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1、Introduzione

Con il continuo sviluppo dell'industria moderna, i requisiti di qualità e prestazioni dei materiali metallici diventano sempre più elevati. In quanto anello importante nella produzione di acciaio e metalli non ferrosi, il livello di sviluppo della tecnologia di colata continua influisce direttamente sulla qualità e sull'efficienza produttiva dei materiali metallici. La tecnologia di colata continua sottovuoto si basa sulla tradizionale tecnologia di colata continua, che prevede il posizionamento dello stampo in un ambiente sottovuoto per la colata. Presenta vantaggi significativi come la riduzione del contenuto di gas nel metallo fuso, la riduzione delle inclusioni e il miglioramento della qualità del lingotto fuso. Il controllo accurato del flusso di metallo in un ambiente sottovuoto è fondamentale per ottenere un'elevata qualità.Colata continua sottovuoto.

2、Panoramica della tecnologia di colata continua sottovuoto

（1)Il principio della colata continua sottovuoto

La colata continua sotto vuoto è un processo che consiste nell'iniettare metallo fuso in un cristallizzatore in un ambiente sottovuoto e nel formare un lingotto fuso attraverso il raffreddamento e la solidificazione. In un ambiente sottovuoto, la solubilità dei gas nel metallo fuso diminuisce, facilitandone la fuoriuscita e riducendo così difetti come la porosità nel lingotto fuso. Allo stesso tempo, l'ambiente sottovuoto riduce anche il contatto tra il metallo fuso e l'aria, diminuendo la formazione di ossidazione e inclusioni.

（2)Caratteristiche della colata continua sottovuoto

Miglioramento della qualità dei getti: riduzione di difetti quali pori e inclusioni, e aumento della densità e della purezza dei getti.

Miglioramento della struttura di solidificazione dei metalli: vantaggioso per affinare la granulometria e migliorare le proprietà meccaniche dei metalli.

Ridurre i costi di produzione: ridurre le fasi di lavorazione successive e migliorare l'efficienza produttiva.

3、L'influenza dell'ambiente sottovuoto sul flusso di metallo liquido

（1)Diminuzione della solubilità del gas

In un ambiente sottovuoto, la solubilità dei gas nel metallo fuso si riduce significativamente, facilitando la fuoriuscita dei gas e la formazione di bolle. Se le bolle non possono essere espulse tempestivamente, si formeranno difetti come porosità nella fusione, compromettendone la qualità.

（2)Variazione della tensione superficiale

L'ambiente sottovuoto modificherà la tensione superficiale del metallo fuso, influenzando lo stato di flusso e il processo di solidificazione del metallo fuso nel cristallizzatore. La variazione della tensione superficiale può a sua volta causare una modifica della bagnabilità del metallo fuso, influenzando lo stato di contatto tra la billetta colata e la parete del cristallizzatore.

（3)Resistenza al flusso ridotta

In un ambiente sottovuoto, la resistenza dell'aria al flusso del metallo fuso diminuisce e la velocità del metallo fuso aumenta. Ciò richiede un controllo più preciso del flusso del metallo per prevenire fenomeni come turbolenza e schizzi.

4、Apparecchiature e mezzi tecnici fondamentali per il controllo preciso del flusso di metallo nella macchina per colata continua sottovuoto

（1)Cristallizzatore

La funzione del cristallizzatore

Il cristallizzatore è il componente principale della macchina per colata continua sottovuoto, la cui funzione principale è quella di raffreddare e solidificare il metallo fuso al suo interno per formare un lingotto colato. La forma e le dimensioni del cristallizzatore influenzano direttamente la qualità e la precisione dimensionale del lingotto colato.

Requisiti di progettazione per il cristallizzatore

Per ottenere un controllo preciso del flusso del metallo, la progettazione del cristallizzatore deve soddisfare i seguenti requisiti:

(1) Buona conduttività termica: in grado di trasferire rapidamente il calore del metallo fuso, garantendo la velocità di raffreddamento del lingotto fuso.

(2) Conicità appropriata: la conicità del cristallizzatore deve essere progettata in base alle caratteristiche di ritiro della fusione per garantire un buon contatto tra la fusione e la parete del cristallizzatore e per prevenire fenomeni quali trazione e perdite.

(3) Controllo stabile del livello del liquido: grazie a dispositivi di rilevamento e controllo precisi del livello del liquido, viene mantenuta la stabilità del livello del metallo fuso nel cristallizzatore, garantendo l'uniformità della qualità della fusione.

（2)Sistema a bastoncino

La funzione della spina

Il tappo è un dispositivo importante utilizzato per controllare la portata e la velocità del metallo fuso che entra nel cristallizzatore. Regolando la posizione del tappo, è possibile controllare con precisione la quantità e la velocità del flusso di metallo.

Principio di controllo del sistema a stantuffo

Il sistema a stelo di bloccaggio è generalmente costituito da uno stelo di bloccaggio, un meccanismo di azionamento e un sistema di controllo. Il sistema di controllo regola la posizione dello stelo di bloccaggio tramite il meccanismo di azionamento in base ai requisiti di processo e ai segnali di rilevamento del livello del liquido, consentendo un controllo preciso del flusso del metallo fuso.

（3)agitazione elettromagnetica

Il principio dell'agitazione elettromagnetica

L'agitazione elettromagnetica si basa sul principio dell'induzione elettromagnetica e consiste nel generare un campo magnetico rotante nel metallo liquido, provocandone il movimento di agitazione. L'agitazione elettromagnetica può migliorare la fluidità del metallo fuso, favorire la separazione delle inclusioni e la fuoriuscita dei gas, migliorando così la qualità dei getti.

Tipi e applicazioni dell'agitazione elettromagnetica

L'agitazione elettromagnetica si suddivide in diverse tipologie, come l'agitazione elettromagnetica del cristallizzatore, l'agitazione elettromagnetica della zona di raffreddamento secondario e l'agitazione elettromagnetica della zona di solidificazione. In base alle diverse esigenze di processo e ai requisiti di qualità della fusione, è possibile selezionare il tipo di agitazione elettromagnetica più adatto all'applicazione.

（4)Sistema di rilevamento e controllo del livello del liquido

Metodo di rilevamento del livello del liquido

Il rilevamento del livello del liquido è uno degli elementi chiave per ottenere un controllo preciso del flusso di metallo fuso. I metodi di rilevamento del livello del liquido comunemente utilizzati includono il rilevamento con isotopi radioattivi, il rilevamento a ultrasuoni, il rilevamento laser, ecc. Questi metodi di rilevamento presentano i vantaggi di un'elevata precisione e di una rapida velocità di risposta, e consentono di monitorare in tempo reale le variazioni del livello del metallo fuso nel cristallizzatore.

Composizione e principio di funzionamento del sistema di controllo del livello del liquido.

Il sistema di controllo del livello del liquido è generalmente composto da sensori di livello, controllori e attuatori. Il sensore di livello trasmette il segnale del livello del liquido rilevato al controllore. Il controllore regola la posizione dello stantuffo o altri parametri di controllo tramite l'attuatore, in base ai requisiti di processo e ai valori impostati, garantendo un controllo stabile del livello del liquido metallico.

5、Ottimizzazione del processo di controllo preciso del flusso di metallo nella macchina per colata continua sottovuoto

（1)Ottimizzare i parametri di colata

Temperatura di colata: Un controllo adeguato della temperatura di colata garantisce la fluidità e la capacità di riempimento del metallo fuso, evitando al contempo temperature eccessive che potrebbero causare ossidazione e aspirazione del metallo fuso stesso.

Velocità di colata: Scegliere la velocità di colata appropriata in base alle dimensioni e ai requisiti di qualità del lingotto di fusione. Una velocità di colata eccessiva può causare un flusso di metallo instabile, con conseguente turbolenza e schizzi; una velocità di colata troppo bassa influirà sull'efficienza produttiva.

（2)Migliorare il sistema di raffreddamento del cristallizzatore

Controllo della portata e della velocità di flusso dell'acqua di raffreddamento: in base alle caratteristiche di solidificazione e ai requisiti di qualità della billetta di colata, la portata e la velocità di flusso dell'acqua di raffreddamento del cristallizzatore devono essere controllate in modo appropriato per garantire la velocità e l'uniformità di raffreddamento della billetta di colata.

Selezione dei metodi di raffreddamento: è possibile utilizzare diversi metodi di raffreddamento, come il raffreddamento ad acqua e il raffreddamento ad aerosol, e la selezione e l'ottimizzazione possono essere basate su situazioni specifiche.

（3)Controllo collaborativo del sistema di agitazione elettromagnetica e dell'asta di spinta.

Ottimizzazione dei parametri di agitazione elettromagnetica: in base ai requisiti di qualità e alle caratteristiche di processo del semilavorato di fusione, ottimizzare la frequenza, l'intensità e il metodo di agitazione elettromagnetica per sfruttarne appieno la funzionalità.

Controllo collaborativo del sistema a pistone e dell'agitazione elettromagnetica: Attraverso una strategia di controllo razionale, è possibile ottenere la collaborazione tra il sistema a pistone e l'agitazione elettromagnetica per migliorare la stabilità del flusso del metallo e la qualità dei getti.

6、Conclusione

Il controllo preciso del flusso di metallo in un ambiente sottovuoto mediante unmacchina per colata continua sottovuotoLa chiave per ottenere una produzione di billette di alta qualità risiede nell'impiego di attrezzature e mezzi tecnici specifici, come cristallizzatori, sistemi di arresto, agitazione elettromagnetica, sistemi di rilevamento e controllo del livello del liquido, nonché nell'ottimizzazione dei processi. È possibile ottenere un controllo preciso del flusso del metallo in modo efficace. In futuro, con lo sviluppo di tecnologie intelligenti e l'applicazione di nuovi materiali, la tecnologia di colata continua sottovuoto continuerà a innovare e migliorare, fornendo un supporto tecnico più affidabile ed efficiente per la produzione di materiali metallici. Allo stesso tempo, dovremo affrontare sfide quali l'elevata difficoltà tecnica, gli alti costi e la carenza di personale qualificato, promuovendo lo sviluppo e l'applicazione della tecnologia di colata continua sottovuoto attraverso sforzi e innovazioni costanti.