一種真空自耗電弧爐熔速自動(dòng)控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種真空自耗電弧爐熔速自動(dòng)控制系統(tǒng)，包括控制器、熔化速度測(cè)量系統(tǒng)、功率檢測(cè)單元、電極升降控制單元、電弧電流調(diào)節(jié)單元、與控制器相接且用于輸入熔化速度曲線和電流、電壓參數(shù)的HMI人機(jī)界面以及與控制器相接的告警單元。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝布設(shè)方便、投入成本低，將熔化速度直接作為給定量參與系統(tǒng)的控制，為系統(tǒng)的平穩(wěn)調(diào)節(jié)創(chuàng)造了條件，工作能夠準(zhǔn)確控制電極熔化速率，減少了鑄錠的內(nèi)部偏析，提高了一次成品率，降低了能源消耗。
【專利說(shuō)明】一種真空自耗電弧爐熔速自動(dòng)控制系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電弧爐冶金工業(yè)領(lǐng)域，尤其是涉及一種真空自耗電弧爐熔速自動(dòng)控制系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]真空自耗電弧熔煉控制中，電弧的燃燒控制，即自耗電極熔化速度的控制是熔煉過(guò)程的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，是提高鑄錠質(zhì)量的關(guān)鍵。合理的熔化速度可以減少甚至消除鑄錠的內(nèi)部偏析，提高一次成品率，大大降低能源消耗，節(jié)約材料。因此，準(zhǔn)確控制電極熔化速率，對(duì)保證鑄錠質(zhì)量、節(jié)約能源、安全生產(chǎn)和提高電弧爐生產(chǎn)效率都有十分重要的意義。
[0003]自耗電極熔化速度對(duì)象具有強(qiáng)耦合、非線性和大滯后的特性，難于建立其機(jī)理模型?，F(xiàn)有的真空自耗爐通常采用控制電弧電流間接開(kāi)環(huán)控制熔化速度，該參數(shù)不能作為給定直接體現(xiàn)在控制系統(tǒng)中，從而無(wú)法準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)需要的熔化速度，只能靠經(jīng)驗(yàn)來(lái)調(diào)節(jié)熔化電流。因而使得一次成品率比較低，往往需要二次或三次重熔，導(dǎo)致浪費(fèi)嚴(yán)重，加工成本增加。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種真空自耗電弧爐熔速自動(dòng)控制系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝布設(shè)方便、投入成本低，工作能夠準(zhǔn)確控制電極熔化速率，解決了現(xiàn)有真空自耗電弧爐控制系統(tǒng)控制精度不高、一次成品率低、能耗較高等問(wèn)題。
[0005]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種真空自耗電弧爐熔速自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于:包括控制器、熔化速度測(cè)量系統(tǒng)、功率檢測(cè)單元、電極升降控制單元、電弧電流調(diào)節(jié)單元、與控制器相接且用于輸入熔化速度曲線和電流、電壓參數(shù)的HMI人機(jī)界面以及與控制器相接的告警單元；所述熔化速度測(cè)量系統(tǒng)包括安裝在電極桿承重機(jī)構(gòu)上且用于實(shí)時(shí)測(cè)量當(dāng)前剩余電極重量的稱重傳感器、與稱重傳感器相接且用于對(duì)稱重?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行校正處理的信號(hào)校正電路、與信號(hào)校正電路相接的濾波電路和將所述當(dāng)前剩余電極重量信號(hào)轉(zhuǎn)換為電極熔化速度信號(hào)的信號(hào)轉(zhuǎn)換電路；所述功率檢測(cè)單元包括對(duì)串接在磁性調(diào)壓器與自耗電極間的短網(wǎng)中的電壓和電流分別進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)的電壓檢測(cè)單元和電流檢測(cè)單元、分別與電壓檢測(cè)單元和電流檢測(cè)單元相接的有功功率變換器以及將有功功率變換器輸出的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)的ΙΛ轉(zhuǎn)換電路；所述電極升降控制單元包括與控制器相接的變頻器和與變頻器相接的用于對(duì)自耗電極進(jìn)行升降控制的電機(jī)，所述電極桿承重機(jī)構(gòu)下方設(shè)置有將自耗電極卡住的卡箍，所述電極桿承重機(jī)構(gòu)上方設(shè)置有電極升降機(jī)構(gòu)，所述電機(jī)通過(guò)螺桿與所述電極升降機(jī)構(gòu)連接；所述電弧電流調(diào)節(jié)單元包括與控制器相接的放大電路、與放大電路相接的可控硅觸發(fā)電路和連接在可控硅觸發(fā)電路與通過(guò)調(diào)節(jié)電極電壓來(lái)調(diào)節(jié)電弧電流的磁性調(diào)壓器之間的雙向可控硅；所述信號(hào)轉(zhuǎn)換電路分別與濾波電路和控制器相接，所述I/V轉(zhuǎn)換電路分別與有功功率變換器和控制器相接。
[0006]上述一種真空自耗電弧爐熔速自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征是:所述控制器為可編程控制器PLC。
[0007]上述一種真空自耗電弧爐熔速自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征是:所述稱重傳感器的數(shù)量為2個(gè)。
[0008]上述一種真空自耗電弧爐熔速自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征是:所述有功功率變換器為美國(guó)MOOR公司生產(chǎn)的PWT型功率變送器。
[0009]上述一種真空自耗電弧爐熔速自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征是:還包括與信號(hào)轉(zhuǎn)換電路相接且用于記錄熔化速度曲線的無(wú)紙記錄儀。
[0010]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0011]1、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝布設(shè)方便、投入成本低；
[0012]2、減少了鑄錠的內(nèi)部偏析，提高了一次成品率，降低了能源消耗；
[0013]3、熔化速度直接作為給定量參與系統(tǒng)的控制，為系統(tǒng)的平穩(wěn)調(diào)節(jié)創(chuàng)造了條件，對(duì)穩(wěn)定電流并避免電弧電壓和電流之間的耦合關(guān)系有積極作用同時(shí)在一定程度上減弱了電弧電流變化引起熔速變化的滯后影響；
[0014]4、通過(guò)測(cè)量剩余的自耗電極重量來(lái)計(jì)算電極熔化速度，測(cè)量方便、計(jì)算精確，解決了電極熔化速度無(wú)法直接測(cè)量的難題。
[0015]下面通過(guò)附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1為本發(fā)明的電路原理框圖。
[0017]附圖標(biāo)記說(shuō)明:
[0018]I一控制器；2—稱重傳感器； 3—?目號(hào)校正電路；
[0019]4一濾波電路；5—信號(hào)轉(zhuǎn)換電路；6—磁性調(diào)壓器；
[0020]7一自耗電極；8 —電壓檢測(cè)單兀；9一電流檢測(cè)單兀；
[0021]10—有功功率變換器I ; 11一 I/V轉(zhuǎn)換電路；12—變頻器；
[0022]13 —電機(jī)；14一放大電路； 15—可控娃觸發(fā)電路；
[0023]16—雙向可控硅；17—ΗΜΙ人機(jī)界面；18—告警單元；
[0024]19 一無(wú)紙記錄儀。

【具體實(shí)施方式】
[0025]如圖1所示，本發(fā)明包括控制器1、熔化速度測(cè)量系統(tǒng)、功率檢測(cè)單元、電極升降控制單元、電弧電流調(diào)節(jié)單元、與控制器I相接且用于輸入熔化速度曲線和電流、電壓參數(shù)的HMI人機(jī)界面17以及與控制器I相接的告警單元18 ;所述熔化速度測(cè)量系統(tǒng)包括安裝在電極桿承重機(jī)構(gòu)上且用于實(shí)時(shí)測(cè)量當(dāng)前剩余電極重量的稱重傳感器2、與稱重傳感器2相接且用于對(duì)稱重?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行校正處理的信號(hào)校正電路3、與信號(hào)校正電路3相接的濾波電路4和將所述當(dāng)前剩余電極重量信號(hào)轉(zhuǎn)換為電極熔化速度信號(hào)的信號(hào)轉(zhuǎn)換電路5 ;所述功率檢測(cè)單元包括對(duì)串接在磁性調(diào)壓器6與自耗電極7間的短網(wǎng)中的電壓和電流分別進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)的電壓檢測(cè)單元8和電流檢測(cè)單元9、分別與電壓檢測(cè)單元8和電流檢測(cè)單元9相接的有功功率變換器10以及將有功功率變換器10輸出的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)的I/V轉(zhuǎn)換電路11 ;所述電極升降控制單元包括與控制器I相接的變頻器12和與變頻器12相接的用于對(duì)自耗電極7進(jìn)行升降控制的電機(jī)13，所述電極桿承重機(jī)構(gòu)下方設(shè)置有將自耗電極7卡住的卡箍，所述電極桿承重機(jī)構(gòu)上方設(shè)置有電極升降機(jī)構(gòu)，所述電機(jī)13通過(guò)螺桿與所述電極升降機(jī)構(gòu)連接；所述電弧電流調(diào)節(jié)單元包括與控制器I相接的放大電路14、與放大電路14相接的可控硅觸發(fā)電路15和連接在可控硅觸發(fā)電路15與通過(guò)調(diào)節(jié)電極電壓來(lái)調(diào)節(jié)電弧電流的磁性調(diào)壓器6之間的雙向可控硅16 ;所述信號(hào)轉(zhuǎn)換電路5分別與濾波電路4和控制器I相接，所述I/V轉(zhuǎn)換電路11分別與有功功率變換器10和控制器I相接。
[0026]本實(shí)施例中，所述控制器I為可編程控制器PLC。
[0027]本實(shí)施例中，所述稱重傳感器2的數(shù)量為2個(gè)。
[0028]本實(shí)施例中，所述有功功率變換器10為美國(guó)MOOR公司生產(chǎn)的PWT型功率變送器。
[0029]本實(shí)施例中，還包括與信號(hào)轉(zhuǎn)換電路5相接且用于記錄熔化速度曲線的無(wú)紙記錄儀19。
[0030]以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非對(duì)本發(fā)明作任何限制，凡是根據(jù)本發(fā)明技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變化，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種真空自耗電弧爐熔速自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于:包括控制器(I)、熔化速度測(cè)量系統(tǒng)、功率檢測(cè)單元、電極升降控制單元、電弧電流調(diào)節(jié)單元、與控制器(I)相接且用于輸入熔化速度曲線和電流、電壓參數(shù)的HMI人機(jī)界面(17)以及與控制器(I)相接的告警單元(18);所述熔化速度測(cè)量系統(tǒng)包括安裝在電極桿承重機(jī)構(gòu)上且用于實(shí)時(shí)測(cè)量當(dāng)前剩余電極重量的稱重傳感器(2)、與稱重傳感器(2)相接且用于對(duì)稱重?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行校正處理的信號(hào)校正電路(3)、與信號(hào)校正電路(3)相接的濾波電路(4)和將所述當(dāng)前剩余電極重量信號(hào)轉(zhuǎn)換為電極熔化速度信號(hào)的信號(hào)轉(zhuǎn)換電路(5);所述功率檢測(cè)單元包括對(duì)串接在磁性調(diào)壓器(6)與自耗電極(7)間的短網(wǎng)中的電壓和電流分別進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)的電壓檢測(cè)單元(8)和電流檢測(cè)單元(9)、分別與電壓檢測(cè)單元(8)和電流檢測(cè)單元(9)相接的有功功率變換器(10)以及將有功功率變換器(10 )輸出的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)的I/V轉(zhuǎn)換電路(11);所述電極升降控制單元包括與控制器(I)相接的變頻器(12)和與變頻器(12)相接的用于對(duì)自耗電極(7)進(jìn)行升降控制的電機(jī)(13)，所述電極桿承重機(jī)構(gòu)下方設(shè)置有將自耗電極(7)卡住的卡箍，所述電極桿承重機(jī)構(gòu)上方設(shè)置有電極升降機(jī)構(gòu)，所述電機(jī)(13)通過(guò)螺桿與所述電極升降機(jī)構(gòu)連接；所述電弧電流調(diào)節(jié)單元包括與控制器(I)相接的放大電路(14)、與放大電路(14)相接的可控硅觸發(fā)電路(15)和連接在可控硅觸發(fā)電路(15)與通過(guò)調(diào)節(jié)電極電壓來(lái)調(diào)節(jié)電弧電流的磁性調(diào)壓器(6)之間的雙向可控硅(16);所述信號(hào)轉(zhuǎn)換電路(5)分別與濾波電路(4)和控制器(I)相接，所述I/V轉(zhuǎn)換電路(11)分別與有功功率變換器(10)和控制器(I)相接。
2.按照權(quán)利要求1所述的一種真空自耗電弧爐熔速自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于:所述控制器(I)為可編程控制器PLC。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的一種真空自耗電弧爐熔速自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于:所述稱重傳感器(2)的數(shù)量為2個(gè)。
4.按照權(quán)利要求1或2所述的一種真空自耗電弧爐熔速自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于:所述有功功率變換器(10)為美國(guó)MOOR公司生產(chǎn)的PWT型功率變送器。
5.按照權(quán)利要求1或2所述的一種真空自耗電弧爐熔速自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于:還包括與信號(hào)轉(zhuǎn)換電路(5)相接且用于記錄熔化速度曲線的無(wú)紙記錄儀(19)。
【文檔編號(hào)】B22D23/10GK104439193SQ201310422223
【公開(kāi)日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2013年9月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月16日
【發(fā)明者】周曉麗 申請(qǐng)人:西安擴(kuò)力機(jī)電科技有限公司