Мехатронна система керування плавкою титану зі зворотним зв’язком по температурі та по рівню розплаву в кристалізаторі

Abstract

Порівняно ефективність алгоритмів керування траєкторією променю електронно-променевої гармати. Нестаціонарний тривимірний теплообмін в проміжній ємності моделювався за допомогою методу скінчених різниць. Показано, що стандартний алгоритм із зигзагоподібною траєкторією забезпечує рівномірний прогрів розплаву у випадку' відсутності нерозплавленої шихти. Запропоновано алгоритм, який дозволяє ефективно про¬грівати розплавлений метал незалежно від наявності чи відсутності нерозплавленої шихти. Впровадження запро¬понованого алгоритму в технологічний процес дозволяє суттєво підвищити ефективність плавки титану. Розроблено загальну мехатронну систему керування технологічним процесом виплавки титанових зливків для ЕПУ ТІСО-15М з використанням автоматичного керування зі зворотним зв'язком по температурі розплаву в проміжній ємності і по рівню розплаву в кристалізаторі.

The new meehatronie control system of electron-beam melting of titanium is presented. Three-dimensional transient heat transfer in the intennediate container was simulated using finite element method. In this study, the efficiency of different algorithms to control the electron beam trajectoiy was compared. It was shown that the standard algorithm with a zigzag trajectoiy provides uniform heating of the melt in the absence of unmolten furnace charge. A temperature feedback algorithm allows heating the melt within the required temperature range in the presence of the furnace charge but it doesn't provide temperature distribution uniformity. Based on the mentioned algorithms, a combined algorithm was proposed which allows efficient heating of the melt regardless of the presence or absence of the furnace charge. The implementation of the combined algorithm into the technological process enables to increase substantially the efficiency of melting of titanium. Developed mechatronic control system has uniform heating of the melt in the intermediate container of the electron beam unit, an efficient distribution of the power of electron beam guns and smooth beginning of the ingot's pulling-out from the crystallizer.