电渣炉自动控制系统的设计摘要电渣炉是冶金行业中的一种具有特殊性的冶金设备，在大中型锻件和模块坯料的生产中具有非常重要的地位。本文对电渣炉的工作原理和工作方法进行分析，讨论电渣炉自动控制系统的构成和电路设计，旨在实现电渣炉的高精度控制，提高生产质量。关键词电渣重熔；控制系统；增量式PID中图分类号TF3文献标识码A文章编号1674-6708（2013）107-0076-02电渣炉是冶金行业中非常重要的生产设备，在特殊钢的生产中发挥着极其重要的作用。在很多大中型锻件的生产中，都离不开电渣重熔的技术，尤其在异形件的加工上，电渣重熔更有其独特的优势。本文对电渣炉的系统进行设计和改造，形成在自动控制的智能化系统，使电渣炉能够在生产精度的控制上得到有效的提高，从而提高生产质量和生产效率。1电渣炉控制系统的工作原理电渣炉工作主要是指电渣重熔技术，是将电流在通过熔渣的过程中产生的电阻热加以利用，将其作为热源对金属进行熔炼，对金属进行提纯处理，从而得到结构细密，组织均匀的钢锭。经过电渣重熔提纯的金属纯净度好，铸态细致均匀，硫含量低，杂物少等特点，其优势特点非常突出。电渣重熔的工作原理是熔融的炉渣在结晶器内盛放，在熔渣内插入自耗电极的一端，这时电极、渣池、金属熔池、钢锭、底水箱等通过短网导线和变压器形成回路。当接通电源后，渣池释放的热量会使电极端烧熔，熔化后产生的金属熔液在结晶器内形成熔池，在水的冷却作用下凝固，最终形成一个钢锭。钢中的杂物在金属液滴穿过渣池的阶段被炉渣吸收，相当于过滤的作用。因为有了渣池的覆盖作用，有效的预防了金属液受到再次氧化的作用。在结晶器内因为水冷却的作用使得金属液产生凝固，有效避免了一些耐火材料对金属的污染影响。渣池和金属熔池对钢锭凝固具有补缩的作用，使得生产出来的钢锭具有良好的致密性。在结晶器内壁上由渣池附着形成薄薄的一层渣壳，这对保证钢锭表面的光滑度起到积极的作用，同时还具有隔热的功能，使向下传导的热量增加，对钢锭的定向结晶十分有利。2电渣炉自动控制系统的控制方法根据上节中电渣炉系统工作原理的分析，电极和熔渣接触面的大小对电流的大小起着决定性的作用，要达到对电流大小的有效控制，需要对进给电极的速度进行控制，这就意味着需要对控制电极进给的电动机转数进行有效的控制。电极存在这大小不同的横截面，要保证电流大小保持一致，就需要使电动机的转速根据电极的横截面来进行变化调整。本文对控制系统的设计中，着重对电极电流进行控制，采用闭环控制的方法来对电流大小的一致性进行控制。首先将电流大小与给定电流进行对比分析，当二者间的偏差小于60A时，以偏差大小为条件计算输出电压，并将此电压值作为整流装置触发电路的控制电压。通过这样的方法来达到控制电流的目的。因为电极在工作的过程中会存在一定的惯性，当电流与给定电流的偏差在60A以上时，触发电路为零电压，从而使得电极减速，相应的电流量会快速的减小。3自动控制系统的设计3.1自动控制系统的工作流程本文设计的电渣炉自动控制系统的工作流程如下图1所示：3.2自动控制系统的系统构成本文设计的电渣炉自动控制系统的主要由以下几个组件构成：直流电源、可控硅交流调压器、5A电流变换模块、单片机、AD转换器和DA转换器。1）5A电流变换模块。本系统采用的5A电流变换模块型号为WSl526，对5A交流信号进行变换，使其转换为标准信号。电源与输入、输出之间都是独立的，以24V直流电为电压，输入电流为0至5A的交流电，输出电流为4mA～20mA的直流电；2）单片机。本系统采用的单片机是单时钟，周期为1T的STCl2C2052系列单片机，其特点是功耗低、速度高、抗干扰性强、兼容性好。其内部采用的专用复位电流具有很强的抗干扰能力；3）AD转换器。本系统采用的16位模数的AD7705转换器，其主要工作在于对直流和低频交流的测量。此AD转换器具有功耗低的特点，在环路的供电和本地供电中都能够实现良好的应用。此单片机提供可编程放大器，能够实现1～128位的设置增益，其串行接口设置为三线，能够很方便的对高、低电平的输入进行接收。AD7705转换其设置有两个差分通道，在基准电压的输入方面具有...