电冶炉控制系统及电冶炉电极的控制方法技术方案

本发明专利技术提供了一种电冶炉控制系统及电冶炉电极的控制方法。所述系统包括机械、冷却和电极控制系统，电极控制系统包括：数据采集、第一、二数据处理、反馈和电极驱动等单元，采集单元实时采集电冶炉电信号并转化为数字值；第一数据处理单元接收数字值，将其与设定目标值比较，利用第一过程控制算法得控制信号；反馈单元含实时采集电极位置信息的位移传感装置；第二数据处理单元根据电极位置信息确定电极实际熔速值，将其与设定目标熔速值比较，利用第二过程控制算法对设定目标值进行调整；电极驱动单元根据控制信号驱动电极升降。本发明专利技术能够提高电冶炉(例如，电渣重熔炉)自耗电极控制的及时性和精度，且结构简单、安装操作方便、智能化程度高。

Control method of smelting furnace and smelting furnace electrode control system

The present invention provides a control system of smelting furnace and smelting furnace electrode control method. The system includes machinery, cooling and electrode control system, including the electrode control system: data acquisition, data processing, feedback and first, second electrode driving unit, data acquisition unit real-time acquisition of smelting furnace and converted into digital signals; the first data processing unit receives the digital value, the target value, using the first process control algorithm of control signals; feedback displacement sensing unit with real-time electrode position information; the second data processing unit is determined according to the actual value of electrode melting rate of electrode position information, the melting speed and setting target value comparison, using second process control algorithm to adjust the target value; the electrode driving unit according to the control signal drive electrode lift. The invention can improve the smelting furnace (e.g., ESR furnace) consumable electrode control timeliness and accuracy, and has the advantages of simple structure, convenient installation and operation, high degree of intelligence.

【技术实现步骤摘要】
电冶炉控制系统及电冶炉电极的控制方法
本专利技术涉及电冶炉过程控制
，具体来讲，涉及一种电冶炉(例如，电渣重熔炉)控制系统以及电冶炉(例如，电渣重熔炉)电极的控制方法。
技术介绍
通常，在电冶炉(例如，电渣重熔炉)的电渣熔铸过程中，对熔铸质量、消耗的电能和生产效率影响最大的环节是对电极的控制。由于随着熔化的进行，电极不断缩短而铸锭逐渐上涨，为了保证熔速和电流稳定在设定值需要实时调节电极高度。若电极下降速度过慢，会产生电弧放电，电流波动很大，电渣过程被破坏；若电极下降速度过快，就会造成电极与金属熔池的短路现象。因而，电极位置控制是重熔过程中一个重要的控制参数，也是所有电渣炉必不可少的控制环节。另外，由于电网参数波动和冶炼条件的改变，冶炼电流、冶炼电压的稳定性也难以得到保证。电渣重熔工艺可获得结晶组织均匀致密的锭坯，广泛应用于特种金属和合金钢的生产。目前，很多企业使用的多是中小型单相电渣重熔炉，其优点是造价低，操作灵活方便，缺点是控制系统落后，控制精度及稳定性较差，直接影响电渣锭的质量和生产效率，制约了其经济效益的进一步提高。由于电渣炉自耗电极底部在熔化过程中形成的固液相变界面无法直接测量，导致自耗电极位置很难精确判断。传统的自耗电极位置控制，有的是通过操作人员在炉前观看和实际手动操作来完成，有的是采用基于常规比例积分微分(PID)控制的自动控制系统、有的采用模糊控制代替常规PID控制，但都无法达到迅速跟踪，精确控制的目的。
技术实现思路
本专利技术的目的之一在于解决上述现有技术中存在的一个或多个问题。例如，本专利技术的目的之一在于提供一种能够提高电冶炉(例如，电渣重熔炉)电极控制的及时性和精确度的电冶炉(例如，电渣重熔炉)控制系统。为了实现上述目的，本专利技术的一方面提供了一种电冶炉控制系统。所述电冶炉控制系统包括机械控制控制系统、冷却控制系统和电极控制系统。其中，所述电极控制系统包括：数据采集单元、第一数据处理单元、第二数据处理单元、反馈单元和电极驱动单元，其中，数据采集单元实时采集电冶炉的电信号，将其转化为数字值；第一数据处理单元接收所述数字值，将所述数字值与设定目标值进行比较，利用第一过程控制算法得到控制信号；反馈单元包括用于实时采集自耗电极位置信息的位移传感装置；第二数据处理单元根据所述自耗电极位置信息确定自耗电极的实际熔速值，并将实际熔速值与设定目标熔速值进行比较，然后利用第二过程控制算法对所述设定目标值进行调整；电极驱动单元根据所述控制信号驱动自耗电极升高或降低。在本专利技术的一个示例性实施例中，所述电极控制系统还可包括反馈信号转换单元，所述反馈信号转换单元对所述自耗电极位置信息进行模数转换，并将转换后的信号提供至第二数据处理单元。在本专利技术的一个示例性实施例中，所述数据采集单元可包括信号隔离变送模块和采集模块，所述信号隔离变送模块将电冶炉的电信号转换为标准信号，所述采集模块将所述标准信号转换为所述数字值。在本专利技术的一个示例性实施例中，所述电极控制系统还可包括信号隔离切换模块和电位器，所述电位器被配置为能够设置用于驱动自耗电极升降的手动控制信号，所述信号隔离切换模块分别将电位器和第一数据处理单元与电极驱动单元连接，并能够选择将所述控制信号或所述手动控制信号输入至电极驱动单元。在本专利技术的一个示例性实施例中，所述电极控制系统还可包括输出信号转换单元，所述输出信号转换单元对所述控制信号进行数模转换，并将转换后的信号提供至电极驱动单元。本专利技术的另一目的在于提供一种能够提高电冶炉电极控制的及时性和精确度的方法。本专利技术的另一方面提供了一种电冶炉电极的控制方法。所述方法包括：实时采集电冶炉的电信号，将所述电信号转化为数字值；将所述数字值与设定目标值进行比较，利用第一过程控制算法得到控制信号；电极驱动单元根据所述控制信号驱动自耗电极升高或降低，其中，所述方法包括还包括通过实时采集的自耗电极位置信息确定自耗电极的实际熔速值，并将实际熔速值与设定目标熔速值进行比较，然后利用第二过程控制算法对所述设定目标值进行调整。在本专利技术的一个示例性实施例中，所述方法还可包括对所述实时采集的自耗电极位置信息进行模数转换的步骤。在本专利技术的一个示例性实施例中，所述实时采集电冶炉的电信号的步骤可包括在将电信号转化为数字值之前，先将所述电信号转化为标准信号。在本专利技术的一个示例性实施例中，所述方法还可包括通过手动输入的信号来驱动自耗电极升高或降低。在本专利技术的一个示例性实施例中，所述方法还可包括对所述控制信号进行数模转换，然后根据转换的信号驱动自耗电极升高或降低。与现有技术相比，本专利技术的有益效果包括：结构简单、安装操作方便、智能化程度高，能够提高电冶炉自耗电极控制的及时性和精度。附图说明图1示出了根据本专利技术的一个示例性实施例的电冶炉控制系统的示意图。图2示出了根据本专利技术的一个示例性实施例的电冶炉控制系统的结构示意图。具体实施方式在下文中，将结合附图和示例性实施例详细地描述本专利技术的电冶炉控制系统以及电冶炉电极的控制方法。以下术语中出现的第一、第二等除非明确说明，否则其不表示严格的顺序，通常其仅用于相互区别不同部件或单元。例如，第一数据处理单元、第二数据处理单元、第一过程控制算法和第二过程控制算法中的第一、第二并不表示顺序，而是仅用于区别这两组术语。以下通过电渣重熔炉作为本专利技术的电冶炉的示例，以期具体示出本专利技术的一个示例性实施例，然而，本专利技术不限于此。例如，只要需要追踪和控制自耗电极与熔池位置关系的电冶金炉均可作为本专利技术的控制系统和控制方法的使用目标。图1示出了根据本专利技术的一个示例性实施例的电冶炉(例如，电渣重熔炉)控制系统的示意图。图2示出了根据本专利技术的一个示例性实施例的电冶炉(例如，电渣重熔炉)控制系统的结构示意图。如图1和2所示，在本专利技术的一个示例性实施例中，所述电冶炉控制系统(例如，电渣重熔控制系统)可包括机械控制控制系统(未示出)、冷却控制系统(未示出)和电极控制系统。机械控制控制系统和冷却控制系统可采用电渣重熔炉的常规机械系统和冷却系统。其中，电极控制系统可包括：数据采集单元、数据处理单元和电极驱动单元。数据采集单元能够实时采集电渣重熔炉的电信号(例如，二次电流信号和二次电压信号等)，并将其转化为数字值。例如，电信号可以为二次电流信号和二次电压信号。二次电流信号可以通过二次电流互感器得到。二次电压信号可通过变压器得到。此外，数据采集单元可包括信号隔离变送模块和采集模块。信号隔离变送模块可以将电渣重熔炉的电信号转换为标准信号。例如，电流、电压等电信号也可以采用信号分配器(例如，MK-502H全隔离双输出信号分配器)，将原电渣炉的控制系统已经变换的标准信号变为双路互相隔离的信号；分别供本专利技术的电极控制系统以及电渣重熔炉的原控制系统使用。这样相当于将本专利技术的电极控制系统直接并联在电渣重熔炉的原控制系统上(如图1所示)，从而有利于实现对现有的电渣重熔炉进行改进。然而，本专利技术不限于此，也可仅通过本专利技术的电极控制系统接收电渣重熔炉的电信号(例如，二次电电流信号和二次电压信号)，并对电渣重熔炉的电极进行控制。例如，数据采集单元直接分别从二次电流互感器和变压器接收二次电流信号和二次电压信号。采集模块可以将标准信号转换为所述数字值，例如，进行A/D转换。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电冶炉控制系统，包括机械控制控制系统和冷却控制系统，其特征在于，所述电冶炉控制系统还包括电极控制系统，其中，所述电极控制系统包括：数据采集单元、第一数据处理单元、第二数据处理单元、反馈单元和电极驱动单元，其中，数据采集单元实时采集电冶炉的电信号，将所述电信号转化为数字值；第一数据处理单元接收所述数字值，将所述数字值与设定目标值进行比较，利用第一过程控制算法得到控制信号；反馈单元包括用于实时采集自耗电极位置信息的位移传感装置；第二数据处理单元根据所述自耗电极位置信息确定自耗电极的实际熔速值，并将实际熔速值与设定目标熔速值进行比较，然后利用第二过程控制算法对所述设定目标值进行调整；电极驱动单元根据所述控制信号驱动自耗电极升高或降低。

【技术特征摘要】
1.一种电冶炉控制系统，包括机械控制控制系统和冷却控制系统，其特征在于，所述电冶炉控制系统还包括电极控制系统，其中，所述电极控制系统包括：数据采集单元、第一数据处理单元、第二数据处理单元、反馈单元和电极驱动单元，其中，数据采集单元实时采集电冶炉的电信号，将所述电信号转化为数字值；第一数据处理单元接收所述数字值，将所述数字值与设定目标值进行比较，利用第一过程控制算法得到控制信号；反馈单元包括用于实时采集自耗电极位置信息的位移传感装置；第二数据处理单元根据所述自耗电极位置信息确定自耗电极的实际熔速值，并将实际熔速值与设定目标熔速值进行比较，然后利用第二过程控制算法对所述设定目标值进行调整；电极驱动单元根据所述控制信号驱动自耗电极升高或降低。2.根据权利要求1所述的电冶炉控制系统，其特征在于，所述电极控制系统还包括反馈信号转换单元，所述反馈信号转换单元对所述自耗电极位置信息进行模数转换，并将转换后的信号提供至第二数据处理单元。3.根据权利要求1所述的电冶炉控制系统，其特征在于，所述数据采集单元包括信号隔离变送模块和采集模块，所述信号隔离变送模块将电冶炉的电信号转换为标准信号，所述采集模块将所述标准信号转换为所述数字值。4.根据权利要求1所述的电冶炉控制系统，其特征在于，所述电极控制系统包括信号隔离切换模块和电位器，所述电位器被配置为能够设置用于驱动自耗电极升降的手动控制信号，所述信号隔离切换模...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈洪涛，曹金娜，
申请(专利权)人：东北大学秦皇岛分校，
类型：发明
国别省市：河北,13