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真空电弧重熔熔滴短路频率控制冶炼特点

熔滴短路是金属的传递在电压波形上产生的一种特征波形。真空电弧重熔过程中，当从阴极顶部悬吊下来的金属熔柱由于磁力作用而与阴极分离，以熔滴的形式落入熔池就发生了金属传递，传递过程中会使电弧熄灭毫秒级的时间间隔，随后电弧二次引燃后同时引起电压的陡增，将单位时间内重复fa生这两种现象的次数称为熔滴短路频率。真空自耗过程中，熔滴的过渡和炉中电弧的耦合现象有着重要的冶金意义。Frank J. Zanner 等建立了熔滴短路频率与自变量电弧电流、CO 压力和电极间距之间的定量关系模型。对于冶炼Φ410mm 的 In718，得到如下幂函数关系式：

f DS =56561( I arc ) -2.45 ( PCO ) -0.36 ( g e ) -1.44 ±0.88

从公式可以看出：炉内压力，电流恒定的情况下熔滴短路频率与电极间距之间呈反比关系，真空度和电流对电弧产生影响，因此原始电极的气体含量和电流的波动将对熔滴短路频率有影响，实际上也是影响弧长，***终影响的是凝固质量。熔滴短路频率对弧长的微小变化和真空电弧的扰动极为敏感，几乎可以真实地反映弧长，并且熔滴短路信号响应速度非常快，且获得熔滴短路频率信号也较容易获得，因此在真空自耗冶炼过程采用熔滴短路频率控制，有利用保持恒定的弧长，目的在于维持稳定的熔化条件。

目前国际上***的真空自耗设备普遍采取了熔滴短路频率控制。核心控制思想是记录熔滴在单位时间内的数量，将实际值和设定值进行对比，如果实际值高将抬升电极，如果实际值低将降低电极。

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电渣重熔炉的电毛细振荡

当交流电通过液态金属与液态熔渣分界面时，金属－熔渣界面发生强烈振荡，称为电毛细效应。这是由于交流电通过液体界面，引起极性jiao变，随着两个相界面上电位差的变化，相界面张力发生剧烈变化。

界面张力随时间成周期性变化，变化频率与交流电频率相关。用频率为50Hz交流电时，当熔渣作为阳极时相间张力增加，这时金属－熔渣界面呈凸起弯月形，经过0.01秒，当渣成为阴极时相界面变成下凹弯月形。因此相界张力不断交替增加或减少激起相界面剧烈振荡。

对于直流电电渣重熔，一定组成的熔渣、金属液，界面张力保持一定值，宁夏旋转电渣炉，不发生电毛细效应。

由于交流电周期性变化，引起电极熔化末端液态金属层与熔渣之间、金属熔滴与熔渣之间以及金属熔池与渣池之间等渣金交界处的界面张力也周期性变化，促使界面周期性振荡，加强了传质过程、扩大了界面反应面积，强化了金－渣反应，促使熔渣吸收或溶解钢中夹杂物，促使气体向渣中转移[4]。

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电渣重熔炉供电方式的不足

电渣重熔炉通常采用交流工频电源供电，主要有单相单极电源、单相双极电源等供电形式。单相单极电源适用于中小功率的电渣重熔炉 ，旋转电渣炉厂家，单相电源经变压器降ya后供电给电渣重熔炉。这种供电方式虽结构简单，价格低廉，但其感抗损耗大，供电效率低，且三相用电严重不平衡。

为了减小电渣重熔炉三相不平衡用电对电网的影响，目前常用的解决方法是采用晶闸管低频电源供电的方式。三相电网电压经过变压器降ya后，旋转电渣炉销售，利用晶闸管将三相工频电变成单相低频电源，旋转电渣炉供应商，电网三相用电完全平衡，但这种供电方式也存在许多不足：（1）随着电源频率的降低，电磁搅拌力增加，熔融状态的渣液被搅拌到钢水中，渣池中的部分氧化物发生电解反应导致钢锭中的氧含量和杂质含量上升。（2）电极电流中含有大量高次谐波，严重影响了钢锭质量。（3）晶闸管串联在变压器低压侧，工作压降约为 1V，其发热损耗较大。变压器还会产生大量谐波，其涡流效应和集肤效应导致变压器损耗增加。（4）由于电渣重熔炉短网及晶闸管移相的双重影响，晶闸管低频电源的功率因数较低，只有 0.5～0.7。（5）电网三相用电虽然平衡了，但晶闸管的使用在电网中产生了大量谐波电流，其中低谐波较多，易导致电网产生低振荡。

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