[发明专利]一种用于真空自耗电弧炉自动起弧装置及控制方法

说明书

技术领域

本发明属于金属熔炼装备技术领域，涉及一种用于真空自耗电弧炉自动起弧装置，本发明还涉及利用该起弧装置控制起弧的方法。

背景技术

目前的真空自耗电极电弧炉在熔炼和炉内焊接的起始阶段：整流电源输出熔化（焊接）电流和自耗电极移动的配合复杂，熔炼起始阶段电极杆的进给控制对弧距确定和后期熔炼的稳定性很重要。手动操作不能及时给定电流和电极杆速度及移动方向，一次起弧成功率和弧距控制精度低，进入稳定熔化的时间长且存在安全隐患。并且，长弧距的持续使电能加热熔化自耗电极的效率低，熔后凝固的块分散在炉室底部，导致铸锭底部融合效果差，底部切削量大使成品率低。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于真空自耗电弧炉自动起弧装置，可以自动精确及时控制给定电压和电极杆速度及移动方向。

本发明的另一目的是提供一种用于真空自耗电弧炉自动起弧的控制方法，解决了现有技术中存在的一次起弧成功率和弧距控制精度低、进入稳定熔化的时间长且存在安全隐患的问题，提高了成品率。

本发明所采用的技术方案是，一种用于真空自耗电弧炉自动起弧装置，包括机械部分与电气控制系统；机械部分包括炉室，自耗电极设置在炉室底部，自耗电极的下端面与炉室底部端面形成熔炼起弧区；自耗电极上方设置辅助电极，自耗电极与辅助电极之间是炉内焊接起弧区；辅助电极上端与电极杆连接，电极杆上端与传动轴相连；传动轴上端设置有差速器/减速机；差速器/减速机连接进给电机成为单电机驱动系统或差速器/减速机与进给电机、快速电机分别连接构成双电机驱动系统；位移传感器通过齿轮/同步带组件与传动轴连接；电气控制系统包括可编程控制器，可编程控制器包括输出模块、输入模块、CPU和通信端口；电极杆和炉室的外壳分别引出弧压测量引线，两根弧压测量引线的另一端与信号变送器连接，信号变送器与可编程控制器的输入模块连接；电压表与信号变送器并联；位移传感器还与输入模块连接；输出模块、输入模块均与电机控制器连接；可编程控制器的通信端口还分别连接有工控机和熔化电源。

本发明所采用的另一技术方案是，用于真空自耗电弧炉自动起弧装置的控制方法，按照以下步骤进行：

步骤1、

在起弧前在炉内焊接起弧区或熔炼起弧区放好引弧料，炉室抽至真空，操作电极杆升降：

其中，对于单电机驱动系统驱动：电极杆的升降和弧压弧距调节进给都用进给电机通过驱动减速机，使传动轴旋转带动电极杆和辅助电极升降，使辅助电极与自耗电极相距5mm～30mm；

对于双电机驱动系统驱动，先开启快速电机和差速器/减速机，使传动轴旋转带动电极杆和辅助电极升起，使辅助电极与自耗电极相距5mm～30mm，启动熔化电源和电极杆自动进给，由进给电机通过差速器/减速机和传动轴驱动电极杆升降完成弧距弧压控制；

然后在工控机上设定起弧参数：起弧电压U₀=20V~36V，弧压变化量U₀₁=2V~5V，短路电压U₁=10V~18V，起弧电流I₀=2A~10kA，电流变化量I₀₁=0.5kA~1.5kA，起弧时间T₀=2min~30min，弧距D₀=10mm~60mm；

步骤2、

引弧：刚启动熔化电源，电极杆从静止开始加速下降，直到与自耗电极10短路，即实测弧压U低于设定的短路电压U₁，电极杆停止下降，快速上升拉出电弧，起弧后实际电流I从0增加到设定范围内值，即I∈（I₀-I₀₁，I₀+I₀₁），起弧结束；

弧压弧距调节：在设定的起弧时间T₀内检测实测弧压U与/或实测弧距D是否在设定范围，即是否U∈（U₀-U₀₁，U₀+U₀₁），是否D＜D₀；U、D满足其一即执行：