[發明專利]一種電渣爐自耗電極的位置檢測與控制方法

在審

• 申請號: 201410606000.6
• 申請日: 2014-10-31
• 公開（公告）號: CN105586493A
• 公開（公告）日: 2016-05-18
• 發明（設計）人: 周曉麗
• 申請（專利權）人: 西安擴力機電科技有限公司
• 主分類號: C22B9/18
• 分類號: C22B9/18
• 代理公司: 西安創知專利事務所 61213
• 代理人: 譚文琰

技術領域

本發明涉及電渣重熔工業領域，尤其是涉及一種電渣爐自耗電極的位 置檢測與控制方法。

背景技術

在電渣熔鑄過程中，對熔鑄質量、消耗的電能和生產效率影響最大的 環節是對電極的控制。由于隨著熔化的進行，電極不斷縮短而鋼錠逐漸上 漲，為了保證熔速和電流穩定在設定值需要實時的調節電極高度。若電極 下降速度過慢，會產生電弧放電，電流波動很大，電渣過程被破壞；若電 極下降速度過快，就會造成電極與金屬熔池的短路現象。因而電極位置控 制是重熔過程中一個重要的控制參數，也是所有電渣爐必不可少的控制環 節。

由于電渣爐自耗電極底部在熔化過程中形成的固液相變界面無法直 接測量，導致自耗電極位置很難精確判斷。傳統的自耗電極位置控制方法， 有的是通過操作人員在爐前觀看和實際動手操作對箱來完成，有的是采用 基于常規PID控制的自動控制方法、有的采用模糊控制代替常規PID控制， 但都無法達到迅速跟蹤，精確控制的目的。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提供一 種電渣爐自耗電極的位置檢測與控制方法，其步驟簡單且使用方便，能對 自耗電極當前位置進行實時跟蹤并自動調節。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：一種電渣爐自耗電極 的位置檢測與控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一，建立數值仿真模型：電渣爐自耗電極的熔化過程是一個熱傳 導問題，首先對熱傳導問題的微分方程進行離散化，然后在給定邊界條件 下采用有限元法對所述微分方程進行求解，從而建立數值仿真模型；所述 數值仿真模型的輸入量為自耗電極熔化過程中產生的固液相變界面的位 置，而其輸出量為未熔化固體部分末端的熱流值；所述微分方程為：

式中，T為處于融化過程中的固體材料其固體部分的溫度場；t為時 間，x為固體部分長度；

所述數值仿真模型對應的程序通過鍵盤寫入處理器，所述處理器將所 述數值仿真模型存入存儲器中，所述處理器分別與所述鍵盤和存儲器相 接；

步驟二，信號采集與處理：采用溫度傳感器對自耗電極頂端的溫度進 行實時檢測；采用熱流傳感器對自耗電極頂端的熱流進行實時檢測；所述 溫度傳感器和熱流傳感器分別將檢測到的溫度和熱流傳輸給濾波電路，濾 波電路將所述溫度和熱流信號進行帶通濾波處理后經信號隔離電路傳輸 給模數轉換器，模數轉換器將接收到的信號經模數轉換處理后傳輸給所述 處理器；所述溫度傳感器和熱流傳感器均與濾波電路相接，所述濾波電路、 信號隔離電路、模數轉換器和處理器依次相接；所述自耗電極的頂端安裝 有夾持器，所述溫度傳感器和熱流傳感器均安裝在所述夾持器上；

步驟三，自耗電極位置計算：仿真電路模塊通過調用所述存儲器中的 數值仿真模型獲得熱流仿真值，處理器將熱流傳感器檢測得到的實際熱流 值和所述熱流仿真值作為輸入信號，采用優化算法對所述輸入信號進行計 算且輸出所述自耗電極底部熔化后形成的固液相變界面位置信號；所述優 化算法采用的目標函數為：

J=||y1-y2||2+k||dsdt||2]]>

式中，y₁為熱流的測量值，y₂為熱流的仿真值，s為自耗電極固液相 變界面位置，k為調節系數；

所述仿真電路模塊分別與存儲器和處理器相接；

步驟四，自耗電極位置曲線顯示與記錄：所述處理器將所述固液相變 界面的位置曲線在顯示器上實時顯示出來，并通過打印機打印出來以備查 詢；所述顯示器與打印機均與所述處理器相接；