JP2903915B2 - アーク加熱炉の電極昇降制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電極と溶融金属との間
にアークを発生させて溶融物を加熱するアーク加熱炉に
おける電極昇降制御装置に関し、より詳しくは、例えば
取鍋精錬炉のように複数の電極を備え、これらの電極を
一括して昇降制御する電極昇降制御装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】複数の電極と溶融金属との間にアークを
発生させて溶融金属を加熱、精錬するアーク加熱炉の一
つとして例えば取鍋精錬炉があるが、従来のこの種の精
錬炉は図３乃至図４に示すような電極昇降制御装置を備
えており、以下に説明するような電極の昇降制御が行わ
れていた。

【０００３】すなわち、図３において、１は取鍋精錬
炉、２は変流器、３は炉用変圧器、４は三相交流電流の
各相がそれぞれ供給される電極、５はベース抵抗、８は
電流設定器、１０は設定器、１１は電極昇降制御部、１
３及び１４はサイリスタ、１５は電極昇降モータ、２０
は炉用遮断器、２１は電圧−電流判定部、２２は変成
器、２３はベース抵抗、２４は補償抵抗回路、２５は変
成器である。

【０００４】なお、本精錬炉においては、変成器２、ベ
ース抵抗５、電流設定器８、電圧−電流判定部２１、設
定器１０、昇降制御部１１、サイリスタ１３、１４、及
び電極昇降モータ１５からなる回路と、変成器２２、ベ
ース抵抗２３、補償抵抗回路２４、変成器２５からなる
回路とは、図示の３本の電極４，４，４のそれぞれにつ
いて設けられているが、同図においてはそのうちの１本
についてのみ示し、他のものについては省略した。

【０００５】図示のように、この従来の取鍋精錬炉で
は、炉本体１は接地されており、送電系統には炉用遮断
器２０を介して炉用変圧器３の１次側が直列に接続され
ており、炉用変圧器３の２次側に３本の電極４，４，４
が接続されている。

【０００６】また、炉用変圧器３の２次側と電極４との
間には変流器２が設けられ、この変流器２にはベース抵
抗５及び電流設定器８を介して電圧−電流判定部２１が
接続されている。したがって、炉用変圧器３から電極４
に流れる電極電流が変流器２によって検出され、この電
極電流に応じた電流がベース抵抗５及び電流設定器８を
流れ、電流設定器８において実電流信号に変換されて電
圧−電流判定部２１に送られる。

【０００７】また、取鍋精錬炉本体１と接地との間に
は、変成器２２の１次側が接続され、その２次側にはベ
ース抵抗２３及び補償抵抗回路２４が接続されている。
この補償抵抗回路２４は、それぞれ抵抗値の異なる複数
の抵抗とそれぞれ直列に接続された複数の接点とから構
成され、炉用変圧器３のタップ電圧の切替えに応じて抵
抗値を切替えて、電極４と接地間の電圧を変化させない
ようにするものである。

【０００８】そして、ベース抵抗２３には変成器２５の
１次側が接続され、この変成器２５の２次側が電圧−電
流判定部２１に接続されている。したがって、電極４に
印加される電極電圧が変成器２２により検出され、この
電極電圧に応じた電圧信号が補償抵抗回路２４、ベース
抵抗２３、変成器２５を通して電圧−電流判定部２１に
送られる。

【０００９】該電圧−電流判定部２１は、前記電流設定
器８及び変成器２５からの電流信号及び電圧信号に基づ
いて、電圧信号に対応した適正な設定電流が電極４に流
れるように、電極昇降制御部１１に対して電極４の昇降
制御信号を送出する。例えば、電圧信号が５０Ｖに対し
て設定電流５Ａが設定されおり、５０Ｖの電圧信号を受
けている状態で設定電流信号が変化すれば、この変動に
応じて、設定電流信号が低下すれば電極４を下降させる
制御信号を送出し、一方、設定電流が高くなれば電極４
を上昇させる制御信号を送出するのである。

【００１０】このようにして電圧−電流判定部２１から
送出された前記制御信号は設定器１０を介して昇降制御
部１１に入力されるが、昇降制御部１１は、この制御信
号に基づいてサイリスタ１３，１４をオン・オフして電
極昇降モータを正・逆回転させ電極を昇降させることに
より、電極と溶融金属間のアーク長を変化させ各電極の
アーク電流が設定値通りになるように制御を行う。

【００１１】さらに、図４は前記図３の電極昇降制御装
置とは別の従来の電極昇降制御装置の構成の一例を示す
説明図である。前記図３に示した電極昇降制御装置と同
一の構成については図中同一の符号を付して説明を省略
する。

【００１２】同図において、２６及び２９は整流回路、
２７及び３１はベース抵抗、２８は電圧−電流比較部、
３３は変流器、３０は補償抵抗回路、３２は電流設定器
である。

【００１３】また、本電極昇降制御装置においては、前
記図３の精錬炉と同様に３本の電極４，４，４のそれぞ
れについて、変流器２，３３、整流回路２６、ベース抵
抗２７、電圧−電流比較部２８、設定器１０、昇降制御
部１１、サイリスタ１３，１４、電極昇降モータ１５か
らなる回路が設けられているものであるが、同図におい
てはこのうち１本の電極についてのみ示し、他の電極に
ついては省略した。

【００１４】図示のように、この従来の電極昇降制御装
置では、電極電流が変流器２により検出され、この電極
電流に対応した電流信号が整流回路２６及びベース抵抗
２７を通して実電流信号として電圧−電流比較部２８に
入力される。

【００１５】変成器２２の２次側には整流回路２９を介
して補償抵抗回路３０が接続され、この補償抵抗回路３
０はベース抵抗３１及び電流設定器３２を介して電圧−
電流比較部２８に接続されている。

【００１６】したがって、電極４に印加される電極電圧
信号が整流回路２９を通して補償抵抗回路３０に送ら
れ、この補償抵抗回路３０の出力電圧がベース抵抗３１
を通して電流に変換されて電流設定器３２に送られ、こ
こでそのときの電極電圧に対応した適正な設定電流が電
流設定器３２の出力として電圧−電流比較部２８に送出
される。

【００１７】電流−電圧比較部２８は、実電流と設定電
流とを比較してその偏差を求め、その偏差に応じた電極
４の昇降制御信号を送出する。この昇降制御信号は設定
器１０を通して昇降制御部１１に送られ、昇降制御部１
１は前記昇降制御信号に基づいて各電極の電極昇降機構
のサイリスタ１３，１４をオン・オフして電極昇降モー
タを正逆回転させ電極を昇降させることによりアーク長
を制御し、これにより各相（各電極）のアーク電流が設
定値通りとなるように制御を行う。

【００１８】以上のように、この種のアーク加熱炉の電
極昇降制御装置においては、電極に印加される電圧と電
極に流れる電流とを比較して、これらの比、すなわちイ
ンピーダンスが一定となるように電極を昇降させる所謂
インピーダンス一定制御を行っている。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
ように従来のアーク加熱炉の電極昇降制御装置では、三
相の各相毎に電極の昇降制御を行っていたため各電極
毎、すなわち三相分のインピーダンス一定制御用の回路
が必要となり、このため炉が大型化することや、製造コ
ストが高くなるなどの問題があった。

【００２０】さらに、炉用変圧器の各タップ毎に係数補
正が必要となり、操業途上において電極長が変化し給電
経路のインピーダンスが変化すると、設定通りの電流値
にならず調整が煩雑となることや、制御回路の構成が複
雑となる等の問題もあった。

【００２１】また、かかる問題の解決を図った三相の各
相の電極を一括して昇降するアーク加熱炉の電極昇降制
御法の一つとして、三相の内の一相についてのみ前記イ
ンピーダンスを一定にする制御回路を設け、この回路に
よって他の二相についても制御を行うものもあるが、こ
の方法によっても、三相の各相の電極電流がばらつくこ
とにより、炉用変圧器の最大許容電流を超える相が生じ
るおそれがあるとの問題があった。

【００２２】本発明は、かかる従来のアーク加熱炉の電
極昇降制御装置における問題を解決すべくなされたもの
で、従来より構造が簡単で調整が容易であり、操作性に
優れたアーク加熱炉の電極昇降制御装置を得ることを目
的とする。

【００２３】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成すべく、
本発明は、溶融金属との間にアーク放電を発生させる複
数の電極と、これらの電極を一括して昇降させる電極昇
降手段とを備え、前記電極に炉用変圧器を通して三相交
流電流を供給して溶融物を加熱するアーク加熱炉におけ
る電極昇降制御装置であって、前記電極の各々に流れる
電流を検出してそれらの平均値を求める平均電流検出手
段と、前記平均電流検出手段により検出された電流平均
値と予め設定された電流値とを比較してその偏差に応じ
て前記電極を昇降させる制御信号を出力する設定電流−
実電流比較手段と、前記各電極に流れる電流の最大値を
検出する最大電流検出手段とを備え、前記各電極に流れ
る電流の平均値が前記予め設定された電流値となるよう
に、且つ前記各電極に流れる電流の最大値が前記炉用変
圧器の最大許容電流値を超えないように前記複数の電極
を一括して昇降制御することを特徴とするものである。

【００２４】

【作用】前記のように構成された本発明においては、前
記平均電流検出手段により電極の各々に流れる電流の平
均値が検出される。この検出データは、前記設定電流−
実電流比較手段に入力され、該設定電流−実電流比較手
段は、前記電極電流の平均値と予め設定された電流値と
を比較し、それらの偏差に応じて前記電極を昇降させる
制御信号を出力する。

【００２５】すなわち、前記平均値が前記予め設定され
た設定値より大きい場合には電極を上昇させる制御信号
を出力し、一方、前記平均値が設定値より小さい場合に
は電極を下降させる制御信号を出力する。

【００２６】そして、これらの制御信号に基づいて前記
電極昇降手段により前記複数の電極が一括して昇降さ
れ、かくして前記各電極に流れる電流の平均値が前記設
定値となるような制御が行われる。

【００２７】さらに本発明に係る電極昇降制御装置で
は、前記最大電流検出手段により各電極に流れる電流の
内の最大値が検出され、この電流値が前記炉用変圧器の
最大許容電流値を超える場合には電極を一括して上昇さ
せる制御信号が出力され、これにより前記各電極に流れ
る電流が前記炉用変圧器の最大許容電流値を超えること
が防止される。

【００２８】なお、前記制御において電極の平均電流値
と設定値との間の偏差が比較的小さい場合には電極の昇
降制御信号を出力しないよう不感帯を設け、これによ
り、電極の昇降動作を少なくしハンチングの防止を図る
ことも可能である。

【００２９】

【実施例】本発明の実施例を図面に基き説明する。図１
は、本発明の第１の実施例の構成を示す説明図である。
なお、従来の電極昇降制御装置を示した前記図３と同一
の構成については同一符号を付して詳しい説明を省略す
る。

【００３０】図示のように、本実施例に係るアーク加熱
炉は、炉本体１内の溶融金属に対しアークを発生させる
３本の電極４，４，４の各々に送電系統から、炉用遮断
器２０及び炉用変圧器３を介して三相の交流電流がそれ
ぞれ供給される。

【００３１】また、電極４，４，４は、サイリスタ１
３，１４、及びモータ１５等からなる昇降機構により３
本とも一括して昇降される。

【００３２】炉用変圧器３と各電極４との間には、変流
器２が設けられ、炉用変圧器３から電極４に流れる各相
の電極電流に応じた電流がベース抵抗５を介して電極電
流平均部７に入力される。電極電流平均部７は、前記各
電極４に流れる電流の平均値を算出しこれを実電流信号
として設定電流−実電流比較部９に送出する。

【００３３】設定電流−実電流比較部９では外部設定器
１２により予め設定された設定電流値と電極電流平均部
７から入力された前記実電流値とが比較され、これらの
偏差に応じた電極昇降制御信号を昇降制御部１１に送出
する。すなわち、実電流値が設定電流値より小さい場合
には、電極４を下降させる制御信号が送出され、反対に
実電流値が設定電流値より大きい場合には、電極４を上
昇させる制御信号が送出される。

【００３４】なお、前記実電流値と設定電流値との偏差
が比較的小さい場合には、不感帯により制御信号は送出
されない。

【００３５】そして、昇降制御部１１により、設定電流
−実電流比較部９からの制御信号に基づいて、サイリス
タ１３，１４及びモータ１５からなる電極４の昇降機構
が駆動され、これにより前記電極電流が設定値に制御さ
れる。

【００３６】さらに、本制御装置には、各電極４に流れ
る電流の大きさを検出してこの電流値と炉用変圧器３の
最大許容電流値とを比較する電極電流最大値判定部６が
設けられており、各電極４のうちいずれかの電流値が前
記炉用変圧器３の最大許容電流値を超えた場合には、該
電極電流最大値判定部６から昇降制御部１１に対して、
電極４を上昇させる制御信号が送出され、これにより電
極４が上昇され電極電流が炉用変圧器３の最大許容電流
値内に抑えられる。

【００３７】なお、本実施例では、電極４を昇降させる
駆動手段としてモータを用いたが、油圧式の駆動装置を
用いることもできる。

【００３８】図２は本発明の第２の実施例の構成を示す
説明図である。本実施例に係る電極昇降制御装置も前記
第１の実施例と同様に、電極電流最大判定部６、電極電
流平均部７、設定電流−実電流比較部９、昇降制御部１
１、外部設定器１２などを備えており、また、各電極
４，４，４は、一括して昇降制御される。

【００３９】本実施例では、炉用変圧器３と各電極４，
４，４との間にそれぞれ設けられた変流器２，２，２に
より各相の電極電流が検出され、この電極電流に応じた
電流信号が整流回路１８、及びベース抵抗１９を通して
前記電極電流平均部９に入力される。

【００４０】電極電流平均部９では、前記第１の実施例
と同様に、各相（各電極）の平均実電流値が求められ、
この電流値は実電流信号として設定電流−実電流比較部
９に送出される。設定電流−実電流比較部９では、外部
設定器１２で設定された設定電流値と前記実電流値とが
比較され、その偏差に応じた電極の昇降信号が昇降制御
部１１に対して送出される。

【００４１】昇降制御部１１は前記昇降信号に基づいて
サイリスタ１３，１４及びモータ１５などからなる電極
昇降機構を駆動させ電極４を昇降制御する。

【００４２】また、前記第１の実施例と同様に、電極電
流最大判定部６が、変流器２，３３、整流回路１８、及
びベース抵抗１９を介して各電極の実電流信号を取り入
れ、各相のうちいずれかの電極電流が炉用変圧器３の最
大許容電流を超えた場合に昇降制御部１１に電極を上昇
させる信号を送出する。昇降制御部１１は該信号を受け
電極３本を一括して上昇させ、これにより、電極電流が
炉用変圧器３の最大許容電流内に抑えられる。

【００４３】このように、前記実施例によれば、電極を
昇降制御する電極昇降制御装置、及び電極を昇降させる
駆動装置を各電極毎に設ける必要がなく、炉の構成の簡
単化が図られる。また、各電極電流が炉用変圧器の最大
許容電流を超えるおそれもなくなる。

【００４４】

【発明の効果】以上説明したとおり、本発明によれば、
各電極に流れる電流の平均値と設定値との偏差に基いて
三相の各電極が一括して昇降制御されるため、各電極毎
に昇降制御手段を有していた従来のアーク加熱炉と異な
り、電極の昇降制御手段を一つ設ければ良く、また、イ
ンピーダンス一定制御を行うために従来必要であった電
極と接地間の電圧を検出する検出手段も不要となり、こ
れにより炉、特に電極の昇降制御部の簡単化が図られ
る。

【００４５】さらに、炉用変圧器の各タップ毎の係数補
正や、炉本体を含めた給電経路のインピーダンスの相違
による各電極間の調整も不要となり、これにより、炉の
操作も簡単化される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の構成を示す説明図であ
る。

【図２】本発明の第２の実施例の構成を示す説明図であ
る。

【図３】従来のアーク加熱炉の電極昇降制御装置の構成
の一例を示す説明図である。

【図４】従来の別のアーク加熱炉の電極昇降制御装置の
構成を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 炉本体 ２，３３ 変流器 ３ 炉用変圧器 ４ 電極 ５，１９，２３，２７，３１ ベース抵抗 ６ 電極電流最大値判定部 ７ 電極電流平均部 ８，１０，３２ 電流設定器 ９ 設定電流−実電流比較部 １１ 昇降制御部 １２ 外部設定器 １３，１４ サイリスタ １５ モータ １８，２６，２９ 整流回路 ２０ 炉用遮断器 ２１ 電圧−電流判定部 ２２，２５ 変成器 ２４，３０ 補償抵抗回路 ２８ 電圧−電流比較部 尚、各図中同一符号は同一又は相当部分を示す。

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F27B 3/00 - 3/28 F27D 11/08 H05B 7/00 - 7/22

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 溶融金属との間にアーク放電を発生させ
   る複数の電極と、これらの電極を一括して昇降させる電
   極昇降手段とを備え、前記電極に炉用変圧器を通して三
   相交流電流を供給して溶融物を加熱するアーク加熱炉に
   おける電極昇降制御装置であって、 前記電極の各々に流れる電流を検出してそれらの平均値
   を求める平均電流検出手段と、 前記平均電流検出手段により検出された電流平均値と予
   め設定された電流値とを比較してその偏差に応じて前記
   電極を昇降させる制御信号を出力する設定電流−実電流
   比較手段と、 前記各電極に流れる電流の最大値を検出する最大電流検
   出手段とを備え、 前記各電極に流れる電流の平均値が前記予め設定された
   電流値となるように、且つ前記各電極に流れる電流の最
   大値が前記炉用変圧器の最大許容電流値を超えないよう
   に前記複数の電極を一括して昇降制御することを特徴と
   するアーク加熱炉の電極昇降制御装置。