JP5689403B2 - Integrated metal processing equipment - Google Patents

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Description

伝統的に、金属鋳物を形成する従来のプロセスにおいて、鋳型、例えば、所望の鋳物の外部特徴が規定された内部室を有する金型または砂型は、解金属で充填される。鋳物の内部特徴を規定する砂中子が鋳型の中に受け取られるか配置され、解金属が中子の周りで凝固するにつれて、鋳物の内部詳細が形成される。鋳物の解金属が凝固した後、鋳物は一般的に処理炉へ移動される。それは、鋳物を熱処理し、砂の中子および/または鋳型から砂を除去し、必要に応じて他の加工を行うためである。熱処理プロセスは、鋳物の金属または金属合金を調整し、所与の応用に望まれる物理特性を達成する。 Traditionally, in a conventional process for forming a metal casting mold, for example, mold or sand mold having an internal chamber exterior features of a desired casting is defined, is filled with thaw metal. Arranged or sand core defining internal features of the casting is received within the mold, as thaw metal solidifies around the core, internal details of the casting is formed. After thawing the metal of the casting has solidified, the casting is moved to a generally treatment furnace. This is because the casting is heat treated to remove the sand from the sand core and / or mold and perform other processing as required. The heat treatment process adjusts the casting metal or metal alloy to achieve the desired physical properties for a given application.

典型的には、鋳物が鋳込みステーションから熱処理ステーションへ移送される間、また特に、鋳物がかなりの時間にわたって放置される場合、鋳物は鋳物場または金属加工設備の周囲環境へ露出されるかも知れない。その結果、鋳物は解または半解温度から急速に冷却する傾向がある。鋳物を凝固させるため、鋳物の或る程度の冷却は必要であるが、鋳物の温度が更に降下し、鋳物がプロセス臨界温度(本明細書では、「プロセス制御温度」とも呼ばれる)よりも下に滞留する時間が長くなると、鋳物を所望の熱処理温度まで加熱して鋳物を熱処理するために必要な時間は多くなる。例えば、或る種の金属では、所望の結果を達成するためには、鋳物の温度がそのプロセス制御温度よりも下へ降下する時間の1分ごとに少なくとも約4分の余分の熱処理時間が必要となることが発見された。したがって、所望の物理特性を達成するためには、鋳物の金属の温度がプロセス制御温度よりも下へ10分間降下しても、少なくとも約40分の追加の熱処理時間が必要となる。したがって、典型的には、所望の熱処理効果を達成するため、鋳物は2〜6時間、或る場合には、それよりも長く熱処理される。これはエネルギーの利用を大きくし、したがって熱処理コストを大きくする結果となる。 Typically, the casting may be exposed to the foundry or ambient environment of the metalworking facility while the casting is transferred from the casting station to the heat treatment station, and particularly if the casting is left for a significant amount of time. . As a result, castings tend to rapidly cool the thaw or semi thaw temperature. A certain amount of cooling of the casting is necessary to solidify the casting, but the temperature of the casting is further reduced and the casting is below the process critical temperature (also referred to herein as “process control temperature”). As the residence time increases, the time required to heat the casting to a desired heat treatment temperature and heat treat the casting increases. For example, with certain metals, an extra heat treatment time of at least about 4 minutes is required for each minute that the casting temperature falls below its process control temperature to achieve the desired result. It was discovered that Thus, to achieve the desired physical properties, an additional heat treatment time of at least about 40 minutes is required even if the casting metal temperature drops below the process control temperature for 10 minutes. Thus, typically, the casting is heat treated for 2-6 hours, and in some cases longer, to achieve the desired heat treatment effect. This results in greater energy utilization and therefore higher heat treatment costs.

(要旨)
簡単に説明すると、本発明は、一般的に、金属または金属合金から形成された鋳物を注入、形成、熱処理、および更に加工するための集積金属加工設備から構成される。集積金属加工設備は、一般的に、解金属、例えば、アルミニウムまたは鉄、または金属合金が鋳型またはダイ、例えば、永久金型、半永久鋳型、または砂型へ注入される鋳込みステーションを含む。鋳型は、鋳込みステーションの注入または鋳造位置から移送位置へ遷移される。移送位置では、鋳物が鋳型から除去されるか熱処理ラインへ移送される。移送機構は、典型的には、ロボットアーム、クレーン、オーバヘッドホイストまたはリフト、推進器、コンベヤ、または類似の搬送機構を含む。更に、鋳型から鋳物を除去し、鋳物を熱処理ラインへ移送するため、同じ機構が使用されてよい。鋳込みステーションから移送位置および/または熱処理ラインへのこの遷移の間に、鋳物の解金属は、鋳物を形成するために十分な程度へ冷却される。
(Summary)
Briefly described, the present invention generally comprises an integrated metal processing facility for pouring, forming, heat treating, and further processing castings formed from metals or metal alloys. Integrated metal processing facility typically includes thaw metal, e.g., aluminum or iron or a metal alloy mold or die, for example, a permanent mold, the pouring station is injected into the semi-permanent mold or sand mold. The mold is transitioned from the pouring or casting position of the casting station to the transfer position. In the transfer position, the casting is removed from the mold or transferred to the heat treatment line. The transfer mechanism typically includes a robot arm, crane, overhead hoist or lift, propeller, conveyor, or similar transport mechanism. Further, the same mechanism may be used to remove the casting from the mold and transfer the casting to the heat treatment line. During this transition from the pouring station to a transfer position and / or heat treatment line, thaw metal castings are cooled to a sufficient extent to form a casting.

熱処理ラインまたはユニットは、一般的に、プロセス温度制御ステーション、典型的には1つまたは複数の炉室を有する熱処理ステーションまたは炉、および任意的に、一般的に熱処理ステーションの下流側に置かれた焼き入れステーションを含む。プロセス温度制御ステーションは、一般的に、長い室またはトンネルであって、鋳物は熱処理ステーションへ導入される前にそこを通って受け取られる。室は、一連の熱源、例えば、放射加熱器、赤外線、誘導、対流、伝導、または他のタイプの加熱エレメントを含んでよい。プロセス温度制御ステーションの壁および天井は、更に、鋳物および/または鋳型が室を通過するとき、それらへ熱を放射または指向する傾向のある放射材料を含んでよい。代替として、鋳物または鋳型が鋳込みステーションから熱処理ステーションへ移送されるとき、放射加熱エレメント、例えば、赤外線および誘導加熱エレメント、対流、伝導、または他のタイプの熱源を含む一連の熱源が、鋳物または鋳型に熱を指向するように使用されてよい。更に、加熱エレメントまたは熱源を移送機構へ直接取り付けて、鋳物および/または砂型を加熱することができる。   A heat treatment line or unit is generally located at a process temperature control station, typically a heat treatment station or furnace having one or more furnace chambers, and optionally generally downstream of the heat treatment station. Includes quenching station. The process temperature control station is typically a long chamber or tunnel through which castings are received before being introduced into the heat treatment station. The chamber may include a series of heat sources, such as radiant heaters, infrared, induction, convection, conduction, or other types of heating elements. The walls and ceilings of the process temperature control station may further include radiant material that tends to radiate or direct heat to the castings and / or molds as they pass through the chamber. Alternatively, when a casting or mold is transferred from a casting station to a heat treatment station, a series of heat sources, including radiant heating elements, such as infrared and induction heating elements, convection, conduction, or other types of heat sources, is used in the casting or mold. May be used to direct heat. In addition, a heating element or heat source can be directly attached to the transfer mechanism to heat the casting and / or sand mold.

鋳物および/または鋳物含有鋳型がプロセス温度制御ステーションを通過するとき、鋳物の冷却は、プロセス制御温度またはそれより高い温度までに阻止される。プロセス制御温度は、一般的に、鋳物金属に要求される溶体化熱処理温度よりも下の温度であり、鋳物は凝固するのに十分な量または程度まで冷却されるが、それよりも下では、鋳物を溶体化熱処理温度まで上昇させた後に鋳物を熱処理するのに必要な時間は指数的に増加する。鋳物は、熱処理ステーションへ入るまで、プロセス制御温度またはそれより高い温度に維持される。   As the casting and / or casting-containing mold passes through the process temperature control station, the cooling of the casting is blocked to a process control temperature or higher. The process control temperature is generally below the solution heat treatment temperature required for the cast metal, and the casting is cooled to an amount or degree sufficient to solidify, but below that, The time required to heat treat the casting after raising the casting to the solution heat treatment temperature increases exponentially. The casting is maintained at or above the process control temperature until entering the heat treatment station.

鋳物の冷却を阻止し、その後で実質的に鋳物金属のプロセス制御温度またはそれより上の温度に鋳物を維持することによって、鋳物を熱処理するために必要な時間は顕著に短縮可能である。したがって、鋳物の鋳込みステーション出力は増大可能であり、鋳物の全体的加工および熱処理時間は短縮可能である。   By preventing the casting from cooling and then maintaining the casting at a temperature substantially above or above the casting metal process control temperature, the time required to heat treat the casting can be significantly reduced. Thus, the casting station power of the casting can be increased and the overall processing and heat treatment time of the casting can be shortened.

鋳物は、熱処理炉へ入る前に、入口区域を通過する。鋳物の温度は監視され、温度がプリセットまたは前もって規定された拒絶温度よりも下へ降下したかどうかが決定される。鋳物の温度が拒絶温度よりも低いか等しい場合、任意の適切な手段を使用して鋳物は熱処理ラインから除去されてよい。鋳物が受け入れられる場合、それは熱処理のために熱処理炉へ進む。 The casting passes through the inlet area before entering the heat treatment furnace. The temperature of the casting is monitored to determine if the temperature has dropped below a preset or predefined rejection temperature. If the casting temperature is less than or equal to the rejection temperature, the casting may be removed from the heat treatment line using any suitable means. If the casting is accepted, it goes to a heat treatment furnace for heat treatment.

熱処理ユニットは、砂中子および/または鋳型の除去および/または再生を助ける特徴を含んでよい。その後で、鋳物は、付加的加工、例えば、焼き入れ、熟成(aging)、および/または更なる熱処理を受けてよい。   The heat treatment unit may include features that aid in the removal and / or regeneration of the sand core and / or mold. Thereafter, the casting may undergo additional processing, such as quenching, aging, and / or further heat treatment.

本発明の様々な目的、特徴、および利点は、添付の図面と組み合わせて下記の詳細な説明を精査したとき、当業者に明らかとなるであろう。
本発明は、例えば以下を提供する。
(項目1)
金属鋳物を形成および熱処理するシステムであって、
熱処理ステーションの上流側に配置され、熱源と連絡する温度探知装置を含むプロセス温度制御ステーションを備え、
上記温度探知装置および上記熱源が連絡して、鋳物金属のプロセス制御温度またはそれより上の温度に鋳物の温度を維持する、
システム。
(項目2)
上記プロセス温度制御ステーションが、更に、上記温度探知装置および上記熱源と連絡するコントローラを備え、該コントローラが鋳物へ加えられる熱の量を制御し、鋳物金属のプロセス制御温度またはそれより上の温度に鋳物の温度を維持する、項目1に記載のシステム。
(項目3)
上記熱源が、鋳物金属の熱処理温度を超えて鋳物を加熱することなく鋳物の冷却を阻止するのに十分な熱を鋳物へ加える、項目1に記載のシステム。
(項目4)
プロセス制御温度が鋳物金属の熱処理温度よりも低い、項目1に記載のシステム。
(項目5)
プロセス制御温度が、その温度よりも下では、鋳物の温度が低下する時間の1分ごとに、鋳物の所望の特性を獲得するため1分を超える熱処理が必要となるような温度である、項目1に記載のシステム。
(項目6)
プロセス制御温度が、その温度よりも下では、鋳物の温度が低下する時間の1分ごとに、鋳物の所望の特性を獲得するため少なくとも約4分の熱処理が必要となるような温度である、項目1に記載のシステム。
(項目7)
金属がアルミニウム/銅の合金であり、プロセス制御温度が約400℃〜約470℃である、項目1に記載のシステム。
(項目8)
金属が鉄の合金であり、プロセス制御温度が約1000℃〜約1300℃である、項目1に記載のシステム。
(項目9)
金属鋳物を形成および熱処理するシステムであって、
鋳物の入口区域を有する熱処理炉を含む熱処理ステーションと、
上記入口区域の中にある温度測定装置と、
該温度測定装置と連絡する移送機構とを備え、
上記温度測定装置が拒絶温度を検出すると、上記移送機構が、上記炉へ入る前の鋳物を除去する
システム。
(項目10)
拒絶温度が、鋳物金属のプロセス制御温度よりも約10℃〜約20℃だけ下であり、プロセス制御温度が、それより下の温度では、鋳物の温度が低下する時間の1分ごとに、鋳物の所望の特性を獲得するため1分を超える熱処理が必要となるような温度である、項目9に記載のシステム。
(項目11)
拒絶温度が、熱処理炉の温度よりも約10℃〜約20℃だけ下である、項目9に記載のシステム。
(項目12)
金属鋳物を形成および熱処理する集積設備であって、
解金属を鋳型へ注入して鋳物を形成する鋳込みステーションと、
該鋳込みステーションの下流側にあり、熱源および移送機構と連絡する温度探知装置を含むプロセス温度制御ステーションと、
該プロセス温度制御ステーションの上流側にある熱処理炉とを備え、
上記温度探知装置および上記熱源が、鋳物金属のプロセス制御温度またはそれより上の温度に鋳物の温度を維持するように構成され、
上記移送機構が、上記温度探知装置から拒絶信号を受け取ると、上記炉へ入る前の鋳物を除去する
集積設備。
(項目13)
上記プロセス温度制御ステーションが、更に、上記温度探知装置および上記熱源と連絡するコントローラを備え、該コントローラが鋳物へ加えられた熱の量を制御して、鋳物金属のプロセス制御温度またはそれより上の温度に鋳物の温度を維持する、項目12に記載の集積設備。
(項目14)
鋳物の温度が、
(a)プロセス制御温度が、それより下の温度では、鋳物の温度が低下する時間の1分ごとに、鋳物の所望の特性を獲得するため1分を超える熱処理が必要となるような温度である場合の、鋳物金属のプロセス制御温度、または
(b)熱処理炉の温度
よりも約10℃〜約20℃だけ下であるとき、上記移送機構が拒絶信号を受け取る、項目12に記載の集積設備。
(項目15)
短縮された熱処理時間を有する鋳物を形成する方法であって、
解金属を鋳型へ注入して鋳物を形成する工程、
鋳物の温度を監視する工程、
鋳物の温度と前もって決められたプロセス制御温度とを比較する工程、
鋳物の温度がプロセス制御温度よりも低い場合、熱を鋳物へ加える工程、
鋳物を熱処理炉の中へ置く工程、および
鋳物を熱処理する工程
を包含する、方法。
(項目16)
熱を鋳物へ加える工程が、十分な熱を鋳物へ加えて、上記プロセス制御温度またはそれより上の温度に鋳物の温度を維持しながら、解金属が凝固できるようにする工程を包含する、項目15に記載の方法。
(項目17)
プロセス制御温度が、その温度よりも下では、鋳物の温度が低下する時間の1分ごとに、鋳物の所望の特性を獲得するため1分を超える熱処理が必要となるような温度である、項目15に記載の方法。
(項目18)
鋳物を形成および熱処理する方法であって、
解金属を鋳型へ注入して鋳物を形成する工程、
鋳物の温度を監視する工程、
鋳物の温度と前もって規定された拒絶温度とを比較し、温度が拒絶温度よりも低いか等しい場合、鋳物を拒絶する工程、
鋳物の温度と前もって決められたプロセス制御温度とを比較し、温度が拒絶温度よりも高いがプロセス制御温度よりも低い場合、熱を鋳物へ加える工程、および
鋳物を熱処理する工程
を包含する、方法。
(項目19)
拒絶温度が、鋳物金属のプロセス制御温度よりも約10℃〜約20℃だけ下であり、プロセス制御温度が、それよりも下の温度では、鋳物の温度が低下する時間の1分ごとに、鋳物の所望の特性を獲得するため1分を超える熱処理が必要となるような温度である、項目18に記載の方法。
(項目20)
拒絶温度が、熱処理炉の温度よりも約10℃〜約20℃だけ下である、項目18に記載の方法。
Various objects, features and advantages of the present invention will become apparent to those skilled in the art upon review of the following detailed description in conjunction with the accompanying drawings.
For example, the present invention provides the following.
(Item 1)
A system for forming and heat treating a metal casting,
With a process temperature control station located upstream of the heat treatment station and including a temperature detector in communication with the heat source;
The temperature detector and the heat source communicate to maintain the casting temperature at or above the casting metal process control temperature;
system.
(Item 2)
The process temperature control station further comprises a controller in communication with the temperature detector and the heat source, wherein the controller controls the amount of heat applied to the casting to a cast metal process control temperature or above. The system according to item 1, wherein the temperature of the casting is maintained.
(Item 3)
The system of item 1, wherein the heat source applies sufficient heat to the casting to prevent cooling of the casting without heating the casting beyond the heat treatment temperature of the casting metal.
(Item 4)
The system according to item 1, wherein the process control temperature is lower than the heat treatment temperature of the cast metal.
(Item 5)
Item where the process control temperature is below that temperature at which a heat treatment of more than one minute is required to obtain the desired properties of the casting every minute that the casting temperature decreases. The system according to 1.
(Item 6)
Below that temperature, the process control temperature is such that at least about 4 minutes of heat treatment is required to obtain the desired properties of the casting every minute that the casting temperature decreases. The system according to item 1.
(Item 7)
The system of claim 1, wherein the metal is an aluminum / copper alloy and the process control temperature is from about 400C to about 470C.
(Item 8)
The system of item 1, wherein the metal is an iron alloy and the process control temperature is from about 1000C to about 1300C.
(Item 9)
A system for forming and heat treating a metal casting,
A heat treatment station including a heat treatment furnace having a casting inlet area;
A temperature measuring device in the inlet area;
A transfer mechanism in communication with the temperature measuring device,
When the temperature measuring device detects a rejection temperature, the transfer mechanism removes the casting before entering the furnace.
(Item 10)
The reject temperature is about 10 ° C. to about 20 ° C. below the process control temperature of the cast metal, and below the process control temperature, every minute of the time that the temperature of the casting decreases, the casting 10. The system of item 9, wherein the system is at a temperature that requires more than 1 minute of heat treatment to obtain the desired properties of.
(Item 11)
10. The system of item 9, wherein the rejection temperature is about 10 ° C. to about 20 ° C. below the temperature of the heat treatment furnace.
(Item 12)
An integrated facility for forming and heat-treating metal castings,
A pouring station to form a casting by injecting thaw metal into the mold,
A process temperature control station downstream of the casting station and including a temperature detector in communication with a heat source and a transfer mechanism;
A heat treatment furnace upstream of the process temperature control station,
The temperature detector and the heat source are configured to maintain the temperature of the casting at or above the process control temperature of the casting metal;
When the transfer mechanism receives a rejection signal from the temperature detection device, the casting before removing the casting before entering the furnace.
(Item 13)
The process temperature control station further comprises a controller in communication with the temperature detector and the heat source, wherein the controller controls the amount of heat applied to the casting to provide a process control temperature at or above the casting metal. 13. The integrated facility of item 12, wherein the temperature of the casting is maintained at the temperature.
(Item 14)
The casting temperature is
(A) When the process control temperature is lower than that, at a temperature at which a heat treatment exceeding 1 minute is required every 1 minute during which the temperature of the casting is lowered, in order to obtain the desired properties of the casting. 13. The integrated facility of item 12, wherein the transfer mechanism receives a rejection signal when the process control temperature of the cast metal in some cases, or (b) about 10 ° C. to about 20 ° C. below the temperature of the heat treatment furnace .
(Item 15)
A method of forming a casting having a reduced heat treatment time, comprising:
Forming a casting by injecting thaw metal into the mold,
Monitoring the temperature of the casting,
Comparing the temperature of the casting with a predetermined process control temperature;
The step of applying heat to the casting if the casting temperature is lower than the process control temperature;
A method comprising: placing a casting in a heat treatment furnace; and heat treating the casting.
(Item 16)
Step of applying heat to the castings, enough heat in addition to casting, comprising the step of maintaining the temperature of the casting to the process control temperature or above the temperature, thaw metal to be solidified, Item 16. The method according to Item15.
(Item 17)
Item where the process control temperature is below that temperature at which a heat treatment of more than one minute is required to obtain the desired properties of the casting every minute that the casting temperature decreases. 15. The method according to 15.
(Item 18)
A method of forming and heat treating a casting,
Forming a casting by injecting thaw metal into the mold,
Monitoring the temperature of the casting,
Comparing the casting temperature with a predefined rejection temperature and rejecting the casting if the temperature is less than or equal to the rejection temperature;
Comparing the temperature of the casting with a predetermined process control temperature, and if the temperature is higher than the rejection temperature but lower than the process control temperature, the method includes the steps of applying heat to the casting and heat treating the casting .
(Item 19)
The rejection temperature is about 10 ° C. to about 20 ° C. below the process control temperature of the cast metal, and at temperatures below the process control temperature, every minute of the time that the casting temperature decreases, 19. A method according to item 18, wherein the temperature is such that a heat treatment of more than 1 minute is required to obtain the desired properties of the casting.
(Item 20)
19. The method of item 18, wherein the rejection temperature is about 10 ° C to about 20 ° C below the temperature of the heat treatment furnace.

図1Aは、本発明の様々な様相に従った例示的金属加工システムの略図である。FIG. 1A is a schematic illustration of an exemplary metal processing system in accordance with various aspects of the present invention. 図1Bは、本発明の様々な様相に従って複数の鋳込みステーションから熱処理ユニットへ鋳物を収集および移送することを示す他の例示的金属加工システムの略図である。FIG. 1B is a schematic illustration of another exemplary metalworking system illustrating collecting and transferring castings from multiple casting stations to a heat treatment unit in accordance with various aspects of the present invention. 図1Cは、本発明の様々な様相に従って鋳型からチルを除去する他の例示的金属加工システムの略図である。FIG. 1C is a schematic illustration of another exemplary metal processing system for removing chill from a mold in accordance with various aspects of the present invention. 図1Dは、本発明の様々な様相に従った更なる他の例示的システムの略図であって、加熱装置を含む移送機構を示す図である。FIG. 1D is a schematic illustration of yet another exemplary system in accordance with various aspects of the present invention, illustrating a transfer mechanism including a heating device. 図2Aは、本発明の様々な様相に従った例示的プロセス温度制御ステーションおよび熱処理ステーションの平面図である。FIG. 2A is a plan view of an exemplary process temperature control station and heat treatment station in accordance with various aspects of the present invention. 図2Bは、図2Aで示されるプロセス温度制御ステーションおよび熱処理ステーションの側面図である。FIG. 2B is a side view of the process temperature control station and heat treatment station shown in FIG. 2A. 図3は、本発明の様々な様相に従った例示的ロット加工システムの斜視図である。FIG. 3 is a perspective view of an exemplary lot processing system in accordance with various aspects of the present invention. 図4Aおよび図4Bは、本発明の様々な様相に従った対流熱源を含む例示的プロセス温度制御ステーションを示す。4A and 4B illustrate an exemplary process temperature control station that includes a convective heat source in accordance with various aspects of the present invention. 図4Aおよび図4Bは、本発明の様々な様相に従った対流熱源を含む例示的プロセス温度制御ステーションを示す。4A and 4B illustrate an exemplary process temperature control station that includes a convective heat source in accordance with various aspects of the present invention. 図5Aおよび図5Bは、本発明の様々な様相に従って直接熱/入射熱源を含む他の例示的プロセス温度制御ステーションを示す。5A and 5B illustrate another exemplary process temperature control station that includes a direct heat / incident heat source in accordance with various aspects of the present invention. 図5Aおよび図5Bは、本発明の様々な様相に従って直接熱/入射熱源を含む他の例示的プロセス温度制御ステーションを示す。5A and 5B illustrate another exemplary process temperature control station that includes a direct heat / incident heat source in accordance with various aspects of the present invention. 図6Aおよび図6Bは、本発明の様々な様相に従って放射熱源を含む他の例示的プロセス温度制御ステーションを示す。6A and 6B illustrate another exemplary process temperature control station that includes a radiant heat source in accordance with various aspects of the present invention. 図6Aおよび図6Bは、本発明の様々な様相に従って放射熱源を含む他の例示的プロセス温度制御ステーションを示す。6A and 6B illustrate another exemplary process temperature control station that includes a radiant heat source in accordance with various aspects of the present invention.

(詳細な説明)
ここで図面を詳細に参照する。幾つかの図面を通して、同様の番号は同様の部品を指す。図1A〜図3は、冶金学的鋳物を加工する例示的集積金属加工設備またはシステム5および方法を概略的に示す。金属鋳造プロセスは、一般的に当業者に公知であり、従来の鋳造プロセスは、参照を目的として簡単に説明されるだけである。当業者によって理解されるように、本発明は任意のタイプの鋳造プロセスで使用可能である。そのようなプロセスには、アルミニウム、鉄、鋼、および/または他の種類の金属および金属合金鋳物を形成する金属鋳造プロセスが含まれる。したがって、本発明は、特定の鋳造プロセスまたは特定の種類の金属または金属合金と共に使用されるように限定されるものではなく、また限定されるべきではない。
(Detailed explanation)
Reference will now be made in detail to the drawings. Like numbers refer to like parts throughout the several views. 1A-3 schematically illustrate an exemplary integrated metal processing facility or system 5 and method for processing metallurgical castings. Metal casting processes are generally known to those skilled in the art, and conventional casting processes are only briefly described for reference purposes. As will be appreciated by those skilled in the art, the present invention can be used in any type of casting process. Such processes include metal casting processes that form aluminum, iron, steel, and / or other types of metal and metal alloy castings. Thus, the present invention is not, and should not be limited to, be used with a particular casting process or a particular type of metal or metal alloy.

図1Aで示されるように、解金属または典型的には金属合金Mが、鋳込みまたは鋳造ステーション11でダイまたは鋳型10へ注入され、鋳物12、例えば、シリンダヘッド、エンジンブロック、または類似の鋳込み部品が形成される。砂および有機質粘結剤、例えば、フェノール樹脂から形成される鋳造中子13は、鋳型10の中に受け取られるか配置され、鋳物の中に中空キャビティおよび/または鋳造詳細または中子受けを作り出す。代替として、鋳型の各々は、当技術分野で公知のように、典型的には金属、例えば、鋼、鋳鉄、または他の材料から形成された永久鋳型またはダイであってよい。そのような鋳型は、開放および鋳物の除去を容易にするため、クラムシェル型構造を有してよい。更に、代替として、鋳型は「精密砂型」タイプの鋳型および/または「生型」であってよい。これらは、一般的に、砂鋳造中子13と同じように、当技術分野で公知の粘結剤、例えば、フェノール樹脂または他の粘結剤と混合された砂材料、例えば、けい砂またはジルコン砂から形成される。鋳型は、更に、半永久砂型であってよい。半永久砂型は、典型的には、砂および粘結剤材料、金属、例えば、鋼、または双方のタイプの材料の組み合わせから形成された外部鋳型壁を有する。 As shown in FIG. 1A, thaw metal or typically metal alloy M is injected into the die or mold 10 by pouring or casting station 11, casting 12, for example, a cylinder head, engine block or similar cast, A part is formed. A casting core 13 formed from sand and an organic binder, such as a phenolic resin, is received or placed in the mold 10 to create hollow cavities and / or casting details or core receivers in the casting. Alternatively, each of the molds may typically be a permanent mold or die formed from a metal, such as steel, cast iron, or other material, as is known in the art. Such a mold may have a clamshell type structure to facilitate opening and removal of the casting. Further alternatively, the mold may be a “precision sand mold” type mold and / or a “green mold”. These are generally similar to the sand casting cores 13, such as sand materials mixed with binders known in the art, such as phenolic resins or other binders, such as silica sand or zircon. Formed from sand. The mold may further be a semi-permanent sand mold. Semi-permanent sand molds typically have an outer mold wall formed from sand and binder material, metal, such as steel, or a combination of both types of materials.

理解されるように、「鋳型」の用語は、今後は、前述した全てのタイプの鋳型を一般的に意味する。そのような鋳型の中には、特定タイプの鋳型が指示される場合を除いて、永久または金属のダイ、半永久および精密砂型タイプの鋳型、および他の金属鋳造鋳型が含まれる。更に理解されるように、下記で説明される様々な実施形態において、特定タイプの鋳型および/または熱処理プロセスが指示されていない限り、本発明は、永久鋳型から除去された鋳物、または熱処理、砂型分解、および砂再生を組み合わせるため砂型の中に残っている鋳物を熱処理するために使用可能である。   As will be appreciated, the term “template” will now generally refer to all types of templates described above. Among such molds are permanent or metal dies, semi-permanent and precision sand molds, and other metal casting molds, except where specific types of molds are indicated. As will be further appreciated, in the various embodiments described below, the present invention is not limited to castings removed from permanent molds, or heat treatments, sand molds, unless specific types of molds and / or heat treatment processes are indicated. It can be used to heat treat the casting remaining in the sand mold to combine cracking and sand reclamation.

図1Aで示されるように、鋳型10の各々は、一般的に、側壁14、上部壁またはトップ16、および下部壁またはボトム17を含む。これらは集約的に内部キャビティ18を規定する。解金属は内部キャビティの中に受け取られて、鋳物12へ形成される。注入開口19は、一般的に、各々の鋳型の上部壁またはトップ16の中に形成され、内部キャビティと連通して、鋳込みステーション11で各々の鋳型を介して内部キャビティ18の中へ解金属を通過させる。図1A〜図1Cで示されるように、鋳込みステーション11は、一般的に、解金属Mを鋳型の中へ注入するためのとりべまたは類似の機構21を含む。鋳込みステーション11は、更に、コンベヤ22、例えば、カルーセル、ピストン、割り出し、または類似の搬送機構を含む。搬送機構は、解金属が鋳型の中へ注入される注入または鋳造位置23から移送点または移送位置24へ1つまたは複数の鋳型を移動する。移送点または移送位置24では、鋳物が鋳型から除去されるか、鋳物を含んだ鋳型が鋳込みステーションから熱処理ユニット26または熱処理ラインへ移送される。解金属が鋳型の中へ注入された後、鋳型は移送位置へ搬送される。移送位置では、金属が鋳物へ凝固するために必要な程度に、ダイの中で所望の範囲または温度へ冷却される。次に、鋳物は所望の熱処理温度で熱処理される。 As shown in FIG. 1A, each of the molds 10 generally includes a sidewall 14, an upper wall or top 16, and a lower wall or bottom 17. These collectively define the internal cavity 18. Thawing metal is received within the internal cavity, it is formed into casting 12. Injection opening 19 is generally formed in each of the mold of the upper wall or top 16, in communication with the internal cavity, thaw metal into the internal cavity 18 through each of the mold at the pouring station 11 Pass through. As shown in FIG 1A~ Figure 1C, pouring station 11 generally includes a ladle or similar mechanisms 21 for injecting the thaw metal M into the mold. The casting station 11 further includes a conveyor 22, such as a carousel, piston, indexing, or similar transport mechanism. Transport mechanism, thaw metal moves one or more templates to the transfer point or transfer position 24 from the the injection or casting position 23 injected into the mold. At the transfer point or transfer position 24, the casting is removed from the mold or the mold containing the casting is transferred from the casting station to the heat treatment unit 26 or heat treatment line. After thawing metal is injected into the mold, the mold is conveyed to the transfer position. In the transfer position, the metal is cooled to the desired range or temperature in the die to the extent necessary for the metal to solidify into the casting. The casting is then heat treated at the desired heat treatment temperature.

鋳物の金属が冷却されるにつれて、それは本明細書で「プロセス制御温度」または「プロセス臨界温度」と呼ばれる温度または温度範囲に達し、この温度の下では、鋳物を熱処理温度へ上昇させて熱処理を実行するために必要な時間が顕著に増加することが発見された。当業者に理解されるように、本発明によって加工されている鋳物のプロセス制御温度は、鋳物に使用されている特定の金属および/または金属合金、鋳物のサイズと形状、および多数の他の因子に依存して変化する。   As the casting metal cools, it reaches a temperature or temperature range, referred to herein as the “process control temperature” or “process critical temperature”, at which the casting is raised to the heat treatment temperature to effect heat treatment. It has been discovered that the time required to perform increases significantly. As will be appreciated by those skilled in the art, the process control temperature of a casting being processed according to the present invention depends on the particular metal and / or metal alloy used in the casting, the size and shape of the casting, and a number of other factors. Varies depending on

1つの様相において、プロセス制御温度は、幾つかの合金または金属について約400℃であってよい。他の様相において、プロセス制御温度は約400℃〜約600℃であってよい。他の様相において、プロセス制御温度は約600℃〜約800℃であってよい。更に、他の様相において、プロセス制御温度は約800℃〜約1100℃であってよい。更に、他の様相において、プロセス制御温度は、幾つかの合金または金属、例えば、鉄について、約1000℃〜約1300℃であってよい。1つの特定の例において、アルミニウム/銅の合金は、約400℃〜約470℃のプロセス制御温度を有してよい。この例において、プロセス制御温度は、一般的に、大部分の銅合金について溶体化熱処理温度、典型的には、約475℃〜約495℃よりも下である。本明細書では特定の例が提供されたが、プロセス制御温度は、鋳物に使用されている特定の金属および/または金属合金、鋳物のサイズと形状、および多数の他の因子に依存して、任意の温度であってよいことが理解されるであろう。   In one aspect, the process control temperature may be about 400 ° C. for some alloys or metals. In other aspects, the process control temperature may be from about 400 ° C to about 600 ° C. In other aspects, the process control temperature may be from about 600 ° C to about 800 ° C. Further, in other aspects, the process control temperature may be from about 800 ° C to about 1100 ° C. Further, in other aspects, the process control temperature may be from about 1000 ° C. to about 1300 ° C. for some alloys or metals, such as iron. In one particular example, the aluminum / copper alloy may have a process control temperature of about 400 ° C. to about 470 ° C. In this example, the process control temperature is generally below the solution heat treatment temperature for most copper alloys, typically from about 475 ° C to about 495 ° C. Although specific examples have been provided herein, the process control temperature depends on the particular metal and / or metal alloy used in the casting, the size and shape of the casting, and a number of other factors, It will be understood that any temperature may be used.

鋳物の金属が所望のプロセス制御温度の範囲の中にあるとき、鋳物は、典型的には、所望のように十分に冷却されて凝固する。しかし、鋳物の金属がそのプロセス制御温度よりも下へ冷却される場合、鋳物の金属がプロセス制御温度よりも下へ冷却された各1分について少なくとも約4分間鋳物を追加的に加熱して、所望の熱処理温度、例えば、アルミニウム/銅の合金で約475℃〜約495℃、アルミニウム/マグネシウムの合金で約510℃〜約570℃へ到達する必要があることが発見された。したがって、鋳物が、ほんの短い時間でも、プロセス制御温度よりも下へ冷却される場合、鋳物を適正および完全に熱処理するために必要な時間が顕著に増加する。更に、理解すべきは、例えば、図1B、図1C、および図1Dで示されるように、幾つかの鋳物が単一のロットとして熱処理ステーションで加工されるロット処理システムでは、鋳物の全体のロットの熱処理時間は、一般的に、そのロットの中の最も低い温度を有する鋳物に要求される熱処理時間に基づく。その結果、加工されているロットの中の鋳物の1つが、プロセス制御温度よりも下の温度へ、例えば10分間冷却される場合、典型的には、例えば少なくとも追加の40分の間全体のロットを熱処理して、鋳物の全てが適正および完全に熱処理されることを確実にする必要がある。   When the casting metal is within the desired process control temperature range, the casting is typically sufficiently cooled and solidified as desired. However, if the casting metal is cooled below its process control temperature, additional heating of the casting for at least about 4 minutes for each minute that the casting metal is cooled below the process control temperature, It has been discovered that it is necessary to reach the desired heat treatment temperature, for example, about 475 ° C to about 495 ° C for an aluminum / copper alloy and about 510 ° C to about 570 ° C for an aluminum / magnesium alloy. Thus, if the casting is cooled below the process control temperature for only a short time, the time required to properly and completely heat treat the casting is significantly increased. Further, it should be understood that in a lot processing system where several castings are processed in a heat treatment station as a single lot, for example as shown in FIGS. 1B, 1C, and 1D, the entire lot of castings The heat treatment time is generally based on the heat treatment time required for the casting having the lowest temperature in the lot. As a result, if one of the castings in the lot being processed is cooled to a temperature below the process control temperature, for example for 10 minutes, typically the entire lot for at least an additional 40 minutes, for example. Must be heat treated to ensure that all of the casting is properly and completely heat treated.

したがって、本発明の様々な様相は、金属鋳物を加工する集積加工設備またはシステム5(図1A〜図3)および方法へ向けられる。様々なシステムは、金属のプロセス制御温度またはそれより上の温度までに解金属の冷却を阻止し、所望の熱処理温度と等しいか、それより下になるようにして鋳物を凝固させながら、鋳込みステーション11から熱処理システムまたはユニット26へ(鋳型の中の、または鋳型から離れた)鋳物を移動および/または遷移するように設計される。したがって、本発明の様々な様相は、鋳物の温度を監視して、鋳物がプロセス制御温度またはそれより上の温度へ実質的に維持されることを確実にするシステムを含む。例えば、鋳物の上または鋳物に隣接して、または鋳物が鋳込みステーションから熱処理炉へ移動する通路に沿って間隔を取られたロケーションに、熱電対または他の類似の温度探知装置またはシステムを配置して、実質的な連続監視を提供することができる。代替として、十分な頻度であると決定された時間間隔の周期的監視を使用してよい。そのような装置は熱源と通信し、温度測定または探知装置および熱源が協力して、実質的に鋳物金属のプロセス制御温度またはそれより上の温度に鋳物の温度を維持するようにしてよい。理解されるように、鋳物の温度は、鋳物の上または中の1つの特定のロケーションで測定されるか、鋳物の上または中の複数のロケーションで温度を測定することによって計算された平均温度であるか、または特定の応用で要求または所望される他の方法で測定されてよい。こうして、例えば、鋳物の温度は、鋳物の上または中の複数のロケーションで測定されてよく、全体的な温度値は、検出された最低温度、検出された最高温度、検出された中央値温度、検出された平均温度、またはこれらの任意の組み合わせまたは変形として計算または決定されてよい。 Accordingly, various aspects of the present invention are directed to an integrated processing facility or system 5 (FIGS. 1A-3) and method for processing metal castings. Various systems, to a temperature above which the process control temperature or metals to prevent the cooling of the thaw metal, or equal to the desired heat treatment temperature, while it from the set to be below solidifying the casting, casting Designed to move and / or transition castings (in or away from the mold) from the station 11 to the heat treatment system or unit 26. Accordingly, various aspects of the present invention include a system that monitors the temperature of the casting to ensure that the casting is substantially maintained at or above the process control temperature. For example, a thermocouple or other similar temperature detection device or system is placed on or adjacent to the casting or at a location spaced along the path the casting moves from the casting station to the heat treatment furnace. Substantial continuous monitoring can be provided. Alternatively, periodic monitoring of time intervals determined to be of sufficient frequency may be used. Such an apparatus may be in communication with a heat source such that the temperature measurement or detection device and the heat source cooperate to maintain the casting temperature substantially at or above the casting metal process control temperature. As will be appreciated, the temperature of the casting is measured at one specific location on or in the casting, or an average temperature calculated by measuring the temperature at multiple locations on or in the casting. It may be measured in other ways as required or desired in a particular application. Thus, for example, the temperature of the casting may be measured at multiple locations on or in the casting, and the overall temperature value is the lowest temperature detected, the highest temperature detected, the median temperature detected, It may be calculated or determined as a detected average temperature, or any combination or variation thereof.

更に、熱処理炉へ入る前に、鋳物は入口または拒絶領域110を通過してよい。領域110では、各々の鋳物の温度が監視され、温度を熱処理温度へ上げるために過度のエネルギー量を必要とする範囲まで鋳物が冷却されたかどうかが決定される。入口領域は、様々な図面で概略的に示されるように、プロセス制御温度ステーションの中に含まれるか、別個の領域であってよい。鋳物の温度は、任意の適切な温度探知または測定装置、例えば、熱電対によって監視され、鋳物の温度がプリセットまたは前もって規定された拒絶温度の下まで到達または降下したかどうかが決定される。1つの様相において、前もって規定された拒絶温度は、鋳物の金属のプロセス制御温度よりも(例えば、約10℃〜約20℃だけ)下の温度であってよい。他の様相において、前もって規定された拒絶温度は、熱処理炉またはかまどの熱処理温度よりも(例えば、約10℃〜約20℃だけ)下の温度であってよい。鋳物が前もって規定された温度と等しいかそれよりも下の温度まで冷却された場合、制御システムは拒絶信号を移送または除去機構へ送ってよい。欠陥条件または信号の検出に応答して、主題の鋳物は、更なる評価のために識別されるか、移送ラインから除去されてよい。鋳物は、非限定的にロボットアームまたは他の自動装置を含む任意の適切な機構または装置によって除去されるか、作業員の手作業によって除去されてよい。 Further, the casting may pass through the entrance or rejection area 110 before entering the heat treatment furnace. In region 110, the temperature of each casting is monitored to determine if the casting has been cooled to a range that requires an excessive amount of energy to raise the temperature to the heat treatment temperature. The inlet area may be included in the process control temperature station or may be a separate area, as schematically shown in the various figures. The casting temperature is monitored by any suitable temperature sensing or measuring device, such as a thermocouple, to determine whether the casting temperature has reached or dropped below a preset or pre-defined rejection temperature. In one aspect, the predefined rejection temperature may be a temperature below the process control temperature of the casting metal (eg, by about 10 ° C. to about 20 ° C.). In other aspects, the predefined rejection temperature may be a temperature below the heat treatment temperature of the heat treatment furnace or furnace (eg, by about 10 ° C. to about 20 ° C.). If casting is cooled to a temperature below than or equal to previously specified temperature, the control system may send a rejection signal to the transfer or removal mechanism. In response to detection of a defect condition or signal, the subject casting may be identified for further evaluation or removed from the transfer line. The casting may be removed by any suitable mechanism or device including, but not limited to, a robotic arm or other automated device, or may be removed manually by an operator.

前述したように、鋳物の温度は、鋳物の上または中の1つの特定のロケーションで測定されるか、鋳物の上または中の複数のロケーションで温度を測定することによって計算された平均温度であるか、特定の応用で必要とされるか所望される任意の他の方法で測定されてよいことが理解されるであろう。したがって、例えば、鋳物の温度は鋳物の上または中の複数のロケーションで測定されてよく、全体的値は、検出された最低温度、検出された最高温度、検出された中央値温度、検出された平均温度、またはこれらの任意の組み合わせまたは変形であるように計算または決定されてよい。   As mentioned above, the temperature of the casting is measured at one specific location on or in the casting or is an average temperature calculated by measuring the temperature at multiple locations on or in the casting. It will be understood that it may be measured in any other way required or desired in a particular application. Thus, for example, the temperature of a casting may be measured at multiple locations on or in the casting, and the overall value is the lowest temperature detected, the highest temperature detected, the median temperature detected, the detected temperature It may be calculated or determined to be an average temperature, or any combination or variation thereof.

鋳物を移動および/または加工する集積設備5およびプロセスの第1の実施形態は、図1A、図2A、および図2Bで示される。図1Bおよび図3は、鋳物を形成および処理する集積設備5およびプロセスの追加の代替実施形態を示す。この代替実施形態では、鋳物はロット加工タイプの配列で収集され、熱処理を介して加工される。しかし、本発明の原理は、ロットタイプの設備、および設備、したがって本発明を介して鋳物が個別に加工される連続加工タイプの設備へ、等しく応用可能であることが当業者によって理解されるであろう。したがって、今後説明される実施形態は、連続タイプの加工設備またはロットタイプの加工設備へ限定されず、また限定されるべきではない。図1Cおよび図1Dは、追加の加工ステップ、例えば、鋳物からのチル除去(図1C)および複数の熱処理炉への鋳物の送り(図1D)を実行する本発明の更なる代替実施形態を示す。更に、当業者に理解されるように、今後説明および図示される実施形態の様々な特徴を組み合わせて、本発明の追加の実施形態を形成することができる。   A first embodiment of an integration facility 5 and process for moving and / or processing castings is shown in FIGS. 1A, 2A, and 2B. 1B and 3 show an additional alternative embodiment of an integrated facility 5 and process for forming and processing castings. In this alternative embodiment, castings are collected in a lot processing type array and processed via heat treatment. However, it will be appreciated by those skilled in the art that the principles of the present invention are equally applicable to lot-type equipment, and equipment, and therefore continuous processing type equipment, through which the castings are individually machined. I will. Accordingly, the embodiments described below are not limited to, and should not be limited to, continuous type or lot type processing facilities. 1C and 1D show a further alternative embodiment of the present invention that performs additional processing steps, such as chill removal from the casting (FIG. 1C) and casting casting to multiple heat treatment furnaces (FIG. 1D). . Moreover, as will be appreciated by those skilled in the art, various features of the embodiments described and illustrated below can be combined to form additional embodiments of the invention.

図1A、図2A、および図2Bで示される例示的システムにおいて、鋳物12は、一般的に、移送機構27によって移送または鋳込みステーション11で鋳型10から除去される。図2Aおよび図2Bで示されるように、移送システムまたは機構27は、典型的には、ロボットアームまたはクレーン28を含む。しかし当業者によって理解されるように、鋳物および/または鋳型を移動させるための様々な他のシステムおよび装置、例えば、オーバヘッドブームまたはホイスト、コンベヤ、プッシュロッド、または他の類似のマテリアルハンドリング機構も使用可能である。図1A、図1B、および図2Aで示されるように、ロボットアーム28は、一般的に、鋳型または鋳物を係合および保持する係合または把持部またはクランプ29、および矢印32および32’(図2A)で示されるように、アーム28を枢着して鋳込みステーションの移送点24と熱処理ラインとの間で移動可能にする台31を含む。更に、図1Bで示されるように、移送機構は複数の鋳込みステーション11および11’から鋳型および/または鋳物を移送するように使用可能であり、複数の熱処理ラインまたはユニット26(図1C)へ鋳型および/または鋳物を移送することができる。   In the exemplary system shown in FIGS. 1A, 2A, and 2B, the casting 12 is typically removed from the mold 10 at the transfer or casting station 11 by a transfer mechanism 27. As shown in FIGS. 2A and 2B, the transfer system or mechanism 27 typically includes a robot arm or crane 28. However, as will be appreciated by those skilled in the art, various other systems and devices for moving castings and / or molds, such as overhead booms or hoists, conveyors, push rods, or other similar material handling mechanisms are also used. Is possible. As shown in FIGS. 1A, 1B, and 2A, the robotic arm 28 generally includes an engagement or gripper or clamp 29 that engages and holds a mold or casting, and arrows 32 and 32 ′ (FIG. As shown in 2A), a platform 31 is included that allows the arm 28 to be pivotally moved between the transfer point 24 of the casting station and the heat treatment line. Further, as shown in FIG. 1B, the transfer mechanism can be used to transfer molds and / or castings from a plurality of casting stations 11 and 11 ′, and molds to a plurality of heat treatment lines or units 26 (FIG. 1C). And / or castings can be transferred.

鋳物を含む鋳型は、典型的には、鋳込みステーション11からピックアップまたは移送点24(図2A)へ移動される。移送点24では、移送機構27が、一般的に、鋳物を含んだ鋳型をピックアップするか、鋳物12を鋳型から除去し、鋳物を熱処理ユニット26へ輸送する。したがって、同じマニピュレータまたは移送機構を使用して、鋳込みステーションから鋳物を除去し、熱処理ユニットへ鋳物を導入することができる。典型的には、熱源または加熱エレメント33は、鋳物へ熱を加えるため鋳物の移送点28に隣接して配置される。熱源は、典型的には、任意のタイプの加熱エレメントまたは熱源、例えば、伝導、放射、赤外線、伝導、対流、および直接入射タイプの熱源を含むことができる。図2Aで示されるように、複数の熱源33を使用して、鋳込みステーションから熱処理ラインへの移送作業中に、最も効果的に熱を鋳物へ加えるように配置することができる。   The mold containing the casting is typically moved from the casting station 11 to a pick-up or transfer point 24 (FIG. 2A). At the transfer point 24, the transfer mechanism 27 typically picks up the mold containing the casting or removes the casting 12 from the mold and transports the casting to the heat treatment unit 26. Thus, the same manipulator or transfer mechanism can be used to remove the casting from the casting station and introduce the casting into the heat treatment unit. Typically, a heat source or heating element 33 is positioned adjacent to the casting transfer point 28 to apply heat to the casting. The heat source can typically include any type of heating element or heat source, eg, conduction, radiation, infrared, conduction, convection, and direct incidence type heat sources. As shown in FIG. 2A, a plurality of heat sources 33 can be used to arrange heat most effectively during the transfer operation from the casting station to the heat treatment line.

典型的には、図1Dで示されるように、永久または金属のダイまたは鋳型の場合、鋳型は移送点で開放され、鋳物は移送機構によって除去される。次に、移送機構は、集積加工設備5の熱処理ユニット、ライン、またはシステム26の1つまたは複数の入口コンベヤ34(図1Bおよび図2A)へ鋳物を移送する。鋳型が開放されて鋳物が除去されるにつれて、熱源33(図2A)は、熱を鋳物へ直接加えて、鋳物場またはプラントの周囲環境へ露出される間の鋳物の冷却を阻止または制御する。なぜなら、鋳物は熱処理ユニットへ移送されているので、実質的に鋳物金属のプロセス制御温度またはそれより上の温度に鋳物を維持するためである。   Typically, as shown in FIG. 1D, in the case of a permanent or metal die or mold, the mold is opened at the transfer point and the casting is removed by the transfer mechanism. The transfer mechanism then transfers the casting to one or more inlet conveyors 34 (FIGS. 1B and 2A) of the heat treatment unit, line, or system 26 of the integrated processing facility 5. As the mold is opened and the casting is removed, heat source 33 (FIG. 2A) applies heat directly to the casting to prevent or control the cooling of the casting while it is exposed to the foundry or plant environment. This is because the casting is being transferred to the heat treatment unit, so that the casting is maintained substantially at or above the process control temperature of the casting metal.

半永久または砂型の中で形成されている鋳物の加工については、鋳物は典型的には熱処理の間鋳型の中に残り、鋳型は砂を保持している粘結剤材料の熱劣化によって熱処理の間に分解されるので、移送機構27は、鋳物を含む全体の鋳型を移送点から入口コンベヤ34へ移送する。したがって、熱源33は熱を鋳型自身へ加えることを継続し、加えられる熱の量は、鋳型の中の鋳物の温度を実質的に鋳物金属のプロセス制御温度またはそれより上に維持し、鋳型の過剰または時期尚早な劣化を生じないように制御される。   For the processing of castings that are semi-permanent or formed in a sand mold, the casting typically remains in the mold during heat treatment, and the mold remains during heat treatment due to thermal degradation of the binder material holding the sand. Therefore, the transfer mechanism 27 transfers the entire mold including the casting from the transfer point to the entrance conveyor 34. Thus, the heat source 33 continues to apply heat to the mold itself, and the amount of heat applied maintains the temperature of the casting in the mold substantially above or above the process control temperature of the cast metal, Controlled to avoid excessive or premature degradation.

この後で、「鋳物」を輸送、加熱、処理、または移動または加工するための参照が行われるとき、特に指摘する場合を除いて、そのような説明は、鋳型を除いた単独の鋳物の除去および加工、および米国特許第5,294,994号、同第5,565,046号、同第5,738,162号、同第6,217,317号、および2000年9月9日に出願された係属中の米国特許出願第09/665,354号、および2002年1月18日に出願された係属中の米国特許出願第10/051,666号に開示されるように、熱処理、鋳型および中子の分解、および砂の再生のために鋳物が砂型の中に残るプロセスの双方を含むことが理解される。これらの特許および特許出願の開示は、参考としてその全体が本明細書中に援用される。   After this, when a reference is made to transport, heat, process, or move or process the “casting”, unless otherwise indicated, such an explanation will be used to remove the single casting excluding the mold. And processing, and U.S. Pat. Nos. 5,294,994, 5,565,046, 5,738,162, 6,217,317, and filed September 9, 2000 As disclosed in pending US patent application Ser. No. 09 / 665,354 and pending US patent application Ser. No. 10 / 051,666 filed Jan. 18, 2002. It is understood that this includes both core decomposition and the process by which the casting remains in the sand mold for sand regeneration. The disclosures of these patents and patent applications are hereby incorporated by reference in their entirety.

図1A、図2A、および図2Bで示されるように、鋳物は、最初、入口コンベヤ34(図2Aおよび図2B)またはコンベヤ34および34’(図1B)によって予室またはプロセス温度制御ステーションまたはモジュール36の中へ割り出しまたは搬送される。図2Aおよび図2Bで示されるように、プロセス温度制御ステーションまたはモジュールは、一般的に、加熱された内室37を含み、鋳物および/または鋳物を含む鋳型は、内室37を通って、チェーンコンベヤ、ローラ、または類似の搬送機構38の上を熱処理ラインの加工通路に沿って搬送される。鋳物は上流側または入口端39で室37へ入り、下流側または出口端41を介して室37から出て、一般的に、熱処理ライン26の熱処理炉またはステーション42の中へ直接導入される。プロセス温度制御ステーションの入口および出口端39および41は、開放されているか、扉または図2Bの43で示されるような類似の閉鎖構造体を含んで、室37の密閉を助け、そこからの過度の熱損失を防止することができる。典型的には、鋳物はプロセス温度制御ステーション36から熱処理ステーション42の中へ直接送られる。熱処理ステーションおよびプロセス温度制御ステーションは接続されて、更に熱の潜在的損失を防止し、所望される場合、熱を共有することができる。   As shown in FIGS. 1A, 2A, and 2B, the casting is initially pre-chambered or process temperature controlled station or module by inlet conveyor 34 (FIGS. 2A and 2B) or conveyors 34 and 34 ′ (FIG. 1B). 36 is indexed or conveyed. As shown in FIGS. 2A and 2B, a process temperature control station or module generally includes a heated inner chamber 37 through which castings and / or molds containing castings pass through the inner chamber 37 and chain. It is transported along a processing path of a heat treatment line on a conveyor, roller, or similar transport mechanism 38. The casting enters the chamber 37 at the upstream or inlet end 39 and exits the chamber 37 via the downstream or outlet end 41 and is generally introduced directly into the heat treatment furnace or station 42 of the heat treatment line 26. The process temperature control station inlet and outlet ends 39 and 41 are open or include doors or similar closure structures as shown at 43 in FIG. Heat loss can be prevented. Typically, the casting is sent directly from the process temperature control station 36 into the heat treatment station 42. The heat treatment station and process temperature control station can be connected to further prevent potential loss of heat and share heat if desired.

室37は、一般的に、放射室であって一連の熱源45を含む。熱源45は放射室の中に取り付けられ、室の壁46および/または天井47に沿って配置される。典型的には、複数の熱源45が使用され、1つまたは複数の異なったタイプの熱源または加熱エレメントを含む。熱源または加熱エレメントの中には、放射熱源、例えば、赤外線、電磁、および誘導エネルギー源、伝導、対流、および直接入射タイプの熱源、例えば、ガスの火炎を室の中に導入するガス燃焼バーナ管が含まれる。更に、放射室37の側壁および天井は、高温放射材料、例えば、金属、金属膜または類似の材料、セラミック、または熱を放射することのできる複合材料から形成されるか、それらで被覆されてよい。放射被覆は、一般的に、壁および天井に非粘着面を形成する。室の壁および天井が加熱されるにつれて、壁および天井は鋳物の方へ熱を放射する傾向があり、同時に、表面は、一般的に、砂型および/または中子の粘結剤の燃焼からの廃ガスおよび残留物、例えば、煤などを焼き払う十分な温度へ加熱され、それが室の壁および天井に収集および蓄積されることを防止する。   Chamber 37 is generally a radiant chamber and includes a series of heat sources 45. A heat source 45 is mounted in the radiation chamber and is disposed along the chamber wall 46 and / or the ceiling 47. Typically, a plurality of heat sources 45 are used and include one or more different types of heat sources or heating elements. Among the heat sources or heating elements are radiant heat sources such as infrared, electromagnetic and inductive energy sources, conduction, convection and direct incidence type heat sources such as gas fired burner tubes that introduce a flame of gas into the chamber Is included. Furthermore, the side walls and ceiling of the radiant chamber 37 may be formed from or covered with a high temperature radiant material, for example, a metal, metal film or similar material, ceramic, or a composite material capable of radiating heat. . Radiant coatings generally form non-stick surfaces on walls and ceilings. As chamber walls and ceilings are heated, the walls and ceilings tend to radiate heat towards the casting, while the surface is generally from the burning of sand molds and / or core binders. Heated to a temperature sufficient to burn off waste gases and residues, such as firewood, preventing it from collecting and accumulating on the walls and ceilings of the room.

図4A〜図6Bは、様々な例示的プロセス温度制御ステーションを示す。図4Aおよび図4Bは、対流タイプの熱源45を含むプロセス温度制御ステーション36を示す。対流熱源の各々は、一般的に、導管52によって熱媒体の源へ接続された1つまたは複数のノズルまたはブロワ51を含む。この様相において、ブロワ51は、室37の天井47および側壁46のあたりに配列または配置され、熱媒体、例えば、空気または他の気体および/または流体を室の中へ、および室に含まれる鋳物および/または鋳型に向かって導く。対流ブロワは、一般的に、矢印53で示されるように、鋳物の周りに乱流熱流体の流れを作り出す傾向があり、実質的に鋳物および/または砂型の全ての側面へ熱を加える。その結果、鋳物の温度は、実質的に金属のプロセス制御温度またはその上の温度に維持される。更に、鋳物が砂型の中で加工される場合、プロセス温度制御ステーション内での加熱は、鋳型を加熱する傾向があり、鋳型の温度を分解または燃焼温度へ向かって上昇させる。分解または燃焼温度で、鋳型の中の粘結剤材料は燃焼、熱分解、または駆逐されることを開始する。   4A-6B illustrate various exemplary process temperature control stations. 4A and 4B illustrate a process temperature control station 36 that includes a convection type heat source 45. Each of the convective heat sources typically includes one or more nozzles or blowers 51 connected to a source of heat medium by a conduit 52. In this aspect, the blower 51 is arranged or arranged around the ceiling 47 and the side wall 46 of the chamber 37 to transfer a heat medium, such as air or other gas and / or fluid, into the chamber and the castings contained in the chamber. And / or directed towards the mold. Convection blowers generally tend to create a turbulent thermal fluid flow around the casting, as indicated by arrow 53, and apply heat to substantially all sides of the casting and / or sand mold. As a result, the temperature of the casting is maintained substantially at or above the process control temperature of the metal. Furthermore, when the casting is processed in a sand mold, heating in the process temperature control station tends to heat the mold, raising the mold temperature towards the decomposition or combustion temperature. At the decomposition or combustion temperature, the binder material in the mold begins to burn, pyrolyze, or be expelled.

他の様相において、ブロワまたはノズル52は、プロセス温度制御ステーションの前に、その入口端に隣接して配置され、より高い速度および/または温度で動作して、鋳物および/または鋳型の冷却をより迅速に阻止する。室の中央および/または端に面して、例えば、プロセス温度制御ステーションの出口に配置されたノズルまたはブロワ52は、より低い温度および速度で作動可能であり、砂型の完全な劣化を防止し、同時に鋳物の凝固を可能にする。   In other aspects, the blower or nozzle 52 is positioned adjacent to its inlet end in front of the process temperature control station and operates at a higher speed and / or temperature to further cool the casting and / or mold. Stop quickly. Facing the center and / or end of the chamber, for example, a nozzle or blower 52 located at the exit of the process temperature control station can be operated at lower temperatures and speeds to prevent complete degradation of the sand mold, At the same time, the casting can be solidified.

代替として、図5Aおよび図5Bは、他の例示的プロセス温度制御ステーション36’を示す。ステーション36’において、熱源45’は、一般的に、1つまたは複数の放射加熱器54、例えば、赤外線加熱エレメント、電磁エネルギー源、または類似の放射加熱源を含む。1つの様相において、放射加熱器54は、複数の位置に配列されるか、プロセス温度制御ステーション36の放射室37の壁46および天井47のあたりに所望のロケーションおよび方位のセットとして配列される。これは、例えば、対流ブロワ51の配列と類似している。対流熱源52と同じく、室の入口端に隣接した放射加熱器は、より高い温度で作動可能であり、鋳物がプロセス温度制御ステーションへ入るとき、砂型の中の鋳物の冷却をより迅速に阻止する。更に、真空ブロワ、ポンプ、または吐き出しファン/システム56が導管57を介して放射室へ接続され、放射室37の中に負圧を作り出す。その場合、砂中子および/または砂型の粘結剤のバーニングまたは燃焼から生成された熱および/または廃ガスは、室から引き出され、放射加熱エレメントの過熱が防止される。   Alternatively, FIGS. 5A and 5B show another exemplary process temperature control station 36 '. At station 36 ', heat source 45' typically includes one or more radiant heaters 54, such as infrared heating elements, electromagnetic energy sources, or similar radiant heat sources. In one aspect, the radiant heaters 54 are arranged in multiple locations or as a set of desired locations and orientations around the walls 46 and ceiling 47 of the radiant chamber 37 of the process temperature control station 36. This is similar to the arrangement of convection blowers 51, for example. Similar to the convective heat source 52, the radiant heater adjacent to the inlet end of the chamber can operate at a higher temperature and more quickly prevents cooling of the casting in the sand mold as the casting enters the process temperature control station. . In addition, a vacuum blower, pump, or exhalation fan / system 56 is connected to the radiation chamber via conduit 57 to create a negative pressure in the radiation chamber 37. In that case, heat and / or waste gas generated from the burning or burning of the sand core and / or sand mold binder is withdrawn from the chamber, preventing overheating of the radiant heating element.

更に、他の例示的プロセス温度制御ステーション36”が、図6Aおよび図6Bで提供される。これらの図は直接入射タイプの熱源45”を示す。直接入射熱源は、放射室37の中の選択位置または方位におけるセットまたはアレーとして配列された一連のバーナまたはノズル58を含む。これらのバーナ58は、一般的に、導管59によって燃料源、例えば、天然ガスなどへ接続される。直接入射熱源のノズルまたはバーナ要素は、実質的に鋳物の側面、上部、および下部の方へ熱を導いて加える。したがって、鋳物は実質的に均一に加熱され、鋳物から解放された砂材料は更に熱へ直接露出され、その粘結剤材料が焼き払われる。   In addition, another exemplary process temperature control station 36 "is provided in Figures 6A and 6B. These figures show a direct incident type heat source 45". The direct incident heat source includes a series of burners or nozzles 58 arranged as a set or array in a selected position or orientation within the radiant chamber 37. These burners 58 are typically connected by a conduit 59 to a fuel source, such as natural gas. The nozzle or burner element of the direct incident heat source conducts and applies heat substantially toward the side, top and bottom of the casting. Thus, the casting is heated substantially uniformly, and the sand material released from the casting is further exposed directly to heat, and the binder material is burned off.

当業者によって理解されるように、異なった熱源を組み合わせて放射室の中で使用することができる。更に、複数の室を順次に使用して、実質的にプロセス制御温度またはその上の温度までに鋳物の冷却を阻止し、その後では、鋳物が熱処理ステーションへ入るまで鋳物の温度を維持することができる。   As will be appreciated by those skilled in the art, different heat sources can be combined and used in the radiation chamber. In addition, multiple chambers may be used sequentially to prevent the casting from cooling to a temperature substantially above or above the process control temperature and thereafter maintain the casting temperature until the casting enters the heat treatment station. it can.

他の様相において、解金属を注入するときに生成されたオフガスは、矢印60で示されるように、プロセス温度制御ステーション36の放射室へ導かれ、熱の共用および鋳物金属の加熱からのエネルギー回復を可能にしてよい。更に他の様相において、熱処理ステーション42内の鋳物の砂中子および/または砂型の粘結剤の分解および燃焼および鋳物の熱処理の結果として生成された過剰熱は、図1Aの点線矢印61によって示されるように、プロセス温度制御ステーションへ戻され、プロセス温度制御ステーションの放射室の内部環境の加熱を助けることができる。廃ガスおよび熱のそのような再捕捉は、プロセス温度制御ステーションの室を所望または必要な温度へ加熱して、そこを通る鋳物の冷却を阻止するために必要なエネルギー量を低減することを助ける。 In another aspect, the off-gas which is generated when injecting thaw metal, as indicated by arrow 60, is guided to the radiation chamber of the process temperature control station 36, the thermal energy from the heating of the shared and casting metals May allow recovery. In yet another aspect, the excess heat generated as a result of the decomposition and combustion of the casting sand core and / or sand mold binder in the heat treatment station 42 and the heat treatment of the casting is indicated by the dotted arrow 61 in FIG. 1A. As such, it can be returned to the process temperature control station to assist in heating the internal environment of the radiation chamber of the process temperature control station. Such recapture of waste gas and heat helps to reduce the amount of energy required to heat the chamber of the process temperature control station to the desired or required temperature and prevent cooling of the castings therethrough. .

図2B、図4A、図5A、および図6Aで追加的に示されるように、収集ホッパまたはシュート62が、プロセス温度制御ステーション36の底に沿って、その放射室37の下に配置されるように形成されてよい。このホッパ62は、一般的に、側壁63を含み、側壁63の低い端64は下方へ傾斜する。傾斜した側壁は、プロセス温度制御ステーションの中で粘結剤の熱劣化が始まるにつれて、鋳物の砂中子および/または砂型から離脱した砂を収集する。砂は、典型的には、ホッパ62の開放された低い端の下に位置する収集コンベヤ66に向かって下方へ導かれる。典型的には、流動化システムまたは機構67が、ホッパ62の壁の低い部分64に沿って配置される。フリューダイザは、典型的には、参考として本明細書中に援用される米国特許第5,294,994号、同第5,565,046号、および同第5,738,162号に開示および請求されるようなバーナ、ブロワ、分配器、または類似の流動化ユニットを含む。これらの流動化ユニットは、熱媒体、例えば、空気または他の流体の流れを砂へ加え、粘結剤の更なる劣化を促進し、鋳物から離脱した砂および粘結剤の集塊を分解するのを助け、鋳物の砂中子および/または砂型の砂を、実質的に純粋な形態で再生することを助ける。再生された砂はコンベヤ66の上に収集され、プロセス温度制御ステーションから搬送される。   As additionally shown in FIGS. 2B, 4A, 5A, and 6A, a collection hopper or chute 62 is positioned along the bottom of the process temperature control station 36 below its radiation chamber 37. May be formed. The hopper 62 generally includes a side wall 63, and a lower end 64 of the side wall 63 is inclined downward. The sloped sidewall collects the sand that has detached from the casting sand core and / or sand mold as the binder begins to thermally degrade in the process temperature control station. The sand is typically directed downward toward a collection conveyor 66 located below the open lower end of the hopper 62. Typically, a fluidization system or mechanism 67 is positioned along the lower portion 64 of the hopper 62 wall. Fleurizers are typically disclosed and claimed in US Pat. Nos. 5,294,994, 5,565,046, and 5,738,162, incorporated herein by reference. Including a burner, blower, distributor, or similar fluidizing unit. These fluidization units add a flow of heat medium, eg air or other fluid, to the sand to promote further degradation of the binder and to break up the sand and binder agglomerates that have detached from the casting. Helping to regenerate the cast sand core and / or sand mold sand in a substantially pure form. The reclaimed sand is collected on a conveyor 66 and conveyed from a process temperature control station.

更に、図1A、図2A、図2B、図4A、図5A、および図6Aで示されるように、鋳物の砂中子および/または砂型の粘結剤材料の燃焼によって生成された過剰熱および廃ガスは、プロセス温度制御ステーション36の放射室37の外へ収集または引き出され、図1Aの矢印68によって示されるように、熱処理ステーション42へ導かれることが可能である。プロセス温度制御ステーションから熱処理ステーションへの過剰熱および廃ガスのこのチャネリングは、プロセス温度制御ステーションの室の中で生成された熱の潜在的回復、および熱処理室の中の砂型および/または中子の粘結剤の劣化から生じる廃ガスの更なる加熱および/または燃焼を可能にする。図1Aで示されるように、ブロワまたは類似の空気分配機構69は、更に、一般的に、熱処理ステーションに沿って取り付けられ、典型的には、鋳物の熱処理中に生成された廃ガス、および鋳物の砂中子および/または砂型からの粘結剤材料の結果のバーンオフ(burn−off)を排出する。これらの廃ガスはブロワによって収集され、典型的には焼却炉71へ導かれる。焼却炉71は、これらの廃ガスを更に処理および焼却して、これらのガスを再加工し、鋳造および熱処理プロセスによって生成された汚染物の量を低減する。更に、フィルタを利用して、プロセス温度制御ステーションから来る廃ガスを、熱処理ステーションへ導入される前に濾過するか、および/または熱処理ステーションから焼却炉へ来るガスを濾過することが可能である。   Further, as shown in FIGS. 1A, 2A, 2B, 4A, 5A, and 6A, excess heat and waste generated by the combustion of a casting sand core and / or a sand-type binder material. The gas can be collected or drawn out of the radiant chamber 37 of the process temperature control station 36 and directed to the heat treatment station 42 as indicated by arrow 68 in FIG. 1A. This channeling of excess heat and waste gas from the process temperature control station to the heat treatment station is a potential recovery of the heat generated in the chamber of the process temperature control station and the sand mold and / or core in the heat treatment chamber. Allows further heating and / or combustion of the waste gas resulting from the deterioration of the binder. As shown in FIG. 1A, a blower or similar air distribution mechanism 69 is also typically installed along the heat treatment station, typically waste gas generated during the heat treatment of the casting, and the casting. The resulting burn-off of the binder material from the sand core and / or sand mold. These waste gases are collected by a blower and are typically directed to an incinerator 71. The incinerator 71 further processes and incinerate these waste gases to rework these gases to reduce the amount of contaminants produced by the casting and heat treatment processes. In addition, a filter can be used to filter the waste gas coming from the process temperature control station before it is introduced into the heat treatment station and / or to filter the gas coming from the heat treatment station to the incinerator.

プロセス温度制御ステーションは、結果として、熱処理ステーションまたは室の前方にあって鋳物を維持できる温床領域として機能する。その温床領域において、鋳物が熱処理ステーションへ導入されるのを待機している間、鋳物の温度は、プロセス制御温度またはそれより上であるように、しかし所望の熱処理温度よりも下であるように、維持または阻止される。こうして、システムは、鋳込みラインが、より迅速かつ効率的な速度で稼働することを可能にし、鋳物が熱処理ステーションへ送られることを待機しながら待ち行列または列として放置され、その間に周囲温度へ露出されて、プロセス制御温度よりも下へ冷却されることがなくなる。その後で、鋳物は、図1A、図1C、図2A、および図2Bで示されるように個々に、または図1B、図1C、および図3で示されるようにロットとして、熱処理ステーション42へ送られ、熱処理、砂中子および/または砂型の分解および除去、および或る場合には、砂の再生が行われる。   The process temperature control station consequently functions as a hotbed area in front of the heat treatment station or chamber where the casting can be maintained. In that hotbed area, while waiting for the casting to be introduced into the heat treatment station, the temperature of the casting is such that it is at or above the process control temperature, but below the desired heat treatment temperature. Maintained or prevented. Thus, the system allows the casting line to operate at a faster and more efficient rate and is left in a queue or queue waiting for the casting to be sent to the heat treatment station, during which it is exposed to ambient temperature. Thus, it is not cooled below the process control temperature. Thereafter, the castings are sent to the heat treatment station 42 individually as shown in FIGS. 1A, 1C, 2A, and 2B or as a lot as shown in FIGS. 1B, 1C, and 3. Heat treatment, sand core and / or sand mold decomposition and removal, and in some cases, sand regeneration.

熱処理ステーション42(図2B)は長い炉であってよい。長い炉は1つまたは複数の炉室75を含み、炉室75は順次に取り付けられる。コンベヤ76は炉を通るように延ばされ、それを通って鋳物を輸送する。対流熱源、例えば、熱媒体、例えば、空気または他の流体を適用するブロワまたはノズル、伝導熱源、例えば、流動化ベッド、誘導、放射、および/または他のタイプの熱源を含む熱源77(図2A)が、室75の壁および/または天井の中に取り付けられて、鋳物の周りに可変の段階および量で加熱および任意の空気流を提供し、鋳物を適正な熱処理温度へ加熱してよい。そのような所望の熱処理温度および熱処理時間は、当業者に公知であるように、鋳物が形成されている金属または金属合金のタイプに従って変わるであろう。   The heat treatment station 42 (FIG. 2B) may be a long furnace. A long furnace includes one or more furnace chambers 75, which are attached sequentially. Conveyor 76 is extended through the furnace and transports the casting through it. A convective heat source, eg, a heat source 77 including a heat medium, eg, a blower or nozzle applying air or other fluid, a conduction heat source, eg, a fluidized bed, induction, radiation, and / or other types of heat sources (FIG. 2A ) May be mounted in the walls and / or ceiling of chamber 75 to provide heating and optional air flow around the casting in variable steps and amounts to heat the casting to the proper heat treatment temperature. Such desired heat treatment temperature and heat treatment time will vary according to the type of metal or metal alloy from which the casting is formed, as is known to those skilled in the art.

本発明と共に使用するのに適した様々な熱処理炉の例は、米国特許第5,294,994号、同第5,565,046号、および同第5,738,162号で説明される。これらの特許の開示は、参考として本明細書中に援用される。本発明と共に使用される熱処理炉またはステーションの更なる例は、米国特許第6,217,317号、2000年9月9日に出願された米国特許出願第09/665,354号、および2002年1月18日に出願された第10/051,666号に例示および開示される。これらの開示も、参考としてその全体が本明細書中に援用される。そのような熱処理ステーションまたは炉は、鋳物の熱処理中に離脱した中子および/または鋳型からの砂を再生する特徴を含んでよい。   Examples of various heat treatment furnaces suitable for use with the present invention are described in US Pat. Nos. 5,294,994, 5,565,046, and 5,738,162. The disclosures of these patents are incorporated herein by reference. Additional examples of heat treatment furnaces or stations used with the present invention are described in US Pat. No. 6,217,317, US patent application Ser. No. 09 / 665,354 filed Sep. 9, 2000, and 2002. Illustrated and disclosed in US Ser. No. 10 / 051,666, filed Jan. 18. These disclosures are also incorporated herein by reference in their entirety. Such a heat treatment station or furnace may include features for reclaiming sand from cores and / or molds that have detached during heat treatment of the casting.

熱処理の後、鋳物は、典型的には、熱処理ステーションから除去され、後処理および更なる加工のために焼き入れステーション78(図1A)へ移動される。焼き入れステーションは、典型的には、冷却流体、例えば、水または他の既知の冷媒を有するクエンチタンクを含み、冷却流体、例えば、空気、水、または類似の冷媒を適用する一連のノズルを有する室を含むことができる。その後で、鋳物は、必要に応じて更なる後処理および加工のために除去されてよい。   After heat treatment, the casting is typically removed from the heat treatment station and moved to a quenching station 78 (FIG. 1A) for post processing and further processing. A quenching station typically includes a quench tank having a cooling fluid, e.g., water or other known refrigerant, and has a series of nozzles that apply a cooling fluid, e.g., air, water, or similar refrigerant. A chamber can be included. Thereafter, the casting may be removed for further post-processing and processing as needed.

他の例示的集積設備5は、図1Bに示される。設備5は、クレーンまたはロボットアーム28として示される移送機構27を含む。移送機構27は複数の鋳込みラインまたはステーション11および11’から鋳物を除去する。この例において、鋳込みラインまたはステーション11および11’は、カルーセル型のシステムとして示され、鋳型は注入または鋳造位置23と移送点24との間を回転する。移送機構27は、鋳物を含んだ砂型と係合および輸送するか、鋳型から鋳物を除去して鋳物を熱処理ユニット26の1つまたは複数の入口コンベヤ34および34’へ移送する。鋳物はプロセス温度制御ステーション36へ個々に移動されて熱処理ステーション42へ導入されるか、バスケットまたは搬送トレー79の中に集められて、ロットで処理されてよい。   Another exemplary integration facility 5 is shown in FIG. 1B. The equipment 5 includes a transfer mechanism 27 shown as a crane or robot arm 28. The transfer mechanism 27 removes the casting from the plurality of casting lines or stations 11 and 11 '. In this example, the casting line or stations 11 and 11 ′ are shown as a carousel type system and the mold rotates between the pouring or casting position 23 and the transfer point 24. The transfer mechanism 27 engages and transports the sand mold containing the casting, or removes the casting from the mold and transfers the casting to one or more inlet conveyors 34 and 34 ′ of the heat treatment unit 26. The castings may be individually moved to the process temperature control station 36 and introduced into the heat treatment station 42 or collected in a basket or transfer tray 79 and processed in lots.

図1Bで示された例示的システム5において、プロセス温度制御ステーション36は、一般的に、長い放射トンネル81として形成される。トンネル81は室82を規定し、鋳物および/または鋳物含有砂型は室82を通って移動または搬送される。放射トンネル81は、それに沿って取り付けられた一連の熱源83、例えば、図2A、図2B、および図4A〜図6Bの実施形態に関して前に説明した様々な熱源45、45’、および45”を含む。典型的には、放射トンネル81の室82の壁84および天井は、耐火材料から形成されるか被覆され、放射トンネル内で生成された熱が鋳物に向かって反射および/または放射される。鋳物は、放射トンネル81の端で収集ステーション86のバスケット79または類似の搬送トレーの中に収集および/または堆積されてよい。そのようなバスケット79またはトレーは、鋳物および/または鋳型を含んで熱処理ステーション42を通るように使用されてよい。鋳物は、代替的に、バスケットの中に収集され、図1Cおよび図3で示されるように、鋳物がプロセス温度制御ステーション36の放射室またはトンネルを通過する前に、熱処理ステーションの中でロットとして加工されてよい。   In the exemplary system 5 shown in FIG. 1B, the process temperature control station 36 is generally formed as a long radiant tunnel 81. Tunnel 81 defines a chamber 82, and castings and / or casting-containing sand molds are moved or transported through chamber 82. The radiant tunnel 81 includes a series of heat sources 83 mounted along it, such as the various heat sources 45, 45 ′, and 45 ″ previously described with respect to the embodiments of FIGS. 2A, 2B, and 4A-6B. Typically, the walls 84 and ceiling of the chamber 82 of the radiant tunnel 81 are formed or coated from a refractory material, and the heat generated in the radiant tunnel is reflected and / or radiated towards the casting. Castings may be collected and / or deposited in the basket 79 or similar transport tray of the collection station 86 at the end of the radiant tunnel 81. Such baskets 79 or trays contain castings and / or molds. It may be used to pass through the heat treatment station 42. The casting is alternatively collected in a basket, as shown in FIGS. , Before casting passes through the radiation chamber or tunnel the process temperature control station 36, may be processed as a lot in the heat treatment station.

本発明に従った更なる他の例示的集積設備5が、図1Cの略図で示される。この実施形態において、長い放射トンネルまたは室81(図1Bに関して説明された)として示されるプロセス温度制御ステーション36は、チル除去ステーション87へ接続または流れ込む。チル除去ステーション87は、熱処理ステーション42と連通して鋳物を送り込む。典型的には、鋳物は半永久鋳型または砂型の中に含まれたまま移動および熱処理または加工される。半永久鋳型または砂型は、更に「チル」を取り付けられている。チルは、一般的に、金属板であり、典型的には、鋼または類似の材料から形成され、鋳物の表面の所望のデザイン特徴を形成するデザインリリーフを有し、解金属材料の注入時または注入前に鋳型の中に置かれる。したがって、チルは鋳物の熱処理またはチルの再生および再使用の前に除去されなければならない。砂型の燃焼が一般的に少なくとも部分的に始まる放射トンネル81の室82を通過した後、チルは容易に除去可能であり、鋳型および鋳物が熱処理ステーション42へ移動するのを顕著に遅延させることはない。チル除去ステーションにおけるチルの除去に続いて、鋳物を含んだ鋳型は、一般的に、熱処理ステーションへ直接渡され、熱処理、砂中子および砂型の分解、および砂の再生が行われる。 Yet another exemplary integration facility 5 in accordance with the present invention is shown schematically in FIG. 1C. In this embodiment, the process temperature control station 36, shown as a long radiant tunnel or chamber 81 (described with respect to FIG. 1B), connects or flows into the chill removal station 87. The chill removal station 87 communicates with the heat treatment station 42 and feeds the casting. Typically, the casting is moved and heat treated or processed while contained in a semi-permanent mold or sand mold. The semi-permanent mold or sand mold is further fitted with a “chill”. Chill is typically a metal plate, typically formed from steel or similar material, has a design relief that forms a desired design features of the surface of the casting, during injection of the thaw metal material Or put in the mold before injection. Accordingly, the chill must be removed prior to heat treatment of the casting or chill regeneration and reuse. After passing through the chamber 82 of the radiant tunnel 81 where sand burning generally begins at least partially, the chill can be easily removed and significantly delays the movement of the mold and casting to the heat treatment station 42. Absent. Following removal of the chill at the chill removal station, the mold containing the casting is typically passed directly to the heat treatment station for heat treatment, sand core and sand mold decomposition, and sand regeneration.

図1Dは、本発明に従った更に他の例示的設備を示す。この実施形態において、鋳物は、一般的に、鋳型から除去され、入口コンベヤ90または91へ輸送されて、1つまたは複数の熱処理炉またはステーション92へ直接送り込まれる。代替として、鋳物が砂型の中で形成されている場合、鋳型の全体が移送点28から入口コンベヤ90または91の1つへ輸送される。図1Dで示されるように、鋳型からの鋳物の除去および鋳物の後続の移送、または鋳物が残っている鋳型の鋳込みステーションからの除去および熱処理ステーション92への輸送は、一般的に、同じ輸送機構またはマニピュレータによって行われ得る。   FIG. 1D shows yet another exemplary installation according to the present invention. In this embodiment, the casting is typically removed from the mold and transported to the inlet conveyor 90 or 91 and fed directly to one or more heat treatment furnaces or stations 92. Alternatively, if the casting is formed in a sand mold, the entire mold is transported from transfer point 28 to one of inlet conveyors 90 or 91. As shown in FIG. 1D, removal of the casting from the mold and subsequent transfer of the casting, or removal of the casting mold from the casting station and transport to the heat treatment station 92 is generally the same transport mechanism. Or it can be done by a manipulator.

この実施形態において、熱源93は移送機構27へ取り付けられ、鋳物が鋳込みラインの移送点から熱処理炉92の入口コンベヤ90または91の1つへ移動されるとき鋳物および/または砂型へ熱を直接加える。前述したように、熱源は、放射エネルギー源、例えば、赤外線または電磁エミッタ、誘導、対流、および/または伝導熱源、または当業者に明らかな他のタイプの熱源を含んでよい。移送機構27へ取り付けられた熱源93からの熱は、鋳物または鋳型が入口コンベヤへ移送されるとき1つまたは複数の表面、例えば、鋳物または鋳型の最上部および/または側面へ向けられて、鋳物および/または鋳型の冷却を阻止し、それによって鋳造金属の温度を実質的に金属のプロセス制御温度またはそれより上の温度に維持する。   In this embodiment, the heat source 93 is attached to the transfer mechanism 27 and applies heat directly to the casting and / or sand mold as the casting is moved from the casting line transfer point to one of the inlet conveyors 90 or 91 of the heat treatment furnace 92. . As described above, the heat source may include a radiant energy source, such as an infrared or electromagnetic emitter, an inductive, convective and / or conductive heat source, or other types of heat sources apparent to those skilled in the art. Heat from a heat source 93 attached to the transfer mechanism 27 is directed to one or more surfaces, such as the top and / or sides of the casting or mold, as the casting or mold is transferred to the inlet conveyor. And / or prevent mold cooling, thereby maintaining the temperature of the cast metal substantially at or above the process control temperature of the metal.

追加の熱源94が、図1Dで示されるように入口コンベヤ90および91の上または隣接して取り付けられるか、矢印96、96’、97、および97’で示されるように移送機構の移動通路に沿って取り付けられ、鋳物の温度を維持することができる。更に、ブロワ、ファン、または類似の空気移動装置(図示されず)を移送機構に隣接して配置するか、その移動通路96、96’、97、および97’に沿って配置し、熱媒体、例えば、空気または他の熱流体を移送機構に適用することができる。ブロワは、鋳物および/または鋳型へ加えられた熱を分配し、鋳物が鋳込みラインから熱処理炉92へ移送される間、鋳物の不均等な加熱または冷却を最小にする。こうして、移送機構の上に取り付けられるか、或る配列では鋳物の移動通路に沿って取り付けられたそのような熱源または要素の使用は、プロセス温度制御ステーションの機能を実行し、冷却を阻止して鋳物が実質的にプロセス制御温度またはそれより上の温度になるように維持することを助ける。   An additional heat source 94 is mounted on or adjacent to the inlet conveyors 90 and 91 as shown in FIG. 1D, or in the transfer mechanism travel path as shown by arrows 96, 96 ′, 97, and 97 ′. Can be attached along and can maintain the temperature of the casting. In addition, a blower, fan, or similar air moving device (not shown) is placed adjacent to the transfer mechanism or along its moving passages 96, 96 ′, 97, and 97 ′, For example, air or other thermal fluid can be applied to the transfer mechanism. The blower distributes the heat applied to the casting and / or mold and minimizes uneven heating or cooling of the casting while the casting is transferred from the casting line to the heat treatment furnace 92. Thus, the use of such a heat source or element mounted on the transfer mechanism or in some arrangements along the casting movement path performs the function of the process temperature control station and prevents cooling. Helps maintain the casting at substantially the process control temperature or above.

本発明の更に他の様相は、図3で示される。この例において、鋳物および/または砂型は、移送機構27によって収集バスケットまたは搬送トレー100の中に直接置かれ、ロット加熱プロセスのためにプロセス温度制御ステーションへ送り込まれる。そのような配列において、鋳物12は、一般的に、搬送トレー100の一連の仕切りまたは室101の中へ積み込まれる。鋳物は、2000年9月9日に出願され、参考としてその全体が本明細書中に援用される米国特許出願第09/665,354号で開示および請求されるように、既知の割り出し位置へ置かれ、鋳物がプロセス温度制御ステーション102および熱処理ステーション103へ移動および通過するとき、中子を除去し他の機能を行うため指向された熱を加えられる。この実施形態において、トレー100は、典型的には、鋳物がその中へ積み込まれるとき、矢印106および106’で示されるように、プロセス温度制御ステーションの室104の中へ、またはその外へ割り出される。その結果、トレーの様々な他の仕切り101がロットの残りの鋳物を積み込まれる間、プロセス制御または臨界温度よりも下へ鋳物を冷却する周囲環境への鋳物の露出は最小にされる。   Yet another aspect of the present invention is shown in FIG. In this example, the castings and / or sand molds are placed directly into the collection basket or transport tray 100 by the transfer mechanism 27 and fed to the process temperature control station for the lot heating process. In such an arrangement, the casting 12 is typically loaded into a series of partitions or chambers 101 in the transport tray 100. The casting was filed on September 9, 2000, and as disclosed and claimed in US patent application Ser. No. 09 / 665,354, which is incorporated herein by reference in its entirety, to a known indexing position. As the casting is moved and passed to the process temperature control station 102 and the heat treatment station 103, directed heat is applied to remove the core and perform other functions. In this embodiment, the tray 100 typically splits into or out of the process temperature control station chamber 104 as indicated by arrows 106 and 106 'as the casting is loaded therein. Is issued. As a result, the exposure of the casting to the ambient environment that cools the casting below the process control or critical temperature is minimized while the various other partitions 101 of the tray are loaded with the remaining casting of the lot.

更に、図3で示されるように、トレー100の仕切り101の各々に指向された熱源107を提供することも可能である。例えば、第1の仕切り101’が鋳物12’を積み込まれてプロセス温度制御ステーション102の中へ割り出されるとき、第1の熱源107’が、その特定の室の中の鋳物および/または砂型の方へ熱を指向する。その後で、連続した鋳物または鋳型がバスケットの他の室または仕切りの中へ積み込まれるとき、それらの仕切りへ指向された追加の熱源107が係合する。こうして、プロセス温度制御ステーションの室104の加熱は、必要に応じて特定の領域または区域へ制限または指向可能であり、鋳物は更に効率的に加熱される。   Further, as shown in FIG. 3, it is possible to provide a heat source 107 directed to each of the partitions 101 of the tray 100. For example, when the first partition 101 ′ is loaded with a casting 12 ′ and indexed into the process temperature control station 102, the first heat source 107 ′ may be of the casting and / or sand mold in that particular chamber. Towards the heat towards. Thereafter, when successive castings or molds are loaded into other chambers or partitions of the basket, additional heat sources 107 directed to those partitions are engaged. Thus, the heating of the process temperature control station chamber 104 can be limited or directed to specific areas or zones as needed, and the casting is heated more efficiently.

図3が更に示すように、一連のブロワまたは他の類似の空気移動装置108が、プロセス温度制御ステーションの屋根に取り付けられ、砂中子および/または砂型粘結剤材料の劣化によって生成された廃ガスを排出することができる。ガスおよび付加的廃熱は、熱を再生し汚染物を低減するため導管109を介して熱処理ステーション103へ向けられてよく、プロセス温度制御ステーション102の室の側面および天井に燃焼可能排棄物が収集されるのを防止する助けとなる。   As further shown in FIG. 3, a series of blowers or other similar air moving devices 108 are attached to the roof of the process temperature control station and are generated by the degradation of sand cores and / or sand-type binder materials. Gas can be discharged. Gas and additional waste heat may be directed to heat treatment station 103 via conduit 109 to regenerate heat and reduce contaminants, with combustible waste on the side and ceiling of the process temperature control station 102 chamber. Helps prevent being collected.

したがって、本発明の上記の詳細な説明を勘案すると、本発明は広い有用性および応用性を有することが当業者によって容易に理解されるであろう。本明細書で説明された適合以外の本発明の多くの適合、および多くの変形、修正、および均等の配列が、本発明および上記の詳細な説明から明らかであるか、合理的に示唆され、それらは本発明の趣旨または範囲から逸脱しないであろう。   Thus, in light of the above detailed description of the invention, it will be readily appreciated by those skilled in the art that the invention has broad utility and applicability. Many adaptations of the invention other than those described herein, and many variations, modifications, and equivalent arrangements will be apparent from or reasonably suggested to the invention and the above detailed description, They will not depart from the spirit or scope of the present invention.

本発明は、特定の様相に関して本明細書で詳細に説明されたが、この詳細な説明は、本発明を例証および例示するだけであり、単に本発明の完全かつ権能付与的開示を提供する目的で行われたことを理解すべきである。本明細書で記述された詳細な説明は、本発明の限定、または本発明のそのような他の実施形態、適合、変形、修正、および均等配列の排除を意図するものではなく、またそのように解釈されるべきではない。本発明は、本明細書に添付された特許請求の範囲およびその均等物によってのみ限定される。   Although the invention has been described in detail herein with reference to specific aspects, this detailed description is only illustrative and exemplary of the invention and is merely intended to provide a complete and authoritative disclosure of the invention. You should understand what was done in The detailed description set forth herein is not intended, and is not intended to limit the invention or to exclude other such embodiments, adaptations, variations, modifications, and equivalent arrangements of the invention. Should not be interpreted. The present invention is limited only by the claims appended hereto and their equivalents.

Claims (14)

短縮された熱処理時間を有する鋳物を形成する方法であって、
融解金属を鋳型へ注入して鋳物を形成する工程、
該鋳物の温度を監視する工程、
該鋳物の温度と前もって決められたプロセス制御温度とを比較する工程であって、ここで、該プロセス制御温度が、その温度よりも下では、該鋳物の温度が低下する時間の1分ごとに、該鋳物の所望の特性を獲得するため1分を超える熱処理が必要となるような温度である、工程、
該鋳物の温度がプロセス制御温度よりも低い場合、熱を該鋳物へ加える工程、
該鋳物を熱処理炉の中へ置く工程、および
該鋳物を熱処理する工程
を包含する、方法。
A method of forming a casting having a reduced heat treatment time, comprising:
A process of casting molten metal into a mold to form a casting,
Monitoring the temperature of the casting,
Comparing the temperature of the casting with a predetermined process control temperature, wherein the process control temperature is below that temperature every minute of the time the casting temperature decreases. A temperature at which a heat treatment of more than 1 minute is required to obtain the desired properties of the casting,
Applying heat to the casting if the temperature of the casting is lower than the process control temperature;
Placing the casting in a heat treatment furnace, and heat treating the casting.
前記熱を前記鋳物へ加える工程が、十分な熱を該鋳物へ加えて、前記プロセス制御温度またはそれより上の温度に該鋳物の温度を維持しながら、前記融解金属が凝固できるようにする工程を包含する、請求項1に記載の方法。 Applying the heat to the casting allows sufficient heat to be applied to the casting to allow the molten metal to solidify while maintaining the temperature of the casting at or above the process control temperature. The method of claim 1 comprising: 鋳物を形成および熱処理する方法であって、
融解金属を鋳型へ注入して鋳物を形成する工程、
該鋳物の温度を監視する工程、
該鋳物の温度と前もって規定された拒絶温度とを比較し、該温度が該拒絶温度よりも低いか等しい場合、該鋳物を拒絶する工程、
該鋳物の温度と前もって決められたプロセス制御温度とを比較し、該温度が該拒絶温度よりも高いが該プロセス制御温度よりも低い場合、熱を該鋳物へ加える工程、および
該鋳物を熱処理する工程
を包含し、
ここで、該プロセス制御温度が、その温度よりも下では、該鋳物の温度が低下する時間の1分ごとに、該鋳物の所望の特性を獲得するため1分を超える熱処理が必要となるような温度である、
方法。
A method of forming and heat treating a casting,
A process of casting molten metal into a mold to form a casting,
Monitoring the temperature of the casting,
Comparing the temperature of the casting with a predefined rejection temperature and rejecting the casting if the temperature is less than or equal to the rejection temperature;
Comparing the temperature of the casting with a predetermined process control temperature and, if the temperature is higher than the rejection temperature but lower than the process control temperature, applying heat to the casting, and heat treating the casting Including steps,
Here, if the process control temperature is lower than that temperature, a heat treatment exceeding 1 minute is required every 1 minute during which the temperature of the casting is lowered in order to obtain the desired properties of the casting. Temperature
Method.
前記拒絶温度が、前記鋳物の金属のプロセス制御温度よりも10℃〜20℃だけ下である、請求項3に記載の方法。 The method of claim 3, wherein the rejection temperature is 10 ° C. to 20 ° C. below a process control temperature of the casting metal. 前記拒絶温度が、前記熱処理炉の温度よりも10℃〜20℃だけ下である、請求項3に記載の方法。 The method of claim 3, wherein the rejection temperature is 10 ° C. to 20 ° C. below the temperature of the heat treatment furnace. 鋳物を形成しそして熱処理する方法であって、
該鋳物の金属についてのプロセス制御温度を前もって決定する工程であって、ここで、該プロセス制御温度が、その温度よりも下では、鋳物の温度が低下する時間の1分ごとに、鋳物の所望の特性を獲得するため1分を超える熱処理が必要となるような温度である、工程;
該鋳物の該金属についての該前もって決められたプロセス制御温度よりも下の拒絶温度を前もって規定する工程;
注入ステーションにおいて、融解金属を鋳型中に注入して鋳物を形成する工程;
移動の通路に沿って該鋳物を該注入ステーションから加熱処理炉へ移送し、そして該融解金属を該鋳型内で十分に凝固させて該鋳物を形成する工程;
該鋳物が該移動の通路に沿って該注入ステーションから該加熱処理炉へ移動されるにつれて、該移動の通路に沿って、少なくとも1つの温度探知装置で、連続的にまたは決定された間隔で周期的に該鋳物の温度を監視する工程;
該鋳物の監視された温度を該前もって決められたプロセス制御温度と比較して、そして、該監視された温度と該前もって決められたプロセス制御温度との該比較に応答して、(i)1つまたは複数の熱源を、該鋳物の該移動の通路に沿って該注入ステーションから該熱処理ステーションまで制御し、そして(ii)該鋳物の温度が該プロセス制御温度よりも低い場合、該制御された熱源から該鋳物へ熱を加える工程;
該加熱処理炉に入るよりも前に規定される拒絶領域を該鋳物を通過させる工程;
該鋳物が該拒絶領域中にあるときに、少なくとも1つの温度探知装置で該鋳物の温度を監視して、該鋳物の拒絶領域温度を決定する工程;
該鋳物の該監視された拒絶領域温度を該前もって規定された拒絶温度と比較し、そして、該監視された拒絶領域温度と該前もって規定された拒絶温度との比較に応答して、該拒絶領域温度が該拒絶温度よりも低いか等しい場合には、該鋳物を拒絶する工程;および
拒絶されない場合には、該加熱処理炉中で該鋳物を熱処理する工程
を包含する方法。
A method of forming and heat treating a casting,
Pre-determining a process control temperature for the metal of the casting, wherein the process control temperature is less than that temperature every minute of the time the casting temperature decreases, A temperature at which a heat treatment of more than 1 minute is required to obtain the properties of
Predefining a rejection temperature below the predetermined process control temperature for the metal of the casting;
Injecting molten metal into a mold at an injection station to form a casting;
Transferring the casting from the pouring station to a heat treatment furnace along a path of movement and fully solidifying the molten metal in the mold to form the casting;
As the casting is moved from the injection station to the heat treatment furnace along the path of movement, at least one temperature detector along the path of movement, periodically or at determined intervals. Automatically monitoring the temperature of the casting;
Comparing the monitored temperature of the casting with the predetermined process control temperature and in response to the comparison of the monitored temperature with the predetermined process control temperature; (i) 1 One or more heat sources are controlled along the path of movement of the casting from the injection station to the heat treatment station, and (ii) the controlled if the temperature of the casting is lower than the process control temperature. Applying heat from a heat source to the casting;
Passing the casting through a rejection area defined prior to entering the heat treatment furnace;
Monitoring the temperature of the casting with at least one temperature detector when the casting is in the rejection area to determine a rejection area temperature of the casting;
Comparing the monitored rejection region temperature of the casting with the predefined rejection temperature, and in response to comparing the monitored rejection region temperature with the predefined rejection temperature Rejecting the casting if the temperature is less than or equal to the rejection temperature; and, if not, rejecting the casting in the heat treatment furnace.
前記拒絶温度が前記鋳物の金属についてのプロセス制御温度よりも0℃〜0℃だけ下である、請求項6に記載の方法。 The rejection temperature is below only 1 0 ℃ ~ 2 0 ℃ than the process control temperature for the metal of the casting method according to claim 6. 前記拒絶温度が、前記加熱処理炉の温度よりも0℃〜0℃だけ下である、請求項6に記載の方法。 The rejection temperature is lower by 1 0 ℃ ~ 2 0 ℃ than the temperature of the heat treatment furnace, method of claim 6. 前記熱を前記鋳物に加える工程が、十分な熱を該鋳物へ加えて、前記プロセス制御温度またはそれより上の温度に該鋳物の温度を維持しながら、前記融解金属が凝固できるようにする工程を包含する、請求項6に記載の方法。   Applying the heat to the casting allows sufficient heat to be applied to the casting to allow the molten metal to solidify while maintaining the temperature of the casting at or above the process control temperature. The method of claim 6 comprising: 金属鋳物を形成しそして熱処理するための集積システムであって、該システムは、
融解金属を鋳型中に注入して鋳物を形成するための注入ステーション;
鋳物を受け取りそして熱処理するための、該注入ステーションから下流側の熱処理ステーション;
該熱処理ステーションから上流側に配置されるプロセス制御温度ステーション;
該プロセス制御温度ステーションの一部であるかまたは該プロセス制御温度ステーションとは別個である拒絶領域;および
該注入ステーションと該熱処理ステーションとの間を鋳物を移送するための移送機構であって、該移送機構は該拒絶領域の該制御システムと連絡し、そして、該制御システムによって、該鋳物の温度が該前もって規定された拒絶温度に等しいかまたはそれよりも下であることが検出されると、該鋳物が該熱処理ステーションに入るよりも前に鋳物を除去するように構成されている、移送機構
を備え、
ここで、該プロセス温度制御ステーションは、
該注入ステーションと該熱処理ステーションとの間に、鋳物の移動の通路に沿って配置され、必要に応じて熱を該鋳物に加えて、該鋳物が該移動の通路に沿って該注入ステーションから該熱処理ステーションに移動される際に該鋳物を前もって決定された該鋳物の金属についてのプロセス制御温度またはそれよりも高く維持するための一連の熱源;
少なくとも1つの温度探知装置であって、(i)該鋳物が該移動の通路に沿って該注入ステーションから該熱処理ステーションへ移送される際に連続的にまたは決定された間隔で周期的にのいずれかで、該鋳物の温度を監視するために配置されており、そして(ii)該一連の熱源と連絡している、少なくとも1つの温度探知装置;および
該少なくとも1つの温度探知装置および該一連の熱源と連絡しているコントローラであって、該コントローラは、熱処理の前に、該鋳物の金属についての該プロセス制御温度にまたはそれより高く該鋳物の温度を維持するために該一連の熱源により鋳物に加えられる熱の量を制御し、ここで、該プロセス制御温度が、該鋳物の金属についての該熱処理温度よりも下の温度であり、その結果、該鋳物が十分な程度に冷却されて該鋳物を凝固させることが可能になり、しかし、その温度よりも下では、該鋳物の温度が低下する時間の1分ごとに、該鋳物の所望の特性を獲得するため1分を超える熱処理時間が必要となるような温度である、コントローラ
を備え、
ここで、該拒絶領域は、
該拒絶領域中の鋳物の温度を監視するために配置された少なくとも1つの温度探知装置であって、該少なくとも1つの温度探知装置は、該プロセス制御温度ステーションの該少なくとも1つの温度探知装置または別個の少なくとも1つの温度探知装置のいずれかである、少なくとも1つの温度探知装置、および
該プロセス制御温度ステーションの該コントローラまたは別個の制御システムのいずれかである制御システムであって、該制御システムは、該拒絶領域の該少なくとも1つの温度探知装置と連絡し、該制御システムは、該拒絶領域中の鋳物の温度が、該鋳物の金属の該プロセス制御温度よりも低い前もって規定された拒絶温度よりも低いときを決定するように構成されている、制御システム;
を備える、
集積システム。
An integrated system for forming and heat treating a metal casting, the system comprising:
An injection station for injecting molten metal into a mold to form a casting;
A heat treatment station downstream from the pouring station for receiving and heat treating the casting;
A process control temperature station located upstream from the heat treatment station;
A rejection area that is part of or separate from the process control temperature station; and a transfer mechanism for transferring castings between the injection station and the heat treatment station, comprising: A transfer mechanism communicates with the control system of the rejection area, and when the control system detects that the temperature of the casting is equal to or below the predefined rejection temperature; A transfer mechanism configured to remove the casting before the casting enters the heat treatment station;
Here, the process temperature control station is
Between the pouring station and the heat treatment station, it is disposed along a path of casting movement, and heat is applied to the casting as needed to allow the casting to move from the pouring station along the path of movement. A series of heat sources to maintain the casting as a predetermined process control temperature or higher for the metal of the casting as it is moved to a heat treatment station;
At least one temperature sensing device, (i) either continuously or periodically at determined intervals as the casting is transferred from the injection station to the heat treatment station along the path of movement And (ii) at least one temperature detection device arranged to monitor the temperature of the casting and in communication with the series of heat sources; and the at least one temperature detection apparatus and the series of A controller in communication with a heat source, wherein the controller causes the casting by the series of heat sources to maintain the temperature of the casting at or above the process control temperature for the metal of the casting prior to heat treatment. The amount of heat applied to the casting, wherein the process control temperature is below the heat treatment temperature for the metal of the casting so that the casting is sufficiently Cooled to such an extent that the casting can be solidified, but below that temperature, to obtain the desired properties of the casting every minute of the time when the temperature of the casting decreases. It is equipped with a controller at a temperature that requires heat treatment time exceeding 1 minute,
Here, the rejection area is
At least one temperature detection device arranged to monitor the temperature of the casting in the rejection area, the at least one temperature detection device being the at least one temperature detection device of the process control temperature station or a separate one. At least one temperature detector, and a control system that is either the controller of the process control temperature station or a separate control system, the control system comprising: In communication with the at least one temperature sensing device in the rejection region, the control system is configured to cause a casting temperature in the rejection region to be lower than a predefined rejection temperature lower than the process control temperature of the casting metal. A control system configured to determine when low;
Comprising
Integrated system.
請求項10に記載のシステムであって、ここで、前記熱源が、前記鋳物の金属に必要とされる熱処理温度を超えて該鋳物を加熱することなく該鋳物の冷却を阻止するのに十分な熱を該鋳物へ加える、システム。   11. The system of claim 10, wherein the heat source is sufficient to inhibit cooling of the casting without heating the casting above the heat treatment temperature required for the casting metal. A system for applying heat to the casting. 請求項10に記載のシステムであって、ここで、前記プロセス制御温度が、その温度よりも下では、前記鋳物の温度が低下する時間の各1分ごとに、該鋳物の所望される特性を獲得するため少なくとも分間の熱処理が必要となるような温度である、システム。 11. The system according to claim 10, wherein the process control temperature is less than that temperature, at each minute of time during which the temperature of the casting decreases, and the desired characteristics of the casting are determined. A system that is at a temperature that requires at least 4 minutes of heat treatment to acquire. 前記金属がアルミニウム/銅の合金であり、そして前記プロセス制御温度が400℃〜470℃である、請求項10に記載のシステム。   The system of claim 10, wherein the metal is an aluminum / copper alloy and the process control temperature is between 400 ° C. and 470 ° C. 前記金属が鉄合金であり、そして前記プロセス制御温度が1000℃〜1300℃である、請求項10に記載のシステム。   The system of claim 10, wherein the metal is an iron alloy and the process control temperature is between 1000 ° C. and 1300 ° C.
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