JPS593890A - 電気溶解炉における過電流発生時の電極急速引上げ制御方法 - 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】 この発明はアーク方電気炉等の電気溶解炉において、電
極に過電流が流れた場合に１−ランスおよび電極を保護
すべく電極を急速に引上げる際の制御方法に関するもの
である。

例えば製鋼用アーク炉では生産性を可及的に高めるため
に、相当苛酷な操業が行なわれ、過負荷操業も頻繁に実
施されているが、過負荷操業があまり過大であると、設
備保護のため過電流Ｉｌ！電器が動作して操業を一時的
に中断しなければならなくなり、したがって高生産性を
維持するには、設備の有する最大パワーを安定して供給
する必要がある。

しかるに実際の操業では、炉内においてスクラップの所
謂山崩れが頻発するために、設備の有する最大パワーの
安定供給が阻害される場合が生じている。すなわち、通
常、溶解が進行するに伴って０、炉内に投入したスクラ
ップが大小様々な山崩れを起こしており、山崩れしたス
クラップがＩＩＵ端に接触し電極が短絡した場合には、
電極に過電流が流れるために、設備保護用の過電流継電
器が動作して負荷しゃ断すなわち電力の供給が断たれ、
その結果電力の供給を中断せざるを得ず、また程度の大
きな山崩れが生じた場合には、スクラップが電極にもた
れかかり、その荷重によって電極が折損することがあり
、その結果電力供給の中断と併せて電極の早期消耗など
の問題が生じる。

そこで従来から、スクラップの山崩れに伴って電極に設
定値以上の過電流が流れた場合、過電流継電器が動作す
る以前あるいは電極折損の発生以前に電極を急速に引上
げ、電力投入を可及的に継続するよう制御している。そ
の場合、電極に流れる電流が過電流領域に入ると同時に
電極を急速引上げすると、かえって電極のハンチング現
象が生じて安定操業を行なえなくなるので、電流が過電
流領域に達してから一定時間経過後に電極を急速に引上
げるのが通常である。

ところで従来、例えば３相溶解炉における過電流発生時
の電極急速引上げ制御方法として、電極の各々に過電流
検知器を設けておき、各電極に相関関係をもたせずに、
過電流が流れた電極を単独で引上げる方法や、いずれか
の電極に過電流が流れた場合、すべての電極を同時に引
上げる方法が採用されていたが、電極の電流はアークの
インピーダンスによって変化し、換言すれば電極先端と
スクラップとの位置関係、にょって変化するから、電極
に流れる電流は、各電極毎に異なっており、また時間の
経過と共に常に変化し、したがって３相溶解炉では、１
極のみが過電流の場合もあれば、２極あるいは３極すべ
てが過電流の場合もあるので、上述した従来の方法では
、このような相異なる過電流の態様に必ずしも適合しな
いため、種々の問題があった。

すなわち、過電流発生電極を単独で急速に引上げる方法
では、過電原発、生Ｉａｉ数に拘わらず電極の引上げタ
イミング（電流が過電流領域に入ってからＮ極引上げ開
始までの遅延時間）が一定なため、複数の電極に同時に
過電流が流れた場合に、電極の引上げタイミングがその
際の総電流量に対して相対的に遅くなり、その結果過電
流継電器が動作してしまう場合があり、また逆に過電流
継電器が動作しないよう電極引上げタイミングを可及的
に速くした場合には、スクラップの微小な山崩れに伴、
Ｖ瞬間的にいずれか１極に過電流が流れた場合に、電力
投入を継続可能であるにも拘わらず、その電極を引上げ
てしまう場合がある。またいずれか１極に過電流が流れ
た際にすべての電極を引上げる方法では、電力投入を継
続可能な他の電極をも同時に引上げてしまうことになる
。

いずれにしても従来の制郵方法では、過電流発生電極数
と電極引上げタイミングとに相関関係をもたゼていない
ために、過電流ｍ電器の動作頻度が高くなり、あるいは
電極を不必要に引上げることに伴って投入電力ｍが低下
し、その結果許容最大パワーを安定供給し、高生産性を
維持するという目的を達成するには未だ不充分な点が多
かった。

この発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、設備の
保護と併せて電力投入を安定して行なうことのできる電
極急速引上げ制御方法を提供することを目的とするもの
である。ずなわちこの発明は、過電流Ｂ生後電極引上げ
までに所定の遅延時間を設定するとともに、過電流発生
電極数が多い程その遅延時間を短く設定し、もって過電
流発生時における電極急速引上げタイミングの適正化を
図ることにより、過電流継電器の動作頻度を少なくする
と同時に、瞬間的な短絡現象による電極の無意味な引上
げを防止するようにしたことを特徴とするものである。

以下この発明の制御方法をより詳細に説明する。

まずこの発明の方法を実施するための装置を３相溶解炉
を例に採って第１図ないし第３図を参照して説明する。

第１図は全体構成を示す模式図であって、炉体１内に挿
入される電極２は、アーム３を介してマスト４に取付け
られ、モータ５によりマスト４と共に昇降するよう構成
されており、また電極２は銅体６を介してトランス７に
接続されている。さらに第１図申付号８は電流検知器で
あって、その電流検知器８は銅体６すなわち電極２に流
れる電流に応じた信号を次段の信号変換器９に出力する
よう信号変換器９に接続されており、その信号変換器９
は更に自動制御装［１０に接続されている。

自動制御装置１０は、信号変換器９から入力された信号
により過電流発生を判定する判定器１１と、ｙｆ４電流
発生時に時間をカウントするカウント装置１２とからな
るものであって、この自動制御装置１０には、前記モー
タ５を制御するモータｌｌ１ｌＪ　Ｗ装置１３が接続さ
れている。

第１図は全体構成を概念的に示したものであるが、その
うち各電極についての電流検知器８からモータ５までの
制御系を構成する各要素は、電極数に応じて設けられて
おり、その−例を第２図に示す。第２図において、第１
相の電極に対応して設けた第１相電流検知器８ａおよび
第２相の電極に対応して設けた第２相電流検知器８ｂな
らびに第３相の電極に対応して設けた第３相Ｎ流検知器
８０のそれぞれは、各々に対応する各相の信号変換器９
ａ　、９ｂ　、９ｃに接続され、各相の電流検知器８ａ
　、８ｂ　、８ｃから入力された信号を各々に対応する
信号変換器９ａ　、９ｂ　１９ｃにおいて増幅等の信号
処理をした後、第１相、第２相および第３相のそれぞれ
に対応する判定器１１８１１１ｂ、１１ｃに入力するよ
うになっている。各判定器１１ａ、１１ｂ、１１ｃｌｔ
、各’Ｒ圧’）ツブ毎の定格電流を１００％としてこれ
に対する比率として予め設定した任意の設定値と信号変
換器９ａ　１９ｂ　、９ｃから入力された信号値とを比
較し、その結果信号変換器９ａ　、９ｂ　、９ｃから入
力された信号値が設定値を越えた場合に過電流と判定し
てカウント信号１４を出力し、また信号変換器９ａ　、
９ｂ　、９ｃから入力された信号が予め設定したりセラ
１−レベル以下となった場合に、リセット信号１５を出
力するようになっている。なおここで、リセットレベル
は前記設定値と同様に、定格電流を１００％としてこれ
に対する比率として設定されているが、これら設定値お
よびリセットレベルの各位は、安定した電力投入および
設備保護、ｐ観点から適宜に決定され、かつその値は可
変であって、これらの値の一例を示せば、設定値が１２
６％程度、リセットレベルが１１０％程度である。

前記第１相、第２相および第３相の判定器１１８１１１
ｂ、１°１ｃのそれぞれは、１極カウンタ装置１２ａ、
２極カウンタ装置１２ｂおよび３極力ウンタ装Ｍｌ　２
０のそれぞれに接続され、カウント信号１４をこれらの
カウント装置ｆ１２ａ、１２１＋、１２ｃに入力するよ
うになっている。１極カウン１〜装置１２８は、予め任
意に設定した遅延時間Ｔ１を各相の電極毎にカウントす
る機能を有し、前記判定器１１ａ　、　１　ｌｂ　、　
１１ｃのうちいずれかからノｊウント信号１４が入力さ
れた場合すなわちいずれか１極に″Ａ雷電流流れた場合
に、その設定された遅延時間Ｔ１のカウントを開始し、
入力されたカウント信＠１４が継続していること、ツな
わちいずれかの電極電流がカウント開始後も継続して過
電流状態であることを条件として、遅延時間Ｔ１のカラ
ン！〜を継続し、カラン１〜アツプ後に次段の第１相、
第２相および第３相の各モータ制御装＠１３ａ、１３ｂ
、１３ｃのうち過電流となっている電極に対応するモー
タ制御装置に１極過電流信号１６ａを出力するようにな
っている。また２極カウント装置１２ｂは、予め任意に
設定した遅延時間Ｔ２を各相の電極のうちいずれか２極
毎にカウントする機能を有し、前記判定器１１８１１１
ｂ、１１ｃのうちいずれか２つの判定器からカウント信
号１４が入力された場合、すなわちいずれか２極に過電
流が流れた場合に、その設定された遅延時ｆａｌＴ２０
カウントを開始し、入力されたカウント信号１４が継続
していること、すなわちいずれか２極の過電流状態がカ
ウント開始後も継続していることを条件として、遅延時
間Ｔ２のカウントを継続し、カウントアツプ後に前記モ
ータ制御装置１３ａ　１１３ｂ　、１３ｃのうち過電流
となっている２極に対応するモータ制御装置に２極過電
流信号１６ｂを出力するようになっている。

さらに３極カウント１３Ｃ（ま、第１相、第２相および
第３相の′Ｒ極のすべてに過電流から流れることに伴い
、すべての判定器１１ａ、ｌｌｂ、１１ｃからカウント
信号１４が入力されることにより、予め設定した遅延時
間Ｔ３のカウントを開始し、カラン１−開始後もそのカ
ウント信号１４が継続して入力されていること、すなわ
ちすべての電極電流が継続して過電流であることを条件
としてカラントを継続し、カウントアツプ後に前記モー
タ制御装置Ｆ１３ａ　、１３ｂ　、１３ｃのすべてに３
極過電流信号１６Ｃを出力するようになっている。なお
ここで各遅延時間Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３の値は、設備の保護
および電力の安定供給を考慮して決定され、特に投入電
力のハンチング現象が生ぜず、かつ保護用過電流継電器
（図示′せずンが動作しない範囲で任意に変更可能に決
められており、そして各遅延時間Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３相互
の関係は、過電流電極数が多い程過電流電極の引上げタ
イミングが速（なるようＴＩ　＞Ｔ２　＞丁３＞Ｑに設
定され、例えばＴＩ　−０，９秒、Ｔ２−０．．５秒、
Ｔ３−０．２秒に設定されている。

さらに前記各相モータ制御装置１３ａ、１３ｂ。

１３ｃは、いずれかの過電流信＠１６ａ、１６ｂ。

１６ｃが入力されることにより引上げ信号１７をそれぞ
れ出力し、また各々に対応する前記判定器１１ａ、１１
ｂ、ｌｌｃからり、セット信号１５が入力されることに
より引上げ信号１７の出力を停止するようになっている
。そして各相モータ制卸装置１３ａ、１３ｂ、１３０に
接続された第１相、第２相および第３相の電極昇降モー
タ５ａ　、　５ｂ　。

５Ｃは、引上げ信号１７が入ツノされることにより、そ
れぞれに対応する電極を急速引上げし、また引上げ信号
１７の入力が停止することにより、電極を通常の操業位
置まで下降させるようになっている。

つぎに上記構成の装置を用いたこの発明の制御方法の一
例を説明する。

３相溶解炉における第１相および第２相の電極電流Ａ１
　、Ａ２が第３図（Ａ）に示すようになったとすると、
第１相電極電流Ａ１が、第１相判定器１１ａに予め設定
した設定１ｉｉＩ（定格電流に対し１２６％）を越える
ことにより、第１相電極電流Ａ１は過電流領域に入り（
第３図（Ｂ））、それに伴って第“１相判定器１１ａが
１極カウント装置１２ａに対しカウント信号１４を出力
するがら、その１極カウンｌ〜装＠１２ａが予め設定し
た遅延時間ＴＩ　　（−０，９秒）のカラン１〜を開始
する（第３図（Ｃ））。他方、第２相Ｗ１極電流Ａ２が
第１相電極電流Ａ１より若干遅れて設定値を越え、第３
図（Ｄ）に示すように過電流流域に入ると、第２相判定
器１１ｂが過電流を示すカウント信号１４を出力し、そ
の結果前記１極カウント装置１２ａが、第２相電極につ
いての遅延時間Ｔ１のカラン１〜を開始する（第３図（
Ｅ））。第２相電極電流Ａ２が過電流領域に入った時点
では、第１相電極電流Ａ１が既に過電流領域に入ってお
り、その結果第１相および第２相判定器１１ａ１１１ｂ
がカウント信＠１４を出力するので、２極カウン１−装
置１２ｂが、これに予め設定した遅延時間Ｔ２　　（−
０，５秒）のカウントを開始する（第３図（Ｆ））。そ
の場合、ｌ”１　＞Ｔ２であるから、２極ノＪウンｌ−
装＠１２ｂが１極カウンＩ−装置１２ａよりも早くカラ
ン１−アップして２極過電流信号１６ｂを、過電流どな
っている第１相および第２相電極に対応するモータ制御
装Ｎ１５ａ、１３ｂに対し出力し、その結果モータ制御
装置１３ａ、１３ｂが引上げ信号１７を第３図（Ｇ）　
　（）Ｉ）に示ずにうに出ノＪ　することにより、第１
相Ｊ３よび第２相の電極が第１相および第２相電極昇降
モータ５ａ　、５ｂによって引上げられる。なお、２極
カウント装置ｕ１２ｂがカラン］・アップした後に、１
極カウント装置１２ａが第１相電極および第２相電極に
ついてカラン１−アップして１極過電流信号１６ａを出
力し、それに伴って第１相および第２相モータ制御装置
１３ａ、’１３ｂが引上げ信号１７を出力するが、第１
相および第２相の電極は既に第１相Ｊ３よび第２相電極
昇降モータ５ａ、５ｂによって引上げられているので、
それ以上引上げられることはない。

第１相および第２相電極が以上のようにして引上げられ
ると、各電極の電流が次第に降下し、その結果第１相電
極電気流Ａ１が予め設定したリセットレベル（定格電流
に対して１１０％）まで降下すると、第１相判定器１１
ａがリセット信号１５゛を出力するので、第１相モータ
制御装置１３ａからの引上げ信号１７の出力が停止し、
その結果第１相電極が通常の操業位置まで下降される。

その場合、第２相電極電流がリセッ１へレベル以上であ
るから、第２相判定器１１ｂは未だリセット信号１５を
出力せず、したがって第２相電極は引上げられた状態に
保持されている。第２相電極電流がリセットレベルまで
降下すると、第２相判定器１１ｂがリセッ１−信＠１５
を出力するので、第２相モータ制ｙＩ′ｌ装［１３ｂが
引上げ信号の出力を停止し、その結果第２相胃極が通常
の操業位置まで下降される。すなわち、−置引上げられ
た各相の電極は、その電流がリセットレベルまで降下し
、それに伴って各相のモータ制御装置がリセツ］〜され
ることにより、下降される。

なお、第１相、第２相および第３相の電極のうちいずれ
か１極の電極回流が過電流となった場合には、１極カウ
ント装置１２ａが動作し、Ｔ１なる遅延時間経過後にそ
の過電流となった電極に対応するモータ制御装置に対し
１極過電流信号１らａを出力するので、その過電流７１
４１のみが引上げられる。また、すべての電極に過電流
が継続して流れた場合、すべてのカウント装置１２ａ、
１２ｂ。

１２ｃが動作するが、３極カウント装置１２ｃに設定し
た遅延時間１”３　　（−０，２秒）が最も短いので、
３極すべてが過電流となった場合には、いずれか１極あ
るいは２極が過電流となった場合よりも速いタイミング
ですべての電極が急速に引上げられ、以降電極電流がリ
セッｉ・レベルまで降下した電極毎に、それぞれに対応
するモータ制御装置１３ａ、１３ｂ、１３０がリセット
されルノテ、各電極が順次個別に下降される。また短絡
現象が瞬間的であるために、過′Ｋｉ流状態がいずれの
遅延時間Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３よりも短い場合には、たとえ
いずれかのカウント装置１２ａ、１２ｂ、１２ｃがカウ
ントを開始しても、カウントアツプ時において判定器１
１ａ、１ｉ、１１ｃがリセット信号１４ａ、１４１］、
１４Ｃを出力しテイルノテ、いずれのモータ制御装置１
３ａ　、１３１３．１３ｃも引上げ信号１７を出力せず
、したがって電極が引上げられることはない。

しかして上記の方法によれば、７１Ｘ極電流が過電流と
なったのち、所定の遅延時間経過後にその過電流電極を
急速に引上げるから、電極のハンチングを防止すること
ができ、かつ過電流電極数が多い程電極を速いタイミン
グで引上げるから、保護用の過電流継電器がトリップ（
負荷しゃ断すべく動作すること）することを防止するこ
とができる。

なお、上記の説明では、過電流と判定するだめの設定値
を定格電流に対し１２６％とし、またリセットレベルを
定格電流に対し１１０％とし、さらに各遅延時間ＴＩ　
、Ｔ２　、Ｔ３を０．９秒、０゜５秒、０．２秒とした
が、この発明にお【ノる設定値、リセットレベル、遅延
時間は上記の値に限られるものではなく、これらの値は
電力の安定供給および設備保護の観点から任意に定めれ
ばよい。またこの発明は３本の電極を設けた溶解炉の電
極急速引上げ制御を行なう場合に限られるものではなく
、要は複数本の電極を設けた溶解炉であれば、適用する
ことができる。

以上の説明から明らかなＪ：うにこの発明の電極急速引
上げ制御方法によれは、過電流発生後電極を引上げるま
での間に所定の遅延時間を設定し、かつ過電流電極数が
多い程その遅延時間を短く設定したので、ハンチング現
象の発生を防止することができると同時に、瞬間的な短
絡現象に基づく電極の不必要な引上げを防止することが
でき、さらに遅延時間を一律に設定していた従来法と比
較して過電流継電器のトリップ回数を大幅に減じること
ができる。したがってこの発明方法によれば、設備の保
護を従来以上に確実に行なうことができるとともに、電
力投入を従来以上に安定化することができ、ひいては生
産性を大幅に向上することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の方法を実施するだめの装置を概念的
に示す模式図、第２図はその装置のうち電流検知器から
モータまでの制御系の一例を示すブロック図、第３図（
Ａ）〜（Ｈ）は第１相電極電流および第２相電極電流が
過電流となった場合のこの発明による制御タイミングを
示すタイムヂャ−１・である。 １・・・炉体、　２・・・電極、　５・・・モータ、　
５ａ・・・第１相？［極昇降モータ、　５ｂ・・・第２
相電極昇降モータ、　　５Ｃ・・・第３相電極行降モー
タ、　８・・・電流検知器、　８ａ・・・第１相電流検
知器、　８ｂ・・・第２相電流検知器、　８ｏ・・・第
３相電流検知器。 １１・・・判定器、　１１ａ・・・第１相判定器、　１
１ｂ・・・第２相判定器、　１１０・・・第３相判定器
、１２・・・カウント装置、　１２ａ・・・１極カウン
Ｉ・装置、　１２１）・・・２極カウン１−装置、　１
２ｃ・・・３極カウント装置、　１３・・・モータ制ｎ
装置、１３ａ・・・第１相モータ制御装置、　１３ｂ・
・・第２相モータ制御装置、　１３ｃ・・・第３相モー
タ制御装置、　Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３・・・遅延時間。 出願人　　川崎製鉄株式会社 富士電気製造株式会社 代理人　　弁理士　豊田武久 （ほか１名）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 電気溶解炉における複数の電極のいずれかに設定値以上
   の過電流が流れた際にその過電流が流れた電極を急速に
   引上げるにあたり、過電流発生からその過電流が流れた
   電極を引上げるまでの間に過電流電極数に応じて遅延時
   間を設定し、かつその遅延時間を過電流の流れる電極数
   が多い程短く設定したことを特徴とする電気溶解炉にお
   ける過電流発生時の電極急速引上げ制御方法。