專利名稱：一種單相電渣爐恒功率、恒熔速控制裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于電渣爐控制技術領域，尤其是涉及一種單相電渣爐恒功 率、恒熔速控制裝置。
背景技術：
隨著經濟建設及軍工、國防工業地不斷發展，要求冶金企業提供質優 價廉、精細優良且純凈度高的特種鋼材料。因此，冶金企業在工藝設備上 必須不斷地進行創新，并釆用現代化技術來實現其生產過程的精確、高效、 增產及降耗的目的。
電渣爐通過對特殊合金鋼、模具鋼、高速鋼、軸承鋼等進行重熔、渣 洗并結晶，能取得良好的純凈度以及組織細致均勻度的特種鋼材料，因而 電渣爐現已成為大型軍工廠、重機廠、造船廠、特殊鋼廠等用鑄件、鍛件 單位不可或缺的設備之一，但上述單位往往是電渣爐控制設備老化且技術 簡單的企業，因而各類消耗特別高電耗經常在一兩千度，實際電流電壓 不穩定、.波動大，因此達不到恒功率、恒熔速冶煉的目的，究其原因，主 要是控制系統不合理。
眾所周知，原材料消耗、人力資本消耗及能源消耗組成冶金企業三大 消耗成本，所以釆用新型控制技術以降低各項消耗指標，提高生產率，達 到鋼種的精細化，以滿足飛速發展的社會需求，乃當務之急。
現如今，全世界都沒有一個直接的、工業化的且投資費用少的對電渣 爐進行控制的設備，通常情況下，都是以間接方式即通過電極升降調節裝 置來控制電渣弧電流、電渣弧電壓，進而控制"煉鋼電渣弧"以達到煉鋼 的目的，上述控制方式實際是一種"模糊控制"，因而是否能控制到最佳 點或曲線取決因素就很多了，目前實際操作中一般是把上述眾多的影響因素均忽略或加權，僅控制其電流或電壓，故而控制往往不準確，能耗比較 高，甚至失控。

實用新型內容
本實用新型所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提 供一種單相電渣爐恒功率、恒熔速控制裝置，其結構簡單、投入費用特別 低且操作非常簡易，能有效解決現有電渣爐控制裝置的控制方式不合理且 達不到恒功率、恒熔速冶煉的實際問題。
為解決上述技術問題，本實用新型采用的技術方案是 一種單相電渣爐 恒功率、恒熔速控制裝置，其特征在于包括實時對串接在電渣爐變壓器 和電渣爐電極間的短網中的電流和電壓分別進行監測的電流監測單元和
電壓監測單元、實時對電渣爐水冷結晶器的重量進行監測的稱重傳感器、 實時對電渣爐水冷結晶器底部水箱中的水溫進行監測的溫度傳感器、與溫 度傳感器相接的溫控儀、控制系統、與控制系統相接的變頻器和由控制系 統進行控制的告警單元以及與控制系統相接的人機界面HMI;
所述控制系統為根據所述電流監測單元、電壓監測單元和稱重傳感器 實時所監測信號并結合通過人機界面HMI輸入的所述電渣爐的熔煉電壓值 和熔煉電流值，相應對電渣爐變壓器的變壓器調壓單元、告警單元以及通 過變頻器對電渣爐的電極升降調節機構分別進行模糊智能控制的控制器。
所述控制系統為PLC可編程控制器。
還包括分別與所述電流監測單元和電壓監測單元相接的無紙記錄儀。 所述電流監測單元包括對短網中的電流進行實時監測的電流互感器、
與電流互感器相接的單相電流變送器和串接在二者之間的實時電流表，所
述單相電流變送器接控制系統。
所述電壓監測單元包括對短網中的電壓進行實時監測的單相電壓變
送器和并接在單相電壓變送器信號輸入端上的電壓表，所述單相電壓變送
器接控制系統。所述變頻器的數量為兩個，兩個變頻器均為對電極升降調節機構進行 變頻控制的慢速升降變頻器且二者相接后布設在變頻柜內。
所述控制系統、無紙記錄儀和溫控儀均布設在操作臺上。 所述稱重傳感器的數量為三個且均安裝在所述底部水箱底部。 本實用新型與現有技術相比具有以下優點1、結構簡單、安裝方便 且投入費用特別低。2、操作非常簡易、調試簡單且使用效果好、工作可 靠，通過設置在控制柜上的人機界面麗I將冶煉設定電流、冶煉設定電壓 輸到PLC可編程控制器中，同時結合溫控儀和稱重傳感器兩個監控系統，
最終經PLC可編程控制器對變壓器調壓單元、告警單元以及通過變頻器對
電渣爐的電極升降調節機構分別進行模糊智能控制后，使得電渣爐煉鋼冶 煉自動起弧且調節面寬、冶煉起弧平穩，最終達到恒功率、恒熔速冶煉的
目的。3、設計合理，電渣爐節能降耗、提高勞動生產率和達到鋼種組織
精細致密的關鍵是控制好電極坯的均勻熔化、渣洗和結晶的平橫與速度， 本實用新型能對電極坯的均勻熔化、渣洗和結晶的平橫與速度進行準確控 制，具體是電渣爐所提供的熔煉電流通過高電阻渣池產生的熱量將電極末 端熔化，并且在此過程中，金屬熔滴與高溫、高堿度的熔渣充分接觸、渣
洗，產生強烈的冶金反應，并在水冷結晶器內結晶使金屬得到精煉。4、 本實用新型實用價值高、節能，能很快滿足工藝實踐要求，進而提高勞動 生產率，達到降低消耗及其它費用的目的。綜上所述，本實用新型結構簡 單、投入費用特別低且搡作非常簡易，能有效解決現有電渣爐控制裝置的 控制方式不合理且達不到恒功率、恒熔速冶煉的實際問題。
下面通過附圖和實施例，對本實用新型的技術方案做進一步的詳細描述。


圖l為本實用新型的電路原理圖。 附圖標記說明
l一電渣爐變壓器； 2 —電渣爐電極； 3—短網；4- l一電流互感器；
5- l—單相電壓變送器; 7—稱重傳感器； IO—變頻器； 13—變壓器調壓單元；
4- 2 —實時電流表;
5- 2 —電壓表；
8 —溫度傳感器； ll一人機界面HMI 14一告警單元；
4-3—單相電流變送器;
6 —電渣爐水冷結晶器;
9一控制系統；
12 —溫控儀；
15 —高壓供電回路；
16 —電極升降調節機構；17—無紙記錄儀； 18—操作臺； 19一變頻柜。
具體實施方式
如圖1所示，本實用新型包括實時對串接在電渣爐變壓器1和電渣爐 電極2間的短網3中的電流和電壓分別進行監測的電流監測單元和電壓監 測單元、實時對電渣爐水冷結晶器6的重量進行監測的稱重傳感器7、實 時對電渣爐水冷結晶器6底部水箱中的水溫進行監測的溫度傳感器8、與 溫度傳感器8相接的溫控儀12、控制系統9、與控制系統9相接的變頻器 10、由控制系統9進行控制的告警單元14以及與控制系統9相接的人機 界面HMIll。另外，本實用新型還包括分別與所述電流監測單元和電壓監 測單元相接的無紙記錄儀17。本實施例中，所述控制系統9、無紙記錄儀 17和溫控儀12均布設在操作臺18上。所述稱重傳感器7的數量為三個且 均安裝在所述底部水箱底部。
所述控制系統9為根據所述電流監測單元、電壓監測單元和稱重傳感 器7實時所監測信號并結合通過人機界面HMI11輸入的所述電渣爐的熔煉 電壓值和熔煉電流值，相應對電渣爐變壓器1的變壓器調壓單元13、告警 單元14以及通過變頻器IO對電渣爐的電極升降調節機構16分別進行模 糊智能控制的控制器。本實施例中，所述控制系統9為PLC可編程控制器。 所述變頻器10的數量為兩個，兩個變頻器10均為對電極升降調節機構16 進行變頻控制的慢速升降變頻器且二者相接后布設在變頻柜19內。
所述電流監測單元包括對短網3中的電流進行實時監測的電流互感器4-1 (即電流互感器TA)、與電流互感器4-1相接的單相電流變送器4-3 (即電流變送器Ua)和串接在二者之間的實時電流表4-2，所述單相電流 變送器4-3接控制系統9。同時，電流互感器4-1相接的單相電流變送器 4-3之間還串接有電流繼電器KA。具體而言，電流互感器4-1實時對短網 3中的電流進行監測并將所監測的電流信號依次經實時電流表4-2和電流 繼電器KA后傳至單相電流變送器4-3，單相電流變送器4-3再將經其處理 后的電流信號分別傳送至控制系統9和無紙記錄儀17。
所述電壓監測單元包括對短網3中的電壓進行實時監測的單相電壓變 送器5-1 (即電壓互感器Uv)和并接在單相電壓變送器5-l信號輸入端上 的電壓表5-2,所述單相電壓變送器5-1接控制系統9。具體而言，單相 電壓變送器5-l實時對短網3中的電壓進行監測，并將所監測的電壓信號 分別傳送至控制系統9和無紙記錄儀17。
本實用新型的工作過程是在電渣爐重熔過程中，通過所述電流監測 單元和電壓監測單元實時對短網3中的電壓和電流進行監測，并且同步將 所監測到的電流和電壓信號分別傳送至PLC可編程控制器和無紙記錄儀 17;同時，通過稱重傳感器7實時對電渣爐水冷結晶器6的重量進行監測 并將所監測信號同步傳至PLC可編程控制器，且通過溫度傳感器8實時對 電渣爐水冷結晶器6底部水箱中的水溫進行監測并將所監測信號同步傳至 溫控儀12。所述PLC可編程控制器根據所述電流監測單元和電壓監測單元 實時所監測信號，并結合通過人機界面麗Ill輸入的所述電渣爐的熔煉電 壓值和熔煉電流值，相應對電渣爐變壓器1的變壓器調壓單元13以及通 過變頻器IO對電渣爐的電極升降調節機構16分別進行模糊智能控制；同 時，所述PLC可編程控制器對稱重傳感器7實時所監測重量信號進行分析 判斷，當經監測發現電渣爐水冷結晶器6的重量超過預先設定的門限值時， PLC可編程控制器控制告警單元14進行報警提示。另外，溫控儀12相應 對溫度傳感器8實時所監測的溫度信號進行分析判斷，當經監測發現電渣 爐水冷結晶器6底部水箱中的水溫超過預先設定的門限值時，溫控儀12則自動控制其自帶的報警單元進行報警提示。
綜上所述，本實用新型通過控制所述電渣爐的冶煉功率(即冶煉電流 和冶煉電壓)來達到控制熔化過程的目的，通過對電渣爐水冷結晶器6底 部水箱中的水溫進行監測達到監控結晶過程的目的，同時通過稱重來達到 對熔化速度進行監控的目的，從而達到電渣重熔出精品鋼的目的。
以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例，并非對本實用新型作任何限 制，凡是根據本實用新型技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、變更 以及等效結構變化，均仍屬于本實用新型技術方案的保護范圍內。
權利要求1.一種單相電渣爐恒功率、恒熔速控制裝置，其特征在于包括實時對串接在電渣爐變壓器(1)和電渣爐電極(2)間的短網(3)中的電流和電壓分別進行監測的電流監測單元和電壓監測單元、實時對電渣爐水冷結晶器(6)的重量進行監測的稱重傳感器(7)、實時對電渣爐水冷結晶器(6)底部水箱中的水溫進行監測的溫度傳感器(8)、與溫度傳感器(8)相接的溫控儀(12)、控制系統(9)、與控制系統(9)相接的變頻器(10)和由控制系統(9)進行控制的告警單元(14)以及與控制系統(9)相接的人機界面HMI(11)；所述控制系統(9)為根據所述電流監測單元、電壓監測單元和稱重傳感器(7)實時所監測信號并結合通過人機界面HMI(11)輸入的所述電渣爐的熔煉電壓值和熔煉電流值，相應對電渣爐變壓器(1)的變壓器調壓單元(13)、告警單元(14)以及通過變頻器(10)對電渣爐的電極升降調節機構(16)分別進行模糊智能控制的控制器。
2. 按照權利要求l所述的一種單相電渣爐恒功率、恒熔速控制裝置， 其特征在于所述控制系統(9)為PLC可編程控制器。
3. 按照權利要求l或2所述的一種單相電渣爐恒功率、恒熔速控制裝 置，其特征在于還包括分別與所述電流監測單元和電壓監測單元相接的 無紙記錄儀(17)。
4. 按照權利要求l或2所述的一種單相電渣爐恒功率、恒熔速控制裝 置，其特征在于所述電流監測單元包括對短網(3)中的電流進行實時 監測的電流互感器(4-1)、與電流互感器(4-1)相接的單相電流變送器(4-3)和串接在二者之間的實時電流表(4-2)，所述單相電流變送器(4-3) 接控制系統(9)。
5. 按照權利要求l或2所述的一種單相電渣爐恒功率、恒熔速控制裝 置，其特征在于所述電壓監測單元包括對短網(3)中的電壓進行實時 監測的單相電壓變送器(5-1)和并接在單相電壓變送器(5-1)信號輸入端上的電壓表(5-2),所述單相電壓變送器(5-1)接控制系統(9)。
6. 按照權利要求l或2所述的一種單相電渣爐恒功率、恒熔速控制裝 置，其特征在于所述變頻器(10)的數量為兩個，兩個變頻器(10)均 為對電極升降調節機構(16)進行變頻控制的慢速升降變頻器且二者相接 后布設在變頻柜(19)內。
7. 按照權利要求3所述的一種單相電渣爐恒功率、恒熔速控制裝置， 其特征在于所述控制系統(9)、無紙記錄儀(l7)和溫控儀(l2)均 布設在操作臺(18)上。
8. 按照權利要求l或2所述的一種單相電渣爐恒功率、恒熔速控制裝 置，其特征在于所述稱重傳感器(7)的數量為三個且均安裝在所述底 部水箱底部。
專利摘要本實用新型公開了一種單相電渣爐恒功率、恒熔速控制裝置，包括實時對短網中的電流和電壓進行監測的電流和電壓監測單元、實時對電渣爐水冷結晶器重量進行監測的稱重傳感器、實時對水冷結晶器底部水箱中水溫進行監測的溫度傳感器、與溫度傳感器相接的溫控儀、控制系統、變頻器、告警單元及與控制系統相接的人機界面HMI；控制系統為根據實時監測信號并結合通過HMI輸入的熔煉電壓值和電流值，相應對變壓器調壓單元、告警單元以及通過變頻器對電極升降調節機構分別進行模糊智能控制的控制器。本實用新型結構簡單、投入費用特別低且操作非常簡易，能有效解決現有電渣爐控制裝置的控制方式不合理且達不到恒功率、恒熔速冶煉的實際問題。
文檔編號C22B9/187GK201381356SQ200920032868
公開日2010年1月13日 申請日期2009年4月29日 優先權日2009年4月29日
發明者建 姚 申請人:西安重鑫電爐設備有限公司