一种电极自动化控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种电极自动化控制系统，属于电炉控制技术领域，具体涉及一种多维度的电极精细化控制系统，能够实现三相电极高度独立升降、电极圆直径连续调节，此外，还具备多个工作位置满足多个钢包的连续加热，该控制系统的硬件部分包括移动基架、基座、升降装置、工位调整装置、横臂、电极圆调节装置和电极夹持装置，电极自动化控制系统的软件部分采用阻抗控制策略，同时在实现过程中设计了分段式移动方法和边界联动控制方法。与现有技术相比，本发明专利技术能够显著降低能耗，提高生产效率，减轻电炉对电网的干扰，避免电弧烧炉等情况，确保炉内的温度分布均匀。温度分布均匀。温度分布均匀。

【技术实现步骤摘要】
一种电极自动化控制系统


[0001]本专利技术属于电炉控制
，尤其涉及一种电极自动化控制系统。

技术介绍

[0002]钢包精炼炉是指兼具炼钢炉加热精炼功能的设备。是用来对初炼炉（电弧炉、平炉、转炉）所熔钢水进行精炼，并且能调节钢水温度，工艺缓冲，满足连铸、连轧的重要冶金设备，钢包炉是炉外精炼的主要设备之一。钢包精炼炉主要功能：1、使钢液升温和保温功能。钢液通过电弧加热获得新的热能，不但能使钢包精炼时可以补加合金和调整成分，也可以补加渣料，便于钢液深脱硫和脱氧。而且连铸要求的钢液开浇温度得到保证，有利干铸坯质量的提高。2、氩气搅拌功能。氩气通过装在钢包底部的透气砖向钢液中吹氛，钢液获得一定的搅拌功能。3、真空脱气功能。通过钢包吊入真空罐后，采用蒸汽喷射泵进行真空脱气，同时通过包底吹入氩气搅动钢液，可以去除钢液中的氢含量和氮含量，并进一步降低氧含量和硫含量，最终获得较高纯净度的钢液和性能优越的材质。然而，现有电炉结构存在如下技术问题：1）现有电炉的电极圆直径无法调节，由于电极圆直径直接与能耗、产量相关，电炉中电极圆的直径过小时，由于三根电极之间的净距偏小, 导致形成的三个熔池或加热区域交叉重叠的部分过多, 在炉膛中心形成过分集中的热区, 降低电极间的电阻, 炉内反应面积过小, 化料量低, 产量低, 电耗必然高，若电炉电极的电极圆直径过大，在电炉内三根电极之间的净距离偏大，导致形成的三个熔池交叉重叠的部分过少，则在三个熔池中间就有热量不集中的死角,对生产不利。
[0003]2）精炼炉在操作过程中，需要频繁调整电极的高低，现有部分精炼炉结构的三相电极无法独立调整，即使部分精炼炉结构的三相电极可以独立调整，其垂直度和强度较低，在使用过程中容易出现晃动的情况；3）精炼炉在加热钢包的过程中，普遍采用“一炉一包”的结构，当钢包在运输、固定、安装等环节时，精炼炉只能等待钢包准备就绪才能开始加热，浪费了大量的工作时间。

技术实现思路

[0004]针对上述技术问题，本专利技术提供了一种电极自动化控制系统，能够实现三相电极高度独立升降、电极圆直径连续调节，同时，还具备多个工作位置满足多个钢包的连续加热，该控制系统采用阻抗控制策略，同时在实现过程中设计了分段式移动方法和边界联动控制方法，能够显著降低能耗，提高生产效率，减轻电炉对电网的干扰，避免电弧烧炉等情况，确保炉内的温度分布均匀。
[0005]本专利技术通过以下技术手段解决上述问题：一种电极自动化控制系统包括移动基架、基座、升降装置、工位调整装置、横臂、电极圆调节装置和电极夹持装置，其中：所述移动基架作为承重主体、通过工位调整装置可旋转的安装在基础台上，移动基架的上侧开设有三个上通孔，上通孔的周围对称设置有多个
上引导轮，移动基架的下侧对应开设有三个下通孔，下通孔的周围对称设置有多个下引导轮；所述基座水平设置在移动基架的底部，所述基座包括两组双头铰接座、四组安装臂和一个水平安装座，两组双头铰接座对称安装在移动基架的底部，安装臂的一端铰接在双头铰接座上，安装臂的另一端固定在水平安装座上，所述安装臂之间设置有加强梁；所述升降装置的底部水平固定在基座上，升降装置的顶部固定在横臂的底部；所述工位调整装置用于驱动移动基架、基座、升降装置和横臂整体旋转，工位调整装置包括滑轨、滑轮、转轴座和旋转驱动装置，所述滑轮安装在移动基架的底部、且与滑轨配合工作实现定轨迹运动，所述滑轨铺设在基础台上，所述转轴座的顶部安装在移动基架的底部中央位置，转轴座的底部通过旋转驱动装置安装在基础台上，所述旋转驱动装置包括电机或液压马达；所述横臂分为水平、等距、平行布置的第一横臂、第二横臂和第三横臂，所述第一横臂和第三横臂对称布置、其末端均向外倾斜120
°
形成斜臂，所述斜臂的前后两侧对称开设有长槽；所述电极圆调节装置分为第一伸缩装置、第二伸缩装置和第三伸缩装置，所述第一伸缩装置安装第一横臂的斜臂末端，所述第二伸缩装置安装在第二横臂的斜臂末端，所述第三伸缩装置安装在第三横臂的直臂末端；所述电极夹持装置分为第一夹持器、第二夹持器和第三夹持器，所述第一夹持器垂直安装在第一横臂的斜臂上，第一夹持器能够在第一伸缩装置的驱动下沿第一横臂的长槽前后移动，所述第二夹持器同轴安装在第二横臂的直臂上，第二夹持器能够在第二伸缩装置的驱动下沿第二横臂的直臂前后移动，所述第三夹持器垂直安装在第三横臂的斜臂上，第三夹持器能够在第三伸缩装置的驱动下沿第三横臂的长槽前后移动。
[0006]优选的，所述电极圆调节装置的内部设置有调节油缸和调节连接件，所述调节油缸安装在横臂的末端，调节油缸的伸缩杆通过调节连接件连接电极夹持装置。
[0007]优选的，所述电极夹持装置包括夹持壳体、弧形夹持座、移动卡箍、导电线、移动槽、传动板、夹持连接件、夹持油缸和滚轴排，其中：电极夹持装置的夹持壳体末端设置有弧形夹持座和移动卡箍，弧形夹持座和移动卡箍配合工作用于固定电极，移动卡箍的外壁与导电线接触，移动卡箍的两端设置在传动板上，传动板可移动的安装在移动槽内、且通过夹持连接件连接夹持油缸，两组滚轴排分别设置在夹持壳体的上下表面、且与横臂内壁的滑槽配合工作。
[0008]优选的，所述升降装置包括三组升降油缸、升降台、升降柱、升降套筒和连接座，所述升降油缸的底部固定在水平安装座上，所述升降台设置在升降油缸的伸缩杆上，所述升降柱同轴布置在升降套筒的内部，升降柱的底部安装在升降台上，升降柱的顶部设置有连接台，连接台通过铰接轴可旋转的安装在升降套筒的铰接孔内，所述升降套筒的侧壁上设置有多根与引导轮配合工作的导向板，升降套筒的顶部通过连接座与横臂连接。
[0009]上述电极自动化控制系统包括如下控制方法：1）电极安装：控制三个升降油缸上升至最高位置、并控制三个夹持油缸伸长至最大位置，等待操作人员将三根电极安装在移动卡箍后，控制三个夹持油缸收缩、并将三根电极可靠固定；2）电极圆调节：控制电极圆调节装置工作，通过控制三个伸缩装置改变电极圆的直径、以适应不同内径的钢包；3）电极上电：控制闭合变压器电源主回路中的真空开关和隔离开关，并断开变压器的接地开关；
4）电极下降启弧：向三个升降油缸发出向下运行命令，三根电极向下运动，电极自动化控制系统实时检测三根电极的实际电压值：当三根电极的实际电压值均不归零时，三根电极持续向下运动，直至电弧产生；当其中某一根电极的实际电压值为零时，对应电极停止向下运动，并向上移动回撤至等待距离后进入等待状态，其他电极持续向下运动，直至电弧产生；5）电极升降自动控制：电弧产生后，电极自动化控制系统采用阻抗调节器自动调整三相电极的升降高度；6）电极断电：加热完成后，控制断开变压器电源主回路中的真空开关和隔离开关，闭合变压器的接地开关；7）电极上升：控制三个升降油缸向上运行，三根电极向上运动、直至运动到最高点；8）电极工位调整：控制工位调整装置工作，工位调整装置驱动移动基架、基座、升降装置、横臂、电极夹持装置和电极整体旋转至新工位后，重复步骤3至步骤8。
[0010]优选的，所述工位调整装置具备二至三个工作位置，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电极自动化控制系统，其特征在于，包括移动基架（1）、基座（2）、升降装置（3）、工位调整装置（4）、横臂（5）、电极圆调节装置（6）和电极夹持装置（7），其中：所述移动基架（1）作为承重主体、通过工位调整装置（4）可旋转的安装在基础台上，移动基架（1）的上侧开设有三个上通孔（101），上通孔（101）的周围对称设置有多个上引导轮（102），移动基架（1）的下侧对应开设有三个下通孔（103），下通孔（103）的周围对称设置有多个下引导轮（104）；所述基座（2）水平设置在移动基架（1）的底部，所述基座（2）包括两组双头铰接座（201）、四组安装臂（202）和一个水平安装座（203），两组双头铰接座（201）对称安装在移动基架（1）的底部，安装臂（202）的一端铰接在双头铰接座（201）上，安装臂（202）的另一端固定在水平安装座（203）上，所述安装臂（202）之间设置有加强梁（204）；所述升降装置（3）的底部水平固定在基座（2）上，升降装置（3）的顶部固定在横臂（5）的底部；所述工位调整装置（4）用于驱动移动基架（1）、基座（2）、升降装置（3）和横臂（5）整体旋转，工位调整装置（4）包括滑轨（401）、滑轮（402）、转轴座（403）和旋转驱动装置，所述滑轮（402）安装在移动基架（1）的底部、且与滑轨（401）配合工作实现定轨迹运动，所述滑轨（401）铺设在基础台上，所述转轴座（403）的顶部安装在移动基架（1）的底部中央位置，转轴座（403）的底部通过旋转驱动装置安装在基础台上，所述旋转驱动装置包括电机或液压马达；所述横臂（5）分为水平、等距、平行布置的第一横臂（501）、第二横臂（502）和第三横臂（503），所述第一横臂（501）和第三横臂（503）对称布置、其末端均向外倾斜120
°
形成斜臂，所述斜臂的前后两侧对称开设有长槽（504）；所述电极圆调节装置（6）分为第一伸缩装置（601）、第二伸缩装置（602）和第三伸缩装置（603），所述第一伸缩装置（601）安装第一横臂（501）的斜臂末端，所述第二伸缩装置（602）安装在第二横臂（502）的斜臂末端，所述第三伸缩装置（603）安装在第三横臂（503）的直臂末端；所述电极夹持装置（7）分为第一夹持器（701）、第二夹持器（702）和第三夹持器（703），所述第一夹持器（701）垂直安装在第一横臂（501）的斜臂上，第一夹持器（701）能够在第一伸缩装置（601）的驱动下沿第一横臂（501）的长槽（504）前后移动，所述第二夹持器（702）同轴安装在第二横臂（502）的直臂上，第二夹持器（702）能够在第二伸缩装置（602）的驱动下沿第二横臂（502）的直臂前后移动，所述第三夹持器（703）垂直安装在第三横臂（503）的斜臂上，第三夹持器（703）能够在第三伸缩装置（603）的驱动下沿第三横臂（503）的长槽（504）前后移动。2.根据权利要求1所述的电极自动化控制系统，其特征在于，所述电极圆调节装置（6）的内部设置有调节油缸（604）和调节连接件（605），所述调节油缸（604）安装在横臂（5）的末端，调节油缸（604）的伸缩杆通过调节连接件（605）连接电极夹持装置（7）。3.根据权利要求1所述的电极自动化控制系统，其特征在于，所述电极夹持装置（7）包括夹持壳体（704）、弧形夹持座（705）、移动卡箍（706）、导电线（707）、移动槽（708）、传动板（709）、夹持连接件（710）、夹持油缸（711）和滚轴排（712），其中：电极夹持装置（7）的夹持壳体（704）末端设置有弧形夹持座（705）和移动卡箍（706），弧
形夹持座（705）和移动卡箍（706）配合工作用于固定电极（8），移动卡箍（706）的外壁与导电线（707）接触，移动卡箍（706）的两端设置在传动板（709）上，传动板（709）可移动的安装在移动槽（708）内、且通过夹持连接件（7...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈勇，田柏峰，孙睿，
申请(专利权)人：西安中天冶金工程有限公司，
类型：发明
国别省市：