JPH02117093A - 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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- JPH02117093A JPH02117093A JP63268936A JP26893688A JPH02117093A JP H02117093 A JPH02117093 A JP H02117093A JP 63268936 A JP63268936 A JP 63268936A JP 26893688 A JP26893688 A JP 26893688A JP H02117093 A JPH02117093 A JP H02117093A
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- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 8
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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
Landscapes
- 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
リアクトル７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の先端と類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
リアクトル７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の先端と類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ては、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Ｇこ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ては、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Ｇこ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菌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
が層状にドサノと落ちる“′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菌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
が層状にドサノと落ちる“′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（１０ｍｓ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（１０ｍｓ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。
前記アーク炉以外の一般産業用のシステムでは、短絡現
象は機器のト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。
象は機器のト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。
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、この電流検出
手段による過電流検出レベルを多段とし、各レベルに応
じて整流器でシフトするパルスの位相角を検出レベルが
大きいときは大きく、小さいときは小さく変更すること
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、この電流検出
手段による過電流検出レベルを多段とし、各レベルに応
じて整流器でシフトするパルスの位相角を検出レベルが
大きいときは大きく、小さいときは小さく変更すること
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、この過電流検出レベルを多段とすることに
より電極とスクラップの接触状態を何通りかに分けて検
知することができる。そして、過電流検出レベルに応じ
て整流器のサイリスタを位相制御して接触状態が強い場
合は整流器出力を大きく低下させ、小さい場合は同じく
小さく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極力低いレベルに制御する
ことになる。
検出するが、この過電流検出レベルを多段とすることに
より電極とスクラップの接触状態を何通りかに分けて検
知することができる。そして、過電流検出レベルに応じ
て整流器のサイリスタを位相制御して接触状態が強い場
合は整流器出力を大きく低下させ、小さい場合は同じく
小さく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極力低いレベルに制御する
ことになる。
〔実施例］
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実施例を示すブロック回路図である。
１実施例を示すブロック回路図である。
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１０２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１０２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の検出出力を多段コンパレータ１３に導
入し、このコンパレータ１３での各検出レベルに応じた
出力を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のサイリスクを点弧するパルス発信器１５を
この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、このコンパレータ１３での各検出レベルに応じた
出力を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のサイリスクを点弧するパルス発信器１５を
このパルスシフト位相関数発信器１４で制御するように
した。
先に述べたように電極３とスクラ・ンプとが接触すると
、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、多段コンパレータ１３でそ
の検出レベルを判定する。
、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、多段コンパレータ１３でそ
の検出レベルを判定する。
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・ンプによる接触状態の相
遅で接触抵抗Ｒ，，Ｒ２，Ｒ３と分けた場合、過電流検
出レベルＬ＋ 、Ｌｚ、ＬｓはＬＩ＝Ｒ，で電極３とス
クラップが比較的軽い状態で接触している状態を示し、
Ｌ：＋＝Ｒｚでかなり強く接触している状態を示す。
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・ンプによる接触状態の相
遅で接触抵抗Ｒ，，Ｒ２，Ｒ３と分けた場合、過電流検
出レベルＬ＋ 、Ｌｚ、ＬｓはＬＩ＝Ｒ，で電極３とス
クラップが比較的軽い状態で接触している状態を示し、
Ｌ：＋＝Ｒｚでかなり強く接触している状態を示す。
ところで、サイリスク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（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（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
グレッツ結線
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、前記多段コンパレータ１３で検出したＬｌ、
Ｌｍ、Ｌ：ｌのレベルのいずれも電流Ｉ ｄｃヲ零電流
付近の値（Ｉ ｄｃ−ｐｓ）まで下げるようにする。
Ｌｍ、Ｌ：ｌのレベルのいずれも電流Ｉ ｄｃヲ零電流
付近の値（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
尺
となり、Ｉ ｄｃ−ｐｓが同じ値をとるとすれば、Ｒが
大のときはαは大、Ｒが小のときはαは小でなげればな
らない。
大のときは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，＝α８． Ｒ２−α１Ｒ３＝α。
とすると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〉α、となり、過電流検出
レベルが大であれば位相角α、を大きくとり、レベルが
小であれば位相角α１を小さくとることになる。−例と
して、Ｌ、 ＝１３０％、 Ｌｍ−１５０％、Ｌ３
＝１７０％とすれば、Ｌｌのとき位相角１００°、Ｌｍ
のとき１２０°、Ｌｚのとき１３０゛とする。
フトの位相角はα１ 〉α２〉α、となり、過電流検出
レベルが大であれば位相角α、を大きくとり、レベルが
小であれば位相角α１を小さくとることになる。−例と
して、Ｌ、 ＝１３０％、 Ｌｍ−１５０％、Ｌ３
＝１７０％とすれば、Ｌｌのとき位相角１００°、Ｌｍ
のとき１２０°、Ｌｚのとき１３０゛とする。
〔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図はサイリスタ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 ２・・・整流器３・・・電極
４・・・スクラップ又は溶鋼５・・・直流
アーク ６・・・炉負荷開閉器７・・・直流リアク
トル ８・・・水冷ケーブル９・・・炉
１０・・・電流検出器１１・・・直流変流器 １２
・・・変換器１３・・・多段コンパレータ １４・・・パルスシフト位相関数発信器１５・・・パル
ス発信器 出ｌ願人 日本鋼管株式会社
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図はサイリスタ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 ２・・・整流器３・・・電極
４・・・スクラップ又は溶鋼５・・・直流
アーク ６・・・炉負荷開閉器７・・・直流リアク
トル ８・・・水冷ケーブル９・・・炉
１０・・・電流検出器１１・・・直流変流器 １２
・・・変換器１３・・・多段コンパレータ １４・・・パルスシフト位相関数発信器１５・・・パル
ス発信器 出ｌ願人 日本鋼管株式会社
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る過電流検出レベルを多段
とし、各レベルに応じて整流器でシフトするパルスの位
相角を検出レベルが大きいときは大きく、小さいときは
小さく変更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 |
|---|---|---|---|
| JP63268936A JPH0654715B2 (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 |
|---|---|---|---|
| JP63268936A JPH0654715B2 (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 |
|---|---|
| JPH02117093A true JPH02117093A (ja) | 1990-05-01 |
| JPH0654715B2 JPH0654715B2 (ja) | 1994-07-20 |
Family
ID=17465340
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63268936A Expired - Lifetime JPH0654715B2 (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) | JPH0654715B2 (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 JP63268936A patent/JPH0654715B2/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 |
|---|---|
| JPH0654715B2 (ja) | 1994-07-20 |
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