JP6910741B2 - Electrode lifting device for arc furnace - Google Patents

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本発明の実施形態は、電極とスクラップの間でアーク放電を発生させることによりスクラップを溶解させる製綱用アーク炉のアーク炉用電極昇降装置に関する。 An embodiment of the present invention relates to an arc furnace electrode elevating device for a rope-making arc furnace that melts scrap by generating an arc discharge between the electrode and scrap.

製鋼用アーク炉において、アーク放電を行うための電極をアーク炉用電極昇降装置によって自動的に昇降させることにより、電極とスクラップとの間の距離を一定となるように制御し、安定したアーク放電を得られるようにすることが行われている(例えば、特許文献1)。 In a steelmaking arc furnace, the electrodes for performing arc discharge are automatically raised and lowered by the arc furnace electrode elevating device to control the distance between the electrodes and scrap to be constant, and stable arc discharge. (For example, Patent Document 1).

アーク炉用電極昇降装置は、例えば、アーク放電のインピーダンスの検出値と予め設定された設定値との偏差を求め、この偏差を使用してインピーダンスの検出値が設定値に追従するように電極の昇降を制御する。これにより、電極とスクラップとの間の距離を一定となるように制御することができる。 The electrode elevating device for an arc furnace, for example, obtains the deviation between the detected value of the impedance of the arc discharge and the preset value, and uses this deviation so that the detected value of the impedance follows the set value. Control the ascent and descent. As a result, the distance between the electrode and the scrap can be controlled to be constant.

また、こうしたアーク炉用電極昇降装置において、電極の昇降駆動の感度及び不感帯を設定することが行われている。これにより、電極の過敏な昇降動作を抑制することができる。例えば、電極が離れすぎてアーク切れが生じてしまうことなどを抑制することができる。 Further, in such an electrode elevating device for an arc furnace, the sensitivity of the electrode elevating drive and the dead zone are set. As a result, it is possible to suppress the sensitive ascending / descending motion of the electrodes. For example, it is possible to prevent the electrodes from being too far apart from each other and causing arc breakage.

感度及び不感帯は、予め数パターン設定された固定値から手動選択することによって設定される。しかしながら、感度及び不感帯は、アーク炉内の状況に応じて変更する必要がある。このため、手動選択によって設定する構成では、アーク炉内の状況に対して最適ではない値が設定されてしまう可能性がある。また、設定の変更に時間がかかってしまう場合もある。 The sensitivity and dead zone are set by manually selecting from fixed values set in advance in several patterns. However, the sensitivity and dead zone need to be changed according to the situation in the arc furnace. Therefore, in the configuration set by manual selection, a value that is not optimal for the situation inside the arc furnace may be set. In addition, it may take time to change the settings.

特開平10−335058号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 10-335508

本発明の実施形態は、電極の昇降動作の感度及び不感帯を簡単且つ確実に設定可能なアーク炉用電極昇降装置を提供する。 An embodiment of the present invention provides an electrode elevating device for an arc furnace, which can easily and surely set the sensitivity and dead zone of the electrode elevating operation.

実施形態に係るアーク炉用電極昇降装置は、製鋼用アーク炉に用いられ、アーク放電を行うための電極を昇降する駆動装置と接続され、前記駆動装置による前記電極の昇降を制御するアーク炉用電極昇降装置において、前記電極に供給される電流の電流実測値を検出するとともに、前記電極に印加される電圧の電圧実測値を検出する電流電圧検出部と、前記電極に供給される電流の基準となる電流設定値の設定を可能にするとともに、前記電極に印加される電圧の基準となる電圧設定値の設定を可能にする電流電圧設定部と、前記電流実測値と前記電圧実測値から求められる前記アーク放電の実測インピーダンスと前記電流設定値と前記電圧設定値から求められる前記アーク放電の設定インピーダンスとのインピーダンス偏差を算出するインピーダンス偏差算出部と、前記インピーダンス偏差を基に、前記実測インピーダンスが前記設定インピーダンスに追従するように前記駆動装置を制御するための制御信号を生成するインピーダンス一定制御部と、前記インピーダンス偏差を基に、前記製鋼用アーク炉内の状況を判定する炉況判定部と、前記製鋼用アーク炉内の状況の判定結果を基に、前記電極の昇降駆動の感度及び不感帯を自動的に設定する感度不感帯自動設定部と、前記制御信号と、設定された前記感度及び不感帯と、を基に、前記駆動装置に入力する指令値を生成し、生成した前記指令値を前記駆動装置に入力する指令値生成部と、を備えたアーク炉用電極昇降装置である。 The electrode elevating device for an arc furnace according to the embodiment is used in an arc furnace for steelmaking, is connected to a drive device for elevating and lowering an electrode for performing arc discharge, and is for an arc furnace that controls the elevating and lowering of the electrode by the drive device. In the electrode elevating device, a current-voltage detector that detects the measured current value of the current supplied to the electrode and detects the measured current value of the voltage applied to the electrode, and a reference of the current supplied to the electrode. It is obtained from the current measured value and the voltage measured value, as well as the current / voltage setting unit that enables the setting of the current set value to be used and the reference voltage set value of the voltage applied to the electrode. Based on the impedance deviation calculation unit that calculates the impedance deviation between the measured impedance of the arc discharge, the current set value, and the set impedance of the arc discharge obtained from the voltage set value, and the measured impedance. A constant impedance control unit that generates a control signal for controlling the drive device so as to follow the set impedance, and a furnace condition determination unit that determines the status inside the steelmaking arc furnace based on the impedance deviation. Based on the determination result of the situation in the steel arc furnace, the sensitivity dead zone automatic setting unit that automatically sets the sensitivity and dead zone of the ascending / descending drive of the electrode, the control signal, and the set sensitivity and dead zone. Based on the above, the arc furnace electrode elevating device includes a command value generating unit that generates a command value to be input to the driving device and inputs the generated command value to the driving device.

電極の昇降動作の感度及び不感帯を簡単且つ確実に設定可能なアーク炉用電極昇降装置が提供される。 Provided is an electrode elevating device for an arc furnace, which can easily and surely set the sensitivity and dead zone of the electrode elevating operation.

実施形態に係るアーク炉用電極昇降装置を模式的に表すブロック図である。It is a block diagram which shows typically the electrode elevating apparatus for an arc furnace which concerns on embodiment. 指令値生成部の動作の一例を模式的に表すグラフ図である。It is a graph which shows an example of the operation of the command value generation part schematically. 炉況判定部の動作の一例を模式的に表す表である。It is a table which shows an example of the operation of the furnace condition determination part typically. 感度不感帯自動設定部の動作の一例を模式的に表す表である。It is a table which shows an example of the operation of the sensitivity dead zone automatic setting part typically. 実施形態に係るアーク炉用電極昇降装置の動作の一例を模式的に表すフローチャートである。It is a flowchart which shows typically an example of the operation of the electrode elevating apparatus for an arc furnace which concerns on embodiment.

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して詳細な説明を適宜省略する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
The drawings are schematic or conceptual, and the relationship between the thickness and width of each part, the ratio of the sizes between the parts, and the like are not necessarily the same as the actual ones. Further, even when the same parts are represented, the dimensions and ratios may be different from each other depending on the drawings.
In the specification of the present application and each of the drawings, the same elements as those described above with respect to the above-described drawings are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted as appropriate.

図1は、実施形態に係るアーク炉用電極昇降装置を模式的に表すブロック図である。
図1に表したように、アーク炉用電極昇降装置10は、変流器12と、変圧器14と、主幹制御装置16と、を備える。
FIG. 1 is a block diagram schematically showing an electrode elevating device for an arc furnace according to an embodiment.
As shown in FIG. 1, the electrode elevating device 10 for an arc furnace includes a current transformer 12, a transformer 14, and a main control device 16.

アーク炉用電極昇降装置10は、製鋼用アーク炉2に用いられる。製鋼用アーク炉2は、例えば、三相交流アーク炉である。但し、製鋼用アーク炉2は、三相交流アーク炉に限ることなく、直流アーク炉などでもよい。以下では、製鋼用アーク炉2を三相交流アーク炉として説明を行う。 The arc furnace electrode elevating device 10 is used in the steelmaking arc furnace 2. The steelmaking arc furnace 2 is, for example, a three-phase AC arc furnace. However, the steelmaking arc furnace 2 is not limited to the three-phase AC arc furnace, and may be a DC arc furnace or the like. Hereinafter, the steelmaking arc furnace 2 will be described as a three-phase AC arc furnace.

製鋼用アーク炉2は、炉体3と、電極4と、を備える。炉体3は、スクラップ5を装入可能としている。電極4は、炉体3の上方に配置される。電極4は、駆動装置6に接続され、駆動装置6によって昇降される。また、電極4は、炉用変圧器7の二次側に接続されている。炉用変圧器7の一次側は、三相交流電源(図示せず)に接続されている。これにより、炉用変圧器7を介して電極4に電流が供給される。 The steelmaking arc furnace 2 includes a furnace body 3 and an electrode 4. The furnace body 3 can be charged with scrap 5. The electrode 4 is arranged above the furnace body 3. The electrode 4 is connected to the drive device 6 and is moved up and down by the drive device 6. Further, the electrode 4 is connected to the secondary side of the furnace transformer 7. The primary side of the furnace transformer 7 is connected to a three-phase AC power supply (not shown). As a result, a current is supplied to the electrode 4 via the transformer for the furnace 7.

駆動装置6は、モータやインバータなどからなる電動式でもよいし、油圧シリンダやモータなどからなる油圧式でもよい。駆動装置6の構成は、電極4を昇降可能な任意の構成でよい。 The drive device 6 may be an electric type including a motor, an inverter, or the like, or may be a hydraulic type including a hydraulic cylinder, a motor, or the like. The configuration of the drive device 6 may be any configuration in which the electrode 4 can be raised and lowered.

製鋼用アーク炉2では、電極4をスクラップ5の上方に離間させて配置する。そして、電極4に電流を供給し、電極4とスクラップ5との間にアーク放電を発生させることにより、放電熱によって炉体3に装入されたスクラップ5を融解させる。これにより、製鋼用アーク炉2によって製鋼が行われる。 In the steelmaking arc furnace 2, the electrodes 4 are arranged above the scrap 5 so as to be separated from each other. Then, an electric current is supplied to the electrode 4 to generate an arc discharge between the electrode 4 and the scrap 5, so that the scrap 5 charged into the furnace body 3 is melted by the heat of the discharge. As a result, steelmaking is performed by the steelmaking arc furnace 2.

なお、図1では図示を省略しているが、三相交流アーク炉では、三相交流の各相に対応する3本の電極4が設けられる。駆動装置6は、例えば、3本の電極4のそれぞれを個別に昇降する。各相の3本の電極4の動作は、実質的に同じである。従って、以下では、1つの相の1つの電極4の動作についてのみ説明を行う。 Although not shown in FIG. 1, in a three-phase AC arc furnace, three electrodes 4 corresponding to each phase of the three-phase AC are provided. The drive device 6 raises and lowers each of the three electrodes 4 individually, for example. The operation of the three electrodes 4 in each phase is substantially the same. Therefore, in the following, only the operation of one electrode 4 of one phase will be described.

変流器12は、炉用変圧器7の二次側と磁気的に結合している。これにより、変流器12は、電極4に供給される電流を検出する。電極4に供給される電流は、換言すれば、電極4とスクラップ5との間のアーク放電のアーク電流である。変流器12は、主幹制御装置16と接続されている。変流器12は、電極4に供給される電流の電流実測値Iを主幹制御装置16に入力する。変流器12は、実際には、各相の電流実測値Iを検出し、各相の電流実測値Iを主幹制御装置16に入力する。なお、電極4に供給される電流の検出は、変流器12に限ることなく、電極4に供給される電流を検出可能な任意の電流検出器でよい。 The current transformer 12 is magnetically coupled to the secondary side of the furnace transformer 7. As a result, the current transformer 12 detects the current supplied to the electrode 4. The current supplied to the electrode 4 is, in other words, the arc current of the arc discharge between the electrode 4 and the scrap 5. The current transformer 12 is connected to the main control device 16. The current transformer 12 inputs the measured current value I 1 of the current supplied to the electrode 4 to the main control device 16. The current transformer 12 actually detects the measured current value I 1 of each phase, and inputs the measured current value I 1 of each phase to the main control device 16. The current supplied to the electrode 4 is not limited to the current transformer 12, and may be any current detector capable of detecting the current supplied to the electrode 4.

変圧器14の一次側は、炉用変圧器7の二次側と接続されている。これにより、変圧器14は、電極4に印加される電圧を検出する。より詳しくは、変圧器14は、電極4とスクラップ5との間に印加される電圧を検出する。電極4に印加される電圧は、換言すれば、電極4とスクラップ5との間のアーク放電のアーク電圧である。変圧器14の二次側は、主幹制御装置16と接続されている。変圧器14は、電極4に印加される電圧の電圧実測値Vを主幹制御装置16に入力する。変圧器14は、実際には、各相の電圧実測値Vを検出し、各相の電圧実測値Vを主幹制御装置16に入力する。なお、電極4に印加される電圧の検出は、変圧器14に限ることなく、電極4に印加される電圧を検出可能な任意の電圧検出器でよい。 The primary side of the transformer 14 is connected to the secondary side of the furnace transformer 7. As a result, the transformer 14 detects the voltage applied to the electrode 4. More specifically, the transformer 14 detects the voltage applied between the electrode 4 and the scrap 5. The voltage applied to the electrode 4 is, in other words, the arc voltage of the arc discharge between the electrode 4 and the scrap 5. The secondary side of the transformer 14 is connected to the main control device 16. Transformer 14 inputs the voltage measured value V 1 of the voltage applied to the electrode 4 to the master controller unit 16. The transformer 14 actually detects the measured voltage value V 1 of each phase and inputs the measured voltage V 1 of each phase to the main control device 16. The voltage applied to the electrode 4 is not limited to the transformer 14, and any voltage detector capable of detecting the voltage applied to the electrode 4 may be used.

主幹制御装置16は、入力された電流実測値I及び電圧実測値Vを基に、電極4とスクラップ5との間のアーク放電のインピーダンスを計算する。そして、主幹制御装置16は、計算したインピーダンスを基に、駆動装置6による電極4の昇降を制御するための指令値を生成し、生成した指令値を駆動装置6に入力する。主幹制御装置16は、例えば、電極4の昇降の速度を表す速度基準信号を指令値として生成し、駆動装置6に入力する。駆動装置6は、入力された速度基準信号に応じた速度となるように、電極4を昇降する。このように、アーク炉用電極昇降装置10は、製鋼用アーク炉2に用いられ、アーク放電を行うための電極4を昇降する駆動装置6と接続され、駆動装置6による電極4の昇降を制御する。 The main control device 16 calculates the impedance of the arc discharge between the electrode 4 and the scrap 5 based on the input current measured value I 1 and the voltage measured value V 1. Then, the main control device 16 generates a command value for controlling the elevation of the electrode 4 by the drive device 6 based on the calculated impedance, and inputs the generated command value to the drive device 6. For example, the main control device 16 generates a speed reference signal representing the ascending / descending speed of the electrode 4 as a command value and inputs it to the drive device 6. The drive device 6 raises and lowers the electrode 4 so as to have a speed corresponding to the input speed reference signal. As described above, the arc furnace electrode elevating device 10 is used in the steelmaking arc furnace 2 and is connected to the drive device 6 that elevates and elevates the electrode 4 for performing arc discharge, and controls the elevating and lowering of the electrode 4 by the drive device 6. do.

主幹制御装置16は、例えば、インピーダンスが実質的に一定となるように速度基準信号を生成する。換言すれば、主幹制御装置16は、電極4とスクラップ5との間の距離が実質的に一定となるように速度基準信号を生成する。主幹制御装置16は、電極4とスクラップ5との間の距離が実質的に一定となるように、駆動装置6による電極4の昇降動作を制御する。これにより、電極4とスクラップ5との間において、アーク切れや過電流状態の発生を抑制し、安定したアーク放電を行うことができる。 The main controller 16 generates, for example, a speed reference signal so that the impedance is substantially constant. In other words, the main controller 16 generates a speed reference signal so that the distance between the electrode 4 and the scrap 5 is substantially constant. The main control device 16 controls the raising and lowering operation of the electrode 4 by the driving device 6 so that the distance between the electrode 4 and the scrap 5 is substantially constant. As a result, it is possible to suppress the occurrence of arc breakage and overcurrent state between the electrode 4 and the scrap 5, and perform stable arc discharge.

なお、主幹制御装置16の生成する指令値は、速度基準信号に限ることなく、インピーダンス(電極4とスクラップ5との間の距離)を実質的に一定に制御することができる任意の指令値でよい。指令値は、例えば、駆動装置6の構成などに応じて適宜設定すればよい。 The command value generated by the main control device 16 is not limited to the speed reference signal, but is an arbitrary command value capable of controlling the impedance (distance between the electrode 4 and the scrap 5) substantially constantly. good. The command value may be appropriately set according to, for example, the configuration of the drive device 6.

主幹制御装置16は、電流電圧検出部31と、電流電圧設定部32と、インピーダンス偏差算出部33と、インピーダンス一定制御部34と、炉況判定部35と、感度不感帯自動設定部36と、指令値生成部37と、を有する。 The main control device 16 includes a current / voltage detection unit 31, a current / voltage setting unit 32, an impedance deviation calculation unit 33, an impedance constant control unit 34, a furnace condition determination unit 35, a sensitivity dead zone automatic setting unit 36, and a command. It has a value generation unit 37 and.

電流電圧検出部31は、変流器12からの入力に基づいて電流実測値Iを検出するとともに、変圧器14からの入力に基づいて電圧実測値Vを検出する。 The current-voltage detection unit 31 detects the measured current value I 1 based on the input from the current transformer 12, and also detects the measured voltage V 1 based on the input from the transformer 14.

電流電圧設定部32は、電極4に供給される電流の基準となる電流設定値Iの設定を可能にするとともに、電極4に印加される電圧の基準となる電圧設定値Vの設定を可能にする。電流電圧設定部32は、例えば、オペレータなどによる手動操作を受け付ける操作部を有し、操作部の操作に応じて電流設定値I及び電圧設定値Vを設定する。換言すれば、電流電圧設定部32は、操作部の操作によって入力された電流値及び電圧値をそれぞれ電流設定値I及び電圧設定値Vとして設定する。 The current-voltage setting unit 32 enables the setting of the current setting value I 2 which is the reference of the current supplied to the electrode 4, and also sets the voltage setting value V 2 which is the reference of the voltage applied to the electrode 4. to enable. The current / voltage setting unit 32 has, for example, an operation unit that accepts a manual operation by an operator or the like, and sets the current setting value I 2 and the voltage setting value V 2 according to the operation of the operation unit. In other words, the current / voltage setting unit 32 sets the current value and the voltage value input by the operation of the operation unit as the current set value I 2 and the voltage set value V 2 , respectively.

電流電圧設定部32の構成は、手動操作によって電流設定値I及び電圧設定値Vを設定する構成に限定されるものではない。電流電圧設定部32は、例えば、ネットワークなどを介して外部機器と接続され、外部機器からの入力に基づいて電流設定値I及び電圧設定値Vを設定する構成などでもよい。 The configuration of the current / voltage setting unit 32 is not limited to the configuration in which the current set value I 2 and the voltage set value V 2 are set by manual operation. The current / voltage setting unit 32 may be connected to an external device via a network or the like, and may set the current set value I 2 and the voltage set value V 2 based on the input from the external device.

インピーダンス偏差算出部33は、電流電圧検出部31及び電流電圧設定部32と接続されている。電流電圧検出部31は、検出した電流実測値Iと電圧実測値Vとをインピーダンス偏差算出部33に入力する。電流電圧設定部32は、設定した電流設定値Iと電圧設定値Vとをインピーダンス偏差算出部33に入力する。 The impedance deviation calculation unit 33 is connected to the current / voltage detection unit 31 and the current / voltage setting unit 32. The current / voltage detection unit 31 inputs the detected current actual measurement value I 1 and the voltage actual measurement value V 1 to the impedance deviation calculation unit 33. The current / voltage setting unit 32 inputs the set current set value I 2 and the voltage set value V 2 to the impedance deviation calculation unit 33.

インピーダンス偏差算出部33は、入力された電流実測値I、電圧実測値V、電流設定値I、及び電圧設定値Vからインピーダンス偏差Zを算出する。インピーダンス偏差算出部33は、電流実測値Iと電圧実測値Vから求められるアーク放電の実測インピーダンスと電流設定値Iと電圧設定値Vから求められるアーク放電の設定インピーダンスとのインピーダンス偏差Zを算出する。インピーダンス偏差算出部33は、例えば、Z=V/I−V/Iにより、インピーダンス偏差Zを算出する。 The impedance deviation calculation unit 33 calculates the impedance deviation Z D from the input current measured value I 1 , the voltage measured value V 1 , the current set value I 2 , and the voltage set value V 2 . The impedance deviation calculation unit 33 determines the impedance deviation between the measured impedance of the arc discharge obtained from the measured current value I 1 and the measured voltage V 1 and the set impedance of the arc discharge obtained from the current set value I 2 and the voltage set value V 2. Calculate Z D. Impedance deviation calculation unit 33, for example, by Z D = V 1 / I 1 -V 2 / I 2, and calculates the impedance deviation Z D.

インピーダンス偏差算出部33は、インピーダンス一定制御部34及び炉況判定部35と接続されている。インピーダンス偏差算出部33は、算出したインピーダンス偏差Zをインピーダンス一定制御部34及び炉況判定部35に入力する。 The impedance deviation calculation unit 33 is connected to the impedance constant control unit 34 and the furnace condition determination unit 35. The impedance deviation calculation unit 33 inputs the calculated impedance deviation Z D to the impedance constant control unit 34 and the furnace condition determination unit 35.

インピーダンス一定制御部34は、入力されたインピーダンス偏差Zを基に、実測インピーダンス(V/I)が設定インピーダンス(V/I)に追従するように駆動装置6(電極4の高さ)を制御するための制御信号を生成する。インピーダンス一定制御部34は、例えば、VVVF制御などによって、インピーダンス偏差Zに基づく制御信号を生成する。インピーダンス一定制御部34は、指令値生成部37と接続されている。インピーダンス一定制御部34は、生成した制御信号を指令値生成部37に入力する。 Based on the input impedance deviation Z D , the constant impedance control unit 34 drives the drive device 6 (the height of the electrode 4) so that the measured impedance (V 1 / I 1 ) follows the set impedance (V 2 / I 2). Generates a control signal to control. Impedance stabilization controller 34, for example, by VVVF control, generates a control signal based on the impedance difference Z D. The constant impedance control unit 34 is connected to the command value generation unit 37. The constant impedance control unit 34 inputs the generated control signal to the command value generation unit 37.

炉況判定部35は、入力されたインピーダンス偏差Zを基に、製鋼用アーク炉2内の状況(炉況)を判定する。炉況判定部35は、例えば、インピーダンス偏差Z及びインピーダンス偏差Zの継続した時間によって、製鋼用アーク炉2内の状況を判定する。製鋼用アーク炉2内の状況とは、例えば、溶解期、ボーリング期、精錬期など、製鋼用アーク炉2によるスクラップ5の溶解工程に関する状況である。炉況判定部35は、感度不感帯自動設定部36と接続されている。炉況判定部35は、製鋼用アーク炉2内の状況の判定結果を感度不感帯自動設定部36に入力する。 Ro況determination unit 35 based on the impedance difference Z D input, determines the status (Ro況) of steel-making arc furnace 2. Ro況determination unit 35 determines, for example, by continued time of the impedance deviation Z D and the impedance deviation Z D, the status of the steel-making arc furnace 2. The situation in the steelmaking arc furnace 2 is, for example, a situation related to a melting process of scrap 5 by the steelmaking arc furnace 2 such as a melting period, a boring period, and a refining period. The furnace condition determination unit 35 is connected to the sensitivity dead zone automatic setting unit 36. The furnace condition determination unit 35 inputs the determination result of the condition in the steelmaking arc furnace 2 to the sensitivity dead zone automatic setting unit 36.

感度不感帯自動設定部36は、入力された製鋼用アーク炉2内の状況の判定結果を基に、電極4の昇降駆動の感度及び不感帯を自動的に設定する。感度は、例えば、インピーダンス一定制御部34の出力を100%とする比例ゲインである。不感帯は、指令値生成部37で生成される指令値を0%に設定するインピーダンス偏差Zの範囲を表す。このように、感度及び不感帯を設定することにより、電極4の過敏な昇降動作を抑制することができる。感度不感帯自動設定部36は、指令値生成部37と接続されている。感度不感帯自動設定部36は、設定した感度及び不感帯を指令値生成部37に入力する。 The sensitivity dead zone automatic setting unit 36 automatically sets the sensitivity and the dead zone of the ascending / descending drive of the electrode 4 based on the input determination result of the situation in the steelmaking arc furnace 2. The sensitivity is, for example, a proportional gain with the output of the constant impedance control unit 34 as 100%. The dead zone represents the range of the impedance deviation Z D that sets the command value generated by the command value generation unit 37 to 0%. By setting the sensitivity and the dead zone in this way, it is possible to suppress the sensitive ascending / descending operation of the electrode 4. The sensitivity dead zone automatic setting unit 36 is connected to the command value generation unit 37. The sensitivity dead zone automatic setting unit 36 inputs the set sensitivity and dead zone to the command value generation unit 37.

指令値生成部37は、インピーダンス一定制御部34から入力された制御信号と、感度不感帯自動設定部36から入力された感度及び不感帯と、を基に、駆動装置6に入力する指令値を生成し、生成した指令値を駆動装置6に入力する。指令値生成部37は、例えば、入力された制御信号と感度と不感帯とを基に、速度基準信号を生成し、速度基準信号を駆動装置6に入力する。 The command value generation unit 37 generates a command value to be input to the drive device 6 based on the control signal input from the constant impedance control unit 34 and the sensitivity and dead zone input from the sensitivity dead zone automatic setting unit 36. , The generated command value is input to the drive device 6. The command value generation unit 37 generates, for example, a speed reference signal based on the input control signal, sensitivity, and dead zone, and inputs the speed reference signal to the drive device 6.

図2は、指令値生成部の動作の一例を模式的に表すグラフ図である。
図2に表したように、指令値生成部37は、入力された感度Sと不感帯Snとを基に、感度関数Fsを生成する。感度Sは、例えば、インピーダンス偏差Zが100%の時の最大値(S)、及びインピーダンス偏差Zが−100%の時の最小値(−S)を表す。指令値生成部37は、例えば、不感帯Snの上限値と最大値Sとを結ぶ一次関数、及び不感帯Snの下限値と最小値−Sとを結ぶ一次関数により、感度関数Fsを生成する。
FIG. 2 is a graph diagram schematically showing an example of the operation of the command value generation unit.
As shown in FIG. 2, the command value generation unit 37 generates the sensitivity function Fs based on the input sensitivity S and the dead zone Sn. Sensitivity S represents, for example, the maximum value when the impedance deviation Z D is 100% (S), and the impedance deviation Z D is the minimum value when the 100% of (-S). The command value generation unit 37 generates the sensitivity function Fs by, for example, a linear function connecting the upper limit value of the dead zone Sn and the maximum value S, and a linear function connecting the lower limit value of the dead zone Sn and the minimum value −S.

指令値生成部37は、感度関数Fsを生成した後、インピーダンス偏差算出部33で算出されたインピーダンス偏差Zと感度関数Fsとに基づいて、比例ゲインを決定する。例えば、図2に表した例において、インピーダンス偏差算出部33で算出されたインピーダンス偏差Zが、−50%であった場合、指令値生成部37は、−50%を比例ゲインとして決定する。 After generating the sensitivity function Fs, the command value generation unit 37 determines the proportional gain based on the impedance deviation Z D calculated by the impedance deviation calculation unit 33 and the sensitivity function Fs. For example, in the example shown in FIG. 2, when the impedance deviation Z D calculated by the impedance deviation calculation unit 33 is −50%, the command value generation unit 37 determines −50% as the proportional gain.

そして、指令値生成部37は、比例ゲインを決定した後、インピーダンス一定制御部34から入力された制御信号に比例ゲインを乗算することにより、駆動装置6に入力する指令値(速度基準信号)を生成する。 Then, the command value generation unit 37 determines the proportional gain, and then multiplies the control signal input from the constant impedance control unit 34 by the proportional gain to obtain the command value (speed reference signal) input to the drive device 6. Generate.

なお、図2において、インピーダンス偏差Zの正側は、電極4の上昇する方向に対応する。すなわち、この例では、電極4の上昇する側にのみ不感帯Snが設定されている。不感帯Snは、インピーダンス偏差Zの0%を基準に、上昇側及び下降側の双方に設定してもよい。不感帯Snは、インピーダンス偏差Zの0%を基準とする所定の範囲に設定されていればよい。但し、不感帯Snは、少なくとも上昇側に設定されていることが好ましい。これにより、電極4の過度の上昇によるアーク切れを抑制することができる。 In FIG. 2, the positive side of the impedance deviation Z D corresponds to the rising direction of the electrode 4. That is, in this example, the dead zone Sn is set only on the rising side of the electrode 4. Dead zone Sn is based on the 0% of the impedance deviation Z D, it may be set on both the rising side and the falling side. The dead zone Sn may be set in a predetermined range based on 0% of the impedance deviation Z D. However, it is preferable that the dead zone Sn is set to at least the rising side. As a result, it is possible to suppress the arc breakage due to the excessive rise of the electrode 4.

図3は、炉況判定部の動作の一例を模式的に表す表である。
図3に表したように、炉況判定部35は、例えば、インピーダンス偏差Zと、インピーダンス偏差Zの継続時間と、製鋼用アーク炉2内の状況と、を関連付けたテーブルデータを有する。
FIG. 3 is a table schematically showing an example of the operation of the furnace condition determination unit.
As shown in FIG. 3, Ro況determination unit 35 has, for example, the impedance variation Z D, and the duration of the impedance deviation Z D, and status of steelmaking arc furnace 2, a table data that associates.

炉況判定部35は、例えば、操業を開始すると、製鋼用アーク炉2内の状況を「溶解期1」と判定する。炉況判定部35は、インピーダンス偏差Zがa以上の状態が、Ta秒継続した場合に、「溶解期1」が終了し、「溶解期2」に移行したと判定する。そして、炉況判定部35は、インピーダンス偏差Zがb以上a未満の状態が、Ta秒継続した場合に、「溶解期2」が終了し、「溶解期3」に移行したと判定する。炉況判定部35は、以下、同様の処理を行うことにより、インピーダンス偏差Zとインピーダンス偏差Zの継続時間とを基に、製鋼用アーク炉2内の状況を判定する。なお、インピーダンス偏差Zは、操業が進むに従って小さくなる。従って、bは、aよりも小さく、cは、bよりも小さい。 For example, when the operation is started, the furnace condition determination unit 35 determines that the condition inside the steelmaking arc furnace 2 is “melting period 1”. The furnace condition determination unit 35 determines that the "dissolution period 1" has ended and the process has shifted to the "dissolution period 2" when the state in which the impedance deviation Z D is a 1 or more continues for Ta 1 second. Then, the furnace condition determination unit 35 states that when the impedance deviation Z D is b 1 or more and less than a 1 for Ta 2 seconds, the “dissolution period 2” ends and the process shifts to the “dissolution period 3”. judge. The furnace condition determination unit 35 determines the condition inside the steelmaking arc furnace 2 based on the impedance deviation Z D and the duration of the impedance deviation Z D by performing the same processing thereafter. The impedance deviation Z D becomes smaller as the operation progresses. Therefore, b 1 is smaller than a 1 and c 1 is smaller than b 1.

図4は、感度不感帯自動設定部の動作の一例を模式的に表す表である。
図4に表したように、感度不感帯自動設定部36は、例えば、製鋼用アーク炉2内の状況と、感度と、不感帯と、を関連付けたテーブルデータを有する。感度不感帯自動設定部36は、炉況判定部35から入力された判定結果を基に、テーブルデータを参照する。そして、感度不感帯自動設定部36は、製鋼用アーク炉2内の状況に関連付けられた感度及び不感帯をテーブルデータから読み出すことにより、感度及び不感帯を自動的に設定する。感度不感帯自動設定部36が自動的に設定する感度は、前述のように、例えば、感度関数Fsを生成するための最大値(最小値)である。
FIG. 4 is a table schematically showing an example of the operation of the sensitivity dead zone automatic setting unit.
As shown in FIG. 4, the sensitivity dead zone automatic setting unit 36 has, for example, table data in which the situation in the steelmaking arc furnace 2, the sensitivity, and the dead zone are associated with each other. The sensitivity dead zone automatic setting unit 36 refers to the table data based on the determination result input from the furnace condition determination unit 35. Then, the sensitivity dead zone automatic setting unit 36 automatically sets the sensitivity and dead zone by reading the sensitivity and dead zone associated with the situation in the steelmaking arc furnace 2 from the table data. As described above, the sensitivity automatically set by the sensitivity dead zone automatic setting unit 36 is, for example, the maximum value (minimum value) for generating the sensitivity function Fs.

感度は、例えば、操業が進むに従って大きくなる。従って、例えば、図4の例においては、xa1、xa2、xa3の順に大きくなる。一方、不感帯は、例えば、操業が進むに従って小さくなる。従って、例えば、図4の例においては、ya1、ya2、ya3の順に小さくなる。但し、感度及び不感帯の設定は、上記に限ることなく、製鋼用アーク炉2内の状況に応じて適宜設定すればよい。 Sensitivity increases, for example, as the operation progresses. Therefore, for example, in the example of FIG. 4 , the values increase in the order of x a1 , x a2 , and x a3. On the other hand, the dead zone becomes smaller as the operation progresses, for example. Thus, for example, in the example of FIG. 4, it decreases in the order of y a1, y a2, y a3 . However, the sensitivity and the dead zone are not limited to the above, and may be appropriately set according to the situation in the steelmaking arc furnace 2.

図5は、実施形態に係るアーク炉用電極昇降装置の動作の一例を模式的に表すフローチャートである。
図5に表したように、アーク炉用電極昇降装置10は、運転指令の入力に応じて製鋼用アーク炉2の電極4の昇降駆動を開始する(図5のステップS1)。
FIG. 5 is a flowchart schematically showing an example of the operation of the electrode elevating device for an arc furnace according to the embodiment.
As shown in FIG. 5, the arc furnace electrode elevating device 10 starts the elevating drive of the electrode 4 of the steelmaking arc furnace 2 in response to the input of the operation command (step S1 in FIG. 5).

アーク炉用電極昇降装置10において昇降駆動を開始すると、電流電圧検出部31が、変流器12からの入力に基づいて電流実測値Iを検出するとともに、変圧器14からの入力に基づいて電圧実測値Vを検出し、検出した電流実測値I及び電圧実測値Vをインピーダンス偏差算出部33に入力する(図5のステップS2)。 When the elevating drive of the electrode elevating device 10 for an arc furnace is started, the current / voltage detection unit 31 detects the measured current value I 1 based on the input from the current transformer 12, and is based on the input from the transformer 14. The voltage measurement value V 1 is detected, and the detected current measurement value I 1 and the voltage measurement value V 1 are input to the impedance deviation calculation unit 33 (step S2 in FIG. 5).

また、電流電圧設定部32によって電流設定値I及び電圧設定値Vが設定され、設定された電流設定値I及び電圧設定値Vがインピーダンス偏差算出部33に入力される(図5のステップS3)。 Further, the current set value I 2 and the voltage set value V 2 are set by the current / voltage setting unit 32, and the set current set value I 2 and the voltage set value V 2 are input to the impedance deviation calculation unit 33 (FIG. 5). Step S3).

インピーダンス偏差算出部33は、入力された電流実測値I、電圧実測値V、電流設定値I、及び電圧設定値Vからインピーダンス偏差Zを算出し、算出したインピーダンス偏差Zをインピーダンス一定制御部34及び炉況判定部35に入力する(図5のステップS4)。 The impedance deviation calculation unit 33 calculates the impedance deviation Z D from the input current measured value I 1 , the voltage measured value V 1 , the current set value I 2 , and the voltage set value V 2 , and calculates the calculated impedance deviation Z D. Inputs are made to the constant impedance control unit 34 and the furnace condition determination unit 35 (step S4 in FIG. 5).

インピーダンス一定制御部34は、入力されたインピーダンス偏差Zを基に、実測インピーダンス(V/I)が設定インピーダンス(V/I)に追従するように駆動装置6を制御するための制御信号を生成し、生成した制御信号を指令値生成部37に入力する(図5のステップS5)。 The constant impedance control unit 34 controls the drive device 6 so that the measured impedance (V 1 / I 1 ) follows the set impedance (V 2 / I 2 ) based on the input impedance deviation Z D. A control signal is generated, and the generated control signal is input to the command value generation unit 37 (step S5 in FIG. 5).

炉況判定部35は、入力されたインピーダンス偏差Zを基に、製鋼用アーク炉2内の状況を判定し、判定結果を感度不感帯自動設定部36に入力する(図5のステップS6)。炉況判定部35は、例えば、前述のように、入力されたインピーダンス偏差Zと、インピーダンス偏差Zの継続時間と、を基に、テーブルデータを参照することにより、製鋼用アーク炉2内の状況を判定する。 Ro況determination unit 35 based on the impedance difference Z D input, determines the status of the steel-making arc furnace 2, and inputs the determination result to the sensitivity deadband automatic setting unit 36 (step S6 in FIG. 5). The furnace condition determination unit 35, for example, in the steelmaking arc furnace 2 by referring to the table data based on the input impedance deviation Z D and the duration of the impedance deviation Z D, as described above. Judge the situation of.

感度不感帯自動設定部36は、入力された製鋼用アーク炉2内の状況の判定結果を基に、電極4の昇降駆動の感度及び不感帯を自動的に設定し、設定した感度及び不感帯を指令値生成部37に入力する(図5のステップS7、S8)。感度不感帯自動設定部36は、例えば、前述のように、入力された製鋼用アーク炉2内の状況を基に、テーブルデータを参照することにより、製鋼用アーク炉2内の状況に関連付けられた感度及び不感帯を自動的に設定する。 The sensitivity dead zone automatic setting unit 36 automatically sets the sensitivity and dead zone of the ascending / descending drive of the electrode 4 based on the input determination result of the situation in the steelmaking arc furnace 2, and sets the set sensitivity and dead zone as command values. Input to the generation unit 37 (steps S7 and S8 in FIG. 5). The sensitivity dead zone automatic setting unit 36 is associated with the situation in the steelmaking arc furnace 2 by referring to the table data based on the input situation in the steelmaking arc furnace 2 as described above. The sensitivity and dead zone are set automatically.

指令値生成部37は、インピーダンス一定制御部34から入力された制御信号と、感度不感帯自動設定部36から入力された感度及び不感帯と、を基に、駆動装置6に入力する指令値を生成し、生成した指令値を駆動装置6に入力する(図5のステップS9)。 The command value generation unit 37 generates a command value to be input to the drive device 6 based on the control signal input from the constant impedance control unit 34 and the sensitivity and dead zone input from the sensitivity dead zone automatic setting unit 36. , The generated command value is input to the drive device 6 (step S9 in FIG. 5).

指令値生成部37は、例えば、前述のように、入力された感度Sと不感帯Snとを基に、感度関数Fsを生成し、インピーダンス偏差算出部33で算出されたインピーダンス偏差Zと感度関数Fsとに基づいて、比例ゲインを決定し、インピーダンス一定制御部34から入力された制御信号に比例ゲインを乗算することにより、指令値を生成する。 For example, as described above, the command value generation unit 37 generates a sensitivity function Fs based on the input sensitivity S and the dead zone Sn, and the impedance deviation Z D and the sensitivity function calculated by the impedance deviation calculation unit 33. A command value is generated by determining the proportional gain based on Fs and multiplying the control signal input from the constant impedance control unit 34 by the proportional gain.

駆動装置6は、入力された指令値に基づいて電極4を昇降する。これにより、電流電圧設定部32で設定した電流設定値I及び電圧設定値Vに基づいて、アーク放電のインピーダンスが一定となるように電極4とスクラップ5との間の距離(電極4の高さ)が制御される。以下、アーク炉用電極昇降装置10は、操業終了の指令が入力されるまで、上記のステップS2〜S9の処理を繰り返す(図5のステップS10)。操業の終了は、例えば、炉況判定部35による製鋼用アーク炉2内の状況の判定結果に基づいて、自動的に判定してもよい。 The drive device 6 moves the electrode 4 up and down based on the input command value. As a result, the distance between the electrode 4 and the scrap 5 (of the electrode 4) so that the impedance of the arc discharge becomes constant based on the current set value I 2 and the voltage set value V 2 set by the current / voltage setting unit 32. Height) is controlled. Hereinafter, the arc furnace electrode elevating device 10 repeats the above steps S2 to S9 until a command to end the operation is input (step S10 in FIG. 5). The end of the operation may be automatically determined, for example, based on the determination result of the condition in the steelmaking arc furnace 2 by the furnace condition determination unit 35.

以上、説明したように、本実施形態に係るアーク炉用電極昇降装置10では、炉況判定部35が、インピーダンス偏差Zを基に、製鋼用アーク炉2内の状況を判定し、感度不感帯自動設定部36が、製鋼用アーク炉2内の状況の判定結果を基に、電極4の昇降駆動の感度及び不感帯を自動的に設定する。 As described above, in the arc furnace electrode lifting device 10 according to the present embodiment, Ro況determination unit 35, based on the impedance difference Z D, to determine the status of the steel-making arc furnace 2, the sensitivity deadband The automatic setting unit 36 automatically sets the sensitivity and dead zone of the ascending / descending drive of the electrode 4 based on the determination result of the situation in the steelmaking arc furnace 2.

これにより、製鋼用アーク炉2内の状況に対して最適ではない感度及び不感帯が設定されてしまうことを抑制することができるとともに、感度及び不感帯の設定の変更に時間がかかってしまうことなども抑制することができる。従って、電極4の昇降動作の感度及び不感帯を簡単且つ確実に設定可能なアーク炉用電極昇降装置10を提供することができる。 As a result, it is possible to prevent the sensitivity and dead zone from being set that are not optimal for the situation inside the steelmaking arc furnace 2, and it also takes time to change the sensitivity and dead zone settings. It can be suppressed. Therefore, it is possible to provide an electrode elevating device 10 for an arc furnace that can easily and surely set the sensitivity and dead zone of the elevating operation of the electrode 4.

以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他のさまざまな形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明およびその等価物の範囲に含まれる。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。 Although some embodiments of the present invention have been described above, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other embodiments, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the scope of the invention and its equivalents described in the claims. Moreover, each of the above-described embodiments can be implemented in combination with each other.

2 製鋼用アーク炉、 3 炉体、 4 電極、 5 スクラップ、 6 駆動装置、 7 炉用変圧器、 10 アーク炉用電極昇降装置、 12 変流器、 14 変圧器、 16 主幹制御装置、 31 電流電圧検出部、 32 電流電圧設定部、 33 インピーダンス偏差算出部、 34 インピーダンス一定制御部、 35 炉況判定部、 36 感度不感帯自動設定部、 37 指令値生成部 2 Arc furnace for steelmaking, 3 Reactor body, 4 Electrodes, 5 Scrap, 6 Drive device, 7 Transformer for furnace, 10 Electrode elevating device for arc furnace, 12 Transformer, 14 Transformer, 16 Main controller, 31 Current Voltage detection unit, 32 Current / voltage setting unit, 33 Impedance deviation calculation unit, 34 Constant impedance control unit, 35 Arc furnace condition determination unit, 36 Sensitivity dead zone automatic setting unit, 37 Command value generation unit

Claims (3)

製鋼用アーク炉に用いられ、アーク放電を行うための電極を昇降する駆動装置と接続され、前記駆動装置による前記電極の昇降を制御するアーク炉用電極昇降装置において、
前記電極に供給される電流の電流実測値を検出するとともに、前記電極に印加される電圧の電圧実測値を検出する電流電圧検出部と、
前記電極に供給される電流の基準となる電流設定値の設定を可能にするとともに、前記電極に印加される電圧の基準となる電圧設定値の設定を可能にする電流電圧設定部と、
前記電流実測値と前記電圧実測値から求められる前記アーク放電の実測インピーダンスと前記電流設定値と前記電圧設定値から求められる前記アーク放電の設定インピーダンスとのインピーダンス偏差を算出するインピーダンス偏差算出部と、
前記インピーダンス偏差を基に、前記実測インピーダンスが前記設定インピーダンスに追従するように前記駆動装置を制御するための制御信号を生成するインピーダンス一定制御部と、
前記インピーダンス偏差を基に、前記製鋼用アーク炉内の状況を判定する炉況判定部と、
前記製鋼用アーク炉内の状況の判定結果を基に、前記電極の昇降駆動の感度及び不感帯を自動的に設定する感度不感帯自動設定部と、
前記制御信号と、設定された前記感度及び不感帯と、を基に、前記駆動装置に入力する指令値を生成し、生成した前記指令値を前記駆動装置に入力する指令値生成部と、
を備えたアーク炉用電極昇降装置。
In an arc furnace electrode elevating device used in an arc furnace for steelmaking, which is connected to a drive device for elevating and lowering electrodes for performing arc discharge and controls the elevating and lowering of the electrodes by the drive device.
A current-voltage detector that detects the measured current value of the current supplied to the electrode and also detects the measured voltage of the voltage applied to the electrode.
A current-voltage setting unit that enables setting of a current setting value that serves as a reference for the current supplied to the electrode and a voltage setting value that serves as a reference for the voltage applied to the electrode.
An impedance deviation calculation unit that calculates the impedance deviation between the measured impedance of the arc discharge obtained from the measured current value and the measured voltage value, the set impedance of the arc discharge obtained from the current set value, and the set impedance of the arc discharge obtained from the voltage set value.
A constant impedance control unit that generates a control signal for controlling the drive device so that the measured impedance follows the set impedance based on the impedance deviation.
Based on the impedance deviation, a furnace condition determination unit that determines the condition inside the steelmaking arc furnace, and a furnace condition determination unit.
Based on the determination result of the situation in the steelmaking arc furnace, the sensitivity dead zone automatic setting unit that automatically sets the sensitivity and dead zone of the ascending / descending drive of the electrode, and the sensitivity dead zone automatic setting unit.
A command value generator that generates a command value to be input to the drive device based on the control signal and the set sensitivity and dead zone, and inputs the generated command value to the drive device.
Electrode lifting device for arc furnaces.
前記炉況判定部は、前記インピーダンス偏差と、前記インピーダンス偏差の継続時間と、前記製鋼用アーク炉内の状況と、を関連付けたテーブルデータを有し、算出された前記インピーダンス偏差と、前記インピーダンス偏差の継続時間と、を基に、前記テーブルデータを参照することにより、前記製鋼用アーク炉内の状況を判定する請求項1記載のアーク炉用電極昇降装置。 The furnace condition determination unit has table data associating the impedance deviation, the duration of the impedance deviation, and the situation in the steelmaking arc furnace, and the calculated impedance deviation and the impedance deviation. The arc furnace electrode elevating device according to claim 1, wherein the state in the steelmaking arc furnace is determined by referring to the table data based on the duration of the above. 前記感度不感帯自動設定部は、前記製鋼用アーク炉内の状況と、前記感度及び不感帯と、を関連付けたテーブルデータを有し、前記炉況判定部の判定結果を基に、前記テーブルデータを参照することにより、前記感度及び不感帯を自動的に設定する請求項1又は2に記載のアーク炉用電極昇降装置。 The sensitivity dead zone automatic setting unit has table data in which the situation in the steelmaking arc furnace is associated with the sensitivity and the dead zone, and the table data is referred to based on the determination result of the furnace condition determination unit. The electrode elevating device for an arc furnace according to claim 1 or 2, wherein the sensitivity and the dead zone are automatically set.
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