ニュース

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まっています。鉄鋼および非鉄金属の生産における重要な工程である連続鋳造技術の発展レベルは、金属材料の品質と生産効率に直接影響を与えます。真空連続鋳造技術は、従来の連続鋳造技術をベースに、鋳型を真空環境下に置いて鋳造を行うものです。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、高品質な鋳造を実現するための鍵となります。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、溶融金属を真空環境下の結晶化装置に注入し、冷却・凝固によって鋳造ビレットを形成するプロセスである。真空環境では、溶融金属中のガスの溶解度が低下するため、ガスが放出されやすくなり、鋳造ビレットの気孔などの欠陥を低減できる。同時に、真空環境は溶融金属と空気との接触を減らし、酸化や介在物の発生を抑制する効果もある。

（2）真空連続鋳造の特性

鋳造品の品質向上：気孔や介在物などの欠陥を低減し、鋳造品の密度と純度を高める。

金属の凝固構造を改善する：結晶粒径の微細化と金属の機械的特性の向上に有益である。

生産コストの削減：後続の加工工程を削減し、生産効率を向上させる。

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著しく低下するため、ガスが漏れ出して気泡を形成しやすくなります。気泡が速やかに排出されない場合、鋳造品に気泡などの欠陥が生じ、鋳造品の品質に影響を与えます。

（2）表面張力の変化

真空環境は溶融金属の表面張力を変化させ、結晶化装置内における溶融金属の流れ状態および凝固過程に影響を与える。表面張力の変化は溶融金属の濡れ性の変化につながり、鋳造ビレットと結晶化装置壁との接触状態に影響を与える可能性がある。

（3）流れ抵抗の低減

真空環境では、溶融金属の流れに対する空気抵抗が減少し、溶融金属の速度が増加する。そのため、乱流や飛散などの現象を防ぐためには、金属の流れをより精密に制御する必要がある。

4、真空連続鋳造機における金属の流れを精密に制御するための主要装置および技術手段

（1）結晶化装置

結晶化装置の機能

結晶化装置は真空連続鋳造機の主要構成要素であり、その主な機能は溶融金属を冷却・凝固させて鋳造ビレットを形成することである。結晶化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を与える。

結晶化装置の設計要件

金属の流れを精密に制御するためには、結晶化装置の設計は以下の要件を満たす必要がある。

（１）優れた熱伝導性：溶融金属の熱を素早く伝達し、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：結晶化槽のテーパーは、鋳造品の収縮特性に基づいて設計し、鋳造品と結晶化槽壁との良好な接触を確保し、引き抜きや漏れなどの現象を防止する必要があります。

（３）安定した液面制御：精密な液面検出および制御装置により、結晶化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

プラグの機能

ストッパーは、溶融金属が結晶化装置に流入する際の流量と速度を制御するために用いら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、金属の流れの量と速度を精密に制御することができます。

プランジャーシステムの制御原理

プラグロッドシステムは通常、プラグロッド、駆動機構、および制御システムで構成されます。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、金属液の流れを精密に制御します。

（3）電磁攪拌

電磁攪拌の原理

電磁攪拌とは、電磁誘導の原理を利用して溶融金属中に回転磁場を発生させ、溶融金属を攪拌する技術である。電磁攪拌は、溶融金属の流動性を改善し、介在物の浮上やガスの排出を促進し、鋳造品の品質向上に貢献する。

電磁攪拌の種類と応用

電磁攪拌は、結晶化槽用電磁攪拌、二次冷却ゾーン用電磁攪拌、凝固端用電磁攪拌など、さまざまな種類に分類されます。プロセス要件や鋳造品質要件に応じて、適切な電磁攪拌の種類を選択して適用することができます。

（4）液面検知・制御システム

液面検出方法

液面検出は、金属液の流れを精密に制御するための重要な要素の一つです。一般的に用いられる液面検出方法には、放射性同位体検出、超音波検出、レーザー検出などがあります。これらの検出方法は、高精度かつ応答速度が速いという利点を持ち、結晶化装置内の溶融金属液面の変化をリアルタイムで監視することができます。

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された液面信号をコントローラーに送信します。コントローラーは、プロセス要件と設定値に基づいて、アクチュエーターを介してプランジャー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金属流の精密制御のプロセス最適化

（1）注ぎ込みパラメータを最適化する

注ぎ温度：注ぎ温度を適切に制御することで、金属溶融液の流動性と充填性を確保できると同時に、金属溶融液の酸化や吸引を引き起こす可能性のある過度の高温を避けることができます。

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てください。注湯速度が速すぎると、金属の流れが不安定になり、乱流や飛散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）結晶化装置の冷却システムを改善する

冷却水流量と結晶化装置の流量の制御：鋳造ビレットの凝固特性と品質要件に基づいて、鋳造ビレットの冷却速度と均一性を確保するために、冷却水流量と結晶化装置の流量を適切に制御する必要があります。

冷却方法の選択：水冷やエアロゾル冷却など、さまざまな冷却方法が使用可能であり、選択と最適化は特定の状況に基づいて行うことができます。

（3）電磁攪拌とプラグロッドシステムの協調制御

電磁攪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、電磁攪拌の周波数、強度、および攪拌方法を最適化し、その機能を最大限に活用します。

プラグシステムと電磁攪拌の協調制御：合理的な制御戦略により、プラグシステムと電磁攪拌の協調動作を実現し、金属の流れの安定性と鋳造品の品質を向上させることができます。

6、結論

真空環境下での金属の流れを精密に制御することで、真空連続鋳造機高品質なビレット生産を実現する鍵は、結晶化装置、ストッパーシステム、電磁攪拌装置、液面検出・制御システムなどの主要な設備や技術手段の適用、およびプロセスの最適化を通じて、金属の流れを精密に制御することが効果的に実現できます。今後、インテリジェント技術の発展と新素材の応用により、真空連続鋳造技術は革新と改良を続け、金属材料の生産に、より信頼性が高く効率的な技術サポートを提供していくでしょう。同時に、高い技術的難易度、高コスト、人材不足といった課題にも立ち向かい、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推進していく必要があります。