本發(fā)明屬于有色金屬及高溫合金冶煉技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于電渣爐熔煉高溫合金的復(fù)合控制方法。

背景技術(shù)：

電渣爐是高溫合金精煉的必需設(shè)備。傳統(tǒng)的電渣爐控制方法較為單一，控制精度低，沒(méi)有針對(duì)熔煉過(guò)程的不同階段進(jìn)行精細(xì)控制；傳統(tǒng)的對(duì)自耗電極插入深度的控制采用電壓擺動(dòng)控制，運(yùn)算復(fù)雜，同時(shí)受電源波動(dòng)影響較大，會(huì)造成鑄錠成分不均勻，熔煉效率低等問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種用于電渣爐熔煉高溫合金的復(fù)合控制方法，針對(duì)電渣爐熔煉高溫合金工藝過(guò)程的起弧熔渣、穩(wěn)態(tài)熔煉和補(bǔ)縮三個(gè)不同階段，采用不同的控制方式和復(fù)合控制方法；具有控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制精度高的特點(diǎn)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種用于電渣爐熔煉高溫合金的復(fù)合控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

1）起弧熔渣

在起弧熔渣階段采用電阻控制和功率控制的復(fù)合控制方法，功率控制用于控制熔煉電源輸出從而控制電弧能量，利用電弧的能量將電渣熔化；電阻控制通過(guò)控制電弧電阻，使電弧保持合理的弧距，使熔渣過(guò)程穩(wěn)定高效；電弧的電阻值通過(guò)電流和電壓測(cè)量運(yùn)算而來(lái)，經(jīng)過(guò)與工藝設(shè)定的電阻參數(shù)比較后進(jìn)行控制運(yùn)算，最終控制電極進(jìn)給伺服控制器，實(shí)現(xiàn)對(duì)弧距的控制；

2）穩(wěn)態(tài)熔煉

在穩(wěn)態(tài)熔煉階段，采用熔速控制和渣擺控制的復(fù)合控制法；渣擺控制是通過(guò)對(duì)自耗電極與溶池間電渣液阻值的擺動(dòng)幅度進(jìn)行控制，使自耗電極插入電渣液的深度較精確的保持在最佳范圍，使熔池保持合理深度，保證鑄錠成分均勻，提高鑄錠品質(zhì)；

3）補(bǔ)縮

在補(bǔ)縮階段采用功率控制和渣阻控制的復(fù)合控制方法；補(bǔ)縮階段設(shè)定的功率參數(shù)隨補(bǔ)縮進(jìn)行而遞減，當(dāng)剩余電極重量小于工藝設(shè)定值時(shí)，補(bǔ)縮階段結(jié)束，系統(tǒng)自動(dòng)切斷電源，整個(gè)熔煉過(guò)程結(jié)束。

所述的渣擺控制，是通過(guò)對(duì)熔煉電源電壓、電流的測(cè)量運(yùn)算，得到電渣液阻值，電渣液阻值與工藝設(shè)定阻值相比較得到實(shí)際渣擺值，實(shí)際渣擺值與工藝設(shè)定的渣擺值比較后進(jìn)行控制運(yùn)算，最終控制電極進(jìn)給伺服控制器，控制自耗電極插入電渣液的插入深度。

本發(fā)明的有益效果是：

針對(duì)熔煉過(guò)程的不同工藝階段采用不同的控制方法，控制精度高；采用渣擺控制自耗電極的插入深度，運(yùn)算簡(jiǎn)單，受電源波動(dòng)影響小，有助于提高熔煉效率和鑄錠質(zhì)量。

附圖說(shuō)明

圖1為渣阻和渣擺復(fù)合控制框圖，可以根據(jù)熔煉的不同階段來(lái)選擇選擇任一種控制方法。

圖2為熔速和功率復(fù)合控制框圖，熔速控制為外環(huán)，電源功率控制為內(nèi)環(huán)，可根據(jù)需要選擇單閉環(huán)功率控制或雙閉環(huán)熔速控制。

圖3為本發(fā)明的流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

參見(jiàn)圖1，圖2，一種用于電渣爐熔煉高溫合金的復(fù)合控制方法，針對(duì)電渣爐熔煉高溫合金工藝過(guò)程的起弧熔渣、穩(wěn)態(tài)熔煉和補(bǔ)縮三個(gè)不同階段，采用不同的控制方式和復(fù)合控制方法；

所述的起弧熔渣階段，采用電阻控制和功率控制復(fù)合控制方法；功率控制用于控制熔煉電源輸出從而控制電弧能量，利用電弧的能量將電渣熔化；電阻控制通過(guò)控制電弧電阻，使電弧保持合理的弧距，從而使熔渣過(guò)程穩(wěn)定高效。電弧的電阻值通過(guò)電流和電壓測(cè)量運(yùn)算而來(lái)，經(jīng)過(guò)與工藝設(shè)定的電阻參數(shù)比較后進(jìn)行控制運(yùn)算，最終控制電極進(jìn)給伺服控制器，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)弧距的控制；

所述的穩(wěn)態(tài)熔煉階段，采用熔速控制和渣擺控制復(fù)合控制方法；渣擺控制通過(guò)對(duì)自耗電極與溶池間電渣液阻值的擺動(dòng)幅度進(jìn)行控制，使自耗電極插入電渣液的深度較精確的保持在最佳范圍，使熔池保持合理深度，從而保證鑄錠成分均勻，提高鑄錠品質(zhì)；

所述的渣擺控制，其特征在于，通過(guò)對(duì)熔煉電源電壓、電流的測(cè)量運(yùn)算，得到電渣液阻值，電渣液阻值與工藝設(shè)定阻值相比較得到實(shí)際渣擺值。實(shí)際渣擺值與工藝設(shè)定的渣擺值比較后進(jìn)行控制運(yùn)算，最終控制電極進(jìn)給伺服控制器，從而控制自耗電極插入電渣液的插入深度；

所述的補(bǔ)縮階段，采用功率控制和渣阻控制的復(fù)合控制方法；補(bǔ)縮階段設(shè)定的功率參數(shù)曲線(xiàn)為斜坡遞減曲線(xiàn)，即控制熔煉功率隨著補(bǔ)縮過(guò)程進(jìn)行而遞減，當(dāng)剩余自耗電極重量小于工藝設(shè)定值時(shí)，補(bǔ)縮結(jié)束，整個(gè)熔煉過(guò)程結(jié)束；

本發(fā)明專(zhuān)利的工作過(guò)程如下：

熔煉開(kāi)始時(shí)，首先起弧熔化電渣，這個(gè)過(guò)程選擇電阻控制和功率控制；在起弧初始階段對(duì)電源電流進(jìn)行限幅；防止初始時(shí)刻的沖擊電流損壞電源的功率器件；功率曲線(xiàn)設(shè)定為斜坡上升曲線(xiàn)；在熔渣過(guò)程中通過(guò)對(duì)電弧電阻進(jìn)行控制運(yùn)算來(lái)控制自耗電極進(jìn)給；通過(guò)功率控制來(lái)控制電弧能量，使熔渣過(guò)程穩(wěn)定進(jìn)行；

在熔渣過(guò)程結(jié)束后，進(jìn)入穩(wěn)態(tài)熔煉階段，控制系統(tǒng)切換至渣擺控制和熔速控制。此時(shí)電渣已經(jīng)熔化為電渣液，通過(guò)渣擺控制來(lái)控制自耗電極插入電渣液的深度；渣阻通過(guò)電源電壓與電流相除得到，能夠抵消因電源輸出波動(dòng)造成的誤差，使阻值測(cè)量更準(zhǔn)確；功率控制回路由單閉環(huán)功率控制切換至熔速雙閉環(huán)控制，功率控制為內(nèi)環(huán)，熔速控制為外環(huán)，實(shí)際熔速通過(guò)采樣點(diǎn)間自耗電極的重量差和采樣周期相除得到。實(shí)際熔速與工藝設(shè)定熔速比較后進(jìn)行控制運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果作為功率控制器的給定，從而控制電源輸出功率，最終控制熔速，形成閉環(huán)；

經(jīng)穩(wěn)態(tài)熔煉，自耗電極下降到設(shè)定值時(shí)，進(jìn)入補(bǔ)縮階段；控制系統(tǒng)切換至渣阻控制和功率控制；這個(gè)過(guò)程中，功率曲線(xiàn)設(shè)定為斜坡遞減曲線(xiàn)，熔煉功率隨時(shí)間遞減，渣阻曲線(xiàn)設(shè)定為斜坡上升曲線(xiàn)；當(dāng)自耗電極重量下降到限制值時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)切斷電源，補(bǔ)縮停止，整個(gè)熔煉過(guò)程結(jié)束。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
一種用于電渣爐熔煉高溫合金的復(fù)合控制方法，電渣爐冶煉高溫合金的熔煉過(guò)程分為起弧熔渣、穩(wěn)態(tài)熔煉和補(bǔ)縮三個(gè)工藝階段；針對(duì)每個(gè)階段的特點(diǎn)采用不同的控制方法；起弧熔渣階段采用功率控制和電阻控制復(fù)合控制方法，穩(wěn)態(tài)熔煉階段采用熔速控制和渣阻控制復(fù)合控制方法，補(bǔ)縮階段采用功率控制和渣阻控制復(fù)合控制方法；在起弧熔渣階段的初始階段，對(duì)電流進(jìn)行限幅，避免電源開(kāi)機(jī)電流沖擊過(guò)大，損壞電源功率器件；穩(wěn)態(tài)熔煉階段的渣阻控制通過(guò)控制自耗電極與熔池間電渣液的阻值來(lái)控制自耗電極插入電渣液的深度，使熔池保持合理深度，保證鑄錠品質(zhì)；控制方法覆蓋了電渣爐熔煉高溫合金的三個(gè)階段，控制方法完備，控制精度高，有利于提高鑄錠品質(zhì)和熔煉效率。

技術(shù)研發(fā)人員：黃金亮;賈慶功;杜亞寧;王錦群;方向明
受保護(hù)的技術(shù)使用者：西安聚能裝備技術(shù)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：2017.06.27
技術(shù)公布日：2017.09.22