JPH10106745A - 交流アーク炉の操業方法 - Google Patents
交流アーク炉の操業方法Info
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- JPH10106745A JPH10106745A JP8259197A JP25919796A JPH10106745A JP H10106745 A JPH10106745 A JP H10106745A JP 8259197 A JP8259197 A JP 8259197A JP 25919796 A JP25919796 A JP 25919796A JP H10106745 A JPH10106745 A JP H10106745A
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- arc
- furnace
- power
- electric power
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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)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 交流アーク炉の操業時にアーク切れが生じる
のを極力防止し、これにより効率の良い操業を可能にす
る。 【解決手段】 アーク炉１に接続する電源設備にインバ
ータ装置７を有する交流アーク炉を用いて、このインバ
ータ装置７により、急峻な零交差縁部を有する交流電力
をアーク炉１に供給する。
のを極力防止し、これにより効率の良い操業を可能にす
る。 【解決手段】 アーク炉１に接続する電源設備にインバ
ータ装置７を有する交流アーク炉を用いて、このインバ
ータ装置７により、急峻な零交差縁部を有する交流電力
をアーク炉１に供給する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、交流アーク炉の
操業方法のなかでも、効率良く操業を行うことのできる
方法に関するものであり、例えば、製鋼用アーク炉に適
用して有利である。
操業方法のなかでも、効率良く操業を行うことのできる
方法に関するものであり、例えば、製鋼用アーク炉に適
用して有利である。
【０００２】
【従来の技術】製鋼用アーク炉は、電源に交流を用いる
交流アーク炉と、直流を用いる直流アーク炉とに大別さ
れる。このうち、交流アーク炉は、大容量化やＵＨＰ操
業などの技術導入により生産性の向上、効率の向上が図
られてきたが、技術的にはある程度の成熟を遂げている
と考えられていたため、近年では直流アーク炉について
の技術開発が盛んとなってきた。
交流アーク炉と、直流を用いる直流アーク炉とに大別さ
れる。このうち、交流アーク炉は、大容量化やＵＨＰ操
業などの技術導入により生産性の向上、効率の向上が図
られてきたが、技術的にはある程度の成熟を遂げている
と考えられていたため、近年では直流アーク炉について
の技術開発が盛んとなってきた。
【０００３】この直流アーク炉は、炉上の可動電極を負
極とし、炉底に正の電極を持つ炉体構造を持ち、サイリ
スタ整流器を用いた直流変換装置によって電力を供給す
るものであり、可動電極の自動昇降によるアーク電圧制
御に加えて、サイリスタ整流器によるアーク電流の高速
制御によってアークの制御特性が向上し、大きなフリッ
カ低減効果が得られる点で交流アーク炉より有利とされ
ている（例えば、特開平３−２６７６８４号公報）。
極とし、炉底に正の電極を持つ炉体構造を持ち、サイリ
スタ整流器を用いた直流変換装置によって電力を供給す
るものであり、可動電極の自動昇降によるアーク電圧制
御に加えて、サイリスタ整流器によるアーク電流の高速
制御によってアークの制御特性が向上し、大きなフリッ
カ低減効果が得られる点で交流アーク炉より有利とされ
ている（例えば、特開平３−２６７６８４号公報）。
【０００４】しかし、直流アーク炉は、炉底に電極を設
けることが必要なため、炉底電極を含めた炉底耐火物寿
命が短く、炉底の交換作業という煩雑な作業を強いられ
る頻度が高い。かつ炉底からの漏鋼事故が懸念されると
いう、操業の信頼性、保守管理上の問題がある。また、
直流アーク炉では、点弧時の導通性を確保するためにホ
ットヒール（前チャージの溶鋼）を残す必要があること
から、炉底耐火物の損耗量が大きいという問題もある。
けることが必要なため、炉底電極を含めた炉底耐火物寿
命が短く、炉底の交換作業という煩雑な作業を強いられ
る頻度が高い。かつ炉底からの漏鋼事故が懸念されると
いう、操業の信頼性、保守管理上の問題がある。また、
直流アーク炉では、点弧時の導通性を確保するためにホ
ットヒール（前チャージの溶鋼）を残す必要があること
から、炉底耐火物の損耗量が大きいという問題もある。
【０００５】そこで、最近では、交流アーク炉について
見直され、従来の交流アーク炉が残していた諸問題を解
決するための研究開発が進められているところである。
見直され、従来の交流アーク炉が残していた諸問題を解
決するための研究開発が進められているところである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来の交流アーク炉に
おける電源設備は、三相の高圧電源を、炉体直近に配設
した炉用変圧器で所定の電圧にまで降圧して、炉上電極
等に給電している。ここに交流アーク炉では、周期ごと
に電極及び原料に印加する電力の極性が正負に反転する
ので、その反転時にアーク切れが生じやすいという問題
があった。すなわち、このアーク切れが生じた場合に
は、オペレータが手動で電極と原料とを近接させて、再
点弧を行う必要があり、作業が煩雑となるばかりでな
く、操業時間のロスを生じる問題があった。
おける電源設備は、三相の高圧電源を、炉体直近に配設
した炉用変圧器で所定の電圧にまで降圧して、炉上電極
等に給電している。ここに交流アーク炉では、周期ごと
に電極及び原料に印加する電力の極性が正負に反転する
ので、その反転時にアーク切れが生じやすいという問題
があった。すなわち、このアーク切れが生じた場合に
は、オペレータが手動で電極と原料とを近接させて、再
点弧を行う必要があり、作業が煩雑となるばかりでな
く、操業時間のロスを生じる問題があった。
【０００７】また、かかるアーク切れを抑制するため
に、装入した原料と電極との間のアークの長さを、ある
程度短くする操業が避けられない。このショートアーク
操業は、溶解期には不利であり、したがって、効率的な
溶解操業が達成されているとはいえなかった。
に、装入した原料と電極との間のアークの長さを、ある
程度短くする操業が避けられない。このショートアーク
操業は、溶解期には不利であり、したがって、効率的な
溶解操業が達成されているとはいえなかった。
【０００８】この発明は、上記の問題を有利に解決する
もので、交流アーク炉の操業時にアーク切れが生じるの
を極力防止し、これにより効率の良い操業を可能にする
交流アーク炉の操業方法を提案することを目的とする。
もので、交流アーク炉の操業時にアーク切れが生じるの
を極力防止し、これにより効率の良い操業を可能にする
交流アーク炉の操業方法を提案することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この発明は、電極と炉内
に装入した原料との間に、交流電力によりアークを発生
させて、原料を溶解し、原料溶湯を昇温させる交流アー
ク炉の操業方法において、アーク炉に接続する電源設備
にインバータ装置を有する交流アーク炉を用い、このイ
ンバータ装置により、急峻な零交差縁部を有する交流電
力をアーク炉に供給することを特徴とする交流アーク炉
の操業方法である。
に装入した原料との間に、交流電力によりアークを発生
させて、原料を溶解し、原料溶湯を昇温させる交流アー
ク炉の操業方法において、アーク炉に接続する電源設備
にインバータ装置を有する交流アーク炉を用い、このイ
ンバータ装置により、急峻な零交差縁部を有する交流電
力をアーク炉に供給することを特徴とする交流アーク炉
の操業方法である。
【００１０】この急峻な零交差縁部を有する交流電力と
は、例えば、矩形の波形になる交流電力がある。この発
明において、インバータ装置とは、直流を交流にする、
いわゆるインバータ回路のみならず、このインバータ回
路の入力側に設けた整流回路を含めた装置をいう。
は、例えば、矩形の波形になる交流電力がある。この発
明において、インバータ装置とは、直流を交流にする、
いわゆるインバータ回路のみならず、このインバータ回
路の入力側に設けた整流回路を含めた装置をいう。
【００１１】
【発明の実施の形態】さて、発明者らは、交流アーク炉
でのアーク切れを防止すべく、このアーク切れの発生原
因を根本から見直した。従来の交流アーク炉において
は、炉用変圧器からアーク炉に給電する電源は、商用電
源から、とりたてて波形を変換することなく降圧したも
のである。つまり、アーク炉に給電される交流の波形
は、正弦波である。かかる正弦波では、負から正ヘの立
ち上がり角度、正から負への立ち下がり角度、いわゆる
零交差縁部の角度が緩やかであり、そのため電力は正負
の変化につれて漸増し、漸減することになる。かかる緩
やかな電力変化こそがアーク切れの要因であることを発
明者らは見出した。このアーク切れ原因の究明を基に更
に研究を進めた結果、アーク切れを抑制するには、急峻
な零交差縁部を有する交流電力をアーク炉に供給するこ
とが有利に適合することを究明し、この発明に至ったの
である。
でのアーク切れを防止すべく、このアーク切れの発生原
因を根本から見直した。従来の交流アーク炉において
は、炉用変圧器からアーク炉に給電する電源は、商用電
源から、とりたてて波形を変換することなく降圧したも
のである。つまり、アーク炉に給電される交流の波形
は、正弦波である。かかる正弦波では、負から正ヘの立
ち上がり角度、正から負への立ち下がり角度、いわゆる
零交差縁部の角度が緩やかであり、そのため電力は正負
の変化につれて漸増し、漸減することになる。かかる緩
やかな電力変化こそがアーク切れの要因であることを発
明者らは見出した。このアーク切れ原因の究明を基に更
に研究を進めた結果、アーク切れを抑制するには、急峻
な零交差縁部を有する交流電力をアーク炉に供給するこ
とが有利に適合することを究明し、この発明に至ったの
である。
【００１２】この発明では、電極に連なる電源設備に、
新たにインバータ装置を設け、このインバータ装置によ
り、急峻な零交差縁部を有する交流電力をアーク炉に供
給する。このことにより、電極と装入原料、原料溶湯と
の間の極性は、急激に逆転するため、正弦波を用いた従
来法に比べてアーク切れが効果的に抑制される。
新たにインバータ装置を設け、このインバータ装置によ
り、急峻な零交差縁部を有する交流電力をアーク炉に供
給する。このことにより、電極と装入原料、原料溶湯と
の間の極性は、急激に逆転するため、正弦波を用いた従
来法に比べてアーク切れが効果的に抑制される。
【００１３】したがって、アーク切れの時間及び再点弧
のための作業時間といった無駄な時間が極力低減され、
また、オペレータの監視負担、作業負担も軽減し、更に
アーク切れが生じ難いので、アーク切れを案ずることな
く溶解期にもアーク長を長くすることができるので、溶
解期の電力効率が向上するのである。これらのことか
ら、操業効率が向上し、かつ電力節減につながるのであ
る。
のための作業時間といった無駄な時間が極力低減され、
また、オペレータの監視負担、作業負担も軽減し、更に
アーク切れが生じ難いので、アーク切れを案ずることな
く溶解期にもアーク長を長くすることができるので、溶
解期の電力効率が向上するのである。これらのことか
ら、操業効率が向上し、かつ電力節減につながるのであ
る。
【００１４】図１にこの発明を適用する交流アーク炉の
電源設備の要部の一例を示す。図中１は交流アーク炉、
２は、交流アーク炉の上方に配置する電極であり、この
電極２と、交流アーク炉１内に装入された原料３との間
にアークを生じさせて原料３の溶解、昇温を図ってい
る。この電極２に接続する給電回路には、高圧電源４、
スイッチ５、遮断器６及びタップ切替えにより電圧の変
更可能な炉用変圧器７をそなえるとともに、この炉用変
圧器６と電極２との間に、インバータ装置８を接続して
いる。なお、電極自動制御装置等は図示を省略してあ
る。
電源設備の要部の一例を示す。図中１は交流アーク炉、
２は、交流アーク炉の上方に配置する電極であり、この
電極２と、交流アーク炉１内に装入された原料３との間
にアークを生じさせて原料３の溶解、昇温を図ってい
る。この電極２に接続する給電回路には、高圧電源４、
スイッチ５、遮断器６及びタップ切替えにより電圧の変
更可能な炉用変圧器７をそなえるとともに、この炉用変
圧器６と電極２との間に、インバータ装置８を接続して
いる。なお、電極自動制御装置等は図示を省略してあ
る。
【００１５】従来技術では、この発明のようにアークを
生じさせるための交流電力の波形制御を行わないため
に、図２の(a) のような正弦波の電力を給電するのであ
り、この正弦波電力では、アーク切れが生じやすく、そ
のため作業時間のロス、電力効率のロス等の問題が生じ
ることは既に述べたとおりである。これに対して、図１
のように給電回路内にインバータ装置を有する交流アー
ク炉を用い、このインバータ装置により急峻な零交差縁
部を有する交流電力、例えば図２(b) に示すような矩形
波の電力を給電することによりアーク切れが効果的に抑
制されるのである。かような波形制御は、インバータ装
置を用いることによって、容易に達成できる。
生じさせるための交流電力の波形制御を行わないため
に、図２の(a) のような正弦波の電力を給電するのであ
り、この正弦波電力では、アーク切れが生じやすく、そ
のため作業時間のロス、電力効率のロス等の問題が生じ
ることは既に述べたとおりである。これに対して、図１
のように給電回路内にインバータ装置を有する交流アー
ク炉を用い、このインバータ装置により急峻な零交差縁
部を有する交流電力、例えば図２(b) に示すような矩形
波の電力を給電することによりアーク切れが効果的に抑
制されるのである。かような波形制御は、インバータ装
置を用いることによって、容易に達成できる。
【００１６】この急峻な零交差縁部を有する交流電力の
波形としては、商用電源である正弦波に比べて、零交差
縁部が急峻な波形であれば、効果は得られるが、図２
(b) のような矩形波にすれば、最も優れた効果が得られ
るといえる。
波形としては、商用電源である正弦波に比べて、零交差
縁部が急峻な波形であれば、効果は得られるが、図２
(b) のような矩形波にすれば、最も優れた効果が得られ
るといえる。
【００１７】図２の(b) に示すような矩形波ばかりでな
く、同図(c) のような台形状矩形波形であっても、零交
差縁部が急峻であり、正負の切替えが急激に行われるた
めに、この発明で所期した効果を得ることができる。こ
れらの波形も、インバータ装置の回路設計により容易に
得ることができる。
く、同図(c) のような台形状矩形波形であっても、零交
差縁部が急峻であり、正負の切替えが急激に行われるた
めに、この発明で所期した効果を得ることができる。こ
れらの波形も、インバータ装置の回路設計により容易に
得ることができる。
【００１８】この発明で用いるインバータ装置は、整流
回路及びインバータ回路を有するものであり、インバー
タ回路では、例えばＧＴＯ素子等を用いて構成すること
ができる。整流回路では、サイリスタ等、従来公知の整
流素子を用いればよい。なお、矩形波に近づくほど高調
波が生じ易くなるので、高調波抑制のためのインバータ
の出力制御方式として主流となっている高周波キャリア
ＰＷＭを採用することが望ましい。
回路及びインバータ回路を有するものであり、インバー
タ回路では、例えばＧＴＯ素子等を用いて構成すること
ができる。整流回路では、サイリスタ等、従来公知の整
流素子を用いればよい。なお、矩形波に近づくほど高調
波が生じ易くなるので、高調波抑制のためのインバータ
の出力制御方式として主流となっている高周波キャリア
ＰＷＭを採用することが望ましい。
【００１９】
【実施例】100 ｔ、80ＭＶＡの交流アーク炉（上部電極
３本）を用い、普通鋼の製鋼操業を行った。このとき炉
用変圧器により66kV、50Hzを700 V に変圧した。従来の
正弦波を用いた操業方法では、溶解、昇温操業中にアー
ク切れが生じたため、オペレータの手動作業による再点
弧処理が必要であった。そのこともあって、ＴＡＰ−Ｔ
Ｏ−ＴＡＰ時間が58分であり、電力原単位は380 KWh/t
であった。これに対し、この発明に従い、炉用変圧器の
出力側にインバータ装置を設け、このインバータ装置に
より正弦波形の電力を矩形波に変換してから電極及び装
入原料に給電してアークを生じさせ、装入原料の溶解、
昇温を行ったとところ、アーク切れが生じなかった。そ
して、ＴＡＰ−ＴＯ−ＴＡＰ時間が55分であり、電力原
単位は368 KWh/t であって、操業時間が短縮され、電力
原単位が軽減された。
３本）を用い、普通鋼の製鋼操業を行った。このとき炉
用変圧器により66kV、50Hzを700 V に変圧した。従来の
正弦波を用いた操業方法では、溶解、昇温操業中にアー
ク切れが生じたため、オペレータの手動作業による再点
弧処理が必要であった。そのこともあって、ＴＡＰ−Ｔ
Ｏ−ＴＡＰ時間が58分であり、電力原単位は380 KWh/t
であった。これに対し、この発明に従い、炉用変圧器の
出力側にインバータ装置を設け、このインバータ装置に
より正弦波形の電力を矩形波に変換してから電極及び装
入原料に給電してアークを生じさせ、装入原料の溶解、
昇温を行ったとところ、アーク切れが生じなかった。そ
して、ＴＡＰ−ＴＯ−ＴＡＰ時間が55分であり、電力原
単位は368 KWh/t であって、操業時間が短縮され、電力
原単位が軽減された。
【００２０】
【発明の効果】かくしてこの発明によれば、交流アーク
炉の操業方法において、アーク炉に接続する電源設備に
インバータ装置を有する交流アーク炉を用い、このイン
バータ装置により、急峻な零交差縁部を有する交流電力
をアーク炉に供給することから、正弦波を用いた従来法
に比べてアーク切れが効果的に抑制される。したがっ
て、アーク切れの時間及び再点弧のための作業時間とい
った無駄な時間が極力低減され、また、オペレータの監
視負担、作業負担も軽減し、更にアーク切れが生じ難い
ので、アーク切れを案ずることなく溶解期にもアーク長
を長くすることができるので、溶解期の電力効率が向上
する。
炉の操業方法において、アーク炉に接続する電源設備に
インバータ装置を有する交流アーク炉を用い、このイン
バータ装置により、急峻な零交差縁部を有する交流電力
をアーク炉に供給することから、正弦波を用いた従来法
に比べてアーク切れが効果的に抑制される。したがっ
て、アーク切れの時間及び再点弧のための作業時間とい
った無駄な時間が極力低減され、また、オペレータの監
視負担、作業負担も軽減し、更にアーク切れが生じ難い
ので、アーク切れを案ずることなく溶解期にもアーク長
を長くすることができるので、溶解期の電力効率が向上
する。
【図１】この発明を適用する交流アーク炉の電源設備の
要部の一例を示す図である。
要部の一例を示す図である。
【図２】給電回路の波形の一例を示す図である。
１ 交流アーク炉 ２ 電極 ３ 原料 ４ 高圧電源 ５ スイッチ ６ 遮断器 ７ 炉用変圧器 ８ インバータ装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中戸 參 岡山県倉敷市水島川崎通１丁目（番地な し） 川崎製鉄株式会社水島製鉄所内 (72)発明者 反町 健一 岡山県倉敷市水島川崎通１丁目（番地な し） 川崎製鉄株式会社水島製鉄所内
Claims (1)
- 【請求項１】 電極と炉内に装入した原料との間に、交
流電力によりアークを発生させて、原料を溶解し、原料
溶湯を昇温させる交流アーク炉の操業方法において、 アーク炉に接続する電源設備にインバータ装置を有する
交流アーク炉を用い、このインバータ装置により、急峻
な零交差縁部を有する交流電力をアーク炉に供給するこ
とを特徴とする交流アーク炉の操業方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8259197A JPH10106745A (ja) | 1996-09-30 | 1996-09-30 | 交流アーク炉の操業方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8259197A JPH10106745A (ja) | 1996-09-30 | 1996-09-30 | 交流アーク炉の操業方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10106745A true JPH10106745A (ja) | 1998-04-24 |
Family
ID=17330736
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8259197A Pending JPH10106745A (ja) | 1996-09-30 | 1996-09-30 | 交流アーク炉の操業方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10106745A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000234875A (ja) * | 1995-10-26 | 2000-08-29 | Inverpower Controls Ltd | アーク電気炉用の予測式ラインコントローラおよびアーク電気炉 |
-
1996
- 1996-09-30 JP JP8259197A patent/JPH10106745A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000234875A (ja) * | 1995-10-26 | 2000-08-29 | Inverpower Controls Ltd | アーク電気炉用の予測式ラインコントローラおよびアーク電気炉 |
| JP4562216B2 (ja) * | 1995-10-26 | 2010-10-13 | ハッチ リミテッド | アーク電気炉用の予測式ラインコントローラ |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20031224 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040220 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040518 |