(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極とスクラップとの間にアークを発生させ前記スクラップを溶融させるアーク炉の前記電極を昇降させる電極昇降装置において、前記電極に供給される電流および電圧が設定値になるように指令値を演算する比較器と、前記比較器からの指令値が所定の範囲内であるときは零を出力し所定の範囲外であるときは予め定めた感度不感帯特性曲線に基づいて指令値を出力する感度不感帯特性発生器と、前記電極に供給される電流が過電流になったとき前記電極の急速引き上げ信号を出力する過電流検出器と、前記感度不感帯特性発生器からの指令値および前記過電流検出器からの電極の急速引き上げ信号に基づいて前記電極を昇降する電極昇降機構に前記電極の昇降指令を出力する電極昇降制御盤と、所定時間内の前記電極の速度フィードバック信号および急速引き上げ信号に基づいて前記感度不感帯特性発生器の感度不感帯特性を修正する不感帯自動調整回路とを備え、
前記不感帯自動調整回路は、
前記急速引上げ信号が入力される第１の不感帯変更手段と、
前記速度フィードバック信号が入力される第２の不感帯変更手段と、
前記第１の不感帯変更手段および第２の不感帯変更手段の変更値について優先順位を決定可能な優先順位選択回路と、
を備えたことを特徴とするアーク炉の電極昇降装置。
【請求項２】
前記不感帯自動調整回路は、所定時間内に前記電極の速度フィードバック信号の振幅値が所定値より大きくなったときは、前記感度不感帯特性発生器の感度不感帯の幅を大きくすることを特徴とする請求項１に記載のアーク炉の電極昇降装置。
【請求項３】
前記不感帯自動調整回路は、所定時間内に前記電極の速度フィードバック信号の上昇信号の積分値の絶対値が下降信号の積分値の絶対値より大きくなったときは、前記感度不感帯特性発生器の感度不感帯の幅を大きくすることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のアーク炉の電極昇降装置。
【請求項４】
前記不感帯自動調整回路は、所定時間内に所定回数以上の急速引き上げ信号が発生したときは前記感度不感帯特性発生器の感度不感帯の幅を大きくすることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一に記載のアーク炉の電極昇降装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アーク炉の電極を昇降制御するアーク炉の電極昇降装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、製鋼用アーク炉では、炉ぶたを貫通して炉内に挿入した電極に交流を供給し、炉内のスクラップと電極端間に発生するアークによりスクラップを加熱溶解し、必要な精錬過程を経て所望の材質の鋼を溶製する。そして、電極は電極昇降装置により昇降制御される。
【０００３】
図３は、従来のアーク炉の電極昇降装置の一例を示す回路構成図である。アーク炉１の電極１ａとスクラップ１ｂとの間に、商用交流電源の電圧を炉用変圧器２により降圧した二次電圧が印加されるようになっている。そして、電極１ａは電極昇降機構の電動機３によって昇降可能になっている。なお、電極昇降機構は電動機３に代えて油圧装置で行われる場合もある。
【０００４】
炉用変圧器２の二次側のアーク電流は計器用変流器４を介してアーク電流検出回路５で検出され、炉用変圧器２の二次側のアーク電圧は計器用変圧器１１およびアーク電圧検出回路６で検出される。
【０００５】
アーク電流検出回路５で検出されたアーク電流およびアーク電圧検出回路６で検出されたアーク電圧は比較器７に入力され、設定器１２に設定された設定値と比較される。すなわち、比較器７は電極に供給されるアーク電流およびアーク電圧が設定値になるように指令値を演算する。この指令値は電極の昇降指令であり、電極を昇降するための電動機３への速度指令である。
【０００６】
この速度指令は、電極１ａの昇降特性を決める感度不感帯特性発生器８に入力され、感度を鈍らせた指令値を電極昇降制御盤１０に出力して、電動機３を駆動するようにしている。感度不感帯特性発生器８は電極１ａのハンチングを避けるための不感帯を有し、またストール状態(零速度)から電極１ａが上昇下降する速度指令に一定の変化率設定値を有し電極制御の過敏な動作を防止している。
【０００７】
一方、過電流検出器９は、アーク電流検出回路５で検出されたアーク電流の過電流を検出するものであり、アーク電流が過電流になると感度不感帯特性発生器８をバイパスして電極１ａの急速引き上げ信号を電力昇降制御盤１０に出力する。これにより、電極１ａが急速に引き上げてアーク電流の過電流が回避されるようになっている。この電極急速引き上げ信号は、感度不感帯特性発生器８からの速度指令より優先されて電極１ａの急速引き上げ信号となる。
【０００８】
このように、通常運転中においては、感度不感帯特性発生器の感度不感帯特性により電極１ａのハンチングを避け、またストール状態(零速度)から電極１ａが上昇下降する際に過敏な動作をしないようにしている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来のアーク炉の電極昇降装置では、アーク炉１の特性、スクラップ１ｂの材料や操業タップ電圧のパターンが異なったものとなると、感度不感帯特性発生器８の不感帯特性が最適値から外れることがある。その場合には、感度不感帯特性を調整しなければならない。
【００１０】
また、新しくアーク炉の電極昇降装置を設置した場合にも、現地調整員が現地でその都度、不感帯調整をしなければならない。不感帯の調整は現地で行わなければならず、また、その調整に時間がかかっていた。
【００１１】
本発明の目的は、アーク炉の操業の諸特性が変更になっても、また現地調整員が現地で調整しなくても良いアーク炉の電極昇降装置を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明に係るアーク炉の電極昇降装置は、電極とスクラップとの間にアークを発生させ前記スクラップを溶融させるアーク炉の前記電極を昇降させる電極昇降装置において、前記電極に供給される電流および電圧が設定値になるように指令値を演算する比較器と、前記比較器からの指令値が所定の範囲内であるときは零を出力し所定の範囲外であるときは予め定めた感度不感帯特性曲線に基づいて指令値を出力する感度不感帯特性発生器と、前記電極に供給される電流が過電流になったとき前記電極の急速引き上げ信号を出力する過電流検出器と、前記感度不感帯特性発生器からの指令値および前記過電流検出器からの電極の急速引き上げ信号に基づいて前記電極を昇降する電極昇降機構に前記電極の昇降指令を出力する電極昇降制御盤と、所定時間内の前記電極の速度フィードバック信号および急速引き上げ信号に基づいて前記感度不感帯特性発生器の感度不感帯特性を修正する不感帯自動調整回路とを備え、前記不感帯自動調整回路は、前記急速引上げ信号が入力される第１の不感帯変更手段と、前記速度フィードバック信号が入力される第２の不感帯変更手段と、前記第１の不感帯変更手段および第２の不感帯変更手段の変更値について優先順位を決定可能な優先順位選択回路と、を備えたことを特徴とする。
【００１３】
請求項１の発明に係るアーク炉の電極昇降装置は、感度不感帯特性発生器は、比較器からの指令値が所定の範囲内であるときは零を出力し、所定の範囲外であるときは予め定めた感度不感帯特性曲線に基づいて指令値を出力する。また、過電流検出器は、電極に供給される電流が過電流になったとき電極の急速引き上げ信号を出力する。電極昇降制御盤は、感度不感帯特性発生器からの指令値および過電流検出器からの電極の急速引き上げ信号に基づいて電極を昇降する。一方、不感帯自動調整回路は、所定時間内の電極の速度フィードバック信号および急速引き上げ信号に基づいて感度不感帯特性発生器の感度不感帯特性を修正する。
【００１４】
請求項２に係るアーク炉の電極昇降装置は、請求項１の発明において、前記不感帯自動調整回路は、所定時間内に前記電極の速度フィードバック信号の振幅値が所定値より大きくなったときは、前記感度不感帯特性発生器の感度不感帯の幅を大きくすることを特徴とする。
【００１５】
請求項２に係るアーク炉の電極昇降装置においては、所定時間内に電極の速度フィードバック信号の振幅値が所定値より大きくなったときには、感度不感帯特性発生器の感度不感帯の幅を自動的に大きくし適切な感度不感帯特性を得る。
【００１６】
請求項３に係るアーク炉の電極昇降装置は、請求項１または請求項２の発明において、前記不感帯自動調整回路は、所定時間内に前記電極の速度フィードバック信号の上昇信号の積分値の絶対値が下降信号の積分値の絶対値より大きくなったときは、前記感度不感帯特性発生器の感度不感帯の幅を大きくすることを特徴とする。
【００１７】
請求項３に係るアーク炉の電極昇降装置においては、所定時間内に電極の速度フィードバック信号の上昇信号の積分値の絶対値が下降信号の積分値の絶対値より大きくなったときは、感度不感帯特性発生器の感度不感帯の幅を自動的に大きし適切な感度不感帯特性を得る。
【００１８】
請求項４に係るアーク炉の電極昇降装置は、請求項１乃至請求項３のいずれか一の発明において、前記不感帯自動調整回路は、所定時間内に所定回数以上の急速引き上げ信号が発生したときは前記感度不感帯特性発生器の感度不感帯の幅を大きくすることを特徴とする。
【００１９】
請求項４に係るアーク炉の電極昇降装置は、所定時間内に所定回数以上の急速引き上げ信号が発生したときは、感度不感帯特性発生器の感度不感帯の幅を大きくし適切な感度不感帯特性を得る。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の実施の形態に係るアーク炉の電極昇降装置の回路図である。この実施の形態は、図３に示した従来例に対し、電極１ａの速度フィードバック信号ｖｆおよび急速引き上げ信号ｕに基づいて感度不感帯特性発生器８の感度不感帯特性を修正する不感帯自動調整回路１３を追加して設けたものである。
【００２１】
図１において、商用交流電源の電圧は炉用変圧器２により降圧され、炉用変圧器２で降圧された二次電圧はアーク炉１の電極１ａとスクラップ１ｂとの間に印加される。電極１ａは電極昇降機構の電動機３によって昇降可能になっており、電極１ａの速度は速度フィードバック信号ｖｆとして電極昇降制御盤１０に帰還され、さらに不感帯自動調整回路１３に電極昇降制御盤１０を介して入力される。なお、電極昇降機構の電動機３に代えて油圧装置を用いた場合も同様に、電極１ａの速度フィードバック信号ｖｆが帰還される。
【００２２】
計器用変流器４を介してアーク電流検出回路５で検出された炉用変圧器２の二次側のアーク電流は比較器７に入力され、設定器１２に設定された設定値と比較される。同様に、計器用変圧器１１およびアーク電圧検出回路６で検出された炉用変圧器２の二次側のアーク電圧は比較器７に入力され、設定器１２に設定された設定値と比較される。つまり、比較器７は電極に供給されるアーク電流やアーク電圧が設定値になるような電極の昇降指令値を演算し、感度不感帯特性回路８に出力する。
【００２３】
感度不感帯特性発生器８は、電極１ａのハンチングを避けるための不感帯を有し、またストール状態(零速度)から電極１ａが上昇下降する速度指令に一定の変化率設定値を有しており、感度を鈍らせた指令値を電極昇降制御盤１０に出力する。これにより、電動機３を適正に駆動し電極１ａの昇降が円滑に行えるようにしている。
【００２４】
また、過電流検出器９は、アーク電流が過電流になると感度不感帯特性発生器８をバイパスして電極１ａの急速引き上げ信号ｕを電力昇降制御盤１０に出力し、電極１ａを急速に引き上げアーク電流が過電流となることを防止している。この電極急速引き上げ信号は、感度不感帯特性発生器８からの速度指令より優先されて電極１ａの急速引き上げ信号となる。
【００２５】
不感帯自動調整回路１３には、電極昇降制御盤１０からの電極の速度フィードバック信号ｖｆと過電流検出９の出力信号である急速引き上げ信号ｕとが入力され、この不感帯自動調整回路１３は、所定時間内の電極１ａの速度フィードバック信号ｖｆおよび急速引き上げ信号ｕに基づいて、感度不感帯特性発生器８の感度不感帯特性を修正するものであり、不感帯自動調整回路１３の出力は感度不感帯特性発生器８の不感帯特性の不感帯幅を変化させる指令値となる。
【００２６】
すなわち、電極の上昇指令が出力されている時間および頻度と、下降指令が出力されている時間および頻度とを比較し、これらが平均的に同じとなるように不感帯幅を変化させる。また、電極の上昇指令信号の振幅と下降指令信号の振幅とが平均的に見て、ある一定の範囲内の幅に入るように不感帯幅を変化させる。さらに、電極急速引き上げ信号の発生する頻度がある一定の範囲内に収まるように不感帯幅を変化させる。
【００２７】
図２は、不感帯自動調整回路１３のブロック図である。急速引き上げ信号ｕは不感帯自動調整回路１３の回数カウント回路１５に入力され、その後に比較器１６に入力される。この比較器１６は、設定された数値より大きければ第１の不感帯変更手段１７に入力される。
【００２８】
一方、速度フィードバック信号ｖｆは、振幅検出回路１８に入力され、その後に比較器１９に入力される。この比較器１９は、設定された数値より大きければ第２の不感帯変更手段２０に入力される。また、速度フィードバック信号ｖｆは、上昇信号積分回路２１と下降信号積分回路２２とに入力され、それぞれの信号が積分される。
【００２９】
この積分した値は加算器２３により加算され、後段の比較器２４に入力される。比較器２４は比較の結果を第３の不感帯変更手段２５に出力し、第３の不感帯変更手段２５は比較値に基づいて不感帯変更値を演算する。例えば、電極の速度フィードバック信号の上昇信号の積分値の絶対値が下降信号の積分値の絶対値より大きくなったときは、感度不感帯特性発生器の感度不感帯の幅を大きくする
優先順位選択回路２６は、第１の不感帯変更手段１７、第２の不感帯変更手段２０、第３の不感帯変更手段２５の変更値の優先順位を決めるものであり、その優先順位はアーク炉１の運転実績や特性に基づいて予め設定しておく。この結果、不感帯指令値２７が決定され、感度不感帯特性８に不感帯の指令値ｓとして出力される。
【００３０】
以上のように、所定の時間内の急速引き上げ信号ｕの発生回数をカウントし、頻繁に急速引き上げ信号ｕが出力するようであれば、不感帯の幅を大きくする。また、速度フィードバック信号ｖｆから、その検出した振幅の幅が設定値より大きければ不感帯の幅を大きくする。さらに、速度フィードバック信号ｖｆから、上昇信号の積分値および下降信号の積分値をとり、それらを加算して、どちらの時間積分が多いか検出する。例えば、上昇信号の方が多い場合は、不感帯幅を大きくする。これにより、自動的に不感帯幅を変更できることから、アーク炉の操業の諸特性が変更になっても再調整することなく、また現地調整員が現地にて試行錯誤して調整しなくてよい。
【００３１】
【発明の効果】
以上述べた本発明によれば、電極の急速引き上げ信号の回数、電極の速度フィードバック信号の振幅および速度フィードバックの積分値に基づいて不感帯特性の最適値を選定できるので、アーク炉操業の諸特性が変更になっても再調整することなく適正にアーク炉を使用できる。また現地調整員が現地にて試行錯誤して調整しなくてよいアーク炉の電極昇降装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るアーク炉の電極昇降装置の回路構成図。
【図２】本発明の実施の形態における不感帯自動調整回路のブロック図。
【図３】従来のアーク炉の電極昇降装置の一例を示す回路構成図。
【符号の説明】
１…アーク炉、２…炉用変圧器、３…電極昇降用電動機、５…アーク電流検出回路、６…アーク電圧検出回路、７…比較器、８…感度不感帯特性発生器、９…過電流検出器、１０…電極昇降制御盤、１１…計器用変圧器、１２…設定器、１３…不感帯自動調整回路、１５…回数カウント回路、１６…比較器、１７…第１の不感帯変更手段、１８…振幅検出回路、１９…比較器、２０…第２の不感帯変更手段、２１…上昇信号積分器、２２…下降信号積分器、２３…加算器、２４…比較器、２５…第３の不感帯変更手段、２６…優先順位選択回路、２７…不感帯指令値
【図１】
0004954403.tif 000002
【図２】
0004954403.tif 000003
【図３】
0004954403.tif 000004