JPH0232000Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案は炉内の被溶解物との間で放電し、その
放電によつて被溶解物を溶解させる電極棒を備え
たアーク炉において、その電極棒に供給すべき電
流値の大きさを一定に定めるアーク炉電流設定装
置に関するものである。

従来の技術 アーク炉の一種に、炉内の被溶解物との間で放
電し、その放電によつてその被溶解物を溶解させ
る電極棒と、その電極棒に電流を供給する電源の
電圧に対応した大きさの第１信号を供給する第１
信号発生手段と、その電極棒に流される電流に対
応した大きさの第２信号を供給する第２信号発生
手段と、前記第１信号および第２信号の差が所定
値となるように前記電極棒の位置を自動的に制御
する電極棒制御手段とを備えたものがある。そし
て、斯るアーク炉においては第２信号発生手段
が、電極棒に給電する導体に設けられた変流器
（CT）と、その変流器の電流信号を電圧信号に変
換するために、その変流器と接地電位間に設けら
れた可変抵抗器とから成り、電極棒に供給される
電流の大きさを表す電圧信号が前記第２信号とし
て上記第２信号発生手段から電極棒制御手段へ供
給されるのが一般的である。

考案が解決しようとする課題 しかしながら、斯る従来のアーク炉において
は、変流器の出力電流を指示する計器に基づき、
アーク炉内の溶解の進行に伴つて上記可変抵抗器
が作業者によつて操作されることにより、電極棒
に供給されるべき電流の大きさが設定操作される
のであるが、電極棒に流される電流は零から最大
値まで大きく変動するので、電流値の設定を正確
に行うことが極めて困難であつた。すなわち、ア
ーク炉内においてスクラツプ等の被溶解物を溶か
す場合には、アーク炉内の耐火物や電極棒を消耗
させることなく効率的に被溶解物を溶解させるた
めに、電極棒に供給する電流値を溶解炉の各溶解
進行段階に応じて予め定められた一定の値に設定
することが望ましいのであるが、電極棒に流され
る電流の変動が激しく、その電極棒へ流すべき電
流を正確に設定操作することが極めて困難である
ため、アーク炉操業に高度の熟練が要求され、し
かもそれでもアーク炉の操業が不安定となつてい
たのである。

本考案は以上の事情を背景として為されたもの
であり、その目的とするところは前記アーク炉に
おいて電極棒に流される電流を容易に一定に設定
し得るアーク炉電流設定装置を提供することにあ
る。

課題を解決するための手段 斯る目的を達成するための本考案の要旨とする
ところは、炉内の被溶解物との間で放電し、その
放電によつてその被溶解物を溶解させる電極棒
と、その電極棒に電流を供給する電源の電圧に対
応した大きさの第１信号を発生する第１信号発生
手段と、その電極棒に流される電流に対応した大
きさの第２信号を発生する第２信号発生手段と、
前記第１信号および第２信号の差が所定値となる
ように前記電極棒の位置を自動的に制御する電極
棒制御手段とを備えたアーク炉において、前記電
極棒に流される電流を設定するアーク炉電流設定
装置であつて、(a)前記電極棒に流すべき電流値の
大きさを示す目標電流値を設定する目標電流値設
定手段と、(b)前記第２信号発生手段と電極棒制御
手段との間に介挿され、その第２信号発生手段か
ら電極棒制御手段へ供給される前記第２信号の大
きさを補正する信号補正手段と、(c)前記第２信号
の所定時間内の平均値を逐次求めて平均値信号を
発生させる信号平均手段と、(d)前記平均値信号と
前記目標電流値とを比較し、それら目標電流値と
平均値信号との差に基づいて、その差が解消され
る方向へ、前記信号補正手段により前記第２信号
を補正させる比較手段とを、含むことにある。

作用および考案の効果 このようにすれば、目標電流値設定手段におい
て電極棒に流すべき目標電流値が設定されると、
その目標電流値と電極棒に実際に流される電流値
を表す目標電流値とが比較手段により比較され、
それらの差に基づいて、その差が解消される方向
へ、信号補正手段により前記第２信号が補正され
る。このように、変動の激しい実際の放電電流が
所定時間内の平均電流値により表されるととも
に、その平均電流値と目標電流値との差が解消さ
れるように第２信号が補正される結果、実際の放
電電流が目標電流値に安定的に維持されるので、
従来に比較して、電極棒に流される電流を容易か
つ一定に設定操作或いは変更操作できるのであ
る。

また、本考案によれば、従来のアーク炉の構成
を変更することなくそのアーク炉に目標電流値設
定手段、信号補正手段、信号平均手段、および比
較手段を追加構成することができるので極めて容
易且つ安価に電極棒に流される電流を設定するこ
とができる。

実施例 以下、本考案の一実施例を示す図案に基づいて
詳細に説明する。

第１図において、アーク炉１０内には電極棒１
２が昇降装置によつて上下移動可能に設けられて
いる。昇降装置１４は電極棒１２の上端に接続さ
れたケーブル１６とそのケーブルの一端を巻き取
るドラム１８とそのドラム１８を回転駆動するモ
ータ２０とからなる。

電極棒１２には電源トランス２２から導体２４
を介して電流が供給されるようになつている。導
体２４には電圧レベルを変換するトランス２６が
接続されており、電源トランス２２の出力電圧が
トランス２６によつてステツプダウンされた後、
第１信号として比較器２８に供給される。電源ト
ランス２２には図示しないタツプが設けられ、そ
の出力電圧が変更されるようになつているが、さ
らにトランス２２の内側にはそのタツプと連動す
るタツプが設けられ、トランス２２のタツプの切
り換え位置によりトランス２６の出力側の信号電
圧が補正させられるようになつている。

また、導体２４には電極棒１２へ流される電流
を検出するために変流器（CT）３０が設けられ
ている。その変流器３０は一般に導体２４の電流
値の出力が出るように構成されている。変流器３
０の信号電流は電流計３２を介して可変抵抗器３
４および手動・自動切り換えスイツチ３６の第１
接点３６ａに供給される。その切り換えスイツチ
３６の共通接点３６ｃは前記比較器２８に接続さ
れている。上記のように、本実施例では、前記ト
ランス２６が電源トランス２２の出力電圧に対応
した大きさの第１信号を発生する第１信号発生手
段として機能し、上記変流器３０および可変抵抗
器３４が電極棒１２へ流される電流に対応した大
きさの第２信号を発生する第２信号発生手段とし
て機能している。

比較器２８はそれに供給されたトランス２６か
らの電源電圧を表す第１信号と変流器３０から電
極棒１２に供給される電流に対応した第２信号と
を比較し、それらの差に応じた制御信号を電極棒
駆動回路３８に供給し、それらの差が予め定めら
れた一定値になるように電極棒駆動回路３８から
モータ２０へ駆動信号を供給させる。したがつ
て、比較器２８、電極棒駆動回路３８が電極棒制
御手段を形成している。

以上のように構成された回路が従来のアーク炉
に備えられた回路である。したがつて、切り換え
スイツチ３６は手動に切り換えられてその第１接
点３６ａと共通接点３６ｃとが接続されている場
合には、変流器３０から出力されるところの電極
棒１２に流される電流に対応した電流信号が電流
計３２を介して可変抵抗器３４に流される。この
ため、接点３６ａには電極棒１２に流される電流
値を表す第２信号としての電圧信号が発生し、比
較器２８は前記第１信号および第２信号の大きさ
の差が予め定められた一定値となるように、電極
棒駆動回路３８にモータ２０を駆動させる。この
ため、斯る従来の回路においては電流計３２の指
示が電極棒１２に流される電流に応じて激しく変
動するので、電流計３２の指示値に基づいて作業
者が溶解の進行状態に応じて予め定められた電流
値となるように可変抵抗器３４を設定操作する場
合には、電流設定値が極めて不正確となり易かつ
たのである。

これに対し、本考案によれば以下の回路が前記
従来の回路に加えられている。すなわち、変流器
３０から出力される電流信号はＡ／Ｖ変換器４０
によつて電圧信号に変換された後、信号平均手段
としての平均演算器４２および信号補正手段とし
てのゲイン可変増巾器４４に第２信号として供給
される。平均演算器４２はそれに供給される第２
信号の所定時間（たとえば数分及至十数分程度）
内の平均値を逐次求め、その値、換言すれば電極
棒１２に流される電流値の所定時間内の平均値を
表す信号を比較手段としての比較器４６に供給す
る。ゲイン可変増巾器４４は比較器４６から供給
される信号に従つて増巾ゲインを変更し、そのゲ
インに従つてＡ／Ｖ変換器４０からの第２信号を
増幅して切り換えスイツチ３６の第２接点３６ｂ
に供給する。比較器４６は目標電流値設定手段で
ある設定器４８から供給される、電極棒１２に流
すべき目標電流値を表す信号と平均演算器４２か
ら供給される電極棒１２に流される実際の電流の
平均電流値を表す信号とを比較し、実際の電流の
方が大きい場合にはゲイン可変増巾器４４にＡ／
Ｖ変換器４０から供給される第２信号を大きく補
正させ、逆に設定された電流値の方が大きい場合
にはゲイン可変増巾器４４にＡ／Ｖ変換器４０か
ら供給される第２信号を小さく補正させる。

前記設定器４８には電極棒１２に流すべき目標
電流値を設定するための設定スイツチの他に、ゲ
イン可変増巾器４４の不感帯の巾を設定するスイ
ツチ、および平均演算器４２の平均を出すための
サンプリング期間および周期を決定するスイツチ
等が設けられており、ゲイン可変増巾器４４は設
定器４８において設定された不感帯に従つて作動
し、平均演算器４２は設定器４８において設定さ
れたサンプリング周期に従つて作動する。なお、
第１図に示す回路は一本の電極棒１２についての
み示されているが、実際のアーク炉１０には３本
の電極棒が用いられるのが一般的であるため、そ
のような場合には上述の回路が３組備えられる。

以下、本実施例の作動を説明する。

第１図に示されるように、切り換えスイツチ３
６が自動に切り換えられている場合には、Ａ／Ｖ
変換器４０から出力される第２（電圧）信号が平
均演算器４２において設定器４８で設定されたサ
ンプリング期間および周期で、所定期間内の平均
値を逐次算出する。このため、電極棒１２に流さ
れる電流は極めて激しく変動するにも拘わらずそ
の平均値を表す安定な信号が平均演算器４２から
比較器４６に供給される。設定器４８には電極棒
１２に流すべき目標電流値が設定されており、そ
の目標電流値を表す信号と平均演算器４２から出
力される平均電流値を表す信号が比較器４６にお
いて比較され、たとえば平均演算器４２から出力
される信号の大きさの方が大きい場合には、比較
器４６から供給される偏差信号に従つてゲイン可
変増巾器４４はその偏差信号に応じて大きくなる
ゲインにて、Ａ／Ｖ変換器４０から出力される第
２信号を増幅し、比較器２８に供給する。逆に、
比較器４６は設定器４８から供給される電極棒１
２に流すべく設定された目標電流値の大きさを表
す信号の方が大きい場合には、ゲイン可変増巾器
４４はその偏差信号に応じて小さくなるゲインに
て第２信号を増幅し、比較器２８に供給する。そ
して、上記のように、実際の放電電流を示す平均
電流値が目標電流値よりも大きくなつた場合にお
いては第２信号の増幅ゲインが上記のように大き
くされる結果、第２信号が大きな値とされて比較
器２８の比較結果が減少し、電極棒駆動回路３８
により、その比較結果を前記予め定められた一定
値に維持する方向へ、換言すれば上記放電電流が
減少する方向へ電極棒１２が上昇させられる。反
対に、上記平均電流値が目標電流値より小さくな
つた場合においては第２信号の増幅ゲインが上記
のように小さくされる結果、第２信号が小さな値
とされて比較器２８の比較結果が増加し、電極棒
駆動回路３８により、その比較結果を予め定めら
れた一定値に維持する方向へ、換言すれば上記放
電電流が増加する方向へ電極棒１２が下降させら
れる。ここで、上記比較器２８の比較結果をＤ
（＝第１信号−第２信号）とし、上記予め定めら
れた一定値をDmとして説明すると、たとえば、
実際の放電電流を表す平均電流値が目標電流値を
上回ると、比較器４６からの偏差信号に従つてゲ
イン可変増巾器４４のゲインが大きくされ、比較
器２８へ供給される第２信号が大きくなるように
補正されるので、比較器２８から出力される比較
結果Ｄはゲイン可変増巾器４４のゲインの増大に
より減少させられる。このとき、比較結果Ｄはそ
れまで一致させられていた一定値Dmよりも小さ
くなるので、電極棒駆動回路３８はその比較結果
ＤをDmへ向かつて増加させようとして電極棒１
２を上昇させるので、放電電流が減少して第２信
号および前記平均電流値が小さくなり、設定器４
８において設定された目標電流値と実際の放電電
流値を示す平均電流値との偏差が解消される。反
対に、実際の放電電流を表す平均電流値が目標電
流値を下回ると、比較器４６からの偏差信号に従
つてゲイン可変増巾器４４のゲインが小さくさ
れ、比較器２８へ供給される第２信号が小さくな
るように補正されるので、比較器２８さら出力さ
れる比較結果Ｄはゲイン可変増巾器４４のゲイン
の減少により増大させられる。このとき、比較結
果Ｄはそれまで一致させられていた一定値Dmよ
りも大きくなるので、電極棒駆動回路３８がその
比較結果ＤをDmへ向かつて減少させようとして
電極棒１２を下降させるので、放電電流が増加し
て第２信号および前記平均電流値が大きくなり、
設定器４８において設定された目標電流値と実際
の放電電流値を示す平均電流値との偏差が解消さ
れる。前記ゲイン可変増巾器４４は、比較器４６
からの偏差信号が小さくなる方向へ、換言すれば
目標電流値と平均電流値との差を解消する方向へ
第２信号を補正しているのである。

したがつて、電極棒１２に流される電流が激し
く変動するにも拘わらずその実際の電流値の平均
電流値が平均演算器４２によつて安定に把握さ
れ、その実際の電流値の平均電流値を表す信号と
電極棒１２に流すべく設定された目標電流値の大
きさを表す信号とが比較されて、その大きさの大
小に従つてゲイン可変増巾器４４において電極棒
制御手段に供給される第２信号の大きさが補正さ
れるので、アーク炉１０の電極棒１２に流される
電流値が設定器４８の設定操作によつて極めて容
易にかつ一定に設定され得るのである。

つぎに、本考案の他の実施例を説明する。な
お、以下の説明において前述の実施例と共通する
部分には同一の符号を付して説明を省略する。

第２図の実施例は前記平均演算器４２、比較器
４６の機能を所謂マイクロコンピユータのソフト
ウエアに置き換えたものである。すなわち、Ａ／
Ｖ変換器４０から出力される電極棒１２に流され
る実際の電流値を表す第２（電圧）信号がＡ／Ｄ
コンバータ５１を介してＩ／Ｏポート５２に供給
される。また、設定器４８の設定内容もＩ／Ｏポ
ート５２に供給される。Ｉ／Ｏポート５２はデー
タバスラインを介してCPU５４、ROM５６、お
よびRAM５８に接続されている。CPU５４は
ROM５６に予め記憶されたプログラムに従つて
RAM５８の一時記憶機能を利用しつつ、Ｉ／Ｏ
ポート５２に供給された信号を処理し、Ｉ／Ｏポ
ート５２からＤ／Ａコンバータ６０を介してゲイ
ン可変増巾器４４にそのゲインを指令する信号を
供給する。

以下、本実施例の作動を第３図のフローチヤー
トに従つて説明する。

まず、ステツプＳ１が実行され、Ａ／Ｖ変換器
４０から出力される電圧信号の大きさ、換言すれ
ば電極棒１２に実際に流される電流値を表す第２
信号が読み込まれ、読み込まれたデータがステツ
プＳ２において算術平均される。ステツプＳ２に
おいては設定器４８に設定されたサンプリング期
間および周期に従つて実際に電極棒１２に流され
る電流値の平均電流値を算出するのである。そ
して、ステツプＳ３が実行され、実際の電流の平
均電流値から設定器４８において設定された電
極棒１２に流すべき目標電流値Isを差し引いた値
が予め設定された不感帯に相当する値Ｂよりも大
きいか否かが判断され、大きい場合にはステツプ
Ｓ４が実行されてゲイン可変増巾器４４のゲイン
Ｇを大きくするようにされる。すなわち、ステツ
プＳ４においてはそれまでのゲインから予め定め
られた一定に小さなゲインΔGが加えられた、新
たなゲインを表す信号がＤ／Ａコンバータ６０を
介してＩ／Ｏポート５２からゲイン可変増巾器４
４に供給されるのである。

ステツプＳ３において−IsがＢよりも小さい
場合にはステツプＳ５が実行されてIs−Ｂより
も大きいか否かが判断される。大きい場合にはス
テツプＳ６が実行されてゲイン可変増巾器４４の
ゲインが小さくされる。すなわち、ステツプＳ６
においてはそれまでのゲインにゲインΔGが差し
引かれた新たなゲインとされるのである。また、
ステツプＳ５においてIs−がＢよりも小さい場
合には、ステツプＳ７が実行され、それまでのゲ
インが変更されない。すなわち、電極棒１２に流
される実際の電流値の平均電流値と設定器４８
において設定された電極棒１２に流すべき目標電
流値Isとの差が設定器４８において設定された不
感帯（−Ｂ〜＋Ｂ）内にあるからである。したが
つて、本実施例によれば、前述の実施例と同様の
作動および効果が得られるのである。

ここで、前記設定器４８において、電極棒１２
に流すべき目標電流値の設定は作業者によつて直
接操作されても良いが、予め記憶されたプログラ
ムに従つて目標電流値の設定値が変更操作される
ように構成されても良いのである。すなわち、電
極棒１２に流すべき目標電流値は溶解の進行段階
によつて変更されることが望ましいため、時間経
過またはアーク炉１０に投入された電力量の増大
に基づいて設定器４８内の電流設定値が予め定め
られた各段階に対応した値に変更されるようにし
ても良いのである。このような場合には、作業者
が溶解の進行段階に応じて設定値を変更操作する
ことが全く解消される利点がある。

なお、上述したのはあくまでも本考案の一実施
例であり、本考案はその精神を逸脱しない範囲に
おいて種々変更が加えられ得るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を含むアーク炉の構
成を説明する図である。第２図は本考案の他の実
施例を含む第１図に相当する図である。第３図は
第２図の作動を説明するフローチヤートである。 １０：アーク炉、１２：電極棒、２６：トラン
ス（第１信号発生手段）、２８：比較器（電極棒
制御手段）、３８：電極棒駆動回路（電極棒制御
手段）、３０：変流器（第２信号発生手段）、３
４：可変抵抗器（第２信号発生手段）、４２：平
均演算器（信号平均手段）、４４：ゲイン可変増
巾器（信号補正手段）４６：比較器（比較手段）、
４８：設定器（目標電流値設定手段）。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 炉内の被溶解物との間で放電し、その放電によ
   つて該被溶解物を溶解させる電極棒と、該電極棒
   に電流を供給する電源の電圧に対応した大きさの
   第１信号を発生する第１信号発生手段と、該電極
   棒に流される電流に対応した大きさの第２信号を
   発生する第２信号発生手段と、前記第１信号およ
   び第２信号の差が所定値となるように前記電極棒
   の位置を自動的に制御する電極棒制御手段とを備
   えたアーク炉において、前記電極棒に流される電
   流を設定するアーク炉電流設定装置であつて、 前記電極棒に流すべき電流値の大きさを示す目
   標電流値を設定する目標電流値設定手段と、 前記第２信号の所定時間内の平均値を逐次求め
   て平均値信号を発生させる信号平均手段と、 前記平均値信号と前記目標電流値とを比較し、
   該目標電流値と平均値信号との信号差を表す差信
   号を出力する比較手段と 前記第２信号発生手段と電極棒制御手段との間
   に介挿され、該第２信号発生手段から電極棒制御
   手段へ供給される前記第２信号の大きさを前記差
   信号に基づいて前記信号差が解消される方向に補
   正する信号補正手段と を含むことを特徴とするアーク炉電流設定装置。