[发明专利]用于基于功率输入控制真空电弧重熔炉的系统和方法

摘要

用于金属的真空电弧重熔(VAR)过程的控制系统包括直流(DC)电源、冲头件驱动器、电压滴流短路传感器和包括处理器的控制器。滴流短路传感器可配置成在时间段内测量电弧的滴流短路频率。控制器配置成基于滴流短路频率与电弧间隙长度之间的相关性来确定电极尖端与熔池之间的实时电弧间隙长度。控制器还配置成基于实时电弧间隙长度，通过确定输入至电极的输入功率水平来控制由直流电源输入至电极的功率，输入功率水平配置成通过直流电源以输入功率水平产生期望电弧间隙长度。

主权项

1.一种用于金属的真空电弧重熔(VAR)过程的控制系统，所述真空电弧重熔过程使用真空电弧重熔炉，所述真空电弧重熔炉包括坩埚、冲头件、真空室和真空源，其中所述坩埚中形成有由金属形成的锭，所述冲头件与由所述金属形成的电极可操作地相关联，所述真空源与所述真空室相关联，所述控制系统包括：直流(DC)电源，与所述电极可操作地相关联，并配置成在所述电极的电极尖端与所述锭的熔池之间产生电弧；冲头件驱动器，与所述冲头件可操作地相关联，并配置成驱动所述冲头件；滴流短路传感器，配置成在时间段内测量所述电弧的滴流短路频率；以及控制器，包括处理器，所述控制器与所述直流电源、所述冲头件驱动器和所述滴流短路传感器可操作地相关联，所述控制器配置成：使用间隙确定模块，使用由所述滴流短路传感器测量的、所述时间段内的所述滴流短路频率，确定所述电极尖端与所述熔池之间的实时电弧间隙长度，所述间隙确定模块基于所述滴流短路频率与所述电弧间隙长度之间的相关性来确定所述实时电弧间隙长度，使用冲头件控制模块来控制所述冲头件的冲头件速度，所述冲头件控制模块确定用于所述真空电弧重熔过程的冲头件速度，所述冲头件速度配置成实现用于所述电极的期望熔化速率，以及所述冲头件控制模块基于所述冲头件速度向所述冲头件驱动器提供驱动所述冲头件的指令，以及使用功率控制模块控制通过所述直流电源输入至所述电极的功率，所述功率控制模块配置成基于所述实时电弧间隙长度来确定对所述电极的输入功率水平，所述输入功率水平配置成在通过所述直流电源以所述输入功率水平传输电力时在所述电极尖端与所述熔池之间产生期望电弧间隙长度。