ĐÚC LIÊN TỤC

1.      ĐỊNH NGHĨA:

Khoảng vài năm trở lại đây, ngành kim hoàn đã được bổ sung thêm một công nghệ mới cho phép có được bán thành phẩm ở dạng thanh đúc trực tiếp từ hợp kim lỏng mà không cần phải trải qua các giai đoạn đúc khuôn và cán thô như trước đây.

Một số nhà sản xuất đã chế tạo các lò đúc liên tục cho hợp kim bạc và hợp kim vàng với dung tích khoảng 50 kg cho mỗi lần nấu. Do đó, kỹ thuật đúc liên tục này bây giờ thường được áp dụng trong các xưởng kim hoàn vừa và nhỏ.

2.      NGUYÊN TẮC VẬN HÀNH:

Quá trình này, được gọi là "đúc liên tục", bao gồm nấu chảy hợp kim trong nồi nấu than chì bằng lò điện cảm ứng trung tần. Sự đồng nhất của hợp kim được thúc đẩy bởi các dòng điện cảm ứng, nhờ đó mà không cần thiết khuấy trộn hợp kim nóng chảy (Mặc dù, việc sử dụng một que nhỏ bằng than chì trong việc khuấy trộn cũng giúp cho những người đứng lò phân biệt được sự cô đặc nào của hợp kim là chưa đồng nhất hoàn toàn). Dưới đáy của nồi nấu, đặt khuôn phân luồng hợp kim lỏng, có bố trí một van kiểm soát dòng chảy của hợp kim lỏng. Chúng được làm mát liên tục bằng nước và thanh đúc được kéo ra ngoài bởi các con lăn kéo bằng thép.

Hình dạng lỗ rót xác định hình dáng thanh đúc, có thể là hình chữ nhật, hình tròn hoặc dạng ống.

Ghi chú: 1- Kim loại nóng chảy, 2- Nồi nấu, 3- Lò nung cảm ứng, 4- Khuôn, 5- Nước làm mát, 6- Phôi thanh kim loại, 7- Con lăn kéo

3.      BỘ VI XỬ LÝ:

Bộ vi xử lý có nhiệm vụ khởi động và điều khiển các chức năng khác nhau của lò đúc liên tục, ngăn ngừa sự quá nhiệt và sự hình thành trạng thái rỗ xốp trong vật liệu.

Hơn nữa, bộ vi xử lý cho phép các thợ kim hoàn biết được một số các thông số và các hợp kim đang xử lý: Có nghĩa là, sau khi chọn một hợp kim và nhập đầy đủ các thông số liên quan đến nhiệt độ của chất lỏng, tốc độ chuyển đổi từ trạng thái lỏng sang trạng thái đặc, tốc độ kéo, chế độ làm mát khuôn, thợ kim hoàn có thể lặp lại quá trình nấu chảy nhiều lần mà vẫn đạt được kết quả tương tự. Bộ vi xử lý cũng cho phép hiển thị các giai đoạn làm việc khác nhau của lò: Dữ liệu ngay lập tức được nhìn thấy trên màn hình.

4.      ƯU ĐIỂM:

Để có cái nhìn rõ hơn về ưu điểm của lò đúc liên tục, chúng ta có thể làm một phép so sánh về tình trạng khiếm khuyết của bề mặt phôi tấm được đúc ra từ phương pháp nấu chảy trong lò tĩnh.

Hợp kim lỏng được rót từ trên nồi nấu xuống khuôn đổ thảo. Hợp kim lỏng được đổ rê theo chiều ngang so với dòng chảy hợp kim lỏng theo chiều dọc: Thao tác đúc, rót vào khuôn đổ thảo như vậy sẽ làm tạp chất và xỉ nổi trên bề mặt phôi đúc. Thậm chí, nếu có a-xit bo-ric (hàn the) giúp ngăn chặn quá trình oxy hóa các hợp kim nóng chảy thì chính nó cũng có thể gây ra tác hại khi hình thành những khiếm khuyết trên bề mặt phôi đúc do khối lượng riêng của nó thấp.

 

Việc sử dụng lò đúc liên tục chắc chắn cho phép các thợ kim hoàn đạt được những kết quả đúc tốt hơn. Ưu điểm khác của kỹ thuật đúc liên tục so với các hệ thống đúc truyền thống như sau:

-          Hợp kim không có mặt tạp chất dưới dạng các o-xit và các tạp chất phát sinh từ các nguyên liệu dùng làm nồi nấu trong quá trình nấu chảy. Điều này là do hợp kim lỏng thực sự chảy ra khỏi đáy nồi nấu, trong khi các tạp chất, nhẹ hơn, nổi lên trên bề mặt của hợp kim nóng chảy.

-          Phôi thanh tròn có thể được tạo ra với đường kính khác nhau từ 6 đến10 mm mà không có bất kỳ giới hạn nào về chiều dài, ngoại trừ không có sẳn mặt bằng để chứa phôi. Điều này giúp người thợ kim hoàn tránh được việc đầu tư mua máy cán nặng cần thiết để cán phôi có đường kính khoảng 20mm.

-          Với lò đúc liên tục có thể thay thế công đoạn kéo phôi, đòi hỏi nhiều phương pháp xử lý nhiệt cho phôi kéo mất nhiều thời gian không cần thiết (như ủ mềm)

-          Kiểm soát tốt hơn và đồng nhất về độ tinh khiết (độ tuổi) của hợp kim

-          Vật liệu phế thải ít

-          Đặc tính cơ học vật lý có cấu trúc tinh thể dày đặc và ổn định

Trong quá trình nóng chảy, khí ar-gon và khí ni-tơ được đưa vào nồi nấu kim loại, các loại khí này có khả năng tạo ra một môi trường khử ô-xít và làm cho nồi nấu bền hơn, ngoài ra chúng cũng ngăn cản các mảnh vỡ than chì (graphite) từ thành nồi nầu pha lẫn vào các hợp kim.

Một mặt tích cực khác ảnh hưởng đến chất lượng của phôi đúc liên tục là khả năng lựa chọn nhiệt độ nóng chảy của hợp kim bằng cách thay đổi công suất của lò. Trên thực tế, nếu người đứng lò muốn nấu chảy hợp kim từ ba hoặc bốn thành phần pha chế để tạo nên độ tinh khiết (độ tuổi) và màu sắc khác nhau cho hợp kim thì người đó sẽ có khả năng điều chỉnh và lựa chọn công suất phù hợp với đặc điểm của hợp kim.

Ví dụ, nếu tổng khối lượng của hợp kim cho vào nồi nấu là 5 kg và công suất của lò là 10 kW thì người đứng lò sẽ lựa chọn giảm công suất lò (đạt 50% - 70% công suất lò thiết kế), để các kim loại có nhiệt độ nóng chảy thấp có thể từ từ tiến đến điểm nóng chảy tạo thành một hỗn hợp với các thành phần khác của hợp kim. Ngay khi đạt được điểm nóng chảy của hợp kim và giữ trong vài phút (khoảng 4 - 5 phút), bộ vi xử lý sẽ xác nhận thông tin này theo như cài đặt ban đầu, đồng thời cho mở khuôn phân luồng và tiến hành kéo phôi đúc liên tục.

Nhiệt độ không đổi của khuôn phân luồng cũng quan trọng. Trên thực tế, chất lượng của phôi đúc liên tục ảnh hưởng bởi hai yếu tố là nhiệt độ ổn định của khuôn phân luồng và tốc độ kéo phôi đúc liên tục.

Để giữ cho nhiệt độ không thay đổi, khuôn phân luồng được phun một chất lỏng làm lạnh bởi một van điều tiết kết nối với bộ vi xử lý.

5.      THÔNG SỐ KỸ THUẬT:

Trong hình trên là một hệ thống lò đúc liên tục hiện đại được giới thiệu. Trong phần chính của lò, chúng ta có thể nhìn thấy một tủ điện điện tử có khả năng vận hành cùng lúc hai lò khác nhau ở hai bên tử điện, một lò cho ra phôi tấm và lò khác cho ra phôi dây. Ưu điểm vượt trội của hệ thống kép này là rõ ràng: Các phôi tấm có kích thước khác nhau có thể được sản xuất đồng thời hay các phôi tấm được sản xuất từ bên này và các phôi dây được sản xuất từ bên kia hay các phôi tấm vàng 18 Kt bên này và các phôi tấm vàng 14 Kt bên kia…

Đối với nồi nấu kim loại có kích thước nhỏ (công suất khoảng nửa lít tương đương với một thanh vàng từ 5 - 6 kg), có thể lựa chọn các lò có công suất khác nhau, từ 8 - 10kW lên đến 25 - 30kW.

Chúng tiêu thụ khoảng 8 - 10 lít nước mỗi phút để làm mát các khuôn bằng than chì (graphite). Đối với khuôn cho dây, chỉ cần làm mát phần chiều dài khuôn từ 6 đến 20 mm. Đối với khuôn cho tấm, chỉ cần làm mát phần khuôn có bản rộng là 5 mm và chiều dài khuôn từ 5 đến 100 mm.

Cũng có hệ thống kép, hoạt động đồng thời với hai lò đúc ghép với nhau được điều khiển chỉ bởi một bộ vi xử lý.

6.      KHUYẾN CÁO KHI SỬ DỤNG LÒ ĐÚC LIÊN TỤC

Để tạo điều kiện thuận lợi cho lò đúc liên tục hoạt động tốt nhất, nên thực hiện theo một số khuyến cáo sau đây:

-          Đối với hợp kim vàng có hàm lượng vàng thấp, người đứng lò nên cẩn thận hơn trong việc chuẩn bị và pha chế hợp kim gốc: Trên thực tế, bất cứ kim loại hiện diện có nhiệt độ nóng chảy thấp trong thành phần hợp kim có xu hướng bay hơi và làm thay đổi các đặc tính của sản phẩm luyện kim.

-          Để chuẩn bị hợp kim gốc, trước hết phải cán và chia nó thành từng miếng nhỏ hay thành dạng hạt. Chúng sẽ được lần lượt nấu lại cùng với vàng, thao tác này thúc đẩy sự đồng nhất của các thành phần khác nhau và không thay đổi độ tinh khiết (độ tuổi) của hợp kim vàng.

-          Thậm chí độ tinh khiết (độ tuổi) của các kim loại quý có thể là quan trọng, vì khi độ tinh khiết của nó thấp hơn (ví dụ như 99,5%) thì nó dễ dàng chứa các tạp chất được hình thành do đặc điểm của quá trình luyện kim và sản xuất, gây thiệt hại lớn về kinh tế vì phế liệu quá nhiều: Tạp chất không có lợi và phổ biến nhất là i-ri-di-um (Ir) và os-mi-um (Os)