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1、Introdução

Com o desenvolvimento contínuo da indústria moderna, as exigências quanto à qualidade e ao desempenho dos materiais metálicos estão se tornando cada vez mais elevadas. Como um elo importante na produção de aço e metais não ferrosos, o nível de desenvolvimento da tecnologia de lingotamento contínuo afeta diretamente a qualidade e a eficiência da produção de materiais metálicos. A tecnologia de lingotamento contínuo a vácuo baseia-se na tecnologia tradicional de lingotamento contínuo, que consiste em colocar o molde em um ambiente de vácuo para a fundição. Ela apresenta vantagens significativas, como a redução do teor de gases no metal fundido, a redução de inclusões e a melhoria da qualidade do tarugo fundido. O controle preciso do fluxo de metal em um ambiente de vácuo é fundamental para alcançar alta qualidade.Fundição 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 ambiente de vácuo, formando um tarugo fundido por meio de resfriamento e solidificação. Em um ambiente de vácuo, a solubilidade dos gases no metal fundido diminui, facilitando a sua saída e, consequentemente, reduzindo defeitos como porosidade no tarugo fundido. Ao mesmo tempo, o ambiente de vácuo também reduz o contato entre o metal fundido e o ar, diminuindo a formação de oxidação e inclusões.

(2）Características da fundição contínua a vácuo

Melhorar a qualidade das peças fundidas: reduzir defeitos como poros e inclusões, e aumentar a densidade e a pureza das peças fundidas.

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

Reduzir custos de produção: Diminuir as etapas de processamento subsequentes e melhorar a eficiência da produção.

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

(1）Diminuição da solubilidade do gás

Em um ambiente de vácuo, a solubilidade dos gases no metal fundido é significativamente reduzida, facilitando a fuga de gases e a formação de bolhas. Se as bolhas não forem expelidas em tempo hábil, defeitos como porosidades se formarão na peça fundida, afetando sua qualidade.

(2）variação da tensão superficial

O ambiente de vácuo altera a tensão superficial do metal líquido, afetando o estado de fluxo e o processo de solidificação do metal líquido no cristalizador. A alteração 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

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

4、Equipamentos e meios técnicos essenciais para o controle preciso do fluxo de metal em máquinas de fundição contínua a vácuo.

(1）Cristalizador

A função do cristalizador

O cristalizador é o componente principal da máquina de fundição contínua a vácuo, cuja função principal é resfriar e solidificar o metal fundido em seu interior para formar um tarugo fundido. O formato 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 de 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 contração da peça fundida para garantir um bom contato entre a peça fundida e a parede do cristalizador e para evitar fenômenos como tração e vazamento.

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

(2）Sistema de vareta

A função do plugue

Um tampão é um dispositivo importante usado para controlar a vazão e a velocidade do metal fundido que entra no cristalizador. Ajustando a posição do tampão, o volume e a velocidade do fluxo de metal podem ser controlados com precisão.

Princípio de controle do sistema de êmbolo

O sistema de haste de vedação geralmente consiste em uma haste de vedação, um mecanismo de acionamento e um sistema de controle. O sistema de controle ajusta a posição da haste de vedação por meio do mecanismo de acionamento, com base nos requisitos do processo e nos sinais de detecção do nível do líquido, obtendo-se um controle preciso do fluxo do líquido metálico.

(3）Agitação eletromagnética

O princípio da agitação eletromagnética

A agitação eletromagnética utiliza o princípio da indução eletromagnética para gerar um campo magnético rotativo no metal líquido, provocando movimento de agitação. A agitação eletromagnética pode melhorar o estado de fluidez do metal fundido, promover a flutuação de inclusões e a liberação de gases, e melhorar a qualidade das peças fundidas.

Tipos e aplicações da agitação eletromagnética

A agitação eletromagnética divide-se em diferentes tipos, como agitação eletromagnética no cristalizador, agitação eletromagnética na zona de resfriamento secundário e agitação eletromagnética na fase final de solidificação. De acordo com os diferentes requisitos do processo e os requisitos de qualidade da peça fundida, podem ser selecionados os tipos adequados de agitação eletromagnética para aplicação.

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

Método de detecção de nível de líquido

A detecção do nível de líquido é um dos elementos-chave para o controle preciso do fluxo de metal líquido. Os métodos de detecção de nível de líquido mais comuns incluem detecção por isótopos radioativos, detecção ultrassônica, detecção a laser, etc. Esses métodos de detecção apresentam as vantagens de alta precisão e rápida resposta, permitindo o monitoramento em tempo real das variações do nível de metal líquido no cristalizador.

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 de nível, controladores e atuadores. O sensor de nível transmite o sinal do nível de líquido detectado para o controlador. O controlador ajusta a posição do êmbolo ou outros parâmetros de controle através do atuador, de acordo com os requisitos do processo e os valores definidos, obtendo-se assim um controle estável do nível do líquido no metal.

5、Otimização do processo de controle preciso do fluxo de metal em máquina de fundição contínua a vácuo

(1）Otimizar parâmetros de vazamento

Temperatura de vazamento: O controle adequado da temperatura de vazamento garante a fluidez e a capacidade de preenchimento do metal líquido, evitando temperaturas excessivas que podem causar oxidação e sucção do mesmo.

Velocidade de vazamento: Selecione a velocidade de vazamento adequada com base nas dimensões e nos requisitos de qualidade do tarugo de fundição. Uma velocidade de vazamento excessiva pode causar fluxo instável do metal, resultando em turbulência e respingos; uma velocidade de vazamento muito lenta afetará a eficiência da produção.

(2）Melhorar o sistema de refrigeração do cristalizador.

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

Seleção dos métodos de resfriamento: Podem ser utilizados diferentes métodos de resfriamento, como o resfriamento por água e o resfriamento por aerossol, sendo a seleção e otimização baseadas em situações específicas.

(3）Controle colaborativo de agitação eletromagnética e sistema de haste de vedação

Otimização dos parâmetros de agitação eletromagnética: Com base nos requisitos de qualidade e nas características do processo de fundição, otimize a frequência, a intensidade e o método de agitação eletromagnética para aproveitar ao máximo sua função.

Controle colaborativo do sistema de plugue e agitação eletromagnética: Por meio de uma estratégia de controle adequada, o trabalho colaborativo do sistema de plugue e da 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 vácuoA chave para alcançar a produção de tarugos de alta qualidade reside na aplicação de equipamentos e recursos técnicos essenciais, como cristalizadores, sistemas de vedação, agitação eletromagnética, sistemas de detecção e controle de nível de líquido, bem como na otimização do processo, o controle preciso do fluxo de metal pode ser efetivamente alcançado. No futuro, com o desenvolvimento de tecnologias inteligentes e a aplicação de novos materiais, a tecnologia de fundição contínua a vácuo continuará a inovar e aprimorar-se, fornecendo suporte técnico mais confiável e eficiente para a produção de materiais metálicos. Ao mesmo tempo, também precisamos enfrentar desafios como a alta complexidade técnica, o alto custo e a escassez de mão de obra qualificada, e promover o desenvolvimento e a aplicação da tecnologia de fundição contínua a vácuo por meio de esforços contínuos e inovação.