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(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于電渣爐控制技術(shù)領(lǐng)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(shù)：
隨著經(jīng)濟建設(shè)及軍工、國防工業(yè)地不斷發(fā)展，要求冶金企業(yè)提供質(zhì)優(yōu) 價廉、精細優(yōu)良且純凈度高的特種鋼材料。因此，冶金企業(yè)在工藝設(shè)備上 必須不斷地進行創(chuàng)新，并釆用現(xiàn)代化技術(shù)來實現(xiàn)其生產(chǎn)過程的精確、高效、 增產(chǎn)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(jié)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(xiàn)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(shè)備之一，但上述單位往往是電渣爐控制設(shè)備老化且技術(shù) 簡單的企業(yè)，因而各類消耗特別高電耗經(jīng)常在一兩千度，實際電流電壓 不穩(wěn)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(tǒng)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(yè)三大 消耗成本，所以釆用新型控制技術(shù)以降低各項消耗指標(biāo)，提高生產(chǎn)率，達 到鋼種的精細化，以滿足飛速發(fā)展的社會需求，乃當(dāng)務(wù)之急。
現(xiàn)如今，全世界都沒有一個直接的、工業(yè)化的且投資費用少的對電渣 爐進行控制的設(shè)備，通常情況下，都是以間接方式即通過電極升降調(diào)節(jié)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(quán)，僅控制其電流或電壓，故而控制往往不準(zhǔn)確，能耗比較 高，甚至失控。

實用新型內(nèi)容
本實用新型所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)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(jié)構(gòu)簡單、投入費用特別 低且操作非常簡易，能有效解決現(xiàn)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(shù)問題，本實用新型采用的技術(shù)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(wǎng)中的電流和電壓分別進行監(jiān)測的電流監(jiān)測單元和
電壓監(jiān)測單元、實時對電渣爐水冷結(jié)晶器的重量進行監(jiān)測的稱重傳感器、 實時對電渣爐水冷結(jié)晶器底部水箱中的水溫進行監(jiān)測的溫度傳感器、與溫 度傳感器相接的溫控儀、控制系統(tǒng)、與控制系統(tǒng)相接的變頻器和由控制系 統(tǒng)進行控制的告警單元以及與控制系統(tǒng)相接的人機界面HMI;
所述控制系統(tǒng)為根據(jù)所述電流監(jiān)測單元、電壓監(jiān)測單元和稱重傳感器 實時所監(jiān)測信號并結(jié)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(yīng)對電渣爐變壓器的變壓器調(diào)壓單元、告警單元以及通 過變頻器對電渣爐的電極升降調(diào)節(jié)機構(gòu)分別進行模糊智能控制的控制器。
所述控制系統(tǒng)為PLC可編程控制器。
還包括分別與所述電流監(jiān)測單元和電壓監(jiān)測單元相接的無紙記錄儀。 所述電流監(jiān)測單元包括對短網(wǎng)中的電流進行實時監(jiān)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(tǒng)。
所述電壓監(jiān)測單元包括對短網(wǎng)中的電壓進行實時監(jiān)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(tǒng)。所述變頻器的數(shù)量為兩個，兩個變頻器均為對電極升降調(diào)節(jié)機構(gòu)進行 變頻控制的慢速升降變頻器且二者相接后布設(shè)在變頻柜內(nèi)。
所述控制系統(tǒng)、無紙記錄儀和溫控儀均布設(shè)在操作臺上。 所述稱重傳感器的數(shù)量為三個且均安裝在所述底部水箱底部。 本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點1、結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便 且投入費用特別低。2、操作非常簡易、調(diào)試簡單且使用效果好、工作可 靠，通過設(shè)置在控制柜上的人機界面麗I將冶煉設(shè)定電流、冶煉設(shè)定電壓 輸?shù)絇LC可編程控制器中，同時結(jié)合溫控儀和稱重傳感器兩個監(jiān)控系統(tǒng)，
最終經(jīng)PLC可編程控制器對變壓器調(diào)壓單元、告警單元以及通過變頻器對
電渣爐的電極升降調(diào)節(jié)機構(gòu)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(diào)節(jié)面寬、冶煉起弧平穩(wěn)，最終達到恒功率、恒熔速冶煉的
目的。3、設(shè)計合理，電渣爐節(jié)能降耗、提高勞動生產(chǎn)率和達到鋼種組織
精細致密的關(guān)鍵是控制好電極坯的均勻熔化、渣洗和結(jié)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(jié)晶的平橫與速度進行準(zhǔn)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(chǎn)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(chǎn)生強烈的冶金反應(yīng)，并在水冷結(jié)晶器內(nèi)結(jié)晶使金屬得到精煉。4、 本實用新型實用價值高、節(jié)能，能很快滿足工藝實踐要求，進而提高勞動 生產(chǎn)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(jié)構(gòu)簡 單、投入費用特別低且搡作非常簡易，能有效解決現(xiàn)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(shù)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(biāo)記說明
l一電渣爐變壓器； 2 —電渣爐電極； 3—短網(wǎng)；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(diào)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(jié)晶器;
9一控制系統(tǒng)；
12 —溫控儀；
15 —高壓供電回路；
16 —電極升降調(diào)節(jié)機構(gòu)；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(wǎng)3中的電流和電壓分別進行監(jiān)測的電流監(jiān)測單元和電壓監(jiān) 測單元、實時對電渣爐水冷結(jié)晶器6的重量進行監(jiān)測的稱重傳感器7、實 時對電渣爐水冷結(jié)晶器6底部水箱中的水溫進行監(jiān)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(tǒng)9、與控制系統(tǒng)9相接的變頻器 10、由控制系統(tǒng)9進行控制的告警單元14以及與控制系統(tǒng)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(jiān)測單元和電壓監(jiān) 測單元相接的無紙記錄儀17。本實施例中，所述控制系統(tǒng)9、無紙記錄儀 17和溫控儀12均布設(shè)在操作臺18上。所述稱重傳感器7的數(shù)量為三個且 均安裝在所述底部水箱底部。
所述控制系統(tǒng)9為根據(jù)所述電流監(jiān)測單元、電壓監(jiān)測單元和稱重傳感 器7實時所監(jiān)測信號并結(jié)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(yīng)對電渣爐變壓器1的變壓器調(diào)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(diào)節(jié)機構(gòu)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(tǒng)9為PLC可編程控制器。 所述變頻器10的數(shù)量為兩個，兩個變頻器10均為對電極升降調(diào)節(jié)機構(gòu)16 進行變頻控制的慢速升降變頻器且二者相接后布設(shè)在變頻柜19內(nèi)。
所述電流監(jiān)測單元包括對短網(wǎng)3中的電流進行實時監(jiān)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(tǒng)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(wǎng) 3中的電流進行監(jiān)測并將所監(jiān)測的電流信號依次經(jīng)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(jīng)其處理 后的電流信號分別傳送至控制系統(tǒng)9和無紙記錄儀17。
所述電壓監(jiān)測單元包括對短網(wǎng)3中的電壓進行實時監(jiān)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(tǒng)9。具體而言，單相 電壓變送器5-l實時對短網(wǎng)3中的電壓進行監(jiān)測，并將所監(jiān)測的電壓信號 分別傳送至控制系統(tǒng)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(jiān)測 單元和電壓監(jiān)測單元實時對短網(wǎng)3中的電壓和電流進行監(jiān)測，并且同步將 所監(jiān)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(jié)晶器6的重量進行監(jiān)測 并將所監(jiān)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(jié)晶器6底部水箱中的水溫進行監(jiān)測并將所監(jiān)測信號同步傳至 溫控儀12。所述PLC可編程控制器根據(jù)所述電流監(jiān)測單元和電壓監(jiān)測單元 實時所監(jiān)測信號，并結(jié)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(yīng)對電渣爐變壓器1的變壓器調(diào)壓單元13以及通 過變頻器IO對電渣爐的電極升降調(diào)節(jié)機構(gòu)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(jiān)測重量信號進行分析 判斷，當(dāng)經(jīng)監(jiān)測發(fā)現(xiàn)電渣爐水冷結(jié)晶器6的重量超過預(yù)先設(shè)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(yīng) 對溫度傳感器8實時所監(jiān)測的溫度信號進行分析判斷，當(dāng)經(jīng)監(jiān)測發(fā)現(xiàn)電渣 爐水冷結(jié)晶器6底部水箱中的水溫超過預(yù)先設(shè)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(jié)晶器6底 部水箱中的水溫進行監(jiān)測達到監(jiān)控結(jié)晶過程的目的，同時通過稱重來達到 對熔化速度進行監(jiān)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(jù)本實用新型技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、變更 以及等效結(jié)構(gòu)變化，均仍屬于本實用新型技術(shù)方案的保護范圍內(nèi)。
權(quán)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(wǎng)(3)中的電流和電壓分別進行監(jiān)測的電流監(jiān)測單元和電壓監(jiān)測單元、實時對電渣爐水冷結(jié)晶器(6)的重量進行監(jiān)測的稱重傳感器(7)、實時對電渣爐水冷結(jié)晶器(6)底部水箱中的水溫進行監(jiān)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(tǒng)(9)、與控制系統(tǒng)(9)相接的變頻器(10)和由控制系統(tǒng)(9)進行控制的告警單元(14)以及與控制系統(tǒng)(9)相接的人機界面HMI(11)；所述控制系統(tǒng)(9)為根據(jù)所述電流監(jiān)測單元、電壓監(jiān)測單元和稱重傳感器(7)實時所監(jiān)測信號并結(jié)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(yīng)對電渣爐變壓器(1)的變壓器調(diào)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(diào)節(jié)機構(gòu)(16)分別進行模糊智能控制的控制器。
2. 按照權(quán)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(tǒng)(9)為PLC可編程控制器。
3. 按照權(quán)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(jiān)測單元和電壓監(jiān)測單元相接的 無紙記錄儀(17)。
4. 按照權(quán)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(jiān)測單元包括對短網(wǎng)(3)中的電流進行實時 監(jiān)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(tǒng)(9)。
5. 按照權(quán)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(jiān)測單元包括對短網(wǎng)(3)中的電壓進行實時 監(jiān)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(tǒng)(9)。
6. 按照權(quán)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(shù)量為兩個，兩個變頻器(10)均 為對電極升降調(diào)節(jié)機構(gòu)(16)進行變頻控制的慢速升降變頻器且二者相接 后布設(shè)在變頻柜(19)內(nèi)。
7. 按照權(quán)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(tǒng)(9)、無紙記錄儀(l7)和溫控儀(l2)均 布設(shè)在操作臺(18)上。
8. 按照權(quán)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(shù)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(wǎng)中的電流和電壓進行監(jiān)測的電流和電壓監(jiān)測單元、實時對電渣爐水冷結(jié)晶器重量進行監(jiān)測的稱重傳感器、實時對水冷結(jié)晶器底部水箱中水溫進行監(jiān)測的溫度傳感器、與溫度傳感器相接的溫控儀、控制系統(tǒng)、變頻器、告警單元及與控制系統(tǒng)相接的人機界面HMI；控制系統(tǒng)為根據(jù)實時監(jiān)測信號并結(jié)合通過HMI輸入的熔煉電壓值和電流值，相應(yīng)對變壓器調(diào)壓單元、告警單元以及通過變頻器對電極升降調(diào)節(jié)機構(gòu)分別進行模糊智能控制的控制器。本實用新型結(jié)構(gòu)簡單、投入費用特別低且操作非常簡易，能有效解決現(xiàn)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(yōu)先權(quán)日2009年4月29日
發(fā)明者建 姚 申請人:西安重鑫電爐設(shè)備有限公司