專利名稱：一種電渣爐熔化電極剩余長度的軟測量方法
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度軟測量方法，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)得到長足發(fā)展主要緣于它在以下幾方面中的優(yōu)勢
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。過程的可控性過程控制參量較少，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)鑄錠的過程。在熔化過程中，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，電極的剩余長度很難測量，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。人為觀察就帶來了人為因素，經(jīng)常出現(xiàn)電極剩余長度較大現(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，換電極過程無法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，造成生產(chǎn)效率低下。因此建立一個(gè)電極剩余長度檢測模型就成為了當(dāng)務(wù)之急。目前對(duì)電極剩余長度的檢測研究，還處于空白的層面上。為此，國家科技重大專項(xiàng)要求對(duì)自動(dòng)換電極技術(shù)進(jìn)行攻關(guān)，要求開發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的電極剩余長度檢測技術(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)明是國家科技部批準(zhǔn)的《國家科技重大專項(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)測模型和位置預(yù)測模型融合的電極剩余長度檢測方法， 根據(jù)建立的模型預(yù)測電極剩余長度，為確定最佳的換電極操作長度提供可靠依據(jù)。
本發(fā)明以國家科技重大專項(xiàng)大型電渣重熔爐設(shè)備為研究對(duì)象，經(jīng)過現(xiàn)場調(diào)研、查閱文獻(xiàn)、方程推導(dǎo)，建立起了重量預(yù)測模型和位置預(yù)測模型。由于受到干擾因素及不確定因素的影響，單一的重量預(yù)測模型或位置預(yù)測模型都不夠準(zhǔn)確，而根據(jù)多傳感器測量理論，可以對(duì)二者的結(jié)果進(jìn)行融合，以提高檢測的準(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)電極剩余長度進(jìn)行測量時(shí)權(quán)的最優(yōu)分配問題。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，其電極剩余長度檢測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)更換過程中，關(guān)鍵問題是實(shí)現(xiàn)電極剩余長度自動(dòng)檢測，然而由于熔煉的高溫環(huán)境以及煙氣影響，目前并沒有有效的直接檢測手段。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，稱重傳感器進(jìn)行電極重量檢測。因此，采用軟測量方法對(duì)電極剩余長度進(jìn)行數(shù)據(jù)融合估計(jì)。一種電渣爐熔化電極剩余長度的軟測量方法，包括下述步驟 (1)建立位置剩余長度預(yù)測模型
熔煉過程中各位置變化關(guān)系如

圖1所示。根據(jù)熔煉過程中各位置變化關(guān)系及熔化結(jié)晶模型可以得到電極剩余長度的軟測量公式為
權(quán)利要求
1. 一種電渣爐熔化電極剩余長度的軟測量方法，其特征包括下述步驟 (1)建立位置剩余長度預(yù)測模型根據(jù)熔煉過程中各位置變化關(guān)系及熔化結(jié)晶模型可以得到電極剩余長度的軟測量公式為
全文摘要
一種電渣爐熔化電極剩余長度的軟測量方法根據(jù)電極復(fù)雜的受力關(guān)系得電極長度軟測量公式，根據(jù)熔煉過程中各位置變化關(guān)系及熔化結(jié)晶模型得到電極剩余長度的軟測量公式。由于受到干擾因素及不確定因素的影響，單一的重量預(yù)測模型或位置預(yù)測模型都不夠準(zhǔn)確，于是根據(jù)多傳感器測量理論，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)電極剩余長度進(jìn)行測量時(shí)權(quán)的最優(yōu)分配問題。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)