用于电渣重熔设备中实现渣阻摆幅控制的装置及控制方法与流程

本发明属于电渣重熔设备，用于电渣重熔的电压摆幅、渣阻摆幅控制，尤其是涉及用于电渣重熔设备中实现渣阻摆幅控制的装置及控制方法。

背景技术：

1、电渣冶金是利用电流通过液态熔渣产生电阻热用以精炼金属的一种特种熔炼方法；它是一项跨学科、跨行业的技术，用于重熔精炼时称为电渣重熔；用于铸造时称作电渣熔铸；用于焊接时称做电渣焊；用于制备复合材料时称做电渣复合；用于铸锭加热补缩时称为电渣热封顶；用于连续铸钢之中间罐的中间罐电渣加热，将熔融钢水浇入水冷结晶器，经过导电状态的熔渣渣洗的电渣浇铸，在耐火材料炉衬的炉体内，利用电渣过程，熔化金属使之合金化，制获得优质合金钢钢水供铸造的有衬电渣炉熔炼，将有衬电渣炉与离心铸造相结合的电渣离心浇铸，在感应炉内(钢液上面)制造电渣过程，活化炉渣，强化脱硫，发展形成了感应电渣炉，进一步与离心浇铸相结合形成感应电渣离心浇铸；电渣冶金一般通称为电渣重熔，是利用炉渣作为电阻和提纯剂，熔渣和钢液的精炼及钢锭结晶都在一个水冷结晶器中进行从而可控制钢锭结晶的一种冶金方法，其产品具有纯净度高、力学性能和使用性能好、金属纯净、组织致密、成分均匀、成型良好、表面光洁、使用性能优异。因此在国民经济的许多重要领域用于生产高端产品或关键部件；电渣钢在高端工具、航空航天、高铁、造船、军工领域有非常重要的用途。

2、目前国外有三家公司提供电渣炉设备两家是欧洲的ald和inteco，另一家是美国的consac；国产电渣炉经过多年的发展在机械设备部分和控制系统部分的水平已追上了国外设备，唯有电源部分有一定的差别，只有电源和控制系统紧密结合才能统一，发挥设备的良好性能。目前国产和国外的电渣炉的电源采用的原理都是可控饱和电抗器调整二次电压，俗称为磁性调压变压器。其中欧洲两家电渣炉设备采用德国munk电源、munk电源已禁止向中国电渣炉制造厂家出口，consac处于对市场的保护也禁止给国内电渣炉制造厂家提供电源技术，所以国产电渣炉设备唯有突破电源技术才能和国外产品媲美，也才能生产出高品质钢材。本申请文件的发明人在研究中发现：国产磁性调压变压器目前的控制精度和输出响应时间与国外相比有一定差距，这就导致在采用国产装备生产一些高端电渣钢有一定的困难，现有的大功率晶闸管应用已非常成熟，具有控制精度高无输出滞后等特点。为此，本申请发明人对此结构进行了改良；采用此发明的电源可以完全替代单相磁性调压变压器即可控饱和电抗器调压变压器，在该电源下才能瞬间输出稳定的电流和电压、控制软件实时计算出实际设定渣阻，实现电渣重熔的电压摆幅、渣阻摆幅控制。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供用于电渣重熔设备中实现渣阻摆幅控制的装置及使用方法，采用大功率晶闸管替代单相磁性调压变压器，即可控饱和电抗器调压变压器，在该电源下才能瞬间输出稳定的电流和电压、控制软件实时计算出实际设定渣阻，实现电渣重熔的电压摆幅、渣阻摆幅控制。

2、为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：用于电渣重熔设备中实现渣阻摆幅控制的装置，包括主变压器和重熔炉，还包括触发单元、同步信号隔离、可控硅、plc、信号隔离检测，所述触发单元与所述同步信号隔离和plc相连并与所述可控硅控制极相连，所述可控硅的电流输入回路与所述主变压器相连、可控硅的电流输出回路与所述重熔炉相连，所述信号隔离检测用于检测所述重熔炉内的信号并传输至所述plc和触发单元。

3、所述信号隔离检测包括保护信号和检测信号，所述保护信号、检测信号分别与所述plc和触发单元连接。

4、所述可控硅为多个且串联。

5、所述同步信号隔离、信号隔离检测分别为同步信号发生器和信号隔离器。

6、还包括中压变压器，所述重熔炉、可控硅分别与所述中压变压器相连，所述信号隔离器与所述中压变压器相连。

7、用于电渣重熔设备中实现渣阻摆幅控制的装置及控制方法，包括上位机，所述上位机与所述plc相连，所述上位机内部安装有asesrhmi软件，所述asesrhm与所述plc通讯完成摆幅算法控制；具体包括如下步骤：

8、设定渣阻摆幅值，设定摆幅值和重熔炉实际渣阻摆幅值，并与所述设定渣阻摆幅值比较计算出偏差；

9、根据计算出的摆幅偏差再计算出电压设定值偏差，并计算出需要电压设定值的偏差、该偏差和电压初始值计算电压给定；

10、根据计算出需要电压设定值的偏差、该偏差和电压初始值计算电压给定电压给定和检测电压反馈值比较，计算出触发单元的电压设定值；

11、触发单元控制可控硅输出最终炉口电压，检测炉口电压和电流计算实际渣阻，计算渣阻摆幅，计算摆幅差值，驱动电极实现电极在渣液中的插入深度实现摆幅设定值。

12、本发明与现有技术相比具有以下优点：

13、本发明提供的用于电渣重熔设备中实现渣阻摆幅控制的装置及控制方法，电压摆幅控制系统采取两个闭环控制方式：一个是摆幅控制闭环，其目的是维持电极在渣中稳定的浸入深度，稳定的浸入深度能得到好的钢锭表面质量，并根据冶炼工艺要求asesrhmi期望摆幅设置到plc，plc程序通过算法计算出实际电压摆幅和设定摆幅比较后计算出需要叠加的电压，并和初始电压加权后计算出设定电压；另一个是电压控制闭环，通过设定电压和实际电压偏差计算后所得值输入到触发单元，经过触发单元as3223计算后控制可控硅的开度输出达到设定电压，并通过改变的电压去调整电极的插入深度从而维持一个稳定的冶炼过程，最终实现重熔炉的摆幅控制。

14、本发明使用电压摆幅来维持电极在渣中浅插入，实现渣耗最小化、电效率最大化，保持电极尖端均匀熔化，电极端部尽可能地“平坦”，钢锭内部结构最优；如浸入深度变化过大导致凝固过程中的热平衡被破坏，避免电极浸入深度较大的变化，最佳的钢锭表面质量；使得浮力最小并恒定，避免对称重传感器造成的影响。

技术特征：

1.用于电渣重熔设备中实现渣阻摆幅控制的装置，包括主变压器和重熔炉，其特征在于，还包括触发单元、同步信号隔离、可控硅、plc、信号隔离检测，所述触发单元与所述同步信号隔离和plc相连并与所述可控硅控制极相连，所述可控硅的电流输入回路与所述主变压器相连、可控硅的电流输出回路与所述重熔炉相连，所述信号隔离检测用于检测所述重熔炉内的信号并传输至所述plc和触发单元。

2.根据权利要求1所述的用于电渣重熔设备中实现渣阻摆幅控制的装置，其特征在于：所述信号隔离检测包括保护信号和检测信号，所述保护信号、检测信号分别与所述plc和触发单元连接。

3.根据权利要求1所述的用于电渣重熔设备中实现渣阻摆幅控制的装置，其特征在于：所述可控硅为多个且串联。

4.根据权利要求1所述的用于电渣重熔设备中实现渣阻摆幅控制的装置，其特征在于：所述同步信号隔离、信号隔离检测分别为同步信号发生器和信号隔离器。

5.根据权利要求1所述的用于电渣重熔设备中实现渣阻摆幅控制的装置及使用方法，其特征在于：还包括中压变压器，所述重熔炉、可控硅分别与所述中压变压器相连，所述信号隔离器与所述中压变压器相连。

6.根据权利要求1-5任一项所述的用于电渣重熔设备中实现渣阻摆幅控制的装置及控制方法，其特征在于：包括上位机，所述上位机与所述plc相连，所述上位机内部安装有asesrhmi软件，所述asesrhm与所述plc通讯完成摆幅算法控制；具体包括如下步骤：

技术总结
本发明公开的用于电渣重熔设备中实现渣阻摆幅控制的装置及控制方法，属于电渣重熔设备技术领域。电压摆幅控制系统采取两个闭环控制方式：一个是摆幅控制闭环，其目的是维持电极在渣中稳定的浸入深度，稳定的浸入深度能得到好的钢锭表面质量，并根据冶炼工艺要求期望摆幅设置到PLC，PLC程序通过算法计算出实际电压摆幅和设定摆幅比较后计算出需要叠加的电压，并和初始电压加权后计算出设定电压；另一个是电压控制闭环，通过设定电压和实际电压偏差计算后所得值输入到触发单元，经过触发单元计算后控制可控硅的开度输出达到设定电压，并通过改变的电压去调整电极的插入深度从而维持一个稳定的冶炼过程，实现重熔炉的摆幅控制。

技术研发人员：李洲山,李敬科,陈殿忠,于元山
受保护的技术使用者：西安澳新软件技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13