[發明專利]一種真空感應熔煉過程溫度實時測控校準系統及方法

有效

• 申請號: 201810126745.0
• 申請日: 2018-02-08
• 公開（公告）號: CN108413770B
• 公開（公告）日: 2019-07-23
• 發明（設計）人: 張花蕊;張虎
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01J5/00
• 分類號: G01J5/00;F27B14/20
• 代理公司: 北京航智知識產權代理事務所(普通合伙) 11668
• 代理人: 墨偉;陳磊

本發明公開了一種真空感應熔煉過程溫度實時測控校準系統及方法，包括紅外測溫裝置、可編程序邏輯控制器PLC、中頻電源功率控制端口，可編程序邏輯控制器PLC連接中頻電源功率控制端口，并根據預設的期望溫度值控制真空感應爐的加熱功率；紅外測溫裝置對真空感應爐坩堝內熔體的溫度進行連續測量，熱電偶對對真空感應爐坩堝內熔體的溫度進行不連續測量，并將測量的溫度信號發送給可編程序邏輯控制器PLC；所述可編程序邏輯控制器PLC根據熱電偶所測溫度信號進行校準，對真空感應爐的加熱功率進行調整。本發明同時發揮了紅外測溫實時性強以及熱電偶測溫準確度高的優點，使所需測控的溫度數值更加準確，提高了所生產產品的質量。

技術領域

本發明屬于鑄造設備及自動化技術領域，尤其是涉及一種真空感應熔煉過程溫度實時測控校準系統及方法。

背景技術

在合金熔煉過程中，對合金成分的精確化以及純凈化的要求越來越高。真空感應熔煉技術是保證合金成分純凈度以及精確度的關鍵技術。真空感應熔煉工藝包括裝料、熔化期、精煉期、澆注等過程，實現真空感應熔煉過程中各階段溫度尤其是精煉溫度及澆注溫度的精確控制，對最終合金成分的高純凈度及精確度均起著關鍵的作用。

目前，真空感應熔煉工藝一般由功率(KW)-時間(min)的關系曲線進行控制，圖1為典型的工業規模K444合金母合金的真空冶煉工藝曲線(郭建亭，高溫合金材料學(中期)P35-44)。熔煉過程中工藝參數的確定一般都是憑借著操作經驗，通常以一定大小的加熱功率，一定的熔煉時間作為精煉工藝參數，但這對于熔煉過程的溫度控制來說的不精確的。因為即使在一定的功率條件下，熔體的溫度仍然可能發生變化，而只有當溫度發生明顯變化后，操作工人才會對加熱功率進行手動的調節；顯然，這種溫度的調節方式是滯后的，且很容易出現溫度波動太大的現象，無法保證精煉過程中溫度的長時間穩定，無法保證熔煉合金質量的穩定性。而這種不穩定的變化最終也會對合金的熔煉效果產生影響。真空感應爐內的熔體溫度難以在線連續實時監測，更無法實現自動控制。

目前，在工業爐的應用中，常用的控溫手段是使用熱電偶進行測溫，采用溫控儀表或PLC 接收溫度信號并輸出控制信號給電源以調整工業爐的功率大小，然而由于在金屬熔煉的過程中，熱電偶若長時間浸入合金液中，熱電偶易熔入金屬液中，造成測溫無法繼續進行。所以這種方法不適用于真空感應熔煉技術。

而單獨采用紅外測溫+PLC的控制方式，則只能測控熔體表面的溫度數據，在長時間精煉的情況下，紅外測溫儀本身易受到真空感應爐內蒸汽與灰塵的污染，造成溫度測量的偏差，另一方面，熔體表面的浮渣量也會隨精煉過程的進行而逐漸變化，造成溫度測溫的偏差；這兩個方面共同作用，會使單獨采用紅外測溫儀無法對溫度進行準確的測控。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明提供了一種真空感應熔煉過程中溫度實時控制與校準的方法，解決了真空感應爐溫度測控過程中的溫度偏移情況。

本發明完整的技術方案包括：

一種真空感應熔煉過程溫度實時測控校準系統，包括真空感應爐自動控溫子系統和熱電偶測溫校準子系統；

所述的真空感應爐自動控溫子系統包括紅外測溫裝置、可編程序邏輯控制器PLC、中頻電源功率控制端口，可編程序邏輯控制器PLC通過AQn端口(AQ表示模擬量輸出端口，n為相應端口的通道號，可為0、1、2……)連接中頻電源功率控制端口，并根據預設的期望溫度值控制真空感應爐的加熱功率；所述紅外測溫裝置對真空感應爐坩堝內熔體的溫度進行連續測量，并將測量的溫度信號發送給可編程序邏輯控制器PLC；

所述的熱電偶測溫校準子系統包括熱電偶，所述的熱電偶對真空感應爐坩堝內熔體的溫度進行不連續測量，并將測量的溫度信號發送給可編程序邏輯控制器PLC；所述可編程序邏輯控制器PLC根據熱電偶所測溫度信號進行校準，對真空感應爐的加熱功率進行調整。

還包括用于輸入操作參數的人機界面，所述人機界面用以預設期望的溫度值，并將該溫度值發送給可編程序邏輯控制器PLC。