电渣重熔炉单片机控制系统

    电渣重熔炉工艺是将金属不断连续熔化，熔化的液态金属以液滴形式通过溶渣，然后在水冷却模子里凝固的工艺过程。由于金属连续不断熔化，又连续不断地结晶过程，使得渣液中的合金元素的浓度不变，又由于金属熔池小而浅以及热流的定向性，所以铸造具有定向的柱状结晶体，结晶的颗粒均匀，铸锭没有明显的化学偏析，没有气泡及没有大块非金属夹杂物，故使金属性能有显著的改善。因此，电渣炉像电弧炉、电子束炉一样，广泛应用在中型和大型锻造件的坯料生产中，现在也应用在整铸批件（阀体、轧辊、中空锭、连杆等）。为了保证重熔后的铸锭金属晶粒的均匀性、致密性、和纯洁性以及防止显著的化学偏析。关键的问题使必须保证晶体的结晶速率一定，而结晶速率是不易检测和实现控制，而它可以用熔池的深度（熔化后的金属，在没凝固之前所形成的液态金属池称为熔池），来进行检测和控制。而在稳定重熔情况下，熔池的深浅又可以直接由金属的熔化率来控制。因此控制结晶速率的问题就转换到控制金属的熔化速率的问题。    随着金属不断地熔化，而使结晶器的温度相应地提高，从而造成结晶速率的下降，为了保持熔池深度不变，必然要求金属的熔化速率也不断下降才行。根据冶金学的理论，对不同的钢种和不同型号的钢锭可得出不同的熔化速率曲线（如图1所示其中G0为电极初重，G为电极重量采样值）。在计算机控制系统中，往往将熔化速率曲线分成许多离散数值的熔化率，即是：对预熔金属的重量每下降10%的重量，就给出一个最佳熔化速率数值。在熔炼金属之前，在操纵台上将这些数据打入计算机中，并存放在软磁盘中，供在实际熔炼过程中进行调用[1]。

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    压力变送器每隔一定时间就送给微机处理机一个电极的重量信号（该信号已转换成数字量），在微型机中经过各种数字滤波器的滤波后，又进行各种运算及闭环调节作用，从而保证在重熔过程中，熔化速率能按图1所示的最佳熔化速率曲线进行。然而，由冶金学理论可知，为保证电渣重熔后钢锭顶部的质量，当自耗电极的重量达到热封顶开始重量时，不能再这种曲线的规律进行控制，必须转换到图2所示的热封顶控制规律。
    由于熔化率的大小直接决定于熔化电流的大小，因此，为保证图1及图2所示的熔化规律，就必须适当调节熔化电流，或者把熔化率曲线直接转化为最佳熔化电流曲线来实时控制。由于电极直径小于结晶器直径，那么随着电极不断熔化，电极必须不断地向下移动，等于给定熔池熔渣的电阻值，当然更要避免电极短路的事故发生。电极进给控制精度直接影响着电流环的精度，因为电极进给导致电极接触电阻的变化，从而产生对电流的干扰。因而，再实时控制中，应把电极进给看作电流环的内环来处理。此外，为提高生产效率以及生产不同型号的铸锭，整个控制系统还应配置自动抽锭部分，该部分控制要求时能连续地将结晶器中已经结晶的金属抽出，以间接增大结晶器的体积，便于生产大规格的钢锭。

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