一種用于電渣爐熔煉高溫合金的復合控制方法與流程

本發明屬于有色金屬及高溫合金冶煉技術領域，具體涉及一種用于電渣爐熔煉高溫合金的復合控制方法。

背景技術：

電渣爐是高溫合金精煉的必需設備。傳統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行精細控制；傳統的對自耗電極插入深度的控制采用電壓擺動控制，運算復雜，同時受電源波動影響較大，會造成鑄錠成分不均勻，熔煉效率低等問題。

技術實現要素：

為克服上述現有技術的不足，本發明提供一種用于電渣爐熔煉高溫合金的復合控制方法，針對電渣爐熔煉高溫合金工藝過程的起弧熔渣、穩態熔煉和補縮三個不同階段，采用不同的控制方式和復合控制方法；具有控制系統結構簡單、控制精度高的特點。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：一種用于電渣爐熔煉高溫合金的復合控制方法，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，使熔渣過程穩定高效；電弧的電阻值通過電流和電壓測量運算而來，經過與工藝設定的電阻參數比較后進行控制運算，最終控制電極進給伺服控制器，實現對弧距的控制；

2）穩態熔煉

在穩態熔煉階段，采用熔速控制和渣擺控制的復合控制法；渣擺控制是通過對自耗電極與溶池間電渣液阻值的擺動幅度進行控制，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；

3）補縮

在補縮階段采用功率控制和渣阻控制的復合控制方法；補縮階段設定的功率參數隨補縮進行而遞減，當剩余電極重量小于工藝設定值時，補縮階段結束，系統自動切斷電源，整個熔煉過程結束。

所述的渣擺控制，是通過對熔煉電源電壓、電流的測量運算，得到電渣液阻值，電渣液阻值與工藝設定阻值相比較得到實際渣擺值，實際渣擺值與工藝設定的渣擺值比較后進行控制運算，最終控制電極進給伺服控制器，控制自耗電極插入電渣液的插入深度。

本發明的有益效果是：

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，運算簡單，受電源波動影響小，有助于提高熔煉效率和鑄錠質量。

附圖說明

圖1為渣阻和渣擺復合控制框圖，可以根據熔煉的不同階段來選擇選擇任一種控制方法。

圖2為熔速和功率復合控制框圖，熔速控制為外環，電源功率控制為內環，可根據需要選擇單閉環功率控制或雙閉環熔速控制。

圖3為本發明的流程圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步詳細說明。

參見圖1，圖2，一種用于電渣爐熔煉高溫合金的復合控制方法，針對電渣爐熔煉高溫合金工藝過程的起弧熔渣、穩態熔煉和補縮三個不同階段，采用不同的控制方式和復合控制方法；

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，從而使熔渣過程穩定高效。電弧的電阻值通過電流和電壓測量運算而來，經過與工藝設定的電阻參數比較后進行控制運算，最終控制電極進給伺服控制器，從而實現對弧距的控制；

所述的穩態熔煉階段，采用熔速控制和渣擺控制復合控制方法；渣擺控制通過對自耗電極與溶池間電渣液阻值的擺動幅度進行控制，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；

所述的渣擺控制，其特征在于，通過對熔煉電源電壓、電流的測量運算，得到電渣液阻值，電渣液阻值與工藝設定阻值相比較得到實際渣擺值。實際渣擺值與工藝設定的渣擺值比較后進行控制運算，最終控制電極進給伺服控制器，從而控制自耗電極插入電渣液的插入深度；

所述的補縮階段，采用功率控制和渣阻控制的復合控制方法；補縮階段設定的功率參數曲線為斜坡遞減曲線，即控制熔煉功率隨著補縮過程進行而遞減，當剩余自耗電極重量小于工藝設定值時，補縮結束，整個熔煉過程結束；

本發明專利的工作過程如下：

熔煉開始時，首先起弧熔化電渣，這個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行限幅；防止初始時刻的沖擊電流損壞電源的功率器件；功率曲線設定為斜坡上升曲線；在熔渣過程中通過對電弧電阻進行控制運算來控制自耗電極進給；通過功率控制來控制電弧能量，使熔渣過程穩定進行；

在熔渣過程結束后，進入穩態熔煉階段，控制系統切換至渣擺控制和熔速控制。此時電渣已經熔化為電渣液，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造成的誤差，使阻值測量更準確；功率控制回路由單閉環功率控制切換至熔速雙閉環控制，功率控制為內環，熔速控制為外環，實際熔速通過采樣點間自耗電極的重量差和采樣周期相除得到。實際熔速與工藝設定熔速比較后進行控制運算，運算結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；

經穩態熔煉，自耗電極下降到設定值時，進入補縮階段；控制系統切換至渣阻控制和功率控制；這個過程中，功率曲線設定為斜坡遞減曲線，熔煉功率隨時間遞減，渣阻曲線設定為斜坡上升曲線；當自耗電極重量下降到限制值時，系統自動切斷電源，補縮停止，整個熔煉過程結束。

技術特征：

技術總結
一種用于電渣爐熔煉高溫合金的復合控制方法，電渣爐冶煉高溫合金的熔煉過程分為起弧熔渣、穩態熔煉和補縮三個工藝階段；針對每個階段的特點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合控制方法，穩態熔煉階段采用熔速控制和渣阻控制復合控制方法，補縮階段采用功率控制和渣阻控制復合控制方法；在起弧熔渣階段的初始階段，對電流進行限幅，避免電源開機電流沖擊過大，損壞電源功率器件；穩態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；控制方法覆蓋了電渣爐熔煉高溫合金的三個階段，控制方法完備，控制精度高，有利于提高鑄錠品質和熔煉效率。

技術研發人員：黃金亮;賈慶功;杜亞寧;王錦群;方向明
受保護的技術使用者：西安聚能裝備技術有限公司
技術研發日：2017.06.27
技術公布日：2017.09.22