BRPI0419350B1 - METHOD AND INDUCTION FOR PRODUCTION OF COMPOUND METAL INGLES AND COMPOUND METAL INGOTS - Google Patents

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Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MÉTODO E APARELHO DE LINGOTAMENTO PARA PRODUÇÃO DE LINGOTES METÁLICOS COMPOSTOS E LINGOTE DE METAL COMPOSTO".Report of the Invention Patent for "METHOD AND APPARATUS FOR PRODUCTION OF COMPOUND METAL LANGUAGES AND COMPOUND METAL LANGUAGE".

[001] Dividido do PI 0411851-0, depositado em 23.06.2004 Antecedentes da Invenção [002] A presente invenção refere-se a um método e a um equipamento para lingotar lingotes metálicos compostos, bem como novos lingotes metálicos compostos assim obtidos.Divided from PI 0411851-0, filed June 23, 2004 Background of the Invention The present invention relates to a method and equipment for ingot composite metal ingots as well as novel composite metal ingots obtained therefrom.

Antecedentes da Técnica [003] Por muitos anos os lingotes metálicos, particulamnente os lingotes de alumínio ou de liga de alumínio, foram produzidos por um processo de lingotamento semicontínuo, conhecido como lingotamento por resfriamento direto. Nesse procedimento o metal fundido é derramado no topo de um molde de extremidade aberta e um meio de resfriamento, tipicamente água, é aplicado diretamente à superfície de solidificação do metal à medida que ela emerge do molde.Background Art For many years metal ingots, particularly aluminum or aluminum alloy ingots, have been produced by a semi-continuous casting process known as direct cooling casting. In this procedure the molten metal is poured onto the top of an open-ended mold and a cooling medium, typically water, is applied directly to the metal solidifying surface as it emerges from the mold.

[004] Tal sistema é comumente usado para produzir lingotes de grandes seções retangulares para a produção de produtos laminados, por exemplo, produtos de folhas de ligas de alumínio. Há um grande mercado para lingotes compostos consistindo em duas ou mais camadas de diferentes ligas. Tais lingotes são usados para produzir-se, após a laminaçâo, folhas revestidas para várias aplicações tais como folhas de soldagem, chapas de aeronaves e outras aplicações onde é desejado que as propriedades da superfície sejam diferentes daquelas do núcleo.[004] Such a system is commonly used to produce large rectangular section ingots for the production of rolled products, for example aluminum alloy sheet products. There is a large market for composite ingots consisting of two or more layers of different alloys. Such ingots are used to produce, after rolling, coated sheets for various applications such as welding sheets, aircraft sheets and other applications where surface properties are desired to differ from those of the core.

[005] A abordagem convencionai para tal folha revestida tem sido esquentar placas de diferentes ligas em conjunto para "fixar" as duas juntas, então continuar laminando até produzir-se o produto acabado. Isto tem a desvantagem de que a interface entre as placas geral mente não é metalurgicamente limpa e a aglutinação das camadas pode ser um problema.The conventional approach to such a coated sheet has been to heat plates of different alloys together to "fix" the two joints, then to continue rolling until the finished product is produced. This has the disadvantage that the interface between the plates is generally not metallurgically clean and layer bonding can be a problem.

[006] Tem havido também um interesse em lingotar lingotes em camadas para produzir-se um lingote composto pronto para laminação. Isto tem sido tipicamente realizado usando-se lingotamento de resfriamento direto (DC), ou pela solidificação simultânea de duas correntes de liga ou pela solidificação sequencial onde um metal é solidificado antes sendo contatado por um segundo metal fundido. Na literatura descrevem-se um sem número de tais métodos que obtiveram graus variáveis de sucesso.There has also been an interest in casting ingot layers to produce a composite ingot ready for rolling. This has typically been accomplished using either direct cooling (DC) casting, or by the simultaneous solidification of two alloy streams or by sequential solidification where one metal is solidified before being contacted by a second molten metal. In the literature a number of such methods have been described which have obtained varying degrees of success.

[007] Em Binczewski, U. S. Patente 4.567.936, emitida em 4 de fevereiro de 1986, foi descrito um método para produção de um lingote composto por resfriamento direto onde uma camada externa de temperatura de sólidos mais alta é fundida sobre uma camada interna com uma temperatura de sólidos mais baixa. A descrição determina que a camada mais externa deve estar "completamente sólida e inteira" no momento em que a liga de menor temperatura de sólidos entrar em contato com ela.[007] In Binczewski, US Patent 4,567,936, issued February 4, 1986, a method for producing a direct-cooling ingot where a higher outer solids temperature layer is melted over an inner layer with a lower solids temperature. The description states that the outermost layer must be "completely solid and whole" at the moment when the lowest solids alloy contacts it.

[008] Keller, German Patent 844 806, publicada em 24 de julho de 1952, descreve um molde único para lingotar uma estrutura em camadas onde o núcleo interno é lingotado antes da camada externa. Nesse procedimento, a camada externa é totalmente solidificada antes que a liga interna a contate.[008] Keller, German Patent 844 806, published July 24, 1952, describes a single mold for casting a layered structure where the inner core is cast before the outer layer. In this procedure, the outer layer is fully solidified before the inner alloy contacts it.

[009] Em Robinson, U. S. Patent 3.353.934, emitida em 21 de novembro de 1967, é descrito um sistema de lingotamento onde uma divisão interna é colocada dentro da cavidade do molde para separar substancialmente áreas de diferentes composições de ligas. O fim do defletor é projetado de forma que ele termine na "zona pastosa" logo acima da porção solidificada do lingote. Dentro da "zona pastosa" a liga é livre para misturar-se sob a extremidade do defletor para formar uma união entre as camadas. Entretanto, o método não é controlável no sentido de que o defletor usado é "passivo" e o lingotamento depende do controle da localização do recipiente, que é indiretamente controlada pelo sistema de resfriamento.In Robinson, U.S. Patent 3,353,934, issued November 21, 1967, a casting system is described wherein an internal division is placed within the mold cavity to substantially separate areas of different alloy compositions. The end of the deflector is designed so that it ends in the "pasty zone" just above the solidified portion of the ingot. Within the "pasty zone" the alloy is free to mix under the deflector end to form a joint between the layers. However, the method is not controllable in the sense that the deflector used is "passive" and casting depends on controlling the location of the container, which is indirectly controlled by the cooling system.

[0010] Em Matzner, German Patent DE 44 20 697, publicada em 21 de dezembro de 1995, é descrito um sistema de lingotamento usando uma divisão interna similar à de Robinson, na qual a posição do recipiente defletor é controlada para permitir que a mistura da fase líquida da zona de interface crie um gradiente de concentração contínua através da interface.In Matzner, German Patent DE 44 20 697, published December 21, 1995, a casting system using a Robinson-like internal division is described, in which the position of the deflector container is controlled to allow mixing of the liquid phase of the interface zone create a continuous concentration gradient across the interface.

[0011] Em Robertson e outros, British Patent GB 1.174.764, publicada em 21 de dezembro de 1965, é fornecido um defletor móvel para dividir um recipiente de lingotamento comum e permitir o lingotamento de dois metais diferentes. O defletor é móvel para permitir em um limite que os materiais se misturem e em outro limite lingotar dois veios separados.In Robertson et al., British Patent GB 1,174,764, issued December 21, 1965, a movable deflector is provided for splitting a common casting caster and allowing casting of two different metals. The deflector is movable to allow in one limit the materials to mix and in another limit to cast two separate shafts.

[0012] Em Kilmer e outros, WO Publication 2003/035305, publicada em 1 de maio de 2003, é descrito um sistema de lingotamento usando-se um material de barreira na forma de uma folha fina entre duas camadas de ligas diferentes. A folha fina tem um ponto de fusão suficientemente alto que ela permanece intacta durante o lingotamento, e é incorporada no produto final.In Kilmer et al., WO Publication 2003/035305, published May 1, 2003, a casting system is described using a barrier material in the form of a thin sheet between two layers of different alloys. The thin sheet has a sufficiently high melting point that it remains intact during casting and is incorporated into the final product.

[0013] Takeuchi e outros, U. S. Patent 4.828.015, emitida em 9 de maio de 1989, descreve um método de lingotamento de duas ligas líquidas em um único molde pela criação de uma divisão na zona líquida por meio de um campo magnético e alimentação das duas zonas com ligas separadas. A liga que é alimentada à parte superior da zona forma portanto uma casca em torno do metal alimentado à porção inferior.Takeuchi et al., US Patent 4,828,015, issued May 9, 1989, describes a method of casting two liquid alloys into a single mold by creating a division in the liquid zone by means of a magnetic field and feed. of the two zones with separate alloys. The alloy which is fed to the upper portion of the zone thus forms a shell around the metal fed to the lower portion.

[0014] Veillette, U. S. Patent 3.911.996, descreve um molde tendo uma parede externa flexível para ajustar a forma do lingote durante o lingota mento, [0015] Steen e outros, U. S. Patent 5.947.194, descreve um molde similar a Veillette mas permitindo maior controle da forma, [0016] Takeda e outros, U. S. Patent 4.498.521 descreve um sistema de controle do nível de metal usando um flutuador na superfície do metal para medir o nível de metal e informar para o controle de fluxo.Veillette, US Patent 3,911,996, describes a mold having a flexible outer wall to adjust the shape of the ingot during casting, Steen et al., US Patent 5,947,194, describes a mold similar to Veillette but allowing greater shape control, Takeda et al., US Patent 4,498,521 describes a metal level control system using a float on the metal surface to measure metal level and report to flow control.

[0017] Odegard e outros, U. S. Patent 5.526.870, descreve um sistema de controle do nível de metal usando uma sonda sensora remota (radar).Odegard et al., U.S. Patent 5,526,870, describes a metal level control system using a remote sensing probe (radar).

[0018] Wagstaff, U. S, Patent 6.260.602, descreve um molde tendo uma parede estreitada variavelmente para controlar a forma externa de um lingote.Wagstaff, U.S. Patent 6,260,602 describes a mold having a variably narrow wall for controlling the external shape of an ingot.

[0019] É um objetivo da presente invenção produzir um lingote de metal composto consistindo em duas ou mais camadas tendo uma ligação metalúrgica melhorada entre camadas adjacentes, [0020] É também um objetivo da presente invenção fornecer um meio para controlar a temperatura da interface onde duas ou mais camadas que se unem em um lingote composto para melhorar a ligação metalúrgica entre camadas adjacentes.It is an object of the present invention to produce a composite metal ingot consisting of two or more layers having an improved metallurgical bond between adjacent layers. It is also an object of the present invention to provide a means for controlling the temperature of the interface where two or more layers joining together in a composite ingot to improve metallurgical bonding between adjacent layers.

[0021] É também um objetivo da presente invenção fornecer um meio para controlar a forma da interface onde duas ou mais ligas são combinadas em um lingote metálico composto.It is also an object of the present invention to provide a means for controlling the shape of the interface where two or more alloys are combined into one composite metal ingot.

[0022] É um outro objetivo da presente invenção fornecer um método sensível para controlar o nível de metal em um molde de lingote que seja particularmente útil em espaços confinados.It is another object of the present invention to provide a sensitive method for controlling the metal level in an ingot mold that is particularly useful in confined spaces.

Descrição da Invenção [0023] Uma modalidade da presente invenção é um método para o lingotamento de um lingote metálico composto compreendendo pelo menos duas camadas formadas de uma ou mais composições de ligas. O método compreende o fornecimento de um molde anular de extremidade aberta tendo uma extremidade de alimentação e uma extremidade de saída onde o metal fundido é adicionado na extremidade de alimentação e o lingote solidificado é extraído na extremidade de saída. Paredes divisórias são usadas para dividir a extremidade de alimentação em pelo menos duas câmaras de alimentação separadas, as paredes divisórias terminando acima da extremidade de saída do molde, e onde cada câmara de alimentação é adjacente a pelo menos uma outra câmara de alimentação. Para cada par de câmaras de alimentação adjacentes uma primeira corrente de uma primeira liga é alimentada a uma câmara do par de câmaras de alimentação para formar uma poça de metal na primeira câmara e uma segunda corrente de uma segunda liga é alimentada através da segunda câmara do par de câmaras de alimentação para formar uma poça de metal na segunda câmara. A primeira poça de metal contata a parede divisória entre o par de câmaras para resfriar a primeira poça de forma a formar uma superfície auto-sustentada adjacente à parede divisória. A segunda poça de metal é então trazida ao contato com a primeira poça de forma que a segunda poça inicialmente contate a superfície auto-sustentada da primeira poça em um ponto onde a temperatura da superfície auto-sustentada está entre as temperaturas solidus e liquidus da primeira liga. As duas poças de ligas são portanto unidas como duas camadas e resfriadas para formar um lingote composto.Description of the Invention An embodiment of the present invention is a method for casting a composite metal ingot comprising at least two layers formed of one or more alloy compositions. The method comprises providing an open-ended annular mold having a feed end and an outlet end where molten metal is added at the feed end and solidified ingot is extracted at the outlet end. Partition walls are used to divide the feed end into at least two separate feed chambers, the partition walls ending above the mold exit end, and where each feed chamber is adjacent to at least one other feed chamber. For each pair of adjacent feed chambers a first stream of a first alloy is fed to a chamber of the feed chamber pair to form a metal pool in the first chamber and a second stream of a second alloy is fed through the second chamber of the feed chamber. pair of feed chambers to form a metal pool in the second chamber. The first metal puddle contacts the dividing wall between the pair of chambers to cool the first puddle to form a self-supporting surface adjacent to the dividing wall. The second metal pool is then brought into contact with the first pool so that the second pool initially contacts the self-supporting surface of the first pool at a point where the temperature of the self-supporting surface is between the solidus and liquidus temperatures of the first. turns on. The two pools of alloys are therefore joined as two layers and cooled to form a composite ingot.

[0024] Preferivelmente a segunda liga contata inicialmente a superfície auto-sustentada da primeira liga quando a temperatura da segunda liga está acima da temperatura liquidus da segunda liga. As primeira e segunda ligas podem ter a mesma composição de liga ou podem ter composições de liga diferentes.Preferably the second alloy initially contacts the self-supporting surface of the first alloy when the temperature of the second alloy is above the liquidus temperature of the second alloy. The first and second alloys may have the same alloy composition or may have different alloy compositions.

[0025] Preferivelmente a superfície superior da segunda liga contata a superfície auto-sustentada da primeira poça em um ponto onde a temperatura da superfície auto-sustentada está entre as temperaturas solidus e liquidus da primeira liga.Preferably the upper surface of the second alloy contacts the self-supporting surface of the first puddle at a point where the temperature of the self-supporting surface is between the solidus and liquidus temperatures of the first alloy.

[0026] Nesta modalidade da invenção a superfície auto-sustentada pode ser gerada resfriando-se a primeira poça de liga de forma que a temperatura da superfície no ponto onde a segunda liga inicialmente contata a superfície auto-sustentada esteja entre as temperaturas solidus e liquidus.In this embodiment of the invention the self-supporting surface may be generated by cooling the first alloy puddle so that the surface temperature at the point where the second alloy initially contacts the self-supporting surface is between solidus and liquidus temperatures. .

[0027] Uma outra modalidade da presente invenção compreende um método para lingotamento de um lingote metálico composto compreendendo pelo menos duas camadas formadas de uma ou mais composições de liga. Esse método compreende o fornecimento de um molde anular de extremidade aberta tendo uma extremidade de alimentação e uma extremidade de saída onde o metal fundido é adicionado à extremidade de alimentação e o lingote solidificado é extraído na extremidade de saída. Paredes divisórias são usadas para dividir a extremidade de alimentação em pelo menos duas câmaras de alimentação separadas, as paredes divisórias terminando acima da extremidade de saída do molde, e onde cada câmara de alimentação é adjacente a pelo menos uma outra câmara de alimentação. Para cada par de câmaras de alimentação adjacentes, uma primeira corrente de uma primeira liga é alimentada a uma câmara do par de câmaras de alimentação para formar uma poça de metal na primeira câmara e uma segunda corrente de uma segunda liga é alimentada através da segunda câmara do par de câmaras de alimentação para formar uma poça de metal na segunda câmara. A primeira poça de metal contata a parede divisória entre o par de câmaras para resfriar a primeira poça de forma a formar uma superfície auto-sustentada adjacente à parede divisória.Another embodiment of the present invention comprises a method for casting a composite metal ingot comprising at least two layers formed of one or more alloy compositions. Such a method comprises providing an open-ended annular mold having a feed end and an outlet end where molten metal is added to the feed end and the solidified ingot is extracted at the outlet end. Partition walls are used to divide the feed end into at least two separate feed chambers, the partition walls ending above the mold exit end, and where each feed chamber is adjacent to at least one other feed chamber. For each pair of adjacent feed chambers, a first stream of a first alloy is fed to a chamber of the feed chamber pair to form a metal pool in the first chamber and a second stream of a second alloy is fed through the second chamber. the pair of feed chambers to form a metal pool in the second chamber. The first metal puddle contacts the dividing wall between the pair of chambers to cool the first puddle to form a self-supporting surface adjacent to the dividing wall.

[0028] A segunda poça de metal é então trazida ao contato com a primeira poça de forma que a segunda poça contate a superfície auto-sustentada da primeira poça em um ponto onde a temperatura da superfície auto-sustentada esteja abaixo da temperatura solidus da primeira liga para formar uma interface entre as duas ligas. A interface é então reaquecida até uma temperatura entre as temperaturas solidus e liquidus da primeira liga de forma que as duas poças de ligas são portanto unidas como duas camadas e resfriadas para formar um lingote composto.The second metal pool is then brought into contact with the first pool so that the second pool contacts the self-supporting surface of the first pool at a point where the temperature of the self-supporting surface is below the solidus temperature of the first pool. alloy to form an interface between the two alloys. The interface is then reheated to a temperature between solidus and liquidus temperatures of the first alloy such that the two alloy pools are therefore joined as two layers and cooled to form a composite ingot.

[0029] Nesta modalidade o reaquecimento é preferivelmente atingido permitindo-se que o calor latente dentro das primeira ou segunda poças reaqueça a superfície.In this embodiment, reheating is preferably achieved by allowing the latent heat within the first or second puddles to reheat the surface.

[0030] Preferivelmente a segunda liga contata inicialmente a superfície auto-sustentada da primeira liga quando a temperatura da segunda liga está acima da temperatura liquidus da segunda liga. As primeira e segunda ligas podem ter a mesma composição de liga ou podem ter diferentes composições de ligas.Preferably the second alloy initially contacts the self-supporting surface of the first alloy when the temperature of the second alloy is above the liquidus temperature of the second alloy. The first and second alloys may have the same alloy composition or may have different alloy compositions.

[0031] Preferivelmente a superfície superior da segunda liga contata a superfície auto-sustentada da primeira poça a um ponto onde a temperatura da superfície auto-sustentada está entre as temperaturas solidus e liquidus da primeira liga.Preferably the upper surface of the second alloy contacts the self-supporting surface of the first puddle at a point where the temperature of the self-supporting surface is between the solidus and liquidus temperatures of the first alloy.

[0032] A superfície auto-sustentada pode ter também uma camada oxida nela formada. Ela é suficientemente forte para aguentar as forças aumentadas fazendo normalmente com que o metal se espalhe quando não confinado. Essas forças aumentadas incluem as forças criadas pela pressão metalostática da primeira corrente, e pela expansão da superfície no caso onde o resfriamento se estende abaixo do sólido seguido de reaquecimento da superfície. Trazendo-se a segunda liga líquida em contato com a primeira liga enquanto a primeira liga ainda está no estado semi-sólido ou, e na modalidade alternativa, garantindo que a interface entre as ligas é reaquecida até um estado semi-sólido, uma camada de interface distinta mas aglutinante é formada entre as duas ligas. Além disso, o fato de que a interface entre a segunda camada de liga e a primeira liga é portanto formada antes de a primeira camada de liga ter desenvolvido uma carcaça rígida significa que o estresse criado pela aplicação direta do meio de resfriamento à superfície externa do lingote é melhor controlado no produto acabado, o que é particularmente vantajoso quando se funde ligas que tendem a se fraturar.The self-supporting surface may also have an oxidized layer formed therein. It is strong enough to withstand the increased forces normally causing the metal to spread when not confined. These increased forces include the forces created by the metallostatic pressure of the first stream, and surface expansion in the case where cooling extends below the solid followed by surface reheating. By bringing the second liquid alloy into contact with the first alloy while the first alloy is still in the semi-solid state or, and in the alternative mode, ensuring that the interface between the alloys is reheated to a semi-solid state, a layer of Distinct but binder interface is formed between the two alloys. In addition, the fact that the interface between the second alloy layer and the first alloy is therefore formed before the first alloy layer has developed a rigid shell means that the stress created by the direct application of the cooling medium to the outer surface of the alloy. Ingot is better controlled in the finished product, which is particularly advantageous when casting alloys that tend to fracture.

[0033] O resultado da presente invenção é que a interface entre as primeira e segunda ligas é mantida, sobre um pequeno comprimento do lingote emergente, a uma temperatura entre as temperaturas solidus e liquidus da primeira liga. Em uma modalidade particular, a segunda liga é alimentada no molde de forma que a superfície superior da segunda liga no molde esteja em contato com a superfície da primeira liga onde a temperatura da superfície esteja entre as temperaturas solidus e liquidus e assim é formada uma interface tendo alcançado este requisito. Em uma modalidade alternativa, a interface é reaquecida até uma temperatura entre as temperaturas solidus e liquidus logo após a superfície superior da segunda liga contatar a superfície auto-sustentada da primeira liga. Preferivelmente a segunda liga está acima da sua temperatura liquidus quando ela contata inicialmente a superfície da primeira liga. Quando isto é feito, a integridade da interface é mantida mas, ao mesmo tempo, certos componentes da liga são suficientemente móveis ao longo da interface de modo que a aglutinação metalúrgica é facilitada.The result of the present invention is that the interface between the first and second alloys is maintained over a short length of the emerging ingot at a temperature between the solidus and liquidus temperatures of the first alloy. In a particular embodiment, the second alloy is fed into the mold such that the upper surface of the second alloy in the mold is in contact with the surface of the first alloy where the surface temperature is between solidus and liquidus temperatures and thus an interface is formed. having achieved this requirement. In an alternative embodiment, the interface is reheated to a temperature between solidus and liquidus temperatures just after the upper surface of the second alloy contacts the self-supporting surface of the first alloy. Preferably the second alloy is above its liquidus temperature when it initially contacts the surface of the first alloy. When this is done, the integrity of the interface is maintained but at the same time certain alloying components are sufficiently mobile throughout the interface so that metallurgical agglutination is facilitated.

[0034] Se a segunda liga for contatada onde a temperatura da superfície da primeira liga está suficientemente abaixo da temperatura solidus (por exemplo, após uma carcaça solidus significativa ter sido formada), e há um calor latente insuficiente para reaquecer a interface até a temperatura entre as temperaturas solidus e liquidus da primeira liga, então a mobilidade dos componentes da liga é muito limitada e uma aglutinação metalúrgica insuficiente é formada. Isto pode provocar a separação de camadas durante o processamento subsequente.If the second alloy is contacted where the surface temperature of the first alloy is sufficiently below the solidus temperature (e.g., after a significant solidus shell has been formed), and there is insufficient latent heat to reheat the interface to temperature. between solidus and liquidus temperatures of the first alloy, then the mobility of the alloying components is very limited and insufficient metallurgical agglutination is formed. This may cause layer separation during subsequent processing.

[0035] Se a superfície auto-sustentada não é formada na primeira liga antes da segunda liga contatar a primeira liga, então as ligas estão livres para misturar-se e uma camada difusa ou um gradiente de concentração de liga é formado na interface, tornando a interface menos distinta.If the self-supporting surface is not formed in the first alloy before the second alloy contacts the first alloy, then the alloys are free to mix and a diffuse layer or alloy concentration gradient is formed at the interface, rendering the least distinctive interface.

[0036] É particularmente preferido que a superfície superior da segunda liga seja mantida uma posição abaixo da borda inferior da parede divisória. Se a superfície superior da segunda liga no molde ficar acima do ponto de contato com a superfície da primeira liga, por exemplo, acima da borda inferior da parede divisória, então há o perigo de que a segunda liga possa romper a superfície auto-sustentada da primeira liga ou mesmo relingotar completamente a superfície por causa do excesso de calor latente. Se isto acontecer, pode haver uma mistura excessiva de ligas na interface, ou em alguns casos fuga de metal ou falha no lingotamento. Se a segunda liga contatar a parede divisória particularmente longe da borda inferior, pode ser até mesmo resfriada prematuramente até um ponto onde o contato com a superfície auto-sustentada da primeira liga não forma mais uma aglutinação metalúrgica forte. Em certos casos, pode entretanto ser vantajoso manter-se a superfície superior da segunda liga próxima à borda inferior de forma que a parede divisória possa agir como uma escumadeira de óxidos para evitar que os óxidos da superfície da segunda camada sejam incorporados na interface entre as duas camadas. Isto é particularmente vantajoso onde a segunda camada é passível de oxidação. Em qualquer caso a posição da superfície superior deve ser controlada cuidadosamente para evitar os problemas notados acima, e não devem ficar mais de 3 mm acima da borda inferior da divisória.It is particularly preferred that the upper surface of the second alloy is maintained a position below the lower edge of the partition wall. If the upper surface of the second alloy in the mold is above the point of contact with the surface of the first alloy, for example above the lower edge of the partition wall, then there is a danger that the second alloy may rupture the self-supporting surface of first alloy or even completely relingote the surface because of excess latent heat. If this happens, there may be an excessive mix of alloys at the interface, or in some cases metal leakage or casting failure. If the second alloy contacts the partition wall particularly far from the lower edge, it may even be prematurely cooled to a point where contact with the self-supporting surface of the first alloy no longer forms strong metallurgical agglutination. In certain cases, however, it may be advantageous to keep the upper surface of the second alloy near the lower edge so that the partition wall can act as an oxide skimmer to prevent surface oxides of the second layer from being incorporated into the interface between the two. two layers. This is particularly advantageous where the second layer is oxidizable. In any case the position of the upper surface must be carefully controlled to avoid the problems noted above, and should not be more than 3 mm above the lower edge of the partition.

[0037] Em todas as modalidades precedentes é particularmente vantajoso contatar a segunda liga com a primeira liga a uma temperatura entre a temperatura solidus e a temperatura de coerência da primeira liga ou reaquecer-se a interface entre as duas até uma temperatura entre a temperatura solidus e a temperatura de coerência da primeira liga. O ponto de coerência, e a temperatura (entre as temperaturas solidus e liquidus) na qual isto ocorre é uma etapa intermediária na solidificação do metal fundido. À medida que os dendritos crescem de tamanho em um metal fundido resfriado e começam a se chocar uns com os outros, uma rede sólida contínua se desenvolve através do volume da liga. O ponto no qual há um súbito aumento na força de torque necessária para cortar a rede sólida é conhecido como o "ponto de coerência". A descrição do ponto de coerência e de sua determinação podem ser encontradas em Solidification Characteristics of Aluminum Alloys, Volume 3, Dendrite Coherency Pg. 210.In all the foregoing embodiments it is particularly advantageous to contact the second alloy with the first alloy at a temperature between the solidus temperature and the coherence temperature of the first alloy or to reheat the interface between the two to a temperature between the solidus temperature. and the coherence temperature of the first alloy. The point of coherence, and the temperature (between solidus and liquidus temperatures) at which this occurs is an intermediate step in solidification of the molten metal. As dendrites grow in size in a cooled molten metal and begin to collide with each other, a continuous solid network develops through the volume of the alloy. The point at which there is a sudden increase in the torque force required to cut the solid grid is known as the "point of coherence". The description of the coherence point and its determination can be found in Solidification Characteristics of Aluminum Alloys, Volume 3, Dendrite Coherency Pg. 210

[0038] Em outra modalidade da invenção, é fornecido um equipamento para lingotar metais compreendendo um molde anular de extremidade aberta tendo uma extremidade de alimentação e uma extremidade de saída e um bloco inferior que se ajusta dentro da extremidade de saída e é móvel em uma direção ao longo do eixo do molde anular. A extremidade de alimentação do molde é dividida em pelo menos duas câmaras de alimentação separadas, onde cada câmara de alimentação é adjacente a pelo menos uma outra câmara de alimentação e onde as câmaras de alimentação adjacentes ao separadas por uma parede divisória de temperatura controlada que pode adicionar ou remover calor. A parede divisória termina acima da extremidade de saída do molde. Cada câmara inclui um equipamento de controle do nível metálico tal que em pares adjacentes de câmaras o nível metálico em uma câmara pode ser mantido a uma posição acima da extremidade inferior da parede divisória entre as câmaras e na outra câmara pode ser mantido a uma posição diferente do nível na primeira câmara.In another embodiment of the invention, there is provided a metal casting equipment comprising an open end annular mold having a feed end and an outlet end and a lower block that fits within the outlet end and is movable on a direction along the axis of the annular mold. The feed end of the mold is divided into at least two separate feed chambers, where each feed chamber is adjacent to at least one other feed chamber and where the feed chambers adjacent to it are separated by a temperature controlled dividing wall which can add or remove heat. The dividing wall terminates above the exit end of the mold. Each chamber includes a metal level control device such that in adjacent pairs of chambers the metal level in one chamber may be held at a position above the lower end of the dividing wall between chambers and in the other chamber may be held at a different position. level in the first chamber.

[0039] Preferivelmente o nível na outra câmara é mantido a uma posição abaixo da extremidade inferior da parede divisória.Preferably the level in the other chamber is kept at a position below the lower end of the partition wall.

[0040] A parede divisória é projetada de forma que o calor extraído ou adicionado é calibrado de forma a criar uma superfície auto-sustentada no metal na primeira câmara adjacente à parede divisória para controlar a temperatura da superfície auto-sustentada do metal na primeira câmara para ficar entra as temperaturas solidus e liquidus e um ponto onde a superfície superior do metal na segunda câmara pode ser mantida.The partition wall is designed so that the extracted or added heat is calibrated to create a self-supporting metal surface in the first chamber adjacent to the partition wall to control the temperature of the self-supporting metal surface in the first chamber. to stay between solidus and liquidus temperatures and a point where the upper surface of the metal in the second chamber can be maintained.

[0041] A temperatura da camada auto-sustentada pode ser cuidadosamente controlada removendo-se calor da parede divisória através de um fluido de controle da temperatura sendo passado através de uma parte da parede divisória ou sendo trazido ao contato com a parede divisória em sua extremidade superior para controlar a temperatura da camada auto-sustentada.The temperature of the self-supporting layer can be carefully controlled by removing heat from the partition wall through a temperature control fluid being passed through a part of the partition wall or brought into contact with the partition wall at its end. to control the temperature of the self-supporting layer.

[0042] Uma outra modalidade da invenção é um método para o lingotamento de um lingote metálico composto compreendendo pelo menos duas ligas diferentes, que compreende fornecer um molde anular de extremidade aberta tendo uma extremidade de alimentação e uma extremidade de saída e meios de dividir-se a extremidade de alimentação em pelo menos duas câmaras de alimentação separadas, onde cada câmara é adjacente a pelo menos uma outra câmara de alimentação. Para cada par de câmaras de alimentação adjacentes, uma primeira corrente de uma primeira liga é alimentada através de uma das câmaras de alimentação adjacentes ao mencionado molde, uma segunda corrente de uma segunda liga é alimentada através de outra das câmaras de alimentação adjacentes. Uma parede divisória controladora de temperatura é fornecida antes das câmaras de alimentação adjacentes tal que o ponto na interface onde as primeira e segunda ligas se contatam inicialmente é mantido a uma temperatura entre as temperaturas solidus e liquidus da primeira liga por meios de uma parede divisória controladora de temperatura onde as correntes são unidas como duas camadas. As camadas de ligas unidas são resfriadas para formar um lingote composto.Another embodiment of the invention is a method of casting a composite metal ingot comprising at least two different alloys comprising providing an open-ended annular mold having a feed end and an outlet end and dividing means. the feed end is in at least two separate feed chambers, where each chamber is adjacent to at least one other feed chamber. For each pair of adjacent feed chambers, a first stream of a first alloy is fed through one of the feed chambers adjacent to said mold, a second stream of a second alloy is fed through another of the adjacent feed chambers. A temperature-controlling partition wall is provided before the adjacent feed chambers such that the point at the interface where the first and second alloys initially contact each other is maintained at a temperature between the solidus and liquidus temperatures of the first alloy by means of a control-partition wall. where the currents are joined as two layers. The layers of bonded alloys are cooled to form a composite ingot.

[0043] A segunda liga é preferivelmente trazida ao contato com a primeira liga imediatamente abaixo da extremidade inferior da parede divisória sem contatar primeiro a parede divisória. Em qualquer caso, a segunda liga deve contatar a primeira liga a não menos de 2 mm abaixo da extremidade inferior da parede divisória mas a não mais de 20 mm e preferivelmente cerca de 4 a 6 mm abaixo da extremidade inferior da parede divisória.The second alloy is preferably brought into contact with the first alloy just below the lower end of the partition wall without first contacting the partition wall. In any case, the second alloy should contact the first alloy not less than 2 mm below the lower end of the partition wall but not more than 20 mm and preferably about 4 to 6 mm below the lower end of the partition wall.

[0044] Se a segunda liga contatar a parede divisória antes de contatar a primeira liga, ela pode ser prematuramente resfriada até um ponto onde o contato com a superfície auto-sustentada da primeira liga não forma mais uma aglutinação metalúrgica forte. Mesmo se a temperatura liquidus da segunda liga for suficientemente baixa isto não acontece, a pressão metalostática que existe pode fazer com que a segunda liga seja alimentada no espaço entre a primeira liga e a parede divisória e provocar defeitos ou falhas de lingotamento. Quando se deseja que a superfície superior da segunda liga esteja acima da extremidade inferior da parede divisória (por exemplo, para retirar óxidos) ela deve ser cuidadosamente posicionada tão próxima quanto praticamente possível da extremidade inferior da parede divisória para evitar esses problemas.If the second alloy contacts the partition wall before contacting the first alloy, it may be prematurely cooled to a point where contact with the self-supporting surface of the first alloy no longer forms strong metallurgical agglutination. Even if the liquidus temperature of the second alloy is sufficiently low this does not happen, the existing metallostatic pressure can cause the second alloy to be fed into the space between the first alloy and the partition wall and cause defects or casting failures. When the upper surface of the second alloy is desired to be above the lower end of the partition wall (for example, to remove oxides) it should be carefully positioned as nearly as possible to the lower end of the partition wall to avoid such problems.

[0045] A parede divisória entre pares adjacentes de câmaras de alimentação pode ser afunilada e o funil pode variar ao longo do comprimento da parede divisória. A parede divisória pode também ter uma forma curvilínea. Essas características podem ser usadas para compensar diferentes propriedades térmicas e de solidificação das ligas usadas nas câmaras separadas pela parede divisória e portanto fornecer o controle da geometria da interface final dento do lingote emergente. A parede de forma curvilínea pode servir também para formar lingotes com camadas tendo geometrias específicas que podem ser laminados com menos perdas. A parede divisória entre pares adjacentes de câmaras de alimentação pode também ser feita flexível e pode ser ajustada para assegurar que a interface entre as duas camadas de ligas no lingote final e no produto laminado seja reta independentemente das ligas usadas e seja reta mesmo na seção de partida.The dividing wall between adjacent pairs of feed chambers may be tapered and the funnel may vary along the length of the dividing wall. The partition wall may also have a curvilinear shape. These features can be used to compensate for different thermal and solidification properties of the alloys used in the chambers separated by the partition wall and thus provide control of the geometry of the emerging interface within the emerging ingot. The curvilinear wall can also serve to form layered ingots having specific geometries that can be rolled with less loss. The dividing wall between adjacent pairs of feed chambers can also be made flexible and can be adjusted to ensure that the interface between the two alloy layers in the final ingot and the rolled product is straight regardless of the alloys used and is straight even in the section. match.

[0046] Uma outra modalidade da invenção é um equipamento para lingotamento de lingotes de metal compostos, compreendendo um molde anular com extremidade aberta tendo uma extremidade de alimentação e uma extremidade de saída e um bloco inferior que se ajusta dentro da extremidade de saída e se move ao longo do eixo do molde. A extremidade de alimentação do molde é dividida em pelo menos duas câmaras de alimentação separadas, onde cada câmara de alimentação é adjacente a pelo menos uma outra câmara de alimentação e onde as câmaras de alimentação adjacentes são separadas por uma parede divisória. A parede divisória é flexível, e um dispositivo de posicionamento é anexado à parede divisória de forma que a curvatura da parede no plano do molde possa ser variada de uma determinada quantidade durante a operação.Another embodiment of the invention is a composite metal ingot casting equipment, comprising an open-ended annular die having a feed end and an outlet end and a lower block that fits within the outlet end and protrudes into the casting. moves along the mold axis. The feed end of the mold is divided into at least two separate feed chambers, where each feed chamber is adjacent to at least one other feed chamber and where the adjacent feed chambers are separated by a partition wall. The partition wall is flexible, and a positioning device is attached to the partition wall so that the curvature of the wall in the mold plane can be varied by a certain amount during operation.

[0047] Uma outra modalidade da invenção é um método para o lingotamento de um lingote metálico composto compreendendo pelo menos duas ligas diferentes, que compreende o fornecimento de um molde anular de extremidade aberta tendo uma extremidade de alimentação e uma extremidade de saída e meios para dividir a extremidade de alimentação em pelo menos duas câmaras de alimentação separadas, onde cada câmara de alimentação é adjacente a pelo menos uma outra câmara de alimentação. Para pares adjacentes de câmaras de alimentação, uma primeira corrente de uma primeira liga é alimentada através de uma das câmaras de alimentação adjacentes no molde, e uma segunda corrente de uma segunda corrente de uma segunda liga á alimentada através de outra das câmaras de alimentação adjacentes.Another embodiment of the invention is a method for casting a composite metal ingot comprising at least two different alloys comprising providing an open end ring die having a feed end and an outlet end and means for dividing the feed end into at least two separate feed chambers, where each feed chamber is adjacent to at least one other feed chamber. For adjacent pairs of feed chambers, a first stream of a first alloy is fed through one of the adjacent feed chambers into the mold, and a second stream of a second second alloy stream is fed through another of the adjacent feed chambers. .

[0048] Uma parede divisória flexível é fornecida entre as câmaras adjacentes e a curvatura da parede divisória flexível é ajustada durante o lingotamento para controlar a forma da interface onde as ligas são unidas como duas camadas. As camadas de ligas unidas são então resfriadas para formar um lingote composto tendo uma interface totalmente uniforme.A flexible partition wall is provided between adjacent chambers and the curvature of the flexible partition wall is adjusted during casting to control the shape of the interface where the alloys are joined as two layers. The bonded alloy layers are then cooled to form a composite ingot having a fully uniform interface.

[0049] A alimentação do metal requer um controle cuidadoso do nível e um método para isso é fornecer um fluxo lento de gás, preferivelmente um gás inerte, através de um tubo com uma abertura em um ponto fixo em relação ao corpo do molde anular. A abertura é imersa em uso abaixo da superfície do metal no molde, a pressão do gás é medida e a pressão metalostática acima da abertura do tubo é portanto determinada. A pressão medida pode então ser usada para controlar diretamente o fluxo de metal no molde de forma a manter a superfície superior do metal a um nível constante.Metal feeding requires careful level control and one method for this is to provide a slow flow of gas, preferably an inert gas, through a pipe with an opening at a fixed point relative to the annular mold body. The opening is immersed in use below the metal surface in the mold, the gas pressure is measured and the metallostatic pressure above the pipe opening is therefore determined. The measured pressure can then be used to directly control the metal flow in the mold to keep the upper surface of the metal at a constant level.

[0050] Uma outra modalidade da invenção é um método de lingotamento de um lingote metálico que compreende o fornecimento de um molde anular de extremidade aberta tendo uma extremidade de alimentação e uma extremidade de saída, e a alimentação de um metal fundido na extremidade de alimentação do mencionado molde para criar uma poça de metal dentro do mencionado molde tendo uma superfície. A extremidade do tubo de entrega de gás é imersa na poça de metal a partir da extremidade de alimentação do tubo do molde em uma posição pré determinada em relação ao corpo do molde e um gás inerte é borbulhado através do tubo de entrega de gás a uma taxa lenta o suficiente para manter o tubo descongelado. A pressão do gás dentro do mencionado tubo é medida para determinar a posição do metal fundido em relação ao corpo do molde.Another embodiment of the invention is a method of casting a metal ingot comprising providing an open-ended annular mold having a feed end and an outlet end, and feeding a molten metal into the feed end. of said mold to create a metal puddle within said mold having a surface. The end of the gas delivery tube is immersed in the metal pool from the mold tube feed end at a predetermined position relative to the mold body and an inert gas is bubbled through the gas delivery tube to a slow enough to keep the tube thawed. The gas pressure within said pipe is measured to determine the position of the molten metal relative to the mold body.

[0051] Uma outra modalidade da invenção é um equipamento para lingotamento de um lingote metálico que compreende um molde anular de extremidade aberta tendo uma extremidade de alimentação e uma extremidade de saída tendo um bloco inferior que se ajusta na extremidade de saída e que é móvel ao longo do eixo do molde. Um dispositivo de controle do fluxo metálico é fornecido para controlar a taxa na qual o metal pode fluir no molde a partir de uma fonte externa, e é também fornecido um sensor de nível de metal compreendendo um tubo de entrega de gás anexado a uma fonte de gás por meio de um controlador de fluxo de gás e tendo uma extremidade aberta posicionada em uma localização pré-definida abaixo da extremidade de alimentação do molde, de forma que, em uso, a extremidade aberta do tubo fique normalmente abaixo do nível de metal no molde. É também fornecido um meio para medição da pressão do gás no tubo de entrega do gás entre o controlador de fluxo e a extremidade aberta do tubo de entrega de gás, a pressão medida do gás sendo adaptada para controlar o dispositivo de controle de fluxo de gás de forma a manter o metal, no qual a extremidade aberta do tubo de entrega de gás é colocado, em um nível pré determinado.Another embodiment of the invention is an ingot casting equipment comprising an open-ended annular die having a feed end and an outlet end having a lower block that fits at the exit end and is movable. along the axis of the mold. A metal flow control device is provided for controlling the rate at which metal can flow into the mold from an external source, and a metal level sensor comprising a gas delivery tube attached to a gas source is also provided. gas through a gas flow controller and having an open end positioned at a predefined location below the feed end of the mold such that, in use, the open end of the pipe is normally below the metal level in the mold. mold. A means for measuring the gas pressure in the gas delivery tube between the flow controller and the open end of the gas delivery tube is also provided, the measured gas pressure being adapted to control the gas flow control device. to maintain the metal, on which the open end of the gas delivery tube is placed, at a predetermined level.

[0052] Esse método e aparelho para medição do nível do metal são particularmente úteis na medição e no controle do nível de metal em um espaço confinado tal como em algumas ou em todas as câmaras de alimentação em um projeto de molde de multicâmaras. Eles podem ser usados em conjunção com outros sistemas de controle de nível de metal que usam flutuadores ou outros monitores similares de posicionamento da superfície, onde, por exemplo, um tubo de gás é usado nas câmaras de alimentação menores e um sistema de controle de alimentação com base em um flutuador ou dispositivo similar nas câmaras de alimentação maiores.[0052] This metal level measuring method and apparatus is particularly useful for measuring and controlling metal level in a confined space such as in some or all of the feed chambers in a multi-chamber mold design. They can be used in conjunction with other metal level control systems that use floats or other similar surface positioning monitors, where, for example, a gas tube is used in smaller feed chambers and a feed control system. based on a float or similar device in the larger feed chambers.

[0053] Em uma modalidade preferida da presente invenção é fornecido um método para lingotamento de um lingote composto tendo duas camadas de ligas diferentes, onde uma liga forma uma camada na superfície mais larga ou face "de laminação" de um lingote de seção transversal retangular formado a partir de outra liga. Para este procedimento é fornecido um molde anular de extremidade aberta tendo uma extremidade de alimentação e uma extremidade de saída e meios para dividir a extremidade de alimentação em câmaras de alimentação adjacentes separadas por uma parede divisória de temperatura controlada. A primeira corrente de uma primeira liga é alimentada através de uma das câmaras de alimentação no molde e uma segunda corrente de uma segunda liga é alimentada através de uma outra das câmaras de alimentação, esta segunda liga tendo uma temperatura liquidus mais baixa que a primeira liga. A primeira liga é resfriada pela parede divisória de temperatura controlada para formar uma superfície auto-sustentada que se estende abaixo da extremidade inferior da parede divisória e a segunda liga é contatada com a superfície auto-sustentada da primeira liga em uma localização onde a temperatura da superfície auto-sustentada é mantida entre as temperaturas solidus e liquidus da primeira liga, através do que as duas correntes de ligas são unidas como duas camadas. As camadas de ligas unidas são então resfriadas para formar um lingote composto.In a preferred embodiment of the present invention there is provided a method for casting a composite ingot having two different alloy layers, where an alloy forms a layer on the widest surface or "rolling" face of a rectangular cross-section ingot. formed from another alloy. For this procedure an open-ended annular mold having a feed end and an outlet end and means for dividing the feed end into adjacent feed chambers separated by a temperature-controlled dividing wall is provided. The first stream of a first alloy is fed through one of the feed chambers in the mold and a second stream of a second alloy is fed through another of the feed chambers, this second alloy having a lower liquidus temperature than the first alloy. . The first alloy is cooled by the temperature controlled partition wall to form a self-supporting surface extending below the lower end of the partition wall, and the second alloy is contacted with the self-supporting surface of the first alloy at a location where the temperature of Self-sustaining surface is maintained between the solidus and liquidus temperatures of the first alloy, whereby the two alloy streams are joined as two layers. The bonded alloy layers are then cooled to form a composite ingot.

[0054] Em outra modalidade preferida as duas câmaras são configuradas de forma que uma câmara externa envolva completamente a câmara interna através do que é formado um lingote tendo uma camada de uma liga envolvendo completamente o núcleo de uma segunda liga.In another preferred embodiment the two chambers are configured such that an outer chamber completely surrounds the inner chamber whereby an ingot having an alloy layer completely enclosing the core of a second alloy is formed.

[0055] Uma modalidade preferida inclui duas paredes divisórias de temperatura controlada espaçadas lateralmente formando três câmaras de alimentação. Assim, há uma câmara de alimentação central com uma parede divisória em cada lado e um par de câmaras de alimentação externas, uma de cada lado da câmara de alimentação central. Uma corrente da primeira liga pode ser alimentada através da câmara de alimentação central, com correntes da segunda liga sendo alimentadas nas duas câmaras laterais. Tal arranjo é tipicamente usado para fornecer duas camadas de revestimento em um material de núcleo central.A preferred embodiment includes two laterally spaced temperature-controlled partition walls forming three feed chambers. Thus, there is a central feed chamber with a dividing wall on each side and a pair of external feed chambers on either side of the central feed chamber. A first alloy stream may be fed through the central feed chamber, with second alloy chains being fed into the two side chambers. Such an arrangement is typically used to provide two layers of coating on a central core material.

[0056] É também possível reverter o procedimento de forma que correntes da primeira liga sejam alimentadas através das câmaras laterais enquanto uma corrente da segunda liga é alimentada através da câmara central. Com esse arranjo, o lingotamento é iniciada nas câmaras laterais de alimentação com a segunda liga sendo alimentada através da câmara central e contatando o par de primeiras ligas imediatamente abaixo das paredes divisórias.It is also possible to reverse the procedure so that streams from the first alloy are fed through the side chambers while a stream from the second alloy is fed through the central chamber. With this arrangement, the casting is initiated in the side feed chambers with the second alloy being fed through the central chamber and contacting the pair of first alloys just below the partition walls.

[0057] A forma da seção transversal do lingote pode ser qualquer forma conveniente (por exemplo circular, quadrada, retangular ou qualquer outra forma regular ou irregular) e as formas da seção transversais das camadas individuais podem também variar dentro do lingote.The ingot cross-sectional shape can be any convenient shape (e.g. circular, square, rectangular or any other regular or irregular shape) and the cross-sectional shapes of the individual layers may also vary within the ingot.

[0058] Uma outra modalidade da invenção é um produto lingote fundido consistindo em um lingote alongado compreendendo, na seção transversal, duas ou mais camadas de ligas separadas de composições diferentes, onde a interface entre as camadas de liga adjacentes está na forma de uma aglutinação metalúrgica substancialmente contínua. Esta aglutinação é caracterizada pela presença de partículas dispersas de uma ou mais composições intermetálicas da primeira liga em uma região da segunda liga adjacente à interface. Geralmente, na presente invenção a primeira liga é aquela na qual uma superfície auto-sustentada é formada inicialmente e a segunda liga é trazida ao contato com esta superfície enquanto a temperatura da superfície está entre as temperaturas solidus e liquidus da primeira liga, ou a interface é subsequentemente aquecida até uma temperatura entre as temperaturas solidus e liquidus da primeira liga. As partículas dispersas preferivelmente têm menos que cerca de 20 pm de diâmetro e são descobertas em uma região de até cerca de 200 pm da interface.Another embodiment of the invention is a cast ingot product consisting of an elongated ingot comprising, in cross section, two or more separate alloy layers of different compositions, where the interface between adjacent alloy layers is in the form of an agglutination. substantially continuous metallurgical This agglutination is characterized by the presence of dispersed particles of one or more first alloy intermetallic compositions in a region of the second alloy adjacent to the interface. Generally, in the present invention the first alloy is one in which a self-supporting surface is initially formed and the second alloy is brought into contact with this surface while the surface temperature is between the solidus and liquidus temperatures of the first alloy, or the interface. It is subsequently heated to a temperature between the solidus and liquidus temperatures of the first alloy. The dispersed particles are preferably less than about 20 µm in diameter and are discovered in a region of up to about 200 µm of the interface.

[0059] A aglutinação pode ser também caracterizada pela presença de cristas ou secreções de uma ou mais composições intermetálicas da primeira liga estendendo-se da interface para a segunda liga na região adjacente à interface. Esta característica é particularmente formada quando a temperatura da superfície auto-sustentada não foi reduzida até abaixo da temperatura solidus anterior ao contato com a segunda liga.Agglutination may also be characterized by the presence of ridges or secretions of one or more intermetallic compositions of the first alloy extending from the interface to the second alloy in the region adjacent to the interface. This feature is particularly formed when the self-supporting surface temperature has not been reduced to below the solidus temperature prior to contact with the second alloy.

[0060] As cristas ou secreções preferivelmente penetram menos que cerca de 100 pm na segunda liga a partir da interface.The ridges or secretions preferably penetrate less than about 100 pm into the second alloy from the interface.

[0061] Onde as composições intermetálicas da primeira liga são dispersas ou exsudadas na segunda liga, permanece na primeira liga, adjacente à interface entre as primeira e segunda ligas, uma camada que contém uma quantidade reduzida de partículas intermetálicas e que consequentemente podem formar uma camada que é mais nobre que a primeira liga e que pode transmitir resistência à corrosão para o material de revestimento. Esta camada tem tipicamente de 4 a 8 pm de espessura.Where intermetallic compositions of the first alloy are dispersed or exuded in the second alloy, a layer which contains a reduced amount of intermetallic particles and which may consequently form a layer remains in the first alloy, adjacent to the interface between the first and second alloys. which is nobler than the first alloy and can impart corrosion resistance to the coating material. This layer is typically 4 to 8 pm thick.

[0062] Esta aglutinação pode também ser caracterizada pela presença de uma camada difusa de componentes de liga da primeira liga na camada da segunda liga adjacente à interface. Esta característica é particularmente formada em casos onde a superfície da primeira liga é resfriada abaixo da temperatura solidus da primeira liga e então a interface entre as primeira e segunda ligas é reaquecida até entre as temperaturas solidus e liquidus.This agglutination may also be characterized by the presence of a diffuse layer of first alloy alloy components in the second alloy layer adjacent to the interface. This feature is particularly formed in cases where the surface of the first alloy is cooled below the solidus temperature of the first alloy and then the interface between the first and second alloys is reheated to solidus and liquidus temperatures.

[0063] Embora não desejando ficar preso a qualquer teoria, acredita-se que a presença dessas características é provocada pela formação de segregados de compostos intermetálicos da primeira liga na superfície auto-sustentada nela formada com sua subsequente dispersão ou exsudação na segunda liga após ela contatar a superfície. A exsudação dos compostos intermetálicos é auxiliada pelas forças de deslocamento presentes na interface.Although not wishing to be bound by any theory, it is believed that the presence of these characteristics is caused by the formation of segregated first alloy intermetallic compounds on the self-sustaining surface formed therein with their subsequent dispersion or exudation in the second alloy thereafter. contact the surface. The exudation of intermetallic compounds is aided by the displacement forces present at the interface.

[0064] Uma outra característica da interface entre as camadas formadas pelos métodos desta invenção é a presença de componentes de liga da segunda liga entre os limites de grãos da primeira liga imediatamente adjacentes à interface entre as duas ligas. Acredita-se que estas surgem quando a segunda liga (ainda geralmente acima da sua temperatura liquidus) entra em contato com a superfície auto-sustentada da primeira liga (a uma temperatura entre as temperaturas solidus e liquidus da primeira liga). Sob essas condições específicas, o componente de liga da segunda liga pode se difundir a uma curta distância (tipicamente cerca de 50 pm) ao longo dos limites dos grãos ainda líquidos, mas não nos grãos já formados na superfície da primeira liga. Se a temperatura da interface estiver acima da temperatura liquidus de ambas as ligas, ocorrerá a mistura geral das ligas, e os componentes da segunda liga serão encontrados dentro dos grãos bem como nos limites dos grãos. Se a temperatura da interface estiver abaixo da temperatura solidus da primeira liga, não haverá oportunidade para que ocorra a difusão nos limites dos grãos.Another feature of the interface between the layers formed by the methods of this invention is the presence of second alloy alloy components between the first alloy grain boundaries immediately adjacent to the interface between the two alloys. These are believed to arise when the second alloy (still generally above its liquidus temperature) contacts the self-supporting surface of the first alloy (at a temperature between the solidus and liquidus temperatures of the first alloy). Under these specific conditions, the alloy component of the second alloy may diffuse a short distance (typically about 50 pm) along the boundaries of still liquid grains, but not into grains already formed on the surface of the first alloy. If the interface temperature is above the liquidus temperature of both alloys, the general alloying will occur, and the components of the second alloy will be found within the grain as well as within the grain boundary. If the interface temperature is below the solidus temperature of the first alloy, there is no opportunity for grain boundary diffusion to occur.

[0065] As características interfaciais específicas descritas são características específicas provocadas pela difusão do estado sólido, ou pela difusão ou movimentação de elementos ao longo de caminhos líquidos restritos e não afetam a natureza geralmente distinta da interface total.The specific interfacial features described are specific features caused by solid state diffusion, or diffusion or movement of elements along restricted liquid paths, and do not affect the generally distinct nature of the total interface.

[0066] Independentemente de como a interface é formada, a estrutura única da interface fornece uma forte aglutinação metalúrgica na interface e portanto toma a estrutura adequada para lami nação em folhas sem problemas associados com uma separação de camadas ou contaminação da interface.Regardless of how the interface is formed, the unique interface structure provides strong metallurgical bonding at the interface and thus makes the structure suitable for sheet lamination without problems associated with layer separation or interface contamination.

[0067] Em ainda uma outra modalidade da invenção, há um lingote metálico composto, compreendendo pelo menos duas camadas de metal, onde pares de camadas adjacentes são formadas colocando-se em contato a segunda camada de metal com a superfície da primeira camada de metal de forma que quando a segunda camada de metal inicie a contatar a superfície da primeira camada de metal, a superfície da primeira camada de metal esteja a uma temperatura entre as suas temperaturas solidus e liquidus e a temperatura da segunda camada de metal esteja acima da sua temperatura liquidus. Preferivelmente as duas camadas de metal são compostas de ligas diferentes.In yet another embodiment of the invention there is a composite metal ingot comprising at least two metal layers, where pairs of adjacent layers are formed by contacting the second metal layer with the surface of the first metal layer. such that when the second metal layer begins to contact the surface of the first metal layer, the surface of the first metal layer is at a temperature between its solidus and liquidus temperatures and the temperature of the second metal layer is above its temperature. liquidus temperature. Preferably the two metal layers are composed of different alloys.

[0068] Similarmente em ainda uma outra modalidade da invenção, há um lingote metálico composto, compreendendo pelo menos duas camadas de metal, onde pares de camadas adjacentes são formadas pelo contato da segunda camada de metal com a superfície da primeira camada de metal, de modo que quando a segunda camada de metal inicie o contato com a superfície da primeira camada de metal, a superfície da primeira camada de metal esteja a uma temperatura abaixo da sua temperatura solidus e a temperatura da segunda camada de metal esteja acima da sua temperatura liquidus, e a interface formada entre as duas camadas de metal seja subsequentemente reaquecida até uma temperatura entre as temperaturas solidus e liquidus da primeira liga. Preferivelmente as duas camadas metálicas são compostas de ligas diferentes.Similarly in yet another embodiment of the invention, there is a composite metal ingot comprising at least two metal layers, where pairs of adjacent layers are formed by the contact of the second metal layer with the surface of the first metal layer of such that when the second metal layer initiates contact with the surface of the first metal layer, the surface of the first metal layer is below its solidus temperature and the temperature of the second metal layer is above its liquidus temperature. and the interface formed between the two metal layers is subsequently reheated to a temperature between the solidus and liquidus temperatures of the first alloy. Preferably the two metal layers are composed of different alloys.

[0069] Em uma modalidade preferida, o lingote tem seção transversal retangular e compreende um núcleo da primeira liga e pelo menos uma camada de superfície da segunda liga, a camada de superfície sendo aplicada no lado maior da seção transversal retangular. Este lingote metálico composto é preferivelmente laminado a quente e a frio para formar uma folha metálica composta.In a preferred embodiment, the ingot has rectangular cross section and comprises a first alloy core and at least one second alloy surface layer, the surface layer being applied to the larger side of the rectangular cross section. This composite metal ingot is preferably hot and cold rolled to form a composite metal sheet.

[0070] Em uma modalidade particularmente preferida, a liga do núcleo é uma liga alumínio-manganês e a liga da superfície é uma liga alumínio-silício. Tal lingote composto quando laminado a quente e a frio forma uma folha de soldagem metálica composta que pode ser submetida a uma operação de soldagem para formar uma estrutura soldada resistente à corrosão.In a particularly preferred embodiment, the core alloy is an aluminum-manganese alloy and the surface alloy is an aluminum-silicon alloy. Such compound ingot when hot and cold rolled forms a composite metal weld sheet which can be subjected to a welding operation to form a corrosion resistant welded structure.

[0071] Em outra modalidade particularmente preferida, a liga do núcleo é uma liga de sucata de alumínio e a liga da superfície é uma liga de alumínio puro. Tais lingotes compostos quando laminados a quente e a frio para formar folhas metálicas compostas fornece produtos reciclados econômicos tendo propriedades melhoradas de resistência à corrosão, capacidade de acabamento de superfície, etc. No presente contexto, uma liga de alumínio puro é uma liga de alumínio tendo uma condutividade térmica maior que 190 watts/m/K e uma faixa de solidificação de menos de 50*0.In another particularly preferred embodiment, the core alloy is an aluminum scrap alloy and the surface alloy is a pure aluminum alloy. Such composite ingots when hot and cold rolled to form composite metal sheets provide economical recycled products having improved corrosion resistance, surface finish, etc. properties. In the present context, a pure aluminum alloy is an aluminum alloy having a thermal conductivity greater than 190 watts / m / K and a solidification range of less than 50 * 0.

[0072] Em ainda uma outra modalidade particularmente preferida a liga do núcleo é uma liga de alta resistência não tratada termicamente (tal como uma liga Al-Mg) e a liga da superfície é uma liga soldável (tal como uma liga Al-Si). Tais lingotes compostos quando laminados a quente e a frio para formar folhas metálicas compostas podem ser submetidos a uma operação de conformação e usados para estruturas automotivas que podem então ser soldadas ou unidas similarmente.In yet another particularly preferred embodiment the core alloy is a non-heat treated high strength alloy (such as an Al-Mg alloy) and the surface alloy is a weldable alloy (such as an Al-Si alloy) . Such compound ingots when hot and cold rolled to form composite metal sheets may undergo a forming operation and used for automotive structures which may then be welded or joined similarly.

[0073] Em ainda uma outra modalidade particularmente preferida o núcleo da liga é um liga térmica mente tratável de alta resistência (tal como uma liga 2xxx) e a liga da superfície é uma liga de alumínio puro. Tais lingotes compostos quando laminados a quente e a frio formam folhas metálicas compostas adequadas para estruturas de aeronaves. A liga pura pode ser selecionada para resistência à corrosão ou acabamento de superfície e deve ter preferivelmente uma temperatura solidus maior que a temperatura solidus da liga do núcleo.In yet another particularly preferred embodiment the alloy core is a high strength heat treatable alloy (such as a 2xxx alloy) and the surface alloy is a pure aluminum alloy. Such compound ingots when hot and cold rolled form composite metal foils suitable for aircraft structures. Pure alloy may be selected for corrosion resistance or surface finish and should preferably have a solidus temperature greater than the solidus temperature of the core alloy.

[0074] Em ainda outra modalidade preferida a liga do núcleo é uma liga térmica mente tratável de média resistência (tal como uma liga Al-Mg-Si) e a liga da superfície é uma liga de alumínio pura. Tais lingotes compostos quando laminados a quente e a frio formam folhas metálicas compostas adequadas para acabamentos automotivos. A liga pura pode ser selecionada para resistência à corrosão ou acabamento de superfície e deve preferivelmente ter uma temperatura solidus maior que a temperatura solidus da liga do núcleo.In yet another preferred embodiment the core alloy is a medium strength heat treatable alloy (such as an Al-Mg-Si alloy) and the surface alloy is a pure aluminum alloy. Such compound ingots when hot and cold rolled form composite metal sheets suitable for automotive finishes. Pure alloy may be selected for corrosion resistance or surface finish and should preferably have a solidus temperature higher than the solidus temperature of the core alloy.

[0075] Em uma outra modalidade preferida, o lingote tem seção transversal cilíndrica e compreende um núcleo da primeira liga e uma camada de superfície concêntrica da segunda liga. Em ainda uma outra modalidade preferida, o lingote tem seção transversal quadrada ou retangular e compreende um núcleo da segunda liga e uma camada de superfície anular da primeira liga.In another preferred embodiment, the ingot has a cylindrical cross-section and comprises a first alloy core and a concentric surface layer of the second alloy. In yet another preferred embodiment, the ingot has square or rectangular cross-section and comprises a second alloy core and an annular first alloy surface layer.

Breve Descricâo dos Desenhos [0076] Nos desenhos que ilustram certas modalidades preferidas desta invenção: [0077] A figura 1 é uma vista em elevação em seção parcial mostrando uma única parede divisória;BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS In the drawings illustrating certain preferred embodiments of this invention: Figure 1 is a partial section elevation view showing a single partition wall;

[0078] A figura 2 é uma ilustração esquemática do contato entre as ligas;[0078] Figure 2 is a schematic illustration of contact between alloys;

[0079] A figura 3 é uma vista em elevação em seção parcial similar à da figura 1, mas mostrando um par de paredes divisórias;[0079] Figure 3 is a partial section elevation view similar to Figure 1, but showing a pair of partition walls;

[0080] A figura 4 é uma vista em elevação em seção parcial similar à da figura 3, mas com a segunda liga que tenha uma temperatura liquidus menor que a da primeira liga sendo alimentada na câmara central;[0080] Figure 4 is a partial section elevation view similar to Figure 3, but with the second alloy having a liquidus temperature lower than that of the first alloy being fed into the central chamber;

[0081] As figuras 5a, 5b e 5c são vistas planas mostrando alguns arranjos alternativos de câmaras de alimentação que podem ser usados com a presente invenção;Figures 5a, 5b and 5c are plan views showing some alternative arrangements of feed chambers that may be used with the present invention;

[0082] A figura 6 é uma vista ampliada em seção parcial de uma parte da figura 1 mostrando um sistema de controle de curvatura;[0082] Figure 6 is an enlarged partial section view of a part of figure 1 showing a curvature control system;

[0083] A figura 7 é uma vista plana de um molde mostrando os efeitos da curvatura variável da parede divisória;Figure 7 is a plan view of a mold showing the effects of the variable curvature of the partition wall;

[0084] A figura 8 é uma vista ampliada de uma parte da figura 1 ilustrando uma parede divisória estreitada entre as ligas;Figure 8 is an enlarged view of a part of Figure 1 illustrating a narrow dividing wall between the alloys;

[0085] A figura 9 é uma vista plana de um molde mostrando uma modalidade particularmente preferida de uma parede divisória;Figure 9 is a plan view of a mold showing a particularly preferred embodiment of a partition wall;

[0086] A figura 10 é uma vista esquemática mostrando o sistema de controle de nível de metal da presente invenção;Fig. 10 is a schematic view showing the metal level control system of the present invention;

[0087] A figura 11 é uma vista em perspectiva de um sistema de alimentação para uma das câmaras de alimentação da presente invenção;Fig. 11 is a perspective view of a feed system for one of the feed chambers of the present invention;

[0088] A figura 12 é uma vista plana de um molde mostrando uma outra modalidade preferida da parede divisória;Figure 12 is a plan view of a mold showing another preferred embodiment of the partition wall;

[0089] A figura 13 é uma microfotografia de uma seção através da face de união entre um par de ligas adjacentes usando-se o método da presente invenção mostrando a formação de partículas intermetálicas na liga oposta;Figure 13 is a photomicrograph of a section through the union face between a pair of adjacent alloys using the method of the present invention showing the formation of intermetallic particles in the opposite alloy;

[0090] A figura 14 é uma microfotografia de uma seção através da mesma face de união como na figura 13 mostrando a formação de cristas ou exsudatos intermetálicos;Figure 14 is a micrograph of a section through the same joint face as in Figure 13 showing the formation of intermetallic ridges or exudates;

[0091] A figura 15 é uma microfotografia de uma seção através da face de união entre um par de ligas adjacentes processada sob condições fora do escopo da presente invenção;Fig. 15 is a microphotograph of a section through the joint face between a pair of adjacent alloys processed under conditions outside the scope of the present invention;

[0092] A figura 16 é uma microfotografia de uma seção através da face de união entre uma camada de liga de revestimento e uma liga de núcleo fundida usando-se o método da presente invenção;Figure 16 is a micrograph of a section through the joint face between a coating alloy layer and a molten core alloy using the method of the present invention;

[0093] A figura 17 é uma microfotografia de uma seção através da face de união entre uma liga de revestimento e uma liga de núcleo fundida usando-se o método da presente invenção, e ilustrando a presença do componente da liga de núcleo sozinho ao longo dos limites dos grãos da liga de revestimento na face de união;Figure 17 is a micrograph of a section through the joint face between a casing alloy and a molten core alloy using the method of the present invention, and illustrating the presence of the core alloy component alone along the grain boundary of the coating alloy on the joint face;

[0094] A figura 18 é uma microfotografia de uma seção através da face de união entre uma camada da liga de revestimento e uma liga de núcleo fundida usando-se o método da presente invenção, e ilustrando a presença de componentes de liga difundidos como na figura 17; e [0095] A figura 19 é uma microfotografia de uma seção através da face de união entre uma camada da liga de revestimento e uma liga de núcleo fundida usando-se o método da presente invenção, e também ilustrando a presença de componentes da liga difundidos como na figura 17.Figure 18 is a photomicrograph of a section through the joint face between a coating alloy layer and a molten core alloy using the method of the present invention, and illustrating the presence of diffused alloy components as in FIG. Figure 17; and Figure 19 is a microphotograph of a section through the joint face between a coating alloy layer and a molten core alloy using the method of the present invention, and also illustrating the presence of diffused alloy components. as in figure 17.

Melhores Formas de Execução da Invenção [0096] Em relação à figura 1, o conjunto de molde anular de lingotamento 10 tem paredes de molde 11 formando parte de uma camisa hidráulica 12 a partir da qual uma corrente de água de refrigeração 13 é distribuída.BEST MODES FOR CARRYING OUT THE INVENTION Referring to Figure 1, the caster ring assembly 10 has mold walls 11 forming part of a hydraulic jacket 12 from which a cooling water stream 13 is distributed.

[0097] A porção de alimentação do molde é dividida por uma parede divisória 14 em duas câmaras de alimentação. Um canal de entrega de metal fundido 30 e um orifício de entrega 15 equipada com um acelerador ajustável 32 alimentam uma primeira liga em uma câmara de alimentação e um segundo canal de entrega de metal 24 equipado com um canal lateral, um orifício de entrega 16 e um acelerador ajustável 31 alimentam uma segunda liga em uma segunda câmara de alimentação. Os aceleradores ajustáveis 31, 32 são ajustados ou manualmente ou em resposta a algum sinal de controle para ajustar o fluxo de metal nas respectivas câmaras de alimentação. Uma unidade de bloco inferior verticalmente móvel 17 apoia um lingote composto embrionário que está sendo formado e se ajusta na extremidade de saída do molde antes de começar o lingotamento e posteriormente é abaixado para permitir que o lingote se forme.The feeding portion of the mold is divided by a dividing wall 14 into two feeding chambers. A molten metal delivery channel 30 and a delivery hole 15 equipped with an adjustable throttle 32 feed a first alloy into a feed chamber and a second metal delivery channel 24 equipped with a side channel, a delivery hole 16 and An adjustable throttle 31 feeds a second alloy into a second feed chamber. Adjustable accelerators 31, 32 are adjusted either manually or in response to some control signal to adjust the metal flow in the respective feed chambers. A vertically movable lower block unit 17 supports an embryonic composite ingot that is being formed and fits into the exit end of the mold before the casting is started and then lowered to allow the ingot to form.

[0098] Conforme mostrado mais claramente em relação à figura 2, na primeira câmara de alimentação, o corpo do metal fundido 18 se resfria gradativamente para formar uma superfície auto-sustentada 27 adjacente à extremidade inferior da parede divisória e então forma uma zona 19 que está entre líquida e sólida e é frequentemente referida como zona mole. Abaixo dessa zona mole ou semi-sólida há uma liga metálica sólida 20. Na segunda câmara de alimentação é alimentada um segundo fluxo de liga líquida 21 tendo uma temperatura liquidus menor que a da primeira liga 18. Esse metal também forma uma zona mole 22 e eventualmente uma porção sólida 23.As shown more clearly with respect to Figure 2, in the first feed chamber, the molten metal body 18 gradually cools to form a self-supporting surface 27 adjacent the lower end of the partition wall and then forms a zone 19 which It is between liquid and solid and is often referred to as soft zone. Below this soft or semi-solid zone is a solid metal alloy 20. In the second feed chamber a second liquid alloy stream 21 is fed having a liquidus temperature lower than that of the first alloy 18. This metal also forms a soft zone 22 and possibly a solid portion 23.

[0099] A superfície auto-sustentada 27 tipicamente submete-se a uma leve contração à medida que o metal se separa da parede divisória 14 e então a uma leve expansão à medida que as forças de deslocamento provocadas, por exemplo, pela pressão metalostática do metal 18, surgem. A superfície auto-sustentada tem resistência suficiente para conter tais forças mesmo que a temperatura da superfície possa estar acima da temperatura solidus do metal 18. Uma camada oxidada na superfície pode contribuir para esse equilíbrio de forças, [00100] A temperatura da parede divisória 14 é mantida a uma temperatura alvo predeterminada por meio de um fluido de controle da temperatura que passa através de um canal fechado 33 que possui uma entrada 36 e uma saída 37 para entrega e remoção do fluido de controle da temperatura que extrai calor da parede divisória de forma a criar uma interface resfriada que serve para controlar a temperatura da superfície auto-sustentada 27 abaixo da extremidade inferior da parede divisória 35. A superfície superior 34 do metal 21 na segunda câmara é então mantida em uma posição abaixo da borda inferior 35 da parede divisória 14 e ao mesmo tempo a temperatura da superfície auto-sustentada 27 é mantida de forma que a superfície 34 do metal 21 contate esta superfície auto-sustentada 27 em um ponto onde a temperatura da superfície 27 fica entre as temperaturas solidus e liquidus do metal 18. Tipicamente a superfície 34 é controlada em um ponto levemente abaixo da borda inferior 35 da parede divisória 14, geral mente dentro de cerca de 2 a 20 mm da borda inferior. A camada de interface assim formada entre as duas correntes de liga nesse ponto forma um aglutinante metalúrgico entre as duas camadas sem mistura excessiva das ligas.The self-supporting surface 27 typically undergoes a slight contraction as the metal separates from the partition wall 14 and then a slight expansion as the displacement forces caused by, for example, the metallostatic pressure of the metal 18, appear. The self-supporting surface has sufficient strength to contain such forces even though the surface temperature may be above the solidus temperature of the metal 18. An oxidized layer on the surface may contribute to this balance of forces. is maintained at a predetermined target temperature by means of a temperature control fluid passing through a closed channel 33 having an inlet 36 and an outlet 37 for delivery and removal of the temperature control fluid which extracts heat from the partition wall. to create a cooled interface that serves to control the temperature of the self-supporting surface 27 below the lower end of the dividing wall 35. The upper surface 34 of the metal 21 in the second chamber is then held at a position below the lower edge 35 of the wall 14 and at the same time the temperature of the self-supporting surface 27 is maintained such that the surface 34 of metal 21 contact this self-supporting surface 27 at a point where surface temperature 27 is between solidus and liquidus temperatures of metal 18. Typically surface 34 is controlled at a point slightly below the lower edge 35 of the partition wall. 14, generally within about 2 to 20 mm from the bottom edge. The interface layer thus formed between the two alloy streams at this point forms a metallurgical binder between the two layers without excessive mixing of the alloys.

[00101] O fluxo (e a temperatura) dos meios de resfriamento necessários para estabelecer a temperatura da superfície auto-sustentada 27 do metal 18 dentro da faixa desejada é geral mente determinado empiricamente pelo uso de pequenos pares termelétricos que são embutidos na superfície 27 do lingote metálico à medida que ele se forma e uma vez estabelecido para uma dada temperatura de composição e fusão para o metal 18 (temperatura de fusão sendo a temperatura na qual o metal 18 é entregue à extremidade interna da câmara de alimentação) ele forma uma parte da prática de lingotamento para tal liga. Foi descoberto em particular que a um fluxo fixo de meios de resfriamento através do canal 33, a temperatura do meio de resfriamento na saída 37 se correlaciona bem com a temperatura da superfície auto-sustentada do metal em localizações predeterminadas abaixo da extremidade inferior da parede divisória, e então fornece um meio simples e eficaz de controlar-se essa temperatura crítica pelo fornecimento de um dispositivo de medição de temperatura tal como um par termelétrico ou um termistor 40 na saída do canal do meio de resfriamento.The flow (and temperature) of the cooling means required to establish the temperature of the self-sustaining surface 27 of the metal 18 within the desired range is generally determined empirically by the use of small thermoelectric pairs that are embedded in the surface 27 of the metal. metal ingot as it forms and once set for a given melting temperature for metal 18 (melting temperature being the temperature at which metal 18 is delivered to the inner end of the feed chamber) it forms a portion the casting practice for such an alloy. In particular it has been found that at a fixed flow of cooling media through channel 33, the temperature of the cooling medium at outlet 37 correlates well with the temperature of the self-supporting metal surface at predetermined locations below the lower end of the partition wall. and then provides a simple and effective means of controlling this critical temperature by providing a temperature measuring device such as a thermoelectric pair or a thermistor 40 at the channel outlet of the cooling medium.

[00102] A figura 3 é essencialmente o mesmo molde da Figura 1, mas nesse caso um par de paredes divisórias 14 e 14a é usado dividindo a boca do molde em três câmaras de alimentação. Há uma câmara central para a primeira liga metálica e um par de câmaras de alimentação externas para uma segunda liga metálica. As câmaras de alimentação externas podem ser adaptadas para uma segunda e uma terceira liga metálica, em cujo caso as extremidades inferiores das paredes divisórias 14 e 14a podem ser posicionadas diferentemente e o controle da temperatura pode diferir para as duas paredes divisórias dependendo das necessidades particulares para lingotamento e criação de interfaces fortemente aglutinadas entre a primeira e a segunda ligas e entre a primeira e a terceira ligas.Figure 3 is essentially the same mold as Figure 1, but in this case a pair of partition walls 14 and 14a is used by dividing the mouth of the mold into three feeding chambers. There is a central chamber for the first alloy and a pair of external feed chambers for a second alloy. The outer feed chambers may be adapted for a second and a third metal alloy, in which case the lower ends of the partition walls 14 and 14a may be positioned differently and the temperature control may differ for the two partition walls depending on the particular needs for each. Casting and creating strongly bonded interfaces between the first and second alloys and between the first and third alloys.

[00103] Conforme mostrado na Figura 4, é também possível reverter as ligas de forma que a primeira corrente de liga seja alimentada nas câmaras externas de alimentação e uma segunda corrente de liga seja alimentada na câmara de alimentação central.As shown in Figure 4, it is also possible to reverse the alloys so that the first alloy current is fed into the outer feed chambers and a second alloy current is fed into the central feed chamber.

[00104] A Figura 5 mostra vários arranjos de câmaras mais complexos em vista plana. Em cada um desses arranjos há uma parede externa 11 mostrada para o molde e as paredes divisórias internas 14 separando as câmaras individuais. Cada parede divisória 14 entre câmaras adjacentes deve ser posicionada e controlada termicamente de forma que as condições para lingotamento aqui descritas são mantidas. Isto significa que as paredes divisórias podem se estender para baixo a partir da entrada do molde e terminar em diferentes posições e pode ser controlada a diferentes temperaturas e os níveis de metal em cada câmara podem ser controlados em diferentes níveis de acordo com as necessidades da prática de lingotamento.[00104] Figure 5 shows several more complex camera arrangements in plan view. In each of these arrangements there is an outer wall 11 shown for the mold and the inner partition walls 14 separating the individual chambers. Each partition wall 14 between adjacent chambers must be positioned and thermally controlled such that the casting conditions described herein are maintained. This means that the dividing walls can extend downwards from the mold inlet and end in different positions and can be controlled at different temperatures and the metal levels in each chamber can be controlled at different levels according to the needs of the practice. of casting.

[00105] É vantajoso fazer a parede divisória 14 flexível ou capaz de ter uma curvatura variável no plano do molde conforme mostrado nas Figuras 6 e 7. A curvatura é normalmente mudada entre a posição de partida 14’ e a posição de estado estável 14 de forma a manter uma interface constante através do lingotamento. Isto é alcançado por meio de um braço 25 anexado a uma extremidade do topo da parede divisória 14 e dirigido em uma direção horizontal por um ativador linear 26. Se necessário o ativador é protegido por um escudo protetor de calor 42.It is advantageous to make the partition wall 14 flexible or capable of varying curvature in the mold plane as shown in Figures 6 and 7. The curvature is normally shifted between the starting position 14 'and the steady state position 14 of to maintain a constant interface through casting. This is achieved by means of an arm 25 attached to a top end of the partition wall 14 and directed in a horizontal direction by a linear activator 26. If required the activator is protected by a heat shield 42.

[00106] As propriedades térmicas das ligas variam consideravelmente e a quantidade e o grau de variação na curvatura é predeterminada com base nas ligas selecionadas para as várias camadas no lingote. Geralmente esses são determinados empiricamente como parte da prática de lingotamento para um produto particular.The thermal properties of alloys vary considerably and the amount and degree of variation in curvature is predetermined based on the alloys selected for the various layers in the ingot. These are usually determined empirically as part of the casting practice for a particular product.

[00107] Conforme mostrado na Figura 8 a parede divisória 14 pode também ser inclinada 43 na direção vertical no lado do metal 18. Esta inclinação pode variar ao longo do comprimento da parede divisória 14 para também controlar a forma da interface entre uma camada de liga adjacente. A inclinação pode também ser usada na parede externa 11 do molde. Esta inclinação ou forma pode ser estabelecida usando-se princípios, por exemplo, conforme descrito na U.S. 6.260.602 (Wagstaff) e dependerá novamente das ligas selecionadas para as camadas adjacentes.As shown in Figure 8 the dividing wall 14 may also be inclined 43 in the vertical direction on the metal side 18. This inclination may vary along the length of the dividing wall 14 to also control the shape of the interface between an alloy layer adjacent. The inclination may also be used on the outer wall 11 of the mold. This inclination or shape may be established using principles, for example as described in U.S. 6,260,602 (Wagstaff) and will again depend on the alloys selected for the adjacent layers.

[00108] A parede divisória 14 é produzida a partir de metal (aço ou alumínio, por exemplo), e pode em parte ser produzida a partir de grafite, por exemplo, usando-se uma inserção de grafite 46 na superfície inclinada. Canais de entrega de óleo 48 e ranhuras 47 podem também ser usados para fornecer lubrificantes ou substâncias repartidas. Naturalmente modalidades de inserções e entrega de óleo podem ser usadas nas paredes externas na forma conhecida na técnica.The dividing wall 14 is made from metal (steel or aluminum, for example), and may in part be made from graphite, for example, by using a graphite insert 46 in the inclined surface. Oil delivery channels 48 and grooves 47 may also be used to provide lubricants or split substances. Naturally oil insertion and delivery embodiments may be used on the outer walls in the manner known in the art.

[00109] Uma modalidade preferida particular de parede divisória está mostrada na Figura 9. A parede divisória 14 se estende substancialmente paralela à parede lateral do molde 11 ao longo de uma ou de ambas as faces longas (laminação) de um lingote de seção retangular. Próximo às extremidades dos lados longos do molde, a parede divisória 14 tem curvas de 90°45 e é terminada nas posições 50 no lado longo da parede lateral 11, ao invés de se estender completamente para as paredes laterais curtas. O lingote revestido com tal parede divisória pode ser laminado para manter melhor a forma do revestimento sobre a largura da folha do que ocorre em processos mais convencionais de laminação-revestimento. A inclinação descrita na Figura 8 pode também ser aplicada a este projeto, onde por exemplo, pode ser usado um alto grau de inclinação na superfície curva 45 e um grau médio de inclinação na seção reta 44.A particular preferred partition wall embodiment is shown in Figure 9. The partition wall 14 extends substantially parallel to the sidewall of the mold 11 along one or both long faces (lamination) of a rectangular ingot. Near the ends of the long sides of the mold, the dividing wall 14 has 90 ° bends 45 and is terminated at positions 50 on the long side of the side wall 11, rather than extending completely to the short side walls. Ingot coated with such a partition wall can be laminated to better maintain the shape of the coating over the width of the sheet than occurs in more conventional lamination-coating processes. The slope described in Figure 8 can also be applied to this design, where for example a high degree of slope on curved surface 45 and an average degree of slope on straight section 44 can be used.

[00110] A Figura 10 mostra um método para controlar o nível de metal em um molde de lingotamento que pode ser usado em qualquer molde de lingotamento, seja para lingotes em camadas ou não, mas é particularmente útil para controlar o nível de metal em espaços confinados como pode ser encontrado em algumas câmaras metálicas em moldes para lingotamento de lingotes de múltiplas camadas. Um fornecimento de gás 51 (tipicamente um cilindro de gás inerte) é anexado a um fluxo controlador 52 que entrega um pequeno fluxo de gás para um tubo de entrega de gás com uma extremidade aberta 53 que é posicionada a uma localização de referência 54 dentro do molde. O diâmetro interno do tubo de entrega de gás na sua saída está tipicamente entre 3 a 5 mm. A localização de referência é selecionada de forma a estar abaixo da superfície superior do metal 55 durante a operação de lingotamento, e esta localização de referência pode variar dependendo das necessidades da prática de lingotamento.[00110] Figure 10 shows a method for controlling the level of metal in an ingot mold that can be used in any casting mold, whether for layered or not, but is particularly useful for controlling the metal level in spaces. confined as can be found in some metal chambers in multi-layer ingot casting molds. A gas supply 51 (typically an inert gas cylinder) is attached to a controller flow 52 that delivers a small gas flow to an open-ended gas delivery tube 53 that is positioned at a reference location 54 within the mold. The internal diameter of the gas delivery tube at its outlet is typically between 3 and 5 mm. The reference location is selected to be below the upper surface of metal 55 during the casting operation, and this reference location may vary depending on the needs of the casting practice.

[00111] Um transdutor de pressão 56 é anexado ao tubo de entrega de gás em um ponto entre o controlador de fluxo e a extremidade aberta de forma a medir a contrapressão do gás no tubo. Esse transdutor de pressão 56 por sua vez produz um sinal que pode ser comparado a um sinal de referência para controlar o fluxo de metal que entra na câmara por meios conhecidos daqueles versados na técnica. Por exemplo, pode ser usada um tampão refratário ajustável 57 em um tubo refratário 58 alimentado em volta a partir de uma entrega de metal 59. No uso, o fluxo de gás é ajustado para um nível baixo apenas suficiente para manter aberta a extremidade do tubo de entrega do gás. Uma peça de fibra refratária inserida na extremidade aberta do tubo de entrega de gás é usada para amortecer as flutuações de pressão causadas pela formação de bolhas. A pressão medida determina então o grau de imersão da extremidade aberta do tubo de entrega de gás abaixo da superfície do metal na câmara e então o nível da superfície do metal em relação à localização de referência e a taxa de fluxo do metal na câmara são portanto controlados para manter a superfície do metal em uma posição predeterminada em relação à localização de referência.A pressure transducer 56 is attached to the gas delivery tube at a point between the flow controller and the open end to measure the gas back pressure in the tube. Such pressure transducer 56 in turn produces a signal that can be compared to a reference signal for controlling the flow of metal entering the chamber by means known to those skilled in the art. For example, an adjustable refractory plug 57 may be used in a refractory tube 58 fed around a metal delivery 59. In use, the gas flow is adjusted to a low level just sufficient to keep the end of the tube open. gas delivery A piece of refractory fiber inserted into the open end of the gas delivery tube is used to dampen pressure fluctuations caused by bubble formation. The measured pressure then determines the degree of immersion of the open end of the gas delivery tube below the metal surface in the chamber and then the metal surface level with respect to the reference location and the flow rate of the metal in the chamber are therefore. controlled to keep the metal surface at a predetermined position relative to the reference location.

[00112] O controlador de fluxo e o transdutor de pressão são dispositivos comumente disponíveis. É particularmente preferido entretanto que o controlador de fluxo seja capaz de um controle de fluxo confiável na faixa de 5 a 10 cm3/minuto de fluxo de gás. Um transdutor de pressão capaz de medir pressões de até cerca de 0,689 kPa (0,1 psi) fornece uma boa medida de controle de nível de metal (até cerca de 1 mm) na presente invenção e a combinação fornece um bom controle mesmo quando em vista de leves flutuações na pressão provocadas pelo borbulhar lento através da extremidade aberta do tubo de entrega de gás.[00112] Flow controller and pressure transducer are commonly available devices. It is particularly preferred however that the flow controller be capable of reliable flow control in the range of 5 to 10 cm 3 / minute gas flow. A pressure transducer capable of measuring pressures up to about 0.689 kPa (0.1 psi) provides a good measure of metal level control (up to about 1 mm) in the present invention and the combination provides good control even when in view of slight fluctuations in pressure caused by slow bubbling through the open end of the gas delivery tube.

[00113] A Figura 11 mostra uma vista em perspectiva de uma porção do topo do molde da presente invenção. Um sistema de alimentação para uma das câmaras de metal é mostrado particularmente adequado para alimentar o metal em uma câmara de alimentação estreita que pode ser usada para produzir uma superfície revestida em um lingote. Nesse sistema de alimentação, é fornecido um canal 60 adjacente à câmara de alimentação tendo várias pequenas calhas 61 conectadas a ele que terminam abaixo da superfície do metal. Os sacos de distribuição 62 feitos de tecido refratário por meios conhecidos na técnica são instalados em torno da saída de cada calha 61 para melhorar a uniformidade da distribuição e da temperatura do metal. O canal por sua vez é alimentado a partir de uma canaleta 68 na qual uma única calha 69 se estende no metal no canal e na qual está inserida uma tampa de controle de fluxo (não-mostrado) do projeto convencional. O canal é posicionado e nivelado de forma que o fluxo de metal flui uniformemente para todas as localizações.[00113] Figure 11 shows a perspective view of a top portion of the mold of the present invention. A feed system for one of the metal chambers is shown to be particularly suitable for feeding the metal into a narrow feed chamber that can be used to produce an ingot coated surface. In this feed system, a channel 60 is provided adjacent to the feed chamber having several small rails 61 attached thereto that terminate below the metal surface. Dispensing bags 62 made of refractory fabric by means known in the art are installed around the outlet of each rail 61 to improve uniformity of distribution and temperature of the metal. The channel is in turn fed from a channel 68 in which a single rail 69 extends into the metal in the channel and into which a flow control cap (not shown) of the conventional design is inserted. The channel is positioned and leveled so that metal flow flows evenly to all locations.

[00114] A Figura 12 mostra um outro arranjo preferido das paredes divisórias 14 para lingotamento de um lingote de seção transversal retangular revestido em duas faces. As paredes divisórias têm uma seção reta 44 substancialmente paralelas à parede lateral do molde 11 ao longo de uma ou de ambas as faces longas de um lingote de seção transversal retangular. Entretanto, nesse caso cada parede divisória tem partes com extremidades curvadas 49 que cruzam a parede da extremidade menor do molde nas localizações 41. Isto é novamente útil em manter a forma do revestimento sobre a largura da folha do que ocorre em processos de laminação-revestimento mais convencionais. Apesar de ilustrada para revestimento em duas faces, ela pode igualmente ser usada para revestimento em uma única face do lingote.[00114] Figure 12 shows another preferred arrangement of the partition walls 14 for casting a two-sided rectangular cross-section ingot. The partition walls have a straight section 44 substantially parallel to the mold sidewall 11 along one or both long faces of a rectangular cross-section ingot. However, in this case each partition wall has curved end portions 49 that intersect the smaller end wall of the mold at locations 41. This is again useful in maintaining the shape of the coating over the sheet width of what occurs in lamination-coating processes. more conventional. Although illustrated for two-sided casing, it can also be used for single-sided casing of the ingot.

[00115] A Figura 13 é uma microfotografia com aumento de 15X mostrando a interface 80 entre uma liga de Al-Mn 81 (X-904 contendo 0,74% em peso de Mn, 0,55% em peso de Mg, 0,3% em peso de Cu, 0,17% em peso, 0,07% em peso de Si e o saldo sendo Al e as inevitáveis impurezas) e uma liga Al-Si 82(AA4147 contendo 12% em peso de Si, 0,19% em peso de Mg e o saldo sendo Al e as inevitáveis impurezas) fundidas sob as condições da presente invenção. A liga Al-Mn tem uma temperatura solidus de 1190*F (643*0) e uma temperatura liquidus de 6570 (1215°F). A liga Al-S i tem uma temperatura solidus de 5760 (1070*F) e uma tempera tura liquidus de 5820 (1080*F). A liga Al-Si foi alimentada no mold e de lingotamento de forma que a superfície superior do metal foi mantida de forma que ela contatou a liga Al-Mn em uma localização onde uma superfície auto-sustentada foi estabelecida na liga Al-Mn, mas sua temperatura estava entre as temperaturas solidus e liquidus da liga Al-Mn.Figure 13 is a 15X magnification photomicrograph showing the interface 80 between an Al-Mn 81 alloy (X-904 containing 0.74 wt% Mn, 0.55 wt% Mg, 0, 3 wt% Cu, 0.17 wt%, 0.07 wt% Si and the balance being Al and the inevitable impurities) and an Al-Si 82 alloy (AA4147 containing 12 wt% Si, 0 , 19% by weight Mg and the balance being Al and the inevitable impurities) melted under the conditions of the present invention. The Al-Mn alloy has a solidus temperature of 1190 * F (643 * 0) and a liquidus temperature of 6570 (1215 ° F). The Al-Si alloy has a solidus temperature of 5760 (1070 ° F) and a liquidus temperature of 5820 (1080 * F). The Al-Si alloy was cast and cast fed so that the upper surface of the metal was kept so that it contacted the Al-Mn alloy at a location where a self-supporting surface was established in the Al-Mn alloy, but its temperature was between the solidus and liquidus temperatures of the Al-Mn alloy.

[00116] Uma interface nítida está presente na amostra não indicando nenhuma mistura geral de ligas mas, em adição, partículas de compostos intermetálicos contendo Mn85 são visíveis em uma faixa de aproximadamente 200 μηι dentro da liga Al-Si 82 adjacente à interface 80 entre as ligas al-Mn e Al-Si. Os compostos intermetálicos ao principal mente MnAI6 e a-AIMn.A clear interface is present in the sample indicating no general mixture of alloys but, in addition, particles of Mn85 containing intermetallic compounds are visible in a range of approximately 200 μηι within the Al-Si 82 alloy adjacent the interface 80 between the alloys. al-Mn and Al-Si alloys. Intermetallic compounds are mainly MnAI6 and α-AIMn.

[00117] A Figura 14 é uma microfotografia a uma ampliação de 200X mostrando a interface 80 da mesma combinação de ligas como na Figura 13 onde não foi permitido que a temperatura da superfície auto-sustentada caísse abaixo da temperatura solidus da liga Al-Mn antes que a liga Al-Si a contatasse. Uma crista ou exsudato 88 é observado estendendo-se da interface 80 em uma liga Al-Si 82 a partir da liga Al-Mn 81 e a crista ou exsudato tem uma composição intermetálica contendo Mn que é similar às partículas da Figura 13. As cristas ou exsudatos se estendem tipicamente até 100 μΐη no metal adjacente. A aglutinação resultante entre as ligas é uma aglutinação metalúrgica forte. Partículas de compostos intermetálicos contendo Mn 85 são também visíveis nesta microfotografia e têm um tamanho tipicamente de até 20 pm.Figure 14 is a microphotograph at 200X magnification showing interface 80 of the same alloy combination as in Figure 13 where the self-supporting surface temperature was not allowed to fall below the solidus temperature of the Al-Mn alloy before that Al-Si alloy contacted her. A ridge or exudate 88 is observed extending from the interface 80 into an Al-Si 82 alloy from the Al-Mn 81 alloy and the ridge or exudate has an intermetallic composition containing Mn that is similar to the particles in Figure 13. or exudates typically extend up to 100 μΐη in the adjacent metal. The resulting agglutination between the alloys is a strong metallurgical agglutination. Particles of intermetallic compounds containing Mn 85 are also visible in this microphotography and are typically up to 20 µm in size.

[00118] A Figura 15 é uma microfotografia (a uma ampliação de 300X) mostrando a interface entre uma liga Al-Mn (AA3003) e uma liga Al-Si (AA4147) mas onde a superfície Al-Mn auto-sustentada foi resfriada a mais de 5*0 abaixo da temperatura solid us da liga Al-Mn, em cujo ponto a superfície superior da liga Al-Si contatou a superfície auto-sustentada da liga Al-Mn. A linha de aglutinação 90 entre as ligas é claramente visível indicando que uma aglutinação metalúrgica insuficiente foi portanto formada. Há também uma ausência de exsudatos ou composições intermetálicas dispersas da primeira liga na segunda liga.[00118] Figure 15 is a microphotograph (at 300X magnification) showing the interface between an Al-Mn alloy (AA3003) and an Al-Si alloy (AA4147) but where the self-supporting Al-Mn surface has been cooled to more than 5 ° C below the solid us temperature of the Al-Mn alloy, at which point the upper surface of the Al-Si alloy contacted the self-supporting surface of the Al-Mn alloy. The agglutination line 90 between the alloys is clearly visible indicating that insufficient metallurgical agglutination has therefore been formed. There is also an absence of dispersed intermetallic exudates or first alloy compositions in the second alloy.

[00119] Uma variedade de combinações de ligas foi fundida de acordo com o processo da presente invenção. As condições foram ajustadas de forma que a temperatura da superfície da primeira liga estava entre suas temperaturas solidus e liquidus na superfície superior da segunda liga. Em todos os casos, as ligas foram fundidas em lingotes de 690mm x 1590mm e 3 metros de comprimento e então processadas por pré-aquecimento convencional, laminação a quente e laminação a frio. As combinações de ligas fundidas estão mostradas na tabela 1 abaixo. Usando-se terminologia convencional, o "núcleo" é a camada de apoio mais espessa em um composto de duas ligas e o "revestimento" é a camada funcional da superfície. Na tabela, a Primeira Liga é uma liga fundida primeiro e a segunda liga é a liga trazida ao contato com a superfície auto-sustentada da primeira liga. TABELA 1 [00120] Em cada um desses exemplos o revestimento foi a primeira liga a se solidificar e a liga do núcleo foi aplicada à liga de revestimento em um ponto onde uma superfície auto-sustentada foi formada, mas onde a temperatura da superfície estava ainda dentro da faixa L-S dada acima. Isto pode ser comparado ao exemplo acima para folhas de soldagem onde a liga de revestimento teve uma menor faixa de fusão que a liga de núcleo, em cujo caso a liga de revestimento (a "segunda liga") foi aplicada à superfície auto-sustentada da liga de núcleo (a "primeira liga”). Foram tiradas microfotografias na interface entre o revestimento e o núcleo nas quatro fusões acima. As microfotografias foram tiradas a uma ampliação de 50x. Em cada imagem a camada de "revestimento" aparece à esquerda e a camada de "núcleo" à direita.A variety of alloy combinations have been fused according to the process of the present invention. The conditions were adjusted so that the surface temperature of the first alloy was between its solidus and liquidus temperatures on the upper surface of the second alloy. In all cases, the alloys were cast into 690mm x 1590mm ingots and 3 meters long and then processed by conventional preheating, hot rolling and cold rolling. Cast alloy combinations are shown in table 1 below. Using conventional terminology, the "core" is the thickest backing layer in a two-alloy composite and the "coating" is the functional layer of the surface. In the table, the First League is a first cast alloy and the second alloy is the alloy brought into contact with the self-supporting surface of the first alloy. In each of these examples the coating was the first alloy to solidify and the core alloy was applied to the coating alloy at a point where a self-supporting surface was formed but where the surface temperature was still within the LS range given above. This can be compared to the above example for welding sheets where the coating alloy had a lower melting range than the core alloy, in which case the coating alloy (the "second alloy") was applied to the self-supporting surface of the alloy. alloy (the "first alloy"). Microphotographs were taken at the interface between the casing and the core in the four fusions above. Microphotographs were taken at 50x magnification. In each image the "casing" layer appears on the left and the "core" layer on the right.

[00121] A figura 16 mostra a interface do lingotamento N- 051804 entre a liga de revestimento 0303 e a liga de núcleo 3104. A interface é nítida na mudança da estrutura de grãos na passagem do material de revestimento para a camada de núcleo relativamente mais ligada.Figure 16 shows the interface of the N-051804 caster between casing alloy 0303 and core alloy 3104. The interface is clear in changing the grain structure in the passage of the coating material to the relatively higher core layer. on.

[00122] A figura 17 mostra a interface do lingotamento N- 030826 entre a liga de revestimento 1200 e a liga de núcleo 2124. A interface entre as camadas está mostrada pela linha pontilhada 94 na figura. Nesta figura, a presença de componentes da liga 2124 está presente nos limites dos grãos da liga 1200 a uma distância curta da interface. Esses aparecem como "dedos" espaçados de material na figura, um dos quais é ilustrado pelo numeral 95. Pode ser visto que os componentes da liga 2124 se estendem por uma distância de cerca de 50 pm, o que corresponde tipicamente a um único grão da liga 1200 sob essas condições.Figure 17 shows the interface of the N-030826 caster between casing 1200 and core alloy 2124. The interface between the layers is shown by the dotted line 94 in the figure. In this figure, the presence of alloy 2124 components is present within the grain boundaries of alloy 1200 at a short distance from the interface. These appear as spaced "fingers" of material in the figure, one of which is illustrated by numeral 95. It can be seen that the alloy components 2124 extend over a distance of about 50 pm, which typically corresponds to a single grain of the material. turn on 1200 under these conditions.

[00123] A figura 18 mostra a interface do lingotamento n2 031013 entre a liga de revestimento 0505 e a liga de núcleo 6082 e a figura 18 mostra a interface do lingotamento n2 030827 entre a liga de revestimento 1050 e a liga de núcleo 6111. Em cada uma dessas figuras a presença de componentes de liga da liga do núcleo é um complemento visível nos limites dos grãos da liga de revestimento imediatamente adjacente à interface.Figure 18 shows the interface of casting No. 031013 between casing alloy 0505 and core alloy 6082 and Figure 18 shows the interface of casting No. 030827 between casing alloy 1050 and core alloy 6111. each of these figures the presence of core alloy alloy components is a visible complement within the coating alloy grain boundaries immediately adjacent to the interface.

REIVINDICAÇÕES

Claims (3)

1. Método para o lingotamento de um lingote metálico composto que compreende pelo menos duas camadas formadas de diferentes ligas, que compreende o fornecimento de um molde anular de extremidade aberta tendo uma extremidade de alimentação e uma extremidade de saída onde o metal fundido (18, 21) é adicionado na extremidade de alimentação e um lingote solidificado é extraído da extremidade de saída, e paredes divisórias (14, 14a, 14’) para dividir a extremidade de alimentação em pelo menos duas câmaras de alimentação separadas, as mencionadas paredes divisórias terminando (35) acima da mencionada extremidade de saída do molde, onde cada câmara de alimentação é adjacente a pelo menos outra câmara de alimentação, onde para cada par de câmaras de alimentação adjacentes uma primeira corrente de uma primeira liga (18) é alimentada a uma das câmaras do par de câmaras de alimentação para formar uma poça do metal na primeira câmara e uma segunda corrente de uma segunda liga (21) é alimentada através da segunda câmara do par de câmaras de alimentação para formar uma poça do metal na segunda câmara, as poças de metal tendo, cada uma, uma superfície superior e a primeira poça de metal contata a parede divisória entre o par de câmaras para resfriar a primeira de forma a formar um superfície auto-sustentada (27) adjacente à parede divisória e a segunda poça de metal é então trazida ao contato com a primeira poça de forma que a segunda poça inicialmente contate a superfície auto-sustentada da primeira poça em um ponto onde a temperatura da superfície auto-sustentada caracterizado por estar entre as temperaturas solidus e liquidus da primeira liga; a segunda liga deve contatar a primeira liga abaixo da extremidade inferior (35) da parede divisória (14, 14a, 14') de 2 mm até 20 mm, sendo a temperatura da parede divisória (14, 14a, 14') mantida a uma temperatura alvo predeterminada por meio de um fluido de controle da temperatura que passa através de um canal fechado (33) que possui uma entrada (36) e uma saída (37) para entrega e remoção do fluído de controle da temperatura da parede divisória (14, 14a, 14') de forma a criar uma interface resfriada que controla a temperatura da superfície auto-sustentada (27) abaixo da extremidade inferior (35) da parede divisória (14, 14a, 14 ), e as paredes divisórias para dividir a extremidade de alimentação são flexíveis e a forma das paredes divisórias (14, 14a, 14 ) é ajustada durante o processo de lingotamento, sendo que as duas correntes de ligas são unidas como duas camadas (20, 23) e resfriar as camadas de ligas unidas para formar um lingote metálico composto tendo uma interface totalmente uniforme.1. A method of casting a composite metal ingot comprising at least two layers formed of different alloys, comprising providing an open-ended annular mold having a feed end and an outlet end where the molten metal (18; 21) is added at the feed end and a solidified ingot is extracted from the outlet end, and dividing walls (14, 14a, 14 ') to divide the feeding end into at least two separate feeding chambers, said dividing walls terminating. (35) above said mold exit end, where each feed chamber is adjacent to at least one other feed chamber, where for each pair of adjacent feed chambers a first stream of a first alloy (18) is fed to a chambers of the pair of feed chambers to form a puddle of metal in the first chamber and a second stream of a second alloy (21) is fed through the second chamber of the pair of feed chambers to form a metal puddle in the second chamber, the metal puddles each having an upper surface and the first metal puddle contacts the dividing wall. between the pair of chambers to cool the first to form a self-supporting surface (27) adjacent to the partition wall and the second metal pool is then brought into contact with the first pool so that the second pool initially contacts the surface. self-sustaining first puddle at a point where the temperature of the self-sustaining surface characterized by being between the solidus and liquidus temperatures of the first alloy; the second alloy must contact the first alloy below the lower end (35) of the partition wall (14, 14a, 14 ') from 2 mm to 20 mm, the temperature of the partition wall (14, 14a, 14') being maintained at a predetermined target temperature by means of a temperature control fluid passing through a closed channel (33) having an inlet (36) and an outlet (37) for delivery and removal of temperature control fluid from the partition wall (14). 14a, 14 ') to create a cooled interface that controls the temperature of the self-supporting surface (27) below the lower end (35) of the partition wall (14, 14a, 14), and the partition walls to divide the feeding end are flexible and the shape of the partition walls (14, 14a, 14) is adjusted during the casting process, the two alloy streams being joined as two layers (20, 23) and cooling the joined alloy layers to form a composite metal ingot having a the totally uniform interface. 2. Aparelho de lingotamento para a produção de lingotes metálicos compostos, conforme o método definido na reivindicação 1, que compreendendo um molde anular de extremidade aberta (10) tendo uma extremidade de alimentação e uma extremidade de saída e um bloco inferior móvel (17) adaptado para ajustar-se dentro da extremidade de saída e móvel na direção ao longo do eixo do molde anular (10), onde a extremidade de alimentação do molde é dividida em pelo menos duas câmaras de alimentação separadas, cada câmara de alimentação sendo adjacente a pelo menos uma outra câmara de alimentação, e onde pares adjacentes de câmaras de alimentação são separados por uma parede divisória (14, 14a, 14 ) terminando acima da extremidade de saída do molde, caracterizado pelo fato de que a parede divisória (14, 14a, 14') é flexível e é fornecido um ou mais ativadores lineares (26) e braços de controle (25) anexados à parede divisória para permitir que a forma da parede divisória (14, 14a, 14 ) seja variada durante a operação de lingotamento e mantida a uma temperatura alvo predeterminada por meio de um fluido de controle da temperatura que passa através de um canal fechado (33) que possui uma entrada (36) e uma saída (37) para entrega e remoção do fluído de controle da temperatura da parede divisória (14, 14a, 14 ),Casting apparatus for producing composite metal ingots according to the method defined in claim 1, comprising an open-ended annular die (10) having a feed end and an outlet end and a movable lower block (17) adapted to fit within the outlet end and movable along the axis of the annular mold (10), where the mold feed end is divided into at least two separate feed chambers, each feed chamber being adjacent to one another. at least one other feed chamber, and where adjacent pairs of feed chambers are separated by a partition wall (14, 14a, 14) terminating above the mold exit end, characterized in that the partition wall (14, 14a 14 ') is flexible and is provided with one or more linear activators (26) and control arms (25) attached to the partition wall to allow the shape of the wall (14, 14a, 14) is varied during the casting operation and maintained at a predetermined target temperature by a temperature control fluid passing through a closed channel (33) having an inlet (36) and a outlet (37) for delivery and removal of temperature control fluid from the partition wall (14, 14a, 14), 3. Lingote de metal composto obtido pelo método definido na reivindicação 1, caracterizado por compreender pelo menos duas camadas de ligas de composições diferentes, onde pares de camadas adjacentes consistindo em uma primeira liga e em uma segunda liga são formadas pela aplicação da segunda liga em um estado fundido à superfície da primeira liga, enquanto a superfície da primeira liga estiver a uma temperatura entre as temperaturas solidus e liquidus da primeira liga, sendo que as duas correntes de ligas são unidas como duas camadas (20, 23) e resfriar as camadas de ligas unidas para formar um lingote metálico composto tendo uma interface totalmente uniforme.Composite metal ingot obtained by the method defined in claim 1, characterized in that it comprises at least two alloy layers of different compositions, wherein pairs of adjacent layers consisting of a first alloy and a second alloy are formed by applying the second alloy to each other. a molten state on the surface of the first alloy while the surface of the first alloy is at a temperature between the solidus and liquidus temperatures of the first alloy, the two alloy streams being joined as two layers (20, 23) and cooling the layers of alloys joined to form a composite metal ingot having a fully uniform interface.

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