JPH0869877A - 真空アーク溶解装置の電極制御方法 - Google Patents

真空アーク溶解装置の電極制御方法

Info

Publication number
JPH0869877A
JPH0869877A JP6205370A JP20537094A JPH0869877A JP H0869877 A JPH0869877 A JP H0869877A JP 6205370 A JP6205370 A JP 6205370A JP 20537094 A JP20537094 A JP 20537094A JP H0869877 A JPH0869877 A JP H0869877A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electrode
arc
control
circuit
drip
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP6205370A
Other languages
English (en)
Inventor
Takio Nomiya
多喜男 野宮
Kazuhiro Kitahara
一弘 北原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Daido Steel Co Ltd
Original Assignee
Daido Steel Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daido Steel Co Ltd filed Critical Daido Steel Co Ltd
Priority to JP6205370A priority Critical patent/JPH0869877A/ja
Publication of JPH0869877A publication Critical patent/JPH0869877A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25Process efficiency

Landscapes

  • Discharge Heating (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 既設の真空アーク溶解装置の電極位置制御に
ドリップショート制御方法を適用する。 【構成】 アーク電圧の変化からドリップショート数を
検出して電極位置を制御する真空アーク溶解装置1の電
極制御方法において、アーク電圧に含まれる交流成分
を、フィルタ20により減衰させるようにしたものであ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、真空アーク溶解装置の
電極制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】鋼の再溶解法として真空アーク溶解法
(以下「VAR」という)があり、主として高度の内質
を要求される鋼や合金の溶解に利用されている。この真
空アーク溶解法は、真空下で電極と鋼塊との間でアーク
放電を発生させ、溶解と凝固とを順次少量づつ続けて行
うもので、介在物の浮上分離、積層凝固により品質の改
善が進行する。
【0003】VARプロセスの最大の目的は、積層凝固
によって凝固過程における偏析の発生を軽減することに
あり、このためには、凝固界面への溶湯供給や局部凝固
時間を小さくする必要がある。そして、これらの条件を
安定して満たすためには、均一且つ一定の溶解速度で凝
固を制御する必要がある。VARは、溶解と凝固とが同
時に行われるプロセスであり、均一、且つ一定の溶解速
度を得るためには、入熱源である真空アークエネルギが
一定になるように制御しなければならず、特に、電極と
溶鋼プール(以下「メタルプール」という)表面との間
隔(以下「アークギャップ」という)の制御と溶解速度
の制御とが必要である。
【0004】アークギャップの変動は、溶解に使用され
るアークエネルギが銅るつぼ壁に輻射分散される等の熱
バランスの変化を誘発し、その結果、メタルプールの形
状、更には、溶解速度が変化する。溶解速度が変化する
と、局部凝固時間が変化し、マクロ偏析や鋼塊の表面肌
不良などの品質トラブルを発生させる。従って、アーク
ギャップ制御と溶解速度制御が必要となる。
【0005】また、溶解電流値が一定であっても、アー
クギャップの変化により溶解速度が変化し、アークギャ
ップが大きくなるとアークが偏向し、マクロ欠陥を誘発
させる。更に、溶解速度制御による溶解中に、アークギ
ャップの変化などによって溶解速度が変化した場合に
は、溶解速度を補正するために電流値が増減する。これ
によって電流値が変化した場合、溶湯プール内の対流が
熱対流からローレンツ力による対流に変化し、対流の方
向が逆転するとされており、溶解速度の制御を実施する
場合でもアークギャップを一定に制御することが重要で
ある。このように、VAR操業においてアークギャップ
制御は、最も重要な制御因子である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】アークギャップを制御
する方法として、従来は、アーク電圧を制御する電圧制
御方法が採用されていた。しかしながら、この制御方法
は、アークギャップの変化に対するアーク電圧の変化は
殆ど認められないことから、アーク電圧の変化によりメ
タルプール表面に対する電極位置を正確に制御すること
は困難であるという問題がある。
【0007】そこで、電圧制御に代わり溶鋼液滴が電極
先端とメタルプールとの間で短絡する現象(以下「ドリ
ップ・ショート」という)の発生頻度とアークギャップ
との間に図1に示すような一定の関係(ポアソン分布)
が成り立つことが見いだされ、ドリップ・ショートの発
生頻度を一定に保つことにより、アークギャップを制御
する制御方法(ドリップ・ショートコントロール)が採
用されてきている。
【0008】しかしながら、このドリップ・ショートの
検出は、電極に印加する電源の出力電圧(アーク電圧)
波形が滑らか即ち、交流から直流に変換したときの交流
成分(以下「リップル」という)が除去されて滑らかな
波形である場合には容易であるが、アーク電圧のリップ
ルが大きい場合には困難であるという問題がある。リッ
プルの小さい電源は、高価であり、従って、設備費が高
くなる。しかも、既設の電源の多くはリップルが大き
く、このためドリップ・ショート方法によるアークギャ
ップ制御を適用することは困難であり、有効な対策が要
望されている。
【0009】本発明は、上述の点に鑑みてなされたもの
で、アーク電圧電源としてリップルが大きい電源を使用
した真空アーク溶解装置に、ドリップショート制御方法
によるアークギャップ制御が可能な真空アーク溶解装置
の電極制御方法を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明によれば、アーク電圧の変化からドリップショ
ート数を検出して電極位置を制御する真空アーク溶解装
置の電極制御方法において、前記アーク電圧に含まれる
交流成分をフィルタにより減衰させるようにしたもので
ある。
【0011】請求項2の方法では、減衰周波数がアーク
電圧の交流成分の周波数である帯域消去フィルタを使用
して交流成分を減衰させる。
【0012】
【作用】アーク電圧は、フィルタにより交流成分が減衰
されて平滑な波形となり、ドリップショートの発生に起
因する電圧変化の検出が容易となる。そして、発生する
ドリップショートの回数を一定に保つように電極位置即
ち、アークギャップを制御する。
【0013】請求項2の方法では、減衰周波数がアーク
電圧の交流成分の周波数である帯域消去フィルタにより
アーク電圧の交流成分を減衰させる。これによりアーク
電圧波形が平滑になる。
【0014】
【実施例】以下本発明の一実施例を添付図面に基づいて
詳述する。図2は、本発明方法を適用した真空アーク溶
解(VAR)装置の構成を示し、真空アーク溶解装置1
は、電源2、炉体3、電極4を昇降する直流モータ(以
下「DCモータ」という)5、電極4のアーク電流を検
出するセンサ6、操作盤7、制御盤8、集中制御装置
9、可飽和リアクトル制御装置10、電極制御装置11
及びDCモータ制御装置12等により構成されている。
【0015】電源2は、入力交流電流の通電タイミング
を制御して出力電流を制御する可飽和リアクトル15、
可飽和リアクトル15から入力される電圧を降圧する電
源トランス16、電源トランス16の出力電流を整流し
て電極4に直流電流(アーク電流)を供給する整流器
(ダイオード)17により構成されている。この電源2
は、例えば、50Hz、200Vの交流電圧を6相半波
整流して25Vの直流(脈流)に変換する。従って、こ
の整流された直流電圧(アーク電圧)のリップル周波数
は、50(Hz)×6(相)×1(半波整流)=300
(Hz)である。尚、リップルは、約6〜10V程度あ
り、かなり大きい。
【0016】操作盤7は、運転選択切換スイッチ18を
備えており、自動、半自動操作等を選択するようになっ
ている。制御盤8は、リレーシーケンス回路19を備え
ており、操作盤7からの指令信号により作動して集中制
御装置9に格納されている各種の溶解電流のパターンの
中から指定された運転に応じた電流パターンを設定する
と共に、DCモータ制御装置12に制御信号を出力す
る。可飽和リアクトル制御装置10は、集中制御装置9
から入力される電流パターンに応じて可飽和リアクトル
15を制御すると共に、センサ6から入力される実際の
アーク電流により補正する。
【0017】電極制御装置11は、アーク電圧を取り込
みリップルを減衰して平滑にするフィルタ回路20、こ
の平滑したアーク電圧からドリップショートの発生個数
を検出し、設定個数と検出個数との差に応じた信号を出
力するドリップショート検出回路21、ドリップショー
ト検出回路21から出力される信号をPID補正して電
極制御信号として出力するPID制御回路22により構
成されている。フィルタ回路20は、帯域消去フィルタ
で、図3に示すようにアーク電圧のリップル周波数30
0Hzの交流成分を減衰させる。これにより図4(a)
のようなリップルの大きなアーク電圧が、同図(b)の
ように平滑される。DCモータ制御装置12は、制御盤
8から入力される制御信号によりDCモータ5を制御し
て電極4の位置即ち、アークギャップを制御すると共
に、電極制御装置11から入力される制御信号により補
正される。
【0018】以下に作用を説明する。操作盤7の運転選
択スイッチ18が例えば、自動操作に選択されると、制
御盤8のリレーシーケンス回路19が集中制御装置9の
所定の電流パターンを選択し、当該集中制御装置9から
選択された電流パターンに応じた制御信号が可飽和リア
クトル制御装置10に出力される。可飽和リアクトル制
御装置10は、電流パターンに応じて可飽和リアクトル
15の入力電流の通電タイミングを制御して出力電流を
制御する。整流器17から出力された直流電流は、アー
ク電流として電極4に供給される。これによりワークが
真空の雰囲気下で溶解と凝固が順次繰り返され、溶解さ
れたワークの液滴即ち、溶鋼液滴が電極4の先端とメタ
ルプールとの間で短絡してドリップショートが発生す
る。アーク電流は、センサ6により検出され可飽和リア
クトル制御装置10にフィードバックされる。
【0019】一方、電極4のアーク電圧(図7(a))
は、電極制御装置11に取り込まれ、フィルタ回路20
により平滑された後(図7(b)、ドリップショート検
出回路21に供給される。尚、図7(a)においてアー
ク電圧のリップル分は包絡線で示してある。ドリップシ
ョート検出回路21は、図5のフローチャートに示すよ
うにフィルタ回路20から入力されたアーク電圧の平均
電圧Vmを検出し(ステップS1)、この平均電圧Vmの
変化分ΔVが当該平均電圧Vmから所定電圧(例えば、
6V)以下に降下したか否かを確認し(ステップS
2)、降下したときには当該降下している時間Tを測定
する(ステップS3)。そして、この時間Tが所定時間
内例えば、0.1 ms≦T≦200 msの範囲内にあるときには
ドリップショートであると判断する(ステップS4)。
図6に、アーク電圧のドリップショート発生時における
変化の一例を示す。
【0020】ドリップショート検出回路21は、検出し
たドリップショートの回数を測定し(図7(d))、設
定されたドリップショートの発生回数と検出されたドリ
ップショートの発生回数との差分に応じた信号を出力す
る。PID制御回路22は、ドリップショート検出回路
21から入力される信号に応じたPID動作の制御信号
を出力してDCモータ制御装置12に供給する。DCモ
ータ制御装置12は、PID制御回路22から入力され
る制御信号に応じてDCモータ5を制御して電極4の位
置即ち、アークギャップを制御し、ドリップショートの
発生頻度を一定に保つ。これにより電極4の位置(アー
クギャップ)が正確に制御される。
【0021】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ア
ーク電圧の電源に交流成分の大きい電源を使用した真空
アーク溶解装置にドリップショートによる電極位置制御
方法を適用することが可能となり、既存の真空アーク溶
解装置を有効に使用することができ、経済的である。ま
た、アーク電圧源として交流成分の大きい電源を使用す
ることが出来るために設備費を安価にすることができ
る。
【0022】請求項2の方法では、帯域消去フィルタを
使用することにより電極制御装置を安価に構成すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】真空アーク溶解装置におけるアークギャップと
ドリップショーの発生回数との関係を示すグラフであ
る。
【図2】本発明に係る真空アーク溶解装置の電極制御方
法を実施するための真空アーク溶解装置の一実施例を示
す構成図である。
【図3】図2のフィルタ回路の特性を示すグラフであ
る。
【図4】図2のフィルタ回路の入力側と出力側のアーク
電圧波形を示すグラフである。
【図5】図2のドリップショート検出回路の作動を示す
フローチャートである。
【図6】アーク電圧のドリップ発生時における変化を示
すグラフである。
【図7】図2の真空アーク溶解装置におけるアーク電圧
波形、フィルタ回路により平滑されたアーク電圧波形及
び全ドリップ数、ドリップショート数の関係を示すグラ
フである。
【符号の説明】
1 真空アーク溶解装置 2 電源 3 炉体 4 電極 5 DCモータ 6 センサ 7 操作盤 8 制御盤 9 集中制御装置 10 可飽和リアクトル制御装置 11 電極制御装置 12 DCモータ制御装置 15 可飽和リアクトル 16 電源トランス 17 整流器 18 運転選択スイッチ 19 リレーシーケンス回路 20 フィルタ回路 21 ドリップショート検出回路 22 PID制御回路

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 アーク電圧の変化からドリップショート
    数を検出して電極位置を制御する真空アーク溶解装置の
    電極制御方法において、前記アーク電圧に含まれる交流
    成分をフィルタにより減衰させることを特徴とする真空
    アーク溶解装置の電極制御方法。
  2. 【請求項2】 減衰周波数がアーク電圧の交流成分の周
    波数である帯域消去フィルタを使用する請求項1の真空
    アーク溶解装置の電極制御方法。
JP6205370A 1994-08-30 1994-08-30 真空アーク溶解装置の電極制御方法 Pending JPH0869877A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6205370A JPH0869877A (ja) 1994-08-30 1994-08-30 真空アーク溶解装置の電極制御方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6205370A JPH0869877A (ja) 1994-08-30 1994-08-30 真空アーク溶解装置の電極制御方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH0869877A true JPH0869877A (ja) 1996-03-12

Family

ID=16505725

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP6205370A Pending JPH0869877A (ja) 1994-08-30 1994-08-30 真空アーク溶解装置の電極制御方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0869877A (ja)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003068445A (ja) * 2001-08-28 2003-03-07 Hitachi Zosen Corp プラズマ式溶融炉における電極昇降制御装置
JP2010116581A (ja) * 2008-11-11 2010-05-27 Toho Titanium Co Ltd 真空アーク溶解炉を用いたチタンインゴットの溶製方法
JP2011088762A (ja) * 2009-10-20 2011-05-06 Japan Siper Quarts Corp 石英ガラスルツボ製造装置
KR101293525B1 (ko) * 2011-01-28 2013-08-06 쟈판 스파 쿼츠 가부시키가이샤 석영 유리 도가니 제조 장치
JP2014502004A (ja) * 2010-10-21 2014-01-23 エーエルデー・バキューム・テクノロジーズ・ゲーエムベーハー 真空アーク炉における電極ギャップの閉ループ制御のための方法および装置
JP2018070993A (ja) * 2016-11-01 2018-05-10 エイ・フィンクル・アンド・サンズ・カンパニー 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

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003068445A (ja) * 2001-08-28 2003-03-07 Hitachi Zosen Corp プラズマ式溶融炉における電極昇降制御装置
JP2010116581A (ja) * 2008-11-11 2010-05-27 Toho Titanium Co Ltd 真空アーク溶解炉を用いたチタンインゴットの溶製方法
JP2011088762A (ja) * 2009-10-20 2011-05-06 Japan Siper Quarts Corp 石英ガラスルツボ製造装置
JP2014502004A (ja) * 2010-10-21 2014-01-23 エーエルデー・バキューム・テクノロジーズ・ゲーエムベーハー 真空アーク炉における電極ギャップの閉ループ制御のための方法および装置
US9538587B2 (en) 2010-10-21 2017-01-03 Ald Vacuum Technologies Gmbh Method and device for closed-loop control of the electrode gap in a vacuum arc furnace
KR101293525B1 (ko) * 2011-01-28 2013-08-06 쟈판 스파 쿼츠 가부시키가이샤 석영 유리 도가니 제조 장치
JP2018070993A (ja) * 2016-11-01 2018-05-10 エイ・フィンクル・アンド・サンズ・カンパニー 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

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4201906A (en) Method and apparatus for arc welding
US6512200B2 (en) Welding control system
KR100475516B1 (ko) 펄스아크용접방법및장치
US5436422A (en) Resistance welding control method
EP1745880B1 (en) Consumable electrode arc-welding machine
US8080763B2 (en) Method of controlling arc welding and welding apparatus
US20020030043A1 (en) Method and apparatus for controlling AC pulse arc welding and welding power source apparatus
JPH0869877A (ja) 真空アーク溶解装置の電極制御方法
RU2345873C2 (ru) Синергетическая система сварки
Street Pulsed arc welding: an introduction
EP1193019B1 (en) Method and apparatus for controlling AC pulse ARC welding and welding power source apparatus
JPH0938772A (ja) 交流セルフシールドアーク溶接方法
JPS6316868A (ja) 小電流溶接方法
JP2969069B2 (ja) 消耗電極式パルスアーク溶接機の出力制御装置
JP2022099368A (ja) パルスアーク溶接電源
JPH08267239A (ja) 消耗電極式ガスシールドパルスアーク溶接用電源の出力制御方法
JPH0221357B2 (ja)
JP4459768B2 (ja) 交流パルスアーク溶接の溶接電流制御方法
JP2854613B2 (ja) 消耗電極式ガスシールドアーク溶接における交流アーク溶接方法およびその装置
JP2008183588A (ja) パルスアーク溶接制御方法
JPH08267238A (ja) 消耗電極式ガスシールドパルスアーク溶接用電源の出力制御方法
JPH05138355A (ja) 消耗電極式ガスシールドアーク溶接方法および装置
RU2288821C2 (ru) Способ дуговой сварки покрытым электродом вертикального шва методом "сверху-вниз"
JPS59199173A (ja) 短絡移行溶接電源の制御方法および装置
JP2711137B2 (ja) 交流ティグ溶接装置