JP6869790B2 - 電力入力に基づき真空アーク再溶解炉を制御するためのシステムおよび方法 - Google Patents
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Description
12 電極
14 溶解チャンバ
16 るつぼ
20 冷却システム
22 冷却剤源
24 冷却剤チャネル
26 冷却剤出口
30 真空チャンバ
32 真空源
34 ラムドライブ
36 溶融物プール
38 インゴット
40 電源
42 電気アーク
44 先端
46 アークギャップ
48 ドリップショートセンサ
50 制御システム
52 コントローラ
54 プロセッサ
58 入力デバイス
60 メモリ
62 ラム制御モジュール
64 アクチュエータ
66 ギャップ決定モジュール
68 カラム
70 電力制御モジュール
72 内径
Claims (14)
- 金属用真空アーク再溶解(VAR)プロセスのための制御システムであって、
VARプロセスはVAR炉を使用し、VAR炉は、金属で形成されるインゴットがその中で形成されるるつぼと、金属で形成された電極に動作可能に関連づけられたラムと、真空チャンバと、真空チャンバに関連づけられた真空源とを含み、システムは、
電極と動作可能に関連づけられるとともに、電極の電極先端とインゴットの溶融物プールの間に電気アークを発生させるように構成された直流(DC)電源と、
ラムと動作可能に関連づけられるとともに、ラムを駆動するように構成されたラムドライブと、
時間にわたり電気アークのドリップショート頻度を測定するように構成されたドリップショートセンサと、
プロセッサを含み、DC電源、ラムドライブ、およびドリップショートセンサに動作可能に関連づけられたコントローラと
を備え、コントローラは、
ドリップショート頻度とアークギャップ長の間の相関に基づいてリアルタイムアークギャップ長を決定するギャップ決定モジュールを使用してドリップショートセンサによって測定される時間にわたるドリップショート頻度を使用して、電極先端と溶融物プールの間のリアルタイムアークギャップ長を決定すること、
電極に対する所望の溶融速度を達成するように構成された、VARプロセスのためのラム速度を決定し、ラム速度に基づいてラムを駆動するために命令をラムドライブに与えるラム制御モジュールを使用して、ラムのラム速度を制御すること、および
リアルタイムアークギャップ長に基づいて電極への入力電力レベルを決定するように構成された電力制御モジュールを使用して、DC電源による電極への電力入力を制御することであって、入力電力レベルは、入力電力レベルにおいて、DC電源によって、電力が伝達されると電極先端と溶融物プールの間に所望のアークギャップ長を発生させるように構成されている、制御すること
を行うように構成された、制御システム。 - リアルタイムアークギャップ長が所望のアークギャップ長よりも大きい場合には、電力制御モジュールが、DC電源の電力を低下させるように構成されている、請求項1に記載の制御システム。
- リアルタイムアークギャップ長が所望のアークギャップ長よりも小さい場合には、電力制御モジュールが、DC電源の電力を増大させるように構成されている、請求項1に記載の制御システム。
- るつぼの内径がインゴットのインゴット直径に対応し、内径が750ミリメートル以上である、請求項1に記載の制御システム。
- るつぼの内径がインゴットのインゴット直径に対応し、内径が1000から1100ミリメートルの範囲内である、請求項1に記載の制御システム。
- 真空アーク再溶解(VAR)プロセスを制御する方法であって、VARプロセスはVAR炉を使用し、VAR炉は、金属で形成されるインゴットがその中で形成されるるつぼと、金属で形成された電極に動作可能に関連づけられたラムと、真空チャンバと、真空チャンバに関連づけられた真空源とを備え、方法は、
電極と動作可能に関連づけられた直流(DC)電源を使用して、電極の電極先端とインゴットの溶融物プールの間に電気アークを発生させるステップと、
ラムと動作可能に関連づけられたラムドライブを使用して、電極に対する所望の溶融速度を達成するように構成されたラム速度で、ラムを駆動するステップと、
ドリップショートセンサを使用して、時間にわたり電気アークのドリップショート頻度を決定するステップと、
ドリップショート頻度とアークギャップ長の間の相関に基づいて、時間にわたるドリップショート頻度を使用して、電極先端と溶融物プールの間のリアルタイムアークギャップ長を決定するステップと、
リアルタイムアークギャップ長に基づいて電極への入力電力レベルを決定するステップであって、入力電力レベルは、入力電力レベルにおいて、DC電源によって、電力が伝達されると電極先端と溶融物プールの間に所望のアークギャップ長を発生させるように構成されている、決定するステップと、
入力電力レベルに基づいて、DC電源により電極に入力される電力を制御するステップと
を含む、方法。 - 現在のアークギャップ長に基づいて電極への入力電力レベルを決定するステップが、リアルタイムアークギャップ長が所望のアークギャップ長よりも大きい場合には、DC電源の電力の減少を決定することを含む、請求項6に記載の方法。
- 現在のアークギャップ長に基づいて電極への入力電力レベルを決定するステップが、リアルタイムアークギャップ長が所望のアークギャップ長よりも小さい場合には、DC電源の電力の増加を決定することを含む、請求項6に記載の方法。
- 金属用VARプロセスを実施するための真空アーク再溶解(VAR)炉であって、
金属で形成されるインゴットがその中で形成されるるつぼと、
金属で形成された電極に動作可能に関連づけられたラムと、
真空チャンバと、
真空チャンバに関連づけられた真空源と、
電極と動作可能に関連づけられるとともに、電極の電極先端とインゴットの溶融物プールの間に電気アークを発生させるように構成された直流(DC)電源と、
ラムと動作可能に関連づけられるとともに、ラムを駆動するように構成されたラムドライブと、
時間にわたり電気アークのドリップショート頻度を測定するように構成されたドリップショートセンサと、
プロセッサを含み、DC電源、ラムドライブ、およびドリップショートセンサと動作可能に関連づけられたコントローラと
を備え、コントローラは、
ドリップショート頻度とアークギャップ長の間の相関に基づいて、リアルタイムアークギャップ長を決定することによって、ドリップショートセンサによって測定される時間にわたる電気アークのドリップショート頻度を使用して、電極先端と溶融物プールの間のリアルタイムアークギャップ長を決定すること、
電極に対する所望の溶融速度を達成するように構成された、VARプロセスのためのラム速度を決定すること、およびラム速度に基づいてラムを駆動するために命令をラムドライブに与えることによって、ラムのラム速度を制御すること、および
リアルタイムアークギャップ長に基づいて電極への入力電力レベルを決定することによって、DC電源による電極への電力入力を制御することであって、入力電力レベルは、入力電力レベルにおいて、DC電源によって、電力が伝達されると電極先端と溶融物プールの間に所望のアークギャップ長を発生させるように構成されている、制御すること
を行うように構成された、VAR炉。 - VARプロセス中にるつぼ内のインゴットを冷却するように構成された冷却システムをさらに備える、請求項9に記載のVAR炉。
- るつぼの内径がインゴットのインゴット直径に対応し、内径が750ミリメートル以上である、請求項9に記載のVAR炉。
- るつぼの内径がインゴットのインゴット直径に対応し、内径が1000から1100ミリメートルの範囲内である、請求項9に記載のVAR炉。
- コントローラによって電力入力を制御することが、現在のアークギャップ長が所望のアークギャップ長よりも大きい場合には、DC電源の電力を減少させることを含む、請求項9に記載のVAR炉。
- コントローラによって電力入力を制御することが、現在のアークギャップ長が所望のアークギャップ長よりも小さい場合には、DC電源の電力を増加させることを含む、請求項9に記載のVAR炉。
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