JP2014052144A - Electrode lifting device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electrode lifting device that prevents decrease of an arc voltage at the time when a system voltage decreases, and can improve operation efficiency and reduce electric power costs.SOLUTION: An electrode lifting device includes an electrode 2, a driver 5 and a controller 6. The controller 6 includes a control circuit 11 and a correction circuit. The control circuit 11 outputs control signals with respect to the driver 5 so that a ratio of an arc current supplied to the electrode 2 and an arc voltage is made constant. The correction circuit corrects the control signals output from the control circuit 11 when a system voltage is lower than a predetermined value, and arranges the electrode 2 at a higher position than that when the control signals output from the control circuit 11 are input to the driver 5 as they are.

Description

この発明は、アーク炉で使用される電極昇降装置に関するものである。   The present invention relates to an electrode lifting device used in an arc furnace.

図３は、従来の電極昇降装置を示す構成図である。
図３において、１はアーク炉における炉用変圧器、２は電極、３は炉体、４は炉体３に入れられたスクラップである。アーク炉では、電極２とスクラップ４との間にアークを発生させることにより、アーク熱によってスクラップ４を溶解させている。 FIG. 3 is a block diagram showing a conventional electrode lifting apparatus.
In FIG. 3, 1 is a furnace transformer in the arc furnace, 2 is an electrode, 3 is a furnace body, and 4 is scrap put in the furnace body 3. In the arc furnace, by generating an arc between the electrode 2 and the scrap 4, the scrap 4 is melted by arc heat.

制御装置１６は、電極２の昇降を制御するための装置である。従来から、電極２（駆動装置５）に対する制御として、アーク電圧とアーク電流との比を一定に保つインピーダンス一定制御が行われている。例えば、特許文献１に記載された装置では、アーク電圧を系統電圧で補正した値（電圧）とアーク電流との比が一定になるように、電極の昇降制御を行っている。   The control device 16 is a device for controlling the elevation of the electrode 2. Conventionally, as a control for the electrode 2 (drive device 5), a constant impedance control for maintaining a constant ratio between the arc voltage and the arc current is performed. For example, in the apparatus described in Patent Document 1, the raising / lowering control of the electrodes is performed so that the ratio of the value (voltage) obtained by correcting the arc voltage with the system voltage and the arc current is constant.

特開平７−１６１４７３号公報Japanese Patent Laid-Open No. 7-161473

従来の電極昇降装置では、系統電圧が低下すると、アーク電圧も同時に低下するといった問題があった。補正後の電圧とアーク電流との比が一定になるように電極の昇降を制御する特許文献１に記載のものにおいても、同様の問題が発生する。   The conventional electrode lifting device has a problem that when the system voltage is lowered, the arc voltage is also lowered at the same time. The same problem occurs in the device described in Patent Document 1 that controls the raising and lowering of the electrode so that the ratio between the corrected voltage and the arc current is constant.

アーク電圧が低下すると、スクラップ４を溶解させるためのエネルギーが低下する。スクラップ４の溶解に掛かる時間が長くなり、操業効率が低下するといった問題があった。また、放熱時間が長くなるために廃熱量が増え、電力コストが増加するといった問題もあった。   When the arc voltage decreases, the energy for melting the scrap 4 decreases. There is a problem that the time required for melting the scrap 4 becomes longer and the operation efficiency is lowered. In addition, since the heat radiation time is long, there is a problem that the amount of waste heat increases and the power cost increases.

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、系統電圧が低下した時のアーク電圧の低下を防止し、操業効率の向上と電力コストの削減とを図ることができる電極昇降装置を提供することである。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to prevent a decrease in arc voltage when the system voltage decreases, and to improve operation efficiency and reduce power costs. It is an object to provide an electrode lifting device.

この発明に係る電極昇降装置は、炉体内の物体を溶解或いは溶融するため、物体との間にアークを発生させる電極と、電極を駆動する駆動装置と、駆動装置を制御する制御装置と、を備え、制御装置は、電極に供給されるアーク電流とアーク電圧との比が一定になるように、駆動装置に対する制御信号を出力する制御回路と、系統電圧が所定値より低い場合に、制御回路から出力された制御信号を補正し、制御回路から出力された制御信号がそのまま駆動装置に入力される場合よりも電極を高い位置に配置させる補正回路と、を備えたものである。   An electrode lifting / lowering device according to the present invention includes an electrode that generates an arc between an object, a drive device that drives the electrode, and a control device that controls the drive device in order to melt or melt an object in the furnace body. A control circuit that outputs a control signal to the driving device so that a ratio of an arc current and an arc voltage supplied to the electrodes is constant, and a control circuit when the system voltage is lower than a predetermined value. And a correction circuit that corrects the control signal output from the control circuit and places the electrode at a higher position than when the control signal output from the control circuit is input to the driving device as it is.

この発明に係る電極昇降装置であれば、系統電圧が低下した時のアーク電圧の低下を防止することができ、操業効率の向上と電力コストの削減とを図ることができる。   If it is an electrode raising / lowering apparatus which concerns on this invention, the fall of the arc voltage when a system voltage will fall can be prevented, and the improvement of operation efficiency and the reduction of electric power cost can be aimed at.

この発明の実施の形態１における電極昇降装置を示す構成図である。It is a block diagram which shows the electrode raising / lowering apparatus in Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態１における電極昇降装置の機能を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the function of the electrode raising / lowering apparatus in Embodiment 1 of this invention. 従来の電極昇降装置を示す構成図である。It is a block diagram which shows the conventional electrode raising / lowering apparatus.

添付の図面を参照して、本発明を詳細に説明する。各図では、同一又は相当する部分に、同一の符号を付している。重複する説明は、適宜簡略化或いは省略する。   The present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In each figure, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals. The overlapping description will be simplified or omitted as appropriate.

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１における電極昇降装置を示す構成図である。
図１において、１はアーク炉における炉用変圧器である。炉用変圧器１は、一次側に電源（図示せず）が接続され、二次側に、電極２が接続される。３は炉体、４は炉体３に入れられたスクラップである。電極２には、系統電圧を炉用変圧器１によって変圧した電圧が印加される。これにより、電極２は、スクラップ４との間にアークを発生させる。アークが発生することにより、スクラップ４に電流が流れる。スクラップ４は、電流が流れることによって発生したアーク熱により、溶解される。 Embodiment 1 FIG.
1 is a block diagram showing an electrode lifting apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
In FIG. 1, 1 is a furnace transformer in an arc furnace. The furnace transformer 1 has a power source (not shown) connected to the primary side and an electrode 2 connected to the secondary side. 3 is a furnace body, and 4 is scrap put in the furnace body 3. A voltage obtained by transforming the system voltage by the furnace transformer 1 is applied to the electrode 2. As a result, the electrode 2 generates an arc between the scrap 4 and the electrode 2. When the arc is generated, a current flows through the scrap 4. The scrap 4 is melted by arc heat generated by the flow of current.

本実施の形態では、炉体３にスクラップ４が入れられた場合について、具体的な説明を行う。炉体３に入れられる物体は、合金鉄や灰等、他の被溶解物・被溶融物であっても構わない。   In the present embodiment, a specific description is given of the case where the scrap 4 is put in the furnace body 3. The object put into the furnace body 3 may be another melted / melted material such as iron alloy or ash.

電極２及びスクラップ４間にアークを発生させるためには、２本以上の電極２が必要になる。また、電極２とスクラップ４の上面（スクラップ面）との間に、ある一定の間隔を形成しなければならない。スクラップ面は、スクラップ４を溶解する度、及び、溶解中に、その高さが変化する。このため、電極２は、上下方向に移動可能な所定の機構によって支持される。電極２の駆動は、駆動装置５によって行われる。制御装置６は、駆動装置５を制御し、電極２を昇降させる。   In order to generate an arc between the electrode 2 and the scrap 4, two or more electrodes 2 are required. In addition, a certain interval must be formed between the electrode 2 and the upper surface (scrap surface) of the scrap 4. The scrap surface changes every time the scrap 4 is melted and during the melting. For this reason, the electrode 2 is supported by the predetermined mechanism which can move to an up-down direction. The driving of the electrode 2 is performed by the driving device 5. The control device 6 controls the drive device 5 to move the electrode 2 up and down.

７は炉用変圧器１に内蔵された変流器である。変流器７は、炉用変圧器１の二次側の電流、即ち、電極２に供給されるアーク電流を検出する。変流器７によって検出されたアーク電流（アーク電流の実測値Ｉ）は、制御装置６に入力される。   Reference numeral 7 denotes a current transformer built in the furnace transformer 1. The current transformer 7 detects the secondary current of the furnace transformer 1, that is, the arc current supplied to the electrode 2. The arc current (measured value I of arc current) detected by the current transformer 7 is input to the control device 6.

８は炉用変圧器１の二次側に設けられた補助変圧器である。補助変圧器８は、炉用変圧器１の二次側の電圧、即ち、電極２に供給されるアーク電圧を検出する。補助変圧器８によって検出されたアーク電圧（アーク電圧の実測値Ｖ１）は、制御装置６に入力される。   Reference numeral 8 denotes an auxiliary transformer provided on the secondary side of the furnace transformer 1. The auxiliary transformer 8 detects the voltage on the secondary side of the furnace transformer 1, that is, the arc voltage supplied to the electrode 2. The arc voltage (measured value V1 of arc voltage) detected by the auxiliary transformer 8 is input to the control device 6.

９は炉用変圧器１の一次側に設けられた電圧検出器である。電圧検出器９は、炉用変圧器１の一次側の電圧、即ち系統電圧を検出する。電圧検出器９によって検出された系統電圧（系統電圧の実測値Ｖ２）は、制御装置６に入力される。   Reference numeral 9 denotes a voltage detector provided on the primary side of the furnace transformer 1. The voltage detector 9 detects the voltage on the primary side of the furnace transformer 1, that is, the system voltage. The system voltage (measured value V2 of the system voltage) detected by the voltage detector 9 is input to the control device 6.

制御装置６は、アーク電流設定回路１０、制御回路１１、電圧設定回路１２、判定回路１３、補正信号出力回路１４、信号補正回路１５を備える。   The control device 6 includes an arc current setting circuit 10, a control circuit 11, a voltage setting circuit 12, a determination circuit 13, a correction signal output circuit 14, and a signal correction circuit 15.

アーク電流設定回路１０及び制御回路１１は、インピーダンス一定制御を行うための回路である。
アーク電流設定回路１０は、アーク電流の設定値（目標値）を出力するための回路である。アーク電流設定回路１０は、制御回路１１に対し、アーク電流の設定値を出力する。 The arc current setting circuit 10 and the control circuit 11 are circuits for performing constant impedance control.
The arc current setting circuit 10 is a circuit for outputting a set value (target value) of the arc current. The arc current setting circuit 10 outputs a set value of arc current to the control circuit 11.

制御回路１１は、駆動装置５を制御するための信号（制御信号）を出力する。例えば、制御回路１１は、アーク電流の実測値Ｉが、アーク電流設定回路１０によって設定された設定値となるように、制御信号を出力する。また、制御回路１１は、アーク電圧の実測値Ｖ１とアーク電流の実測値Ｉとが所定の比率を保つように、制御信号を出力する。即ち、制御回路１１は、インピーダンスＺ＝Ｖ１／Ｉが一定となるように、駆動装置５に対する制御信号を生成し、出力する。   The control circuit 11 outputs a signal (control signal) for controlling the driving device 5. For example, the control circuit 11 outputs a control signal so that the measured value I of the arc current becomes the set value set by the arc current setting circuit 10. Further, the control circuit 11 outputs a control signal so that the measured value V1 of the arc voltage and the measured value I of the arc current maintain a predetermined ratio. That is, the control circuit 11 generates and outputs a control signal for the driving device 5 so that the impedance Z = V1 / I is constant.

制御回路１１によるインピーダンス一定制御が行われることにより、電極２が昇降され、電極２とスクラップ面との距離が適切に保たれる。このため、電極２とスクラップ４との間のアークが切れることはない。一方、インピーダンス一定制御を行うだけでは、系統電圧が低下した時に、アーク電圧が低下してしまう場合がある。制御装置６には、このような現象を防止するための機能が備えられている。   By performing the constant impedance control by the control circuit 11, the electrode 2 is raised and lowered, and the distance between the electrode 2 and the scrap surface is appropriately maintained. For this reason, the arc between the electrode 2 and the scrap 4 does not break. On the other hand, if only constant impedance control is performed, the arc voltage may decrease when the system voltage decreases. The control device 6 has a function for preventing such a phenomenon.

電圧設定回路１２、判定回路１３、補正信号出力回路１４、信号補正回路１５は、制御回路１１から出力された制御信号を、要時に、補正するための回路（補正回路）を構成する。補正回路は、系統電圧が低下した時に、制御回路１１から出力された制御信号を補正する。即ち、系統電圧が所定値より低くなると、補正回路によって補正された制御信号が、駆動装置５に入力される。補正回路によって補正された制御信号が駆動装置５に入力されると、制御回路１１からの制御信号がそのまま駆動装置５に入力された場合よりも、電極２が高い位置に配置される。これにより、電極２とスクラップ面との距離を確保し、アーク電圧が低下することを防止する。   The voltage setting circuit 12, the determination circuit 13, the correction signal output circuit 14, and the signal correction circuit 15 constitute a circuit (correction circuit) for correcting the control signal output from the control circuit 11 when necessary. The correction circuit corrects the control signal output from the control circuit 11 when the system voltage decreases. That is, when the system voltage becomes lower than a predetermined value, the control signal corrected by the correction circuit is input to the driving device 5. When the control signal corrected by the correction circuit is input to the drive device 5, the electrode 2 is disposed at a higher position than when the control signal from the control circuit 11 is input to the drive device 5 as it is. Thereby, the distance of the electrode 2 and a scrap surface is ensured, and it prevents that an arc voltage falls.

具体的に、電圧設定回路１２は、電圧設定値Ｖｓを出力するための回路である。電圧設定値Ｖｓは、上記補正を開始するための値、即ち、補正開始のトリガーとなる値である。電圧設定回路１２は、判定回路１３に対して、電圧設定値Ｖｓを出力する。   Specifically, the voltage setting circuit 12 is a circuit for outputting the voltage setting value Vs. The voltage setting value Vs is a value for starting the correction, that is, a value serving as a trigger for starting the correction. The voltage setting circuit 12 outputs a voltage setting value Vs to the determination circuit 13.

判定回路１３は、電圧検出器９によって検出された系統電圧（系統電圧の実測値Ｖ２）が、電圧設定回路１２によって設定された値（系統電圧の電圧設定値Ｖｓ）より低いか否かを判定する。判定回路１３は、例えば、定期的に電圧サンプリングを行うことにより、次式に基づいて上記判定を行う。
１−Ｖ２／Ｖｓ＞０ ・・・（１） The determination circuit 13 determines whether or not the system voltage (measured value V2 of the system voltage) detected by the voltage detector 9 is lower than the value (system voltage setting value Vs) set by the voltage setting circuit 12. To do. The determination circuit 13 performs the above determination based on the following expression, for example, by performing voltage sampling periodically.
1-V2 / Vs> 0 (1)

（１）式が成立しない場合、即ち、系統電圧の実測値Ｖ２が電圧設定回路１２による電圧設定値Ｖｓより高い場合、補正回路は、制御回路１１から出力された制御信号を補正しない。制御回路１１から出力された制御信号は、そのまま駆動装置５に入力される。   When the expression (1) is not satisfied, that is, when the measured value V2 of the system voltage is higher than the voltage setting value Vs by the voltage setting circuit 12, the correction circuit does not correct the control signal output from the control circuit 11. The control signal output from the control circuit 11 is input to the drive device 5 as it is.

（１）式が成立する場合、即ち、系統電圧の実測値Ｖ２が電圧設定回路１２による電圧設定値Ｖｓより低い場合、補正信号出力回路１４は、所定の補正信号を信号補正回路１５に出力する。信号補正回路１５は、補正信号出力回路１４から補正信号が入力されると、入力された補正信号に基づいて、制御回路１１から出力された制御信号を補正する。   When the expression (1) is satisfied, that is, when the actual measurement value V2 of the system voltage is lower than the voltage setting value Vs by the voltage setting circuit 12, the correction signal output circuit 14 outputs a predetermined correction signal to the signal correction circuit 15. . When the correction signal is input from the correction signal output circuit 14, the signal correction circuit 15 corrects the control signal output from the control circuit 11 based on the input correction signal.

例えば、補正信号出力回路１４は、系統電圧の実測値Ｖ２が電圧設定値Ｖｓより低い場合に、α（１−Ｖ２／Ｖｓ）からなる補正信号を出力する。信号補正回路１５は、上記補正信号を受信すると、制御回路１１から出力された制御信号に、受信したα（１−Ｖ２／Ｖｓ）を加算する。そして、信号補正回路１５は、上記加算（補正）後の制御信号を駆動装置５に出力する。αは、安定係数である。補正信号として（１−Ｖ２／Ｖｓ）をそのまま出力すると、電極２の動作が不安定になる恐れがある。本実施の形態では、電極２の動作を安定化させるため、（１−Ｖ２／Ｖｓ）にαを乗じた値を、補正信号として使用している。   For example, the correction signal output circuit 14 outputs a correction signal composed of α (1−V2 / Vs) when the measured value V2 of the system voltage is lower than the voltage setting value Vs. When receiving the correction signal, the signal correction circuit 15 adds the received α (1-V2 / Vs) to the control signal output from the control circuit 11. Then, the signal correction circuit 15 outputs the control signal after the addition (correction) to the driving device 5. α is a stability coefficient. If (1-V2 / Vs) is directly output as the correction signal, the operation of the electrode 2 may become unstable. In the present embodiment, in order to stabilize the operation of the electrode 2, a value obtained by multiplying (1−V2 / Vs) by α is used as a correction signal.

上記構成を有する電極昇降装置であれば、系統電圧が低下した場合であっても、アーク電圧の低下を防止することができる。このため、操業効率の向上と電力コストの削減とを図ることができる。インピーダンス一定制御を行う既存の設備が存在する場合は、その既存の設備に補正回路を追加することにより、上記効果を奏することができる。   If it is an electrode raising / lowering apparatus which has the said structure, even if it is a case where a system | strain voltage falls, the fall of an arc voltage can be prevented. For this reason, it is possible to improve operational efficiency and reduce power costs. If there is an existing facility that performs constant impedance control, the above-described effect can be achieved by adding a correction circuit to the existing facility.

図２はこの発明の実施の形態１における電極昇降装置の機能を説明するための図である。図２に示すように、操業中の時刻ｔ１に系統電圧が低下すると、系統電圧の低下に伴い、アーク電圧が低下する。   FIG. 2 is a diagram for explaining the function of the electrode lifting apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. As shown in FIG. 2, when the system voltage decreases at time t1 during operation, the arc voltage decreases as the system voltage decreases.

判定回路１３は、定期的に、系統電圧の実測値Ｖ２と系統電圧の電圧設定値Ｖｓとの比較を行っている。このため、実測値Ｖ２が電圧設定値Ｖｓより低くなると、瞬時に、その旨が判定回路１３によって検出される。系統電圧の低下が判定回路１３によって検出されると、補正信号出力回路１４から補正信号が出力される。これにより、時刻ｔ１から極短い時間が経過した時刻ｔ２において、制御回路１１からの制御信号に対する補正が開始される。   The determination circuit 13 periodically compares the measured value V2 of the system voltage with the voltage setting value Vs of the system voltage. For this reason, when the actual measurement value V2 becomes lower than the voltage setting value Vs, the determination circuit 13 detects that fact instantaneously. When the decrease in the system voltage is detected by the determination circuit 13, a correction signal is output from the correction signal output circuit 14. As a result, the correction of the control signal from the control circuit 11 is started at time t2 when a very short time has elapsed from time t1.

時刻ｔ２以降、信号補正回路１５によって補正された制御信号が、駆動装置５に入力される。このため、時刻ｔ２からアーク電圧が上昇し始める。アーク電圧は、その後、ある一定の値に保持される。系統電圧が低下した状態であっても、アーク電圧（投入電力）を高い値に保持することができるようになる。   After time t2, the control signal corrected by the signal correction circuit 15 is input to the driving device 5. For this reason, the arc voltage starts to rise from time t2. The arc voltage is then held at a certain value. Even when the system voltage is lowered, the arc voltage (input power) can be held at a high value.

１ 炉用変圧器
２ 電極
３ 炉体
４ スクラップ
５ 駆動装置
６、１６ 制御装置
７ 変流器
８ 補助変圧器
９ 電圧検出器
１０、１７ アーク電流設定回路
１１、１８ 制御回路
１２ 電圧設定回路
１３ 判定回路
１４ 補正信号出力回路
１５ 信号補正回路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Furnace transformer 2 Electrode 3 Furnace body 4 Scrap 5 Drive device 6, 16 Control device 7 Current transformer 8 Auxiliary transformer 9 Voltage detector 10, 17 Arc current setting circuit 11, 18 Control circuit 12 Voltage setting circuit 13 Determination Circuit 14 Correction signal output circuit 15 Signal correction circuit

Claims (3)

炉体内の物体を溶解或いは溶融するため、前記物体との間にアークを発生させる電極と、
前記電極を駆動する駆動装置と、
前記駆動装置を制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、
前記電極に供給されるアーク電流とアーク電圧との比が一定になるように、前記駆動装置に対する制御信号を出力する制御回路と、
系統電圧が所定値より低い場合に、前記制御回路から出力された制御信号を補正し、前記制御回路から出力された制御信号がそのまま前記駆動装置に入力される場合よりも前記電極を高い位置に配置させる補正回路と、
を備えた電極昇降装置。 An electrode for generating an arc between the object in order to melt or melt the object in the furnace body;
A driving device for driving the electrodes;
A control device for controlling the driving device;
With
The control device includes:
A control circuit that outputs a control signal to the drive device so that a ratio of an arc current and an arc voltage supplied to the electrode is constant;
When the system voltage is lower than a predetermined value, the control signal output from the control circuit is corrected, and the electrode is positioned higher than when the control signal output from the control circuit is input to the drive device as it is. A correction circuit to be arranged;
An electrode lifting device. 前記補正回路は、
系統電圧が所定値より低いか否かを判定する判定回路と、
系統電圧が所定値より低いと前記判定回路によって判定された場合に、所定の補正信号を出力する補正信号出力回路と、
前記補正信号出力回路から出力された補正信号に基づいて、前記制御回路から出力された制御信号を補正する信号補正回路と、
を備えた請求項１に記載の電極昇降装置。 The correction circuit includes:
A determination circuit for determining whether or not the system voltage is lower than a predetermined value;
A correction signal output circuit that outputs a predetermined correction signal when the determination circuit determines that the system voltage is lower than a predetermined value;
A signal correction circuit for correcting the control signal output from the control circuit based on the correction signal output from the correction signal output circuit;
The electrode raising / lowering apparatus of Claim 1 provided with these. 前記電極が二次側に接続された炉用変圧器と、
前記炉用変圧器の二次側の電流を、アーク電流として検出する変流器と、
前記炉用変圧器の二次側の電圧を、アーク電圧として検出する補助変圧器と、
前記炉用変圧器の一次側の電圧を、系統電圧として検出する電圧検出器と、
を備えた請求項１又は請求項２に記載の電極昇降装置。 A furnace transformer in which the electrode is connected to the secondary side;
A current transformer for detecting a secondary current of the furnace transformer as an arc current;
An auxiliary transformer for detecting a secondary voltage of the furnace transformer as an arc voltage;
A voltage detector for detecting the primary voltage of the furnace transformer as a system voltage;
The electrode raising / lowering apparatus of Claim 1 or Claim 2 provided with these.
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