JP2017098177A - アーク炉電極昇降装置 - Google Patents

Abstract

【課題】アーク放電時のインピーダンスの変動が、他相のアーク長が変動した場合には電極の昇降を停止することによって、安定して操業を継続することのできるアーク炉電極昇降装置を提供する。
【解決手段】アーク炉電極昇降装置は、速度指令値を生成する制御装置と、速度指令値にもとづいて１つの電極を昇降させる電動機の速度制御を行うドライブ装置と、を備える。制御装置は、アーク放電を発生しているときのインピーダンスと基準値との偏差計算するインピーダンス偏差演算部と、偏差および電動機を停止させる停止信号を切り替えて出力する制御切替部と、偏差または停止信号にもとづいて速度指令値を生成する感度補正部と、を含む。制御切替部は、アーク電流およびアーク電圧がそれぞれ設定値以上の場合、または、アーク電流およびアーク電圧がそれぞれ設定値以下の場合には、停止信号を出力する。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、アーク炉電極昇降装置に関する。

アーク炉は、三相交流電源を、炉用変圧器を介して各相に設けた電極に供給し、各相の電極とスクラップ間にアーク放電を発生させて、そのアーク熱によりスクラップを溶解する。アーク炉電極昇降装置は、最適なアーク放電が維持されるように、各相の電極を昇降させて、電極とスクラップとの間の距離を制御する。

アーク炉電極昇降装置では、各相の電極を昇降させることによって、電極とスクラップとの間の電流および電圧にもとづくアーク放電時のインピーダンスが基準のインピーダンスに近づくように制御する。アーク炉電極昇降装置は、このようにインピーダンスを制御することによって、最適なアーク放電を維持している。アーク放電においては、上述のインピーダンスは激しく変動しており、たとえばチャージ開始直後、ボーリング期、溶解期、精錬期といった期間の切り替わりの際に大きく変動する。そのため、それぞれの期間に対して適切な不感帯を設けることが好ましいとされている（たとえば特許文献１）。

一方で、アーク炉では、三相交流電源の相ごとにスクラップとの間の昇降制御を行うので、アーク放電時のインピーダンスは、各相間で相互に影響し合い、制御対象ではない他相におけるインピーダンスの変動が自相のインピーダンスの変動として検出されることがある。他相におけるインピーダンス変動を自相のインピーダンス変動として昇降制御を行う場合には、それまで最適であったアーク長を適切でないアーク長に変えてしまうおそれがある。そのため、自相のアーク長が変動していないにもかかわらず電極を昇降させることによって、スクラップの溶解効率が低下することがある。

特許第５３４３４２１号公報

実施形態は、アーク放電時のインピーダンスの変動が、自相のアーク長の変動によるものなのか、他相のアーク長の変動によるものなのかを判別し、他相のアーク長が変動した場合には電極の昇降を停止する。これによって、安定して操業を継続することのできるアーク炉電極昇降装置を提供する。

実施形態に係るアーク炉電極昇降装置は、三相交流の各相に接続された３つの電極のうちの１つの電極を昇降させて、前記１つの電極とスクラップとの間に形成されるアーク放電を制御する。アーク炉電極昇降装置は、前記１つの電極と前記スクラップとの間を流れる第１電流値、および、前記１つの電極と前記スクラップとの間の第１電圧値にもとづいて、速度指令値を生成する制御装置と、前記速度指令値にもとづいて、前記１つの電極を昇降させる電動機の速度制御を行うドライブ装置と、を備える。前記制御装置は、前記第１電流値および前記第１電圧値にもとづいて前記アーク放電に関する第１インピーダンスを計算し、前記第１インピーダンスとあらかじめ設定された第２インピーダンスとの偏差を生成するインピーダンス偏差演算部と、前記偏差または前記電動機を停止させる停止信号を出力する制御切替部と、前記偏差または前記停止信号にもとづいて前記速度指令値を生成する感度補正部と、を含む。前記制御切替部は、前記第１電流値があらかじめ設定された第２電流値以上であり、かつ、前記第１電圧値があらかじめ設定された第２電圧値以上の場合、または、前記第１電流値が前記第２電流値以下であり、かつ、前記第１電圧値が前記第２電圧値以下の場合には、前記停止信号を出力する。

本実施形態では、アーク放電のインピーダンスに関連する電流値および電圧値のそれぞれの変動の方向を検出して、他相のアーク長の変動を判定することができる制御切替部を備えているので、他相のアーク長変動に対しては、電極の昇降を停止することができ、安定した操業を継続することができる。

第１の実施形態に係るアーク炉電極昇降装置を例示するブロック図である。 図２（ａ）および図２（ｂ）は、第１の実施形態のアーク炉電極昇降装置の動作を説明するための模式図である。 第１の実施形態のアーク炉電極昇降装置の動作を説明するフローチャートである。 第２の実施形態に係るアーク炉電極昇降装置を例示するブロック図である。 第２の実施形態のアーク炉電極昇降装置の一部を例示するブロック図である。 第３の実施形態に係るアーク炉電極昇降装置を例示するブロック図である。 第３の実施形態のアーク炉電極昇降装置の動作を説明するフローチャートである。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して詳細な説明を適宜省略する。

（第１の実施形態）
図１は、本実施形態に係るアーク炉電極昇降装置を例示するブロック図である。
図２（ａ）および図２（ｂ）は、本実施形態のアーク炉電極昇降装置の動作を説明するための模式図である。
図３は、本実施形態のアーク炉電極昇降装置の動作を説明するフローチャートである。
図１に示すように、本実施形態のアーク炉電極昇降装置１は、インピーダンス制御装置１０と、ドライブ装置３０と、を備える。アーク炉電極昇降装置１は、固定された炉体３に対して電極２を昇降させて、電極２と炉体３に装入されたスクラップ４との距離を制御する。電極２には、炉用変圧器５の電圧タップにより一次側の交流電源から供給される電圧が設定されている。電極２は、炉体３およびスクラップ４の上方で適切な距離になるように上下に昇降する。

アーク炉電極昇降装置１は、炉用変圧器５の二次側に設けられた変流器６および電極２と炉体３との間に設けられた補助変圧器７に接続されている。変流器６は、電極２とスクラップ４との間にアーク放電を発生したときの電流であるアーク電流Ｉａｒｃを検出し、そのアーク電流Ｉａｒｃに対応する電流値ＩＦＢを出力する。補助変圧器７は、電極２とスクラップ４との間にアーク放電を発生したときの電極２とスクラップ４との間の電圧であるアーク電圧Ｖａｒｃを検出し、アーク電圧Ｖａｒｃに対応する電圧ＶＦＢを出力する。アーク炉電極昇降装置１は、検出されたアーク電流Ｉａｒｃに対応する電流値ＩＦＢおよびアーク電圧Ｖａｒｃに対応する電圧値ＶＦＢを入力して、電動機３２を介して電極昇降のための昇降駆動系８を駆動し電極２を昇降させる。なお、アーク電流Ｉａｒｃに対応する電流値ＩＦＢは、変流器６の変流比をＫとすると、ＩＦＢ＝Ｉａｒｃ／Ｋである。また、アーク電圧Ｖａｒｃに対応する電圧値ＶＦＢは、補助変圧器７の変圧比をＮとすると、ＶＦＢ＝Ｖａｒｃ／Ｎである。

アーク炉電極昇降装置１が用いられるアーク炉では、三相交流電源の各相に接続された３つの電極のそれぞれがスクラップ４との間でアーク放電を発生して、１つの炉体３に装入されたスクラップ４を溶解する。三相交流の各相の電極２とスクラップ４との距離は、それぞれ独立に制御される。つまり、１組のアーク炉は、電極２の昇降機構およびこれを駆動するアーク炉電極昇降装置１を、３つ含んでいる。以下では、特に断らない限り、３つのうちの１つの昇降機構およびアーク炉電極昇降装置１について説明する。

インピーダンス制御装置１０は、インピーダンス偏差演算部１２と、制御切替部１４と、感度補正部１６と、を含む。インピーダンス制御装置１０は、変流器６および補助変圧器７のそれぞれの二次側に接続されている。インピーダンス制御装置１０の出力は、ドライブ装置３０に接続されている。

インピーダンス偏差演算部１２には、変流器６および補助変圧器７の二次側が接続されており、アーク電流Ｉａｒｃに相当する電流値ＩＦＢおよびアーク電圧Ｖａｒｃに相当する電圧値ＶＦＢが入力される。インピーダンス偏差演算部１２は、電流値ＩＦＢおよび電圧値ＶＦＢにもとづいて、電極２とスクラップ４との間のインピーダンスＺを計算する。インピーダンス偏差演算部１２は、計算されたインピーダンスＺと、あらかじめ設定されている基準インピーダンスＺｒとの偏差ΔＺを計算し、結果を制御切替部１４に供給する。

制御切替部１４には、変流器６および補助変圧器７の二次側が接続されており、アーク電流Ｉａｒｃに相当する電流値ＩＦＢおよびアーク電圧Ｖａｒｃに相当する電圧値ＶＦＢが入力される。制御切替部１４が電流値ＩＦＢおよび電圧値ＶＦＢを入力するタイミングは、これらがインピーダンス偏差演算部１２に入力されるタイミングと同じである。つまり、制御切替部１４には、インピーダンス偏差演算部１２と同じ電流値ＩＦＢおよび電圧値ＶＦＢが入力される。制御切替部１４は、電流値ＩＦＢを入力して、あらかじめ設定された電流設定値ＩＳＥＴとの差を計算する。制御切替部１４は、電圧値ＶＦＢを入力して、あらかじめ設定された電圧設定値ＶＳＥＴとの差を計算する。電流設定値ＩＳＥＴおよび電圧設定値ＶＳＥＴは、それぞれ事前に実験等によって求められた値である。電流値ＩＦＢと電流設定値ＩＳＥＴとの差が０以上、かつ、電圧値ＶＦＢと電圧設定値ＶＳＥＴとの差が０以上の場合には、制御切替部１４は、インピーダンス偏差演算部１２の計算結果にかかわらず、０（ゼロ)を出力する。また、電流値ＩＦＢと電流設定値ＩＳＥＴとの差が０以下、かつ、電圧値ＶＦＢと電圧設定値ＶＳＥＴとの差が０以下の場合にも、インピーダンス偏差演算部１２の計算結果にかかわらず、制御切替部１４は０（ゼロ)を出力する。上述以外の場合には、制御切替部１４は、インピーダンス偏差演算部１２の計算結果である偏差ΔＺを出力する。つまり、制御切替部１４は、電流値ＩＦＢ，ＩＳＥＴの差および電圧値ＶＦＢ，ＶＳＥＴの差によって、出力を偏差ΔＺまたは０に切替える。

感度補正部１６は、制御切替部１４からの出力にもとづいて、ドライブ装置３０のための速度指令値Ｖを生成する。感度補正部１６は、入力されるインピーダンスの偏差ΔＺに感度関数を乗じて速度指令値Ｖを生成する。感度関数は、たとえば、インピーダンスの偏差ΔＺを入力したときに所定の期間には、速度指令値Ｖが０となる不感帯を含む感度不感帯特性を含む。

ドライブ装置３０は、感度補正部１６から速度指令値Ｖの供給を受けて、電動機３２の速度制御を行う。ドライブ装置３０は、たとえばインバータ装置であり、入力された速度指令値Ｖにもとづいて設定された周波数の交流電流を出力し、電動機３２に供給する。電動機３２は、ドライブ装置３０から供給される交流電流にしたがう速度で回転する。

本実施形態のアーク炉電極昇降装置１の動作について説明する。
電極２とスクラップ４との間には、アーク放電が発生しており、電極２とスクラップ４との間の距離に応じたアークが形成されている。スクラップ４は、その溶解の段階によって、あるいは処理時間に応じて形状が変化する。そのため、電極２とスクラップ４との間の距離は、時間等に応じて変化し、それにともなってアークの長さ（アーク長）が変化する。

図２（ａ）には、処理時間に応じてスクラップ４の形状が変化している様子を実線、破線および一点鎖線によって示している。たとえば、アーク放電の初期状態では、スクラップ４は、実線の形状であり、電極２とスクラップ４との距離は、Ｌ１である。この状態でアーク放電を生じている場合には、アーク長はＬ１にほぼ等しい。時間の経過とともに、スクラップ４の溶解が進み、スクラップ４の形状が破線の形状となった場合には、電極２とスクラップ４との距離はＬ２である。この状態でアーク放電を生じている場合には、アーク長はＬ２にほぼ等しい。スクラップ４は溶解の程度等により形状が変化するため、電極２とスクラップ４との間の距離が短くなることがある。スクラップ４が一点鎖線の形状となった場合には、電極２とスクラップ４との距離はＬ３である。この状態でアーク放電を生じている場合には、アーク長はＬ３にほぼ等しい。このようにアーク長は、スクラップ４の状態、形状等により変化する。

アーク電流Ｉａｒｃおよびアーク電圧Ｖａｒｃは、アーク長により変化する。アーク長の変動と、アーク電流Ｉａｒｃおよびアーク電圧Ｖａｒｃの変動との関係が実測により見い出された。この実測によれば、制御対象の自相のアーク長の変動による自相のアーク電流Ｉａｒｃの変動およびアーク電圧Ｖａｒｃの変動の関係は、他相のアーク長の変動による自相のアーク電流Ｉａｒｃの変動およびアーク電圧Ｖａｒｃの変動の関係と相違する。

図２（ｂ）では、制御対象の自相のアーク長で、他相のアーク長が変動した場合に、自相のアーク電流およびアーク電圧がどのように変動するかが一意的に決定されることが示されている。図２（ｂ）では、制御対象の自相の電極２は、たとえばＵ相に接続され、アーク長は一定（Ｌ１）である。他相の電極２ａは、たとえばＶ相に接続され、アーク長は、たとえば時間の経過により長くなる（破線、Ｌ４からＬ５）。また、スクラップ４の溶解の程度により、アーク長が短くなる場合についても示されている（一点鎖線、Ｌ４からＬ６）。

図２（ｂ）に示すように、他相のアーク長が長くなったときには、自相のアーク電流Ｉａｒｃは減少し、アーク電圧Ｖａｒｃは、ほぼ一定である。制御対象の自相において、アーク電流Ｉａｒｃの減少のみを検出したときには、他相のアーク長が長くなっていると判断される。また、制御対象の自相において、アーク電流Ｉａｒｃの増加のみを検出したときには、他相のアーク長が短くなっていると判断される。したがって、このような値を検出したときには、自相の昇降制御を停止する。

このように、制御対象の自相の電極２におけるアーク電流Ｉａｒｃおよびアーク電圧Ｖａｒｃがそれぞれ増加しているか、減少しているかを計算し、それぞれの変動の方向によってアーク長の変動が自相で生じているか、他相で生じているかを判断することができる。アーク長の変動が自相で生じていると判断した場合には、自相に対してインピーダンス一定制御を行い、アーク長の変動が他相で生じている場合には、自相の電極の昇降制御を停止する。

図３を用いて、本実施形態のアーク炉電極昇降装置１の一連の動作について説明する。
図３に示すように、ステップＳ１において、制御切替部１４は、電流値ＩＦＢおよび電圧値ＶＦＢを読み込む。

ステップＳ２において、制御切替部１４は、読み込んだ電流値ＩＦＢおよび電圧値ＶＦＢならびにあらかじめ設定されている電流設定値ＩＳＥＴおよび電圧設定値ＶＳＥＴを用い、以下の式（１）にしたがって判定を行う。

ＩＦＢ−ＩＳＥＴ≧０、かつ、ＶＦＢ−ＶＳＥＴ≧０ （１）

式（１）を満たさないと判定された場合には、処理は、次のステップＳ３に遷移する。

ステップＳ３において、制御切替部１４は、式（２）にしたがって、判定を行う。

ＩＦＢ−ＩＳＥＴ≦０、かつ、ＶＦＢ−ＶＳＥＴ≦０ （２）

式（２）を満たさないと判定された場合には、処理は、次のステップＳ４に遷移する。

ステップＳ４において、制御切替部１４は、制御対象の自相のアーク長が変化しているものと判定し、インピーダンス偏差演算部１２から供給されているインピーダンスの偏差ΔＺを感度補正部１６に供給する。

ステップＳ５において、感度補正部１６は、インピーダンスの偏差ΔＺに感度関数を乗じて、速度指令値Ｖを生成し、生成された速度指令値Ｖをドライブ装置３０に供給する。ドライブ装置３０は、速度指令値Ｖにしたがって電動機３２を駆動し、電動機３２および昇降駆動系８によって、電極２は適切な位置に移動する。

ステップＳ２で式（１）を満たすと判定された場合には、処理は、ステップＳ６に遷移する。

ステップＳ６において、制御切替部１４は、他相のアーク長の変化の影響を受けていると判定し、インピーダンス偏差演算部１２から供給されているインピーダンスの偏差ΔＺにかかわらず、感度補正部１６に対して、ドライブ装置３０を停止させる信号を生成するための出力を供給する。この信号は、たとえば速度指令値Ｖをゼロにする信号であり、ΔＺ＝０である。

ステップＳ７において、感度補正部１６は、制御切替部１４から速度指令値Ｖをゼロにする信号にもとづいて、ドライブ装置３０に停止信号を供給する。

ステップＳ３で式（２）を満たすと判定された場合には、処理は、ステップＳ６に遷移する。以降は、上述と同様に処理を行う。

本実施形態のアーク炉電極昇降装置１の作用および効果について説明する。
上述したように、本実施形態のアーク炉電極昇降装置１では、制御切替部１４において、制御対象のアーク電流Ｉａｒｃに対応する電流値ＩＦＢおよびアーク電圧Ｖａｒｃに対応する電圧値ＶＦＢと、電流設定値ＩＳＥＴおよび電圧設定値ＶＳＥＴとの差をそれぞれ計算する。そして、制御切替部１４は、それぞれの差が０以上または０以下であるか否かを判定する。制御切替部１４は、それぞれの差が０以上または０以下のときには、制御対象ではない他相のアーク長の変動により電流値ＩＦＢおよび電圧値ＶＦＢが変化していると判断して、電極２の昇降制御を停止する信号を出力する。これにより、アーク炉電極昇降装置１０は、実際に制御対象である電極２とスクラップ４との間のアーク長が変化していないにもかかわらず、電流値ＩＦＢおよび／または電圧値ＶＦＢの変化に追従して電極の昇降制御をしないので、安定したアーク放電状態を維持することができ、安定した操業を継続することができる。

（第２の実施形態）
図４は、本実施形態に係るアーク炉電極昇降装置を例示するブロック図である。
図５は、本実施形態のアーク炉電極昇降装置の一部を例示するブロック図である。
本実施形態のアーク炉電極昇降装置１ａでは、インピーダンス制御装置１０ａが微分補正部２２を含む点で第１の実施形態の場合と相違する。他の構成要素については、第１の実施形態の場合と同一であり、同一の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明を適宜省略する。
図４に示すように、本実施形態のアーク炉電極昇降装置１ａのインピーダンス制御装置１０ａは、微分補正部２２をさらに含む。

微分補正部２２は、インピーダンス偏差演算部１２の出力に接続されている。微分補正部２２の出力は、制御切替部１４に接続されている。微分補正部２２は、インピーダンス偏差演算部１２で計算されたインピーダンスの偏差ΔＺ１の微分値に所定の係数ｋを乗じたものによって、偏差ΔＺ１を補正して出力する。

より具体的には、図５に示すように、微分補正部２２は、微分回路２３ａと、係数回路２３ｂと、加算器２３ｃとを含む。微分回路２３ａおよび係数回路２３ｂは、縦続接続されている。インピーダンスの偏差ΔＺ１は、縦続接続された回路および加算器２３ｃによって、ｋｄΔＺ１／ｄｔと加算される。したがって、微分補正部２２は、以下の式（３）のインピーダンスの偏差ΔＺを出力する。

本実施形態のアーク炉電極昇降装置１ａの作用および効果について説明する。
本実施形態のアーク炉電極昇降装置１ａでは、インピーダンス制御装置１０が、インピーダンス偏差演算部１２から出力されるインピーダンスの偏差ΔＺ１を、その時間微分値で補正する微分補正部２２を含む。そのため、制御対象である自相のアーク長の変動に対して微分による補正を加えることができ、目標アーク長への追従性が向上し溶解効率が向上する。

（第３の実施形態）
図６は、本実施形態に係るアーク炉電極昇降装置を例示するブロック図である。
図７は、本実施形態のアーク炉電極昇降装置の動作を説明するフローチャートである。
図６に示すように、本実施形態のアーク炉電極昇降装置１ｂでは、インピーダンス制御装置１０ｂの制御切替部１４ａの構成が第１の実施形態の場合と相違する。他の構成要素については、第１の実施形態の場合と同一であり、同一の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明を適宜省略する。
図６に示すように、本実施形態のアーク炉電極昇降装置１ｂは、インピーダンス制御装置１０ｂと、ドライブ装置３０と、を備える。インピーダンス制御装置１０ｂは、インピーダンス偏差演算部１２と、制御切替部１４ａと、感度補正部１６と、を含む。制御切替部１４ａは、アーク電流Ｉａｒｃに相当する電流値ＩＦＢおよびアーク電圧Ｖａｒｃに相当する電圧値ＶＦＢと、あらかじめ設定された電流設定値ＩＳＥＴおよび電圧設定値ＶＳＥＴとの差をそれぞれ計算する。電流値ＩＦＢと電流設定値ＩＳＥＴとの差が、増加判別しきい値ＫＵｉ以上であり、かつ、電圧値ＶＦＢと電圧設定値ＶＳＥＴとの差が、増加判別しきい値ＫＵｖ以上である場合には、制御切替部１４ａは、インピーダンス偏差演算部１２の計算結果にかかわらず、０（ゼロ)を出力する。また、比較した結果、電流値ＩＦＢと電流設定値ＩＳＥＴとの差が、減少判別しきい値ＫＤｉよりも小さく、かつ、電圧値ＶＦＢと電圧設定値ＶＳＥＴとの差が、減少判別しきい値ＫＤｖよりも小さい場合にも、制御切替部１４ａは、インピーダンス偏差演算部１２の計算結果にかかわらず、０（ゼロ)を出力する。上述以外の場合には、制御切替部１４は、インピーダンス偏差演算部１２の計算結果である偏差ΔＺを出力する。

本実施形態のアーク炉電極昇降装置１ｂの動作について、図７を用いて説明する。
図７は、本実施形態のアーク炉電極昇降装置１ｂの制御切替部１４ａの動作のフローチャートであり、第１実施形態の場合のフローチャート（図３）とステップＳ２ａおよびステップＳ３ａにおいて相違し、他のステップは同じである。ステップＳ２ａおよびステップＳ３ａについて説明する。
図７に示すように、ステップＳ２ａにおいて、制御切替部１４ａは、式（４）にしたがって、判定を行う。

ＩＦＢ−ＩＳＥＴ≧ＫＵｉ、かつ、ＶＦＢ−ＶＳＥＴ≧ＫＵｖ （４）

ここで、増加判別しきい値ＫＵｉ，ＫＵｖは、あらかじめ設定された正の実数値である。これらのしきい値は、事前に実験等により求められて設定される。

式（４）を満たさないと判定された場合には、処理は、次のステップＳ３ａに遷移する。

ステップＳ３ａにおいて、制御切替部１４ａは、式（５）にしたがって、判定を行う。

ＩＦＢ−ＩＳＥＴ≦ＫＤｉ、かつ、ＶＦＢ−ＶＳＥＴ≦ＫＤｖ （５）

ここで、減少判別しきい値ＫＤｉ，ＫＤｖは、あらかじめ設定された負の実数値である。これらのしきい値は、事前に実験等により求められて設定される。電流値に関する減少判別しきい値ＫＤｉの絶対値は、電流値に関する増加判別しきい値ＫＵｉの絶対値と同一であってもよく、異なっていてもよい。電圧値に関する減少判別しきい値ＫＤｖの絶対値は、電圧値に関する増加判別しきい値ＫＵｖと同一であってもよく、異なっていてもよい。

式（５）を満たさないと判定された場合には、処理は、次のステップＳ４に遷移し、第１に実施形態の場合と同様に動作する。

本実施形態のアーク炉電極昇降装置１ｂの作用および効果について説明する。
本実施形態のアーク炉電極昇降装置１ｂでは、インピーダンス制御装置１０ｂが、あらかじめ設定された複数のしきい値ＫＵｉ、ＫＵｖ、ＫＤｉおよびＫＤｖを有する制御切替部１４ａを含んでいる。アーク電流Ｉａｒｃおよびアーク電圧Ｖａｒｃは、ノイズを含んでいるので、これを変流した電流値ＩＦＢや降圧したＶＦＢもノイズを含んでいる。そのため、このような電流値や電圧値を用いて計算した場合には、電流値ＩＦＢや電圧値ＶＦＢが上昇しているのか、下降しているのかを判別する困難となる場合がある。そこで、ノイズレベルに応じて判別しきい値を設定することによって、ノイズの影響を低減することができる。そのため、増加判別しきい値ＫＵｉ，ＫＵｖは、正の実数に設定され、減少判別しきい値ＫＤｉ，ＫＤｖは、負の実数に設定されている。このように各判別しきい値を設定することによって、ノイズを含む電流値ＩＦＢおよび電圧値ＶＦＢを用いて制御切替部１４ａを動作させても誤動作等を生じることなく、安定した操業を実現することができる。

しきい値ＫＵｉ、ＫＵｖ、ＫＤｉおよびＫＤｖは、実験等によって最適な値をそれぞれ設定することができるので、より効果的なノイズ除去を行うことができる。

以上説明した実施形態によれば、他相のアーク長が変動した場合には電極の昇降を停止し、安定して操業を継続することのできるアーク炉電極昇降装置を実現することができる。

以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他のさまざまな形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明およびその等価物の範囲に含まれる。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。

１，１ａ，１ｂ アーク炉電極昇降装置、２ 電極、３ 炉体、４ スクラップ、５ 炉用変圧器、６ 変流器、７ 補助変圧器、１０，１０ａ，１０ｂ インピーダンス制御装置、１２ インピーダンス偏差演算部、１４，１４ａ 制御切替部、１６ 感度補正部、２２ 微分補正部、２３ａ 微分回路、２３ｂ 係数回路、３０ ドライブ装置、３２ 電動機

Claims (3)

1. 三相交流の各相に接続された３つの電極のうちの１つの電極を昇降させて、前記１つの電極とスクラップとの間に形成されるアーク放電を制御するアーク炉電極昇降装置であって、
   前記１つの電極と前記スクラップとの間を流れる第１電流値、および、前記１つの電極と前記スクラップとの間の第１電圧値にもとづいて、速度指令値を生成する制御装置と、
   前記速度指令値にもとづいて、前記１つの電極を昇降させる電動機の速度制御を行うドライブ装置と、
   を備え、
   前記制御装置は、
   前記第１電流値および前記第１電圧値にもとづいて前記アーク放電に関する第１インピーダンスを計算し、前記第１インピーダンスとあらかじめ設定された第２インピーダンスとの偏差を生成するインピーダンス偏差演算部と、
   前記偏差または前記電動機を停止させる停止信号を出力する制御切替部と、
   前記偏差または前記停止信号にもとづいて前記速度指令値を生成する感度補正部と、
   を含み、
   前記制御切替部は、前記第１電流値があらかじめ設定された第２電流値以上であり、かつ、前記第１電圧値があらかじめ設定された第２電圧値以上の場合、または、前記第１電流値が前記第２電流値以下であり、かつ、前記第１電圧値が前記第２電圧値以下の場合には、前記停止信号を出力するアーク炉電極昇降装置。
2. 前記制御装置は、前記インピーダンス偏差演算部からの出力の時間微分値を計算し、前記時間微分値によって補正された偏差を出力する微分補正部をさらに含む請求項１記載のアーク炉電極昇降装置。
3. 前記第１電流値と前記第２電流値との差は、第１しきい値以上であり、かつ、前記第１電圧値と前記第２電圧値との差は、第２しきい値以上であり、または、
   前記第１電流値と前記第２電流値との差は、第３しきい値以下であり、かつ、前記第１電圧値と前記第２電圧値との差は、第４しきい値以下であり、
   前記第１しきい値および前記第２しきい値は、０よりも大きい値であり、前記第３しきい値および前記第４しきい値は、０よりも小さい値である請求項１または２に記載のアーク炉電極昇降装置。

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