JPH0257889A - 直流アーク炉の電極昇降制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は直流アーク炉の可動電極（アーク電極とも言う
）の位置を制御する直流アーク炉の電極昇降制御方法に
係り、特に被溶解物の溶解速度を考慮してボーリング期
でもアーク切れがない電極位置制御を行ない得るように
した直流アーク炉の電極昇降制御方法に関するものであ
る。

（従来の技術） 一般に、例えば製鉄用の直流アーク炉においては、可動
電極からアークを発生させながら、溶解原料であるスク
ラップ等の被溶解物（以下、スクラップと指称する）を
溶解して炉底に溶鋼を得るものであるが、そのスクラッ
プの溶解時にスクラップの形状が時々刻々と変化し、そ
れに伴ってアーク電圧が変化することから、所望のアー
ク電圧を確実に得る。すなわちアークを確実に接続させ
るには、可動電極を繁雑に昇降制御する必要がある。

このため、従来では第２図に示すように、直流アーク炉
１の内部にスクラップ２を充填して炉上部に炉蓋３を閉
止した後、その炉蓋３上部からカーボン電極等の可動電
極４を挿入し、炉用変圧器５、サイリスタ変換器６．平
滑リアクトル７を介して、可動電極４と炉底電極８との
間に、常に所望とするアーク電流を流し、所定の電圧が
アークに印加されるように可動電極４を位置制御しなが
ら、可動電極４の先端からアークを発生させてスクラッ
プ２を順次溶解している。（このように、可動電極４を
降下させながらスクラップ２を溶解して孔を作っていく
操業段階をボーリング期と呼んでいる。）すなわち、こ
のアーク発生時に、可動電極４と炉底電極８との間の電
圧Ｖｒを電圧検出器１０で検出し、この検出電圧Ｖｒと
電圧設定器１１で予め定められた設定電圧Ｖｄとの電圧
偏差が零となるように調節部１２で比例積分演算を行な
い、これによって得られた操作出力（制御信号）を電極
昇降用電動機１３に与える。そして、この電極昇降用電
動機１３は操作出力に基づいて正転または逆転し、それ
に伴ってウィンチ１４が一端を固定端とするワイヤ１５
の他端を巻取りまたは巻戻すことにより、このワイヤ１
５を介してマスト１６を昇降制御する。この時、マスト
１６上部に水平に固定されたホルダアーム１７が一緒に
昇降することにより、このホルダアーム１７を介して可
動電極４が昇降され、可動電極４と炉底電極８との間に
所定の電圧が印加されて、可動電極４の先端から所望の
アークが発生する。

従って、この種の電極昇降制御方法は、設定電圧が検出
電圧よりも小（Ｖｄ−Ｖｒ＜０）なる関係にある時は可
動電極４を下降させ、設定電圧が検出電圧よりも大（Ｖ
ｄ−Ｖｒ＞０）なる関係にある時は可動電極４を上昇さ
せるように制御を行なっている。なお、アーク電流の制
御においては、サイリスク変換器６の直流出力側または
炉底電極８の出力側よりアーク電流を検出し、この検出
電流！「と設定電流１ｄとの電流偏差が零となるように
自動電流調整器でゲート制御角αを求め、このゲート制
御角αに応じてサイリスク変換器６のゲートを制御する
ようにしている。

（発明が解決しようとする課題） ところで、上述したような電極昇降制御方法では、基本
的には可動電極４と炉底電極８との間の電圧、すなわち
アーク電圧とアーク長が比例することから、アーク電圧
と電極位置も比例関係にあるものとし、可動電極４を昇
降制御することによってアーク電圧の制御を行なってい
る。すなわち、可動電極を上昇させるとアーク電圧も比
例して上昇し、逆に可動電極を下降させるとアーク電圧
は比例して低下するものとして、可動電極４の昇降制御
を行なっ°ている。しかしながら、特にボーリング期に
おいては、アーク電圧と可動電極の昇降位置は必ずしも
比例関係にはないため、良好な制御を行なうことができ
ず、アーク切れが発生してしまうという問題がある。す
なわちこれは、ボーリング期には可動電極の対極である
スクラップの位置が、それ自身が溶解することにより変
化していくことに起因するものである。従って、可動電
極位置のみではアーク長を正確に把握することができな
いことから、アーク電圧と可動電極位置との関係を良好
に把握して制御を行なうことが必要となる。

本発明は上記のような問題を解決するために成されたも
ので、その目的は被溶解物の溶解速度を考慮することに
より、ボーリング期においてもア一り切れが発生するこ
とがなく極めて良好な制御を行なうことが可能な直流ア
ーク炉の電極昇降制御方法を提供することを目的とする
。

（課題を解決するための手段および作用）上記の目的を
達成するために本発明では、直流アーク炉内の被溶解物
を溶解する可動電極に印加される電圧を検出し、この検
出電圧と予め定められた設定電圧との電圧偏差に応じて
、可動電極の移動速度および昇降制御を行なう直流アー
ク炉の電極昇降制御方法において、直流アーク炉の操業
パターンの一つであるボーリング期に、可動電極の移動
速度の指令値に対して、被溶解物の溶解速度を補正量と
して加えるようにすることにより、可動電極の昇降速度
の制御に被溶解物の溶解速度を加味して、ボーリング期
においてもアーク切れが発生しないようにして、良好な
電極昇降制御を行なうことが可能となる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例について図面を参照して説明す
る。

第１図は、本発明の方法を適用した直流アーク炉の電極
昇降制御システムの全体構成例を示す図であり、第２図
と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、こ
こでは異なる部分についてのみ述べる。

本システムは第１図に示すように、電圧検出器１０と、
電圧設定器１１と、減算器１８と、速度設定制御器１９
と、上昇／下降切換回路２０と、スクラップ溶解速度設
定器２１と、スイッチ２２と、加算器２３と、速度検出
器２４と、速度制御器２５とから構成している。

ここで、電圧検出器１０は可動電極４と炉底電極８との
間の電圧Ｖ「を検出するものであり、電圧設定器１１は
予め設定電圧Ｖｄを設定するものである。また、減算器
１８は電圧検出器１０で検出された電圧Ｖ「と、電圧設
定器１１で設定された設定電圧Ｖｄとの電圧偏差（Ｖｄ
−Ｖｒ）を算出するものである。さらに、速度設定制御
器１９は減算器１８からの電圧偏差を入力とし、当該電
圧偏差が零となるように比例積分演算を行なって速度設
定値（絶対値）を出力するものである。

一方、上昇／下降切換回路２０は減算器１８からの電圧
偏差、および速度設定制御器１９からの速度設定値を入
力とし、当該電圧偏差の正負の極性に応じて速度設定値
に正または負の極性を付加して上昇または下降方向の移
動速度指令値として出力するものである。すなわち、電
圧偏差が正の時には上昇方向の移動速度指令値（＋Ｕｏ
）を、また電圧偏差が負の時には下降方向の移動速度指
令値（Ｕｏ）を出力するものである。また、スクラップ
溶解速度設定器２１は、スクラップ溶解速度設定値Ｕｓ
を出力するものである。さらに、スイッチ２２は直流ア
ーク炉１がボーリング期においてのみ、操業員により手
動にて閉操作されるものである。さらにまた、減算器２
３は上昇／下降切換回路２０からの上昇または下降方向
の移動速度指令値（＋Ｕｏ　）または（−Ｕｏ）と、そ
の補正量であるスクラップ溶解速度設定器２１からのス
クラップ溶解速度設定値Ｕｓとを減算して出力するもの
である。一方、速度検出器２４は電極昇降用電動機１３
の回転速度、すなわち可動電極４の昇降速度を検出する
ものである。また、速度制御器２５は減算器２３からの
補正された移動速度指令値、および速度検出器２４から
の検出速度を入力とし、両者の偏差が零となるように比
例積分演算を行なって操作出力（制御信号）を電極昇降
用電動機１３に与えるものである。

次に、本実施例における直流アーク炉の電極昇降制御方
法について説明する。

いま、サイリスタ変換器６を点弧することによって、直
流アーク炉１の可動電極４と炉底電極８との間に直流電
圧が印加され、可動電極４とスクラップ２を接触着火し
、可動電極４の先端からアークが発生して直流アーク炉
１の操業が開始され、最初の段階であるボーリング期に
移行する。そしてこの時点で、操業員は手動にてスイッ
チ２２を閉じる。

一方、可動電極４と炉底電極８との間の電圧Ｖ「が電圧
検出器１０で検出され、この検出電圧Ｖｒは減算器１８
で設定電圧Ｖｄとの電圧偏差（Ｖｄ−Ｖｒ）が求められ
る。次に、速度設定制御器１９ではこの電圧偏差が零と
なるように比例積分演算が行なわれ、速度設定値が上昇
／下降切換回路２０およびスクラップ溶解速度設定器２
１に対してそれぞれ出力される。そして、上昇／下降切
換回路２０では減算器１８からの電圧偏差の正負の極性
に応じて、上昇または下降方向の移動速度指令値が得ら
れる。すなわち、電圧偏差が正の時には上昇方向の移動
速度指令値（＋Ｕｏ）が、また電圧偏差が負の時には下
降方向の移動速度指令値（−Ｕｏ　）が得られ、これが
減算器２３に対して出力される。また、スクラップ溶解
速度設定器２１からはスクラップ溶解速度設定値Ｕｓが
出力され、これがスイッチ２２を通して減算器２３に出
力される。そして、減算器２３では上昇／下降切換回路
２０からの移動速度指令値（＋Ｕｏ）または（−Ｕｏ　
）に、スクラップ溶解速度設定器２１からのスクラップ
溶解速度設定値Ｕｓがその補正量として減算される。す
なわち、上昇方向の時にはＵｏ−Ｕｓなる補正された移
動速度指令値が、また下降方向の時には−（Ｕ、）＋Ｕ
ｓ）なる補正された移動速度指令値が得られる。さらに
、速度制御器２５では減算器２３からの移動速度指令値
と、速度検出器２４からの検出速度との偏差が求められ
、この偏差が零となるように比例積分演算を行なって操
作出力（制御信号）が電極昇降用電動機１３に対して与
えられる。そして、この速度制御器２５からの移動速度
指令値に応じて、電極昇降用電動機１３が指令速度で正
転または逆転することにより、可動電極４が上昇−制御
または下降制御されることになる。なお、ボーリング期
以後の段階（安定期）に移行した時には、その時点でス
イッチ２２を開放することにより、可動電極４と炉底電
極８間の電圧Ｖｒと設定電圧Ｖｄとの電圧偏差に基づく
、通常の電極昇降制御が行なわれることになる。

上述したように本実施例では、直流アーク炉１内のスク
ラップ２を溶解する可動電極４に印加される電圧Ｖ「を
電圧検出器１０で検出し、この検出電圧Ｖｒと電圧設定
器１１で設定された設定電圧Ｖｄとの電圧偏差に応じて
、可動電極４の移動速度および昇降制御を行なうに際し
て、直流アーク炉１の操業パターンの一つであるボーリ
ング期に、可動電極４の移動速度の指令値に対して、ス
クラップ２の溶解速度を補正量として加えるようにした
ものである。

従って、直流アーク炉１のボーリング期には、スクラッ
プ２の溶解速度を加味してアーク電圧Ｖｒと可動電極４
の位置との関係を良好に把握して制御を行なうことがで
きることにより、ボーリング期においても投入電力が安
定してアーク切れが発生することがなく、極めて良好な
制御を行なうことが可能となる。

尚、上記実施例では、スクラップ溶解速度設定器２１か
らのスクラップ溶解速度設定値Ｕｓを減算器２３に与え
るためのスイッチ２２の開閉操作を、操業質が手動で行
なう場合について述べたが、これに限らず例えば可動電
極４の位置、あるいは直流アーク炉１への投入電力量に
応じてボーリング期間を判定し、スイッチ２２の開閉操
作を自動的に行なうようにしてもよい。

また、昇降装置は電動式に限らず、液圧式でもよい。

（発明の効果） 以上説明したように本発明によれば、直流アーク炉の操
業パターンの一つであるボーリング期に、可動電極の移
動速度の指令値に対して、被溶解物の溶解速度を補正量
として加えるようにしたので、ボーリング期においても
アーク切れが発生することがなく極めて良好な制御を行
なうことが可能な直流アーク炉の電極昇降制御方法が提
供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用した直流アーク炉の電極昇降制御
システムの一実施例を示す全体構成図、第２図は従来の
直流アーク炉の電極昇降制御システムを示す構成図であ
る。 １・・・直流アーク炉、２・・・スクラップ、４・・・
可動電極、５・・・炉用変圧器、６・・・サイリスタ変
換器、７・・・平滑リアクトル、８・・・炉底電極、１
０・・・電圧検出器、１１・・・電圧設定器、１８・・
・減算器、１９・・・速度設定制御器、２０・・・上昇
／下降切換回路、２１・・・スクラップ溶解速度設定器
、２２・・・スイッチ、２３・・・減算器、２４・・・
速度検出器、２５・・・速度制御器。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 直流アーク炉内の被溶解物を溶解する可動電極に印加さ
   れる電圧を検出し、この検出電圧と予め定められた設定
   電圧との電圧偏差に応じて、前記可動電極の移動速度お
   よび昇降制御を行なう直流アーク炉の電極昇降制御方法
   において、 前記直流アーク炉の操業パターンの一つであるボーリン
   グ期に、前記可動電極の移動速度の指令値に対して、前
   記被溶解物の溶解速度を補正量として加えるようにした ことを特徴とする直流アーク炉の電極昇降制御方法。