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1、Introdução

Com o desenvolvimento contínuo da indústria moderna, os requisitos de qualidade e desempenho dos materiais metálicos estão se tornando cada vez mais elevados. Como um elo importante na produção de aço e metais não ferrosos, o nível de desenvolvimento da tecnologia de fundição contínua afeta diretamente a qualidade e a eficiência da produção de materiais metálicos. A tecnologia de fundição contínua a vácuo é baseada na tecnologia tradicional de fundição contínua, que coloca o molde em um ambiente de vácuo para fundição. Apresenta vantagens significativas, como redução do teor de gás no metal fundido, redução de inclusões e melhoria da qualidade do tarugo fundido. Controlar com precisão o fluxo de metal em um ambiente de vácuo é a chave para alcançar alta qualidadefundição contínua a vácuo.

2、Visão geral da tecnologia de fundição contínua a vácuo

(1）O princípio da fundição contínua a vácuo

A fundição contínua a vácuo é o processo de injeção de metal fundido em um cristalizador em um ambiente de vácuo e formação de um tarugo fundido por meio de resfriamento e solidificação. Num ambiente de vácuo, a solubilidade dos gases no metal fundido diminui, facilitando o escape dos gases, reduzindo assim defeitos como a porosidade no tarugo fundido. Ao mesmo tempo, um ambiente de vácuo também pode reduzir o contato entre o metal fundido e o ar e diminuir a geração de oxidação e inclusões.

(2）Características da fundição contínua a vácuo

Melhorar a qualidade das peças fundidas: reduzindo defeitos como poros e inclusões e melhorando a densidade e a pureza das peças fundidas.

Melhorar a estrutura de solidificação dos metais: benéfico para refinar o tamanho dos grãos e melhorar as propriedades mecânicas dos metais.

Reduza os custos de produção: Reduza as etapas de processamento subsequentes e melhore a eficiência da produção.

3、A influência do ambiente de vácuo no fluxo líquido metálico

(1）Diminuição da solubilidade do gás

Em um ambiente de vácuo, a solubilidade dos gases no metal fundido é significativamente reduzida, facilitando o escape dos gases e a formação de bolhas. Se as bolhas não puderem ser expelidas em tempo hábil, defeitos como buracos de ar se formarão na peça fundida, afetando a qualidade da peça fundida.

(2）Variação da tensão superficial

O ambiente de vácuo alterará a tensão superficial do líquido metálico, afetando o estado de fluxo e o processo de solidificação do líquido metálico no cristalizador. A mudança na tensão superficial pode levar a uma mudança na molhabilidade do metal fundido, afetando o estado de contato entre o tarugo fundido e a parede do cristalizador.

(3）Resistência ao fluxo reduzida

Num ambiente de vácuo, a resistência do ar ao fluxo do metal fundido diminui e a velocidade do metal fundido aumenta. Isto requer um controle mais preciso do fluxo do metal para evitar fenômenos como turbulência e respingos.

4、Equipamentos essenciais e meios técnicos para controle preciso do fluxo de metal em máquinas de lingotamento contínuo a vácuo

(1）Cristalizador

A função do cristalizador

O cristalizador é o componente principal da máquina de lingotamento contínuo a vácuo, cuja principal função é resfriar e solidificar o metal fundido para formar um tarugo fundido. A forma e o tamanho do cristalizador afetam diretamente a qualidade e a precisão dimensional do tarugo fundido.

Requisitos de projeto para cristalizador

Para obter um controle preciso do fluxo do metal, o projeto do cristalizador deve atender aos seguintes requisitos:

(1) Boa condutividade térmica: capaz de transferir rapidamente o calor do metal fundido, garantindo a velocidade de resfriamento do tarugo fundido.

(2) Conicidade apropriada: A conicidade do cristalizador deve ser projetada com base nas características de encolhimento da peça fundida para garantir um bom contato entre a peça fundida e a parede do cristalizador e para evitar fenômenos como puxão e vazamento.

(3) Controle estável do nível de líquido: Por meio de dispositivos precisos de detecção e controle do nível de líquido, a estabilidade do nível do líquido metálico no cristalizador é mantida, garantindo a uniformidade da qualidade da fundição.

(2）Sistema stick

A função do plugue

Uma rolha é um dispositivo importante usado para controlar a vazão e a velocidade do metal fundido no cristalizador. Ao ajustar a posição da rolha, o tamanho e a velocidade do fluxo de metal podem ser controlados com precisão.

Princípio de controle do sistema de êmbolo

O sistema de plug rod geralmente consiste em um plug rod, um mecanismo de acionamento e um sistema de controle. O sistema de controle ajusta a posição da haste do plugue através do mecanismo de acionamento com base nos requisitos do processo e nos sinais de detecção de nível de líquido, alcançando um controle preciso do fluxo de líquido metálico.

(3）Agitação eletromagnética

O princípio da agitação eletromagnética

A agitação eletromagnética é o uso do princípio da indução eletromagnética para gerar um campo magnético rotativo no metal líquido, causando movimento de agitação no metal líquido. A agitação eletromagnética pode melhorar o estado de fluxo do metal fundido, promover a flutuação de inclusões e o escape de gases e melhorar a qualidade das peças fundidas.

Tipos e aplicações de agitação eletromagnética

A agitação eletromagnética é dividida em diferentes tipos, como agitação eletromagnética do cristalizador, agitação eletromagnética da zona de resfriamento secundária e agitação eletromagnética final de solidificação. De acordo com diferentes requisitos de processo e requisitos de qualidade de fundição, tipos adequados de agitação eletromagnética podem ser selecionados para aplicação.

(4）Sistema de detecção e controle de nível de líquido

Método de detecção de nível de líquido

A detecção de nível de líquido é um dos principais elos para obter controle preciso do fluxo de líquido metálico. Os métodos de detecção de nível de líquido comumente usados ​​incluem detecção de isótopos radioativos, detecção ultrassônica, detecção de laser, etc. Esses métodos de detecção têm as vantagens de alta precisão e velocidade de resposta rápida e podem monitorar as mudanças no nível de metal líquido no cristalizador em tempo real. .

Composição e princípio de funcionamento do sistema de controle de nível de líquido

O sistema de controle de nível de líquido geralmente consiste em sensores, controladores e atuadores de nível de líquido. O sensor de nível de líquido transmite o sinal de nível de líquido detectado ao controlador. O controlador ajusta a posição do êmbolo ou outros parâmetros de controle através do atuador de acordo com os requisitos do processo e valores definidos, alcançando um controle estável do nível do líquido metálico.

5、Otimização do processo de controle preciso do fluxo de metal em máquina de lingotamento contínuo a vácuo

(1）Otimize os parâmetros de vazamento

Temperatura de vazamento: O controle razoável da temperatura de vazamento pode garantir a fluidez e capacidade de enchimento do líquido metálico, evitando temperatura excessiva que pode causar oxidação e sucção do líquido metálico.

Velocidade de vazamento: Escolha a velocidade de vazamento apropriada com base no tamanho e nos requisitos de qualidade do tarugo fundido. A velocidade excessiva de vazamento pode causar fluxo instável do metal, resultando em turbulência e respingos; Uma velocidade de vazamento muito lenta afetará a eficiência da produção.

(2）Melhore o sistema de resfriamento do cristalizador

Controle da vazão e vazão da água de resfriamento: Com base nas características de solidificação e nos requisitos de qualidade do tarugo fundido, a vazão da água de resfriamento e a vazão do cristalizador devem ser razoavelmente controladas para garantir a velocidade de resfriamento e a uniformidade do tarugo fundido.

Seleção de métodos de resfriamento: Diferentes métodos de resfriamento, como resfriamento a água e resfriamento por aerossol, podem ser usados, e a seleção e otimização podem ser baseadas em situações específicas.

(3）Controle colaborativo de agitação eletromagnética e sistema de plug rod

Otimização dos parâmetros de agitação eletromagnética: Com base nos requisitos de qualidade e nas características do processo da peça bruta de fundição, otimize a frequência, a intensidade e o método de agitação da agitação eletromagnética para utilizar plenamente sua função.

Controle colaborativo do sistema de tampão e agitação eletromagnética: Através de uma estratégia de controle razoável, o trabalho colaborativo do sistema de tampão e agitação eletromagnética pode ser alcançado para melhorar a estabilidade do fluxo de metal e a qualidade das peças fundidas.

6、Conclusão

O controle preciso do fluxo de metal em um ambiente de vácuo por ummáquina de fundição contínua a vácuoé a chave para alcançar uma produção de tarugos de alta qualidade. Através da aplicação de equipamentos e meios técnicos essenciais, como cristalizadores, sistemas de rolha, agitação eletromagnética, sistemas de detecção e controle de nível de líquido, bem como otimização de processos, o controle preciso do fluxo de metal pode ser alcançado de forma eficaz. No futuro, com o desenvolvimento de tecnologia inteligente e a aplicação de novos materiais, a tecnologia de fundição contínua a vácuo continuará a inovar e melhorar, fornecendo suporte técnico mais confiável e eficiente para a produção de materiais metálicos. Ao mesmo tempo, também precisamos enfrentar desafios como alta dificuldade técnica, alto custo e escassez de talentos, e promover o desenvolvimento e aplicação de tecnologia de fundição contínua a vácuo por meio de esforços contínuos e inovação.