Fusione in crogiolo metallico

Velocità e competitività nella fusione e nella trasformazione di metalli reattivi (ad esempio titanio, zirconio e loro leghe), superleghe di elevata purezza ed altri metalli che richiedono un basso contenuto di inclusioni, possono essere ottenute da Consarc con i sistemi ISM per fusione in crogiolo metallico.

ISM: il processo

L’ISM è un metodo per la fusione dei metalli in un crogiolo in rame segmentato e raffreddato ad acqua, sottovuoto o in atmosfera controllata, all’interno di una bobina a induzione. Il processo avviene "metallo contro metallo", senza alcun rivestimento refrattario. Il crogiolo in rame è costituito da segmenti raffreddati ad acqua, detti "fingers". Il campo magnetico prodotto dalla bobina, in effetti, attraversa il crogiolo inducendo calore nella carica metallica e provocandone la fusione. Il campo magnetico, inoltre, rimescola intensamente la carica liquida. Un sottile strato di metallo resta congelato sul fondo del crogiolo, formando una massa residua a forma di teschio, detta "skull". Lo strato limite a bassa velocità del bagno liquido adiacente allo "skull", insieme allo "skull" stesso e alla zona di interfaccia che collega questo al crogiolo, agiscono da resistenze termiche che riducono il calore condotto dal metallo liquido caldo nel crogiolo freddo.

Quando le caratteristiche del crogiolo, la bobina, la frequenza ed il livello di potenza sono adeguatamente progettati e armonizzati tra loro, le pareti della massa di metallo liquido vengono spinte verso l’interno, lontano dalle pareti interne del crogiolo. In realtà, le pareti esterne della massa di metallo liquido sono sostenute magneticamente. La mancanza di contatto fisico con le pareti laterali impedisce ai segmenti del crogiolo di provocare fenomeni di corto circuito elettrico e riduce ulteriormente le perdite di calore all’interno del crogiolo. Molto spesso, il processo viene utilizzato per colare getti in modo convenzionale o con asta tampone, ma può essere sfruttato anche per la produzione di lingotti. In tal caso, sono impiegati crogioli aperti sul fondo con un apposito tampone di avviamento della trafilatura, così da formare lentamente un lingotto dal materiale caricato dall’alto.

ISM: vantaggi

per i metalli reattivi che non possono essere fusi in un crogiolo in materiale refrattario a causa delle reazioni fra metallo e crogiolo, l’ISM offre un contenitore raffreddato ad acqua che non reagisce con il materiale in fusione. A differenza del processo alternativo di fusione ad arco sottovuoto di una massa, che richiede che la carica sia in forma di elettrodo, l’ISM può essere caricato con rottami di un certo spessore, lastre, torniture, pezzi spugnosi di elevata purezza o miscele di questi materiali. Tale caratteristica riduce il costo del materiale di carica.
nelle superleghe ad elevato grado di purezza ed altri metalli per i quali è richiesto un contenuto di inclusioni molto basso, l’ISM elimina il problema delle inclusioni che derivano dalla presenza del crogiolo
per il degasaggio della carica metallica, poiché volatilizza le impurità a bassa pressione di vapore e permette la colata di getti privi di gas, l’ISM può essere utilizzato in condizioni di vuoto
per la fusione di leghe con elementi in alta pressione di vapore, l’ISM può essere utilizzato in atmosfera inerte ad una pressione che elimina o riduce le perdite della lega
una grande varietà di leghe possono essere fuse nello stesso crogiolo in operazioni successive, senza timore di contaminazioni chimiche incrociate
l’intenso rimescolamento generato dal campo magnetico fonde qualsiasi componente della carica ad alto punto di fusione e rende omogenea la fusione, in termini di composizione chimica e di temperatura. Ciò comporta più ridotti tempi di fermata tra cicli fusori, un migliore riempimento delle forme (per i getti) ed un prodotto di migliore qualità
l’assenza del crogiolo ceramico elimina la necessità di fermate prolungate per la sostituzione del crogiolo, incrementando così la produttività del forno.

Configurazioni

Consarc può fornire sistemi a costi contenuti con camera singola per fusione a lotti, a doppia camera per fusione a lotti per produzioni più elevate, o sistemi multicamera con materiali automatizzati per produzione intensiva e/o restrizione ad un unico materiale.

Unità di potenza a induzione

L’energia necessaria alla fusione è fornita da una unità di potenza a induzione statica della Inductotherm, specificatamente progettata per assicurare un’idonea alimentazione ed una corretta frequenza per il processo ISM. L’alimentazione è prelevata attraverso la camera sottovuoto e raggiunge la bobina del forno per mezzo di un passaggio coassiale sigillato rotante e raffreddato ad acqua, oppure attraverso uno speciale gruppo di collegamento.

Colata statica o centrifuga

La colata da un forno ISM è un processo rapido e le forme possono essere riempite in configurazione statica o per centrifugazione. I sistemi dotati di tavola rotante per la colata centrifuga sono progettati da Consarc in modo da integrarsi alla forma della camera ed agevolare la movimentazione della forma.

Controlli

Tutti gli impianti Consarc ISM sono forniti di PLC completamente integrati e, in opzione, di sistemi di controllo PC SCADA per una sicura ed efficiente gestione operativa del forno. Per la fusione e la colata di metalli reattivi, è inoltre consigliata l’installazione di unità di controllo a distanza.