JPH02117092A - 直流アーク炉のアーク電流制御方法 - Google Patents
直流アーク炉のアーク電流制御方法Info
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- JPH02117092A JPH02117092A JP63268934A JP26893488A JPH02117092A JP H02117092 A JPH02117092 A JP H02117092A JP 63268934 A JP63268934 A JP 63268934A JP 26893488 A JP26893488 A JP 26893488A JP H02117092 A JPH02117092 A JP H02117092A
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/25—Process efficiency
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- Discharge Heating (AREA)
- Vertical, Hearth, Or Arc Furnaces (AREA)
- Furnace Details (AREA)
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。
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、炉内に原料スクラップを装入する一方、電極
に直流電圧を印加して電極と原料との間にアークを発生
させ、そのアーク熱を利用して原料を溶解する、いわゆ
る製鋼用直流アーク炉におけるアーク電流制御方法に関
する。
に直流電圧を印加して電極と原料との間にアークを発生
させ、そのアーク熱を利用して原料を溶解する、いわゆ
る製鋼用直流アーク炉におけるアーク電流制御方法に関
する。
直流アーク炉の電源構成は第４図に示すように高圧３相
交流電源を整流器用変圧器１によって数百ボルトに降圧
し、サイリスクを用いた整流器２により直流を得て直流
リアクｌ−ルア及び水冷ケーブル８を経て黒鉛電極３に
直流電圧を印加し、該電極３の先端と炉９内のスクラッ
プ又は溶鋼４との間に直流アーク５を発生させ、このア
ークエネルギーによってスクラップの溶解や溶鋼の昇温
を行うものである。図中６は、炉負荷開閉器である。
交流電源を整流器用変圧器１によって数百ボルトに降圧
し、サイリスクを用いた整流器２により直流を得て直流
リアクｌ−ルア及び水冷ケーブル８を経て黒鉛電極３に
直流電圧を印加し、該電極３の先端と炉９内のスクラッ
プ又は溶鋼４との間に直流アーク５を発生させ、このア
ークエネルギーによってスクラップの溶解や溶鋼の昇温
を行うものである。図中６は、炉負荷開閉器である。
このような回路構成で、直流アーク５を一般の負荷と見
なせば同様の電源構成とし−では、電解用整流器システ
ム等をはじめとして一般産業用として多く見られるもの
であり、電流を制御する方法として直流電流を直接的に
又は等価的に交流側にて計測し予め設定された値との差
をもって整流器２のサイリスタの位相を制御する方法が
一般的にとられており、その制御応答おくれは数十ｍ秒
〜数秒に設計される。
なせば同様の電源構成とし−では、電解用整流器システ
ム等をはじめとして一般産業用として多く見られるもの
であり、電流を制御する方法として直流電流を直接的に
又は等価的に交流側にて計測し予め設定された値との差
をもって整流器２のサイリスタの位相を制御する方法が
一般的にとられており、その制御応答おくれは数十ｍ秒
〜数秒に設計される。
また、機器の保護を目的として過大電流が流れた時点で
サイリスクの点弧パルス位相を強制的に電流がゼロとな
るような位相までシフトするようないわゆるパルスシフ
ト回路を具備することが行われる。
サイリスクの点弧パルス位相を強制的に電流がゼロとな
るような位相までシフトするようないわゆるパルスシフ
ト回路を具備することが行われる。
ところで、アーク炉においては溶解の過程においていわ
ゆる原料スクラップの溶落という現象が発生し、電極３
と原料スクラップがタッチすることにより短絡状態とな
ることがあり、特に直流アーク炉では炉内下部の方で溶
解形状はかまくら状となるので、ある段階でスクラップ
が層状にドサッと落ちる°′棚落ち°″により前記短絡
は頻繁に発生する。
ゆる原料スクラップの溶落という現象が発生し、電極３
と原料スクラップがタッチすることにより短絡状態とな
ることがあり、特に直流アーク炉では炉内下部の方で溶
解形状はかまくら状となるので、ある段階でスクラップ
が層状にドサッと落ちる°′棚落ち°″により前記短絡
は頻繁に発生する。
この短絡状態は、瞬間的（ｍｓ以下）な一過性のものか
ら長時間（１０ｍ ｓ以上）のものまで種々の継続時間
を有するものが、ランダムに発生しその都度短絡電流が
流れる。
ら長時間（１０ｍ ｓ以上）のものまで種々の継続時間
を有するものが、ランダムに発生しその都度短絡電流が
流れる。
アーク炉以外の一般産業用のシステムでは、短絡現象は
機器の１−ラブルとしてのみ発生するので、この電流が
流れた場合には、機器故障として前述のパルスシフト回
路や、しゃ断器開放等の方法により、システムを停止す
ることも可能である。しかし、アーク炉の場合には前記
のごとく短絡電流がごく通常の運転過程の１現象として
あられれるため、この短絡電流をいかに処理するかが重
要なポイントとなる。
機器の１−ラブルとしてのみ発生するので、この電流が
流れた場合には、機器故障として前述のパルスシフト回
路や、しゃ断器開放等の方法により、システムを停止す
ることも可能である。しかし、アーク炉の場合には前記
のごとく短絡電流がごく通常の運転過程の１現象として
あられれるため、この短絡電流をいかに処理するかが重
要なポイントとなる。
けだし、短絡現象の度にシステムを停止していたのでは
、再度アークを発生させるまでのロスタイムが大きく、
生産効率が非常に低下するからである。
、再度アークを発生させるまでのロスタイムが大きく、
生産効率が非常に低下するからである。
当然ながらこの短絡電流に連続的に耐え得る機器定格を
有するシステムを形成することも対策の一つであるが、
定格自体が飛躍的に大きくなるために、経済的な面でデ
メリットとなる。また、第４図に示すごとく直流側にリ
アクトル７を設は短絡電流の立ち上がりをゆっくりとし
、この間に制御を行うことも対策の一つであるが、リア
クトル７自体に抵抗分があるためあまりに大きなりアク
タンスは得ることができない。
有するシステムを形成することも対策の一つであるが、
定格自体が飛躍的に大きくなるために、経済的な面でデ
メリットとなる。また、第４図に示すごとく直流側にリ
アクトル７を設は短絡電流の立ち上がりをゆっくりとし
、この間に制御を行うことも対策の一つであるが、リア
クトル７自体に抵抗分があるためあまりに大きなりアク
タンスは得ることができない。
本発明の目的は前記従来例の不都合を解消し、機器の定
格をできるだけ小さく、かつ直流リアクトルのりアクタ
ンスも最低限とした上で、回路定数によって決定される
短絡電流を低いレベルにおさえ込むことができる直流ア
ーク炉のアーク電流制御方法を提供することにある。
格をできるだけ小さく、かつ直流リアクトルのりアクタ
ンスも最低限とした上で、回路定数によって決定される
短絡電流を低いレベルにおさえ込むことができる直流ア
ーク炉のアーク電流制御方法を提供することにある。
本発明は前記目的を達成するため、変圧器で降圧した交
流電源を整流器により直流に変換して直流アーク炉の電
極に印加する回路に電流検出手段を設け、ごの電流検出
手段により検出する過電流の増加率に応じて整流器の出
力電流の大きさを増加率が大きいときは大きく、小さい
ときは小さく制御卸することを要旨とするものである。
流電源を整流器により直流に変換して直流アーク炉の電
極に印加する回路に電流検出手段を設け、ごの電流検出
手段により検出する過電流の増加率に応じて整流器の出
力電流の大きさを増加率が大きいときは大きく、小さい
ときは小さく制御卸することを要旨とするものである。
本発明によれば、炉内短絡時に電流検出手段で過電流を
検出するが、この過電流の増加率を見ることにより電極
とスクランプの接触状態を検知することができる。そし
て、過電流の増加率に応じて整流器のサイリスタを制御
して増加率が大きい場合は整流器出力を大きく低下させ
、小さい場合は同じく小さ（低下させることにより、シ
スト中の電流をいずれも一定のレベルまで下げることが
でき、アーク炉の炉内短絡時に発生する短絡電流を権力
低いレベルに制御することになる。
検出するが、この過電流の増加率を見ることにより電極
とスクランプの接触状態を検知することができる。そし
て、過電流の増加率に応じて整流器のサイリスタを制御
して増加率が大きい場合は整流器出力を大きく低下させ
、小さい場合は同じく小さ（低下させることにより、シ
スト中の電流をいずれも一定のレベルまで下げることが
でき、アーク炉の炉内短絡時に発生する短絡電流を権力
低いレベルに制御することになる。
以下、図面について本発明の実施例を詳細に説明する。
第１図は本発明の直流アーク炉のアーク電流制御方法の
１実施例を示すブロンク回路図である。
１実施例を示すブロンク回路図である。
本発明は、第４図に示した直流アーク炉の電源回路に電
流検出手段として電流検出器１０を付設した。
流検出手段として電流検出器１０を付設した。
この電流検出器１０は整流器２の直流出力側に設けた直
流変流器１１から出力を受けるものとするか、又は変圧
器１の２次巻線側からの交流出力を変換器１２で直流に
変換して出力を受けるものでもよい。
流変流器１１から出力を受けるものとするか、又は変圧
器１の２次巻線側からの交流出力を変換器１２で直流に
変換して出力を受けるものでもよい。
電流検出器１０の検出出力を電流増加率演算器１３に導
入し、この電流増加率演算器１３での増加率を増加率／
パルスシフト位相関数発信器１４に導入し、さらに整流
器２のサイリスタを点弧するパルス発信器１５をこの増
加率／パルスシフト位相関数発信器１４で制御するよう
にした。
入し、この電流増加率演算器１３での増加率を増加率／
パルスシフト位相関数発信器１４に導入し、さらに整流
器２のサイリスタを点弧するパルス発信器１５をこの増
加率／パルスシフト位相関数発信器１４で制御するよう
にした。
電流増加率演算器１３は電流検出器１０での過電流の増
加率ｄ Ｉ／ｄ ｔを演算するものであり、増加率／パ
ルスシフト位相関数発信器１４はこの演算器１３での演
算結果に応じてパルスシフトを行う位相角を決定するも
のである。
加率ｄ Ｉ／ｄ ｔを演算するものであり、増加率／パ
ルスシフト位相関数発信器１４はこの演算器１３での演
算結果に応じてパルスシフトを行う位相角を決定するも
のである。
先に述べたように電極３とスクラップとが接触すると、
短絡状態となり電源回路に過電流が発生するが、これを
電流検出器１０で検出し、その検出値を電流増加率演算
器１３へ送る。
短絡状態となり電源回路に過電流が発生するが、これを
電流検出器１０で検出し、その検出値を電流増加率演算
器１３へ送る。
第２図はこの短絡現象時の電流変化を示す図で、電流１
ｄｃは短絡発生時に整流器２の定格からはね上がるが、
この過電流を電極３とスクラップによる接触状態の相違
で接触抵抗Ｒ＋ 、Ｒ２，Ｒ３と分けた場合、過電流の
増加率ｄ ｒ／ｄ ｔは電極３とスクラップが比較的軽
い状態で接触しているＲでｄ Ｉ、 ／ｄ ｔ、かなり
強く接触している状態Ｒ１でｄ １． ／ｄ Ｌ、その
中間の状態Ｒ２でｄ Ｉ２／ｄｔとすれば、 ｄｔ ｄｔ ｄＬ を示す。
ｄｃは短絡発生時に整流器２の定格からはね上がるが、
この過電流を電極３とスクラップによる接触状態の相違
で接触抵抗Ｒ＋ 、Ｒ２，Ｒ３と分けた場合、過電流の
増加率ｄ ｒ／ｄ ｔは電極３とスクラップが比較的軽
い状態で接触しているＲでｄ Ｉ、 ／ｄ ｔ、かなり
強く接触している状態Ｒ１でｄ １． ／ｄ Ｌ、その
中間の状態Ｒ２でｄ Ｉ２／ｄｔとすれば、 ｄｔ ｄｔ ｄＬ を示す。
ところで、サイリスタ整流器の出力電圧が、制御位相角
によって制御可能なることはよく知られている通りであ
るが、代表的な２重星形結線とグレッツ結線とについて
その関係を以下に示す。
によって制御可能なることはよく知られている通りであ
るが、代表的な２重星形結線とグレッツ結線とについて
その関係を以下に示す。
２重星形結線
Ｕ ：転流型なり角
α ：制御位相角
これらの電圧出力波形は第３図に示すごとく制御位相角
αの大小によって、大きく変化する。
αの大小によって、大きく変化する。
直流電流１ｄはこの電圧Ｅｄを回路インピーダンス（Ｒ
）で除した値となるが、回路にインダクタンス分を含む
ゆえ、電流波形は電圧波形より平滑化された形となり、
その平均的な値（平均直流電流は）αによって大中に制
御される。
）で除した値となるが、回路にインダクタンス分を含む
ゆえ、電流波形は電圧波形より平滑化された形となり、
その平均的な値（平均直流電流は）αによって大中に制
御される。
αの大が、第３図に示す値よりさらに大きくなっていく
と電圧Ｅｄ値は零に近づき、電流１ｄの値もこれに従っ
て少なくなる。
と電圧Ｅｄ値は零に近づき、電流１ｄの値もこれに従っ
て少なくなる。
本発明は、前記電流増加率演算器１３で算出した過電流
の増加率ｄ Ｉ＋ ／ ｄ （ｄ Ｉｚ ／ ｄ ｔ。
の増加率ｄ Ｉ＋ ／ ｄ （ｄ Ｉｚ ／ ｄ ｔ。
ｄ １． ／ｄ ｔに応じて電流Ｉｄｃを零電流付近の
値（Ｉ ｄｃ−ｐｓ）まで下げるようにする。
値（Ｉ ｄｃ−ｐｓ）まで下げるようにする。
前記グレッツ結線型の整流器２では
となり、Ｉ ｄｃ−ｐｓが同じ値をとるとすれば、Ｒが
犬のときはαは大、Ｒが小のときはαは小でなげればな
らない。
犬のときはαは大、Ｒが小のときはαは小でなげればな
らない。
従って、Ｒ，−ｄ Ｉ、／ｄ ｔ−α＋、 Ｒｚ ＝
ｄ Ｉｚ／ｄｔ−αｚ、 Ｒ：ｌ ＝ｄ Ｉｚ ／
ｄ ｔ ＝α、とすると、増加率／パルスシフト位相関
数発信器１４でのパルスシフトの位相角はα１〉α２〉
α３となり、過電流検出レベルが大であれば位相角α３
を太きくとり、レベルが小であれば位相角α１を小さく
とることになる。
ｄ Ｉｚ／ｄｔ−αｚ、 Ｒ：ｌ ＝ｄ Ｉｚ ／
ｄ ｔ ＝α、とすると、増加率／パルスシフト位相関
数発信器１４でのパルスシフトの位相角はα１〉α２〉
α３となり、過電流検出レベルが大であれば位相角α３
を太きくとり、レベルが小であれば位相角α１を小さく
とることになる。
なお、過電流の増加率に応じて整流器２の出力電流を調
整する方法としては前記のごとくパルスシフトの位相角
を変更する他に、シフト時間を変更することも考えられ
る。
整する方法としては前記のごとくパルスシフトの位相角
を変更する他に、シフト時間を変更することも考えられ
る。
〔発明の効果］
以上述べたように本発明の直流アーク炉のアーク電流制
御方法は、変圧器で降圧した交流電源を整流器により直
流に変換して直流アーク炉の電極に印加する回路におい
て、炉内短絡時に発生する短絡電流を常に極力低いレベ
ルに制限できるものであり、機器の定格をできるだけ小
さくし、またリアクタンスも最低限とすることができる
など経済的設計が可能となり、またアークの安定性にも
寄与できるものである。
御方法は、変圧器で降圧した交流電源を整流器により直
流に変換して直流アーク炉の電極に印加する回路におい
て、炉内短絡時に発生する短絡電流を常に極力低いレベ
ルに制限できるものであり、機器の定格をできるだけ小
さくし、またリアクタンスも最低限とすることができる
など経済的設計が可能となり、またアークの安定性にも
寄与できるものである。
第１図は本発明の直流アーク炉のアーク電流制御方法の
１実施例を示すブロック回路図、第２図は短絡現象時の
電流波形図、第３図はサイリスク整流器の位相角制御に
よる電圧、電波の波形図、第４図は直流アーク炉の電源
構成を示す回路図である。 ｌ・・・整流器用変圧器 ３・・・電極 ５・・・直流アーク ７・・・直流リアクトル ９・・・炉 １１・・・直流変流器 １３・・・電流増加率演算器 １４・・・増ＪＪ［Ｉ １ ／パルスシフ１５・・・パ
ルス発信器 ２・・・整流器 ４・・・スクラップ又は溶鋼 ６・・・炉負荷開閉器 ８・・・水冷ケーブル ＩＯ・・・電流検出器 １２・・・変換器 ト位相関数発信器
１実施例を示すブロック回路図、第２図は短絡現象時の
電流波形図、第３図はサイリスク整流器の位相角制御に
よる電圧、電波の波形図、第４図は直流アーク炉の電源
構成を示す回路図である。 ｌ・・・整流器用変圧器 ３・・・電極 ５・・・直流アーク ７・・・直流リアクトル ９・・・炉 １１・・・直流変流器 １３・・・電流増加率演算器 １４・・・増ＪＪ［Ｉ １ ／パルスシフ１５・・・パ
ルス発信器 ２・・・整流器 ４・・・スクラップ又は溶鋼 ６・・・炉負荷開閉器 ８・・・水冷ケーブル ＩＯ・・・電流検出器 １２・・・変換器 ト位相関数発信器
Claims (1)
- 変圧器で降圧した交流電源を整流器により直流に変換し
て直流アーク炉の電極に印加する回路に電流検出手段を
設け、この電流検出手段により検出する過電流の増加率
に応じて整流器の出力電流の大きさを増加率が大きいと
きは大きく、小さいときは小さく制御することを特徴と
する直流アーク炉のアーク電流制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63268934A JPH0654714B2 (ja) | 1988-10-25 | 1988-10-25 | 直流アーク炉のアーク電流制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63268934A JPH0654714B2 (ja) | 1988-10-25 | 1988-10-25 | 直流アーク炉のアーク電流制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02117092A true JPH02117092A (ja) | 1990-05-01 |
| JPH0654714B2 JPH0654714B2 (ja) | 1994-07-20 |
Family
ID=17465315
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63268934A Expired - Lifetime JPH0654714B2 (ja) | 1988-10-25 | 1988-10-25 | 直流アーク炉のアーク電流制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0654714B2 (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60152293U (ja) * | 1984-03-22 | 1985-10-09 | 株式会社東芝 | 直流ア−ク炉の制御装置 |
-
1988
- 1988-10-25 JP JP63268934A patent/JPH0654714B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60152293U (ja) * | 1984-03-22 | 1985-10-09 | 株式会社東芝 | 直流ア−ク炉の制御装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0654714B2 (ja) | 1994-07-20 |
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