JPH0254890A - 直流アーク炉における可動電極の位置制御方法 - 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、直流アーク炉の可動電極（アーク電極とも言
う）を位置制御する直流アーク炉における可動電極の位
置制御方法に係わり、特に炉内の状況を考慮した電極位
置制御を行う直流アーク炉における可動電極の位置制御
方法に関する。

（従来の技術） 一般に、製鋼用直流アーク炉においては、可動電極から
アークを発生しながら溶解原料である鉄屑着の被溶解物
（以下、スクラップと指称する）を溶解し炉底に溶鋼を
得るものであるか、そのスクラップの溶解時にスクラッ
プの形状が時々刻々変化し、それに伴ってアーク電流が
変化するので、所望のアーク電流を確実に得るために可
動電極を頻繁に昇降制御する必要がある。

第２図は、従来方法を適用した位置制御システムの構成
図であって、アーク炉１にスクラ、ンブ２を充填して炉
蓋３を閉止した後、この炉蓋３上部から可動電極４を挿
入し、トランス５゜ＡＣ−ＤＣ変換用サイリスタ６、直
流リアクトル７を介して可動電極４と炉底電極８間に電
圧を印加し、−Ｊ動電極４先端からアークを発生しなが
らスクラップ２を順次溶解していく。

このアーク発生時、アーク電圧検出器１１で可動電極４
と炉底電極８間の電圧Ｖｒを検出し、この検出電圧Ｖｒ
と予め定めた設定電圧Ｖｄとの偏差が零となるように調
節部１２で比例積分演算を行い、得られた操作出力（制
御信号）を昇降制御用モータ１３に供給する。この昇降
制御用モータ１３は操作出力に基づいて正転または逆転
し、それに汁ってウィンチ１４が一端を固定端とするワ
イヤ１５の他端を巻きとりまたは巻き戻すことにより、
このワイヤ１５を介してマスト１６を昇降制御している
。このときマスト１６上部に水平に固定された水平ホル
ダアーム１７か一緒に昇降するので、このホルダアーム
１７を介して口■動電極４が昇降制御され、可動電極４
と炉底電極８間に所定の電圧か印加されて可動電極４先
端から所望形状のアークが発生される。

また、アーク電流の制御においては、サイリスタ６の出
力側または炉底電極８の出力側よりアーク電流を検出し
、この検出電流１ｒと設定電流Ｉｄとの偏差が零となる
ように自動電流調整器でゲート制御角αを求め、このゲ
ート制御角αに応じて前記サイリスタ６のゲートを制御
する構成となりいる。

従って、この種の電極位置制御ｈ″法は、Ｖｄ−Ｖｒ＜
Ｏなる関係にあるとき可動電極４を下降させ、Ｖｄ−Ｖ
ｒ＞Ｏなる関係にあるとき可動電極４を上昇させるよう
な制御を行っている。

一方、アーク電流の制御においては、Ｉｄ−１ｒく０な
る関係にあるときゲート制御角αを大きくし、Ｉｄ−１
ｒ＞０なる関係にあるときゲート制御角αを小さくする
ように制御している。

（発明が解決しようとする課題） しかし、以上のような電極の位置制御方法では、例えば
Ｖｄ−Ｖｒ＞０の関係にあると判断して可動７ｕ極４を
上昇させても可動電極４と炉底電極８間の電圧Ｖｒが大
きくならない場合が有り、逆にＶｄ−Ｖｒ＜０の関係に
あるとき可動電極４を下降させても電圧Ｖｒが小さくな
らない場合がある。

すなわち、制御の意図とは逆の現象が発生し、可動電極
４の位置制御を適切に行えない問題がある。

このことは例えばＶｄ−Ｖｒ＞Ｑなるときに可動電極４
をｌ昇させても口■動電極サイドよりアークか発生して
いる場合には電圧Ｖｒが大きくならず、またＶｄ−Ｖｒ
＜Ｏなるときには可動電極４を下降させても例えばスク
ラップ２自体が速く溶ける場合には電圧Ｖｒが小さくな
らないことが生ずる。

このように従来の電極の位置制御方法は、可動電極４と
炉底電極８間の検出電圧Ｖｒのみに依存して電極の位置
を適切に制御できない。

本発明は以上のような不具合を除去するためになされた
もので、炉内の状況を適切に評価しながら適切な電極位
置制御を実現し得、よって、操業上ロスを低減して生産
性の向上を図る直流アーク炉における可動電極の位置制
御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および作用）本発明による
直流アーク炉の電極昇降制御方法は上記目的を達成する
ために、直流アーク炉内の被溶解物を溶解する可動電極
への印加電圧を検出し、この検出電圧と設定電圧との電
圧偏差に応じて前記ｎ■動主電極移動速度および昇降制
御を行う直流アーク炉の電極制御方法において、前記ｉ
＋Ｊ動屯極の移動量に対する可動電極の前記検出電圧の
変化量との比を算出し、この比が炉内の評価を表す第１
の規定範囲以下または以上のときには炉内の状況から電
極の移動を抑制すべきであると判断し可動電極１−昇方
向における前記電圧偏差の１１４位に当りの電極移動量
を小さくする。また、前記比が同じく炉内の評価を表す
第２の範囲以上にあるときには前記と同様に炉内の状況
から電極の移動を速くすべきであると判断し可動電極下
降方向における前記電圧偏差の単位量当りの電極移動量
を大きくすることにより、炉内の状況を考慮しつつ可動
電極を適切に位置制御するものである。

（実施例） 以下、本発明方法の一実施例としての構成について第１
図を参照して説明する。なお、第１図に。

おいて第２図と同一部分には同一符号を付してその詳し
い説明は省略し、専ら第２図と比較して異なる部分につ
いて説明する。すなわち、本発明方法においては、例え
ばマスト１６の近傍に電極位置センサ２１を設け、この
センサ２１の出力から電極位置信号Ｈを取り出し、この
電極位置信号Ｈと前記アーク電圧検出器１１の検出電圧
Ｖｒとを電圧変化量演算手段２２に供給する。この電圧
変化ご演算手段２２は、ΔＶ−（ｄＶｒ／ｄＨ）なる演
算を行って検出電圧の変化量ΔＶを求めた後、電極速度
判断手段２３に送られる。この演算は例えば一定時間間
隔でｄＶｒとｄＨを計算し、これによりΔ■を求めるこ
とにより行う。この電極速度判断手段２３は、電極上昇
制御時に評価係数に、、に２を用いて検出電圧Ｖｒの変
化量△Ｖかに、＜△■くに２なる関係にあるか否かを判
断し、上記関係にないときには電極上昇速度を低下させ
る信号を出力し、かつ、上記関係にあるときには電極速
度が正常であると判断し本来の２Ｉ節部１２の出力のみ
に依存させるように信号を出力しない？２１の電極速度
判断部２３ａと、電極下降制御時に検出電圧Ｖｒの変化
量△Ｖが評価係数に３よりも大きいときに電極下降速度
を速める判断信号を出力し、かつ、それ以外のときに電
極速度が正常であると判断し本来の調節部１２の出力の
みに依仔させるように信号を出力しない第２の電極速度
判断部２３ａとからなっている。なお、前記評価係数ｋ
】およびに２は検出電圧の変化量と電極位置の変化量の
比で表されるものであって、アーク炉１の正常な操業範
囲の上限比と下限比と考えることができる。従って、発
生電圧の変化量かＬ配化を越えて必要量１−に大きくな
ったり、または必要量１に小さくなったときに電極速度
を徐々に低下させ、最終的には可動電極４を停止１−さ
せることを意図する。前記評価係数に３も同様な意図の
下に予め設定されるものである。

２４は電極速度可変手段であって、常時は前記１週節部
１２からの操作出力に基づいて昇降制御用モータ〕３を
制御するが、前記各電極速度判断部２３ａ、２３ｂから
電極速度を低下させ、または電極速度を速める判断信号
を受けたとき、前記操作出力をその信号に応じて可変し
て昇降制御用モータ１３の回転速度を制御する機能を持
っている。

次に、本発明方法を適用したシステムの動作について説
明する。今、可動電極４に高電圧を印加して可動電極４
先端からアークを発生させながらスクラップ２を溶解し
ていくが、このときアーク電圧検出器１１の検出電圧Ｖ
「と設定電圧Ｖｄとの偏差がＶｄ−Ｖｒ＞Ｏの関係にあ
るとき、調節部１２は所要の速度■で可動電極４を上昇
させるような制御信号を昇降制御用モータ１３に供給す
る。

しかして、この電極上昇時、電圧変化量演算手段２２で
はアーク電圧検出器１５からの検出電圧Ｖｒと電極位置
センサ２１からの電極位置信号Ｈとを取込み、ΔＶ−（
ｄＶｒ／ｄＨ）なる演算を行って検出電圧の変化量Δ■
を求めた後、第１の電極速度判断部２３ａへ送出する。

この第１の電極速度゛１１１断部２３ａでは、評価係数
ｋｌ、に２を用いて検出電圧の変化量△Ｖがｋｌ＜△Ｖ
　＜　ｋ　２なる関係にあるか否かを判断し、上記関係
にないと判断したときには例えば可動電極サイドからの
アーク発生等により可動電極４を所定の速度で昇降され
ても発生電圧が大きくならないと判断し、可動電極４の
上昇速度を低下させる信号を出力する。その結果、この
信号を受けて電極速度可変手段２４では２Ｗｊ部１２か
らの操作出力を低下させることにより、可動電極４の上
昇速度を低下させるように昇降制御用モータ１３を制御
する。従って、上記に、＜△Ｖ＜ｋ３以外の関係が所定
時間の間続くと可動電極４は最終的には停止してしまつ
。

一方、アーク電圧検出器１１の検出電圧■「と設定電圧
Ｖｄとの偏差がＶｄ−Ｖｒ＜０の関係にあるとき、調節
部１２は所要の速度Ｖで可動電極４を下降させるような
制御信号を昇降制御用モータ１３に供給するが、この電
極下降時、電圧変化量演算手段２２では前述と同様にア
ーク電圧検出器１５からの検出電圧Ｖ「と電極位置セン
サ２１からの電極位置信号Ｈとを取込み、ΔＶ−（ｄＶ
ｒ／ｄＨ）なる演算を行って検出電圧の変化量ΔＶを求
めた後、第２の電極速度判断部２３ｂに送出する。ここ
で、第２の電極速度判断部２３ｂでは、評価係数に３を
用いて検出電圧の変化量ΔＶかに３よりも大きいか否か
を判断し、大きいと判断したとき例えばスクラップ２の
溶は込みが非常に速いために可動電極４を所定の速度で
下降させても発生電圧が小さくならないと判断し、電極
下降速度を速める信号を出力する。その結果、この信号
を受けて電極速度可変手段２４は調節部】２からの操作
出力を増加させることにより、可動電極４の下降速度を
上昇させるように昇降制御用モータ１３を制御する。

従って、以上のような実施例によれば、調節部１２によ
る検出電圧に依存した本来の可動電極４の速度とは別に
、その可動電極４の上昇時に検出電圧の変化量が２つの
評価係数を越えて必要以上に発生電圧が大きくならない
ときには可動電極４の速度を低下させ、逆に可動電極４
の下降時に検出電圧の変化量が評価係数よりも大きいと
き、可動電極の速度を速める制御を行うことにより、炉
内の状況を適切に評価しながら可動電極を適切な状態で
位置制御できる。このように速度を早めたり、遅めたり
した状態より、正規の状態への復帰方法は速度を早めた
り遅めたりした状態となったことをオペレータに警報し
、オペレータが状態を確認の上リセットボタンを押して
復帰させるとか、（ｄ　Ｖ　ｒ　／　ｄ　Ｈ）を監視し
、これが規定範囲内に入ってから一定時間後に復）＋Ｉ
ｉさせる等の方法を適宜選ぶことができる。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではない。

すなわち、上記実施例ではワイヤ１５を用いてマスト１
６の昇降を行っているが、このワイヤ１５に代えてマス
ト１６側にラックを取付け、昇降制御用モータ１３の出
力軸に歯車を取付け、この１″ｉ車をラックに噛合させ
ることによりマスト１６を昇降させてもよく、その他種
々の昇降制御手段を用いて昇降可能である。その他、本
発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施で
きる。

（発明の効果） 以」二詳記したような本発明によれば、可動電極・炉底
電極間の検出電圧と設定電圧との偏差に基づいて可動電
極の昇降および速度制御を行うほか、可動電極の移動量
に対する可動電極の前記検出電圧の変化量との比を算出
し、この比が第１の規定範囲以下または以上のときには
可動電極上昇方向における前記電圧偏差の単位量当りの
電極移動量を小さくし、前記比が第２の範囲以上にある
ときには可動電極下降方向における前記電圧偏差の単位
量当りの電極移動量を大きくする様にしたことにより、
炉内の状況を考慮しながら可動電極の適切な位置制御を
行うことができ、よって操業上のロスをなくして効率的
にスクラップを溶解させ得、これにより製鋼時間の短縮
化によって生産性の向上が図れ、諸原単位の低減にも大
きく貢献する直流アーク炉における可動電極の位置制御
方法を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係わる直流アーク炉におけるｎＪ動電
極の位置制御方法を適用したシステム構成図、第２図は
従来方法を適用したシステム構成図である。 １・・・アーク炉、２・・・スクラップ、４・・・可動
電極、１１・・・アーク電圧検出器、１２・・・調節部
、１３・・・昇降制御用モータ、２２・・・電圧変化量
演算手段、２３・・・電極速度判断手段、２４・・・電
極速度可変手段。 出願人代理人　弁理士　鈴江武ｇ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 直流アーク炉内の被溶解物を溶解する可動電極への印加
   電圧を検出し、この検出電圧と設定電圧との電圧偏差に
   応じて前記可動電極の移動速度および昇降制御を行う直
   流アーク炉の電極制御方法において、 前記可動電極の移動量に対する可動電極の前記検出電圧
   の変化量との比を算出し、この比が第１の規定範囲以下
   または以上のときには可動電極上昇方向における前記電
   圧偏差の単位量当りの電極移動量を小さくし、前記比が
   第２の範囲以上にあるときには可動電極下降方向におけ
   る前記電圧偏差の単位量当りの電極移動量を大きくする
   ことを特徴とする直流アーク炉における可動電極の位置
   制御方法。