具体实施方式

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

以下将结合附图对本发明进行详细说明。

实施例一

如图1至图3所示，该钢包精炼炉电极调节系统包括旋转基架1、基座2、升降装置3、工位调整装置4、横臂5和夹持装置6，其中：旋转基架1作为承重主体可旋转的安装在基础台上，基础台是水泥结构或框架底座，旋转基架1上承重板开设有三个上通孔101，上通孔101的周围对称设置有多个上导向轮102，旋转基架1的下承重板对应开设有三个下通孔103，下通孔103的周围对称设置有多个下导向轮104。具体的，上通孔101和下通孔103对应设置，用于竖直安装升降套筒304，每个通孔配置四到八个导向轮，导向轮对称布置且用于引导升降套筒304竖直移动，通过双排固定和扶持能够确保良好的垂直度。

实施例二

如图1和图4所示，基座2设置在旋转基架1的底部、且用于安装升降装置3，基座2包括两组双头铰接座201、四组安装臂202和一个水平安装座203，两组双头铰接座201平行、对称安装在旋转基架1的底部，安装臂202的一端铰接在双头铰接座201上，安装臂202的另一端固定在水平安装座203上，安装臂202之间设置有加强梁204，四个安装臂202和水平安装座203形成可摆动的边框结构，用于消除安装过程中出现的误差，避免运动干涉，同时，确保水平安装座203在重力作用下始终水平、且能够伴随旋转基架1旋转。

实施例三

如图5至图8所示，升降装置3包括三组升降油缸301、升降台302、升降柱303、升降套筒304和连接座305，具体的，升降油缸301通过液压阀进行控制，升降油缸301的底部固定在水平安装座203上，升降台302设置在升降油缸301的伸缩杆上，升降台302能够随伸缩杆运动，升降柱303同轴布置在升降套筒304的内部，升降柱303的底部通过法兰安装在升降台302上，升降柱303的顶部与铰接，具体的，升降柱303的顶部设置有连接台3031，连接台3031通过铰接轴3032可旋转的安装在升降套筒304的铰接孔3041内，当升降油缸301运动时将以此带动升降台302、升降柱303、升降套筒304和连接座305运动。

需要说明的是，升降套筒304的侧壁上设置有多根与导向轮配合工作的导向板3042，导向板3042成V型结构，倒扣在升降套筒304的侧壁上，V型结两侧的平面用于紧贴导向轮滚动面。

实施例四

如图1和图9所示，工位调整装置4包括滑轨401、滑轮402、转轴座403和旋转驱动装置，具体的，滑轮402安装在旋转基架1的底部、且与滑轨401配合工作实现定轨迹运动，滑轨401铺设在基础台上，转轴座403的顶部安装在旋转基架1的底部中央位置，转轴座403的底部通过旋转驱动装置安装在基础台上，旋转驱动装置包括电机或液压马达，电机或液压马达通过减速器将扭矩传输至转轴座403。需要说明的是，工位调整装置具备二至三个工作位置，每个工作位置相隔90°，此时，滑轨401可以采用180°轨道或270°轨道等，工位相隔的角度也应与实际钢包尺寸相关，可以灵活设置多个工位，相互等距间隔30°至60°。

实施例五

如图10和图11所示，横臂5的一端连接有用于固定电极7的夹持装置6，横臂5的另一端连接有电缆8。具体的，横臂5包括水平、且平行布置的第一横臂501、第二横臂502和第三横臂503，第一横臂501和第三横臂503对称布置、其末端均向外倾斜α角度，第二横臂502的末端向下倾斜α角度，α角度的范围为90°至150°，α角度优选120°，第一横臂和第三横臂的末端对称向外弯曲，第二横臂的末端向下弯曲，形成错位结构，上述结构能够显著减少电极圆的尺寸，实现更高的加热效果和更紧凑的炉体结构。

实施例六

如图12和图13所示，夹持装置6的数量为三个，三个夹持装置6分别安装在横臂5的末端，第一夹持装置垂直安装第一横臂501的末端，第二夹持装置水平安装在第二横臂502的末端，第三夹持装置垂直安装第三横臂503的末端，具体的，夹持装置6的夹持壳体601末端设置有弧形夹持座602和移动卡箍603，弧形夹持座602和移动卡箍603配合工作用于固定电极7，移动卡箍603的外壁与导电线604接触，移动卡箍603的两端设置在传动板606上，传动板606可移动的安装在移动槽605内、且通过联轴器607连接伸缩油缸608，需要说明的是，通过液压阀控制伸缩油缸608即可实现夹持装置6自动工作。具体的，电极加紧及放松是通过液压缸实现的，可以在立柱的任意高度进行。

实施例七

本发明中的钢包精炼炉电极调节系统包括如下控制方法，以下步骤并未包括电极更换、电极接长等常规步骤。

1）电极安装：控制三个升降油缸上升至最高位置、并控制三个伸缩油缸伸长至最大位置，等待操作人员将三根电极安装在移动卡箍后，控制三个伸缩油缸收缩、并将三根电极可靠固定；

具体的，操作人员在操作安装时，尽量使三根电极的底部齐平。

2）电极上电：闭合变压器电源主回路中的真空开关和隔离开关，并断开变压器的接地开关；

3）电极下降启弧：钢包精炼炉电极调节系统向三个升降油缸发出向下运行命令，三根电极向下运动，钢包精炼炉电极调节系统实时检测三根电极的实际电压值：

当三根电极的实际电压值均不归零时，三根电极持续向下运动，直至电弧产生，具体的，三根电极的实际电压值均不归零说明此时三根电极平稳下降，没有某根电极过快下降。

当其中某一根电极的实际电压值为零时，对应电极停止向下运动，并向上回撤至等待距离后进入等待状态，其他电极持续向下运动，直至电弧产生；具体的，等待距离一般为5至10cm，当某一根电极的实际电压值为零时说明，该电极下降过快，接触到了炉内料体，此时应启动“齐头等待”程序，一方面可以防止电极折断，另一方面可以弥补机械传动件的误差，确保顺利起弧。

具体的，升降油缸的精确位置控制由现有设备完成，可以配置位置传感器或高精度液压控制阀，例如：拉线式编码器或电阻尺。

4）电极升降自动控制：电弧产生后，钢包精炼炉电极调节系统采用阻抗调节器自动调整三相电极的升降高度；

具体的，阻抗调节器可以采用现有技术和设备，例如：西门子的S7-300、400、1500系列、或ControlLogix RSLogix5000 系列 PLC，精炼炉电阻包括从变压器到电极间的接触电阻，精炼炉电抗是由短网三相电缆间的布线造成的，它随电极的升降位置变化而变化。冶炼过程中，电极电弧呈电阻性，电弧电阻随电弧的长短而改变阻值，电弧的长短通过电极的升降来调整。实际值与修正后的数值比较，输出阻抗偏差值，经功放驱动伺服阀，控制电极上升或下降，从而实现对阻抗的调节。

5）电极断电：加热完成后，断开变压器电源主回路中的真空开关和隔离开关，闭合变压器的接地开关；

6）电极上升：控制三个升降油缸向上运行，三根电极向上运动、直至运动到最高点；

7）电极工位调整：控制工位调整装置工作，工位调整装置驱动旋转基架、基座、升降装置、横臂、夹持装置和电极整体旋转至新工位后，重复步骤2至步骤7。具体的，工位调整装置具备二至三个工作位置，每个工作位置相隔90°。

实施例八

本本实施例中，阻抗调节器不仅可以采用现有技术和设备，也可以采用新型阻抗控制器，通过阻抗反馈控制、过流前馈控制、短路前馈控制等控 制手段，提高电极调节的稳定性和灵敏性。具体的， 阻抗调节器包括设定阻抗计算修正单元、实际阻抗采样计算单元和阻抗调节控制输出单元。

具体的，设定阻抗计算修正单元依据电弧加热供电制度模型获取基础阻抗设定值，叠加上档位开关变档保护增阻抗修正、启弧化渣减阻抗修正和阻抗设定值限幅环节以得到实际参与控制的最终阻抗设定值；实际阻抗采样计算单元对实际采集的二次电压和二次电流信号进行标度变换、系数校正、滤波处理后将二者相除，二者之商再经过滤波、限幅后得到实际参与控制的阻抗实际值；根据阻抗设定值和阻抗实际值得到阻抗控制偏差，经由带比例系数自适应的PI 控制器、过流前馈控制器、短路前馈控制器自动调节控制，再经过比例阀液压特性补偿、手动控制、先导阀控制和滤波器环节后输出驱动液压比例阀，控制电极立柱的升降，达到稳定电弧燃烧，均匀加热的目的。

需要说明的是，结合加热等效电路和变压器稳定工作边界条件，可用计算机软件生成无功功率—有功功率对应关系的“功率圆图”，将经过边界条件约束的不同功率因数下的档位开关位置及对应的阻抗设定值以矩阵表的形式存储在电极调节系统的内存数据块中，以供操作工选择作为电极调节的基础阻抗设定值。

实施例九

本本实施例中，阻抗调节器基于功率圆图的精炼炉最佳工作点，可以实时修整设定的电流值，使电弧电流随炉况的变化迅速达到新的平衡点并保持电极的稳定，具体的，功率圆图的精炼炉最佳工作点的确定包括如下步骤：

1）数据采集：在起弧完成后选取总时长15分钟，设定电流从40KA每隔10秒升高0.5KA一直升高至70KA稳定不变，在功率圆图上标记每一个时刻1s显示一个电流时间段内的均值工作点，具体的，1s显示一个电流时间段内的均值，同时，选取时间越长数据约准确，但是计算时间较长，一般为15至20分钟即可。

2）数据计算：通过计算机整理0至900秒内，每10秒一个间隔内电流值最集中的点用包络线选取的电流值，即电流实际最小平均值、电流实际最大平均值、功率因数值、同时计算出电流负偏差和正偏差以及电流设定值；具体的，还可以根据计算机计算能力将10s的数据采集间隔调整为0.05、0.1或1秒等。

3）数据筛选：对比实际电流值和设定电流值，选取电流值波动率在5%及以下、且功率因数在0.67及以上的电流范围为精炼炉最佳工作点。需要说明的是，通过上述方法确定精炼炉最佳工作点，系统可以根据前面多炉次的记录和学习时时修正设定电流值，从而迅速让电弧电流随炉况的变化迅速达到新的平衡点并保持电极稳定。

本发明提供了一种钢包精炼炉电极调节系统，其升降装置采用独立方案，可以实现每根电极立柱的自由升降，工位调整装置能够实现电极立柱的整体旋转、以实现多个钢包的不间断连续加热；弧炉电极调节系统的软件部分采用阻抗控制策略，能够根据功率圆图预选的最佳工作点自动调节电极状态。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。