EP4185421B1 - Detektion der metalltrennung aus einer gussform - Google Patents

Detektion der metalltrennung aus einer gussform Download PDF

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EP4185421B1
EP4185421B1 EP21755274.4A EP21755274A EP4185421B1 EP 4185421 B1 EP4185421 B1 EP 4185421B1 EP 21755274 A EP21755274 A EP 21755274A EP 4185421 B1 EP4185421 B1 EP 4185421B1
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Robert Bruce Wagstaff
Michael R. Kosmicki
Wayne J. Fenton
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Novelis Inc Canada
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    • B22D11/04—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into open-ended moulds
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B22D11/201—Controlling or regulating processes or operations for removing cast stock responsive to molten metal level or slag level
    • B22D11/204—Controlling or regulating processes or operations for removing cast stock responsive to molten metal level or slag level by using optical means

Definitions

  • an operator or operators may observe the edge of the mold during the casting process looking for such gaps, either in person or via a video monitoring system.
  • the operator or operators may miss or overlook a gap because it is small or hard to see.
  • several molds may be in use at the same time, requiring the operator or operators to split his or her attention between molds or requiring a number of operators to be monitoring the various molds.
  • invention As used herein, the terms "invention,” “the invention,” “this invention,” and “the present invention” are intended to refer broadly to all of the subject matter of this patent application and the claims below. Statements containing these terms should be understood not to limit the subject matter described herein or to limit the meaning or scope of the patent claims below.
  • the subject matter of embodiments of the present invention is described here with specificity to meet statutory requirements, but this description is not necessarily intended to limit the scope of the claims.
  • the claimed subject matter may be embodied in other ways, may include different elements or steps, and may be used in conjunction with other existing or future technologies. This description should not be interpreted as implying any particular order or arrangement among or between various steps or elements except when the order of individual steps or arrangement of elements is explicitly described.
  • the meaning of "a,” “an,” and “the” includes singular and plural references unless the context clearly dictates otherwise.
  • Pulsing the pin 134 can cause the molten metal 112 flowing into the mold 120 to disrupt the surface tension of the molten metal in the mold 120. Disrupting the surface tension of the molten metal 112 in the mold 120 can cause molten metal to flow more readily along the surface of the molten metal in the mold, for example, into gap 116.
  • the flow control device 132 can additionally or alternatively include a valve, a stop, a funnel, or other suitable structure.
  • the field of view 142 may include the mold 120, the molten metal 112, and the solidifying metal 114.
  • the field of view 142 may also include the gap 116, if present, between at least one side wall of the mold 120 and the light 152 (e.g., from the light source 150) shining through the gap 116.
  • the field of view 142 includes one side of a mold 120 (e.g., a top side) and an entire perimeter of the mold 120.
  • the process 400 includes steps 410 through 414 for responding to the solidifying metal 114 separating from the mold 120.
  • the process 400 at 410 can include determining the size of the gap 116 between the solidifying metal 114 and the mold 120.
  • the computer system 160 receives data from the camera 140 comprising or containing the amount of light 152 the camera 140 has captured in the gap 116 between the solidifying metal 114 and the mold 120. The computer then uses the amount of light 152 detected in the received data to determine the size of the gap 116.

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)
  • Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Casting Devices For Molds (AREA)

Claims (15)

  1. System (100) zum Detektieren von Metallschrumpfung in einem Formkörper (120), umfassend:
    einen Formkörper (120) zum Aufnehmen und Beinhalten von Metall, wobei der Formkörper (120) eine erste Seite, eine der ersten Seite entgegengesetzte zweite Seite und eine Mehrzahl von Wänden umfasst, welche sich zwischen der ersten Seite und der zweiten Seite erstrecken;
    dadurch gekennzeichnet, dass das System ferner umfasst:
    eine Kamera (140), welche der ersten Seite des Formkörpers (120) zugewandt ist und ein Sichtfeld (142) aufweist, welches wenigstens einen Abschnitt der ersten Seite des Formkörpers (120) umfasst;
    eine Lichtquelle (150), welche der zweiten Seite des Formkörpers (120) zum Emittieren von Licht (152) zugewandt ist, welches in Richtung der zweiten Seite des Formkörpers (120) gerichtet ist, wobei das emittierte Licht (152) für die Kamera (140) durch die erste Seite des Formkörpers (120) sichtbar ist, wenn das Metall von wenigstens einer aus der Mehrzahl von Wänden getrennt ist;
    wobei das System (100) eingerichtet ist, zum:
    Detektieren von Licht (152), welches zwischen der wenigstens einen aus der Mehrzahl von Wänden und dem Metall sichtbar ist, wenigstens teilweise basierend auf Daten von der Kamera (140); und
    Bestimmen, ob eine Trennung des Metalls von der wenigstens einen aus der Mehrzahl von Wänden aufgetreten ist, wenigstens teilweise basierend auf dem Licht (152), welches zwischen der wenigstens einen aus der Mehrzahl von Wänden und dem Metall als sichtbar detektiert worden ist,
    wobei die erste Seite des Formkörpers (120) ein offenes oberes Ende zum Aufnehmen des Metalls ist und die zweite Seite des Formkörpers (120) ein offenes unteres Ende ist, welches es dem Metall ermöglicht, aus dem Formkörper (120) auszutreten, oder wobei die erste Seite des Formkörpers (120) ein offenes unteres Ende ist, welches es Metall ermöglicht, aus dem Formkörper (120) auszutreten, und die zweite Seite des Formkörpers (120) ein offenes oberes Ende zum Aufnehmen des Metalls ist.
  2. System nach Anspruch 1, wobei der Formkörper (120) ein erster Formkörper (120A) ist und das Sichtfeld (142) der Kamera (140) den ersten Formkörper (120A) und einen zweiten Formkörper (120B) umfasst, sodass das System (100) eine Trennung des Metalls von wenigstens einer aus der Mehrzahl von Wänden in einem oder beiden aus dem ersten Formkörper (120A) und dem zweiten Formkörper (120B) detektieren kann, und wobei das System (100) ferner dazu eingerichtet ist, eine Antwort wenigstens teilweise basierend auf einer Bestimmung zu senden, ob eine Trennung wenigstens einer aus der Mehrzahl von Wänden und dem Metall aufgetreten ist.
  3. System nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Lichtquelle (150) eine Mehrzahl lichtemittierender Dioden ist, welche dazu in der Lage sind, Licht mit einer Wellenlänge von 380 bis 740 nm zu emittieren.
  4. System nach Anspruch 1, ferner umfassend einen Behälter, welcher über dem Formkörper (120) positioniert ist, ein unteres Ende aufweist und einen Kanal zum Beinhalten des Metalls definiert, wobei das untere Ende des Kanals eine oder mehrere Aperturen für einen Metallfluss von dem Behälter zu dem Formkörper (120) definiert, wobei das System (100) ferner dazu eingerichtet ist, den Metallfluss von dem Behälter zu dem Formkörper (120) wenigstens teilweise basierend darauf anzupassen, ob bestimmt worden ist, dass eine Trennung wenigstens einer aus der Mehrzahl von Wänden und dem Metall aufgetreten ist.
  5. System nach Anspruch 4, wobei die Kamera (140) eine erste Kamera (140) ist und das System (100) ferner eine zweite Kamera (140) mit einem Sichtfeld (142) umfasst, welches sich von dem Sichtfeld (142) der ersten Kamera (140) unterscheidet, und wobei ein Detektieren, ob Licht zwischen wenigstens einer aus der Mehrzahl von Wänden und dem Metall sichtbar ist, auf Daten von einer oder beiden aus der ersten Kamera (140) oder der zweiten Kamera (140) basiert,
    wobei vorzugsweise der Formkörper (120) ein erster Formkörper (120A) ist und das System (100) ferner einen zweiten Formkörper (120B) umfasst, welcher eine erste Seite, eine der ersten Seite entgegengesetzte zweite Seite und eine Mehrzahl von Seitenwänden umfasst, welche sich zwischen der ersten Seite und der zweiten Seite erstrecken, wobei die zweite Kamera (140) ein Sichtfeld (142) aufweist, welches die erste Seite des zweiten Formkörpers (120B) umfasst,
    wobei weiter vorzugsweise das System (100) ferner dazu eingerichtet ist, wenigstens teilweise basierend auf Daten von der ersten Kamera (140) zu detektieren, ob Licht (152) zwischen wenigstens einer aus der Mehrzahl von Seitenwänden des ersten Formkörpers (120A) und dem Metall sichtbar ist, und wenigstens teilweise basierend auf Daten von der zweiten Kamera (140) zu detektieren, ob Licht (152) zwischen wenigstens einer aus der Mehrzahl von Seitenwänden des zweiten Formkörpers (120B) und dem Metall sichtbar ist.
  6. System nach Anspruch 1, wobei das System (100) ferner eine Gießrinne (130) umfasst, welche über dem Formkörper (120) positioniert ist und dazu eingerichtet ist, das Metall in den Formkörper (120) auszuscheiden, wobei die Gießrinne (130) einen Kanal zum Aufnehmen des Metalls definiert und eine Flusssteuerungsvorrichtung (132) umfasst, welche dazu eingerichtet ist, eine Flussrate des Metalls in den Formkörper (120) zu steuern,
    wobei vorzugsweise das System (100) ferner dazu eingerichtet ist, die Flussrate des Metalls in den Formkörper (120) basierend auf wenigstens einem Bestimmen zu steuern, ob eine Trennung wenigstens einer aus der Mehrzahl von Wänden und dem Metall aufgetreten ist,
    wobei weiter vorzugsweise wenigstens ein Abschnitt der Flusssteuerungsvorrichtung (132) benachbart zu einer Apertur positionierbar ist, welche durch ein unteres Ende der Gießrinne (130) definiert ist, und ein Steuern der Flussrate des Metalls in den Formkörper (120) wenigstens ein Ändern einer Position der Flusssteuerungsvorrichtung (132) relativ zu der Apertur umfasst.
  7. System nach Anspruch 4, wobei ein Anpassen des Metallflusses von dem Kanal in den Formkörper (120) ferner umfasst:
    Bestimmen eines Ausmaßes der Trennung zwischen wenigstens einer aus der Mehrzahl von Wänden und dem Metall;
    Vergleichen des Ausmaßes der Trennung mit einem Schwellenwert; und
    Erhöhen des Metallflusses, wenn das Ausmaß der Trennung weniger als der Schwellenwert beträgt, oder Stoppen oder Verringern des Metallflusses, wenn das Ausmaß der Trennung größer als der Schwellenwert ist,
    wobei vorzugsweise das System (100) ferner eine Flusssteuerungsvorrichtung (132) umfasst, welche wenigstens teilweise benachbart zu einer Apertur der einen oder mehreren Aperturen positioniert ist, wobei ein Erhöhen des Metallflusses oder ein Stoppen oder ein Verringern des Metallflusses ein Anpassen einer Position einer Flusssteuerungsvorrichtung (132) umfasst, um eine Größe der Apertur zu ändern,
    wobei weiter vorzugsweise ein Erhöhen des Metallflusses ein Anpassen der Flusssteuerungsvorrichtung (132) umfasst, um die Größe der Apertur zu erhöhen, oder ein Stoppen oder ein Verringern des Metallflusses ein Anpassen der Flusssteuerungsvorrichtung (132) umfasst, um die Größe der Apertur zu verringern.
  8. System nach Anspruch 6 oder 7, wobei die Flusssteuerungsvorrichtung (132) wenigstens eines aus einem Bolzen (134), einem Ventil, einem Anschlag oder einem Trichter umfasst.
  9. Verfahren zum Detektieren einer Metalltrennung von einem Formkörper (120), wobei das Verfahren umfasst:
    Veranlassen des Metalls in dem Formkörper (120) aufgenommen zu werden, wobei der Formkörper (120) eine erste Fläche, eine der ersten Fläche entgegengesetzte zweite Fläche und eine Mehrzahl von Seitenwänden umfasst, welche sich zwischen der ersten und der zweiten Fläche erstrecken, wobei wenigstens eine aus der Mehrzahl von Seitenwänden das Metall kontaktiert;
    dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren ferner umfasst:
    Detektieren, ob Licht (152) zwischen wenigstens einer aus der Mehrzahl von Seitenwänden des Formkörpers (120) und dem Metall vorhanden ist, wenigstens basierend auf Daten, welche von einer Kamera (140) empfangen werden, welche ein Sichtfeld (142) von wenigstens einem Abschnitt der ersten Fläche aufweist, wobei eine Lichtquelle (150) das Licht (152) emittiert und benachbart zu der zweiten Fläche positioniert ist und das Licht (152) in Richtung der zweiten Fläche richtet; und
    Bestimmen, ob sich das Metall von wenigstens einer aus der Mehrzahl von Seitenwänden des Formkörpers (120) weggezogen hat, wenigstens basierend auf einem Detektieren, ob das Licht (152) vorhanden ist;
    wobei die erste Fläche des Formkörpers (120) ein offenes oberes Ende zum Aufnehmen des Metalls ist und die zweite Fläche des Formkörpers (120) ein offenes unteres Ende des Formkörpers (120) ist, welches es dem Metall ermöglicht, aus dem Formkörper (120) auszutreten, oder wobei die erste Fläche des Formkörpers (120) ein offenes unteres Ende ist, welches es Metall ermöglicht, aus dem Formkörper (120) auszutreten, und die zweite Fläche des Formkörpers (120) ein offenes oberes Ende zum Aufnehmen des Metalls ist.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, ferner umfassend ein Senden einer Antwort wenigstens basierend auf einem Bestimmen, ob sich das Metall von wenigstens einer aus der Mehrzahl von Seitenwänden des Formkörpers (120) weggezogen hat,
    wobei vorzugsweise die Antwort ein Senden wenigstens einer aus einer Warnmeldung oder einem Aktivieren eines Alarms umfasst.
  11. Verfahren nach Anspruch 9, wobei ein Veranlassen des Metalls, um in dem Formkörper (120) aufgenommen zu werden, ein Betätigen einer Flusssteuerungsvorrichtung (132) umfasst, welche dazu eingerichtet ist, das Metall in den Formkörper (120) auszuscheiden, wobei die Flusssteuerungsvorrichtung (132) betätigbar ist, um eine Flussrate des Metalls in den Formkörper (120) zu ändern,
    wobei vorzugsweise das Verfahren ferner ein Betätigen der Flusssteuerungsvorrichtung (132) umfasst, um die Flussrate des Metalls in den Formkörper (120) wenigstens basierend auf einem Bestimmen anzupassen, ob sich das Metall von wenigstens einer aus der Mehrzahl von Seitenwänden des Formkörpers (120) weggezogen hat,
    wobei weiter vorzugsweise ein Anpassen der Flussrate des Metalls in den Formkörper (120) umfasst: Bestimmen eines Ausmaßes einer Trennung zwischen wenigstens einer aus der Mehrzahl von Seitenwänden und dem Metall; Vergleichen des Ausmaßes der Trennung mit einem Schwellenwert; und Erhöhen der Flussrate des Metalls, wenn das Ausmaß der Trennung weniger als der Schwellenwert beträgt, oder Stoppen oder Verringern der Flussrate des Metalls, wenn das Ausmaß der Trennung größer als der Schwellenwert ist.
  12. Verfahren nach Anspruch 9, ferner umfassend ein Identifizieren einer Stelle, an welcher sich das Metall von wenigstens einer aus der Mehrzahl von Seitenwänden des Formkörpers (120) weggezogen hat, und/oder
    ferner umfassend:
    Identifizieren von Farben eines Umgebungslichts in einer Umgebung außerhalb des Formkörpers (120) basierend auf Daten von der Kamera (140) oder Daten von einem Lichtsensor, welcher in der Umgebung außerhalb des Formkörpers (120) angeordnet ist; und
    Steuern der Lichtquelle (150), um Licht (152) mit einer Farbe oder Farben zu erzeugen, welche sich von den identifizierten Farben unterscheiden.
  13. Verfahren nach Anspruch 9, wobei ein Detektieren von Licht (152) zwischen wenigstens einer aus der Mehrzahl von Seitenwänden des Formkörpers (120) und dem Metall ferner ein Empfangen von Daten von einer zweiten Kamera (140) umfasst, welche ein Sichtfeld (142) von wenigstens einem Abschnitt der ersten Fläche des Formkörpers (120) aufweist.
  14. Verfahren nach Anspruch 9, wobei ein Detektieren von Licht (152) zwischen wenigstens einer aus der Mehrzahl von Seitenwänden des Formkörpers (120) ferner ein Bewegen der Kamera (140) umfasst, um das Sichtfeld (142) zu ändern,
    wobei vorzugsweise ein Bewegen der Kamera (140) ein Ändern des Sichtfelds (142) umfasst, um wenigstens zu umfassen: einen oder mehrere Abschnitte der ersten oder zweiten Fläche eines oder mehreren aus einer Mehrzahl von Formkörpern (120A, 120B, 120C).
  15. Verfahren nach Anspruch 9, wobei ein Bestimmen, ob sich das Metall von wenigstens einer aus der Mehrzahl von Seitenwänden des Formkörpers (120) weggezogen hat, ferner auf Informationen basiert, welche über den Formkörper (120) oder das Metall erhalten werden.
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