VAR - forni ad arco per rifusione sottovuoto

La storia: pionieri della tecnologia VAR

Consarc è molto nota ai produttori primari di acciai per applicazioni specializzate, superleghe e metalli reattivi. Siamo stati pionieri nella produzione commerciale di lingotti utilizzando forni ad arco per rifusione sottovuoto automatici (VAR). Siamo stati i primi ad applicare sistemi di pesatura con celle di carico ai lingotti per migliorare il controllo di processo. Abbiamo sviluppato il concetto di forno coassiale per ridurre al minimo il fenomeno di rimescolamento incontrollato. E abbiamo applicato integralmente i controlli computerizzati per ottimizzare la riproducibilità e la facilità d’uso. Dalla risorsa industriale più innovativa e ricca di esperienza nel settore, gli utilizzatori dei forni VAR della Consarc possono contare su una tecnologia largamente collaudata, sullo stato dell’arte del controllo di processo, su completi controlli computerizzati per una migliorata riproducibilità e sulla maggiore semplicità d’uso.

Configurazione dei forni

Consarc realizza essenzialmente due tipi di forni VAR. Il primo è destinato alla produzione di acciai speciali e superleghe, mentre il secondo è costituito da forni per titanio ed altri metalli altamente reattivi. Entrambi i tipi di VAR sono disponibili in diverse dimensioni e capacità produttive, fino a lingotti da circa 30.000 kg.

Il processo VAR

I materiali da fondere vengono caricati nel forno. Per gli acciai speciali e le superleghe, viene utilizzato un elettrodo precedentemente colato in aria o sottovuoto. Per i metalli reattivi primari come il titanio, la carica è composta da spugne compresse e/o rottame. Sono due i gruppi meccanici principali, che sono aggregati per formare il recipiente sottovuoto nel quale avviene la fusione: la testa mobile del forno e la stazione fusoria fissa.

La testa mobile del forno costituisce la sezione superiore del recipiente. Un gruppo pistone, integrato e altamente sofisticato, supporta e controlla il movimento dell’elettrodo. Il pistone raffreddato ad acqua scorre attraverso una guarnizione sottovuoto collocata nella testa. L’elettrodo è bloccato sull’estremità inferiore, costituendo in questo modo il catodo del processo di fusione ad arco.

La stazione fusoria fissa, cioè la parte inferiore del contenitore sottovuoto, è costituita da un crogiolo amovibile collocato all’interno di una camicia di acqua fissa in acciaio ed una guida. La progettazione e la costruzione del crogiolo sono fattori critici per ottenere una soddisfacente solidificazione del lingotto metallico ristrutturato.

Dopo aver abbassato ed assicurato all’interno della stazione fusoria la testa del forno con l’elettrodo, viene creata una condizione di sottovuoto. Un’elevata corrente continua controllata viene applicata all’elettrodo (catodo) e genera una formazione di arco tra questo e il lingotto (anodo), provvedendo alla rifusione del materiale che costituisce l’elettrodo ad una velocità predeterminata. L’intero ciclo e tutti i parametri operativi essenziali (corrente, tensione, velocità fusoria e lunghezza dell’arco) sono monitorati automaticamente e controllati in base ad una ricetta predefinita, dall’inizio alla fine del processo.

Vantaggi dei sistemi VAR della CONSARC

Il processo VAR della Consarc supera i seri problemi storicamente correlati al funzionamento dei sistemi VAR convenzionali. Problemi quali i forti campi magnetici nell’area di fusione dell’elettrodo che provocavano fenomeni di rimescolamento incontrollato, solidificazione accidentale e segregazione della lega. Oppure come l’impreciso posizionamento dell’elettrodo che comprometteva la riproducibilità del lingotto e, nel caso di leghe di titanio, la sicurezza del sistema. Consarc ha sviluppato e perfezionato le soluzioni a tutti questi problemi, soluzioni di provata affidabilità, nel corso di anni di attività sul campo.

semplicità di utilizzo, grazie alla completa automazione:

Consarc ha progettato sistemi di controllo basati su PC / PLC così avanzati che, per la maggior parte delle leghe, il processo Consarc non richiede altro all’operatore se non di avviare il processo di fusione attraverso lo schermo del PC. Non è necessaria, infatti, la costante presenza dell’operatore durante il ciclo fusorio. Appositi sistemi integrati a prova di errore e collegamenti ad azione combinata garantiscono le necessarie condizioni di sicurezza durante il funzionamento.

uniformità della fusione, grazie alla configurazione di tipo coassiale:

dopo aver aperto la strada e successivamente innovato la coassialità nel processo VAR, Consarc continua ad offrire la progettazione più avanzata al mondo. I forni Consarc prevedono percorsi di corrente coassiali che chiudono il circuito elettrico tra catodo e anodo. In fase di ritorno, la corrente coassiale impedisce la creazione di campi magnetici parassiti che possono disturbare il processo di solidificazione del lingotto.

controllo della qualità, grazie al posizionamento dell’elettrodo sugli assi X e Y:

per ottenere e mantenere il centraggio dell’elettrodo all’interno della camera fusoria, Consarc utilizza un sistema di visione TV a distanza ed un sistema di posizionamento registrabile dell’elettrodo. Il grado di precisione che ne deriva ha un effetto positivo sulla qualità del lingotto prodotto. Nel caso di metalli reattivi come il titanio, tali caratteristiche offrono anche un incrementato livello di sicurezza durante il processo.

resa costante dall’elettrodo al lingotto, grazie al processo di ‘Hot Topping’ basato su celle di carico:

la riproducibilità è migliorata con questo processo, che Consarc prevede e incorpora nella fase terminale del ciclo fusorio. Il processo di ‘Hot Topping’, così come l’intero processo VAR, è totalmente automatizzato e non richiede l’intervento dell’operatore.

controllo accurato della fusione, grazie alle celle di carico:

questi sensori ad elevata precisione provvedono al monitoraggio continuo per l’intera durata del ciclo fusorio. Il sistema di controllo automatizzato utilizza i dati per calcolare la velocità fusoria, confrontarla con la velocità fusoria desiderata e quindi regolare l’erogazione della potenza in modo da mantenere le condizioni fusorie ottimali.

affidabilità, grazie alle unità di potenza proprietarie (basate su reattori o tiristori)

Consarc è l’unico fornitore di sistemi VAR che progetta e costruisce le proprie unità di potenza. Ciò consente di soddisfare esattamente le esigenze richieste dalla specifica applicazione fusoria. I sistemi di alimentazione VAR della Consarc sono robuste unità di potenza in corrente continua raffreddate ad acqua, basate su trasformatore a reattanza variabile o tiristori. Tali unità possono vantare una lunga vita operativa, occupano uno spazio esiguo, sono eccezionalmente affidabili e prevedono bassi costi operativi e di manutenzione.