JP2003133054A - 交流アーク炉用電極昇降制御システム、交流アーク炉、および交流アーク炉の運転方法 - Google Patents
交流アーク炉用電極昇降制御システム、交流アーク炉、および交流アーク炉の運転方法Info
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- JP2003133054A JP2003133054A JP2001324472A JP2001324472A JP2003133054A JP 2003133054 A JP2003133054 A JP 2003133054A JP 2001324472 A JP2001324472 A JP 2001324472A JP 2001324472 A JP2001324472 A JP 2001324472A JP 2003133054 A JP2003133054 A JP 2003133054A
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- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/25—Process efficiency
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- Discharge Heating (AREA)
- Vertical, Hearth, Or Arc Furnaces (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 電圧・電流制御回路の電流設定部において従
来生じていた定常偏差を解消し、正確な制御を実現し、
高効率に被処理物を溶解できる交流アーク炉用電極昇降
制御システムを提供する。 【解決手段】 電圧・電流制御回路３０は、目標電流値
を算出するための計算式の要素として積分要素を含む、
比例積分制御（ＰＩ動作）を行う。電極５０は、炉筐体
に昇降可能に取り付けられている。本交流アーク炉用電
極昇降制御システムは、電極５０と被処理物であるスク
ラップとの間の距離に比例するアーク抵抗値を調整すべ
く電極５０を昇降させる電極昇降装置４０をさらに有し
ている。電極昇降装置４０は、電圧・電流制御回路３０
が算出した目標電流値に応じて電極５０を昇降させ、こ
れによって、アーク抵抗値を調整する。
来生じていた定常偏差を解消し、正確な制御を実現し、
高効率に被処理物を溶解できる交流アーク炉用電極昇降
制御システムを提供する。 【解決手段】 電圧・電流制御回路３０は、目標電流値
を算出するための計算式の要素として積分要素を含む、
比例積分制御（ＰＩ動作）を行う。電極５０は、炉筐体
に昇降可能に取り付けられている。本交流アーク炉用電
極昇降制御システムは、電極５０と被処理物であるスク
ラップとの間の距離に比例するアーク抵抗値を調整すべ
く電極５０を昇降させる電極昇降装置４０をさらに有し
ている。電極昇降装置４０は、電圧・電流制御回路３０
が算出した目標電流値に応じて電極５０を昇降させ、こ
れによって、アーク抵抗値を調整する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、交流アーク炉に関
し、特に、その電圧・電流制御回路の改良に関する。
し、特に、その電圧・電流制御回路の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】比較的大型のアーク炉は、主に、スクラ
ップ等を材料として製鋼を行うシステムにて使用されて
いる。このような場合、アーク炉は、電極とスクラップ
または溶鋼の間にアーク放電を発生し、この際に発生す
る熱によって、炉内に投入されたスクラップを溶解した
（熔解期）後、昇温し、溶鋼の酸化精錬を行ってリン、
珪素、およびマンガン等の不純物を除去する（酸化
期）。本来はこの後、アーク炉で還元精錬（還元期）を
行い出鋼するのであるが、近年においては、酸化精錬の
後、出鋼し、還元精錬は炉外精錬炉で処理されることが
一般的となっている。
ップ等を材料として製鋼を行うシステムにて使用されて
いる。このような場合、アーク炉は、電極とスクラップ
または溶鋼の間にアーク放電を発生し、この際に発生す
る熱によって、炉内に投入されたスクラップを溶解した
（熔解期）後、昇温し、溶鋼の酸化精錬を行ってリン、
珪素、およびマンガン等の不純物を除去する（酸化
期）。本来はこの後、アーク炉で還元精錬（還元期）を
行い出鋼するのであるが、近年においては、酸化精錬の
後、出鋼し、還元精錬は炉外精錬炉で処理されることが
一般的となっている。
【０００３】尚、アーク炉には、発電所等から供給され
る交流電源を所定の電圧に降圧するのみで直接用いる交
流アーク炉（一般的には三相交流を使用）と、発電所等
から供給される交流電源を所定の電圧に降圧し、さらに
電力変換器等によって直流電源に変換した上で用いる直
流アーク炉とがある。
る交流電源を所定の電圧に降圧するのみで直接用いる交
流アーク炉（一般的には三相交流を使用）と、発電所等
から供給される交流電源を所定の電圧に降圧し、さらに
電力変換器等によって直流電源に変換した上で用いる直
流アーク炉とがある。
【０００４】近年のアーク炉製鋼法においては、熔解期
から酸化期においては超大電力３０〜１５０ＭＶＡを使
用するＵＨＰ（Ultra High Power）操業が一般化し、炉
容の大型化、変圧器容量の増大をもたらした。
から酸化期においては超大電力３０〜１５０ＭＶＡを使
用するＵＨＰ（Ultra High Power）操業が一般化し、炉
容の大型化、変圧器容量の増大をもたらした。
【０００５】図３を参照して、従来の交流アーク炉を説
明する。従来の交流アーク炉は、例えば、炉筐体と、炉
筐体に昇降可能に取り付けられた黒鉛製の電極５０と、
電極５０を昇降させる電極昇降装置４０と、発電所等か
ら供給される交流電源を所定の電圧に降圧する変圧器２
０と、電極５０に流れる電流を制御する電流制御回路１
３１と、電極に印加される電圧を制御する電圧制御回路
１３６とを備えている。尚、電極昇降装置には液圧式と
電動式があるが、我が国においては応答性がよい電動式
が一般的である。
明する。従来の交流アーク炉は、例えば、炉筐体と、炉
筐体に昇降可能に取り付けられた黒鉛製の電極５０と、
電極５０を昇降させる電極昇降装置４０と、発電所等か
ら供給される交流電源を所定の電圧に降圧する変圧器２
０と、電極５０に流れる電流を制御する電流制御回路１
３１と、電極に印加される電圧を制御する電圧制御回路
１３６とを備えている。尚、電極昇降装置には液圧式と
電動式があるが、我が国においては応答性がよい電動式
が一般的である。
【０００６】ＵＨＰ操業のため、交流電源は、一般に、
一次電圧が６６ｋＶ以上、出力電圧が４００〜１１００
Ｖ程度である。
一次電圧が６６ｋＶ以上、出力電圧が４００〜１１００
Ｖ程度である。
【０００７】交流アーク炉のアーク電圧は変圧器２０に
より基本的に設定され、アーク電流は電極５０とスクラ
ップとの間の距離（アーク抵抗）によって決定され
る。、したがって、電極昇降装置４０によって電極５０
を昇降させることで、炉筐体内の電極５０とスクラップ
または溶鋼との間の距離に応じてアーク長を変化させる
ことができ、この結果、アーク抵抗値に応じた電流調整
が可能である。ＵＨＰ操業での電流は、４０〜８０ｋＡ
程度の間に調整される。
より基本的に設定され、アーク電流は電極５０とスクラ
ップとの間の距離（アーク抵抗）によって決定され
る。、したがって、電極昇降装置４０によって電極５０
を昇降させることで、炉筐体内の電極５０とスクラップ
または溶鋼との間の距離に応じてアーク長を変化させる
ことができ、この結果、アーク抵抗値に応じた電流調整
が可能である。ＵＨＰ操業での電流は、４０〜８０ｋＡ
程度の間に調整される。
【０００８】電流制御回路１３１および電圧制御回路１
３６はそれぞれ、所望される設定電流値と実績電流値と
に基づいて目標電流値を算出する電流設定部１３１ａ
と、実績電圧値に基づいて補正実績電圧値を算出する電
圧補償部１３６ａとを備えている。電動式の電極昇降装
置では、目標電流値と補正実績電圧値とに基づいてアー
ク長を調整すべく、インバーターモータ等によるモータ
ードライブを介して電極５０を昇降させる。
３６はそれぞれ、所望される設定電流値と実績電流値と
に基づいて目標電流値を算出する電流設定部１３１ａ
と、実績電圧値に基づいて補正実績電圧値を算出する電
圧補償部１３６ａとを備えている。電動式の電極昇降装
置では、目標電流値と補正実績電圧値とに基づいてアー
ク長を調整すべく、インバーターモータ等によるモータ
ードライブを介して電極５０を昇降させる。
【０００９】従来、電流制御回路の電流設定部では、以
下の数式１に基づいて、実績電流と設定電流から目標電
流値を算出している。
下の数式１に基づいて、実績電流と設定電流から目標電
流値を算出している。
【００１０】
【数１】
【００１１】尚、上記数１式における平衡値とは、実績
と設定が同一となった時に出力しなければならない定数
である。
と設定が同一となった時に出力しなければならない定数
である。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】ところで、図３に示し
た例をも含め、従来の交流アーク炉においては、計算式
が比例制御要素（Ｐ（Proportional）動作）で構成され
ているため、定常偏差（オフセットズレ）が発生するこ
とは避けられない。この定常偏差のため、実績電流と設
定電流がいつまでたっても一致しないことが、しばしば
起こっていた。
た例をも含め、従来の交流アーク炉においては、計算式
が比例制御要素（Ｐ（Proportional）動作）で構成され
ているため、定常偏差（オフセットズレ）が発生するこ
とは避けられない。この定常偏差のため、実績電流と設
定電流がいつまでたっても一致しないことが、しばしば
起こっていた。
【００１３】このため、従来は、設定電流と実績電流と
の差異について、電圧毎の差異傾向を、試験操業を実施
することや、操業実績の統計データ解析することによっ
て求め、この傾向を考慮して電流設定を行っていた。
の差異について、電圧毎の差異傾向を、試験操業を実施
することや、操業実績の統計データ解析することによっ
て求め、この傾向を考慮して電流設定を行っていた。
【００１４】しかし、アーク炉における構成要素の変
更、例えば、変圧器を変更するとか、炉殻を変更する
と、以前得た差異傾向は結局通用しなくなるのが実状で
ある。
更、例えば、変圧器を変更するとか、炉殻を変更する
と、以前得た差異傾向は結局通用しなくなるのが実状で
ある。
【００１５】実操業上、アーク炉で炉内のスクラップを
効率的に溶解し、溶鋼温度を昇熱するためには、適切な
通電パターン（タップ電圧と電流値の組合せ）を設定す
る必要がある。ＵＨＰ操業では、炉内に十分なスクラッ
プがある時はアーク長を極力長く（ロングアーク操業）
し、アーク輻射熱をスクラップに伝え、スクラップが溶
け落ちてからは短いアーク長で大電力を溶鋼に伝える
（ショートアーク操業）ことで、昇熱促進を図って高効
率に操業している。したがって、電極制御が適切に管理
されてない（電極が勝手な動きをする。設定電流値と実
績電流値が一致しない。）と、効率的な操業を行えない
ばかりでなく、局部的に熱負荷が増大したり、想定した
電力が全く得られないなどの操業阻害要因も発生するこ
とになる。
効率的に溶解し、溶鋼温度を昇熱するためには、適切な
通電パターン（タップ電圧と電流値の組合せ）を設定す
る必要がある。ＵＨＰ操業では、炉内に十分なスクラッ
プがある時はアーク長を極力長く（ロングアーク操業）
し、アーク輻射熱をスクラップに伝え、スクラップが溶
け落ちてからは短いアーク長で大電力を溶鋼に伝える
（ショートアーク操業）ことで、昇熱促進を図って高効
率に操業している。したがって、電極制御が適切に管理
されてない（電極が勝手な動きをする。設定電流値と実
績電流値が一致しない。）と、効率的な操業を行えない
ばかりでなく、局部的に熱負荷が増大したり、想定した
電力が全く得られないなどの操業阻害要因も発生するこ
とになる。
【００１６】尚、特開平８−２７３８２７号公報には、
直流アーク炉に関する技術であるが、目標電流値を算出
するための計算式の要素として積分要素を含む、比例積
分制御（ＰＩ動作）を行う装置が開示されている。この
装置は、電流検出器より検出した実績電流が大幅に変化
した時に発生する不安定現象を防止することと、大幅な
変化がない時の電流設定応答性の向上との両立を目的と
して、積分項の積分時間Ｔｉを可変可能とするものであ
り、そのために特別な電流調整器を設けている。
直流アーク炉に関する技術であるが、目標電流値を算出
するための計算式の要素として積分要素を含む、比例積
分制御（ＰＩ動作）を行う装置が開示されている。この
装置は、電流検出器より検出した実績電流が大幅に変化
した時に発生する不安定現象を防止することと、大幅な
変化がない時の電流設定応答性の向上との両立を目的と
して、積分項の積分時間Ｔｉを可変可能とするものであ
り、そのために特別な電流調整器を設けている。
【００１７】本発明の課題は、上記問題点の解消、即
ち、電流調整器などの特別な装置を使用しないで、電圧
・電流制御回路の電流設定部において従来生じていた定
常偏差を解消し、正確な制御を実現し、ひいては高効率
に被処理物を溶解できる交流アーク炉を提供することで
ある。
ち、電流調整器などの特別な装置を使用しないで、電圧
・電流制御回路の電流設定部において従来生じていた定
常偏差を解消し、正確な制御を実現し、ひいては高効率
に被処理物を溶解できる交流アーク炉を提供することで
ある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、交流電
源を用い、炉筐体に昇降可能に取り付けられた電極と被
処理物との間のアーク放電によって被処理物を溶解する
交流アーク炉に適用され、前記電極に印加される電圧お
よび該電極に流れる電流を制御する電圧・電流制御回路
を有し、前記電圧・電流制御回路は、所望される設定電
流値と実際の実績電流値とに基づいて目標電流値を算出
する交流アーク炉用電極昇降制御システムにおいて、前
記電圧・電流制御回路は、前記目標電流値を算出するた
めの計算式の要素として積分要素を含む、比例積分制御
（ＰＩ動作）を行うものであり、前記交流アーク炉用電
極昇降制御システムは、前記電極と被処理物との間のア
ーク抵抗値を調整すべく前記電極を昇降させる電極昇降
装置をさらに有し、前記電極昇降装置は、前記電圧・電
流制御回路が算出した前記目標電流値に応じて前記電極
を昇降させ、これによって、前記アーク抵抗値を調整す
ることを特徴とする交流アーク炉用電極昇降制御システ
ムが得られる。
源を用い、炉筐体に昇降可能に取り付けられた電極と被
処理物との間のアーク放電によって被処理物を溶解する
交流アーク炉に適用され、前記電極に印加される電圧お
よび該電極に流れる電流を制御する電圧・電流制御回路
を有し、前記電圧・電流制御回路は、所望される設定電
流値と実際の実績電流値とに基づいて目標電流値を算出
する交流アーク炉用電極昇降制御システムにおいて、前
記電圧・電流制御回路は、前記目標電流値を算出するた
めの計算式の要素として積分要素を含む、比例積分制御
（ＰＩ動作）を行うものであり、前記交流アーク炉用電
極昇降制御システムは、前記電極と被処理物との間のア
ーク抵抗値を調整すべく前記電極を昇降させる電極昇降
装置をさらに有し、前記電極昇降装置は、前記電圧・電
流制御回路が算出した前記目標電流値に応じて前記電極
を昇降させ、これによって、前記アーク抵抗値を調整す
ることを特徴とする交流アーク炉用電極昇降制御システ
ムが得られる。
【００１９】本発明によればまた、前記電圧・電流制御
回路は、前記設定電流値と前記実績電流値とに基づいて
前記目標電流値を算出する電流設定部と、実際の実績電
圧値に基づいて補正実績電圧値を算出する電圧補償部を
備えており、前記電極昇降装置は、前記目標電流値およ
び前記補正実績電圧値に応じて前記電極を昇降させ、こ
れによって、前記アーク抵抗値を調整する前記交流アー
ク炉用電極昇降制御システムが得られる。
回路は、前記設定電流値と前記実績電流値とに基づいて
前記目標電流値を算出する電流設定部と、実際の実績電
圧値に基づいて補正実績電圧値を算出する電圧補償部を
備えており、前記電極昇降装置は、前記目標電流値およ
び前記補正実績電圧値に応じて前記電極を昇降させ、こ
れによって、前記アーク抵抗値を調整する前記交流アー
ク炉用電極昇降制御システムが得られる。
【００２０】本発明によればさらに、前記交流アーク炉
用電極昇降制御システムが適用された交流アーク炉が得
られる。
用電極昇降制御システムが適用された交流アーク炉が得
られる。
【００２１】また、本発明によれば、ロングアーク操業
とショートアーク操業を選択的に行うことができる交流
アーク炉運転方法であって、積分要素を含む、比例積分
制御（ＰＩ動作）によってアーク長を制御することを特
徴とする交流アーク炉の運転方法が得られる。
とショートアーク操業を選択的に行うことができる交流
アーク炉運転方法であって、積分要素を含む、比例積分
制御（ＰＩ動作）によってアーク長を制御することを特
徴とする交流アーク炉の運転方法が得られる。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態による
交流アーク炉用電極昇降制御システム、交流アーク炉、
およびその操業方法を説明する。
交流アーク炉用電極昇降制御システム、交流アーク炉、
およびその操業方法を説明する。
【００２３】本発明の実施の形態による交流アーク炉
は、従来例と同様に、電極とスクラップ及び溶鋼との間
に三相交流によりアーク放電を発生し、この際に発生す
るアーク熱によって、炉内に装入されたスクラップを溶
解した後、昇温し、酸化精錬を行ってリン、珪素、およ
びマンガン等の不純物を除去する。
は、従来例と同様に、電極とスクラップ及び溶鋼との間
に三相交流によりアーク放電を発生し、この際に発生す
るアーク熱によって、炉内に装入されたスクラップを溶
解した後、昇温し、酸化精錬を行ってリン、珪素、およ
びマンガン等の不純物を除去する。
【００２４】単線結線図（図１）を参照して、本交流ア
ーク炉は、炉筐体と、炉筐体に昇降可能に取り付けられ
た三本（図１では、１本のみ図示）の電極５０と、電極
５０を昇降させる電動式の電極昇降装置４０と、発電所
等から供給される交流電源を所定の電圧に降圧する変圧
器２０と、電極に印加される電圧および電極に流れる電
流を制御する電圧・電流制御回路３０とを備えている。
そして、電極昇降装置４０によって電極５０を昇降させ
ることで、炉筐体内の有効電極長（アーク長）を変化さ
せ、この結果、電極の抵抗値に応じた電流を調整可能で
ある。
ーク炉は、炉筐体と、炉筐体に昇降可能に取り付けられ
た三本（図１では、１本のみ図示）の電極５０と、電極
５０を昇降させる電動式の電極昇降装置４０と、発電所
等から供給される交流電源を所定の電圧に降圧する変圧
器２０と、電極に印加される電圧および電極に流れる電
流を制御する電圧・電流制御回路３０とを備えている。
そして、電極昇降装置４０によって電極５０を昇降させ
ることで、炉筐体内の有効電極長（アーク長）を変化さ
せ、この結果、電極の抵抗値に応じた電流を調整可能で
ある。
【００２５】本発明の実施例になる交流アーク炉は、公
称炉容１２０トン、変圧器容量１００ＭＶＡである。本
炉はＵＨＰ操業において、電圧は、５００〜７００Ｖ、
電流は、４０〜６０ｋＡの間程度に調整される。
称炉容１２０トン、変圧器容量１００ＭＶＡである。本
炉はＵＨＰ操業において、電圧は、５００〜７００Ｖ、
電流は、４０〜６０ｋＡの間程度に調整される。
【００２６】電圧・電流制御回路３０は、所望される設
定電流値と実績電流値とに基づいて目標電流値を算出お
よび出力する電流設定部３１と、実績電圧値に基づいて
補正実績電圧値を算出および出力する電圧補償部３６と
を備えている。電極昇降装置４０は、目標電流値と補正
実績電圧値とに基づいてアーク長を調整すべく、ＩＭ
（インバーター・モータ）を介して電極５０を昇降させ
る。電極を上昇させ、アーク長が長くなると電流が減少
し、アーク側面への伝熱性が向上し、主に炉壁周辺のス
クラップ等の被処理物が溶解する（ロングアーク操
業）。一方、電極５０を下降させ、アーク長が短くなる
と電流が増大し、アーク下方への伝熱性が向上し、主に
炉床部のスクラップ等の被処理物が溶解すると共に、溶
鋼が昇温する（ショートアーク操業）。本発明を図３に
示した従来の交流アーク炉と比較すると、電流設定部３
１に積分回路を追加したのみであり、特別な装置を設け
たものではない。即ち、本発明では、電圧・電流制御回
路３０の電流設定部３１で、以下の数式２により実績電
流と設定電流から目標電流値を算出しており、従来の交
流アーク炉では行っていなかった目標電流値を算出する
ための計算式の要素として積分要素を含む、比例積分制
御（ＰＩ（Proportional and Integral）動作）を行う
ものである。
定電流値と実績電流値とに基づいて目標電流値を算出お
よび出力する電流設定部３１と、実績電圧値に基づいて
補正実績電圧値を算出および出力する電圧補償部３６と
を備えている。電極昇降装置４０は、目標電流値と補正
実績電圧値とに基づいてアーク長を調整すべく、ＩＭ
（インバーター・モータ）を介して電極５０を昇降させ
る。電極を上昇させ、アーク長が長くなると電流が減少
し、アーク側面への伝熱性が向上し、主に炉壁周辺のス
クラップ等の被処理物が溶解する（ロングアーク操
業）。一方、電極５０を下降させ、アーク長が短くなる
と電流が増大し、アーク下方への伝熱性が向上し、主に
炉床部のスクラップ等の被処理物が溶解すると共に、溶
鋼が昇温する（ショートアーク操業）。本発明を図３に
示した従来の交流アーク炉と比較すると、電流設定部３
１に積分回路を追加したのみであり、特別な装置を設け
たものではない。即ち、本発明では、電圧・電流制御回
路３０の電流設定部３１で、以下の数式２により実績電
流と設定電流から目標電流値を算出しており、従来の交
流アーク炉では行っていなかった目標電流値を算出する
ための計算式の要素として積分要素を含む、比例積分制
御（ＰＩ（Proportional and Integral）動作）を行う
ものである。
【００２７】
【数２】
【００２８】尚、上記数２式における記号ｋは、積分ゲ
インである。本発明の実施例になる交流アーク炉での積
分ゲインｋとしては、種々のパラメータを調整し試験操
業を行った結果、値は０．２５が最適であるとの結果が
得られた。
インである。本発明の実施例になる交流アーク炉での積
分ゲインｋとしては、種々のパラメータを調整し試験操
業を行った結果、値は０．２５が最適であるとの結果が
得られた。
【００２９】より具体的には、設定電流値と補正実績電
流値を基に積分要素を含む計算により目標電流値を求
め、インバータモータを介して電極昇降装置４０を従来
より精度良く動かし、電極５０をロングアーク操業、シ
ョートアーク操業に応じてより正確に昇降させることが
できる。ロングアーク操業では、「電極５０を上昇させ
る→アーク長が長くなる→アーク抵抗が大きくなる→電
流が小さくなる」過程において、精度が向上するのでア
ーク側面への伝熱性がより向上する。ショートアーク操
業では、「電極５０を下降させる→アーク長が短くなる
→アーク抵抗が小さくなる→電流が大きくなる」過程に
おいて、精度が向上するのでアーク下方への伝熱性がよ
り向上し、炉床部でのスクラップ溶解および溶鋼の昇温
が正確になされる。
流値を基に積分要素を含む計算により目標電流値を求
め、インバータモータを介して電極昇降装置４０を従来
より精度良く動かし、電極５０をロングアーク操業、シ
ョートアーク操業に応じてより正確に昇降させることが
できる。ロングアーク操業では、「電極５０を上昇させ
る→アーク長が長くなる→アーク抵抗が大きくなる→電
流が小さくなる」過程において、精度が向上するのでア
ーク側面への伝熱性がより向上する。ショートアーク操
業では、「電極５０を下降させる→アーク長が短くなる
→アーク抵抗が小さくなる→電流が大きくなる」過程に
おいて、精度が向上するのでアーク下方への伝熱性がよ
り向上し、炉床部でのスクラップ溶解および溶鋼の昇温
が正確になされる。
【００３０】即ち、アーク長は積分要素を含むＰＩ動作
によって制御するので、選択するロングアーク操業とシ
ョートアーク操業をより正確に実施できる。
によって制御するので、選択するロングアーク操業とシ
ョートアーク操業をより正確に実施できる。
【００３１】数式２で目標電流値を算出した本発明の実
施例になる交流アーク炉と、比較例として実施例になる
交流アーク炉と同じアーク炉を用い、数式１で目標電流
値を算出した従来の交流アーク炉とで、それぞれ試験操
業を行った。その結果を、図２および以下の表１に示
す。
施例になる交流アーク炉と、比較例として実施例になる
交流アーク炉と同じアーク炉を用い、数式１で目標電流
値を算出した従来の交流アーク炉とで、それぞれ試験操
業を行った。その結果を、図２および以下の表１に示
す。
【００３２】
【表１】
【００３３】これら試験結果から明らかなように、従来
の交流アーク炉では、設定電流と実績電流とは、偏差平
均１５．０ｋＡの隔たりが生じていた。これに対し、本
交流アーク炉による電流制御を行うと、設定電流と実績
電流との差が、偏差平均で５．１ｋＡとなり、ズレ幅は
大幅に減少を達成した。特に、非常に不安定な通電開始
時の設定タップ７の場合のデータを除いて比較すると、
従来の交流アーク炉では偏差平均１２．３ｋＡに対し、
本発明では偏差平均が２．７ｋＡとなり、２２％に減少
している。
の交流アーク炉では、設定電流と実績電流とは、偏差平
均１５．０ｋＡの隔たりが生じていた。これに対し、本
交流アーク炉による電流制御を行うと、設定電流と実績
電流との差が、偏差平均で５．１ｋＡとなり、ズレ幅は
大幅に減少を達成した。特に、非常に不安定な通電開始
時の設定タップ７の場合のデータを除いて比較すると、
従来の交流アーク炉では偏差平均１２．３ｋＡに対し、
本発明では偏差平均が２．７ｋＡとなり、２２％に減少
している。
【００３４】よって、本発明により設定電流と実績電流
との差は小さくなり、製鋼用電気炉電極制御の設定精度
が向上する。
との差は小さくなり、製鋼用電気炉電極制御の設定精度
が向上する。
【００３５】尚、電圧・電流制御回路３０の少なくとも
一部は、コンピュータ等により実行されるソフトウェア
によって構成可能である。特に、電流設定部３１をソフ
トウェア回路にすると、本発明になる目標電流計算式も
ソフトウェア上に存在するため、各パラメータを容易に
変更することができる。
一部は、コンピュータ等により実行されるソフトウェア
によって構成可能である。特に、電流設定部３１をソフ
トウェア回路にすると、本発明になる目標電流計算式も
ソフトウェア上に存在するため、各パラメータを容易に
変更することができる。
【００３６】また、電流設定部３１は、従来同様にハー
ドウエアで構成することも可能ではあるが、積分要素追
加に際し、本実施の形態のごとくソフトウエアで構成す
ることが好ましい。これは、ハードウエアでの積分要素
追加も可能であるが、調整が困難であるからである。
ドウエアで構成することも可能ではあるが、積分要素追
加に際し、本実施の形態のごとくソフトウエアで構成す
ることが好ましい。これは、ハードウエアでの積分要素
追加も可能であるが、調整が困難であるからである。
【００３７】
【発明の効果】本発明による交流アーク炉用電極昇降制
御システムは、特別な装置を設置することなく電圧・電
流制御回路の電流設定部において従来生じていた定常偏
差を大幅に改善し、正確な制御を実現したので、高効率
に被処理物を溶解・昇温・精錬できる。
御システムは、特別な装置を設置することなく電圧・電
流制御回路の電流設定部において従来生じていた定常偏
差を大幅に改善し、正確な制御を実現したので、高効率
に被処理物を溶解・昇温・精錬できる。
【図１】本発明の実施の形態による交流アーク炉用電極
昇降制御システムが適用された交流アーク炉の構成を示
す単線結線図である。
昇降制御システムが適用された交流アーク炉の構成を示
す単線結線図である。
【図２】図１に示す交流アーク炉用電極昇降制御システ
ムが適用された交流アーク炉ならびに比較例としての従
来の交流アーク炉による試験操業の結果を示す図であ
る。
ムが適用された交流アーク炉ならびに比較例としての従
来の交流アーク炉による試験操業の結果を示す図であ
る。
【図３】従来の交流アーク炉の構成を示す単線結線図で
ある。
ある。
２０ 変圧器
３０ 電圧・電流制御回路
３１、１３１ａ 電流設定部
３６、１３６ａ 電圧補償部
４０ 電極昇降装置
５０ 電極
１３１ 電流制御回路
１３６ 電圧制御回路
Claims (4)
- 【請求項１】 交流電源を用い、炉筐体に昇降可能に取
り付けられた電極と被処理物との間のアーク放電によっ
て被処理物を溶解する交流アーク炉に適用され、前記電
極に印加される電圧および該電極に流れる電流を制御す
る電圧・電流制御回路を有し、前記電圧・電流制御回路
は、所望される設定電流値と実際の実績電流値とに基づ
いて目標電流値を算出する交流アーク炉用電極昇降制御
システムにおいて、 前記電圧・電流制御回路は、前記目標電流値を算出する
ための計算式の要素として積分要素を含む、比例積分制
御（ＰＩ動作）を行うものであり、 前記交流アーク炉用電極昇降制御システムは、前記電極
と被処理物との間のアーク抵抗値を調整すべく前記電極
を昇降させる電極昇降装置をさらに有し、 前記電極昇降装置は、前記電圧・電流制御回路が算出し
た前記目標電流値に応じて前記電極を昇降させ、これに
よって、前記アーク抵抗値を調整することを特徴とする
交流アーク炉用電極昇降制御システム。 - 【請求項２】 前記電圧・電流制御回路は、前記設定電
流値と前記実績電流値とに基づいて前記目標電流値を算
出する電流設定部と、実際の実績電圧値に基づいて補正
実績電圧値を算出する電圧補償部を備えており、 前記電極昇降装置は、前記目標電流値および前記補正実
績電圧値に応じて前記電極を昇降させ、これによって、
前記アーク抵抗値を調整する請求項１に記載の交流アー
ク炉用電極昇降制御システム。 - 【請求項３】 請求項１または２に記載の交流アーク炉
用電極昇降制御システムが適用されたことを特徴とする
交流アーク炉。 - 【請求項４】 ロングアーク操業とショートアーク操業
を選択的に行うことができる交流アーク炉運転方法であ
って、積分要素を含む、比例積分制御（ＰＩ動作）によ
ってアーク長を制御することを特徴とする交流アーク炉
の運転方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001324472A JP2003133054A (ja) | 2001-10-23 | 2001-10-23 | 交流アーク炉用電極昇降制御システム、交流アーク炉、および交流アーク炉の運転方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001324472A JP2003133054A (ja) | 2001-10-23 | 2001-10-23 | 交流アーク炉用電極昇降制御システム、交流アーク炉、および交流アーク炉の運転方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003133054A true JP2003133054A (ja) | 2003-05-09 |
Family
ID=19141193
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001324472A Pending JP2003133054A (ja) | 2001-10-23 | 2001-10-23 | 交流アーク炉用電極昇降制御システム、交流アーク炉、および交流アーク炉の運転方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003133054A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100733330B1 (ko) | 2005-10-14 | 2007-06-28 | 주식회사 포스코 | 제강 전기로의 전극봉 제어방법 |
| KR20140098151A (ko) * | 2011-11-24 | 2014-08-07 | 에스엠에스 지마크 악티엔게젤샤프트 | 전기 아크로 및 그 작동 방법 |
| CN115480609A (zh) * | 2022-08-11 | 2022-12-16 | 柳州钢铁股份有限公司 | 一种lf精炼炉防止电极折断的控制方法及系统 |
-
2001
- 2001-10-23 JP JP2001324472A patent/JP2003133054A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100733330B1 (ko) | 2005-10-14 | 2007-06-28 | 주식회사 포스코 | 제강 전기로의 전극봉 제어방법 |
| KR20140098151A (ko) * | 2011-11-24 | 2014-08-07 | 에스엠에스 지마크 악티엔게젤샤프트 | 전기 아크로 및 그 작동 방법 |
| KR101588631B1 (ko) * | 2011-11-24 | 2016-01-26 | 에스엠에스 그룹 게엠베하 | 전기 아크로 및 그 작동 방법 |
| CN115480609A (zh) * | 2022-08-11 | 2022-12-16 | 柳州钢铁股份有限公司 | 一种lf精炼炉防止电极折断的控制方法及系统 |
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