UA62300A

UA62300A - A method for automatic regulating the electric mode of electroslag remelting furnace

Info

Publication number: UA62300A
Application number: UA2003021806A
Authority: UA
Inventors: Viktor Yevgrafovych Tsyganash
Original assignee: Donbaska State Machinery Const
Priority date: 2003-02-28
Filing date: 2003-02-28
Publication date: 2003-12-15

Abstract

A method for automatic regulating the electric mode of electroslag remelting furnace. Current and voltage in the furnace power circuit being measured with conversion thereof into signals proportional to the measured parameters, and delivery to the model of the power circuit. Thereafter, the signal characterizing the power is measured on the model. It is compared with the specified one and in the case of discordance the interelectrode gap being changed to eliminate the discordance . The input signal proportional to the current is converted to the frequency-modulated one. The inductance of the model is modified with the second signal proportional to the voltage, and from the signal characterizing the power of input signal, and is withdrawn from the output of the model, a constituent characterizing power deviation of the optimal value thereof being chosen. This constituent being detected using as reference signal proportional to current or voltage of the power circuit. An interelectrode gap is changed according to the chosen deviation up to elimination of discordance.

Description

Опис винаходуDescription of the invention

Винахід відноситься галузі техніки, а саме до машинобудування та металургії й може бути використаний при 2 переплавкі й електрошлаковому нагріванні деталей.The invention belongs to the field of engineering, namely to mechanical engineering and metallurgy and can be used in 2 remelting and electric slag heating of parts.

Відомі способи електрошлакового переплавлення (ЕШП), у яких оптимальний електричний режим у печі, тобто режим, при якому в піч надходить максимально припустима потужність, забезпечується підтримкою заданого максимального значення напруги (струму) у період переплавлення, а також завданням і підтримкою активного опору шлакової ванни. При стабільних технологічних параметрах ЕШП основними параметрами 710 процесу, відповідальними за якість злитка, є швидкість плавки та положення електрода у ванні (заглиблення та міжелектродний проміжок). Ступінь стабільності цих параметрів на заданому технологічному інтервалі і є критерієм оцінки якості роботи системи автоматичного регулювання. Основними недоліками існуючих систем автоматичного регулювання, у тому числі і систем із двома регулюючими каналами, є труднощі виміру параметрів регулювання, невикористання для керування процесом безпосередніх параметрів, наприклад, 72 відхилень потужності від оптимального режиму ЕШП. Це обумовлює зниження продуктивності печі та якості одержуваного металу.Known methods of electric slag remelting (ESP), in which the optimal electrical mode in the furnace, that is, the mode in which the maximum permissible power enters the furnace, is ensured by maintaining the specified maximum value of voltage (current) during the remelting period, as well as by setting and maintaining the active resistance of the slag bath . With stable technological parameters of the EES, the main process parameters 710 responsible for the quality of the ingot are the speed of melting and the position of the electrode in the bath (recess and inter-electrode gap). The degree of stability of these parameters at a given technological interval is a criterion for evaluating the quality of the automatic regulation system. The main disadvantages of existing automatic control systems, including systems with two control channels, are the difficulty of measuring control parameters, failure to use direct parameters for process control, for example, 72 deviations of power from the optimal EES mode. This leads to a decrease in the productivity of the furnace and the quality of the metal obtained.

Найбільш близьким по технічній сутності до пропонованого є спосіб автоматичного регулювання електричного режиму ЕШП на основі двоканального регулятора типу АРШМ-Т (1 с. 334-338) . Найчастіше при його використанні вимірюють напругу та струм у силовому ланцюзі ЕШП, перетворюють їх у сигнали пропорційні обмірюваним параметрам і подають їх в блок датчиків активного опору (модель). Іноді для одержання більш високої точності при визначенні опору розраховують потужності, знаходять неузгодженість і змінюють між електродний проміжок до усунення неузгодженості. Т (1 с. 328-329)The closest in terms of technical essence to the proposed one is the method of automatic regulation of the electrical mode of the electronic control system based on a two-channel regulator of the ARSHM-T type (1 p. 334-338). Most often, when using it, the voltage and current in the power circuit of the electronic control unit are measured, converted into signals proportional to the measured parameters and fed to the active resistance sensor unit (model). Sometimes, in order to obtain higher accuracy when determining the resistance, the power is calculated, the mismatch is found, and the gap between the electrodes is changed to eliminate the mismatch. T (1 p. 328-329)

В основу винаходу поставлена задача збільшення продуктивності печі шляхом підвищення коефіцієнта використання потужності джерела живлення.The invention is based on the task of increasing the productivity of the furnace by increasing the power utilization factor of the power source.

Для вирішення цієї задачі в способі автоматичного регулювання електричного режиму печі електрошлакового « переплавлення, при якому вимірюють напругу та струм у силовому ланцюзі ЕШП, перетворюють їх у сигнали, пропорційні обмірюваним параметрам, і подають на модель силового контуру, після чого вимірюють на моделі сигнал, що характеризує потужність, порівнюють його з заданим і при наявності неузгодженості змінюють міжелектродний проміжок до усунення неузгодженості, вхідний сигнал, пропорційний току, перетворюють у о частотно-модульований, змінюють індуктивність моделі другим сигналом, пропорційним напрузі, а із сигналу що «3 характеризує потужність вхідних сигналів і знімається з виходу моделі, виділяють складову, що характеризує відхилення потужності від її оптимального значення, детектують цю складову, використовуючи в якості опорного о сигнал, пропорційний току чи напрузі силового ланцюга, та по виділеному відхиленню змінюють міжелектродний су проміжок до усунення неузгодженості. 3о Така технічна реалізація запропонованого способу дозволяє стабілізувати електричний режим печі не тільки ее, з урахуванням змін активного опору міжелектродного проміжку, але і з урахуванням зміни індуктивності струмопідводу, що сприятливо позначається на якості злитка. Ведення плавки по безпосередньому параметрі процесу - відхиленню потужності від її оптимального значення дозволяє збільшити продуктивність печі. «To solve this problem, in the method of automatic regulation of the electric mode of the electroslag remelting furnace, in which the voltage and current are measured in the power circuit of the ESHP, they are converted into signals proportional to the measured parameters, and fed to the model of the power circuit, after which the signal is measured on the model, which characterizes the power, compare it with the specified one and, in the presence of a mismatch, change the interelectrode gap to eliminate the mismatch, the input signal proportional to the current is converted into a frequency-modulated one, the inductance of the model is changed with a second signal proportional to the voltage, and from the signal that "3 characterizes the power of the input signals and removed from the output of the model, isolate the component that characterizes the deviation of the power from its optimal value, detect this component, using a signal proportional to the current or voltage of the power circuit as a reference, and according to the selected deviation, change the inter-electrode gap until the mismatch is eliminated. 3o This technical implementation of the proposed method allows to stabilize the electrical mode of the furnace not only taking into account changes in the active resistance of the interelectrode gap, but also taking into account changes in the inductance of the current lead, which favorably affects the quality of the ingot. Conducting melting according to the direct parameter of the process - the deviation of power from its optimal value allows to increase the productivity of the furnace. "

На фіг.1 представлена структурна схема, що реалізує пропонований спосіб автоматичного регулювання З 50 електричного режиму печі ЕШП; на фіг. 2 - схема моделі, використовуваної для визначення зсувів потужності, що с виникають по ходу процесу переплавлення.Fig. 1 shows a structural diagram that implements the proposed method of automatic regulation of the electrical mode of the ESHP furnace with 50; in fig. 2 - diagram of the model used to determine power shifts that occur during the remelting process.

Із» До джерела 1 живлення (фіг.1) підключене навантаження 2 у виді силового активно-індуктивного ланцюга.From" Load 2 in the form of a power active-inductive circuit is connected to power source 1 (Fig. 1).

Датчики напруги З і струму 4 силового ланцюга підключені до входів моделі 5 силового контуру. Оскільки напруга в силовому ланцюзі випереджає струм, то воно подається на модель 5 через фазозрушуючий ланцюжок (нормалізатор) 6. Останній застосовується для завдання фазового зрушення й амплітудного значення сигналу б по напрузі такої величини, щоб при оптимальному режимі роботи ЕШП на входи моделі подавалися однакові ка вхідні сигнали. Вихід моделі через фазочутливий випрямлювач 7 з фільтром, підсилювач 8 і привод 9 зв'язаний з оплавлюваним електродом. При такій реалізації відбувається регулювання міжелектродного проміжку зміною о швидкості подачі електрода в залежності від відхилення потужності від оптимального її значення. Усе це о 20 відбувається в рамках обраного режиму, що задається за допомогою блоку 10 завдання напруги.Sensors of voltage C and current 4 of the power circuit are connected to the inputs of the model 5 of the power circuit. Since the voltage in the power circuit is ahead of the current, it is fed to model 5 through the phase-shifting chain (normalizer) 6. The latter is used to determine the phase shift and amplitude value of the signal b according to the voltage of such a value that, in the optimal mode of operation of the electronic control unit, the inputs of the model are supplied with the same input signals. The output of the model through the phase-sensitive rectifier 7 with a filter, the amplifier 8 and the drive 9 is connected to the melting electrode. With this implementation, the inter-electrode gap is adjusted by changing the electrode feed rate depending on the deviation of the power from its optimal value. All this at 20 takes place within the framework of the selected mode, which is set with the help of block 10 of the voltage task.

У моделі (фіг.2) умовно можна виділити два вхідні ланцюги, коливальний контур і ланцюги керування. с Перший вхідний ланцюг представляє керований генератор 11 синусоїдальних коливань, вихід якого гальванічне зв'язаний з коливальним контуром через потенціометр 12. Другий вхідний ланцюг складається з зустрічне включених вхідних обмоток 13 індуктивності, намотаних на магнітопроводи 14 і 15. Коливальний контур 16 52 представляє фільтр, що стежить, з індуктивності якого знімається сигнал на підсилювач 17. Для збільшення в. добротності коливального контуру застосований позитивний зворотний зв'язок. Його величина може регулюватися за допомогою резистора 18. Перший ланцюг 19 керування служить для вибору несучої частоти керованого генератора, а другий ланцюг 20 керування - для настроювання коливального контуру в резонанс із цією частотою. Вихід підсилювача 17 є виходом моделі. 60 Пропоноване технічне рішення можна охарактеризувати наступною послідовністю дій. Допустимо, електричний режим у печі оптимальний і навантаження близьке до максимально припустимого. Тоді керований коливальний контур 16 знаходиться в резонансному режимі, якщо фазозрушуючий ланцюг нормалізатора 6 настроєний таким чином, що сигнал, що надходить на вхід моделі для напруги, однаковий по амплітуді та фазі із сигналом, що надходить на вхід моделі для струму. При цьому сигнал, що знімається з виходу моделі містить, бо тільки несучу частоту і не містить низькочастотних складових вхідних сигналів. Його амплітуда максимальна.In the model (Fig. 2), two input circuits, an oscillating circuit and control circuits can be conventionally distinguished. c The first input circuit represents a controlled generator 11 of sinusoidal oscillations, the output of which is galvanically connected to the oscillating circuit through a potentiometer 12. The second input circuit consists of oppositely connected input windings 13 of inductance wound on magnetic conductors 14 and 15. The oscillating circuit 16 52 represents a filter, which monitors, from the inductance of which the signal is removed to the amplifier 17. To increase in. positive feedback is applied to the Q-factor of the oscillating circuit. Its value can be adjusted using a resistor 18. The first control circuit 19 serves to select the carrier frequency of the controlled generator, and the second control circuit 20 is used to set the oscillating circuit into resonance with this frequency. The output of the amplifier 17 is the output of the model. 60 The proposed technical solution can be characterized by the following sequence of actions. Let's say that the electrical mode in the furnace is optimal and the load is close to the maximum permissible. Then the controlled oscillating circuit 16 is in the resonant mode, if the phase-shifting circuit of the normalizer 6 is configured in such a way that the signal arriving at the input of the model for voltage is the same in amplitude and phase with the signal arriving at the input of the model for current. At the same time, the signal removed from the output of the model contains only the carrier frequency and does not contain low-frequency components of the input signals. Its amplitude is maximum.

Тому на виході детектора 7 після фільтрації сигнал, що характеризує відхилення від оптимального режиму, є відсутнім і швидкість переміщення електрода, що сплавляється, не міняється. При збереженні оптимального режиму так відбувається доти, поки амплітуда несучої частоти на виході моделі не виходить за межі Встановленого діапазону. У противному випадку блок 10 змінює напругу джерела 1 таким чином, щоб амплітуда несучої частоти на виході моделі знову ввійшла у встановлений діапазон.Therefore, at the output of the detector 7, after filtering, the signal characterizing the deviation from the optimal mode is absent and the speed of movement of the fused electrode does not change. When maintaining the optimal mode, this happens until the amplitude of the carrier frequency at the output of the model does not exceed the set range. Otherwise, block 10 changes the voltage of source 1 so that the amplitude of the carrier frequency at the output of the model again enters the set range.

Якщо в процесі роботи дестабілізуючі фактори приведуть до зміни активного чи індуктивного опору ланцюга струмопідводу, то це приведе до відхилення від оптимального електричного режиму та появи сигналу неузгодженості на виході детектора - фільтра 7. У результаті зміниться швидкість привода на таку величину, 7/0 щоб знову звести до нуля виниклу неузгодженість.If, during operation, destabilizing factors will lead to a change in the active or inductive resistance of the current supply circuit, then this will lead to a deviation from the optimal electrical mode and the appearance of a mismatch signal at the output of the detector - filter 7. As a result, the speed of the drive will change by such an amount, 7/0, that again reduce the resulting inconsistency to zero.

Література: 1. Автоматическое управление злектротермическими установками: Учебник для вузов/ А. М. Кручинин, К.М.Literature: 1. Automatic control of electrothermal installations: Textbook for universities/ A.M. Kruchinin, K.M.

Махмудов, Ю.М. Миронов и др.; Под ред. А.Д. Свечанского. - М.: Знергоатомиздат, 1990. - 416 с.Makhmudov, Yu.M. Mironov and others; Ed. HELL. Svechansky - M.: Znergoatomizdat, 1990. - 416 p.

Claims

19 Formula of the invention A method of automatic regulation of the electric mode of the electroslag remelting furnace, in which the current and voltage in the power circuit of the furnace are measured, they are converted into signals proportional to the measured parameters and fed to the model of the power circuit, after which the signal characterizing the power is measured on the model , compare it with the specified one and, in the presence of a mismatch, change the interelectrode gap to eliminate the mismatch, which differs in that the input signal proportional to the current is converted into a frequency-modulated one, the inductance of the model is changed with a second signal proportional to the voltage, and from the signal characterizing the power of the input signals and is removed from the output of the model, isolate the component that characterizes the deviation of the power from its optimal value, detect this component, using it as a reference signal proportional to the current or voltage of the power circuit, and according to the selected deviation, change the "interelectrode gap to eliminate uncoordinated hundred "c) "c) (ze) s (Se)

- and? (o) name) (95) («c) (42) 60 b5