CN102676736B - 电弧炉的熔解状态判定装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种电弧炉的熔解状态判定装置，其可以可靠地判定废铁的熔解完成，不会产生无效的电力消耗等而进行向下一个步骤的工序转换。其具有高次谐波测试仪(7)和控制装置(4)，该高次谐波测试仪(7)检测电弧炉的炉用变压器(2)的初级侧电压，得到基本频率的偶数倍的频率的高次谐波电压成份，该控制装置(4)根据上述高次谐波电压成份的电压值低于规定值的情况，判定废铁的熔解完成。
Description
技术领域
本发明涉及一种电弧炉的熔解状态判定装置，特别地，涉及一种可以可靠地进行废铁熔解完成的判定的熔解状态判定装置。
背景技术
在电弧炉中，从废铁的初次装料熔解，经过进一步将废铁追加装料而进行熔解的追加装料熔解，至熔化后的氧化精炼，经过多个步骤而进行一次熔炼的作业。在该情况下，从前一个步骤向下一个步骤的转换，是通过确认废铁的可追加装料或熔化等的熔解完成而进行的，但由于在密闭式的电弧炉中难以观察作业中的炉内情况，因此当前，预先可编程地设定投入电力量的模式。但是，由于废铁的形状及材质等的波动较大，因此在可编程的控制中，与实际的废铁熔解状态的偏差较大，从安全率的观点出发，如果确保充足的容限，则存在导致无效的电力消耗及热损失、热点的产生等问题。
因此，例如在专利文献1中公开了一种电弧炉，与该电弧炉的炉壁接触地设置麦克风，将炉内放电音作为电流波形而可视化，通过观察电流波形成为振幅较小的稳定状态而判定熔化。
专利文献1：日本特公昭55-17314
发明内容
但是，在将炉内放电音作为电流波形而可视化，通过电流波形的变化判定熔化的上述现有的电弧炉中，仍存在无法进行可靠地判定的问题。
因此，本发明就是为了解决上述课题而提出的，其目的在于提供一种电弧炉的熔解状态判定装置，其可以可靠地判定废铁的熔解完成，不会产生无效的电力消耗等，而进行向下一个步骤的工序转换。
为了实现上述目的，在第1发明中具有：电压检测单元(7)，其检测电弧炉的炉用变压器(2)的初级侧电压，得到基本频率的偶数倍频率的高次谐波电压成份；以及判定单元(4)，其根据上述高次谐波成份的电压值低于规定值且持续大于或等于一定时间的情况，判定废铁的熔解完成。此外，在这里，“熔解完成”包含可以进行废铁的追加装料的“可追加装料”、和向氧化精炼等转换的“熔化”。也就是说，如果将上述“一定时间”设定得相对较短，则可以判定“可追加装料”，如果将“一定时间”设定得相对较长，则可以判定“熔化”。
根据发明人的实验，在废铁的熔解完成时，炉用变压器的初级侧电压的电压成份中、基本频率的偶数倍频率的高次谐波电压成份的电压值会大幅度下降。因此，如果根据上述基本频率的偶数倍频率的高次谐波成份的电压值低于规定值且持续大于或等于一定时间的情况判定废铁的熔解完成，则可以可靠地判定炉内的废铁的熔解完成，从而可以避免之后的无效的电力消耗等。
在第2发明中具有：电流检测单元，其检测电弧炉的炉用变压器的初级侧电流，得到基本频率的偶数倍频率的高次谐波电流成份；以及判定单元，其根据上述高次谐波电流成份的电流值低于规定值且持续大于或等于一定时间的情况，判定废铁的熔解完成。此外，在这里，“熔解完成”包含可以进行废铁的追加装料的“可追加装料”、和向氧化精炼等转换的“熔化”。也就是说，如果将上述“一定时间”设定得相对较短，则可以判定“可追加装料”，如果将“一定时间”设定得相对较长，则可以判定“熔化”。
根据发明人的实验，在废铁的熔解完成时，炉用变压器的初级侧电流的电流成份中、基本频率的偶数倍频率的高次谐波电流成份的电流值下降得较大。因此，如果根据上述基本频率的偶数倍频率的高次谐波电流成份的电流值低于规定值且持续大于或等于一定时间的情况判定废铁的熔解完成，则可以可靠地判定炉内的废铁的熔解完成，从而可以避免之后的无效的电力消耗等。
本发明也可以作为方法而实现，在该情况下，电弧炉的熔解状态判定方法是：检测电弧炉的炉用变压器的初级侧电压，得到基本频率的偶数倍的频率的高次谐波电压成份，根据上述高次谐波电压成份的电压值低于规定值且持续大于或等于一定时间的情况，判定废铁的熔解完成。
另外，电弧炉的熔解状态判定方法是：检测电弧炉的炉用变压器的初级侧电流，得到基本频率的偶数倍频率的高次谐波电流成份，根据上述高次谐波电流成份的电流值低于规定值且持续大于或等于一定时间的情况，判定废铁的熔解完成。
此外，上述偶数倍频率优选为2倍，由此，可以可靠地检测废铁的熔解完成时的高次谐波电压成份的电压值下降。
上述括号内的标号，表示与在后述的实施方式中记载的具体的单元的对应关系。
发明的效果
如上所述，根据本发明的电弧炉的熔解状态判定装置，可以可靠地判定废铁的熔解完成，不会产生无效的电力消耗等而进行向下一个步骤的工序转换。
附图说明
图1是具有熔解状态判定装置的电弧炉的电气系统图。
图2是表示第1实施方式中的炉用变压器的初级侧电压的频率成份的时间变化的图。
图3是表示炉用变压器的初级侧电压的频率成份的时间变化的图。
图4是表示炉用变压器的初级侧电压和初级侧电流的频率成份的时间变化的图。
图5是表示第2实施方式中的炉用变压器的初级侧的2次谐波电流的时间变化的图。
具体实施方式
(第1实施方式)
在图1中，在连接至商用电源的主电路1中设置具有抽头转换开关的炉用变压器2，其次级侧电路11连接至电弧炉3的电极31。从炉用变压器2向控制装置4输出当前选择的抽头位置的信号2a，另一方面，从控制装置4向炉用变压器2输出用于选择所需的抽头位置的抽头选择指令信号4a。在次级侧电路11上设置计量用变流器51和计量用变压器52，分别向控制装置4反馈次级侧电路11的电流(电弧电流)I和电压(电弧电压)V。此外，从主电路1至电极31之间，在实际中大多为三相交流电，但本发明也可适用于直流电弧炉，即在炉用变压器2之后插入整流装置。电极31由未图示的电极升降机构保持而可以升降，利用接收来自控制装置4的电流指示信号4b的电极升降装置6，相对于炉内的废铁适当地上升或下降。
在作为炉用变压器2的初级侧的主电路1上，连接作为电压检测单元的高次谐波测试仪7，初级侧电压的高次谐波成份信号向控制装置4输出。在控制装置4中，根据高次谐波成份信号的情况，按照后述的顺序掌握电弧炉3的废铁的可追加装料或熔化，判定是否可进行向下一个步骤的的废铁追加装料或氧化精炼的转换。
在这里，在图2中表示在商用电源的基本频率为50Hz、炉用变压器2的功率为75MVA、炉容量为100t的情况下，具有相对于基本频率的2倍、4倍、6倍、8倍频率的2次、4次、6次、8次的各电压高次谐波成份的时间变化。如图2所示，在初次装料熔解中，如果在其末期废铁的熔解发展而可以追加装料，则各高次谐波的电压值下降得较大。作为阈值电压，例如如果将2次高次谐波电压设定为0.15kV，则在熔解初期超过阈值电压的2次高次谐波，在废铁熔解发展的熔解末期低于阈值电压。因此，在2次高次谐波电压低于阈值电压且持续大于或等于一定时间(例如10秒)时，判定可以进行废铁的追加装料，通知该情况。由此，进行废铁的追加装料，开始下一个步骤的追加装料1熔解。
此外，在本实施方式中，由于作业上的原因，在追加装料1熔解的过程中，在2次高次谐波未低于阈值电压时，进行废铁的追加装料而开始下一个步骤的追加装料2熔解。在追加装料2熔解的过程中，与初次装料熔解时相同地，在熔解初期超过阈值电压的2次高次谐波的电压值，在废铁熔解发展的熔解末期也低于阈值电压。因此，在2次高次谐波的电压值低于阈值电压且持续大于或等于一定时间(例如30秒)时，判定为熔化，在该情况下，利用来自控制装置4的抽头选择指令信号4a适当变更炉用变压器2的抽头位置，向下一个步骤的氧化精炼工序转换。这样，由于可靠地判定废铁的可追加装料或熔化，因此可以避免之后的无效的电力投入，并且进行向下一个步骤的工序转换。
此外，在上述实施方式中，以2次高次谐波的电压值低于同一阈值电压的时间的长短，判定可追加装料和熔化，但也可以取代之，利用不同的阈值电压进行可追加装料和熔化的判定。另外，如上述实施方式所示，在进行可追加装料或熔化的判定中，优选使用2次电压谐波，但如果将阈值电压变更为更低的值，则也可以利用4次、6次、8次的电压高次谐波的电压值判定熔解完成或熔化。总之，必须使用偶数次的电压高次谐波。这是由于，如在图3中对1次、3次、5次、7次的例示所示，在奇数次的电压高次谐波中，即使废铁进行熔解，其电压值也不会下降得较大。
另外，从图4可知，由于废铁熔解工序中的炉用变压器初级侧的2次高次谐波电流(图中线Y)，具有与在上述实施方式中说明的2次高次谐波电压(图中线Y)相同的动作，即随着废铁的熔解发展其值下降得较大，因此，也可以取代高次谐波电压，利用与上述相同的方法，使用高次谐波电流判定电弧炉的熔解状态。
(第2实施方式)
在图5中表示使用高次谐波电流的电弧炉的熔解状态判定的一个例子。图5表示2次高次谐波电流的时间变化，在初次装料熔解的过程中，如果在其末期废铁熔解发展而可以追加装料，则高次谐波电流值下降得较大。如果设定适当的阈值电流A，则在熔解初期高于阈值电流A的2次高次谐波电流，在废铁熔解发展的熔解末期低于阈值电流A。因此，在2次高次谐波电流低于阈值电流A且持续大于或等于一定时间(例如10秒)时，判定可以进行废铁的追加装料，通知该情况。由此，进行废铁的追加装料，开始下一个步骤的追加装料1熔解。
在追加装料1熔解的过程中，也通过设定适当的阈值电流B而进行判定，如果2次高次谐波电流低于阈值电流一定时间(例如7秒)，则判定可进行废铁的追加装料，并通知该情况。由此，进行废铁的追加装料，开始下一个步骤的追加装料2熔解。在追加装料2熔解的过程中，与初次装料熔解时相同地，在熔解初期超过阈值电流C的2次高次谐波电流，在废铁熔解发展的熔解末期也低于阈值电流C。因此，在2次高次谐波电流低于阈值电流C且持续大于或等于一定时间(例如5秒)时，判定为熔化，在该情况下，利用来自控制装置4的抽头选择指令信号4a适当变更炉用变压器2的抽头位置，向下一个步骤的氧化精炼工序转换。这样，由于可靠地判定废铁的可追加装料或熔化，因此可以避免之后的无效的电力投入，并且进行向下一个步骤的工序转换。
Claims (4)
1.一种电弧炉的熔解状态判定装置，其在电弧炉设备中判定熔解状态，该电弧炉设备具有：炉用变压器；从该炉用变压器连接至商用电源的主电路；以及从该炉用变压器连接至电弧炉的电极的次级侧电路，其特征在于，上述电弧炉的熔解状态判定装置具有：
电压检测单元，在作为电弧炉的炉用变压器的初级侧的主电路上，连接作为电压检测单元的高次谐波测试仪，利用该高次谐波测试仪检测初级侧电压，得到基本频率的偶数倍频率的高次谐波电压成份；以及
判定单元，其根据上述高次谐波电压成份的电压值低于规定值且持续大于或等于一定时间的情况，判定废铁的可追加装料，根据上述高次谐波电压成份的电压值低于另一个规定值且持续大于或等于另一个一定时间的情况，判定废铁的熔化。
2.根据权利要求1所述的电弧炉的熔解状态判定装置，其特征在于，
上述高次谐波电压成份是基本频率的2倍。
3.一种电弧炉的熔解状态判定装置，其在电弧炉设备中判定熔解状态，该电弧炉设备具有：炉用变压器；从该炉用变压器连接至商用电源的主电路；以及从该炉用变压器连接至电弧炉的电极的次级侧电路，其特征在于，上述电弧炉的熔解状态判定装置具有：
电流检测单元，在作为电弧炉的炉用变压器的初级侧的主电路上，连接作为电流检测单元的高次谐波测试仪，利用该高次谐波测试仪检测初级侧电流，得到基本频率的偶数倍频率的高次谐波电流成份；以及
判定单元，其根据上述高次谐波电流成份的电流值低于规定值且持续大于或等于一定时间的情况，判定废铁的可追加装料，根据上述高次谐波电流成份的电流值低于另一个规定值且持续大于或等于另一个一定时间的情况，判定废铁的熔化。
4.根据权利要求3所述的电弧炉的熔解状态判定装置，其特征在于，
上述高次谐波电流成份是基本频率的2倍。
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