BR112015022302B1

BR112015022302B1 - método e aparelho de fundição centrífuga

Info

Publication number: BR112015022302B1
Application number: BR112015022302A
Authority: BR
Inventors: j watts Kenneth; M Woods Terry
Original assignee: United States Pipe & Foundry Company Llc
Priority date: 2013-03-15
Filing date: 2014-03-14
Publication date: 2020-05-05
Also published as: US8733424B1; US8960263B2; CA2902969A1; RU2660445C2; CA2902969C; RU2015141227A; US20140262112A1; CN105121063A; BR112015022302A2; MX2015011501A; WO2014144742A1; EP2969310B1; SA515361167B1; ES2645699T3; CN105121063B; US20140262118A1; JP6506251B2; JP2016512175A; EP2969310A1; MX364068B

Abstract

resumo patente de invenção: "método e aparelho de fundição centrífuga". a presente invenção refere-se a um método e aparelho para fundição centrífuga, no qual as funções de transferência são desenvolvidas em relação à fluidez de metal fundido, por exemplo, ferro de composição variável, para movimento de máquina de fundição para um molde específico de modo a fundir objetos, por exemplo tubo, que tem características desejadas e uniformes, incluindo espessura de parede. a fluidez é calculada para cada vazamento de metal fundido com base na temperatura de vazamento medida e na temperatura de resfriamento liquidus medida. um sistema de acionamento controlado por um controlador lógico programável move a máquina de fundição de acordo com o resultado das funções de transferência com base na fluidez calculada.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para MÉTODO E APARELHO DE FUNDIÇÃO CENTRÍFUGA.

CAMPO DA TÉCNICA [001] A presente invenção refere-se geralmente ao campo de fundir centrifugamente objetos metálicos, e mais especificamente, ao campo de fundir centrifugamente um tubo de ferro.

ANTECEDENTES [002] O processo de fundição centrífuga de objetos metálicos, e especificamente de tubo de ferro, é bem conhecido e tem sido praticado por quase um século. Uma máquina de fundição centrífuga inclui um sistema de fornecimento, tal como uma calha, e a molde rotativo. O ferro fundido é vazado de uma panela de máquina para dentro da calha. A calha estende no interior do molde rotativo, geralmente axialmente. Uma extremidade do molde usualmente inclui um macho, tal como um macho de areia, para formar precisamente o que é denominado o sino do tubo. A extremidade oposta do tubo é referida como o batoque, e a seção alongada entre estes é o barril. O ferro fundido flui pela calha abaixo sob a influência da gravidade. O molde e calha são movidos um em relação ao outro para encher o molde com ferro, tipicamente da extremidade de sino ao longo do barril para o batoque. Conforme o molde gira, a força centrífuga dispõe o ferro circunferencialmente ao redor do molde em um modo relativamente uniforme. Tipicamente, a máquina de fundição é movida através de um meio hidráulico ou outro mecânico, como é conhecido na técnica, para dispor o ferro conforme desejado.

[003] A variação na mistura de carga (isto é, a fonte de material bruto para a fundição, tal como escória de ferro), coque, e operação de cubilô resulta em uma variação temperatura e composição química do ferro fundido. Isto por sua vez, causa variações em forças de atrito, tensão superficial, difusividade térmica, e fluidez do ferro fundido do que cada tubo é fundido, resultando em inconsistência na taxa de fluxo de

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2/27 ferro para o molde. Mesmo com sistemas hidráulicos controlados por controladores de lógica programável (PLCs), a uniformidade de resultados e aderência a especificações podem ser difíceis de conseguir. Por exemplo, a espessura de parede do tubo pode não ser uniforme de extremidade a extremidade. O operador de fundição não pode detectar mudanças no ferro que afetem a uniformidade de espessura de parede em um modo oportuno de modo a ajustar os controles de máquina de fundição. A variação em conteúdo de ferro fundido não pode ser economicamente eliminada em uma instalação que utiliza material de fontes recicladas ou de escória.

[004] A variação no conteúdo do ferro fundido se manifesta na temperatura de resfriamento “liquidus” e na fluidez do ferro fundido. A temperatura de resfriamento “liquidus” (LA) é a temperatura na qual um metal fundido muda de fase para um estado sólido. Apesar da temperatura de resfriamento “liquidus” poder ser calculada se a composição química precisa do metal fundido for conhecida, esta composição pode não ser conhecida. Isto é verdade, por exemplo, em fundições que utilizam escória ou outras fontes recicladas de metal, as quais contêm quantidades variáveis dos produtos químicos chave carbono, silício, e fósforo, assim como quantidades de materiais desconhecidos que podem afetar a fluidez da liga.

[005] As variações na temperatura de resfriamento “liquidus” causam variações na fluidez de metal fundido a uma da temperatura. A fluidez é uma característica tecnológica de metal fundido que indica quão bem o metal fundido flui dentro de um molde. A fluidez é acionada pela pressão metalostática e prejudicada pela tensão superficial, difusividade térmica, e atrito. O termo fluidez, como utilizado na indústria de fundição e como aqui utilizado, é diferente do que a utilização por físicos, os quais utilizam o termo como a recíproca da viscosidade. A fluidez é quantificada em termos da distância (polegadas) que um metal

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3/27 fundido tal como o ferro fluirá através de um padrão de espiral de fluidez padrão até que a solidificação bloqueie o fluxo.

[006] A fluidez do ferro fundido pode ser expressa em termos de um equivalente de carbono ou fator de composição de acordo com equações conhecidas.

Fluidez = 14,9 * CE + 0,05T - 155(1) [007] onde CE é a quantidade conhecida como equivalente de carbono e T é a temperatura de vazamento. CE pode ser expresso como segue:

CE = %C + /%Si + %%P(2) [008] O equivalente de carbono pode ser utilizado para aproximar a temperatura de resfriamento “liquidus” LA de acordo com a seguinte equação:

LA = (CE - 15,38) / (-0,005235)(3) [009] No entanto, onde a composição química do ferro fundido varia, tal como quando o processo de fundição utiliza escória ou materiais reciclados ao invés de ferro gusa de fundições para os fundidos, os efeitos combinados de tal variação têm efeitos sobre a temperatura de resfriamento “liquidus” que não levados em conta na equação acima e não é mais precisa.

[0010] A fluidez tem uma influência determinante sobre o volume de ferro fornecido ao longo do tempo para o molde. O volume de ferro que entra no molde por tempo unitário inicialmente aumenta conforme a calha é enchida com ferro da inclinação inicial da panela. A taxa de fornecimento volumétrico de ferro para o molde tipicamente atinge um estado estável durante o meio do processo de fundição, e então quando a panela é recuada no final do vazamento, o fornecimento de ferro diminui. A taxa do aumento, o estado estável volumétrico atingido, e a taxa de diminuição são todos uma função de fluidez.

[0011] A fluidez é afetada não somente pela temperatura de

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4/27 resfriamento “liquidus”, mas também pela temperatura de vazamento do metal fundido. Múltiplos objetos podem ser fundidos de um único contento de metal fundido, e o metal esfria ao longo do tempo, de modo que a fluidez do metal fundido utilizado para a última fundição pode ser significativamente menor do que a fluidez do metal fundido do mesmo lote utilizado para o primeiro objeto. Assim, se o movimento de máquina de fundição permanecer o mesmo do primeiro até o último objeto, os dois objetos provavelmente terão diferentes propriedades físicas como fundidos, tal como diferenças em espessura de parede.

[0012] A fluidez assim apresenta um problema composto. A fluidez pode mudar de lote para lote de ferro fundido conforme a composição varia, e a fluidez pode mudar de vazamento para vazamento do mesmo lote conforme o ferro fundido esfria. Ainda, a fluidez real do ferro fundido a ser utilizado em uma fundição não pode ser conhecida até que este seja vazado para dentro da calha.

[0013] A tecnologia de máquina de fundição corrente não leva em conta estas variações em fluidez e não provê nenhum modo para ajustar o movimento de máquina de fundição com base na fluidez real do ferro fundido que se desloca pela calha abaixo na direção do molde. Como um resultado, os controles de máquina de fundição devem ser ajustados para levar em conta a fluidez próximo do pior caso para assegurar que todos os tubos estejam dentro da especificação. Isto, no entanto, pode resultar em um tubo com falta de uniformidade em espessura de parede e requer a aceitação de largas tolerâncias com relação à especificação. A fundição de um tubo de parede fina é portanto altamente desafiadora utilizando a tecnologia corrente.

[0014] Assim, existe uma necessidade para um aparelho e método que mede e leva em conta mudanças em fluidez com cada fundição de modo a fundir centrifugamente objetos metálicos com resultados uniformes e aderência próxima a especificações predeterminadas.

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SUMÁRIO [0015] As modalidades da presente invenção satisfazem estas necessidades, mas deve ser compreendido que nem todas as modalidades satisfazem cada necessidade. Uma modalidade compreende um método para fundir centrifugamente um objeto de um contentor de metal fundido que compreende medir a temperatura de resfriamento “liquidus” do metal fundido dentro do contentor, vazar o metal fundido para dentro de uma calha para fornecer o metal fundido para um molde rotativo, medir a temperatura de vazamento do metal fundido vazado dentro da calha, calcular a fluidez do metal fundido com base na temperatura de resfriamento “liquidus” medida e na temperatura de vazamento medida, e mover o molde em relação à calha para dispor o metal fundido dentro do molde, em que o movimento é controlado com base na fluidez calculada para fornecer um volume de metal fundido para o molde para fundir o objeto de acordo com especificações predeterminadas. Em uma modalidade, o movimento é controlado de acordo com uma função de transferência que relaciona a fluidez com os requisitos volumétricos para um objeto das ditas especificações predeterminadas no dito molde. O objeto pode ser, por exemplo, um tubo de ferro que tem uma espessura de parede especificada.

[0016] Outra modalidade compreende um método para desenvolver equações de controle para relacionar a fluidez de metal fundido com os requisitos volumétricos de um molde rotativo para fundir centrifugamente um objeto de metal fundido vazado de um contentor. O método compreende registrar a temperatura de resfriamento “liquidus” do metal fundido dentro do contentor; vazar o metal fundido para dentro de uma calha para fornecer o metal fundido para um molde rotativo; registrar a temperatura de vazamento do metal fundido vazado dentro da calha; mover o molde rotativo em relação à calha para dispor o metal fundido dentro do molde, em que o movimento é controlado para

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6/27 fornecer um volume de metal fundido para o dito molde para fundir o dito objeto de acordo com especificações predeterminadas; registrar um conjunto de parâmetros predeterminados que caracterizam o dito movimento e especificações reais do dito objeto como fundido; repetir as etapas acima um número de vezes estatisticamente significativo; e executar uma análise de regressão sobre os parâmetros registrados, especificações registradas, e fluidezes calculadas das temperaturas de resfriamento “liquidus” e temperaturas de vazamento para produzir equações de controle relativas aos ditos parâmetros, especificações, e fluidezes.

[0017] Outra modalidade compreende um aparelho para fundir centrifugamente um objeto de metal fundido, que compreende um molde rotativo; uma calha para receber o metal fundido vazado de um contentor e fornecer o metal fundido para dentro do dito molde; um sistema de acionamento para mover a dita calha ou molde um em relação ao outro; um controlador para controlar o dito sistema de acionamento; um computador para programar o dito controlador para controlar o dito sistema de acionamento para prover um movimento prescrito do dito molde e sistema de fornecimento um em relação ao outro; um copo que compreende um termopar em comunicação com o dito computador para medir a temperatura de resfriamento “liquidus” do dito metal fundido; e um pirômetro para medir a temperatura de vazamento do dito metal fundido. O computador computa a fluidez do dito ferro fundido da temperatura de resfriamento “liquidus” e vazamento. O computador está programado com uma função de transferência que relaciona a fluidez a requisitos volumétricos de metal fundido para fundir um objeto de especificações predeterminadas no molde e o movimento relativo correspondente da calha e do molde para fazer a fundição como especificada. O computador então programa o controlador para controlar o dito sistema de acionamento para causar o

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7/27 movimento relativo para dispor o metal fundido dentro do molde de acordo com os requisitos volumétricos.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [0018] A presente invenção será explicada, como exemplo somente, com referência a certas modalidades e às figuras anexas, nas quais:

[0019] Figura 1 é uma modalidade exemplar de uma máquina de fundição, a qual forma parte de um aparelho da presente invenção;

[0020] Figura 2 é um diagrama de blocos de uma modalidade do aparelho da presente invenção;

[0021] Figura 3A é um perfil de fornecimento exemplar de ferro fundido vazado de uma panela de máquina se deslocando por uma calha abaixo para um molde;

[0022] Figura 3B é uma função de transferência exemplar que relaciona o movimento de máquina de fundição com o fornecimento de perfil da Figura 3A para conseguir um fornecimento volumétrico uniforme;

[0023] Figura 3C é um perfil de fornecimento volumétrico uniforme conseguido pelo movimento de máquina de fundição de acordo com a função de transferência da Figura 3B e o perfil de fornecimento de metal fundido da Figura 3A;

[0024] Figura 4 é um fluxograma de uma modalidade do método da presente invenção, a saber um processo para determinar as equações de controle que constituem uma função de transferência que relaciona a fluidez de metal fundido com os requisitos volumétricos de um molde para fundir um objeto em uma máquina de fundição com especificações predeterminadas;

[0025] Figuras 5A-D são gráficos de equações de controle exemplares para um tubo de ferro, que foram desenvolvidos de acordo com a modalidade da Figura 4;

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8/27 [0026] Figura 6 é um fluxograma de outra modalidade do método da presente invenção, a saber um processo fundir centrifugamente objetos metálicos;

[0027] Figuras 7A-B são gráficos exemplares que mostram a uniformidade de espessura de parede de tubo de ferro, com a Figura 7A mostrando o tubo fundido de acordo com as modalidades da presente invenção, e Figura 7B mostrando um tubo fundido de acordo com os métodos da técnica anterior; e [0028] Figura 8 é uma função de transferência exemplar que relaciona o movimento de máquina de fundição com o fornecimento de ferro, na qual existem múltiplas taxas de fornecimento para as seções do tubo.

DESCRIÇÃO DETALHADA [0029] As modalidades da presente invenção proveem um método para automaticamente controlar o movimento de uma máquina de fundição no processo de fundição centrífuga de um objeto como uma função da fluidez do metal fundido como o qual o objeto está sendo fundido, mesmo onde a precisa composição química do metal fundido é desconhecida, com base na temperatura de resfriamento “liquidus” medida do metal fundido e sua temperatura de vazamento. Uma modalidade preferida calcula a fluidez do ferro fundido utilizado em cada fundição, levando em conta as variações de um vazamento para o próximo, e em tempo real determina o movimento de máquina de fundição preciso requerido para fundir um objeto das especificações desejadas de metal de tal fluidez e programa um controlador lógico programável para tal movimento de máquina de fundição, assim fazendo os ajustes necessários para o movimento de máquina de fundição dinamicamente após o metal fundido ser vazado para um sistema de transporte e antes deste atingir o molde. Modalidades adicionais da presente invenção proveem um método para determinar a

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9/27 função de transferência de fluidez de metal fundido para o movimento de máquina de fundição para a fundição de um objeto específico de acordo com especificações predeterminadas em uma da máquina de fundição. Outra modalidade da presente invenção compreende um aparelho para praticar os métodos acima.

[0030] Esta descrição descreverá certas modalidades da invenção com relação a uma aplicação exemplar de fundição centrífuga de tubo de ferro de diâmetro uniforme com uma espessura de parede constante. As modalidades da presente invenção podem ser prontamente aplicadas para produzir tubos de diâmetros (afinamentos) ou perfis de seção transversal variáveis (por exemplo, hexagonais), com espessuras de parede variáveis ao longo do comprimento tubo. Deve ser compreendido que modalidades da presente invenção podem ser praticadas com relação à fundição centrífuga de qualquer objeto de metal fundido ou outras ligas, utilizando relações metalúrgicas conhecidas para tais ligas no lugar de tais relações como descritas nesta descrição com relação ao ferro. Ainda, uma referência ao ferro deve ser compreendida como uma referência a uma liga de ferro, tipicamente compreendendo quantidades de carbono, silício, e fósforo, mas a qual pode também compreender quantidades de outros elementos ou compostos que podem afetar as suas propriedades. As modalidades do método e aparelho da presente invenção são idealmente adequadas a objetos de fundição dentro de uma tolerância desejável de ferro ou outro metal fundido que tem uma composição variável ou desconhecida de lote para lote no processo de fundição.

[0031] A Figura 1 ilustra uma modalidade exemplar 100 de um aparelho da presente invenção. Como mostrado na Figura 1, uma máquina de fundição 5 é uma máquina de fundição centrífuga típica como é conhecida na técnica, a qual compreende um sistema de transporte 10 para transportar uma quantidade de ferro fundido para um

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10/27 molde rotativo 20. Em uma modalidade preferida, o sistema de transporte 10 compreende uma panela de máquina ou outro contentor 25 que contem o ferro fundido e uma calha em forma de U 30. A panela de máquina 25 de preferência fornece um volume constante de ferro por grau de rotação. (Deve ser notado, no entanto, que o método da presente invenção pode ser utilizado com qualquer tipo de panela, desde que este provenha um perfil de vazamento consistente de um vazamento para o próximo). A calha 30 está inclinada ligeiramente para baixo e estende axialmente para o interior do molde 20, terminando em um bico 35. Quando a panela de máquina 25 está inclinada, o ferro fundido flui da ponta da panela 25, para baixo da calha 30, para fora do bico 35 e para dentro do molde 20 sob a influência da gravidade. O molde 20 está montado em um sistema de acionamento 40. O sistema de acionamento 40 compreende atuadores 45 para mover o molde para trás e para frente dentro de uma faixa de movimento fixa com relação à extremidade fixa (isto é, o bico 35) do sistema de transporte 10. Os atuadores 45 podem ser qualquer tipo de atuador conhecido na técnica para mover o molde 20, incluindo hidráulica, motores elétricos, uma conexão mecânica de acionamento de correia ou corrente para uma máquina ou motor, e qualquer sua combinação ou outro meio conhecido na técnica para mover um molde. Em algumas modalidades, o sistema de transporte 10 é movido longitudinalmente por um sistema de acionamento 40 com relação ao molde 20, o qual permanece em uma posição fixa. Nesta descrição, os termos velocidade de máquina de fundição ou movimento de máquina de fundição referem-se ao movimento (ou à sua taxa) do sistema de acionamento 40 em relação ao molde 20, e pode descrever aparelho no qual cada ou ambos os componentes movem um em relação ao outro. Como mostrado na Figura 2, em cada modalidade, o sistema de acionamento 40 é de preferência controlado por um controlador lógico programável (PLC) 50

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11/27 que recebe comandos de um sistema de computador 55. A máquina de fundição pode ainda compreender um motor 60 que gira o molde 20 durante o processo de fundição. Com isto, o ferro fundido fornecido para o molde rotativo 20 através do sistema de transporte 10, e o molde 20 é movido com relação ao sistema de transporte 10 de modo que o ferro fundido é disposto ao longo do comprimento do molde em um volume destinado a prover um objeto fundido (como ilustrado, um tubo) que tem uma especificação predeterminada, incluindo, por exemplo, uma espessura de parede.

[0032] A modalidade 100 ainda compreende instrumentos para medir a temperatura de resfriamento “liquidus” e a temperatura de vazamento do ferro fundido. Como a composição química do metal fundido pode variar de lote para lote, a temperatura de resfriamento “liquidus” não pode ser calculada diretamente. Conforme o metal fundido resfria, a temperatura de resfriamento “liquidus” (assim as informações referentes à sua composição química) pode ser determinada do perfil de sua variação de temperatura ao longo do tempo, isto é, sua curva de esfriamento, como é conhecido na técnica. Esta determinação é tipicamente feita utilizando um copo descartável comercialmente disponível, que compreende um termopar, para a análise térmica de metal fundido. O metal fundido é vazado para dentro do copo, e a saída do termopar é analisada para determinar as propriedades do metal fundido. Em uma modalidade preferida, um QuiKCup QC 4010 fabricado pela companhia Heraeus Electro-Nite é utilizado para determinar a temperatura de resfriamento “liquidus” do ferro fundido. Como mostrado na Figura 2, em uma modalidade preferida, a saída do copo 65 é capturada por um sistema de computador 55. O sistema de computador 55 analisa a curva de esfriamento do ferro fundido dentro do copo 65 para determinar a temperatura de resfriamento “liquidus”.

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12/27 [0033] A temperatura de vazamento (T) do metal fundido é a temperatura real do metal fundido como vazado da panela de máquina 25 para dentro da calha 30. Existem muitos instrumentos conhecidos na técnica para medir a temperatura de vazamento de um metal fundido, e qualquer tal instrumento pode ser utilizado. Em uma modalidade preferida, um pirômetro de infravermelho de cor dupla 70 é utilizado. O pirômetro 70 permite uma medição precisa da temperatura de vazamento mesmo na presença de fumaça de oclusão e variações na emissividade no fluxo de amostra. A saída do pirômetro 70 é inserida no sistema de computador 55, de preferência acoplando o pirômetro diretamente em uma aquisição de dados ou outra porta de entrada do sistema de computador 55.

[0034] A Figura 3A ilustra um perfil exemplar do volume de ferro fornecido de um sistema de transporte 10 para um molde 20 ao longo do tempo. Como o ferro fundido é inicialmente vazado sobre o lábio da panela de máquina 25 e se desloca abaixo da calha 30, o volume de ferro acumula, como mostrado pelo segmento 310 do perfil. Conforme o ciclo continua, o fluxo de ferro atinge um estado constante, como mostrado pelo segmento 320. Próximo da extremidade do ciclo de fundição conforme a panela de máquina 25 é retornada no ponto 330, o volume de fluxo é reduzido, como mostrado pelo segmento 340, e então para. A curva de fluxo de fornecimento de ferro real para um dado vazamento de ferro fundido, especialmente originado de materiais reciclados, é muito difícil de predizer e varia de lote para lote de ferro fundido. Como um resultado, a fundição de um objeto dentro de tolerâncias apertadas de um dado conjunto de especificações pode ser difícil.

[0035] Em uma modalidade, o objeto a ser fundido é um tubo de espessura de parede uniforme, como mostrado na Figura 3C. A espessura de parede é uma função de fornecimento de ferro para o

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13/27 molde, e portanto o volume de ferro fornecido por distância unitária deve ser constante ao longo do comprimento do molde para prover um tubo de espessura de parede uniforme, mostrado como a linha 380. A espessura de parede uniforme (ou outra especificação desejada) pode ser conseguida pelo controle do movimento do sistema de transporte 10 em relação ao molde 20 de acordo com uma função de transferência que precisamente relaciona a aceleração requerida, desaceleração, e velocidade do movimento relativo da máquina de fundição 5 para os requisitos de fornecimento volumétrico do molde 20 para conseguir as especificações desejadas. Um exemplo de tal função de transferência, que mostra a velocidade de máquina de fundição para posicionar o bico 35 da calha 30, está mostrado na Figura 3B. A máquina de fundição acelera através da seção Si, que corresponde ao sino do tubo, como mostrado pela cura 350. A máquina atinge uma velocidade constante na seção S2, que corresponde ao barril do tubo, como mostrado pela linha 360. A máquina então desacelera na seção S3, que corresponde à porção do barril próxima do batoque e o batoque do tubo, como mostrado pela curva 370. Em uma modalidade, a posição do bico sobre estes segmentos pode ser caracterizada pelas seguintes equações:

= 0,5*at² = vt = 0,5*at² [0036] onde a é a aceleração de máquina de fundição, t é o tempo, e v é a velocidade. O PLC 50 é assim programado pelo computador 55 para controlar a máquina de fundição 5 de acordo com a saída de tal função de transferência para prover o movimento apropriado para fundir o objeto com as especificações desejadas.

[0037] Outra função de transferência exemplar está mostrada na

Figura 8 para a velocidade de máquina de fundição posicionar o bico 35 da calha 30. Nesta função de transferência, existem múltiplas curvas de

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14/27 aceleração e desaceleração para diferentes porções do tubo para prover o perfil de fornecimento de ferro mostrado na Figura 3A e a espessura de tubo uniforme da Figura 3C. A máquina de fundição inicialmente acelera em uma primeira taxa através da seção S1, que corresponde a pelo menos uma seção do sino do tubo, como mostrado pela curva 850. A máquina desacelera a taxa de aceleração na seção S2 conforme o volume do ferro dentro da calha acumula mais lentamente, como mostrado pela curva 855. A máquina atinge uma velocidade constante na seção S3, que corresponde ao barril do tubo, como mostrado pela linha 860. A máquina então desacelera em uma primeira taxa na seção S4, que corresponde a uma porção do barril próximo do batoque do tubo, como mostrado pela curva 870. A máquina a seguir aumenta a taxa de desaceleração adicionalmente na seção S5 conforme o volume do ferro dentro da calha diminui, como mostrado pela curva 875. Em uma modalidade, a posição do bico sobre estes segmentos pode ser caracterizada pelas seguintes equações:

Si, S2 = 0,5*at²

S3 = vt

S4, S5 = 0,5*at² [0038] com a, t, e v tendo os mesmos significados que acima.

[0039] A fluidez é um determinante crítico na taxa de movimento de metal fundido associada com a curva de fluxo de fornecimento, tal como mostrado na Figura 3A. A fluidez de ferro fundido pode ser calculada da temperatura de resfriamento “liquidus” e da temperatura de vazamento. Uma função de transferência pode ser desenvolvida para relacionar a fluidez calculada ao movimento da máquina de fundição 5 para produzir um objeto que tem um conjunto de especificações predeterminado. [0040] Primeiro, a fluidez deve ser calculada. A Equação (1) é a equação padrão para calcular a fluidez de um equivalente de carbono: Fluidez = 14,9 * CE + 0,05T - 155 (1)

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15/27 [0041] Como notado, a presença de compostos desconhecidos no ferro fundido de materiais reciclados prejudica a confiança sobre a fórmula padrão (Equação (2)) para precisamente calcular o equivalente de carbono. No entanto, uma equação para determinar um fator de composição para ferro fundido, a qual pode ser substituída pelo valor do equivalente de carbono na equação (1), pode ser determinada por análise de regressão múltipla de propriedades térmicas do ferro fundido em um dado ambiente. Tal análise de regressão é executada por fabricantes de copos descartáveis para análise térmica de ferro fundido, tal como o copo 60. A companhia Heraeus Electro-Nite, fabricante do QuiK-Cup QC 4010 o qual é de preferência utilizado como o copo 60, provê a seguinte equação, desenvolvida de múltiplas análises de regressão, para o cálculo de um fator de composição de ferro fundido de temperatura de resfriamento “liquidus” medida no copo QC 4010:

CF = 14,45 - 0,0089 * ((LA - 32) * 0,5556) (4) [0042] onde LA é a temperatura de resfriamento “liquidus” medida em graus Fahrenheit. Substituindo a Equação (4) pelo equivalente de carbono na Equação (1) provê uma equação da qual a fluidez pode ser calculada com base na temperatura de vazamento (T) medida e temperatura de resfriamento “liquidus” (LA):

Fluidez = 14,9 * (14,45 - 0,0089 * ((LA - 32) * 0,5556)) + 0,05T - 155 (5) [0043] onde a fluidez é em polegadas e todas as temperaturas são em graus Fahrenheit. A Tabela 1 abaixo mostra a fluidez, de acordo com equação (5), em várias temperaturas de redução “liquidus” (LA) e de vazamento (T).

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A (°F)

	2040	2060	2080	2100
225 0	24,86	23,39	21,91	20,44
227 5	26,11	24,64	23,16	21,69
230 T 0	27,36	25,89	24,41	22,94
(°F) 232 5	28,61	27,14	25,66	24,19
235 0	29,86	28,39	26,91	25,44
237 5	31,11	29,64	28,16	26,69
240 0	32,36	30,89	29,41	27,94
242 5	33,61	32,14	30,66	29,19
245 0	34,86	33,39	31,91	30,44

2120	2140	2160	2180	2200	2220	2240
18,97	17,49	16,02	14,54	13,07	11,60	10,12
20,22	18,74	17,27	15,79	14,32	12,85	11,37
21,47	19,99	18,52	17,04	15,57	14,10	12,62
22,72	21,24	19,77	18,29	16,82	15,35	13,87
23,97	22,49	21,02	19,54	18,07	16,60	15,12
25,22	23,74	22,27	20,79	19,32	17,85	16,37
26,47	24,99	23,52	22,04	20,57	19,10	17,62
27,72	26,24	24,77	23,29	21,82	20,35	18,87
28,97	27,49	26,02	24,54	23,07	21,60	20,12

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Tabela 1

17/27 [0044] Tendo estabelecido um método para calcular a fluidez, as equações para prover uma função de transferência para relacionar a fluidez como o movimento de máquina de fundição para fundir um objeto de acordo com especificações predeterminadas podem ser desenvolvidas de uma análise de regressão de uma amostra de dados estatisticamente significativa para fundir o objeto. Uma função de transferência é de preferência desenvolvida para cada objeto com um dado conjunto de especificações para cada máquina de fundição sobre a qual cada tal objeto será fundido. Por exemplo, com relação a um tubo, uma função de transferência é desenvolvida - repetindo o processo descrito nos parágrafos seguintes - para cada diâmetro e classe de tubo (tal um tubo de ferro dúctil de classe 52 de 8) e para cada máquina de fundição individual sobre a qual cada tal categoria de tubo será fundida. [0045] A Figura 4 ilustra uma modalidade de um processo para determinar as equações de controle que proveem a função de transferência para relacionar a fluidez de metal fundido com os requisitos volumétricos de um molde rotativo para a fundição centrífuga de um objeto específico de acordo com especificações predeterminadas em uma dada máquina de fundição, através do movimento controlado da máquina de fundição. Um aparelho tal como aquele mostrado nas Figuras 1-2 pode ser utilizado para praticar este método. Como um assunto preliminar, toda a instrumentação deve estar calibrada e em boa condição de funcionamento. Como mostrado na etapa 405, a temperatura de resfriamento “liquidus” do metal fundido é medida e registrada, de preferência transferindo uma amostra de metal fundido do contentor que contém o metal para o copo 65 o que permite o computador 55 capturar a temperatura de resfriamento “liquidus” real do ferro fundido que será utilizado na fundição. Deve ser notado que em um ambiente de fundição típico, cada lote de ferro fundido é feito em um contentor referido como uma panela de tratamento (a qual contém um

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18/27 volume suficiente de ferro para fundir múltiplos objetos), e então um volume de ferro para fundir uma unidade é transportado para a panela de máquina 25. Portanto, em tal instalação, a temperatura de resfriamento “liquidus” pode ser medida para um único lote de metal fundido da panela de tratamento, ao invés da panela de máquina 25. A seguir, como mostrado na etapa 410, o metal fundido é vazado dentro da calha 30 para fornecer o ferro fundido para o molde rotativo 20. Conforme o metal é vazado, a temperatura de vazamento é medida e registrada na etapa 415 utilizando um pirômetro 70 ou outro instrumento adequado, de preferência em comunicação com o computador 55. A seguir, na etapa 420, o objeto é fundido, em uma modalidade exemplar um tubo, movendo a máquina de fundição (isto é, o molde 20 com relação ao sistema de transporte 10, ou vice versa) de preferência com o sistema de acionamento 40 controlado pelo computador 55 e PLC 50 para fornecer um volume desejado de metal fundido para o molde para tentar moldar o objeto de acordo com as especificações requeridas, por típica prática de indústria. As especificações podem incluir a espessura de parede em pontos ou intervalos definidos sobre o objeto. Como mostrado na etapa 425, todos os parâmetros relevantes do processo de fundição são registrados, e a fluidez do ferro fundido é calculada de acordo com equação (5) com base nas temperaturas de resfriamento “liquidus” e de vazamento medidas e registradas durante a fundição do objeto. Os parâmetros relevantes incluem o tempo decorrido e movimento de máquina de fundição (por exemplo, posição, velocidade, e aceleração) durante cada porção do ciclo de fornecimento apresentado na Figura 3A. O registro destes parâmetros é de preferência executado pelo PLC 50 em conjunto com o computador 55, apesar de que outra instrumentação pode ser utilizada.

[0046] Sem limitação, os parâmetros incluem os seguintes. O retardo inicial que corresponde ao tempo decorrido de quando o metal

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19/27 fundido deixa o bico da calha até que um volume predeterminado de metal fundido esteja disposto dentro do molde é registrado, com o movimento de máquina correspondente. No exemplo de fundir um tubo, isto corresponde ao tempo de quando o ferro fundido deixa o bico até que o sino do molde de tubo seja cheio, o que é conhecido como o tempo de retardo de sinalização, durante o qual a máquina de fundição está estacionária com a calha próximo da extremidade de barril do tubo dispondo o ferro fundido dentro do sino. A aceleração e o posicionamento da máquina e o tempo decorrido conforme o volume de ferro aumenta durante a próxima fase do ciclo de fornecimento são registrados. No exemplo de um tubo, isto tipicamente corresponde ao enchimento de uma porção do barril próximo da extremidade de sino do molde 20. Do mesmo modo, o tempo decorrido e a velocidade de máquina enquanto o movimento da calha em relação ao molde está em uma velocidade constante durante o período de tempo no qual o fornecimento volumétrico de ferro fundido é constante são registrados. No exemplo de um tubo, isto corresponde ao enchimento do molde ao longo de muito do comprimento do barril. A desaceleração da máquina e o tempo decorrido como o volume de ferro diminuem após a panela de máquina parar de vazar o ferro fundido dentro da calha são registrados. No exemplo de um tubo, isto corresponde ao enchimento de uma porção do barril próximo da extremidade de batoque do tubo. Finalmente, um tempo de retardo que corresponde ao tempo decorrido do tempo no qual a máquina de fundição é parada na extremidade do molde 20 até que o metal fundido cesse de vazar do bico 35 da calha 30 para dentro do molde 20. No exemplo de um tubo, isto corresponde ao tempo no qual a máquina de fundição está estacionária no final da extremidade de batoque do molde, e é referido como o tempo de verificação de batoque ou tempo ocioso.

[0047] Além de registrar os parâmetros relativos ao tempo decorrido

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20/27 e o movimento correspondente da máquina de fundição durante cada fase do ciclo de fornecimento de metal, as especificações reais do objeto como fundido são medidas, como mostrado na etapa 430. O conjunto de especificações medidas corresponde ao conjunto de especificações desejado ou predeterminado para o objeto que o processo de fundição estava destinado a conseguir, incluindo por exemplo, a espessura de parede. Para o exemplo de um tubo, tipicamente múltiplas medições de espessura de parede são feitas em intervalos regulares ao longo do comprimento do tubo, tipicamente duas medições em localizações diametralmente opostas (isto é, afastadas de 180 graus) em intervalos de 30,4 cm (um pé) do sino até o batoque do tubo. Estas especificações como realmente medidas indicam a uniformidade do objeto ao longo de seu comprimento, a conformidade com as especificações predeterminadas, e o grau no qual o movimento de máquina de fundição foi correspondido com o perfil de fornecimento de metal fundido para prover o volume de metal requerido ao longo do comprimento do molde.

[0048] Como mostrado na etapa 435, o processo acima é repetido para um número de objetos estatisticamente significativo, para os quais múltiplos lotes de ferro fundido são utilizados. De preferência, a composição do metal fundido muda um pouco de um lote para o próximo, e as temperaturas de vazamento são deliberadamente variadas, para modelar condições que podem ser encontradas em uma produção que utiliza materiais de fonte reciclados, de modo que as fundições serão feitas com ferro fundido de várias fluidezes. O movimento de máquina de fundição pode ser ajustado conforme os dados registrados são analisados para fundir objetos que estão mais próximos das especificações desejadas. Após um número de objetos estatisticamente significante ser fundido, na etapa 440 um subconjunto dos objetos que mais proximamente conformam com as especificações

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21/27 predeterminadas, e os quais também foram feitos de metal fundido de várias fluidezes, é selecionado. Na etapa 445, uma análise de regressão é executada sobre os dados reunidos para o subconjunto de objetos selecionado, incluindo os parâmetros de processo registrados, as especificações dos objetos como fundidos, e a fluidez calculada das temperaturas de resfriamento “liquidus” e de vazamento. A análise de regressão provê as equações de controle para cada fase do processo de fundição, incluindo o tempo de retardo inicial, o período de aceleração, o período de fornecimento constante (se necessário), e o período de desaceleração, e o segundo tempo de retardo. Dependendo da forma e do tamanho do objeto a ser fundido e do molde correspondente, poderiam haver outros períodos para acomodar a forma de molde, por exemplo, uma fase de desaceleração para prover uma espessura de parede aumentada em uma área específica ou para encher uma seção de molde de volume mais alto. No exemplo de um tubo, as equações de controle são desenvolvidas para o tempo de retardo de sinalização, a aceleração de sino, a desaceleração de batoque, e o tempo de verificação de batoque. Em outra modalidade, pode existir mais do que uma equação de controle para a aceleração de sino e desaceleração de batoque, consistente com a Figura 8.

[0049] Em um exemplo do processo acima, 100 tubos (classe 52,

20,3 cm (8 polegadas) de diâmetro) foram fundidos de lotes de ferro fundido de fluidez variável em uma única máquina de fundição. A temperatura de resfriamento “liquidus”, temperatura de vazamento, e parâmetros de processo para cada tubo foram registrados, assim como a espessura de parede de cada tubo em localizações diametralmente opostas em intervalos de 30,4 cm (um pé) pelo comprimento do tubo. As fluidezes para cada tubo foram calculadas e registradas com base na Equação (5) e a temperatura de resfriamento “liquidus” e temperatura de vazamento. Um subconjunto dos dez tubo que têm a espessura de

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22/27 parede mais uniforme foi selecionado. Uma análise de regressão foi executada nos dados coletados sobre estes tubos. As seguintes equações de controle para tempo de retardo de sinalização, a aceleração de sino, a desaceleração de batoque, e o tempo de verificação de batoque foram desenvolvidas, as quais estão mostradas nas Figuras 5A-D:

[0050] Tempo de retardo de sinalização = -0,129(Fluidez) + 4,2654

R² = 0,9837 [0051] Aceleração de sino = 0,3814(Fluidez) + 12,34 R² =

0,9952 [0052] Desaceleração de batoque=0,058(Fluidez)² - 0,6828 (Fluidez) + 1,5036R² = 0,9993 [0053] Tempo de verificação de batoque= 0,0082(Fluidez)² - 0,3994 (Fluidez) + 5,1153 R² = 0,9831 [0054] onde R² é o fator de correlação que indica quão proximamente a equação correlaciona com os dados. Deve ser compreendido que as equações de controle mostradas nas Figuras 5AD são ilustrativas somente, para um único diâmetro e classe de tubo em uma máquina de fundição individual.

[0055] Juntas, as equações de controle proveem uma função de transferência relativa ao movimento de máquina de fundição para o perfil de fornecimento de metal fundido, como determinado pela fluidez calculada para cada vazamento, parta fundir o objeto que especificações predeterminadas. As equações de controle são de preferência carregadas no computador 55 para o controle do PLC 50, o qual por sua vez controla o movimento do sistema de transporte 10 em relação ao molde 20 de acordo com a função de transferência.

[0056] Com as equações de controle carregadas no computador 55, o processo para fundir de um objeto de acordo com uma modalidade da presente invenção está mostrado na Figura 6. Um contentor, tal como

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23/27 uma panela de tratamento ou panela de máquina 25 está cheio com metal fundido. Tipicamente, um lote de ferro fundido da panela de tratamento contém metal fundido suficiente para fundir múltiplos objetos. Como descrito em outro lugar nesta descrição, cada lote de metal fundido pode variar em composição, especialmente onde originado de escória ou materiais reciclados. Na etapa 605, a temperatura de resfriamento “liquidus” do metal fundido é medida, de preferência transferindo uma amostra do metal do contentor (panela de tratamento ou panela de máquina 25) para dentro do copo 65 o que permite o computador 55 capturar a temperatura de resfriamento “liquidus” real do metal fundido que será utilizado na fundição. A seguir, como mostrado na etapa 610, o metal fundido é vazado dentro da calha 30 para fornecer o ferro fundido para o molde rotativo 20. Conforme o metal é vazado, a temperatura de vazamento é medida na etapa 615 utilizando o pirômetro 70 ou outro instrumento adequado, de preferência em comunicação com o computador 55. Com a temperatura de resfriamento “liquidus” e de vazamento tendo sido medidas, a fluidez do ferro fundido é calculada na etapa 620. De preferência, a temperaturas de resfriamento “liquidus” e de vazamento foram capturadas pelo computador 55, o que automaticamente e rapidamente calcula a fluidez. Em uma modalidade preferida utilizando um Heraeus Electro-Nite QuiKCup QC 4010, a fluidez é calculada de acordo com equação (5).

[0057] Utilizando as equações de controle e a fluidez calculada, o movimento apropriado da máquina de fundição pode ser determinado, de preferência com o computador 55, e os controles de máquina de fundição (o PLC 50) podem ser programados dinamicamente, na etapa 625, antes do metal fundido sair do bico da calha. Assim, os controles de máquina de fundição o consequente movimento são ajustados em tempo real para compensar por qualquer mudança em fluidez do esfriamento, no entanto ligeiro, do metal fundido de um vazamento para

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24/27 o seguinte, ou da mudança em composição do metal fundido na panela de máquina 25, de um lote para o seguinte.

[0058] A seguir na etapa 630, o objeto é fundido movendo o molde em relação à calha para dispor o metal fundido dentro do molde, onde o movimento é controlado com base na fluidez calculada para fornecer um volume de metal fundido para o molde para fundir o objeto de acordo com as especificações predeterminadas. Em uma modalidade preferida, este movimento é executado com o sistema de acionamento 40 controlado pelo computador 55 e PLC 50, programado dinamicamente como descrito de acordo com a função de transferência que relaciona a fluidez com os requisitos volumétricos do objeto que está sendo fundido, para as suas especificações predeterminadas, e para a máquina de fundição específica que está sendo utilizada. A posição e o movimento da máquina de fundição são controlados para coincidir com o perfil de fornecimento de metal para o volume requerido de metal fundido para cada porção do molde. Tipicamente, este fornecimento é executado de acordo com as equações de controle que incluem o tempo de retardo inicial, a fase aceleração, a fase desaceleração, e o tempo de retardo final, acima descritos. Após o tempo de retardo final ter decorrido, o molde rotativo é permitido diminuir a rotação, como mostrado na etapa 635, o objeto fundido é permitido esfriar, e o objeto é removido do molde para um processamento adicional e acabamento conforme necessário.

[0059] Onde múltiplos objetos podem ser fundidos do volume de metal fundido contido por um contentor tal como uma panela de tratamento ou pela panela de máquina 25, a temperatura de resfriamento “liquidus” pode ser medida somente uma vez para a fundição de todos os objetos daquele lote de metal fundido. A temperatura de vazamento, no entanto, deve ser medida para cada fundição, já que o metal fundido dentro da panela de máquina 25 esfria ao longo do tempo e a temperatura de vazamento portanto tipicamente

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25/27 diminui. Como um resultado, a fluidez do metal fundido pode mudar para cada objeto fundido do mesmo lote de lote de ferro fundido. Como a composição do metal fundido pode variar de lote para lote, a temperatura de resfriamento “liquidus” deve ser medida para cada lote. [0060] Conforme os objetos são fundidos em um ambiente de produção, os parâmetros de processo relevantes, especificações de objeto, e fluidezes podem ser registrados para cada fundição. Análises de regressão adicionais podem ser executadas sobre este conjunto de dados crescente para adicionalmente refinar as equações de controle e função e transferir a função para cada classe de objeto e máquina de fundição.

[0061] O processo acima pode ser utilizado para centrifugamente fundir um tubo de ferro. Em uma modalidade, o tubo tem um sino, um batoque, e um barril entre o sino e o batoque, com o molde 20 tendo seções correspondentes. As especificações do tubo podem incluir uma seção transversal redonda que tem um barril de diâmetro constante com uma espessura de parede que é uniforme dentro de tolerâncias predefinidas. Em outras modalidades, o tubo pode ser hexagonal ou outra forma, ter um diâmetro ou dimensão de seção transversal não uniforme ou afinado e ter uma espessura de parede uniforme ou não uniforme, conforme a aplicação específica pode requerer. Por exemplo, pode ser desejado ter paredes mais espessas em uma base mais larga de um poste de empresa pública de ferro fundido hexagonal, que afina para uma menor seção transversal na direção de seu topo ou extremidade de ponta. Em qualquer modalidade, as equações de controle podem ser desenvolvidas para o objeto de especificações desejadas, como aqui descrito.

[0062] Retornando para a modalidade de um tubo de diâmetro constante que tem um sino, batoque, e barril com espessura de parede uniforme, pelo menos uma equação de controle para cada tempo de

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26/27 retardo de sinalização, a aceleração de sino, a desaceleração de batoque, e o tempo de verificação de batoque são carregados no computador 55. A temperatura de resfriamento “liquidus” de um lote de ferro fundido a ser utilizado na fundição é medida, de preferência pelo copo 65 o qual provê um sinal indicativo do perfil de esfriamento de temperatura do ferro para o computador 55. O ferro fundido é vazado da panela de máquina 25 para dentro calha 30, e a temperatura de vazamento é medida, de preferência por um pirômetro 70 em comunicação com o computador 55. O computador 55 calcula a fluidez com base nas temperaturas de resfriamento “liquidus” e de vazamento medidas, computa o resultado das equações de controle, e provê os comandos correspondentes para o PLC 50. O PLC 50 então move a calha 30 em relação ao molde rotativo 20 de acordo com as equações de controle acima e a fluidez calculada para fundir um tubo com as especificações desejadas.

[0063] Foi descoberto que as modalidades do aparelho e métodos da presente invenção produzem um tubo com uma espessura de parede de maior uniformidade, e com tolerâncias mais apertadas, do que os métodos da técnica anterior. Figura 7A ilustra a espessura de parede de um tubo de 608 cm (vinte pés) fundido de acordo com uma modalidade da presente invenção. A Figura 7B ilustra a espessura de parede de um tubo de 608 cm (vinte pés) das mesmas especificações, fundido na mesma máquina de fundição, de acordo com os métodos da técnica anterior. Medições de espessura de parede foram feitas em localizações diametralmente oposta em intervalos de 30,4 cm (um pé) ao longo do comprimento de cada tubo. As figuras registram as espessuras de parede em cada lado do tubo como linhas separadas. Como pode prontamente ser visto, a espessura de parede do tubo na Figura 7A, fundido de acordo com uma modalidade da presente invenção, é muito mais uniforme sobre o seu comprimento e circunferência do que o tubo

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27/27 mostrado na Figura 7B fundido de acordo com os métodos da técnica anterior.

[0064] A precisão e controle aumentados gerados por modalidades da presente invenção permitem que um tubo seja feito com paredes mais finas do que era anteriormente possível. Isto economiza um custo de material significativo em metal fundido e diminui o peso do produto acabado. Além disso, com um tubo de parede mais espessa, uma conformidade com especificações e padrões é assegurada, e menos material é desperdiçado fazendo as paredes de tubo mais espessas do que requerido para uma dada classe. Após a fundição, o tubo de ferro é transportado para um forno de recozimento, onde o tubo é recozido em alta temperatura. Como o tubo fundido de acordo com modalidades da presente invenção proximamente aderem à especificação e utilizam menos material do que as técnicas anteriores, existe menos ferro para recozer, economizando custos de energia ao longo do tempo.

[0065] Apesar da presente invenção ter sido descrita e mostrada com referência a certas suas modalidades preferidas, outras modalidades são possíveis. A descrição acima é portanto considerada em todos os aspectos ser ilustrativa e não restritiva. Portanto, a presente invenção deve ser definida com referência às reivindicações e seus equivalentes, e o espírito e escopo das reivindicações não devem ser limitados à descrição das modalidades aqui contidas.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Método para fundir centrifugamente um objeto de um recipiente de metal fundido, o metal fundido tendo uma temperatura de resfriamento “liquidus” e, quando vazado, uma temperatura de vazamento, caracterizado pelo fato de que compreende:

medir a temperatura de resfriamento “liquidus” do metal fundido dentro do recipiente;

vazar o metal fundido para dentro de uma calha (30) para fornecer o metal fundido para um molde rotativo (20);

medir a temperatura de vazamento do metal fundido vazado dentro da calha (30);

calcular a fluidez do metal fundido com base na temperatura de resfriamento “liquidus” medida e na temperatura de vazamento medida;

mover o molde em relação à calha (30) para dispor o metal fundido dentro do molde, em que o movimento é controlado com base na fluidez calculada para fornecer um volume de metal fundido para o molde para fundir o objeto de acordo com especificações predeterminadas.
2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o movimento é controlado de acordo com uma função de transferência que relaciona a fluidez com requisitos volumétricos para um objeto das especificações predeterminadas no molde.
3. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a função de transferência é empiricamente derivada.
4. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 e 3, caracterizado pelo fato de que a etapa de vazamento compreende um período de tempo predeterminado, e em que a função de transferência compreende uma pluralidade de equações, cada equação correspondendo a um segmento identificado do período de

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2/7 tempo.
5. Método, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que as equações são selecionadas do grupo que consiste em:

(a) uma primeira equação de retardo que corresponde ao segmento de tempo de quando o metal fundido deixa a extremidade da calha (30) até que um volume predeterminado de metal fundido seja disposto dentro do molde;

(b) uma primeira equação de aceleração que corresponde a um segmento de tempo no qual a taxa de fluxo do metal fundido dentro da calha (30) aumenta após o volume predeterminado de metal fundido atingir o molde; e (c) uma primeira equação de desaceleração que corresponde a um segmento de tempo no qual a taxa de fluxo do metal fundido dentro da calha (30) diminui após o recipiente parar de vazar o metal fundido dentro da calha (30).
6. Método, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a função de transferência ainda compreende pelo menos uma de:

(a) uma segunda equação de aceleração que corresponde a um segmento de tempo no qual a taxa de fluxo do metal fundido dentro da calha (30) aumenta menos do que durante o segmento de tempo que corresponde à dita primeira equação de aceleração;

(b) uma segunda equação de desaceleração que corresponde a um segmento de tempo no qual a taxa de fluxo do metal fundido dentro da calha (30) diminui adicionalmente em relação ao segmento de tempo que corresponde à dita primeira equação de desaceleração; ou (c) uma segunda equação de retardo que corresponde a um segmento de tempo do final do período de tempo até que o metal

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3/7 fundido pare de ser disposto dentro do molde da calha (30).
7. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que o molde tem uma pluralidade de seções, cada seção tendo um requisito volumétrico, um segmento identificado do período de tempo corresponde a cada seção.
8. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que múltiplas cargas de recipiente de metal fundido são fundidas em objetos, cada carga de recipiente de metal fundido tendo uma composição química, em que a composição química do metal fundido é variável de uma primeira carga de recipiente para uma segunda carga de recipiente.
9. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações

1 a 8, caracterizado pelo fato de que a panela de tratamento contém um volume suficiente de metal fundido para fundir múltiplos objetos, e um primeiro volume do metal fundido para fundir um único objeto é transferido para o recipiente, e a temperatura de vazamento do ferro fundido dentro do recipiente é medida cada vez que o tempo metal fundido é vazado para fundir cada dito objeto.
10. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que a temperatura de resfriamento “liquidus” da panela de tratamento do ferro fundido é medida somente uma vez para tal fundição de múltiplos objetos.
11. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que o objeto é um tubo e o metal é uma liga de ferro.
12. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de que o molde compreende uma pluralidade de seções, as porções compreendendo um sino, um batoque, e um barril entre o sino e o batoque.
13. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações

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1 a 12, caracterizado pelo fato de que o movimento é controlado de acordo com uma função de transferência que relaciona a fluidez com requisitos volumétricos para um tubo que tem um sino, um batoque, e um barril com especificações predeterminadas.
14. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizado pelo fato de que as especificações predeterminadas compreendem a espessura de parede do tubo.
15. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 14, caracterizado pelo fato de que as especificações predeterminadas compreendem a espessura de parede do tubo em intervalos predeterminados ao longo do comprimento do tubo.
16. Método, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que a espessura de parede nos intervalos predeterminados é selecionada do grupo que consiste em: espessura constante dentro de uma tolerância definida; espessura variável dentro de uma tolerância definida.
17. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações

1 a 16, caracterizado pelo fato de que as especificações predeterminadas compreendem um tubo que tem uma seção transversal que muda em dimensão através de pelo menos uma porção do comprimento do tubo.
18. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações

2 a 17, caracterizado pelo fato de que a função de transferência compreende uma pluralidade de equações, pelo menos uma equação correspondendo a cada seção do molde.
19. Método, de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que as equações compreendem:

(a) uma equação de tempo de retardo de sinalização;

(b) uma equação de aceleração de sino; e (c) uma equação de desaceleração de batoque.

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20. Método, de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que ainda compreende pelo menos uma de:

(a) uma segunda equação de aceleração de sino;

(b) uma segunda equação desaceleração de batoque; ou (c) uma equação de verificação de batoque.
21. Aparelho para fundir centrifugamente um objeto de metal fundido, o metal fundido tendo uma temperatura de resfriamento “liquidus” e, quando vazado, uma temperatura de vazamento, caracterizado pelo fato de que compreende:

um molde rotativo (20);

uma calha (30) para receber o metal fundido vazado de um recipiente e que fornece metal fundido para dentro do molde;

um sistema de acionamento (40) para mover a calha (30) ou molde em relação ao outro;

um controlador (50) para controlar o sistema de acionamento (40);

um computador (55) para programar o controlador (50) para controlar o sistema de acionamento (40) para prover um movimento prescrito do molde e da calha (30) um em relação ao outro;

um primeiro sensor de temperatura para medir a temperatura de resfriamento “liquidus” do metal fundido; e um segundo sensor de temperatura para medir a temperatura de vazamento do metal fundido;

em que o computador (55) computa a fluidez do metal fundido da temperatura de resfriamento “liquidus” medida e da temperatura de vazamento medida, o computador (55) programado com uma função de transferência que relaciona a fluidez com requisitos volumétricos de metal fundido para fundir um objeto de especificações predeterminadas do molde e que corresponde ao movimento relativo da

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6/7 calha (30) e do molde, e o computador (55) programando o controlador (50) para controlar o sistema de acionamento (40) para fazer com que o movimento relativo disponha o metal fundido dentro do molde de acordo com os requisitos volumétricos.
22. Aparelho, de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato de que o sistema de acionamento (40) compreende atuadores para mover o molde ou a calha (30) para trás e para frente dentro de uma faixa de movimento fixa.
23. Aparelho, de acordo com a reivindicação 22, caracterizado pelo fato de que os atuadores compreendem uma hidráulica, motores elétricos, uma conexão de acionamento de correia ou corrente a um motor.
24. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 21-23, caracterizado pelo fato de que tanto a calha (30) quanto o molde são movidos um em relação ao outro.
25. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 21 a 24, caracterizado pelo fato de que o primeiro sensor de temperatura é um termopar.
26. Aparelho, de acordo com a reivindicação 25, caracterizado pelo fato de que o termopar compreende um copo descartável.
27. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 21 a 26, caracterizado pelo fato de que o segundo sensor de temperatura é um pirômetro infravermelho de cor dupla.
28. Aparelho, de acordo com a reivindicação 27, caracterizado pelo fato de que o pirômetro infravermelho de cor dupla está em comunicação com o computador (55).
29. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 21 a 28, caracterizado pelo fato de que o primeiro sensor de temperatura é um termopar que compreende um copo

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7/7 descartável, e o primeiro sensor de temperatura está em comunicação com o computador (55).
30. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 21 a 29, caracterizado pelo fato de que o controlador (50) é um controlador (50) lógico programável que recebe comandos do computador (55).
31. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 21 a 30, caracterizado pelo fato de que a calha (30) está inclinada para baixo na direção do molde e se estende axialmente para o interior do molde.
32. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 21 a 31, caracterizado pelo fato de que o recipiente é uma panela de máquina.