JP4924793B2

JP4924793B2 - アーク電気炉設備

Info

Publication number: JP4924793B2
Application number: JP2005367558A
Authority: JP
Inventors: 勉高橋; 国雄松尾
Original assignee: Daido Steel Co Ltd
Current assignee: Daido Steel Co Ltd
Priority date: 2005-12-21
Filing date: 2005-12-21
Publication date: 2012-04-25
Anticipated expiration: 2025-12-21
Also published as: JP2007170728A

Description

本発明はアーク電気炉設備に関し、特に、電源装置の稼動の効率化を図った電気炉設備に関する。

従来のアーク電気炉設備においては、電気炉の炉体１基に対して炉用変圧器等からなる電源装置をそれぞれ１基設けることが多い。なお、特許文献１には、二基のＤＣアーク炉の炉体に対して二基の電源装置から、スクラップ溶解における加熱期と精錬期をオーバラップさせるように通電することによって、受電変圧器容量の効率的利用を図ったものが示されている。

しかし、電気炉の炉体１基に対して電源装置をそれぞれ１基設ける従来の電気炉設備では、溶鋼の出鋼作業中や次チャージの材料装入作業中等には通電をすることができないため、当該電気炉用の電源装置は休止することになる。一方、近年においては出鋼−出鋼時間（Ｔ−Ｔ時間）の短い高生産性電気炉が採用されつつあるが、出鋼作業等に伴う止電時間はそれほど短縮できないことから電源装置の稼動効率が悪く、結果として、大容量の電源装置が必要となって設備コストが高くなるという問題があった。

そこで、本発明はこのような課題を解決するもので、電源装置の稼動効率を向上させて電源容量の低減による設備コストの低下を実現したアーク電気炉設備を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明では、複数のアーク電気炉の炉体（１Ａ，１Ｂ，１Ｃ）に対してこれら炉体（１Ａ〜１Ｃ）の数より少なく設けられた２基以上の電源装置（２Ａ，２Ｂ）と、各電源装置（２Ａ，２Ｂ）を各炉体（１Ａ〜１Ｃ）へ選択的に接続する切替装置（３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ）と、電源装置(２Ａ,２Ｂ)の数と同じ２基以上の炉体に同時に通電しつつ各炉体（１Ａ〜１Ｃ）への通電時間を前後にずらして、各電源装置（２Ａ，２Ｂ）の非通電むだ時間を最小にするように切替装置（３Ａ〜３Ｄ）によって各電源装置（２Ａ，２Ｂ）を互いに異なる各炉体（１Ａ〜１Ｃ）に順次切替接続する切替制御装置（４）とを具備している。

本発明においては、切替制御装置によって電気炉の炉体の数より少なく設けた各電源装置を互いに異なる各炉体に順次切替接続するようにしたから、電源装置の非通電むだ時間を最小にすることができる。この結果、電源装置の稼動効率が向上するから、受電容量を低減させることが可能で、設備コストを小さく抑えることができる。

なお、上記カッコ内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

以上のように、本発明のアーク電気炉設備によれば、電源装置の稼動効率を向上させて受電容量の低減による設備コストの低下を実現することができる。

図１にはアーク電気炉としてのＤＣアーク炉の電気系統図を示す。図１において、受電変圧器５２の一次側は主遮断器５１を介して三相交流電源５３に接続されており、受電変圧器５２の二次側には並列に２基の電源装置２Ａ，２Ｂが接続されている。各電源装置２Ａ，２Ｂは副遮断器２１とこれに直列に接続された炉用変圧器２２およびサイリスタ２３で構成されている。三相交流は各電源装置２Ａ，２Ｂのサイリスタ２３で直流に変換され、切替装置３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄを介して各アーク炉の炉体１Ａ，１Ｂ，１Ｃの電極棒１１と炉底電極１２へ供給されている。各切替装置３Ａ〜３Ｄは一つの共通接点ｘと３つの切替接点ａ，ｂ，ｃを備えており、共通接点ｘがサイリスタ２３の直流出力端子に接続されるとともに、切替接点ａ，ｂ，ｃがそれぞれ炉体１Ａ〜１Ｃの電極棒１１と炉底電極１２に接続されている。

各切替装置３Ａ〜３Ｄは切替制御装置４によって作動を制御されており、各一対の切替装置３Ａ，３Ｂおよび切替装置３Ｃ，３Ｄは常に同じ接点ｘ，ａ，ｂ，ｃ間が導通させられて、給電装置２Ａ，２Ｂによる給電を炉体１Ａ〜１Ｃのうちの一つに対して行うように制御されている。また、切替装置３Ａ，３Ｂと切替装置３Ｃ，３Ｄは両給電装置２Ａ，２Ｂによる給電が同時に同一の炉体１Ａ〜１Ｃに対して行われることがないように制御されている。

図２には切替制御装置４で作動が制御される上記切替装置３Ａ〜３Ｄによって実現される、各電源装置２Ａ，２Ｂによる各炉体１Ａ〜１Ｃへの給電のタイムチャートを示す。図中「Ａ」は電源装置２Ａによる給電を示し、「Ｂ」は電源装置２Ｂによる給電を示す。本タイムチャートは全炉合計の溶鋼生産量を２６７ｔ／ｈに設定した場合のものであり、各炉体１Ａ〜１Ｃの炉容量は１００ｔ／チャージ、Ｔ−Ｔ時間は６７．５分とした。Ｔ−Ｔ（ＴＡＰ−ＴＡＰ）時間のうちＯＮ−ＴＡＰ時間は４５分、ＴＡＰ−ＯＮ時間は２２．５分である。ＴＡＰ−ＯＮ時間のうち１０分（斜線部）は出鋼や材料投入等によりどうしても通電不可能な時間であり、残る１２．５分は電源切替のタイミングによって非通電となる時間である。この場合の各炉用変圧器２２の容量は例えば９０ＭＶＡとなり、受電容量は９０×２＝１８０ＭＶＡとなる。

本実施形態においては、図２に示すように、４５分の通電時間を各炉体１Ａ〜１Ｃで２２．５分づつ前後にずらし、電源装置２Ａからの給電を炉体１Ｃ→炉体１Ｂ→炉体１Ａと順次繰り返して切り替えるとともに、電源装置２Ｂからの給電を炉体１Ａ→炉体１Ｃ→炉体１Ｂと順次繰り返して切り替えることにより、各電源装置２Ａ，２Ｂの非通電むだ時間を零にしてこれら電源装置２Ａ，２Ｂを効率的に使用している。

これに対して、溶鋼生産量２６７ｔ／ｈを、従来のように２基の炉体に対し２基の電源装置を１対１で設けて実現する場合には、アーク炉の炉容量は１２３ｔ／チャージとなり、Ｔ−Ｔ時間が５５分（ＯＮ−ＴＡＰ時間は４５分、ＴＡＰ−ＯＮ時間は１０分）、炉用変圧器の容量は上述の例と同様の効率を考慮して１１０ＭＶＡとなる。この場合の受電容量は１１０×２＝２２０ＭＶＡとなり、本実施形態の受電容量が上述のように１８０ＭＶＡであるのに比して設備コストが大幅に増加する。

なお、本実施形態において、アーク炉１Ａ〜１Ｃの１基が炉修等により操業休止となり、残る２基に各電源装置２Ａ，２Ｂからそれぞれ給電した場合、Ｔ−Ｔ時間は５５分となり、全炉合計の溶鋼生産量は２１８ｔ／ｈとなる。これに対して、２基のアーク炉に対し２基の電源装置を１対１で設けた上記例においては、そのうち１基が操業を休止して１炉操業になると、全炉合計の溶鋼生産量は半分の１３４ｔ／ｈとなって、その生産性が大きく低下してしまう。このように、本実施形態によれば、操業休止の炉体が出ても生産性の低下を最小限に抑えることができる。

以上の実施形態ではアーク電気炉の炉体３基に電源装置２基の例を説明したが、炉体４基に対して電源装置を３基設けるようにしても良く、さらには本発明は、アーク電気炉の炉体の数よりも電源装置の数を少なくしたアーク電気炉設備に広く適用して上述の効果を得ることができるものである。

本発明の一実施形態を示すアーク電気炉設備の電気系統図である。操業時のタイムチャートである。

符号の説明

１Ａ，１Ｂ，１Ｃ…ＤＣアーク炉の炉体、１１…電極棒、１２…炉底電極、２Ａ，２Ｂ…電源装置、２２…炉用変圧器、２３…サイリスタ、３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｃ…切替装置、４…切替制御装置。

Claims

３炉以上のアーク電気炉の炉体に対してこれら炉体の数より少なく設けられた２基以上の電源装置と、前記各電源装置を前記各炉体へ選択的に接続する切替装置と、前記電源装置の数と同じ２基以上の炉体に同時に通電しつつ前記各炉体への通電時間を前後にずらして、前記各電源装置の非通電むだ時間を最小にするように前記切替装置によって前記各電源装置を互いに異なる前記各炉体に順次切替接続する切替制御装置とを具備するアーク電気炉設備。