[发明专利]矿热炉电极做功点自动跟踪熔池液面轨迹的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种矿热炉电极做功点自动跟踪熔池液面轨迹的方法。

背景技术

矿热炉，属电弧炉系列的一种，属于埋弧电弧炉。三相电极分别插入炉料深处一米左右，配有碳材的混合炉料将三相电极两两联接在一起，当炉子送电冶炼时，在料层内产生炉料支路电流；同时，三相电极端部和熔池液面之间放电产生电弧电流。料层支路电流和电极端部电弧电流是矿热炉冶炼的特点，也是和炼钢电弧炉的关键区别。

矿热炉冶炼的产品包括硅铁类、硅锰合金、铬缺、电石、黄磷、刚玉等，它们冶炼的核心理论是：料层支路电流预热炉料，电极端部电弧电流通过还原反应温度场。

矿热炉冶炼过程控制系统必须检测电极电流大小，用来控制输入功率大小，只有如此，才能实现正常的生产过程。目前为止，检测电极电流的方法有三种：第一种是通过检测变压器一次侧输入电流值，来控制输入功率大小；第二种是通过检测变压器三次调压线圈电流大小来计算二次侧电流值，进行控制输入功率大小；第三种是直接在二次侧短网安装大电流检测装置，来检测电极电流大小，用以控制输入功率大小。不管何种检测方法，都只能检测输入电极的总电流大小，无法检测料层支路电流和电极端部电弧电流大小。

矿热炉冶炼过程中，对冶炼生产效果起决定性作用的是料层支路电流和电极端部电弧电流之间比例关系。电弧电流所占比例越高，生产效果越好，反之，生产效果越差。但是，如何才能控制两者之间的比例分配呢？一直以来是业内众多科研机构和专家追求的目标，因为无法直接检测料层电流和电弧电流，所以，至今仍未有确切的答案。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺点，本发明提供了一种矿热炉电极做功点自动跟踪熔池液面轨迹的方法，根据冶炼过程不同阶段的特点，通过近似计算电弧电流所占总电流的权重来相应控制冶炼过程电能的输入，达到提高生产效果的目的，从而无需进行料层电流和电弧电流确切值的直接检测。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种矿热炉电极做功点自动跟踪熔池液面轨迹的方法，包括如下步骤：

第一步、实时采集参数：电极电压U、电极电流I_t、电极位移Hd、功率因数cos；

第二步、按如下公式计算累计用电量P：

P＝∑(U*I_t*COS*⊿T)

其中：⊿T为采样周期；

第三步、按如下公式计算单位时间熔池液面升高量⊿Hr：

⊿Hr＝((P/Wg)/m)/((Dr/2)²*∏)

其中：Wg为产品冶炼工艺单耗、Dr为炉膛内径值、m为熔池产品密度；

第四步、计算机进行判断和控制：

设(0,T1]为恢复阶段，(T1,T2]为最高功率冶炼阶段，(T2,T3]为次高功率阶段，(T3,T4]为出炉前阶段，(T4,T5]为出炉阶段；

(1)当0<T≤T1时：

若电极电流I_t在持续时间段T_设内一直小于I_设-I_死区时，计算机发出电极下降的指令，电极下降，直到满足(I_设-I_死区)≤I_t<(I_设+I_死区)时为止；

若I_t在持续时间段T_设内一直大于I_设+I_死区时，计算机发出电极上升的指令，电极上升，直到满足(I_设-I_死区)≤I_t<(I_设+I_死区)为止；

(2)当T1<T≤T2时：

首先按如下公式定时计算电极的理论位移值Hs(i)：

Hs(i)＝Hs(i-1)+⊿Hr，其中：Hs(0)为恢复阶段最后时刻的电极实际位移值；

若电极的实际位移值Hd小于(Hs(i)-⊿Hd)时，计算机发出电极上升指令，电极升高，直到满足(Hs(i)-⊿Hd)<Hd≤(Hs+⊿Hd)时为止；

如果Hd≥Hs(i)+⊿Hd时，计算机发出电极禁止上升指令，电极静止不动，直到电极总电流大于电极总电流安全保护值时为止；⊿Hd为设定的电极位移允许偏差值；

(3)当T2<T≤T3时：

首先按如下公式定时计算电极的理论位移值Hs(i)：