北京航空航天大学科技成果——金属熔体温度实时测控技术

北京航空航天大学科技成果——金属熔体温度实时

测控技术

成果简介

真空感应熔炼工艺一般由功率（kW）-时间（mi）的关系曲线进行控制，熔炼过程中工艺参数的确定一般都是凭借着操作经验，通常以一定大小的加热功率，一定的熔炼时间作为精炼工艺参数，但这对于熔炼过程的温度控制来说的不精确的。因为即使在一定的功率条件下，熔体的温度仍然可能发生变化，而只有当温度发生明显变化后，操作工人才会对加热功率进行手动的调节；显然，这种温度的调节方式是滞后的，且很容易出现温度波动太大的现象，无法保证精炼过程中温度的长时间稳定，无法保证熔炼合金质量的稳定性。而这种不稳定的变化最终也会对合金的熔炼效果产生影响。真空感应炉内的熔体温度难以在线连续实时监测，更无法实现自动控制。

目前在工业炉的应用中，常用的控温手段是使用热电偶进行测温，采用温控仪表或PLC接收温度信号并输出控制信号给电源以调整工业炉的功率大小，然而由于在金属熔炼的过程中，热电偶若长时间浸入合金液中，热电偶易熔入金属液中，造成测温无法继续进行。所以这种方法不适用于真空感应熔炼技术。而单独采用红外测温+PLC的控制方式，则只能测控熔体表面的温度数据，在长时间精炼的情况下，红外测温仪本身易受到真空感应炉内蒸汽与灰尘的污染，造成温度测量的偏差，另一方面，熔体表面的浮渣量也会随精炼过程的进行而逐渐变化，造成温度测温的偏差；这两个方面共同作用，会使单独采用红外测温仪无法对温度进行准确的测控。

针对上述问题，本项目开发了一种金属熔体温度实时测控调整装置及方法，包括红外测温装置、可编程序逻辑控制器PLC、中频电源功率控制端口，可编程序逻辑控制器PLC连接中频电源功率控制端口，并根据预设的期望温度值控制真空感应炉的加热功率；红外测温装置对真空感应炉坩埚内熔体的温度进行连续测量，热电偶对对真空感应炉坩埚内熔体的温度进行不连续测量，并将测量的温度信号发送给可编程序逻辑控制器PLC；所述可编程序逻辑控制器PLC根据热电偶所测温度信号进行校准，对真空感应炉的加热功率进行调整。

技术特点

1、能够全过程实时监控并自动控制真空感应炉熔炼时的熔体温度，并可以对全过程各时间段的温度参数进行电子数据的记录，为制定合金的熔炼工艺参数提供依据；提高了生产效率，降低了工人的劳

动强度。

2、采用红外测温与热电偶测温结合的方式对温度进行测控与校准，同时发挥了红外测温实时性强以及热电偶测温准确度高的优点，使所需测控的温度数值更加准确。

3、由于提高了熔炼时所需测控温度数值的准确度，提高了所生产产品的质量，降低了废品率。