(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次側に電極が接続された炉用変圧器と、
前記炉用変圧器に内蔵され、タップ位置を切り換えることによって前記炉用変圧器の二次側の電圧を変化させるタップ切換器と、
前記炉用変圧器のタップ位置の情報を送信するタップ位置送信部と、
所定の操作盤に、前記電極に対応して設けられたアーク表示灯と、
前記炉用変圧器の二次側の電圧を降下させて前記アーク表示灯に供給する電圧降下手段と、
前記タップ位置送信部から送信されたタップ位置の情報に基づいて前記電圧降下手段を制御し、前記電圧降下手段に、前記炉用変圧器のタップ位置に応じた量だけ電圧を降下させる制御部と、
を備えたアーク炉の表示灯制御装置。
【請求項２】
前記操作盤に設けられ、前記タップ切換器によるタップ位置の切り換えを手動操作で行うためのタップ位置設定手段と、
を更に備えたことを特徴とする請求項１に記載のアーク炉の表示灯制御装置。
【請求項３】
前記操作盤に設けられ、前記電極の昇降を手動操作で行うための電極位置調節手段と、
を更に備えたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のアーク炉の表示灯制御装置。
【請求項４】
前記電圧降下手段は、
前記炉用変圧器の二次側及び前記アーク表示灯の間に接続され、前記炉用変圧器の二次側からの電圧を、所定量だけ常時降下させる第１抵抗と、
前記第１抵抗に直列に接続された第２抵抗と、
前記第２抵抗に並列に接続された開閉器と、
を備え、
前記制御部は、前記タップ位置送信部から送信されたタップ位置の情報に基づいて、前記開閉器の開閉制御を行うことを特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載のアーク炉の表示灯制御装置。
【請求項５】
前記第１抵抗は、前記タップ切換器によって切り換え可能なタップ位置の数よりも１少ない数の第２抵抗が直列に接続され、
前記開閉器は、前記第２抵抗のそれぞれに並列に接続された
ことを特徴とする請求項４に記載のアーク炉の表示灯制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、アーク炉の操作盤に備えられているアーク表示灯を制御するための表示灯制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
製鋼用アーク炉では、炉用変圧器の二次側に電極を接続し、この電極と炉体内のスクラップ等との間にアークを発生させている（例えば、下記特許文献１参照）。
【０００３】
このような製鋼用アーク炉では、電極の電圧を監視するために、操作盤にアーク表示灯を設置している場合がある。即ち、炉用変圧器の二次側の電圧は、電極の電圧に相当する。このため、炉用変圧器の二次側にアーク表示灯を接続しておけば、オペレーターは、アーク表示灯の明るさから電極の電圧を判断することができ、必要に応じて電極の昇降操作を行うことが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−８５９３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記構成の製鋼用アーク炉では、炉用変圧器の二次側の最大タップ電圧に基づいて、アーク表示灯の定格や機器が選定されている。このため、低いタップ電圧で操業が行われると、アーク表示灯が常に暗い状態でしか点灯することができず、オペレーターが誤った判断をしてしまう恐れがあった。
【０００６】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、タップ電圧が低い場合であっても、操作盤のアーク表示灯を十分な明るさで点灯させることができるアーク炉の表示灯制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係るアーク炉の表示灯制御装置は、二次側に電極が接続された炉用変圧器と、炉用変圧器に内蔵され、タップ位置を切り換えることによって炉用変圧器の二次側の電圧を変化させるタップ切換器と、炉用変圧器のタップ位置の情報を送信するタップ位置送信部と、所定の操作盤に、電極に対応して設けられたアーク表示灯と、炉用変圧器の二次側の電圧を降下させてアーク表示灯に供給する電圧降下手段と、タップ位置送信部から送信されたタップ位置の情報に基づいて電圧降下手段を制御し、電圧降下手段に、炉用変圧器のタップ位置に応じた量だけ電圧を降下させる制御部と、を備えたものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明に係るアーク炉の表示灯制御装置であれば、タップ電圧が低い場合であっても、操作盤のアーク表示灯を十分な明るさで点灯させることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この発明の実施の形態１におけるアーク炉の表示灯制御装置を示す構成図である。
【図２】図１に示す表示灯制御装置の要部詳細図である。
【図３】この発明の実施の形態１におけるアーク炉の表示灯制御装置の動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
この発明をより詳細に説明するため、添付の図面に従ってこれを説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。
【００１１】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１におけるアーク炉の表示灯制御装置を示す構成図、図２は図１に示す表示灯制御装置の要部詳細図である。
【００１２】
図１及び図２において、１は製鋼用アーク炉に備えられた炉用変圧器である。炉用変圧器１は、一次側に高圧電源（図示せず）が、二次側に電極２が接続されている。３は炉体、４は炉体３内に入れられたスクラップである。電極２には、炉用変圧器１によって変圧された電圧が供給される。これにより、電極２は、スクラップ４との間にアークを発生させ、スクラップ４を溶解させる。
【００１３】
炉用変圧器１には、タップ切換器１ａが内蔵されている。炉用変圧器１は、タップ切換器１ａによってタップ位置を切り換えることにより、二次側の電圧を、所定の範囲内及び所定の間隔（例えば、１５Ｖ毎）で変化させることができる。
【００１４】
５は炉用変圧器１に設けられたタップ位置送信部である。タップ位置送信部５は、炉用変圧器１の現在のタップ位置、即ち、タップ切換器１ａによって設定されているタップ位置の情報（タップ位置情報）を、操作盤６に対して送信する。
【００１５】
電極２は、上下方向に移動可能な所定の機構によって支持されている。電極２は、電動機７によって昇降駆動される。
【００１６】
操作盤６は、製鋼用アーク炉を操業する際に、オペレーターが操業状態を監視したり、必要な操作を行ったりするためのものである。操作盤６には、例えば、電極位置調節手段８、タップ位置設定手段９、アーク表示灯１０、電圧降下手段１１、制御回路（制御部）１２が備えられている。
【００１７】
電極位置調節手段８は、オペレーターが電極２の昇降を手動操作で行うためのものである。基本的に、電極２の昇降は、所定の自動制御によって行われる。しかし、自動制御が行われている場合でも、電極２がスクラップ４に接近し過ぎたり、スクラップ４から離れ過ぎたりしてしまうことがある。このような場合、オペレーターは、電極位置調節手段８を操作して電動機７に指令を出力し、電極２を上昇或いは下降させて、その高さ（電極２とスクラップ４との間隔）を調節する。
【００１８】
タップ位置設定手段９は、オペレーターが炉用変圧器１のタップ位置の切り換えを手動操作で行うためのものである。タップ位置設定手段９に対して所定の操作が行われると、タップ位置指令が、タップ位置設定手段９から炉用変圧器１に出力される。炉用変圧器１では、タップ位置設定手段９からタップ位置指令を受信すると、タップ切換器１ａにより、タップ位置指令に応じたタップ位置の切り換えを実施する。
【００１９】
アーク表示灯１０は、オペレーターがその点灯状態から電極２の位置（本実施の形態では、電極２の電圧、アークの状態等と同義）を把握するためのものである。アーク表示灯１０は、それぞれの電極２に対応して設けられている。図１に示す例では、３本の電極２に対応して、３つのアーク表示灯１０ａ乃至１０ｃが操作盤６に備えられている。
アーク表示灯１０は、電圧降下手段１１を介して、炉用変圧器１の二次側に接続されている。
【００２０】
電圧降下手段１１は、炉用変圧器１の二次側の電圧を降下させてアーク表示灯１０に供給するためのものである。アーク表示灯１０ａ乃至１０ｃのそれぞれに対し、同じ構成の電圧降下手段１１が接続されている。このため、電圧降下手段１１については、アーク表示灯１０ａに接続されたものに関してのみ具体的な説明を行い、アーク表示灯１０ｂ及び１０ｃに接続されたものについては、その説明を省略する。
【００２１】
図２に詳細が示されているように、電圧降下手段１１には、抵抗１３ａ及び複数の抵抗１３ｂと、複数の開閉器１４とが備えられている。
抵抗１３ａ及び１３ｂは、炉用変圧器１の二次側とアーク表示灯１０ａとの間に、直列に接続されている。なお、抵抗１３ａと抵抗１３ｂは、同じ構成（同じ構造、抵抗値等）を有していても良い。このため、抵抗１３ａと抵抗１３ｂとを分けて説明する必要がない場合、以下においては、単に抵抗１３と表記する。
【００２２】
開閉器１４は、各抵抗１３ｂに並列に接続されている。抵抗１３ｂに並列に接続されたバイパス回路（導体及び上記開閉器１４）の抵抗値は、抵抗１３ｂの抵抗値と比較して極めて小さい。このため、各開閉器１４の開閉状態により、電圧降下手段１１全体の抵抗値（電圧の降下量）を任意に変更することができる。一方、抵抗１３ａには、開閉器１４（バイパス回路）が接続されていない。このため、炉用変圧器１の二次側の電圧は、各開閉器１４の開閉状態に関わらず、抵抗１３ａによって所定量だけ常時降下され、アーク表示灯１０ａ側に供給される。
【００２３】
制御回路１２は、電圧降下手段１１を制御する機能を有している。具体的に、制御回路１２は、タップ位置送信部５から受信したタップ位置情報に基づいて、開閉器１４の開閉制御を行う。そして、制御回路１２は、炉用変圧器１のタップ位置に応じた量だけ炉用変圧器１の二次側の電圧を降下させ、アーク表示灯１０ａに印加させる。
【００２４】
以下に、図３も参照し、本表示灯制御装置（特に、制御回路１２）の動作について具体的に説明する。図３はこの発明の実施の形態１におけるアーク炉の表示灯制御装置の動作を示すフローチャートである。
【００２５】
以下の説明においては、タップ点数をｎ（ｎ≧２）とし、各タップ位置の電圧を低いほうからＶ１、Ｖ２、Ｖ３、……、Ｖｎ−２、Ｖｎ−１、Ｖｎとする。即ち、最低タップ位置での電圧はＶ１、最高タップ位置での電圧はＶｎである。また、電圧降下手段１１の抵抗１３（抵抗１３ａ及び１３ｂ）は、タップ位置毎に電圧を調節することができるようにタップ点数分（一相当たりｎ個）設置する。抵抗１３の抵抗値は、各タップ位置においてアーク表示灯１０に印加される電圧が定格電圧となるように予め選定されている。バイパス回路用の開閉器１４は、上述したように、抵抗１３の投入数が０とならないように、タップ点数よりも１つ少ない数（一相当たりｎ−１個）だけ設置する。開閉器１４については、電圧Ｖ１〜Ｖ２のタップ位置の切り換えに対応するものをＮｏ．１開閉器、電圧Ｖ２〜Ｖ３のタップ位置の切り換えに対応するものをＮｏ．２開閉器、電圧Ｖ３〜Ｖ４のタップ位置の切り換えに対応するものをＮｏ．３開閉器、……、電圧Ｖｎ−３〜Ｖｎ−２のタップ位置の切り換えに対応するものをＮｏ．ｎ−３開閉器、電圧Ｖｎ−２〜Ｖｎ−１のタップ位置の切り換えに対応するものをＮｏ．ｎ−２開閉器、電圧Ｖｎ−１〜Ｖｎのタップ位置の切り換えに対応するものをＮｏ．ｎ−１開閉器と呼ぶ。
【００２６】
制御回路１２では、先ず、タップ位置送信部５から送信されたタップ位置情報を取り込み、現在のタップ電圧を判断する（Ｓ１）。次に、制御回路１２では、Ｓ１において把握した現在のタップ電圧Ｖが、次式を満足するか否かを判断する（Ｓ２）。
Ｖｎ−１＜Ｖ≦Ｖｎ    ……（１）
【００２７】
現在のタップ位置が最高位置である場合、上記式１が成立する（Ｓ２のＹｅｓ）。かかる場合、制御回路１２は、全ての開閉器１４に対して開指令を出力する（Ｓ３）。これにより、全ての抵抗１３が有効になり、炉用変圧器１の二次側の電圧は、各抵抗１３によって所定量ずつ降下されてからアーク表示灯１０に印加される。
【００２８】
現在のタップ位置が最高位置ではない場合、上記式１は成立しない（Ｓ２のＮｏ）。かかる場合、制御回路１２は、全ての開閉器１４に対して開指令を出力した後（Ｓ４）、タップ電圧Ｖが、次式を満足するか否かを判断する（Ｓ５）。
Ｖ１≦Ｖ≦Ｖｎ−１    ……（２）
【００２９】
現在のタップ位置が最高位置でなければ、上記式２は基本的に成立する（Ｓ５のＹｅｓ）。かかる場合、制御回路１２は、Ｎｏ．ｎ−１開閉器に対して閉指令を出力した後（Ｓ６）、更に、タップ電圧Ｖが、次式を満足するか否かを判断する（Ｓ７）。
Ｖ１≦Ｖ≦Ｖｎ−２    ……（３）
【００３０】
式２が成立し、且つ式３が成立しない場合（Ｓ７のＮｏ）、タップ電圧ＶがＶｎ−２からＶｎ−１の間であり、タップ位置が上から２番目であることが分かる。このため、Ｓ７において式３が成立しない場合は、Ｎｏ．ｎ−２開閉器に対して開指令を出力し（Ｓ８）、Ｎｏ．ｎ−１開閉器のみを閉じた状態にする。これにより、Ｎｏ．ｎ−１開閉器に並列に接続された抵抗１３のみが無効となり、炉用変圧器１の二次側の電圧は、有効な各抵抗１３によって所定量ずつ降下された後、アーク表示灯１０に印加される。
【００３１】
現在のタップ位置が上位２つの何れでもなければ、上記式３は成立する（Ｓ７のＹｅｓ）。かかる場合、制御回路１２は、Ｎｏ．ｎ−２開閉器に対して閉指令を出力した後（Ｓ９）、更に、タップ電圧Ｖが、次式を満足するか否かを判断する（Ｓ１０）。
Ｖ１≦Ｖ≦Ｖｎ−３    ……（４）
【００３２】
式２及び式３が成立し、且つ式４が成立しない場合（Ｓ１０のＮｏ）、タップ電圧ＶがＶｎ−３からＶｎ−２の間であり、タップ位置が上から３番目であることが分かる。このため、Ｓ１０において式４が成立しない場合は、Ｎｏ．ｎ−３開閉器に対して開指令を出力し（Ｓ１１）、Ｎｏ．ｎ−１開閉器及びＮｏ．ｎ−２開閉器のみを閉じた状態にする。これにより、Ｎｏ．ｎ−１開閉器とＮｏ．ｎ−２開閉器とに並列に接続された抵抗１３のみが無効となり、炉用変圧器１の二次側の電圧は、有効な各抵抗１３によって所定量ずつ降下された後、アーク表示灯１０に印加される。
【００３３】
そして、Ｓ１０において式４が成立する場合は、図３に詳細が示されているように、上記と同様の処理を順次行い、現在のタップ電圧Ｖ（タップ位置）を特定して、対応の開閉器１４に対する閉指令を出力する。
【００３４】
処理がＳ１３まで進み、タップ電圧Ｖが下記式５を満足しない場合、タップ電圧ＶがＶ２からＶ３間であり、タップ位置が下から３番目であることが分かる。
Ｖ１≦Ｖ≦Ｖ２    ……（５）
かかる場合、制御回路１２はＮｏ．２開閉器に対して開指令を出力し（Ｓ１４）、Ｎｏ．１開閉器及びＮｏ．２開閉器のみを開いた状態にする。これにより、Ｎｏ．ｎ−１開閉器からＮｏ．３開閉器に並列に接続された抵抗１３が無効となり、炉用変圧器１の二次側の電圧は、有効な各抵抗１３によって所定量ずつ降下された後、アーク表示灯１０に印加される。
【００３５】
現在のタップ位置が下位２つの何れかであれば、上記式５は成立する（Ｓ１３のＹｅｓ）。かかる場合、制御回路１２は、Ｎｏ．２開閉器に対して閉指令を出力した後（Ｓ１５）、更に、タップ電圧Ｖが、次式を満足するか否かを判断する（Ｓ１６）。
Ｖ＝Ｖ１    ……（６）
【００３６】
Ｓ１６において式６が成立しない場合は、タップ位置が下から２番目の場合である。かかる場合、制御回路１２は、Ｎｏ．１開閉器に対して開指令を出力し（Ｓ１７）、Ｎｏ．１開閉器のみを開いた状態にする。これにより、Ｎｏ．ｎ−１開閉器からＮｏ．２開閉器に並列に接続された抵抗１３が無効となり、炉用変圧器１の二次側の電圧は、有効な２つの抵抗１３（Ｎｏ．１開閉器に並列に接続された抵抗１３ｂ及び開閉器１４が接続されていない抵抗１３ａ）によって所定量ずつ降下された後、アーク表示灯１０に印加される。
【００３７】
現在のタップ位置が最低位置である場合、上記式６が成立する（Ｓ１６のＹｅｓ）。かかる場合、制御回路１２は、Ｎｏ．１開閉器に対して閉指令を出力して、全ての開閉器１４を閉じた状態にする（Ｓ１８）。このため、上記式６が成立する場合は、炉用変圧器１の二次側の電圧は、開閉器１４が接続されていない抵抗１３ａのみによって降下された後、アーク表示灯１０に印加される。
【００３８】
上記構成の表示灯制御装置であれば、アーク表示灯１０に印加する電圧を自動で適切に制御することができ、操業時のタップ位置に影響を受けることなく、アーク表示灯１０を常に十分な明るさで点灯させることが可能となる。このため、オペレーターは、アーク表示灯１０の点灯状態から電極位置の異常を即座に判断することができ、電極位置調節手段８を操作して電極２の位置を適切に修正することが可能となる。
【００３９】
なお、全ての開閉器１４に対して閉指令が出力された場合であっても、抵抗１３ａは、炉用変圧器１の二次側とアーク表示灯１０との間に有効に接続されている。このため、アーク表示灯１０に対して炉用変圧器１の二次側の電圧がそのまま印加されてしまうことを確実に防止できる。
【符号の説明】
【００４０】
１  炉用変圧器
１ａ  タップ切換器
２  電極
３  炉体
４  スクラップ
５  タップ位置送信部
６  操作盤
７  電動機
８  電極位置調節手段
９  タップ位置設定手段
１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ  アーク表示灯
１１  電圧降下手段
１２  制御回路
１３ａ、１３ｂ  抵抗
１４  開閉器
【図１】
0005772320.tif 000002
【図２】
0005772320.tif 000003
【図３】
0005772320.tif 000004