[发明专利]一种电渣炉自耗电极的位置检测与控制方法

摘要

本发明公开了一种电渣炉自耗电极的位置检测与控制方法，包括以下步骤：步骤一，采用有限元法建立数值仿真模型；步骤二，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；步骤三，采用粒子群优化算法对自耗电极位置的位置进行计算；步骤四，自耗电极位置曲线显示与记录；步骤五，自耗电极位置实时调整。本发明步骤简单、使用方便、投入成本低；对电渣炉自耗电极位置跟踪迅速、控制精度高；操作者在电极对炉时，显示器直接显示出电极实际位置数值，无需在炉前眼看和实际动手操作对箱，提高了熔铸质量和生产效率。

主权项

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：$J={\left|\right|y_1-y_2\left|\right|}^2+k{\left|\right|\frac{\mathrm{ds}}{\mathrm{dt}}\left|\right|}^2$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；步骤五，自耗电极位置实时调整：所述处理器将所述自耗电极固液相变界面位置信号实时传输给控制器，控制器根据所述位置信号驱动变频器工作，变频器对升降电机的转速进行控制，升降电机驱动所述自耗电极作升降运动，直到位于合适位置；所述处理器、控制器、变频器和升降电机依次相接，所述升降电机与所述夹持器通过传动丝杠连接。