CN101557892B - 用于带有可渗透周壁的熔融金属模具的气流控制系统 - Google Patents

Abstract

一种用于带有可渗透周壁的熔融金属模具的气流控制系统，其中，在单独模具中维持大致恒定的气体质量流量并且在同一模具台上的模具中维持大致相等的气体质量流量。PLC与气体质量流量控制器相组合地用于持续地监测并维持模具型腔的大致所希望的气体质量流量。

Description

用于带有可渗透周壁的熔融金属模具的气流控制系统

相关申请的交叉引用

本PCT申请要求在与本申请一起提交的PCT请求表中提出的在先申请的优先权。

技术领域

本发明涉及用于将改进的气流提供至模具台上的模具的系统，该模具利用围绕金属铸造模具的模具出口的可渗透周壁。

背景技术

金属锭、坯和其它铸件可通过铸造工艺形成，该铸造工艺利用竖直定向的模具，该模具位于金属铸造设施的底层下方的较大铸坑上方，但是本发明还可用于水平模具中。竖直铸造模具的下部构件为起始块(starting block)。当铸造工艺开始时，起始块处于它们的最上方的位置并处于模具中。当熔融金属浇注到模具孔或型腔内并冷却(通常利用水来冷却)时，由液压缸或其它装置以预定速率缓慢地降低起始块。当起始块降低时，凝固的金属或铝从模具底部引出并形成各种几何形状的锭、圆块或坯，这些在本文中也可被称作铸件。

在这些模具中的某些模具的模具出口周围为可渗透周壁，在圆形直径铸件的情况下，该可渗透周壁为圆环。在铸造模具中可使用多种不同形状中的任一种形状，其中并不特别地需要某一形状来实践本发明。虽然可渗透周壁通常由石墨形成，但是它也可由其它材料形成。周壁的可渗透性允许迫使气体和/或润滑剂通过该周壁，并且在正被模制的铸件上的模具周围提供气体力。气体和润滑剂促进模制工艺并提高铸件的质量。虽然本发明适用于通常包括但不限于铝、黄铜、铅、锌、镁、铜、钢等金属的铸造，但是所给出的实例和所公开的优选实施例可能针对于铝，因此，尽管本发明更通常适用于金属，但是术语铝或熔融金属可在全文中一致地使用。

虽然存在实现和构造竖直铸造布置的多种方式，但是图1说明了一个实例。在图1中，铝的竖直铸造通常发生于工厂底板的高度水平下方的铸坑中。在铸坑底面101a的正下方为沉箱103，在沉箱103中布置有用于液压缸的液压缸筒102。

如图1所示，典型竖直铸铝设备的下部的构件(示出在铸坑101和沉箱103内)为液压缸筒102、压头106、安装基壳105、压板107和起始块基座108(还被称作起始头或底块)，所有这些都示出为处于铸造设施底面104下方的高度。

安装基壳105安装到铸坑101的底面101a上，在底面101a的下方为沉箱103。沉箱103由其侧壁103b和其底面103a限定。

在图1中还示出典型的模具台组件110，如图所示，通过液压缸111推动模具台倾斜臂110a使得倾斜臂绕点112枢转，由此提升和旋转主要铸造框架组件，从而可使模具台组件110倾斜，如图1所示。还存在模具台承载件，其允许模具台组件移动到铸坑上方的铸造位置和从铸坑上方的铸造位置移开。

图1还示出压板107和部分地下降到铸坑101内的起始块基座108，其中部分地形成了铸件或坯113。锭113在起始块基座108上，起始块基座108可包括起始头或底块，起始头或底块通常(但非总是)位于起始块基座108上，这些皆为本领域所已知，因此不必更详细地示出和描述。虽然术语起始块用于物件108，但是应当注意的是，在本行业中还使用术语底块和起始头来指代物件108，当锭被铸造时通常使用底块，而当坯被铸造时通常使用起始头。

虽然起始块基座108在图1中仅示出一个起始块108和支座115，但是通常存在各安装于每个起始块基座上的多个起始块108和支座115，它们在铸造工艺中随着起始块的降低而同时铸造坯、特殊形状或锭。

当将液压流体以足够的压力引入到液压缸内时，压头106并且因此起始块108升高到铸造工艺所希望的起始高度水平，此时起始块处于模具台组件110内。

通过以预定速率计量来自汽缸的液压流体，从而以预定的、控制的速率降低压头106并且因此降低起始块而实现起始块108的降低。在这个过程中可控制地冷却模具，以辅助所引出的锭或坯的凝固，通常使用水冷方法。

存在适合于模具台的多种模制技术和铸造技术，但是并不特别地需要某一种模制技术和铸造技术来实践本发明的各种实施例，因为它们是本领域普通技术人员所熟知的。

典型模具台的上侧可操作地连接到金属分配系统或者与金属分配系统相互作用。典型模具台还可操作地连接到它所容纳的模具上。

当使用连铸竖直模具来铸造金属时，熔融金属在模具中冷却，并且随着起始块基座降低而从模具的下端连续地引出。意图引出的坯、锭或其它构造被充分地凝固，以使得它们维持其所希望的形状。在引出的凝固金属与可渗透环壁之间存在空气间隙。在空气间隙下方，在引出的凝固金属与模具下部以及相关装置之间还存在模具气腔。

在完成特定铸造之后，如上文所述，模具台通常向上倾斜并远离铸坑的顶部，如图1所示。当模具台倾斜或枢转时并且在没有润滑剂控制系统的情况下，润滑剂倾向于从管道排出并泄漏到铸坑内或铸造设施的底面上。

使用可渗透的或多孔的周壁被证明为将润滑剂和气体分配到连铸模具的内表面上的有效快速方式，这种周壁的一个实例描述于Wagstaff的美国专利No.4,598,763中，该专利以引用的方式结合到本文中，如同在本文中全面地陈述。

在可渗透周壁的典型使用中，润滑剂和气体在压力下通过围绕周壁的凹槽或输送管道而输送到周壁，通常使用一个输送管道(如果凹槽用于输送润滑剂)和一个或两个输送管道(凹槽)，用于输送气体。优选的润滑剂是合成油，而当前优选的气体是空气。然后，作为铸造工艺的一部分，润滑剂和气体渗透通过周壁并输送到模具的内部。

存在于现有模具台中的周壁各具有用于输送润滑剂和/或气体的输送管道，并且输送管道可为具有相同深度和宽度的周向凹槽形输送管道，或它们可为部分地钻穿过周壁的孔，或用于这方面的任何其它的输送装置。典型的周壁具有单独的润滑剂输送管道和气体管道。

尽管本发明的实施例和方面针对于石墨环，但是本发明的应用并不限于石墨。石墨被证明是用作周壁材料或介质的优选的可渗透材料。

在本发明的某些实施例中，希望相同气体质量流量的气体通过给定模具台上的每个可渗透环。在典型的现有模具中，气体供应至每个环的压力通常为相同的压力，但是可在启动之前、在启动期间和在启动之后提高和/或降低所有可渗透周壁的压力。

没有两个可渗透环是相同的，并且每个可渗透环允许气体或气流略微不同地通过。此外，随着特定可渗透环的寿命消耗，由于多种不同因素中的任何一个因素(堵塞、形成漆膜(varnishing)或简单地该单独可渗透环的特征等)，可渗透环的渗透性降低。

迫使气体通过可渗透环的现有的基于压力的系统通常将相同压力的气体提供至所有可渗透环。虽然希望实现通过模具台上的每个可渗透环的相同气体质量流率，但是每个可渗透环及其渗透率的降低率的差异的实际情况造成了以下情形：通过不同的可渗透环的气体的质量流率不同或变化。如果供应到模具台上的所有可渗透环的气流相同，则情况尤其如此。然后，设法实现大致相等的流量通常需要操作者调整每个模具处的压力，这需要操作者在铸坑上花费比所希望的时间更多的时间。

由于该模具台的入口压力为气流提供一个压力，故如果手动地上调压力阀以增加到首先被堵塞的可渗透环的流量，那么这会产生如下的不良影响，即增加其它允许更多流量通过的可渗透环的压力并因此增加流量。

在现有技术中，通常在启动给定模具台上的铸造时或将要启动给定模具台上的铸造时，将压力调节器手动地设置到特定压力，诸如对于整个模具台，每平方英寸60磅的压力。在启动时，压力例如将被上调到每平方英寸100磅，并且在启动阶段之后，压力将被下调回到每平方英寸70或80磅的运行压力。通常存在基于压力的操作，用于实现模具台上利用可渗透周壁的单独模具的气流。这通常需要人员处于铸坑中或处于铸坑周围。

发明内容

本发明的某些实施例的目的在于提供一种气流系统，其提供通过给定模具台上的模具中可渗透周壁的更均匀的气体质量流率或气体流率。

本发明的某些实施例的另一目的在于提供一种气体质量流量控制系统，其以更准确、更自动的方式控制模具台上的每个单独模具的气流，从而在铸坑处或在铸坑周围更少地需要操作者的存在。

本发明的某些实施例或方面提供一种质量流量计，如果需要的话，该质量流量计可定位于铸坑区域的外部。本发明的实施例的要点在于测量气体的质量流量，这导致通过每个可渗透环的更一致的气体质量流量和给定模具台上的多个可渗透周壁中每个周壁的更相等的流率。

本领域普通技术人员应了解，本发明如何在整个铸造工艺控制中利用记录关键和非关键的模具操作参数的监视控制与数据采集(“SCADA”)数据记录系统，以及如何允许对这些参数中的一个或多个参数确立设定点以进行更好的工艺控制和故障防止。铸造气流和模具“背压”的记录和检测例如提供工艺改进和模具条件评估的能力。这种数据采集可用于为多种操作项目中任何一个或多个项目提供操作者报警，诸如提供模具准备好从铸造台移开并替换的报警。

通过说明书、权利要求书和构成本发明一部分的附图，本发明的其它目的、特点和优点将变得明显。在实现本发明的目的中，应了解的是，如果需要的话，本发明的基本特征容易在设计和结构布置方面进行改变，其中在附图中仅示出了一个实用的和优选的实施例。

附图说明

参看下文的附图，将在下文中描述本发明的优选实施例。

图1是现有的竖直铸坑、沉箱和金属铸造设备的正视图；

图2是典型的现有模具铸造组件的截面正视图，其示出了处于适当位置的周壁；

图3是具有多个模具的示例性模具台构造的顶部示意图；

图4是可为石墨环并可位于模具壳体中的可渗透周壁的截面图，其示出了润滑剂和/或气体流过可渗透周壁的主体；

图5是可利用本发明实施例的模具台的透视正视图；

图6是可用于本发明实施例中的可渗透周壁的一个实例的透视图；

图7是示于图6中的可渗透周壁的顶视图；

图8是现有系统的示意图，其示出了手动控制阀以及背压如何从可渗透周环造成；

图9是用于模具台上多个模具的手动气流系统构造的示意图；

图10是可在本发明的某些实施例中用于多个模具的构造的示意图；

图11是本发明的一个实施例的示意图，其中质量流量控制器可利用可测量的压力数据来确立通过模具台上多个模具的相等的质量流量；

图12是可用于本发明实施例的台式个人计算机的示图；

图13是在模具台上的流体处理组件(enclosure)的实例的顶视图，其中质量流量控制组件相对于流体处理组件安装；

图14是大致示出由本发明实施例设想的工艺的流程图，其使用历史数据参数来预测并避免缺陷坯；

图15是示出用于历史数据趋势的典型图表布局的图表；

图16示出图15所示的典型图表布局，其中插入有低流率报警；

图17示出图15所示的典型图表布局，其中插入有缺乏气滑(airslip)的状态；

图18示出图15所示的典型图表布局，其中插入有过低的铸造油供应率；

图19示出图15所示的典型图表布局，其中插入有过高的铸造油供应率；以及

图20示出图15所示的典型图表布局，其中插入有过度铸造油模具装料(charging)。

具体实施方式

用于本发明的紧固、连接、制造和其它装置和构件是在所述本发明的领域中广泛公知和常用的，并且它们的确切性质或类型不是本领域或本学科的技术人员理解并使用本发明所必需的；因此，将不对它们展开非常详细的讨论。此外，用于本发明的任何具体应用的在本发明中示出或描述的各种构件可如本发明所预期地进行改变或更改，并且任何元件的具体应用或实施例的实践可能已经为本领域或本学科中的技术人员广泛公知或常用的；因此，将不再对它们展开非常详细的讨论。

在本发明的权利要求书中所用的术语“一个”、‘一’、“该”和“所述”符合长期存在的权利要求撰写实践而使用且不以限制方式使用。除非在本文中具体地陈述，术语“一”、“一个”、“该”和“所述”并不限于这些元件中的一个，而是替代地表示“至少一个”。

因此，模具必须能够从熔融金属源接收熔融金属，不管哪种具体的熔融金属源类型。因此，模具中的模具型腔必须在流体或熔融金属接收位置相对于熔融金属源定向。

应了解的是，本发明应用于各种金属铸造和浇注技术和构造，并且可结合各种金属铸造和浇注技术和构造使用，金属铸造和浇注技术和构造包括但不限于热顶技术(hot top technology)和常规浇注技术。还应了解的是，本发明可用于水平铸造装置或竖直铸造装置。

术语“围绕”并不限于始终连续地包围诸如模具型腔的物体，而是替代地为基本上包围该物体。如本文参考围绕周壁的输送管道所用的术语“周向”并不限于围绕整个圆周延伸的输送管道或物品，而是替代地还可包括部分地围绕圆周、但非完全地围绕圆周延伸的输送管道或物品。因此，输送管道可围绕周壁的整个圆周延伸。

当术语“可渗透的”在本文中用于可渗透的周壁主体时，整个周壁主体不必必须为可渗透的，而是替代地仅需要润滑剂和/或气体流过的部分为可渗透的。如本文所用的术语“铸件”或“金属铸件”表示在铸造工艺中凝固的任何铸件，并且实践本发明并不特别地需要特定铸件，这种铸件包括但不限于圆块、坯、锭以及本行业中已知的许多各种其它形状构造中的任一种。

本发明所设想的优选周壁通常为刚性的或实心的，但是它们不需如此，这是因为在本发明的设想内，它们也可为半刚性的或半实心的。本领域技术人员还应了解的是，本发明所设想的周壁可实施为整体式周壁或放置于一起以形成周壁的多个分段。这将特别适用于特殊形状的模具。

如本文在权利要求书中所用的术语“流率”可不仅包括实际的或测量的流率，而且也可为估算流率。

当提到周壁围绕每个模具型腔布置时，这意图表示周壁围绕可使用该周壁的模具型腔的部分布置(如在美国专利No.4,598,763中所述，该美国专利先前以引用的方式结合到本文中)或布置于本领域技术人员所了解的其它位置。这个位置典型地为模具型腔的中间位置或排出位置，如图2进一步示出。

周壁或可渗透壁的渗透性大致为下列因素的函数：材料类型和品质，其中材料通常为石墨；可渗透材料内的孔隙率不规则性；铸造油粘度；铸造环的铸造油饱和度；以及周壁内的沉积物，其中沉积物可例如为漆膜、聚合物、残留物等。对于每个单独的模具，可渗透的材料(石墨)和孔隙率不规则性通常是恒定的并且不会随着时间改变。周壁的油粘度和饱和度是可在每次铸造期间改变的变量。油粘度随着与液体金属的引入相关的温度升高而降低，并且油饱和度水平取决于油供应率和其它因素。这些短期变量可能增加或降低铸造环的渗透性。由于铸造油的分解所造成的沉积物的影响是随着时间逐渐降低周壁的总体渗透性的长期因素。这些沉积物通常为周壁失效且在模具整修期间被更换的原因。

如所理解的，随着铸造环的渗透性降低，必须增加铸造气体供应压力以维持相同的质量气体流率。

本发明实施例的所希望的特征在于，系统自动地调节每个单独模具的气体压力，以补偿铸造环的渗透性的短期和长期变化，以便维持所希望的铸造气体流率。

如果流率更多地为二维的，则该流率将倾向于更贴切地遵循达西定律(Darcey law)，或更易于适用达西定律。然而，由于流动必需为三维的，故虽然可从达西定律做出预测，但是流量通常将更难以预测。此外，在某些应用中，润滑剂和气体可在其被输送到介质时混合，在此情况下，流率可能会进一步不同于达西定律或变得更加不能从达西定律预测。与达西定律的差别越大，就越需要依靠经验数据。

在转到示出本发明的一个或多个实施例的具体附图之前，将给出通用构件的描述。在本发明的某些优选实施例中，质量流量控制器将安装于被控制的模具台和模具处、安装于其上或安装于其附近，并且质量流量控制组件的实施例可包括：板载式可编程逻辑控制器(“PLC”)、输入/输出(I/O)和通信控制器。该系统可以但非必需地利用已知的以太通信协议来在质量流量控制器的PLC与IO之间通信。压力调节器可同样位于板上或位于模具台上，并且该单元可安装于模具台上以减小管路从流量控制器到模具的延伸，这将减小在管路中的压降。

质量流量控制组件的实施例可容易地集成到现有设施或设置于某些现有模具台上，并且优选的是，可利用或提供加压铸造气体、24伏直流电源和CAT5通信电缆实用连接，以更好地便于本发明用于改造或用于初始设置。气流系统还将利用铸坑区域常用的诸如加压气体源(可例如提供为135磅/平方英寸)的元件，优选地被过滤(至例如5微米)和干燥(例如以-40摄氏度露点)，以及可利用处于15安培最小值、120伏交流的功率。加压气体源需要高于调节气体的预定磅/平方英寸，其优选地为120磅/平方英寸。

质量流量控制组件还可包括全保护盖，以防止构件遭到不经意的金属喷溅或其它不希望的环境干扰，以及便于该组件(如果在本发明的给定应用中提供的话)的内部冷却。

本发明所设想的质量流量控制组件的实施例的另一期望特征为，它可用于其它模具台上或可与其它模具台上的质量流量控制组件互换。因此，质量流量控制组件可从其所操作的模具台上移开并且容易地用于其它模具台，或者由于其它原因移开。

本发明还利用质量流量控制器而不是纯粹的主压力控制器，以改变模具型腔出口中的每个出口的气体输送。本领域普通技术人员应了解的是，这将减小或排除与现有技术在仅仅改变气体压力时所经受的影响相关的误差。应相信并了解的是，这将通过允许系统以高于现有系统的压力进行操作而增加可渗透周壁的寿命，该可渗透周壁可为石墨铸造环。这还将允许这种控制系统在该工艺中的任何阶段(包括在铸造期间它们的渗透性减小之后)更有效地提供气体通过较少孔的或渗透性较小的周壁。本领域普通技术人员将认识到的是，在可渗透壁变得堵塞时允许系统维持适当一致的铸造气体(质量)流量的操作效益和经济效益，以及这将如何减小利用诸如石墨环的可渗透壁进行模制的消耗成本。

本领域普通技术人员还将了解的是，这个系统的实施例如何基本上排除对单独操作者进行模具气体流率调节的需要，这是因为系统将每个模具的铸造气体流率自动地调节到适当的设定，这将增加模具与模具之间、铸造与铸造之间的气流均匀性。

关于本发明的数据收集和储存能力，该系统可具体地基于该模具的特征来确立最佳的或优选的设定或气体流率。例如，如果在第一次铸造期间，判断出特定模具更优选地以特定气体流率操作以便例如优化坯表面，则这种流量特征的变化可电子地储存于可编程逻辑控制器中并且这些相同的参数在后续的铸造中利用。如果从模具台上移开特定目标模具并且利用新的模具替换，这些设定也可被重新设置。

本发明的实施例也允许从模具台操作者控制面板或使用无线便携式装置来进行流率调节，无线便携式装置可围绕铸坑区域携带，用于在铸造坯时直接观察坯，诸如板式接口(tablet interface)。板式接口将提供将所希望的命令和系统变化通信到PLC以在气流控制系统中实施的额外途径。

通过所描述的本发明，本领域普通技术人员应了解的是，可总体上改变模具台上的多个模具的气体流或单独地改变具体模具的气体流率。利用控制每个单独模具的气流的能力，本发明提供另一构造，其允许独立地储存或维持每个模具的设定点气体流率，并且允许自动地补偿铸造之间的可渗透壁内的变化的条件。

在现有系统中通常需要最初使用给定压力，比如当利用熔融金属填充槽时为45磅/平方英寸的压力，其中目的为具有通过每个模具的相同的质量流量。当降低模具台时，气体压力被上调到大约100磅/平方英寸，其中额外的压力尤其用于从金属减小氧化层，这可保持铸件易于流动。在将铸件平台降低大约8-12英寸之后，气体压力通常优选地减小到大约60或70磅/平方英寸的“运行压力”，运行压力为运行铸造工艺所需要的压力。在具有可渗透壁的典型铸造台中，填充压力因此可为大约45磅/平方英寸，起始压力为大约100磅/平方英寸并且运行压力为大约70磅/平方英寸。但是，这些现有系统并不集中关注所希望的质量流量，并且质量流量通常涉及与其它测量分开的或单独的测量或计算。

图1是典型的现有竖直铸坑、沉箱和金属铸造设备的正视图，并且已在上文中更详细地描述。

图2示出了在模具中处于适当位置并邻靠模具壳体131的现有周壁130。模具壳体131与周壁中的润滑剂和气体输送管道组合地形成润滑剂和气体通路，通过该通路使润滑剂和气体渗透通过周壁130。冷却剂通过冷却剂通路133引入以凝固所引出的金属。

图2还示出模具入口134、耐火槽135，其用于将熔融金属引导至模具入口134。图2中的实施例示出了引出的凝固的坯137和包围该坯137的模具气腔136。

应当指出的是，气腔136不同于本行业所称呼的空气间隙或气滑。空气间隙或气滑为在铸造期间出现于周壁130与经过周壁130的金属之间的空气层或空气区域。

图3是可利用本发明的带有多个模具的示例性模具台150构造的顶部示意图。图3示出了模具台框架151、分割第一多个模具152和第二多个模具155的中心槽153。虽然两个气流控制组件154位于模具台150的两端，但是应了解的是，可利用一个或多个气流控制组件154且它们可位于许多位置的任一个位置，其中对于实践本发明而言并不特别地需要特定位置。

图4是可为石墨环的、位于模具壳体160中的可渗透周壁161的截面图，其示出了润滑剂和/或气体流过可渗透周壁的主体。气体进入管线165通过模具壳体160，并且箭头164表示气体渗透通过周壁161并进入模具型腔内。图4还示出示例性润滑管线162，并且箭头163表示润滑剂流过管线、可渗透周壁161并进入模具型腔。

图5是可利用本发明实施例的模具台140的透视正视图，其示出了模具台框架145、中心槽141、位于模具台140的第一侧的多个模具入口143和位于模具台140的第二侧的多个模具入口142。槽143通常由耐火材料构成，其包括通常由金属材料制成的顶部144。

在图5中还示出了两个质量流量控制组件146和147，其中第一质量流量控制组件146示出为处于模具台140的第一端，第二质量流量控制组件147示出为处于模具台140的第二侧。

图5还与其它附图组合地进一步示出了质量流量控制组件147的模块性，以及它们可如何经由连接歧管接口式地、可操作地连接至给定模具台，并且相对容易地移开并用于另一模具台。

图6是可用于本发明实施例的可渗透周壁161的一个实例的透视图，并且示出了内表面167、外表面168、气体输送管道169和润滑剂输送管道170。两个气体输送管道169示出为彼此可操作地连通或连接。

图7是图6所示的可渗透周壁161的顶视图，其示出了位于模具的部分处的内表面167和外表面168。

图8是现有系统的示意图，其示出了手动控制阀201和背压204如何由可渗透周壁或环202造成。图8示出经由气体管线205可操作地连接到手动控制阀201的输入或供应气体200和经由气体管线206可操作地连接到可渗透壁202的控制阀。通过可渗透壁202的气体进入模具203。背压204由于可渗透壁202而出现，并且通常随着可渗透壁202的使用而增加，如在上文中更全面地讨论。

图9是用于模具台上的多个模具的气流系统构造的示意图。图9示出包括多个流量开关228、229、230和231和多个空气阀239、240、241和242的阀组220。多个手动空气阀239、240、241和242为如下的阀，即可被手动地调节以使压力变化，从而允许在铸造工艺的不同阶段或响应于可在由该特定模具所制作的铸件上所观察到的负面特征来改变气流的压力。图9示出进入气体源223，该进入气体源223可操作地连接到增压器221(如果需要的话)和空气压力调节器222，空气压力调节器222调节输入气体压力以提供所希望的气流压力。该气流压力例如可设定为大约120磅/平方英寸。质量流量计226经由管线225可操作地连接到空气压力调节器，并且还可操作地连接到流量开关228、229、230和231。

图9示出了多个流量开关228、229、230和231，每个流量开关分别通过连通管线或连通通道235、236、237和238可操作地连接到多个模具243、244、245和246。图9还示出空气压力调节器可如何经由气体管线227可操作地连接到多个流量开关228、229、230和231。流量开关228、229、230和231例如可为一个或多个开闭阀(诸如提升阀)，其受控制以适当地接通和关断气流，而比例阀239、240、241和242可用于向给定管线或模具添加额外的背压，以争取模具台上的每个模具的气流管线中的相等背压。

图10为对于多个模具的可用于本发明某些实施例的构造的示意图。图10示出进入气体源223，该进入气体源223可操作地连接到增压器221(如果需要的话)和空气压力调节器222，空气压力调节器222调节输入气体压力以提供所希望的气流压力。该气流压力可例如设置为大约120磅/平方英寸。空气压力调节器222经由气体管线227可操作地连接到质量流量控制器251、252、253和254，从向其提供气体。

PLC 256经由线路225可操作地连接到空气压力调节器222，并且还经由通信通道或线路257和260可操作地连接到质量流量控制器251、252、253和254，其中通道260为反馈回路。本领域普通技术人员应了解的是，在本文中所提到的线路或通信通道可为多种不同类型的硬线连接器、光连接器、基于以太的通道或甚至无线通道中的任一种，它们都在本发明的设想内且实践本发明并不特别地需要特定类型。PLC输入/输出(IO)可用于尤其提供PLC与质量流量控制器之间的输入/输出接口。

使用一个PLC 256来控制多个质量流量控制器或质量流量控制装置提供了更为经济的系统，这是因为无须单独的PLC装置或其它装置用于控制每个模具的气流系统。这可通过以下操作而实现：将PLC 256可操作地连接到质量流量控制器251、252、253和254中的每一个，使得PLC可选通或检查第一质量流量控制器251的相关参数；完成该检查；然后选通或连接第二质量流量控制器252等等。关于PLC的速度，在数秒钟的时间可连续地完成多个质量流量控制器(每个控制一个模具的气流)的选通或控制。从硬件角度出发，这提供了更为经济的系统，并且同时仍然维持对每个模具的每个气体质量流量的单独地期望控制。

图10还示出了多个质量流量控制器251、252、253和254，每个质量流量控制器各分别通过气体管线235、236、237和238可操作地连接到多个模具243、244、245和246。

本领域普通技术人员应了解的是，在本发明的这个实施例的设想内可利用不同种类或类型的质量流量控制器。例如，可利用具体地且准确地测量气体质量流量的专用质量流量控制器。可用于本发明实施例的另一质量流量控制器为如下的控制器，其基于诸如来自可渗透壁或石墨环的背压的数据，计算质量流率或到达该质量流率。然而，在本发明的范围内可利用确定气体质量流量的其它方式，诸如质量流量仪。

基于背压来确定并控制质量流量的质量流量控制器可为包括由Proportionair制作的构件的气流控制器。

在这种应用或实施例中，质量流量控制器251、252、253和254可各包括质量流量计、允许对压力进行可变调节的比例阀、一个或多个提升阀(开闭阀)和压力表或背压表。从电子角度而言，质量流量控制器251、252、253和254可通过以太网或其它连接可操作地连接到PLC 256。从气流或气体供应的角度而言，质量流量控制器251、252、253和254可操作地连接到调节器222，该调节器222以预定压力提供气体源或空气源。

在本发明的实施例的一个方面中，在模具中的每个可渗透壁的背压可在其使用寿命中的任何给定时间确定。另外，由特定可渗透壁所造成的背压将随着可渗透壁的寿命而改变，这需要被考虑并被调节，以维持模具台上的每个模具的所希望的相等的气体质量流量。

在分配金属用于铸造或冷却之前，在模具台上的气流系统可被启动到预定气流，诸如每小时15立方英尺(cfh)。在该系统的这种实行中，来自气体压力调节器的进入气体压力是已知的(优选地为每平方英寸大约120磅)，并且在这种应用中，气流系统中背压的主要或唯一成因是可渗透壁或石墨环。可在可渗透壁的上游测量气体压力或背压，其中差异为由于在气体通过可渗透壁时所造成的流动阻力而形成的压降或背压。多个气体管线的这种测试或实行可更简单地、更可靠地提供必需的信息，以在基于给定模具台上的所有多个模具中达到更均匀的气体流率。

在这个实施例的一个应用中，测量背压以维持通过所有模具的相等流量，质量流量控制器还可包括或利用比例阀以引入除单独的可渗透壁所造成的阻力或背压之外的阻力或背压，从而实现和/或维持通过每个模具上的可渗透壁或石墨环的一致的或相等的气体质量流率。例如，如果由一个模具上的可渗透壁或石墨环所提供的可渗透壁背压小于其它背压，那么质量流量控制器可调节管线中的可变压力阀以增加压力，使得总背压(来自可渗透壁和组合的比例阀的组合)等于预定量，并且大致等于该模具台上的其它模具的其它气体管线中的背压。例如，在第一模具上的石墨环可提供比第二模具上的石墨环更小的背压，并且然后可自动地设定可变阀或比例阀以弥补该差异，使得对于在该模具台上的第一模具和第二模具中的每一个通过该气体管线的背压相同或大致相同。这可用于整个模具台，并且质量流量控制器中的每一个可由一个PLC控制。

在前述段落所描述的实施例中，用于模具台上的模具的单个气体管线的质量流量控制器可利用各种构件，诸如比例阀、背压表或背压计以及开闭阀(其可为提升阀)。可由单个主PLC控制的这种组合将提供可被远程控制的气流系统，并且向模具台上的每个模具提供大致相等的气体质量流量。

用于气流的质量流量控制器的另一替代装置为足够准确的质量流量计，其实际上测量通过它的气体的分子或质量，从而提供可与连接到其它模具的管线中的质量流量值组合利用的值，使得质量流量装置可用于使模具台上的每个模具的质量流率大致相等。

例如如图10所示地构造该系统，使通过整个气体流动通道或气体管线的压降和背压操作范围最小。本发明的实施例的有利方面在于，能够将系统的大多数构件放置于模具台的“板上”的能力，一个实例示于图5至图10中，其中除了PLC控制器之外的所有构件优选地放置于模具台上或放置于模具台处。

图11是本发明的一个实施例的示意图，其中质量流量控制器可利用可测量的压力数据来确立通过模具台上的多个模具的相等的质量流量。用于控制质量流量的示例性工艺还在上文中关于图10描述。图11示出气体源或铸造气体供应源270、气体调节器271、质量流量控制器272、铸造环或可渗透周壁273，并且气体朝向模具型腔内部的流动由箭头274表示。P1是气体供应压力，其通常优选地超过120磅/平方英寸，使得P2可被调节为大约120磅/平方英寸；P2是调节的或控制的气体压力，其通常被维持在大约120磅/平方英寸；P3是推动给定气体流率或质量流率通过可渗透周壁所需的压力，其可被称作背压；P4是在铸造期间气体进入模具型腔并与凝固的熔融金属相互作用时的气体的出口压力。P3从可渗透周壁的上游取得。

在铸造环上的压差等于P3减去P4。达西定律的公式提供对于通过可渗透周壁的流量的理解：q＝[kA(P3-P4)]/uL；其中q是流率，k是多孔介质的渗透性，A是多孔介质的截面积，u是流体(其在此情况下为气体)的粘度，L是通过多孔介质的长度或厚度，P3是在周壁的入口或进口处的压力，P4是在气体通过周壁或此实例中的铸造环之后的气体的出口压力。

需要采集背压或P3的数据，由于可渗透壁逐渐开始堵塞、开始形成漆膜、或者所发生的减小周壁渗透性的多种不同情况中的任一种情况，背压或P3通常将随着时间增加。在当前技术状态下，可渗透壁或模具环的首要问题在于，产生质量较差的铸件或出现质量问题，这需要不定期的维护和抛弃所制造的铸件。本发明的实施例将允许收集并分析诸如背压(P3)的数据，而这将允许这个控制系统的操作者预先设计在制造并需要抛弃缺陷铸件之前特定模具何时由于其背压增加而需要进行维修。

图12是可用于本发明实施例的板式计算机接口300的示图。板式计算机接口300(诸如出于说明目的而示出的板式计算机接口)为本领域所熟知，并且可容易地从多个来源获得，因此将不再展开详细的描述。图12示出使用者301识别待监测、检查或更改的模具，其中模具的列和行以字母数字的方式表示或参考。图12例如示出列J具有表示模具的模具J2至J6，并且触摸屏允许选择特定模具。图12示出在屏幕302上的列J按键点或触摸点302、列H触摸点303和列G触摸点304。板式计算机接口300的显示器可根据模具台操作者的需要来定制。可以以各种方式使用板式计算机接口，诸如例如通过提供指令到PLC以对模具的操作或模具的气流进行适当变化而在操作中进行干预。

在本发明的某些实施例中，板式计算机接口可用于对铸造气体流率进行活动调节。在本发明整合到模具台内或与模具台相整合的一个方面，可提供单独的质量流量控制自动控制系统，并且该系统可包括带有控制程序的自有的单独的PLC且还可包括SCADA构件。本发明的其它实施例可额外地可操作地连接到现有铸造系统控制器，用于气流控制系统与其它主要铸造系统之间的参数互换。诸如这样的实施例还可包括带有电源、无线路由器和板式PC对接站的单独的PLC组件。

在本发明的另一方面，本发明的实施例或应用可利用模具设施的现有PLC和铸造控制系统，并且修改现有铸造程序以包括质量流量控制特征。可添加用于质量流量控制的新显示屏，作为一实例，其利用无线板式接口(其同样包括SCADA)。可修改已用于模具控制和铸造工艺的操作者控制屏，以包括质量流量控制面板或视图。无线路由器和板式对接站选项(如果利用的话)可整合到现有的铸造控制面板内，这将允许更小的质量流量控制组件(如果需要的话)。

本发明的实施例现在允许将模具调节到精确的铸造气体质量流率；并且质量流量是流量的真实定量值，其不受到任何原因造成的系统中变化压力的影响。本领域普通技术人员应了解，本发明的实施例如何也为所有模具提供气流的改进的均匀性，这是因为读数并不受铸造环的条件或渗透性所影响。

本发明的实施例还具有额外的特征，即能够顺序地选通每个单独的流量控制模块或顺序地与每个单独流动控制模具通信，以发送命令信号和接收数据反馈。这表示作为具有用于每个模具的单独的PLC型控制器的替代，主控制器或PLC持续地或间歇地发送信号到模块中的每个模块，接收数据并且然后继续到下一个模块。这允许仅使用一个PLC对质量流量控制器进行单独控制。PLC可例如每四分之一秒至两秒与每个质量流量控制器进行单独地联系，以持续地进行更新和调节。这在很大程度上使对PLC输入/输出(I/O)的要求降到最低，这提供了某些空间节约和成本节约。

本发明的实施例还提供通过程序代码实现的更特定的工艺流程，诸如冲击流程(shock routine)、气体流率偏移offset)、模具气体流率校验流程和/或自动生成的程序构造代码。

图13是在模具台上的流体处理组件的实例的顶视图，其中质量流量控制组件相对于流体处理组件安装。图13示出模具台145，经由歧管或接口322互连到或可操作地连接到模具台145的质量流量控制组件147。气流管线321和323附连到歧管320，以经由接口322定位和连接到质量流量控制组件147。一个这种质量流量控制组件可如图5中的物件138所示地定位。图13辅助说明在本发明的实施例中单独流量控制模块或流量控制组件如何“歧管”式地或成组地安装，以使给定模具台所需的管路连接量最小，如图13所示。管路在另一端处连接到模具。在每个模具台处的这种构造可用于减小系统泄漏的可能性并减小整个组件的总体尺寸。

图14是大体上示出本发明实施例所设想的使用历史数据参数来预测并避免缺陷坯的过程的流程图。在步骤350，采集关于特定参数的历史数据，这些参数在所示实施例中为背压、供应压力和铸造长度/时间。此数据可彼此关联，以确立大致在哪些点将产生不可接受的铸件。利用这些数据，步骤351涉及为先前的缺陷铸件设定某些设定点，以便在到达该设定点之前产生信号或报警，其中在到达该设定点时将产生缺陷铸件并且该缺陷铸件必须被剔除并抛弃。

在图14中的步骤352，质量流量控制系统或气流控制系统采集关于所希望的参数的实时数据，对于此实施例，如上文所述，参数可为背压、供应压力和铸造长度/时间。由此，步骤353涉及比较实时数据和基于历史的设定点，并且步骤354通过使符合设定点标准的模具移开而不被使用来完成该过程。应相信的是，这将显著地节约经济。这种总体流量也可用于持续曲线并在系统中进行调节，诸如图15至图20所示且将在下文中描述的实例。

图15是示出所绘制的可渗透壁的上游的气体背压与铸造长度/时间的关系的图表。图15示出了气体流率(PV)、气体“背压”(PV)、气体供应压力(PV)和流率设定点(SP)。

因此，这些数据和过程管理的可记录的数据输出包括：铸造气体供应压力设定点值(SP)；铸造气体供应压力当前值(PV)；模具台气体流率设定点值(SP)；单独模具气体流率设定点值(带有偏移)(“SP”)；单独模具气体流率当前值(PV)；以及单独模具气体“背压”当前值(PV)。希望产生的报警可包括铸造气体供应压力高值和低值和/或单独模具流率高值和低值，例如具有大约百分之五的变化或偏差。

利用质量流量控制系统所生成的数据可用于工艺改进和模具维护目的，其中历史数据的分析可用于：判断在进行抛弃之前何时更换模具；示出当没有足够的气体质量流量进行铸造时对铸造环或可渗透壁的影响；优化铸造油供应率和铸造工艺的其它通常故障检修。

一般而言，铸造方法的气体参数将基于气体流率，其将取决于模具尺寸和合金以每小时标准立方英尺(“scfh”)为单位，空闲流量(例如可为6scfh)，起始流量(例如可为30scfh)，运行流量(例如可为10scfh)以及基于铸造长度的标准气体流率斜坡曲线。

图15示出在这个典型历史日期布局中气体流率曲线410如何大体上遵循流率设定点403。

在图15至图20中：标准气体流率斜坡曲线403或流率设定点(SP)如图所示并且基于铸造长度/时间；示出了供应压力(PV)401；并且示出了预期背压402(诸如图11中的P3)。虽然图15提供了图16至图20的基础并示出了关于历史数据倾向的图表布局，但是实践本发明并不特别地需要特定图表或构造。

图16示出图15所示的典型图表布局，其中插入有流率曲线。与图15相同的项目已关于图15描述且在此将不再重复。图16示出当气体流率当前值何时大于比流率偏移设定点小百分之五的值；气体背压当前值何时接近供应压力当前值；以及模具何时可能会不实现气滑且应从模具台移开。

在图16中，气体流率曲线411大体上遵循气体流率设定点曲线403，除了气体流率曲线在如图所示的曲线顶部附近变化超过百分之五的部分，如由箭头413所示。

图17示出图15所示的典型图表布局，其中插入有缺乏气滑的状态。与图15相同的项目已关于图15描述且将不再此处重复。

在图17中，气体流率曲线412大体上遵循气体流率设定点曲线403，但是背压曲线402不合期望地低于供应压力，如由箭头414在图表中示出。气体背压的峰值或增加可表示在模具型腔中缺乏气滑和可渗透壁铸造环的潜在的漆膜形成。

图18示出图15所示的典型图表布局，其中插入有过低的铸造油供应率。与图15相同的项目已关于图15描述且将不再此重复描述。

在图18中，气体流率曲线417大体上遵循气体流率设定点曲线403，但是由箭头418示出在运行/稳态铸造条件期间，气体背压402略微降低。这可表示在铸造期间可渗透壁铸造环的油已耗尽并且石墨的渗透性增加。在此情况下，应考虑增加油供应率以实现稳定的背压趋势线。

图19示出图15所示的典型图表布局，其中插入有过高的铸造油供应率。与图15相同的项目已关于图15描述且在此将不再重复描述。

在图19中，气体流率曲线420大体上遵循气体流率设定点曲线403，但是由箭头421示出在运行/稳态铸造条件期间，气体背压402略微增加。这可倾向于表示在铸造期间铸造环的油饱和度水平增加并且石墨的渗透性降低。应减小油供应率以实现稳定的背压曲线或趋势线。

图20示出图15所示的典型图表布局，其中插入有过度的铸造油模具装料。与图15相同的项目已关于图15描述且在此将不再重复描述。

在图20中，以箭头423示出的气体流率曲线422不能达到起始流率设定点(报警-低流量)并且气体背压将超出最大值。随着过量的油从铸造环推出，在开始阶段期间气体流率可能开始增加。随着过量的油继续通过可渗透壁铸造环推出，在运行/稳态铸造条件期间，气体背压应减小。

关于图16至图20所给出的实例表示可利用这些数据获得的用途以及利用本发明可对铸造工艺进行的额外控制。

在铸造中，气体流率设定点可为“偏移的”。如果特定模具位置需要增加或降低铸造气体流率以优化坯表面，那么，该变化或“偏移”可电子地储存并应用于每个随后的铸造，直到清除并重新设置设定点变量。偏移的清除通常可发生于当从模具台移开模具用于维修或替换和新的模具安装到它的位置时。

本发明还可提供铸造气体流率“升高”流程，其使铸造操作者能够暂时地升高铸造气体供应流率以使模具进入到气体包围模具出口的铸造状态。可在铸造开始时模具未能进入这个状态或在铸造期间的某点发生模具脱离这个状态(这可能是由于气流中的暂时堵塞或阻塞造成)的情况下，暂时地升高铸造气体供应流率。

如将由本领域技术人员所理解的，存在本发明的许多实施例以及可使用的元件和构件的变型，这些都在本发明的范围内。

例如，本发明的一个实施例为熔融金属铸造系统，其包括：

模具台，该模具台包括模具台框架；多个模具，每个模具各具有模具型腔，模具型腔具有模具型腔入口和模具型腔出口，并且每个模具型腔出口包括可渗透周壁，在铸造期间，气体通过可渗透周壁；

多个气体供应管线，每个气体供应管线对应于多个模具型腔中的一个，并且每个气体供应管线各构造成将气体提供至所对应的多个模具型腔中的一个的可渗透周壁；

可操作地连接到多个气体供应管线的多个气体质量流量控制器，其中每个气体质量流量控制器构造成将大致恒定的气体质量流量提供至所对应的多个模具型腔中的一个的可渗透周壁；

其中，多个气体质量流量控制器维持通过多个可渗透周壁中的每一个的气流大致相等。

在另外的或更特定的实施例中，该系统还具有以下特征：可渗透周壁为石墨环和/或气体为空气。

前文所述的另外的实施例的还具有以下特征：多个气体质量流量控制器中的每一个包括：压力表，其定位于可渗透周壁上游；可变压力阀，其可操作地连接到所对应的多个气体供应管线中的一个，可变压力阀构造成在气体供应管线中引入额外的阻力，以实现通过气体供应管线的预定气体质量流率。再一实施例还可包括可编程逻辑控制器，其可操作地连接到多个气体质量流量控制器并且构造成基于来自压力表的压力读数而操纵可变压力阀。这个实施例的特征还在于：可编程逻辑控制器构造成顺序地且单独地监测和控制多个气体质量流量控制器中的每一个。可编程逻辑控制器还可远离模具台布置并且经由通信线路可操作地连接到多个气体质量流量控制器。

在另一实施例、方法实施例中，本发明可提供一种在熔融金属铸造系统中实现模具台上的多个模具型腔中的每一个大致相等的气体质量流量的方法，该方法包括：

提供模具台，该模具台包括：模具台框架；具有模具型腔和可渗透周壁的第一模具，该模具型腔包括模具入口和模具出口，该可渗透周壁构造成在铸造期间允许气体通过；具有模具型腔和可渗透周壁的第二模具，该模具型腔包括模具入口和模具出口，该可渗透周壁构造成在铸造期间允许气体通过；

提供第一气体供应管线和第一气体质量流量控制器，该第一气体供应管线布置成将气流提供至第一模具的可渗透周壁，该第一气体质量流量控制器可操作地连接到第一气体供应管线；

提供第二气体供应管线和第二气体质量流量控制器，该第二气体供应管线布置成将气流提供至第二模具的可渗透周壁，该第二气体质量流量控制器可操作地连接到第第二气体供应管线；

协调第一气体质量流量控制器与第二气体质量流量控制器，以将第一模具的可渗透周壁的气体质量流量设定成与第二模具的可渗透周壁的气体质量流量大致相同。

在另一方法实施例中，本发明可提供一种在熔融金属铸造系统中维持模具的气体质量流量的方法，该模具具有模具型腔和可渗透周壁，该模具型腔包括模具入口和模具出口，该可渗透周壁构造成在铸造期间允许气体通过，该方法包括：提供气体供应管线，该气体供应管线布置成将气流提供到模具的可渗透周壁；提供可操作地连接到气体供应管线的气体质量流量控制器，该气体质量流量控制器包括在可渗透周壁上游的压力表和可变压力阀，其中，可变压力阀构造成可变地补充来自可渗透周壁的压力，以维持通过模具的可渗透周壁的大致恒定的气体质量流量。

依照法规，关于结构和方法特征以略微具体的语言描述了本发明。但是应了解的是，本发明并不限于所显示和描述的具体特征，这是因为本文所公开的装置包括实施本发明的优选形式。因此，在根据等效原则合适地解释的权利要求书的适当范围内，要求保护本发明的各种形式或修改。

Claims (9)

1.一种熔融金属铸造系统，其包括：

模具台，其包括模具台框架和各具有模具型腔的多个模具，所述模具型腔具有模具型腔入口和模具型腔出口，并且每个模具型腔出口包括可渗透周壁，在铸造期间气体通过所述可渗透周壁；

多个气体供应管线，每个气体供应管线各对应于所述多个模具型腔中的一个，并且每个气体供应管线构造成将气体提供至它所对应的所述多个模具型腔中的一个的可渗透周壁；

多个气体质量流量控制器，其可操作地连接到所述多个气体供应管线，其中每个气体质量流量控制器构造成将正发生的大致恒定的气体质量流量提供到它所对应的所述多个模具型腔中的一个的可渗透周壁；以及

其中，所述多个气体质量流量控制器将通过多个可渗透周壁中的每一个可渗透周壁的气体流量维持为大致相等，因为对通过多个可渗透周壁中的每个可渗透周壁的气流的阻力在铸造期间变化。

2.根据权利要求1所述的熔融金属铸造系统，其特征在于，所述可渗透周壁为石墨环。

3.根据权利要求1所述的熔融金属铸造系统，其特征在于，所述气体为空气。

4.根据权利要求1所述的熔融金属铸造系统，其特征在于，所述多个气体质量流量控制器中的每一个包括：

压力表，其定位于所述可渗透周壁的上游；

可变压力阀，其可操作地连接到它所对应的多个气体供应管线中的一个，所述可变压力阀构造成在所述气体供应管线中引入额外的阻力，以实现通过所述气体供应管线的预定气体质量流率。

5.根据权利要求4所述的熔融金属铸造系统，其特征在于，所述熔融金属铸造系统还包括可编程逻辑控制器，所述可编程逻辑控制器可操作地连接到所述多个气体质量流量控制器，并且构造成基于来自所述压力表的压力读数而操纵所述可变压力阀。

6.根据权利要求5所述的熔融金属铸造系统，其特征在于，所述可编程逻辑控制器构造成顺序地且单独地监测并控制所述多个气体质量流量控制器中的每一个。

7.根据权利要求5所述的熔融金属铸造系统，其特征在于，所述可编程逻辑控制器远离所述模具台布置，并且经由通信线路可操作地连接到所述多个气体质量流量控制器。

8.一种在熔融金属铸造系统中用于实现模具台上的多个模具型腔中的每一个的大致相等的气体质量流量的方法，所述方法包括：

提供模具台，其包括模具台框架，和

具有模具型腔和可渗透周壁的第一模具，所述模具型腔包括模具入口和模具出口，所述可渗透周壁构造成在铸造期间允许气体通过；以及

具有模具型腔和可渗透周壁的第二模具，所述模具型腔包括模具入口和模具出口，所述可渗透周壁构造成在铸造期间允许气体通过；

提供第一气体供应管线和第一气体质量流量控制器，所述第一气体供应管线布置成将气流提供到所述第一模具的可渗透周壁，所述第一气体质量流量控制器可操作地连接到所述第一气体供应管线；

提供第二气体供应管线和第二气体质量流量控制器，所述第二气体供应管线布置成将气流提供到所述第二模具的可渗透周壁，所述第二气体质量流量控制器可操作地连接到所述第二气体供应管线；

协调所述第一气体质量流量控制器与所述第二气体质量流量控制器，以在铸造期间将所述第一模具的可渗透周壁的气体质量流量设定成与所述第二模具的可渗透周壁的气体质量流量大致相同。

9.一种在熔融金属铸造系统中用于维持模具的气体质量流量的方法，所述模具具有模具型腔和可渗透周壁，所述模具型腔包括模具入口和模具出口，所述可渗透周壁构造成在铸造期间允许气体通过，所述方法包括：

提供气体供应管线，所述气体供应管线布置成将气流提供到所述模具的可渗透周壁；以及

提供可操作地连接到所述气体供应管线的气体质量流量控制器，所述气体质量流量控制器包括位于所述可渗透周壁上游的压力表和可变压力阀，其中，所述可变压力阀构造成可变地补充来自所述可渗透周壁的压力，以维持通过所述模具的可渗透周壁的大致恒定的气体质量流量，因为对通过多个可渗透周壁中的每个可渗透周壁的气流的阻力在铸造期间变化。

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