Способ относится к области управления рабочим режимом дуговых вакуумных печей. Основные потери товарного металла, выплавляемого в виде слитков в дуговых вакуумных печах, связаны с его структурной неоднородностью и наличием в массе металла локализованных неметаллических включений, вызванных неустойчивостью вакуумного дугового разряда.
Известный способ автоматического регулирования режима работы дуговой вакуумной печи путем перемещения электрода с использованием среднего значения напряжения печи не позволяет автоматически определять и поддерживать длину дугового промежутка, при которой достигается наибольшая устойчивость вакуумного дугового разряда, наибольшая стабильность теплового режима ванны и как следствие наилучшее качество металла.
Основная отличительная особенность предлагаемого способа состоит в том, что, с целью стабилизации режима работы печи и повышения качества выплавляемого металла, в процессе плавки определяют знаки первой и второй производных напряжения печи по длине дугового промежутка, в соответствие с которыми перемещают электрод в ту или иную сторону до тех пор, пока первая производная напряжения печи по длине дугового промежутка станет равной нулю при положительной второй производной.
Кроме того, для повышения точности и быстродействия системы регулирования поиск указанной длины дугового промежутка производят на интервале, ограниченном, с одной стороны, заданной частотой капельных импульсов, а с другой, - заданной амплитудой высокочастотных колебаний в напряжении печи.
Эти отличия позволяют автоматически определять и поддерживать в процессе плавки длину дугового промежутка, при которой стабильность дугового разряда и теплового режима ванны максимальны. При любой другой длине дугового промежутка отклонение дуги от вертикального направления и утечки тока на стенку кристаллизатора будут больше.
Для иллюстрации предлагаемого способа на фиг. 1 изображена зависимость напряжения печи Vп от длины дугового промежутка а на фиг. 2 - семейство этих характеристик, снятое на промышленной печи для разных токов.
На столб вакуумной дуги в дуговой вакуумной печи всегда действует радиальная сила, обеспечивающая радиальный перенос массы ионизированного газа и выдувающая дугу на периферию электрода, результатом чего является дробление катодного пятна дуги и выход его осколков, на боковую поверхность электрода, возникновение токов утечки, текущих непосредственно на стенку кристаллизатора, и появление различного рода боковых разрядов, нарушающих тепловой режим ванны жидкого металла, даже при питании печи от стабилизированного источника.
При напряжение печи изменяется по закону, близкому к квадратичному, а при дальнейшем увеличении длины дугового промежутка - по линейному закону; такой режим плавки сопровождается значительными токами утечки и боковыми разрядами. ( - искомая оптимальная длина дугового промежутка, - его текущее значение). Уменьшение длины дугового промежутка ведет к увеличению радиальной силы, действующей на столб дуги, и напряжение печи, возрастает по закону, близкому к гиперболе.
Аналогичный закон изменения напряжения был обнаружен при обследовании ряда промышленных печей (фиг. 2).
Поэтому состоянию наибольшей устойчивости дупового разряда в дуговой вакуумной печи, определяющему наилучшие технологические условия плавки, когда радиальная сила, действующая на столб разряда, и токи утечки минимальны, а стабильность теплового режима ванны и выход годного металла максимальны, соответствует такая длина дугового промежутка, при которой производная напряжения печи по длине дугового промежутка равна нулю, а вторая производная положительна.
Погасание отдельных каналов разряда при движении их катодных пятен по боковой поверхности электрода создает в короткой сети печи э.д.с. самоиндукции, возобновляющую разряд на первоначальной стадии, а в напряжении печи возникают высокочастотные релаксационные колебания случайного характера. Время релаксации и амплитуда таких колебаний тем больше, чем выше поднимаются катодные пятна по боковой поверхности электрода. Кроме того, они могут служить параметрами, позволяющими косвенно оценить устойчивость разряда.
Экстремальная точка А печи (фиг. 1), соответствующая наибольшей устойчивости разряда, всегда находится на участке В-С. Поэтому зону автоматического поиска точки экстремума можно значительно сократить, применив в регуляторе коррекцию, изменяющую длину дугового промежутка таким образом, чтобы рабочая точка печи всегда находилась в пределах участка, нижняя граница которого (точка В) соответствует регулярным эксплуатационным капельным коротким замыканиям в печи, а верхняя (точка О) - резкому возрастанию амплитуды (уменьшению частоты) высокочастотных колебаний в напряжении печи.
При этом отклонения рабочей точки печи от точки экстремума можно считать достаточно малыми и использовать простые схемы регуляторов разомкнутого типа. Дуговую вакуумную печь как объект регулирования в этом случае можно представить в виде последовательно соединенных безынерционного звена с экстремальной характеристикой и линейного звена, учитывающего инерцию объекта.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
СПОСОБ КОНТРОЛЯ ПРОЦЕССА ВАКУУМНОЙ ДУГОВОЙ ПЛАВКИ | 2001 |
|
RU2215959C2 |
СПОСОБ КОНТРОЛЯ ПРОЦЕССА ВАКУУМНОЙ ДУГОВОЙ ПЛАВКИ | 2008 |
|
RU2375473C1 |
ЭЛЕКТРОДУГОВАЯ ПЛАВИЛЬНАЯ ПЕЧЬ, ЭЛЕКТРОДНЫЙ УЗЕЛ И СПОСОБ ЭЛЕКТРОДУГОВОЙ ПЛАВКИ | 2000 |
|
RU2184160C1 |
СПОСОБ КОНТРОЛЯ И УПРАВЛЕНИЯ РЕЖИМАМИ РАБОТЫ ВАКУУМНЫХ ДУГОВЫХ ПЕЧЕЙ | 2002 |
|
RU2218432C2 |
СПОСОБ КОНТРОЛЯ И УПРАВЛЕНИЯ РЕЖИМАМИ РАБОТЫ ВАКУУМНЫХ ДУГОВЫХ ПЕЧЕЙ | 2003 |
|
RU2240365C1 |
СПОСОБ КОНТРОЛЯ ПРОЦЕССА ПЛАВКИ В ВАКУУМНОЙ ДУГОВОЙ ПЕЧИ | 2014 |
|
RU2556249C1 |
СПОСОБ КОНТРОЛЯ И СТАБИЛИЗАЦИИ МЕЖЭЛЕКТРОДНОГО ПРОМЕЖУТКА | 2009 |
|
RU2425156C2 |
СПОСОБ КОНТРОЛЯ И РЕГУЛИРОВАНИЯ МЕЖЭЛЕКТРОДНОГО ПРОМЕЖУТКА В ПРОЦЕССЕ ВАКУУМНОЙ ДУГОВОЙ ПЛАВКИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ | 2002 |
|
RU2227167C1 |
СПОСОБ ПЕРЕПЛАВА МЕТАЛЛА В ВАКУУМНОЙ ЭЛЕКТРОДУГОВОЙ ПЕЧИ | 2012 |
|
RU2516325C2 |
СПОСОБ КОНТРОЛЯ МЕЖЭЛЕКТРОДНОГО ПРОМЕЖУТКА В ПРОЦЕССЕ ВАКУУМНОЙ ДУГОВОЙ ПЛАВКИ | 2008 |
|
RU2374337C1 |
1. Способ автоматического регулирования режима работы дуговой вакуумной печи путем перемещения электрода с использованием среднего значения напряжения печи, отличающийся тем, что, с целью стабилизации режима работы печи и повышения качества выплавляемого металла, в процессе плавки определяют знаки первой и второй производных указанного напряжения по длине дугового промежутка, в соответствие с которыми перемещают электрод в ту или другую сторону до тех пор, пока первая производная станет равной нулю при положительной второй производной.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия и точности, указанные производные определяют в диапазоне длин дуговых промежутков, ограниченном, с одной стороны, значением длины, соответствующим заданной частоте капельных импульсов, а с другой, - заданной амплитуде высокочастотных колебаний в напряжении печи.
Авторы
Даты
1968-06-21—Публикация
1967-01-16—Подача