鈦及其合金作為綜合性能非常優(yōu)秀的新型型結(jié)構(gòu)材料被大雖應(yīng)用在國防軍事、航天航空、仿生材料等先進(jìn)科研領(lǐng)域。真空自耗電弧爐重焙法是鈦行業(yè)鑄錠過程中最常用的技術(shù)手段,其顯著優(yōu)點(diǎn)是高效低耗、鑄錠質(zhì)量佳、控制效果好和操作簡單方便。真空自耗電弧爐作為鈦及其合金鑄錠提純過程中的核心熔煉設(shè)備,其機(jī)電系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的獨(dú)立設(shè)計(jì)和研制具有無比重要的實(shí)際意義和應(yīng)用價(jià)值.目前實(shí)際工程中真空自耗電弧爐的控制方法以PID控制為主.但真空自耗電弧爐熔煉過程持續(xù)時(shí)間長,受控對(duì)象內(nèi)部模塊間存在復(fù)雜且緊密的聯(lián)系,控制指標(biāo)對(duì)各類時(shí)變參數(shù)的變化反應(yīng)遲鈍,系統(tǒng)存在較大滯后,這一方法的控制質(zhì)量始終難以達(dá)到理想水平。鑒于此,作者結(jié)合受控系統(tǒng)特性,試用無模型控制理論進(jìn)行熔煉控制并進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)。通過分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果,進(jìn)一步證明無模型控制系統(tǒng)在面對(duì)非線性時(shí)變系統(tǒng)時(shí),相比常規(guī)PID控制具有更為出色的控制效果和抗干擾效果,可以較大程度的改善系統(tǒng)控制性能。文章在寶鈦集團(tuán)裝備科技公司某3噸真空自耗電弧爐自主設(shè)計(jì)研制過程中,結(jié)合理論知識(shí)、工作經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)場實(shí)際對(duì)設(shè)備研制和投產(chǎn)過程中的各類問題進(jìn)行分析介紹,現(xiàn)將文章主要工作描述如下:1、大量研讀國內(nèi)外稀有金屬冶... 

【文章來源】：西安理工大學(xué)陜西省

【文章頁數(shù)】：58 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【圖文】：

真空自耗爐的系統(tǒng)組成圖

2.2.1 起弧階段起弧階段主要是通過電極與結(jié)晶器短路，產(chǎn)生弧光放電并形成熔池的過程。具體流程是在自耗電極焊好、真空度低于 3 帕斯卡的條件下，電極桿緩慢下推自耗電極。在空載電壓件下，待熔金屬與結(jié)晶器底部的引弧劑（待熔金屬顆粒）接觸瞬間短路，發(fā)生弧光放電現(xiàn)象自耗電極吸收熱輻射，熔化滴落形成熔池。在引弧過程中，電弧的狀態(tài)難以進(jìn)行精確控制為保證設(shè)備安全，要求熔煉電流的初始取值要小一些，隨后緩慢遞增（取值范圍通常保持1000A 到 5000A 之間）。在這一過程中，弧壓會(huì)直接對(duì)電弧長度產(chǎn)生影響，因此起弧時(shí)保證短弧熔煉，電弧電壓通常取 20V 到 45V 之間，取值大小與爐室內(nèi)氣體含量、電極質(zhì)量電弧間隙等因素都有關(guān)系。由于起弧階段反應(yīng)的不穩(wěn)定性，所以引弧期間耗時(shí)量要盡可能短這樣可以減少切頭量，減少損耗。2.2.2 熔煉階段熔煉階段主要是指引弧期結(jié)束后，熔煉過程趨于穩(wěn)定的中期熔煉過程。熔煉階段是決圖 2-2 真空自耗爐熔煉工藝流程圖Fig. 2-2 Process flow chat of the vacuum arc remelting furnace

結(jié)合用戶需求考慮，本次電弧爐控制系統(tǒng)的核心選用高性能的西門子 S7-300 系列數(shù)據(jù)采集和設(shè)備控制。在實(shí)際工程中，控制網(wǎng)絡(luò)多選擇工業(yè)以太網(wǎng)或者 RS485 本次研制的電弧爐控制系統(tǒng)的通訊方式利用 Profibus-DP 實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)的上位機(jī)監(jiān)子公司經(jīng)典過程監(jiān)視軟件 Windows Control Center，實(shí)現(xiàn)各類西門子產(chǎn)品的高效3]，S7-300 PLC 模塊組成見圖 3-2�？刂婆_(tái) 上位機(jī)冷卻系統(tǒng)電子稱重系統(tǒng)X-Y 電動(dòng)推桿系統(tǒng)穩(wěn)弧直流攪拌系統(tǒng)電極桿驅(qū)動(dòng)電機(jī)伺服系統(tǒng)攝像控制系統(tǒng)真空系統(tǒng)PLC圖 3-1 控制系統(tǒng)組成圖Fig.3-1 The structure of control system

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號(hào)：3126658