VAR技术特性

VAR法最初作为熔炼Mo、Zr、Ti等高熔点合金的冶炼方法,由于该法能够发挥真空精炼不易受耐火材料污染的优势,而且能够因积层凝固得到凝固组织状态良好的铸锭,因此也适用于熔炼高合金钢和高温合金,在当代已经和ESR法（电渣重熔法）一起成为特种冶炼方法的主流工艺。特别是在冶炼飞机用高温合金等材料时,VIM-VAR真空双重熔炼是不可或缺的制造方法。

VAR法所采用的真空电弧重熔炉分为自耗炉和非自耗炉两种。其中真空电弧自耗炉的应用更加广泛，它的工作流程是在高真空环境下，利用直流电源作负极，金属锭作正极（也有用金属做双自耗电极的炉体），在电极与放置于水套中的铜坩埚底板之间产生电弧，电弧加热产生高热使电极不断自耗并下降熔化，液态金属以熔滴的形式通过近5000K的电弧区域并完成向结晶器（即铜坩埚底板）中过渡并在结晶器内保持和凝固的过程。熔炼期间会发生一系列物理化学反应，去除含有非金属夹杂物的钢水，从而达到精炼金属、改善结晶结构、提高性能的目的。

真空电弧重熔技术优势

真空电弧重熔能显著地降低金属中的氧和非金属夹杂物含量(特别是氧化物)。同时也能去除大量的氢以及一些氮和硫。其主要优势如下:

1、脱氢去杂质的效果显著

真空电弧重熔不仅隔绝了外界空气对合金的沾污，还可以降低钢和合金中的气含量以及低熔点有害杂质，从而提高钢的纯洁度。

2、减少对活性元素的烧损

经真空电弧重熔的钢或合金，对于活性元素铝、钛烧损少，回收率较高且较稳定。

3、提高氧化物清洁度

真空电弧炉熔炼时，随着自耗电极中一些非金属夹杂物（如氧化物氮化物），在真空和高温条件下发生离解或被碳还原而去除，达到进一步提纯的目的。

4、冶炼高性能合金

熔炼过程中可添加合金剂，因而能熔炼高级合金钢。对金属的冷、热加工性能、塑性和力学性能、物理性能均得到明显改善。

5、不产生宏观偏析

由于锭是在水冷铜坩锅中进行冷却，其冷却速度非常快，内部结构均匀，不产生宏观偏析。

VAR与计算机建模技术的结合

真空自耗熔炼过程中输入能量主要取决于电压与有效电流。保证稳定的、形状规则的熔池取决于熔化速率、电流、弧间隙等因素。而要控制自耗电极和熔融金属熔池之间的电弧间隙相对比较困难。为了更精确地控制熔速等参数，VAR炉的基本设计在多年来不断改进，现阶段较为领先的技术是美国卡彭特（Carpenter Technology）采用的二维轴对称数字化观测技术。

卡彭特公司作为从1950年起第一批运用VAR工艺的企业，在该领域有先进的生产工艺和多项专利，特别是在计算机控制和调节方面，卡彭特拥有的自建模型技术能严格控制所有重熔参数，是作为成熟VAR技术服务供应商的能力体现。

卡彭特的VAR 炉利用电脑控制过程自动化。逻辑控制功能、熔化电极的持续称量、工艺参数的闭环控制（例如重熔率、基于电弧电压的弧隙或短路脉冲率），以及数据获得和管理都通过专用的电脑系统控制。

这些电脑系统通过现场总线或特定接口进行联系。操作员接口电脑（OIP）在层次结构中作为自动熔炼控制系统（AMC）的主机，用作操作员和VAR工艺之间的对话界面。通过OIP可以实现工艺过程的可视化，具有参数指示、图形显示和用于操作者命令的软键等功能，编辑和处理重熔配方、数据接收和储存以及生成熔炼记录。OIP可配有以太网网络接口，用于将数据传输至与本地局域网连接的其它电脑（例如:监控电脑、客户主机等）。操作者可以输入包括熔化率、电流能量和合金特性等参数,直观观测输出状态，利用电脑观察精确控制电极重量的减少和电极的给进速度，从而将重熔速率保持在所需的值，从而生产出均质的钢锭，最终避免宏观偏析，并将微观偏析减少到可接受范围内。