[发明专利]一种电渣炉自耗电极的位置检测与控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及电渣重熔工业领域，尤其是涉及一种电渣炉自耗电极的位 置检测与控制方法。

背景技术

在电渣熔铸过程中，对熔铸质量、消耗的电能和生产效率影响最大的 环节是对电极的控制。由于随着熔化的进行，电极不断缩短而钢锭逐渐上 涨，为了保证熔速和电流稳定在设定值需要实时的调节电极高度。若电极 下降速度过慢，会产生电弧放电，电流波动很大，电渣过程被破坏；若电 极下降速度过快，就会造成电极与金属熔池的短路现象。因而电极位置控 制是重熔过程中一个重要的控制参数，也是所有电渣炉必不可少的控制环 节。

由于电渣炉自耗电极底部在熔化过程中形成的固液相变界面无法直 接测量，导致自耗电极位置很难精确判断。传统的自耗电极位置控制方法， 有的是通过操作人员在炉前观看和实际动手操作对箱来完成，有的是采用 基于常规PID控制的自动控制方法、有的采用模糊控制代替常规PID控制， 但都无法达到迅速跟踪，精确控制的目的。

发明内容

本发明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 种电渣炉自耗电极的位置检测与控制方法，其步骤简单且使用方便，能对 自耗电极当前位置进行实时跟踪并自动调节。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种电渣炉自耗电极 的位置检测与控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，建立数值仿真模型：电渣炉自耗电极的熔化过程是一个热传 导问题，首先对热传导问题的微分方程进行离散化，然后在给定边界条件 下采用有限元法对所述微分方程进行求解，从而建立数值仿真模型；所述 数值仿真模型的输入量为自耗电极熔化过程中产生的固液相变界面的位 置，而其输出量为未熔化固体部分末端的热流值；所述微分方程为：

式中，T为处于融化过程中的固体材料其固体部分的温度场；t为时 间，x为固体部分长度；

所述数值仿真模型对应的程序通过键盘写入处理器，所述处理器将所 述数值仿真模型存入存储器中，所述处理器分别与所述键盘和存储器相 接；

步骤二，信号采集与处理：采用温度传感器对自耗电极顶端的温度进 行实时检测；采用热流传感器对自耗电极顶端的热流进行实时检测；所述 温度传感器和热流传感器分别将检测到的温度和热流传输给滤波电路，滤 波电路将所述温度和热流信号进行带通滤波处理后经信号隔离电路传输 给模数转换器，模数转换器将接收到的信号经模数转换处理后传输给所述 处理器；所述温度传感器和热流传感器均与滤波电路相接，所述滤波电路、 信号隔离电路、模数转换器和处理器依次相接；所述自耗电极的顶端安装 有夹持器，所述温度传感器和热流传感器均安装在所述夹持器上；

步骤三，自耗电极位置计算：仿真电路模块通过调用所述存储器中的 数值仿真模型获得热流仿真值，处理器将热流传感器检测得到的实际热流 值和所述热流仿真值作为输入信号，采用优化算法对所述输入信号进行计 算且输出所述自耗电极底部熔化后形成的固液相变界面位置信号；所述优 化算法采用的目标函数为：

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

式中，y₁为热流的测量值，y₂为热流的仿真值，s为自耗电极固液相 变界面位置，k为调节系数；

所述仿真电路模块分别与存储器和处理器相接；

步骤四，自耗电极位置曲线显示与记录：所述处理器将所述固液相变 界面的位置曲线在显示器上实时显示出来，并通过打印机打印出来以备查 询；所述显示器与打印机均与所述处理器相接；