JPH0914864A - アーク炉の自動電極昇降制御装置 - Google Patents

アーク炉の自動電極昇降制御装置

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JPH0914864A
JPH0914864A JP7165328A JP16532895A JPH0914864A JP H0914864 A JPH0914864 A JP H0914864A JP 7165328 A JP7165328 A JP 7165328A JP 16532895 A JP16532895 A JP 16532895A JP H0914864 A JPH0914864 A JP H0914864A
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JP
Japan
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control
voltage
arc
signal
deviation
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Pending
Application number
JP7165328A
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English (en)
Inventor
Masaji Otani
正司 大谷
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25Process efficiency

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  • Discharge Heating (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【目的】制御遅れの無い出力信号を油圧機構部へ伝達す
ることにより高い応答性を実現すること。 【構成】アーク炉内に挿入された原料1とアーク電極3
との距離を昇降機構13を使用して変化させる自動電極
昇降制御装置であり、アーク電圧の設定値と測定値との
偏差を検出する偏差検出手段33と、この偏差分に対応
して上昇指令又は下降指令となる電圧指令信号を出力す
る電圧制御手段34と、入力信号となる前記電圧指令信
号を時間的傾斜制御した出力信号を昇降制御信号として
前記昇降機構13の駆動部12へ出力する時間的傾斜制
御手段36と、この時間的傾斜制御手段36の入力信号
が上昇側から下降側へ移行した際、及び下降側から上昇
側へ移行した際に前記時間的傾斜制御手段36の時間的
傾斜制御を制限して出力信号を中立値に戻す傾斜制御制
限手段37とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、製鋼用のDCアーク炉
等において屑鉄等の主原料と黒鉛電極との間隔を調整す
る自動電極昇降制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】製鋼用のDCアーク炉内に挿入された主
原料、主に屑鉄と黒鉛電極との間に直接アークを発生さ
せ、その高温を利用して主原料を溶融する製鋼設備があ
る。この種の製鋼設備は、アークの長さを調整してアー
ク電圧を設定値に近似制御するために黒鉛電極を自動昇
降させる自動電極昇降制御装置を備えることがある。
【0003】図5は、DCアーク炉電気系統の概要を示
している。主原料のスクラップ溶鋼1が入れられるアー
ク炉2の炉内上部に黒鉛電極3が設置され、アーク炉2
の炉底に炉底電極4が設置されている。電源系統から受
電される交流電圧は整流器用変圧器5で降圧された後、
サイリスタ整流器6で直流に変換して炉底電極4に印加
される。なお、黒鉛電極3がマイナス(陰極)、炉底電
極4がプラス(陽極)となるように直流導体が接続され
ている。
【0004】黒鉛電極3とスクラップ溶鋼1との間にア
ークが発生する。アークが発生すると、直流電流が炉底
電極4−アーク−黒鉛電極3の順に流れる。このアーク
電流はサイリスタ整流器6の点弧角制御によって設定電
流に定電流制御される。なお、炉内での短絡により発生
する過電流からサイリスタ整流器6を保護すると共にア
ーク安定化のために、電源側と黒鉛電極3との間の直流
回路に直流リアクトル7が介挿されている。
【0005】一方、アーク電圧は黒鉛電極3を昇降させ
てアークの長さを調整することにより設定電圧に保たれ
る。自動電極昇降制御装置は、電圧昇降制御部11、サ
ーボバルブ12、油圧機構13等から構成されている。
自動電極昇降制御装置では、アーク電流、アーク電圧の
変動をできるだけ少なくして設定値の近傍に保つために
黒鉛電極3を自動的に昇降させ、電圧が小(大)になれ
ば黒鉛電極3を上昇(下降)させる。
【0006】アーク炉の溶融期は、特に急激な電流変動
が生じるので、この変動をできる限り高い応答性と感度
を保ち、しかも安定に作動させたかどうかが、トリッ
プ、溶融期間、電力消費量などに大きく影響する。
【0007】図6は制御系のブロック図を示している。
設定電圧EaREF と測定電圧EaFBとの偏差分に比例積
分制御21を行い、サーボバルブ12の不感帯補償22
を経由して、Ramp関数による時間的傾斜制御23を
加えた制御電気信号をサーボバルブ12へ出力する。
【0008】図4は、上記した制御系ブロックにおける
時間的傾斜制御の詳細を示したものである。同図に実線
で示すようなステップ状の入力信号24に対して時間的
傾斜制御を加えることより、入力信号24が同図に点線
で示す出力信号25に変換される。このような時間的傾
斜制御を加えることによりハンチング現象を防止するこ
とができる。
【0009】従来は、入力信号24の全変化領域におい
て時間的傾斜制御を実施して出力信号25を得ていたの
で、入力信号24が上昇側から下降側に転じた直後の斜
線部領域26では入力信号24と出力信号25との指令
が上昇側と下降側の反対になる。
【0010】Ramp関数の時間的傾斜制御において、
ある設定電圧が入力信号としてステップ状に与えられた
場合、目標値に到達するまでの経過中は出力信号25は
時間的傾斜を持って目標値まで徐々に変化し、目標値に
到達した後は入力信号24が変化しない限り出力信号2
5も一定に保たれる。
【0011】しかし、入力信号24が上昇側から下降側
へ移行した場合、この領域でも出力信号25は時間的傾
斜制御され、図3の斜線部26で示す如く制御遅れが発
生する。入力信号24が既に下降側にあるにもかかわら
ず出力信号25は上昇側にあり、油圧機構へ上昇指令を
出力し続けることになる。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】このように、従来の自
動電極昇降装置は、Ramp関数の時間的傾斜制御にお
いて、入力信号24の全領域で時間的傾斜制御を実施し
ていたので、入力信号24が上昇側から下降側へ、又は
下降側から上昇側へ移行した際に、時間的にズレが起こ
り、制御遅れが発生する問題があった。
【0013】本発明は、以上のような実情に鑑みてなさ
れたもので、電圧設定値を入力信号とした時間的傾斜制
御を真に有効となる領域のみに制限し、制御遅れの無い
出力信号を油圧機構部へ伝達することにより高い応答性
を実現できる自動電極昇降制御装置を提供することを目
的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために以下のような手段を講じた。請求項1に対
応する本発明は、アーク炉内に挿入された原料とアーク
電極との距離を昇降機構を使用して変化させてアークの
長さを調整することによりアーク電圧を設定値に近似制
御する自動電極昇降制御装置において、アーク電圧の設
定値と測定値との偏差を検出する偏差検出手段と、この
偏差検出手段で検出した偏差分に対応して上昇指令又は
下降指令をする電圧指令信号を出力する電圧制御手段
と、入力信号となる前記電圧指令信号を時間的傾斜制御
した出力信号を昇降制御信号として前記昇降機構の駆動
部へ出力する時間的傾斜制御手段と、この時間的傾斜制
御手段の入力信号が上昇側から下降側へ移行した際、及
び下降側から上昇側へ移行した際に前記時間的傾斜制御
手段の時間的傾斜制御を制限して出力信号を中立値に戻
す傾斜制御制限手段とを備える。
【0015】
【作用】本発明は、以上のような手段を講じたことによ
り次のような作用を奏する。請求項1に対応する本発明
によれば、アーク電圧の設定値と測定値との偏差が偏差
検出手段で検出され、この偏差分に対応して上昇指令又
は下降指令の電圧指令信号が電圧制御手段から時間的傾
斜制御手段へ入力され、時間的傾斜制御した出力信号が
昇降制御信号として昇降機構の駆動部へ出力される。こ
のとき、時間的傾斜制御手段への入力信号が上昇側から
下降側へ移行した際、及び下降側から上昇側へ移行した
際に傾斜制御制限手段から時間的傾斜制御手段の時間的
傾斜制御が制限され出力信号が中立値に戻される。
【0016】
【実施例】以下、本発明に係る自動電極昇降装置を図5
に示すDCアーク炉設備に適用した実施例について説明
する。本実施例は、サーボバルブ・油圧機構部を制御す
る電極昇降制御部が図1に示す機能ブロックで構成され
ている。電極昇降制御部30は、上位計算機等の目標電
圧設定部31から設定電圧EaREF が入力されると共
に、アーク電圧EaFBを測定しているアーク電圧測定部
32から測定アーク電圧EaFBが入力される。偏差検出
部33が設定電圧EaREF と測定アーク電圧EaFBとの
偏差分を検出し、電圧制御部34が偏差分に比例積分制
御を行い電圧指令信号を出力する。この電圧指令信号が
サーボバルブ不感帯補償部35を経由して時間的傾斜制
御部36へ与えられる。時間的傾斜制御部36が入力信
号に対して時間的傾斜制御を行い、傾斜制御制限部37
が時間的傾斜制御部36の出力信号が図3に点線で示す
如くなるように時間的傾斜制御を制限する。図2は本実
施例での制御系のブロックを示している。図6に示す制
御ブロックと異なる点は時間的傾斜制御23′の部分で
ある。後述するように時間的傾斜制御の一部が制限され
ている。
【0017】以上のように構成された本実施例では、目
標電圧設定部31から電極昇降制御部30に設定電圧E
REF が与えられると、電圧制御部34が比例積分制御
を行い電圧指令信号をサーボバルブ不感帯補償部35に
出力する。不感帯補償した電圧指令信号が入力信号とし
て時間的傾斜制御部36へ入力する。傾斜制御制限部3
7では、時間的傾斜制御部36へ入力する入力信号の状
態変化(上昇指令,下降指令間の移行)を判断して時間
的傾斜制御を制限する。
【0018】具体的には、図3に示すようにステップ状
の入力信号41が上昇側に与えられた場合、出力信号4
2は目標値に到達するまでRamp関数による時間的傾
斜にて変化する。この期間は時間的傾斜制御を制限しな
い。その後、入力信号41が反対側、つまり下降側に変
化したときは、時間的傾斜制御を中止して出力信号42
を傾斜変化させること無く中立値(0V)まで戻す。
【0019】同様に、ステップ状の入力信号41が下降
側に与えられた場合、出力信号42が目標値に到達する
までRamp関数による傾きにて傾斜変化させる。目標
値に到達した後は一定値制御されるが、その後に入力信
号41が反対側、つまり上昇側に移行した時は、傾斜変
化をさせずに中立値(0V)まで戻す。
【0020】つまり、入力信号41と出力信号42との
関係は、真に傾斜を必要とする有効領域のみ傾斜させ、
無効となる領域では即時中立値まで戻すことにより、制
御遅れが防止される。
【0021】ここで、一般にサーボバルブ12はサーボ
バルブ不感帯(±2V程度)を持っている。このサーボ
バルブ不感帯内ではサーボバルブ12は動作しない。そ
のため、時間的傾斜制御部36で出力信号42を中立値
(0V)から±2Vまで時間的傾斜を与えて変化させる
のは無意味である。このため、中立値(0V)から不感
帯補償領域(±2V)まで即時に出力信号42を変化さ
せ、不感帯補償領域(±2V)では時間的傾斜を持たな
いように制限している。つまり、不感帯補償領域(±2
V)を脱した位置から上昇及び下降目標値到達までの有
効領域(±5V)までのみ時間的傾斜を与えるように制
限して出力信号42を制御するようにすることにより高
い応答性を実現している。
【0022】この様に本実施例によれば、電圧制御設定
値を入力信号とした時間的傾斜制御において真に有効と
なる領域のみに制限して出力信号をサーボバルブ12へ
与えるようにしたので、制御遅れを防止できると共に高
い応答性を実現できる。本発明は上記実施例に限定され
るものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種
々変形実施可能である。
【0023】
【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、電
圧設定値を入力信号とした時間的傾斜制御を真に有効と
なる領域のみに制限し、制御遅れの無い出力信号を油圧
機構部へ伝達することにより高い応答性を実現できる自
動電極昇降制御装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係るアーク炉設備における
電極昇降制御部の機能ブロック図である。
【図2】電極昇降制御部の制御系のブロック図である。
【図3】制限を加えた時間的傾斜制御の具体例を示す図
である。
【図4】制限を加えない従来型の時間的傾斜制御の具体
例を示す図である。
【図5】アーク炉設備の構成図である。
【図6】図5に示す電極昇降制御部の制御系のブロック
図である。
【符号の説明】
1…スクラップ溶鋼、2…アーク炉、3…黒鉛電極、4
…炉底電極、5…整流器用変圧器、6…サイリスタ整流
器、7…直流リアクトル、12…サーボバルブ、13…
油圧機構、30…電極昇降制御部、31…目標電圧設定
部、32…アーク電圧測定部、33…偏差検出部、34
…電圧制御部、35…サーボバルブ不感帯補償部、36
…時間的傾斜制御部、37…傾斜制御制限部。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 アーク炉内に挿入された原料とアーク電
    極との距離を昇降機構を使用して変化させてアークの長
    さを調整することによりアーク電圧を設定値に近似制御
    する自動電極昇降制御装置において、 アーク電圧の設定値と測定値との偏差を検出する偏差検
    出手段と、この偏差検出手段で検出した偏差分に対応し
    て上昇指令又は下降指令となる電圧指令信号を出力する
    電圧制御手段と、入力信号となる前記電圧指令信号を時
    間的傾斜制御した出力信号を昇降制御信号として前記昇
    降機構の駆動部へ出力する時間的傾斜制御手段と、この
    時間的傾斜制御手段の入力信号が上昇側から下降側へ移
    行した際、及び下降側から上昇側へ移行した際に前記時
    間的傾斜制御手段の時間的傾斜制御を制限して出力信号
    を中立値に戻す傾斜制御制限手段とを具備したことを特
    徴とするアーク炉の自動電極昇降制御装置。
JP7165328A 1995-06-30 1995-06-30 アーク炉の自動電極昇降制御装置 Pending JPH0914864A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010014306A (ja) * 2008-07-02 2010-01-21 Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial System Corp 製鋼用アーク炉の電極昇降装置
JP2025504185A (ja) * 2022-02-07 2025-02-06 プライメタルズ・テクノロジーズ・ジャーマニー・ゲーエムベーハー アーク炉の運転方法

Cited By (2)

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