[實用新型]消除等離子加熱對連鑄結晶器液面電磁干擾的裝置

有效

• 申請號: 200920210372.1
• 申請日: 2009-09-29
• 公開（公告）號: CN201543803U
• 公開（公告）日: 2010-08-11
• 發明（設計）人: 劉珧;朱克強;王武君
• 申請（專利權）人: 寶山鋼鐵股份有限公司
• 主分類號: B22D11/18
• 分類號: B22D11/18;H02M1/44
• 代理公司: 上海開祺知識產權代理有限公司 31114
• 代理人: 竺明

技術領域

本實用新型涉及電磁兼容技術，特別涉及消除連鑄等離子加熱對結晶器液面控制裝置產生電磁輻射干擾的裝置。

背景技術

參見圖1，連鑄坯生產工藝示意圖，一個鋼包分兩流澆鑄，兩個澆鑄流的工藝和設備完全相同。鋼水從大鋼包1經過中間包2、水口4進入結晶器3。結晶器通過溫度和振動等生產工藝控制，拉出連鑄坯5，鋼水從液態轉為固態。在拉坯過程中，為了保持中間包內的鋼水溫度在一定范圍內，需要等離子加熱裝置對中間包內的鋼水加熱。

等離子加熱裝置由可控硅直流整流系統6、電纜及插頭7、等離子槍9構成；等離子槍9點弧通電后，在中間包2內產生電弧10，完成對中間包2加熱的工作。

由于連鑄坯生產工藝和產品質量的需要，要求結晶器內的鋼水液面保持在一一定的高度不變，否則會影響鋼坯質量(嚴重時，甚至會發生漏鋼事故)。因此，控制鋼水液面波動是連鑄生產的關鍵，一般要求液面波動在±5mm以下。液面波動控制系統11的最終執行機構為水口4的控制閥。當結晶器的液面偏低時，水口4的開口大一些，鋼水流量增大，液面回高；當結晶器的液面偏高時，水口4的開口小一些，鋼水流量減小，液面降低。要使鋼水液面獲得相對的穩定，就要求水口流量的控制過程必須具有穩定而又快速的特征。結晶器的液面控制機理如下圖所示：

上位計算機給出結晶器的液位給定信號，與能檢測到結晶器液位高度的渦流式液面檢測器8的反饋信號相比較，再經過PID運算，控制水口開度控制閥使結晶器液面穩定在給定的高度。由經典的控制理論可知，渦流式液位檢測器8是整個液位控制系統的關鍵元件，它的抗干擾能力大小將是決定結晶器液面波動情況良好與否的關鍵因素。

渦流式液面檢測器的探頭緊貼著結晶器銅板上側安裝，系統工作機理如圖2所示。

信號發生器12發生渦流振蕩的工作頻率f0信號，通過檢測/放大電路13使線圈15發射頻率為f0渦流磁場E(如虛線所示)，由電磁理論可知，這個磁場的大小與鋼水液面的高低h大致成正比，鋼水越高，磁場E越強。兩個差動線圈16、17檢測到這個磁場E信號后，通過差分電路18、經過檢測/放大電路13輸出表征鋼水高度h的信號。當磁場E受到外部空間電磁場F干擾時，差動線圈2、3并不能把這干擾信號分離出來，而是由后面的濾波器14承擔信號分離任務。

理想的濾波器14的幅頻特性如圖3所示，其中，fo表示渦流式液位檢測器的工作頻率，fh表示帶寬。為了保證系統有良好的穩定性和快速性，濾波器必須有一定的帶寬。在其帶寬fh以外，濾波器認為是無用的干擾信號，能將等離子、整流器產生電磁干擾充分過濾掉，但帶寬fh以內的干擾，濾波器認為是有用的信號，即在帶寬fh以內，外部干擾對濾波器構成了同頻干擾，濾波作用失效。

事實上，等離子加熱設備整流回路多為典型的整流電路，由于其換相作用，電流中必然包含豐富的高次諧波，這種高次諧波通過電磁轉換向空間發射包含f0在內的電磁波F。

常規抗干擾技術簡介：

上述的簡介可進一步歸納為：在連鑄生產使用等離子加熱裝置時，其整流裝置輸出的直流大電流包含了大量的諧波并對周邊環境產生電磁輻射，使在附近工作的渦流式液面檢測器承受了同頻干擾，致使結晶器內的液面波動情況惡化。

解決這樣的電磁干擾，一般有如下幾種技術：

1.遠離技術：使被干擾源遠離干擾源。

2.減小干擾源電流強度技術：由電磁兼容技術可知，干擾源發出的電磁波強度與干擾源電流及其包含的面積成正比。由于等離子加熱設備的功率和工廠設計所限，不能采用。

3.切斷空間傳播途徑技術：用厚實的鐵磁材料將干擾源與被干擾源隔離開來。由于電纜所包圍的面積很大，不可能再用鐵磁材料將其包圍；如果金屬鎧裝電纜，倒可在一定程度上減輕電磁輻射，但由于電磁輻射的頻率較低，必須使用相當厚的金屬鎧裝層，既不經濟，也不便于安裝。如果給渦流式液位檢測器再套上鐵磁材料外殼被動地防護，則渦流式液位檢測器正常的工作電磁路徑也被切斷。

4.被干擾源的濾波技術：原渦流式液位檢測器中的濾波器就是此技術，但由于渦流式液位檢測器在其工作頻率f0上，需要一定帶寬fh保證全系統有足夠滿足工藝需要的快速性和穩定性，在其頻寬范圍(f0-fh)到(f0+fh)內，存在它不能解決的同頻干擾問題。

5.雙絞線和屏蔽技術：在被干擾源的電線傳輸電路中使用雙絞線和屏蔽技術，減小和隔離電磁輻射干擾。它不能解決渦流式液位檢測器線圈本身受到同頻干擾的問題。