一种钢包精炼炉电极调节系统技术方案

本发明专利技术公开了一种钢包精炼炉电极调节系统，属于电炉控制技术领域，具体涉及一种三相电极立柱可以独立、自动升降的调节控制系统，该钢包精炼炉电极调节系统的硬件部分包括旋转基架、基座、升降装置、工位调整装置、横臂和夹持装置，其中：升降装置采用独立方案，可以实现每根电极立柱的自由升降，工位调整装置能够实现电极立柱的整体旋转、以实现多个钢包的不间断连续加热；弧炉电极调节系统的软件部分采用阻抗控制策略，能够根据功率圆图预选的最佳工作点自动调节电极状态。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。

【技术实现步骤摘要】
一种钢包精炼炉电极调节系统
本专利技术属于电炉控制
，尤其涉及一种钢包精炼炉电极调节系统。
技术介绍
钢包精炼炉是钢铁生产中主要的炉外精炼设备，由于设备简单，投资费用低，操作灵活和精炼效果好而成为冶金行业的后起之秀，在国内外得到了广泛的应用与发展。钢包精炼炉主要靠桶内的白渣，在低氧的气氛中(氧含量为5%)，向桶内吹氩气进行搅拌并由石墨电极对经过初炼炉的钢水加热而精炼。由于氩气搅拌加速了渣-钢之间的化学反应，用电弧加热进行温度补偿，可以保证较长时间的精炼时间，从而可使钢中的氧、硫含量降低。钢包精炼炉可以与电炉配合，以取代电炉的还原期，还可以与氧气转炉配合，生产优质合金钢。然而，现有精炼炉结构存在如下技术问题：1）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；2）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；3）目前，成熟的精炼炉电极调节器包括恒阻抗调节器、恒功率调节器、三相功率平衡调节器、恒弧长调节器等等，主流电极调节控制算法有弧流法和阻抗法两种：前者以保持炉变二次电流恒定为控制目标，后者以保持炉变二次负载阻抗恒定为控制目标，然而，上述电极调节器普遍根据静态的阻抗设定值工作，但在实际生产中，电路最佳工作点与电路的实际状态和很多关系，只使用静态设计点的电极调节器其实是不能满足电力路优化运行的需求。
技术实现思路
针对上述技术问题，本专利技术提供了一种钢包精炼炉电极调节系统，其升降装置采用独立方案，可以实现每根电极立柱的自由升降，工位调整装置能够实现电极立柱的整体旋转、以实现多个钢包的不间断连续加热；弧炉电极调节系统的软件部分采用阻抗控制策略，能够根据功率圆图预选的最佳工作点自动调节电极状态。本专利技术通过以下技术手段解决上述问题：一种钢包精炼炉电极调节系统，其特征在于，包括旋转基架、基座、升降装置、工位调整装置、横臂和夹持装置，其中：所述旋转基架作为承重主体可旋转的安装在基础台上，旋转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导向轮，旋转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导向轮；所述基座设置在旋转基架的底部、且用于安装升降装置，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旋转基架的底部，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导向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；所述工位调整装置包括滑轨、滑轮、转轴座和旋转驱动装置，所述滑轮安装在旋转基架的底部、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旋转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；所述横臂的一端连接有用于固定电极的夹持装置，横臂的另一端连接有电缆。优选的，所述横臂包括水平、且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α角度，所述第二横臂的末端向下倾斜α角度，所述α角度的范围为90°至150°。优选的，所述夹持装置的数量为三个，三个夹持装置分别安装在横臂的末端，第一夹持装置垂直安装第一横臂的末端，第二夹持装置水平安装在第二横臂的末端，第三夹持装置垂直安装第三横臂的末端，其中：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、且通过联轴器连接伸缩油缸。上述钢包精炼炉电极调节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、并控制三个伸缩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，控制三个伸缩油缸收缩、并将三根电极可靠固定；2）电极上电：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；3）电极下降启弧：钢包精炼炉电极调节系统向三个升降油缸发出向下运行命令，三根电极向下运动，钢包精炼炉电极调节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；4）电极升降自动控制：电弧产生后，钢包精炼炉电极调节系统采用阻抗调节器自动调整三相电极的升降高度；5）电极断电：加热完成后，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；6）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；7）电极工位调整：控制工位调整装置工作，工位调整装置驱动旋转基架、基座、升降装置、横臂、夹持装置和电极整体旋转至新工位后，重复步骤2至步骤7。优选的，所述工位调整装置具备二至三个工作位置，每个工作位置相隔90°。优选的，所述阻抗调节器包括设定阻抗计算修正单元、实际阻抗采样计算单元和阻抗调节控制输出单元，其中：所述设定阻抗计算修正单元依据电弧加热供电制度模型获取基础阻抗设定值，叠加上档位开关变档保护增阻抗修正、启弧化渣减阻抗修正和阻抗设定值限幅环节以得到实际参与控制的最终阻抗设定值；所述实际阻抗采样计算单元对实际采集的二次电压和二次电流信号进行标度变换、系数校正、滤波处理后将二者相除，二者之商再经过滤波、限幅后得到实际参与控制的阻抗实际值；所述根据阻抗设定值和阻抗实际值得到阻抗控制偏差，经由带比例系数自适应的PI控制器、过流前馈控制器、短路前馈控制器自动调节控制，再经过比例阀液压特性补偿、手动控制、先导阀控制和滤波器环节后输出驱动液压比例阀，控制电极立柱的升降，达到稳定电弧燃烧，均匀加热的目的。优选的，所述阻抗调节器基于功率圆图的精炼炉最佳工作点，实时修整设定的电流值，使电弧电流随炉况的变化迅速达到新的平衡点并保持电极的稳定。具体的，所述功率圆图的精炼炉最佳工作点的确定包括如下步骤：1）数据采集：在起弧完成后的穿井期，选取总时长15分钟，设定电流从40KA每隔10秒升高0.5KA一直升高至70KA稳定不变，在功率圆图上标记每一个时刻工作点；2）数据计算：通过计算机整理0至900秒内，每10秒一个间隔内电流值最集本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钢包精炼炉电极调节系统，其特征在于，包括旋转基架（1）、基座（2）、升降装置（3）、工位调整装置（4）、横臂（5）和夹持装置（6），其中：/n所述旋转基架（1）作为承重主体可旋转的安装在基础台上，旋转基架（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导向轮（102），旋转基架（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导向轮（104）；/n所述基座（2）设置在旋转基架（1）的底部、且用于安装升降装置（3），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）对称安装在旋转基架（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）；/n所述升降装置（3）包括三组升降油缸（301）、升降台（302）、升降柱（303）、升降套筒（304）和连接座（305），所述升降油缸（301）的底部固定在水平安装座（203）上，所述升降台（302）设置在升降油缸（301）的伸缩杆上，所述升降柱（303）同轴布置在升降套筒（304）的内部，升降柱（303）的底部安装在升降台（302）上，升降柱（303）的顶部设置有连接台（3031），连接台（3031）通过铰接轴（3032）可旋转的安装在升降套筒（304）的铰接孔（3041）内，所述升降套筒（304）的侧壁上设置有多根与导向轮配合工作的导向板（3042），升降套筒（304）的顶部通过连接座（305）与横臂（5）连接；/n所述工位调整装置（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）安装在旋转基架（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）的顶部安装在旋转基架（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）的一端连接有用于固定电极（7）的夹持装置（6），横臂（5）的另一端连接有电缆（8）。/n...

【技术特征摘要】
1.一种钢包精炼炉电极调节系统，其特征在于，包括旋转基架（1）、基座（2）、升降装置（3）、工位调整装置（4）、横臂（5）和夹持装置（6），其中：
所述旋转基架（1）作为承重主体可旋转的安装在基础台上，旋转基架（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导向轮（102），旋转基架（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导向轮（104）；
所述基座（2）设置在旋转基架（1）的底部、且用于安装升降装置（3），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）对称安装在旋转基架（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）包括三组升降油缸（301）、升降台（302）、升降柱（303）、升降套筒（304）和连接座（305），所述升降油缸（301）的底部固定在水平安装座（203）上，所述升降台（302）设置在升降油缸（301）的伸缩杆上，所述升降柱（303）同轴布置在升降套筒（304）的内部，升降柱（303）的底部安装在升降台（302）上，升降柱（303）的顶部设置有连接台（3031），连接台（3031）通过铰接轴（3032）可旋转的安装在升降套筒（304）的铰接孔（3041）内，所述升降套筒（304）的侧壁上设置有多根与导向轮配合工作的导向板（3042），升降套筒（304）的顶部通过连接座（305）与横臂（5）连接；
所述工位调整装置（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）安装在旋转基架（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）的顶部安装在旋转基架（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）的一端连接有用于固定电极（7）的夹持装置（6），横臂（5）的另一端连接有电缆（8）。


2.根据权利要求1所述的钢包精炼炉电极调节系统，其特征在于，所述横臂（5）包括水平、且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α角度，所述第二横臂（502）的末端向下倾斜α角度，所述α角度的范围为90°至150°。


3.根据权利要求2所述的钢包精炼炉电极调节系统，其特征在于，所述夹持装置（6）的数量为三个，三个夹持装置（6）分别安装在横臂（5）的末端，第一夹持装置垂直安装第一横臂（501）的末端，第二夹持装置水平安装在第二横臂（502）的末端，第三夹持装置垂直安装第三横臂（503）的末端，其中：
夹持装置（6）的夹持壳体（601）末端设置有弧形夹持座（602）和移动卡箍（603），弧形夹持座（602）和移动卡箍（603）配合工作用于固定电极（7），移动卡箍（603）的外壁与导电线（604）接触，移动卡箍（603）的两端设置在传动板（606）上，传动板（606）可移动的安装在移动槽（605）内、且通过联轴器（607）连接伸缩油缸（608）。


4.根据权利要求1至3任意一项...

【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：陕西;61