真空自耗電弧爐電極控制系統(tǒng)研究.pdf

1、真空自耗電弧爐也稱真空電弧重熔爐，是生產(chǎn)高質(zhì)量合金例如 IN718合金的關(guān)鍵設(shè)備。在高真空的環(huán)境中，鋼錠在電弧的作用下重熔，獲得的結(jié)晶均勻致密，有害氣體成分大幅減少，金屬機(jī)械性能大大提高。目前我國是世界上最大的合金生產(chǎn)與消費(fèi)國之一，但生產(chǎn)所需的真空自耗電弧爐仍主要依賴進(jìn)口，自主研制真空自耗電弧爐及配套的控制系統(tǒng)無疑具有重要的應(yīng)用價值。
　　本文在與寶雞稀有裝備研制所合作項(xiàng)目-撫順特殊鋼廠2噸真空自耗爐自動控制系統(tǒng)設(shè)計和調(diào)試的基礎(chǔ)上

2、，對實(shí)踐工作進(jìn)行了總結(jié)與提高，在前人的研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況，做了以下工作：
　　以真空自耗電弧爐為具體研究對象，通過目前國內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域的了解和學(xué)習(xí)，總結(jié)出控制技術(shù)在真空電弧爐中應(yīng)用研究的現(xiàn)狀；詳細(xì)描述了電弧爐主要設(shè)備以及焊接、起弧、熔煉、熱封頂工藝原理以及在此過程中相關(guān)參數(shù)對系統(tǒng)的影響情況；分析了熔煉電弧的特性，結(jié)合國外研究成果和現(xiàn)場數(shù)據(jù)得出了電弧弧長和弧電壓、弧電流之間的關(guān)系，并逐步分析了控制系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)的特性，最終形

3、成了控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，并通過 MATLAB中的SIMULINK工具進(jìn)行了系統(tǒng)的仿真。
　　針對被控對象的特點(diǎn)，分析多種控制算法，先通過SIMULINK進(jìn)行來的算法仿真，并最終選用增益補(bǔ)償 PID控制算法，在此基礎(chǔ)上，詳細(xì)分析了數(shù)據(jù)采集中的數(shù)據(jù)處理、弧壓控制、熔速率的計算和控制，并通過PLC編制了相關(guān)的程序使之工程化。
　　根據(jù)真空自耗電弧爐控制系統(tǒng)的設(shè)計需求分析，選用西門子公司 S7400 PLC；根據(jù)相關(guān)機(jī)械和電氣設(shè)計得