JPH04203887A - アーク炉における装入原料の溶解状況検知方法及びその装置並びにアーク炉用水冷パネル - 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、アーク炉における装入原料の溶解状況を検知
する方法及びその装置並びにアーク炉用水冷パネルに関
するものである。

〔従来の技術〕

近年、アーク炉の操業において、装入原料の溶解状況を
検知し、これに基づいて適切な操炉運転を行って、省エ
ネルギー、生産性の向上あるいは省力化を図ることが従
来に増して要求されている。

その−例とし、で、装入原料が炉壁の一部を構成する水
冷パネル表面近くに存在する間は、電源回路ジュール損
失の抑制及び迅速溶解を目的として、アーク電流を小さ
くした高電力のロングアーク操業を行い、溶解が進み水
冷パネル表面が露出した段階以降は、水冷パネルからの
アーク輻射熱の抜熱及び炉壁損耗の抑制を目的として、
アーク電流を大きくした低電力のショートアーク操業を
行うことにより、電力効率良く溶解する方法が知られて
いる。前記の目的のためには、アーク炉内における装入
原料の溶解状況に合わせて、アーク電圧、アーク電流及
び通電時間を適切に設定する必要がある。

溶解状況を検知する方法として、水冷パネル冷却水の人
出側温度差を測定する方法や、炉壁に設置した検知用コ
イルの自己インダクタンスを測定する方法（特開平１−
１７４８８６号公報）が提案されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

アーク炉操業において適切な操炉を行うたぬには、装入
原料の溶解状況を的確に検知することが重要となるが、
水冷パネル冷却水の人出側温度差を測定する方法では、
水冷パネル前面へのスラグ付着の影響等により正確且つ
安定した検知は難しい。また、特開平１−１７４８８６
号公報による炉壁に設置した検知用コイルの自己インダ
クタンスを測定する方法でも、該コイルの設置場所が炉
外であること等により自己インダクタンスの変化量が小
さく、正確且つ安定した検知は難しい。

そこで本発明は、アーク炉における装入原料の熔解にお
いて、適切な操炉運転を行うために装入原料の溶解状況
を高精度に検知することができる方法及び装置を提供す
ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明によるアーク炉における装入原料の溶解状況検知
方法は、電極を流れるアーク電流によって発生して装入
原料を透過した磁界の強度を検出し、この磁界強度と、
電極と炉殻との間に装入原料が存在しない時の磁界強度
とを比較するものである。

また、本発明Ｇこよるアーク炉における装入原料の溶解
状況検知方法は、電極を流れるアーク電流によって発生
して装入原料を透過した磁界の強度を検出すると共に、
電極に投入したアーク電流値を検出し、これら磁界強度
とアーク電流値とを比較するものである。

さらに、本発明によるアーク炉における装入原料の熔解
状況検知装置は、電極を流れるアーク電流によって発生
する磁界の強度を検出するために炉殻の内側に設けた磁
界検出コイルと、この磁界検出コイルの信号と電極に投
入したアーク電流値とを比較演算する演算器とを具備す
るものである。

さらに、本発明によるアーク炉用水冷パネルは、アーク
炉の炉殻の内側に設置される水冷パネルの側面に、電極
を流れるアーク電流によって発生する磁界の強度を検出
するための磁界検出コイルが周巻きされているものであ
る。

〔作　用〕

本発明においては、アーク炉における装入原料の溶解に
おいて、アーク電流によって発生して装入原料を透過し
た磁界の強度の変化を磁界検出コイルにより検出して装
入原料の溶解状況を把握する。したがって、溶解チャン
ス毎で異なる炉体潜熱や炉内雰囲気温度の影響及びスラ
グの炉壁付着による影響を受けずＣコ、装入原料の溶解
状況を検知することができる。

また、炉殻を構成する鉄皮は高透磁率材料で磁気遮断効
果が大きいため、磁界検出コイルを炉殻の内側に設置す
ることにより、アーク電流によって発生する磁界の強度
を導電ケーブル等から発生する外乱磁界の影響を受けず
に検出することができ、検出精度を上げることができる
。

さらに、磁界検出コイルを水冷パネルの側面に周巻きす
ることにより、アークの輻射熱及び伝導熱から磁界検出
コイルを保護し、耐久性及び検出信顛性をさらに向上さ
せることができる。

〔実施例〕

以下、本発明の詳細を実施例に基づいて説明する。

第１図は第１実施例におけるアーク炉の概要構成を示す
。

溶解電力はトランス９を介して、アーク炉内に挿脱可能
に設置された電極２から投入される。水冷パネル３は炉
壁の内側に周方向及び縦方向に複数個設置されて炉殻１
の一部を構成し、炉殻１を冷却する。水冷パネル３の側
面には磁界検出コイル４が周巻きされている（第４図及
び第５図参照）。磁界検出コイル４は増幅器５を通して
演算器６Ａに接続されており、装入原料８を透過した磁
界の強度を検出する。

電極２を流れるアーク電流によって発生する磁界の強度
は、装入原料８を透過する過程において渦電流損により
減少するが、その減少の割合は透過する装入原料８の量
に関係する。溶解の過程において間欠的あるいは連続的
に、装入原料８を透過してきた磁界の強度を磁界検出コ
イル４にて測定する。この時、磁界検出コイル４では電
磁誘導作用により、三相合成磁界の炉中心から炉の半径
方向の成分、すなわち磁界検出コイル４の巻方向と直交
する方向の成分の変化を電圧として検出することになる
。

演算器６Ａは、電極２と炉殻１との間に装入原料８が存
在しない時の磁界強度の値が予め設定されており、予め
設定された磁界強度と装入原料８を透過した磁界の強度
とを比較し、両信号が同一値となった時点を装入原料８
の溶は落ち時期と判定することができる。電力制御装置
７は演算器６Ａの信号を入力してアーク炉への投入電力
を制御する。

第２図は第２実施例におけるアーク炉の概要構成を示す
。なお、第１図に示す部材と同様の部材は同一の参照符
号を付け、その詳細な説明は省略する。

トランス９と電極２との間に分流器１１が設けられ、こ
の分流器１１から演算器６Ｂにアーク電流値が一方に入
力されるように構成されている。

演算器６Ｂは、磁界検出コイル４によって検出した磁界
強度の信号と電極２に投入したアーク電流値とを比較し
、装入原料８の溶解状況として、例えば磁界の透過率を
次式によって算出する。

電力制御装置７は演算器６Ｂの信号を入力し、アーク炉
への投入電力を制御する。

第３図は磁界検出コイル４を複数個設置した場合のブ・
ロック図の例を示し、第１図の第１実施例及び第２図の
第２実施例に適用することができる。

なお、第１図の第１実施例に適用する場合は、分流器１
１は不要である。

水冷パネル３は炉壁の内側において周方向及び必要に応
じて縦方向にも複数個設置されているので、これらのう
ちの任意の水冷パネル３を選んで磁界検出コイル４を設
置する。選択数及び位置は限定されるものではなく、必
要な検出分解能に応して決定される。演算器６には各々
の位置における装入原料８の溶解状況に応した複数個の
磁界検出コイル４からの信号が入力される。その結果に
基づいて電力制御装置７はアーク炉への投入電力を制御
する。

第１図及び第２図の装置による磁界の透過率の変化の様
子を操業全体にわたって記録したものが第６図である。

溶解初期のＡ点では装入原料８の量が多いため透過率は
小さく、溶解の進行と共に透過率は増大し、Ｂ点では約
０．５．０点では１．０になる。０点以後は炉壁部分に
装入原料８が存在しないため、磁界の透過率は一定値（
本実施例ではこの一定値を１．０とする）を示すように
なる。したがって０点が、装入原料８が溶は落ちて炉壁
が露出した時期である。これにより、磁界の透過率が１
，０になった時点を装入原料の溶は落ち時点と判定する
ことができる。前記方法により、アーク炉における挿入
原料の溶解状況を正確且つ安定して検知することが可能
となる。

第４図及び第５図は第１及び第２実施例に用いた水冷パ
ネル３の特徴部分を示し、第４図は第１図及び第２図の
ｌ−Ａ矢視正面図、第５図は第４図のＢ−Ｂ矢視側面図
である。

磁界検出コイル４は水冷パネル３の側面に、すなわち炉
中心に向かう方向に対し直交する方向の面に巻かれてい
る。これによって磁界検出コイル４の断面積（ＬｘＷ）
を装入原料の大きさよりもかなり大きくできるため、装
入原料の成分、大きさ、装入密度等の不均一による影響
を抑制できる。

なお、磁界検出コイル４の巻数、材質は必要な検出能力
及び耐熱性を考慮して選定する。また、第１図及び第２
図ムこおいて、１０は耐火物であり、水冷パネル３の側
面の磁界検出コイル４はその耐火物１０によって覆われ
ている。なお、水冷パネル３の側面に溝を設け、この溝
の中に磁界検出コイル４を挿入してもよい。

以上、本発明の実施例に付き説明したが、本発明は上記
実施例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を
逸脱しない範囲において種々変更を加え得る。

〔発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、アーク炉内にお
ける装入原料の溶解状況を正確且つ安定して把握するこ
とができるので、適切な操炉運転が可能となり、省エネ
ルギー、注量性の向上及び操炉作業の自動化か可能とな
る。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の第１実施例におけるアーク炉の概要構
成図、第２図は本発明の第２実施例におけるアーク炉の
概要構成図、第３図は第１及び第２実施例において磁界
検出コイルを複数個設置した場合のブロック図、第４図
は磁界検出コイルを装着した水冷パネルを示す第１図及
び第２図のＡ−Ａ矢視正面図、第５図は第４図のＢ−Ｂ
矢視側面図、第６図は溶解時間と磁界の透過率との関係
における装入原料の溶解状況を示す説明図である。 なお、図面に用いた符号において、 １・・・・・・・・・・・・・・炉殻 ２・・・・・・・・・・・・・・電極 ３・・・・・・・・・・・・・・水冷パネル４・・・・
・・・・−・・・・・磁界検出コイル５・・・・・・・
・・・・・・・増幅器６．６Ａ、６Ｂ・・演算器 ７・・・・・・・・・・・・・・電力制御装置８・・・
・・・・・・・・・・・装入原料９・・・・・・・・・
・・・・・トランス１０・・・・・・・・・・・・・・
耐火物１１・・・・・・・・・・・・・・分流器である
。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）アーク炉における装入原料の溶解状況を検知する
   方法において、 電極を流れるアーク電流によって発生して装入原料を透
   過した磁界の強度を検出し、この磁界強度と、電極と炉
   殻との間に装入原料が存在しない時の磁界強度とを比較
   することを特徴とするアーク炉における装入原料の溶解
   状況検知方法。
2. （２）アーク炉における装入原料の溶解状況を検知する
   方法において、 電極を流れるアーク電流によって発生して装入原料を透
   過した磁界の強度を検出すると共に、電極に投入したア
   ーク電流値を検出し、これら磁界強度とアーク電流値と
   を比較することを特徴とするアーク炉における装入原料
   の溶解状況検知方法。
3. （３）アーク炉における装入原料の溶解状況を検知する
   装置において、 電極を流れるアーク電流によって発生する磁界の強度を
   検出するために炉殻の内側に設けた磁界検出コイルと、
   この磁界検出コイルの信号と電極に投入したアーク電流
   値とを比較演算する演算器とを具備することを特徴とす
   るアーク炉における装入原料の溶解状況検知装置。
4. （４）アーク炉の炉殻の内側に設置される水冷パネルで
   あって、この水冷パネルの側面に、電極を流れるアーク
   電流によって発生する磁界の強度を検出するための磁界
   検出コイルが周巻きされていることを特徴とするアーク
   炉用水冷パネル。