CN113721525A - 冶炼过程电极防共振折断控制处理方法、装置及冶炼炉 - Google Patents

冶炼过程电极防共振折断控制处理方法、装置及冶炼炉 Download PDF

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Abstract

本申请涉及冶炼过程电极防共振折断控制处理方法、装置及冶炼炉，属于冶炼过程电极控制技术领域，本申请包括：获取冶炼过程的电弧特征信号；利用所述电弧特征信号判断电极是否产生共振；若判断出电极产生共振，则通过预设消振处理策略对电极进行消除共振控制。通过本申请，有助于解决冶炼过程中电极因共振折断的问题。

Description

冶炼过程电极防共振折断控制处理方法、装置及冶炼炉
技术领域
本申请属于冶炼过程电极控制技术领域，具体涉及冶炼过程电极防共振折断控制处理方法、装置及冶炼炉。
背景技术
以钢铁冶炼为例，目前推行短流程炼钢，电弧炉和LF精炼炉越来越受重视。电弧炉和LF精炼炉的核心为电极控制系统，系统所控对象为电极(常用石墨电极)。在冶炼过程中，电极容易因种种原因折断，电极折断，不仅直接造成电极成本增加，同时，石墨电极落入钢液，还可能严重影响钢水质量。其中，因共振引起的折断是石墨电极折断一个重要方面。目前，冶炼过程中，电极在防共振折断方面存在解决问题需求。
发明内容
为此，本申请提供冶炼过程电极防共振折断控制处理方法、装置及冶炼炉，有助于解决冶炼过程中电极因共振折断的问题。
为实现以上目的，本申请采用如下技术方案：
第一方面，本申请提供一种冶炼过程电极防共振折断控制处理方法，所述方法包括：
获取冶炼过程的电弧特征信号；
利用所述电弧特征信号判断电极是否产生共振；
若判断出电极产生共振，则通过预设消振处理策略对电极进行消除共振控制。
进一步地，所述电弧特征信号包括：电弧电流信号、和/或、电弧噪声信号。
进一步地，所述利用所述电弧特征信号确定电极是否产生共振，包括：
基于预设采样周期得到的所述电弧特征信号，将所述电弧特征信号由时域信号转换为频域信号；
针对所述频域信号，利用预设统计周期进行标准差计算；
基于标准差大于或等于标准差阈值时对应所述统计周期的所述频域信号，确定是否满足预设共振变化规律，若是，则确定出电极产生共振。
进一步地，所述方法还包括：
获取所述统计周期的所述频域信号的数值平均值，将所述数值平均值乘以预设比例系数，得到所述标准差阈值。
进一步地，所述若判断出电极产生共振，则通过预设消振处理策略对电极进行控制，包括：
若判断出电极产生共振，增大调整电极阻抗设定值，和/或，增大调整电极升降速度。
进一步地，所述方法还包括：
在通过所述预设消振处理策略对电极进行消除共振控制后，利用所述电弧特征信号确定电极共振是否消除，若消除，则将电极控制参数恢复至正常状态。
第二方面，本申请提供一种冶炼过程电极防共振折断控制处理装置，所述装置包括：
获取模块，用于获取冶炼过程的电弧特征信号；
判断模块，用于利用所述电弧特征信号判断电极是否产生共振；
控制模块，用于若判断出电极产生共振，则通过预设消振处理策略对电极进行消除共振控制。
第三方面，本申请提供一种冶炼炉，包括：
存储器，其上存储有可执行程序；
处理器，用于执行所述存储器中的所述可执行程序，以实现上述中任一项所述方法的步骤。
进一步地，所述冶炼炉配置有电弧电流检测装置、和/或、电弧噪音检测装置。
本申请采用以上技术方案，至少具备以下有益效果：
本申请通过冶炼过程的电弧特征信号来判断电极是否产生共振，在电极产生共振时，电弧特征信号能够表征电极产生共振，由此，触发通过预设消振处理策略对电极进行消除共振控制，通过本申请有助于解决冶炼过程中电极因共振折断的问题，避免因电极共振折断而遭受的产量损失和质量损失，进而有助于保障冶炼质量和冶炼成本。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据一示例性实施例示出的一种冶炼过程电极防共振折断控制处理方法的流程图；
图2是根据一示例性实施例示出的利用电弧特征信号确定电极是否产生共振的流程图；
图3是根据一示例性实施例示出的一种冶炼过程电极防共振折断控制处理装置的框图示意图；
图4是根据一示例性实施例示出的一种冶炼炉的框图示意图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本申请的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本申请所保护的范围。
请参阅图1，图1是根据一示例性实施例示出的一种冶炼过程电极防共振折断控制处理方法的流程图，该冶炼过程电极防共振折断控制处理方法应用于冶炼炉，该冶炼炉可以包括但不限于如下至少一种：电弧炉、LF精炼炉等等，该冶炼过程电极防共振折断控制处理方法包括如下步骤：
步骤S101、获取冶炼过程的电弧特征信号。
在实际应用中，冶炼炉可以配置电弧电流检测装置来检测电弧电流，得到电弧电流信号，电弧电流检测装置包括但不限于罗氏线圈或互感器；和/或，冶炼炉还可以配置电弧噪音检测装置来检测电弧噪声，得到电弧噪声信号，电弧噪音检测装置包括但不限于声呐音频检测装置。
可以按预设采样周期采集并获取冶炼过程的电弧特征信号，如以20ms为采样周期，每20ms采集并获取一个冶炼过程的电弧特征信号。
本申请通过冶炼过程的电弧特征信号来判断电极是否产生共振，即冶炼过程，电极在正常情况下和产生共振情况下，电弧特征信号体现出差异性，因而，在电极产生共振时，电弧特征信号能够表征电极产生共振。
在一个实施例中，所述电弧特征信号包括：电弧电流信号、和/或、电弧噪声信号。即在电极产生共振时，电弧电流信号和电弧噪声信号均能够表征电极产生共振。
具体的，对于电弧电流信号能够表征电极产生共振，有如下说明：冶炼炉的电极横臂集电极支撑和向电极传送大电流于一体，生产时由于电极频繁升降，导致电极横臂会有形变，进而导致电极升降纵向力演变为侧向力，同时，冶炼过程中，电极通过电流后产生电磁力，由于电磁力原因，会加剧电极侧向运动。当电磁力引发电极侧向运动共振，或，叠加因电极横臂变形导致纵向力演变为侧向力产生共振，电极产生共振情况下电极接口处容易发生断裂，其现象多为螺丝口处出现碎裂。电磁力与电流有关，因而，电极产生共振时电弧电流信号能够表征电极产生共振。
对于电弧噪声信号能够表征电极产生共振，有如下说明：冶炼时，电极产生电弧，电弧产生电弧噪声，因电极共振时，电极产生的电弧也在形成共振运动，因而，电极产生共振时电弧噪声能够表征电极产生共振。
步骤S102、利用所述电弧特征信号判断电极是否产生共振。
在电极产生共振时，电弧特征信号能够表征电极产生共振，通过分析电极产生共振时电弧特征信号的频率特征，可以判断电极是否产生共振。
请参阅图2，图2是根据一示例性实施例示出的利用电弧特征信号确定电极是否产生共振的流程图，对于步骤S102，包括有如下步骤：
步骤S201、基于预设采样周期得到的所述电弧特征信号，将所述电弧特征信号由时域信号转换为频域信号；
步骤S202、针对所述频域信号，利用预设统计周期进行标准差计算；
步骤S203、基于标准差大于或等于标准差阈值时对应所述统计周期的所述频域信号，确定是否满足预设共振变化规律，若是，则确定出电极产生共振。
对于上述方案，有如下实施应用说明，可以以20ms为采样周期，对电弧特征信号进行采样，得到的电弧特征信号是时域信号形式，可通过傅里叶变换等方式，将电弧特征信号由时域信号转换为频域信号。对于统计周期，其用于进行标准差计算，一个统计周期内应包括多个统计数据，如可以以100ms作为一个统计周期，在以20ms为采样周期时，一个统计周期中包括5个统计数据，对每个统计周期内转换出的频域信号进行标准差计算，各统计周期对应的标准差，其可反映各统计周期内转换出的频域信号的离散程度。利用标准差阈值，在标准差大于或者等于标准差阈值时，对应统计周期的频域信号离散程度较大，频域方面体现为增强，存在出现共振情况的可能，因而，基于标准差大于或等于预设阈值时对应统计周期的频域信号，可预设共振变化规律，如频率在预设区间范围内(如包括但限于1.1-3HZ区间范围)规律变化时，确定出电极产生共振。
对于上述的标准差阈值，针对各个统计周期的标准差，在一个实施例中，可以根据事先试验数据统计得到一个统一的标准差阈值。
在另一个实施例中，所述方法还包括：获取所述统计周期的所述频域信号的数值平均值，将所述数值平均值乘以预设比例系数，得到所述标准差阈值。在实际应用中，上述预设比例系数包括但不限于50％等等，通过该实施例，每个统计周期下具有各自的标准差阈值，各统计周期下对应的标准差阈值标准可能不同，体现出差异性匹配，有助于更好的匹配各统计周期下的标准差，进而有助于后续基于标准差大于或等于标准差阈值，得到的对应统计周期频域信号更为可靠。
步骤S103、若判断出电极产生共振，则通过预设消振处理策略对电极进行消除共振控制。
预设的消振处理策略用于消除电极的侧向方向共振，来避免电极因共振折断。
在一个实施例中，所述若判断出电极产生共振，则通过预设消振处理策略对电极进行控制，包括：
若判断出电极产生共振，增大调整电极阻抗设定值，和/或，增大调整电极升降速度。
具体的，在实际应用中，当某相电极被确定出产生共振时，可以增大调整该相电极阻抗设定值为原有值的预设倍数，该预设倍数可以包括但不限于增大1.2倍。在实际应用中，冶炼炉产品中，电极通过液压控制升降，当某相电极被确定出产生共振时，增大调整该相电极液压升降速度控制参数，具体包括但不限于增大1.3倍。
对于以增大的方式来调整电极阻抗设定值和电极升降速度，有如下进一步说明：在确定出电极产生共振时，可以通过改变阻抗和液压系统参数使电极脱离共振，但阻抗应采取增大的方式，因为减小阻抗电流相应增大，会造成系统更大的冲击，同时，可能引发过流跳闸并损害冶炼炉的变压器。对应电极升降速度的控制参数也应增大控制，因为减小液压系统参数将使系统控制信号输出幅度降低，导致电极升降速度变慢，不利于迅速脱离共振。
在一个实施例中，所述方法还包括：
在通过所述预设消振处理策略对电极进行消除共振控制后，利用所述电弧特征信号确定电极共振是否消除，若消除，则将电极控制参数恢复至正常状态。
具体的，在通过所述预设消振处理策略对电极进行消除共振控制后，通过电弧特征信号验证确定电极共振是否消除，即电弧特征信号不能表征电极产生共振时，判断出电极共振消除。在确定出电极共振消除后，将电极控制参数恢复至正常冶炼状态下的控制参数，如将上述的电极阻抗设定值、电极升降速度控制参数恢复至正常状态。
请参阅图3，图3是根据一示例性实施例示出的一种冶炼过程电极防共振折断控制处理装置的框图示意图，该冶炼过程电极防共振折断控制处理装置3包括：
获取模块301，用于获取冶炼过程的电弧特征信号；
判断模块302，用于利用所述电弧特征信号判断电极是否产生共振；
控制模块303，用于若判断出电极产生共振，则通过预设消振处理策略对电极进行消除共振控制。
进一步地，所述电弧特征信号包括：电弧电流信号、和/或、电弧噪声信号。
进一步地，判断模块302具体用于：
基于预设采样周期得到的所述电弧特征信号，将所述电弧特征信号由时域信号转换为频域信号；
针对所述频域信号，利用预设统计周期进行标准差计算；
基于标准差大于或等于预设阈值时对应所述统计周期的所述频域信号，确定是否满足预设共振变化规律，若是，则确定出电极产生共振。
进一步地，该冶炼过程电极防共振折断控制处理装置3还包括：
标准差阈值得到模块，用于获取所述统计周期的所述频域信号的数值平均值，将所述数值平均值乘以预设比例系数，得到所述标准差阈值。
进一步地，控制模块303具体用于：
若判断出电极产生共振，增大调整电极阻抗设定值，和/或，增大调整电极升降速度。
进一步地，该冶炼过程电极防共振折断控制处理装置3还包括：
恢复模块，用于在通过所述预设消振处理策略对电极进行消除共振控制后，利用所述电弧特征信号确定电极共振是否消除，若消除，则将电极控制参数恢复至正常状态。
关于上述实施例中的冶炼过程电极防共振折断控制处理装置3，其中各个模块执行操作的具体方式已经在上述相关方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。
请参阅图4，图4是根据一示例性实施例示出的一种冶炼炉的框图示意图，该冶炼炉4包括：
存储器401，其上存储有可执行程序；
处理器402，用于执行所述存储器401中的所述可执行程序，以实现上述任一项所述方法的步骤。
进一步地，所述冶炼炉4配置有电弧电流检测装置403、和/或、电弧噪音检测装置404。
在实际应用中，电弧电流检测装置403可以包括但不限于罗氏线圈或互感器，来检测电弧电流。电弧噪音检测装置404可以包括但不限于声呐音频检测装置，来检测电弧噪声。
关于上述实施例中的冶炼炉4，其处理器402执行存储器401中程序的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。
可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。
需要说明的是，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”、“多”的含义是指至少两个。
应该理解，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者可能同时存在居中元件；当一个元件被称为“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件,此外，这里使用的“连接”可以包括无线连接；使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为：表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
应当理解，本申请的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
此外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (9)

1.一种冶炼过程电极防共振折断控制处理方法，其特征在于，所述方法包括：
获取冶炼过程的电弧特征信号；
利用所述电弧特征信号判断电极是否产生共振；
若判断出电极产生共振，则通过预设消振处理策略对电极进行消除共振控制。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电弧特征信号包括：电弧电流信号、和/或、电弧噪声信号。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述利用所述电弧特征信号确定电极是否产生共振，包括：
基于预设采样周期得到的所述电弧特征信号，将所述电弧特征信号由时域信号转换为频域信号；
针对所述频域信号，利用预设统计周期进行标准差计算；
基于标准差大于或等于标准差阈值时对应所述统计周期的所述频域信号，确定是否满足预设共振变化规律，若是，则确定出电极产生共振。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
获取所述统计周期的所述频域信号的数值平均值，将所述数值平均值乘以预设比例系数，得到所述标准差阈值。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述若判断出电极产生共振，则通过预设消振处理策略对电极进行控制，包括：
若判断出电极产生共振，增大调整电极阻抗设定值，和/或，增大调整电极升降速度。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在通过所述预设消振处理策略对电极进行消除共振控制后，利用所述电弧特征信号确定电极共振是否消除，若消除，则将电极控制参数恢复至正常状态。
7.一种冶炼过程电极防共振折断控制处理装置，其特征在于，所述装置包括：
获取模块，用于获取冶炼过程的电弧特征信号；
判断模块，用于利用所述电弧特征信号判断电极是否产生共振；
控制模块，用于若判断出电极产生共振，则通过预设消振处理策略对电极进行消除共振控制。
8.一种冶炼炉，其特征在于，包括：
存储器，其上存储有可执行程序；
处理器，用于执行所述存储器中的所述可执行程序，以实现权利要求1-6中任一项所述方法的步骤。
9.根据权利要求8所述的冶炼炉，其特征在于，所述冶炼炉配置有电弧电流检测装置、和/或、电弧噪音检测装置。
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