计算机程序化控制在感应电炉熔炼中的应用分析

唐凌峰

（中铜华中铜业有限公司装备保障部，湖北 黄石 435005）

1 前言

结合铸造行业出具的统计数据能够看出，我国铸造业每年的废品率有接近60%～70%都是源于材质质量类问题，主要集中是铸件发生变形、缩陷以及裂纹等缺陷情况，从而影响铸造件材质的性能。但是，铸件在实施批量生产的过程中，每批铸件或者是一批铸件可能出现机械性能以及材质质量都较为接近的情况，特别对于化学成分控制范围相对较为狭小的铸件以及熔炼工艺范围控制较小的铸件中，比如，常见的有风力发电类铸件，还有应用在特殊用途上的铸件，一些对材质要求非常高的铸件等等，要想保证铸件材质质量的均一性，显然是十分困难的。所以，为了更好地稳定铸造材质的质量，应当配备一套较为全面、科学的铸件生产施工技术以及相应的管理措施。对于生产铸造企业而言，降低企业的生产成本，持续挖掘企业的发展潜力，实现降本增效的目的，进而提升企业在行业发展中的竞争力，必然要求以提升铸件材质质量为重要前提，需要依靠科学的熔炼配料以及加入相应的贵重合金，全面提升铁水熔炼效率，持续降低电力能源消耗以及降低铁水浪费的情况发生。充分利用现代化计算机系统实施管理，可以更好地控制整个铸造熔炼阶段的铁水质量，持续降低铸件成品变成废品的概率，从而降低铸造企业的生产成品，最终获得更高质量和更加优质的铸件，这也是当前我国铸造业最突出的发展趋势。

2 目前铸造企业熔炼工部设备现状

目前，铸造企业熔炼工部设备的连接核心部件是计算机管理系统，与计算机管理系统相连接的设备主要有以下几个。

（1）热分析仪。主要作用将数据传送到计算机管理系统。

（2）测温枪。也是将测量所得的温度数据传输到计算机管理系统。

（3）称量电子秤。当完成计重称量后将数据传输到计算机管理系统。

（4）实验分析仪器。需要将实验所得数据信息传输到计算机管理系统。

（5）感应电炉熔炼设备。

（6）光谱分析仪。

由此可以看出，计算机管理系统是集合了热分析仪、测温枪、称量电子秤、实验分析仪、感应电炉熔炼设备以及光谱分析仪等多台设备，并且能将所有连接设备获取的数据信息进行整合，作出相应的程序化控制，以保障感应电炉熔炼质量和水平。

3 熔炼管理质量控制流程

整个熔炼管理质量控制流程具体划分成9 个步骤。

（1）待浇注铸件工艺查询。在此步骤中需要完成铸造工艺的调整以及材质配料的调整；在材质配料进行计算的过程，首先需要确定的配料总量还有生铁以及废钢的具体配比，此外，还要选择好相应的预配料工艺牌号种类，之后将通过数据库调用对应元素的与含量，还要调取库中有关生铁、废钢还有回炉料等多种成分，充分应用好数学模型从而计算不同炉料的重量配比，对所有的信息进行保存。

（2）查询结果提示配料数据库中配料编号，结合具体的配料编号进行相应配料的提取，同时做好打印上料工作程序；借助VISUALBASIC6.0 程序工具，充分应用access 数据库创建相应的工艺录入以及查询系统。具体的编程用语可以应用SQL 语句对具体的工艺卡数据库实施复合条件信息方面的查询，从而提升查询效率以及查询速度。在具体使用过程中，可以使用鼠标点击电脑窗口中录入的查询结果，点击后将弹出待查看的各类工艺卡片信息，此时还可以借助excel 形式进行信息的导出，将其打印成工艺卡。这种方式有效地改变了传统使用的过于费时且费力的工作流程。通过软件操作，通常只需要数秒钟的时间就能够查询到相应的工艺数据，切实提升了工艺查询的速度和效率。而且，这种做法也更体现出科学性，降低了施工现场无法查询到工艺信息或者是施工人员不了解具体工艺要求的情况导致出现盲目浇注的现象发生，有助于降低出现熔炼废品的概率。

（3）进行光谱分析采样，之后再对取样样品成分进行分析。

（4）借助软件完成成本数据信息的接收，并完成工艺对比，检验成分是否达标，其结果可能是达标的，也可能是不达标的。

（5）如果是达标的情况下，需要对工艺步骤进行检验，保证工艺满足要求，保证工艺是合格的。

（6）如果是不达标的情况下，同样要对工艺步骤进行检验，以确认其工艺是不合格的。

（7）接收试验成分数据，以便做好熔炼前的调整及相关数据的计算。

（8）要做好录入窗口的浇注，完成数据接收后再次确认最终的工艺成分。这一过程还包含浇注录入与铸件信息的查询。实际操作人员可以在浇注铸件前，采取输入待浇注铸件图号的方式实现工艺查询，具体查询到的信息主要囊括待浇注件的工艺牌号成分的具体控制范围还有配料编号，同样还包含熔炼浇注工艺参数等方面的信息。在此过程中，操作者只需要借助操作程序就能够掌握该浇注铸件的具体工艺控制要点，而且还能按照具体的配料编号进行配料的提取，完成配料提取之后再进行上料等流程操作。待金属铁料熔化后，可以结合具体的熔炼要求做好化验取样方面的工作。此外，化学成分信息的录入属于光谱读取数据录入，在此过程中，操作者切不可弄虚作假。在实施铸件浇注前，当完成光谱试验导入录入窗后，如果看到了某元素背景呈现出黄色的情况下，则表示这一元素的成分控制已经超标了，此时，操作者要及时作出调整。一旦完成化学成分的录入后，将无法对其做出修改；相反，如果操作人员在此过程中并没有注意到黄色背景警示信息，一旦出现重点元素远远超过工艺控制范围的情况下，必然会对材质性能带来极大的影响，而且管理人员也必然会对操作者做出考核处罚。

（9）进行包内铁水的注入，测量好温度并实施铸件浇注。在这个阶段，需要注意几个方面的事宜，一个是要确保铸件不存在材质质量方面的问题，一个是要做好浇注记录的填写及相关记录的查询，还要进行浇注试棒机械性能试验。

4 熔炼工部成本控制流程

熔炼工部成本控制主要流程有以下几个。

（1）进行铸件配料的成本控制。

（2）对生产计划炉料成本进行估算；在这个过程中需要注意的是：要结合月生产铸件的具体计划或者是具体某个时间段的需要生产掺量，从理论上对炉料试用料进行估算，如：①要结合生产月计划作出相应的估算，从而对各类炉料所需的理论使用量还有理论配料吨成本进行预估，比如，需要多少生铁、需要多少废钢、需要多少回炉料以及合金等。要结合各炉料使用量以及吨成本对结果进行估算，从而对回炉料的具体的产出量，还有回炉料配料的具体使用量进行估算，还应当充分考虑到对回炉料的具体使用缺口以及欲控制吨成本指标。不仅要保证材质质量，同时更好地各个工艺牌号的具体配比做出更加科学的调整，进一步控制好配料的总成本。不仅为企业生产提供重要的理论依据，更有助于让企业的各项资金用到实处。②结合具体浇筑铸件做好估算炉料所需使用量的估算，在此过程中，我们通常需要统计和查询多种炉料的实际使用量以及理论使用量，并且还要结合具体对照检查的应用措施，还要提醒具体操作人员务必要按照具体的工艺配料进行施工，要对操作者进行考核，要对实际使用配料吨成本进行控制。这一做法的目的也是为了防止出现违反规定使用工艺配料的现象发生，导致成本难以控制或者是成本超出预算。

（3）统计感应电炉熔炼耗电能耗。

（4）统计炉料的实际用量情况。

（5）结合实际浇筑铸件对炉料使用量以及成本进行估算。

（6）进行炉料盘库的结算。

5 熔炼程序化控制应用

整个熔炼程序化控制应用包含以下几个流程。

（1）系统熔炼施工现场质量控制流程。主要囊括熔炼质量控制流程以及铸件工艺数据的调用，还有查询待浇注铸件信息，完善炉后配料系统信息，对炉前化学成分进行检验，更要计算好炉前成分的相应调整，并对指定铸件进行浇注。

（2）系统铸件机械性能管理控制流程。在这一流程中，重点要对铸件机械性能进行管理，囊括对各项试验数据进行统计分析，对各大成分波动趋势做出统计分析，还要做好铸件性能的查询以及跟踪。在具体的试验数据统计分析过程中，要对机械性能反馈配料情况做出分析；在进行铸件性能查询以及跟踪阶段，还要出具相应的铸件出厂报告，做好对应浇筑记录的查询。最终实现配料系统和工艺控制标准的结合。

（3）系统铸件废品统计分析管理。在此熔炼程序化控制过程中，需要做好以下几个方面的工作：①要做好废品统计，做好废品统计分类以及废品的生产反馈，将废品统计分类信息反馈给技术部门，将废品生产反馈到生产计划中。②要做好熔炼工艺方案及具体工艺方案内容的修改，最终确定工艺方案内容。

（4）系统金属炉料管理。系统金属炉料管理主要囊括铸件配料的成本控制以及生产计划炉料的估算，要对炉料的实际使用量进行统计以及成本计算，还要结合实际浇筑铸件来估算炉料的实际使用量以及成本使用情况，最终做好炉料盘库结算。

（5）系统是系统熔炼相关数据采集和能耗统计。主要统计的信息包含测温枪曲线记录信息、班组能耗的情况、热分析数据情况、感应电炉功率实时曲线情况以及时段能耗，还有每炉次熔炼时间、重量以及能耗等信息内容的统计。

6 程序化控制在铸铁熔炼中的应用总结

将计算机程序化控制应用到铸铁熔炼中，有如下几个突出的优势特征。

（1）可以更加稳定地对铁水成分以及机械性能类的多项指标进行控制，同时可以更加有效地对各类废品实施分类统计，对各项工艺牌号以及配料做好自动统计以及智能调整。

（2）充分应用好光谱试验数据直接读入的方式，同时还可以一次性对多种合金元素的具体添加量进行计算，有效提升了多次计算导致工作效率的降低，而且能保证计算结果更加准确且不出错，降低合金成本，更有助于节省铸件吨成本。此外，通过应用到计算机程序化控制系统也能够对铁水成分以及温度检测，还有电子称量称重，以及电炉熔炼能耗以及炉料统计等方面的信息进行直接揭露，有效降低了人为因素方面的干扰，为解决铸件生产质量方面的问题提供了更加全面的数据参考。

（3）创建并且自动调用铸造工艺数据库信息，有效提升了铸件浇注施工现场的工作效率，不仅能够有效节约时间，而且有助于降低现场操作人员出现盲目浇注的问题，切实提升现场浇注的工作效率。

（4）通过系统采用配料成本预估以及每天做好实际用料量的统计和理论计算得出的投炉料量进行比对，及时作出调整，不仅有助于配料成本进行有效地控制，而且更有助于控制材质质量。

（5）通过应用程序化控制可以对铁水成分以及相关配料做好严格地控制，与此同时，还可以对熔炼炉的具体能耗以及时间，还有铁水重量等多项参数做出更加全面地统计和记录。有利于生产企业制定与之匹配的切实提升熔炼质量的有效措施，制定相应的耗能考核标准，奠定了重要的数字化工艺条件。也就是说，通过应用计算机程序化可以有效提升企业单位时间内的铸造熔炼工作效率，切实提升感应电炉熔炼工作的质量以及技术质量，而且有助于使得熔炼能耗不断降低，实现节约企业生产成本的目的，有助于提升企业的行业竞争力。

7 结语

总而言之，计算机程序化控制对于控制铁液的化学成分以及铸件的力学性能都有着突出的稳定作用，且在某方面已经超过了欧美等一些发达国家对成分控制的标准。此外，通过光谱实验数据自动读入化学成分的做法，而且可以对多种合金元素的具体添加量进行计算，有助于提升传统计算方式工作效率太低的问题，更有助于提升准确率，值得在感应电炉熔炼中得到大力推广和应用。