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1、Introduction

Avec le développement continu de l'industrie moderne, les exigences en matière de qualité et de performance des matériaux métalliques sont de plus en plus élevées. Maillon essentiel de la production d'acier et de métaux non ferreux, le niveau de développement de la technologie de coulée continue influe directement sur la qualité et la productivité des matériaux métalliques. La coulée continue sous vide, dérivée de la coulée continue traditionnelle, consiste à placer le moule dans un environnement sous vide pour la coulée. Elle présente des avantages significatifs, tels que la réduction de la teneur en gaz dans le métal en fusion, la diminution des inclusions et l'amélioration de la qualité des billettes. La maîtrise précise du flux de métal sous vide est la clé de l'obtention d'une qualité optimale.Coulée continue sous vide.

2、Aperçu de la technologie de coulée continue sous vide

(1)Le principe de la coulée continue sous vide

La coulée continue sous vide est un procédé qui consiste à injecter du métal en fusion dans un cristalliseur sous vide et à former une billette par refroidissement et solidification. Sous vide, la solubilité des gaz dans le métal en fusion diminue, facilitant leur évacuation et réduisant ainsi les défauts tels que la porosité dans la billette. Parallèlement, le vide réduit également le contact entre le métal en fusion et l'air, limitant ainsi l'oxydation et la formation d'inclusions.

(2)Caractéristiques de la coulée continue sous vide

Amélioration de la qualité des pièces moulées : réduction des défauts tels que les pores et les inclusions, et amélioration de la densité et de la pureté des pièces moulées.

Amélioration de la structure de solidification des métaux : bénéfique pour affiner la taille des grains et améliorer les propriétés mécaniques des métaux.

Réduire les coûts de production : diminuer les étapes de traitement ultérieures et améliorer l’efficacité de la production.

3、Influence du vide sur l'écoulement des liquides métalliques

(1)Solubilité des gaz diminuée

Sous vide, la solubilité des gaz dans le métal en fusion est fortement réduite, ce qui facilite leur échappement et la formation de bulles. Si ces bulles ne peuvent être évacuées rapidement, des défauts tels que des piqûres d'air se forment dans la pièce moulée, affectant ainsi sa qualité.

(2)variation de la tension superficielle

Le vide modifie la tension superficielle du métal liquide, influençant ainsi son régime d'écoulement et sa solidification dans le cristalliseur. Cette modification de la tension superficielle peut altérer la mouillabilité du métal en fusion, affectant le contact entre la billette coulée et la paroi du cristalliseur.

(3)Résistance à l'écoulement réduite

Sous vide, la résistance de l'air à l'écoulement du métal en fusion diminue, ce qui augmente la vitesse de ce dernier. Il est donc nécessaire de contrôler plus précisément l'écoulement du métal afin d'éviter des phénomènes tels que les turbulences et les projections.

4、Équipements et moyens techniques clés pour le contrôle précis du flux de métal dans une machine de coulée continue sous vide

(1)Cristallisoir

Fonction du cristalliseur

Le cristalliseur est l'élément central d'une machine de coulée continue sous vide. Sa fonction principale est de refroidir et de solidifier le métal en fusion pour former une billette. La forme et les dimensions du cristalliseur influent directement sur la qualité et la précision dimensionnelle de la billette.

Exigences de conception pour le cristalliseur

Afin d'obtenir un contrôle précis du flux de métal, la conception du cristalliseur doit répondre aux exigences suivantes :

(1) Bonne conductivité thermique : capable de transférer rapidement la chaleur du métal en fusion, assurant la vitesse de refroidissement de la billette coulée.

(2) Conicité appropriée : La conicité du cristalliseur doit être conçue en fonction des caractéristiques de retrait de la pièce moulée afin d'assurer un bon contact entre la pièce moulée et la paroi du cristalliseur, et d'éviter des phénomènes tels que l'arrachement et les fuites.

(3) Contrôle stable du niveau de liquide : Grâce à des dispositifs précis de détection et de contrôle du niveau de liquide, la stabilité du niveau de liquide métallique dans le cristalliseur est maintenue, assurant ainsi l'uniformité de la qualité de la coulée.

(2)Système de bâton

Fonction de la prise

Le bouchon est un dispositif important permettant de contrôler le débit et la vitesse du métal en fusion entrant dans le cristalliseur. En ajustant sa position, on peut contrôler précisément la taille et la vitesse du flux de métal.

Principe de commande du système à piston

Le système de tige de contrôle se compose généralement d'une tige de contrôle, d'un mécanisme d'entraînement et d'un système de commande. Ce dernier ajuste la position de la tige de contrôle via le mécanisme d'entraînement en fonction des exigences du procédé et des signaux de détection du niveau de liquide, assurant ainsi un contrôle précis du débit du liquide métallique.

(3)Agitation électromagnétique

Le principe de l'agitation électromagnétique

L'agitation électromagnétique repose sur le principe de l'induction électromagnétique pour générer un champ magnétique rotatif dans le métal en fusion, induisant ainsi un mouvement de brassage. Cette agitation améliore l'écoulement du métal en fusion, favorise la remontée des inclusions et l'évacuation des gaz, et contribue à une meilleure qualité des pièces moulées.

Types et applications de l'agitation électromagnétique

L'agitation électromagnétique se décline en plusieurs types : agitation électromagnétique du cristalliseur, agitation électromagnétique de la zone de refroidissement secondaire et agitation électromagnétique de fin de solidification. Le type d'agitation électromagnétique le plus adapté dépend des exigences du procédé et de la qualité de la coulée.

(4)Système de détection et de contrôle du niveau de liquide

Méthode de détection du niveau de liquide

La détection du niveau de liquide est essentielle pour un contrôle précis du débit de métal liquide. Parmi les méthodes couramment utilisées, on trouve la détection par isotopes radioactifs, la détection ultrasonique et la détection laser. Ces méthodes présentent l'avantage d'une grande précision et d'une rapidité d'exécution élevée, et permettent de suivre en temps réel les variations du niveau de métal liquide dans le cristalliseur.

Composition et principe de fonctionnement du système de contrôle de niveau de liquide

Le système de contrôle de niveau de liquide se compose généralement de capteurs de niveau, de régulateurs et d'actionneurs. Le capteur transmet le signal de niveau de liquide détecté au régulateur. Ce dernier ajuste la position du piston ou d'autres paramètres de contrôle via l'actionneur, en fonction des exigences du procédé et des valeurs de consigne, assurant ainsi un contrôle stable du niveau du liquide métallique.

5、Optimisation du processus de contrôle précis du flux de métal dans une machine de coulée continue sous vide

(1)Optimiser les paramètres de coulée

Température de coulée : Un contrôle raisonnable de la température de coulée permet de garantir la fluidité et la capacité de remplissage du métal liquide, tout en évitant les températures excessives susceptibles d’entraîner l’oxydation et l’aspiration du métal liquide.

Vitesse de coulée : Choisissez la vitesse de coulée appropriée en fonction des dimensions et des exigences de qualité de la billette. Une vitesse de coulée excessive peut entraîner un écoulement instable du métal, provoquant des turbulences et des projections ; une vitesse de coulée trop lente affectera l’efficacité de la production.

(2)Améliorer le système de refroidissement du cristalliseur

Contrôle du débit d'eau de refroidissement et du débit du cristalliseur : en fonction des caractéristiques de solidification et des exigences de qualité de la billette de coulée, le débit d'eau de refroidissement et le débit du cristalliseur doivent être contrôlés de manière appropriée afin de garantir la vitesse et l'uniformité du refroidissement de la billette de coulée.

Choix des méthodes de refroidissement : Différentes méthodes de refroidissement, telles que le refroidissement par eau et le refroidissement par aérosol, peuvent être utilisées, et le choix et l’optimisation peuvent être basés sur des situations spécifiques.

(3)Commande collaborative du système d'agitation électromagnétique et de tige de piston

Optimisation des paramètres d'agitation électromagnétique : en fonction des exigences de qualité et des caractéristiques du processus de l'ébauche de coulée, optimiser la fréquence, l'intensité et la méthode d'agitation de l'agitation électromagnétique afin d'utiliser pleinement sa fonction.

Contrôle collaboratif du système de bouchon et de l'agitation électromagnétique : grâce à une stratégie de contrôle raisonnable, le travail collaboratif du système de bouchon et de l'agitation électromagnétique peut être réalisé pour améliorer la stabilité du flux de métal et la qualité des pièces moulées.

6、Conclusion

Le contrôle précis du flux de métal dans un environnement sous vide par unmachine de coulée continue sous videLa maîtrise du flux de métal est essentielle à la production de billettes de haute qualité. Grâce à l'utilisation d'équipements et de techniques clés, tels que les cristalliseurs, les systèmes de bouchage, l'agitation électromagnétique, les systèmes de détection et de contrôle du niveau de liquide, ainsi qu'à l'optimisation des procédés, un contrôle précis du flux de métal peut être obtenu. À l'avenir, avec le développement des technologies intelligentes et l'application de nouveaux matériaux, la technologie de coulée continue sous vide continuera d'innover et de s'améliorer, offrant un soutien technique plus fiable et efficace à la production de matériaux métalliques. Parallèlement, il est nécessaire de relever les défis que représentent la complexité technique, le coût élevé et la pénurie de main-d'œuvre qualifiée, et de promouvoir le développement et l'application de cette technologie par des efforts constants et l'innovation.