JPH038290A - アーク炉における電極制御方法 - 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） この発明は製鋼用原料のスクラップ等の装入材の溶解を
おこなうアーク炉において可動電極の昇降を制御する制
御方法に関する。

〔従来の技術〕

一般に電極のアーク熱により装入材の溶解をおこなうア
ーク炉においては、アーク熱を損失少なく装入材に吸収
させれば溶解効率は高くなり、たとえば炉内にスクラッ
プが充満している溶解初期〜中期はロングアーク長で溶
解し、スクラップが溶鋼に変化して炉壁が露出する度合
が多い溶解終期にはショートアーク長で溶解すれば、溶
解効率は向上する。ところが従来の電極制御は、アーク
放電中の電流あるいはインピーダンスを一定に維持する
電流制御あるいはインピーダンス制御によっていたため
、電極の位置は直接制御されず、炉内の装入材溶解進行
に伴って電極は絶えず昇降を繰返すとともに、装入材の
崩壊や装入材との接触により、あるいは「スクラップ−
溶鋼−炉底電極」と通電される場合と「溶鋼−炉底電極
」と通電される場合の抵抗の差異等により、７４極のハ
ンチング現象を生じ、溶解効率を著しく悪化させる現象
が頻発していた。

〔発明が解決しようとする課題） この発明は上記従来の問題点を解決するもので、Ｎ！ｆ
１の過敏な運動を抑制し、溶解効率の向上をはかること
ができるアーク炉における電極制御方法を提供しようと
するものである。

〔課題を解決するための手段〕

しかしてこの発明の電極制御方法は、昇降駆動される１
ｉ極のアーク熱により装入材の溶解をおこなうアーク炉
において、炉体内に装入材を装入し、該装入材に向けて
電極を下降させて発弧後、該電極を一定高さ位置に所定
時間保持して装入材の一部を溶解させ、次いで該保持時
間中の装入材溶解量に相当する高さ分だけ電極を下降さ
せ、以下上記の電極の保持と下降を繰返して、溶解初期
〜１溶Ｖ１期における装入材の溶解をおこない、投入電
力めによりニアフラットバス期に達したことを検出して
、電極の下端を瀉血から所定量ｆｆ１ｌｌｌｌれた位置
まで下降させて溶解をおこない、投入電力ａによりフラ
ットバス朋に達したことを検出して、電極をさらに瀉血
に接近する位置まで下降させて溶湯の精錬をおこなうこ
とを特徴とするアーク炉における電極制御方法である。

〔作用〕

この発明の電極制御方法においては、電極の一定位置へ
の保持と該保持時間中の装入材溶解量に相当する高さ分
だけのＴｉ極の下降を繰返して溶解初期〜主溶解期の装
入材の溶解をおこなうので、電極は従来のように電流や
インピーダンスを介さずに直接位置制御され、溶解量に
従って適正な位置に順次下降し、過敏なハンチングや昇
降運動を生じることなく所望のアーク艮により溶解をお
こなうことができる。またニアフラットバス期およびフ
ラットバス期においても、ハンチングを生じることなく
所望の類アーク長で炉壁への熱損失少なく溶解、精錬が
おこなわれる。

〔実施例〕

以下第１図乃至第８図によってこの発明の一実施例を説
明する。

第１図において、１は炉電源に接続した炉用変圧器、２
はこの変圧器の二次側に接続されたサイリスタ整流器で
、その出力側には電極（可動電橋）３と炉底１ｆｆｆｉ
４が接続されている。５は整流器保護用のりアクドル、
６は炉体、７は炉蓋、８は電極３を把持する電極ホルダ
ー９をそなえた電極支持体、１０はこの電極支持体を昇
降駆動する電動ウィンチ式の駆動機で、ワイヤ巻取用の
巻ｒｆ４１１を電動８１１２に連結して成る。１３はこ
の電動機１２の回転軸に接続したパルスジェネレータで
、基準位置１４から電極ホルダー９の下端までの高さＨ
に比例したパルスをホルダー位置信号として発するもの
である。また１５は炉体６の上部側方にビームを′Ｆｉ
極３に向けて配置したレーザー光式の電極下端検出器で
、前記基準位置１４から高さｈの位置に設けてあり、ス
クラップ装入時などに電極３を引上げる際に、該電極の
下端が電極下端検出器１５の前方を通過した時検出信号
を発して、そのときのホルダ位置Ｈ（パルスジェネレー
タ１３による計測ｆｉｌりから前記高ざｈを差引くこと
により、電極３の首下長さｊを計測するためのものであ
る。一方２０は炉への投入電力量（積重電力量）を検出
する電力検出器、２１はアーク電流検出器、２２は後述
の制御手順により電極昇降指令および電流指令を発する
電極制御装置である。、２３は位相制御装置で、前記電
流指令に応じた点弧角信号（位相制御信号）をサイリス
タ整流器２に出力するものである。また２４は昇降制＠
装置で、前記電極昇降指令に応じて電動機を駆動して電
極３を所定量昇降させるものである。

次に上記構成から成る容Ｉｔ２０ＴＯＮの直流アーク炉
〈但し炉体６の内径＝３０８０ｍ、炉体６の上下寸法は
第７図参照）における電極３のｔＮＩＩＩ］電極制御方
法て第２図〜第６図のフローチャートおよび電極Ｉ１１
御状況を示す第７図により説明する。

先ず第２図は電極制御の全体を示し、出鋼ずみの炉体６
内に装入材であるスクラップを装入するに先立って、炉
Ｍ７および電極３を上昇させ側方へ旋回移動させる際に
、ステップ２５において、電極下端検出器１５とパルス
ジェネレータ１３により電極３の首下良さ１を計測し、
Ｔｉ極上下端炉体６の上端面６ａに一致した状態を電極
３の位置計測の零点位置り。とじて、この位置し。から
移動する電極３の下端迄の距離を電極位置としてパルス
ジェネレータ１３の出力信号により計測できるように、
電極制御装置２２内の電極位置計測回路をリセットする
。次いでステップ２６においてスクラップ（ｇ人材）Ｓ
を炉体６内に該炉体の上端面６ａに達するまで装入し、
炉蓋被着後電極３を下降させて通電発弧させ、詳細ステ
ップを後述するステップ３０．４０．６０によりそれぞ
れ溶解初期、主溶解期、およびニアフラットバス期の電
極制御をおこなってスクラップを溶解し、ステップ７０
において当該チャージのスクラップ装入予定総重口から
連装の有無を判別し、連装をおこなう場合はステップ２
５に戻して連装と溶解をおこない、連装がなくなった時
点でステップ８０によりフラットバス期の電極制御をＪ
３こない、精錬終了後に出鋼をＪ３こなって当該チャー
ジの溶解を終了し、同様にして次回チャージ分の溶解を
おこなう。

次に各溶解期における電極制■を詳述プると、先ずステ
ップ３０の詳細は第３図に示す通りであり、前述のよう
に電極３を下降させて発弧したら、ステップ３１におい
てこの発弧位置（この実施例では零点位ｆｆＬ。とほぼ
一致する）を操業基準位置として、該位置に電極３を保
持（停止）する。

この状態で炉蓋保護のため設定（タップ）電圧３００Ｖ
、設定電流１５＝３０ｋＡでスフ’＝ｚ’／７Ｓの溶解
をおこなう。（第８図（ａ）参照）　溶解中における電
流の変動に対しては、ステップ３２により監視し、特に
大巾に電流が減少し設定電圧Ｉ、の３０％以下となった
場合は、スクラップの崩壊などがあったとして、ステッ
プ３３によりその減少継続時間ｔが所定の設定時間ｔ。

（たとえば２秒間）以上続くか否かを判定し、長時間継
続する場合はステップ３４において電極制御！Ｉ］装置
２２は電極３を１０ａｇ下降させる下降指令を出し、電
極３を下降させる。また７−り電流が設定Ｎ流Ｉ、の１
１０％以上となる場合は、スクラップ変動により電極−
スクラップ間距離が過小になったとして、ステップ３５
において位相制御装置２３によりサイリスタ整流器２の
点弧角を１１即して、アーク電流を設定電流■８に維持
する。溶解が進行すると、第８図（ｂ）に示すようにス
クラップＳの一部は溶鋼Ｍとなり、アーク長が増加する
が、ステップ３６において電力検出器２０により検出し
た投入電力口（積算ｆｆ１）Ｐｌが設定消費電力量Ｐ　
＋　３　＝５００　ｋｗｈ以上となったら、溶解初期段
階を終了したとして、次の主溶解期へ進む。なお上記Ｐ
　１　ｓ−５００ｋｗｈの消費電力のは、炉体６内に充
填されたスクラップＳの約２００厘深さ分のスクラップ
ＩＩ（直径３０８０厘、高さ２００履の短円柱状空間内
のスクラップ口）を溶解するのに要する投入電力口であ
る。

次に第４図に示す主溶解期においては、先ずステップ４
１により、操業基準位置から前記スクラップ溶解量に相
当する高さ２００ｍ分だけ電極３を下降させて該下降位
置に保持し、設定（タップ）電圧４６０Ｖ％設定電流１
．−３０ｋＡｒ、スクラップＳの溶解をおこなう。（第
８図（Ｃ）参照）　溶解中のアーク電流変動に対しては
前記ステップ３２〜３５と同様なステップ４２〜４５に
より修正制御をおこない、ステップ４６において投入電
力口Ｐ　が設定消費電力量Ｐａ、＝　５００　ｋｗｈと
なったら、主溶解期開始後の投入電力量Ｐａの総計が主
溶解期におけるスクラップ溶解用設定消費電力Ｉ　Ｐ　
２３−１０００　ｋｗｈ未満であること（ステップ４７
）、電極下端位置が炉体の上端面６ａすなわち位ｔ？Ｊ
Ｌ。から１６００ｍ＋の位置よりもさらに下側（炉底側
）にないこと（ステップ４８）、および電極下端位置が
炉体の上端面６ａから１４００履の位置よりもさらに下
側にないこと（ステップ４９）をそれぞれ確認後、ステ
ップ５０により電極３を、消費電力量Ｐａｓにより溶解
されるスクラップ量に相当する高さ２００ａｍだけ下降
させてその位置に保持し、ステップ４２に戻して溶解を
おこなうことを繰返す。なおステップ４８において電極
下端が１６００ａｅ＋より下方に達していることが検出
されたら、電極３は前記１６００Ｍの位置まで上昇させ
（ステップ５１）、またステップ４９において電極下端
が前記１４００ａｍより下方に達していることが検出さ
れたら、電極３の下降量は２００厘以下として前記１６
００履の位置まで下降させ（ステップ５２〉、それぞれ
溶解を続行する。ステップ４７において各電極位置にお
ける投入電力滑Ｐ、の総計が設定消費電力量Ｐ２ｓ以上
となったら、主溶解期は終了したので、次のニアフラッ
トバス期のｉｉ制御に移行する。

ニアフラットバス期においては、第５図に示すように、
ステップ６１により電極３を電極下端が炉体の上端面６
ａから１６００ａｍの位置に達するまで下降させて保持
し、設定（タップ）電圧４００Ｖ、設定Ｔｉ流ｆ、−３
５ｋＡｔ’、残存するスクラップＳの溶解をおこなう。

（第８図（ｄ）参照）　溶解中のアーク電流変動に対し
ては、ステップ６２および６３によりアーク電流が設定
電流Ｉ、の１１０％以上となったときのみ、サイリスタ
点弧角ＩＩＪＩＩＩにより設定電流に維持する。ステッ
プ６４において没入定力間Ｐ３が設定消費電力計Ｐ　３
ｓ　＝１０００　ｋｗｈに達したら、残存スクラップは
すべて溶解したとして、次のスクラップ連装判定のステ
ップ７０（第２図参照）に移行する。

フラットバス期においては、第６図に示すようにステッ
プ７１により電極３をさらに下降させて電極下端を上端
面６ａから１６５０ａｙの位置に保持し、溶鋼面（シル
レベル）から約６０履という短いアーク長とし、炉壁保
護のために設定電圧２６０■、設定電流１．−４０に△
で精錬をおこなう。（第８図（ｅ）参照）　アーク電流
の変動に対しては、前記ステップ６２〜６３と同様なス
テップ７２〜７３により修正１（１１１１をおこない、
ステップ７４において投入雷力艮Ｐ４が精錬用の設定消
費電力量Ｐ　４ｓ＝　２０００ｈｗｈ以上となったら、
精錬を終了し出鋼をおこなって１チヤ一ジ分の溶解工程
を終了する。

この発明は上記実施例に限定されるものではなく、たと
えば上記実施例では溶解初期において電極を発弧位置に
保持したが、発弧位置より少量上側の位Ｍなどを操業基
準位置としてもよく、また操業基準位置は零点位置し。

と一致させなくてもよい。また溶解初期あるいはニアフ
ラットバス期における電極保持位置は溶解進行に合せて
２段階に分けて下降させるようにしてもよい。また溶解
初期終了時（主溶解期開始時）の電極下降機と、主溶解
期途中の電極下！ｉＩ醗とは異なる値を採用してもよく
、この場合は設定消費電力ｆｆ１Ｐ１．とＰａＳも上記
下降量の差異に応じて異なる電力量とすればよい。また
電極の首下長さ１の計測や電極下端位置の計測は、−Ｆ
記実施例以外の方法によっておこなってもよい。なお首
下長さｊの計測と共に電極全長の計測をおこない、電極
の継ぎ足しや掴み替えもステップ２５でおこなうように
すれば、さらに好ましい。

以上は直流アーク炉について説明したが、この発明は交
流アーク炉にも適用できるものである。

（発明の効果ン 以上説明したようにこの発明によれば、電極は直接位置
制御され、ハンチングや頻繁な昇降運動を生じることな
く所望のアーク長で溶解、精錬をおこなうことかでき、
溶解効率の向上をはかることができる。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明の一実施例を示し、第１図は直流アーク
炉の機器接続図、第２図は全工程のフローチャート、第
３図乃至第６図は各溶解段階のフローチャート、第７図
は電極υ制御状況を示す線図、第８図は同じく炉内状況
説明図である。 ２・・・サイリスタ整流器、３・・・電極、６・・・炉
体、８・・・Ｍ極支持体、１０・・・駆ｖＪ機、１３・
・・パルスジエネレ〜り、１５・・・電極下端検出器、
２０・・・′４力検出器、２１・・・アーク電流検出器
、２２・・・電極υ１ｍ装置、２３・・・位相制ｔｌｌ
装置、２４・・・昇降制御装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、昇降駆動される電極のアーク熱により装入材の溶解
   をおこなうアーク炉において、炉体内に装入材を装入し
   、該装入材に向けて電極を下降させて発弧後、該電極を
   一定高さ位置に所定時間保持して装入材の一部を溶解さ
   せ、次いで該保持時間中の装入材溶解量に相当する高さ
   分だけ電極を下降させ、以下上記の電極の保持と下降を
   繰返して、溶解初期〜主溶解期における装入材の溶解を
   おこない、投入電力量によりニアフラットバス期に達し
   たことを検出して、電極の下端を湯面から所定距離離れ
   た位置まで下降させて溶解をおこない、投入電力量によ
   りフラットバス期に達したことを検出して、電極をさら
   に湯面に接近する位置まで下降させて溶湯の精錬をおこ
   なうことを特徴とするアーク炉における電極制御方法。