ElmaCast™ — технология литья алюминиевых сплавов в электромагнитный кристаллизатор (ЭМК)

Бесконтактное производство длинномерных слитков малого сечения из алюминиевых сплавов с уникальными физико-механическими свойствами. Разработано в ООО «НПЦ Магнитной гидродинамики»​, г. Красноярск

ElmaCast™ — технология литья алюминиевых сплавов в электромагнитный кристаллизатор (ЭМК)

Бесконтактное производство длинномерных слитков малого сечения из алюминиевых сплавов с уникальными физико-механическими свойствами. Разработано в ООО «НПЦ Магнитной гидродинамики»​, г. Красноярск
Уникальные свойства изделий
Технология ElmaCast™ позволяет получать ранее недоступные составы сплавов (высоколегированные) и новые физико-механические свойства конечного изделия за счет управления структурообразованием сплава при электромагнитном воздействии в процессе кристаллизации.
Перспективная продукция
Изделия, полученные литьём в электромагнитный кристаллизатор по технологии ElmaCast™, представляют интерес для нужд промышленности: производители проволоки, кабельная, авиационная, судостроительная, машиностроительная и другие отрасли.
Высокие оценки металлургов
Данная технология позволяет решить две важные задачи металлургии: обеспечить чистоту металла по неметаллическим включениям и получить однородную и дисперсную структуру в слитках, сопоставимую с гранулами.
Развитие технологии
Совершенствование ElmaCast™ обусловлено комплексным подходом: теоретическая база, промышленный опыт, математическое и физическое моделирование, а также собственное производство и лаборатория ООО «НПЦ Магнитной гидродинамики» для исследования образцов продукции.​
Уникальные свойства изделий
Технология ElmaCast™ позволяет получать ранее недоступные составы сплавов (высоколегированные) и новые физико-механические свойства конечного изделия за счет управления структурообразованием сплава при электромагнитном воздействии в процессе кристаллизации.
Перспективная продукция
Изделия, полученные литьём в электромагнитный кристаллизатор по технологии ElmaCast™, представляют интерес для нужд промышленности: производители проволоки, кабельная, авиационная, судостроительная и машиностроительная и другие отрасли.
Высокие оценки металлургов
Данная технология позволяет решить две важные задачи металлургии: обеспечить чистоту металла по неметаллическим включениям и получить однородную и дисперсную структуру в слитках, сопоставимую с гранулами.
Развитие технологии
Совершенствование ElmaCast™ обусловлено комплексным подходом: теоретическая база, промышленный опыт, математическое и физическое моделирование, а также собственное производство и лаборатория ООО «НПЦ Магнитной гидродинамики» для исследования образцов продукции.​
ВИДЫ ПРОДУКЦИИ
НПЦ Магнитной гидродинамики осуществляет литьё в ЭМК непрерывно-литых заготовок Ø8–12 мм по технологии ElmaCast™, производство конечной продукции и анализ образцов в собственной лаборатории
ВИДЫ ПРОДУКЦИИ
НПЦ Магнитной гидродинамики осуществляет литьё в ЭМК непрерывно-литых заготовок Ø8–12 мм по технологии ElmaCast™, производство конечной продукции и анализ образцов в собственной лаборатории
Другая продукция
ОТЗЫВЫ И ЗАКЛЮЧЕНИЯ
ОТЗЫВЫ И ЗАКЛЮЧЕНИЯ
Захаров Валерий Владимирович
Начальник лаборатории материаловедении и технологии легких сплавов ОАО "ВИЛС", д.т.н.
В научно-производственном центре Магнитной гидродинамики разработана уникальная промышленная технология непрерывного литья круглых слитков малого диаметра в электромагнитный кристаллизатор с непосредственным охлаждением поверхности кристаллизующего металла водой. "Технология обеспечивает высокие скорости охлаждения в интервале температур кристаллизации 103-104 К/с. Это дает возможность отливать слитки из сплавов с высоким содержанием тугоплавких переходных и редкоземельных металлов Zr, Hf, Ti, V, Mo, фиксируя эти легирующие компоненты в твердом алюминиевом растворе, и избегать образования нежелательных первичных интерметаллидов. Такие слитки могут быть использованы в качестве заготовок для получения путем последующей переработки проволоки в том числе и тонкой для бортовых проводов, сварочной проволоки, проволоки для использования в аддитивных технологиях, для упрочняющей наплавки. Разработанная технология является альтернативой трудоемкой и дорогой гранульной технологии, превосходя последнюю по качеству полученной проволоки. Проведенные опытно-промышленные плавки алюминиевых сплавов с высоким содержанием переходных и редкоземельных металлов и полученная из них проволока, подтвердили уникальность и достоинства разработанной технологии"
Белов Николай Александрович
Профессор кафедры обработки металлов давлением НИТУ «МИСиС», д.т.н.
Применение технологии литья в электромагнитное поле позволило получить уникальную термостойкую проволоку повышенной прочности. Достигнутая термически стабильная структура (до 400°С) существенно превосходит по термической устойчивости известные алюминиевые сплавы (до 250-300°С).
Ранее сплавы с подобной структурой пытались изготавливать с использованием сложной и дорогостоящей технологии, включающей сверхбыструю кристаллизацию расплава, получение гранул и последующие методы порошковой металлургии.
Мурашкин Максим Юрьевич
Руководитель группы «Объемные наноструктурные алюминиевые сплавы электротехнического и конструкционного назначения», старший научный сотрудник НИИ ФПМ УГАТУ, к.т.н
Развиваемая на предприятии ООО "НПЦ Магнитной гидродинамики" технология литья в ЭМК весьма привлекательна для использования при производстве сплавов, легированных элементами c весьма ограниченной растворимостью в алюминии. К таким элементам, например, можно отнести РЗМ цериевой группы, железо и др. Уникальные условия кристаллизации, реализуемые при литье в ЭМК, позволяют формировать в таких сплавах микроструктуры уже в исходном литом состоянии содержащие наноразмерных частицы вторых фаз. Их малый размер, а также большая протяженность межфазных границ при определенных условиях термических или деформационно-термических воздействиях, открывает новые возможности для управления комплексом свойств алюминиевых сплавов и даже для создания нового класса конструкционных и электротехнических материалов на его основе.
Кроме того, использование технологий литья в ЭМК может быть весьма перспективной при производстве сплавов типа твердых растворов на основе систем Al-Si, Al-Ca и Al-ПМ. Сверхвысокие скорости кристаллизации при реализации данного вида/типа литья могут обеспечить в таких сплавах аномальное пересыщение алюминиевого твердого раствора и позволить максимально реализовать в них эффект упрочнения при дисперсионном твердении и, следовательно, достичь нового уровня свойств.
Конкевич Валентин Юрьевич
Профессор ФГБОУ ВПО «МАТИ – Российский государственный технологический университет им. К.Э. Циолковского», д.т.н., профессор
В настоящее время наиболее легированными сварочными проволоками для сварки и аддитивных технологий, обеспечивающими высокую прочность сварных швов и наплавленных слоев, являются проволоки из алюминиевых сплавов типа Св1571 и Scalmalloy. Эти сплавы легированы скандием, который хорошо растворяется в алюминии и не образует первичных интерметаллидов в слитке даже при содержании Sc ~0,7% масс.Проведенные эксперименты по созданию проволок, легированных переходными металлами, показали, что эффективным способом получения дисперсной структуры интерметаллидов переходных металлов в алюминии является применение метода электромагнитной кристаллизации при литье слитка малого диаметра. На основе результатов исследований можно сделать вывод, что литье в электромагнитный кристаллизатор слитков малого сечения диаметром 8-12мм является перспективным способом для создания проволоки для аддитивной технологии.
Демидович Виктор Болеславович
Главный научный сотрудник Санкт-Петербургского электротехнического университета (ЛЭТИ), д.т.н., профессор
Технология литья в ЭМК дала колоссальный эффект по сравнению с литьем в кристаллизатор скольжения за счет уменьшения отходов при подготовке слитков к дальнейшей обработке. Поверхность слитков из кристаллизатора скольжения обдирается на толщину до 20 мм, а слиток из ЭМК выходит с зеркальной поверхностью. Более того, НПЦ МГД удалось уменьшить размеры слитка до размеров пограничной зоны сверхбыстрой кристаллизации металла за счет ускоренного охлаждения. Предложенное оборудование имеет большой потенциал как по развитию технологии, так и по получению новых сплавов с уникальными физико-механическими свойствами, структурой и химическим составом.
Усынина Галина Петровна
Начальник независимой лаборатории ООО «K&K», к.т.н.
Технология кардинально отличается от существующих. Кристаллизация жидкого металла происходит в высокочастотном электромагнитном поле с непосредственной подачей охлаждающей жидкости на слиток. За счет этого и интенсивного магнитогидродинамического воздействия на границе раздела фаз достигаются высокие скорости охлаждения (свыше 100 K/c), что обеспечивает получение длинномерных заготовок с диспергированной структурой, как в гранульной технологии, которая является сложной и дорогой. При этом все закономерности, выявленные при разработке гранулированных алюминиевых сплавов, можно перенести и использовать при выборе сплавов, изготавливаемых по данной технологии.
Акопян Торгом Кароевич
Старший научный сотрудник кафедры обработки металлов давлением НИТУ «МИСиС», к.т.н.
При литье на данном оборудовании предложенного нами сплава удалось получить термостойкую проволоку повышенной прочности. Сейчас мы занимаемся определением её физико-механических свойств, и первые результаты уже весьма впечатляющие.
Проведена непосредственная деформация длинномерной заготовки – прокатка и волочение – без использования традиционных для алюминиевых сплавов операций гомогенизации и закалки. Ключевой особенностью являлись режимы литья и отжига, которые позволяют получить структуру из термически стабильных наночастиц, содержащих медь, марганец и цирконий.
Хацаюк Максим Юрьевич, 
Директор по науке ООО "НПЦ Магнитной гидродинамики", профессор кафедры Электротехника Политехнического института Сибирского федеральной университета, д.т.н.
Сочетание множества процессов и их взаимное влияние при литье в ЭМК является ярким примером синергетического эффекта, возникающего в задачах прикладной магнитной гидродинамики и выражающемся в качественных свойствах прутковой заготовки. Одной из наиболее сложных задач, стоящих перед нами при развитии технологии и формировании ее теоретических основ, было - установить и количественно охарактеризовать данные взаимосвязи. Точное понимание характера взаимодействия электромагнитных, тепловых и гидродинамических полей, а также закономерностей формирования микроструктуры слитков, позволило найти условия стабилизации литья в полувзвешанном состоянии. После более чем 15 летней работы и труда множества инженеров и ученых, удалось создать полноценный высокотехнологичный промышленный комплекс, обеспечивающий современную потребность в высоколегированных сплавах с повышенными физико-механическими свойствами.
Тимофеев Виктор Николаевич
Директор ООО "НПЦ Магнитной гидродинамики", заведующий кафедрой Электротехника Политехнического института Сибирского федеральной университета, д.т.н., профессор
Технология литья в электромагнитный кристаллизатор была разработана советским ученым Гецелевым З.Н. и показала ряд преимуществ при литье крупногабаритных плоских и цилиндрических слитков перед литьем в кристаллизатор скольжения. С появлением надежных полупроводниковых генераторов высокой частоты была предложена идея аналогичным способом получать цельнолитую алюминиевую проволоку. Проведение экспериментальных работ по литью слитков малого сечения в электромагнитный кристаллизатор показало кардинальное изменение микроструктуры. Структура и физико-механические свойства оказались близки к образцам, получаемым по гранульной технологии. Более глубокие исследования показали, что данная технология также способствует полному удалению неметаллических включений без применения дополнительного рафинирующего оборудования. Таким образом была разработана альтернатива гранульной технологии, лишенная ее недостатков. Получение слитков с уникальными свойствами стимулировало создание комплекса опытно-промышленного оборудования и технологии ElmaCast™.

Схема литья в ЭМК по технологии ElmaCast™

Жидкий металл (1) из лотка-дозатора (2) подается в индуктор (3). Индуктор (3) создает высокочастотное электромагнитное поле, удерживающих расплав от растекания, и создающих в нем интенсивную МГД-циркуляцию.

Циркуляция расплава обеспечивает высокую степень гомогенизации химического состава и термодинамических условий. Также неметаллические включения (4) в расплаве, мигрируют из зоны действия электромагнитного поля, благодаря чему обеспечивается высокая степень чистоты металла.

Под прямым действием охлаждающей жидкости, поступающей из спрея-охладителя (5), жидкий металл кристаллизуется. Высокая скорость охлаждения (до 1000–10 000 К/с) обеспечивает формирование мелкодисперсной структуры. Намоточный механизм (6) непрерывно вытягивает формирующуюся прутковую заготовку требуемого диаметра с заданной скоростью.
Схема литья в ЭМК по технологии ElmaCast™
Left
Right
Жидкий металл (1) из лотка-дозатора (2) подается в индуктор (3). Индуктор (3) создает высокочастотное электромагнитное поле, удерживающих расплав от растекания, и создающих в нем интенсивную МГД-циркуляцию. Циркуляция расплава обеспечивает высокую степень гомогенизации химического состава и термодинамических условий. Также неметаллические включения (4) в расплаве, мигрируют из зоны действия электромагнитного поля, благодаря чему обеспечивается высокая степень чистоты металла. Под прямым действием охлаждающей жидкости, поступающей из спрея-охладителя (5), жидкий металл кристаллизуется. Высокая скорость охлаждения (до 1000–10 000 К/с) обеспечивает формирование мелкодисперсной структуры. Намоточный механизм (6) непрерывно вытягивает формирующуюся прутковую заготовку требуемого диаметра с заданной скоростью.
НПЦ Магнитной гидродинамики организован в 1990 году на базе Красноярского Государственного Технического Университета с целью проведения исследований, разработки и организации производства электротехнологического оборудования металлургического назначения. Имеет собственное опытно-промышленное производство электронагревательных систем, МГД-устройств, изделий из огнеупорных материалов и литейное производство с ЭМК.

Каждый год на разработанном ООО «НПЦ Магнитной гидродинамики» оборудовании выпускается более 2 млн. тонн алюминия и алюминиевых сплавов с высокой добавленной стоимостью, что в совокупности составляет более 5% от общемирового производства.

Подробнее о «НПЦ Магнитной гидродинамики» читайте на официальном сайте компании.
Организован в 1990 году на базе Красноярского Государственного Технического Университета с целью проведения исследований, разработки и организации производства электротехнологического оборудования металлургического назначения. Имеет собственное опытно-промышленное производство электронагревательных систем, МГД-устройств, изделий из огнеупорных материалов и литейное производство с ЭМК.
Каждый год на разработанном ООО «НПЦ Магнитной гидродинамики» оборудовании выпускается более 2 млн. тонн алюминия и алюминиевых сплавов с высокой добавленной стоимостью, что в совокупности составляет 5% от общемирового производства.

Подробнее о компании «НПЦ Магнитной гидродинамики» читайте на официальном сайте компании.
Предприятие осуществляет инжиниринговую деятельность по полному циклу.
ЗАКАЗЧИКИ И ПАРТНЁРЫ
ООО «НПЦ Магнитной гидродинамики» осуществляет литье в ЭМК по заданию клиента, изготовление конечных изделий и анализ продукции в собственной лаборатории. Мы ценим долгосрочные отношения и открыты для новых проектов.
ЗАКАЗЧИКИ И ПАРТНЁРЫ
ООО «НПЦ Магнитной гидродинамики» осуществляет литье в ЭМК по заданию клиента, изготовление конечных изделий и анализ продукции в собственной лаборатории. Мы ценим долгосрочные отношения и открыты для новых проектов.

© Все права защищены. Литьё в ЭМК по технологии ElmaCast™, ООО "НПЦ МГД"

Красноярский край, г.Красноярск, ул. Академика Киренского, д. 9А, пом.225


English