(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
炉体内のスクラップを溶解するため、前記スクラップとの間にアークを発生させる電極と、
前記電極を駆動する電動機と、
前記電動機を制御する昇降モータ駆動手段と、
前記電極に供給されるアーク電圧を検出するための変圧器と、
前記変圧器によるアーク電圧の実測値に基づいて、前記電極及び前記スクラップ間に発生するアークの長さを演算するアーク長演算手段と、
前記アーク長演算手段によって演算されたアーク長が所定値以上か否かを判定する判定手段と、
前記電極に供給されるアーク電流を検出するための変流器と、
前記変流器によるアーク電流の実測値、前記変圧器によるアーク電圧の実測値及び所定のアーク電流設定値に基づいて、前記電極及び前記スクラップ間のインピーダンスを一定にするための指令を出力するインピーダンス一定制御手段と、
前記電極を下降させるための指令を出力する下降指令手段と、
前記判定手段によってアーク長が所定値より小さいと判定された場合に前記インピーダンス一定制御手段からの指令を前記昇降モータ駆動手段に入力させ、前記判定手段によってアーク長が所定値以上と判定された場合に前記下降指令手段からの指令を前記昇降モータ駆動手段に入力させる切換手段と、
を備えた交流アーク炉の電極昇降装置。
【請求項２】
前記切換手段は、前記アーク長演算手段によって演算されたアーク長が所定値以上と前記判定手段によって所定時間継続して判定されると、前記下降指令手段からの指令を前記昇降モータ駆動手段に入力させる請求項１に記載の交流アーク炉の電極昇降装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電極とスクラップとの間でアーク放電を発生させることにより、炉体内のスクラップを溶解する交流アーク炉の電極昇降装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図２は従来の交流アーク炉の電極昇降装置を示す構成図である。
交流アーク炉では、炉用変圧器１の一次側に交流電源（図示せず）が接続され、炉用変圧器１の二次側に電極２が接続されている。交流アーク炉では、電極２と炉体３内のスクラップ４との間にアークを発生させ、スクラップ４を溶解する。
【０００３】
５は電極２を駆動する電動機、１８は電動機５を制御する制御装置である。電極２は上下方向に移動可能に構成されており、制御装置１８は、電動機５を制御して電極２を適切に昇降させる。従来の交流アーク炉では、制御装置１８により、アーク電圧とアーク電流との比が一定となるように、負荷の垂下特性に合わせたインピーダンス一定制御が行われていた。
【０００４】
例えば、下記特許文献１に記載のものにも、図２に示す構成と同様の電極昇降装置が採用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２０２８６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
交流アーク炉では、操業中に、アーク切れが発生することがある。特に、スクラップを溶解する交流アーク炉では、スクラップが溶けた際に炉体内でスクラップが崩れるため、電極及びスクラップ間の距離が急激に変化してアーク切れが発生し易い。なお、アーク切れが発生すると、アークを発生させるための制御が必要になり、電極制御の応答性が著しく低下してしまう。また、余計な制御が必要になるために操業時間が延び、電力コストも増加してしまう。
【０００７】
従来の交流アーク炉の電極昇降装置では、このようなアーク切れに対する考慮が適切になされていなかった。
【０００８】
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、操業中に発生するアーク切れを低減させ、操業時間の短縮や電力コストの削減を可能とする交流アーク炉の電極昇降装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明に係る交流アーク炉の電極昇降装置は、炉体内のスクラップを溶解するため、スクラップとの間にアークを発生させる電極と、電極を駆動する電動機と、電動機を制御する昇降モータ駆動手段と、電極に供給されるアーク電圧を検出するための変圧器と、変圧器によるアーク電圧の実測値に基づいて、電極及びスクラップ間に発生するアークの長さを演算するアーク長演算手段と、アーク長演算手段によって演算されたアーク長が所定値以上か否かを判定する判定手段と、電極に供給されるアーク電流を検出するための変流器と、変流器によるアーク電流の実測値、変圧器によるアーク電圧の実測値及び所定のアーク電流設定値に基づいて、電極及びスクラップ間のインピーダンスを一定にするための指令を出力するインピーダンス一定制御手段と、電極を下降させるための指令を出力する下降指令手段と、判定手段によってアーク長が所定値より小さいと判定された場合にインピーダンス一定制御手段からの指令を昇降モータ駆動手段に入力させ、判定手段によってアーク長が所定値以上と判定された場合に下降指令手段からの指令を昇降モータ駆動手段に入力させる切換手段と、を備えたものである。
【発明の効果】
【００１０】
この発明に係る交流アーク炉の電極昇降装置であれば、操業中に発生するアーク切れを低減させることができる。このため、電極制御の応答性が向上し、操業時間の短縮や電力コストの削減を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明の実施の形態１における交流アーク炉の電極昇降装置を示す構成図である。
【図２】従来の交流アーク炉の電極昇降装置を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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。
【００１３】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１における交流アーク炉の電極昇降装置を示す構成図である。
図１において、１は交流アーク炉における炉用変圧器である。炉用変圧器１は、一次側に交流電源（図示せず）が接続され、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。
【００１４】
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。５は電極２を駆動するための電動機、６は電動機５を制御して電極２を昇降させる制御装置である。制御装置６は、操業中、常時は電極２及びスクラップ４間のインピーダンスが一定となるように電動機５を制御して、電極２を適切に昇降させる。また、制御装置６では、電極２及びスクラップ４間に発生するアークの長さを常時監視している。制御装置６は、アーク長が所定値以上であること検出すると、上記インピーダンス一定制御を解除し、電極２を下降させるように電動機５を制御する。
【００１５】
７は炉用変圧器１に内蔵された変流器である。変流器７は、炉用変圧器１の二次側の電流、即ち、電極２に供給されるアーク電流を検出する。変流器７によって検出されたアーク電流の実測値Ｉは、制御装置６に入力される。
８は炉用変圧器１の二次側に設けられた補助変圧器である。補助変圧器８は、炉用変圧器１の二次側の電圧、即ち、電極２に供給されるアーク電圧を検出する。補助変圧器８によって検出されたアーク電圧の実測値Ｖは、制御装置６に入力される。
【００１６】
制御装置６は、変流器７からのアーク電流の実測値Ｉ及び補助変圧器８からのアーク電圧の実測値Ｖに基づいて、電動機５を制御する。制御装置６には、例えば、アーク電流設定回路９、インピーダンス一定制御回路１０、アーク長演算回路１１、アーク長チェック回路１２、切換回路１３、昇降モータ駆動回路１４が備えられている。
【００１７】
アーク電流設定回路９は、アーク電流の基準となる値を設定するための回路である。アーク電流設定回路９は、アーク電流の設定値ＩＯＳを、インピーダンス一定制御回路１０に対して出力する。
【００１８】
インピーダンス一定制御回路１０は、電極２及びスクラップ４間のインピーダンスを一定にするための制御指令を出力する。インピーダンス一定制御回路１０は、変流器７からの実測値Ｉ、補助変圧器８からの実測値Ｖ、アーク電流設定回路９からの設定値ＩＯＳに基づいて、上記制御指令の演算を行う。例えば、インピーダンス一定制御回路１０は、アーク電流の実測値Ｉを設定値ＩＯＳに追従させるとともに、実測値ＶとＩの比（Ｖ／Ｉ）が一定になるように、負荷の垂下特性に合わせた制御指令の演算を行う。インピーダンス一定制御回路１０からの指令は、切換回路１３に入力される。
【００１９】
アーク長演算回路１１は、電極２及びスクラップ４間に発生するアークの長さを演算する機能を有している。電極２及びスクラップ４間のアーク長は、アーク電圧に比例する。このため、アーク長演算回路１１は、補助変圧器８からの実測値Ｖに基づいて、アーク長の演算を行う。アーク長演算回路１１によって演算されたアーク長Ｌは、アーク長チェック回路１２に入力される。
【００２０】
アーク長チェック回路１２には、判定回路１５、タイマー１６、下降指令回路１７が備えられている。
【００２１】
判定回路１５は、アーク長演算回路１１によって演算されたアーク長Ｌが所定値ＬＳ以上か否かを判定する。また、下降指令回路１７は、要時に、電極２を下降させるための制御指令を出力する。例えば、下降指令回路１７は、判定回路１５によってアーク長Ｌが所定値ＬＳ以上と判定され、その状態が所定時間継続した場合に、切換回路１３に対して上記制御指令を出力する。
【００２２】
タイマー１６は、アーク長Ｌが所定値ＬＳ以上である状態の継続時間をカウントする。即ち、下降指令回路１７は、タイマー１６によるカウント値が所定の設定値に達すると、上記制御指令を切換回路１３に対して出力する。タイマー１６の上記設定値を変更することにより、下降指令回路１７から制御指令を出力させるタイミングを適切に設定することができる。また、アーク長の設定値ＬＳを適切に設定することができれば、タイマー１６の設定値を極短時間に設定したり、タイマー１６の設置を省略したりすることも可能である。
【００２３】
切換回路１３は、インピーダンス一定制御回路１０からの制御指令と下降指令回路１７からの制御指令とから一方を適切に選択し、選択した一方の制御指令を昇降モータ駆動回路１４に対して出力する。切換回路１３は、アーク切れが発生する恐れのない常時は、インピーダンス一定制御回路１０からの制御指令を昇降モータ駆動回路１４に入力させる。例えば、切換回路１３は、判定回路１５によってアーク長Ｌが所定値ＬＳより小さいと判定された場合は、インピーダンス一定制御回路１０からの制御指令を選択する。
【００２４】
一方、切換回路１３は、アーク切れが発生する恐れのある要時は、下降指令回路１７からの制御指令を昇降モータ駆動回路１４に入力させる。例えば、切換回路１３は、判定回路１５によってアーク長Ｌが所定値ＬＳ以上と判定された場合（或いは、その状態が所定時間継続した場合）は、下降指令回路１７からの制御指令を選択する。
【００２５】
昇降モータ駆動回路１４は、切換回路１３から入力された制御指令に応じて、電動機５を適切に制御する機能を有している。
【００２６】
上記構成を有する電極昇降装置であれば、スクラップ４の溶解を効率的に行い、且つ、操業中に発生するアーク切れを大幅に低減させることができるようになる。即ち、上記構成の電極昇降装置では、アーク長Ｌが所定値ＬＳより小さい時は、昇降モータ駆動回路１４により、電極２及びスクラップ４間のインピーダンスを一定にする電動機制御が行われる。一方、アーク長Ｌが所定値ＬＳ以上になる（或いは、その状態が所定時間継続する）と、上記インピーダンス一定制御が一時的に停止され、電極２を下降させる電動機制御に切り換えられる。このように、インピーダンス一定制御から電極下降制御にロジックで切り換えることができるため、操業中のアーク切れを確実に防止して、電極制御の応答性を向上させることが可能となる。したがって、アーク切れに対処するための余計な制御が不要となり、操業時間の短縮や電力コストの削減を図ることが可能となる。
【００２７】
また、上述したように、スクラップ４を溶解する交流アーク炉では、スクラップ４が溶けた際に炉体３内でスクラップ４が崩れるため、電極２及びスクラップ４間の距離が変化し易い。このため、アーク長の所定値ＬＳを短く設定すると、Ｌ≧ＬＳの条件式が成立し易くなり、電極下降制御が頻繁に行われる恐れがある。本電極昇降装置では、このような事象への対応をタイマー１６の調整によって行うことができる。即ち、タイマー１６の値を適切に設定することにより、電極下降制御への頻繁な切り換えを阻止することができ、制御性の悪化を確実に防止することが可能となる。
【符号の説明】
【００２８】
１  炉用変圧器
２  電極
３  炉体
４  スクラップ
５  電動機
６、１８  制御装置
７  変流器
８  補助変圧器
９、１９  アーク電流設定回路
１０、２０  インピーダンス一定制御回路
１１  アーク長演算回路
１２  アーク長チェック回路
１３  切換回路
１４、２１  昇降モータ駆動回路
１５  判定回路
１６  タイマー
１７  下降指令回路
【図１】
0005742400.tif 000002
【図２】
0005742400.tif 000003