JPH10189236A - Ac-dc compatible arc furnace and its operating method - Google Patents

Ac-dc compatible arc furnace and its operating method

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JPH10189236A
JPH10189236A JP8347108A JP34710896A JPH10189236A JP H10189236 A JPH10189236 A JP H10189236A JP 8347108 A JP8347108 A JP 8347108A JP 34710896 A JP34710896 A JP 34710896A JP H10189236 A JPH10189236 A JP H10189236A
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JP
Japan
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furnace
power
arc furnace
arc
electrodes
Prior art date
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Application number
JP8347108A
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Japanese (ja)
Inventor
Takeshi Suzuki
健史 鈴木
Osamu Kirihara
理 桐原
San Nakato
參 中戸
Kenichi Tanmachi
健一 反町
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JFE Steel Corp
Original Assignee
Kawasaki Steel Corp
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Publication date
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    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25Process efficiency

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an arc furnace capable of efficiently operating by arranging a rectifying device between an upper electrode and a bottom electrode of the arc furnace and a secondary side transformer of an electric facility through a switch, and supplying either one of an AC power and a DC power by switching over the switch. SOLUTION: In an arc furnace having a plurality of upper electrodes 3 and a furnace bottom electrode part 4, a plurality of switches 6 are arranged between the upper electrode 3 and a secondary side transformer 5 and connected to them. A rectifying device 7 is connected in parallel to each switch 6, the output sides of each rectifying device 7 are connected to the upper electrode 3 and the furnace bottom electrode part 4, and by switching over the switch 6, AC power is directly supplied to the upper electrode 3 and the furnace bottom electrode part 4, and DC power rectified with the rectifying device 7 is supplied to them through the rectifying device 7. The arc furnace with high efficiency, capable of switching the AC power and the DC power during operation is obtained.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、アーク炉に関
し、特に交流、直流を操業中に切り換えることを可能に
して、両者のもつ利点を最大限に引き出し、ひいては効
率のよい操業を可能とするアーク炉に関するものであ
り、例えば製鋼用アーク炉として用いて有利である。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an arc furnace, and more particularly to an arc furnace capable of switching between AC and DC during operation, maximizing the advantages of both, and consequently enabling efficient operation. The present invention relates to a furnace, and is advantageously used, for example, as a steelmaking arc furnace.

【0002】[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、従来より多く用いら
れている炉であり、大容量化やUHP操業などの技術導
入がなされてきた。しかしながら、i)フリッカが大であ
る、ii) 各相のリアクタンスの差異、電力の不平衡及び
各相アーク電流相互間に働く電磁力等により、電極近接
部の炉壁が溶損する、いわゆるホットスポットが生じる
一方、スクラップの溶解が進行し難いコールドスポット
が生じる、iii)装入原料の崩落等によりアーク切れを生
じたときには、作業員が再点弧を手動で行わなければな
らない等という問題がある。
2. Description of the Related Art Steelmaking arc furnaces are broadly classified into AC arc furnaces using AC as a power source and DC arc furnaces using DC. Among them, the AC arc furnace is a furnace that has been used more often than ever, and technologies such as large capacity and UHP operation have been introduced. However, i) large flicker, ii) so-called hot spot, in which the furnace wall near the electrode is melted and damaged due to the difference in reactance of each phase, power imbalance and electromagnetic force acting between the arc currents of each phase. On the other hand, there is a problem that a cold spot where the melting of the scrap does not easily proceed occurs, and iii) when the arc is broken due to the collapse of the charged material or the like, the operator has to manually perform the re-ignition. .

【0003】一方、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
する形式の炉であり、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とともに、ノートリップ操
業が可能である。しかし、この直流アーク炉は、炉底に
電極を有することから、炉底電極およびその周辺の耐火
物の溶損が大きい。さらに、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、ホットヒール量,組成が次チャージの精
錬特性のばらつきの原因となるという問題もある。一
方、直流アーク炉は、交流アーク炉よりもアーク長が長
いために溶解期の伝熱効率は高いが精錬期の伝熱効率が
少なく、また、精錬期にアークの偏向による炉壁アタッ
クにより耐火物が損耗するおそれがあるという問題もあ
る。
On the other hand, a DC arc furnace has a furnace body structure having a movable electrode on the furnace as a negative electrode and a positive electrode on a furnace bottom, and is a type of furnace in which power is supplied by a DC converter using a thyristor rectifier. In addition, in addition to the arc voltage control by the automatic raising and lowering of the movable electrode, high-speed control of the arc current by the thyristor rectifier improves the control characteristics of the arc, so that a large flicker reduction effect is obtained and no-trip operation is possible. However, since this DC arc furnace has an electrode on the furnace bottom, the furnace bottom electrode and the refractory around the furnace bottom electrode are greatly eroded. In addition, since it is necessary to leave hot heel (pre-charged molten steel) in order to ensure conductivity at the time of ignition, there is also a problem that the amount and composition of hot heel causes variation in refining characteristics of the next charge. . On the other hand, DC arc furnaces have a longer arc length than AC arc furnaces, so they have higher heat transfer efficiency during the melting period, but less heat transfer efficiency during the refining period. There is also a problem that it may be worn.

【0004】このように、交流アーク炉、直流アーク炉
は、互いに相反する利点及び不具合を有しているため、
交流アーク炉、直流アーク炉のいずれも、残されたこれ
らの問題を解決するための技術開発が盛んに行われてい
るが、全ての面で満足できるアーク炉は得られていない
のが現状である。
[0004] As described above, the AC arc furnace and the DC arc furnace have conflicting advantages and disadvantages.
Both AC arc furnaces and DC arc furnaces have been actively developed to solve these remaining problems, but at present, arc furnaces that are satisfactory in all aspects have not been obtained. is there.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】そこで、この発明の第
1の目的は、かかる交流アーク炉及び直流アーク炉の利
点を最大限に活用するとともに、不具合を有利に解決し
て、効率の良い操業を行うことのできるアーク炉を提案
することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, a first object of the present invention is to make the most of the advantages of such an AC arc furnace and a DC arc furnace, to solve the problems advantageously, and to realize an efficient operation. It is to propose an arc furnace capable of performing the above.

【0006】また、アーク炉の操業に当たり、トランプ
エレメントの希釈のため、必要に応じて還元鉄を主原料
の一部として用いる。従来、還元鉄は他のスクラップと
一緒にスクラップバスケットに装入され、このスクラッ
プバスケットから炉内へ、他のスクラップと共に一括装
入されていた。ところが、この還元鉄は他のスクラップ
に比べて形状が均一なため、炉内に一括装入した際、か
さ密度が高くなり、融着、大塊化し易い。このため、還
元鉄の溶け残りを生じることがあった。また、還元鉄は
C含有量が1〜2%と高いために溶解進行時には突沸を
生じやすかった。
[0006] In the operation of the arc furnace, reduced iron is used as a part of the main raw material, if necessary, to dilute the tramp elements. Heretofore, reduced iron has been charged into a scrap basket together with other scraps, and has been charged together with the other scraps from the scrap basket into the furnace. However, since the reduced iron has a uniform shape as compared with other scraps, the bulk density becomes high when the reduced iron is charged in a lump in the furnace, so that the reduced iron is likely to be fused and agglomerated. For this reason, undissolved reduced iron may occur. In addition, since reduced iron has a high C content of 1 to 2%, bumping was likely to occur during the progress of dissolution.

【0007】加えて、生石灰、ドロマイト等の副原料
は、スクラップ装入直前又は直後に炉上より一括投入す
るか、スクラップバスケットからスクラップと共に装入
していた。しかし、これらの方法では、投入した副原料
がスクラップ内に堆積し、精錬期以降から融解するとい
う問題や、スクラップの存在により、副原料が落下する
ペースが限られるため、副原料が大塊化し、滓化遅れが
生じる等の問題があった。
[0007] In addition, auxiliary materials such as quicklime and dolomite have been batch-loaded from the furnace immediately before or immediately after scrap charging, or charged together with scrap from a scrap basket. However, in these methods, the added auxiliary material accumulates in the scrap and melts after the refining period, and the presence of the scrap limits the rate at which the auxiliary material falls, so the auxiliary material becomes massive. In addition, there is a problem that slag formation is delayed.

【0008】そこで、この発明の第2の目的は、還元鉄
や副原料を、大塊化などの問題を生じることなしに炉内
に装入することを可能とするアーク炉を提案することに
ある。
Accordingly, a second object of the present invention is to propose an arc furnace which enables charged reduced iron and auxiliary materials to be introduced into the furnace without causing a problem such as agglomeration. is there.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】この発明のアーク炉は、
複数本の上部電極及び炉底電極をそなえるアーク炉であ
って、これらの電極と電気設備の二次側変圧器との間に
スイッチを介して整流装置を並列に設け、このスイッチ
の切り換えで交流電力及び直流電力のいずれか一方を供
給可能にしたことを特徴とする交流直流併用アーク炉及
び、複数本の上部電極及び炉底電極をそなえるアーク炉
であって、これらの電極と電気設備の二次側変圧器との
間にコンバータ及びインバータを設け、交流電力及び直
流電力のいずれか一方を供給可能にしたことを特徴とす
る交流直流併用アーク炉であり、ここに、炉蓋における
上部電極の間隙に、原料の投入孔を設けることが、有利
に適合する。また、この発明のアーク炉の操業方法は、
上記した交流直流併用アーク炉を用いる交流直流併用ア
ーク炉の操業方法であって、点弧時及び精錬期には交流
電力を、溶解期には直流電力を供給することを特徴とす
る直流交流併用アーク炉の操業方法、複数本の上部電極
及び炉底電極をそなえ、これらの電極と電気設備の二次
側変圧器との間にコンバータ及びインバータを設けた交
流直流併用アーク炉の操業方法であって、このインバー
タにより、供給する交流電力の周波数を操業中に変化さ
せることを特徴とする交流直流併用アーク炉の操業方
法、複数本の上部電極及び炉底電極をそなえ、これらの
電極と電気設備の二次側変圧器との間にコンバータ及び
インバータを設けた交流直流併用アーク炉の操業方法で
あって、このインバータにより、零交差縁部が急峻な波
形の交流電力を供給することを特徴とする交流直流併用
アーク炉の操業方法、及び複数本の上部電極及び炉底電
極をそなえ、これらの電極に交流電力及び直流電力のい
ずれか一方を供給可能な交流直流併用アーク炉の操業方
法であって、直流電力の供給時に、炉蓋に形成した原料
の投入孔から原料を投入することを特徴とする交流直流
併用アーク炉の操業方法である。
An arc furnace according to the present invention comprises:
An arc furnace having a plurality of upper electrodes and a furnace bottom electrode, in which a rectifier is provided in parallel between these electrodes and a secondary transformer of electric equipment via a switch, and the AC is obtained by switching the switch. An AC / DC combined arc furnace characterized by being capable of supplying either electric power or DC power, and an arc furnace having a plurality of upper electrodes and a furnace bottom electrode, wherein these electrodes and electric equipment are provided. A converter and an inverter are provided between the secondary transformer and an AC / DC combined arc furnace characterized by being able to supply either AC power or DC power. It is advantageous to provide the gap with a feed hole for the raw material. Further, the method for operating the arc furnace of the present invention includes:
A method of operating an AC / DC combined arc furnace using the AC / DC combined arc furnace described above, wherein AC power is supplied during ignition and refining, and DC is supplied during melting. The present invention relates to a method for operating an arc furnace, a method for operating an arc furnace combined with AC and DC, comprising a plurality of upper electrodes and a furnace bottom electrode, and providing a converter and an inverter between these electrodes and a secondary transformer of electric equipment. The method for operating an AC / DC combined arc furnace characterized by changing the frequency of AC power to be supplied during operation by the inverter, comprising a plurality of upper electrodes and a furnace bottom electrode; A method of operating an AC / DC combined arc furnace in which a converter and an inverter are provided between the secondary transformer and the inverter, and the inverter supplies AC power having a steep zero-crossing edge. An operation method of an arc furnace combined with an alternating current and a direct current, comprising a plurality of upper electrodes and a bottom electrode, and capable of supplying either one of an AC power and a DC power to these electrodes. The method for operating an arc furnace combined with an alternating current and a direct current, characterized in that a raw material is charged from a raw material charging hole formed in a furnace lid when direct current power is supplied.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】この発明のアーク炉は、供給する
電力について、交流電力と直流電力とを操業中に切り換
え可能にした構成になる。これにより、点弧時、溶解期
及び精錬期のそれぞれにて最適な形態の電力を供給する
ことが可能となる。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The arc furnace of the present invention has a configuration in which AC power and DC power can be switched during operation. Thus, it is possible to supply electric power in an optimal form at the time of ignition, the melting period, and the refining period.

【0011】また、交流電力と直流電力との切替えを、
コンバータとインバータとを組み合わせた装置により達
成する場合は、このインバータの作用により電力周波数
を、商用周波数に比べて低周波又は高周波にすることが
できる。また、このインバータにより、交流波形を、よ
り急峻な波形にすることができる。これらのインバータ
の作用により、上述のように交流電力を電極に供給する
点弧時には、商用周波数よりも高周波(例えば1MHz 以
上)にすることで容易に点弧することができる。また、
同じく交流電力を供給する精錬期には、商用周波数より
も低周波とすることにより、フリッカの低減のためにリ
アクトルを設けた場合にも、アークインピーダンスを低
く維持することができ、安定した操業が可能となる。更
に、精錬期に低周波とすることにより、表皮効果で電極
の側面が優先的に損耗する現象が緩和される。
Switching between AC power and DC power is performed by:
When the power frequency is achieved by a device combining a converter and an inverter, the power frequency can be made lower or higher than the commercial frequency by the action of the inverter. Further, the AC waveform can be made steeper by the inverter. By the action of these inverters, when the AC power is supplied to the electrode as described above, the electrode can be easily fired by setting the frequency higher than the commercial frequency (for example, 1 MHz or more). Also,
Similarly, during the refining period when AC power is supplied, by setting the frequency lower than the commercial frequency, the arc impedance can be kept low even when a reactor is installed to reduce flicker, and stable operation is achieved. It becomes possible. Further, by setting the frequency to a low frequency during the refining period, a phenomenon in which the side surface of the electrode is preferentially worn due to a skin effect is mitigated.

【0012】しかも、インバータにより交流電力の波形
を、零交差縁部が急峻な波形とすることにより、交流に
て操業する精錬期においても、アーク切れが生じ難くな
る。これは、周波数を低周波にするとアーク切れが生じ
やすくなるために、特に有効である。
In addition, by making the waveform of the AC power into a waveform having a steep zero-crossing edge by the inverter, arc breakage is less likely to occur even in the refining period in which the AC operation is performed. This is particularly effective because if the frequency is set to a low frequency, arc breakage tends to occur.

【0013】次に、この発明のアーク炉では、炉蓋にお
ける上部電極の間隙に、還元鉄や副原料の投入孔を設け
ることもできる。この投入孔を設ける構成により、還元
鉄や副原料(生石灰、ドロマイト等)を操業中に連続し
て又は間欠的に炉内に装入することができ、これによ
り、還元鉄や副原料の融着、大塊化が避けられるばかり
か、電極近傍という、換言すればアークスポット近傍に
確実に装入することになるために、迅速に溶解が進行す
る。特に、この発明のように上部電極を複数本有するア
ーク炉において、直流電力をこれらの電極に供給してい
るとき(溶解期)には、各電極のアークはローレンツ力
によりそれぞれ引き合っているため、投入孔から炉内に
投入された還元鉄や副原料は、このアークにより直ちに
高温となることから、より速やかに溶解する。
Next, in the arc furnace of the present invention, a hole for introducing reduced iron or auxiliary material may be provided in the gap between the upper electrodes in the furnace lid. With this configuration, the reduced iron and auxiliary materials (quick lime, dolomite, etc.) can be continuously or intermittently charged into the furnace during operation. In addition to avoiding deposition and lumps, it is also ensured to be charged near the electrode, in other words, near the arc spot, so that the melting proceeds rapidly. In particular, in an arc furnace having a plurality of upper electrodes as in the present invention, when DC power is supplied to these electrodes (melting period), the arcs of the respective electrodes attract each other by Lorentz force, The reduced iron and the auxiliary raw materials charged into the furnace through the charging holes are immediately heated to a high temperature by this arc, and thus dissolve more quickly.

【0014】[0014]

【実施例】以下、この発明を図面を用いてより具体的に
説明する。図1に、この発明のアーク炉の一例を要部で
示す。図中1は炉体、2は炉蓋、3はこの炉蓋2を貫通
して進退移動可能な上部電極であり、図示した例では3
本を一組としている。また、4は炉底電極である。この
電極3と二次側変圧器5との間にスイッチ6を設け、こ
のスイッチ6に整流装置7及び上部電極3を接続し、か
つ整流装置7の出力側を上部電極3及び炉底電極4に接
続して、このスイッチ6の切り換えで、二次側変圧器か
らの交流電力を直接に、又は整流して直流電力に変換し
た後に、電極に供給できるようにしてある。なお、電極
自動制御装置、フリッカ低減装置など、アーク炉に通常
配設する装置については図示を省略してある。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to the drawings. FIG. 1 shows an example of the arc furnace of the present invention in a main part. In the figure, reference numeral 1 denotes a furnace body, 2 denotes a furnace lid, and 3 denotes an upper electrode which can move forward and backward through the furnace lid 2;
The book is a set. Reference numeral 4 denotes a furnace bottom electrode. A switch 6 is provided between the electrode 3 and the secondary transformer 5. A rectifier 7 and an upper electrode 3 are connected to the switch 6, and the output side of the rectifier 7 is connected to the upper electrode 3 and the furnace bottom electrode 4. By switching the switch 6, the AC power from the secondary transformer can be supplied to the electrodes directly or after being rectified and converted into DC power. It should be noted that devices that are usually provided in the arc furnace, such as an automatic electrode control device and a flicker reduction device, are not shown.

【0015】かかる構成により図示したアーク炉では、
同一炉において、操業中に直流、交流を切り換えて使用
できるので、直流アーク炉及び交流アーク炉の双方の利
点を有効に引き出すことができ、しかも、各アーク炉の
弊害については効果的に改善できる。具体的には、まず
原料の装入後の点弧時には、スイッチ5を交流側に接続
し、交流を選択する。これにより、ホットヒールがなく
ても導通が可能となるので、ホットヒール量,組成に起
因した精錬特性のばらつきが軽減される。次に、点弧後
のスクラップ等の溶解期には、スイッチ5を直流側に切
り換え、整流装置6、例えばサイリスタにより交流を整
流してから炉上電極及び炉底電極に直流を供給する。こ
のことにより、電流及び電圧制御を容易に行うことが可
能となり、フリッカを低減しつつノートリップ操業を達
成することができる。しかも、この溶解期に直流を選択
することにより、ロングアーク操業となることから、ア
ークフレアが炉壁側のスクラップに着熱し易くなって、
均一溶解が可能となる。一方、溶解後のフラットバスの
精錬期には、スイッチ5を交流側に切り換え、再び交流
アーク炉として用いる。このことにより、直流アーク炉
のようなアーク偏向による炉壁アタックを回避でき、し
かもショートアーク操業となる。これにより炉壁への熱
ロスが減少し、溶鋼へのアークの伝熱効率が向上するの
である。
In the arc furnace illustrated by such a configuration,
In the same furnace, it is possible to switch between DC and AC during operation, so that the advantages of both the DC arc furnace and the AC arc furnace can be effectively utilized, and the harmful effects of each arc furnace can be effectively improved. . Specifically, first, at the time of ignition after the charging of the raw material, the switch 5 is connected to the AC side to select AC. As a result, conduction can be achieved without a hot heel, and variations in refining characteristics due to the amount and composition of the hot heel are reduced. Next, in the melting period of the scrap or the like after ignition, the switch 5 is switched to the DC side, and the rectifier 6 rectifies the AC with a thyristor, for example, and then supplies DC to the furnace upper electrode and the furnace bottom electrode. Thus, current and voltage control can be easily performed, and a no-trip operation can be achieved while reducing flicker. Moreover, by selecting a direct current during this melting period, a long arc operation is performed, so that the arc flare easily heats up the scrap on the furnace wall side,
Uniform dissolution becomes possible. On the other hand, during the refining period of the flat bath after the melting, the switch 5 is switched to the AC side, and is used again as an AC arc furnace. As a result, a furnace wall attack due to arc deflection such as a DC arc furnace can be avoided, and a short arc operation is performed. As a result, heat loss to the furnace wall is reduced, and the heat transfer efficiency of the arc to the molten steel is improved.

【0016】図2にこの発明の他の実施例を示す。図2
の実施例では、上部電極3と二次変圧器5との間にコン
バータ8及びインバータ9を直列に設けるとともに、こ
のインバータ9の出力を、一方は、上部電極3に、他方
は炉底電極4にそれぞれ接続する。かかる構成により、
コンバータ8で変換した直流を、インバータ9では変換
せずにそのまま出力すると、炉上電極3及び炉底電極4
に直流を印加することができ、また一方、コンバータ8
で変換した直流をインバータ9で交流に変換すれば、電
極に交流を印加することが可能である。したがって、図
1に示した実施例と同様に、操業時に交流電力と直流電
力とを切り換えることが可能である。
FIG. 2 shows another embodiment of the present invention. FIG.
In this embodiment, a converter 8 and an inverter 9 are provided in series between the upper electrode 3 and the secondary transformer 5, and the output of the inverter 9 is supplied to the upper electrode 3 on one side and the furnace bottom electrode 4 on the other side. Connect to each. With such a configuration,
When the DC converted by the converter 8 is output as it is without being converted by the inverter 9, the furnace top electrode 3 and the furnace bottom electrode 4
DC can be applied to the
If the DC converted by the above is converted into AC by the inverter 9, it is possible to apply AC to the electrodes. Therefore, similarly to the embodiment shown in FIG. 1, it is possible to switch between AC power and DC power during operation.

【0017】加えて、図2に示したアーク炉において
は、インバータ9により交流電力の周波数や波形の変更
が可能という作用を利用して、交流電力を印加するとき
に、任意の低周波や高周波、あるいは零交差縁部が急峻
な波形の交流電力を印加することができる。したがっ
て、点弧時には、1MHz 以上の高周波電力を供給するこ
とにより、上部電極と装入原料との間の大気が電離し、
絶縁破壊電圧が低下することから、点弧が容易になる。
In addition, in the arc furnace shown in FIG. 2, when an AC power is applied, an arbitrary low frequency or a high frequency Alternatively, AC power having a waveform with a steep zero-crossing edge can be applied. Therefore, at the time of ignition, by supplying high-frequency power of 1 MHz or more, the atmosphere between the upper electrode and the charged material is ionized,
Since the dielectric breakdown voltage is reduced, ignition is facilitated.

【0018】また、精錬期には、インバータ9により50
Hz未満、好ましくは5〜30Hzの低周波電力を印加するこ
とにより、フリッカ防止のためリアクトルを設けた場合
にも、アークインピーダンスを10 mΩ以下(例えば4〜
10 mΩに容易にすることができ、アークが安定する。こ
れは、次の理由による。リアクトルを設ける場合には、
電源回路のインピーダンスが、いきおい増加することか
ら、所定のアーク電流を確保するために高電圧にするこ
とが求められ、その結果、高アークインピーダンス操業
になり勝ちである。これに対して、インバータ9により
電力周波数を低下させるならば、回路電圧を高くしなく
ても所定のアーク電流を確保でき、そのため、リアクト
ルによるフリッカ低減の利益を享受しつつ、アークイン
ピーダンスも低いままで維持できるのである。また、精
錬期に低周波電力を供給することにより、上部電極3の
表皮効果も緩和するため、上部電極3の損耗が軽減され
る。
In the refining period, 50
Even if a reactor is provided to prevent flicker by applying a low frequency power of less than 5 Hz, preferably 5 to 30 Hz, the arc impedance is reduced to 10 mΩ or less (for example, 4 to 30 Hz).
Can be as easy as 10 mΩ and the arc is stable. This is for the following reason. When installing a reactor,
Since the impedance of the power supply circuit increases sharply, it is required to increase the voltage in order to secure a predetermined arc current. As a result, a high arc impedance operation is likely to be performed. On the other hand, if the power frequency is reduced by the inverter 9, a predetermined arc current can be ensured without increasing the circuit voltage, so that the benefits of reducing flicker by the reactor and the arc impedance can be reduced. It can be maintained until. Further, by supplying low-frequency power during the refining period, the skin effect of the upper electrode 3 is also reduced, so that the wear of the upper electrode 3 is reduced.

【0019】さらに、インバータ9により、精錬期にお
いて零交差縁部が急峻な交流電力を電極に供給すること
により、アーク切れを抑制することができ、ひいてはオ
ペレータの監視負担、作業負担が軽減されて操業効率の
向上、電力節減が図られる。これは、零交差縁部が急峻
な交流電力であれば、電極と原料溶湯との極性が急激に
反転するためにアーク切れが効果的に抑制できるのであ
る。かかる零交差縁部が急峻な交流電力には、図3(a)
に示すような矩形波が代表例として挙げられるが、その
他、同図(b) に示す台形状波形でも、商用電力である正
弦波よりも零交差縁部が急峻なために有効である。
In addition, the arc 9 can be suppressed by the inverter 9 by supplying AC power to the electrode with a steep zero-crossing edge during the refining period, thereby reducing the operator's monitoring load and work load. Operational efficiency is improved and power consumption is reduced. This is because if the zero-crossing edge is a steep AC power, the polarity between the electrode and the raw material metal is rapidly reversed, so that the arc break can be effectively suppressed. Fig. 3 (a) shows the AC power with a steep zero-crossing edge.
A rectangular wave as shown in FIG. 3 is a typical example. However, the trapezoidal waveform shown in FIG. 4B is also effective because the zero-crossing edge is steeper than the sine wave which is commercial power.

【0020】しかも、この発明のようにインバータ9に
より精錬期に低周波交流電力を供給すると、アーク切れ
が生じ易くなるが、零交差縁部が急峻な交流電力にすれ
ば、かかる低周波交流電力でもアーク切れが生じ難くな
るため、上述したフリッカ防止、低アークインピーダン
スの維持、電極溶損の抑制及びアーク切れの防止という
各効果を得ることができる。
Moreover, when low-frequency AC power is supplied by the inverter 9 during the refining period as in the present invention, arc breakage is likely to occur. However, if the AC power is sharp at the zero-crossing edge, the low-frequency AC power can be reduced. However, since arc breakage is less likely to occur, the above-described effects of preventing flicker, maintaining low arc impedance, suppressing electrode erosion, and preventing arc breakage can be obtained.

【0021】図4に、この発明の他の実施例の要部を示
す。この図4(a) では、上部電極3の図示を略してい
る。同図(b) は平面図である。この図4に示した実施例
においては、図1や図2に示したアーク炉において、炉
蓋2の中央に原料の投入孔10を設けるとともに、この投
入孔10に連なるフィーダ11と、このフィーダと連結する
還元鉄用ホッパ12及び副原料用ホッパ13とを設け、この
投入孔10より還元鉄又は副原料を投入可能としたもので
ある。
FIG. 4 shows a main part of another embodiment of the present invention. In FIG. 4A, illustration of the upper electrode 3 is omitted. FIG. 2B is a plan view. In the embodiment shown in FIG. 4, in the arc furnace shown in FIGS. 1 and 2, a feed hole 10 for raw material is provided at the center of the furnace lid 2, and a feeder 11 connected to the feed hole 10 and a feeder 11 are provided. A hopper 12 for reduced iron and a hopper 13 for auxiliary raw materials are provided so as to be connected to the feed hole 10 so that reduced iron or auxiliary raw materials can be charged through the charging holes 10.

【0022】このように、投入孔10が、電極3に近接す
る位置に設けられていることから、この投入孔10から炉
内に導かれた還元鉄は、電極3先端で生じているアーク
により直ちに溶解するため、大塊化や溶け残りの問題が
なく、突沸も生じない。投入孔10から炉内に導入された
副原料(生石灰、ドロマイト等)もまた、大塊化や滓化
遅れがなく、速やかに滓化が進行する。なお、かかる副
原料は、直流電力を供給する溶解期に装入すれば効果は
大きいが、交流電力を供給する精錬期に供給しても、有
利な効果が得られることは、いうまでもない。
As described above, since the charging hole 10 is provided at a position close to the electrode 3, the reduced iron introduced into the furnace from the charging hole 10 is reduced by the arc generated at the tip of the electrode 3. Since it dissolves immediately, there is no problem of bulking or undissolved, and bumping does not occur. The auxiliary raw materials (quick lime, dolomite, etc.) introduced into the furnace from the charging hole 10 also rapidly progress to slagging without agglomeration or slagging delay. In addition, such an auxiliary material has a great effect if it is charged during the melting period for supplying DC power, but it goes without saying that advantageous effects can be obtained even if it is supplied during the refining period for supplying AC power. .

【0023】ここに、図1に示すこの発明のアーク炉
(100 t)を用いて、点弧時には交流電力を供給し、点
弧したら直ちにスイッチを切り換えて直流電力を供給し
て装入原料の溶解を行い、この溶解操業が完了したらス
イッチを切り換えて交流電力を供給したところ、電力原
単位は340 kWh/t であった。これは、従来の直流アーク
炉で操業を行った場合の電力原単位370 kWh/t 及び従来
の交流アーク炉で操業を行った場合の電力原単位380 kW
h/t に比べ、効果的に改善されている。また、従来の交
流アーク炉で操業を行った場合のフリッカ指数を1とし
た場合、直流アーク炉ではフリッカ指数が0.5 であった
が、この発明のアーク炉でもフリッカ指数が0.5 であ
り、直流アーク炉と同程度の優れたフリッカ抑制効果が
得られた。
Here, using the arc furnace (100 t) of the present invention shown in FIG. 1, AC power is supplied at the time of ignition, and immediately after ignition, a switch is switched to supply DC power to supply the charged material. Melting was performed, and when this melting operation was completed, a switch was switched to supply AC power, and the power consumption was 340 kWh / t. This is the power consumption rate of 370 kWh / t when operating in a conventional DC arc furnace and 380 kWh in power consumption when operating in a conventional AC arc furnace.
It is effectively improved compared to h / t. In addition, when the flicker index when the operation was performed in the conventional AC arc furnace was 1, the flicker index was 0.5 in the DC arc furnace, but the flicker index was 0.5 in the arc furnace of the present invention. The same excellent flicker control effect as the furnace was obtained.

【0024】次に、図2に示すこの発明のアーク炉(10
0 t)を用いて、点弧時には交流電力を供給し、点弧し
たら直ちにインバータをオフにして直流電力を供給して
装入原料の溶解を行い、この溶解操業が完了したらイン
バータをオンにして矩形波、30Hzの交流電力を供給した
ところ、電力原単位は325 kWh/t であった。これは、従
来の直流アーク炉で操業を行った場合の電力原単位370
kWh/t 及び従来の交流アーク炉で操業を行った場合の電
力原単位380 kWh/t に比べ、効果的に改善されている。
また、従来の交流アーク炉で操業を行った場合のフリッ
カ指数を1とした場合、直流アーク炉ではフリッカ指数
が0.5 であったが、この発明のアーク炉でもフリッカ指
数が0.5 であり、直流アーク炉と同程度の優れたフリッ
カ抑制効果が得られた。更に、電極原単位は、1.7 kg/t
であり、従来の直流アーク炉の1.3 kg/tと同程度までは
ならないまでも、従来の交流アーク炉の2.0 kg/tに比べ
て改善された。
Next, the arc furnace (10) of the present invention shown in FIG.
Using 0t), AC power is supplied at the time of ignition, and immediately after the ignition, the inverter is turned off and DC power is supplied to dissolve the charged material. When the melting operation is completed, the inverter is turned on. When a rectangular wave, 30 Hz AC power was supplied, the power consumption was 325 kWh / t. This is the power consumption of 370 when operating in a conventional DC arc furnace.
It is effectively improved compared to kWh / t and the unit power consumption of 380 kWh / t when operating with the conventional AC arc furnace.
In addition, when the flicker index when the operation was performed in the conventional AC arc furnace was 1, the flicker index was 0.5 in the DC arc furnace, but the flicker index was 0.5 in the arc furnace of the present invention. The same excellent flicker control effect as the furnace was obtained. In addition, the basic unit of electrode is 1.7 kg / t
This is an improvement over the conventional AC arc furnace of 2.0 kg / t, if not as much as 1.3 kg / t of the conventional DC arc furnace.

【0025】また、図1に示すこの発明のアーク炉(10
0 t)の炉蓋に、図4に示す投入孔を設け、この投入孔
から還元鉄を、総主原料量に対する配合割合が30%にな
るように、溶解期にわたり連続して投入したところ、溶
け残りが皆無であり、また、突沸頻度は1%であった。
一方、比較のために従来の直流アーク炉(100 t)に、
スクラップバスケットから還元鉄(配合割合30%)を、
他のスクラップと共に炉に装入してから、溶解操業を行
ったところ、溶け残り頻度は12%、突沸頻度は5%であ
った。
The arc furnace (10) shown in FIG.
In the furnace lid of 0 t), a charging hole shown in FIG. 4 was provided, and reduced iron was continuously charged from this charging hole over the melting period so that the mixing ratio with respect to the total main raw material amount was 30%. There was no undissolved residue, and bumping frequency was 1%.
On the other hand, for comparison, a conventional DC arc furnace (100 t)
Reduced iron (mixing ratio 30%) from scrap basket,
Melting operation was carried out after charging the furnace together with other scraps. As a result, the unmelted frequency was 12%, and the bumping frequency was 5%.

【0026】また、図1に示すこの発明のアーク炉(10
0 t)の炉蓋に、図4に示す投入孔を設け、この投入孔
から生石灰を溶解期にわたり連続して投入したところ、
生石灰の原単位は21kg/tであった。また、出鋼前の
(P)/〔P〕は、37であった。一方、比較のために従
来の直流アーク炉(100 t)に、スクラップとともに予
め生石灰を炉内に装入してから、溶解−精錬操業を行っ
たところ、生石灰の原単位が23kg/tで、出鋼前の(P)
/〔P〕は、31であった。
The arc furnace (10) of the present invention shown in FIG.
0 t) was provided with a charging hole shown in FIG. 4 in the furnace lid, and quicklime was continuously charged through the charging hole over the melting period.
The basic unit of quicklime was 21 kg / t. In addition, (P) / [P] before tapping was 37. On the other hand, for comparison, a conventional direct current arc furnace (100 t) was charged with quicklime together with scrap in advance in the furnace and then subjected to a melting and refining operation, and the basic unit of quicklime was 23 kg / t. Before tapping (P)
/ [P] was 31.

【0027】[0027]

【発明の効果】この発明のアーク炉は、電極に供給する
電力について、交流電力と直流電力とを操業中に切り換
え可能にしたことから、点弧時、溶解期及び精錬期のそ
れぞれにて最適の電力を供給することが可能となり、従
来の直流アーク炉、交流アーク炉の長所を兼ね備えた優
れたアーク炉操業が可能となる。
According to the arc furnace of the present invention, since the power supplied to the electrode can be switched between AC power and DC power during operation, it is optimal for each of the firing, melting and refining periods. And an excellent arc furnace operation having the advantages of the conventional DC arc furnace and AC arc furnace.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】この発明のアーク炉の一例を要部で示す図であ
る。
FIG. 1 is a view showing an example of an arc furnace of the present invention in a main part.

【図2】この発明のアーク炉の他の例を要部で示す図で
ある。
FIG. 2 is a diagram showing another example of the arc furnace of the present invention in a main part.

【図3】この発明のアーク炉に印加する交流電力の波形
の例を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing an example of a waveform of AC power applied to the arc furnace of the present invention.

【図4】この発明のアーク炉の他の例を要部で示す図で
ある。
FIG. 4 is a view showing another example of the arc furnace of the present invention in a main part.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 炉体 2 炉蓋 3 上部電極 4 炉底電極部分 5 二次側変圧器 6 スイッチ 7 整流装置 8 コンバータ 9 インバータ 10 投入孔 11 フィーダ 12 還元鉄用ホッパ 13 副原料用ホッパ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Furnace body 2 Furnace lid 3 Upper electrode 4 Furnace bottom electrode part 5 Secondary transformer 6 Switch 7 Rectifier 8 Converter 9 Inverter 10 Input hole 11 Feeder 12 Hopper for reduced iron 13 Hopper for auxiliary material

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Continuation of the front page (72) Inventor Nakato Sanka 1-chome, Mizushima-Kawasaki-dori, Kurashiki-shi, Okayama Pref. No address) Inside the Kawasaki Steel Works, Mizushima Works

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 複数本の上部電極及び炉底電極をそなえ
るアーク炉であって、これらの電極と電気設備の二次側
変圧器との間にスイッチを介して整流装置を並列に設
け、このスイッチの切り換えで交流電力及び直流電力の
いずれか一方を供給可能にしたことを特徴とする交流直
流併用アーク炉。
1. An arc furnace having a plurality of upper electrodes and a furnace bottom electrode, wherein a rectifier is provided in parallel between these electrodes and a secondary transformer of electric equipment via a switch, and An AC / DC combined arc furnace characterized in that one of AC power and DC power can be supplied by switching a switch.
【請求項2】 複数本の上部電極及び炉底電極をそなえ
るアーク炉であって、これらの電極と電気設備の二次側
変圧器との間にコンバータ及びインバータを設け、交流
電力及び直流電力のいずれか一方を供給可能にしたこと
を特徴とする交流直流併用アーク炉。
2. An arc furnace having a plurality of upper electrodes and a furnace bottom electrode, wherein a converter and an inverter are provided between these electrodes and a secondary transformer of the electric equipment, and an AC power and a DC power are provided. An AC / DC combined arc furnace characterized in that either one can be supplied.
【請求項3】 炉蓋における上部電極の間隙に、原料の
投入孔を設けたことを特徴とする請求項1又は2記載の
交流直流併用アーク炉。
3. The combined arc and direct current arc furnace according to claim 1, wherein a raw material charging hole is provided in a gap between the upper electrodes in the furnace lid.
【請求項4】 請求項1又は2記載の交流直流併用アー
ク炉を用いる交流直流併用アーク炉の操業方法であっ
て、点弧時及び精錬期には交流電力を、溶解期には直流
電力を供給することを特徴とする直流交流併用アーク炉
の操業方法。
4. A method for operating an AC / DC combined arc furnace using the combined AC / DC arc furnace according to claim 1 or 2, wherein AC power is supplied during ignition and refining, and DC power is supplied during melting. A method for operating a DC / AC combined arc furnace characterized by supplying.
【請求項5】 複数本の上部電極及び炉底電極をそな
え、これらの電極と電気設備の二次側変圧器との間にコ
ンバータ及びインバータを設けた交流直流併用アーク炉
の操業方法であって、このインバータにより、供給する
交流電力の周波数を操業中に変化させることを特徴とす
る交流直流併用アーク炉の操業方法。
5. A method for operating an AC / DC combined arc furnace, comprising a plurality of upper electrodes and a furnace bottom electrode, wherein a converter and an inverter are provided between these electrodes and a secondary transformer of the electric equipment. A method for operating an AC / DC combined arc furnace, characterized in that the frequency of AC power supplied is changed during operation by the inverter.
【請求項6】 複数本の上部電極及び炉底電極をそな
え、これらの電極と電気設備の二次側変圧器との間にコ
ンバータ及びインバータを設けた交流直流併用アーク炉
の操業方法であって、このインバータにより、零交差縁
部が急峻な波形の交流電力を供給することを特徴とする
交流直流併用アーク炉の操業方法。
6. A method for operating an AC / DC combined arc furnace comprising a plurality of upper electrodes and a furnace bottom electrode, wherein a converter and an inverter are provided between these electrodes and a secondary transformer of the electric equipment. A method for operating an AC / DC combined arc furnace, characterized in that the inverter supplies AC power having a waveform with a steep zero-crossing edge.
【請求項7】 複数本の上部電極及び炉底電極をそな
え、これらの電極に交流電力及び直流電力のいずれか一
方を供給可能な交流直流併用アーク炉の操業方法であっ
て、直流電力の供給時に、炉蓋に形成した原料の投入孔
から原料を投入することを特徴とする交流直流併用アー
ク炉の操業方法。
7. A method for operating an AC / DC combined arc furnace having a plurality of upper electrodes and a furnace bottom electrode and capable of supplying either one of AC power and DC power to these electrodes, comprising supplying DC power. A method of operating an arc furnace combined with an alternating current and a direct current, characterized in that a raw material is sometimes charged from a raw material charging hole formed in a furnace lid.
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