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WO1994024504A1 - Four a arc cc - Google Patents

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WO1994024504A1
WO1994024504A1 PCT/JP1994/000616 JP9400616W WO9424504A1 WO 1994024504 A1 WO1994024504 A1 WO 1994024504A1 JP 9400616 W JP9400616 W JP 9400616W WO 9424504 A1 WO9424504 A1 WO 9424504A1
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WO
WIPO (PCT)
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arc
current
furnace
voltage
conductors
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/JP1994/000616
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Shinobu Nakajima
Kunji Maebou
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.)
IHI Corp
Original Assignee
Ishikawajima Harima Heavy Industries Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ishikawajima Harima Heavy Industries Co Ltd filed Critical Ishikawajima Harima Heavy Industries Co Ltd
Priority to AU65126/94A priority Critical patent/AU666623C/en
Priority to DE69420115T priority patent/DE69420115T2/de
Priority to US08/331,555 priority patent/US5590152A/en
Priority to EP94912673A priority patent/EP0657710B1/en
Priority to KR1019940704241A priority patent/KR0163969B1/ko
Publication of WO1994024504A1 publication Critical patent/WO1994024504A1/ja
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Ceased legal-status Critical Current

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    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B11/00—Making pig-iron other than in blast furnaces
    • C21B11/10—Making pig-iron other than in blast furnaces in electric furnaces
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C5/00—Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
    • C21C5/52—Manufacture of steel in electric furnaces
    • C21C5/5229—Manufacture of steel in electric furnaces in a direct current [DC] electric arc furnace
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B3/00—Hearth-type furnaces, e.g. of reverberatory type; Electric arc furnaces ; Tank furnaces
    • F27B3/08—Hearth-type furnaces, e.g. of reverberatory type; Electric arc furnaces ; Tank furnaces heated electrically, with or without any other source of heat
    • F27B3/085—Arc furnaces
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H05B7/144—Power supplies specially adapted for heating by electric discharge; Automatic control of power, e.g. by positioning of electrodes
    • H05B7/148—Automatic control of power
    • H05B7/156—Automatic control of power by hydraulic or pneumatic means for positioning of electrodes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
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    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25—Process efficiency

Definitions

  • the present invention relates to a DC arc furnace for melting a raw material such as a cold iron source made of scrap or pig iron.
  • a DC arc furnace as shown in Fig. 1 has been used for melting raw materials such as scrap.
  • an example of a DC arc furnace is a furnace body 2 having a lower electrode 1 (anode) at the bottom, and a furnace lid 3 provided to close the upper part of the furnace body 2.
  • a single upper electrode 4 penetrating up and down the furnace lid 3 so as to be movable up and down; a lower conductor 5 connected to the lower electrode 1 and extending in a radial direction; An upper conductor 6 connected and extending in the radial direction, and a transformer 8 and a rectifier 9 disposed between the extending ends of the lower conductor 5 and the upper conductor 6 and connected to an AC power supply 7.
  • a power supply circuit 10 10.
  • the upper part of the furnace main body 2 is opened by raising the furnace lid 3 and retreating outward, and then the raw material 11 is put into a bucket or the like. Then, the furnace body 2 was closed by the furnace lid 3, and a large current was passed between the upper and lower electrodes 1 and 4 by the power supply circuit 10. The raw material 11 is melted by gradually lowering the upper electrode 4 to a predetermined position while generating an arc 12 between the four.
  • the conventional DC arc furnace shown in FIG. 1 has a problem that an arc 12 generated between the upper and lower electrodes 1 and 4 is generated in a deflected direction.
  • the lower conductor 5 connected to the lower electrode 1 and the upper conductor 6 connected to the upper electrode 4 are provided in the radial direction with respect to the furnace body 2, and the upper conductor 6 is further provided on the furnace lid 3.
  • the lower conductor 5 cannot be provided with a large space at the bottom of the furnace main body 2, but is located near the arc 12 generating part, so that the lower conductor 5 flows through the lower conductor 5.
  • a strong magnetic field 13 generated by a large current acts on the arc 12. This magnetic field 13 is generated clockwise by the right-handed screw rule due to the large current flowing through the lower conductor 5 toward the lower electrode 1 as shown by the arrow.
  • the arc 12 Since the current flowing upward through the arc 12 to the upper electrode 4 as shown by the arrow crosses the magnetic field 13, the direction of the current (upward) and the direction of the magnetic field 13 (FIG. 1) From the direction perpendicular to the paper surface and penetrating through the paper surface from the front), according to the framing left hand rule, the arc 12 is directed in the opposite direction (left direction) to the radial direction in which the lower conductor 5 extends. Therefore, the raw material 11 charged in the center of the furnace body 2 is actively melted only in the direction in which the arc 12 is deflected. However, on the side opposite to the deflection direction, there is a problem that the raw material 11 becomes difficult to be melted, resulting in undissolved residue or hot spots, resulting in a non-uniform furnace temperature and a significant decrease in melting efficiency. Was.
  • Arc 1 2 is deflected by the army, causing Arc 1 2
  • the furnace peripheral wall 14 is damaged by going to the peripheral wall 14, and the upper electrode 4 and the furnace peripheral wall are so protected that the furnace peripheral wall 14 is not damaged by the arc 12. If a sufficient space is maintained between the furnace main body 2 and the furnace main body 2, there is a problem that the furnace main body 2 becomes large.
  • the present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and is provided with two upper electrodes so that an arc generated between electrodes connected to respective power supply circuits is directed toward the center of the furnace body. In this way, the melting efficiency of the raw material is improved, the furnace peripheral wall is prevented from being worn, and the furnace body is reduced in size. It is an object of the present invention to provide a DC arc furnace capable of eliminating hot spots. Disclosure of the invention
  • each of the upper conductors connected to each of the two upper electrodes is extended in a direction away from the other upper electrode, and two electrodes are connected to the lower electrode. Extend in the same direction as the conductors, and separate power supply circuits are provided between the extended ends of one upper conductor and the lower conductor and between the extended ends of the other upper conductor and the lower conductor, respectively.
  • the arc generated between the upper and lower electrodes and the arc generated between the other upper and lower electrodes are extended by the magnetic field created by the current flowing through the respective lower conductors.
  • Each arc receives a force in the direction opposite to the direction in which it is directed, and each arc receives a force toward the center of the furnace body.
  • the magnetic field generated by the current flowing vertically from the furnace bottom electrode to the upper conductor through the furnace top electrode causes the force explained by the above-mentioned framing left-hand rule.
  • the two arcs are generated and receive a force toward the furnace center. These two forces cause the arc to move toward the center of the furnace body, so that the raw material supplied to the center of the furnace body is effectively melted, and the furnace temperature is symmetrical. of c dissolution efficiency is improved also arc can be prevented damage to the furnace peripheral wall to toward the center side of the furnace body, thus the near-put by the furnace body between the furnace peripheral wall portion and the upper electrode The size can be reduced.
  • the power supply circuit includes an arc current control device that controls an output voltage so that a current of an AC power supply connected to the rectifier or a rectified DC current matches a set current value.
  • An arc voltage control device for controlling the elevation of the upper electrode so that the voltage between the conductor and the lower conductor matches the set voltage value; and setting for each of the arc current controllers and the arc voltage controllers. It has an arc deflection command device for commanding the value, so that the voltage and current in one power supply circuit are fixed at a predetermined set value, and the voltage and current in the other power supply circuit are fixed.
  • the arc length changes and the amount of deflection of the arc changes, thereby promoting intensive melting of undissolved raw material in the furnace body, or Operation with one side Square to eliminate the occurrence of hotspots by repeated have you to the power supply circuit, it is possible to dissolve efficient raw materials in good Ri uniform temperature.
  • FIG. 1 is a cut-away side view showing an example of a conventional DC oven
  • FIG. 2 is a cut-away front view showing one embodiment of the present invention
  • FIG. III-III is a view in the direction of arrow III.
  • Fig. 5 is a graph showing the position of the arc point of the arc based on the calculated value when the arc voltage and arc current of one and the other power supply circuits are constant.
  • Fig. 5 shows the arc voltage and the arc of one power supply circuit. This is a graph showing, by a calculated value, that the arc point of the arc moves when the current is fixed and the arc voltage and the arc current of the other power supply circuit are changed.
  • FIGS. 2 and 3 show an embodiment of the present invention, in which a lower electrode 1 is provided at the bottom, and a furnace lid 2 for closing the furnace body 2 is provided on the upper part of a furnace body 2 having an oblong planar shape.
  • a raw material inlet 15 is formed at a substantially central position of the furnace lid 3, and two upper parts are provided at positions where the raw material inlet 15 in the furnace lid 3 is sandwiched in the longitudinal direction of the ellipse.
  • the electrodes 16 and 17 are disposed so as to penetrate, and the upper electrodes 16 and 17 are individually supported by the lifting devices 18 and 19 so that they can be raised and lowered separately.
  • An upper conductor 20 is connected to the one upper electrode 16, the upper conductor 20 extends in a direction away from the other upper electrode 17, and an upper conductor 20 is connected to the other upper electrode 17.
  • the upper conductor 21 is extended in a direction away from the one upper electrode 16
  • two lower conductors 2 2, 2 3 are further connected to the lower electrode 1
  • Each of the lower conductors 22 and 23 is extended in the same direction as each of the upper conductors 20 and 21, and one of the lower conductors 22 and 23 is placed between the extension ends of the one upper conductor 20 and one lower conductor 22.
  • the power supply circuit 24 is provided, and the other power supply circuit 25 is provided between the extending ends of the other upper conductor 21 and the other lower conductor 23. Further, the power supply circuits 24, 25 are connected to rectifiers (thyristors) 27, 28 connected to a three-phase AC power supply 26, and the rectifiers 27, 28,
  • Arc current control devices 31 and 32 for controlling the output voltages of the rectifiers 27 and 28 so that the detected current of 30 ′ matches the set current value; Voltage detectors 3 3 and 3 4 for detecting the voltage between 1 and 23 and the lifting devices 18 and 1 so that the detected voltages of the voltage detectors 3 3 and 3 4 match the set voltage values.
  • 9 is constituted by arc voltage controllers 35, 36 for controlling the ascending and descending movements of each of the above, and the set current value 3 is set to each of the arc current controllers 31, 32, and each of the arc voltage controllers 35, 36.
  • An arc deflection command device 41 for commanding 7, 38 and the set voltage values 39, 40 is provided.
  • the upper conductors 20 and 21 connected to the two upper electrodes 16 and 17 respectively are extended in a direction away from the other upper electrodes 16 and 17,
  • the two lower conductors 22, 23 are connected to the lower electrode 1 and extend in the same direction as the upper conductors 20, 21 respectively.
  • Separate power circuits 24 and 25 are provided between the connection ends and between the extended ends of the other upper and lower conductors 21 and 23, respectively.
  • the magnetic field created by the current flowing through the respective lower conductors 22 and 23 is formed by the arc 12a generated between the poles 1 and 16 and the arc 12b generated between the upper and lower electrodes 1 and 17 on the other side. As shown in Fig.
  • the raw material 11 supplied to the center of the furnace main body 2 is effectively melted, and the temperature in the furnace is symmetric, so that the melting efficiency of the raw material 11 is improved.
  • the arcs 12a and 12b are directed toward the center of the furnace body 2, damage to the furnace wall 14 can be prevented, and thus the furnace wall 14 and the upper electrodes 16 and 1 can be prevented. 7 and the furnace body 2 can be made smaller.
  • the power supply circuits 24 and 25 control the output voltage of the rectifiers 27 and 28 so that the current of the AC power supply 26 or the regulated DC current becomes the set current value.
  • the arc voltage control device 3 that controls the elevation of the upper electrodes 16, 17 so that the voltage between the upper and lower conductors 20, 22 and 21, 23 matches the set voltage value. 5, 36, and an arc deflection command device 41 for commanding a set value to each of the arc current control devices 31 and 32 and the arc voltage control devices 35 and 36. Because the arc The deflection amount of the arcs 12a and 12b can be changed by changing the current and the arc voltage.
  • the arc voltage when the arcs 12a and 12b are generated by the power supply circuits 24 and 25 is approximately proportional to the arc length (the shorter the arc length, the larger the current flows and the lower the voltage).
  • the lower conductors 2 2 and 2 3 Based on the condition of current X arc length-constant (constant arc power), the lower conductors 2 2 and 2 3 generate a magnetic field 13 (Fig. 1) acting on the generating part of arcs 12a and 12b.
  • Fig. 4 shows the deflection of the arcs 12a and 12b when the power supply conditions of the two power supply circuits 24 and 25 are the same. In this case, the combination of the arc current and the arc length is shown. This shows that the arc points 42a and 42b of the arcs 12a and 12b do not change even if the alignment is changed as A, B, and C.
  • Figure 5 shows that the condition of one power supply circuit 25 is fixed (the arc length of arc 12b is short and the arc current is large), and the arc length of arc 12a of the other power supply circuit 24
  • the arc point 42 a of the arc 12 a changes toward the center of the furnace as A, B, C, and D. It indicates that you want to.
  • the arc point 42a is moved laterally between the upper electrodes 16 and 17 so that the arc 12a becomes unmelted raw material 11.
  • the raw material 11 can be further prevented from remaining undissolved by positively moving it. If the operation is alternately performed in the left and right power supply circuits 24 and 25, it is possible to supply power uniformly within a required range on the line connecting the upper electrodes 16 and 17 and generate hot spots. Thus, efficient dissolution can be performed at a more uniform temperature.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various shapes may be adopted as the shape of the furnace body, and other various changes may be made without departing from the gist of the present invention. It goes without saying that can be added.
  • a DC arc furnace that melts raw materials such as scrap, it improves the melting efficiency of the raw materials, prevents wear of the furnace peripheral wall, reduces the size of the furnace body, promotes intensive melting of unmelted raw materials, or promotes hot melting. It is suitable for eliminating tospots.

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Description

明 細 書 直流アーク炉 技術分野
本発明は、 スクラ ップ或いは銑鉄をブロック と した冷鉄源等 の原料を溶解する直流アーク炉に関するものである。 背景技術
従来より、 スクラ ップ等の原料を溶解する際に第 1図に示す ような直流アーク炉が用いられている。
直流アーク炉は、 その一例を第 1図に示すように、 底部に下 部電極 1 (陽極） を備えた炉本体 2 と、 該炉本体 2の上部を閉 塞するよう設けた炉蓋 3 と、 該炉蓋 3を上下に貫通して昇降可 能に備えた 1本の上部電極 4 と、 前記下部電極 1 に接続して半 径方向に延設した下部導体 5 と、 前記上部電極 4に接続して半 径方向に延設した上部導体 6 と、 前記下部導体 5 と上部導体 6 の延設端間に配設され、 交流電源 7に接続された変圧器 8、 及 び整流器 9からなる電源回路 1 0 とを備えるようにしている。
スクラ ップ等の原料 1 1の溶解を行うに当っては、 前記炉蓋 3を上昇させて外方に退去させることにより炉本体 2の上部を 開放した後、 原料 1 1をバケツ ト等を用いて炉本体 2内に装入 し、 続いて前記炉蓋 3により炉本体 2を閉塞し、 電源回路 1 0 により上下部電極 1， 4間に大電流を通電させて、 上下部電極 1， 4間にアーク 1 2を発生させつつ上部電極 4を所定位置ま で徐々に下降させて原料 1 1の溶解を行う。 しかし、 前記第 1図に示した従来の直流ァ一ク炉においては、 上下部電極 1， 4間に生じるアーク 1 2が偏向された方向に発 生するという問題を有していた。
即ち、 前記下部電極 1 に接続された下部導体 5 と上部電極 4 に接続された上部導体 6は、 炉本体 2に対して半径方向に設け られており、 且つ上部導体 6は炉蓋 3の更に上方に昇降可能に 設けられる反面、 下部導体 5は炉本体 2の下部に大きなスぺー スをとるこ とができないためにアーク 1 2の発生部に近い位置 となり、 このために下部導体 5を流れる大電流によって生じる 強力な磁界 1 3が前記アーク 1 2に作用するこ とになる。 この 磁界 1 3は、 矢印で示すように下部導体 5を下部電極 1 に向か つて流れる大電流により、 右ねじの法則によって右回りに発生 する。
前記アーク 1 2により上部電極 4に矢印で示すように上向き で流れる電流は、 前記磁界 1 3を横切ることになるために、 こ の電流の向き （上向き） と磁界 1 3の向き （第 1図の紙面に直 交して手前から紙面を突き抜ける方向） から、 フレー ミ ング左 手の法則により前記アーク 1 2は、 下部導体 5が延設されてい る半径方向とは反対の方向 （左方向） の炉周壁部 1 4に向かう 力 Fを受けることになり、 よって炉本体 2の中心に装入された 原料 1 1がアーク 1 2が偏向された方向にのみ積極的に溶解さ れることになり、 偏向方向と反対側において原料 1 1が溶解さ れにく く なつて溶け残りが生じたり、 ホッ トスポッ トを生じて 炉内温度が不均一になり溶解効率が著しく低下する等の問題を 有していた。
軍に、 アーク 1 2が偏向されることにより、 アーク 1 2が炉 周壁部 1 4に向かうために炉周壁部 1 4が損傷する問題があり、 またこのために、 アーク 1 2によつて炉周壁部 1 4が損傷しな いように上部電極 4 と炉周壁部 1 4 との間に十分な間隔を保持 させるようにした場合には炉本体 2が大型化してしま う問題を 有していた。
本発明は、 上記従来の問題点に鑑みてなしたもので、 2本の 上部電極を備えて夫々の電源回路に接続された電極間に発生す るアークを炉本体中心側に向かわせるようにすることにより、 原料の溶解効率の向上と、 炉周壁部の損耗防止及び炉本体の小 型化を図るようにし、 またアークの偏向量を変更可能にして未 溶解原料の集中的な溶解促進或いはホッ トスポッ トの解消を図 ることができる直流アーク炉を提供することを目的とする。 発明の開示
本発明では、 2本配設した上部電極の夫々に接続した上部導 体を、 互いに他方の上部電極から離反する方向に延設し、 且つ 下部電極に 2本の電極を接続して前記各上部導体と同方向に夫 々延設し、 一方の上部導体と下部導体の延設端間と、 他方の上 部導体と下部導体の延設端間の夫々に別個の電源回路を配設す るようにしているので、 一方の上下部電極間に発生するアーク と、 他方の上下部電極間に発生するアークとが、 夫々の下部導 体を流れる電流が作る磁界の影響によって下部導体が延設され ている方向と反対の方向への力を受け、 夫々のアークが炉本体 の中心側に向かう力を受ける。 また、 炉底電極から炉上電極を 通って上部導体へと垂直方向に流れる電流によって生じる磁界 により、 前述のフレ ミ ングの左手の法則により説明される力が 発生し、 互のアークは炉中心方向への力を受ける。 この 2つの 力によりアークは炉本体の中央に向かうようになるので、 炉本 体の中心に供給された原料が効果的に溶解されるようになり、 且つ炉内温度が対称となるので、 原料の溶解効率が向上される c また、 アークが炉本体の中心側に向かうために炉周壁部の損傷 を防止することができ、 よって炉周壁部と上部電極との間を近 付けて炉本体を小型化することができる。
更に、 本発明では、 電源回路が、 整流器に接続されている交 流電源の電流又は整流した後の直流電流が設定電流値と一致す るように出力電圧を制御するアーク電流制御装置と、 上部導体 と下部導体との間の電圧が設定電圧値と一致するように上部電 極の昇降を制御するアーク電圧制'御装置と、 前記各アーク電流 制御装置と各アーク電圧制御装置の夫々に設定値を指令するァ ーク偏向指令装置とを備えた構成を有しているので、 一方の電 源回路における電圧と電流を所定の設定値で固定した状態で、 他方の電源回路における電圧と電流の大きさを上部電極の上下 位置を変えることで変更すると、 アーク長が変化してアークの 偏向量が変化し、 よって炉本体内の未溶解原料の集中的な溶解 促進を図ったり、 或いは前記操作を一方と他方の電源回路にお いて繰り返すことによりホッ トスポッ トの発生を解消して、 よ り均一な温度での効率的な原料の溶解が可能となる。
図面の簡単な説明
第 1図は、 従来の直流ァ一久炉の一例を示す切断側面図であ り、 第 2図は、 本発明の一実施例を示す切断正面図であり、 第 3図は、 第 2図の I I I 一 I I I方向矢視図であり、 第 4図は、 一方と他方の電源回路のアーク電圧とアーク電流を一定と した 場合のアークのアーク点の位置を計算値によつて示したグラフ であり、 第 5図は、 一方の電源回路のアーク電圧とアーク電流 を固定し、 他方の電源回路のアーク電圧とアーク電流を変化さ せたときのアークのアーク点が移動することを計算値によって 示したグラフである。 発明を実施するための最良の形態
以下本発明の実施例を図面を参照しつつ説明する。
第 2図及び第 3図は本発明の一実施例を示したもので、 底部 に下部電極 1を備え平面形状が長円をなした炉本体 2の上部に、 炉本体 2を閉塞する炉蓋 3を設け、 該炉蓋 3の略中心位置に原 料投入口 1 5を形成し、 更に前記炉蓋 3における前記原料投入 口 1 5を前記長円の長手方向に挟む位置に 2本の上部電極 1 6， 1 7を貫通配置し、 該上部電極 1 6 , 1 7の夫々を、 昇降装置 1 8， 1 9により別個に昇降可能に支持するようにする。
前記一方の上部電極 1 6に上部導体 2 0を接続して、 該上部 導体 2 0を他方の上部電極 1 7から離反する方向に延設し、 ま た他方の上部電極 1 7に上部導体 2 1を接続して、 該上部導体 2 1を前記一方の上部電極 1 6から離反する方向に延設し、 更 に下部電極 1 に 2本の下部導体 2 2 , 2 3を接続して、 該下部 導体 2 2， 2 3の夫々を前記上部導体 2 0， 2 1の夫々と同方 向に延設し、 前記一方の上部導体 2 0 と一方の下部導体 2 2の 延設端間に一方の電源回路 2 4を配設し、 また他方の上部導体 2 1 と他方の下部導体 2 3の延設端間に他方の電源回路 2 5を 配設する。 更に、 前記電源回路 2 4, 2 5を、 三相の交流電源 2 6に接 続された整流器 （サイ リス夕） 2 7 , 2 8と、 該整流器 2 7，
2 8に接続されている交流電源 2 6の電流を検出する電流検出 装置 2 9 , 3 0または整流後の直流電流を検出する電流検出装 置 2 9 ' , 3 0' と、 該電流検出装置 2 9， 3 0または 2 9 ' ，
3 0 ' の検出電流が設定電流値と一致するように前記整流器 2 7， 2 8の出力電圧を制御するアーク電流制御装置 3 1， 3 2 と、 上下部導体 2 0, 2 2間及び 2 1 , 2 3間の電圧を検出す る電圧検出装置 3 3, 3 4と、 該電圧検出装置 3 3 , 3 4の検 出電圧が設定電圧値と一致するように前記昇降装置 1 8 , 1 9 の昇降を制御するアーク電圧制御装置 3 5， 3 6とにより構成 し、 更に前記各アーク電流制御装置 3 1， 3 2と各アーク電圧 制御装置 3 5 , 3 6の夫々に設定電流値 3 7， 3 8及び設定電 圧値 3 9， 4 0を指令するためのアーク偏向指令装置 4 1を備 んる。
前記したように、 2本配設した上部電極 1 6， 1 7の夫々に 接続した上部導体 2 0， 2 1を、 互いに他方の上部電極 1 6， 1 7から離反する方向に延設し、 .且つ下部電極 1に 2本の下部 導体 2 2， 2 3を接続して前記各上部導体 2 0， 2 1 と同方向 に夫々延設し、 一方の上下部導体 2 0, 2 2の延設端間と、 他 方の上下部導体 2 1 , 2 3の延設端間の夫々に、 別個の電源回 路 2 4， 2 5を配設するようにしているので、 一方の上下部電 極 1 , 1 6間に発生するアーク 1 2 aと、 他方の上下部電極 1， 1 7間に発生するアーク 1 2 bとが、 夫々の下部導体 2 2， 2 3を流れる電流が作る磁界の影響によって、 第 1図の場合と同 様に、 下部導体 2 2 , 2 3が延設されている方向と反対の方向 への力 Fを夫々受けるとともに下部電極 1 から上部電極 1 6 , 1 7を通って垂直に上方に向って流れる電流による磁界によつ て生じる力を受けることになり、 夫々のアーク 1 2 a， 1 2 b が炉本体 2の中心側に向かうようになる。
従って、 炉本体 2の中心に供給された原料 1 1が効果的に溶 解されるようになり、 しかも炉内温度が対称となるので、 原料 1 1の溶解効率が向上される。 また、 アーク 1 2 a , 1 2 bが 炉本体 2の中心側に向かうために炉周壁部 1 4の損傷を防止す るこ とができ、 よって炉周壁部 1 4 と上部電極 1 6 , 1 7 との 間を近付けて炉本体 2を小型化することができる。
更に、 上記したように 2本の上部電極 1 6 , 1 7を備えるよ うにすると、 炉中心上部に空間ができるため、 この空間部に原 料投入口 1 5を設けることができ、 よって該原料投入口 1 5か らスクラ ップ等の原料 1 1を炉本体 2の中心に向かって連続的 に装入するこ とが可能となり、 この場合炉本体 2の中心部に未 溶解原料が滞留する状態となるので、 前記アーク 1 2 a， 1 2 bを炉本体 2の中心側に偏向すると、 溶解効率を向上させる上 で更に有利となる。
また、 電源回路 2 4， 2 5が、 交流電源 2 6の電流または整 流後の直流電流が設定電流値となるように整流器 2 7， 2 8の 出力電圧を制御するアーク電流制御装置 3 1， 3 2 と、 上下部 導体 2 0， 2 2間及び 2 1， 2 3間の電圧が設定電圧値と一致 するように上部電極 1 6， 1 7の昇降を制御するアーク電圧制 御装置 3 5 , 3 6 と、 前記各アーク電流制御装置 3 1 , 3 2及 び各アーク電圧制御装置 3 5， 3 6の夫々に設定値を指令する アーク偏向指令装置 4 1を備えた構成と しているので、 アーク 電流とアーク電圧を変更させてアーク 1 2 a , 1 2 bの偏向量 を変化させることができる。
電源回路 2 4， 2 5によりアーク 1 2 a , 1 2 bを発生させ るときのアーク電圧は、 アーク長に略比例する （アーク長が短 く なると大電流が流れて電圧が下がる） ことから、 電流 Xァー ク長-一定 （アーク電力一定） の条件を基に、 下部導体 2 2 , 2 3によってアーク 1 2 a, 1 2 bの発生部に働く磁界 1 3 (第 1図） の強さ Hを計算し、 アーク 1 2 a， 1 2 bの偏向量 が前記磁界 1 3の強さ Hに比例すると仮定し、 上部電極 1 6 , 1 7間距離を 4 mと した時の実験的に得られた定数を比例係数 と して、 アーク 1 2 a , 1 2 bの偏向量を求めた。
第 4図は、 2つの電源回路 2 4, 2 5の電力投入条件を同じ にした場合のアーク 1 2 a , 1 2 bの偏向を示したもので、 こ の場合アーク電流とアーク長の組合わせを A， B , Cのように 変化させても、 アーク 1 2 a , 1 2 bのアーク点 4 2 a， 4 2 bは変化しないことを示している。
第 5図は、 一方の電源回路 2 5の条件を固定 （アーク 1 2 b のアーク長が短く 、 アーク電流大の状態） して、 他方の電源回 路 2 4のアーク 1 2 aのアーク長を長く するように昇降装置 1 8により上部電極 1 6の上下位置を調節してやると、 A， B， C， Dのようにアーク 1 2 aのアーク点 4 2 aが炉中心側に向 かって変化することを示している。
従って、 このようにしてアーク長を偏向することにより、 ァ —ク点 4 2 aを上部電極 1 6， 1 7間で横方向に移動させて、 アーク 1 2 aを未溶解の原料 1 1に積極的に向かわせるように して原料 1 1の溶け残りを更に防止することができ、 更に上記 操作を左右の電源回路 2 4 , 2 5において交互に行なうように すると、 上部電極 1 6 , 1 7を結ぶ線上において所要の範囲で 均一な電力投入を行なうことができて、 ホッ トスポッ トの発生 を解消し、 より均一な温度で効率的な溶解を行わせることがで きる。
尚、 本発明は前記実施例にのみ限定されるものではなく 、 炉 本体の形状には種々の形状のものを採用し得るこ と、 その他本 発明の要旨を逸脱しない範囲内に於いて種々変更を加え得るこ と、 等は勿論である。 産業上の利用可能性
スクラ ップ等の原料を溶解する直流アーク炉において、 原料 の溶解効率を向上し、 炉周壁部の損耗を防止し、 炉本体を小型 化し、 また未溶解原料の集中的な溶解促進、 或いはホッ トスポ ッ 卜の解消を図るのに適している。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . 底部に下部電極を備えた炉本体と、 該炉本体の上部を閉塞 するよう設けた炉蓋と、 水平方向に所要の間隔を有して前記炉 蓋を上下に貫通するよう配置した 2本の上部電極と、 該上部電 極の夫々を別個に昇降可能に支持する昇降装置と、 前記上部電 極の夫々に接続し互いに他方の上部電極から離反する方向に延 設した上部導体と、 前記下部電極に接続され前記各上部導体と 同方向に延設された 2本の下部導体と、 前記一方の上下部導体 の延設端間及び他方の上下部導体の延設端間の夫々に別個に配 設した電源回路とを備えたことを特徴とする直流アーク炉。
2 . 電源回路が整流器と、 該整流器に接続されている交流電源 の電流を検出する電流検出装置又は整流した後の直流電流を検 出する電流検出装置と、 該電流検出装置の検出電流値が設定電 流値と一致するように前記整流器の出力電圧を制御するアーク 電流制御装置と、 上下部導体間の電圧を検出する電圧検出装置 と、 電圧検出装置の検出電圧が設定電圧値と一致するように前 記昇降装置の昇降を制御するアーク電圧制御装置を備えている と共に、 各アーク電流制御装置と各アーク電圧制御装置の夫々 に設定値を指令するアーク偏向指令装置を備えていることを特 徴とする請求の範囲第 1項記載の直流アーク炉。
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