纳米晶合金磁粉感应式真空连续带铸设备控制系统的研制

论文摘要

感应式真空连续带铸设备（以下简称连续快淬）是生产稀土合金纳米晶磁性粉末（以下除特殊情况说明外,简称高性能磁粉）的高性能设备。连续带铸采用真空连续进出料、感应熔炼、陶瓷微孔过滤、喷嘴底喷、带型铸造和急冷速凝（快淬）等技术,其研制对磁粉的稳定性、一致性和大规模化生产具有重要意义。自动控制程度较高的高性能磁粉制备设备,可以最大限度地满足该材料独特制备工艺的需要,从而实现在生产中对该材料微量元素含量、晶化温度、材料表面结构、材料鲜少氧化、材料性能、均匀性、一致性等的有效控制,为生产一致性高和磁特性优良的纳米晶合金磁粉提供保障。稀土合金（如NdFeB）的高性能磁粉在磁性能、可靠性、稳定性、抗腐蚀性、耐高温特性等方面表现优越。在国民经济和国防军事方面应用广泛。高性能磁粉制备设备是生产这种高性能材料的装备基础。世界各国竞相研究、跟踪该项高技术。GE（美国）公司率先取得该设备领域多项技术突破。目前,研制磁粉制备工艺及设备已成为该领域的前沿热门课题之一。本文阐述了基于多级感应式真空连续快淬带铸高性能磁粉的控制系统设计和研制。在研究磁粉性能及制备工艺的相互关系基础上,对设备的中频感应合金熔炼系统、中频感应金属熔液高温过滤中间包恒温系统、高频感应喷嘴熔液喷流系统、快淬带铸辊轮变频调速系统、真空获得和真空稳定随动系统、氧含量检测系统、冷却系统等的功能特性进行分析总结。本文设计了各子系统的控制模型,并根据模型进行控制装置和控制系统的搭建。基于监控生成组态软件MCGS（Monitor and Control Generated System）、SIEMENS S7-300 PLC和直接数字控制DDC（Direct Digital Control）设计了各子系统的人机界面HMI（Human Machine Interface）、控制程序和电气控制电路。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 项目研究概述
• 1.1.1 项目研究的目的
• 1.1.2 项目研究的意义
• 1.2 国内外研制现状
• 1.3 本文的工作及章节安排
• 第二章 连续快淬控制系统及其总体方案设计
• 2.1 连续快淬设备及其系统组成
• 2.1.1 真空获得子系统及其功能
• 2.1.2 真空维持子系统及其功能
• 2.1.3 中频感应熔炼子系统及其功能
• 2.1.4 中频感应保温过滤子系统及其功能
• 2.1.5 高频感应喷嘴保温子系统及其功能
• 2.1.6 快淬辊轮子系统及其功能
• 2.1.7 其他子系统简介
• 2.2 控制系统解决方案的确定
• 2.2.1 总体方案设计
• 2.2.2 功能和性能指标
• 2.3 本章小结
• 第三章 系统设计与实现
• 3.1 真空获得子系统控制的设计与实现
• 3.1.1 真空获得子系统DDC 级控制电路设计
• 3.1.2 真空获得子系统过程级控制软件设计
• 3.1.3 真空获得子系统监控级HMI 设计
• 3.2 真空维持子系统控制的设计与实现
• 3.2.1 真空维持子系统PLC 控制程序设计
• 3.2.2 基于MCGS 的真空维持子系统控制程序设计
• 3.3 熔炼包和中间包中频感应子系统控制设计与实现
• 3.3.1 中频感应熔炼子系统DDC 控制设计
• 3.3.2 中频感应保温过滤子系统DDC 控制
• 3.3.3 中频电源的EMI 及解决措施
• 3.3.4 逻辑控制级中频电源控制程序
• 3.3.5 SCC 级中频电源控制HMI
• 3.4 高频感应喷嘴保温子系统的控制设计
• 3.4.1 高频感应保温子系统DDC 级控制
• 3.4.2 高频感应子系统的EMI 及其解决措施
• 3.4.3 高频感应子系统人机界面
• 3.5 快淬辊轮子系统的控制设计
• 3.5.1 快淬辊轮子系统DDC 级控制设计
• 3.5.2 快淬辊轮子系统SCC 级操作界面
• 3.6 本章小结
• 第四章 系统调试运行与测试
• 4.1 系统调试方法
• 4.2 整机调试及其运行结果
• 4.3 稀土合金纳米晶磁粉性能对比
• 4.4 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 总结
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 论文发表情况