研究目的
理解真空电弧重熔(VAR)过程中的电弧动力学对于控制钢锭的最终质量至关重要,因为电弧的空间和时间分布决定了钢锭顶部的电流和能量输入,进而影响熔池中金属的流体力学特性以及钢锭的凝固条件。
研究成果
本研究的主要发现是:在熔炼过程中,电弧光强质心的运动呈现出三种规律性模式。研究发现,电弧动力学特性多数表现为周期性、非对称性,并与搅拌磁场的演化存在强相关性。在整个熔炼期间,电弧质心表现出三种规律性的位移模式。这三种模式的共同特征是:在搅拌平台期质心相对稳定,在搅拌上升期则快速移动。在热顶阶段随着电弧功率降低,观察到质心分布向更居中状态演化的趋势。文中还讨论了所观测到的电弧动力学特性对真空电弧重熔锭最终质量可能产生的影响。
研究不足
非对称电弧运动的存在对VAR钢锭建模具有重要影响。它质疑了大多数模型中关于时间平均轴对称和准稳态电弧分布的经典假设。基于二维轴对称几何的模型可能因此不够充分。要真实呈现电弧行为,需要采用基于三维几何的模型。