电渣补缩控制系统设计及电极同步溶化控制方法研究

摘要

传统铸造工艺采用底浇注，即钢液从钢锭模的底部开口进入，逐步填满整个钢锭模。由于钢锭本身的冷却特点，导致缩孔的存在。为解决缩孔问题，通常改变浇注通道，但由于大型钢锭模体积巨大，改变浇注通道成本高、见效慢，并不适用。利用电渣重熔后期的补缩工艺对模铸完的钢锭顶部进行加热补缩，解决大型钢锭模铸缩孔问题是一种新的尝试，而且成本低见效快，适合批量生产，有相当大的研发价值。
　　本文以某特钢厂大型模铸钢锭电渣补缩项目的设计为背景，首先对单相双极串联式补缩方法的工艺特点和设备情况进行了介绍，重点对供电回路进行了分析。根据单相双极串联补缩工艺与设备要求，完成了计算机控制系统软、硬件设计及现场调试。下位机采用西门子PLC S7-300作为控制器，上位机采用工业控制计算机，并采用WinCC作为监控软件，完成人机界面设计。系统已通过项目验收，达到各项控制指标要求。
　　为了满足设备的灵活性要求，补缩电源变压器未设中性点，采用传统工艺的控制方法导致两个电极熔速不同步，极容易出现“瘸腿”现象，补缩无法长时间进行。本论文对补缩过程中的电路进行理想化建模，提出新的控制思路，并采用模糊控制与传统PID控制相结合的方式对系统进行改进，并结合Matlab/Simulink工具箱进行仿真，得到了较好的电极同步溶化控制效果，为以后的补缩控制进行了有益的尝试。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 补缩技术简介

1．2 电渣热封顶技术国内外发展

1．2．1 国外发展

1．2．2 国内发展

1．3 模糊控制技术概述

1．3．1 模糊控制的历史

1．3．2 模糊控制的发展

1．4 本文的主要工作

第2章 单相双极串联补缩工艺和设备

2．1 双极串联式电渣热冒口补缩工艺介绍

2．2 双极串联补缩操作流程

2．2．1 连续补缩法

2．2．2 间断补缩法

2．3 双极串联电渣补缩主要机械设备

2．3．1 框架车

2．3．2 电极横臂升降机构

2．3．3 电极夹持机构

2．3．4 短网夹持机构

2．3．5 横臂对中机构

2．3．6 液压站

2．4 双极串联电渣补缩主要电气设备

2．4．1 高压供电及其附属设备

2．4．2 低压控制设备

2．4．3 主要检测设备

2．5 本章小结

第3章 单相双极串联电渣补缩控制系统设计

3．1 控制系统主要控制功能

3．1．1 框架车移动控制

3．1．2 横臂控制

3．1．3 电极夹持控制

3．1．4 变压器调压控制

3．1．5 短网夹持控制

3．1．6 框架车轮同步控制

3．2 控制策略

3．3 控制系统硬件设计

3．4 控制系统软件设计

3．4．1 上位机人机界面

3．4．2 下位机程序

3．5 系统调试

3．6 本章小结

第4章 补缩过程电极同步熔化控制方法研究

4．1 补缩过程电极不同步现象分析

4．2 补缩系统对象建模

4．2．1 双极串联等效电路

4．2．2 补缩系统对象模型的建立

4．3 补缩过程的PID控制

4．3．1 模型验证

4．3．2 电渣补缩控制方法改进

4．3．3 电渣补缩常规PID控制器

4．3．4 PID控制器仿真

4．3．5 PID控制方法的缺陷

4．4 电极同步熔化智能控制方法研究

4．4．1 模糊自整定PID控制器

4．4．2 模糊自整定PID参数规则

4．4．3 模糊自整定PID控制器设计

4．4．4 模糊推理规则设计

4．4．5 解模糊

4．5 控制器仿真

4．6 模糊自整定PID控制算法结论

4．7 本章小结

第5章 总结与展望

5．1 课题工作总结

5．2 展望

参考文献

致谢

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