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，沒有針對熔煉過程的不同階段進(jìn)行精細(xì)控制；傳統(tǒng)的對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，針對電渣爐熔煉高溫合金工藝過程的起弧熔渣、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；電阻控制通過控制電弧電阻，使電弧保持合理的弧距，使熔渣過程穩(wěn)定高效；電弧的電阻值通過電流和電壓測量運(yùn)算而來，經(jīng)過與工藝設(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；渣擺控制是通過對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)熔煉過程結(jié)束。

所述的渣擺控制，是通過對熔煉電源電壓、電流的測量運(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：

針對熔煉過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)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

參見圖1，圖2，一種用于電渣爐熔煉高溫合金的復(fù)合控制方法，針對電渣爐熔煉高溫合金工藝過程的起弧熔渣、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；電阻控制通過控制電弧電阻，使電弧保持合理的弧距，從而使熔渣過程穩(wěn)定高效。電弧的電阻值通過電流和電壓測量運(yùn)算而來，經(jīng)過與工藝設(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；渣擺控制通過對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，通過對熔煉電源電壓、電流的測量運(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)曲線為斜坡遞減曲線，即控制熔煉功率隨著補(bǔ)縮過程進(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)熔煉過程結(jié)束；

本發(fā)明專利的工作過程如下：

熔煉開始時(shí)，首先起弧熔化電渣，這個(gè)過程選擇電阻控制和功率控制；在起弧初始階段對電源電流進(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；功率曲線設(shè)定為斜坡上升曲線；在熔渣過程中通過對電弧電阻進(jìn)行控制運(yùn)算來控制自耗電極進(jìn)給；通過功率控制來控制電弧能量，使熔渣過程穩(wěn)定進(jìn)行；

在熔渣過程結(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，通過渣擺控制來控制自耗電極插入電渣液的深度；渣阻通過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)過程中，功率曲線設(shè)定為斜坡遞減曲線，熔煉功率隨時(shí)間遞減，渣阻曲線設(shè)定為斜坡上升曲線；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，對電流進(jìn)行限幅，避免電源開機(jī)電流沖擊過大，損壞電源功率器件；穩(wěn)態(tài)熔煉階段的渣阻控制通過控制自耗電極與熔池間電渣液的阻值來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