專利名稱：一種電渣爐熔化電極剩余長(zhǎng)度的軟測(cè)量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電渣冶金領(lǐng)域。特別提供一種基于多傳感器融合模型的熔化電極剩余長(zhǎng)度軟測(cè)量方法，為大型電渣爐的自動(dòng)換電極操作提供必要條件，減少貴金屬原材料的浪費(fèi)，降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率。
背景技術(shù)：
電渣爐是冶金領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用的一種精煉設(shè)備，電渣重熔(Electroslag Remelting以下簡(jiǎn)稱ESR)鋼錠以其高純度、組織質(zhì)密和良好的機(jī)械性能而被廣泛的應(yīng)用在各種具有特殊要求的場(chǎng)合，如機(jī)器制造，燃?xì)廨啓C(jī)制造，宇航技術(shù)，核子動(dòng)力工程等。電渣冶金技術(shù)得到長(zhǎng)足發(fā)展主要緣于它在以下幾方面中的優(yōu)勢(shì)
性能的優(yōu)越性電渣產(chǎn)品金屬純凈、組織致密、成分均勻、表面光潔。產(chǎn)品使用性能優(yōu)異。如GCrl5電渣鋼制成軸承壽命是電爐鋼軸承的3. 35倍。生產(chǎn)的靈活性電渣重熔可生產(chǎn)圓錠、方錠、扁錠及空心錠。電渣熔鑄可生產(chǎn)圓管、 橢圓管、偏心管、方形管。所熔鑄的異形鑄件從幾克重的金屬假牙到150噸的水泥回轉(zhuǎn)窯爐圈。工藝的穩(wěn)定性質(zhì)量與性能的再現(xiàn)性高。經(jīng)濟(jì)上的合理性設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便、生產(chǎn)費(fèi)用低于真空電弧重熔，金屬成材率高，對(duì)超級(jí)合金、高合金及大鋼錠而言，提高成材率，其效益足以抵消生產(chǎn)成本。過(guò)程的可控性過(guò)程控制參量較少，目標(biāo)參量易達(dá)到，便于自動(dòng)化。對(duì)產(chǎn)品微量化學(xué)成分，夾雜物的形態(tài)及性質(zhì)、晶粒尺寸、結(jié)晶方向、顯微偏析、碳化物顆粒度及結(jié)構(gòu)等都能予以控制。電渣爐是將多根電極熔化成一個(gè)鑄錠的過(guò)程。在熔化過(guò)程中，需要進(jìn)行多次換電極操作。換電極時(shí)希望電極剩余長(zhǎng)度盡可能小，提高貴重金屬電極的利用率。但由于爐口屬于高溫高煙氣環(huán)境，電極的剩余長(zhǎng)度很難測(cè)量，實(shí)際操作時(shí)都是操作工戴鏡近距離觀察， 工人工作環(huán)境惡劣。人為觀察就帶來(lái)了人為因素，經(jīng)常出現(xiàn)電極剩余長(zhǎng)度較大現(xiàn)象，甚至還會(huì)出現(xiàn)連接金屬電極的假電極熔化事故，使鑄錠報(bào)廢。另外，由于換電極的人工觀察，換電極過(guò)程無(wú)法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，造成生產(chǎn)效率低下。因此建立一個(gè)電極剩余長(zhǎng)度檢測(cè)模型就成為了當(dāng)務(wù)之急。目前對(duì)電極剩余長(zhǎng)度的檢測(cè)研究，還處于空白的層面上。為此，國(guó)家科技重大專項(xiàng)要求對(duì)自動(dòng)換電極技術(shù)進(jìn)行攻關(guān)，要求開(kāi)發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的電極剩余長(zhǎng)度檢測(cè)技術(shù)，并應(yīng)用于大型電渣爐中，促進(jìn)電渣冶金技術(shù)發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是國(guó)家科技部批準(zhǔn)的《國(guó)家科技重大專項(xiàng)大型電渣重熔爐設(shè)備》攻關(guān)項(xiàng)目中的《自動(dòng)換電極裝置的研制》的配套新技術(shù)。本發(fā)明提供了基于重量預(yù)測(cè)模型和位置預(yù)測(cè)模型融合的電極剩余長(zhǎng)度檢測(cè)方法， 根據(jù)建立的模型預(yù)測(cè)電極剩余長(zhǎng)度，為確定最佳的換電極操作長(zhǎng)度提供可靠依據(jù)。
本發(fā)明以國(guó)家科技重大專項(xiàng)大型電渣重熔爐設(shè)備為研究對(duì)象，經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研、查閱文獻(xiàn)、方程推導(dǎo)，建立起了重量預(yù)測(cè)模型和位置預(yù)測(cè)模型。由于受到干擾因素及不確定因素的影響，單一的重量預(yù)測(cè)模型或位置預(yù)測(cè)模型都不夠準(zhǔn)確，而根據(jù)多傳感器測(cè)量理論，可以對(duì)二者的結(jié)果進(jìn)行融合，以提高檢測(cè)的準(zhǔn)確性。本發(fā)明將采用基于隨機(jī)加權(quán)估計(jì)的多傳感器信息融合算法，用于解決多傳感器對(duì)電極剩余長(zhǎng)度進(jìn)行測(cè)量時(shí)權(quán)的最優(yōu)分配問(wèn)題。該方法的特點(diǎn)是安全可靠、成本低、易于推廣。本發(fā)明針對(duì)的是三相六電極大型電渣爐，其電極剩余長(zhǎng)度檢測(cè)較單相電渣爐更為復(fù)雜，提出的方法更具有普遍性。前面提及，在電極自動(dòng)更換過(guò)程中，關(guān)鍵問(wèn)題是實(shí)現(xiàn)電極剩余長(zhǎng)度自動(dòng)檢測(cè)，然而由于熔煉的高溫環(huán)境以及煙氣影響，目前并沒(méi)有有效的直接檢測(cè)手段。一般情況下，設(shè)備上安裝有編碼器或位置尺進(jìn)行電極位置檢測(cè)，稱重傳感器進(jìn)行電極重量檢測(cè)。因此，采用軟測(cè)量方法對(duì)電極剩余長(zhǎng)度進(jìn)行數(shù)據(jù)融合估計(jì)。一種電渣爐熔化電極剩余長(zhǎng)度的軟測(cè)量方法，包括下述步驟 (1)建立位置剩余長(zhǎng)度預(yù)測(cè)模型
熔煉過(guò)程中各位置變化關(guān)系如

圖1所示。根據(jù)熔煉過(guò)程中各位置變化關(guān)系及熔化結(jié)晶模型可以得到電極剩余長(zhǎng)度的軟測(cè)量公式為
權(quán)利要求
1. 一種電渣爐熔化電極剩余長(zhǎng)度的軟測(cè)量方法，其特征包括下述步驟 (1)建立位置剩余長(zhǎng)度預(yù)測(cè)模型根據(jù)熔煉過(guò)程中各位置變化關(guān)系及熔化結(jié)晶模型可以得到電極剩余長(zhǎng)度的軟測(cè)量公式為
全文摘要
一種電渣爐熔化電極剩余長(zhǎng)度的軟測(cè)量方法根據(jù)電極復(fù)雜的受力關(guān)系得電極長(zhǎng)度軟測(cè)量公式，根據(jù)熔煉過(guò)程中各位置變化關(guān)系及熔化結(jié)晶模型得到電極剩余長(zhǎng)度的軟測(cè)量公式。由于受到干擾因素及不確定因素的影響，單一的重量預(yù)測(cè)模型或位置預(yù)測(cè)模型都不夠準(zhǔn)確，于是根據(jù)多傳感器測(cè)量理論，對(duì)二者的結(jié)果進(jìn)行融合，采用基于隨機(jī)加權(quán)估計(jì)的多傳感器信息融合算法，用于解決多傳感器對(duì)電極剩余長(zhǎng)度進(jìn)行測(cè)量時(shí)權(quán)的最優(yōu)分配問(wèn)題。本發(fā)明屬于電渣冶金領(lǐng)域，為大型電渣爐的自動(dòng)換電極操作提供必要條件，可以減少貴金屬原材料的浪費(fèi)，降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率。該方法的特點(diǎn)是安全可靠、成本低、易于推廣。
文檔編號(hào)G01B21/02GK102297669SQ201110026490
公開(kāi)日2011年12月28日 申請(qǐng)日期2011年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月25日
發(fā)明者劉喜海, 毛志忠, 賈明興 申請(qǐng)人:東北大學(xué)