刘卫华[1]2004年在《真空自耗炉实验数学模型与控制系统的研究》文中指出真空自耗电弧炉是钛冶炼及生产高质量合金钢的十分重要和不可替代的设备。随着我国航空航天工业的发展及民用对钛合金的需求扩大,真空自耗电弧炉的自主研制及配套是个重要的课题。在参与宝钛有限公司研制的ZHT100型真空自耗电弧炉自动控制系统设计和现场调试的基础上,本论文对实践工作进行了总结与提高。真空自耗电弧炉的熔速是影响生产质量的主要因素之一,而熔速控制具有强耦合、非线性、大滞后等诸多不利特点。根据现场经验和深入分析,论文的主要内容有:提出了弧电压和弧电流之间动态耦合是影响控制正常进行的主要矛盾,熔速对象的滞后是加剧弧电流波动的主要原因,稳定弧电流是解决问题的根本出路这样一个观点。针对如何稳定弧电流的问题,探讨了基于熔速-给定电流关系模型的顺控方案,理论分析和实验验证论证了方案的可行性。结合生产现场的实际情况,利用统计实验的方法建立了熔速-给定电流的关系模型。控制系统采用西门子公司S7-300系列可编程控制器组成分布式的体系结构。其中主要的特点是利用称重模块成功地实现了熔速参数的测量,改善了现场的控制条件。目前该系统在北京621航空航天材料研究所完成现场调试,已投入运行。
杨永维[2]2009年在《真空自耗电弧炉数学模型的实验研究及控制策略》文中研究指明真空自耗电弧炉是冶炼钛及高品质合金钢的十分重要和不可替代的关键设备。随我国航空航天、国防军工及民用工业中钛及其合金的广泛应用,自主研制真空自耗电弧炉及配套的控制系统无疑具有重要的现实意义和应用价值。在与宝鸡稀有金属装备设计研制所合作研制2吨、3吨真空自耗电弧炉自动控制系统的基础上,本文对实践工作进行了总结与提高,根据现场经验和深入研究,论文的主要内容有:以3吨真空自耗电弧炉为具体研究对象,通过对目前国内外相关领域的了解和学习,阐述了真空自耗电弧炉控制技术应用研究的现状;分析了真空自耗电弧熔炼原理,介绍了真空自耗电弧炉控制系统的组成,论述了真空自耗电弧炉工艺特征及在熔炼过程中主要参数对控制系统的影响情况,在此基础上建立了控制系统模型结构;讨论了真空自耗电弧的特性及加热原理,通过实验的方法,分析了电极材料、电弧电流、电弧电压和熔化速率对广义熔速对象的影响,拟合了电弧电流-熔化速率的广义熔速对象数学模型,并通过MATLAB中的SIMULINK工具进行了仿真。针对真空自耗电弧炉熔炼过程中强耦合、非线性、大滞后、参数时变性等诸多不利特点,分析多种控制算法,在宝鸡稀有金属装备设计研制所十多年的设计和现场操作经验基础上,完成了利用模糊推理进行PID参数在线整定的控制算法设计,实现了PID参数的在线模糊自整定。并在实验室用MATLAB软件进行了算法仿真比较。结果表明模糊自适应整定PID控制更优。根据真空自耗电弧炉控制系统的设计需求,采用西门子公司S7-400系列可编程控制器组成分布式网络体系结构的控制系统,并通过组态软件WinCC完成了监控系统的开发,大大改善了电弧炉的操作特性。
葛国秋[3]2008年在《真空自耗电弧炉电极控制系统研究》文中研究表明真空自耗电弧炉也称真空电弧重熔炉,是生产高质量合金例如IN718合金的关键设备。在高真空的环境中,钢锭在电弧的作用下重熔,获得的结晶均匀致密,有害气体成分大幅减少,金属机械性能大大提高。目前我国是世界上最大的合金生产与消费国之一,但生产所需的真空自耗电弧炉仍主要依赖进口,自主研制真空自耗电弧炉及配套的控制系统无疑具有重要的应用价值。本文在与宝鸡稀有装备研制所合作项目-抚顺特殊钢厂2吨真空自耗炉自动控制系统设计和调试的基础上,对实践工作进行了总结与提高,在前人的研究的基础上,结合现场实际情况,做了以下工作:以真空自耗电弧炉为具体研究对象,通过目前国内外相关领域的了解和学习,总结出控制技术在真空电弧炉中应用研究的现状;详细描述了电弧炉主要设备以及焊接、起弧、熔炼、热封顶工艺原理以及在此过程中相关参数对系统的影响情况;分析了熔炼电弧的特性,结合国外研究成果和现场数据得出了电弧弧长和弧电压、弧电流之间的关系,并逐步分析了控制系统各个环节的特性,最终形成了控制系统的数学模型,并通过MATLAB中的SIMULINK工具进行了系统的仿真。针对被控对象的特点,分析多种控制算法,先通过SIMULINK进行来的算法仿真,并最终选用增益补偿PID控制算法,在此基础上,详细分析了数据采集中的数据处理、弧压控制、熔速率的计算和控制,并通过PLC编制了相关的程序使之工程化。根据真空自耗电弧炉控制系统的设计需求分析,选用西门子公司S7 400 PLC;根据相关机械和电气设计得到系统I/O统计和传感器选型,对控制系统硬件进行了配置,并通过组态软件WinCC完成了监控系统的开发,大大改善了电弧炉的操作特性。
张毅[4]2014年在《真空自耗电弧炉熔速控制策略的研究与应用》文中提出熔速控制是真空自耗电弧炉铸锭结晶工艺控制的关键，直接关系到产品的质量与产量。考虑到熔炼电弧的不稳定性以及弧压与弧流的强耦合性，并针对真空自耗电弧炉熔速控制大滞后、非线性的特点，提出了一种“先解耦，再控制”的熔速控制思想，对实现高质量、高效率的熔速控制具有很大的意义本文通过分析电弧熔炼工艺以及熔速控制相关参数，结合生产实际情况建立了熔速控制的数学模型，在分析熔炼电弧结构与静动态特性的基础上，针对弧压与弧流强耦合性的特点，确立了一种双输入双输出的解耦PID控制方案，实现对系统耦合动态补偿；同时在熔速控制模型的基础上针对熔速控制中存在的大滞后、非线性、强扰动等特点，设计出一种基于模糊PID的熔速控制器，通过推理知识库，按照控制系统的动态运行情况，使用模糊推理，完成对PID参数的自整定，达到对电弧炉熔速的高效控制，保证了真空自耗电弧炉熔炼的稳定进行。根据现场情况，对实际生产中熔炼电流与电压等参数进行数据分析，确定了该策略能有效的克服熔速控制中出现的问题，为真空自耗电弧炉熔炼系统提供高效、稳定的控制效果，有广泛的应用推广价值。
付龙飞[5]2012年在《基于总线的真空自耗电弧炉控制系统研究》文中研究表明钛等稀有佥属以其优良的特性广泛用于国防和化工等领域，真空溶炼是其生产的重要过程。为了提高稀有金属真空自耗电弧炉的控制水平，本文以真空自耗电弧炉为研究对象，详细讨论了真空自耗电弧炉工艺设备构成及其特点和电弧馆炼原理，分析了电弧电压、熔炼电流和熔炼过程的关系；针对&等稀有金属培炼主要参数的要求和特点，建立了含滞后的一阶惯性熔速控制的数学模型，研究了基于模型的Fuzzy-PID熔速控制策略，构成了基于PROF1BUS现场总线的控制系统。根据熔速控制的特点，研究了PID控制器、模糊控制器针对不同被控对象的控制规律，结合熔速控制的快速件和稳定性的要求，本文提出了一种针对真空自耗电弧炉的Fuzzy-PID溶速控制器，并根据现场情况，在实验室利用仿真软件对控制器效果进行仿真。本文采用PROFIBUS现场总线作为系统的网络平台，结合工业_控制机、下位机和智能仪表，构成了基于PROFIBUS现场总线的真空0耗电弧炉集散控制系统，提高了系统的稳定性和抗扰能力。并通过InTouch组态软件完成/监控系统界面的幵发，将所有的工艺参数和系统状态反馈到过程控制机，大大提高了系统的可操作性。
胡萍[6]2004年在《结构金属间化合物的国内外研究分析及其超塑性的研究》文中指出超塑性是具有点阵结构的材料的普遍潜在属性，是材料变形失稳后能重新建立起的稳定的变形过程，其微观物理过程主要是晶界行为，晶界的滑移、迁移和移位。超塑性的实现是材料的内在条件和外在条件相协调的结果。先进的超塑材料，有陶瓷、金属间化合物、铝锂合金等。金属间化合物由金属元素与类金属元素形成，原子长程有序排列，原子间金属键及共价键共存，可同时兼顾金属的较好塑性和陶瓷的高温强度，是一类低密度、高熔点、性质介于金属与陶瓷之间的有序结构化合物，是航空、航天、交通运输、化工、机械等工业部门的重要结构材料和半导体、磁性、储氢、超导等方面的功能材料。金属间化合物作为结构材料的基本特色是在室温下有高的比强度，且高温也能保持。近十多年来，先进工业国家，如美、日、欧洲诸国都制定了全国性的研究计划发展金属间化合物，特别重视发展一种介于Ni基高温合金和高温陶瓷材料之间的高温结构材料，以便在温度和机械性能上都能填充Ni基高温合金和高温陶瓷材料之间的空隙。金属间化合物普遍存在脆性问题，加工性能非常差。超塑性成形为金属间化合物的加工成形提供了可行的途径。本文目的是为后续的金属间化合物的超塑性研究做前期工作，使超塑性研究的新领域——硬脆性结构材料的研究得以延伸和扩展。金属间化合物的种类有铝化物、硅化物、难熔金属间化合物等，国内外的研究集中于铝化物和硅化物两种体系。铝化物包含Ni-Al、Ti-Al、Fe-Al等，硅化物包括Mo-Si、Fe-Si、Ni-Si等。金属间化合物结构材料的基本力学性能特征是：1)屈服强度随温度升高而提高，即R现象；2)脆性——本征脆性和环境脆性。脆性问题是影响金属间化合物走向实用化的最严重的
孙曙宇[7]2013年在《热处理以及等温压缩过程中TC18钛基复合材料组织性能研究》文中指出本研究来源于973中期研制项目，为C919大飞机研制可供选用的钛基复合材料。本文选用TC18钛合金为基体，采用原位自生法制备出微量TiB短纤维和TiC颗粒增强的复合材料，然后进行了热加工和热处理。研究的重点，是揭示未被报道过的组织特点，以及微量增强体的作用。首先揭示出热处理条件下，初生α相的球化是在晶粒的生长过程中形成的，而非析出的结果。此外，发现了热处理条件下α晶粒的分裂现象，α晶粒内位错密度低，既有利于球化，也是晶粒分裂的前提条件。α相边球化边分裂，意味着热处理过程中，β→α相变和α→β相变可以同时进行。球化对分裂有促进作用。研究发现，产生上述现象的根本原因，在于α晶粒具有高能非共格界面。由于α相具有球化的趋势，所以无法形成典型的双态组织或等轴组织。由于球化程度不同，α相表现得形貌各异。热处理过程中，微量TiB和TiC大幅细化了β晶粒，但是随着增强体含量的增加，β晶粒尺寸下降逐渐变缓。本研究认为，当热处理温度超过相变点时，是由于β再结晶形核率增幅的下降快于辛纳力增幅的下降造成的。此时，由于α相的生长受到β晶粒尺寸的约束，所以α相表现出和β相相似的细化趋势。而当热处理温度低于相变点时，原因则是β晶界迁移驱动力增幅的下降慢于辛纳力增幅的下降。此时，由于α晶粒弥散分布，熟化在晶粒生长中起了决定作用，因此复合材料中α晶粒的平均尺寸和合金中的相差不大。计算评估显示，在提高复合材料室温拉伸强度方面，组织细化和TiB的承载以及TiC的弥散强化起到了同等重要的作用。研究发现，溶质原子偏聚对位错运动的钉扎作用，是阻碍α相球化的主要原因。热处理后，复合材料中α相的球化率高于合金，增强体通过促进扩散，以及钉扎β晶界迁移等作用加速了α相球化。但同时，由于增加晶格畸变，诱发溶质原子偏聚，增强体对α相球化也会产生阻碍作用，所以，随着增强体含量增加，α相球化率没有明显提高。等温压缩过程中，微量增强体在促进α相球化、细化β晶粒以及提高组织均匀性方面起了很大的作用。本研究是将热处理之后的材料用于压缩实验。当初始组织为α-β组织时，复合材料可以容易地得到α相全部球化的组织。在提高组织均匀性方面，微量增强体的作用主要表现在三个方面：1.加速α相的球化；2.TiB的承载作用；3.对β晶粒的细化作用。由于α相具有非共格界面，本文中的球化机制不同于以往文献报道过的球化机制。通过对微观组织特点以及变形行为的研究，证明了TC18/(TiB+TiC)复合材料设计先进，极具推广价值。为TC18钛基复合材料的工业应用奠定了良好的理论基础。
参考文献：
[1]. 真空自耗炉实验数学模型与控制系统的研究[D]. 刘卫华. 重庆大学. 2004
[2]. 真空自耗电弧炉数学模型的实验研究及控制策略[D]. 杨永维. 重庆大学. 2009
[3]. 真空自耗电弧炉电极控制系统研究[D]. 葛国秋. 重庆大学. 2008
[4]. 真空自耗电弧炉熔速控制策略的研究与应用[D]. 张毅. 西安石油大学. 2014
[5]. 基于总线的真空自耗电弧炉控制系统研究[D]. 付龙飞. 西安石油大学. 2012
[6]. 结构金属间化合物的国内外研究分析及其超塑性的研究[D]. 胡萍. 吉林大学. 2004
[7]. 热处理以及等温压缩过程中TC18钛基复合材料组织性能研究[D]. 孙曙宇. 上海交通大学. 2013
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