TWI530651B - And the melting state determining device of the electric arc furnace - Google Patents

Description

電弧爐之熔解狀態判定裝置

本發明係關於一種電弧爐之熔解狀態判定裝置，尤其關於一種可確實地進行廢料之熔解結束的判定之熔解狀態判定裝置。

於電弧爐中，經過自廢料之初裝熔解經由進而追加廢料並進行熔解之追裝熔解向熔化後之氧化精煉之複數個步驟而進行1次加料之作業。於該情形時，自前一步驟向下一步驟之轉移係確認廢料之可追裝或熔化等熔解結束而進行，但因於密閉式之電弧爐中對作業中之爐內進行觀察較為困難，故先前預先程式地設定輸入電力量之模式。然而，因廢料之形狀或材質等之不均較大，故於程式化之控制中存在如下問題：與實際之廢料熔解狀態之偏差較大，若考慮安全係數而確保充分之餘裕則會導致多餘之電力消耗或熱損失、熱點之產生等。

因此，例如專利文獻1中揭示有如下電弧爐：藉由與電弧爐之爐壁相接觸地設置麥克風，使爐內放電音可視化為電流波形，根據電流波形成為振幅較小之穩定狀態而判定熔化。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本專利特公昭55-17314

然而，於上述先前之將爐內放電音可視化為電流波形並根據電流波形之變化，而判定熔化者中尚存在無法進行確實之判定之問題。

因此，本發明係為解決此種課題者，其目的在於提供一種可確實地判定廢料之熔解結束而可不產生多餘之電力消耗等地進行向下一步驟之步驟轉移的電弧爐之熔解狀態判定裝置。

為達成上述目的，本第1發明具備：電壓檢測手段(7)，其檢測電弧爐之爐用變壓器(2)之一次側電壓而獲得基本頻率之偶數倍之頻率之諧波電壓成分；及判定手段(4)，其根據上述諧波電壓成分之電壓值較既定值降低一定時間以上，而判定廢料之熔解結束。再者，此處「熔解結束」中包含使廢料之追裝成為可能之「可追裝」、及向氧化精煉等轉移之「熔化」。即，若將上述「一定時間」設定為相對較短則可判定「可追裝」，若將「一定時間」設定為相對較長則可判定「熔化」。

根據發明者之實驗，於廢料之熔解結束時，爐用變壓器之一次側電壓之電壓成分中，基本頻率之偶數倍頻率之諧波電壓成分之電壓值大幅降低。因此，若根據上述基本頻率之偶 數倍頻率之諧波電壓成分之電壓值小於既定值一定時間以上而判定為廢料之熔解結束，則可確實地判定爐內之廢料之熔解結束，而可避免此後之多餘之電力消耗等。

本第2發明具備：電流檢測手段，其檢測電弧爐之爐用變壓器之一次側電流而獲得基本頻率之偶數倍頻率之諧波電流成分；及判定手段，其根據上述諧波電流成分之電流值較既定值降低一定時間以上，而判定廢料之熔解結束。再者，此處「熔解結束」中包含使廢料之追裝成為可能之「可追裝」、及向氧化精煉等轉移之「熔化」。即，若將上述「一定時間」設定為相對較短則可判定「可追裝」，若將「一定時間」設定為相對較長則可判定「熔化」。

根據發明者之實驗，於廢料之熔解結束時，爐用變壓器之一次側電流之電流成分中，基本頻率之偶數倍頻率之諧波電流成分之電流值大幅降低。在此，若根據上述基本頻率之偶數倍之頻率之諧波電壓成分之電壓值小於既定值一定時間以上而判定為廢料之熔解結束，則可確實地判定爐內之廢料之熔解結束，而可避免此後之多餘之電力消耗等。

本發明亦可作為方法而實現，於該情形時，電弧爐之熔解狀態判定方法係檢測電弧爐之爐用變壓器之一次側電壓而獲得基本頻率之偶數倍頻率之諧波電壓成分，並根據上述諧波電壓成分之電壓值較既定值降低一定時間以上，而判定為廢料之熔解結束。

又，電弧爐之熔解狀態判定方法係檢測電弧爐之爐用變壓器之一次側電流，而獲得基本頻率之偶數倍頻率之諧波電流成分，並根據上述諧波電流成分之電流值較既定值降低一定時間以上而判定為廢料之熔解結束。

再者，較佳為將上述偶數倍之頻率設為2倍，藉此可確實地檢測廢料之熔解結束時之諧波電壓成分之電壓值降低。

上述括號內之符號係表示與下述實施形態中記載之具體手段之對應關係。

如上所述，根據本發明之電弧爐之熔解狀態判定裝置，可確實地判定廢料之熔解結束而可不產生多餘之電力消耗等地進行向下一步驟之步驟轉移。

(第1實施形態)

於圖1中，直至商用電源之主電路1中設置有具備分接頭轉換器之爐用變壓器2，其二次側電路11直至電弧爐3之電極31。自爐用變壓器2向控制裝置4輸出現在所選擇之分接頭位置之信號2a，另一方面，自控制裝置4對爐用變壓器2輸出用以選擇所需之分接頭位置之分接頭選擇指令信號4a。於二次側電路11中設置有儀錶用變流器51及儀錶用變壓器52，向控制裝置4分別反饋二次側電路11之電流(電弧電流)I與電壓(電弧電壓)V。再者，主電路1至電極 31之間實際上多為三相交流，但本發明亦可應用於爐用變壓器2之後緊跟插入整流裝置之直流電弧爐。電極31由省略圖式之電極升降機構保持而可進行升降，藉由接收來自控制裝置4之電流指令信號4b之電極升降裝置6，而使其相對於爐內之廢料32適當地上升或下降。

在作為爐用變壓器2之一次側之主電路1連接有作為電壓檢測手段之諧波計7，將一次側電壓之諧波成分信號向控制裝置4輸出。於控制裝置4中根據諧波成分信號之行為並藉由下述順序而掌握電弧爐3之廢料之可追裝及熔化，從而判定可否向下一步驟之廢料追裝或氧化精煉之轉移。

此處，圖2中表示商用電源之基本頻率為50 Hz、爐用變壓器2之容量為75 MVA、爐容量為100 t之情形時的具有相對於基本頻率為2倍、4倍、6倍、8倍之頻率之2次、4次、6次、8次之各電壓諧波成分之時間變化。如圖2所示，若於初裝熔解之末期進行廢料之熔解而成為可追裝，則各諧波之電壓值大幅降低。若就例如2次諧波電壓而言預先將臨限值電壓設定為0.15 kV，則於熔解初期超過臨限值電壓之2次諧波於廢料熔解進行之熔解末期小於臨限值電壓。因此，於2次諧波電壓小於臨限值電壓一定時間(例如10秒)以上時，判定為廢料之可追裝並就此進行報告。藉此，進行廢料之追裝，開始下一步驟之追裝1熔解。

再者，於本實施形態中因作業上之原因，於追裝1熔解中 在2次諧波尚未小於臨限值電壓之期間完成廢料之追裝，開始下一步驟之追裝2熔解。於追裝2熔解中亦與初裝熔解時同樣地，於熔解初期超過臨限值電壓之2次諧波之電壓值於廢料熔解進行之熔解末期小於臨限值電壓。因此，於2次諧波之電壓值小於臨限值電壓一定時間(例如30秒)以上時判定為熔化，於該情形時，藉由來自控制裝置4之分接頭選擇指令信號4a而適當變更爐用變壓器2之分接頭位置，並向下一步驟之氧化精煉步驟轉移。如此一來，確實地判定廢料之可追裝或熔化，故可避免此後多餘之電力輸入並進行向下一步驟之步驟轉移。

再者，於上述實施形態中，關於可追裝與熔化之判定係以2次諧波之電壓值小於相同之臨限值電壓之時間長度進行判定，但亦可代替此而以不同之臨限值電壓進行可追裝與熔化之判定。又，如上述實施形態所示，於可追裝或熔化之判定時較佳為使用2次電壓諧波，但只要將臨限值電壓變更為更低之值，則亦可藉由4次、6次、8次之電壓諧波之電壓值而判定熔解結束或熔化。總之，必需使用偶數次之電壓諧波。即，其原因在於如圖3中關於1次、3次、5次、7次所例示般，於奇數次之電壓諧波時，即便廢料之熔解進行，其電壓值亦不會大幅降低。

又，根據圖4可知，廢料熔解步驟中之爐用變壓器一次側之2次諧波電流(圖中線Y)隨著與上述實施形態中所說明之 2次諧波電壓(圖中線X)相同之行為，即，隨著廢料之熔解進行，其值大幅降低，因此以與上述相同之方法使用諧波電流代替諧波電壓亦可判定電弧爐之熔解狀態。

(第2實施形態)

將使用諧波電流之電弧爐之熔解狀態判定之一例示於圖5。圖5係表示2次諧波電流之時間變化，若於初裝熔解之末期進行廢料之熔解而成為可追裝，則諧波電流值大幅降低。若預先設定適當之臨限值電流A，則於熔解初期超過臨限值電流A之2次諧波電流於廢料熔解進行之熔解末期小於臨限值電流A。因此，於2次諧波電流小於臨限值電流A一定時間(例如10秒)以上時，判定為廢料之可追裝並就此進行報告。藉此，進行廢料之追裝，開始下一步驟之追裝1熔解。

藉由於追裝1熔解中亦設定適當之臨限值電流B，若2次諧波電流小於臨限值電流B一定時間(例如7秒)，則判定為廢料之可追裝並就此進行報告。藉此，進行廢料之追裝，開始下一步驟之追裝2熔解。於追裝2熔解中亦與初裝熔解時同樣地，於熔解初期超過臨限值電流C之2次諧波電流，於廢料熔解進行之熔解末期小於臨限值電流C。因此，於2次諧波電流小於臨限值電流C一定時間(例如5秒)以上時判定為熔化，於該情形時，藉由來自控制裝置4之分接頭選擇指令信號4a而適當變更爐用變壓器2之分接頭位置，並向 下一步驟之氧化精煉步驟轉移。如此一來，確實地判定廢料之可追裝或熔化，故可避免此後多餘之電力輸入並進行向下一步驟之步驟轉移。

1‧‧‧主電路

2‧‧‧爐用變壓器

2a‧‧‧分接頭位置之信號

3‧‧‧電弧爐

4‧‧‧控制裝置(判定手段)

4a‧‧‧分接頭選擇指令信號

4b‧‧‧電流指令信號

6‧‧‧電極升降裝置

7‧‧‧諧波計(電壓檢測手段)

11‧‧‧二次側電路

31‧‧‧電極

32‧‧‧廢料

51‧‧‧儀錶用變流器

52‧‧‧儀錶用變壓器

圖1係具備熔解狀態判定裝置之電弧爐之電氣系統圖。

圖2係表示第1實施形態中之爐用變壓器之一次側電壓之頻率成分之時間變化之圖。

圖3係表示爐用變壓器之一次側電壓之頻率成分之時間變化之圖。

圖4係表示爐用變壓器之一次側電壓與一次側電流之頻率成分之時間變化之圖。

圖5係表示第2實施形態中之爐用變壓器之一次側之2次諧波電流之時間變化之圖。

1‧‧‧主電路

2‧‧‧爐用變壓器

2a‧‧‧分接頭位置之信號

3‧‧‧電弧爐

4‧‧‧控制裝置(判定手段)

4a‧‧‧分接頭選擇指令信號

4b‧‧‧電流指令信號

6‧‧‧電極升降裝置

7‧‧‧諧波計(電壓檢測手段)

11‧‧‧二次側電路

31‧‧‧電極

32‧‧‧廢料

51‧‧‧儀錶用變流器

52‧‧‧儀錶用變壓器

Claims (4)

1. 一種電弧爐之熔解狀態判定裝置，其係於具有爐用變壓器、自該爐用變壓器直至商用電源之主電路、及自該爐用變壓器直至上述電弧爐的電極之二次側電路之電弧爐設備中，判定熔解狀態者，其具備：電壓檢測手段，其於上述電弧爐之爐用變壓器之一次側即上述主電路，連接有作為電壓檢測手段之諧波計，藉由該諧波計檢測一次側電壓，而獲得基本頻率之偶數倍頻率之諧波電壓成分；及判定手段，其根據上述諧波電壓成分之電壓值較既定值降低，而判定廢料之可追裝，根據上述諧波電壓成分之電壓值較另外之既定值降低另外之一定時間以上，而判定上述廢料之熔解結束；其中，上述基本頻率係施加之交流電源之頻率。
2. 如申請專利範圍第1項之電弧爐之熔解狀態判定裝置，其中，上述諧波電壓成分為上述基本頻率之2倍者。
3. 一種電弧爐之熔解狀態判定裝置，其係於具有爐用變壓器、自該爐用變壓器直至商用電源之主電路、及自該爐用變壓器直至上述電弧爐的電極之二次側電路之電弧爐設備中，判定熔解狀態者，其具備：電流檢測手段，其於上述電弧爐之爐用變壓器之一次側即上述主電路，連接有作為電流檢測手段之諧波計，藉由該諧波計檢測一次側電流，而獲得基本頻率之偶數倍頻率之諧波電流成分；及判定手段，其根據上述諧波電流成分之電流值較既定值降低，而判定廢料之 可追裝，根據上述諧波電流成分之電流值較另外之既定值降低另外之一定時間以上，而判定上述廢料之熔解結束；其中，上述基本頻率係施加之交流電源之頻率。
4. 如申請專利範圍第3項之電弧爐之熔解狀態判定裝置，其中，上述諧波電流成分為上述基本頻率之2倍者。