JP4898159B2 - Electrode lifting control device for arc furnace - Google Patents

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Description

本発明は、アーク電極とスクラップなどの原材料との間でアーク放電を発生させることにより原材料を溶解させるアーク炉の電極昇降制御装置に関するものである。   The present invention relates to an electrode lift control device for an arc furnace that melts raw materials by generating arc discharge between arc electrodes and raw materials such as scrap.

製鋼用アーク炉においては、アーク炉本体内に挿入したアーク電極に電力を供給するとともにアーク電極を電動機により昇降制御してアーク炉本体内に充填したスクラップとアーク電極端の間に発生するアークによりスクラップを加熱して溶融し、その後、必要な精錬作業を行なって所望の材質の鋼を製造している（特許文献１参照）。この種の製鋼用アーク炉においては、電極昇降制御装置によりブレーキ付き電動機を制御してアーク電極を昇降制御している。   In an arc furnace for steel making, electric power is supplied to the arc electrode inserted in the arc furnace body, and the arc electrode is controlled by an electric motor to raise and lower by an arc generated between the scrap filled in the arc furnace body and the end of the arc electrode. The scrap is heated and melted, and then a necessary refining operation is performed to produce steel of a desired material (see Patent Document 1). In this type of steelmaking arc furnace, the electric motor with brake is controlled by the electrode elevation control device to control the elevation of the arc electrode.

アーク炉の運転には、自動運転と手動運転があり、自動運転中にはブレーキ付き電動機の電動機に対してブレーキが作動することはないが、運転が終了し、アーク電極が上部に持ち上げられて一定の位置範囲に収まった時点で、ブレーキ付き電動機に対して停止信号が発せられ、この停止信号に基づきブレーキが作動するようになっている。   There are two types of arc furnace operation: automatic operation and manual operation. During automatic operation, the brake does not operate on the motor of the motor with brake, but the operation ends and the arc electrode is lifted upward. When it falls within a certain position range, a stop signal is issued to the motor with brake, and the brake is operated based on this stop signal.

手動運転の場合には、電極昇降制御装置に設けられている操作スイッチの押圧操作で、電動機が回転しブレーキが開放されてアーク電極が上昇または下降し、操作スイッチから手を離せば、電動機が停止しブレーキが作動するようになっている。   In the case of manual operation, when the operation switch provided in the electrode lifting control device is pressed, the electric motor rotates and the brake is released, the arc electrode rises or descends. It stops and the brake is activated.

通常、アーク炉の電極昇降制御装置においては、ブレーキ付き電動機に停止信号を発して電動機の回転速度が定格の約５％以下になったことを検出してブレーキに作動信号を発してブレーキを作動させるようにしている。このため、基本的にはブレーキ付き電動機におけるブレーキは、電動機の回転がほぼ停止状態で作動されていることになる。
特公平７−５２０６６号公報 Normally, in the electrode lift control device for an arc furnace, a stop signal is sent to the motor with brake to detect that the rotation speed of the motor has fallen below about 5% of the rated value, and an actuating signal is sent to the brake to activate the brake. I try to let them. Therefore, basically, the brake in the electric motor with brake is operated with the rotation of the electric motor almost stopped.
Japanese Examined Patent Publication No. 7-52066

ところで、ブレーキ付き電動機のブレーキは、回転軸に連結されたブレーキドラムにブレーキシューが接離して電動機の回転を制御する構成が一般的である。   By the way, a brake of an electric motor with a brake generally has a configuration in which a brake shoe is brought into contact with and separated from a brake drum connected to a rotary shaft to control the rotation of the electric motor.

しかしながら、従来のアーク炉の電極昇降制御装置においては、ブレーキが正常に作動しているかどうかの判定が行なわれていなかった。このため長期間の使用によりブレーキシューが減耗していたり、何らかの原因でブレーキシューに劣化や破損が発生していたりすると、電動機に対する停止指令に基づいてブレーキが作動していても、電動機の回転を確実に拘束できなくなることから、アーク電極が自重で徐々に下がってくる現象が発生し、場合によってはアーク電極がアーク炉本体に衝突して折損することになるおそれがあった。   However, in the conventional electrode lift control device for an arc furnace, it has not been determined whether or not the brake is operating normally. For this reason, if the brake shoe is worn out due to long-term use, or if the brake shoe is deteriorated or damaged for some reason, the motor will rotate even if the brake is operated based on the stop command for the motor. Since the restraint cannot be reliably performed, a phenomenon that the arc electrode is gradually lowered by its own weight occurs, and in some cases, the arc electrode may collide with the arc furnace body and break.

本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、ブレーキが正常に作動しているかどうかを判定することのできるブレーキ作動監視機能を有するアーク炉の電極昇降制御装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides an electrode elevator control device for an arc furnace having a brake operation monitoring function capable of determining whether or not a brake is operating normally. Objective.

上記の課題を解決するため、本発明によるアーク炉の電極昇降制御装置は、アーク炉本体内に挿入したアーク電極に電力を供給するとともにアーク電極をブレーキ付き電動機により昇降制御してアーク炉本体内に充填したスクラップなどの原材料とアーク電極端との間に発生するアークにより原材料を加熱して溶融するアーク炉の電極昇降制御装置において、電極昇降制御装置に、ブレーキ付き電動機に対する停止信号に基づくブレーキ作動信号によりブレーキが作動した際の作動状態を監視するブレーキ作動監視回路を設け、前記ブレーキ作動監視回路は、前記ブレーキ付き電動機に設けられたレゾルバから検出された当該ブレーキ付き電動機の回転検出信号に基づいて前記ブレーキの作動状態を監視すること、を特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems, an electrode raising / lowering control device for an arc furnace according to the present invention supplies electric power to an arc electrode inserted into the arc furnace body and controls the raising / lowering of the arc electrode by an electric motor with a brake. In an electrode lift control device for an arc furnace that heats and melts the raw material by an arc generated between the raw material such as scrap filled in the arc and the arc electrode end, the electrode lift control device includes a brake based on a stop signal for the motor with brake. A brake operation monitoring circuit for monitoring an operation state when the brake is operated by an operation signal is provided , and the brake operation monitoring circuit is configured to detect a rotation detection signal of the motor with brake detected from a resolver provided in the motor with brake. The operating state of the brake is monitored based on the above .

本発明によれば、アーク炉の電極昇降制御において、ブレーキ付き電動機を停止した際に、ブレーキの作動状態が監視できるので、ブレーキが正常に作動しているかどうかを判定することができる。これにより、ブレーキの効きが悪くなっている場合には、ブレーキを含む予備の電動機に交換することによって、アーク電極が自重で徐々に下がってきてアーク炉本体に衝突して折損するような現象を未然に防止することができる。   According to the present invention, in the electrode raising / lowering control of the arc furnace, the operating state of the brake can be monitored when the electric motor with the brake is stopped, so it can be determined whether or not the brake is operating normally. As a result, when the effectiveness of the brake has deteriorated, the phenomenon that the arc electrode gradually falls under its own weight and collides with the arc furnace body and breaks by replacing it with a spare electric motor including the brake. It can be prevented in advance.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明における第１の実施の形態に係るアーク炉の電極昇降制御装置を示す概略構成図である。図１において、内部にスクラップ１が充填されているアーク炉本体２には、アーク電極３が昇降可能に挿入されている。このアーク電極３に炉用変圧器４を介して電力が供給されると、アーク炉本体２内に充填されたスクラップ１とアーク電極３端の間にアークが発生し、このアークによりスクラップ１が加熱されて溶融する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an electrode elevation control apparatus for an arc furnace according to a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, an arc electrode 3 is inserted in an arc furnace body 2 filled with scrap 1 so as to be movable up and down. When electric power is supplied to the arc electrode 3 via the furnace transformer 4, an arc is generated between the scrap 1 filled in the arc furnace body 2 and the end of the arc electrode 3, and the scrap 1 is generated by the arc. It melts when heated.

アーク電極３は、ブレーキ付き電動機５の回転軸５ａに巻き付けられたロープ６を介して吊下げられ、上下方向に昇降されるようになっている。このアーク電極３の昇降制御は、電極昇降制御装置７によりブレーキ付き電動機５を制御して行なわれる。ブレーキ付き電動機５には、回転軸５ａにブレーキ８およびレゾルバ９が設けられており、アーク電極３の位置保持や昇降制御に利用される。   The arc electrode 3 is suspended via a rope 6 wound around the rotary shaft 5a of the electric motor 5 with brake, and is moved up and down. The raising / lowering control of the arc electrode 3 is performed by controlling the motor 5 with brake by the electrode raising / lowering control device 7. The electric motor 5 with a brake is provided with a brake 8 and a resolver 9 on a rotating shaft 5a, and is used for maintaining the position of the arc electrode 3 and for raising / lowering control.

ブレーキ８は、詳細を図示しないが、回転軸５ａに連結されたブレーキドラムおよびブレーキドラムに接離するブレーキシューが設けられており、ブレーキ付き電動機５が停止状態にあるときには、ブレーキシューがブレーキドラムに押し付けられて回転軸５ａの回転を抑止するように作動し、電極昇降制御装置７からブレーキ付き電動機５に対して運転信号が発せられて運転が開始されたときには、その運転信号に基づきブレーキシューがブレーキドラムから開放されて回転軸５ａの回転を可能にする一般的な構成のものである。   Although not shown in detail, the brake 8 is provided with a brake drum connected to the rotary shaft 5a and a brake shoe that contacts and separates from the brake drum. When the motor 5 with brake is in a stopped state, the brake shoe is When the operation signal is issued from the electrode elevation control device 7 to the motor 5 with brake and the operation is started, the brake shoe is started based on the operation signal. Is a general structure which is released from the brake drum and enables rotation of the rotary shaft 5a.

レゾルバ９は、回転軸５ａの回転状態を検出し、その検出信号を電極昇降制御装置７に出力するようになっている。   The resolver 9 detects the rotation state of the rotating shaft 5 a and outputs the detection signal to the electrode elevation control device 7.

電極昇降制御装置７には、ブレーキ付き電動機５を運転制御する制御回路１０のほかに操作スイッチや表示器を有する入出力回路１１およびブレーキ作動監視回路１２が設けられている。制御回路１０は、入出力回路１１の図示しない操作スイッチからの操作信号やレゾルバ９からの検出信号などの信号に基づきブレーキ付き電動機５を運転制御してアーク炉本体２内の内部状況に応じてアーク電極３を昇降させるようになっている。   The electrode lift control device 7 is provided with an input / output circuit 11 having an operation switch and a display and a brake operation monitoring circuit 12 in addition to a control circuit 10 for controlling the operation of the motor 5 with brake. The control circuit 10 controls the operation of the motor 5 with brakes based on signals such as an operation signal from an operation switch (not shown) of the input / output circuit 11 and a detection signal from the resolver 9 according to the internal state in the arc furnace body 2. The arc electrode 3 is raised and lowered.

ブレーキ作動監視回路１２は、ブレーキ付き電動機５に対して停止信号が発せられたときに、この停止信号に基づき電動機の回転速度が約５％以下になったときに発せられるブレーキ作動信号によりブレーキ８が作動した際に、その作動状態を監視する機能を有している。   When a stop signal is issued to the brake-equipped motor 5, the brake operation monitoring circuit 12 generates a brake 8 based on the brake operation signal generated when the rotation speed of the motor becomes about 5% or less based on the stop signal. Has a function of monitoring its operating state when it operates.

このブレーキ作動監視回路１２は、図２に示す構成を有している。図２は、本発明における第１の実施の形態で用いられるブレーキ作動監視回路を示す回路図である。図２において、ブレーキ作動監視回路１２は、ブレーキ作動信号の入力により一定時間経過後に信号を出力するタイマー回路１２ａと、レゾルバ９により検出されたブレーキ付き電動機５の回転検出信号が入力されるＮＯＴ回路１２ｂと、このＮＯＴ回路１２ｂの出力信号およびタイマー回路１２ａの出力信号が入力されるＡＮＤ回路１２ｃを具備している。このＡＮＤ回路１２ｃの出力信号は、制御回路１０に入力されて制御回路１０においてブレーキ８の作動状態が判定され、その結果が入出力回路１１に出力されるようになっている。   The brake operation monitoring circuit 12 has the configuration shown in FIG. FIG. 2 is a circuit diagram showing a brake operation monitoring circuit used in the first embodiment of the present invention. In FIG. 2, a brake operation monitoring circuit 12 includes a timer circuit 12a that outputs a signal after a lapse of a certain time by input of a brake operation signal, and a NOT circuit that receives a rotation detection signal of the motor 5 with brake detected by the resolver 9. 12b, and an AND circuit 12c to which the output signal of the NOT circuit 12b and the output signal of the timer circuit 12a are input. The output signal of the AND circuit 12c is input to the control circuit 10, and the control circuit 10 determines the operating state of the brake 8, and the result is output to the input / output circuit 11.

しかるに、自動運転または手動運転により制御回路１０によるアーク電極３の昇降制御を行なっている際に、ブレーキ付き電動機５に対して回転停止信号が出力されると、その回転停止信号に基づきブレーキ８にブレーキ作動信号が発せられてブレーキ８が作動する。ブレーキ作動信号は、出力「１」信号としてタイマー回路１２ａに入力され、一定時間経過後に、タイマー回路１２ａからＡＮＤ回路１２ｃに出力される。   However, if the rotation stop signal is output to the motor 5 with brake while the control circuit 10 performs the raising / lowering control of the arc electrode 3 by automatic operation or manual operation, the brake 8 is applied to the brake 8 based on the rotation stop signal. A brake operation signal is issued and the brake 8 is operated. The brake operation signal is input to the timer circuit 12a as an output “1” signal, and is output from the timer circuit 12a to the AND circuit 12c after a predetermined time has elapsed.

一方、レゾルバ９による回転検出信号は、回転軸５ａが回転している間は、出力「１」信号を出力し、回転が停止した時点でＮＯＴ回路１２ｂにより反転されて出力「０」信号が出力される。したがって、タイマー回路１２ａによる一定時間内に回転軸５ａの回転が停止した場合には、ＡＮＤ回路１２ｃには出力「１」と出力「０」の信号が入力されることになり、ＡＮＤ回路１２ｃは出力「０」となり異常信号を発することがない。このとき制御回路１０は、ブレーキ８が正常に作動していると判定して入出力回路１１に出力し表示する。   On the other hand, the rotation detection signal from the resolver 9 outputs an output “1” signal while the rotating shaft 5a is rotating, and is inverted by the NOT circuit 12b when the rotation stops and outputs an output “0” signal. Is done. Accordingly, when the rotation of the rotating shaft 5a is stopped within a predetermined time by the timer circuit 12a, the AND circuit 12c receives the signals “1” and “0”, and the AND circuit 12c The output becomes “0” and no abnormal signal is generated. At this time, the control circuit 10 determines that the brake 8 is operating normally and outputs it to the input / output circuit 11 for display.

これに対し、タイマー回路１２ａによる一定時間経過後に回転軸５ａの回転が停止した場合、あるいは回転が継続している場合には、ＡＮＤ回路１２ｃには出力「１」と出力「１」の信号が入力されることになり、ＡＮＤ回路１２ｃは、出力「１」を異常信号として発することになる。このとき制御回路１０は、ブレーキ８が異常で、効きが悪化していると判定して入出力回路１１に出力し表示する。   On the other hand, when the rotation of the rotary shaft 5a is stopped after a lapse of a certain time by the timer circuit 12a, or when the rotation continues, the AND circuit 12c receives the signals “1” and “1”. As a result, the AND circuit 12c outputs the output “1” as an abnormal signal. At this time, the control circuit 10 determines that the brake 8 is abnormal and the effectiveness has deteriorated, and outputs and displays it to the input / output circuit 11.

このようにしてブレーキ付き電動機５を停止した際におけるブレーキ８の作動状態を監視することにより、ブレーキ８が正常に作動しているかどうかを判定し表示することができる。そしてブレーキ８の効きが悪くなっていると判定された場合には、ブレーキ８を含む予備の電動機に交換することができる。それにより、アーク電極３が自重で徐々に下がってきてアーク炉本体２に衝突して折損するような現象を未然に防止することができる。タイマー回路１２ａによる一定時間は、任意に設定することができ、より短く設定することによりブレーキ８の作動確認の精度を向上させることもできる。   Thus, by monitoring the operating state of the brake 8 when the motor 5 with brake is stopped, it is possible to determine and display whether the brake 8 is operating normally. When it is determined that the effectiveness of the brake 8 has deteriorated, it can be replaced with a spare electric motor including the brake 8. As a result, it is possible to prevent a phenomenon in which the arc electrode 3 gradually falls due to its own weight and collides with the arc furnace body 2 and breaks. The fixed time by the timer circuit 12a can be set arbitrarily, and the accuracy of the operation confirmation of the brake 8 can be improved by setting it shorter.

図３は本発明における第２の実施の形態で用いられるブレーキ作動監視回路を示す回路図である。本実施の形態が第２の実施の形態と異なる点は、ＡＮＤ回路１２ｃの出力側に検出ディレイ回路１２ｄを設けたところにある。これにより、タイマー回路１２ａによる一定時間経過後にレゾルバ９による回転軸５ａの回転検出が停止した場合、あるいは回転検出が継続している場合には、ＡＮＤ回路１２ｃが出力「１」を異常信号として発するとともに、その出力が検出ディレイ回路１２ｄにより継続して制御回路１０に入力されることになり、検出ミスを防止することができて第１の実施の形態よりも判定の精度を上げることができる。   FIG. 3 is a circuit diagram showing a brake operation monitoring circuit used in the second embodiment of the present invention. This embodiment differs from the second embodiment in that a detection delay circuit 12d is provided on the output side of the AND circuit 12c. As a result, when the rotation detection of the rotating shaft 5a by the resolver 9 is stopped after a fixed time has elapsed by the timer circuit 12a, or when the rotation detection continues, the AND circuit 12c outputs an output “1” as an abnormal signal. At the same time, the output is continuously input to the control circuit 10 by the detection delay circuit 12d, so that a detection error can be prevented and the determination accuracy can be improved as compared with the first embodiment.

本発明における第１の実施の形態に係るアーク炉の電極昇降制御装置を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the electrode raising / lowering control apparatus of the arc furnace which concerns on 1st Embodiment in this invention. 本発明における第１の実施の形態で用いられるブレーキ作動監視回路を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the brake operation | movement monitoring circuit used in 1st Embodiment in this invention. 本発明における第２の実施の形態で用いられるブレーキ作動監視回路を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the brake action | operation monitoring circuit used in 2nd Embodiment in this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１…スクラップ、２…アーク炉本体、３…アーク電極、４…炉用変圧器、５…ブレーキ付き電動機、５ａ…回転軸、６…ロープ、７…電極昇降制御装置、８…ブレーキ、９…レゾルバ、１０…制御回路、１１…入出力回路、１２…ブレーキ作動監視回路、１２ａ…タイマー回路、１２ｂ…ＮＯＴ回路、１２ｃ…ＡＮＤ回路、１２ｄ…検出ディレイ回路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Scrap, 2 ... Arc furnace main body, 3 ... Arc electrode, 4 ... Furnace transformer, 5 ... Electric motor with a brake, 5a ... Rotary shaft, 6 ... Rope, 7 ... Electrode raising / lowering control apparatus, 8 ... Brake, 9 ... Resolver, 10 ... control circuit, 11 ... input / output circuit, 12 ... brake operation monitoring circuit, 12a ... timer circuit, 12b ... NOT circuit, 12c ... AND circuit, 12d ... detection delay circuit

Claims (2)

アーク炉本体内に挿入したアーク電極に電力を供給するとともに前記アーク電極をブレーキ付き電動機により昇降制御して前記アーク炉本体内に充填したスクラップと前記アーク電極端の間に発生するアークにより前記スクラップを加熱して溶融するアーク炉の電極昇降制御装置において、
前記電極昇降制御装置に、前記ブレーキ付き電動機に対する停止信号に基づくブレーキ作動信号により前記ブレーキが作動した際の作動状態を監視するブレーキ作動監視回路を設け、
前記ブレーキ作動監視回路は、前記ブレーキ付き電動機に設けられたレゾルバから検出された当該ブレーキ付き電動機の回転検出信号に基づいて前記ブレーキの作動状態を監視すること、を特徴とするアーク炉の電極昇降制御装置。 Electric power is supplied to the arc electrode inserted into the arc furnace body, and the arc electrode is controlled to be raised and lowered by a motor with a brake, and the scrap generated by the arc generated between the scrap filled in the arc furnace body and the end of the arc electrode. in the electrode elevation control device of an arc furnace which melts by heating,
The electrode lifting control device is provided with a brake operation monitoring circuit for monitoring an operation state when the brake is operated by a brake operation signal based on a stop signal for the electric motor with brake ,
The brake operation monitoring circuit monitors the operating state of the brake based on a rotation detection signal of the motor with brake detected from a resolver provided in the motor with brake. Control device. 前記ブレーキ作動監視回路は、前記ブレーキ作動信号が入力され一定時間経過後に信号を出力するタイマー回路と、前記ブレーキ付き電動機の回転検出信号が入力されるＮＯＴ回路と、このＮＯＴ回路の出力信号および前記タイマー回路の出力信号が入力されるＡＮＤ回路とを具備し、このＡＮＤ回路の出力信号に基づき前記ブレーキの作動状態を制御回路により判定してなることを特徴とする請求項１に記載のアーク炉の電極昇降制御装置。   The brake operation monitoring circuit includes a timer circuit that outputs a signal after a lapse of a predetermined time after the brake operation signal is input, a NOT circuit that receives a rotation detection signal of the motor with brake, an output signal of the NOT circuit, and the 2. An arc furnace according to claim 1, further comprising an AND circuit to which an output signal of the timer circuit is input, and an operation state of the brake is determined by a control circuit based on the output signal of the AND circuit. Electrode lift control device.
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