CN1098452C - 电弧控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电弧控制装置。为了消除直流电弧炉供电电路的磁场使电弧发生点的放电电弧向外偏转的影响，另设磁场以使放电电弧垂直向下。本发明具备：在伸入电弧炉内的可动电极和电弧炉之间加上电压，用可动电极发生的电弧熔解炉内的被熔解物的电弧炉、在可动电极和电弧炉之间用供电导体并联连接施加电压用的供电装置构成的供电电路、以及产生指向抵销由供电导体在可动电极的电弧发生点产生的磁场B1的方向的磁场B2的辅助线圈。

Description

电弧控制装置

本发明涉及用直流电弧炉的供电电路产生的电磁力的影响抑制直流电弧的方向受到的偏转影响，使电弧炉内的被熔解物体均匀地受到直流电弧的放电作用而熔化的电弧控制装置。

大电流的直流电弧炉对被熔解物放电加热用的电弧的方向偏转是一个问题。该直流电弧的偏转是由于，对发生直流电弧用的电极供应电力的供电电路本身发生的磁场和直流电弧本身的电流发生的电磁力引起的。直流电弧一旦受到偏转影响，直流电弧炉内的被熔解物体的熔解就受到影响、不能均匀熔化。特别是，直流电弧一偏转，在flat bath phase使炉壁局部热负载大大增加，导致电力和耐火材料的恶化，关于这些，文献(工业加热《DC电弧炉的电弧现象(4)》从P28摘要。作者：南条、吉田)有清楚的说明。

因此，以往关于电弧偏转的对策已经有很多。图24是例如日本专利实开平2-24290号公开的已有的直流电弧炉的供电电路的结构例。如图所示，该供电电路中，在由电弧炉用的变压器1供给的交流电变换为直流电的可控硅变压器2的直流侧输出端的负极(-)上，通过供电导体3连接平滑用的扼流线圈4，该平滑用扼流线圈4连接于其前端部伸入直流电弧炉5中的可移动电极6。

而可控硅变压器2的正极(+)由导体3连接于直流电弧炉5的炉底电极7。供电导体3在炉底电极7的近旁，朝着本来供电电路形成的磁场产生的电磁力使直流电弧被推开的方向，即在图中向右的方向，也就是由电炉中心向外侧弯折，再朝远离电炉的方向垂直弯折，然后折返电炉中心方向，连接于可控硅整流器2的直流侧输出端的正极(+)。而且可移动电极6由可以上下移动的支持臂10支持着。

在由供电导体3、3以及个电路元件4、2构成的供电电路中，支持臂10和连接可控硅整流器2的负极一侧(-)的F-G部分，以及由供电导体3将炉底电极7与可控硅整流器2的正极侧(+)加以连接的环路A-E中的环路A-D形成供电电路F-G-A-B-C-D。环路A-E中将D-E部分作为供电电路D-E。

下面就其动作加以说明。由可控硅整流器2输出的直流电力向可移动电极6和炉底电极7之间供电，供电电路F-G-A-B-C-D中即发生朝箭头Y的方向流动的电流，形成磁场B1。又在供电电路D-E流过和供电电路F-G-A-B-C-D反向的、在X方向上流动的电流、产生磁场B2。在该情况下，由于供电电路D-E形成的磁场B2与供电电路F-G-A-B-C-D形成的磁场B₁的方向相反，磁场B₂的作用将使磁场B1减弱。从而，由于供电电路F-G-A-B-C-D的作用使作用于直流电弧的电磁力也减弱，直流电弧向炉壁方向偏转的程度得以减轻。

已有的直流电弧炉中的供电电路由于具有上述结构，供电电路F-G-A-B-C-D形成的磁场B1由于配设于水平方向的供电电路D-E形成的磁场B2的作用而减弱。但是，由于不能完全消除磁场B1，还是残存着从电弧发生点向水平方向作用的，使直流电弧向供电电路的外侧偏转的微小的电磁力。

这一残存电磁力，特别是在100千安培那样的大电流的电弧炉中，其大小是不能忽视的。而且，对于作为被熔解物体11的废料等，不能任意控制放电方向，因此，就存在不能在短时间内高效率地均匀熔解被熔解物体的问题。

本发明的目的在于解决上述问题，得到一个能够完全消除供电电路的电弧发生点的磁场B1，与供电电路的配线方向无关地在任意方向上控制放电电弧、使被熔解物体均匀熔解的电弧控制装置。

本发明的电弧控制装置，具备：在伸入电弧炉内的可动电极和所述电弧炉之间加上电压，用所述可动电极发生的电弧熔解所述电弧炉内的被熔解物体的电弧炉、在所述可动电极和所述电弧炉之间用供电导体连接施加电压的供电装置构成的供电电路、以及在所述供电导体在所述可动电极的电弧发生点产生的磁场的抵销方向上产生磁场的辅助线圈。

本发明的电弧控制装置，有两个辅助线圈夹着电弧炉相对配置，以所述辅助线圈产生的磁场抵销供电导体在可动电极的电弧发生点产生的磁场。

本发明的电弧控制装置，在电弧炉的两侧面配置的各辅助线圈的平面和可动电极之间设置规定的广阔角度。

本发明的电弧控制装置，具备：在伸入电弧炉内的可动电极和所述电弧炉之间加上电压，用所述可动电极发生的电弧熔解所述电弧炉内的被熔解物体的电弧炉、在所述可动电极极和所述电弧炉之间用供电导体并联连接施加电压用的两个供电装置构成的第1和第2供电电路、设置于所述第1供电电路，在与所述供电导体于所述可动电极的电弧发生点产生的磁场方向相反的方向上产生磁场的第1辅助线圈、设置于所述第2供电电路，在与所述供电导体于所述可动电极的电弧发生点产生的磁场方向相同的方向上产生磁场的第2辅助线圈，将这些辅助线圈隔着所述电弧炉配置，以使所述供电导体于所述可动电极的电弧发生点产生的磁场被抵销。

本发明的电弧控制装置，具备：在伸入电弧炉内的可动电极和所述电弧炉之间加上电压，用所述可动电极发生的电弧熔解所述电弧炉内的被熔解物体的电弧炉、在所述可动电极和所述电弧炉之间用供电导体并联连接施加电压用的4个供电装置构成的第1～第4供电电路、分别设置于所述第1供电电路和所述第2供电电路，在与所述供电导体于所述可动电极的电弧发生点产生的磁场方向相反的方向上产生磁场的第1辅助线圈，以及在与所述供电导体于所述可动电极的电弧发生点产生的磁场方向相同的方向上产生磁场的第2辅助线圈、分别设置于所述第3供电电路和第4供电电路，在与所述供电导体于所述可动电极的电弧发生点产生的磁场方向相反的方向上产生磁场的第3辅助线圈，以及在与所述供电导体于所述可动电极的电弧发生点产生的磁场方向相同的方向上产生磁场的第4辅助线圈，将所述第1和第2辅助线圈隔着所述电弧炉相对配置，以抵销所述供电导体在所述可动电极的电弧发生点发生的磁场，将所述第3和第4辅助线圈隔着所述电弧炉相对配置，以在与所述供电导体于所述可动电极的电弧发生点产生的磁场方向正交的方向上、方向相反地产生磁场。

本发明的电弧控制装置，其辅助线圈系由配设在供电装置和电弧炉之间的供电导体的一部分做成线圈状所形成。

本发明的电弧控制装置，具备使辅助线圈随着可动电极的上下移动而上下移动的线圈移动手段。

本发明的电弧控制装置，具备：在前端伸入电弧炉内的可动电极和所述电弧炉之间加上电压，用所述可动电极发生的电弧熔解所述电弧炉内的被熔解物体的电弧炉、以及在所述可动电极和所述电弧炉之间用供电导体连接施加电压用的供电装置构成的多个供电电路，将这些供电电路用所述供电导体并联连接于所述可动电极和电弧炉之间，使所述可动电极的电弧发生点产生的磁场在所述可动电极的部分被互相抵销。

本发明的电弧控制装置，控制各供电电路通过的直流电流的大小，以此可以在所有方向上任意控制直流电弧。

本发明的电弧控制装置，以电弧炉为中心间隔90度配置供电电路，以此使供电导体在可动电极的电弧发生点产生的磁场在可动电极部分被互相抵销。

图1是本发明电弧控制装置的实施例1的结构图。

图2是说明本实施例1的动作的磁场矢量图。

图3是本发明电弧控制装置的实施例2的结构图。

图4是说明本实施例2的动作的磁场矢量图。

图5是本发明电弧控制装置的实施例3的结构图。

图6是说明本实施例3的动作的磁场矢量图。

图7是本发明电弧控制装置的实施例4的结构图。

图8是说明本实施例4的动作的磁场矢量图。

图9是本发明电弧控制装置的实施例5的结构图。

图10是说明本实施例5的动作的磁场矢量图。

图11是本发明电弧控制装置的实施例6的结构图。

图12是说明本实施例6的动作的磁场矢量图。

图13是本发明电弧控制装置的实施例7的结构图。

图14是说明本实施例7的动作的磁场矢量图。

图15是本发明电弧控制装置的实施例8的结构图。

图16是说明本实施例8的动作的磁场矢量图。

图17是本发明电弧控制装置的实施例9的结构图。

图18是说明本实施例9的动作的磁场矢量图。

图19是本发明电弧控制装置的实施例10的结构图。

图20是说明本实施例10的动作的磁场矢量图。

图21是本发明电弧控制装置的实施例11的结构图。

图22是说明本实施例11的动作的磁场矢量图。

图23是说明本实施例12的动作的磁场矢量图。

图24是说明已有的技术的结构图。

下面参照图1～图23对各实施例加以说明。

实施例1

图1表示本实施例的结构图。图中，用与图24相同的符号表示相同或相当的部分。在本实施例中，辅助线圈8设置于直流电弧炉5的侧壁，以产生与由供电电路的一部分做成的供电导体3在可动电极6的电弧发生点产生的磁场B1反方向的磁场B2。

该辅助线圈8是，从可控硅整流器2的正极侧(+)，使与配设在电弧炉底7的供电导体相同的导体平行于供电电路所成的面，而且沿着直流电弧炉5的长度方向弯折形成∏字形状(E-F-G-H)。这里，所谓供电导体3，是连接可动电极6和平滑用的扼流圈4之间、平滑用扼流圈4和可控硅整流器2之间、还有连接可控硅整流器2和辅助线圈之间的导体3的总称。在下面各实施例中，导体、即供电导体。

由供电装置(可控硅整流器2)通过供电导体3在可移动电极6和炉底电极7之间施加直流电压，即在直流电弧炉5内产生直流电弧。这时，流过供电导体的直流电流I在直流电弧炉5内产生磁场B1，同样，直流电流I在辅助线圈8产生磁场B2。辅助线圈8被设置于供电电路，以产生与磁场B1反向的磁场B2。因此，磁场B1和B2互相抵销，磁场B1对可动电极6发生的直流电弧的影响消除了。

图2表示影响可动电极6发生的直流电弧的磁场B1和辅助线圈8产生的磁场B2的矢量图。在图中，供电导体3和辅助线圈8产生的磁场B1和B2成为大小相等、反方向作用的矢量。因此，磁场B1和B2互相抵销，可动电极6的电弧发生点发生的直流电弧不受磁场B1的影响，直流电弧放电方向可以控制在垂直下方。

实施例2

上述实施例1中辅助线圈8被固定于规定的位置，但是，在本实施例中，随着可动电极6的上下移动，辅助线圈8也上下移动。图3为本实施例的电弧控制装置的结构图。图中和图1相同的符号表示相同或相当的部分。辅助线圈8被设置于直流电弧炉5的侧壁，以产生与供电导体在可动电极6的电弧发生点产生的磁场反向的磁场，由辅助线圈移动装置9使辅助线圈8沿直流电弧炉上下移动。

在可动电极6上下移动时，用辅助线圈移动装置9使辅助线圈8移动，就能够使辅助线圈8产生的磁场B2跟踪电弧发生点。

在这种情况下，辅助线圈8设置得使所发生的磁场B2与供电导体3发生的磁场B1反向。从而，即使由于可移动电极6的移动导致电弧发生点的位置移动，在该位置供电导体3产生的磁场B1’和辅助线圈8产生的磁场B2大小相等、方向相反，因而磁场B1’和B2互相抵销，可移动电极6产生的直流电弧不受磁场B1’的影响。

图4表示对可移动电极6产生的直流电弧发生影响的磁场B1’和辅助线圈8产生的磁场B2的矢量图。在图中，可移动电极6向上移动时，供电导体3和辅助线圈8产生的磁场B1’和B2是大小相等，作用在相反方向上的矢量。

因此，磁场B1’和磁场B2的矢量一合成即互相抵销，可以控制得使其对可移动电极6产生的直流电弧没有影响。从而，在本实施例的结构下，即使由于可移动电极6的上下移动，使电弧发生位置有大的变化，也能够控制直流电弧的放电方向垂直向下，同时，能够将直流电弧的发生方向严格地控制在某一范围内，因此能够使直流电弧均等地对被熔解物放电，从而能够在短时间内高效率地进行熔炼。

实施例3

上面，在实施例1，供电电路的一水平方向上供电导体3的一部分被引导形成辅助线圈8，而在本实施例中将又一个辅助线圈8’经供电电路与已有的辅助线圈8隔着直流电弧炉5并联连接、配置于对面。亦即，在本实施例，在直流电弧炉5的侧壁设置辅助线圈8，以在与供电导体3于可移动电极6的电弧发生点发生的磁场方向相反的方向上产生磁场，同时与辅助线圈8夹着直流电弧炉5相对地设置另一辅助线圈8’。而且另一辅助线圈8’产生的磁场与供电导体3在可移动电极6的电弧发生点产生的磁场相同方向。

图5表示本实施例的结构图。与直流电弧炉5的一侧形成的辅助线圈8相对，又一辅助线圈8’配置于直流电弧炉5的另一侧，并且与辅助线圈8并联。确定线圈的方向，使辅助线圈8’产生的磁场B3与辅助线圈8产生的磁场B2相同方向。

直流电流I一流入供电导体3，供电电路即产生磁场B1。这时，直流电流I向辅助线圈8和辅助线圈8’分流，分别流过大小相等的电流I1和I2。设置辅助线圈8、8’，使得电流I1和I2分别流过辅助线圈8和辅助线圈8’产生的磁场B2和B3为磁场B1的1/2，并且与磁场B1的方向相反。

供电导体3发生的磁场B1和辅助线圈8、8’发生的合成磁场B2+B3是大小相等、方向相反的磁场，因此，磁场B1和合成磁场B2+B3的矢量合成互相抵销，可移动电极6对直流电弧的影响不存在了。

图6表示由可移动电极引起的对直流电弧发生影响的磁场B1和合成磁场B2+B3的矢量图。在图中，由供电导体3和辅助线圈8、8’产生的磁场B1和合成磁场B2+B3是大小相等、方向相反的矢量。因此，可以控制得使磁场B1和磁场B2+B3的矢量合成后互相抵销，可移动电极6对直流电弧没有影响。

从而，采用本实施例，可以将可移动电极电弧发生点P的直流电弧放电方向控制得垂直向下，可以在比用单侧辅助线圈更广的范围内充分消除磁场B1。

实施例4

如上所述，在实施例3中辅助线圈8、8’固定于规定位置，而在本实施例中，辅助线圈8、8’随着可移动电极6的上下移动而上下移动。

图7为本实施例的电弧控制装置的结构图。在图中，与图5相同的符号表示相同或相当的部分。辅助线圈8、8’借助于辅助线圈移动装置9沿着直流电弧炉5上下移动。

流过供电导体3的直流电流I发生磁场B1。这时，如果可移动电极6上下移动引起磁场B1上下移动，可以用辅助线圈移动装置9使辅助线圈8、8’跟踪直流电弧的位置移动。

在该情况下，设置辅助线圈，使得直流电流I1与I2相等，直流电流I1、I2产生的磁场B2、B3分别为磁场B1的1/2、且方向与磁场B1相反。从而，供电导体3产生的磁场B1和辅助线圈8、8’产生的磁场B2、B3的和大小相等、方向相反，磁场B1和合成磁场B2+B3的矢量合成后互相抵销，可移动电极6对直流电弧的影响消失。

图8表示本实施例中的可移动电极6产生的对直流电弧发生影响的磁场B1和合成磁场B2+B3的矢量图。在图中，可移动电极6向上移动的情况下供电导体3和辅助线圈8、8’发生的磁场B1’和合成磁场B2+B3为大小相等、方向相反的矢量。从而，可以控制得使磁场B1’和合成磁场B2+B3的矢量合成后互相抵销，可移动电极6对直流电弧的影响消失。

采用本实施例，即使由于可移动电极上下移动，直流电弧产生位置有很大变化，也能够将直流电弧放电方向控制于垂直向下方向，同时可以使直流电弧均等地对着电弧炉内的被熔解物体11放电，在短时间内高效率地将其熔解。

实施例5如上所述，在实施例3使辅助线圈8、8’的设置角度相对于磁场B1的方向成平行，而在本实施例中，两个辅助线圈8、8’在相对于供电电路成水平的方向上，像挟住可移动电极似的以某一角度设置于电弧炉底下。两个辅助线圈8、8’向着规定角度上方的可移动电极电弧发生点发生磁场，该磁场充分抵销供电导体在可移动电极的电弧发生点发生的磁场，使可移动电极产生的电弧垂直向下。

图9为本实施例的电弧控制装置的结构图。在本实施例，如图9所示，使辅助线圈8、8’的设置角度相对于磁场B1方向成某一角度θ，分流到各辅助线圈的直流电流I1和I2相等，并且设定辅助线圈8。8’的匝数，使直流电流I1、I2产生的磁场B2、B3分别为磁场B1的1/(2cosθ)。

图10为本实施例中对可移动电极6放电的直流电弧产生影响的磁场B1和相对于磁场B1的方向设置于某一角度θ的辅助线圈8、8’发生的磁场B2、与B3的合成矢量。

在图中，产生与磁场B1成θ角的磁场B2，B2沿着垂直于辅助线圈8平面的中心轴指向可移动电极电弧发生点P的方向，又产生沿着从该P点垂直指向辅助线圈8′平面中心的方向、与磁场B1成θ角的磁场B3。结果是，使磁场B2和B3的合成矢量作用于与磁场B1成180度的相反方向上，以使其互相抵销，从而可以使电弧放电的方向垂直朝下。

本实施例的结构是，辅助线圈8和8’设置于电弧炉的下部，使辅助线圈平面的垂直中心轴通过可移动电极电弧发生点P，且与磁场B1成θ角设置，因此与实施例3相同，可以将直流电弧放电的方向控制于垂直向下的方向，同时，可以减少电弧炉侧面的用于设置辅助线圈的空间，因而，便于出炉等炉前操作。

实施例6

如上所述，在实施例5，辅助线圈8、8’固定于规定位置，而在本实施例中，辅助线圈8、8’随着可移动电极6的上下移动而上下移动。图11为本实施例的电弧控制装置的结构图。图中与图9相同的符号表示相同或相当的部分。辅助线圈8、8’借助于辅助线圈移动装置9沿着直流电弧炉5在上下方向上移动。

图12为对本实施例的可移动电极6放电的直流电弧产生影响的磁场B1和与B1成θ角的，通过可移动电极电弧发生点P的、各辅助线圈8、8’平面的垂直中心轴方向上产生的磁场B2、B3的矢量图。

在图中，使辅助线圈8和辅助线圈8’在辅助线圈移动装置9的作用下随着可移动电极的上下移动而上下移动。使辅助线圈8平面的垂直中心轴通过可移动电极发生点P的方向上形成与磁场B1′成θ角的磁场B2；使从该P点沿着辅助线圈8’平面的垂直中心轴的方向上形成与磁场B1′成θ角的磁场B3。而磁场B2和B3的合成矢量作用于与磁场B1成180度的相反方向上，从而与B1’互相抵销，从而可以使直流电弧的放电方向垂直向下。

采用本实施例，即使由于可移动电极的上下移动，直流电弧发生位置大幅度变化，也能够控制使直流电弧的幅度方向垂直向下，同时能够使直流电弧均等地对电弧炉内的被熔解物体11放电，在短时间内高效率地进行熔炼。

实施例7

如上所述，在实施例3(参照图5)，将相同匝数的辅助线圈8、8’夹着供电电路并联连接，来自单一的供电装置的电流I向这两个辅助线圈8、8’分流。在本实施例中，如图13所示，使辅助线圈(第1辅助线圈)8的匝数为辅助线圈(第2辅助线圈)8’的匝数的三倍，又使辅助线圈8’的缠绕方向，如图所示与辅助线圈8的缠绕方向相反。亦即，将依靠供电电路的用于产生磁场的辅助线圈8设置于直流电弧炉5的侧壁，以使其产生，与供电导体在可移动电极6的电弧发生点产生的磁场相反方向的磁场，并且设置另一辅助线圈8’，使供电电路在水平方向上夹着可移动电极，线圈缠绕方向与辅助线圈8相反，缠绕的匝数为辅助线圈8的三倍。

又，辅助线圈8、8’的各自的一端一起连接于炉底电极7，同时，另一端上由分别设置的供电装置、即构成第1供电电路的可控硅整流器2，和另一供电装置、即构成第2供电电路的可控硅整流器2’分别供给直流电流I1、I2。其他结构和实施例3相同。

流经供电导体3的直流电流I产生磁场B1。在这种情况下，设置辅助线圈，使得直流电流I1在辅助线圈8产生的磁场B2约为磁场B1的2/3，但方向相反。而直流电流I2在辅助线圈8’产生的磁场B3约为磁场B1的1/2，方向相同。从而供电导体3产生的磁场B1和辅助线圈8’产生的磁场B3的合成磁场与另一侧的辅助线圈8产生的磁场B2大小相等、方向相反，合成磁场B1+B3和磁场B2互相抵销，可移动电极6对直流电弧不再有影响。再用各供电装置2、2’对直流电流I1、I2的大小进行可变控制，以此可以改变合成磁场B1+B3。

图14表示本实施例中对可移动电极6产生的直流电弧发生影响的合成磁场B1+B3及B2的矢量图。在图中，供电导体3和辅助线圈8、8’产生的合成磁场B1+B3及磁场B2其矢量大小相等、方向相反，合成磁场B1+B3和磁场B2互相抵销，对可移动电极直流电弧不产生影响，因此，可以将直流电弧控制在垂直向下的方向。

而且，可以用供电装置控制改变直流电流I1、I2的大小，从而可以改变辅助线圈8、8’产生的磁场B2和B3的大小，可以控制与磁场B1合成的合成磁场的方向和大小。

采用本实施例，可以使流经各辅助线圈8、8’的直流电流发生变化，从而能够控制使可移动电极电弧发生点的直流电弧放电方向垂直向下，也可以控制使其与磁场B1垂直，而且可以朝两个方向上控制，因此能够使直流电弧机会均等地对电弧炉内的被熔解物体11放电，在短时间内高效率地进行熔炼。

实施例8

如上所述，在实施例7辅助线圈8、8’固定于规定位置，而在本实施例中，辅助线圈8、8’随着可移动电极6的上下移动而上下移动。图15为本实施例的电弧控制装置的结构图。在图中，与图13相同的符号表示相同或相当的部分。辅助线圈8、8’借助于辅助线圈移动装置9沿着直流电弧炉5上下移动。其他与实施例7相同。

本实施例的直流电弧炉由供电装置向可移动电极6施加直流电压，以使电弧炉内发生直流电弧，而供电导体3流过的直流电流I产生磁场B1。这时，如果由于可移动电极6上下移动引起磁场B1上下移动，可以使辅助线圈8、8’移动，跟踪直流电弧的位置。

在这种情况下，设置辅助线圈，使得直流电流I1在辅助线圈8产生的磁场B2约为磁场B1的2/3，且方向相反，而直流电流I2产生的磁场B3约为磁场B1的1/2且方向相同，从而供电导体3产生的磁场B1和辅助线圈8’产生的磁场B3的合成磁场与另一侧的辅助线圈8产生的磁场B2大小相等、方向相反，合成磁场B1+B3与磁场B2互相抵销，不对可移动电极的直流电弧产生影响。而借助于供电装置2、2’对直流电流I1、I2的大小进行控制，以此可以改变合成磁场B1+B3的大小。

图16表示影响本实施例的可移动电极6的直流电弧的磁场B1及磁场B2、B3的矢量图。在可移动电极6向上移动的情况下，供电导体3和辅助线圈8、8’产生的磁场B1’和磁场B3及B2的矢量合成是大小相等、方向相反的矢量，磁场B1’和B3及磁场B2的矢量合成互相抵销，对可移动电极6直流电弧不产生影响。

再者，如果使用供电装置控制直流电流I1、I2，就可以改变辅助线圈8、8’发生的磁场B2和B3的大小，从而可以改变与磁场B1的合成磁场。

采用本实施例，即使由于可移动电极的上下移动，直流电弧的发生位置有变化，也能够控制使直流电弧的放电方向垂直向下，对磁场B1的方向控制在垂直方向，且能够向两个方向控制，同时能够使直流电弧机会均等地对电弧炉内的被熔解物11放电，在短时间内高效率地进行熔炼。

实施例9

如上所述，在第7实施例，以可移动电极6为中心辅助线圈8、8’在供电电路的各水平方向上相对配置，而在本实施例，除了辅助线圈8、8’，如图17所示，还以可移动电极6为中心相对配置着(第3)辅助线圈8”、(第4)辅助线圈8。从而，在直流电弧炉5的周围以90度的间隔就配置着4个辅助线圈8、8’、8”、8，4个辅助线圈8、8’、8”、8的一端都一起连接于炉底电极7，另一端分别连接于构成各供电装置的可控硅整流器2、2’、2”、2的正极(+)。

还有，辅助线圈8由可控硅整流器2供给直流电流I1，辅助线圈8”由构成第3供电电路的可控硅整流器2”供给直流电流I3，辅助线圈8’由可控硅整流器2’供给直流电流I2，而辅助线圈8由构成第4供电电路的可控硅整流器2供给直流电流I4。辅助线圈8的匝数为其他辅助线圈8’、8”、8的匝数的3倍。

所产生的磁场B2的方向与供电电路所产生的磁场B1的方向相反。辅助线圈8右侧90度的辅助线圈8”产生的磁场B4的方向垂直于磁场B2，辅助线圈8”的右侧90度的辅助线圈8’产生的磁场B3的方向与磁场B1相同，而辅助线圈8’的右侧90度的辅助线圈8发生的磁场B5的方向与磁场B4相反。

流经供电导体3的直流电流I在供电电路产生磁场B1。在该情况下，与所述实施例7相同，辅助线圈8、8’发生的磁场B2、B3的大小可以由直流电流I1、I2控制，辅助线圈8”、8产生的磁场B4、B5的大小可以由直流电流I3、I4控制。

图18表示是对本实施例的可移动电极的直流电弧产生影响的磁场B1、以及B2、B3、B4、B5、的矢量的立体图。由于可以对直流电流I1、I2、I3、I4的大小分别加以控制，磁场B1+B3与B2的合成矢量、以及B4和B5的合成的全合成矢量B(＝{B2-(B1+B3)}+B5-B4)可以控制在所有方向上。图中的情况是B1+B3小于B2、且B4小于B5的情况，在该情况下，可以使影响直流电弧的磁场的矢量合成B发生于如图所示的方向上。

以本实施例的结构，可以将可移动电极的电弧发生点P的直流电弧放电方向控制在垂直向下的方向以及所有的方向。又可以使直流电流I1、I2、I3、I4依序改变，以此使直流电弧的放电方向旋转，使电弧炉内的被熔解物体11均等地得到熔炼。

实施例10

如上所述，在实施例9辅助线圈8、8”、8’、8固定于规定位置，而在本实施例中，辅助线圈8、8”、8’、8随着可移动电极6的上下移动而上下移动。图19为本实施例的电弧控制装置的结构图。在图中，与图17相同的符号表示相同或相当的部分。辅助线圈8、8”、8’8借助于辅助线圈移动装置9沿着直流电弧炉5上下移动。

流经供电导体3的直流电流I产生磁场B1于辅助线圈8。这时，在可移动电极6上下移动引起磁场B1上下移动时，可以用使辅助线圈8上下移动的方法跟踪直流电弧的位置。在这种情况下，与所述实施例7相同，辅助线圈8、8’发生的磁场B2、B3的大小可以由直流电流I1、I2控制，辅助线圈8”、8产生的磁场B4、B5的大小也可以由直流电流I3、I4控制。

图20表示是对本实施例10的可移动电极6的直流电弧产生影响的磁场B1、以及B2、B3、B4、B5、的矢量的立体图。在可移动电极6的上下移动的情况下，使辅助线圈8、8”、8’、8上下移动，可以对直流电流I1、I2、I3、I4的大小分别加以控制，磁场B1+B3与磁场B2的合成矢量、以及B4和B5的合成的全合成矢量B可以控制在所有方向上。图中的情况是可移动电极6向上移动时供电导体3发生的磁场B1’+B3小于B2、且B4小于B5的情况，在该情况下，可以使影响直流电弧的磁场的矢量合成B发生于如图所示的方向上。

从而，采用本实施例，即使由于可移动电极6上下移动而引起直流电弧发生位置的变化，也可以将直流电弧放电方向控制在垂直向下的方向以及所有的方向上。又可以使直流电流I1、I2、I3、I4依序改变，以此使直流电弧的放电方向旋转，使电弧炉内的被熔解物体11机会均等地得到熔炼。

实施例11

图21是本实施例的电弧控制装置的结构图。本装置中将使电压平滑用的扼流圈的一端和将交流电变化为直流电的可控硅整流器的负极用供电导体串联连接构成的4个供电电路，将这4个供电电路作为第1～第4供电电路，以可移动电极为中心以90度的间隔配置在直流电弧炉5的周围。各供电电路的配置，详细地说，就是，将2台构成供电电路的供电装置水平配置于、位于以直流电弧炉5为中心相隔180度的两侧的供电电路上，而且垂直配置于、位于以直流电弧炉5为中心相隔90度的两侧的供电电路上。

而且，在本实施例中所示所谓供电导体是可移动电极6和各平滑扼流圈4、4’、4”、4之间的连接导体3、3’、3”、3，各平滑扼流圈4、4’、4”、4和各可控硅整流器2、2’、2”、2之间的连接导体3、3’、3”、3，各可控硅整流器2、2’、2”、2和炉底电极7之间的连接导体

3、3’、3”、3的总称。从而，在实施例的说明中，将3、3’、3”、3作为供电导体加以说明。

第1供电电路由平滑用扼流圈4、和电弧炉用变压器1连接于交流输入侧的可控硅整流器2，用供电导体3串联连接构成，第2供电电路由平滑用扼流圈4’、和电弧炉用变压器1’连接于交流输入侧的可控硅整流器2’，用供电导体3’串联连接构成，第3供电电路由平滑用扼流圈4”、和电弧炉用变压器1”连接于交流输入侧的可控硅整流器2”，用供电导体3”串联连接构成，第4供电电路由平滑用扼流圈4、和电弧炉用变压器1连接于交流输入侧的可控硅整流器2，用供电导体3串联连接构成。

各供电电路的平滑用扼流圈4、4’、4”和4的另一端都连接于了移动电极6上，可控硅整流器2、2’、2”和2的正极都连接于炉底电极7。供电导体3、3’、3”和3流过的直流电流I1、I2、I3和I4产生磁场B1、B2、B3和B4。在这种情况下，如果I1、I2、I3、和I4相等，则供电导体3、3’、3”和3产生的磁场B1、B2、B3和B4大小相等，磁场的方向分别相差90度，磁场B1、B2、B3和B4互相抵销，不对可移动电极6的直流电弧发生影响。

图22是对实施例11的可移动电极6的直流电弧产生影响的磁场B1、B2、B3和B4的矢量图。图中，供电导体3、3’、3”和3产生的磁场B1、B2、B3和B4大小相等，磁场矢量的方向分别相差90度，磁场B1、B2、B3和B4互相抵销，不对可移动电极6的直流电弧产生影响，因此，可以控制使直流电弧垂直向下。

采用本实施例，不需要产生磁场的线圈，因此，电弧炉周围的供电导体简化，同时，可以将可移动电极电弧发生点的直流电弧放电方向控制为垂直向下。

实施例12

如上所述，实施例11中，流经供电导体3、3’、3”、3流过的直流电流I1、I2、I3、I4的电流大小相等，供电导体3、3’、3”和3产生的磁场B1、B2、B3和B4大小相等。在本实施例中，对流经供电导体3、3’、3”、3的直流电流I1、I2、I3、I4的电流大小加以控制，以改变磁场矢量。

下面参照图21对本实施例加以说明。本实施例考虑对流入供电导体3、3’、3”和3的直流电流I1、I2、I3和I4的电流大小加以控制。流经供电导体3的直流电流I1和流经供电导体3、3’、3”和3的直流电流I1、I2、I3和I4的电流大小不相等的情况下，供电导体3、3’、3”和3产生的磁场B1、B2、B3和B4与直流电流I1、I2、I3和I4成比例地大小不等、而方向分别相差90度。下面以图23对其动作加以说明。

假定I1＝I3＝I4＞I2，供电导体3、3’、3”和3产生的磁场B1、B2、B3和B4大小为，B1＝B3＝B4＞B2，且为方向各相差90度的矢量，磁场B1、B2、B3和B4的合成矢量B1234在B4的方向上以B1234的大小起作用，对可移动电极的直流电弧，在B4的方向上、以B1234的磁场大小施加磁场影响。从而，可以用控制直流电流I1、I2、I3和I4的方法将直流电弧控制在任意方向上。

采用本实施例，可以将可移动电极电弧发生点的直流电弧放电方向控制为垂直向下和所有方向。借助于使直流电流I1、I2、I3、I4依序变化的方法，可以使直流电弧的放电方向旋转，使电弧炉内的被熔解物体11均等地得到熔炼。上述说明中辅助线圈全部作成方形，但是也可以是其他形状，例如圆形和椭圆形。

采用本发明，供电导体和辅助线圈产生的磁场B1和B2为大小相等、方向相反的矢量，因此，磁场B1和B2互相抵销，可移动电极的电弧发生点发生的直流电弧不受磁场B1的影响，可以将直流电弧的放电方向控制于垂直向下的方向。

采用本发明，构成供电电路的供电导体被做成线圈形状，形成辅助线圈，因此供电电路中辅助线圈的设置变得容易了。

采用本发明，即使由于可移动电极的移动引起磁场位置的移动，由于磁场B1和磁场B2大小相等方向相反，因而磁场B1和B2互相抵销，可移动电极的直流电弧不受磁场B1的影响。

采用本发明，由于不需要产生磁场的线圈，可以将电弧炉周围的供电导体简化。

Claims (6)

1.一种电弧控制装置，其特征在于，具备：在伸入电弧炉内的可动电极和所述电弧炉之间加上电压，用所述可动电极发生的电弧熔解所述电弧炉内的被熔解物的电弧炉、在所述可动电极和所述电弧炉之间用供电导体连接施加电压的供电装置构成的供电电路、以及在所述供电导体在所述可动电极的电弧发生点产生的磁场的抵销方向上产生磁场的辅助线圈。

2.根据权利要求1所述的电弧控制装置，其特征在于，有两个辅助线圈夹着电弧炉相对配置，以所述辅助线圈产生的磁场抵销供电导体在可动电极的电弧发生点产生的磁场。

3.根据权利要求2所述的电弧控制装置，在电弧炉的两侧面配置的各辅助线圈的平面和可动电极之间设置规定的广阔角度。

4.一种电弧控制装置，其特征在于，具备：在伸入电弧炉内的可动电极和所述电弧炉之间加上电压，用所述可动电极发生的电弧熔解所述电弧炉内的被熔解物体的电弧炉、在所述可动电极和所述电弧炉之间用供电导体并联连接施加电压用的两个供电装置构成的第1和第2供电电路、设置于所述第1供电电路，在与所述供电导体于所述可动电极的电弧发生点产生的磁场方向相反的方向上产生磁场的第1辅助线圈、设置于所述第2供电电路，在与所述供电导体于所述可动电极的电弧发生点产生的磁场方向相同的方向上产生磁场的第2辅助线圈，将这些辅助线圈隔着所述电弧炉配置，以使所述供电导体于所述可动电极的电弧发生点产生的磁场被抵销。

5.一种电弧控制装置，其特征在于，具备：在伸入电弧炉内的可动电极和所述电弧炉之间加上电压，用所述可动电极发生的电弧熔解所述电弧炉内的被熔解物的电弧炉、在所述可动电极和所述电弧炉之间用供电导体并联连接施加电压用的4个供电装置构成的第1～第4供电电路、分别设置于所述第1供电电路和所述第2供电电路，在与所述供电导体于所述可动电极的电弧发生点产生的磁场方向相反的方向上产生磁场的第1辅助线圈，以及在与所述供电导体于所述可动电极的电弧发生点产生的磁场方向相同的方向上产生磁场的第2辅助线圈、分别设置于所述第3供电电路和第4供电电路，在与所述供电导体于所述可动电极的电弧发生点产生的磁场方向相反的方向上产生磁场的第3辅助线圈，以及在与所述供电导体于所述可动电极的电弧发生点产生的磁场方向相同的方向上产生磁场的第4辅助线圈，将所述第1和第2辅助线圈隔着所述电弧炉相对配置，以抵销所述供电导体在所述可动电极的电弧发生点发生的磁场，将所述第3和第4辅助线圈隔着所述电弧炉相对配置，以及在与所述供电导体于所述可动电极的电弧发生点产生的磁场方向正交的方向上、方向相反地产生磁场。

6.根据权利要求1～5中的任一项所述的电弧控制装置，其特征在于，具备使辅助线圈随着可动电极的上下移动而上下移动的线圈移动手段。

Images