JPH0261988A - 直流アーク炉の電力制御方法 - 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が被溶解物であるス
クラップと接触して短絡状態となった場合に可動電極に
供給する電力量を制御する直流アーク炉の電力制御方法
に関する。

〔従来の技術〕

第４図は直流アーク炉の全体構成図であって、直流アー
ク炉本体１は底部に炉底電極２が設けられるとともに上
部に炉蓋３が配置されて閉じられるようになっている。

又、この炉′Ｍ３の中央部には孔４が形成され、この孔
４に可動電極５が配置されている。なお、この直流アー
ク炉本体１の内部には被溶解物であるスクラップ６が投
入される。

又、可動電極５は昇降装置７によって直流アーク炉１の
内部において昇降されるようになっている。

すなわち、昇降装置７は、電極昇降用電動機８が設けら
れ、この電動機８の回転軸がウィンチ９と連結されてい
る。このウィンチ９には一端が固定されたワイヤ１０が
掛けられ、このワイヤ１０にマスト１１のローラ１２が
掛けられている。そして、マスト１１にはホルダアーム
１３が設けられ、このホルダアーム１３に前記可動電極
５が設けられている。

一方、可動電極５への電力供給系は次のようになってい
る。炉用変圧器１４の一次側には送電系統１５が接続さ
れ、又同変圧器１４の二次側にはサイリスク変換器１６
が接続されている。そして、このサイリスタ変換器１６
の出力側にリアクトル１７を介して前記可動電極５が接
続されている。

又、この電力供給系にはアーク電圧及びアーク電流の各
制御系が設けられている。すなわち、アーク電圧制御系
は、炉底電極２と可動電極５との間に電圧検出器１８が
接続され、この電圧検出器１８から出力される検出電圧
つまりアーク電圧が加算器１９に送られている。この加
算器１９には電圧設定器２０に設定された設定電圧ＶＳ
が入力しており、加算器１９は検出電圧と設定電圧Ｖｓ
との電圧偏差を求めて調節部２１に送出している。

しかして、この調節部２１はＰＩ制御に従って電圧偏差
に応じた昇降制御信号を求め、この信号を電極昇降用電
動機８に送出する。これにより可動電極５はスクラップ
６とのギャップにアークを発生する如くその位置が制御
される。

一方、アーク電流制御系は、リアクトル１７と可動電極
５との間に電流検出器２２が接続され、この電流検出器
２２から出力される検出電流つまりアーク電流が加算器
２３に送られるようになっている。この加算器２３には
電流設定器２４に設定された設定電流（定ｔ８電流）Ｉ
ｓが入力しており、加算器２３は検出電流と設定電流Ｉ
ｓとの偏差電流を求めてゲート制御部２５へ送出してい
る。

かくして、このゲート制御部２５は偏差電流に応じてサ
イリスク変換器１６のゲート点弧角を制御している。

しかるに、以上の構成であれば、可動電極５とスクラッ
プ６との間にアークＱが発生してスクラップ６は溶解す
る。この溶解の状態を第５図を参照して説明すると、先
ず同図（ａ）に示すようにスクラップ６が溶解するに従
って可動電極５が下降される。つまり、操業パターンに
おけるポーリングである。そして、このポーリングによ
り可動電極５は同図（ｂ）に示すように直流アーク炉本
体１の底部に到達して安定期となる。この安定期が過ぎ
ると、同図（Ｃ）に示すようにスクラップ６の溶解によ
って直流アーク炉本体１の壁側のスクラップ６が崩れ落
ちる。そして、この崩れ落ちたスクラップ６と可動電極
５との間でアークが発生してスクラップ６は溶解する。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、以上のようなスクラップ６の溶解中ではスク
ラップ６が崩れ落ちるが、この崩れ落ちるときスクラッ
プ６が可動電極５に接触しなければ良いが可動電極５に
接触したり、又崩れ落ちたスクラップ６が可動電極５に
接触して短絡状態になることがある。このように短絡し
た場合、可動電極５とスクラップ６との間におけるアー
ク電圧は「０」となるとともにアーク電流は短絡電流と
なる。従って、アーク電圧と設定電圧ＶＳとの電圧偏差
は非常に大きくなって調節部２１は可動電極５を急速に
上昇させる指令を送出する。これにより可動電極５は短
絡が解除されるまで急上昇する。可動電極５がスクラッ
プ６から離れる瞬間からアーク電圧が発生し、短絡電流
は解消されアークが再点弧し、スクラップ６の再溶解の
ためポーリング状態となる。

一方、短絡解除後のポーリングは山崩れしたスクラップ
６がブリッジを形成しているような形態になっているこ
とが多く溶解初期のポーリングとは可動電極５直下のス
クラップ６の密度の点で異なる。従って、この時のポー
リングでは設備の許容するアーク電圧を越えることがし
ばしばてアーク切れがよく起る。アークが切れる度に再
点弧のため可動電極５をスクラップ６と短絡するまで下
降させ短絡後、アーク電圧が設定電圧に近付くまで可動
電極５を上昇させることを繰り返す。通常、この時期は
高電圧、大電流を設定しているため設備の許容するアー
ク電圧の限界値にすぐに達してしまい、アークが切れる
ことになる。このため、無駄な時間が長くなって溶解効
率も落ち、溶解時間が長くなる。

そこで本発明は、可動電極に供給する電圧電流をスクラ
ップの山崩れによる短絡後に自動的に設定変更してアー
クを切らすことなく安定したポーリングを行い溶解時間
を短縮できる直流アーク炉の電力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と作用〕

本発明は、直流電圧を直流アーク炉の可動電極に供給す
るとともにこの直流電圧と設定電圧との電圧偏差に応じ
て可動電極を昇降させる直流アーク炉の電力制御方法に
おいて、可動電極と溶解中のスクラップとの短絡時に可
動電極の上昇速度とアーク電圧を検出し、この上昇速度
が所定速度以上となったとき及び短絡時のアーク電圧が
零がら電圧発生に至るときに設定電圧を可変設定して上
記目的を達成しようとする直流アーク炉の電力制御方法
である。

又、本発明は、直流電圧を直流アーク炉の可動電極に供
給するとともにこの直流電圧と設定電圧との電圧偏差に
応じて可動電極を昇降させる直流アーク炉の電力制御方
法において、可動電極の上昇速度とアーク電圧を検出し
、この上昇速度が所定速度以上となったとき及び短絡が
解除されてアーク電圧が発生したときに設定電圧を可変
設定するとともに可動電極に流れる電流に対する設定電
流を可変設定して上記目的を達成しようとする直流アー
ク炉の電力制御方法である。

〔実施例〕

以下、本発明の第１実施例について図面を参照して説明
する。なお、第４図と同一部分には同一符号を付してそ
の詳しい説明は省略する。

第１図は直流アーク炉の電力制御方法を適用した直流ア
ーク炉の電力制御装置の全体構成図である。同図におい
て３０は設定電圧変更手段であって、これは可動電極５
の上昇速度Ｖを検出し、この上昇速度Ｖが所定速度Ｖ。

以上となったときに短絡が解除された後のポーリング（
再突入）時の設定電圧を可変設定する機能を持ったもの
である。

具体的な構成は次の通りである。３１はパルスジェネレ
ータであって、このパルスジェネレータ３１は電極昇降
用電動機８の゛回転軸と連結されて電動機８の回転数と
対応したパルス数のパルス信号を発生するものである。

又、位置変化量検出部３２はパルスジェネレータ３１が
らのパルス信号を所定のサンプリング周期毎に受け、こ
のパルス数のアップ及びダウンカウントを行なって可動
電極５の位置Ｈを求め、この位置と前回の位置との差ｄ
Ｈ及び経過時間ｄｔとがら可動電極５の昇降速度ｖ１特
に上昇速度ｄｖ ｄｖ−ｄＨ／ｄｔ を算出する機能を有している。そして、この上昇速度ｄ
ｖは短絡判定部３に送られるようになっている。この短
絡判定部３３は予め短絡と判定するための判定速度ν０
１例えば設偏の許容する最大の速度ｖ□が設定され、こ
の判定速度Ｖ□と上昇速度ｄｖとを比較して上昇速度ｄ
ｖが判定速度ｖｏ以上となったときかつ短絡電流が流れ
ているときに短絡が生じたと判定して変更信号を設定電
圧変更部３４へ送出する機能を仔するものである。

この設定電圧変更部３４は通常「１」の信号を電圧設定
器２０と加算器１９との間に接続された乗算器３５に送
出しており変更信号を受けると変更率β１を同乗算器３
５へ送出するものである。なお、この変更率β１が設定
電圧ＶＳに乗算されることにより変更される設定電圧は
高く設定される。

又、短絡判定部３３にはタイマ３６が接続され、このタ
イマ３６によって変更信号が送出されてから一定期間後
にリセットされるようになっている。

次に上記の如く構成された装置の作用について説明する
。

可動電極５に直流電圧が供給されて可動電極５とスクラ
ップ６との間にアークＱが発生すると、このアークによ
りスクラップ６は溶解する。このとき、アーク電圧は電
圧検出器１８によって検出されて加算器１９に送られて
設定電圧ＶＳとの電圧偏差が求められ、この電圧偏差が
調節部２１に送られる。そして、この調節部２１からは
電圧偏差を零とるような昇降制御信号が電極昇降用電動
機８に送られて可動電極５は昇降制御される。このよう
に可動電極５の位置が制御されながら第２図に示すよう
に下降してＨｌに到達すると、直流アーク炉本体１内部
′のスクラップ６は第５図（Ｃ）に示すように崩れ落ち
る状態となる。このように可動電極５の位置がＨｌに到
達すると、位置変化量検出部３２はパルスジェネレータ
３１からのパルス信号を受けて可動電極５の現在位置を
求め、この現在位置と前回求めた位置とから可動電極５
の上昇速度ｄｖを求めて短絡判定部３３へ送出する。こ
の短絡判定部３３は上昇速度ｄｖを受けて判定速度ｖＯ
と比較し、上昇速度ｄｖが判定速度ｖｏ以上となりかつ
短絡電流が流れていれば変更信号を設定電圧変更部３４
へ送出する。しかるに、直流アーク炉本体１内部のスク
ラップ６が第５図（Ｃ）に示すように崩れやすい状態で
あれば、スクラップ６が崩れて可動電極５と接触するこ
とがある。

二こで、スクラップ６が崩れて可動電極５と接触すると
、アーク電圧が零となる。これにより、調節部２１は急
速に可動電極５を上昇させる指令を送出する。もって、
可動電極５は第２図のａに示すように急速に上昇する。

このとき、パルスジェネレータ３１で発生するパルス数
は急増し、このパルス信号によって位置変化量検出部３
２は可動電極５の上昇速度ｄｖを求める。そして、短絡
判定部３３はこのときの上昇速度ｄｖと判定速度Ｖ□と
を比較し、この比較結果と短絡電流が流れていることか
ら短絡と判定し変更１Ｊ号を設定電圧変更部３４へ送出
する。しかして、設定電圧変更部３４は変更率β１を乗
算器３５へ送出し、電圧設定器２０から送出される設定
電圧ＶｓはＶＳ　・β１と変更設定されて加算器１９．
へ送られる。この結果、可動電極５の上昇で可動電極５
とスクラップ６との間の設定アーク電圧は低くなる。

可動電極５が上昇を続け、スクラップ６より離れた瞬間
より再点弧する。可動電極５はスクラップ６との間のギ
ャップが設定アーク電圧に等しくなるまでは電圧偏差に
応じて上昇する。点弧後再び倒れ込んだスクラップ６を
ポーリングする。このポーリング速度は非常に速いため
スクラップ６は即溶解して下に落ちる。従って、発生す
るアーク電圧は設備の出し得る許容電圧を越えて大きく
なろうとするためアーク切れとなる。しかし、上記のよ
うに設定電圧を下げているので可動電極５とスクラップ
６とのギャップが小さくなりスクラップ６の溶解速度に
打ち勝って可動電極６が追従して下りゆく。この場合に
はアークの発生電圧は大きくなることはあっても設備の
許容する電圧範囲内でおさまりアークＱが切れることな
く溶解を続けることができる。

このように上記第１実施例においては、可動電極５の上
昇速度ｄｖを検出し、この上昇速度ｄｖが判定速度Ｖ。

以上となったときに設定電圧ＶＳを可変設定するように
したので、短絡後の再ポーリング時にか生じたときの可
動電極５がスクラップ溶解に追従して下降させることが
できアークＱを切ることがなくなる。従って、スブラッ
ク６の溶解に供給する電力量の平均値が安定するととも
にスブラック６の溶解時間が短縮できて溶解の効率が向
上する。しかるに、電力原単位が向上する。

次に本発明の第２実施例について第３図を参照して説明
する。なお、第１図と同一部分には同一符号を付してそ
の詳しい説明は省略する。

さて、同図に示す装置は、設定電圧変更手段３０と設定
電流変更手段４０とを備えたものであり、このうち設定
電圧変更手段３０は可動電極５の上昇速度ｄｖを検出し
、この上昇速度ｄｖが判定速度ＶＯ以上となったときに
設定電圧Ｖｓを可変設定する機能を有するものである。

なお、その構成は第１実施例における構成と全く同一で
あるのでその説明は省略する。又、設定電流変更手段４
０は可動電極５の上昇速度ｄｖを検出し、この上昇速度
ｄｖが判定速度ＶＱ以上となったときに短絡解除後のポ
ーリング時に可動電極５に流れるアーク電流に対する設
定電流（定格電流）Ｉｓを可変設定する機能を有するも
のである。具体的な構成は、設定電圧変更手段３０と共
通に構成されるパルスジェネレータ３１２位置変化量検
出部３２．短絡判定部３３．設定電流変更部４１及び電
流設定器２４と加算器２３との間に接続された乗算器４
２から構成されている。設定電流変更部４１は通常「１
」の信号を乗算器４２へ送出しており、変更信号を受け
ると変更率β２を乗算器４２へ送出する機能を有するも
のである。なお、この変更率β２が乗算されることによ
り変更設定される設定電流Ｉｓ　・β２は設定電流Ｉｓ
よりも減少する。

次に上記の如く構成された装置における短絡時及び短絡
解除後のポーリング時（再突入時）の作用について説明
する。

スクラップ６が崩れて可動電極５と接触してアーク電圧
が零となると、調節部２１は急速に可動電極５を上昇さ
せる指令を送出する。これにより、可動電極５は急速に
上昇し、パルスジェネレータ３１で発生するパルス数は
急増する。しかるに、短絡判定部３３はこのとき位置変
化量検出部３２で求められた上昇速度ｄｖと判定速度Ｖ
。とを比較し、この比較結果から変更信号を短絡解除後
に設定電圧変更部３４へ送出する。これによって、設定
電圧変更部３４は変更率β１を乗算器３５へ送出し、電
圧設定器２０から送出される設定電圧ＶＳをＶＳ　・β
１と変更設定して加算器１つへ送る。この結果、可動電
極５の上昇で可動電極５とスクラップ６との間の設定電
圧は低くなり、短絡解除後のポーリング時に、その電圧
偏差は設定電圧変更前よりも小さくなる。

又、これと同時に変更信号は設定電流変更部４１へ送出
されるので、この設定電流変更部４１は変更率β２を乗
算器４２へ送出する。これにより、設定電流ＩｓはＩｓ
　・β２に設定変更されて加算器２３に送られる。

以上の結果、設定変更された設定アーク電圧に見合った
設定電流に変更される。従って、短絡解除後の再突入時
に可動電極５の下降速度は加速されてアークＱが切れな
い可動電極５とスクラップ６との間のギャップに制御さ
れる。そして、タイマ３６により変更信号が送出されて
がら一定時間経過すると、短絡判定部３３は変更信号を
リセットする。これにより、設定電圧は再びＶＳに戻さ
れて可動電極５の位置制御が実行されるとともに設定電
流は再びＩｓに戻される。

このように上記第２実施例においては、可動電極５の上
昇速度ｄｖを険出し、この上昇速度ｄｖが判定速度Ｖ。

以上となったときに設定電圧ＶＳを可変設定するととも
に設定電流Ｉｓを可変設定するようにしたので、短絡が
解除された後のポーリング（再突入）時にアークＱを切
らずに電力供給を第１実施例と比較してより安・定して
は給できる。従って、スブラック６の溶解時間を短縮で
きて溶解の効率を向上できる。

なお、本発明は上記各実施例に限定されるものでなくそ
の主旨を逸脱しない範囲で変形してもよい。

〔発明の効果〕

以上詳記したように本発明によれば、可動電極に供給す
る電力量を安定化して溶解時間を短縮できる直流アーク
炉の電力制御方法を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係わる直流アーク炉の電力供給方法の
第１実施例を適用した直流アーク炉の電力供給装置の全
体構成図、第２図は可動電極の昇降を示す図、第３図は
本発明に係わる直流アーク炉の電力供給方法の第２実施
例を適用した直流アーク炉の電力供給装置の全体構成図
、第４図は従来技術を説明するための図、第５図は直流
アーク炉の操業状態を示す図である。 １・・・直流アーク炉本体、２・・・炉底電極、５・・
・可動電極、６・・・スクラップ、７・・・昇降装置、
１６・・・サイリスク変換器、１８・・・電圧検出器、
１９・・・加算器、２０・・・電圧設定器、２１・・・
調節部、２２・・・電流検出器、２３・・・加算器、２
４・・・電流設定器、２５・・・ゲート制御部、３０・
・・設定電圧変更手段、３１・・・パルスジェネレータ
、３２・・・位置変化量検出部、３３・・・短絡判定部
、３４・・・設定電圧変更部、３５・・・乗算器、３６
・・・タイマ、４０・・・設定電流変更手段、４１・・
・設定電流変更部、４２・・・乗算器。 第 図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）直流電圧を直流アーク炉の可動電極に供給すると
   ともにこの直流電圧と設定電圧との電圧偏差に応じて前
   記可動電極を昇降させる直流アーク炉の電力制御方法に
   おいて、前記可動電極と溶解中のスクラップとの短絡時
   に前記可動電極の上昇速度とアーク電圧を検出し、この
   上昇速度が所定速度以上となったとき及び短絡時の前記
   アーク電圧が零から電圧発生に至るときに前記設定電圧
   を可変設定することを特徴とする直流アーク炉の電力制
   御方法。
2. （２）直流電圧を直流アーク炉の可動電極に供給すると
   ともにこの直流電圧と設定電圧との電圧偏差に応じて前
   記可動電極を昇降させる直流アーク炉の電力制御方法に
   おいて、前記可動電極の上昇速度とアーク電圧を検出し
   、この上昇速度が所定速度以上となったとき及び短絡が
   解除されてアーク電圧が発生したときに前記設定電圧を
   可変設定するとともに前記可動電極に流れる電流に対す
   る設定電流を可変設定することを特徴とする直流アーク
   炉の電力制御方法。