(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
３本の電極(E１,E２,E３)の夫々を対応する昇降装置(L１,L２,L３)により炉殻(16)中に昇降自在に臨ませ、この３本の電極(E１,E２,E３)に電圧を印加し、この電極(E１,E２,E３)と炉殻(16)中の金属スクラップ(24)または金属スクラップ(24)を介して電極(E１,E２,E３)相互間にアークを発生させて、該金属スクラップ(24)の溶解を行ない、各電極(E１,E２,E３)におけるアーク電流の大きな増加を検出して急速引上指令が出力された際には該電極(E１,E２,E３)を急速に引上げるようにしたアーク炉において、
前記２本の電極(E１,E２/E２,E３/E１,E３)におけるアーク電流の大きな増加を検出し、両電極(E１,E２/E２,E３/E１,E３)に対して急速引上指令が出力されて２本の電極(E１,E２/E２,E３/E１,E３)が急速に引上げられる際には、残りの１本の電極(E３/E１/E２)を無条件で急速に引上げるよう制御する
ことを特徴とするアーク炉における電極の昇降制御方法。
【請求項２】
３本の電極(E１,E２,E３)の夫々を対応する昇降装置(L１,L２,L３)により炉殻(16)中に昇降自在に臨ませ、この３本の電極(E１,E２,E３)に電圧を印加し、この電極(E１,E２,E３)と炉殻(16)中の金属スクラップ(24)または金属スクラップ(24)を介して電極(E１,E２,E３)相互間にアークを発生させて、該金属スクラップ(24)の溶解を行ない、各電極(E１,E２,E３)におけるアーク電流の大きな増加を検出して急速引上指令が出力された際には該電極(E１,E２,E３)を急速に引上げるようにしたアーク炉において、
前記３本の電極(E１,E２,E３)の内の２本の電極(E１,E２/E２,E３/E１,E３)の急速引上げを検出した際に、残りの１本の電極(E３/E１/E２)に対する急速引上指令を出力する保護手段(Cx)を備え、
前記２本の電極(E１,E２/E２,E３/E１,E３)が急速に引上げられる際には、残りの１本の電極(E３/E１/E２)も急速に引上げるよう構成した
ことを特徴とするアーク炉における電極の昇降制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、アーク炉における電極の昇降制御方法および装置に関し、更に詳細には、炉殻中に臨ませた３本の電極と炉殻中の金属スクラップとの間で点弧されるアークにより該スクラップを溶解させるよう構成したアーク炉において、前記２本の電極に対して急速引上指令が出された際には、残りの電極も急速に引上げることで、電極の折損事故を未然に防止し得るようにしたアーク炉における電極の昇降制御方法および装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
主として製鋼用に使用される交流アーク炉は、支柱を介して３本の黒鉛電極を、炉殻の上方から昇降自在に垂下させて下端部を炉殻中に臨ませた構成を有し、この炉殻中に収納した金属スクラップと電極との間に発生するアークの高温により金属スクラップを加熱溶解して、所要成分の炭素鋼および合金鋼を製造するものである。
【０００３】
このアーク炉では、その稼動中に、各電極と金属スクラップとの間のアーク長を最適に保持するために、当該電極を自動的に昇降させる制御がなされるようになっている。この目的のために、例えば図３に示す如きワイヤ巻上げ方式による電極昇降装置が、個々の電極に対して配備されている。この電極昇降装置１０は、支柱１２に支持した電極１４が、その下端部を炉殻１６の内部に指向させて垂下し、この支柱１２の下端部に設けた滑車１８が、一端部を炉外の固定部位に固定し他端部を電気モータ２０の巻上げウィンチに接続したワイヤ２２に載架されている。そして前記モータ２０を巻上げ方向に回転させることによりワイヤ２２の巻上げがなされ、これにより電極１４は支柱１２と共に、炉殻１６に対して垂直に上昇する。また前記モータ２０を逆方向に回転させて、ワイヤ２２の繰出しを行なえば、電極１４はその自重により炉殻１６中において垂直に下降する。なお符号２４は、炉殻１６中に投入貯留される金属スクラップを示す。
【０００４】
前記電極昇降装置１０は、アーク電圧を検出する計器用変圧器およびアーク電流を検出する変流器を備え、両計器での検出値に基づいて電気モータ２０を制御して、電極１４と金属スクラップ２４との間の点弧間隔を適正な値に昇降調整するよう構成されている。すなわち、アーク電圧に比べてアーク電流が高い場合は、電極１４と金属スクラップ２４との点弧間隔が狭いと判断して、該電極１４を上昇させる指令を電気モータ２０に出力する。またアーク電圧に比べてアーク電流が低い場合は、電極１４と金属スクラップ２４との点弧間隔が広いと判断して、該電極１４を下降させる指令を電気モータ２０に出力する制御がなされる。
【０００５】
なお、前記アーク炉を操業するに際し、３本の電極１４を所定位置まで下降させて金属スラップ２４との間でアークを生じさせる場合、１本の電極１４のみが金属スクラップ２４に接触しただけではアークは発生することはなく、２本以上の電極１４が金属スクラップ２４に接触したときに始めてアークが発生する。すなわち、１本の電極１４が金属スクラップ２４に接触した時点ではアークは発生しないため、前述したアーク電流を基にした昇降調整制御では、電極１４の下降は継続されて金属スクラップ２４に押付けられることにより、該電極１４が折損するおそれがある。このため電極昇降装置１０では、金属スクラップ２４に１本の電極１４のみが接触していることを適宜の検知手段が検出した場合には、電極１４の昇降動作を停止することで、電極１４の折損事故の発生を防止する制御が行なわれるようになっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前述した構成に係るアーク炉における稼動初期段階には、図４(ａ)に示す如く、３本の電極１４の真下に位置する金属スクラップ２４は溶解しているが、炉殻１６の内壁面側の金属スクラップ２４は溶解していない状態で電極１４が下降制御されることで、炉殻内壁面側の未溶解スクラップの崩落が起こる事態を生ずることがある。この場合、未溶解スクラップが電極１４に接触して該電極１４が短絡すると、前記変流器は過電流を検出するので、このときには対応する電極１４に対する急速引上指令が出力され、前記電気モータ２０を作動して電極１４を急速に引上げる制御が行われるようになっている。
【０００７】
前述した急速引上制御が行なわれるもとで、前記２本の電極１４に対して急速引上指令が出力され、残りの１本の電極１４に対しては急速引上指令が出力されない場合は、図４(ｂ)に示すように、残りの電極１４が金属スクラップ２４に埋没した状態になる可能性がある。この場合において、前述した如く、１本の電極１４のみが金属スクラップ２４に接触している状態では、当該電極１４の昇降動作を停止させる制御を行なっているため、埋没した１本の電極１４には崩落した未溶解スクラップから軸心に対し偏位した負荷が加わり、図４(ｃ)に示す如く、当該電極１４が折損する事故を招くおそれがある。なお、３本の電極１４に対して急速引上指令が出力された場合においても、１本の電極１４の作動タイミングが遅れ、２本の電極１４がアーク切れを起こす位置まで上昇してしまったときには、前述したと同様に残りの１本の電極１４の昇降動作が停止して未溶解スクラップに埋没して折損される可能性がある。そして、このように電極１４が折損すると、当該アーク炉における稼動を中止して高価な電極１４の交換を行なわなければならず、出鋼効率に大きな影響を与えると共にランニングコストが嵩む問題を招く。
【０００８】
【発明の目的】
この発明は、前述した課題に鑑み、これを好適に解決するべく提案されたものであって、電極が金属スクラップに埋没して折損する事態の発生を防止し、折損事故に伴う出鋼効率の低下やランニングコストが嵩むのを防ぐことのできるアーク炉における電極の昇降制御方法および装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記課題を克服し、所期の目的を好適に達成するため、本発明に係るアーク炉における電極の昇降制御方法は、
３本の電極の夫々を対応する昇降装置により炉殻中に昇降自在に臨ませ、この３本の電極に電圧を印加し、この電極と炉殻中の金属スクラップまたは金属スクラップを介して電極相互間にアークを発生させて、該金属スクラップの溶解を行ない、各電極におけるアーク電流の大きな増加を検出して急速引上指令が出力された際には該電極を急速に引上げるようにしたアーク炉において、
前記２本の電極におけるアーク電流の大きな増加を検出し、両電極に対して急速引上指令が出力されて２本の電極が急速に引上げられる際には、残りの１本の電極を無条件で急速に引上げるよう制御することを特徴とする。
【００１０】
前記目的を好適に達成するため、本願の別の発明に係るアーク炉における電極の昇降制御装置は、
３本の電極の夫々を対応する昇降装置により炉殻中に昇降自在に臨ませ、この３本の電極に電圧を印加し、この電極と炉殻中の金属スクラップまたは金属スクラップを介して電極相互間にアークを発生させて、該金属スクラップの溶解を行ない、各電極におけるアーク電流の大きな増加を検出して急速引上指令が出力された際には該電極を急速に引上げるようにしたアーク炉において、
前記３本の電極の内の２本の電極の急速引上げを検出した際に、残りの１本の電極に対する急速引上指令を出力する保護手段を備え、
前記２本の電極が急速に引上げられる際には、残りの１本の電極も急速に引上げるよう構成したことを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係るアーク炉における電極の昇降制御方法および装置につき、好適な実施例を挙げて、添付図面を参照しながら説明する。
【００１２】
図１に示す如く、アーク炉の炉殻１６中に、３本の電極Ｅ1,Ｅ2,Ｅ3が、従来の技術で説明したと同一の構成の電極昇降装置Ｌ1,Ｌ2,Ｌ3を介して夫々昇降自在に支持され、各電極昇降装置Ｌ1,Ｌ2,Ｌ3は、昇降制御装置２６に内蔵の対応する昇降回路Ｓ1,Ｓ2,Ｓ3で制御されるよう構成されている。なお、昇降回路Ｓ1,Ｓ2,Ｓ3に関連する構成は同一であるので、第１昇降回路Ｓ1に関連する構成について主に説明する。
【００１３】
図１に示す如く、炉用変圧器Ｔｒの第１電極Ｅ1(Ｅ2,Ｅ3)に接続される二次母線２８に、アーク電圧を検出する第１計器用変圧器ＰＴ1(ＰＴ2,ＰＴ3)およびアーク電流を検出する第１変流器ＣＴ1(ＣＴ2,ＣＴ3)が接続される。この第１計器用変圧器ＰＴ1および第１変流器ＣＴ1は、第１電極Ｅ1の第１昇降回路Ｓ1に接続され、両計器ＰＴ1,ＣＴ1で検出されるアーク電圧およびアーク電流は該制御回路Ｓ1で演算処理される。そして、この演算結果に基いて第１昇降装置Ｌ1の第１電気モータＭ1が作動制御され、第１電極Ｅ1と金属スクラップ２４との間の点弧間隔を適正な値に昇降調整するよう構成されている。
【００１４】
前記昇降回路Ｓ1,Ｓ2,Ｓ3を備える昇降制御装置２６は、図２(ａ)に示す急速引上回路３０を備え、該回路３０によって各電極昇降装置Ｌ1,Ｌ2,Ｌ3の電気モータＭ1,Ｍ2,Ｍ3が作動制御されて、対応の電極Ｅ1,Ｅ2,Ｅ3を急速に引上げるよう構成されている。すなわち、第１電極Ｅ1に対する第１急速引上接点Ｃ1に第１昇降回路Ｓ1が接続され、第２電極Ｅ2に対する第２急速引上接点Ｃ2に第２昇降回路Ｓ2が接続され、第３電極Ｅ3に対する第３急速引上接点Ｃ3に第３昇降回路Ｓ3が接続される。各急速引上接点Ｃ1,Ｃ2,Ｃ3は、対応の昇降回路Ｓ1,Ｓ2,Ｓ3から急速引上指令が出力されるとＯＮ作動し、これによって対応の電気モータＭ1,Ｍ2,Ｍ3が作動して電極Ｅ1,Ｅ2,Ｅ3を急速に引上げるよう設定されている。
【００１５】
また急速引上接点Ｃ1,Ｃ2,Ｃ3には、保護手段としての保護接点Ｃｘが夫々並列に接続されている。この保護接点Ｃｘは、図２(ｂ)に示す如く、第１急速引上接点Ｃ1と第１急速引上接点Ｃ2、第２急速引上接点Ｃ2と第３急速引上接点Ｃ3および第１急速引上接点Ｃ1と第３急速引上接点Ｃ3を夫々直列に接続した接点である。そして、第１急速引上接点Ｃ1かつ第２急速引上接点Ｃ2、第２急速引上接点Ｃ2かつ第３急速引上接点Ｃ3または第１急速引上接点Ｃ1かつ第３急速引上接点Ｃ3がＯＮ作動した場合にＯＮ作動して、各電極Ｅ1,Ｅ2,Ｅ3に対する急速引上指令を出力するよう設定されている。なお、各電極昇降装置Ｌ1,Ｌ2,Ｌ3では、前述した如く、金属スクラップ２４に１本の電極のみが接触していることを適宜の検知手段が検出した場合には、当該電極の昇降動作を停止する制御が行なわれるようになっているが、この保護接点Ｃｘを介して出力される急速引上指令に対しては無条件で電極を急速に引上げるよう制御されるよう構成されている。従って、３本の電極Ｅ1,Ｅ2,Ｅ3の内の何れか２本の電極が急速に引上げられる場合には、残りの１本の電極も確実に急速に引上げられ、電極の折損事故の発生を未然に防止し得る。
【００１６】
【実施例の作用】
次に、このように構成した昇降制御装置の作用につき、昇降制御方法との関係で説明する。前記アーク炉を稼動して３本の電極Ｅ1,Ｅ2,Ｅ3と金属スクラップ２４との間にアークを発生させている間は、その点弧間隔を適切に保持するために各電気モータＭ1,Ｍ2,Ｍ3の正逆回転がなされ、電極Ｅ1,Ｅ2,Ｅ3の昇降調整がなされている。このようなアーク炉稼動状態において、炉殻１６の内壁面側の未溶解スクラップが崩落し、例えば第１電極Ｅ1と第２電極Ｅ2に該スクラップが接触して短絡状態となると、対応する第１変流器ＣＴ1および第２変流器ＣＴ2は大きな電流が流れたことを検出する。この結果、昇降制御装置２６は第１電極Ｅ1および第２電極Ｅ2に対する急速引上指令を出力し、急速引上回路３０の第１急速引上接点Ｃ1および第２急速引上接点Ｃ2をＯＮ作動させる。これにより、第１昇降装置Ｌ1および第２昇降装置Ｌ2の電気モータＭ1,Ｍ2が作動制御されて、第１電極Ｅ1および第２電極Ｅ2は急速に引上げられ、両電極Ｅ1,Ｅ2はスクラップから上方に離間することで、先程まで発生していたアークが停止する。また、両急速引上接点Ｃ1,Ｃ2がＯＮ作動したことにより保護接点ＣｘがＯＮ作動し、残りの第３電極Ｅ3に対する急速引上指令が出力され、第３昇降装置Ｌ3の電気モータＭ3が作動制御されて該電極Ｅ3も急速に引上げられる。
【００１７】
これにより、第３電極Ｅ3が未溶解スクラップに埋没して折損する事故の発生を未然に防止することができる。従って、第３電極Ｅ3が折損することで、当該アーク炉における稼動を中止して出鋼効率が低下したり、高価な第３電極Ｅ3の交換を行なうことによるランニングコストが嵩むのを防止し得る。なお、電極Ｅ2,Ｅ3または電極Ｅ1,Ｅ3の２本の電極に急速引上指令が出力された場合においても、同様に残りの第１電極Ｅ1または第２電極Ｅ2も急速に引上げられて、折損事故の発生を未然に防止することができる。
【００１８】
前述した実施例では、電極昇降装置の昇降駆動方式として、電気モータを用いたワイヤ巻上げ方式を例に挙げて説明したが本願はこれに限定されるものでなく、液圧シリンダを用いた方式や他の方式を適宜に採用することができる。また、実施例では電極昇降装置により電極の急速引上げを行なうようにしたが、電極の急速引上げを行なう専用の急速引上装置を用いるようにしてもよい。
【００１９】
【発明の効果】
以上説明した如く、本発明に係るアーク炉における電極の昇降制御方法および装置によれば、２本の電極に急速引上指令が出された際には、直ちに残りの電極も急速に引上げるので、当該電極が折損する事故を未然に防止することができる。従って、アーク炉の操業を中止して出鋼効率が低下したり、高価な電極の交換を行なうことによりランニングコストが嵩むのを防止し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係る昇降制御装置が採用されるアーク炉の概略構成図である。
【図２】実施例に係る昇降制御装置の急速引上回路および保護接点の回路構成を示す回路図である。
【図３】従来の技術に係るアーク炉の概略構成図である。
【図４】従来の技術に係るアーク炉において電極の折損事故が発生する過程を示す説明図である。
【符号の説明】
１６  炉殻                          ２４  金属スクラップ
Ｅ1,Ｅ2,Ｅ3 電極                  Ｌ1,Ｌ2,Ｌ3 電極昇降装置
Ｃｘ  保護接点(保護手段)
【図１】
0003738506.tif 000002
【図２】
0003738506.tif 000003
【図３】
0003738506.tif 000004
【図４】
0003738506.tif 000005