CN104439193A - 一种真空自耗电弧炉熔速自动控制系统 - Google Patents
一种真空自耗电弧炉熔速自动控制系统 Download PDFInfo
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- B22D23/10—Electroslag casting
Abstract
本发明公开了一种真空自耗电弧炉熔速自动控制系统，包括控制器、熔化速度测量系统、功率检测单元、电极升降控制单元、电弧电流调节单元、与控制器相接且用于输入熔化速度曲线和电流、电压参数的HMI人机界面以及与控制器相接的告警单元。本发明结构简单、安装布设方便、投入成本低，将熔化速度直接作为给定量参与系统的控制，为系统的平稳调节创造了条件，工作能够准确控制电极熔化速率，减少了铸锭的内部偏析，提高了一次成品率，降低了能源消耗。
Description
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自动控制系统。
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。现有的真空自耗炉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自动控制系统，其结构简单、安装布设方便、投入成本低，工作能够准确控制电极熔化速率，解决了现有真空自耗电弧炉控制系统控制精度不高、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自动控制系统，其特征在于：包括控制器、熔化速度测量系统、功率检测单元、电极升降控制单元、电弧电流调节单元、与控制器相接且用于输入熔化速度曲线和电流、电压参数的HMI人机界面以及与控制器相接的告警单元；所述熔化速度测量系统包括安装在电极杆承重机构上且用于实时测量当前剩余电极重量的称重传感器、与称重传感器相接且用于对称重数据进行校正处理的信号校正电路、与信号校正电路相接的滤波电路和将所述当前剩余电极重量信号转换为电极熔化速度信号的信号转换电路；所述功率检测单元包括对串接在磁性调压器与自耗电极间的短网中的电压和电流分别进行实时检测的电压检测单元和电流检测单元、分别与电压检测单元和电流检测单元相接的有功功率变换器以及将有功功率变换器输出的电流信号转换为电压信号的I/V转换电路；所述电极升降控制单元包括与控制器相接的变频器和与变频器相接的用于对自耗电极进行升降控制的电机，所述电极杆承重机构下方设置有将自耗电极卡住的卡箍，所述电极杆承重机构上方设置有电极升降机构，所述电机通过螺杆与所述电极升降机构连接；所述电弧电流调节单元包括与控制器相接的放大电路、与放大电路相接的可控硅触发电路和连接在可控硅触发电路与通过调节电极电压来调节电弧电流的磁性调压器之间的双向可控硅；所述信号转换电路分别与滤波电路和控制器相接，所述I/V转换电路分别与有功功率变换器和控制器相接。
上述一种真空自耗电弧炉熔速自动控制系统，其特征是：所述控制器为可编程控制器PLC。
上述一种真空自耗电弧炉熔速自动控制系统，其特征是：所述称重传感器的数量为2个。
上述一种真空自耗电弧炉熔速自动控制系统，其特征是：所述有功功率变换器为美国MOOR公司生产的PWT型功率变送器。
上述一种真空自耗电弧炉熔速自动控制系统，其特征是：还包括与信号转换电路相接且用于记录熔化速度曲线的无纸记录仪。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、结构简单，安装布设方便、投入成本低；
2、减少了铸锭的内部偏析，提高了一次成品率，降低了能源消耗；
3、熔化速度直接作为给定量参与系统的控制，为系统的平稳调节创造了条件，对稳定电流并避免电弧电压和电流之间的耦合关系有积极作用同时在一定程度上减弱了电弧电流变化引起熔速变化的滞后影响；
4、通过测量剩余的自耗电极重量来计算电极熔化速度，测量方便、计算精确，解决了电极熔化速度无法直接测量的难题。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明的电路原理框图。
附图标记说明:
1—控制器； 2—称重传感器； 3—信号校正电路；
4—滤波电路； 5—信号转换电路； 6—磁性调压器；
7—自耗电极； 8—电压检测单元； 9—电流检测单元；
10—有功功率变换器1； 11—I/V转换电路； 12—变频器；
13—电机； 14—放大电路； 15—可控硅触发电路；
16—双向可控硅； 17—HMI人机界面； 18—告警单元；
19—无纸记录仪。
具体实施方式
如图1所示，本发明包括控制器1、熔化速度测量系统、功率检测单元、电极升降控制单元、电弧电流调节单元、与控制器1相接且用于输入熔化速度曲线和电流、电压参数的HMI人机界面17以及与控制器1相接的告警单元18；所述熔化速度测量系统包括安装在电极杆承重机构上且用于实时测量当前剩余电极重量的称重传感器2、与称重传感器2相接且用于对称重数据进行校正处理的信号校正电路3、与信号校正电路3相接的滤波电路4和将所述当前剩余电极重量信号转换为电极熔化速度信号的信号转换电路5；所述功率检测单元包括对串接在磁性调压器6与自耗电极7间的短网中的电压和电流分别进行实时检测的电压检测单元8和电流检测单元9、分别与电压检测单元8和电流检测单元9相接的有功功率变换器10以及将有功功率变换器10输出的电流信号转换为电压信号的I/V转换电路11；所述电极升降控制单元包括与控制器1相接的变频器12和与变频器12相接的用于对自耗电极7进行升降控制的电机13，所述电极杆承重机构下方设置有将自耗电极7卡住的卡箍，所述电极杆承重机构上方设置有电极升降机构，所述电机13通过螺杆与所述电极升降机构连接；所述电弧电流调节单元包括与控制器1相接的放大电路14、与放大电路14相接的可控硅触发电路15和连接在可控硅触发电路15与通过调节电极电压来调节电弧电流的磁性调压器6之间的双向可控硅16；所述信号转换电路5分别与滤波电路4和控制器1相接，所述I/V转换电路11分别与有功功率变换器10和控制器1相接。
本实施例中，所述控制器1为可编程控制器PLC。
本实施例中，所述称重传感器2的数量为2个。
本实施例中，所述有功功率变换器10为美国MOOR公司生产的PWT型功率变送器。
本实施例中，还包括与信号转换电路5相接且用于记录熔化速度曲线的无纸记录仪19。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
Claims (5)
1.一种真空自耗电弧炉熔速自动控制系统，其特征在于：包括控制器（1）、熔化速度测量系统、功率检测单元、电极升降控制单元、电弧电流调节单元、与控制器（1）相接且用于输入熔化速度曲线和电流、电压参数的HMI人机界面（17）以及与控制器（1）相接的告警单元（18）；所述熔化速度测量系统包括安装在电极杆承重机构上且用于实时测量当前剩余电极重量的称重传感器（2）、与称重传感器（2）相接且用于对称重数据进行校正处理的信号校正电路（3）、与信号校正电路（3）相接的滤波电路（4）和将所述当前剩余电极重量信号转换为电极熔化速度信号的信号转换电路（5）；所述功率检测单元包括对串接在磁性调压器（6）与自耗电极（7）间的短网中的电压和电流分别进行实时检测的电压检测单元（8）和电流检测单元（9）、分别与电压检测单元（8）和电流检测单元（9）相接的有功功率变换器（10）以及将有功功率变换器（10）输出的电流信号转换为电压信号的I/V转换电路（11）；所述电极升降控制单元包括与控制器（1）相接的变频器（12）和与变频器（12）相接的用于对自耗电极（7）进行升降控制的电机（13），所述电极杆承重机构下方设置有将自耗电极（7）卡住的卡箍，所述电极杆承重机构上方设置有电极升降机构，所述电机（13）通过螺杆与所述电极升降机构连接；所述电弧电流调节单元包括与控制器（1）相接的放大电路（14）、与放大电路（14）相接的可控硅触发电路（15）和连接在可控硅触发电路（15）与通过调节电极电压来调节电弧电流的磁性调压器（6）之间的双向可控硅（16）；所述信号转换电路（5）分别与滤波电路（4）和控制器（1）相接，所述I/V转换电路（11）分别与有功功率变换器（10）和控制器（1）相接。
2.按照权利要求1所述的一种真空自耗电弧炉熔速自动控制系统，其特征在于：所述控制器（1）为可编程控制器PLC。
3.按照权利要求1或2所述的一种真空自耗电弧炉熔速自动控制系统，其特征在于：所述称重传感器（2）的数量为2个。
4.按照权利要求1或2所述的一种真空自耗电弧炉熔速自动控制系统，其特征在于：所述有功功率变换器（10）为美国MOOR公司生产的PWT型功率变送器。
5.按照权利要求1或2所述的一种真空自耗电弧炉熔速自动控制系统，其特征在于：还包括与信号转换电路（5）相接且用于记录熔化速度曲线的无纸记录仪（19）。
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| CN201310422223.2A CN104439193A (zh) | 2013-09-16 | 2013-09-16 | 一种真空自耗电弧炉熔速自动控制系统 |
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Publications (1)
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| CN104439193A true CN104439193A (zh) | 2015-03-25 |
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| CN (1) | CN104439193A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107190160A (zh) * | 2017-06-27 | 2017-09-22 | 西安聚能装备技术有限公司 | 一种用于电渣炉熔炼高温合金的复合控制方法 |
| CN111880401A (zh) * | 2020-06-17 | 2020-11-03 | 上海鑫蓝海自动化科技有限公司 | 一种真空自耗电弧重熔炉的控制系统 |
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2013
- 2013-09-16 CN CN201310422223.2A patent/CN104439193A/zh active Pending
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