JPH02101381A - アーク炉における溶解状況検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はアーク炉における装入原料の溶解状況を検出す
る方法に関するものである。

（従来の技術） 近年、アーク炉の操業において、適切な操炉運転による
省エネルギー、生産性の向上あるいは省力化のため、一
連の操炉作業を自動化することが従来に増して要求され
ている。

上記の目的のためには、アーク炉内の装入原料の溶解量
、溶解状況にあわせて、アーク電圧、アーク電流１適電
時間を設定する必要がある。その−例として、装入原料
が炉壁の一部を構成する水冷パネル表面に存在する間は
、迅速溶解、電源回路ジュール損失の抑制を目的とし、
アーク電流を小さくし高電力のロングアーク操業を行い
、溶解が進み水冷パネル表面が露出した以降は、アーク
輻射熱の水冷パネルからの抜熱の抑制のためショートア
ーク操業を行うことにより、電力効率良く溶解すること
が挙げられる。

したがって、装入原料の溶解状況を的確に検出すること
が重要となる。溶解状況検出法としては、アーク炉ホッ
トスポット部の水冷パネル内壁面温度および水冷パネル
冷却水の上昇温度による方法が特公昭５１−１８８８２
号公報により知られている。また、アーク放電音、アー
ク光量、動的リアクタンスによる溶解状況検出法がそれ
ぞれ特公昭５５−１７３１４号、特公昭５５−３５５２
４号、特開昭５２−４２４０３号の各公報により知られ
ている。

（発明が解決しようとする課題） 前記従来技術において、水冷パネル冷却水の上昇温度に
よる方法では、装入原料の溶解状況とは直接相関関係の
小さい炉内雰囲気温度上昇による熱伝達分および炉体潜
熱の放出分が水冷パネルの冷却水温度の上昇に寄与し、
これらの冷却水温度への影響は溶解チャンスごとに異な
る。このため、スクラップの溶解状況を正確に検出する
ことができなかった。

アーク放電音による方法は、アーク柱の届かない炉壁部
位の装入原料の溶解状況とアーク放電音との関連がなく
、この部位の装入原料の溶解状況を検出することができ
なかった。

本発明には、アーク炉における装入原料の溶解状況を的
確に検出する方法を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段） 本発明は、アーク炉における装入原料の溶解過程におい
て、該アーク炉の炉壁の振動を周波数解析して得たパワ
ースペクトルから電源周波数±１０）ＩＺおよび該電源
周波数の高調波±１０Ｈｚの範囲のパワースペクトル成
分を除去した残りのノ＼ワースベクトル成分の和の時間
積算値を求め、該積算値に基づいて装入原料溶解状況を
検出することを特徴とするアーク炉における溶解状況検
出方法である。

（作用、実施例） 本発明では、装入原料が崩れ落ちるときの衝撃をアーク
炉の炉壁の振動として検出し、装入原料の溶解状況を検
知する。したがって、溶解チャンスごとに異なる炉体（
■熱や炉内雰囲気の温度の影響を受けない。

まず、装入原料の崩れ落ちを検知する方法について述べ
る。

第１図に例示するように、アーク炉の炉壁３の外側に振
動検出器４を設置し、炉壁３の振動を電気信号として検
出する。検出された信号は、電気信号増幅器５により炉
壁の変位の加速度と比例した電気信号に増幅される。炉
壁振動を炉壁の変位の加速度で検出する外、炉壁の変位
または炉壁の変位の速度として検出しても、各々に換算
できるので、同等の検出効果を達成できる。

この電気信号を周波数解析装置６でフーリエ変換し、第
２図に示すようなパワースペクトルを得る。横軸は振動
の周波数、縦軸は各周波数における炉壁の変位の加速度
の二乗に相当する電気信号を示している。第２図（ａ）
は装入原料の崩れ落ちが少ないときのパワースペクトル
を示し、第２図（ｂ）は装入原料が崩れ落ち、炉壁の振
動が激しいときのパワースペクトルを示している。第２
図に例示したパワースペクトルは、周波数解析において
周波数分解能を１０Ｈｚとしているが、これをより小さ
い周波数分解能で解析してもほぼ同様のものが得られる
。

前述したパワースペクトルを、装入原料の溶解過程にお
いである時間インターバル毎に観察すれば装入原料の゛
崩れ落ちの時期が検知できるが、装入原料の溶解状況を
検知することは難しい。次に、溶解状況を検知する方法
について述べる。

まず、周波数解析を実行した時間内で崩れ落ちた装入原
料を定量化する指標として、各周波数のパワースペクト
ル成分の和を求める。このとき、電源周波数±１０１（
Ｚおよび該電源周波数の高調波±ｌ０Ｈｚの範囲のパワ
ースペクトル成分は除去する。その理由は、第２図に例
示したパワースペクトルのように、電源周波数が６０Ｈ
ｚであるアーク炉の事例では、６０Ｈｚおよびその高調
波（１２０Ｈｚ、　　１８０　Ｈｚ、　　２４０　Ｈｚ
、　”ｌのパワースペクトル成分はアーク放電による炉
壁の振動成分が支配的であり、装入原料の崩れ落ちと相
関のないアーク放電の形態およびアーク柱が射突する装
入原料の形状や溶解状態の影響が表れるためである。ま
た、前後１０Ｈｚの範囲のパワースペクトル成分をも除
去するのは、この範囲にアーク放電による炉壁の振動成
分が多分に含まれているからである。

このようにして求められたパワースペクトル成分の和Ｐ
を通電開始時から時間積算していくと、第３図に示すよ
うな時間ｔとＰの時間積算値Ｑの関係が得られる０通電
開始時刻からしばらくの間は、炉壁部位の装入原料の崩
れ落ちは少なくＱは徐々に増加する。溶解が旺盛で、炉
壁部位の装入原料の崩れ落ちが旺盛な時期にはＱは急激
に増加する。装入原料が炉壁部位から無くなった時点か
らはＱはほぼ一定となる。このＰの時間積算値Ｑと、振
動検出器が設置されている炉壁近傍の炉内の装入原料の
溶解状況を予め調べておき、操業時のＱを観察すること
により、炉内の装入原料溶解状況が検出できる。

第１図の例では、周波数ごとのパワースペクトルの成分
を汎用コンピュータ７に送信し、電源周波数とその高調
波、およびその近辺のパワースペクトル成分を除去した
残り成分の和Ｐを計算し、その時間積算値Ｑを表示装置
８に時間推移のグラフとして表示する。

なお、検出精度を上げる方法として、第４図。

第５図に示すように、炉壁３の周方向に複数の振動検出
器４を設置する、または炉壁３の高さ方向に複数の振動
検出器４を設置するなどの検出箇所を増やす方法がある
。

（発明の効果） 本発明の方法を用いると、実際の装入原料の動きを検出
しているので、精度良い溶解状況の検出が可能である。

これにより装入原料の溶解状況が的確に把握できるので
、適切な操炉運転が可能となり、省エネルギー、生産性
向上、操炉作業の自動化が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第４図、第５図は本発明を実施するための装置
の例を示す図、第２図は炉壁の変位の加速度に比例した
電気信号を周波数解析して得たパワースペクトルを示す
図、第３図はパワースペクトルの和Ｐの時間積算値Ｑの
時間推移を示す図である。 １；電極、２；装入原料、３；炉壁、４；振動検出器、
５；電気信号増幅器、６；周波数解析装置、７；汎用コ
ンピュータ、８；表示装置。 才２図 ＣＯ） 周波数 （Ｈｚ） 才３図 ｖｆ閣士 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. アーク炉における装入原料の溶解過程において、該アー
   ク炉の炉壁の振動を周波数解析して得たパワースペクト
   ルから電源周波数±１０Ｈｚおよび該電源周波数の高調
   波±１０Ｈｚの範囲のパワースペクトル成分を除去した
   残りのパワースペクトル成分の和の時間積算値を求め、
   該積算値に基づいて装入原料溶解状況を検出することを
   特徴とするアーク炉における溶解状況検出方法。