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1、導入

現代産業の継続的な発展に伴い、金属材料の品質と性能に対する要求はますます高くなっています。鉄鋼および非鉄金属の生産における重要なリンクとして、連続鋳造技術の開発レベルは金属材料の品質と生産効率に直接影響します。真空連続鋳造技術は、金型を真空環境に置いて鋳造する従来の連続鋳造技術をベースにしています。溶融金属中のガス含有量の低減、介在物の低減、鋳造ビレットの品質の向上など、大きな利点があります。真空環境下での金属の流れを正確に制御することが高品質実現の鍵真空連続鋳造。

2、真空連続鋳造技術の概要

（1）真空連続鋳造の原理

真空連続鋳造とは、真空環境下で溶融金属を晶析装置に注入し、冷却凝固させて鋳造ビレットを形成するプロセスです。真空環境下では溶融金属中のガスの溶解度が低下し、ガスが抜けやすくなり、鋳造ビレットの気孔などの欠陥が減少します。同時に、真空環境は溶融金属と空気との接触を減らし、酸化や介在物の生成を減らすこともできます。

（2）真空連続鋳造の特徴

鋳物の品質の向上: 気孔や介在物などの欠陥を減らし、鋳物の密度と純度を高めます。

金属の凝固構造の改善: 粒子サイズを微細化し、金属の機械的特性を向上させるのに有益です。

生産コストの削減: その後の処理ステップを削減し、生産効率を向上させます。

3、真空環境が金属液体の流れに及ぼす影響

（1）ガス溶解度の低下

真空環境では、溶融金属中のガスの溶解度が大幅に低下し、ガスが逃げて気泡が形成されやすくなります。気泡を適時に追い出すことができないと、鋳物に気孔などの欠陥が発生し、鋳物の品質に影響を及ぼします。

（2）表面張力の変化

真空環境は金属液体の表面張力を変化させ、晶析装置内での金属液体の流動状態や凝固過程に影響を与えます。表面張力の変化は溶融金属の濡れ性の変化をもたらし、鋳造ビレットと晶析装置壁の間の接触状態に影響を与える可能性があります。

（3）流動抵抗の低減

真空環境では、溶融金属の流れに対する空気の抵抗が減少し、溶融金属の速度が増加します。これには、乱流や飛沫などの現象を防ぐために、金属の流れをより正確に制御する必要があります。

4、真空連続鋳造機における金属の流れを正確に制御するための主要な機器と技術手段

（1）晶析装置

晶析装置の働き

晶析装置は真空連続鋳造機の核となる部品であり、その主な機能は溶融金属を冷却して凝固させて鋳造ビレットを形成することです。晶析装置の形状とサイズは、鋳造ビレットの品質と寸法精度に直接影響します。

晶析装置の設計要件

金属の流れを正確に制御するには、晶析装置の設計が次の要件を満たす必要があります。

(1) 熱伝導性が良い：溶湯の熱を素早く伝え、鋳造ビレットの冷却速度を確保します。

(2) 適切なテーパー: 晶析装置のテーパーは、鋳物と晶析装置の壁の間の良好な接触を確保し、引っ張りや漏れなどの現象を防ぐために、鋳物の収縮特性に基づいて設計する必要があります。

(3) 安定した液面制御：精密な液面検出・制御装置により晶析装置内の金属液面の安定性が維持され、鋳造品質の均一性が確保されます。

（2）スティックシステム

プラグの役割

ストッパーは、晶析装置への溶融金属の流量と速度を制御するために使用される重要な装置です。ストッパーの位置を調整することで、メタルの流れの大きさと速度を正確に制御できます。

プランジャ方式の制御原理

プラグロッドシステムは通常、プラグロッド、駆動機構、制御システムから構成されます。制御システムは、プロセス要件と液面検出信号に基づいて駆動機構を介してプラグロッドの位置を調整し、金属液体の流れの正確な制御を実現します。

（3）電磁撹拌

電磁撹拌の原理

電磁撹拌とは、電磁誘導の原理を利用して液体金属内に回転磁場を発生させ、液体金属内に撹拌運動を引き起こすものです。電磁撹拌により溶湯の流動状態が改善され、介在物の浮上やガスの抜けが促進され、鋳物の品質が向上します。

電磁撹拌の種類と用途

電磁撹拌は晶析装置電磁撹拌、二次冷却帯電磁撹拌、凝固端電磁撹拌などに分けられます。さまざまなプロセス要件と鋳造品質要件に応じて、適切なタイプの電磁撹拌を選択して適用できます。

（4）液面検知・制御システム

液面検出方法

液体レベルの検出は、金属液体の流れを正確に制御するための重要なリンクの 1 つです。一般的に使用される液面レベルの検出方法には、放射性同位体検出、超音波検出、レーザー検出などが含まれます。これらの検出方法は、高精度で応答速度が速いという利点があり、晶析装置内の液体金属レベルの変化をリアルタイムで監視できます。 。

液面制御システムの構成と動作原理

液面制御システムは通常、液面センサー、コントローラー、アクチュエーターで構成されます。液面センサーは、検出した液面信号をコントローラーに送信します。プロセス要件や設定値に応じて、コントローラがアクチュエータを介してプランジャの位置やその他の制御パラメータを調整し、金属液面の安定した制御を実現します。

5、真空連続鋳造機におけるメタルフローの精密制御によるプロセスの最適化

（1）注湯パラメータの最適化

注湯温度：注湯温度を適切に制御することで、金属液体の流動性と充填能力を確保し、金属液体の酸化や吸引を引き起こす可能性のある過度の温度を回避できます。

注湯速度: 鋳造ビレットのサイズと品質要件に基づいて、適切な注湯速度を選択します。注湯速度が速すぎると金属の流れが不安定になり、乱流や飛沫が発生する可能性があります。注湯速度が遅すぎると生産効率に影響します。

（2）晶析装置の冷却システムを改善する

冷却水の流量と流量の制御：鋳造ビレットの凝固特性と品質要件に基づいて、冷却水の流量と晶析装置の流量を合理的に制御して、鋳造ビレットの冷却速度と均一性を確保する必要があります。

冷却方式の選択: 水冷やエアロゾル冷却などのさまざまな冷却方式を使用でき、特定の状況に基づいて選択および最適化できます。

（3）電磁撹拌とプラグロッドシステムの協調制御

電磁撹拌パラメータの最適化：鋳造ブランクの品質要件とプロセス特性に基づいて、電磁撹拌の周波数、強度、撹拌方法を最適化し、その機能を最大限に活用します。

プラグシステムと電磁撹拌の協調制御：合理的な制御戦略により、プラグシステムと電磁撹拌の協調作業を実現し、金属の流れの安定性と鋳物の品質を向上させることができます。

6、結論

真空環境における金属の流れを正確に制御します。真空連続鋳造機高品質のビレット生産を実現する鍵となります。晶析装置、ストッパーシステム、電磁撹拌、液面検出および制御システムなどの主要な機器と技術手段の適用、およびプロセスの最適化により、金属の流れの正確な制御を効果的に達成できます。今後も、インテリジェント技術の発展と新材料の応用により、真空連続鋳造技術は革新と改良を続け、金属材料の生産をより確実かつ効率的に技術サポートするでしょう。同時に、高い技術的難易度、高コスト、人材不足などの課題にも直面し、継続的な努力と革新を通じて真空連続鋳造技術の開発と応用を促進する必要があります。