۱،مقدمه
با توسعه مداوم صنعت مدرن، الزامات مربوط به کیفیت و عملکرد مواد فلزی به طور فزایندهای افزایش مییابد. به عنوان یک حلقه مهم در تولید فولاد و فلزات غیرآهنی، سطح توسعه فناوری ریختهگری پیوسته به طور مستقیم بر کیفیت و راندمان تولید مواد فلزی تأثیر میگذارد. فناوری ریختهگری پیوسته در خلاء مبتنی بر فناوری ریختهگری پیوسته سنتی است که قالب را برای ریختهگری در یک محیط خلاء قرار میدهد. این فناوری مزایای قابل توجهی مانند کاهش محتوای گاز در فلز مذاب، کاهش آخالها و بهبود کیفیت شمش ریختهگری دارد. کنترل دقیق جریان فلز در محیط خلاء، کلید دستیابی به کیفیت بالا است.ریختهگری مداوم در خلاء
2،مروری بر فناوری ریختهگری پیوسته در خلاء
(۱)اصول ریختهگری پیوسته در خلاء
ریختهگری پیوسته در خلاء فرآیندی است که در آن فلز مذاب در محیط خلاء به یک کریستالایزر تزریق میشود و از طریق خنکسازی و انجماد، شمش ریختهگری شده تشکیل میشود. در محیط خلاء، حلالیت گازها در فلز مذاب کاهش مییابد و خروج گازها را آسانتر میکند و در نتیجه عیوبی مانند تخلخل در شمش ریختهگری شده کاهش مییابد. در عین حال، محیط خلاء میتواند تماس بین فلز مذاب و هوا را نیز کاهش دهد و تولید اکسیداسیون و آخالها را نیز کم کند.
(2)ویژگیهای ریختهگری پیوسته در خلاء
بهبود کیفیت قطعات ریختهگری: کاهش عیوبی مانند منافذ و آخالها و افزایش چگالی و خلوص قطعات ریختهگری.
بهبود ساختار انجماد فلزات: برای اصلاح اندازه دانه و افزایش خواص مکانیکی فلزات مفید است.
کاهش هزینههای تولید: کاهش مراحل بعدی پردازش و بهبود بهرهوری تولید.
3،تأثیر محیط خلاء بر جریان مایع فلزی
(۱)کاهش حلالیت گاز
در محیط خلاء، حلالیت گازها در فلز مذاب به طور قابل توجهی کاهش مییابد و باعث میشود گازها راحتتر خارج شوند و حباب تشکیل دهند. اگر حبابها نتوانند به موقع خارج شوند، عیوبی مانند سوراخهای هوا در قطعه ریختهگری ایجاد میشود که بر کیفیت قطعه ریختهگری تأثیر میگذارد.
(2)تغییر کشش سطحی
محیط خلاء، کشش سطحی مایع فلزی را تغییر میدهد و بر وضعیت جریان و فرآیند انجماد مایع فلزی در کریستالایزر تأثیر میگذارد. تغییر در کشش سطحی ممکن است منجر به تغییر در ترشوندگی فلز مذاب شود و بر وضعیت تماس بین شمش ریختهگری شده و دیواره کریستالایزر تأثیر بگذارد.
(3)کاهش مقاومت در برابر جریان
در محیط خلاء، مقاومت هوا در برابر جریان فلز مذاب کاهش مییابد و سرعت فلز مذاب افزایش مییابد. این امر مستلزم کنترل دقیقتر جریان فلز برای جلوگیری از پدیدههایی مانند تلاطم و پاشش است.
4،تجهیزات کلیدی و ابزارهای فنی برای کنترل دقیق جریان فلز در دستگاه ریختهگری مداوم در خلاء
(۱)کریستالیزر
عملکرد کریستالایزر
کریستالایزر جزء اصلی دستگاه ریختهگری پیوسته در خلاء است که وظیفه اصلی آن خنک کردن و جامد کردن فلز مذاب در آن برای تشکیل شمش ریختهگری است. شکل و اندازه کریستالایزر مستقیماً بر کیفیت و دقت ابعادی شمش ریختهگری تأثیر میگذارد.
الزامات طراحی برای کریستالایزر
برای دستیابی به کنترل دقیق جریان فلز، طراحی کریستالایزر باید الزامات زیر را برآورده کند:
(1) رسانایی حرارتی خوب: قادر به انتقال سریع گرمای فلز مذاب، تضمین سرعت خنک شدن شمش ریختهگری شده.
(2) مخروطی مناسب: مخروطی بودن کریستالایزر باید بر اساس ویژگیهای انقباضی قطعه ریختهگری طراحی شود تا تماس خوبی بین قطعه ریختهگری و دیواره کریستالایزر برقرار شود و از پدیدههایی مانند کشش و نشتی جلوگیری شود.
(3) کنترل پایدار سطح مایع: با استفاده از دستگاههای دقیق تشخیص و کنترل سطح مایع، پایداری سطح مایع فلز در کریستالایزر حفظ میشود و یکنواختی کیفیت ریختهگری تضمین میگردد.
(2)سیستم استیک
عملکرد دوشاخه
درپوش وسیله مهمی است که برای کنترل سرعت و دبی جریان فلز مذاب به داخل کریستالایزر استفاده میشود. با تنظیم موقعیت درپوش، میتوان اندازه و سرعت جریان فلز را به طور دقیق کنترل کرد.
اصل کنترل سیستم پیستون
سیستم میله پلاگ معمولاً از یک میله پلاگ، یک مکانیزم محرک و یک سیستم کنترل تشکیل شده است. سیستم کنترل، موقعیت میله پلاگ را از طریق مکانیزم محرک بر اساس نیازهای فرآیند و سیگنالهای تشخیص سطح مایع تنظیم میکند و به کنترل دقیق جریان مایع فلزی دست مییابد.
(3)همزن الکترومغناطیسی
اصل همزن الکترومغناطیسی
هم زدن الکترومغناطیسی استفاده از اصل القای الکترومغناطیسی برای تولید یک میدان مغناطیسی چرخشی در فلز مایع است که باعث حرکت هم زدن در فلز مایع میشود. هم زدن الکترومغناطیسی میتواند وضعیت جریان فلز مذاب را بهبود بخشد، شناور شدن آخالها و خروج گازها را افزایش دهد و کیفیت ریختهگری را بهبود بخشد.
انواع و کاربردهای همزن الکترومغناطیسی
هم زدن الکترومغناطیسی به انواع مختلفی مانند هم زدن الکترومغناطیسی کریستالایزر، هم زدن الکترومغناطیسی منطقه خنک کننده ثانویه و هم زدن الکترومغناطیسی پایان انجماد تقسیم میشود. با توجه به نیازهای مختلف فرآیند و الزامات کیفیت ریختهگری، میتوان انواع مناسب هم زدن الکترومغناطیسی را برای کاربرد انتخاب کرد.
(4)سیستم تشخیص و کنترل سطح مایع
روش تشخیص سطح مایع
تشخیص سطح مایع یکی از کلیدهای اصلی برای دستیابی به کنترل دقیق جریان مایع فلزی است. روشهای رایج تشخیص سطح مایع شامل تشخیص ایزوتوپ رادیواکتیو، تشخیص اولتراسونیک، تشخیص لیزر و غیره است. این روشهای تشخیص دارای مزایای دقت بالا و سرعت پاسخ سریع هستند و میتوانند تغییرات سطح فلز مایع را در کریستالایزر به صورت بلادرنگ کنترل کنند.
ترکیب و اصل کار سیستم کنترل سطح مایع
سیستم کنترل سطح مایع معمولاً از حسگرهای سطح مایع، کنترلکنندهها و عملگرها تشکیل شده است. حسگر سطح مایع، سیگنال سطح مایع شناسایی شده را به کنترلکننده منتقل میکند. کنترلکننده موقعیت پیستون یا سایر پارامترهای کنترل را از طریق عملگر مطابق با الزامات فرآیند و مقادیر تعیین شده تنظیم میکند و به کنترل پایدار سطح مایع فلز دست مییابد.
5،بهینهسازی فرآیند کنترل دقیق جریان فلز در دستگاه ریختهگری پیوسته در خلاء
(۱)بهینه سازی پارامترهای ریختن
دمای ریختن: کنترل معقول دمای ریختن میتواند سیالیت و قابلیت پر کردن مایع فلزی را تضمین کند، ضمن اینکه از دمای بیش از حد که ممکن است باعث اکسیداسیون و مکش مایع فلزی شود، جلوگیری میکند.
سرعت ریختن: سرعت ریختن مناسب را بر اساس اندازه و کیفیت مورد نیاز شمش ریختهگری انتخاب کنید. سرعت ریختن بیش از حد ممکن است باعث جریان ناپایدار فلز شود و در نتیجه تلاطم و پاشش ایجاد شود. سرعت ریختن خیلی کم بر راندمان تولید تأثیر میگذارد.
(2)سیستم خنک کننده کریستالایزر را بهبود بخشید
کنترل سرعت جریان آب خنک کننده و سرعت جریان: بر اساس ویژگی های انجماد و الزامات کیفیت شمش ریخته گری، سرعت جریان آب خنک کننده و سرعت جریان کریستالیزر باید به طور منطقی کنترل شود تا سرعت خنک کننده و یکنواختی شمش ریخته گری تضمین شود.
انتخاب روشهای خنکسازی: روشهای خنکسازی مختلفی مانند خنکسازی با آب و خنکسازی با آئروسل میتوانند مورد استفاده قرار گیرند و انتخاب و بهینهسازی میتواند بر اساس شرایط خاص باشد.
(3)کنترل مشارکتی سیستم همزن الکترومغناطیسی و میلهی اتصال
بهینهسازی پارامترهای همزن الکترومغناطیسی: بر اساس الزامات کیفی و ویژگیهای فرآیندی قطعه ریختهگری، فرکانس، شدت و روش همزن الکترومغناطیسی را بهینه کنید تا از عملکرد آن به طور کامل استفاده شود.
کنترل مشارکتی سیستم پلاگ و همزن الکترومغناطیسی: از طریق یک استراتژی کنترل معقول، میتوان با همکاری سیستم پلاگ و همزن الکترومغناطیسی، پایداری جریان فلز و کیفیت ریختهگری را بهبود بخشید.
6،نتیجهگیری
کنترل دقیق جریان فلز در محیط خلاء توسط ...دستگاه ریخته گری مداوم در خلاءکلید دستیابی به تولید بیلت با کیفیت بالا است. از طریق کاربرد تجهیزات کلیدی و ابزارهای فنی مانند کریستالایزرها، سیستمهای متوقفکننده، همزن الکترومغناطیسی، سیستمهای تشخیص و کنترل سطح مایع و همچنین بهینهسازی فرآیند، میتوان به طور مؤثر به کنترل دقیق جریان فلز دست یافت. در آینده، با توسعه فناوری هوشمند و کاربرد مواد جدید، فناوری ریختهگری مداوم در خلاء به نوآوری و بهبود خود ادامه خواهد داد و پشتیبانی فنی قابل اعتمادتر و کارآمدتری را برای تولید مواد فلزی فراهم میکند. در عین حال، ما همچنین باید با چالشهایی مانند دشواری فنی بالا، هزینه بالا و کمبود استعداد روبرو شویم و توسعه و کاربرد فناوری ریختهگری مداوم در خلاء را از طریق تلاشها و نوآوریهای مداوم ارتقا دهیم.
زمان ارسال: ۱۲ دسامبر ۲۰۲۴
