２図）をON−OFFする装置１４によつて
制御される周波数変換器６を使用して不連続的に
変えられる。例えば第２図における周波数変換器
６が使用されている場合まず装置１４からある時
間だけ順方向整流器１８をONにする信号が出力
され、それからそれらがOFFとなる。ある適当
な時間間隔△（第５図）の後、装置１４（第２
図）からの信号は、逆方向整流器１９をONとす
る。整流器群１７′，１７″，１７を流れる電流
は自然に転流する。整流器１８（第２図）を
OFFにして整流器１９をONにするための間隔△
（第５ａ図〜第５ｊ図）は出力電圧の周期Ｔ（第５
ａ図〜第５ｊ図）の６分の１である。

周波数変換器６（第２図）の動作は第５ａ図〜
第５ｋ図に画かれた図を用いて最も良く説明する
ことが出来る。時刻t_p（第５ａ図）にいて、群１
７′の順方向整流器１８（第２図）及び群１７″
（第５ｂ図を見よ）の逆方向整流器１９がONと
される。Ｔ／３経過後の時刻t₁において、整流器
１８，１９（第２図）はOFFとされ、これはＴ
の1/6に等しい時間△（第５ａ図〜第５ｊ図）の
間保持される。時刻t₂において整流器群１７′の
整流器１９と、整流器群１７″の整流器１８（そ
れぞれ第５ａ図、第５ｂ図を見よ）がONとな
る。

Ｔの1/3経過後の時刻t₃において、整流器１８，
１９（第２図）はOFFとなり、時間△の間保持
される。これらの整流器群１７′，１７″の過程は
その後繰り返えされる。残りの整流器群１７″及
び１７（第５ｃ図、第５ｄ図）及び整流器群１
７及び１７′（第５ｅ図、第５ｆ図）の整流器
１８及び１９は、先に述べた動作を周期Ｔの1/3
及び2/3だけずらした型でON、OFF動作を行な
う。この効果は電力供給設備２（第２図）の２本
導線内を流れる電流が大きさは同じく逆向きとな
るという点でそれらの磁場は平衡する。第５ｇ
図、第５ｈ図、第５ｉ図は電極３の電流強度i_g，
i_h，i_jを示しており、これらはそれぞれ第５ａ図
及び第５ｆ図、第５ｂ図及び第５ｃ図、第５ｄ図
及び第５ｅ図に画かれた電流強度をたし合わせた
ものである。第５ｊ図に画かれた主電流強度i_k
は、無電流区間が有るため低周波数変動分が無く
これは電力供給電圧内に含まれる分数周波成分を
減少させ、周波数変換器６の電力係数を増加させ
る。

次に第３図、第４図に示された周波数変換器６
の動作を考察することにする。第３図において、
矢印線B₁A₁，C₁B₁，A₁C₁，及びB₂A₂，C₂B₂、
A₂C₂は、例えば群１７′の第１、第２及び第３相
の腕が開閉された際に流れる電流の向きを示して
いる。図に見られるように、上記回路において開
閉電流の向きは、相互に反対向きであり、これ
は、これらの群１７′の短絡母線２１の２本配列
によつて、その磁場を平衡させ、整流器１８及び
１９の点弧角を減少させ、周波数変換器６の力率
を上昇させる。

アーク炉５（第１図）内で実行される各々の過
程は原鉱材料８の電気抵抗及び還元反応を実行さ
せるために必要なエネルギーの変動を整えること
によつて特徴化される。これはアーク炉を0.05〜
30Hzの間で可変可能な周波数又はこの範囲でのあ
る定められた周波数の交流電流で運転することで
可能となる。

例えば高品度鉄鉱石の製練において、最高性能
はその珪素含有量にもよるがアーク炉５内の融解
槽４に供給される全エネルギーの60〜90％をアー
ク９部分で放出する場合に得られる。75％珪素鉄
の製練において、周波数を５Hzに変換することに
よりアーク９で放出されるエネルギー比率を15〜
20％増加させ、45％珪素鉄の製錬の場合と同じよ
うな高い製練性能を同一の融解槽で保証する。合
金が他の種類に代わつても異なつた炉を必要とは
しない。例えば45％珪素鉄の製練ではアーク炉５
の同一の融解槽４内で12〜45Hzの周波数を持つ電
流での運転が必要とされる。

従つて、周波数が下がると一方では電極３での
有効電圧が増加するが他方では融解槽４内での電
力入力の再分配を進め、原鉱材料８を流れる電流
の割合を減少させる、これは製練過程を乱すこと
なく高い有効相電圧での運転を可能とする。これ
はアーク炉５の電気効率とその通算処理能力とを
上昇させる。

本発明による方法及び装置を用い75％珪素鉄を
５Hz電流で16.5MVA電気炉で製練する場合には
プラント効率は0.82から0.92に、電気効率は0.897
から0.914に又通算処理能力は15％それぞれ上昇
し、消費電力は２％減少する。

上記係数は現存の電気炉の性能を改善し、大規
模高性能炉製作への道を示している。

本発明による製練方法は、各々の製練過程にお
いて電流周波数と電圧の不連続変化を可能として
おり、その結果電極３を固定（静止）状態でアー
ク炉５を運転することを可能としている。したが
つて融解槽４の熱分布、原鉱材料８の領域、アー
ク９、及び融解金属１０の位置は安定したままで
あるので電力入力及び（calendar time）の有効
利用を通して（電力消費、通算処理能力及びその
他のパラメータから成る）性能の改善が行われ
る。本発明による上記製練方法の別の利点はアー
ク炉５の金属構造部及び製造工場内で電場で誘導
される電流によるエネルギー損失を低減すること
である。これはこれら金属構造部の加熱を最小に
し、それらの機械的強度の低下を防ぐので、さら
に広い範囲の磁性材料を、アーク炉５及び工場建
屋の材料として使用することが出来る。

本発明による低周波製練法は表皮及び近接効果
をも低減させるので電力供給設備２及び変圧器１
はその断面がさらに有効に利用されるためより少
い量の銅で作る事が出来る。

本発明による方法で５Hzの周波数電流で
24MVAのアーク炉５で原鉱材料を製練する場合
には、商用周波数を用いた場合に較べて力率が
1.5％の炉の通算処理能力が1.4％それぞれ上昇す
る。

以上の様に、本発明においては以下の特徴(1)〜
(4)を有するものである。

(1) 商用電源を変圧器により電圧及び電流を変圧
した後に周波数変換器により周波数を所定の範
囲（0.05〜30Hz）の多相の周波数に変換するも
のであり、変圧器は商用周波数（例えば50Hz）
で駆動されるものである。従つて周波数変換器
で商用周波数を上記範囲の低周波数に変換し、
それにより変圧器を駆動して電流、電圧の変圧
を行う場合に比べ変圧器の大きさ、重さ、コス
トを小さくすることができる。

(2) 電気アーク炉への供給電流を基本周波数が
0.05〜30Hzの範囲の多相の周波数電流に変換す
るものである。このように低い周波数範囲に設
定することにより、電極に印加される供給電流
の逆極性の半波間電流が存在しい期間（無電流
期間）の調整が容易でかつ正確に（0.1％の誤
差内で）行なえると共にアーク炉のリアクタン
スを低くかつ導体の電磁損失を少なくすること
ができる。

(3) 電極に印加される供給電流の無電流期間を制
御するものであり、これにより以下の様な利点
を生ずる。例えば、今、第１電極の電圧が上昇
し第３電極の電圧が減少した場合、無電流期間
を長くすると、第１電極の電圧は下がると共に
第３電極の電圧は上がり、第２電極の電圧は一
定に保たれる。従つて、電極から放出されるエ
ネルギーは一定に保たれ、炉内の温度は一定に
保たれる。従つて電極を上下に動かす必要なく
それらを炉内に安定に位置決めできるため、電
極を駆動する余分の電力を必要とせず炉内の温
度分布を安定に保つことができる。更に、周波
数変換器の一次電流の位相及び波形を変化する
ことなく、無電流期間を制御しているため、装
置の力率は常に高い値に保たれ、これは上記特
徴(2)により一層顕著になる。即ち、周波数変換
器のサイリスタの位相制御によりその一次電流
の位相、波形を変えれば、電極への印加電圧を
制御可能ではあるが、この場合炉に供給される
有効電力が減少するという欠点があり、無電流
期間を制御すればこのような欠点は除かれる。

(4) 電極に印加される供給電圧及び電流の測定値
及び基本周波数に基づき、周波数変換された供
給電流の基本周波数を上記周波数範囲内に制御
することにより、炉のインピーダンスを低く安
定に保てるため電力消費を最少にかつ炉内の温
度分布を安定にして反応領域の位置を安定にす
ることができ、アーク炉内の局部的過熱を防ぎ
合金の消費を少なくすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明によるアーク炉で原鉱材料を
製練するための方法を実行に移した装置のブロツ
ク図である。第２図は、本発明によるアーク炉で
原鉱材料を製練するための方法を実行に移した装
置の回路図である。第３図は、本発明による装置
の周波数変換器の１つの実施例である。第４図
は、本発明による周波数変換回路の１つの実施例
である。第５ａ図〜第５ｊ図は整流器の種々の腕
を流れる瞬時電流強度を時間を追つて示したもの
である。 １……変圧器、２……電力供給設備、３……電
極、４……融解槽、５……アーク炉、６……周波
数変換器、７……電力変換器、８……原鉱材料、
１０……融解金属、１２……アーク炉への電力入
力制御装置、１３……電極位置決め機構、１４…
…周波数変換器制御装置、１６……変圧器２次巻
き線、１７′，１７″，１７……整流器群、１８
……順方向整流器、１９……逆方向整流器、２０
……整流器１８，１９の腕の２次リード線、２１
……短絡母線。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 商用電源の出力を変圧器１に入力し、原鉱材
   料８を充てんし、原鉱材料８を融解し、還元反応
   を進行させ、最終融解金属１０及びからみを取り
   出すようにし、交流電流を供給される電極を含む
   電気アーク炉の融解槽内で原鉱材料を製錬するた
   めの方法において、 前記変圧器の出力電流は基本周波数が0.05Hz〜
   30Hzの範囲の多相の周波数電流に変換されてアー
   ク炉５の電極３に供給され、 前記電極は前記アーク炉の融解槽内に安定に位
   置決めされ、 前記電極に印加される周波数変換された供給電
   流及び電圧の変動を測定し、該測定値に基づき前
   記電極に印加される電流の逆極性の半波間の電流
   が存在しない期間を制御し、 前記周波数変換された供給電流及び電圧の測定
   値及び前記基本周波数に基づき、前記周波数変換
   された供給電流の基本周波数を前記周波数範囲内
   に制御することを特徴とするアーク炉内で原鉱材
   料を製錬するための方法。 ２ 特許請求の範囲第１項において、 前記周波数変換された供給電流及び電圧の偏差
   が所定の値以下のときは前記電極を前記電気アー
   ク炉の融解槽内に静止させ、 前記供給電流及び電圧の偏差が所定の値を越え
   ると前記電極を前記電気アーク炉の融解槽内で動
   かし、 前記供給電流及び電圧が公称値から大きくずれ
   た場合前記供給電流及び電圧を供給する変圧器１
   のタツプを切換えることを特徴とするアーク炉内
   で原鉱材料を製錬するための方法。 ３ 一次巻線と二次巻線１６とを有する変圧器１
   と、原鉱材料を充てんし融解し還元反応を進行さ
   せるための電気アーク炉５と、前記アーク炉の融
   解槽４内に挿入された電極３と、前記アーク炉へ
   の供給電力を制御する入力制御装置１２と、周波
   数変換器制御装置１４を有する周波数変換器６
   と、前記変圧器の二次巻線１６を前記周波数変換
   器の第１の出力端子に接続すると共に前記周波数
   変換器の第２の出力端子を前記電極に接続する電
   流リードとを含むアーク炉内で原鉱材料を製錬す
   るための装置において、 前記周波数変換器は各々が順方向整流器１８と
   逆方向整流器１９とを逆並列に接続したアーム回
   路を三つ含む同一仕様の整流子群１７′，１７″，
   １７の対を有し、 前記整流子群の各々のアーム回路の２次出力端
   子２は短絡母線２１に接続され、前記一対の整流
   子群内の一組の短絡母線は互いに絶縁されて前記
   電極の対応する一つに接続され、 前記整流子群の第２の出力端子と前記電極間の
   前記電流リードは２本の線から成り、前記融解槽
   内の前記電極での前記周波数変換器からの供給電
   流及び電圧を検出する電力変換器７，２２を備
   え、前記電力変換器の出力は前記制御装置１４の
   入力に与えられていることを特徴とするアーク炉
   内で原鉱材料を製錬するための装置。 ４ 特許請求の範囲第３項において、 前記入力制御装置１２は、前記電極を偏移する
   ための機構１３と前記変圧器１内の電圧切換スイ
   ツチとを有し、前記入力制御装置の出力は前記電
   力変換器７，２２からの出力と接続され、前記電
   力変換器は前記電極での周波数変換された電流及
   び電圧を検出することを特徴とする、アーク炉内
   で原鉱材料を製錬するための装置。