[发明专利]一种金属熔体温度实时测控调整装置及方法

说明书

本发明公开了一种金属熔体温度实时测控调整装置及方法，包括红外测温装置、可编程序逻辑控制器PLC、中频电源功率控制端口，可编程序逻辑控制器PLC连接中频电源功率控制端口，并根据预设的期望温度值控制真空感应炉的加热功率；红外测温装置对真空感应炉坩埚内熔体的温度进行连续测量，热电偶对对真空感应炉坩埚内熔体的温度进行不连续测量，并将测量的温度信号发送给可编程序逻辑控制器PLC；所述可编程序逻辑控制器PLC根据热电偶所测温度信号进行校准，对真空感应炉的加热功率进行调整。本发明同时发挥了红外测温实时性强以及热电偶测温准确度高的优点，使所需测控的温度数值更加准确，提高了所生产产品的质量。

技术领域

本发明属于铸造设备及自动化技术领域，尤其是涉及一种金属熔体温度实时测控调整装置及方法。

背景技术

在合金熔化、精炼过程中，对合金成分的精确化以及纯净化的要求越来越高。真空感应熔炼技术是目前保证合金成分纯净度以及精确度的一种重要技术。真空感应熔炼工艺包括装料、熔化期、精炼期、浇注等过程，实现真空感应熔炼过程中各阶段温度尤其是精炼温度及浇注温度的精确控制，对最终合金成分的高纯净度及精确度均起着关键的作用。

目前，真空感应熔炼工艺一般由功率(KW)-时间(min)的关系曲线进行控制，图1为典型的工业规模K444合金母合金的真空冶炼工艺曲线(郭建亭，高温合金材料学(中期)P35-44)。熔炼过程中工艺参数的确定一般都是凭借着操作经验，通常以一定大小的加热功率，一定的熔炼时间作为精炼工艺参数，但这对于熔炼过程的温度控制来说的不精确的。因为即使在一定的功率条件下，熔体的温度仍然可能发生变化，而只有当温度发生明显变化后，操作工人才会对加热功率进行手动的调节；显然，这种温度的调节方式是滞后的，且很容易出现温度波动太大的现象，无法保证精炼过程中温度的长时间稳定，无法保证熔炼合金质量的稳定性。而这种不稳定的变化最终也会对合金的熔炼效果产生影响。真空感应炉内的熔体温度难以在线连续实时监测，更无法实现自动控制。

目前，在工业炉的应用中，常用的控温手段是使用热电偶进行测温，采用温控仪表或PLC接收温度信号并输出控制信号给电源以调整工业炉的功率大小，然而由于在金属熔炼的过程中，热电偶若长时间浸入合金液中，热电偶易熔入金属液中，造成测温无法继续进行。所以这种方法不适用于真空感应熔炼技术。

而单独采用红外测温+PLC的控制方式，则只能测控熔体表面的温度数据，在长时间精炼的情况下，红外测温仪本身易受到真空感应炉内蒸汽与灰尘的污染，造成温度测量的偏差，另一方面，熔体表面的浮渣量也会随精炼过程的进行而逐渐变化，造成温度测温的偏差；这两个方面共同作用，会使单独采用红外测温仪无法对温度进行准确的测控。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种金属熔体温度实时测控调整装置及方法。解决了真空感应炉温度测控过程中的温度偏移情况。

本发明完整的技术方案包括：

一种金属熔体温度实时测控调整装置，包括真空感应炉自动控温子系统和热电偶测温校准子系统；

所述的真空感应炉自动控温子系统包括红外测温装置、可编程序逻辑控制器PLC、中频电源功率控制端口，可编程序逻辑控制器PLC通过AQn端口(AQ表示模拟量输出端口，n为相应端口的通道号，可为0、1、2……)连接中频电源功率控制端口，并根据预设的期望温度值控制真空感应炉的加热功率；所述红外测温装置对真空感应炉坩埚内熔体的温度进行连续测量，并将测量的温度信号发送给可编程序逻辑控制器PLC；

所述的热电偶测温校准子系统包括热电偶，所述的热电偶对真空感应炉坩埚内熔体的温度进行不连续测量，并将测量的温度信号发送给可编程序逻辑控制器PLC；所述可编程序逻辑控制器PLC根据热电偶所测温度信号进行校准，对真空感应炉的加热功率进行调整。