保护气氛电渣炉控制系统设计及自动引弧控制方法的研究

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1、万方数据AThesisinControlTheoryandControlEngineeringControlSystemDesignandResearchonAutomaticStrikingArcControlMethodforProtectiveAtmosphereElectroslagFurnaceByWeiXiaoxiaoSupervisor：AssociatedProfessorYuQiangNortheasternUniversityJune2012舢≥㈣&脚≯㈣挖舢1㈣加万方数据独创性声明本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得的研究成果除加以标注和致

2、谢的地方外，不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢=也思。学位论文作者签名：巍辱潇日期：沙Il，占，d学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。作者和导师同意网上交流的时间为作者获得学位后：半年口一年口一年半口学位论文作者签名：爹愿罐涝签字日期：2／af2，，6，侈

3、两年口／／导师签名：签字日期：万方数据万方数据东北大学硕士学位论文摘要保护气氛电渣炉控制系统设计及自动引弧控制方法研究摘要电渣重熔通常在大气下进行。研究表明，重熔合金中的氧含量取决于主要脱氧元素的浓度和该脱氧元素的氧化物在渣中的活度。在过去的几十年中，通常，采用往渣池中加入脱氧剂(AI、CaSi、FeSi和Mg等)的方法对熔渣连续脱氧，但是这种方法会导致熔渣成分改变，从而使重熔锭中的易氧化元素含量与自耗电极不一致。现代电渣重熔领域提出一种在惰性气体状态下进行电渣重熔工艺，把实现此种工艺的设备称为保护气氛电渣炉。本文就是针对此种电渣工艺及设备，开发出相应计算机控制系统。控制系统由上下位机

4、组成，上位机实现人机交互(HMI)，下位机实现系统主要控制功能。下位机采用西门子S7．300PLC系列产品S7315-2DPCPU，采用现场总线分布式控制结构，系统接线简单，运行可靠，维护方便。上位机与PLC采用工业以太网连接。电渣炉的主要生产过程分为三个阶段：化渣、重熔和补缩。在化渣期阶段，根据引弧启动方式的不同又分为固渣启动和液渣启动两种，无论哪种引弧启动方式都是电渣重熔必不可少的工艺过程。对于固渣启动而言，能够稳定的控制好引弧电流按照预置的工艺曲线进行变化是固渣启动的关键。但由于固渣启动过程的物理化学反应比较复杂，另外，引弧材料的数量、物理形状和摆放状态的随机性较大，加上渣子的不

5、断加入，使引弧电流的瞬间变化非常剧烈，从而给固渣启动过程的自动控制带来很大的困难。因此本文针对电渣炉固渣启动冶炼工艺的特点，结合现有的控制方法，设计了一种以模糊PI算法为基础的控制器，并进行了仿真分析，结果表明其控制效果有所改善，对此问题的解决进行了有益的尝试。关键词：电渣炉；保护气氛；自动引弧；模糊PI控制器；计算机控制系统万方数据东北大学硕士学位论文摘要·lV·万方数据东北大学硕士学位论文AbstractControlSystemDesignandResearchonAutomaticStrikingArcControlMethodforProtectiveAtmosphereEl

6、ectroslagFurnaceAbstractTheElectroslagRemelting(ESR)usuallyactualizeundertheatmospherecondition．Studiesshowthattheoxygencontentofalloymainlydependsontheconcentrationofdeoxidizingelementsandtheoxideactivityofthedeoxidizingelementswithintheslag．Inthepastdecades，peopleusuallyputdeoxidizingagent(AI，

7、CaSi，FeSi，Mg，，etc．)intoslagbathtocontinuouslydeoxidizingmoltenslag．However,itwillleadtoachangewithinthecomponentofmoltenslag,then，makethecontentofoxidizableelementsintheremeltingingotdifferentfromtheoneinconsumableelectrode．