JP5742400B2 - AC arc furnace electrode lifting device - Google Patents

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Description

この発明は、電極とスクラップとの間でアーク放電を発生させることにより、炉体内のスクラップを溶解する交流アーク炉の電極昇降装置に関するものである。   The present invention relates to an electrode lifting apparatus for an AC arc furnace that melts scrap in a furnace body by generating an arc discharge between an electrode and scrap.

図２は従来の交流アーク炉の電極昇降装置を示す構成図である。
交流アーク炉では、炉用変圧器１の一次側に交流電源（図示せず）が接続され、炉用変圧器１の二次側に電極２が接続されている。交流アーク炉では、電極２と炉体３内のスクラップ４との間にアークを発生させ、スクラップ４を溶解する。 FIG. 2 is a block diagram showing a conventional electrode lifting apparatus for an AC arc furnace.
In the AC arc furnace, an AC power source (not shown) is connected to the primary side of the furnace transformer 1, and the electrode 2 is connected to the secondary side of the furnace transformer 1. In the AC arc furnace, an arc is generated between the electrode 2 and the scrap 4 in the furnace body 3 to melt the scrap 4.

５は電極２を駆動する電動機、１８は電動機５を制御する制御装置である。電極２は上下方向に移動可能に構成されており、制御装置１８は、電動機５を制御して電極２を適切に昇降させる。従来の交流アーク炉では、制御装置１８により、アーク電圧とアーク電流との比が一定となるように、負荷の垂下特性に合わせたインピーダンス一定制御が行われていた。   Reference numeral 5 denotes an electric motor that drives the electrode 2, and reference numeral 18 denotes a control device that controls the electric motor 5. The electrode 2 is configured to be movable in the vertical direction, and the control device 18 controls the electric motor 5 to appropriately move the electrode 2 up and down. In the conventional AC arc furnace, the control device 18 performs constant impedance control in accordance with the drooping characteristics of the load so that the ratio between the arc voltage and the arc current is constant.

例えば、下記特許文献１に記載のものにも、図２に示す構成と同様の電極昇降装置が採用されている。   For example, an electrode lifting apparatus similar to the configuration shown in FIG.

特開２００８−２０２８６７号公報JP 2008-202867 A

交流アーク炉では、操業中に、アーク切れが発生することがある。特に、スクラップを溶解する交流アーク炉では、スクラップが溶けた際に炉体内でスクラップが崩れるため、電極及びスクラップ間の距離が急激に変化してアーク切れが発生し易い。なお、アーク切れが発生すると、アークを発生させるための制御が必要になり、電極制御の応答性が著しく低下してしまう。また、余計な制御が必要になるために操業時間が延び、電力コストも増加してしまう。   In an AC arc furnace, an arc break may occur during operation. In particular, in an AC arc furnace that melts scrap, since the scrap collapses in the furnace body when the scrap melts, the distance between the electrode and the scrap changes abruptly and arc breakage easily occurs. Note that when an arc break occurs, control for generating an arc is required, and the responsiveness of electrode control is significantly reduced. Moreover, since extra control is required, the operation time is extended and the power cost is also increased.

従来の交流アーク炉の電極昇降装置では、このようなアーク切れに対する考慮が適切になされていなかった。   In the conventional AC arc furnace electrode lifting device, such arc breakage has not been properly considered.

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、操業中に発生するアーク切れを低減させ、操業時間の短縮や電力コストの削減を可能とする交流アーク炉の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-mentioned problems, and its purpose is to reduce arc interruption that occurs during operation, and to shorten the operation time and reduce the power cost. An electrode lifting device is provided.

この発明に係る交流アーク炉の電極昇降装置は、炉体内のスクラップを溶解するため、スクラップとの間にアークを発生させる電極と、電極を駆動する電動機と、電動機を制御する昇降モータ駆動手段と、電極に供給されるアーク電圧を検出するための変圧器と、変圧器によるアーク電圧の実測値に基づいて、電極及びスクラップ間に発生するアークの長さを演算するアーク長演算手段と、アーク長演算手段によって演算されたアーク長が所定値以上か否かを判定する判定手段と、電極に供給されるアーク電流を検出するための変流器と、変流器によるアーク電流の実測値、変圧器によるアーク電圧の実測値及び所定のアーク電流設定値に基づいて、電極及びスクラップ間のインピーダンスを一定にするための指令を出力するインピーダンス一定制御手段と、電極を下降させるための指令を出力する下降指令手段と、判定手段によってアーク長が所定値より小さいと判定された場合にインピーダンス一定制御手段からの指令を昇降モータ駆動手段に入力させ、判定手段によってアーク長が所定値以上と判定された場合に下降指令手段からの指令を昇降モータ駆動手段に入力させる切換手段と、を備えたものである。 An electrode raising / lowering apparatus for an AC arc furnace according to the present invention dissolves scrap in the furnace body, and therefore generates an electrode between the scrap, an electric motor for driving the electrode, and an elevation motor driving means for controlling the electric motor, A transformer for detecting the arc voltage supplied to the electrode, an arc length calculating means for calculating the length of the arc generated between the electrode and the scrap based on the measured value of the arc voltage by the transformer, and the arc Determination means for determining whether or not the arc length calculated by the length calculation means is equal to or greater than a predetermined value, a current transformer for detecting an arc current supplied to the electrode, an actual value of the arc current by the current transformer, Impedance that outputs a command to make the impedance between the electrode and scrap constant based on the measured value of the arc voltage by the transformer and the predetermined arc current setting value A constant control means, a lowering command means for outputting a command for lowering the electrode, and an instruction from the constant impedance control means when the judging means determines that the arc length is smaller than a predetermined value, is input to the lifting motor driving means. Switching means for inputting a command from the lowering command means to the lifting motor driving means when the arc length is determined to be greater than or equal to a predetermined value by the determination means .

この発明に係る交流アーク炉の電極昇降装置であれば、操業中に発生するアーク切れを低減させることができる。このため、電極制御の応答性が向上し、操業時間の短縮や電力コストの削減を図ることが可能となる。

If it is the electrode raising / lowering apparatus of the alternating current arc furnace which concerns on this invention, the arc interruption which generate | occur | produces during operation can be reduced. For this reason, the responsiveness of electrode control is improved, and it becomes possible to shorten the operation time and the power cost.

この発明の実施の形態１における交流アーク炉の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 of the alternating current arc furnace in Embodiment 1 of this invention. 従来の交流アーク炉の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 of the conventional AC arc furnace.

この発明をより詳細に説明するため、添付の図面に従ってこれを説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。   In order to explain the present invention in more detail, it will be described with reference to the accompanying drawings. In addition, in each figure, the same code | symbol is attached | subjected to the part which is the same or it corresponds, The duplication description is simplified or abbreviate | omitted suitably.

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１における交流アーク炉の電極昇降装置を示す構成図である。
図１において、１は交流アーク炉における炉用変圧器である。炉用変圧器１は、一次側に交流電源（図示せず）が接続され、二次側に電極２が接続されている。３は炉体、４は炉体３内に入れられたスクラップである。電極２には、炉用変圧器１によって変圧された電圧が供給される。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、スクラップ４を溶解させる。 Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a configuration diagram showing an electrode lifting apparatus for an AC arc furnace in Embodiment 1 of the present invention.
In FIG. 1, 1 is a furnace transformer in an AC arc furnace. The furnace transformer 1 has an AC 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. The electrode 2 is supplied with the voltage transformed by the furnace transformer 1. Thereby, the electrode 2 generates an arc between the scrap 4 and the scrap 4 is melted.

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ている。５は電極２を駆動するための電動機、６は電動機５を制御して電極２を昇降させる制御装置である。制御装置６は、操業中、常時は電極２及びスクラップ４間のインピーダンスが一定となるように電動機５を制御して、電極２を適切に昇降させる。また、制御装置６では、電極２及びスクラップ４間に発生するアークの長さを常時監視している。制御装置６は、アーク長が所定値以上であること検出すると、上記インピーダンス一定制御を解除し、電極２を下降させるように電動機５を制御する。   The electrode 2 is supported by a predetermined mechanism that can move in the vertical direction. Reference numeral 5 denotes an electric motor for driving the electrode 2, and reference numeral 6 denotes a control device that controls the electric motor 5 to raise and lower the electrode 2. During operation, the control device 6 controls the electric motor 5 so that the impedance between the electrode 2 and the scrap 4 is always constant, and moves the electrode 2 up and down appropriately. The control device 6 constantly monitors the length of the arc generated between the electrode 2 and the scrap 4. When detecting that the arc length is equal to or greater than a predetermined value, the control device 6 cancels the constant impedance control and controls the electric motor 5 so as to lower the electrode 2.

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の実測値Ｉは、制御装置６に入力される。
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の実測値Ｖ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 actual measured value I of the arc current detected by the current transformer 7 is input to the control device 6.
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 actual measured value V of the arc voltage detected by the auxiliary transformer 8 is input to the control device 6.

制御装置６は、変流器７からのアーク電流の実測値Ｉ及び補助変圧器８からのアーク電圧の実測値Ｖに基づいて、電動機５を制御する。制御装置６には、例えば、アーク電流設定回路９、インピーダンス一定制御回路１０、アーク長演算回路１１、アーク長チェック回路１２、切換回路１３、昇降モータ駆動回路１４が備えられている。   The control device 6 controls the electric motor 5 based on the measured value I of the arc current from the current transformer 7 and the measured value V of the arc voltage from the auxiliary transformer 8. The control device 6 includes, for example, an arc current setting circuit 9, an impedance constant control circuit 10, an arc length calculation circuit 11, an arc length check circuit 12, a switching circuit 13, and a lift motor drive circuit 14.

アーク電流設定回路９は、アーク電流の基準となる値を設定するための回路である。アーク電流設定回路９は、アーク電流の設定値ＩＯＳを、インピーダンス一定制御回路１０に対して出力する。 The arc current setting circuit 9 is a circuit for setting a reference value for the arc current. The arc current setting circuit 9 outputs an arc current setting value I OS to the constant impedance control circuit 10.

インピーダンス一定制御回路１０は、電極２及びスクラップ４間のインピーダンスを一定にするための制御指令を出力する。インピーダンス一定制御回路１０は、変流器７からの実測値Ｉ、補助変圧器８からの実測値Ｖ、アーク電流設定回路９からの設定値ＩＯＳに基づいて、上記制御指令の演算を行う。例えば、インピーダンス一定制御回路１０は、アーク電流の実測値Ｉを設定値ＩＯＳに追従させるとともに、実測値ＶとＩの比（Ｖ／Ｉ）が一定になるように、負荷の垂下特性に合わせた制御指令の演算を行う。インピーダンス一定制御回路１０からの指令は、切換回路１３に入力される。 The constant impedance control circuit 10 outputs a control command for making the impedance between the electrode 2 and the scrap 4 constant. The constant impedance control circuit 10 calculates the control command based on the measured value I from the current transformer 7, the measured value V from the auxiliary transformer 8, and the set value I OS from the arc current setting circuit 9. For example, the constant impedance control circuit 10 causes the measured value I of the arc current to follow the set value I OS and matches the drooping characteristics of the load so that the ratio (V / I) of the measured values V and I is constant. The control command is calculated. A command from the constant impedance control circuit 10 is input to the switching circuit 13.

アーク長演算回路１１は、電極２及びスクラップ４間に発生するアークの長さを演算する機能を有している。電極２及びスクラップ４間のアーク長は、アーク電圧に比例する。このため、アーク長演算回路１１は、補助変圧器８からの実測値Ｖに基づいて、アーク長の演算を行う。アーク長演算回路１１によって演算されたアーク長Ｌは、アーク長チェック回路１２に入力される。   The arc length calculation circuit 11 has a function of calculating the length of an arc generated between the electrode 2 and the scrap 4. The arc length between the electrode 2 and the scrap 4 is proportional to the arc voltage. For this reason, the arc length calculation circuit 11 calculates the arc length based on the actual measurement value V from the auxiliary transformer 8. The arc length L calculated by the arc length calculation circuit 11 is input to the arc length check circuit 12.

アーク長チェック回路１２には、判定回路１５、タイマー１６、下降指令回路１７が備えられている。   The arc length check circuit 12 includes a determination circuit 15, a timer 16, and a descent command circuit 17.

判定回路１５は、アーク長演算回路１１によって演算されたアーク長Ｌが所定値ＬＳ以上か否かを判定する。また、下降指令回路１７は、要時に、電極２を下降させるための制御指令を出力する。例えば、下降指令回路１７は、判定回路１５によってアーク長Ｌが所定値ＬＳ以上と判定され、その状態が所定時間継続した場合に、切換回路１３に対して上記制御指令を出力する。 Judging circuit 15, the arc length L calculated by the arc length calculation circuit 11 determines whether more than a predetermined value L S. The lowering command circuit 17 outputs a control command for lowering the electrode 2 when necessary. For example, lowering instruction circuit 17, the arc length L is determined to a predetermined value or more L S by the determination circuit 15, if the state continues for a predetermined time, and outputs the control command to the switching circuit 13.

タイマー１６は、アーク長Ｌが所定値ＬＳ以上である状態の継続時間をカウントする。即ち、下降指令回路１７は、タイマー１６によるカウント値が所定の設定値に達すると、上記制御指令を切換回路１３に対して出力する。タイマー１６の上記設定値を変更することにより、下降指令回路１７から制御指令を出力させるタイミングを適切に設定することができる。また、アーク長の設定値ＬＳを適切に設定することができれば、タイマー１６の設定値を極短時間に設定したり、タイマー１６の設置を省略したりすることも可能である。 The timer 16, the arc length L counts the duration time of the state is above a predetermined value L S. That is, the lowering command circuit 17 outputs the control command to the switching circuit 13 when the count value by the timer 16 reaches a predetermined set value. By changing the set value of the timer 16, the timing at which the control command is output from the lowering command circuit 17 can be set appropriately. Further, if the arc length set value L S can be set appropriately, the set value of the timer 16 can be set in a very short time, or the timer 16 can be omitted.

切換回路１３は、インピーダンス一定制御回路１０からの制御指令と下降指令回路１７からの制御指令とから一方を適切に選択し、選択した一方の制御指令を昇降モータ駆動回路１４に対して出力する。切換回路１３は、アーク切れが発生する恐れのない常時は、インピーダンス一定制御回路１０からの制御指令を昇降モータ駆動回路１４に入力させる。例えば、切換回路１３は、判定回路１５によってアーク長Ｌが所定値ＬＳより小さいと判定された場合は、インピーダンス一定制御回路１０からの制御指令を選択する。 The switching circuit 13 appropriately selects one from the control command from the constant impedance control circuit 10 and the control command from the descend command circuit 17 and outputs the selected one control command to the lift motor drive circuit 14. The switching circuit 13 inputs a control command from the constant impedance control circuit 10 to the lifting motor driving circuit 14 at any time without fear of arc breakage. For example, switching circuit 13, when the arc length L is determined to a predetermined value L S is less than the determination circuit 15 selects a control command from the impedance constant control circuit 10.

一方、切換回路１３は、アーク切れが発生する恐れのある要時は、下降指令回路１７からの制御指令を昇降モータ駆動回路１４に入力させる。例えば、切換回路１３は、判定回路１５によってアーク長Ｌが所定値ＬＳ以上と判定された場合（或いは、その状態が所定時間継続した場合）は、下降指令回路１７からの制御指令を選択する。 On the other hand, the switching circuit 13 inputs a control command from the lowering command circuit 17 to the lifting motor driving circuit 14 when necessary to cause an arc break. For example, switching circuit 13, when the arc length L is determined to a predetermined value or more L S by the determining circuit 15 (or, if the state continues for a predetermined time) selects a control command from the descent command circuit 17 .

昇降モータ駆動回路１４は、切換回路１３から入力された制御指令に応じて、電動機５を適切に制御する機能を有している。   The lift motor drive circuit 14 has a function of appropriately controlling the electric motor 5 in accordance with a control command input from the switching circuit 13.

上記構成を有する電極昇降装置であれば、スクラップ４の溶解を効率的に行い、且つ、操業中に発生するアーク切れを大幅に低減させることができるようになる。即ち、上記構成の電極昇降装置では、アーク長Ｌが所定値ＬＳより小さい時は、昇降モータ駆動回路１４により、電極２及びスクラップ４間のインピーダンスを一定にする電動機制御が行われる。一方、アーク長Ｌが所定値ＬＳ以上になる（或いは、その状態が所定時間継続する）と、上記インピーダンス一定制御が一時的に停止され、電極２を下降させる電動機制御に切り換えられる。このように、インピーダンス一定制御から電極下降制御にロジックで切り換えることができるため、操業中のアーク切れを確実に防止して、電極制御の応答性を向上させることが可能となる。したがって、アーク切れに対処するための余計な制御が不要となり、操業時間の短縮や電力コストの削減を図ることが可能となる。 If it is an electrode raising / lowering apparatus which has the said structure, the melt | dissolution of the scrap 4 can be performed efficiently and the arc piece which generate | occur | produces during operation can be reduced significantly. That is, the electrode lifting device of the above configuration, the arc length L is at less than a predetermined value L S is the lift motor drive circuit 14, motor control to the impedance between the electrodes 2 and the scrap 4 constant is performed. On the other hand, the arc length L is equal to or greater than a predetermined value L S (or its state continues for a predetermined time) and, the impedance constant control is temporarily stopped, switched to motor control for lowering the electrode 2. Thus, since it is possible to switch from the constant impedance control to the electrode lowering control by logic, it is possible to reliably prevent arc interruption during operation and improve the responsiveness of electrode control. Therefore, unnecessary control for dealing with arc breakage is not necessary, and it is possible to shorten the operation time and the power cost.

また、上述したように、スクラップ４を溶解する交流アーク炉では、スクラップ４が溶けた際に炉体３内でスクラップ４が崩れるため、電極２及びスクラップ４間の距離が変化し易い。このため、アーク長の所定値ＬＳを短く設定すると、Ｌ≧ＬＳの条件式が成立し易くなり、電極下降制御が頻繁に行われる恐れがある。本電極昇降装置では、このような事象への対応をタイマー１６の調整によって行うことができる。即ち、タイマー１６の値を適切に設定することにより、電極下降制御への頻繁な切り換えを阻止することができ、制御性の悪化を確実に防止することが可能となる。 Further, as described above, in the AC arc furnace that melts the scrap 4, when the scrap 4 melts, the scrap 4 collapses in the furnace body 3, so that the distance between the electrode 2 and the scrap 4 is likely to change. Therefore, setting short predetermined value L S of the arc length, tends conditional expression L ≧ L S is satisfied, there is a possibility that the electrode lowering control is frequently performed. In the present electrode lifting apparatus, it is possible to cope with such an event by adjusting the timer 16. In other words, by appropriately setting the value of the timer 16, frequent switching to the electrode lowering control can be prevented, and deterioration of controllability can be reliably prevented.

１ 炉用変圧器
２ 電極
３ 炉体
４ スクラップ
５ 電動機
６、１８ 制御装置
７ 変流器
８ 補助変圧器
９、１９ アーク電流設定回路
１０、２０ インピーダンス一定制御回路
１１ アーク長演算回路
１２ アーク長チェック回路
１３ 切換回路
１４、２１ 昇降モータ駆動回路
１５ 判定回路
１６ タイマー
１７ 下降指令回路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Furnace transformer 2 Electrode 3 Furnace body 4 Scrap 5 Electric motor 6, 18 Controller 7 Current transformer 8 Auxiliary transformer 9, 19 Arc current setting circuit 10, 20 Constant impedance control circuit 11 Arc length calculation circuit 12 Arc length check Circuit 13 Switching circuit 14, 21 Lifting motor drive circuit 15 Judgment circuit 16 Timer 17 Lowering command circuit

Claims (2)

炉体内のスクラップを溶解するため、前記スクラップ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電動機と、
前記電動機を制御する昇降モータ駆動手段と、
前記電極に供給されるアーク電圧を検出するための変圧器と、
前記変圧器によるアーク電圧の実測値に基づいて、前記電極及び前記スクラップ間に発生するアークの長さを演算するアーク長演算手段と、
前記アーク長演算手段によって演算されたアーク長が所定値以上か否かを判定する判定手段と、
前記電極に供給されるアーク電流を検出するための変流器と、
前記変流器によるアーク電流の実測値、前記変圧器によるアーク電圧の実測値及び所定のアーク電流設定値に基づいて、前記電極及び前記スクラップ間のインピーダンスを一定にするための指令を出力するインピーダンス一定制御手段と、
前記電極を下降させるための指令を出力する下降指令手段と、
前記判定手段によってアーク長が所定値より小さいと判定された場合に前記インピーダンス一定制御手段からの指令を前記昇降モータ駆動手段に入力させ、前記判定手段によってアーク長が所定値以上と判定された場合に前記下降指令手段からの指令を前記昇降モータ駆動手段に入力させる切換手段と、
を備えた交流アーク炉の電極昇降装置。 An electrode for generating an arc between the scrap and the scrap in the furnace body;
An electric motor for driving the electrodes;
Elevating motor driving means for controlling the electric motor;
A transformer for detecting an arc voltage supplied to the electrode;
Based on the measured value of the arc voltage by the transformer, arc length calculating means for calculating the length of the arc generated between the electrode and the scrap;
Determining means for determining whether or not the arc length calculated by the arc length calculating means is a predetermined value or more;
A current transformer for detecting an arc current supplied to the electrode;
Impedance for outputting a command for making the impedance between the electrode and the scrap constant based on the measured value of the arc current by the current transformer, the measured value of the arc voltage by the transformer, and a predetermined set value of the arc current Constant control means;
A lowering command means for outputting a command for lowering the electrode;
When the determination means determines that the arc length is smaller than a predetermined value, the command from the constant impedance control means is input to the lift motor driving means, and the determination means determines that the arc length is greater than or equal to a predetermined value Switching means for inputting a command from the lowering command means to the lifting motor driving means;
An electrode lifting apparatus for an AC arc furnace equipped with 前記切換手段は、前記アーク長演算手段によって演算されたアーク長が所定値以上と前記判定手段によって所定時間継続して判定されると、前記下降指令手段からの指令を前記昇降モータ駆動手段に入力させる請求項１に記載の交流アーク炉の電極昇降装置。 It said switching means, when the arc length that is calculated by the arc length calculating means Ru is determined continuously for a predetermined time period when the determination means determines the predetermined value or more, inputs the command from the descent command means to said elevating motor driving means The electrode lifting / lowering device for an AC arc furnace according to claim 1, wherein
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