(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024162563
(43)【公開日】2024-11-21
(54)【発明の名称】溶解設備および溶解設備の操業方法
(51)【国際特許分類】
F27D 11/08 20060101AFI20241114BHJP
F27B 3/08 20060101ALI20241114BHJP
【ＦＩ】
F27D11/08 G
F27B3/08
【審査請求】未請求
【請求項の数】7
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023078187
(22)【出願日】2023-05-10
(71)【出願人】
【識別番号】000003713
【氏名又は名称】大同特殊鋼株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100076473
【弁理士】
【氏名又は名称】飯田 昭夫
(74)【代理人】
【識別番号】100112900
【弁理士】
【氏名又は名称】江間 路子
(74)【代理人】
【識別番号】100198247
【弁理士】
【氏名又は名称】並河 伊佐夫
(72)【発明者】
【氏名】堀 哲
(72)【発明者】
【氏名】山内 貴司
(72)【発明者】
【氏名】白鳥 雅之
(72)【発明者】
【氏名】北林 庄治
(72)【発明者】
【氏名】水谷 航太
(72)【発明者】
【氏名】加藤 正士
【テーマコード（参考）】
4K045
4K063
【Ｆターム（参考）】
4K045AA04
4K045BA02
4K045DA02
4K045RB02
4K063AA03
4K063AA04
4K063AA12
4K063BA02
4K063BA13
4K063CA04
4K063CA06
4K063FA51
4K063FA73
(57)【要約】
【課題】２基の大型直流アーク炉に対して効率良く電力供給を行うことができる溶解設備を提供する。
【解決手段】溶解設備１は、２本の黒鉛電極６，７を有する２基の直流アーク炉２Ａ，２Ｂと、６台の電源装置２０を有する給電手段１５と、電源装置２０を直流アーク炉２Ａ，２Ｂへ選択的に接続する接続切替手段２９と、各電源装置２０から直流アーク炉２Ａ，２Ｂへの給電を制御する給電制御部５０と、を備えている。溶解設備１は、２基の直流アーク炉２Ａ，２Ｂの何れか一方のみへの給電と、両方への同時給電とが選択可能とされており、同時給電時、何れか一方の直流アーク炉に全電源装置の５０％容量を超えて給電可能とされている。
【選択図】 図１
【解決手段】溶解設備１は、２本の黒鉛電極６，７を有する２基の直流アーク炉２Ａ，２Ｂと、６台の電源装置２０を有する給電手段１５と、電源装置２０を直流アーク炉２Ａ，２Ｂへ選択的に接続する接続切替手段２９と、各電源装置２０から直流アーク炉２Ａ，２Ｂへの給電を制御する給電制御部５０と、を備えている。溶解設備１は、２基の直流アーク炉２Ａ，２Ｂの何れか一方のみへの給電と、両方への同時給電とが選択可能とされており、同時給電時、何れか一方の直流アーク炉に全電源装置の５０％容量を超えて給電可能とされている。
【選択図】 図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
２本以上の黒鉛電極を有する２基の直流アーク炉と、
４台以上の電源装置を有する給電手段と、
前記各電源装置を前記各直流アーク炉へ選択的に接続する接続切替手段と、
前記各電源装置から前記各直流アーク炉への給電を制御する給電制御部と、
を備え、
前記２基の直流アーク炉の何れか一方のみへの給電と、両方への同時給電とが選択可能とされており、同時給電時、何れか一方の直流アーク炉に全電源装置の５０％容量を超えて給電可能とされている、溶解設備。
４台以上の電源装置を有する給電手段と、
前記各電源装置を前記各直流アーク炉へ選択的に接続する接続切替手段と、
前記各電源装置から前記各直流アーク炉への給電を制御する給電制御部と、
を備え、
前記２基の直流アーク炉の何れか一方のみへの給電と、両方への同時給電とが選択可能とされており、同時給電時、何れか一方の直流アーク炉に全電源装置の５０％容量を超えて給電可能とされている、溶解設備。
【請求項2】
前記給電手段が有する前記電源装置の台数は、前記２基の直流アーク炉が有する前記黒鉛電極の合計数よりも多い、請求項１に記載の溶解設備。
【請求項3】
前記２基の直流アーク炉はそれぞれ前記黒鉛電極を２本有し、前記給電手段は前記電源装置を６台以上有している、請求項２に記載の溶解設備。
【請求項4】
前記直流アーク炉１基当りの最大投入電力を供給するのに必須の前記電源装置以外に、バックアップ用の電源装置が前記直流アーク炉に対し給電可能に接続されている、請求項１に記載の溶解設備。
【請求項5】
給電時、前記必須の電源装置に加えて、前記バックアップ用の電源装置からも前記直流アーク炉に対し電力供給を行なう、請求項４に記載の溶解設備。
【請求項6】
前記複数の電源装置が２つ以上の機械室に分かれて設置されている、請求項１に記載の溶解設備。
【請求項7】
請求項１に記載の溶解設備を用い、前記２基の直流アーク炉でそれぞれ鋼を溶製するに際し、
前記直流アーク炉の炉期を、最大投入電力が供給される最大電力期間を含む溶解期と、前記最大投入電力よりも小さい電力が供給される精錬期と、スラグの排滓期と、金属溶湯の出鋼期と、金属原料の装入期とに分けて、
前記溶解期における１炉当りの最大投入電力をＳd、各電源装置の容量値の合計をＳeqipとしたとき、Ｓeqip≧Ｓdとなるように前記最大投入電力を設定し、
一方の直流アーク炉における前記最大電力期間が、他方の直流アーク炉における前記排滓期、前記出鋼期および前記装入期の少なくともいずれかと重複し、且つ、一方の直流アーク炉における前記最大電力期間を除く溶解期および精錬期が、他方の直流アーク炉における前記最大電力期間を除く溶解期および精錬期と重複するように、それぞれの直流アーク炉に対し電力を供給する、溶解設備の操業方法。
前記直流アーク炉の炉期を、最大投入電力が供給される最大電力期間を含む溶解期と、前記最大投入電力よりも小さい電力が供給される精錬期と、スラグの排滓期と、金属溶湯の出鋼期と、金属原料の装入期とに分けて、
前記溶解期における１炉当りの最大投入電力をＳd、各電源装置の容量値の合計をＳeqipとしたとき、Ｓeqip≧Ｓdとなるように前記最大投入電力を設定し、
一方の直流アーク炉における前記最大電力期間が、他方の直流アーク炉における前記排滓期、前記出鋼期および前記装入期の少なくともいずれかと重複し、且つ、一方の直流アーク炉における前記最大電力期間を除く溶解期および精錬期が、他方の直流アーク炉における前記最大電力期間を除く溶解期および精錬期と重複するように、それぞれの直流アーク炉に対し電力を供給する、溶解設備の操業方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は溶解設備およびこの溶解設備の操業方法に関し、特に２基の直流アーク炉を用いて鋼を溶製する溶解設備およびこの溶解設備の操業方法に関する。
【背景技術】
【0002】
アーク炉は、電極間にアークを発生させ、アーク熱によってスクラップ等の金属材料を溶解する。
アークを発生させる電源としての直流電源と直流アーク炉を含む溶解設備の基本構成は、直流アーク炉１基に対して電源装置１台の組み合わせであるが、鋼を溶製するプロセスでは、電力を使用する溶解期や精錬期以外に、排滓期、装入期、出鋼期といった電力を基本的に使用しない時期も存在するため、電源装置の稼働率を一定以上に高めることが難しい問題があった。
アークを発生させる電源としての直流電源と直流アーク炉を含む溶解設備の基本構成は、直流アーク炉１基に対して電源装置１台の組み合わせであるが、鋼を溶製するプロセスでは、電力を使用する溶解期や精錬期以外に、排滓期、装入期、出鋼期といった電力を基本的に使用しない時期も存在するため、電源装置の稼働率を一定以上に高めることが難しい問題があった。
【0003】
電源装置の稼働率を高めるための手段を備えた溶解設備としては、５０％容量の電源装置２台を切替装置を介して２基の直流アーク炉に対し選択的に接続可能に構成したツインタイプの直流アーク炉溶解設備が知られている（例えば下記特許文献１）。
しかしながら下記特許文献１で記載された溶解設備は、各炉が１本の電極を有する構成であるため、例えば溶解のために２００ＭＷ以上の電力を必要とするような大型の炉に対応することは難しい。また電源装置が２台であるため両方の炉に同時に給電した際、各炉に供給できる電力は、最大で５０％容量（各電源装置の容量値の合計の半分）に限定されてしまい、効率的な電力配分が難しい。
しかしながら下記特許文献１で記載された溶解設備は、各炉が１本の電極を有する構成であるため、例えば溶解のために２００ＭＷ以上の電力を必要とするような大型の炉に対応することは難しい。また電源装置が２台であるため両方の炉に同時に給電した際、各炉に供給できる電力は、最大で５０％容量（各電源装置の容量値の合計の半分）に限定されてしまい、効率的な電力配分が難しい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開平６－３３１２８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明は以上のような事情を背景とし、２基の大型直流アーク炉に対して効率良く電力供給を行うことができる溶解設備およびこの溶解設備の操業方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
而してこの発明の第１の局面の溶解設備は次のように規定される。即ち、
２本以上の黒鉛電極を有する２基の直流アーク炉と、
４台以上の電源装置を有する給電手段と、
前記各電源装置を前記各直流アーク炉へ選択的に接続する接続切替手段と、
前記各電源装置から前記各直流アーク炉への給電を制御する給電制御部と、
を備え、
前記２基の直流アーク炉の何れか一方のみへの給電と、両方への同時給電とが選択可能とされており、同時給電時、何れか一方の直流アーク炉に全電源装置の５０％容量を超えて給電可能とされている。
２本以上の黒鉛電極を有する２基の直流アーク炉と、
４台以上の電源装置を有する給電手段と、
前記各電源装置を前記各直流アーク炉へ選択的に接続する接続切替手段と、
前記各電源装置から前記各直流アーク炉への給電を制御する給電制御部と、
を備え、
前記２基の直流アーク炉の何れか一方のみへの給電と、両方への同時給電とが選択可能とされており、同時給電時、何れか一方の直流アーク炉に全電源装置の５０％容量を超えて給電可能とされている。
【0007】
このように規定された第１の局面の溶解設備によれば、各炉が２本以上の黒鉛電極を有する構成であり、大きな電力を必要とする大きな炉容量の炉（大型炉）にも対応することができる。
また、２基の炉で４台以上の電源装置が共用されており、必要に応じて各電源装置の電力を融通することで、電源装置の稼動率を高めることができる。更にこの第１の局面の溶解設備では、同時給電時、一方の炉に全電源装置の５０％超の給電が可能とされるため、例えば２基の炉で、大電力を必要とする溶解期と小電力で足りる精錬期が重複した場合でも、それぞれの炉期に応じた適正な電力をそれぞれの炉に供給することができる。
従って、第１の局面の溶解設備によれば、２基の大型直流アーク炉に対して効率良く電力供給を行うことができる。
また、２基の炉で４台以上の電源装置が共用されており、必要に応じて各電源装置の電力を融通することで、電源装置の稼動率を高めることができる。更にこの第１の局面の溶解設備では、同時給電時、一方の炉に全電源装置の５０％超の給電が可能とされるため、例えば２基の炉で、大電力を必要とする溶解期と小電力で足りる精錬期が重複した場合でも、それぞれの炉期に応じた適正な電力をそれぞれの炉に供給することができる。
従って、第１の局面の溶解設備によれば、２基の大型直流アーク炉に対して効率良く電力供給を行うことができる。
【0008】
ここで、前記給電手段が有する前記電源装置の台数は、前記２基の直流アーク炉が有する前記黒鉛電極の合計数よりも多くすることができる（第２の局面）。
例えば、前記２基の直流アーク炉がそれぞれ前記黒鉛電極を２本有し、前記給電手段が前記電源装置を６台有する構成とすれば、同時給電時に電源装置からの電力を、６７％（４台分の容量）と３３％（２台分の容量）の比率で各炉に分配することができる（第３の局面）。
例えば、前記２基の直流アーク炉がそれぞれ前記黒鉛電極を２本有し、前記給電手段が前記電源装置を６台有する構成とすれば、同時給電時に電源装置からの電力を、６７％（４台分の容量）と３３％（２台分の容量）の比率で各炉に分配することができる（第３の局面）。
【0009】
またこの溶解設備では、直流アーク炉１基当りの最大投入電力を供給するのに必須の前記電源装置以外に、バックアップ用の電源装置を前記直流アーク炉に対し給電可能に接続することができる（第４の局面）。
このようにすれば、何れかの電源装置が故障した場合でも、給電に用いる電源装置を、故障した電源装置からバックアップ用の電源装置に短時間で切り替えて操業を再開することができる。
このようにすれば、何れかの電源装置が故障した場合でも、給電に用いる電源装置を、故障した電源装置からバックアップ用の電源装置に短時間で切り替えて操業を再開することができる。
【0010】
また、給電時、前記必須の電源装置に加えて、前記バックアップ用の電源装置からも前記直流アーク炉に対し電力供給を行なえば、給電時における電源装置の稼働台数が増え各電源装置を余裕を持たせた状態で（出力を抑えた状態で）稼働させることができ、電源装置の故障率を抑え長寿命化を図ることができる（第５の局面）。
【0011】
また、前記複数の電源装置は２つ以上の機械室に分かれて設置することも可能である。
このようにすれば、複数の電源装置をグループごとにそれぞれ異なるエリア（機械室）に配置することができ、設備レイアウトの自由度を高めることができる（第６の局面）。
このようにすれば、複数の電源装置をグループごとにそれぞれ異なるエリア（機械室）に配置することができ、設備レイアウトの自由度を高めることができる（第６の局面）。
【0012】
この発明の第７の局面の溶解設備の操業方法は次のように規定される。即ち、
第１の局面に記載の溶解設備を用い、前記２基の直流アーク炉でそれぞれ鋼を溶製するに際し、
前記直流アーク炉の炉期を、最大投入電力が供給される最大電力期間を含む溶解期と、前記最大投入電力よりも小さい電力が供給される精錬期と、スラグの排滓期と、金属溶湯の出鋼期と、金属原料の装入期とに分けて、
前記溶解期における１炉当りの最大投入電力をＳd、各電源装置の容量値の合計をＳeqipとしたとき、Ｓeqip≧Ｓdとなるように前記最大投入電力を設定し、
一方の直流アーク炉における前記最大電力期間が、他方の直流アーク炉における前記排滓期、前記出鋼期および前記装入期の少なくともいずれかと重複し、且つ、一方の直流アーク炉における前記最大電力期間を除く溶解期および精錬期が、他方の直流アーク炉における前記最大電力期間を除く溶解期および精錬期と重複するように、それぞれの直流アーク炉に対し電力を供給する。
第１の局面に記載の溶解設備を用い、前記２基の直流アーク炉でそれぞれ鋼を溶製するに際し、
前記直流アーク炉の炉期を、最大投入電力が供給される最大電力期間を含む溶解期と、前記最大投入電力よりも小さい電力が供給される精錬期と、スラグの排滓期と、金属溶湯の出鋼期と、金属原料の装入期とに分けて、
前記溶解期における１炉当りの最大投入電力をＳd、各電源装置の容量値の合計をＳeqipとしたとき、Ｓeqip≧Ｓdとなるように前記最大投入電力を設定し、
一方の直流アーク炉における前記最大電力期間が、他方の直流アーク炉における前記排滓期、前記出鋼期および前記装入期の少なくともいずれかと重複し、且つ、一方の直流アーク炉における前記最大電力期間を除く溶解期および精錬期が、他方の直流アーク炉における前記最大電力期間を除く溶解期および精錬期と重複するように、それぞれの直流アーク炉に対し電力を供給する。
【0013】
このように規定された第７の局面の操業方法によれば、２基の直流アーク炉において最大投入電力が供給される最大電力期間が重複しないため、電源装置の容量を節約（小さく）して設備コストを抑えることができる。また、互いの直流アーク炉における最大電力期間を除く溶解期および精錬期を重複させることで、電源装置の稼働率を高めて効率的な電力供給を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】本発明の一実施形態の溶解設備の概略構成を示した図である。
【図3】２基の炉における溶解期が互いに重複しない操業パターンにおける各電源装置の接続先を示した図である。
【図6】２基の炉における溶解期が一部重複する操業パターンでの各電源装置の接続先を示した図である。
【図7】本発明の他の実施形態の溶解設備の要部を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
次に本発明の実施形態を図面に基づいて詳しく説明する。
図１は本発明の一実施形態の溶解設備の概略構成を示した図である。同図で示すように、本実施形態の溶解設備１は、２基の直流アーク炉２Ａ，２Ｂが１組として設置された溶解設備で、給電手段１５と、接続切替手段２９と、給電制御部５０と、を更に備えている。
図１は本発明の一実施形態の溶解設備の概略構成を示した図である。同図で示すように、本実施形態の溶解設備１は、２基の直流アーク炉２Ａ，２Ｂが１組として設置された溶解設備で、給電手段１５と、接続切替手段２９と、給電制御部５０と、を更に備えている。
【0016】
直流アーク炉２Ａ，２Ｂは、炉体３と、その上部を覆う炉蓋４と、炉蓋４の中心部近傍から昇降自在に突入する２本の黒鉛電極６，７と、炉体３の底部略中央に設けられた炉底電極９を備えており、炉体３内に装入されたスクラップ等の金属材料と黒鉛電極６，７の先端との間でアークを発生させて、金属材料を溶融加熱する。なお以下の説明においては、直流アーク炉２Ａの黒鉛電極を６Ａ，７Ａ、炉底電極を９Ａとし、直流アーク炉２Ｂの黒鉛電極を６Ｂ，７Ｂ、炉底電極を９Ｂとする。
【0017】
これら直流アーク炉２Ａ，２Ｂでは、炉体３内に装入された金属材料を溶解して溶鋼を生成する溶解期と、生成された溶鋼の昇熱および成分調整を行う精錬期と、スラグの少なくとも一部を炉外に排出する排滓を経て、炉体３内の溶鋼（金属溶湯）を出鋼する。
【0018】
図２は、直流アーク炉における金属材料の装入から溶鋼を出鋼するまでの操業の手順に沿った投入電力の推移の一例を示した図である。
同図の例によれば、投入電力が大きいのは溶解期で、特にその後期が、最大投入電力Ｓｄ（３９０ＭＷ）が供給される最大電力期間とされている。溶解期終了後引き続き実施される精錬期の投入電力は、溶解期よりも小さくこの例では１３０ＭＷである。精錬に続いて実施される排滓、出鋼および装入については電極への電力供給は基本的に不要である。
同図の例によれば、投入電力が大きいのは溶解期で、特にその後期が、最大投入電力Ｓｄ（３９０ＭＷ）が供給される最大電力期間とされている。溶解期終了後引き続き実施される精錬期の投入電力は、溶解期よりも小さくこの例では１３０ＭＷである。精錬に続いて実施される排滓、出鋼および装入については電極への電力供給は基本的に不要である。
【0019】
給電手段１５は、図１で示すように、主開閉器１７を介して三相交流電源１６に接続されている受電変圧器１８と、受電変圧器１８の二次側に並列に接続された６台の電源装置２０（２０－１～２０－６）とを含んで構成され、直流アーク炉２Ａ，２Ｂの黒鉛電極６，７および炉底電極９に直流電力を供給する。
各電源装置２０は、副開閉器２１と、交流電力を所定の電圧に降圧する炉用変圧器２２と、炉用変圧器２２から供給された交流電力を直流電力に変換するサイリスタ２３とを備えている。サイリスタ２３には陰極用ケーブルおよび陽極用ケーブルが接続されており、サイリスタ２３で変換された直流電力は、陰極用ケーブルを介してアーク炉２Ａまたは２Ｂの黒鉛電極６，７に供給され、また陽極用ケーブルを介してアーク炉２Ａまたは２Ｂの炉底電極９に供給される。
各電源装置２０は、副開閉器２１と、交流電力を所定の電圧に降圧する炉用変圧器２２と、炉用変圧器２２から供給された交流電力を直流電力に変換するサイリスタ２３とを備えている。サイリスタ２３には陰極用ケーブルおよび陽極用ケーブルが接続されており、サイリスタ２３で変換された直流電力は、陰極用ケーブルを介してアーク炉２Ａまたは２Ｂの黒鉛電極６，７に供給され、また陽極用ケーブルを介してアーク炉２Ａまたは２Ｂの炉底電極９に供給される。
【0020】
上述の最大投入電力Ｓdは、各電源装置２０－１～２０－６からの電力供給によって賄われる必要があり、電源装置６台分の容量値の合計Ｓeqipは、最大投入電力Ｓd以上である必要がある（Ｓeqip≧Ｓd）。本例においては、電源装置１台当りの容量が７０ＭＷであればＳeqipは４２０ＭＷとなり、上記最大投入電力Ｓｄ（３９０ＭＷ）以上である。
【0021】
全電源装置の容量Ｓeqipは最大投入電力Ｓdと同じでもよいが、ＳeqipをＳｄよりもやや大きくし、電源装置２０の１００％能力に対し余裕を持たせて稼働させることで電源装置２０の故障率を低下させることができる。したがって、Ｓeqip≧Ｓｄであることが好ましく、より好ましくはＳeqip＞Ｓｄである。
【0022】
一方で、Ｓeqipが過度に大きいと設備コストの増大を招く。電源容量を節約する観点から２×Ｓｄ＞Ｓeqipであることが好ましい。
【0023】
接続切替手段２９は、各電源装置２０と直流アーク炉２Ａ，２Ｂとの間に配設された１２種の切替装置３０（３０－１～３０－６），３２（３２－１～３２－６）を含んで構成されている。各切替装置３０，３２は１つの共通接点ｘと２つの切替接点ａ，ｂを備えており、共通接点ｘがケーブルを介してサイリスタ２３の直流出力端子に接続されるとともに、切替装置３０の切替接点ａ，ｂがそれぞれケーブルを介して直流アーク炉２Ａ，２Ｂの黒鉛電極６または７に接続され、また切替装置３２の切替接点ａ，ｂがそれぞれケーブルを介して直流アーク炉２Ａ，２Ｂの炉底電極９に接続されている。
即ち、各電源装置２０は接続切替手段２９を構成する切替装置３０．３２によって何れかの直流アーク炉に選択的に接続可能とされている。
即ち、各電源装置２０は接続切替手段２９を構成する切替装置３０．３２によって何れかの直流アーク炉に選択的に接続可能とされている。
【0024】
給電制御部５０は、予め設定された電力供給パターンに基づいて直流アーク炉２Ａ，２Ｂへの給電を制御する。給電制御部５０には、上述した各電源装置２０－１～２０－６および切替装置３０（３０－１～３０－６），３２（３２－１～３２－６）が接続されており、各電源装置２０－１～２０－６に対しては、その給電開始及び給電停止の制御を行なうとともに、給電時における各電源装置からの出力を制御する。
また各切替装置３０，３２に対しては、各電源装置２０が予定するアーク炉と接続されるように、内部接点ｘ，ａ，ｂ間での導通を切替制御する。なおこの際、共通の電源装置２０に接続されている一対の切替装置（例えば、共に電源装置２０－１に接続されている切替装置３０－１と３２－１）については、互い同じアーク炉が接続先として選択されるように切替制御される。
また各切替装置３０，３２に対しては、各電源装置２０が予定するアーク炉と接続されるように、内部接点ｘ，ａ，ｂ間での導通を切替制御する。なおこの際、共通の電源装置２０に接続されている一対の切替装置（例えば、共に電源装置２０－１に接続されている切替装置３０－１と３２－１）については、互い同じアーク炉が接続先として選択されるように切替制御される。
【0025】
次に、本実施形態の溶解装置１における操業時の給電動作について説明する。
ここでは先ず、図３で示すように、直流アーク炉２Ａと２Ｂにおけるそれぞれの溶解期が互いに重複しない場合について説明する。
ここでは先ず、図３で示すように、直流アーク炉２Ａと２Ｂにおけるそれぞれの溶解期が互いに重複しない場合について説明する。
【0026】
直流アーク炉２Ａにスクラップが装入されると、図３で示す状態Ａにおいて、接続切替手段２９によって溶解期初期の投入電力（２６０ＭＷ）に対応する４台の電源装置２０－２，２０－３，２０－５，２０－６の接続先が直流アーク炉２Ａ側に切り替えられて給電回路が形成され、直流アーク炉２Ａの黒鉛電極６Ａおよび７Ａからのアークにより炉内のスクラップの加熱が開始される。
一方、直流アーク炉２Ｂについては、この状態Ａの間、精錬期となり、残る２台の電源装置２０－１，２０－４からの電力供給を受けて投入電力１３０ＭＷで溶鋼を加熱する。
図４は、この状態Ａにおける直流アーク炉２Ａ，２Ｂと各電源装置２０－１～２０－６との接続状態を示した図である。
一方、直流アーク炉２Ｂについては、この状態Ａの間、精錬期となり、残る２台の電源装置２０－１，２０－４からの電力供給を受けて投入電力１３０ＭＷで溶鋼を加熱する。
図４は、この状態Ａにおける直流アーク炉２Ａ，２Ｂと各電源装置２０－１～２０－６との接続状態を示した図である。
【0027】
続く、図３で示す状態Ｂにおいて、直流アーク炉２Ａが溶解期の後期になると電源装置２０－１，２０－４が更に直流アーク炉２Ａ側に切り替えられ、直流アーク炉２Ａは電源装置の６台全てからの電力供給を受けて最大投入電力Ｓｄ（３９０ＭＷ）でスクラップの溶解を促進させる。
一方、直流アーク炉２Ｂは、この状態Ｂの間、非通電状態となり、排滓、出鋼および新たなスクラップの装入が実行される。
図５は、この状態Ｂにおける直流アーク炉２Ａ，２Ｂと各電源装置２０－１～２０－６との接続状態を示した図である。
一方、直流アーク炉２Ｂは、この状態Ｂの間、非通電状態となり、排滓、出鋼および新たなスクラップの装入が実行される。
図５は、この状態Ｂにおける直流アーク炉２Ａ，２Ｂと各電源装置２０－１～２０－６との接続状態を示した図である。
【0028】
続く、図３で示す状態Ｃにおいて、溶解期が終了した直流アーク炉２Ａでは電源装置２０－１，２０－４からの電力供給を受けて引き続き精錬が行われる。
一方、残り４台の電源装置２０－２，２０－３，２０－５，２０－６の接続先が直流アーク炉２Ｂ側に切り替えられて給電回路が形成され、直流アーク炉２Ｂでは黒鉛電極６Ｂ，７Ｂからのアークにより炉内に装入されたスクラップの加熱が開始される。
一方、残り４台の電源装置２０－２，２０－３，２０－５，２０－６の接続先が直流アーク炉２Ｂ側に切り替えられて給電回路が形成され、直流アーク炉２Ｂでは黒鉛電極６Ｂ，７Ｂからのアークにより炉内に装入されたスクラップの加熱が開始される。
【0029】
直流アーク炉２Ａの精錬期が終了すると、図３の状態Ｄにおいて、直流アーク炉２Ａでは排滓に続いて溶鋼の出鋼が行われる。その後、新たなスクラップが炉内に装入される。
一方、直流アーク炉２Ｂは溶解期の後期となり、電源装置２０－１，２０－４が更に直流アーク炉２Ｂ側に切り替えられて、直流アーク炉２Ｂは電源装置の６台全てからの電力供給を受けて最大投入電力Ｓｄ（３９０ＭＷ）でスクラップの溶解を促進させる。
一方、直流アーク炉２Ｂは溶解期の後期となり、電源装置２０－１，２０－４が更に直流アーク炉２Ｂ側に切り替えられて、直流アーク炉２Ｂは電源装置の６台全てからの電力供給を受けて最大投入電力Ｓｄ（３９０ＭＷ）でスクラップの溶解を促進させる。
【0030】
以上のような図３の例によれば、２基の直流アーク炉において最大投入電力Ｓｄが供給される最大電力期間が重複しないため、電源装置２０の容量を節約（小さく）して設備コストの抑えることができる。また、一方の直流アーク炉における最大電力期間を除く溶解期と、他方の直流アーク炉における精錬期を重複させることで、電源装置２０の稼働率を高めて効率的な電力供給を行なうことができる。
【0031】
次に、図６で示すように、直流アーク炉２Ａの溶解期と直流アーク炉２２Ｂの溶解期の一部が重複する場合について説明する。
【0032】
図６で示す状態Ａ´およびこれに続く状態Ｂ´は、図３で示す状態Ａおよび状態Ｂと同じである。
続く図６で示す状態Ｃ´においては、直流アーク炉２Ａの溶解期が継続する一方、直流アーク炉２Ｂでも溶解期が始まり、直流アーク炉２Ａの溶解期と直流アーク炉２Ｂの溶解期の一部が重複する。このため状態Ｃ´においては、電源装置２０－２，２０－５，２０－６の接続先が直流アーク炉２Ｂ側に切り替えられて、直流アーク炉２Ａについては電源装置３台からの電力供給を受けて溶解期の加熱を継続し、直流アーク炉２Ｂについても電源装置３台からの電力供給を受けて溶解期の加熱を開始する。
続く図６で示す状態Ｃ´においては、直流アーク炉２Ａの溶解期が継続する一方、直流アーク炉２Ｂでも溶解期が始まり、直流アーク炉２Ａの溶解期と直流アーク炉２Ｂの溶解期の一部が重複する。このため状態Ｃ´においては、電源装置２０－２，２０－５，２０－６の接続先が直流アーク炉２Ｂ側に切り替えられて、直流アーク炉２Ａについては電源装置３台からの電力供給を受けて溶解期の加熱を継続し、直流アーク炉２Ｂについても電源装置３台からの電力供給を受けて溶解期の加熱を開始する。
【0033】
直流アーク炉２Ａの溶解期が終了すると、続く図６で示す状態Ｄ′において、直流アーク炉２Ａでは電源装置２０－１，２０－４からの電力供給を受けて引き続き精錬が行われる。
一方、電源装置２０－３の接続先が直流アーク炉２Ｂ側に切り替えられて、直流アーク炉２Ｂでは計４台の電源装置２０からの電力供給を受けてスクラップの溶解を促進させる。
一方、電源装置２０－３の接続先が直流アーク炉２Ｂ側に切り替えられて、直流アーク炉２Ｂでは計４台の電源装置２０からの電力供給を受けてスクラップの溶解を促進させる。
【0034】
直流アーク炉２Ａの精錬期が終了すると、続く図６の状態Ｆ′において、直流アーク炉２Ａでは排滓に続いて溶鋼の出鋼が行われる。その後新たなスクラップが炉内に装入される。
一方、電源装置２０－１，２０－４が更に直流アーク炉２Ｂ側に切り替えられて、直流アーク炉２Ｂは電源装置６台全てからの電力供給を受けて最大投入電力Ｓｄ（３９０ＭＷ）でスクラップの溶解を更に促進させる。
一方、電源装置２０－１，２０－４が更に直流アーク炉２Ｂ側に切り替えられて、直流アーク炉２Ｂは電源装置６台全てからの電力供給を受けて最大投入電力Ｓｄ（３９０ＭＷ）でスクラップの溶解を更に促進させる。
【0035】
この図６の例においても、２基の直流アーク炉において最大投入電力Ｓｄが供給される最大電力期間が重複しないため、電源装置２０の容量を節約（小さく）して設備コストの抑えることができる。また、互いの最大電力期間を除く溶解期と精錬期もしくは最大電力期間を除く溶解期同士を重複させることで、電源装置２０の稼働率を高めて効率的な電力供給を行なうことができる。
【0036】
以上のように本実施形態の溶解設備１によれば、各炉が２本の黒鉛電極６，７を有する構成であり、大きな電力を必要とする大きな炉容量の炉（大型炉）にも対応することができる。
また、２基の炉２Ａ，２Ｂで６台の電源装置２０－１～２０－６が共用されており、必要に応じて各電源装置の電力を融通することで非通電時間を最小として、電源装置の稼動率を高めることができる。
更に、本実施形態の溶解設備１では、６台の電源装置の容量値の合計を１００％容量としたとき、同時給電時におけるそれぞれの炉に対し供給電力を５０：５０の他に、３３：６７の比率で配分することができる。このため例えば２基の炉で、大電力を必要とする溶解期と小電力で足りる精錬期が重複した場合でも、それぞれの炉期に応じた適正な電力をそれぞれの炉に供給することができる。
また、２基の炉２Ａ，２Ｂで６台の電源装置２０－１～２０－６が共用されており、必要に応じて各電源装置の電力を融通することで非通電時間を最小として、電源装置の稼動率を高めることができる。
更に、本実施形態の溶解設備１では、６台の電源装置の容量値の合計を１００％容量としたとき、同時給電時におけるそれぞれの炉に対し供給電力を５０：５０の他に、３３：６７の比率で配分することができる。このため例えば２基の炉で、大電力を必要とする溶解期と小電力で足りる精錬期が重複した場合でも、それぞれの炉期に応じた適正な電力をそれぞれの炉に供給することができる。
【0037】
次に、図７は本発明の他の実施形態の要部を示した図である。なお、図７では各電源装置とアーク炉の炉底電極とを繋ぐケーブルおよび切替装置４２の記載を省略している。
本例の溶解設備１Ｂは、２基の直流アーク炉２Ａ，２Ｂと、給電手段１５Ｂと、接続切替手段２９Ｂとを備えており、基本的な構成は上記の溶解設備１と同じである。なお、溶解設備１Ｂの構成各部のうち、上記の溶解設備１と共通する構成については同じ符号を用いて示すとともに、その説明を省略する。
本例の溶解設備１Ｂは、２基の直流アーク炉２Ａ，２Ｂと、給電手段１５Ｂと、接続切替手段２９Ｂとを備えており、基本的な構成は上記の溶解設備１と同じである。なお、溶解設備１Ｂの構成各部のうち、上記の溶解設備１と共通する構成については同じ符号を用いて示すとともに、その説明を省略する。
【0038】
本例の給電手段１５Ｂは、直流アーク炉１基当りの最大投入電力Ｓｄを供給するのに必須の電源装置２０－１～２０－６以外に、２台のバックアップ用の電源装置４０（４０－１，４０－２）を含んで構成されている。ここでバックアップ用の電源装置４０は、一方または他方のアーク炉の炉期が最大電力期間であるときに、電力投入に用いられない電源装置である。電源装置４０の１台当りの容量は、例えば、電源装置２０と同様の７０ＭＷとすることができる。
電源装置４０（４０－１，４０－２）と直流アーク炉２Ａ，２Ｂとの間には、接続切替手段２９Ｂを構成する切替装置４１（４１－１，４１－２）と４２（４２－１，４２－２、共に図示省略）が配設されている。切替装置４１，４２は１つの共通接点ｘと２つの切替接点ａ，ｂを備えており、共通接点ｘがケーブルを介してサイリスタ２３の直流出力端子に接続されるとともに、切替装置４１の切替接点ａ，ｂがそれぞれケーブルを介して直流アーク炉２Ａ，２Ｂの黒鉛電極６または７に接続され、また切替装置４２の切替接点ａ，ｂがそれぞれケーブルを介して直流アーク炉２Ａ，２Ｂの炉底電極９に接続されている。
即ち、各電源装置４０は接続切替手段２９Ｂを構成する切替装置４１，４２によって何れかの直流アーク炉に選択的に接続可能とされている。
電源装置４０（４０－１，４０－２）と直流アーク炉２Ａ，２Ｂとの間には、接続切替手段２９Ｂを構成する切替装置４１（４１－１，４１－２）と４２（４２－１，４２－２、共に図示省略）が配設されている。切替装置４１，４２は１つの共通接点ｘと２つの切替接点ａ，ｂを備えており、共通接点ｘがケーブルを介してサイリスタ２３の直流出力端子に接続されるとともに、切替装置４１の切替接点ａ，ｂがそれぞれケーブルを介して直流アーク炉２Ａ，２Ｂの黒鉛電極６または７に接続され、また切替装置４２の切替接点ａ，ｂがそれぞれケーブルを介して直流アーク炉２Ａ，２Ｂの炉底電極９に接続されている。
即ち、各電源装置４０は接続切替手段２９Ｂを構成する切替装置４１，４２によって何れかの直流アーク炉に選択的に接続可能とされている。
【0039】
このように構成された溶解設備１Ｂでは、操業時（少なくとも一方または他方のアーク炉の炉期が最大電力期間にあるとき）、バックアップ用の電源装置４０（４０－１，４０－２）は使用せず、溶解設備１の場合と同様に電源装置２０－１～２０－６のみを用いてそれぞれの直流アーク炉に対し所定の電力供給を行うことができる。一方、電源装置２０－１～２０－６の何れかが故障した場合には、給電に用いる電源装置を、故障した電源装置からバックアップ用の電源装置４０（４０－１，４０－２）に短時間で切り替えて操業を再開することができる。
【0040】
また溶解設備１Ｂでは、一方または他方のアーク炉の炉期が最大電力期間にないときに限り、電源装置２０－１～２０－６に加えて、バックアップ用の電源装置４０－１，４０－２からも直流アーク炉に対し電力供給を行なうことも可能である。例えば、一方の直流アーク炉が最大電力期間を除く溶解期であり、他方の直流アーク炉が精錬期である場合において、６つの電源装置を用いて一方の直流アーク炉に２７０ＭＷの電力を給電し、他方の直流アーク炉には２つの電源装置を用いて１３０ＭＷの電力を給電することができる。
このようにすれば、給電時における電源装置の稼働台数が６台から８台に増え、各電源装置に余裕を持たせた状態で（１台当たりの出力を抑えた状態で）稼働させることができ、電源装置の長寿命化を図ることができる。
このようにすれば、給電時における電源装置の稼働台数が６台から８台に増え、各電源装置に余裕を持たせた状態で（１台当たりの出力を抑えた状態で）稼働させることができ、電源装置の長寿命化を図ることができる。
【0041】
以上本発明の実施形態を詳述したがこれらはあくまで一例示であり、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲において種々変更を加えた形態で構成可能である。
【0042】
（１）例えば、本発明の溶解設備を構成する黒鉛電極や電源装置の数は、上記実施形態に限定されるものではなく適宜変更可能である。上記実施形態は、６台の電源装置を用いて２基の直流アーク炉に対し給電を行なう例であったが、上記実施形態において給電を行なう電源装置を５台もしくは７台以上とすることも可能である。電源装置の台数を増やすことで、同時給電時にそれぞれの炉に供給される電力をより細かな比率で配分することができる。
【0043】
（２）また、直流アーク炉の炉底電極の構造は特に限定されるものではなく、比較的小径の棒鋼（コンタクトピン）を多数用いたタイプ（マルチピン方式）、比較的大径の棒鋼（ビレット）を１～３本用いたタイプ（ビレット方式）、棒鋼を用いず、レンガ自体の導電性を利用したタイプ（コンタクトボディータイプ）等を適宜採用することができる。
【0044】
（３）また、図１で示す上記実施形態の溶解設備が有する複数（６台）の電源装置は、２つのグループに分けて、それぞれ別の機械室に設置することができる。複数の電源装置をグループごとにそれぞれ異なるエリア（機械室）に配置することで、設備レイアウトの自由度を高めることができる。
【0045】
（４）また、本発明において、電源装置の容量値の合計Ｓeqipは、最大投入電力Ｓｄ以上であればよいため、電源装置の容量を全て用いることができる。例えば、図３で示す操業パターンの例において、状態Ａにおける直流アーク炉２Ａへの投入電力を２８０ＭＷ、状態Ｂにおける直流アーク炉２Ａへの投入電力を４２０ＭＷ、状態Ｃにおける直流アーク炉２Ａへの投入電力を１４０ＭＷ、にそれぞれ変更することができる。
【符号の説明】
【0046】
１，１Ｂ 溶解設備
２Ａ，２Ｂ 直流アーク炉
６，６Ａ，６Ｂ，７，７Ａ，７Ｂ 黒鉛電極
１５，１５Ｂ 給電手段
２０，２０－１～２０－６ 電源装置
２９，２９Ｂ 接続切替手段
３０，３０－１～３０－６ 切替装置
３２，３２－１～３２－６ 切替装置
４０，４０－１，４０－２ 電源装置
４１，４１－１，４１－２ 切替装置
４２，４２－１，４２－２ 切替装置
５０ 給電制御部
２Ａ，２Ｂ 直流アーク炉
６，６Ａ，６Ｂ，７，７Ａ，７Ｂ 黒鉛電極
１５，１５Ｂ 給電手段
２０，２０－１～２０－６ 電源装置
２９，２９Ｂ 接続切替手段
３０，３０－１～３０－６ 切替装置
３２，３２－１～３２－６ 切替装置
４０，４０－１，４０－２ 電源装置
４１，４１－１，４１－２ 切替装置
４２，４２－１，４２－２ 切替装置
５０ 給電制御部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】