JP2509411B2 - 製鋼用ア―ク炉装置 - Google Patents
製鋼用ア―ク炉装置Info
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- Refinement Of Pig-Iron, Manufacture Of Cast Iron, And Steel Manufacture Other Than In Revolving Furnaces (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、製鋼用アーク炉装置に
関する。
関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の製鋼用アーク炉装置には、三相交
流アーク炉を（以下ＡＣ炉と呼ぶ）備え、該三相交流ア
ーク炉への供給電流を電極制御装置により制御するよう
にしたものがある。また、直流式アーク炉（以下ＤＣ炉
と呼ぶ）を備えるものがあり、この場合、パワーサイリ
スタの飛躍的進歩により製鋼用アーク炉の炉用里鉛電極
を陰極（(−) 極）に、そして炉底電極を陽極（（＋）
極）にしたＤＣ炉が近年実用化されている。
流アーク炉を（以下ＡＣ炉と呼ぶ）備え、該三相交流ア
ーク炉への供給電流を電極制御装置により制御するよう
にしたものがある。また、直流式アーク炉（以下ＤＣ炉
と呼ぶ）を備えるものがあり、この場合、パワーサイリ
スタの飛躍的進歩により製鋼用アーク炉の炉用里鉛電極
を陰極（(−) 極）に、そして炉底電極を陽極（（＋）
極）にしたＤＣ炉が近年実用化されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来の三相交流アーク
炉（以下ＡＣ炉と呼ぶ）を備える製鋼用アーク炉装置
は、溶解及び精錬原料の不規則な変化によるアーク電流
の変動は電極制御装置の時間応答が遅く、特に溶解期に
おいては、炉用電極間の短絡環流が発生し、無効電力
（Ｍｖａｒ）変動が大きく、供給電源統容量にも左右さ
れるが、電圧フリッカーが発生して、アーク炉の電源容
量を大きく制限し、超大電力（ＵＨＰ）大型アーク炉換
業の一大障害となっている。従ってその対策としてフリ
ッカー抑制設備に多大な設備投資をしいられている。
炉（以下ＡＣ炉と呼ぶ）を備える製鋼用アーク炉装置
は、溶解及び精錬原料の不規則な変化によるアーク電流
の変動は電極制御装置の時間応答が遅く、特に溶解期に
おいては、炉用電極間の短絡環流が発生し、無効電力
（Ｍｖａｒ）変動が大きく、供給電源統容量にも左右さ
れるが、電圧フリッカーが発生して、アーク炉の電源容
量を大きく制限し、超大電力（ＵＨＰ）大型アーク炉換
業の一大障害となっている。従ってその対策としてフリ
ッカー抑制設備に多大な設備投資をしいられている。
【０００４】また、従来のＡＣ炉を備える製鋼用アーク
炉装置では、アークの基本特性上溶解期においては、ア
ークを安定持続させる必要上炉側リアクタンスを保有さ
せる必要性があり、使用する電源周波数は30〜60Hz（炉
容量及び炉用変圧器容量により相違する）が最適であ
る。一方、溶鋼が炉床に形成されている主溶解期、溶解
末期、精錬期においては、炉用電極（人造黒鉛質）と溶
鋼間のアークは安定持続性がよく20〜40Hz（炉容量及び
炉用変圧器容量により相違する）がアーク・エネルギー
熱効率上最適である。しかし乍ら地域により供給電源周
波数は50Hz又は60Hzに限定されており、炉内状況に最適
な周波数の調整は不可能である。自家発電等により周波
数を調整し得たとしても速応性に欠けるため実用化され
てないのが実状である。
炉装置では、アークの基本特性上溶解期においては、ア
ークを安定持続させる必要上炉側リアクタンスを保有さ
せる必要性があり、使用する電源周波数は30〜60Hz（炉
容量及び炉用変圧器容量により相違する）が最適であ
る。一方、溶鋼が炉床に形成されている主溶解期、溶解
末期、精錬期においては、炉用電極（人造黒鉛質）と溶
鋼間のアークは安定持続性がよく20〜40Hz（炉容量及び
炉用変圧器容量により相違する）がアーク・エネルギー
熱効率上最適である。しかし乍ら地域により供給電源周
波数は50Hz又は60Hzに限定されており、炉内状況に最適
な周波数の調整は不可能である。自家発電等により周波
数を調整し得たとしても速応性に欠けるため実用化され
てないのが実状である。
【０００５】一方、ＤＣを備える従来の製鋼用アーク炉
装置では、ＳＣＲによるアーク電流及び電圧の調整制御
で高速でアーク電流を設定値に制御される結果、無効電
力変動（△Ｑｍ〔Ｍｖａｒ〕）がＡＣ炉の約50％に制限
できることにより電圧フリッカー値もＡＣ炉の約50％程
度に抑制できる。従って、受電系統容量の比較的小さい
地域での超大電力（ＵＨＰ）大型炉の新設置にＤＣ炉が
急速に普及しつつある。しかしこのＤＣ炉を備える製鋼
用アーク炉装置は、炉底に陽極の電極を設置する関係
上、この炉底電極が操業の安全性、信頼性、寿命、保守
管理上の最大の障害になっており、その解決が最大の課
題となっている。
装置では、ＳＣＲによるアーク電流及び電圧の調整制御
で高速でアーク電流を設定値に制御される結果、無効電
力変動（△Ｑｍ〔Ｍｖａｒ〕）がＡＣ炉の約50％に制限
できることにより電圧フリッカー値もＡＣ炉の約50％程
度に抑制できる。従って、受電系統容量の比較的小さい
地域での超大電力（ＵＨＰ）大型炉の新設置にＤＣ炉が
急速に普及しつつある。しかしこのＤＣ炉を備える製鋼
用アーク炉装置は、炉底に陽極の電極を設置する関係
上、この炉底電極が操業の安全性、信頼性、寿命、保守
管理上の最大の障害になっており、その解決が最大の課
題となっている。
【０００６】本発明は上記問題点に鑑み、電圧フリッカ
ーの発生が少なくて済むと共に、炉内状況に最適な周波
数の三相交流を供給できて、操業の安全性、信頼性がよ
く、寿命、保守管理上にも優れるようにしたものであ
る。
ーの発生が少なくて済むと共に、炉内状況に最適な周波
数の三相交流を供給できて、操業の安全性、信頼性がよ
く、寿命、保守管理上にも優れるようにしたものであ
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この技術的課題を解決す
る本発明の技術的手段は、三相交流アーク炉1 と、外三
相交流アーク炉1 への供給電流を制御する電極制御装置
7 とを備えた製鋼用アーク炉装置において、原料溶解初
期、主溶解期、溶解末期、精錬期等の炉内状況に応じて
三相交流アーク炉1 に供給する三相交流の周波数を選択
制御すると共に、三相交流アーク炉1 への供給電圧を選
択制御し、かつ三相交流アーク炉1 への電流が設定電流
を超過したとき、前記電極制御装置7 による電流制御と
同時に三相交流アーク炉1 への電流を抑制すべくアーク
炉供給電圧を瞬時に制御する可変電圧可変周波数インバ
ータ制御装置8 を設けた点にある。
る本発明の技術的手段は、三相交流アーク炉1 と、外三
相交流アーク炉1 への供給電流を制御する電極制御装置
7 とを備えた製鋼用アーク炉装置において、原料溶解初
期、主溶解期、溶解末期、精錬期等の炉内状況に応じて
三相交流アーク炉1 に供給する三相交流の周波数を選択
制御すると共に、三相交流アーク炉1 への供給電圧を選
択制御し、かつ三相交流アーク炉1 への電流が設定電流
を超過したとき、前記電極制御装置7 による電流制御と
同時に三相交流アーク炉1 への電流を抑制すべくアーク
炉供給電圧を瞬時に制御する可変電圧可変周波数インバ
ータ制御装置8 を設けた点にある。
【０００８】
【作用】可変電圧可変周波数インバータ制御装置8 が、
原料溶解初期、主溶解期、溶解末期、精錬期等の炉内状
況に応じて、三相交流アーク炉1 に供給する三相交流の
周波数を最適周波数になるように選択制御すると共に、
三相交流アーク炉1 への供給電圧を最適電圧になるよう
に選択制御する。これにより三相交流アーク炉1の高効
率運転が達成される。また、溶解精錬原料と三相黒鉛電
極2 間で不規則な接近又は接触により三相交流アーク炉
1 の設定電流を超過する変動電流が発生した場合は、電
極制御装置7 が電流制御を行なうと同時に、可変電圧可
変周波数インバータ制御装置8 が、アーク炉供給電圧を
瞬時に制御して、三相交流アーク炉1 の電流を設定値に
抑制する。これにより、無効電力（Ｍｖａｒ）変動を最
小限に制限し、電圧フリッカー値を、従来の製鋼用アー
ク炉装置の三相交流アーク炉で発生する電圧フリッカー
値の50％以下に低減せしめる。
原料溶解初期、主溶解期、溶解末期、精錬期等の炉内状
況に応じて、三相交流アーク炉1 に供給する三相交流の
周波数を最適周波数になるように選択制御すると共に、
三相交流アーク炉1 への供給電圧を最適電圧になるよう
に選択制御する。これにより三相交流アーク炉1の高効
率運転が達成される。また、溶解精錬原料と三相黒鉛電
極2 間で不規則な接近又は接触により三相交流アーク炉
1 の設定電流を超過する変動電流が発生した場合は、電
極制御装置7 が電流制御を行なうと同時に、可変電圧可
変周波数インバータ制御装置8 が、アーク炉供給電圧を
瞬時に制御して、三相交流アーク炉1 の電流を設定値に
抑制する。これにより、無効電力（Ｍｖａｒ）変動を最
小限に制限し、電圧フリッカー値を、従来の製鋼用アー
ク炉装置の三相交流アーク炉で発生する電圧フリッカー
値の50％以下に低減せしめる。
【０００９】そして、ＵＨＰ大型炉について、本発明の
製鋼用アーク炉装置と、通常の三相交流アーク炉を用い
た従来の製鋼用アーク炉装置（従来例１）と、ＤＣ炉を
用いた従来の製鋼用アーク炉装置（従来例２）との基本
特性を比較すると、表１のようになる。
製鋼用アーク炉装置と、通常の三相交流アーク炉を用い
た従来の製鋼用アーク炉装置（従来例１）と、ＤＣ炉を
用いた従来の製鋼用アーク炉装置（従来例２）との基本
特性を比較すると、表１のようになる。
【００１０】
【表１】
【００１１】表１に示した本発明と従来例との基本特性
の定量的比較で明白な点は次の通りである。 (1) 操業インピーダンスが通常ＡＣ炉の約60％と低く、
よって炉側絶縁対策等においても、更に大型ＵＨＰ炉に
摘要可能である。 (2) アーク入力（Ｐａ〔Ｍｗ〕）はＡＣ炉及びＤＣ炉よ
り大で同一電源容量における炉内入力が最大であり、そ
れだけ生産性に優れている。
の定量的比較で明白な点は次の通りである。 (1) 操業インピーダンスが通常ＡＣ炉の約60％と低く、
よって炉側絶縁対策等においても、更に大型ＵＨＰ炉に
摘要可能である。 (2) アーク入力（Ｐａ〔Ｍｗ〕）はＡＣ炉及びＤＣ炉よ
り大で同一電源容量における炉内入力が最大であり、そ
れだけ生産性に優れている。
【００１２】(3) アーク、ジェットによるスプラッシュ
量は最も低く、製鋼歩留の点で最も有利である。 (4) アークプラズマによる鋼浴撹拌指数（Ｆ）はＡＣ炉
の２倍以上で、ほぼＤＣ炉に匹敵する。これは均一迅速
溶解、精錬性が良好であることを意味する。
量は最も低く、製鋼歩留の点で最も有利である。 (4) アークプラズマによる鋼浴撹拌指数（Ｆ）はＡＣ炉
の２倍以上で、ほぼＤＣ炉に匹敵する。これは均一迅速
溶解、精錬性が良好であることを意味する。
【００１３】(5) 尚、アーク電圧が最も低い点はフラッ
トバス時のＵＨＰアークをスラグでカバーし易く精錬期
において最高電力が投入でき、精錬炉においても極めて
有効であることを意味する。 (6) フリッカレベルはＤＣ炉と同等でＡＣ炉の約半分で
ある。なお、表１において、操業インピーダンスとは、
実際に操業しているときの炉用変圧器を含むアーク炉装
置全体のインピーダンスである。
トバス時のＵＨＰアークをスラグでカバーし易く精錬期
において最高電力が投入でき、精錬炉においても極めて
有効であることを意味する。 (6) フリッカレベルはＤＣ炉と同等でＡＣ炉の約半分で
ある。なお、表１において、操業インピーダンスとは、
実際に操業しているときの炉用変圧器を含むアーク炉装
置全体のインピーダンスである。
【００１４】
【実施例】以下、本発明を図示の実施例に従って説明す
ると、図１において、1 は三相交流アーク炉、2 はその
三相黒鉛電極である。3 は電源スイッチ、4 は遮断器、
5は炉用変圧器、6 は変流器、7 は電極制御装置で、例
えば溶解精錬原料と三相黒鉛電極2 間で不規則な接近又
は接触により設定電流を超過する変動電流が発生した場
合に、三相交流アーク炉1 への電流を制御する。
ると、図１において、1 は三相交流アーク炉、2 はその
三相黒鉛電極である。3 は電源スイッチ、4 は遮断器、
5は炉用変圧器、6 は変流器、7 は電極制御装置で、例
えば溶解精錬原料と三相黒鉛電極2 間で不規則な接近又
は接触により設定電流を超過する変動電流が発生した場
合に、三相交流アーク炉1 への電流を制御する。
【００１５】8 は可変電圧可変周波数（ＶＶＶＦ）イン
バータ制御装置で、三相交流アーク炉1 の炉内状況、即
ち原料溶解初期、主溶解期、溶解末期、精錬期等に応じ
て、三相交流アーク炉1 に供給する三相交流が最適な周
波数になるように選択制御すると共に、三相交流アーク
炉1 への供給電圧も上記炉内状況に応じて最適電圧に選
択制御し、これにより三相交流アーク炉1 の高効率運転
を達成せしめるようになっている。また、溶解精錬原料
と三相黒鉛電極2 間で不規則な接近又は接触により三相
交流アーク炉1 の設定電流を超過する変動電流が発生し
た場合は、前記電極制御装置7 による電流制御と同時
に、三相交流アーク炉1 への電流を設定電流値に抑制す
べくアーク炉供給電圧を瞬時に制御するようになってい
る。
バータ制御装置で、三相交流アーク炉1 の炉内状況、即
ち原料溶解初期、主溶解期、溶解末期、精錬期等に応じ
て、三相交流アーク炉1 に供給する三相交流が最適な周
波数になるように選択制御すると共に、三相交流アーク
炉1 への供給電圧も上記炉内状況に応じて最適電圧に選
択制御し、これにより三相交流アーク炉1 の高効率運転
を達成せしめるようになっている。また、溶解精錬原料
と三相黒鉛電極2 間で不規則な接近又は接触により三相
交流アーク炉1 の設定電流を超過する変動電流が発生し
た場合は、前記電極制御装置7 による電流制御と同時
に、三相交流アーク炉1 への電流を設定電流値に抑制す
べくアーク炉供給電圧を瞬時に制御するようになってい
る。
【００１６】なお、本発明のアーク炉装置は、三相交流
アーク加熱式炉精錬炉を有するアーク炉装置にも勿論適
用実施することができる。
アーク加熱式炉精錬炉を有するアーク炉装置にも勿論適
用実施することができる。
【００１７】
【発明の効果】本発明によれば、可変電圧可変周波数イ
ンバータ制御装置8 により、原料溶解初期、主溶解期、
溶解末期、精錬期等の炉内状況に応じて、三相交流アー
ク炉1に供給する三相交流の周波数を最適周波数になる
ように選択制御すると共に、三相交流アーク炉1 への供
給電圧を最適電圧になるように選択制御するので、炉内
状況に応じたＡＣアーク炉の最適周波数制御が可能であ
り、アーク熱源の最大効率が得られ、生産性（ton/hr
人) が飛躍的に向上し、操業コストの最低化が可能にな
る。
ンバータ制御装置8 により、原料溶解初期、主溶解期、
溶解末期、精錬期等の炉内状況に応じて、三相交流アー
ク炉1に供給する三相交流の周波数を最適周波数になる
ように選択制御すると共に、三相交流アーク炉1 への供
給電圧を最適電圧になるように選択制御するので、炉内
状況に応じたＡＣアーク炉の最適周波数制御が可能であ
り、アーク熱源の最大効率が得られ、生産性（ton/hr
人) が飛躍的に向上し、操業コストの最低化が可能にな
る。
【００１８】また、溶解精錬原料と三相黒鉛電極2 間で
不規則な接近又は接触により三相交流アーク炉1 の設定
電流を超過する変動電流が発生した場合は、電極制御装
置7が電流制御を行なうと同時に、可変電圧可変周波数
インバータ制御装置8 が、アーク炉供給電圧を瞬時に制
御して、三相交流アーク炉1 の電流を設定値に抑制する
ので、アーク炉の負荷外乱に速応した電圧制御が可能と
なり、無効電力（Ｍｖａｒ）変動を最小限に制限し、Ｕ
ＨＰ大型ＡＣ炉の最大の課題である電圧フリッカー値も
ＤＣ炉なみに通常ＡＣ炉の50％程度に低減できる。
不規則な接近又は接触により三相交流アーク炉1 の設定
電流を超過する変動電流が発生した場合は、電極制御装
置7が電流制御を行なうと同時に、可変電圧可変周波数
インバータ制御装置8 が、アーク炉供給電圧を瞬時に制
御して、三相交流アーク炉1 の電流を設定値に抑制する
ので、アーク炉の負荷外乱に速応した電圧制御が可能と
なり、無効電力（Ｍｖａｒ）変動を最小限に制限し、Ｕ
ＨＰ大型ＡＣ炉の最大の課題である電圧フリッカー値も
ＤＣ炉なみに通常ＡＣ炉の50％程度に低減できる。
【００１９】また、ＤＣ炉の最大ネックである炉底電極
は三相交流炉の為不要であり、操業上及び保守上の根本
的問題が解決される。さらに、ＤＣ炉のＳＣＲ制御上の
特性に基因する低力率操業及び高調波の発生もＡＣ炉Ｖ
ＶＶＦインバータ電源制御で解決される。ＤＣ炉は電源
ならびにアークの基本特性上、大容量に対する制限があ
るが本発明のアーク炉装置は、容量的制限もなく、アー
クの基本特性上今後発展が予測される連続装入アーク炉
への適正も充分であり、最適溶解精錬炉の基本特性を有
している。
は三相交流炉の為不要であり、操業上及び保守上の根本
的問題が解決される。さらに、ＤＣ炉のＳＣＲ制御上の
特性に基因する低力率操業及び高調波の発生もＡＣ炉Ｖ
ＶＶＦインバータ電源制御で解決される。ＤＣ炉は電源
ならびにアークの基本特性上、大容量に対する制限があ
るが本発明のアーク炉装置は、容量的制限もなく、アー
クの基本特性上今後発展が予測される連続装入アーク炉
への適正も充分であり、最適溶解精錬炉の基本特性を有
している。
【図１】本発明の一実施例を示す単線系統図である。
１ 三相交流アーク炉 ７ 電極制御装置 ８ 可変電圧可変周波数インバータ
Claims (1)
- 【請求項１】 三相交流アーク炉1 と、該三相交流アー
ク炉1 への供給電流を制御する電極制御装置7 とを備え
た製鋼用アーク炉装置において、 原料溶解初期、主溶解期、溶解末期、精錬期等の炉内状
況に応じて三相交流アーク炉1 に供給する三相交流の周
波数を選択制御すると共に、三相交流アーク炉1 への供
給電圧を選択制御し、かつ三相交流アーク炉1 への電流
が設定電流を超過したとき、前記電極制御装置7 による
電流制御と同時に三相交流アーク炉1 への電流を抑制す
べくアーク炉供給電圧を瞬時に制御する可変電圧可変周
波数インバータ制御装置8 を設けたことを特徴とする製
鋼用アーク炉装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4022785A JP2509411B2 (ja) | 1992-02-07 | 1992-02-07 | 製鋼用ア―ク炉装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4022785A JP2509411B2 (ja) | 1992-02-07 | 1992-02-07 | 製鋼用ア―ク炉装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06283264A JPH06283264A (ja) | 1994-10-07 |
| JP2509411B2 true JP2509411B2 (ja) | 1996-06-19 |
Family
ID=12092333
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4022785A Expired - Lifetime JP2509411B2 (ja) | 1992-02-07 | 1992-02-07 | 製鋼用ア―ク炉装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2509411B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5991327A (en) * | 1995-10-26 | 1999-11-23 | Inverpower Controls Ltd. | Smart predictive line controller for AC and DC electric arc furnaces |
| ES2172433B1 (es) * | 2000-10-19 | 2003-06-16 | Ferroatlantica Sl | Equipo multifrecuencia detector del estado de los electrodos en los hornos de arco electrico. |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2715478B2 (ja) * | 1988-10-07 | 1998-02-18 | 大同特殊鋼株式会社 | 交流アーク炉 |
-
1992
- 1992-02-07 JP JP4022785A patent/JP2509411B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06283264A (ja) | 1994-10-07 |
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