JPH10154582A - アーク炉における電極の昇降制御方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電極が金属スクラップに埋没して折損する事
態の発生を防止し、折損事故に伴う出鋼効率の低下やラ
ンニングコストが嵩むのを防ぐ。 【解決手段】 昇降制御装置２６の急速引上回路３０で
電極昇降装置Ｌ₁,Ｌ₂,Ｌ₃が制御され、電極Ｅ₁,Ｅ₂,Ｅ₃
を急速に引上げる。急速引上回路３０の急速引上接点
は、急速引上指令が出力されるとＯＮ作動して電極Ｅ₁,
Ｅ₂,Ｅ₃を急速に引上げるよう制御する。例えば第１電
極Ｅ₁および第２電極Ｅ₂に対する急速引上指令が出力さ
れ、急速引上回路３０の第１急速引上接点および第２急
速引上接点がＯＮ作動すると、第１電極Ｅ₁および第２
電極Ｅ₂は急速に引上げられる。両急速引上接点がＯＮ
作動したことにより保護接点がＯＮ作動し、残りの第３
電極Ｅ₃に対する急速引上指令が出力され、該電極Ｅ₃も
急速に引上げられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、アーク炉におけ
る電極の昇降制御方法および装置に関し、更に詳細に
は、炉殻中に臨ませた３本の電極と炉殻中の金属スクラ
ップとの間で点弧されるアークにより該スクラップを溶
解させるよう構成したアーク炉において、前記２本の電
極に対して急速引上指令が出された際には、残りの電極
も急速に引上げることで、電極の折損事故を未然に防止
し得るようにしたアーク炉における電極の昇降制御方法
および装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】主として製鋼用に使用される交流アーク
炉は、支柱を介して３本の黒鉛電極を、炉殻の上方から
昇降自在に垂下させて下端部を炉殻中に臨ませた構成を
有し、この炉殻中に収納した金属スクラップと電極との
間に発生するアークの高温により金属スクラップを加熱
溶解して、所要成分の炭素鋼および合金鋼を製造するも
のである。

【０００３】このアーク炉では、その稼動中に、各電極
と金属スクラップとの間のアーク長を最適に保持するた
めに、当該電極を自動的に昇降させる制御がなされるよ
うになっている。この目的のために、例えば図３に示す
如きワイヤ巻上げ方式による電極昇降装置が、個々の電
極に対して配備されている。この電極昇降装置１０は、
支柱１２に支持した電極１４が、その下端部を炉殻１６
の内部に指向させて垂下し、この支柱１２の下端部に設
けた滑車１８が、一端部を炉外の固定部位に固定し他端
部を電気モータ２０の巻上げウィンチに接続したワイヤ
２２に載架されている。そして前記モータ２０を巻上げ
方向に回転させることによりワイヤ２２の巻上げがなさ
れ、これにより電極１４は支柱１２と共に、炉殻１６に
対して垂直に上昇する。また前記モータ２０を逆方向に
回転させて、ワイヤ２２の繰出しを行なえば、電極１４
はその自重により炉殻１６中において垂直に下降する。
なお符号２４は、炉殻１６中に投入貯留される金属スク
ラップを示す。

【０００４】前記電極昇降装置１０は、アーク電圧を検
出する計器用変圧器およびアーク電流を検出する変流器
を備え、両計器での検出値に基づいて電気モータ２０を
制御して、電極１４と金属スクラップ２４との間の点弧
間隔を適正な値に昇降調整するよう構成されている。す
なわち、アーク電圧に比べてアーク電流が高い場合は、
電極１４と金属スクラップ２４との点弧間隔が狭いと判
断して、該電極１４を上昇させる指令を電気モータ２０
に出力する。またアーク電圧に比べてアーク電流が低い
場合は、電極１４と金属スクラップ２４との点弧間隔が
広いと判断して、該電極１４を下降させる指令を電気モ
ータ２０に出力する制御がなされる。

【０００５】なお、前記アーク炉を操業するに際し、３
本の電極１４を所定位置まで下降させて金属スラップ２
４との間でアークを生じさせる場合、１本の電極１４の
みが金属スクラップ２４に接触しただけではアークは発
生することはなく、２本以上の電極１４が金属スクラッ
プ２４に接触したときに始めてアークが発生する。すな
わち、１本の電極１４が金属スクラップ２４に接触した
時点ではアークは発生しないため、前述したアーク電流
を基にした昇降調整制御では、電極１４の下降は継続さ
れて金属スクラップ２４に押付けられることにより、該
電極１４が折損するおそれがある。このため電極昇降装
置１０では、金属スクラップ２４に１本の電極１４のみ
が接触していることを適宜の検知手段が検出した場合に
は、電極１４の昇降動作を停止することで、電極１４の
折損事故の発生を防止する制御が行なわれるようになっ
ている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前述した構成に係るア
ーク炉における稼動初期段階には、図４(ａ)に示す如
く、３本の電極１４の真下に位置する金属スクラップ２
４は溶解しているが、炉殻１６の内壁面側の金属スクラ
ップ２４は溶解していない状態で電極１４が下降制御さ
れることで、炉殻内壁面側の未溶解スクラップの崩落が
起こる事態を生ずることがある。この場合、未溶解スク
ラップが電極１４に接触して該電極１４が短絡すると、
前記変流器は過電流を検出するので、このときには対応
する電極１４に対する急速引上指令が出力され、前記電
気モータ２０を作動して電極１４を急速に引上げる制御
が行われるようになっている。

【０００７】前述した急速引上制御が行なわれるもと
で、前記２本の電極１４に対して急速引上指令が出力さ
れ、残りの１本の電極１４に対しては急速引上指令が出
力されない場合は、図４(ｂ)に示すように、残りの電極
１４が金属スクラップ２４に埋没した状態になる可能性
がある。この場合において、前述した如く、１本の電極
１４のみが金属スクラップ２４に接触している状態で
は、当該電極１４の昇降動作を停止させる制御を行なっ
ているため、埋没した１本の電極１４には崩落した未溶
解スクラップから軸心に対し偏位した負荷が加わり、図
４(ｃ)に示す如く、当該電極１４が折損する事故を招く
おそれがある。なお、３本の電極１４に対して急速引上
指令が出力された場合においても、１本の電極１４の作
動タイミングが遅れ、２本の電極１４がアーク切れを起
こす位置まで上昇してしまったときには、前述したと同
様に残りの１本の電極１４の昇降動作が停止して未溶解
スクラップに埋没して折損される可能性がある。そし
て、このように電極１４が折損すると、当該アーク炉に
おける稼動を中止して高価な電極１４の交換を行なわな
ければならず、出鋼効率に大きな影響を与えると共にラ
ンニングコストが嵩む問題を招く。

【０００８】

【発明の目的】この発明は、前述した課題に鑑み、これ
を好適に解決するべく提案されたものであって、電極が
金属スクラップに埋没して折損する事態の発生を防止
し、折損事故に伴う出鋼効率の低下やランニングコスト
が嵩むのを防ぐことのできるアーク炉における電極の昇
降制御方法および装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記課題を克服し、所期
の目的を好適に達成するため、本発明に係るアーク炉に
おける電極の昇降制御方法は、３本の電極の夫々を対応
する昇降装置により炉殻中に昇降自在に臨ませ、この３
本の電極に電圧を印加し、この電極と炉殻中の金属スク
ラップまたは金属スクラップを介して電極相互間にアー
クを発生させて、該金属スクラップの溶解を行なうよう
にしたアーク炉において、前記２本の電極におけるアー
ク電流の大きな増加を検出し、両電極に対して急速引上
指令が出力されて２本の電極が急速に引上げられる際に
は、残りの１本の電極を無条件で急速に引上げるよう制
御することを特徴とする。

【００１０】前記目的を好適に達成するため、本願の別
の発明に係るアーク炉における電極の昇降制御装置は、
３本の電極の夫々を対応する昇降装置により炉殻中に昇
降自在に臨ませ、この３本の電極に電圧を印加し、この
電極と炉殻中の金属スクラップまたは金属スクラップを
介して電極相互間にアークを発生させて、該金属スクラ
ップの溶解を行なうようにしたアーク炉において、前記
３本の電極の内の２本の電極の急速引上げを検出した際
に、残りの１本の電極に対する急速引上指令を出力すす
る保護手段を備え、前記２本の電極が急速に引上げられ
る際には、残りの１本の電極も急速に引上げるよう構成
したことを特徴とする。

【００１１】

【発明の実施の形態】次に、本発明に係るアーク炉にお
ける電極の昇降制御方法および装置につき、好適な実施
例を挙げて、添付図面を参照しながら説明する。

【００１２】図１に示す如く、アーク炉の炉殻１６中
に、３本の電極Ｅ₁,Ｅ₂,Ｅ₃が、従来の技術で説明した
と同一の構成の電極昇降装置Ｌ₁,Ｌ₂,Ｌ₃を介して夫々
昇降自在に支持され、各電極昇降装置Ｌ₁,Ｌ₂,Ｌ₃は、
昇降制御装置２６に内蔵の対応する昇降回路Ｓ₁,Ｓ₂,Ｓ
₃で制御されるよう構成されている。なお、昇降回路
Ｓ₁,Ｓ₂,Ｓ₃に関連する構成は同一であるので、第１昇
降回路Ｓ₁に関連する構成について主に説明する。

【００１３】図１に示す如く、炉用変圧器Ｔｒの第１電
極Ｅ₁(Ｅ₂,Ｅ₃)に接続される二次母線２８に、アーク電
圧を検出する第１計器用変圧器ＰＴ₁(ＰＴ₂,ＰＴ₃)およ
びアーク電流を検出する第１変流器ＣＴ₁(ＣＴ₂,ＣＴ₃)
が接続される。この第１計器用変圧器ＰＴ₁および第１
変流器ＣＴ₁は、第１電極Ｅ₁の第１昇降回路Ｓ₁に接続
され、両計器ＰＴ₁,ＣＴ₁で検出されるアーク電圧およ
びアーク電流は該制御回路Ｓ₁で演算処理される。そし
て、この演算結果に基いて第１昇降装置Ｌ₁の第１電気
モータＭ₁が作動制御され、第１電極Ｅ₁と金属スクラッ
プ２４との間の点弧間隔を適正な値に昇降調整するよう
構成されている。

【００１４】前記昇降回路Ｓ₁,Ｓ₂,Ｓ₃を備える昇降制
御装置２６は、図２(ａ)に示す急速引上回路３０を備
え、該回路３０によって各電極昇降装置Ｌ₁,Ｌ₂,Ｌ₃の
電気モータＭ₁,Ｍ₂,Ｍ₃が作動制御されて、対応の電極
Ｅ₁,Ｅ₂,Ｅ₃を急速に引上げるよう構成されている。す
なわち、第１電極Ｅ₁に対する第１急速引上接点Ｃ₁に第
１昇降回路Ｓ₁が接続され、第２電極Ｅ₂に対する第２急
速引上接点Ｃ₂に第２昇降回路Ｓ₂が接続され、第３電極
Ｅ₃に対する第３急速引上接点Ｃ₃に第３昇降回路Ｓ₃が
接続される。各急速引上接点Ｃ₁,Ｃ₂,Ｃ₃は、対応の昇
降回路Ｓ₁,Ｓ₂,Ｓ₃から急速引上指令が出力されるとＯ
Ｎ作動し、これによって対応の電気モータＭ₁,Ｍ₂,Ｍ₃
が作動して電極Ｅ₁,Ｅ₂,Ｅ₃を急速に引上げるよう設定
されている。

【００１５】また急速引上接点Ｃ₁,Ｃ₂,Ｃ₃には、保護
手段としての保護接点Ｃｘが夫々並列に接続されてい
る。この保護接点Ｃｘは、図２(ｂ)に示す如く、第１急
速引上接点Ｃ₁と第１急速引上接点Ｃ₂、第２急速引上接
点Ｃ₂と第３急速引上接点Ｃ₃および第１急速引上接点Ｃ
₁と第３急速引上接点Ｃ₃を夫々直列に接続した接点であ
る。そして、第１急速引上接点Ｃ₁かつ第２急速引上接
点Ｃ₂、第２急速引上接点Ｃ₂かつ第３急速引上接点Ｃ₃
または第１急速引上接点Ｃ₁かつ第３急速引上接点Ｃ₃が
ＯＮ作動した場合にＯＮ作動して、各電極Ｅ₁,Ｅ₂,Ｅ₃
に対する急速引上指令を出力するよう設定されている。
なお、各電極昇降装置Ｌ₁,Ｌ₂,Ｌ₃では、前述した如
く、金属スクラップ２４に１本の電極のみが接触してい
ることを適宜の検知手段が検出した場合には、当該電極
の昇降動作を停止する制御が行なわれるようになってい
るが、この保護接点Ｃｘを介して出力される急速引上指
令に対しては無条件で電極を急速に引上げるよう制御さ
れるよう構成されている。従って、３本の電極Ｅ₁,Ｅ₂,
Ｅ₃の内の何れか２本の電極が急速に引上げられる場合
には、残りの１本の電極も確実に急速に引上げられ、電
極の折損事故の発生を未然に防止し得る。

【００１６】

【実施例の作用】次に、このように構成した昇降制御装
置の作用につき、昇降制御方法との関係で説明する。前
記アーク炉を稼動して３本の電極Ｅ₁,Ｅ₂,Ｅ₃と金属ス
クラップ２４との間にアークを発生させている間は、そ
の点弧間隔を適切に保持するために各電気モータＭ₁,Ｍ
₂,Ｍ₃の正逆回転がなされ、電極Ｅ₁,Ｅ₂,Ｅ₃の昇降調整
がなされている。このようなアーク炉稼動状態におい
て、炉殻１６の内壁面側の未溶解スクラップが崩落し、
例えば第１電極Ｅ₁と第２電極Ｅ₂に該スクラップが接触
して短絡状態となると、対応する第１変流器ＣＴ₁およ
び第２変流器ＣＴ₂は大きな電流が流れたことを検出す
る。この結果、昇降制御装置２６は第１電極Ｅ₁および
第２電極Ｅ₂に対する急速引上指令を出力し、急速引上
回路３０の第１急速引上接点Ｃ₁および第２急速引上接
点Ｃ₂をＯＮ作動させる。これにより、第１昇降装置Ｌ₁
および第２昇降装置Ｌ₂の電気モータＭ₁,Ｍ₂が作動制御
されて、第１電極Ｅ₁および第２電極Ｅ₂は急速に引上げ
られ、両電極Ｅ₁,Ｅ₂はスクラップから上方に離間する
ことで、先程まで発生していたアークが停止する。ま
た、両急速引上接点Ｃ₁,Ｃ₂がＯＮ作動したことにより
保護接点ＣｘがＯＮ作動し、残りの第３電極Ｅ₃に対す
る急速引上指令が出力され、第３昇降装置Ｌ₃の電気モ
ータＭ₃が作動制御されて該電極Ｅ₃も急速に引上げられ
る。

【００１７】これにより、第３電極Ｅ₃が未溶解スクラ
ップに埋没して折損する事故の発生を未然に防止するこ
とができる。従って、第３電極Ｅ₃が折損することで、
当該アーク炉における稼動を中止して出鋼効率が低下し
たり、高価な第３電極Ｅ₃の交換を行なうことによるラ
ンニングコストが嵩むのを防止し得る。なお、電極Ｅ₂,
Ｅ₃または電極Ｅ₁,Ｅ₃の２本の電極に急速引上指令が出
力された場合においても、同様に残りの第１電極Ｅ₁ま
たは第２電極Ｅ₂も急速に引上げられて、折損事故の発
生を未然に防止することができる。

【００１８】前述した実施例では、電極昇降装置の昇降
駆動方式として、電気モータを用いたワイヤ巻上げ方式
を例に挙げて説明したが本願はこれに限定されるもので
なく、液圧シリンダを用いた方式や他の方式を適宜に採
用することができる。また、実施例では電極昇降装置に
より電極の急速引上げを行なうようにしたが、電極の急
速引上げを行なう専用の急速引上装置を用いるようにし
てもよい。

【００１９】

【発明の効果】以上説明した如く、本発明に係るアーク
炉における電極の昇降制御方法および装置によれば、２
本の電極に急速引上指令が出された際には、直ちに残り
の電極も急速に引上げるので、当該電極が折損する事故
を未然に防止することができる。従って、アーク炉の操
業を中止して出鋼効率が低下したり、高価な電極の交換
を行なうことによりランニングコストが嵩むのを防止し
得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る昇降制御装置が採用され
るアーク炉の概略構成図である。

【図２】実施例に係る昇降制御装置の急速引上回路およ
び保護接点の回路構成を示す回路図である。

【図３】従来の技術に係るアーク炉の概略構成図であ
る。

【図４】従来の技術に係るアーク炉において電極の折損
事故が発生する過程を示す説明図である。

【符号の説明】

１６ 炉殻 ２４ 金属スク
ラップ Ｅ₁,Ｅ₂,Ｅ₃ 電極 Ｌ₁,Ｌ₂,Ｌ₃ 電
極昇降装置 Ｃｘ 保護接点(保護手段)

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ３本の電極(E₁,E₂,E₃)の夫々を対応する
   昇降装置(L₁,L₂,L₃)により炉殻(16)中に昇降自在に臨ま
   せ、この３本の電極(E₁,E₂,E₃)に電圧を印加し、この電
   極(E₁,E₂,E₃)と炉殻(16)中の金属スクラップ(24)または
   金属スクラップ(24)を介して電極(E₁,E₂,E₃)相互間にア
   ークを発生させて、該金属スクラップ(24)の溶解を行な
   うようにしたアーク炉において、 前記２本の電極(E₁,E₂/E₂,E₃/E₁,E₃)におけるアーク電
   流の大きな増加を検出し、両電極(E₁,E₂/E₂,E₃/E₁,E₃)
   に対して急速引上指令が出力されて２本の電極(E₁,E₂/E
   ₂,E₃/E₁,E₃)が急速に引上げられる際には、残りの１本
   の電極(E₃/E₁/E₂)を無条件で急速に引上げるよう制御す
   ることを特徴とするアーク炉における電極の昇降制御方
   法。
2. 【請求項２】 ３本の電極(E₁,E₂,E₃)の夫々を対応する
   昇降装置(L₁,L₂,L₃)により炉殻(16)中に昇降自在に臨ま
   せ、この３本の電極(E₁,E₂,E₃)に電圧を印加し、この電
   極(E₁,E₂,E₃)と炉殻(16)中の金属スクラップ(24)または
   金属スクラップ(24)を介して電極(E₁,E₂,E₃)相互間にア
   ークを発生させて、該金属スクラップ(24)の溶解を行な
   うようにしたアーク炉において、 前記３本の電極(E₁,E₂,E₃)の内の２本の電極(E₁,E₂/E₂,
   E₃/E₁,E₃)の急速引上げを検出した際に、残りの１本の
   電極(E₃/E₁/E₂)に対する急速引上指令を出力すする保護
   手段(Cx)を備え、 前記２本の電極(E₁,E₂/E₂,E₃/E₁,E₃)が急速に引上げら
   れる際には、残りの１本の電極(E₃/E₁/E₂)も急速に引上
   げるよう構成したことを特徴とするアーク炉における電
   極の昇降制御装置。