一种用于电渣炉熔炼高温合金的复合控制方法与流程

本发明属于有色金属及高温合金冶炼技术领域，具体涉及一种用于电渣炉熔炼高温合金的复合控制方法。

背景技术：

电渣炉是高温合金精炼的必需设备。传统的电渣炉控制方法较为单一，控制精度低，没有针对熔炼过程的不同阶段进行精细控制；传统的对自耗电极插入深度的控制采用电压摆动控制，运算复杂，同时受电源波动影响较大，会造成铸锭成分不均匀，熔炼效率低等问题。

技术实现要素：

为克服上述现有技术的不足，本发明提供一种用于电渣炉熔炼高温合金的复合控制方法，针对电渣炉熔炼高温合金工艺过程的起弧熔渣、稳态熔炼和补缩三个不同阶段，采用不同的控制方式和复合控制方法；具有控制系统结构简单、控制精度高的特点。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种用于电渣炉熔炼高温合金的复合控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）起弧熔渣

在起弧熔渣阶段采用电阻控制和功率控制的复合控制方法，功率控制用于控制熔炼电源输出从而控制电弧能量，利用电弧的能量将电渣熔化；电阻控制通过控制电弧电阻，使电弧保持合理的弧距，使熔渣过程稳定高效；电弧的电阻值通过电流和电压测量运算而来，经过与工艺设定的电阻参数比较后进行控制运算，最终控制电极进给伺服控制器，实现对弧距的控制；

2）稳态熔炼

在稳态熔炼阶段，采用熔速控制和渣摆控制的复合控制法；渣摆控制是通过对自耗电极与溶池间电渣液阻值的摆动幅度进行控制，使自耗电极插入电渣液的深度较精确的保持在最佳范围，使熔池保持合理深度，保证铸锭成分均匀，提高铸锭品质；

3）补缩

在补缩阶段采用功率控制和渣阻控制的复合控制方法；补缩阶段设定的功率参数随补缩进行而递减，当剩余电极重量小于工艺设定值时，补缩阶段结束，系统自动切断电源，整个熔炼过程结束。

所述的渣摆控制，是通过对熔炼电源电压、电流的测量运算，得到电渣液阻值，电渣液阻值与工艺设定阻值相比较得到实际渣摆值，实际渣摆值与工艺设定的渣摆值比较后进行控制运算，最终控制电极进给伺服控制器，控制自耗电极插入电渣液的插入深度。

本发明的有益效果是：

针对熔炼过程的不同工艺阶段采用不同的控制方法，控制精度高；采用渣摆控制自耗电极的插入深度，运算简单，受电源波动影响小，有助于提高熔炼效率和铸锭质量。

附图说明

图1为渣阻和渣摆复合控制框图，可以根据熔炼的不同阶段来选择选择任一种控制方法。

图2为熔速和功率复合控制框图，熔速控制为外环，电源功率控制为内环，可根据需要选择单闭环功率控制或双闭环熔速控制。

图3为本发明的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

参见图1，图2，一种用于电渣炉熔炼高温合金的复合控制方法，针对电渣炉熔炼高温合金工艺过程的起弧熔渣、稳态熔炼和补缩三个不同阶段，采用不同的控制方式和复合控制方法；

所述的起弧熔渣阶段，采用电阻控制和功率控制复合控制方法；功率控制用于控制熔炼电源输出从而控制电弧能量，利用电弧的能量将电渣熔化；电阻控制通过控制电弧电阻，使电弧保持合理的弧距，从而使熔渣过程稳定高效。电弧的电阻值通过电流和电压测量运算而来，经过与工艺设定的电阻参数比较后进行控制运算，最终控制电极进给伺服控制器，从而实现对弧距的控制；

所述的稳态熔炼阶段，采用熔速控制和渣摆控制复合控制方法；渣摆控制通过对自耗电极与溶池间电渣液阻值的摆动幅度进行控制，使自耗电极插入电渣液的深度较精确的保持在最佳范围，使熔池保持合理深度，从而保证铸锭成分均匀，提高铸锭品质；

所述的渣摆控制，其特征在于，通过对熔炼电源电压、电流的测量运算，得到电渣液阻值，电渣液阻值与工艺设定阻值相比较得到实际渣摆值。实际渣摆值与工艺设定的渣摆值比较后进行控制运算，最终控制电极进给伺服控制器，从而控制自耗电极插入电渣液的插入深度；

所述的补缩阶段，采用功率控制和渣阻控制的复合控制方法；补缩阶段设定的功率参数曲线为斜坡递减曲线，即控制熔炼功率随着补缩过程进行而递减，当剩余自耗电极重量小于工艺设定值时，补缩结束，整个熔炼过程结束；

本发明专利的工作过程如下：

熔炼开始时，首先起弧熔化电渣，这个过程选择电阻控制和功率控制；在起弧初始阶段对电源电流进行限幅；防止初始时刻的冲击电流损坏电源的功率器件；功率曲线设定为斜坡上升曲线；在熔渣过程中通过对电弧电阻进行控制运算来控制自耗电极进给；通过功率控制来控制电弧能量，使熔渣过程稳定进行；

在熔渣过程结束后，进入稳态熔炼阶段，控制系统切换至渣摆控制和熔速控制。此时电渣已经熔化为电渣液，通过渣摆控制来控制自耗电极插入电渣液的深度；渣阻通过电源电压与电流相除得到，能够抵消因电源输出波动造成的误差，使阻值测量更准确；功率控制回路由单闭环功率控制切换至熔速双闭环控制，功率控制为内环，熔速控制为外环，实际熔速通过采样点间自耗电极的重量差和采样周期相除得到。实际熔速与工艺设定熔速比较后进行控制运算，运算结果作为功率控制器的给定，从而控制电源输出功率，最终控制熔速，形成闭环；

经稳态熔炼，自耗电极下降到设定值时，进入补缩阶段；控制系统切换至渣阻控制和功率控制；这个过程中，功率曲线设定为斜坡递减曲线，熔炼功率随时间递减，渣阻曲线设定为斜坡上升曲线；当自耗电极重量下降到限制值时，系统自动切断电源，补缩停止，整个熔炼过程结束。

技术特征：

技术总结
一种用于电渣炉熔炼高温合金的复合控制方法，电渣炉冶炼高温合金的熔炼过程分为起弧熔渣、稳态熔炼和补缩三个工艺阶段；针对每个阶段的特点采用不同的控制方法；起弧熔渣阶段采用功率控制和电阻控制复合控制方法，稳态熔炼阶段采用熔速控制和渣阻控制复合控制方法，补缩阶段采用功率控制和渣阻控制复合控制方法；在起弧熔渣阶段的初始阶段，对电流进行限幅，避免电源开机电流冲击过大，损坏电源功率器件；稳态熔炼阶段的渣阻控制通过控制自耗电极与熔池间电渣液的阻值来控制自耗电极插入电渣液的深度，使熔池保持合理深度，保证铸锭品质；控制方法覆盖了电渣炉熔炼高温合金的三个阶段，控制方法完备，控制精度高，有利于提高铸锭品质和熔炼效率。

技术研发人员：黄金亮;贾庆功;杜亚宁;王锦群;方向明
受保护的技术使用者：西安聚能装备技术有限公司
技术研发日：2017.06.27
技术公布日：2017.09.22