BR122019024065B1 - sistema para reduzir a macrossegregação em metais fundidos e método para reduzir a macrossegregação em metais fundidos - Google Patents

Abstract

Trata-se de técnicas para reduzir a macrossegregação em metais fundidos. As técnicas incluem fornecer um bocal edutor que tem capacidade para aumentar a mistura na região de fluido de um lingote que é fundido. As técnicas também incluem fornecer um dispositivo de controle de fluxo de não contato para misturar e/ou aplicar pressão no metal derretido que está sendo introduzido na cavidade de molde. O dispositivo de controle de fluxo de não contato pode ser um ímã permanente ou com base em um eletroímã. As técnicas podem incluir adicionalmente resfriamento e mistura ativos do metal derretido antes de introduzir o metal derretido na cavidade de molde.

Description

CAMPO DA TÉCNICA

[0001] A presente revelação refere-se, em geral, a fusão de metal e, mais especificamente, a controlar a entrega de metal derretido a uma cavidade de molde.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[0002] No processo de fusão de metal, o metal derretido é passado para uma cavidade de molde. Para alguns tipos de fundição, cavidades de molde com fundos falsos ou que se movem são usados. Conforme o metal derretido entra na cavidade de molde, geralmente, a partir do topo, o fundo falso abaixa em uma taxa relacionada à taxa de fluxo do metal derretido. O metal derretido que se solidificou próximo aos lados pode ser usado para reter o líquido e o metal parcialmente líquido no reservatório derretido. O metal pode estar 99,9% sólido (por exemplo, completamente sólido), 100% líquido e em qualquer ponto entre os mesmos. O reservatório derretido pode ter um formato em V, um formato em U ou um formato em W devido à espessura crescente das regiões sólidas conforme o metal derretido resfria. A interface entre o metal sólido e líquido é denominada, algumas vezes, como a interface de solidificação.

[0003] Conforme o metal derretido no reservatório derretido se torna entre aproximadamente 0% sólido a aproximadamente 5% sólido, a nucleação pode ocorrer e cristais pequenos do metal podem se formar. Esses cristais pequenos (por exemplo, tamanho de nanômetro) começam a se formar como núcleos, os quais continuam a crescer em direções preferenciais para formar dendritos conforme o metal derretido resfria. Conforme o metal derretido resfria para o ponto de coerência de dendrito (por exemplo, 632 °C em alumínio 5182 usado para extremidades de lata de bebidas), os dendritos começam a se aderir. Dependendo da temperatura e dos sólidos em por cento do metal derretido, os cristais podem incluir ou reter partículas diferentes (por exemplo, intermetálicos ou bolhas de hidrogênio), tais como partículas de FeAl6, Mg2Si, FeAl3, Al8Mg5 e H2 bruto, em determinadas ligas de alumínio.

[0004] Adicionalmente, quando cristais próximos à borda do reservatório derretido se contraem durante resfriamento, composições ou partículas líquidas ainda a se solidificarem podem ser rejeitadas ou extraídas dos cristais (por exemplo, para fora dentre os dendritos dos cristais) e podem se acumular no reservatório derretido, o que resulta em um equilíbrio não uniforme de partículas ou de elementos de liga menos solúveis dentro do lingote. Essas partículas podem se mover independentemente da interface de solidificação, e ter uma variedade de densidades e respostas flutuantes, o que resulta em uma configuração preferencial dentro do lingote de solidificação. Adicionalmente, pode haver regiões de estagnação dentro do reservatório.

[0005] A distribuição não homogênea de elementos de liga na escala de comprimento de um grão é conhecida como microssegregação. Por outro lado, a macrossegregação é a não homogeneidade química por uma escala de comprimento maior que de um grão (ou diversos grãos), tal como até a escala de comprimento de metros.

[0006] A macrossegregação pode resultar em propriedades de material ruins, as quais podem ser particularmente indesejáveis para determinados usos, tais como quadros de espaço aéreo. Diferente da microssegregação, a macrossegregação não pode ser consertada através de homogeneização. Embora alguns intermetálicos de macrossegregação possam ser quebrados durante enrolamento (por exemplo, FeAl6, FeAlSi), alguns intermetálicos têm formatos que são resistentes a serem quebrados durante enrolamento (por exemplo, FeAl3).

[0007] Embora a adição de metal líquido novo e quente no reservatório de metal crie alguma mistura, uma mistura adicional pode ser desejada. Algumas abordagens de mistura atuais no domínio público não funcionam bem, uma vez que as mesmas aumentam a geração de óxidos.

[0008] Além disso, uma mistura bem-sucedida de alumínio inclui desafios não presentes em outros metais. A mistura de contato de alumínio pode resultar na formação de óxidos de enfraquecimento de estrutura e inclusões que resultam em um produto fundido indesejável. A mistura de não contato de alumínio pode ser difícil devido às características de condutividade térmica, magnética e elétrica do alumínio.

[0009] Em algumas técnicas de fusão, o metal derretido flui para uma bolsa de distribuição próxima ao topo da cavidade de molde, a qual direciona o metal derretido ao longo da superfície superior do reservatório derretido. O uso de uma bolsa de distribuição irá resultar em estratificação de temperatura no reservatório derretido, assim como na deposição de grãos no centro do lingote, em que a velocidade de fluxo e a energia potencial são as menores.

[00010] Algumas abordagens para resolver a segregação de liga no processo de fusão de metal podem resultar em lingotes muito delgados, o que fornece menos fusão metálica por lingote devido a limitações no comprimento de lingote, lingotes contaminados devido a barreiras e barragens mecânicas e flutuações indesejadas na velocidade de fusão. Tentativas em aumentar a eficiência de mistura são feitas normalmente aumentando-se a velocidade de fusão, aumentando, desse modo, a taxa de fluxo de massa. Entretanto, fazer isso pode levar a fissuras quentes, desgastes quentes, vazamentos e outros problemas. Também pode ser desejável atenuar a macrossegregação de liga.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[00011] O relatório descritivo faz referência às Figuras anexas a seguir, nas quais o uso de numerais de referência semelhantes em Figuras diferentes é destinado a ilustrar componentes semelhantes ou análogos.

[00012] A Figura 1 é uma vista em corte transversal parcial de um sistema de fusão de metal de acordo com determinados aspectos da presente revelação.

[00013] A Figura 2 é uma representação em corte transversal de uma montagem de bocal edutor de acordo com determinados aspectos da presente revelação.

[00014] A Figura 3 é uma vista em perspectiva de projeção de um dispositivo de controle de fluxo com ímã permanente de acordo com determinados aspectos da presente revelação.

[00015] A Figura 4 é uma vista em corte transversal em perspectiva de um dispositivo de controle de fluxo de parafuso acionado por eletroímã de acordo com determinados aspectos da presente revelação.

[00016] A Figura 5 é uma vista lateral em corte transversal de um dispositivo de controle de fluxo de parafuso acionado por eletroímã de acordo com determinados aspectos da presente revelação.

[00017] A Figura 6 é uma vista superior de um dispositivo de controle de fluxo de parafuso acionado por eletroímã de acordo com determinados aspectos da presente revelação.

[00018] A Figura 7 é uma vista em perspectiva de um dispositivo de controle de fluxo por indução linear de eletroímã de acordo com determinados aspectos da presente revelação.

[00019] A Figura 8 é uma vista frontal de um dispositivo de controle de fluxo por indução helicoidal eletromagnética de acordo com determinados aspectos da presente revelação.

[00020] A Figura 9 é uma vista superior de um dispositivo de controle de fluxo de passo variável de ímã permanente de acordo com determinados aspectos da presente revelação.

[00021] A Figura 10 é uma vista lateral do dispositivo de controle de fluxo de passo variável de ímã permanente da Figura 9 em uma orientação de apenas rotação de acordo com determinados aspectos da presente revelação.

[00022] A Figura 11 é uma vista lateral do dispositivo de controle de fluxo de passo variável de ímã permanente da Figura 9 em uma orientação de pressão a jusante de acordo com determinados aspectos da presente revelação.

[00023] A Figura 12 é uma vista lateral em corte transversal de um dispositivo de controle de fluxo de tubo de queda centrípeta de acordo com determinados aspectos da presente revelação.

[00024] A Figura 13 é uma vista lateral em corte transversal de um dispositivo de controle de fluxo de condução de corrente contínua de acordo com determinados aspectos da presente revelação.

[00025] A Figura 14 é uma vista lateral em corte transversal de um tubo de alimentação de múltiplas câmaras de acordo com determinados aspectos da presente revelação.

[00026] A Figura 15 é uma vista inferior do tubo de alimentação de múltiplas câmaras da Figura 14 de acordo com determinados aspectos da presente revelação.

[00027] A Figura 16 é uma vista lateral em corte transversal de um dispositivo de controle de fluxo ressoador de Helmholtz de acordo com determinados aspectos da presente revelação.

[00028] A Figura 17 é uma vista lateral em corte transversal de um tubo de alimentação de fusão semissólido de acordo com determinados aspectos da presente revelação.

[00029] A Figura 18 é uma vista em corte transversal frontal de um tubo de alimentação de placa que tem múltiplos bocais de saída de acordo com determinados aspectos da presente revelação.

[00030] A Figura 19 é uma vista inferior do tubo de alimentação de placa da Figura 18 de acordo com determinados aspectos da presente revelação.

[00031] A Figura 20 é uma vista superior do tubo de alimentação de placa da Figura 18 de acordo com determinados aspectos da presente revelação.

[00032] A Figura 21 é uma vista em elevação lateral do tubo de alimentação de placa da Figura 18 que mostra uma fixação edutora de acordo com determinados aspectos da presente revelação.

[00033] A Figura 22 é uma vista em corte transversal lateral do tubo de alimentação de placa da Figura 18 que mostra um bocal edutor de acordo com determinados aspectos da presente revelação.

[00034] A Figura 23 é uma vista em corte transversal aproximada do tubo de alimentação da Figura 22 de acordo com determinados aspectos da presente revelação.

[00035] A Figura 24 é uma vista em corte transversal parcial de um sistema de fusão de metal com o uso do tubo de alimentação da Figura 18 de acordo com determinados aspectos da presente revelação.

[00036] A Figura 25 é uma vista em corte transversal de um sistema de fusão de metal para fundir tarugos de acordo com determinados aspectos da presente revelação.

[00037] A Figura 26 é uma vista em perspectiva de uma porção do dedal da Figura 25, de acordo com determinados aspectos da presente revelação.

[00038] A Figura 27 é uma vista em corte transversal em perspectiva de uma porção de um dedal com uma passagem angulada de acordo com determinados aspectos da presente modalidade.

[00039] A Figura 28 é uma vista em corte transversal em perspectiva de uma porção de um dedal com uma passagem que é alongada, ou curvada, de acordo com determinados aspectos da presente modalidade.

[00040] A Figura 29 é uma vista em corte transversal em perspectiva de uma porção de um dedal com uma passagem rosqueada de acordo com determinados aspectos da presente modalidade.

[00041] A Figura 30 é uma vista em corte transversal em perspectiva de uma porção de um dedal que tem um bocal edutor de acordo com determinados aspectos da presente modalidade.

[00042] As Figuras 31 a 35 são imagens micrográficas que mostram o espaçamento de braço de dendrito de porções sequencialmente mais rasas, do centro até a superfície, de uma seção de um lingote de amostra fundido sem o uso das técnicas descritas no presente documento.

[00043] As Figuras 36 a 40 são imagens micrográficas, tomadas em locais que correspondem aos locais das Figuras 31 a 35, que mostram o espaçamento de braço de dendrito de porções sequencialmente mais rasas, do centro até a superfície, de uma seção de um lingote de amostra fundido com o uso das técnicas descritas no presente documento de acordo com determinados aspectos da presente revelação.

[00044] As Figuras 41 a 45 são imagens micrográficas, tomadas em locais que correspondem aos locais das Figuras 31 a 35, que mostram tamanhos de grão de porções sequencialmente mais rasas, do centro até a superfície, de uma seção de um lingote de amostra fundido sem o uso das técnicas descritas no presente documento.

[00045] As Figuras 46 a 50 são imagens micrográficas, tomadas em locais que correspondem aos locais das Figuras 31 a 35, que mostram tamanhos de grão de porções sequencialmente mais rasas, do centro até a superfície, de uma seção de um lingote de amostra fundido com o uso das técnicas descritas no presente documento de acordo com determinados aspectos da presente revelação.

[00046] A Figura 51 é um gráfico que representa o tamanho de grão para uma Amostra Normal’ de acordo com determinados aspectos da presente revelação.

[00047] A Figura 52 é um gráfico que representa tamanho de grão para uma Amostra Aprimorada’ de acordo com determinados aspectos da presente revelação.

[00048] A Figura 53 é um gráfico que representa o desvio de macrossegregação para a Amostra Normal da Figura 51 de acordo com determinados aspectos da presente revelação.

[00049] A Figura 54 é um gráfico que representa o desvio de macrossegregação para a Amostra Aprimorada’ da Figura 52 de acordo com determinados aspectos da presente revelação.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[00050] Determinados aspectos e recursos da presente revelação se referem a técnicas para reduzir macrossegregação em metais fundidos. As técnicas incluem fornecer um bocal edutor que tem capacidade para aumentar a mistura na região de fluido de um lingote que é fundido. As técnicas também incluem fornecer um dispositivo de controle de fluxo de não contato para misturar e/ou aplicar pressão no metal derretido que está sendo introduzido na cavidade de molde. O dispositivo de controle de fluxo de não contato pode ser um ímã permanente ou com base em um eletroímã. As técnicas podem incluir adicionalmente resfriamento e mistura ativos do metal derretido antes de introduzir o metal derretido na cavidade de molde.

[00051] Durante um processo de fundição, o metal derretido pode entrar em uma cavidade de molde através de um tubo de alimentação. Um bocal secundário pode ser operacionalmente acoplado ao tubo de alimentação existente de um sistema de fundição ou construído em um novo tubo de alimentação de um novo sistema de fundição. O bocal secundário fornece multiplicação de fluxo e homogeneização da temperatura do reservatório derretido e de gradientes de composição. O bocal secundário aumenta a eficiência de mistura sem aumentar a taxa de fluxo de massa na cavidade de molde. Em outras palavras, o bocal secundário aumenta a eficiência de mistura sem exigir um aumento na taxa com a qual novo metal está sendo introduzido no reservatório derretido (por exemplo, o metal líquido na cavidade de molde ou em outro receptáculo).

[00052] O bocal secundário pode ser conhecido como um bocal edutor. O bocal secundário usa o fluxo do tubo de alimentação para induzir fluxo dentro do reservatório derretido. Um efeito Venturi pode criar uma zona de baixa pressão que atrai metal do reservatório derretido para o bocal secundário e para fora através da saída do bocal secundário. Esse volume de fluxo aumentado pode auxiliar na homogeneização da temperatura do reservatório derretido e dos gradientes de composição, o que resulta em uma macrossegregação reduzida. O bocal edutor não é limitado pela velocidade de fusão em termos de sua taxa de fluxo volumétrica.

[00053] O bocal secundário gera um jato de volume maior de metal derretido do que é normalmente possível sem o bocal secundário. O jato aperfeiçoado impede a sedimentação de grãos ricos em alumínio de fase primária. O jato aperfeiçoado homogeneíza gradientes de temperatura, o que leva a uma solidificação mais uniforme por todo o corte transversal do lingote.

[00054] Um bocal secundário também pode ser usado em aplicações de filtro ou fornalha. O bocal secundário pode ser usado em uma fornalha de fusão primária para fornecer homogeneização térmica misturando-se o metal derretido. O bocal secundário pode ser usado em desgaseificadores para aumentar a mistura de argônio e gás de cloro no metal derretido (por exemplo, alumínio). O bocal secundário pode ser especialmente útil quando uma homogeneização aumentada é desejada e quando o volume de fluxo é tipicamente um fator limitante de operação. O bocal secundário pode possibilitar um lingote mais homogêneo em termos de estrutura de grão e composição química, o que pode possibilitar um produto de maior qualidade e um tempo de processamento a jusante menor. O bocal secundário pode fornecer homogeneização de temperatura ou um soluto dentro do metal derretido.

[00055] O bocal secundário pode ser uma liga de aço de alto teor de cromo. O bocal secundário pode ser produzido a partir de um material cerâmico ou um material refratário ou qualquer outro material adequado para imersão no reservatório derretido.

[00056] Mecanismos para introduzir pressão em metal derretido em um tubo de alimentação também são revelados. Técnicas de fusão operam, em geral, usando-se gravidade para estimular metal derretido através de um tubo de alimentação. O comprimento do tubo de alimentação, com pressão hidrostática, determina o diâmetro do bocal primário no fundo do tubo de alimentação, o que determina o jato e a eficiência de mistura do metal derretido que sai do tubo de alimentação. A eficiência de mistura pode ser aperfeiçoada sem alterar a taxa de fluxo de massa geral do metal derretido fornecendo-se um fluxo mais pressurizado através de um bocal primário que tem um diâmetro menor. A eficiência de mistura também pode ser aperfeiçoada introduzindo-se pressão no metal derretido enquanto no tubo de alimentação. O controle de pressão (por exemplo, positivo ou negativo) aplicado ao metal derretido no tubo de alimentação pode ser usado para controlar a taxa de fluxo do metal no tubo de alimentação. Controlar a taxa de fluxo sem a necessidade de introduzir um pino móvel no tubo de alimentação pode ser muito vantajoso.

[00057] Embora as técnicas descritas no presente documento possam ser usadas com qualquer metal, as técnicas podem ser especialmente úteis com alumínio. Em alguns casos, a combinação de um mecanismo de bombeamento e um bocal edutor pode ser especialmente útil para aumentar a eficiência de mistura em alumínio fundido. Um mecanismo de bombeamento pode ser necessário em alguns casos para fornecer uma pressão adicional suficiente, acima da pressão hidrostática natural do alumínio fundido, de forma que um jato de alumínio fundido que entra no reservatório derretido possa gerar fluxos primários e/ou secundários suficientes dentro do reservatório derretido. Tal pressão hidrostática pode não estar presente em outros metais, tais como aço. Os fluxos primários são os fluxos induzidos pelo próprio metal novo que entra no reservatório. Os fluxos secundários (ou fluxos simpáticos) são os fluxos induzidos pelos fluxos primários. Por exemplo, os fluxos primários dentro da porção superior (por exemplo, metade superior) do reservatório derretido podem induzir fluxos secundários na porção inferior (por exemplo, metade inferior) ou em outras partes da porção superior do reservatório.

[00058] Um exemplo de um mecanismo para introduzir pressão no metal derretido em um tubo de alimentação é um dispositivo de controle de fluxo com ímã permanente que inclui ímãs permanentes colocados em rotores nos lados de um tubo de alimentação. Conforme os rotores giram, os ímãs permanentes rotatórios induzem ondas de pressão no metal derretido na calha de alimentação. O tubo de alimentação pode ser conformado para aumentar a eficiência dos ímãs giratórios. O tubo de alimentação pode ser alongado para um corte transversal delgado próximo aos rotores para permitir que os rotores sejam colocados em maior proximidade uns aos outros, enquanto tem a mesma área em corte transversal geral que o restante do tubo de alimentação. Os ímãs podem ser girados em uma direção para acelerar a velocidade de fluxo ou girados em uma direção oposta para desacelerar a velocidade de fluxo.

[00059] Outro exemplo de um mecanismo para introduzir pressão no metal derretido em um tubo de alimentação é um dispositivo de controle de fluxo de parafuso acionado por eletroímã que inclui eletroímãs colocados ao redor de um tubo de alimentação encaixado com um parafuso helicoidal. O parafuso helicoidal pode ser permanentemente incorporado no tubo de alimentação ou colocado de modo removível no tubo de alimentação. O parafuso helicoidal é fixo de forma que o mesmo não gire. Bobinas eletromagnéticas são colocadas ao redor do tubo de alimentação e alimentadas para induzir campos magnéticos no metal derretido, o que faz com que o metal derretido gire dentro do tubo de alimentação. A ação de giro faz com que o metal derretido impacte os planos inclinados do parafuso helicoidal. Girar o metal derretido em uma primeira direção pode forçar o metal derretido em direção ao fundo do tubo de alimentação, o que aumenta a taxa de fluxo geral do metal derretido dentro do tubo de alimentação. Girar o metal derretido em uma direção reversa ou oposta pode forçar o metal derretido para cima no tubo de alimentação, o que diminui a taxa de fluxo geral do metal derretido dentro do tubo de alimentação. As bobinas eletromagnéticas podem ser bobinas de um estator trifásico. Outras fontes eletromagnéticas podem ser usadas. Como exemplo não limitante, ímãs permanentes podem ser usados em vez de eletroímãs para induzir o movimento rotatório do metal derretido.

[00060] Outro exemplo de um mecanismo para introduzir pressão no metal derretido em um tubo de alimentação é um dispositivo de controle de fluxo de indução linear eletromagnética que inclui um motor de indução linear posicionado ao redor de um tubo de alimentação. O motor de indução linear pode ser um motor de indução linear trifásico. A ativação das bobinas do motor de indução linear pode pressurizar o metal derretido para se mover para cima ou para baixo no tubo de alimentação. O controle de fluxo pode ser alcançado variando-se o campo magnético e a frequência.

[00061] Outro exemplo de um mecanismo para introduzir pressão no metal derretido em um tubo de alimentação é um dispositivo de controle de fluxo por indução helicoidal eletromagnética que inclui bobinas eletromagnéticas que cercam um tubo de alimentação para gerar campos eletromagnéticos dentro do metal derretido do tubo de alimentação. Os campos eletromagnéticos podem pressurizar o metal derretido para se mover para cima ou para baixo dentro do tubo de alimentação. As bobinas eletromagnéticas podem ser bobinas de um estator trifásico. Cada bobina pode gerar campos eletromagnéticos em ângulos diferentes, o que resulta em o metal derretido encontrar campos magnéticos de direção variante conforme o metal derretido se move do topo para o fundo do tubo de alimentação. Conforme o metal derretido se move para baixo no tubo de alimentação, o movimento rotatório é induzido no metal derretido, o que fornece uma mistura adicional no tubo de alimentação. Cada bobina pode ser envolvida no mesmo ângulo (por exemplo, passo) ao redor do tubo de alimentação, mas espaçadas. Uma amplitude e uma frequência diferentes podem ser aplicadas a cada bobina, 120° fora de fase umas das outras. Bobinas de passo variável podem ser usadas.

[00062] Outro exemplo de um mecanismo para introduzir pressão no metal derretido em um tubo de alimentação é um dispositivo de controle de fluxo de passo variável de ímã permanente que inclui ímãs permanentes posicionados para girar ao redor de um eixo geométrico de rotação paralelo ao eixo geométrico longitudinal do tubo de alimentação. A rotação dos ímãs gera o movimento rotatório circunferencial do metal derretido. O passo do eixo geométrico de rotação dos ímãs permanentes pode ser ajustado para induzir o movimento do metal derretido para cima ou para baixo dentro do tubo de alimentação. Variar o passo do eixo geométrico de rotação dos ímãs giratórios pressuriza o metal derretido. O controle de fluxo é alcançado através de controle do passo e da velocidade de rotação.

[00063] Ainda outro exemplo de um mecanismo para introduzir pressão no metal derretido em um tubo de alimentação é um dispositivo de controle de fluxo de tubo de queda centrípeta que inclui qualquer dispositivo de controle de fluxo que gere movimento circunferencial (por exemplo, um dispositivo de controle de fluxo com base em ímã permanente ou em eletroímã). O tubo de queda centrípeta pode ser um tubo de alimentação que é conformado para restringir a velocidade de fluxo ou aumentar a velocidade de fluxo quando o metal derretido dentro do tubo de alimentação é centripetamente acelerado. Alternativamente, o próprio tubo de queda centrípeta gira para induzir aceleração centrípeta no metal derretido dentro do tubo de alimentação.

[00064] Outro exemplo de um mecanismo para introduzir pressão no metal derretido em um tubo de alimentação é um dispositivo de controle de fluxo de condução de corrente contínua (CC) que inclui um tubo de alimentação que tem eletrodos que se estendem para o interior do tubo de alimentação para entrar em contato com o metal derretido. Os eletrodos podem ser eletrodos de grafite ou quaisquer outros eletrodos de alta temperatura adequados. Uma tensão pode ser aplicada por todos os eletrodos para acionar uma corrente através do metal derretido. Um gerador de campo magnético pode gerar um campo magnético por todo o metal derretido em uma direção perpendicular à direção da corrente que se move através do metal derretido. A interação entre a corrente de movimento e o campo magnético gera força para pressurizar o metal derretido para cima ou para baixo dentro do tubo de alimentação, de acordo com a regra da mão direita (produto cruzado dos campos magnético e elétrico). Em outros casos, a corrente alternada pode ser usada, tal como com campos magnéticos alternados. O controle defluxo pode ser alcançado ajustando-se a intensidade, a direção ou ambas do campo magnético, da corrente ou de ambos. Qualquer formato de tubo de alimentação pode ser usado.

[00065] Um tubo de alimentação de múltiplas câmaras pode ser usado sozinho ou em combinação com um dispositivo de controle de fluxo, tal como um dentre os dispositivos de controle de fluxo descritos no presente documento. O tubo de alimentação de múltiplas câmaras pode ter duas, três, quatro, cinco, seis ou mais câmaras. Cada câmara pode ser individualmente acionada por um dispositivo de controle de fluxo para direcionar mais ou menos fluxo para determinadas áreas do tanque fundido. O tubo de alimentação de múltiplas câmaras pode ser acionado, como um todo, por um único dispositivo de controle de fluxo. O tubo de alimentação de múltiplas câmaras pode ser acionado de forma que suas câmaras liberem metal derretido simultânea ou individualmente (por exemplo, primeiro a partir da primeira câmara e, então, da segunda câmara). O tubo de alimentação de múltiplas câmaras pode fornecer controle de fluxo pulsado para cada câmara, o que faz com que o metal derretido flua com pressão aumentada ou diminuída para fora de cada câmara simultânea ou individualmente.

[00066] Outro exemplo de um mecanismo para introduzir pressão no metal derretido em um tubo de alimentação é um dispositivo de controle de fluxo de Ressonador Helmholtz que inclui girar ímãs permanentes ou eletroímãs para gerar o movimento de campos magnéticos. Os ímãs ou eletroímãs permanentes giratórios podem gerar campos magnéticos oscilantes que geram uma força alternada no metal derretido (por exemplo, forçando-se o metal para cima por meio de uma fonte magnética e para baixo por meio de outra fonte magnética) para criar oscilações. O campo oscilante pode ser imposto no topo de um campo estacionário. As ondas de pressão oscilantes no metal derretido dentro do tubo de alimentação podem se propagar no reservatório derretido. As ondas de pressão oscilantes no metal derretido podem aumentar o refinamento do grão. As ondas de pressão oscilantes podem fazer com que os cristais que se formam quebrem (por exemplo, nas extremidades dos cristais), o que pode fornecer locais de nucleação adicionais. Esses locais de nucleação adicionais podem permitir que menos refinadores de grão sejam usados no metal derretido, o que é benéfico para a composição desejada do lingote fundido. Além disso, os locais de nucleação adicionais podem possibilitar que o lingote seja fundido mais rapidamente e de modo mais confiável, sem tanto risco de fissura quente. Sensores podem ser acoplados a um controlador para detectar campos de pressão dentro do metal derretido. O ressonador Helmholtz pode ser varrido através de uma faixa de frequências até que a frequência mais eficaz (por exemplo, com a interferência mais construtiva) ocorra.

[00067] Um tubo de alimentação de fusão semissólido pode ser usado com um ou mais dentre os diversos dispositivos de controle de fluxo descritos no presente documento. O tubo de alimentação de fusão semissólido inclui um dispositivo de regulagem de temperatura para regular a temperatura do metal que flui através do tubo de alimentação. O dispositivo de regulagem de temperatura pode incluir tubos de resfriamento (por exemplo, tubos de resfriamento preenchidos com água), como um cadinho frio. O dispositivo de regulagem de temperatura pode incluir um aquecedor indutivo ou outro aquecedor. Pelo menos um dispositivo de controle de fluxo pode ser usado para gerar força de cisalhamento constante dentro do metal, o que permite que o metal seja fundido em uma determinada fração de sólido. Com uma determinada quantidade da barreira de nucleação superada, a fusão é possível em velocidades maiores sem alteração de molde. A viscosidade do metal dentro do tubo de alimentação pode diminuir conforme a mesma é cisalhada. A força gerada pelo dispositivo de controle de fluxo (por exemplo, dispositivo de controle de fluxo com ímã eletroímã ou permanente) pode superar o calor latente da fusão. Extraindo-se algum do calor do metal derretido no tubo de alimentação, menos calor precisa ser extraído do metal derretido no molde, o que pode possibilitar uma fusão mais rápida. Conforme o metal sai do tubo de alimentação, o metal pode estar entre aproximadamente 2% e aproximadamente 15% sólido ou, mais particularmente, entre aproximadamente 5% e aproximadamente 10% sólido. Um controlador de laço fechado pode ser usado para controlar a agitação, o aquecimento, o resfriamento ou qualquer combinação dos mesmos. A fração de sólidos pode ser medida por um termistor, um termopar ou por outro dispositivo na saída do tubo de alimentação ou próximo da mesma. O dispositivo de medição de temperatura pode ser medido a partir do exterior ou do interior do tubo de alimentação. A temperatura do metal pode ser usada para estimar a fração de sólidos com base em um diagrama de fase. A fundição, dessa forma, pode aumentar a capacidade de elementos de liga para se difundir dentro de pequenas coleções de cristais. Adicionalmente, a fundição dessa forma pode permitir que cristais que são formados amadureçam por um período de tempo antes de entrar o reservatório derretido. O amadurecimento de cristais solidificantes pode incluir arredondar o formato do cristal de forma que os mesmos sejam empacotados mais aproximadamente.

[00068] Em alguns casos, os bocais e as bombas supracitados podem ser usados em combinação com direcionadores de fluxo. Um direcionador de fluxo pode ser um dispositivo submersível dentro do alumínio derretido e posicionado para direcionar o fluxo de uma forma em particular.

[00069] Em alguns casos, pode ser desejável induzir a formação de intermetálicos de um tamanho em particular (por exemplo, grande o suficiente para induzir a recristalização durante laminagem a quente, mas não grande o suficiente para causar falhas). Por exemplo, em algum alumínio fundido, intermetálicos que têm um tamanho menor que 1 μm em diâmetro equivalente não são substancialmente benéficos; intermetálicos que têm um tamanho maior que cerca de 60 μm em diâmetro equivalente podem ser prejudiciais e grandes o suficiente para potencialmente causar falhas na medição final de um produto de folha laminada após laminagem a frio. Dessa forma, os intermetálicos que têm um tamanho (em diâmetro equivalente) de cerca de 1 a 60 μm, 5 a 60 μm, 10 a 60 μm, 20 a 60 μm, 30 a 60 μm, 40 a 60 μm ou 50 a 60 μm podem ser desejáveis. O fluxo de metal derretido induzido de não contato pode ajudar a distribuir intermetálicos suficientemente de forma que esses intermetálicos semigrandes tenham capacidade para se formar mais facilmente.

[00070] Em alguns casos, pode ser desejável induzir a formação de intermetálicos que são mais fáceis de quebrar durante laminagem a quente. Os intermetálicos que podem ser facilmente quebrados durante laminagem tendem a ocorrer mais normalmente com uma mistura ou agitação aumentada, especialmente nas regiões de estagnação, tais como os canos e o centro e/ou o fundo do reservatório.

[00071] Devido à configuração preferencial dos cristais formados durante a solidificação do metal derretido, uma região de estagnação de cristais pode ocorrer na porção média do reservatório derretido. A acumulação desses cristais na região de estagnação pode causar problemas na formação do lingote. A região de estagnação pode alcançar frações sólidas de até aproximadamente 15% a aproximadamente 20%, embora outros valores fora dessa faixa sejam possíveis. Sem uma mistura aumentada com o uso das técnicas reveladas no presente documento, o metal derretido não flui bem para a região de estagnação e, dessa forma, os cristais que podem se formar na região de estagnação se acumulam e não são misturados por todo o reservatório derretido.

[00072] Adicionalmente, conforme elementos de liga são rejeitados dos cristais que se formam na interface de solidificação, os mesmos podem se acumular em uma região de estagnação baixa. Sem uma mistura aumentada com o uso das técnicas reveladas no presente documento, o metal derretido não flui bem para a região de estagnação baixa e, dessa forma, os cristais e partículas mais pesadas dentro da região de estagnação baixa não se misturam normalmente bem por todo o reservatório derretido.

[00073] Adicionalmente, os cristais de uma região de estagnação superior e uma região de estagnação baixa podem cair em direção e coletar próximo ao fundo do reservatório, o que forma uma protuberância central de metal sólido no fundo da região metálica transicional. Essa protuberância central pode resultar em propriedades indesejadas no metal fundido (por exemplo, uma concentração indesejada de elementos de liga, intermetálicos e/ou uma estrutura de grão indesejavelmente grande). Sem uma mistura aumentada com o uso das técnicas reveladas no presente documento, o metal derretido pode não fluir de modo baixo o suficiente para se mover e misturar esses cristais e essas partículas que se acumularam próximos ao fundo do reservatório.

[00074] A mistura aumentada pode ser usada para aumentar a homogeneidade dentro do reservatório derretido e do lingote resultante, tal como misturando-se cristais e partículas pesadas. A mistura aumentada também pode mover cristais e outras partículas ao redor do reservatório derretido, o que diminui a taxa de solidificação e permite que elementos de liga se difundam por todos os cristais metálicos que se formam. Adicionalmente, a mistura aumentada pode permitir que cristais que se formam amadureçam mais rápido e amadureçam por mais tempo (por exemplo, devido a uma taxa de solidificação diminuída).

[00075] As técnicas descritas no presente documento podem ser usadas para induzir um fluxo simpático por todo um reservatório de metal derretido. Devido ao formato do reservatório de metal derretido e às propriedades do metal derretido, o fluxo primário pode não alcançar toda a profundidade do reservatório derretido em algumas circunstâncias. O fluxo simpático (por exemplo, o fluxo induzido pelo fluxo primário), entretanto, pode ser induzido através de direção apropriada e de força do fluxo primário, e pode alcançar as regiões de estagnação do reservatório derretido (por exemplo, o meio do fundo do reservatório derretido).

[00076] Os lingotes fundidos com as técnicas descritas no presente documento podem ter um tamanho de grão uniforme, um tamanho de grão único, uma distribuição intermetálica ao longo da superfície exterior do lingote, um efeito de macrossegregação não típico no centro do lingote, uma homogeneidade aumentada ou qualquer combinação dos mesmos. Os lingotes fundidos com o uso das técnicas e dos sistemas descritos no presente documento podem ter propriedades benéficas adicionais. Um tamanho de grão mais uniforme e uma homogeneidade aumentada podem reduzir ou eliminar a necessidade de refinadores de grão serem adicionados ao metal derretido. As técnicas descritas no presente documento podem criar uma mistura aumentada sem cavitação e sem geração de óxido aumentada. A mistura aumentada pode resultar em uma interface de líquido e sólido mais delgada dentro do lingote de solidificação. Em um exemplo, durante a fundição de um lingote de alumínio, se a interface de líquido e sólido for aproximadamente 4 milímetros em largura, a mesma pode ser reduzida por até 75% ou mais (para aproximadamente 1 milímetro em largura ou menos) quando indutores de fluxo derretido de não contato são usados para agitar o metal derretido.

[00077] Em alguns casos, o uso das técnicas reveladas no presente documento pode diminuir os tamanhos médios de grão em um produto fundido resultante, e pode induzir um tamanho de grão relativamente uniforme por todo o produto fundido. Por exemplo, um lingote de alumínio fundido com o uso das técnicas reveladas no presente documento pode ter apenas tamanhos de grão em aproximadamente 280 μm, 300 μm, 320 μm, 340 μm, 360 μm, 380 μm, 400 μm, 420 μm, 440 μm, 460 μm, 480 μm, ou 500 μm, 550 μm, 600 μm, 650 μm ou 700 μm ou abaixo dos mesmos. Por exemplo, um lingote de alumínio fundido com o uso das técnicas reveladas no presente documento pode ter um tamanho médio de grão em aproximadamente 280 μm, 300 μm, 320 μm, 340 μm, 360 μm, 380 μm, 400 μm, 420 μm, 440 μm, 460 μm, 480 μm, 500 μm, 550 μm, 600 μm, 650 μm ou 700 μm ou abaixo dos mesmos. Um tamanho de grão relativamente uniforme pode incluir desvios padrões máximos no tamanho de grão em ou abaixo de 200, 175, 150, 125, 100, 90, 80, 70, 60, 50, 40, 30, 20 ou menores. Por exemplo, um produto fundido com o uso das técnicas reveladas no presente documento pode ter um desvio padrão máximo no tamanho de grão em 45 ou abaixo do mesmo.

[00078] Em alguns casos, o uso das técnicas reveladas no presente documento pode diminuir o espaçamento de braço de dendrito (por exemplo, a distância entre ramificações de dendrito adjacentes de dendritos em metal cristalizado) no produto fundido resultante e pode induzir um espaçamento de braço de dendrito relativamente uniforme por todo o produto fundido. Por exemplo, um lingote de alumínio fundido com o uso dos indutores de fluxo derretido de não contato pode ter um espaçamento médio de braço de dendrito por todo o lingote de cerca de 10 μm, 15 μm, 20 μm, 25 μm, 30 μm, 35 μm, 40 μm, 45 μm ou 50 μm. Um espaçamento de braço de dendrito relativamente uniforme pode incluir um desvio padrão máximo de espaçamento de braço de dendrito em ou abaixo de 16, 15, 14, 13, 12, 11, 10, 9, 8,5, 8, 7,5, 7, 6,5, 6, 5,5, 5 ou menor. Por exemplo, um produto fundido que tem um espaçamento médio de braço de dendrito (por exemplo, conforme medido em locais por toda a espessura de um lingote fundido em um corte transversal comum) de 28 μm, 39 μm, 29 μm, 20 μm e 19 μm pode ter um desvio padrão máximo de espaçamento de braço de dendrito de aproximadamente 7.2. Por exemplo, um produto fundido com o uso das técnicas reveladas no presente documento pode ter um desvio padrão máximo de espaçamento de braço de dendrito em ou 7,5 abaixo do mesmo.

[00079] Em alguns casos, as técnicas descritas no presente documento podem possibilitar um controle mais preciso da macrossegregação (por exemplo, intermetálicos e/ou onde os intermetálicos se agrupam). O controle aumentado de intermetálicos pode possibilitar que estruturas de grão ideais sejam produzidas em um produto fundido independente de se iniciar com material derretido que tem um teor de elementos de liga ou um teor reciclado maior, o que impede normalmente a formação de estruturas de grão ideais. Por exemplo, o alumínio reciclado pode ter, em geral, um teor de íon mais alto do que o alumínio novo ou principal. Quanto mais alumínio reciclado usado em uma fundição, em geral, mais alto o teor de ferro, a menos que um processamento demorado e custoso adicional seja feito para diluir o teor de ferro. Com um teor de ferro mais alto, pode ser difícil algumas vezes produzir um produto desejável (por exemplo, com tamanhos de cristal pequenos em todo o produto e sem estruturas intermetálicas indesejáveis). Entretanto, o controle aumentado de intermetálicos, tal como com o uso das técnicas descritas no presente documento, pode permitir a fundição de produtos desejáveis, mesmo com o metal derretido que tem um teor de ferro alto, tal como até 100% de alumínio reciclado. O uso de 100% de metais reciclados pode ser altamente desejável para necessidades ambientais e outras necessidades de negócio.

[00080] Em alguns casos, um bocal do tipo placa pode ser usado. O bocal do tipo placa pode ser construído a partir de cerâmica usinável, em vez de depender de cerâmica passível de fundição necessária para formar bocais arredondados. Os bocais produzidos a partir de cerâmica usinável (ou outros materiais) podem ser produzidos a partir de materiais desejáveis que são menos reativos com o alumínio e com diversas ligas de alumínio. Dessa forma, os bocais de cerâmica usinável podem exigir uma substituição menos frequente do que os bocais de cerâmica passível de fundição. O projeto de bocal do tipo placa pode permitir o uso de tal cerâmica usinável.

[00081] Um projeto de bocal do tipo placa pode incluir uma ou mais placas de material cerâmico ou de material refratário, nas quais uma ou mais passagens foram usinadas para a passagem de metal derretido. Por exemplo, um projeto de bocal do tipo placa pode ser um bocal de placa paralelo que consiste em duas placas ensanduichadas em conjunto. Uma ou ambas as duas placas ensanduichadas em conjunto podem ter uma passagem usinada nas mesmas através da qual o metal derretido pode fluir. Em alguns casos, bombas de metal derretido podem ser incluídas no projeto de bocal do tipo placa. Por exemplo, o bocal do tipo placa pode incluir ímãs permanentes para induzir um campo magnético estático ou de movimento através da passagem e eletrodos para entregar cargas elétricas através do metal derretido dentro da passagem. Devido à lei de Fleming, uma força (por exemplo, força de bombeamento) pode ser induzida no metal derretido conforme o mesmo passa pelos ímãs permanentes e pelos eletrodos. Em alguns casos, um mecanismo de bombeamento incluído no projeto de bocal do tipo placa pode superar a perda de pressão devido à turbulência aumentada da passagem não arredondada. A turbulência aumentada dentro da passagem não arredondada pode fornecer benefícios de mistura adicionados do metal derretido antes de entrar no reservatório derretido. Em alguns casos, o projeto de bocal do tipo placa inclui um edutor. O edutor pode ser mantido no lugar por meio de pontos de fixação ao bocal do tipo placa.

[00082] Em alguns casos, as dimensões do bocal edutor podem ser selecionadas dada uma velocidade e uma liga de fundição em particular desejáveis. Sabendo-se a velocidade e a liga de fundição em particular, a densidade média do metal derretido e a profundidade do reservatório derretido podem ser determinadas ou estimadas. Esses valores podem ser usados para determinar o tamanho do bocal edutor necessário para gerar uma quantidade ideal de mistura no fundo do reservatório. A mistura no fundo do reservatório pode ocorrer devido a um fluxo de metal derretido simpático induzido a partir do fluxo primário do bocal edutor.

[00083] Se houver o uso de um bocal edutor e/ou de bombas edutoras, pode ser desejável não usar qualquer tipo de separador ou bolsa de distribuição que prejudique o fluxo primário ou o fluxo simpático dentro do reservatório derretido.

[00084] Uma ou mais das técnicas descritas no presente documento podem ser combinadas com o uso de indutores de fluxo de não contato projetados para induzir o fluxo em um reservatório derretido após o metal derretido ter entrado no reservatório derretido. Por exemplo, um indutor de fluxo de não contato pode incluir ímãs permanentes rotatórios colocados acima da superfície do reservatório derretido. Outros indutores de fluxo adequados podem ser usados. A combinação das técnicas descritas no presente documento com tais indutores de fluxo pode possibilitar uma mistura ainda melhor e mais controle sobre o tamanho de grão e/ou a formação e a distribuição de intermetálicos.

[00085] Esses exemplos ilustrativos são oferecidos para apresentar ao leitor a matéria geral discutida aqui e não são destinados a limitar o escopo dos conceitos revelados. As seções a seguir descrevem diversas características e diversos exemplos adicionais com referência aos desenhos, nos quais numerais semelhantes indicam elementos semelhantes, e descrições direcionais são usadas para descrever as modalidades ilustrativas, mas, assim como as modalidades ilustrativas, não devem ser usadas para limitar a presente revelação. Os elementos incluídos nas ilustrações no presente documento não são necessariamente desenhados em escala.

[00086] A Figura 1 é uma vista em corte transversal parcial de um sistema de fundição de metal 100 de acordo com determinados aspectos da presente revelação. Uma fonte de metal 102, tal como uma tina de fusão, pode suprir metal derretido 126 para um tubo de alimentação 136. Um separador 106 pode ser usado ao redor do tubo de alimentação 136 para ajudar a distribuir o metal derretido 126 e para reduzir a geração de óxidos metálicos na superfície superior 114 do metal derretido 126. Um bloco inferior 122 pode ser elevado por meio de um cilindro hidráulico 124 para encontrar as paredes da cavidade de molde 116. Conforme o metal derretido começa a solidificar dentro do molde, o bloco inferior 122 pode ser constantemente abaixado. O metal fundido 112 pode incluir lados 120 que se solidificaram, enquanto o metal derretido 126 adicionado à fundição pode ser usado para alongar continuamente o metal fundido 112. Em alguns casos, as paredes da cavidade de molde 116 definem um espaço oco e podem conter um refrigerante 118, tal como água. O refrigerante 118 pode sair como jatos do espaço oco e fluir para baixo nos lados 120 do metal fundido 112 para ajudar a solidificar o metal fundido 112. O lingote que é fundido pode incluir metal solidificado 130, metal de transição 128 e metal derretido 126.

[00087] O metal derretido 126 pode sair do tubo de alimentação 136 em um bocal primário 108 que está submerso no metal derretido 126. Um bocal secundário 110 pode estar localizado próximo à saída do bocal primário 108. O bocal secundário 110 pode ser fixo adjacente ao bocal primário 108 ou fixado no tubo de alimentação 136 ou no bocal primário 108. O bocal secundário 110 pode usar o fluxo de metal novo a partir da fonte de metal 102 para criar um efeito Venturi que gera influxo 132 de metal derretido 126 para o bocal secundário 110. O influxo 132 de metal derretido 126 para o bocal secundário 110 gera um escoamento aumentado 134 para fora do bocal secundário 110, conforme descrito em mais detalhes abaixo.

[00088] O tubo de alimentação 136 pode incluir adicionalmente um dispositivo de controle de fluxo 104, cujos exemplos não limitantes são descritos em mais detalhes abaixo. O dispositivo de controle de fluxo pode ser posicionado entre a fonte de metal 102 e o bocal primário 108. O dispositivo de controle de fluxo 104 pode ser um dispositivo de controle de fluxo de não contato. O dispositivo de controle de fluxo 104 pode ser um dispositivo de controle de fluxo com base em ímã permanente ou com base em eletroímã. O dispositivo de controle de fluxo 104 pode induzir ondas de pressão no metal derretido 126 dentro do tubo de alimentação 136. O dispositivo de controle de fluxo 104 pode aumentar a mistura dentro do tubo de alimentação 136, pode aumentar a velocidade de fluxo de metal derretido 126 que sai do tubo de alimentação 136, pode diminuir a velocidade de fluxo de metal derretido 126 que sai do tubo de alimentação 136 ou qualquer combinação dos mesmos.

[00089] A Figura 2 é uma representação em corte transversal de uma montagem de bocal edutor 200 de acordo com determinados aspectos da presente revelação. A montagem de bocal edutor 200 inclui um bocal primário 108 a partir de um tubo de alimentação posicionado adjacente a um bocal secundário 110. Tanto o bocal primário 108 quanto o bocal secundário 110 podem ser submersos dentro de um reservatório derretido (por exemplo, o metal derretido já presente em uma cavidade de molde ou em outro receptáculo). O bocal primário 108 inclui uma abertura de saída 206 através de qual um fluxo de metal novo 202 passa. O fluxo de metal novo 202 é o fluxo de metal derretido que não é ainda parte do reservatório derretido. Conforme o fluxo de metal novo 202 sai da abertura de saída 206 do bocal primário 108, o fluxo de metal novo 202 passa através de uma restrição 204 no bocal secundário 110 e, então, sai por uma abertura de saída 210 do bocal secundário 110. O fluxo de metal novo 202 que passa através da restrição 204 cria uma área de baixa pressão que gera um efeito Venturi, o que faz com que o metal que sai (por exemplo, metal já no reservatório derretido) passe no bocal secundário 110 através de uma abertura de influxo 208. O influxo de metal existente 132 é o fluxo de metal existente na abertura de influxo 208. O escoamento combinado 134 a partir do bocal secundário 110 inclui metal novo do fluxo de metal novo 202 e metal existente do influxo de metal existente 132. O uso do bocal secundário 110 usa, desse modo, a energia do fluxo de metal novo 202 para aumentar a mistura do reservatório derretido sem exigir que metal novo seja adicionado em uma taxa de fluxo aumentada. O uso de um bocal secundário 110 também pode permitir que a abertura de saída 206 do bocal primário 108 seja menor em tamanho enquanto ainda obtém a mesma quantidade, ou mais, de mistura no reservatório derretido.

[00090] A Figura 3 é uma vista em perspectiva de um dispositivo de controle de fluxo com ímã permanente 300 de acordo com determinados aspectos da presente revelação. Os ímãs permanentes 306 podem ser colocados ao redor de um rotor 304. Qualquer número adequado de ímãs permanentes 306 pode ser usado de forma que, quando o rotor 304 é girado, um campo magnético alternante seja gerado adjacente ao rotor 304. Dois ou mais rotores 304 podem ser colocados em lados opostos de um tubo de alimentação 302. O tubo de alimentação 302 pode ter qualquer formato adequado. Em um exemplo não limitante, o tubo de alimentação 302 tem um formato alongado que corresponde ao formato de campos magnéticos criado pelos ímãs permanentes 306. O formato alongado pode mover de um primeiro corte transversal circular 310 para uma área com um corte transversal retangular delgado 312, para uma área com um segundo corte transversal circular 314. A área em corte transversal geral do primeiro corte transversal circular 310, do corte transversal retangular 312 e do segundo corte transversal circular 314 pode ser a mesma, mas não precisa ser. A rotação dos rotores 304 em uma respectiva primeira direção 316 (em que cada rotor pode girar em uma direção 316 oposta à do outro rotor) pode criar campos magnéticos alternantes através do tubo de alimentação 302, o que pode induzir um fluxo de metal aumentado na direção de fluxo 308 gerando- se ondas de pressão no metal derretido. A rotação dos rotores 304 em uma direção oposta à primeira direção 316 pode criar campos magnéticos alternantes através do tubo de alimentação 302, o que pode induzir um fluxo de metal diminuído na direção de fluxo 308 gerando-se ondas de pressão no metal derretido. A velocidade dos rotores 304 pode ser controlada para controlar o fluxo de metal na direção de fluxo 308. A distância dos rotores 304 do tubo de alimentação 302 pode ser adicionalmente controlada para controlar o fluxo de metal na direção de fluxo 308.

[00091] A Figura 4 é uma vista em corte transversal em perspectiva de um dispositivo de controle de fluxo de parafuso acionado por eletroímã 400 de acordo com determinados aspectos da presente revelação. Um tubo de alimentação 402 pode incluir um parafuso helicoidal 410. O parafuso helicoidal 410 pode ser implantado de modo permanente ou removível no tubo de alimentação 402. O tubo de alimentação 402 pode ter uma extremidade superior 404 e uma extremidade inferior 406. O metal pode fluir a partir de uma fonte de metal para a extremidade superior 404 e para fora através da extremidade inferior 406. Em geral, o tubo de alimentação 402 pode ser orientado de forma que a gravidade faça gradualmente com que o metal derretido flua a partir da extremidade superior 404 para a extremidade inferior 406 na direção de fluxo 408.

[00092] A Figura 5 é uma vista lateral em corte transversal de um dispositivo de controle de fluxo de parafuso acionado por eletroímã 500 de acordo com determinados aspectos da presente revelação. O tubo de alimentação 402 da Figura 4, que inclui um parafuso helicoidal 410 posicionado entre uma extremidade superior 404 e uma extremidade inferior 406, pode estar localizado adjacente a uma fonte de campo magnético 502. A fonte de campo magnético 502 pode ser compreendida de bobinas eletromagnéticas 504 colocadas ao redor e adjacentes ao tubo de alimentação 402. As bobinas eletromagnéticas 504 podem ser bobinas de um estator trifásico, as quais são usadas para gerar um campo eletromagnético alternante dentro do tubo de alimentação 402. O campo eletromagnético alternante pode induzir o movimento rotatório do metal derretido dentro do tubo de alimentação 402. Gerar um campo eletromagnético que induz o movimento rotatório em uma direção no sentido horário 506 (por exemplo, no sentido horário quando vista do tipo do tubo de alimentação 402) pode fazer com que o metal derretido seja pressionado através dos planos inclinados do parafuso helicoidal 410 em uma direção de fluxo 408, o que gera uma pressão aumentada e um fluxo na direção de fluxo 408. Gerar um campo eletromagnético que induz o movimento rotatório em uma direção oposta a uma direção no sentido horário 506 (por exemplo, no sentido anti-horário quando vista do topo do tubo de alimentação 402) pode fazer com que o metal derretido seja pressionado através dos planos inclinados do parafuso helicoidal 410 em uma direção oposta à direção de fluxo 408, o que gera uma pressão diminuída e um fluxo na direção de fluxo 408. Um campo magnético alternante suficiente pode ter capacidade para parar o fluxo de metal derretido dentro do tubo de alimentação 402 ou até mesmo fazer com que o metal derretido flua em uma direção oposta à direção de fluxo 408. Como um exemplo não limitante, o parafuso helicoidal 410 pode ser um pino que tem uma porção de parafuso fixada ao mesmo, tal como um parafuso de extrusão. Se o parafuso helicoidal 410 for removível, o mesmo pode ser fixo de modo rotatório, tal como próximo ao topo do parafuso helicoidal 410. O parafuso helicoidal 410 pode ser fixo de modo rotatório com uma pinça, um contrapino ou outro mecanismo adequado.

[00093] A Figura 6 é uma vista superior do dispositivo de controle de fluxo de parafuso acionado por eletroímã 500 da Figura 5 de acordo com determinados aspectos da presente revelação. O tubo de alimentação 402 pode incluir o parafuso helicoidal 410. Uma fonte de campo magnético 502 pode estar localizada ao redor do tubo de alimentação 402. A fonte de campo magnético 502 pode incluir bobinas eletromagnéticas de um estator trifásico. Um primeiro conjunto de bobinas eletromagnéticas 602 pode gerar um campo magnético em uma primeira fase, um segundo conjunto de bobinas eletromagnéticas 604 pode gerar um segundo campo magnético em uma segunda fase e um terceiro conjunto de bobinas eletromagnéticas 606 pode gerar um terceiro campo magnético em uma terceira fase. Cada conjunto de bobinas eletromagnéticas 602, 604, 606 pode incluir uma, duas ou mais bobinas eletromagnéticas reais, portanto, o número de bobinas eletromagnéticas que cerca o tubo de alimentação 402 está em múltiplos de três. A primeira fase, a segunda fase e a terceira fase podem ser desviadas umas das outras, tal como por 120°.

[00094] Conforme a fonte de campo magnético 502 gera campos magnéticos que induzem o movimento do metal derretido no tubo de alimentação 402 em uma direção no sentido horário 506, o metal derretido pode ser forçado para baixo do tubo de alimentação 402 e para fora da extremidade inferior do tubo de alimentação 402.

[00095] A Figura 7 é uma vista em perspectiva de um dispositivo de controle de fluxo por indução linear de eletroímã 700 de acordo com determinados aspectos da presente revelação. Indutores lineares eletromagnéticos 702, 704, 706 são posicionados ao redor de uma cavidade 710. Um tubo de alimentação pode ser colocado dentro da cavidade. O tubo de alimentação pode ter qualquer formato adequado, tal como um formato alongado, conforme descrito acima com referência à Figura 3. Os indutores lineares 702, 704, 706 podem operar em fases desviadas, tal como em três fases desviadas por 120°. A indução de campos eletromagnéticos pelos indutores lineares 702, 704, 706 pode induzir pressão ou movimento no metal derretido dentro do tubo de alimentação em uma direção de fluxo 708 ou em uma direção oposta à direção de fluxo 708. O controle de fluxo pode ser alcançado variando- se o campo magnético e a frequência aplicada aos indutores lineares 702, 704, 706.

[00096] A Figura 8 é uma vista frontal de um dispositivo de controle de fluxo por indução helicoidal eletromagnética 800 de acordo com determinados aspectos da presente revelação. As bobinas eletromagnéticas 804, 806, 808 são envolvidas ao redor do tubo de alimentação 802. As bobinas eletromagnéticas 804, 806, 808 podem operar em fases desviadas, tal como em três fases desviadas por 120°. Uma primeira bobina 804 pode ser operada em uma primeira fase, uma segunda bobina 806 pode ser operada em uma segunda fase e uma terceira bobina 808 pode ser operada em uma terceira fase. As bobinas 804, 806, 808 podem ser posicionadas com ângulos de passo semelhantes ou diferentes em relação a um eixo geométrico longitudinal 816 do tubo de alimentação 802. Alternativamente, as bobinas 804, 806, 808 são, cada uma, posicionadas com ângulos de passo variáveis em relação a um eixo geométrico longitudinal 816.

[00097] O controle de fluxo é alcançado variando-se a frequência, a amplitude ou ambos da corrente de acionamento que alimenta cada bobina 804, 806, 808. Cada bobina 804, 806, 808 pode ser acionada com a mesma frequência e amplitude, mas 120° fora da fase. As bobinas 804, 806, 808, quando alimentadas, geram um campo magnético rotatório helicoidal dentro do tubo de alimentação 802. O campo magnético rotatório induz o movimento rotatório de metal derretido no tubo de alimentação 802 (por exemplo, em uma direção no sentido horário ou no sentido anti-horário quando visto do topo), assim como a pressão ou o movimento longitudinal no tubo de alimentação 802 em uma direção de fluxo 818 ou uma direção oposta à direção de fluxo 818.

[00098] A Figura 9 é uma vista superior de um dispositivo de controle de fluxo de passo variável de ímã permanente 900 de acordo com determinados aspectos da presente revelação. Um conjunto de ímãs permanentes rotatórios 906 é posicionado ao redor de um tubo de alimentação 902. Os ímãs permanentes rotatórios 906 podem ser a combinação de rotor e ímã permanente conforme descrito acima com referência à Figura 3 ou outros ímãs permanentes rotatórios. Conforme os ímãs permanentes rotatórios 906 giram em uma primeira direção 908, os mesmos geram campos magnéticos alternantes que induzem o movimento rotatório do metal derretido no tubo de alimentação 902 em direção 910. A rotação dos ímãs permanentes rotatórios 906 em uma direção oposta à primeira direção 908 pode induzir o movimento do metal derretido em uma direção oposta 910. Os ímãs permanentes rotatórios 906 são posicionados em um quadro 904 para variar o passo do eixo geométrico de rotação.

[00099] A Figura 10 é uma vista lateral do dispositivo de controle de fluxo de passo variável de ímã permanente 900 da Figura 9 em uma orientação de apenas rotação de acordo com determinados aspectos da presente revelação. O eixo geométrico de rotação 1002 do ímã permanente rotatório 906 é paralelo ao eixo geométrico longitudinal 1004 do tubo de alimentação 902. O ímã permanente rotatório 906 é posicionado no quadro 904 e gira na primeira direção 908. Conforme o ímã permanente rotatório 906 gira, o mesmo induz o fluxo rotatório do metal dentro do tubo de alimentação 902 na direção 910. Em uma orientação de apenas rotação, o eixo geométrico de rotação 1002 e o eixo geométrico longitudinal 1004 são paralelos, o que não resulta em nenhuma pressão adicional que é aplicada ao metal derretido e uma direção longitudinal (por exemplo, para cima ou para baixo, conforme visto na Figura 10).

[000100] A Figura 11 é uma vista lateral do dispositivo de controle de fluxo de passo variável de ímã permanente 900 da Figura 9 em uma orientação de pressão a jusante de acordo com determinados aspectos da presente revelação. O eixo geométrico de rotação 1002 do ímã permanente rotatório 906 é não paralelo ao eixo geométrico longitudinal 1004 do tubo de alimentação 902. O passo do eixo geométrico de rotação 1002 pode ser ajustado, tal como ajustando-se a posição de um fuso 1008 dos ímãs permanentes rotatórios 906 dentro do quadro 904 (por exemplo, dentro da porção superior do quadro, da porção inferior do quadro, ou ambos). Quando o passo do eixo geométrico de rotação 1002 é não paralelo ao eixo geométrico longitudinal 1004 do tubo de alimentação 902, a rotação do ímã permanente rotatório 906 induz a pressão no metal derretido dentro do tubo de alimentação 902 em uma direção longitudinal (por exemplo, para cima ou para baixo, conforme visto na Figura 11). O fluxo de metal final ocorre na direção 1006, uma direção perpendicular ao eixo geométrico de rotação 1002 dos ímãs permanentes rotatórios 906, quando o ímã permanente rotatório 906 gira na primeira direção 908.

[000101] O controle do fluxo longitudinal e do fluxo rotatório pode ser controlado através da velocidade de rotação do ímã permanente rotatório 906 e do passo do eixo geométrico de rotação 1002 do ímã permanente rotatório 906.

[000102] A Figura 12 é uma vista lateral em corte transversal de um dispositivo de controle de fluxo de tubo de queda centrípeta 1200 de acordo com determinados aspectos da presente revelação. Um tubo de queda centrípeta 1202 pode ser usado com qualquer dispositivo de controle de fluxo 1204 que induz o movimento giratório (por exemplo, movimento centrípeto ou movimento circunferencial) de metal derretido dentro de um tubo de alimentação. O dispositivo de controle de fluxo 1204 pode ser um par de ímãs permanentes rotatórios 1214, tais como aqueles descritos acima com referência à Figura 11.

[000103] O metal derretido pode entrar no tubo de queda centrípeta 1202 através de uma abertura superior 1206. O metal derretido pode passar, em geral, através do tubo de queda centrípeta 1202 e para fora de uma abertura inferior 1210 devido a forças gravitacionais. Conforme o dispositivo de controle de fluxo 1204 induz o movimento circunferencial 1216 no metal derretido dentro do tubo de queda centrípeta 1202, o metal derretido será atraído para fora para a parede interna 1208 do tubo de queda centrípeta 1202. A parede interna 1208 pode ser inclinada em um ângulo, de forma que o metal derretido que impacta a parede interna 1208 seja forçado para cima ou para baixo (por exemplo, conforme visto na Figura 12). Conforme visto na Figura 12, a parede interna 1208 é angulada para fornecer uma pressão ascendente quando o metal derretido dentro do tubo de queda centrípeta 1202 for induzido com movimento circunferencial 1216. Dessa forma, embora o metal derretido flua normalmente na direção de fluxo 1212 devido à gravidade, uma indução aumentada de movimento circunferencial 1216 pode fazer com que o metal derretido flua na direção de fluxo 1212 com menos intensidade ou até com que flua em uma direção oposta à direção de fluxo 1212. Em alguns casos, a parede interna 1208 pode ser angulada para fornecer uma pressão e uma intensidade de fluxo aumentadas na direção de fluxo 1212 em resposta a uma indução de movimento circunferencial 1216 no metal derretido dentro do tubo de queda centrípeta 1202.

[000104] A Figura 13 é uma vista lateral em corte transversal de um dispositivo de controle de fluxo de condução de corrente contínua 1300 de acordo com determinados aspectos da presente revelação. Um tubo de alimentação 1302 pode incluir um primeiro eletrodo 1304 e um segundo eletrodo 1306 posicionados para entrar em contato com o metal derretido dentro do tubo de alimentação 1302. Os eletrodos 1304, 1306 podem ser posicionados dentro de orifícios do tubo de alimentação 1302. Os eletrodos 1304, 1306 podem ser eletrodos de grafite. O primeiro eletrodo 1304 pode ser um cátodo e o segundo eletrodo 1306 pode ser um ânodo. Os eletrodos 1304, 1306 podem ser acoplados a uma fonte de alimentação 1308. A fonte de alimentação 1308 pode ser uma fonte de potência de corrente contínua (CC) ou uma fonte de potência de corrente alternada (CA). A fonte de alimentação 1308 pode gerar uma corrente através do metal derretido no tubo de alimentação 1302 entre os eletrodos 1304, 1306. Em alguns casos, a fonte de alimentação 1308 pode ser um controlador que fornece potência controlável (por exemplo, CA ou CC) através dos eletrodos 1304, 1306. Tal potência controlável pode ser controlada com base em medições, tais como tempo decorrido, comprimento de fundição ou outras variáveis passíveis de medição.

[000105] Uma fonte de campo magnético 1310 pode estar localizada fora do tubo de alimentação 1302 (por exemplo, atrás do tubo de alimentação 1302, conforme visto na Figura 13). A fonte de campo magnético 1310 pode ser um ímã permanente ou um eletroímã posicionado adjacente ao tubo de alimentação 1302 para induzir um campo magnético através do tubo de alimentação 1302 aproximadamente entre os eletrodos 1304, 1306, em que a corrente elétrica é gerada pela fonte de alimentação 1308.

[000106] A interação da corrente elétrica que flui no metal derretido em uma direção perpendicular ao campo magnético pode resultar em uma força que pressuriza o metal derretido em uma direção longitudinal, tal como a direção de fluxo 1312. O fluxo pode ser controlado controlando-se o fluxo de corrente através dos eletrodos 1304, 1306 e o campo magnético gerado pela fonte de campo magnético 1310.

[000107] A Figura 14 é uma vista lateral em corte transversal de um tubo de alimentação de múltiplas câmaras 1400 de acordo com determinados aspectos da presente revelação. O tubo de alimentação de múltiplas câmaras 1400 inclui um tubo de alimentação 1402 que tem múltiplas passagens (por exemplo, câmaras) através do tubo de alimentação 1402. O tubo de alimentação 1402 pode incluir uma primeira passagem 1412 e uma segunda passagem 1414. A primeira passagem 1412 se estende de um primeiro ponto de entrada 1404 até um primeiro bocal de saída 1408. A segunda passagem 1414 se estende de um segundo ponto de entrada 1406 até um segundo bocal de saída 1410. Alternativamente, o primeiro ponto de entrada 1404 e o segundo ponto de entrada 1406 podem ser unidos. O primeiro bocal de saída 1408 e o segundo bocal de saída 1410 podem direcionar metal derretido em direções diferentes. O primeiro bocal de saída 1408 pode direcionar metal derretido em uma primeira direção 1416 e o segundo bocal de saída 1410 pode direcionar metal derretido em uma segunda direção 1418.

[000108] Em alguns casos, cada uma dentre as passagens 1412, 1414 pode ser controlada de modo separado ou unido, tal como com um controlador de fluxo conforme descrito no presente documento. A primeira passagem 1412 e a segunda passagem 1414 podem ser controladas para liberar metal derretido simultânea ou separadamente. A primeira passagem 1412 e a segunda passagem 1414 podem ser controladas para liberar metal derretido com intensidades diferentes em momentos diferentes em fase ou fora de fase uma com a outra.

[000109] A Figura 15 é uma vista inferior do tubo de alimentação de múltiplas câmaras 1400 da Figura 14 de acordo com determinados aspectos da presente revelação. O tubo de alimentação 1402 inclui um primeiro bocal de saída 1408 e um segundo bocal de saída 1410.

[000110] A Figura 16 é uma vista lateral em corte transversal de um dispositivo de controle de fluxo ressoador de Helmholtz 1600 de acordo com determinados aspectos da presente revelação. Um tubo de alimentação 1602 pode estar posicionado entre dois rotores 1604, 1606. Cada rotor 1604, 1606 pode incluir ímãs permanentes 1608, 1610 fixados ao mesmo. Mais ou menos ímãs permanentes podem ser usados do que o que é mostrado na Figura 16. O primeiro rotor 1604 e seus ímãs permanentes 1608 podem girar em uma primeira direção 1614 em uma primeira velocidade. O segundo rotor 1606 e seus ímãs permanentes 1610 podem girar em uma segunda direção 1616 em uma segunda velocidade. A primeira direção 1614 pode ser a mesma que a segunda direção 1616. A primeira velocidade e a segunda velocidade podem ser as mesmas. O primeiro rotor 1604 e o segundo rotor 1606 são girados fora de fase um com o outro, de forma que pelo menos um dentre os ímãs permanentes 1610 do segundo rotor 1606 esteja o mais próximo do tubo de alimentação 1602 quando ambos os ímãs permanentes 1608 do primeiro rotor 1604 estiverem desviados do tubo de alimentação 1602 (por exemplo, quando ambos os ímãs permanentes 1608 estiverem no topo e no fundo do rotor 1604, conforme visto na Figura 16).

[000111] Girando-se esses ímãs permanentes 1608, 1610 fora de fase uns com os outros, ondas de pressão oscilantes podem ser induzidas no metal derretido dentro do tubo de alimentação 1602. Tais ondas de pressão oscilantes podem ser conduzidas através do metal derretido e para o reservatório derretido.

[000112] A Figura 17 é uma vista lateral em corte transversal de um tubo de alimentação de fusão semissólido 1700 de acordo com determinados aspectos da presente revelação. O metal derretido 1710 passa através de um tubo de alimentação 1702 cercado por um dispositivo de controle de temperatura 1714. O dispositivo de controle de temperatura 1714 pode ajudar a controlar a temperatura do metal derretido 1710 conforme o mesmo passa através do tubo de alimentação 1702. O dispositivo de controle de temperatura 1714 pode ser um sistema de tubos preenchidos com fluido 1704, tais como tubos preenchidos com água. A recirculação de um fluido refrigerante (por exemplo, água) através dos tubos 1704 pode remover o calor do metal derretido 1710. Conforme o calor é removido do metal derretido 1710, o metal derretido 1710 pode começar a solidificar e o metal sólido 1712 (por exemplo, locais ou cristais de nucleação) podem começar a se formar.

[000113] Para impedir que o metal derretido 1710 se solidifique completamente dentro do tubo de alimentação 1702, um dispositivo de controle de fluxo 1706 pode ser colocado ao redor do tubo de alimentação 1702 para gerar uma força de cisalhamento constante no metal derretido 1710. Qualquer dispositivo de controle de fluxo adequado 1706, tais como aqueles descritos no presente documento, pode ser usado para gerar a força de cisalhamento constante no metal derretido 1710, tal como através da geração de campos magnéticos alternantes dentro do tubo de alimentação 1702.

[000114] Um controlador 1716 pode monitorar a porcentagem de metal sólido 1712 dentro do metal derretido 1710. O controlador 1716 pode usar um laço de retroalimentação para fornecer menos resfriamento através do dispositivo de controle de temperatura 1714 quando a porcentagem de metal sólido 1712 exceder um ponto definido e fornecer mais resfriamento quando a porcentagem de metal sólido 1712 estiver abaixo de um ponto definido. A porcentagem de metal sólido 1712 pode ser determinada por meio de medição direta ou de estimativa com base em medições de temperatura. Em um exemplo não limitante, uma sonda de temperatura 1708 é colocada no metal derretido 1710 adjacente a uma saída do tubo de alimentação 1702 para medir a temperatura do metal derretido 1710 que sai do tubo de alimentação 1702. A temperatura do metal derretido 1710 que sai do tubo de alimentação 1702 pode ser usada para estimar a porcentagem de metal sólido 1712 no metal derretido 1710. A sonda de temperatura 1708 é acoplada ao controlador 1716 para fornecer um sinal para o laço de retroalimentação. Em um exemplo alternativo, a sonda de temperatura 1708 pode ser colocada em outro local. Se desejado, uma sonda de temperatura de não contato pode ser usada para fornecer um sinal para o laço de retroalimentação.

[000115] O dispositivo de controle de temperatura 1714 pode ser colocado entre o dispositivo de controle de fluxo 1706 e o tubo de alimentação 1702. Em alguns casos, o dispositivo de controle de temperatura 1714 e o dispositivo de controle de fluxo 1706 podem ser integrados em conjunto (por exemplo, bobinas de um fio podem ser colocadas entre tubos sucessivos 1704). O dispositivo de controle de fluxo 1706 pode ser colocado entre o dispositivo de controle de temperatura 1714 e o tubo de alimentação 1702.

[000116] Um dispositivo de controle de temperatura 1714 e um dispositivo de controle de fluxo 1706 podem ser usados com qualquer tubo de alimentação adequado, tais como aqueles descritos no presente documento, para realizar uma fundição semissólida.

[000117] A Figura 18 é uma vista em corte transversal frontal de um tubo de alimentação de placa 1800 que tem múltiplos bocais de saída 1808 a 1810 de acordo com determinados aspectos da presente revelação. O tubo de alimentação de placa 1800 inclui um tubo de alimentação 1802 que tem pelo menos uma passagem 1812 (por exemplo, câmara) através do tubo de alimentação 1802. A passagem 1812 se estende de uma entrada 1804 para um primeiro bocal de saída 1808 e um segundo bocal de saída 1810. Se desejado, o tubo de alimentação de placa 1800 pode incluir múltiplas passagens. O primeiro bocal de saída 1808 e o segundo bocal de saída 1810 podem direcionar metal derretido em direções diferentes. O primeiro bocal de saída 1808 pode direcionar metal derretido em uma primeira direção 1816 e o segundo bocal de saída 1810 pode direcionar metal derretido em uma segunda direção 1818.

[000118] Um primeiro eletrodo 1820 e um segundo eletrodo 1822 podem ser posicionados em lados opostos do tubo de alimentação 1802 e podem entrar eletricamente em contato com a passagem 1812. Em alguns casos, os eletrodos 1820, 1822 são produzidos a partir de grafite, embora os mesmos possam ser produzidos a partir de qualquer outro material condutor adequado que tenha capacidade para suportar as altas temperaturas do metal derretido. Um controlador (tal como o controlador 2410 mostrado na Figura 24) pode suprir os eletrodos 1820, 1822 com uma corrente, induzindo, dessa forma, fluxo de corrente elétrica através do metal derretido dentro da passagem 1812. Quando combinado com ímãs (tais como os ímãs 2012 e 2104, mostrados nas Figuras 21 a 22) colocados na frente e atrás do tubo de alimentação 1802 para gerar um campo magnético através do metal derretido na passagem 1812, uma força pode ser aplicada a o metal derretido dentro da passagem 1812 em uma direção para cima ou para baixo para diminuir ou aumentar o fluxo de metal derretido através do tubo de alimentação 1802, respectivamente.

[000119] Os ímãs e os eletrodos 1820, 1822 podem ser posicionados de forma que a direção do campo magnético e a direção de uma corrente elétrica que passa através dos eletrodos 1820, 1822 dentro da passagem (por exemplo, através de um metal derretido dentro da passagem) sejam orientadas, ambas, perpendiculares a um comprimento do tubo de alimentação (por exemplo, para cima e para baixo conforme visto na Figura 18).

[000120] A Figura 19 é uma vista inferior do tubo de alimentação de placa 1800 da Figura 18 de acordo com determinados aspectos da presente revelação. O tubo de alimentação 1802 inclui um primeiro bocal de saída 1808 e um segundo bocal de saída 1810, em que cada um pode ser retangular em formato. Os eletrodos 1820, 1822 podem ser vistos.

[000121] A Figura 20 é uma vista superior do tubo de alimentação de placa 1800 da Figura 18 de acordo com determinados aspectos da presente revelação. O tubo de alimentação 1802 inclui uma entrada 1804 que é retangular em formato. Os eletrodos 1820, 1822 podem ser vistos.

[000122] Uma fixação edutora e um bocal edutor não são mostrados nas Figuras 18 a 20.

[000123] A Figura 21 é uma vista em elevação lateral do tubo de alimentação de placa 1800 da Figura 18 que mostra uma fixação edutora 2108 de acordo com determinados aspectos da presente revelação. O tubo de alimentação 1802 pode incluir um eletrodo 1820 e ímãs permanentes 2102, 2104. Os ímãs permanentes 2102, 2014 podem estar localizados na traseira (por exemplo, esquerda) e na frente (por exemplo, direita) do tubo de alimentação 1802 para gerar um campo magnético através do tubo de alimentação 1802. Em alguns casos, eletroímãs podem ser usados em vez de ímãs permanentes. Os ímãs permanentes 2102, 2014 e os eletrodos 1820 podem estar localizados em alturas aproximadamente iguais ao longo das paredes do tubo de alimentação 1802.

[000124] Uma fixação edutora 2108 é mostrada fixada ao tubo de alimentação 1802. Em alguns casos alternativos, a fixação edutora 2108 pode ser fixada a algo diferente do tubo de alimentação 1802, tal como a cavidade de molde. Uma única fixação edutora 2108 com múltiplos bocais edutores 2110 pode ser posicionada adjacente ao tubo de alimentação 1802, em que cada bocal edutor 2110 é posicionado adjacente a um bocal de saída 1808, 1810 do tubo de alimentação 1802. Em alguns casos, múltiplas fixações edutoras 2108, cada uma com um único bocal edutor 2110, podem ser posicionadas adjacentes ao tubo de alimentação 1802, em que cada bocal edutor 2110 é posicionado adjacente a um bocal de saída 1808, 1810 do tubo de alimentação 1802.

[000125] Conforme mostrado na Figura 21, a fixação edutora 2108 pode ser acoplada a um lado do tubo de alimentação 1802, embora a fixação edutora 2108 possa ser acoplada de qualquer forma adequada a qualquer local adequado do tubo de alimentação 1802. Em alguns casos, a fixação edutora 2108 pode ser acoplada de modo removível ao tubo de alimentação 1802 através do uso de prendedores removíveis 2106 (por exemplo, parafusos, cavilhas, pinos ou outros prendedores). Em alguns casos, dada uma velocidade de fusão desejada e uma liga em particular que é fundida, um tamanho de bocal edutor ideal 2110 pode ser selecionado a partir de uma faixa de tamanhos de bocal edutor disponíveis. Uma fixação edutora 2108 indesejável (isto é, em relação à velocidade de fusão e à liga desejadas) pode ser removida de um tubo de alimentação 1802 e uma fixação edutora desejada 2108 que tem o bocal edutor desejado 2110 pode ser selecionada e fixada ao tubo de alimentação 1802. Portanto, uma pluralidade de bocais edutores 2110 de dimensões ou tamanhos diferentes pode ser fornecida para o uso com um único tubo de alimentação 1802, em que qualquer um pode ser selecionado com base na velocidade de fusão e na liga desejadas. Em alguns casos alternados, apenas um único tamanho de bocal edutor 2110 é fornecido para cada tubo de alimentação 1802, entretanto, determinações semelhantes podem ser feitas para selecionar um tubo de alimentação apropriado 1802 e um bocal edutor 2110 para uma velocidade e uma liga de fundição particulares.

[000126] Conforme usado no presente documento, o bocal edutor e a fixação edutora podem ser produzidos a partir de quaisquer materiais adequados, tais como materiais refratários ou materiais cerâmicos.

[000127] A Figura 22 é uma vista em corte transversal lateral do tubo de alimentação de placa 1800 da Figura 18 que mostra um bocal edutor 2110 de acordo com determinados aspectos da presente revelação. O tubo de alimentação 1802 pode incluir ímãs permanentes 2102, 2104. Os ímãs permanentes 2102, 2104 não precisam se estender para a passagem 1812. O tubo de alimentação 1802 inclui um bocal de saída 1808. O bocal edutor 2110 é posicionado adjacente ao bocal de saída 1808. O bocal edutor 2110 pode ser mantido no lugar por uma fixação edutora 2108, conforme descrito acima.

[000128] O bocal edutor 2110 pode incluir duas aletas 2204 conformadas para fornecer uma restrição através da qual o metal derretido que flui para fora do bocal 1808 flui durante o processo de fundição. Conforme descrito no presente documento, o metal derretido que fui para fora do bocal 1808 passa através da restrição e para fora da saída edutora 2206. Embora o metal derretido flua para fora do bocal 1808 através da restrição, o metal derretido que existe no reservatório de metal é transportado através da abertura edutora 2202.

[000129] A Figura 23 é uma vista em corte transversal aproximada do tubo de alimentação 1802 da Figura 22 de acordo com determinados aspectos da presente revelação. Um fluxo primário 2302 sai do tubo de alimentação 1802 para fora do bocal de saída 1808. Conforme o fluxo primário 2302 passa através do bocal edutor 2110, um influxo suplementar 2304 é atraído para o bocal edutor 2110. O fluxo primário combinado 2302 e o influxo suplementar 2304 saem do bocal edutor 2110 como um fluxo combinado 2306.

[000130] A Figura 24 é uma vista em corte transversal parcial de um sistema de fusão de metal 2400 com o uso do tubo de alimentação 1802 da Figura 18 de acordo com determinados aspectos da presente revelação. O metal derretido a partir da fonte de metal 2402 passa através do tubo de alimentação 1802 e para o reservatório derretido 2412. Um controlador 2410 pode ser acoplado aos eletrodos 1820, 1822 do tubo de alimentação 1802 para fornecer uma força motriz, em conjunto com ímãs posicionados na frente e atrás do tubo de alimentação 1802, para controlar o fluxo através do tubo de alimentação 1802.

[000131] Embora não seja visível na Figura 24, o tubo de alimentação 1802 pode incluir um bocal edutor para aumentar a velocidade do metal derretido que sai do tubo de alimentação 1802 (tal como o bocal edutor 2110 mostrado e descrito em relação às Figuras 21 a 23. O metal derretido que sai do tubo de alimentação 1802 pode induzir um fluxo primário 2404 de metal derretido na porção superior do reservatório derretido 2412. Esse fluxo primário 2404 pode induzir um fluxo secundário 2406, 2408 no reservatório derretido 2412. O fluxo secundário 2406 pode aumentar a mistura em uma região de estagnação próxima ao centro do reservatório derretido 2412. O fluxo secundário 2408 pode aumentar a mistura em uma região de estagnação próxima ao fundo do reservatório derretido 2412.

[000132] A Figura 25 é uma vista em corte transversal de um sistema de fusão de metal 2500 para fundir tarugos de acordo com determinados aspectos da presente revelação. O sistema de fusão de metal 2500 pode incluir um dedal 2502 para fundir continuamente tarugos circulares com o uso de determinadas técnicas descritas no presente documento. O dedal 2502 pode ser produzido a partir de um material cerâmico, tal como uma cerâmica refratária, embora outros materiais adequados possam ser usados. O dedal 2502 pode ser preso em um corpo de molde 2504 por meio de um anel de retenção 2506. O corpo de molde 2504 e o anel de retenção 2506 podem ser produzidos a partir de alumínio, embora outros materiais adequados possam ser usados. O sistema de fusão de metal 2500 pode incluir um inserto de molde 2508 projetado para resfriar o metal derretido que passa através e para fora do dedal 2502 com o uso de fluido refrigerante circulado (por exemplo, água) que passa ao redor e/ou dentro do inserto de molde 2508, assim como que é ejetado para fora do inserto de molde 2508 através das portas 2510. O inserto de molde 2508 pode ser alumínio ou outro material adequado. Um revestimento de molde 2512 pode estar localizado entre o inserto de molde 2508 e o metal derretido no ponto em que o metal derretido sai do dedal 2502. O metal derretido pode solidificar uma camada externa quando entra em contato com o revestimento de molde 2512, após o qual o calor restante é extraído por meio de choque de refrigerante nessa carcaça conforme o tarugo é fisicamente extraído do revestimento de molde 2508. O revestimento de molde 2512 pode ser produzido a partir de grafite ou de qualquer outro material adequado. Diversos prendedores 2514 podem ser usados para reter as diversas partes no corpo de molde 2504. Anéis em O 2516 podem ser posicionados para vedar juntas contra vazamento.

[000133] O metal derretido a partir de uma fonte de metal passa através de uma passagem 2520 dentro do dedal 2502 e para o inserto de molde 2508. O dedal 2502 pode ter uma abertura de saída 2518 que é menor que o diâmetro do inserto de molde 2508, especificamente, o diâmetro interno do revestimento de molde 2512.

[000134] O dedal 2502 pode incluir qualquer dispositivo de controle de fluxo adequado, conforme descrito acima. Conforme mostrado na Figura 25, o dedal 2502 inclui um dispositivo de controle de fluxo que inclui pelo menos uma fonte magnética (não mostrada) para gerar um campo magnético através da passagem 2520. A fonte magnética pode ser um par de ímãs permanentes estáticos (por exemplo, não rotatórios) posicionado adjacente e/ou dentro de uma porção do dedal 2502. A fonte magnética pode gerar um campo magnético através da passagem 2520 geralmente para ou para fora da página, conforme visto na Figura 25, no local 2522. O dispositivo de controle de fluxo pode incluir adicionalmente um par de eletrodos 2524, 2526 localizado no dedal 2502 adjacente ao local 2522. Cada eletrodo 2524, 2526 pode ser posicionado para entrar em contato com a passagem 2520, o que permite que uma corrente elétrica passe de um eletrodo 2524, através do metal derretido dentro da passagem 2520, para o outro eletrodo 2526. Os eletrodos 2524, 2526 podem ser produzidos a partir de qualquer material adequado que tenha capacidade para conduzir eletricidade, tais como grafite, titânio, tungstênio e nióbio. Passando-se uma corrente elétrica através do local 2522 enquanto se gera simultaneamente um campo magnético através do local 2522, o dispositivo de controle de fluxo pode induzir força (por exemplo, pressão) em uma direção para frente ou para trás ao longo do eixo geométrico longitudinal 2528 com base na lei de Fleming. Por exemplo, um campo magnético direcionado à página, conforme visto na Figura 25, combinado com uma corrente elétrica que passa do eletrodo 2524 para o eletrodo 2526, pode gerar forças para aumentar a pressão e o fluxo de metal derretido a partir da fonte de metal, através do dedal 2502, e para o inserto de molde 2508 e o revestimento de molde 2512. Conforme descrito acima, uma corrente CC ou CA pode ser usada conforme for desejado.

[000135] Em algumas circunstâncias, o equipamento de resfriamento pode ser colocado adjacente aos ímãs a fim de resfriar os ímãs para uma temperatura operacional desejada.

[000136] A Figura 26 é uma vista em perspectiva de uma porção do dedal 2502 da Figura 25, de acordo com determinados aspectos da presente revelação. O dedal 2502 é visto como lateralmente cortado. Os ímãs permanentes 2602, 2604 são vistos posicionados em lados opostos da passagem 2520. Os eletrodos 2524, 2526 são vistos posicionados em lados opostos da passagem 2520, desviados a 90° dos ímãs permanentes 2602, 2604. Embora eletrodos 2524, 2526 e ímãs permanentes 2602, 2604 sejam mostrados em um único plano lateral perpendicular ao eixo geométrico longitudinal 2528, os mesmos podem estar localizados em planos diferentes e os planos podem não ser necessariamente perpendiculares ao eixo geométrico longitudinal 2528 (por exemplo, quando for desejado induzir fluxo em uma direção diferente em para frente ou para trás ao longo do eixo geométrico longitudinal 2528).

[000137] Os eletrodos 2524, 2526 são mostrados como penetrando a parede interna da passagem 2520, uma vez que os eletrodos 2524, 2526 precisam entrar em contato elétrico com o metal derretido dentro da passagem 2520. Os ímãs permanentes 2602, 2604 não precisam penetrar a parede interna da passagem 2520. A orientação dos eletrodos 2524, 2526 (por exemplo, uma linha que se estende entre os eletrodos 2524, 2526) pode ser posicionada perpendicular à orientação dos ímãs permanentes 2602, 2604 (por exemplo, uma linha que se estende entre os ímãs permanentes 2602, 2604).

[000138] As Figuras 27 a 30 retratam tipos diferentes de dedais que têm aberturas de saída com formatos diferentes para fornecer escoamentos diferentes de metal derretido. Os escoamentos diferentes por todas essas Figuras podem alterar o formato, a direção, a taxa de fluxo e outros fatores do escoamento. As aberturas de saída diferentes podem ser usadas sozinhas ou em conjunto com os dispositivos de controle de fluxo revelados no presente documento. Embora mostrado com dispositivos de controle de fluxo com o uso de fontes e eletrodos magnéticos, outros dispositivos de controle de fluxo revelados no presente documento podem ser usados com esses tipos diferentes de dedais.

[000139] A Figura 27 é uma vista em corte transversal de uma porção de um dedal 2702 com uma passagem angulada 2720 de acordo com determinados aspectos da presente modalidade. O dedal 2702 pode ser semelhante ao dedal 2502 da Figura 25, exceto pelo fato de que sua passagem 2720 pode ser angulada de forma que o diâmetro da passagem diminui linearmente para uma porção da passagem próxima à saída. Especificamente, a porção da passagem que é angulada pode ser localizada entre os ímãs permanentes 2704, 2706 e os eletrodos 2708. A passagem 2720 pode ser angulada de forma que o menor diâmetro da passagem seja na abertura de saída 2718.

[000140] A Figura 28 é uma vista em corte transversal de uma porção de um dedal 2802 com uma passagem 2820 que é alongada, ou curvada, de acordo com determinados aspectos da presente modalidade. O dedal 2802 pode ser semelhante ao dedal 2502 da Figura 25, exceto pelo fato de que sua passagem 2820 pode ser alongada, ou curvada, de forma que o diâmetro da passagem diminua para uma restrição 2822, então aumente novamente. Essas alterações em diâmetro podem ocorrer para uma porção da passagem próxima à saída. Especificamente, a porção da passagem 2820 que é alongada, ou curvada, pode estar localizada entre os ímãs permanentes 2804, 2806 e os eletrodos 2808. Em alguns casos, a porção logo antes da restrição 2822 e/ou da própria restrição 2822 pode estar localizada entre os ímãs permanentes 2804, 2806 e os eletrodos 2808. A restrição 2822 pode estar localizada proximamente da abertura de saída 2818, de forma que o metal derretido que passa através da passagem 2820 passe através da restrição 2820 e através de uma porção pequena da passagem 2820 de aumento em diâmetro em relação à restrição 2820 antes de sair da abertura de saída 2818.

[000141] A Figura 29 é uma vista em corte transversal de uma porção de um dedal 2902 com uma passagem rosqueada 2920 de acordo com determinados aspectos da presente modalidade. O dedal 2902 pode ser semelhante ao dedal 2502 da Figura 25, exceto pelo fato de que sua passagem 2920 pode incluir roscas 2922 ao longo de seu diâmetro interno por pelo menos uma porção da passagem próxima à saída. Especificamente, a porção da passagem 2920 que é rosqueada pode ser localizada entre os ímãs permanentes 2904, 2906 e os eletrodos 2908. Em alguns casos, toda a passagem 2920 pode ser rosqueada. Em alguns casos, apenas uma porção da passagem 2920 que se estende a partir da abertura de saída 2918, ou próxima à mesma, até os ímãs permanentes 2904, 2906 e os eletrodos 2908, ou após os mesmos, é rosqueada.

[000142] A Figura 30 é uma vista em corte transversal de uma porção de um dedal 3002 que tem um bocal edutor 3024 de acordo com determinados aspectos da presente modalidade. O dedal 3002 pode ser semelhante a qualquer um dentre os dedais 2502, 2702, 2802, 2902 das Figuras 25 a 29. Conforme mostrado, o dedal 3002 tem uma passagem alongada 3020 que termina em uma restrição 3026, embora o dedal 3002 possa ter outros formatos.

[000143] Um bocal edutor 3024 é posicionado adjacente à abertura de saída 3018 do dedal 3002. O bocal edutor 3024 pode ser mantido no lugar por vergas (não mostradas) ou outras conexões. Essas vergas ou outras conexões podem acoplar o bocal edutor 3024 ao dedal 3002 ou a outra estrutura (por exemplo, um corpo de molde, um revestimento de molde, um inserto de molde ou outra parte). O bocal edutor 3024 é mantido em uma relação espaçada com a abertura de saída 3018 para fornecer uma abertura suplementar 3022. O diâmetro de entrada 3028 do bocal edutor 3024 pode ser igual e/ou maior que o diâmetro da abertura de saída 3018. Conforme o metal derretido flui para fora da abertura de saída 3018 e através do bocal edutor 3024, o fluxo de metal suplementar pode passar através da abertura suplementar 3022 e pode ser transportado para fora através do bocal edutor 3024 com o fluxo de metal primário (por exemplo, o metal que flui através da passagem 3020 e para fora da abertura de saída 3018).

[000144] O bocal edutor 3024 pode ser conformado para diminuir em diâmetro interno a partir de sua entrada para sua saída (por exemplo, em geral, do topo para o fundo, conforme visto na Figura 30). Outros formatos podem ser usados, tal como um formato que tem uma restrição entre a entrada e a saída (por exemplo, um formato que diminui e, então, aumenta em diâmetro geralmente do topo para o fundo, conforme visto na Figura 30).

[000145] Em algumas modalidades, o bocal edutor 3024 é posicionado em uma reentrância 3030 do dedal 3002. A reentrância 3030 pode ser conformada para permitir metal derretido no reservatório de metal do tarugo que se forma para fluir para as entradas suplementares 3022, conforme descrito acima. Em algumas modalidades, o dispositivo de controle de fluxo (por exemplo, ímãs 3004, 3006 e eletrodos 3008) é posicionado de modo suficientemente distal ao longo do dedal 3008 (por exemplo, geralmente para baixo, conforme visto na Figura 30) de forma que o mesmo possa efetuar o fluxo de metal derretido dentro da reentrância 3030.

[000146] Em alguns casos, eletrodos adicionais (não mostrados) são instalados na reentrância 3030 para fornecer a mesma força ou uma força diferente ao metal derretido na reentrância 3030, em comparação com a força que é fornecida ao metal derretido na passagem 3020 por eletrodos 3008. Em tais casos, os eletrodos 3008 podem fornecer corrente em uma direção para fornecer força para empurrar metal derretido na passagem 3020 para baixo e através da abertura de saída 3018, enquanto eletrodos adicionais (não mostrados) podem fornecer uma corrente em uma direção oposta para fornecer força para empurrar metal derretido na reentrância 3030 para cima e através das entradas suplementares 3022. Quando eletrodos adicionais são usados, os ímãs 3004, 3006 ou outra(s) fonte(s) magnética(s) adequada(s) pode(m) ser posicionada(s) para gerar um campo magnético através tanto da passagem 3020 quanto da reentrância 3030.

[000147] Os diversos projetos de dedal descritos com referência às Figuras 25 a 30 podem aperfeiçoar a homogeneização da temperatura e a composição do metal derretido, podem minimizar a macrossegregação, podem otimizar o tamanho de grão (por exemplo, através de amadurecimento aumentado de grãos) e podem aperfeiçoar o formato do reservatório no tarugo que se forma.

[000148] As Figuras 31 a 50 são gráficos que retratam o espaçamento de braço de dendrito de produtos produzidos com e sem o uso das técnicas descritas no presente documento. As Figuras 31 a 35 e 41 a 45 representam um lingote fundido sem o uso das técnicas descritas no presente documento (“Amostra Normal”), enquanto as Figuras 36 a 40 e 46 a 50 representam um lingote fundido com o uso das técnicas descritas no presente documento (“Amostra Aprimorada”). Dois lingotes foram fundidos em um molde de fundição de Compósito de Baixa Altura Hidrostática (LHC) de 600 mm x 1750 mm com o processo de frio direto (CC). Uma pureza tradicional de 0,10% de Si, 0,50% de Fe (P1050) foi solidificada com a ausência de quaisquer refinadores ou modificadores de grão adicionais diferentes do que é comumente encontrado com P1020 em liga de uma pureza de até 0,50% de Fe. Nenhum lote continha qualquer material dos lingotes anteriores fundidos, o que assegura que não houve absolutamente nenhum estímulo de grão de partícula dimensionado em mícron disponível para modificar as condições de solidificação no reservatório de lingote. O metal derretido foi desgaseificado com um desgaseificador compacto de alumínio comercialmente disponível (ACD). O metal derretido foi subsequentemente filtrado com um filtro de espuma cerâmico reticulado com uma abertura nominal de 50 Poros Por Polegada (ppi). Após filtragem, o metal derretido foi introduzido em um molde de fundição de LHC. As condições de Estado Constante foram, para ambos os exemplos nessa comparação, 60 mm/minuto de velocidade decrescente com uma temperatura de 695 a 700 °C, conforme medido por um termopar do Tipo K no canal diretamente acima do molde. O nível de metal no molde, medido na direção vertical a partir da água até o ponto de contato da superfície quente de lingote foi 57 mm. A ponta do tubo vertical foi submersa 50 mm no reservatório de metal.

[000149] O lingote de Amostra Normal foi fundido distribuindo-se metal em uma bolsa combinada termicamente formada (por exemplo, uma bolsa de distribuição), a qual distribui metal para fora em direção à face curta do lingote. O fluxo de metal no reservatório derretido ou na cavidade de lingote foi regulado por um pino convencional que, quando aberto, permite que o metal sob pressão estática de metal preencha a bolsa de distribuição e flua para fora da face curta do molde de lingote.

[000150] O lingote da Amostra Aprimorada foi fundido sem uma bolsa combinada, mas, em vez de usar um bocal edutor, tais como aqueles descrito em detalhes adicionais acima (consultar Figura 1, por exemplo). O fluxo de metal no reservatório derretido ou na cavidade de lingote foi novamente regulado por um pino convencional e uma combinação de tubo vertical, mas, em adição à pressão estática do metal, o metal na calha foi pressurizado com uma bomba com base em ímã permanente (por exemplo, dispositivo de controle de fluxo), tais como aquelas descritas acima. A velocidade de fluxo aumentada e o impulso gerado pelo bocal edutor e/ou pela bomba com base em ímã permanente foi claramente vista pelo olho nu, durante fundição, na cabeça do lingote.

[000151] Ambos os lingotes foram divididos na seção de 600 mm x 1.750 mm, usinados e polidos antes da gravação com uma Gravura de Tri-Ácido (por exemplo, partes iguais de HCl, HNO3 e água, com aproximadamente 3 ml de HF por cem ml de água). As amostras foram, então, fotografadas e amostras microestruturais foram preparadas a partir de pedaços adjacentes em distâncias sequenciais que se estendem do centro do pedaço.

[000152] As Figuras 31 a 35 são imagens micrográficas de porções diferentes de uma seção do lingote da Amostra Normal de acordo com determinados aspectos da presente revelação. Cada imagem micrográfica é tomada no centro lateral (por exemplo, centro da face de laminagem ou da largura do lingote), mas em profundidades diferentes. A Figura 31 mostra o centro lateral do lingote em uma profundidade próxima ao centro geométrico do lingote. As Figuras 32 a 35 mostram porções consecutivamente mais rasas do lingote, em que a Figura 35 mostra uma porção do lingote próxima à superfície do lingote. A Figura 31 mostra que o espaçamento médio de braço de dendrito da Amostra Normal é aproximadamente 72,63 mícrons próximo ao centro do lingote. A Figura 32 mostra que o espaçamento de braço de dendrito da Amostra Normal é aproximadamente 80,37 mícrons adicionalmente em direção à superfície do lingote. A Figura 33 mostra que o espaçamento de braço de dendrito da Amostra Normal é aproximadamente 49,85 mícrons adicionalmente em direção à superfície do lingote. A Figura 34 mostra que o espaçamento de braço de dendrito da Amostra Normal é aproximadamente 37,86 mícrons adicionalmente em direção à superfície do lingote. A Figura 35 mostra que o espaçamento de braço de dendrito da Amostra Normal é aproximadamente 30,52 mícrons próximo à superfície do lingote. A variação no espaçamento de braço de dendrito do centro até a superfície é grande, na faixa de cerca de 73 mícrons a cerca de 30 mícrons. O espaçamento médio de braço de dendrito é cerca de 54,2 mícrons com um desvio padrão de cerca de 19,3.

[000153] As Figuras 36 a 40 são imagens micrográficas de porções diferentes de uma seção do lingote da Amostra Aprimorada de acordo com determinados aspectos da presente revelação. Cada imagem das Figuras 36 a 40 é tomada em locais da Amostra Aprimorada que correspondem aos locais das Figuras 31 a 35 para a Amostra Normal. A Figura 36 mostra que o espaçamento médio de braço de dendrito da Amostra Aprimorada é aproximadamente 27,76 mícrons próximo ao centro do lingote. A Figura 37 mostra que o espaçamento de braço de dendrito da Amostra Aprimorada é aproximadamente 39,46 mícrons adicionalmente em direção à superfície do lingote. A Figura 38 mostra que o espaçamento de braço de dendrito da Amostra Aprimorada é aproximadamente 29,09 mícrons adicionalmente em direção à superfície do lingote. A Figura 39 mostra que o espaçamento de braço de dendrito da Amostra Aprimorada é aproximadamente 20,22 mícrons adicionalmente em direção à superfície do lingote. A Figura 40 mostra que o espaçamento de braço de dendrito da Amostra Aprimorada é aproximadamente 18,88 mícrons próximo à superfície do lingote. A variação no espaçamento de braço de dendrito a partir da superfície para o centro é relativamente pequena, na faixa de apenas cerca de 19 mícrons até cerca de 28 mícrons (com um intermediário máximo de cerca de 39 mícrons). O espaçamento médio de braço de dendrito é cerca de 27,1 mícrons com um desvio padrão de cerca de 7,4. Esses tipos de espaçamento médio de braço de dendrito menor e/ou menos variação no espaçamento de braço de dendrito podem ser indicativos de que um produto fundido foi preparado com o uso das técnicas descritas no presente documento.

[000154] As Figuras 41 a 45 são imagens micrográficas de porções diferentes da seção do lingote de Amostra Normal mostrado nas Figuras 31 a 35 de acordo com determinados aspectos da presente revelação. Cada imagem das Figuras 41 a 45 são tomadas em locais que correspondem aos locais das Figuras 31 a 35. A Figura 41 mostra que o tamanho médio de grão da Amostra Normal é aproximadamente 1.118,01 mícrons próximo ao centro do lingote. A Figura 42 mostra que o tamanho médio de grão da Amostra Normal é aproximadamente 1.353,38 mícrons adicionalmente em direção à superfície do lingote. A Figura 43 mostra que o tamanho médio de grão da Amostra Normal é aproximadamente 714,29 mícrons adicionalmente em direção à superfície do lingote. A Figura 44 mostra que o tamanho médio de grão da Amostra Normal é aproximadamente 642,85 mícrons adicionalmente em direção à superfície do lingote. A Figura 45 mostra que o tamanho médio de grão da Amostra Normal é aproximadamente 514,29 mícrons próximo à superfície do lingote. A variação no tamanho de grão a partir da superfície até o centro é grande, na faixa de cerca de 514 mícrons a cerca de 1.118 mícrons. O tamanho médio de grão é cerca de 868,6 mícrons com um desvio padrão de cerca de 315,4.

[000155] As Figuras 46 a 50 são imagens micrográficas de porções diferentes de uma seção do lingote da Amostra Aprimorada de acordo com determinados aspectos da presente revelação. Cada imagem das Figuras 46 a 50 é tomada em locais da Amostra Aprimorada que correspondem aos locais das Figuras 41 a 45 para a Amostra Normal. A Figura 46 mostra que o tamanho médio de grão da Amostra Aprimorada é aproximadamente 362,17 mícrons próximo ao centro do lingote. A Figura 47 mostra que o tamanho médio de grão da Amostra Aprimorada é aproximadamente 428,57 mícrons adicionalmente em direção à superfície do lingote. A Figura 48 mostra que o tamanho médio de grão da Amostra Aprimorada é aproximadamente 342,85 mícrons adicionalmente em direção à superfície do lingote. A Figura 49 mostra que o tamanho médio de grão da Amostra Aprimorada é aproximadamente 321,42 mícrons adicionalmente em direção à superfície do lingote. A Figura 50 mostra que o tamanho médio de grão da Amostra Aprimorada é aproximadamente 306,12 mícrons próximo à superfície do lingote. A variação no tamanho de grão a partir da superfície para o centro é relativamente pequena, na faixa de apenas cerca de 306 mícrons para cerca de 362 mícrons (com um intermediário máximo de cerca de 429 mícrons). O tamanho médio de grão é cerca de 352,2 mícrons com um desvio padrão de cerca de 42,6. O benefício claro das técnicas descritas no presente documento sobre o tamanho de grão (por exemplo, tamanho médio de grão menor e/ou menos variação no tamanho de grão por todo um lingote) pode ser facilmente visto quando se compara a Amostra Aprimorada à Amostra Normal.

[000156] As Figuras 51 a 54 são gráficos que retratam diversas medições para o tamanho de grão e o desvio de macrossegregação para outro conjunto de amostras normais (Amostra Normal’) e aprimoradas (Amostra Aprimorada’). As amostras para as quais os dados são mostrados nas Figuras 51 a 54 foram preparadas de uma forma semelhante às Amostras Normais e Amostras Aprimoradas das Figuras 31 a 50, em que a Amostra Normal’ foi fundida com o uso de uma bolsa combinada e um pino convencional e uma calha, enquanto a Amostra Aprimorada’ foi fundida sem o uso de uma bolsa combinada, mas, em vez disso, com o uso de um bocal edutor (tal como aquele mostrado na Figura 1). Entretanto, para os dados mostrados nas Figuras 51 a 54, os parâmetros de liga e/ou de fundição são diferentes.

[000157] A Figura 51 é um gráfico 5100 que representa o tamanho de grão para a Amostra Normal’ de acordo com determinados aspectos da presente revelação. O canto esquerdo superior do gráfico 5100 representa o canto esquerdo superior de uma seção do lingote, enquanto o canto direito inferior do gráfico 5100 representa o centro da seção do lingote (por exemplo, o centro do próprio lingote). Os tamanhos de grão se estendem de muito grande (por exemplo, aproximadamente 220 mícrons) para moderadamente pequeno (por exemplo, aproximadamente 120 mícrons).

[000158] A Figura 52 é um gráfico 5200 que representa o tamanho de grão para a Amostra Aprimorada’ de acordo com determinados aspectos da presente revelação. Os locais no gráfico 5200 corresponde aos mesmos locais no gráfico 5100 para a Amostra Normal’ da Figura 51. Os tamanhos de grão estão todos presentes em cerca de 90 a 120 mícrons, sem variação substancial por toda a seção. O benefício claro das técnicas descritas no presente documento sobre o tamanho de grão (por exemplo, tamanho médio de grão menor e/ou menos variação no tamanho de grão) pode ser facilmente visto quando se compara a Amostra Aprimorada’ à Amostra Normal’.

[000159] A Figura 53 é um gráfico 5300 que representa o desvio de macrossegregação para a Amostra Normal’ de acordo com determinados aspectos da presente revelação. Conforme usado no presente documento, o desvio de macrossegregação é o desvio em por cento por todo o lingote fundido a partir da composição de liga alvo. Os locais no gráfico 5300 correspondem aos mesmos locais no gráfico 5100 da Figura 51. O canto esquerdo superior do gráfico 5300 representa o canto esquerdo superior de uma seção do lingote, enquanto o canto direito inferior do gráfico 5300 representa o centro da seção do lingote (por exemplo, o centro do próprio lingote). Os desvios de macrossegregação se estenderam de muito grandes (por exemplo, aproximadamente 5%) até altamente negativos (por exemplo, aproximadamente -10%).

[000160] A Figura 54 é um gráfico 5400 que representa o desvio de macrossegregação para a Amostra Aprimorada’ de acordo com determinados aspectos da presente revelação. Os locais no gráfico 5400 corresponde aos mesmos locais no gráfico 5300 para a Amostra Normal’ da Figura 53. O canto esquerdo superior do gráfico 5400 representa o canto esquerdo superior de uma seção do lingote, enquanto o canto direito inferior do gráfico 5400 representa o centro da seção do lingote (por exemplo, o centro do próprio lingote). Os desvios de macrossegregação são muito menores (por exemplo, de cerca de 4% a cerca de -2%) e muito mais consistentes em geral. O benefício claro das técnicas descritas no presente documento sobre o desvio de macrossegregação (por exemplo, desvio médio de macrossegregação menor e/ou menos variação no desvio de macrossegregação) pode ser facilmente visto quando se compara a Amostra Aprimorada’ à Amostra Normal’.

[000161] A descrição supracitada das modalidades, incluindo as modalidades ilustradas, foi apresentada apenas para o propósito de ilustração e descrição e não é destinada a ser exaustiva ou limitante às formas precisas reveladas. Diversas modificações, adaptações e usos da mesma serão evidentes para as pessoas versadas na técnica.

[000162] Conforme usado abaixo, qualquer referência a uma série de exemplos deve ser entendida como uma referência a cada um desses exemplos de modo disjuntivo (por exemplo, “Exemplos 1 a 4” deve ser entendido como “Exemplos 1, 2, 3 ou 4”).

[000163] O Exemplo 1 é um sistema que compreende um tubo de alimentação acoplável a uma fonte de metal derretido; um bocal primário localizado em uma extremidade distal do tubo de alimentação, em que o bocal primário é submersível em um reservatório derretido para entregar o metal derretido para o reservatório derretido; e um bocal secundário submersível no reservatório derretido e posicionável adjacente ao bocal primário, em que o bocal secundário inclui uma restrição conformada para gerar uma área de baixa pressão para circular o reservatório derretido em resposta à passagem do metal derretido proveniente da fonte através da restrição.

[000164] O Exemplo 2 é o sistema do Exemplo 1 em que o reservatório derretido é metal líquido de um lingote que é fundido.

[000165] O Exemplo 3 é o sistema do Exemplo 1, em que o reservatório derretido é metal líquido dentro de uma fornalha.

[000166] Exemplo 4 é o sistema dos Exemplos 1 a 3, em que o bocal secundário é acoplado ao bocal primário.

[000167] O Exemplo 5 é o sistema dos Exemplos 1 a 4 que compreende adicionalmente um dispositivo de controle de fluxo adjacente ao tubo de alimentação para controlar o fluxo do metal derretido através do bocal primário.

[000168] O Exemplo 6 é o sistema dos Exemplos 5, em que o dispositivo de controle de fluxo inclui uma ou mais fontes magnéticas para gerar um campo magnético alternante dentro do tubo de alimentação.

[000169] O Exemplo 7 é o sistema do Exemplo 6, em que as uma ou mais fontes magnéticas são posicionadas para induzir o movimento rotatório do metal derretido dentro do tubo de alimentação.

[000170] O Exemplo 8 é o sistema dos Exemplos 5 a 7 que compreende adicionalmente um dispositivo de controle de temperatura posicionado adjacente ao tubo de alimentação para remover calor do metal derretido dentro do tubo de alimentação.

[000171] O Exemplo 9 é o sistema do Exemplo 8 que compreende adicionalmente uma sonda de temperatura adjacente ao tubo de alimentação para medir uma temperatura do metal derretido; e um controlador acoplado à sonda de temperatura e ao dispositivo de controle de temperatura para ajustar o dispositivo de controle de temperatura em resposta à temperatura medida pela sonda de temperatura.

[000172] O Exemplo 10 é o sistema dos Exemplos 1 a 9, em que o bocal primário é retangular em formato.

[000173] O Exemplo 11 é o sistema dos Exemplos 1 a 10, em que o tubo de alimentação inclui adicionalmente um segundo bocal primário localizado na extremidade distal do tubo de alimentação, sendo que o segundo bocal primário é submersível no reservatório derretido para entregar o metal derretido ao reservatório derretido; e em que o sistema compreende adicionalmente um segundo bocal secundário submersível no reservatório derretido e posicionável adjacente ao segundo bocal primário, em que o segundo bocal secundário inclui uma segunda restrição conformada para gerar uma segunda área de baixa pressão para circular o reservatório derretido em resposta à passagem do metal derretido proveniente da fonte através da restrição.

[000174] O Exemplo 12 é o sistema do Exemplo 11, que compreende adicionalmente um dispositivo de controle de fluxo adjacente ao tubo de alimentação para controlar o fluxo do metal derretido através do bocal primário e do segundo bocal primário.

[000175] O Exemplo 13 é o sistema do Exemplo 12, em que o dispositivo de controle de fluxo inclui uma pluralidade de ímãs permanentes posicionada ao redor do tubo de alimentação para gerar um campo magnético através do tubo de alimentação e uma pluralidade de eletrodos eletricamente acoplados a uma trajetória dentro do tubo de alimentação para conduzir uma corrente elétrica através do metal derretido dentro do tubo de alimentação.

[000176] O Exemplo 14 é um sistema que compreende um tubo de alimentação acoplável a uma fonte de metal derretido; um bocal localizado em uma extremidade distal do tubo de alimentação, em que o bocal é submersível em um reservatório derretido para entregar o metal derretido ao reservatório derretido; e um dispositivo de controle de fluxo posicionado adjacente ao tubo de alimentação, em que o dispositivo de controle de fluxo inclui pelo menos uma fonte magnética para induzir o movimento do metal derretido dentro do tubo de alimentação.

[000177] O Exemplo 15 é o sistema do Exemplo 14, em que o dispositivo de controle de fluxo inclui uma pluralidade de ímãs permanentes posicionada ao redor de pelo menos um rotor, em que um campo magnético alternante é gerado em resposta à rotação do pelo menos um rotor.

[000178] O Exemplo 16 é o sistema do Exemplo 15, em que o tubo de alimentação tem um formato alongado adjacente ao dispositivo de controle de fluxo, em que o formato alongado corresponde a um formato do campo magnético alternante.

[000179] O Exemplo 17 é o sistema dos Exemplos 15 ou 16, em que um eixo geométrico de rotação do pelo menos um rotor é variável em relação a um eixo geométrico longitudinal do tubo de alimentação.

[000180] O Exemplo 18 é o sistema dos Exemplos 14 a 17, em que o dispositivo de controle de fluxo inclui um estator, em que o estator inclui pelo menos uma primeira bobina eletromagnética acionada em uma primeira fase, pelo menos uma segunda bobina eletromagnética acionada em uma segunda fase e pelo menos uma terceira bobina eletromagnética acionada em uma terceira fase, em que a primeira fase é desviada da segunda fase e da terceira fase por 120°, em que a segunda fase é desviada da terceira fase por 120° e em que um campo magnético alternante é gerado em resposta ao acionamento do estator.

[000181] O Exemplo 19 é o sistema do Exemplo 18, em que o tubo de alimentação inclui um parafuso helicoidal e em que o campo magnético alternante induz movimento rotatório no metal derretido dentro do tubo de alimentação.

[000182] O Exemplo 20 é o sistema dos Exemplos 14 a 19, em que o movimento do metal derretido é um movimento rotatório dentro do tubo de alimentação e em que o tubo de alimentação inclui uma parede interna conformada em um ângulo para gerar o movimento longitudinal do metal derretido no tubo de alimentação em resposta ao movimento rotatório do metal derretido no tubo de alimentação.

[000183] O Exemplo 21 é o sistema dos Exemplos 14 a 20 que compreende adicionalmente uma fonte de alimentação, em que o tubo de alimentação inclui uma pluralidade de eletrodos acoplada à fonte de alimentação para fornecer uma corrente através do metal derretido no tubo de alimentação.

[000184] O Exemplo 22 é o sistema dos Exemplos 14 a 21 que compreende adicionalmente um dispositivo de controle de temperatura posicionado adjacente ao tubo de alimentação para remover calor do metal derretido dentro do tubo de alimentação.

[000185] O Exemplo 23 é o sistema do Exemplo 22 que compreende adicionalmente uma sonda de temperatura adjacente ao tubo de alimentação para medir uma temperatura do metal derretido; e um controlador acoplado à sonda de temperatura e ao dispositivo de controle de temperatura para ajustar o dispositivo de controle de temperatura em resposta à temperatura medida pela sonda de temperatura.

[000186] O Exemplo 24 é o sistema dos Exemplos 14 a 23 que compreende adicionalmente um bocal secundário submersível no reservatório derretido e posicionável adjacente ao bocal, em que o bocal secundário inclui uma restrição conformada para gerar uma área de baixa pressão para circular o reservatório derretido em resposta à passagem do metal derretido proveniente da fonte através da restrição.

[000187] O Exemplo 25 é um método que compreende entregar metal derretido a partir de uma fonte de metal para um reservatório de metal através de um tubo de alimentação; o que gera um campo magnético alternante adjacente ao tubo de alimentação; e induz o movimento do metal derretido no tubo de alimentação em resposta à geração do campo magnético alternante.

[000188] O Exemplo 26 é o método do Exemplo 25 que compreende adicionalmente remover calor, por meio de um dispositivo de controle de temperatura, a partir do metal derretido no tubo de alimentação; determinar uma porcentagem de metal sólido no metal derretido; e controlar o dispositivo de controle de temperatura em resposta à determinação da porcentagem de metal sólido no metal derretido.

[000189] O Exemplo 27 é o método dos Exemplos 25 ou 26, em que entregar metal derretido a partir da fonte de metal inclui gerar um fluxo de metal primário através de um bocal primário submersível em um reservatório derretido; passar o fluxo de metal primário através de um bocal secundário que tem uma restrição; e gerar influxo suplementar através do bocal secundário em resposta à passagem do fluxo de metal primário através do bocal secundário, em que a fonte do influxo suplementar é o reservatório derretido.

[000190] O Exemplo 28 é um método que compreende entregar metal derretido através de um bocal primário de um tubo de alimentação; passar o metal derretido através de um bocal secundário posicionado adjacente ao bocal primário e submersível dentro de um reservatório derretido; e induzir influxo suplementar através do bocal secundário em resposta à passagem do metal derretido através do bocal secundário, em que a fonte do influxo suplementar é o reservatório derretido.

[000191] O Exemplo 29 é um produto de alumínio que tem uma estrutura cristalina com um desvio padrão máximo de espaçamento de braço de dendrito em ou abaixo de 16, o produto de alumínio obtido entregando-se metal derretido através de um bocal primário de um tubo de alimentação; passar o metal derretido através de um bocal secundário posicionado adjacente ao bocal primário e submersível dentro de um reservatório derretido; e induzir influxo suplementar através do bocal secundário em resposta à passagem do metal derretido através do bocal secundário, em que a fonte do influxo suplementar é o reservatório derretido.

[000192] O Exemplo 30 é o produto de alumínio do Exemplo 29, em que o desvio padrão máximo de espaçamento de braço de dendrito está em ou abaixo de 10.

[000193] O Exemplo 31 é o produto de alumínio do Exemplo 29, em que o desvio padrão máximo de espaçamento de braço de dendrito está em ou abaixo de 7,5.

[000194] O Exemplo 32 é o produto de alumínio dos Exemplos 29 a 31, em que o espaçamento médio de braço de dendrito está em ou abaixo de 38 μm.

[000195] O Exemplo 33 é o produto de alumínio dos Exemplos 29 a 31, em que o espaçamento médio de braço de dendrito está em ou abaixo de 30 μm.

[000196] O Exemplo 34 é o produto de alumínio dos Exemplos 29 a 33, em que entregar metal derretido através de um bocal primário inclui induzir fluxo com o uso de um dispositivo de controle de fluxo acoplado ao tubo de alimentação.

[000197] O Exemplo 35 é um produto de alumínio que tem uma estrutura cristalina com um desvio padrão máximo de tamanho de grão em ou abaixo de 200, o produto de alumínio obtido entregando-se metal derretido através de um bocal primário de um tubo de alimentação; passar o metal derretido através de um bocal secundário posicionado adjacente ao bocal primário e submersível dentro de um reservatório derretido; e induzir influxo suplementar através do bocal secundário em resposta à passagem do metal derretido através do bocal secundário, em que a fonte do influxo suplementar é o reservatório derretido.

[000198] O Exemplo 36 é o produto de alumínio do Exemplo 35, em que o desvio padrão máximo do tamanho de grão está em ou abaixo de 80.

[000199] O Exemplo 37 é o produto de alumínio do Exemplo 35, em que o desvio padrão máximo do tamanho de grão está em ou abaixo de 33.

[000200] O Exemplo 38 é o produto de alumínio dos Exemplos 35 a 37, em que o tamanho médio de grão está em ou abaixo de 700 μm.

[000201] O Exemplo 39 é o produto de alumínio dos Exemplos 35 a 37, em que o tamanho médio de grão está em ou abaixo de 400 μm.

[000202] O Exemplo 40 é o produto de alumínio dos Exemplos 35 a 39, em que entregar metal derretido através de um bocal primário inclui induzir fluxo com o uso de um dispositivo de controle de fluxo acoplado ao tubo de alimentação.

[000203] O Exemplo 41 é o produto de alumínio dos Exemplos 35 a 40, em que o desvio padrão máximo de espaçamento de braço de dendrito está em ou abaixo de 10.

[000204] O Exemplo 42 é o produto de alumínio dos Exemplos 35 a 40, em que o desvio padrão máximo de espaçamento de braço de dendrito está em ou abaixo de 7,5.

[000205] O Exemplo 43 é o produto de alumínio dos Exemplos 35 a 40, em que o espaçamento médio de braço de dendrito está em ou abaixo de 38 μm.

[000206] O Exemplo 44 é o produto de alumínio dos Exemplos 35 a 40, em que o espaçamento médio de braço de dendrito está em ou abaixo de 30 μm.

[000207] O Exemplo 45 é um aparelho que compreende um tubo de alimentação que inclui um bocal de placa que tem uma primeira placa e uma segunda placa acopladas em conjunto em paralelo, em que o tubo de alimentação inclui uma passagem para direcionar metal derretido através do bocal de placa em direção a pelo menos um bocal de saída.

[000208] O Exemplo 46 é o aparelho do Exemplo 45 que compreende adicionalmente um bocal secundário submersível em um reservatório derretido e posicionável adjacente a pelo menos um bocal de saída do bocal de placa, em que o bocal secundário inclui uma restrição conformada para gerar uma área de baixa pressão para circular o reservatório derretido em resposta à passagem do metal derretido do bocal de placa através da restrição.

[000209] O Exemplo 47 é o aparelho do Exemplo 46, em que o bocal secundário é acoplável de modo removível ao bocal de placa.

[000210] O Exemplo 48 é o aparelho do Exemplo 45, em que o pelo menos um bocal de saída inclui dois bocais de saída para direcionar o metal derretido nas direções não paralelas.

[000211] O Exemplo 49 é o aparelho do Exemplo 48 que compreende adicionalmente dois bocais secundários submersíveis em um reservatório derretido, em que cada bocal secundário é posicionável adjacente a um respectivo bocal dentre os dois bocais de saída do bocal de placa, em que cada um dentre os dois bocais secundários inclui uma restrição conformada para gerar uma área de baixa pressão para circular o reservatório derretido em resposta à passagem do metal derretido proveniente dos respectivos bocais através da restrição.

[000212] O Exemplo 50 é o aparelho dos Exemplos 45 a 49 que compreende adicionalmente um dispositivo de controle de fluxo acoplado ao tubo de alimentação para controlar o fluxo de metal derretido através do bocal de placa.

[000213] O Exemplo 51 é o aparelho do Exemplo 50, em que o dispositivo de controle de fluxo inclui pelo menos um ímã permanente estático posicionado adjacente ao tubo de alimentação para gerar um campo magnético através da passagem e um par de eletrodos posicionado no tubo de alimentação em contato com a passagem.

[000214] O Exemplo 52 é o aparelho do Exemplo 51, em que o par de eletrodos e o pelo menos um ímã permanente estático são posicionados de forma que a direção do campo magnético e a direção de uma corrente elétrica que passa através do par de eletrodos dentro da passagem são, ambos, orientados perpendiculares a um comprimento do tubo de alimentação.

Claims (13)

1. Sistema, caracterizado pelo fato de que compreende: um tubo de alimentação (136) acoplável a uma fonte (102) de metal derretido; um bocal (108) localizado em uma extremidade distal do tubo de alimentação (136), em que o bocal (108) é submersível em um reservatório derretido para entregar o metal derretido ao reservatório derretido; e um dispositivo de controle de fluxo (104) posicionado adjacente ao tubo de alimentação (136), em que o dispositivo de controle de fluxo (104) inclui pelo menos uma fonte magnética para induzir movimento do metal derretido dentro do tubo de alimentação (136), em que a pelo menos uma fonte magnética do dispositivo de controle de fluxo (104) gera ondas de pressão no metal fundido dentro do tubo de alimentação (136) de modo a controlar fluxo de metal em uma direção de fluxo do metal fundido ao longo do tubo de alimentação (136).

2. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de controle de fluxo (104) inclui uma pluralidade de ímãs permanentes (306) posicionada ao redor de pelo menos um rotor (304), em que um campo magnético alternante é gerado em resposta à rotação do pelo menos um rotor (304).

3. Sistema de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o tubo de alimentação (136) tem um formato alongado adjacente ao dispositivo de controle de fluxo (104), em que o formato alongado corresponde a um formado do campo magnético alternante.

4. Sistema de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que um eixo geométrico de rotação do pelo menos um rotor (304) é variável em relação a um eixo geométrico longitudinal do tubo de alimentação (136).

5. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de controle de fluxo (104) inclui um estator, em que o estator inclui pelo menos uma primeira bobina (804) eletromagnética acionada em uma primeira fase, pelo menos uma segunda bobina (806) eletromagnética acionada em uma segunda fase e pelo menos uma terceira bobina (808) eletromagnética acionada em uma terceira fase, em que a primeira fase é desviada da segunda fase e da terceira fase por 120°, em que a segunda fase é desviada da terceira fase por 120° e em que um campo magnético alternante é gerado em resposta ao acionamento do estator.

6. Sistema de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o tubo de alimentação (136) inclui um parafuso helicoidal e em que o campo magnético alternante induz movimento rotatório no metal derretido dentro do tubo de alimentação (136).

7. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o movimento do metal derretido é um movimento rotatório dentro do tubo de alimentação (136) e em que o tubo de alimentação (136) inclui uma parede interna (1208) conformada em um ângulo para gerar movimento longitudinal do metal derretido no tubo de alimentação (136) em resposta ao movimento rotatório do metal derretido no tubo de alimentação (136).

8. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um dispositivo de controle de temperatura (1714) posicionado adjacente ao tubo de alimentação (136) para remover calor do metal derretido dentro do tubo de alimentação (136).

9. Sistema de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente: uma sonda de temperatura (1708) adjacente ao tubo de alimentação (136) para medir uma temperatura do metal derretido; e um controlador (1716) acoplado à sonda de temperatura (1708) e ao dispositivo de controle de temperatura (1714) para ajustar o dispositivo de controle de temperatura (1714) em resposta à temperatura medida pela sonda de temperatura (1708).

10. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um bocal secundário (110) submersível no reservatório derretido e posicionável adjacente ao bocal (108), em que o bocal secundário (110) inclui uma restrição conformada para gerar uma área de baixa pressão para circular o reservatório derretido em resposta à passagem do metal derretido proveniente da fonte através da restrição.

11. Método, caracterizado pelo fato de que compreende: entregar metal derretido a partir de uma fonte (102) de metal a um reservatório de metal através de um tubo de alimentação (136); gerar um campo magnético alternante adjacente ao tubo de alimentação (136); e induzir movimento do metal derretido no tubo de alimentação (136) em resposta à geração do campo magnético alternante.

12. Método de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente: remover calor, por meio de um dispositivo de controle de temperatura (1714), do metal derretido no tubo de alimentação (136); determinar uma porcentagem de metal sólido no metal derretido; e controlar o dispositivo de controle de temperatura (1714) em resposta à determinação da porcentagem de metal sólido no metal derretido.

13. Método de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que entregar metal derretido a partir da fonte (102) de metal inclui: gerar um fluxode metal primário através de um bocal primário (108) submersível em um reservatório derretido; passar o fluxo de metal primário através de um bocal secundário (110) que tem uma restrição; e gerar influxo suplementar através do bocal secundário (110) em resposta à passagem do fluxo de metal primário através do bocal secundário (110), em que a fonte do influxo suplementar é o reservatório derretido.

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