JPH0257890A - 直流アーク炉炉底電極の冷却ファンの運転制御方法 - 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炉底電極における通電ピンに、
冷却空気を強制的に送気して通電ピンの冷却を行なう冷
却ファンの運転制御方法に関するものである。

（従来の技術） 従来から、例えば製鉄用の大容量アーク炉は、電源の供
給が容易で、かつ電圧の制御が容易であることから、交
流式アーク炉が主力になっていた。

一方、近年では半導体技術の進歩によって電力用半導体
素子も大容量化が可能となり、これに伴ってアーク炉も
交流式アーク炉から直流アーク炉に移行しつつある。こ
の直流アーク炉は、炉用変圧器までの経路、設備は交流
式のものと同様であるが、炉用変圧器で炉用電圧に降圧
した後、サイリスク装置等の整流装置により交流を直流
に変換する。そして、サイリスタ方式の場合には、直流
回路にリアクトルを挿入する。また、直流回路は、炉底
電極に至るまでの二次導体（陽極側）と、カ−ボン電極
からなる可動電極に至るまでの二次導体（陰極側）とか
ら構成される。

従来の交流式アーク炉は３本の可動電極により構成され
たが、直流アーク炉の場合は必ずしも３本ではなく、少
なくとも１本の電極を用いればよい。電極の周囲はシン
プルとなるが、炉底電極が必要となる。そして、この炉
底電極は、その寿命および安全性が非常に重要な問題と
なる。

さて、直流アーク炉における炉底電極は通常、炉中央部
の炉底耐火物中に、炉の規模に応じて導電材からなる通
電ピンを多数本埋設した・ものを陽極としている。また
、各通電ピンは、通常の丸棒を端末加工して集電板に取
付けて二次導体と接続し、さらに各通電ピンの下端部に
は、冷却ファンにより冷却空気を強制的に送気して通電
ピンの強制空冷を行ない、耐火物中の通電ピンの溶損を
防止するようにしている。勿論、耐火物中の通電ピン上
部の溶鋼と接触する部分は溶けるが、耐火物が有る限り
溶けて固まることの繰返しで、消耗はしない。ただし、
耐火物が消耗してくると、通電ピンもその分だけ減って
くることになる。

（発明が解決しようとする課題） ところで、このような直流アーク炉において、炉底電極
の寿命は大切なファクタであり、炉底電極はできるだけ
消耗しないようにする対策が必要である。そこで従来で
は、多数本の通電ピンの下端部に、冷却ファンで冷却空
気を強制的に送気して通電ピンの強制空冷を行なうこと
により、炉底電極ができるだけ消耗しないようにしてい
る。

しかしながら、従来では冷却ファンは操業とは無関係に
連続運転しており、非通電時など熱負荷が小さい時、炉
底電極を冷やし過ぎることになる。

次に、熱負荷が大きくなると高温になる。すなわち、炉
底電極の温度変化が大きくなると、炉底耐大物がスポー
リングによって、亀裂、剥離が生じ易くなり、炉底電極
の寿命が短くなってしまう。

以上のように、従来における冷却ファンの運転は、炉底
電極の消耗にとって効果的な運転とはなっていない。

本発明は上記のような問題を解決するために成されたも
ので、炉底耐大物の温度変化を小さくし、炉底電極の寿
命を延長することが可能な直流アーク炉炉底電極冷却フ
ァンの運転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）上記の目的を
達成するために本発明では、直流アーク炉の炉底耐大物
中に、導電材からなる通電ピンを複数本埋設して構成さ
れた炉底電極における各通電ピンに、冷却空気を強制的
に送気して通電ピンの冷却を行なう冷却ファンの運転制
御方法において、炉底電極の温度を検出し、この検出温
度の値が第１の規定値１８以上である場合には冷却ファ
ンを運転し、検出温度の値が第１の規定値ＴＨよりも小
さい第２の規定値ＴＬ以下である場合には冷却ファンの
運転を停止するように運転を行なうことにより、炉底電
極の温度変化が緩やかとなり、結果として炉底電極の寿
命を延ばすことが可能となる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例について図面を参照して説明す
る。

第１図は、本発明を適用する直流アーク炉の炉底電極の
構成例を示す断面図である。第１図において、直流アー
ク炉の炉底電極１の一部を構成する、炉中央部の炉底耐
大物（ラミング材等からなる）２の中には、図示のよう
に導電材（鋼製）からなる通電ピン３を多数（ｎ）本埋
設して陽極としている。また、各通電ピン３は鋼製の丸
棒を端末加工してなり、これらを集電板４に取付けて端
子５を介して二次導体６と接続し、図示しない可動電極
（陰極）との間に直流電圧を印加するようにしている。

さらに、各通電ピン３の下端部には、図示しない冷却フ
ァンにより送気管７を介して冷却空気を強制的に送気し
て空気出口９から排気することにより、通電ピン３を強
制空冷して炉底耐火物２中の通電ピン３の溶損を防止す
るようにしている。さらにまた、各通電ピン３の内部に
はそれぞれ温度検出器１０を挿入して設け（図では１本
の通電ピン３についてのみ図示）、当該通電ピン３の温
度、すなわち炉底電極１の温度を抽出するようにしてい
る。なお第１図において、１１は直流アーク炉の炉床を
構成する耐火物（れんが等からなる）　１２は炉底鉄板
、１３は絶縁物、１４は固定具、１５は溶鋼をそれぞれ
示すものである。

第２図は、本発明の方法を適用した冷却ファンの運転制
御システムの構成例を示す機能ブロック図である。本運
転制御システムは図示のように、温度検出手段１６と、
温度判定手段１７と、電動機制御手段１８とからなって
おり、例えばコンピュータにより実現することができる
。す、なわち、温度検出手段１６は、各温度検出器１０
で抽出された各通電ピン３の検出温度ＴＩ、Ｔ２．・・
・Ｔｎを入力とし、これらの検出温度の中の最大のもの
をＴ　ｌｌ１ａＸとして出力するものである。また、温
度判定手段１７は、温度検出手段１６からの検出温度の
値Ｔ　ｔｓａｘと、予め設定された第１の規定値ＴＨお
よび第２の規定値ＴＬとの大小関係を比較判定するもの
である。ここで、炉底電極１の管理温度限界を例えば４
００℃とまた場合、第１の規定値Ｔ　Ｈとしては例えば
３００℃に、また第２の規定値ＴＬとしては第１の規定
値ＴＨよりも小さい例えば２５０℃にそれぞれ設定して
いる。さらに、電動機制御手段１８は、温度判定手段１
７での比較判定結果に基づいて、冷却ファン１９を駆動
するための電動機２０へ運転指令または運転停止指令を
出力するものである。すなわち、検出温度の値Ｔｌｌ１
ａｘが第１の規定値Ｔ□以上である時には運転指令を、
また検出温度の値Ｔ　ｌ１ａＸが第２の規定値ＴＬ以下
である時には運転停止指令を出力するものである。

次に、以上の構成に基づく冷却ファンの運転制御方法に
ついて、第３図および第４図を用いて説明する。

いま、直流アーク炉の操業を開始すると、炉内に収納さ
れたスクラップが、図示しない可動電極とスクラップと
の間に発生するアークにより、時間の経過と共に溶解さ
れて溶鋼１５が得られる。

そして、直流アーク炉１の操業を開始した時点では、炉
底電極１の温度はそれ程高くないが、操業の進行に伴っ
て炉底電極１の温度は上昇していく。

一方、炉底耐火物２に埋設された各通電ピン３に設けた
温度検出器１０により、当該通電ピン３の温度、すなわ
ち炉底電極１の温度がそれぞれ抽出されて温度検出手段
１６に出力される。すると、温度検出手段１６では、各
温度検出器１０で抽−出された各通電ピン３の検出温度
Ｔ、、Ｔ２．・・・Ｔｎの中の最大のものを検出し、こ
れがＴ　ａ＋ａｘとして温度判定手段１７に出力される
。次に、温度判定手段１７では、温度検出手段１６で検
出された温度値Ｔ　ｍａｘと、予め設定された第１の規
定値ＴＨとの大小関係が比較判定され、その結果が電動
機制御手段１８に出力される。すると、電動機制御手段
１８では、温度判定手段１７での比較判定結果に基づい
て、電動機２０へ運転指令または運転停止指令が出力さ
れる。

すなわち、検出温度値Ｔｌ１ａ−Ｘが第１の規定値ＴＨ
（例えば３００℃）以上である時、例えば３２０℃であ
る時には、電動機２０に運転指令を与えて冷却ファン１
９の運転が行なわれる。これにより、炉底電極１の各通
電ピン３の下端部には、送気管７を通して冷却空気８が
送気され、通電ピン３の冷却が行なわれる。また上記に
おいて、検出温度値Ｔ　ｏ＋ａｘが第１の規定値ＴＨ（
例えば３００℃）未満である時には、温度検出手段１６
で検出された温度値Ｔ　ｍａｘと、予め設定された第２
の規定値ＴＬとの大小関係が比較判定され、その結果が
電動機制御手段１８に出力される。すなわち、検出温度
値Ｔ　ｌｌ１ａｘが第２の規定値ＴＬ　（例えば２５０
℃）以下である時、例えば２３０　”Ｃである時には、
電動機２０に運転停止指令を与えて冷却ファン１９の運
転が停止される。これにより、炉底電極ｌの各通電ピン
３の下端部には、送気管７を通して冷却空気８が送気さ
れなくなり、通電ピン３の冷却が行なわれない。さらに
、上記において、検出温度値Ｔ　ｍａＸが第２の規定値
ＴＬ　　（例えば２５０℃）以上である時、例えば２７
０’Ｃである時には、電動機２０に対して運転指令が継
続して与えられ、冷却ファン１９が運転されて、通電ピ
ン３の冷却が、検出温度値Ｔ　ｌａＸが第２の規定値Ｔ
Ｌ　（例えば２５０℃）以下となるまで行なわれる。

このように、検出温度値Ｔｌ１ｌａｘが第１の規定値Ｔ
Ｈ（例えば３００℃）以上となると冷却ファン１９の運
転が行なわれ、−旦冷却フアン１９の運転が行なわれる
と、検出温度値Ｔ　ｌｌ１ａｘが第２の規定値ＴＬ　（
例えば２５０℃）以下となるまでの間は、その運転が継
続して行なわれる。また、検出温度値Ｔ　ｗａｘが第２
の規定値ＴＬ　（例えば２５０℃）以下となると冷却フ
ァン１９の運転が停止され、−旦冷却フアン１９の運転
が停止されると、検出温度値Ｔ　ｍａｘが第１の規定値
ＴＨ（例えば３００℃）以上となるまでの間は、その運
転が継続して停止されることになる。

上述したように本実施例では、直流アーク炉の炉底耐火
物２中に、導電材からなる通電ピン３を多数本埋設して
構成された炉底電極１における各通電ピン３に、冷却空
気８を強制的に送気して通電ピン３の冷却を行なう冷却
ファン１９の運転制御を行なうに際して、各通電ピン３
の内部に温度検出器１０を設けて炉底電極１の温度を検
出し、この検出温度の最大値Ｔ　ｌａＸが第１の規定値
１８以上である場合には冷却ファン１９を運転し、また
検出温度の最大値Ｔ　ｌ１ａｘが第１の規定値ＴＨより
も小さい第２の規定値ＴＬ以下である場合には冷却ファ
ン１９の運転を停止するように、運転を行なうようにし
たものである。

従って、コンピュータによる炉底電極１の温度管理を行
ない、炉底電極１の消耗にとって効果的な冷却ファン１
９の運転を行なうことができるため、冷却ファン１９が
従来のように必要以上に運転されるようなことがない。

これにより、炉底電極１の温度変化が緩やかとなり、結
果として炉底電極１の寿命を延長することが可能となる
。第５図は、炉底電極の寿命の一例を、従来の場合と本
例の場合とを比較して示したものである。第５図におい
て、Ａが従来の実績寿命を、Ｂが本例の期待寿命をそれ
ぞれ示している。図から明らかなように、本例の場合に
は、従来に比べて約１．４〜１．５倍程度の長寿命化を
期待することができる。

（発明の効果） 以上説明したように本発明によれば、炉底電極の温度を
検出し、この検出温度の値が第１の規定値１８以上であ
る場合には冷却ファンを運転し、検出温度の値が第１の
規定値ＴＨよりも小さい第２の規定値ＴＬ以下である場
合には冷却ファンの運転を停止するようにしたので、炉
底耐火物の温度変化を小さくし、炉底電極の寿命を延長
することが可能な直流アーク炉炉底電極冷却ファンの運
転制御方法が提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用する直流アーク炉の炉底電極の構
成例を示す断面図、第２図は本発明の方法を適用した冷
却ファンの運転制御システムの一実施例を示す機能ブロ
ック図、第３図および第４図は同実施例における作用を
説明するための図、第５図は同実施例における効果を説
明するための図である。 １・・・炉底電極、２・・・炉底耐火物、３・・・通電
ピン、４・・・集電板、５・・・端子、６・・・二次導
体、７・・・送気管、８・・・冷却空気、９・・・空気
出口、１０・・・温度検出器、１１・・・耐火物、１５
・・・溶鋼。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 直流アーク炉の炉底耐火物中に、導電材からなる通電ピ
   ンを複数本埋設して構成された炉底電極における各通電
   ピンに、冷却空気を強制的に送気して通電ピンの冷却を
   行なう冷却ファンの運転制御方法において、 前記炉底電極の温度を検出し、 前記検出温度の値が第１の規定値Ｔ＿Ｈ以上である場合
   には前記冷却ファンを運転し、 前記検出温度の値が前記第１の規定値Ｔ＿Ｈよりも小さ
   い第２の規定値Ｔ＿Ｌ以下である場合には前記冷却ファ
   ンの運転を停止する ようにしたことを特徴とする直流アーク炉炉底電極冷却
   ファンの運転制御方法。