[發明專利]用于基于功率輸入控制真空電弧重熔爐的系統和方法

有效

• 申請號: 201710303130.6
• 申請日: 2017-05-03
• 公開（公告）號: CN108018432B
• 公開（公告）日: 2021-09-21
• 發明（設計）人: 阿爾吉達斯·恩德斯
• 申請（專利權）人: 芬可樂父子公司
• 主分類號: C22B9/20
• 分類號: C22B9/20
• 代理公司: 北京銀龍知識產權代理有限公司 11243
• 代理人: 曾賢偉;龔偉

1.一種用于金屬的真空電弧重熔(VAR)過程的控制系統，所述真空電弧重熔過程使用真空電弧重熔爐，所述真空電弧重熔爐包括坩堝、沖頭件、真空室和真空源，其中所述坩堝中形成有由金屬形成的錠，所述錠的直徑大于750毫米，所述沖頭件與由所述金屬形成的電極可操作地相關聯，所述真空源與所述真空室相關聯，所述控制系統包括：

直流(DC)電源，與所述電極可操作地相關聯，并配置成在所述電極的電極尖端與所述錠的熔池之間產生電?。?/p>

沖頭件驅動器，與所述沖頭件可操作地相關聯，并配置成驅動所述沖頭件；

滴流短路傳感器，配置成在時間段內測量所述電弧的滴流短路頻率；以及

控制器，包括處理器，所述控制器與所述直流電源、所述沖頭件驅動器和所述滴流短路傳感器可操作地相關聯，所述控制器配置成：

使用間隙確定模塊，使用由所述滴流短路傳感器測量的、所述時間段內的所述滴流短路頻率，確定所述電極尖端與所述熔池之間的實時電弧間隙長度，所述間隙確定模塊基于所述滴流短路頻率與所述電弧間隙長度之間的相關性來確定所述實時電弧間隙長度，

使用沖頭件控制模塊來控制所述沖頭件的沖頭件速度，所述沖頭件控制模塊確定用于所述真空電弧重熔過程的沖頭件速度，所述沖頭件速度配置成實現用于所述電極的期望熔化速率，以及所述沖頭件控制模塊基于所述沖頭件速度向所述沖頭件驅動器提供驅動所述沖頭件的指令，以及

使用功率控制模塊控制通過所述直流電源輸入至所述電極的功率，所述功率控制模塊配置成基于所述實時電弧間隙長度來確定對所述電極的輸入功率水平，所述輸入功率水平配置成在通過所述直流電源以所述輸入功率水平傳輸電力時在所述電極尖端與所述熔池之間產生期望電弧間隙長度。

2.根據權利要求1所述的控制系統，其中，所述功率控制模塊配置成在所述實時電弧間隙長度比所述期望電弧間隙長度大的情況下，降低所述直流電源的功率。

3.根據權利要求1所述的控制系統，其中，所述功率控制模塊配置成在所述實時電弧間隙長度比所述期望電弧間隙長度小的情況下，提高所述直流電源的功率。

4.根據權利要求1所述的控制系統，其中，所述坩堝中所形成的所述錠的直徑在1000毫米至1100毫米的范圍內。

5.一種用于控制真空電弧重熔(VAR)過程的方法，所述真空電弧重熔過程使用真空電弧重熔爐，所述真空電弧重熔爐包括坩堝、沖頭件、真空室和真空源，其中所述坩堝中形成有由金屬形成的錠，所述錠的直徑大于750毫米，所述沖頭件與由所述金屬形成的電極可操作地相關聯，所述真空源與所述真空室相關聯，所述方法包括：

使用與所述電極可操作地相關聯的直流(DC)電源，在所述電極的電極尖端與所述錠的熔池之間產生電弧；

使用與所述沖頭件可操作地相關聯的沖頭件驅動器，以沖頭件速度驅動所述沖頭件，所述沖頭件速度配置成實現用于所述電極的期望熔化速率；

使用滴流短路傳感器確定時間段內所述電弧的滴流短路頻率；

基于所述滴流短路頻率與所述電弧間隙長度之間的相關性，使用所述時間段內的所述滴流短路頻率，確定所述電極尖端與所述熔池之間的實時電弧間隙長度；

基于所述實時電弧間隙長度確定對所述電極的輸入功率水平，所述輸入功率水平配置成在通過所述直流電源以所述輸入功率水平傳輸電力時，在所述電極尖端與所述熔池之間產生期望電弧間隙長度；以及

基于所述輸入功率水平，控制通過所述直流電源輸入至所述電極的功率。

6.根據權利要求5所述的方法，其中，基于當前電弧間隙長度確定對所述電極的輸入功率水平包括：在所述實時電弧間隙長度比所述期望電弧間隙長度大的情況下，確定降低所述直流電源的功率。

7.根據權利要求5所述的方法，其中，基于當前電弧間隙長度確定對所述電極的輸入功率水平包括：在所述實時電弧間隙長度比所述期望電弧間隙長度小的情況下，確定增大所述直流電源的功率。