(57)【要約】【課題】  炉用変圧器の巻線の温度上昇を抑制しながらアーク電流を制御することが可能なアーク炉用電極制御装置を提供する。【解決手段】  アーク電流の設定値Ｉｓｅｔを基準値として、炉用変圧器１の２次側に接続された電極２とスクラップ４間のアークインピーダンスが一定になるように電極２の昇降駆動を制御するアークインピーダンス一定制御手段６３と、炉用変圧器１の巻線温度Ｔに応じて前記アーク電流基準値を変更するようにしたアーク電流抑制手段６２とを具備するように構成する。【選択図】  図１
2006080037.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アーク電流の設定値を基準値として、炉用変圧器の２次側に接続された電極とスクラップ間のアークインピーダンスが一定になるように電極の昇降駆動を制御するアークインピーダンス一定制御手段と、
前記炉用変圧器の巻線温度に応じて前記アーク電流の基準値を変更するようにしたアーク電流抑制手段と
を具備したことを特徴とするアーク炉用電極制御装置。
【請求項２】
前記アーク電流抑制手段は、前記炉用変圧器の巻線温度が所定値を超えたとき、
前記アーク電流の基準値をα倍（α＜１）に切換えるようにしたことを特徴とする請求項１に記載のアーク炉用電極制御装置。
【請求項３】
前記アーク電流抑制手段は、前記炉用変圧器の巻線温度が第１の所定値を超えたとき、
前記アーク電流の基準値をα１倍（α１＜１）に切換え、
前記炉用変圧器の巻線温度が第１の所定値より大きい第２の所定値を超えたとき、
前記アーク電流の基準値をα２倍（α２＜α１）に切換えるようにしたことを特徴とする請求項１に記載のアーク炉用電極制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、アークエネルギーによりスクラップを溶解する製鋼用アーク炉用電極制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、アーク炉用電極制御装置は、アーク電流およびアーク電圧が設定値となるよう電極の昇降を制御していた。アーク炉用電極に電力を供給するための炉用変圧器は、１次側に供給される交流電圧をアーク炉操業に必要な電圧に降圧し、炉用変圧器の２次側に接続された電極と炉体内に装入されたスクラップの間にアークエネルギーを発生させる。ここで電極は、電極昇降制御装置に設けられたアーク電流設定回路により、アーク電流設定値をセットし、その設定値と炉用変圧器の２次側に設けられた計器用変流器から出力される実アーク電流値および補助変圧器から出力される実アーク電圧とを比較演算するアークインピーダンス一定制御回路により、所望のアークエネルギーが得られるよう、昇降制御されていた。
【０００３】
上記の制御において、アーク電流設定値を適切に設定すれば、基本的には炉用変圧器が定格を超えて運転されることはないが、炉用変圧器のタップによってはタップ切換えによって選択されたアーク電圧とアーク電流とのマッチングの関係で、炉用変圧器が過負荷になる場合があった。このため、炉用変圧器に直列に接続されたリアクトルの電圧をフィードバックし、上記アーク電流設定値を補正することにより炉用変圧器が過負荷になるのを防止する提案が為されている（例えば特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平１０−７９２９３号公報（第２−５頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に示されている手法は、炉用変圧器の巻線温度の状態に関係なく炉用変圧器が過負荷にならないように、アーク電流を制御しようとするものである。
【０００５】
然るに、通常の炉用変圧器は、冷却水を用いて循環する絶縁油を間接的に冷却する構造となっており、その冷却状態によっては、同一の負荷であっても巻線温度が変化してしまう問題がある。これは、例えば冷却水の汚れが絶縁油との熱交換を行う金属製の配管内部に付着し、このために冷却効率が低下してしまうという経時変化があるためである。従って、従来のアーク電流制御や、特許文献１に示された補正手法では炉用変圧器の巻線を保護しながら長期に亘ってアーク炉の運転を継続することは困難であった。
【０００６】
本発明は上記に鑑みて為されたものであり、炉用変圧器の巻線の温度上昇を抑制しながらアーク電流を制御することが可能なアーク炉用電極制御装置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】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明のアーク炉用電極制御装置は、アーク電流の設定値を基準値として、炉用変圧器の２次側に接続された電極とスクラップ間のアークインピーダンスが一定になるように電極の昇降駆動を制御するアークインピーダンス一定制御手段と、炉用変圧器の巻線温度に応じて前記アーク電流の基準値を変更するようにしたアーク電流抑制手段とを具備したことを特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、炉用変圧器の巻線温度状態によってアーク電流を下げることができるため、炉用変圧器の巻線の温度上昇を抑制しながらアーク電流を制御することが可能なアーク炉用電極制御装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
【実施例１】
【００１０】
以下、本発明に係るアーク炉用電極制御装置の実施例１について図１及び図２を参照して説明する。図１は本発明の実施例１に係るアーク炉用電極制御装置のブロック構成図である。
【００１１】
炉用変圧器１は１次側に供給される交流電源電圧をアーク炉操業に必要な電圧に降圧し、炉用変圧器１の２次側に接続された電極２と炉体３内に装入されたスクラップ４の間にアークエネルギーを発生させ、スクラップ４を過熱する。このアークエネルギーを制御するには、電極駆動装置５の駆動力により電極２を上昇または下降させて行う。通常電極駆動装置５はインバータ装置により電極２に取り付けられた交流電動機を駆動するように構成するが、油圧機構によって駆動する場合もある。
【００１２】
電極駆動装置５は、電極昇降制御装置６からの速度指令により速度制御されている。この速度制御を行うためのフィードバック信号として、炉用変圧器１の２次側に設けられた
電流検出器７及び電圧検出器８によって夫々検出された実アーク電流Ｉ及び実アーク電圧Ｖが電極昇降制御装置６に与えられている。また、炉用変圧器１の巻線の温度を検出する温度検出器９による巻線温度信号Ｔもフィードバック信号として電極昇降制御装置６に与えられている。以下、電極昇降制御装置６の内部構成について説明する。
【００１３】
アーク電流設定回路６０により、炉用変圧器１の２次電圧が標準のときのアーク電流設定値Ｉｓｅｔを設定し、これを制御用のアーク電流基準値Ｉｓとする。巻線温度チェック回路６１においては、温度検出器９による巻線温度信号Ｔを温度保護設定値Ｔｓと比較し、Ｔ≧Ｔｓであれば、アーク電流抑制回路６２により、上記のアーク電流基準値Ｉｓをα倍（α＜１）して再設定する。巻線温度チェック回路６１において、巻線温度信号Ｔと温度保護設定値Ｔｓとの関係がＴ＜Ｔｓであれば、アーク電流抑制回路６２はバイパスされる。この様にして求められたアーク電流基準値Ｉｓは、アークインピーダンス一定制御回路６３に取り込まれ、炉用変圧器１の２次側に設けられた電流検出器７から出力される実アーク電流Ｉ及び電圧検出器８から出力される実アーク電圧Ｖと比較演算され、アークインピーダンスが一定となるように電極２は昇降制御される。
【００１４】
以上説明した電極昇降制御装置６の詳細動作を図２を参照して説明する。図２は電極昇降制御装置６の機能ブロックフロー説明図である。
【００１５】
アーク電流設定回路６０の機能を示すアーク電流設定機能ブロック６０Ａにおいて、アーク電流基準値Ｉｓをアーク電流設定回路６０で設定されたアーク電流設定値Ｉｓｅｔとする。次に巻線温度チェック機能ブロック６１Ａにおいて、温度検出器９による巻線温度信号Ｔを温度保護設定値Ｔｓと比較する。この比較の結果、Ｔ≧Ｔｓであれば、アーク電流抑制機能ブロック６２Ａにおいて、上記のアーク電流基準値Ｉｓをα倍（α＜１）して再設定する。ここでαは電流抑制比率である。巻線温度チェック機能ブロック６１Ａにおいて、巻線温度信号Ｔと温度保護設定値Ｔｓとの関係がＴ＜Ｔｓであれば、アーク電流抑制機能ブロック６２Ａはバイパスされ、アーク電流基準値Ｉｓは保持される。
【００１６】
この様にして求められたアーク電流基準値Ｉｓは、アークインピーダンス一定制御機能ブロック６３Ａに取り込まれ、炉用変圧器１の２次側に設けられた電流検出器７から出力される実アーク電流Ｉ及び電圧検出器８から出力される実アーク電圧Ｖと比較演算され、アークインピーダンスが一定となるように電極２は昇降制御される。
【００１７】
今、アーク電流抑制機能ブロック６２Ａの作用によりアーク電流基準値ＩｓがαＩｓに低下した場合を考える。この状態で、アークインピーダンス一定制御機能ブロック６３Ａはアーク電流基準値Ｉｓ＝αＩｓｅｔの制御を行うが、再び巻線温度チェック機能ブロック６１Ａで温度検出器９による巻線温度信号Ｔを温度保護設定値Ｔｓと比較する。この比較によって、巻線温度がＴ≧Ｔｓのままであれば、アークインピーダンス一定制御機能ブロック６３Ａにおける電流設定値Ｉｓ＝αＩｓｅｔのアークインピーダンス一定制御が保たれるが、上記比較によって、巻線温度が低下してＴ＜Ｔｓと変化すれば、アーク電流設定機能ブロック６０Ａにおけるアーク電流基準値Ｉｓの確認に戻り、上記一連のフローを繰り返す。
【実施例２】
【００１８】
図３は本発明の実施例２に係るアーク炉用電極制御装置の機能ブロックフロー説明図である。この実施例２の各部について、図２の実施例１に係るアーク炉用電極制御装置の機能ブロックフロー説明図の各部と同一部分は同一符号で示し、その説明は省略する。この実施例２が、実施例１と異なる点は、巻線温度チェック機能ブロック６１Ｂで巻線温度信号Ｔを２段階にチェックするようにした点、また、アーク電流抑制機能ブロック６２Ｂにより、上記２段階の巻線温度信号Ｔに応じて電流抑制比率を２段階に設定するようにした点である。
【００１９】
まず巻線温度チェック機能ブロック６１Ｂにおいて温度検出器９による巻線温度信号Ｔを第１温度保護設定値Ｔｓ１と比較する。この比較の結果、Ｔ≧Ｔｓ１であれば、次にこの巻線温度信号Ｔを第２温度保護設定値Ｔｓ２と比較する。この比較の結果、Ｔ＜Ｔｓ２であれば、アーク電流抑制機能ブロック６２Ｂによりアーク電流設定値Ｉｓをα１倍（α１＜１）して再設定する。ここでα１は第１電流抑制比率である。またこの比較の結果Ｔ≧Ｔｓ２であれば、アーク電流抑制機能ブロック６２Ｂによりアーク電流基準値Ｉｓをα２倍（α２＜α１）して再設定する。ここでα２は第２電流抑制比率である。最初の比較で、巻線温度信号Ｔと温度保護設定値Ｔｓとの関係がＴ＜Ｔｓであれば、アーク電流抑制機能ブロック６２Ｂはバイパスされる。
【００２０】
以上のように２段階の温度比較によってアーク電流基準値Ｉｓを２段階で抑制するようにすれば、更に木目細かく炉用変圧器１の巻線の温度上昇を抑制しながらアーク電流を制御することが可能となる。即ち、第１温度保護設定値Ｔｓ１、第２温度保護設定値Ｔｓ２、第１電流抑制比率α１及び第２電流抑制比率α２を適切に選定することにより、ハンチングなどの制御の乱れを防止し、且つ炉用変圧器の巻線の温度上昇を確実に抑制可能なアーク炉用電極制御装置を提供することが可能となる。
【００２１】
尚この実施例２は、２段階の温度比較を行うようにしたものであるが、更に３段階以上としても良く、また、巻線温度信号Ｔの増大に反比例してアーク電流設定値Ｉｓを連続的に低下させるようにしても良いことは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明のアーク炉用電極制御装置のブロック構成図。
【図２】本発明の実施例１に係るアーク炉用電極制御装置の機能ブロックフロー説明図。
【図３】本発明の実施例２に係るアーク炉用電極制御装置の機能ブロックフロー説明図。
【符号の説明】
【００２３】
１  炉用変圧器
２  電極
３  炉体
４  スクラップ
５  電極駆動装置
６  電極昇降制御装置
７  電流検出器
８  電圧検出器
９  巻線温度検出器
６０  アーク電流設定回路
６１  巻線温度チェック回路
６２  アーク電流抑制回路
６３  アークインピーダンス一定制御回路
【図１】
2006080037.tif 000003
【図２】
2006080037.tif 000004
【図３】
2006080037.tif 000005