专利名称：一种单相电渣炉恒功率、恒熔速控制装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于电渣炉控制技术领域，尤其是涉及一种单相电渣炉恒功 率、恒熔速控制装置。
背景技术：
随着经济建设及军工、国防工业地不断发展，要求冶金企业提供质优 价廉、精细优良且纯净度高的特种钢材料。因此，冶金企业在工艺设备上 必须不断地进行创新，并釆用现代化技术来实现其生产过程的精确、高效、 增产及降耗的目的。
电渣炉通过对特殊合金钢、模具钢、高速钢、轴承钢等进行重熔、渣 洗并结晶，能取得良好的纯净度以及组织细致均匀度的特种钢材料，因而 电渣炉现已成为大型军工厂、重机厂、造船厂、特殊钢厂等用铸件、锻件 单位不可或缺的设备之一，但上述单位往往是电渣炉控制设备老化且技术 简单的企业，因而各类消耗特别高电耗经常在一两千度，实际电流电压 不稳定、.波动大，因此达不到恒功率、恒熔速冶炼的目的，究其原因，主 要是控制系统不合理。
众所周知，原材料消耗、人力资本消耗及能源消耗组成冶金企业三大 消耗成本，所以釆用新型控制技术以降低各项消耗指标，提高生产率，达 到钢种的精细化，以满足飞速发展的社会需求，乃当务之急。
现如今，全世界都没有一个直接的、工业化的且投资费用少的对电渣 炉进行控制的设备，通常情况下，都是以间接方式即通过电极升降调节装 置来控制电渣弧电流、电渣弧电压，进而控制"炼钢电渣弧"以达到炼钢 的目的，上述控制方式实际是一种"模糊控制"，因而是否能控制到最佳 点或曲线取决因素就很多了，目前实际操作中一般是把上述众多的影响因素均忽略或加权，仅控制其电流或电压，故而控制往往不准确，能耗比较 高，甚至失控。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提 供一种单相电渣炉恒功率、恒熔速控制装置，其结构简单、投入费用特别 低且操作非常简易，能有效解决现有电渣炉控制装置的控制方式不合理且 达不到恒功率、恒熔速冶炼的实际问题。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是 一种单相电渣炉 恒功率、恒熔速控制装置，其特征在于包括实时对串接在电渣炉变压器 和电渣炉电极间的短网中的电流和电压分别进行监测的电流监测单元和
电压监测单元、实时对电渣炉水冷结晶器的重量进行监测的称重传感器、 实时对电渣炉水冷结晶器底部水箱中的水温进行监测的温度传感器、与温 度传感器相接的温控仪、控制系统、与控制系统相接的变频器和由控制系 统进行控制的告警单元以及与控制系统相接的人机界面HMI;
所述控制系统为根据所述电流监测单元、电压监测单元和称重传感器 实时所监测信号并结合通过人机界面HMI输入的所述电渣炉的熔炼电压值 和熔炼电流值，相应对电渣炉变压器的变压器调压单元、告警单元以及通 过变频器对电渣炉的电极升降调节机构分别进行模糊智能控制的控制器。
所述控制系统为PLC可编程控制器。
还包括分别与所述电流监测单元和电压监测单元相接的无纸记录仪。 所述电流监测单元包括对短网中的电流进行实时监测的电流互感器、
与电流互感器相接的单相电流变送器和串接在二者之间的实时电流表，所
述单相电流变送器接控制系统。
所述电压监测单元包括对短网中的电压进行实时监测的单相电压变
送器和并接在单相电压变送器信号输入端上的电压表，所述单相电压变送
器接控制系统。所述变频器的数量为两个，两个变频器均为对电极升降调节机构进行 变频控制的慢速升降变频器且二者相接后布设在变频柜内。
所述控制系统、无纸记录仪和温控仪均布设在操作台上。 所述称重传感器的数量为三个且均安装在所述底部水箱底部。 本实用新型与现有技术相比具有以下优点1、结构简单、安装方便 且投入费用特别低。2、操作非常简易、调试简单且使用效果好、工作可 靠，通过设置在控制柜上的人机界面丽I将冶炼设定电流、冶炼设定电压 输到PLC可编程控制器中，同时结合温控仪和称重传感器两个监控系统，
最终经PLC可编程控制器对变压器调压单元、告警单元以及通过变频器对
电渣炉的电极升降调节机构分别进行模糊智能控制后，使得电渣炉炼钢冶 炼自动起弧且调节面宽、冶炼起弧平稳，最终达到恒功率、恒熔速冶炼的
目的。3、设计合理，电渣炉节能降耗、提高劳动生产率和达到钢种组织
精细致密的关键是控制好电极坯的均匀熔化、渣洗和结晶的平横与速度， 本实用新型能对电极坯的均匀熔化、渣洗和结晶的平横与速度进行准确控 制，具体是电渣炉所提供的熔炼电流通过高电阻渣池产生的热量将电极末 端熔化，并且在此过程中，金属熔滴与高温、高碱度的熔渣充分接触、渣
洗，产生强烈的冶金反应，并在水冷结晶器内结晶使金属得到精炼。4、 本实用新型实用价值高、节能，能很快满足工艺实践要求，进而提高劳动 生产率，达到降低消耗及其它费用的目的。综上所述，本实用新型结构简 单、投入费用特别低且搡作非常简易，能有效解决现有电渣炉控制装置的 控制方式不合理且达不到恒功率、恒熔速冶炼的实际问题。
下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
图l为本实用新型的电路原理图。 附图标记说明
l一电渣炉变压器； 2 —电渣炉电极； 3—短网；4- l一电流互感器；
5- l—单相电压变送器; 7—称重传感器； IO—变频器； 13—变压器调压单元；
4- 2 —实时电流表;
5- 2 —电压表；
8 —温度传感器； ll一人机界面HMI 14一告警单元；
4-3—单相电流变送器;
6 —电渣炉水冷结晶器;
9一控制系统；
12 —温控仪；
15 —高压供电回路；
16 —电极升降调节机构；17—无纸记录仪； 18—操作台； 19一变频柜。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型包括实时对串接在电渣炉变压器1和电渣炉 电极2间的短网3中的电流和电压分别进行监测的电流监测单元和电压监 测单元、实时对电渣炉水冷结晶器6的重量进行监测的称重传感器7、实 时对电渣炉水冷结晶器6底部水箱中的水温进行监测的温度传感器8、与 温度传感器8相接的温控仪12、控制系统9、与控制系统9相接的变频器 10、由控制系统9进行控制的告警单元14以及与控制系统9相接的人机 界面HMIll。另外，本实用新型还包括分别与所述电流监测单元和电压监 测单元相接的无纸记录仪17。本实施例中，所述控制系统9、无纸记录仪 17和温控仪12均布设在操作台18上。所述称重传感器7的数量为三个且 均安装在所述底部水箱底部。
所述控制系统9为根据所述电流监测单元、电压监测单元和称重传感 器7实时所监测信号并结合通过人机界面HMI11输入的所述电渣炉的熔炼 电压值和熔炼电流值，相应对电渣炉变压器1的变压器调压单元13、告警 单元14以及通过变频器IO对电渣炉的电极升降调节机构16分别进行模 糊智能控制的控制器。本实施例中，所述控制系统9为PLC可编程控制器。 所述变频器10的数量为两个，两个变频器10均为对电极升降调节机构16 进行变频控制的慢速升降变频器且二者相接后布设在变频柜19内。
所述电流监测单元包括对短网3中的电流进行实时监测的电流互感器4-1 (即电流互感器TA)、与电流互感器4-1相接的单相电流变送器4-3 (即电流变送器Ua)和串接在二者之间的实时电流表4-2，所述单相电流 变送器4-3接控制系统9。同时，电流互感器4-1相接的单相电流变送器 4-3之间还串接有电流继电器KA。具体而言，电流互感器4-1实时对短网 3中的电流进行监测并将所监测的电流信号依次经实时电流表4-2和电流 继电器KA后传至单相电流变送器4-3，单相电流变送器4-3再将经其处理 后的电流信号分别传送至控制系统9和无纸记录仪17。
所述电压监测单元包括对短网3中的电压进行实时监测的单相电压变 送器5-1 (即电压互感器Uv)和并接在单相电压变送器5-l信号输入端上 的电压表5-2,所述单相电压变送器5-1接控制系统9。具体而言，单相 电压变送器5-l实时对短网3中的电压进行监测，并将所监测的电压信号 分别传送至控制系统9和无纸记录仪17。
本实用新型的工作过程是在电渣炉重熔过程中，通过所述电流监测 单元和电压监测单元实时对短网3中的电压和电流进行监测，并且同步将 所监测到的电流和电压信号分别传送至PLC可编程控制器和无纸记录仪 17;同时，通过称重传感器7实时对电渣炉水冷结晶器6的重量进行监测 并将所监测信号同步传至PLC可编程控制器，且通过温度传感器8实时对 电渣炉水冷结晶器6底部水箱中的水温进行监测并将所监测信号同步传至 温控仪12。所述PLC可编程控制器根据所述电流监测单元和电压监测单元 实时所监测信号，并结合通过人机界面丽Ill输入的所述电渣炉的熔炼电 压值和熔炼电流值，相应对电渣炉变压器1的变压器调压单元13以及通 过变频器IO对电渣炉的电极升降调节机构16分别进行模糊智能控制；同 时，所述PLC可编程控制器对称重传感器7实时所监测重量信号进行分析 判断，当经监测发现电渣炉水冷结晶器6的重量超过预先设定的门限值时， PLC可编程控制器控制告警单元14进行报警提示。另外，温控仪12相应 对温度传感器8实时所监测的温度信号进行分析判断，当经监测发现电渣 炉水冷结晶器6底部水箱中的水温超过预先设定的门限值时，温控仪12则自动控制其自带的报警单元进行报警提示。
综上所述，本实用新型通过控制所述电渣炉的冶炼功率(即冶炼电流 和冶炼电压)来达到控制熔化过程的目的，通过对电渣炉水冷结晶器6底 部水箱中的水温进行监测达到监控结晶过程的目的，同时通过称重来达到 对熔化速度进行监控的目的，从而达到电渣重熔出精品钢的目的。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限 制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更 以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。
权利要求1.一种单相电渣炉恒功率、恒熔速控制装置，其特征在于包括实时对串接在电渣炉变压器(1)和电渣炉电极(2)间的短网(3)中的电流和电压分别进行监测的电流监测单元和电压监测单元、实时对电渣炉水冷结晶器(6)的重量进行监测的称重传感器(7)、实时对电渣炉水冷结晶器(6)底部水箱中的水温进行监测的温度传感器(8)、与温度传感器(8)相接的温控仪(12)、控制系统(9)、与控制系统(9)相接的变频器(10)和由控制系统(9)进行控制的告警单元(14)以及与控制系统(9)相接的人机界面HMI(11)；所述控制系统(9)为根据所述电流监测单元、电压监测单元和称重传感器(7)实时所监测信号并结合通过人机界面HMI(11)输入的所述电渣炉的熔炼电压值和熔炼电流值，相应对电渣炉变压器(1)的变压器调压单元(13)、告警单元(14)以及通过变频器(10)对电渣炉的电极升降调节机构(16)分别进行模糊智能控制的控制器。
2. 按照权利要求l所述的一种单相电渣炉恒功率、恒熔速控制装置， 其特征在于所述控制系统(9)为PLC可编程控制器。
3. 按照权利要求l或2所述的一种单相电渣炉恒功率、恒熔速控制装 置，其特征在于还包括分别与所述电流监测单元和电压监测单元相接的 无纸记录仪(17)。
4. 按照权利要求l或2所述的一种单相电渣炉恒功率、恒熔速控制装 置，其特征在于所述电流监测单元包括对短网(3)中的电流进行实时 监测的电流互感器(4-1)、与电流互感器(4-1)相接的单相电流变送器(4-3)和串接在二者之间的实时电流表(4-2)，所述单相电流变送器(4-3) 接控制系统(9)。
5. 按照权利要求l或2所述的一种单相电渣炉恒功率、恒熔速控制装 置，其特征在于所述电压监测单元包括对短网(3)中的电压进行实时 监测的单相电压变送器(5-1)和并接在单相电压变送器(5-1)信号输入端上的电压表(5-2),所述单相电压变送器(5-1)接控制系统(9)。
6. 按照权利要求l或2所述的一种单相电渣炉恒功率、恒熔速控制装 置，其特征在于所述变频器(10)的数量为两个，两个变频器(10)均 为对电极升降调节机构(16)进行变频控制的慢速升降变频器且二者相接 后布设在变频柜(19)内。
7. 按照权利要求3所述的一种单相电渣炉恒功率、恒熔速控制装置， 其特征在于所述控制系统(9)、无纸记录仪(l7)和温控仪(l2)均 布设在操作台(18)上。
8. 按照权利要求l或2所述的一种单相电渣炉恒功率、恒熔速控制装 置，其特征在于所述称重传感器(7)的数量为三个且均安装在所述底 部水箱底部。
专利摘要本实用新型公开了一种单相电渣炉恒功率、恒熔速控制装置，包括实时对短网中的电流和电压进行监测的电流和电压监测单元、实时对电渣炉水冷结晶器重量进行监测的称重传感器、实时对水冷结晶器底部水箱中水温进行监测的温度传感器、与温度传感器相接的温控仪、控制系统、变频器、告警单元及与控制系统相接的人机界面HMI；控制系统为根据实时监测信号并结合通过HMI输入的熔炼电压值和电流值，相应对变压器调压单元、告警单元以及通过变频器对电极升降调节机构分别进行模糊智能控制的控制器。本实用新型结构简单、投入费用特别低且操作非常简易，能有效解决现有电渣炉控制装置的控制方式不合理且达不到恒功率、恒熔速冶炼的实际问题。
文档编号C22B9/187GK201381356SQ200920032868
公开日2010年1月13日 申请日期2009年4月29日 优先权日2009年4月29日
发明者建 姚 申请人:西安重鑫电炉设备有限公司