[发明专利]一种真空自耗电弧炉熔速与功率的控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及电弧炉冶金工业领域，尤其是涉及一种真空自耗电弧炉熔 速与功率的控制方法。

背景技术

真空自耗电弧熔炼控制中，电弧的燃烧控制，即自耗电极熔化速度的 控制是熔炼过程的一个重要环节，是提高铸锭质量的关键。合理的熔化速 度可以减少甚至消除铸锭的内部偏析，提高一次成品率，大大降低能源消 耗，节约材料。因此，准确控制电极熔化速率，对保证铸锭质量、节约能 源、安全生产和提高电弧炉生产效率都有十分重要的意义。

自耗电极熔化速度对象具有强耦合、非线性和大滞后的特性，难于建 立其机理模型。现有技术通常采用控制电弧电流间接开环控制熔化速度， 该参数不能作为给定直接体现在控制系统中，从而无法准确实现需要的熔 化速度，只能靠经验来调节熔化电流。因而使得一次成品率比较低，往往 需要二次或三次重熔，导致浪费严重，加工成本增加。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一 种真空自耗电弧炉熔速与功率的控制方法，能够准确控制电极熔化速率， 解决了现有真空自耗电弧炉熔速控制方法控制精度不高、一次成品率低、 能耗较高等问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种真空自耗电弧炉 熔速与功率的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，工作参数设定：通过HMI人机界面向控制器输入给定自耗电 极熔化速度曲线和给定熔炼电压，控制器将所述给定自耗电极熔化速度曲 线和给定熔炼电压存储在存储器中以备随时调用；所述HMI人机界面和存 储器均与控制器相接；

步骤二，信号采集与处理：采用熔速测量系统和功率测量单元分别对 自耗电极的熔化速度和电渣炉的功率进行检测，所述熔速测量系统包括依 次相接的称重传感器、信号校正电路、滤波电路和信号转换电路以及与信 号转换电路相接的无纸记录仪；所述功率测量单元包括电流互感器、电压 互感器、有功功率变换器和I/V转换电路，所述电流互感器、电压互感器 均与有功功率变换器相接，所述有功功率变换器与I/V转换电路相接；所 述信号采集与处理方式如下：

安装在电弧炉的电极杆承重机构上的称重传感器对当前剩余电极重 量进行实时检测，并将检测到的重量信号传输给信号校正电路；信号校正 电路将所述重量信号进行线性化校正处理后传输给滤波电路；滤波电路将 所述重量信号进行低通滤波后传输给信号转换电路；信号转换电路按照相 应软件算法将所述重量信号转换为电极熔化速度信号，并传输给控制器， 控制器生成实测自耗电极熔化速度曲线；无纸记录仪将所述电极熔化速度 信号实时记录下来；

所述电流互感器和电压互感器对所述自耗电极的熔炼电压和熔炼电 流进行实时检测；有功功率变换器根据所述熔炼电压和熔炼电流计算出熔 炼功率，并将所述熔炼功率转换为与之对应的电流信号，然后传输给I/V 转换电路；I/V转换电路将所述电流信号转换为电压信号，作为与所述熔 炼功率相对应的实测电压，并将所述实测电压传输给控制器；

步骤三，自耗电极熔速与功率自动调节：一方面控制器采用相应算法 根据所述给定熔炼电压和实测电压的偏差对自耗电极的熔炼电压进行控 制，从而实现熔炼功率的调节；另一方面控制器采用相应算法根据所述给 定自耗电极熔化速度和实测自耗电极熔化速度的偏差对自耗电极的位置 进行调整，从而实现熔化速度的调节；具体方式如下：

控制器根据上述电压偏差对移向触发电路进行控制，移向触发电路输 出脉冲电压对双向可控硅的导通角进行控制，双向可控硅对整流电路的输 出平均电压进行调节，磁性调压器根据所述整流电路的输出平均电压对电 渣炉电极的熔炼电压进行调节，所述移向触发电路、双向可控硅、整流电 路、磁性调压器和自耗电极依次相接，所述移向触发电路与控制器相接；

控制器根据上述熔化速度偏差对变频器进行控制，变频器对升降电机 的转速进行控制，升降电机通过升降机构驱动自耗电极进行竖直方向的位 置移动；所述变频器分别与控制器和升降电机相接；

步骤四，工作状态显示：采用摄像机对电弧炉的工作状态进行全程拍 摄，并将拍摄到的图像信息传输给控制器，控制器对所述图像信息进行处 理后在所述HMI人机界面上显示出来；所述摄像机与控制器相接；