JPH0878156A - 交流ア−ク炉 - Google Patents

交流ア−ク炉

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JPH0878156A
JPH0878156A JP6234284A JP23428494A JPH0878156A JP H0878156 A JPH0878156 A JP H0878156A JP 6234284 A JP6234284 A JP 6234284A JP 23428494 A JP23428494 A JP 23428494A JP H0878156 A JPH0878156 A JP H0878156A
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arc
electrode
inverter
current
frequency
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Takeji Okada
竹司 岡田
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Daido Steel Co Ltd
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Daido Steel Co Ltd
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    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
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    • Y02P10/25—Process efficiency

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 複数本の電極のア−ク電流およびア−ク電圧
を独立して制御することができる交流ア−ク炉を提供す
る。 【構成】 三相交流電源に接続され単相交流を出力する
複数個のインバ−タ装置6と、その出力側に接続された
複数(N)本の電極3と、前記単相交流出力に順次36
0゜/Nの位相差を付与する周波数制御部をそなえたイ
ンバ−タ制御装置6と、複数個の電極駆動装置と、各電
極のア−ク電圧の設定値とア−ク電圧検出値の偏差に応
じた昇降駆動信号を前記電極駆動装置に出力するア−ク
電圧制御装置と、各電極のア−ク電流の設定値とア−ク
電流検出値との偏差に応じた制御信号をインバ−タ制御
装置10に出力するア−ク電流制御装置34と、全電極
共通の周波数設定値と各電極電流の周波数検出値との偏
差に応じた制御信号をインバ−タ制御装置10に出力す
る周波数制御装置44とを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この出願はたとえば製鋼用ア−ク
炉のように三相交流を電源とする交流ア−ク炉に関す
る。
【0002】
【従来の技術】一般に製鋼用ア−ク炉においては、三相
交流を電源とする交流ア−ク炉が広く用いられている。
ところで製鋼用ア−ク炉においては、炉蓋にスクラップ
装入口が設けてある場合や特定位置のシュ−トからスク
ラップを装入する場合など、スクラップ装入に伴う炉内
のスクラップ分布が大きく偏るケ−スが多く、炉内の特
定位置の電極への投入電力を大きくしてその電極近傍の
スクラップの溶解速度を早めることができる交流ア−ク
炉が要望されている。
【0003】ところが従来の交流ア−ク炉では、3本の
電極のア−ク電流およびア−ク電圧を個々の電極ごとに
異なる設定値のもとで別個に制御して操業することはで
きなかったので、上記要望に応えることはできなかっ
た。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】この発明は上記従来の
問題点を解決するもので、複数本の電極のア−ク電流お
よびア−ク電圧を独立して制御することができる交流ア
−ク炉を提供しようとするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】この発明の交流ア−ク炉
は、三相交流電源に接続され三相交流を直流に変換する
サイリスタ整流器とこの整流器の出力側に接続され直流
を単相交流に変換するインバ−タ回路とを具備する複数
個のインバ−タ装置と、これらのインバ−タ装置の出力
側に1本ずつ接続された複数本の電極と、前記各インバ
−タ装置の出力電流を制御する電流制御部と各インバ−
タ装置の単相交流出力に順次360゜/N(但しN=電
極の本数)の位相差を付与しつつ出力周波数を制御する
周波数制御部とをそなえたインバ−タ制御装置と、各電
極ごとに設けられ各電極を個別に昇降駆動する複数個の
電極駆動装置と、各電極ごとに設けられ各電極のア−ク
電圧の設定値とア−ク電圧検出値の偏差に応じた昇降駆
動信号を前記電極駆動装置に出力してア−ク電圧を設定
値に維持するア−ク電圧制御装置と、各電極ごとに設け
られ各電極のア−ク電流の設定値とア−ク電流検出値と
の偏差に応じた制御信号を前記インバ−タ制御装置に出
力してア−ク電流を設定値に維持するア−ク電流制御装
置と、各電極ごとに設けられ全電極共通の周波数設定値
と各電極電流の周波数検出値との偏差に応じた制御信号
を前記インバ−タ制御装置に出力して周波数を設定値に
維持する周波数制御装置とを具備したことを特徴とす
る。
【0006】
【作用】この発明の交流ア−ク炉においては、三相交流
電源から与えられた三相交流は、電極本数と同数の複数
個(N個)のインバ−タ装置によって、共通の周波数を
有し360゜/Nの位相差を付与されたN個の単相交
流、すなわちN相の交流に変換され、各インバ−タ装置
からそれに接続された各電極に供給される。
【0007】各電極のア−ク電圧は電極駆動装置を制御
するア−ク電圧制御装置により、ア−ク電流はア−ク電
流制御装置により、それぞれ電極ごとに設定したア−ク
電圧およびア−ク電流の設定値に維持されるよう制御さ
れる。又上記N相の各相の交流の周波数は、周波数制御
装置によって、全電極共通の周波数に維持されるよう制
御される。
【0008】この発明において周波数設定値は通常の6
0又は50Hz以外の任意の周波数とすることもでき、
また電極の本数(N)、従ってインバ−タ装置の個数
は、通常の3以外の複数本(個)とすることもでき、こ
れによって所望の周波数で所望の複数相(N相)の交流
電力により該複数本の電極によるア−ク加熱をおこなう
交流ア−ク炉が得られる。
【0009】
【実施例】以下図1乃至図3によりこの発明の一実施例
を説明する。この実施例は電極が3本である製鋼用の三
相交流ア−ク炉の場合を示し、1はア−ク炉の炉体、2
は炉蓋で、3本の電極3a〜3cはこの炉蓋2を貫通し
て炉内に挿入される。4は炉体1内に装入されたスクラ
ップであり、装入直後は図示のように電極3aの近傍の
スクラップ量が多い。
【0010】5は三相交流電源に接続された炉用変圧
器、6a〜6cはこの炉用変圧器5の出力側に接続され
たインバ−タ装置で、三相交流を直流に変換するサイリ
スタ整流器7と、この整流器の出力側に接続され直流を
単相交流に変換するインバ−タ回路8とを具備してい
る。そして各インバ−タ装置6a〜6cの出力側には、
前記電極3a〜3cが1本ずつ接続されている。なおイ
ンバ−タ装置6(インバ−タ装置6a〜6cの総称。以
下他の部分についても同様に総称する。)においては、
実際にはサイリスタ整流器7とインバ−タ回路8との間
の直流回路に電流平滑化用のリアクトルを設けてあり、
インバ−タ回路8の出力側はリアクトル等を付設して波
形改善をはかるものであるが、これらの細部構成につい
ては説明を省略する。
【0011】次に図1において、10a〜10cは各イ
ンバ−タ装置6ごとに設けたインバ−タ制御装置で、該
装置の1相分のみを示す図3において、11はインバ−
タ装置6のサイリスタ整流器7に位相制御信号S1 を出
力して、インバ−タ装置6の出力電流を制御する電流制
御部である。また12は、インバ−タ装置6のインバ−
タ回路8に、該回路部を構成する主サイリスタを点弧す
るゲ−ト制御信号(パルス)S2 を、各インバ−タ装置
6a〜6cの単相交流出力が順次360゜/3=120
゜だけ位相差が生じるように、各インバ−タ制御装置1
0ごとに順次異なるタイミングで出力する周波数制御部
であり、13はこのタイミングの基準となる基準クロッ
ク信号tを各周波数制御部12に与える位相基準信号発
生器である。なお図3に示さない他相のインバ−タ制御
装置10b,10cも、同様な構成を有する(但し上述
のようにゲ−ト制御信号S2 の出力タイミングは異な
る)ものである。
【0012】また図2において、21a〜21cは電動
ウインチ式の電極駆動装置で、電極(詳しくは電極を把
持するホルダ−をそなえた電極支持体)昇降駆動用のワ
イヤ22を、電動機23に連結したワイヤ巻取用の巻胴
24に巻付け、昇降制御装置25により電動機23を回
転駆動するものである。26a〜26cは各電極3のア
−ク電圧を検出する電圧検出器、27a〜27cは各電
極3ごとのア−ク電圧設定器、28a〜28cはこの設
定器による各電極3のア−ク電圧設定値と各電圧検出器
26によるア−ク電圧検出値とを比較して、その偏差に
応じた制御信号を各電極駆動装置21の昇降制御装置2
5に出力する昇降信号発生器であり、この昇降信号発生
器28と電圧検出器26とア−ク電圧設定器27によっ
て、ア−ク電圧制御装置29a〜29cが構成されてい
る。
【0013】一方図1において、31a〜31cは各電
極3のア−ク電流を検出する電流検出器、32a〜32
cは各電極ごとのア−ク電流設定器、33a〜33cは
この設定器による各電極ごとのア−ク電流設定値と各ア
−ク電流検出器32によるア−ク電流検出値とを比較し
てその偏差に応じた制御信号Pa 〜Pc を各インバ−タ
制御装置10に出力する電流調節器であり、この電流調
節器33とア−ク電流検出器31とア−ク電流設定器3
2によって、ア−ク電流制御装置34a〜34cが構成
されている。この制御信号Pa 〜Pc は、各インバ−タ
制御装置10の電流制御部11に入力され、各インバ−
タ装置6の出力電流が前記各ア−ク電流設定器32の設
定値となるように制御される。
【0014】また図1において41a〜41cは各電極
3の周波数を検出する周波数検出器、42は全電極共通
の周波数設定器、43a〜43cはこの設定器による周
波数設定値と各周波数検出器41による周波数検出値と
を比較してその偏差に応じた制御信号Qa 〜Qc を各イ
ンバ−タ制御装置10に出力する周波数調節器であり、
この周波数調節器43と周波数検出器41と周波数設定
器42によって、周波数制御装置44a〜44cが構成
されている。制御信号Qa 〜Qc は、各インバ−タ制御
装置10の周波数制御部12に入力され、各インバ−タ
装置6の出力周波数が前記の周波数設定器43の全電極
共通の設定値となるように制御される。
【0015】上記構成の交流ア−ク炉50においては、
炉用変圧器5を経て供給された三相交流は、インバ−タ
制御装置10a〜10cにより制御されるインバ−タ装
置6a〜6cによって、共通の周波数を有し360゜/
3=120゜の位相差を有する3個の単相交流出力、す
なわち三相の交流出力に変換され、各インバ−タ装置6
a〜6cに接続した電極3a〜3cに供給される。この
交流の周波数は、周波数制御装置44a〜44cによっ
て、周波数設定器42に設定した各電極共通の周波数に
維持される。
【0016】電極3a〜3cの各ア−ク電圧およびア−
ク電流は、ア−ク電流制御装置34a〜34cおよびア
−ク電圧制御装置29a〜29cによって、それぞれア
−ク電流設定器32a〜32cおよびア−ク電流設定器
43a〜43cに設定した設定値になるよう、電極ごと
に独立して制御される。そこで電極3aのア−ク電流お
よびア−ク電圧の設定値を他の電極の各設定値より大と
することにより、図示のように電極3a付近のスクラッ
プ4の装入堆積量が大きい場合でも、該スクラップ部の
溶解速度を上げて炉内各部のスクラップの溶解所要時間
を均一化し、かつ他の電極3b,3c部への過大電力投
入を回避して、炉全体としての溶解時間の短縮化および
投入電力の有効利用、従って熱効率の向上を図ることが
できるのである。
【0017】この発明は上記実施例に限定されるもので
はなく、たとえばインバ−タ制御装置10a〜10cの
各周波数制御部12を1台にまとめて位相差付与用回路
の共用化をはかるなど、各部の回路構成は上記以外のも
のとしてもよい。また上記実施例では炉用変圧器5をイ
ンバ−タ装置6の入力側に配置したが、炉用変圧器5を
用いない場合はインバ−タ装置6を三相交流電源に直接
接続すればよい。
【0018】また電極3の本数(N)、従ってインバ−
タ装置6およびインバ−タ制御装置10の個数は、3以
外の複数本(個)とすることができ、4本あるいはそれ
以上の本数(N本)の電極を有する大形大容量のN相交
流ア−ク炉を得ることができる。また周波数設定器42
による設定周波数を10〜40Hz程度の低周波数とす
れば、リアクタンスが低下するので投入電力の増加が可
能となり、ア−ク炉の生産性の向上をはかることができ
る。
【0019】
【発明の効果】以上説明したようにこの発明によれば、
複数本の電極のア−ク電流およびア−ク電圧を独立して
制御でき、炉内の各位置の被溶解物の溶解所要時間の均
一化をはかることができ、ア−ク炉の生産性向上および
投入電力の有効利用に寄与するものである。また電極の
本数(N)が4本以上のN相交流ア−ク炉とすることに
より、上記の炉内各位置での溶解所要時間が均一化され
た生産性が高い、大形大容量のア−ク炉を得ることがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例を示す交流ア−ク炉の機器
接続図の一部である。
【図2】この発明の一実施例を示す交流ア−ク炉の図1
表示部分以外(一部重複)の機器接続図である。
【図3】図1における1相分のインバ−タ制御装置とイ
ンバ−タ装置の入出力関係を示す部分機器接続図であ
る。
【符号の説明】
1…炉体、2…炉蓋、3a〜3c…電極、6a〜6c…
インバ−タ装置、7…サイリスタ整流器、8…インバ−
タ回路、10a〜10c…インバ−タ制御装置、11…
電流制御部、12…周波数制御部、13…位相基準信号
発生器、21a〜21c…電極駆動装置、25…昇降制
御装置、26a〜26c…電圧検出器、27a〜27c
…ア−ク電圧設定器、28a〜28c…昇降信号発生
器、29a〜29c…ア−ク電圧制御装置、31a〜3
1c…ア−ク電流検出器、32a〜32c…ア−ク電流
設定器、33a〜33c…電流調節器、34a〜34c
…ア−ク電流制御装置、41a〜41c…周波数検出
器、42…周波数設定器、43a〜43c…周波数調節
器、44a〜44c…周波数制御装置、50…交流ア−
ク炉。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 三相交流電源に接続され三相交流を直流
    に変換するサイリスタ整流器とこの整流器の出力側に接
    続され直流を単相交流に変換するインバ−タ回路とを具
    備する複数個のインバ−タ装置と、これらのインバ−タ
    装置の出力側に1本ずつ接続された複数本の電極と、前
    記各インバ−タ装置の出力電流を制御する電流制御部と
    各インバ−タ装置の単相交流出力に順次360゜/N
    (但しN=電極の本数)の位相差を付与しつつ出力周波
    数を制御する周波数制御部とをそなえたインバ−タ制御
    装置と、各電極ごとに設けられ各電極を個別に昇降駆動
    する複数個の電極駆動装置と、各電極ごとに設けられ各
    電極のア−ク電圧の設定値とア−ク電圧検出値の偏差に
    応じた昇降駆動信号を前記電極駆動装置に出力してア−
    ク電圧を設定値に維持するア−ク電圧制御装置と、各電
    極ごとに設けられ各電極のア−ク電流の設定値とア−ク
    電流検出値との偏差に応じた制御信号を前記インバ−タ
    制御装置に出力してア−ク電流を設定値に維持するア−
    ク電流制御装置と、各電極ごとに設けられ全電極共通の
    周波数設定値と各電極電流の周波数検出値との偏差に応
    じた制御信号を前記インバ−タ制御装置に出力して周波
    数を設定値に維持する周波数制御装置とを具備したこと
    を特徴とする交流ア−ク炉。
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