KR20090051739A - 투과성 주위벽을 갖는 용융 금속 몰드용 가스 유동 제어 시스템 - Google Patents

Abstract

대략 동일한 가스 질량 유동이 개별 몰드에서 유지되고 대략 동일한 가스 유동이 동일한 몰드 테이블 상의 몰드 내에 유지되는 투과성 주위벽을 갖는 용융 금속 몰드를 위한 가스 유동 제어 시스템이 개시된다. PLC가 몰드 캐비티로의 대략 원하는 가스의 질량 유동을 연속적으로 모니터링하고 유지하기 위해 가스 질량 유동 제어기와 조합하여 이용된다.

용융 금속 몰드, 투과성 주위벽, 가스 질량 유동, 몰드 캐비티, PLC, 가스 질량 유동 제어기

Description

투과성 주위벽을 갖는 용융 금속 몰드용 가스 유동 제어 시스템{GAS FLOW CONTROL SYSTEM FOR MOLTEN METAL MOLDS WITH PERMEABLE PERIMETER WALLS}

관련 출원과의 상호 참조

본 PCT 출원은 이와 함께 출원되는 PCT 출원서(PCT Request)에 기재된 바와 같은 이러한 우선권 출원으로부터 우선권을 청구한다.

본 발명은 금속 주조 몰드 내의 몰드 출구 둘레에 투과성 주위벽(perimeter wall)을 이용하는 몰드 테이블 상의 몰드 내로 향상된 가스 유동을 제공하기 위한 시스템에 관한 것이다.

금속 잉곳, 빌렛 및 다른 주조부는 금속 주조 설비의 바닥 레벨 아래의 대형 주조 피트(casting pit) 상부에 위치된 수직 배향 몰드를 이용하는 주조 프로세스에 의해 형성될 수 있지만, 본 발명은 또한 수평 몰드로 이용될 수도 있다. 수직 주조 몰드의 하부 부품은 개시 블록이다. 주조 프로세스가 시작될 때, 개시 블록은 이들의 최상부 위치에서 몰드 내에 있다. 용융 금속이 몰드 보어 또는 캐비티 내로 주입(pour)되어 냉각(전형적으로 물에 의해)될 때, 개시 블록은 유압 실린더 또는 다른 디바이스에 의해 미리 결정된 속도로 서서히 하강된다. 개시 블록이 하강됨에 따라, 응고된 금속 또는 알루미늄이 몰드 및 잉곳의 저부로부터 생성되고, 다양한 기하학적 형상의 라운드(round) 또는 빌렛이 형성되는데, 이들은 본 명세서에서 또한 주조부라 칭할 것이다.

이들 몰드의 일부 몰드 출구 둘레에는 투과성 주위벽이 있고, 이 주위벽은 원형 직경 주조부의 경우에 원형 링이다. 다수의 상이한 형상 중 임의의 하나가 주조 몰드에 이용될 수 있는데, 특정한 어느 것이 본 발명을 실시하는데 요구되는 것은 아니다. 투과성 주위벽은 전형적으로 흑연으로 제조되지만, 이는 또한 다른 재료로 제조될 수도 있다. 주위벽의 투과도는 가스 및/또는 윤활제가 벽을 통해 강제 이동될 수 있게 하고 성형되는 주조부 상의 몰드 둘레에 가스력을 제공한다. 가스 및 윤활제는 성형 프로세스 및 주조부의 품질을 향상시킨다. 본 발명은 일반적으로 알루미늄, 황동, 납, 아연, 마그네슘, 구리, 철 등을 비한정적으로 포함하는 금속의 주조에 적용되지만, 제공된 예 및 개시된 바람직한 실시예는 알루미늄에 관한 것이고, 따라서 용어 알루미늄 또는 용융 금속이 일치를 위해 전체에 걸쳐 사용될 수 있지만 본 발명은 더 일반적으로 금속에 적용된다.

수직 주조 장치를 성취하고 구성하는 무수히 많은 방법이 존재하지만, 도 1은 일 예를 도시한다. 도 1에서, 알루미늄의 수직 주조는 일반적으로 주조 피트 내의 설비 바닥의 고도 레벨 아래에서 실시된다. 주조 피트 바닥(101a)의 바로 아래에는 유압 실린더용 유압 원통형 배럴(102)이 배치되는 케이슨(caisson)(103)이 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 주조 피트(101) 및 케이슨(103) 내에 도시된 전형적인 수직 알루미늄 주조 장치의 하부 부분의 부품은 유압 실린더 배럴(102), 램(ram)(106), 장착 기부 하우징(105), 플래튼(platen)(107) 및 개시 블록 기부(108)(또한 개시 헤드 또는 저부 블록이라 칭함)이고, 이들 모두는 주조 설비 바닥(104)의 아래의 고도로 도시되어 있다.

장착 기부 하우징(105)은 주조 피트(101)의 바닥(101a)에 장착되고, 그 아래에 케이슨(103)이 있다. 케이슨(103)은 그 측벽(103b)과 그 바닥(103a)에 의해 형성된다.

전형적인 몰드 테이블 조립체(110)가 또한 도 1에 도시되고, 이는 도시된 바와 같이 몰드 테이블 경사 아암(110a)을 압박하는 유압 실린더(111)에 의해 경사질 수 있어 점(112) 둘레로 피벗하고, 이에 의해 도 1에 도시된 바와 같이 메인 주조 프레임 조립체를 상승시켜 회전시킨다. 몰드 테이블 조립체가 주조 피트 상부의 주조 위치로 그리고 주조 위치로부터 이동될 수 있게 하는 몰드 테이블 캐리지가 또한 존재한다.

도 1은 주조부 또는 빌렛(113)이 부분적으로 형성되는 주조 피트(101) 내로 부분적으로 하강하는 플래튼(107) 및 개시 블록 기부(108)를 또한 도시한다. 잉곳(113)이 개시 블록 기부(108) 상에 있고, 이는 개시 블록 기부(108) 상에 일반적으로(항상은 아님) 놓여 있는 개시 헤드 또는 저부 블록을 포함할 수 있는데, 이들 모두는 당 기술 분야에 공지되어 있고 따라서 더 상세히 도시되거나 설명될 필요는 없다. 용어 개시 블록이 부품(108)에 대해 사용되었지만, 용어 저부 블록 및 개시 헤드가 또한 부품(108)을 칭하기 위해 당 기술 분야에 또한 사용되고, 잉곳이 주조될 때 저부 블록이 전형적으로 사용되고 빌렛이 주조될 때 개시 헤드가 사용된다.

도 1의 개시 블록 기부(108)는 단지 하나의 개시 블록(108) 및 받침대(pedestal)(115)만을 도시하고 있지만, 개시 블록이 주조 프로세스 중에 하강됨에 따라 빌렛, 특정 형상 또는 잉곳을 동시에 주조하는 다수의 것들이 전형적으로 각각의 개시 블록 기부 상에 각각 장착된다.

유압 유체가 충분한 압력으로 유압 실린더 내로 도입될 때, 램(106) 및 그에 따른 개시 블록(108)은 개시 블록이 몰드 테이블 조립체(110) 내에 있을 때인 주조 프로세스의 원하는 상승 시작 레벨로 상승된다.

개시 블록(108)의 하강은 미리 결정된 비율로 실린더로부터 유압 유체를 계량함으로써 성취되고, 이에 의해 램(106) 및 그에 따른 개시 블록을 미리 결정된 제어된 비율로 하강시킨다. 몰드는 전형적으로 수냉 수단을 사용하여 생성되는 잉곳 또는 빌렛의 응고를 보조하기 위해 프로세스 중에 제어식으로 냉각된다.

몰드 테이블에 적합되는 무수히 많은 몰드 및 주조 기술이 존재하는데, 이들은 당 기술 분야의 숙련자들에게 공지되어 있기 때문에 특정한 어느 것이 본 발명의 다양한 실시예를 실시하는데 요구되는 것은 아니다.

전형적인 몰드 테이블의 상부면은 금속 분배 시스템에 작동적으로 연결되거나 이와 상호 작용한다. 전형적인 몰드 테이블은 또한 그가 수용하는 몰드에 작동적으로 연결된다.

금속이 연속적인 주조 수직 몰드를 사용하여 주조될 때, 용융 금속은 몰드 내에서 냉각되고 개시 블록 기부가 하강될 때 몰드의 하단부로부터 연속적으로 생성된다. 생성되는 빌렛, 잉곳 또는 다른 구조물은 그 원하는 형상을 유지하도록 충분히 응고되도록 의도된다. 생성되는 응고된 금속과 투과성 링 벽 사이에는 공기 갭이 있다. 이 공기 갭 아래에는, 생성되는 응고된 금속과 몰드 및 관련 설비의 하부 부분 사이에 몰드 공기 캐비티가 또한 존재한다.

특정 주조가 완료된 후에, 전술된 바와 같이, 몰드 테이블은 전형적으로 도 1에 도시된 바와 같이 주조 피트의 상부로부터 이격하여 상향으로 경사진다. 몰드 테이블이 경사지거나 피벗될 때 그리고 윤활제 제어 시스템이 없으면, 윤활제는 도관으로부터 배수되는 경향이 있고 주조 피트 내로 또는 주조 설비의 바닥 위로 누설된다.

투과성 또는 다공성 주위벽의 사용은 연속적인 주조 몰드의 내부면으로 윤활제 및 가스를 분배하는 효과적이고 효율적인 방법인 것으로 판명되었고, 그 일 예가 본 명세서에 전체가 설명된 것으로서 본 명세서에 참조로서 인용되어 있는 와그스태프(Wagstaff)의 미국 특허 제 4,598,763호에 설명되어 있다.

투과성 주위벽의 전형적인 사용시에, 윤활제 및 가스는 전형적으로 가스의 전달을 위한 하나의 전달 도관(홈이 윤활제의 전달을 위해 사용되는 경우) 및 하나 또는 2개의 전달 도관(홈)을 사용하여 주위벽 둘레의 홈 또는 전달 도관을 통해 압력 하에서 주위벽으로 전달된다. 바람직한 윤활제는 합성 오일이고, 반면에 현재 바람직한 가스는 공기이다. 윤활제 및 가스는 이어서 주위벽을 통해 투과되고, 주조 프로세스의 부분으로서 몰드의 내부로 전달된다.

현존하는 몰드 테이블 상의 주위벽은 각각 윤활제 및/또는 가스를 전달하기 위한 전달 도관을 갖고, 전달 도관은 동일한 깊이 및 폭을 갖는 원주방향 홈 형상 전달 도관일 수 있거나, 또는 이들은 주위벽을 통해 부분적으로 천공된 구멍 또는 이 용도를 위한 임의의 다른 전달 수단일 수도 있다. 전형적인 주위벽은 개별 윤활제 전달 도관 및 가스 도관을 갖는다.

본 발명의 실시예 및 양태는 흑연 링에 관한 것이지만, 그 적용예는 흑연에 한정되는 것은 아니다. 흑연은 주위벽 재료 또는 매체로서 사용을 위해 바람직한 투과성 재료인 것으로 판명되었다.

본 발명의 몇몇 실시예에서 주어진 몰드 테이블 상의 각각의 투과성 링을 통해 가스의 동일한 질량 유동을 갖는 것이 요구된다. 전형적인 종래의 몰드에서, 가스가 각각의 링으로 공급되는 압력은 일반적으로 동일한 압력이지만, 압력은 시작 전에, 시작 중에 그리고 시작 후에 모든 투과성 주위벽에 상승되고 및/또는 저하된다.

2개의 투과성 링은 동일하지 않고 각각이 약간 상이하게 가스의 통과 또는 가스 유동을 허용한다. 더욱이, 특정 투과성 링의 수명이 경과될 때, 그 투과도는 다수의 상이한 팩터[막힘, 광택(varnishing) 또는 단순하게는 개별 투과성 링의 특징 등] 중 임의의 하나에 기인하여 감소한다.

가스를 투과성 링을 통해 가압하는 종래의 압력 기반 시스템은 일반적으로 모든 투과성 링에 동일한 압력 가스를 제공한다. 몰드 테이블 상의 각각의 투과성 링을 통해 가스의 동일한 질량 유량을 성취하는 것이 바람직하지만, 각각의 투과성 링 및 이들의 투과성이 감소하는 비율의 차이의 실용성은 상이한 투과성 링을 통한 가스의 질량 유량이 상이하거나 다양한 상황을 발생시킨다. 이는 특히 몰드 테이 블 상의 모든 투과성 링에 공급된 가스 유동이 동일한 경우에 해당된다. 다음에 대략 동일한 유동을 성취하기 위한 시도는 일반적으로 작업자에게 각각의 몰드에서의 압력의 조정을 요구하는데, 이는 작업자가 원하는 것보다 더 많은 시간을 주조 피트에서 소모할 것을 요구한다.

테이블에 대한 입구 압력은 가스 유동에 대한 일 압력을 제공하기 때문에, 압력 밸브가 수동으로 턴업되어 먼저 막혀 있는 투과성 링으로의 유동을 증가시키게 되면, 이는 또한 더 많은 유동을 허용하는 다른 투과성 링으로의 압력 및 따라서 유동이 증가하는 바람직하지 않은 영향을 갖는다.

종래에는, 전형적으로 주어진 몰드 테이블 상에서의 주조의 시작시 또는 시작 직전에, 압력 조절기가 전체 테이블에 대해 60 psi(414 kPa)과 같은 특정 압력으로 수동으로 설정될 수 있다. 시작시에, 압력은 예를 들어 100 psi(689 kPa)로 증가되고, 이어서 시작 단계 후에 압력은 작동 압력에 대해 70 또는 80 psi(483 또는 552 kPa)로 재차 감소될 수 있다. 투과성 주위벽을 이용하는 몰드 테이블 상의 개별 몰드로의 가스 유동을 성취하기 위한 압력 기반 작업이 전형적이었다. 이는 일반적으로 주조 피트 내에 또는 그 둘레에 작업원을 필요로 하였다.

본 발명의 목적은 주어진 몰드 테이블 상의 몰드 내의 투과성 주위벽을 통한 더 균일한 가스 질량 유량 또는 가스 유량을 제공하는 가스 유동 시스템을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 테이블 상의 각각의 개별 몰드로의 가스의 유동을 더 면밀하고 더 자동화된 방식으로 제어하여, 이에 의해 주조 피트에서의 또는 그 둘레에서의 작업자의 참석을 덜 요구하는 가스 질량 유동 제어 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 몇몇 실시예 또는 양태는 원한다면 주조 피트 영역의 외부에 위치될 수 있는 질량 유량계를 제공한다. 본 발명의 실시예는 가스의 질량 유동의 측정에 주안점을 두고, 이는 각각의 투과성 링을 통한 가스의 더 일관적인 질량 유동 및 주어진 몰드 테이블 상의 복수의 투과성 주위벽의 각각으로의 더 동일한 유량을 초래한다.

임계적인 및 비임계적인 몰드 작동 파라미터를 기록하는 감시 제어 및 데이터 취득("SCADA") 데이터 기록 시스템의 본 발명의 이용이 어떠한 방식으로 전체 주조 프로세스 제어에 이용되고 더 양호한 프로세스 제어 및 고장 방지를 위해 파라미터의 하나 이상을 위한 설정점의 설정을 허용하는지가 당 기술 분야의 숙련자들에 의해 또한 이해될 수 있을 것이다. 주조 가스 유동 및 몰드 "배압(back pressure)"의 기록 및 모니터링은 예를 들어 프로세스 향상 및 몰드 조건 평가를 위한 능력을 제공한다. 이 유형의 데이터 수집은 몰드가 주조 테이블로부터 제거되어 교체될 준비가 되었다는 경보를 제공하는 것과 같이 무수히 많은 작동 항목 중 임의의 하나 이상을 위한 작업자 경보를 제공하는데 사용될 수 있다.

본 발명의 다른 목적, 특징 및 장점은 본 명세서의 부분을 형성하는 상세한 설명, 청구범위 및 첨부 도면으로부터 명백해질 것이다. 본 발명의 목적을 수행하는데 있어서, 그 본질적인 특징은 설계 및 구조적인 배열에서 변경될 수 있고, 단지 하나의 실용적인 바람직한 실시예만이 요구되는 바와 같이 첨부 도면에 도시되어 있다는 것이 이해되어야 한다.

본 발명의 바람직한 실시예가 이하의 첨부 도면을 참조하여 이하에 설명된다.

도 1은 종래의 수직 주조 피트, 케이슨 및 금속 주조 장치의 정면도.

도 2는 적소에 위치하는 도시하는 전형적인 종래의 몰드 주조 조립체의 정면 단면도.

도 3은 다수의 몰드를 갖는 예시적인 몰드 테이블 구조의 개략 평면도.

도 4는 그 본체를 통한 윤활제 및/또는 가스의 유동을 도시하는 몰드 하우징 내에 놓여 있는 흑연 링일 수 있는 투과성 주위벽의 단면도.

도 5는 본 발명의 실시예가 이용될 수 있는 몰드 테이블의 정면 사시도.

도 6은 본 발명의 실시예에 사용될 수 있는 투과성 주위벽의 일 예의 사시도.

도 7은 도 6에 도시된 투과성 주위벽의 평면도.

도 8은 수동 제어 밸브와 어떠한 방식으로 배압이 투과성 주위 링으로부터 발생하는지를 도시하는 종래의 시스템의 개략도.

도 9는 몰드 테이블 상의 다수의 몰드에 대한 수동 가스 유동 시스템 구성의 개략도.

도 10은 다수의 몰드를 위한 본 발명의 몇몇 실시예에 이용될 수 있는 구성 의 개략도.

도 11은 질량 유동 제어기가 몰드 테이블 상의 복수의 몰드를 통해 동일한 질량 유동을 설정하기 위해 측정 가능한 압력 데이터를 이용할 수 있는 본 발명의 일 실시예의 개략도.

도 12는 본 발명의 실시예에 이용될 수 있는 테이블 퍼스널 컴퓨터의 도면.

도 13은 질량 유동 제어 포위체가 그에 대해 장착되어 있는 몰드 테이블 상의 유체 취급 포위체의 예의 평면도.

도 14는 결함이 있는 빌렛을 예측하여 회피하기 위해 이력 데이터 파라미터를 사용하기 위한 본 발명의 실시예에 의해 예상되는 프로세스를 일반적으로 도시하는 흐름도.

도 15는 이력 데이터 경향을 위한 전형적인 그래프 레이아웃을 도시하는 그래프.

도 16은 유량 하부 아암이 그 내부에 개재되어 있는 도 15에 도시된 바와 같은 전형적인 그래프 레이아웃.

도 17은 가스 고갈 슬립 조건이 그 내부에 개재되어 있는 도 15에 도시된 바와 같은 전형적인 그래프 레이아웃.

도 18은 너무 낮은 주조 오일 공급 속도가 그 내부에 개재되어 있는 도 15에 도시된 바와 같은 전형적인 그래프 레이아웃.

도 19는 너무 높은 주조 오일 공급 속도가 그 내부에 개재되어 있는 도 15에 도시된 바와 같은 전형적인 그래프 레이아웃.

도 20은 과잉의 주조 오일 몰드 충전이 그 내부에 개재되어 있는 도 15에 도시된 바와 같은 전형적인 그래프 레이아웃.

본 발명에 이용되는 다수의 체결, 연결, 제조 및 다른 수단 및 구성 요소는 설명된 발명의 분야에 광범위하게 공지되어 사용되고 있고, 이들의 정확한 특성 또는 유형은 당 기술 분야 또는 과학의 숙련자에 의해 본 발명의 이해 및 사용을 위해 필수적인 것은 아니며, 따라서 이들은 상당히 상세하게 설명되지는 않을 것이다. 더욱이, 본 발명의 임의의 특정 적용예를 위해 도시되거나 설명된 다양한 구성 요소는 본 발명에 의해 기대되는 바와 같이 변경되거나 변화될 수 있고, 임의의 요소의 특정 적용예 또는 실시예의 실시는 당 기술 분야에 또는 당 기술 분야 또는 과학의 숙련자에 의해 이미 광범위하게 공지되거나 사용될 수 있으며, 따라서 그 각각은 상당히 상세하게 설명되지는 않을 것이다.

본 명세서의 청구범위에 사용되는 바와 같은 단수 형태의 용어는 다년간의 청구범위 기재 관례에 일치하여 사용되고 한정적인 방식으로 사용되는 것은 아니다. 본 명세서에서 구체적으로 설명되지 않으면, 단수 형태의 용어는 이러한 요소들 중 하나에 한정되는 것이 아니라, 대신에 "적어도 하나"를 의미하는 것이다.

따라서, 몰드는 특정 소스 유형이 무엇이건간에 용융 금속의 소스로부터 용융 금속을 수용할 수 있어야 한다. 따라서, 몰드 내의 몰드 캐비티는 용융 금속의 소스에 대해 유체 또는 용융 금속 수용 위치에 배향되어야 한다.

본 발명은 이들에 한정되는 것은 아니지만 고온 상부 기술 및 통상의 주입 기술의 양자 모두를 포함하는 다양한 유형의 금속 주조 및 주입 기술에 적용되어 이들과 연계하여 이용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 본 발명은 수평 또는 수직 주조 디바이스에 사용될 수 있다는 것이 또한 이해되어야 한다.

용어 둘레는 몰드 캐비티와 같은 물품 둘레의 연속적인 도중 내내인 것에 한정되는 것은 아니고, 대신에 실질적으로 그 둘레를 의미한다. 주위벽 둘레의 전달 도관과 관련하여 본 명세서에 사용되는 바와 같은 용어 원주방향은 전체 원주 둘레로 연장하는 전달 도관 또는 부품에 한정되는 것은 아니고, 대신에 원주 둘레로 전적으로는 아닌 부분적으로 연장하는 것을 또한 포함한다. 따라서, 전달 도관은 주위벽의 전체 원주 둘레로 연장할 수 있다.

용어 투과성이 투과성 주위벽 본체와 관련하여 본 명세서에 사용될 때, 전체 주위벽 본체는 반드시 투과성일 필요는 없으며, 대신에 단지 이를 통해 윤활제 및/또는 가스 유동이 요구되는 부분이다. 본 명세서에 사용되는 바와 같은 용어 주조부 또는 금속 주조부는 라운드, 빌렛, 잉곳 및 당업계에 공지된 바와 같은 다수의 다양한 다른 형상의 구조물 중 임의의 하나를 비한정적으로 포함하는 주조 프로세스 중에 응고되는 임의의 주조부를 의미하고, 특정한 어느 것이 본 발명을 실시하는데 요구되는 것은 아니다.

본 발명에 의해 고려되는 바람직한 주위벽은 일반적으로 강성 또는 고체이지만, 이들은 본 발명의 고려 내에서 반강성 또는 반고체일 수도 있기 때문에, 반드시 강성 또는 고체일 필요는 없다. 본 발명에 의해 고려되는 주위벽은 단일편 주위벽 또는 주위벽을 형성하기 위해 함께 배치되는 복수의 섹션으로서 실시될 수도 있다는 것이 당 기술 분야의 숙련자들에 의해 또한 이해될 수 있을 것이다. 이는 특히 특정 형상의 몰드에 적용 가능할 것이다.

청구범위에서 본 명세서에 사용되는 바와 같은 용어 유량은 실제 또는 측정된 유량, 뿐만 아니라 추정된 유량을 포함할 수 있다.

주위벽이 각각의 몰드 캐비티 둘레에 배치되는 것으로 언급될 때, 이는 본 명세서에 이미 참조로서 인용되어 있는 미국 특허 제 4,598,763호에 설명된 바와 같이 그가 사용될 수 있는 몰드 캐비티의 부분 둘레 또는 당 기술 분야의 숙련자들이 이해할 수 있는 다른 위치에 주위벽이 배치되는 것을 의미하는 것으로 의도된다. 이는 전형적으로 도 2에 추가로 도시된 바와 같이 몰드 캐비티의 중간 위치 또는 출구 위치에 있을 수 있다.

주위벽 또는 투과성 벽의 투과도는 일반적으로 재료가 전형적으로 흑연인 경우에 재료 유형 및 품질, 투과성 재료 내의 다공도 불규칙도, 주조 오일 점도, 주조 링의 주조 오일 포화도, 및 그 내부의 침전물의 함수이고, 침전물은 예를 들어 광택, 폴리머, 잔류물 등일 수 있다. 각각의 개별 몰드에서, 투과성 재료(흑연) 및 다공도 불규칙도는 일반적으로 일정하고 시간 경과에 따라 변화하지 않는다. 오일 점도 및 주위벽의 포화도는 각각의 주조 중에 변화할 수 있는 변수이다. 오일 점도는 액체 금속의 도입과 관련된 온도의 상승에 따라 감소하고, 오일 포화도 레벨은 오일 공급 속도 및 다른 팩터에 의존한다. 이들 단기간의 변수는 주조 링의 투과도를 증가시키거나 감소시킬 수 있다. 주조 오일의 붕괴에 기인하는 침전물의 효과는 시간 경과에 따라 주위벽의 전체 투과도를 점진적으로 감소시키는 장 기간 팩터이다. 이들 침전물은 전형적으로 주위벽 고장의 원인이고 몰드 개장(refurbishment) 중에 교체된다.

이해될 수 있는 바와 같이, 주조 링의 투과도가 감소함에 따라, 주조 가스 공급 압력은 동일한 질량 가스 유량을 유지하기 위해 증가되어야 한다.

본 발명의 실시예의 바람직한 특징은 시스템이 원하는 주조 가스 유량을 유지하기 위해 주조 링의 투과도로의 단기간 및 장기간 변화 모두를 보상하도록 각각의 개별 몰드로 가스 압력을 자동으로 조정한다는 것이다.

유량이 2차원 이상이면, 이는 다시의 법칙(Darcey's law)을 더 엄밀하게 따르는 경향이 있고 또는 그에 다시의 법칙을 적용하기 쉽다. 그러나, 유동은 반드시 3차원이기 때문에, 다시의 법칙으로부터 예측이 이루어질 수 있지만, 유동은 일반적으로 예측이 더 어려울 것이다. 더욱이, 몇몇 적용예에서, 윤활제 및 가스는 그가 매체에 전달될 때 혼합될 수 있고, 이 경우 유량은 다시의 법칙과는 차이가 있거나 다시의 법칙으로부터 덜 예측 가능하게 된다. 다시의 법칙으로부터 더 많은 편차가 존재할수록, 실험 데이터가 더 신뢰될 필요가 있다.

본 발명의 하나 이상의 실시예를 도시하는 특정 도면을 참조하기 전에, 일반적인 구성 요소의 설명이 제공될 것이다. 본 발명의 몇몇 바람직한 실시예에서, 질량 유동 제어기는 제어되는 몰드 테이블 및 몰드에, 이들 상에 또는 이들 부근에 장착될 것이고, 질량 유동 제어 포위체의 실시예는 탑재형 프로그램 가능 로직 제어기("PLC"), 입력/출력(I/O) 및 통신 제어부를 포함할 수 있다. 시스템은 질량 유동 제어기의 PLC와 IO 사이에 통신하기 위해 공지의 이더넷(ethernet) 통신 프로 토콜을 이용할 필요는 없을 수도 있다. 압력 조절기는 마찬가지로 탑재형으로 또는 몰드 테이블 상에 위치될 수 있고, 유닛은 유동 제어기로부터 몰드로 연장하는 튜브를 최소화하도록 몰드 테이블 상에 장착될 수 있는데, 이는 튜브 내의 압력 강하를 감소시킨다.

질량 유동 제어 포위체의 실시예는 현존하는 설비 내에 용이하게 일체화될 수 있거나 특정의 현존하는 몰드 테이블 상에 설치될 수 있고, 압축 주조 가스, 24 vdc 전력 및 CAT5 통신 케이블 설비 접속부가 개장을 위해 또는 원래 설치를 위해 본 발명을 더 양호하게 용이하게 하도록 이용 가능하거나 제공되는 것이 바람직하다. 가스 유동 시스템은 또한 바람직하게는 여과되고(예를 들어 5 미크론) 건조한(예를 들어 -40℃ 이슬점) 압축 가스의 소스[예를 들어 135 psi(931 kPa)에서 제공될 수 있음] 및 최소 15 암페어에서 120 VAC에 있을 수 있는 전력과 같은 주조 피트 영역에 공통인 요소를 이용할 수 있다. 압축 가스의 소스는 바람직하게는 120 psi(827 kPa)인 조절된 가스의 미리 결정된 psi를 초과할 필요가 있다.

질량 유동 제어 포위체는 또한 부주의한 금속 비산(metal splash) 또는 다른 원하지 않는 환경적인 간섭으로부터 구성 요소를 보호함과 함께, 본 발명의 주어진 적용예에 제공되는 경우 포위체의 내부 냉각을 용이하게 하기 위한 완전 보호 커버를 포함할 수 있다.

본 발명에 의해 고려되는 질량 유동 제어 포위체의 실시예의 다른 바람직한 특징은 다른 몰드 테이블 상의 것들에 이용되거나 이들과 상호 교환될 수 있다는 것이다. 따라서, 질량 유동 제어 포위체는 그가 작동하는 몰드 테이블로부터 제거 될 수 있으며, 다른 몰드 테이블들 상에 용이하게 이용할 수 있으며, 또는 다른 이유들로 인해 제거될 수 있다.

본 발명은 몰드 캐비티 출구의 각각으로의 가스의 전달을 다양화하기 위해 단지 마스터 압력 제어기 대신에 질량 유동 제어기를 추가로 이용한다. 이는 종래 기술이 단지 변화하는 가스 압력을 경험하는 효과와 관련된 에러를 감소시키거나 제거할 수 있다는 것이 당 기술 분야의 숙련자들에 의해 이해될 수 있을 것이다. 이는 종래의 시스템보다 높은 압력에서 시스템이 작동할 수 있게 함으로써 흑연 주조 링일 수 있는 투과성 주위벽의 수명을 증가시킬 것이라는 것이 고려되고 이해될 수 있을 것이다. 이는 또한 이들의 투과도가 주조 중에 감소된 후를 포함하는 프로세스의 임의의 단계에서 덜 다공성 또는 덜 투과성 주위벽을 통해 이 제어 시스템이 가스를 더 효과적으로 제공하는 것을 허용할 것이다. 당 기술 분야의 숙련자들은 투과성 벽이 플러깅될 때 적절한 일관성 있는 주조 가스(질량) 유동을 시스템이 유지하는 작동적이고 경제적인 이득을 인식할 수 있고, 이것이 어떻게 흑연 링과 같은 투과성 벽으로 성형을 위해 소비될 수 있는 비용을 감소시킬 수 있는지를 인식할 수 있을 것이다.

이 시스템의 실시예가 시스템이 적절한 세팅으로 각각의 몰드에 대한 주조 가스 유량을 자동으로 조절함에 따라 개별 조작자 몰드 가스 유량 조절을 위한 필요성을 어떻게 실질적으로 제거하고 이것이 몰드마다, 주조마다 가스 유동 균일성을 증가시키는 것이 당 기술 분야의 숙련자들에 의해 또한 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 데이터 수집 및 저장 능력에 의해, 시스템은 이 몰드의 특징에 구 체적으로 기초하는 최적의 또는 바람직한 세팅 또는 가스 유량을 설정할 수 있다. 예를 들어, 제 1 주조 중에, 특정 몰드가 예를 들어 빌렛 표면을 최적화하기 위해 특정 가스 유량에서 더 바람직하게 작동하는지를 판단하면, 이 유동 특징의 편차는 프로그램 가능 로직 제어기 내에 전자식으로 저장될 수 있고 이들 동일한 파라미터는 후속의 주조에 구현될 수 있다. 이들 설정은 특정 타겟 몰드가 테이블로부터 제거되어 새로운 몰드로 교체되면 재설정될 수도 있다.

본 발명의 실시예는 또한 타블렛 인터페이스와 같이 이들이 주조될 때 빌렛의 직접적인 관찰을 위한 주조 피트 영역 둘레에 지지될 수 있는 무선 휴대형 디바이스의 사용에 의해 또는 몰드 테이블 조작자 제어 패널로부터 유량 조정을 허용한다. 타블렛 인터페이스는 가스 유동 제어 시스템 내에 구현을 위해 PLC에 원하는 명령 및 시스템 변화를 통신하기 위한 부가의 방법을 제공할 것이다.

가스 유량 변화는 몰드 테이블 상의 복수의 몰드에 전체적으로 또는 특정 몰드에 대해 독립적으로 이루어질 수 있다는 것이 설명된 바와 같은 본 발명으로부터 당 기술 분야의 숙련자들에 의해 이해될 수 있을 것이다. 각각의 개별 몰드로의 가스 유동을 제어하는 능력에 의해, 본 발명은 각각의 몰드에 대한 설정점 가스 유량을 독립적으로 저장하거나 유지하게 하고 주조마다 주위벽 내의 조건을 변경하기 위한 자동 보상을 허용하는 추가의 구성을 제공한다.

용융 금속으로 골(trough)을 충전할 때 현존하는 시스템에서 주어진 압력, 즉 45 psi(310 kPa)를 초기에 사용하는 것이 일반적으로 바람직한데, 목적은 각각의 몰드를 통해 동일한 질량 유동을 갖는 것이다. 몰드 테이블이 하강될 때, 가스 압력은 최대 약 100 psi(689 kPa)이 되고, 부가의 압력이 무엇보다도 주조부가 유동하는 것을 용이하게 방지할 수 있는 금속의 산화물 층을 감소시키기 위해 이용된다. 주조부 플랫폼이 약 8 내지 12 in(203.2 내지 304.8 mm)로 하강된 후에, 가스 압력은 일반적으로 바람직하게는 주조 프로세스를 실행하기 위한 바람직한 압력인 그 "작업 압력"에 대해 약 60 내지 70 psi(414 내지 483 kPa)로 감소된다. 투과성 벽을 갖는 전형적인 주조 테이블에서, 따라서 충전 압력은 약 45 psi(310 kPa)이고, 시작 압력은 약 100 psi(689 kPa)이고, 작업 압력은 약 70 psi(483 kPa)이다. 그러나, 이들 종래의 시스템은 요구되는 바와 같이 질량 유동에 초점을 맞추지 않았고 질량 유동은 일반적으로 개별 또는 독립적인 측정 또는 다른 특정으로부터의 계산을 포함한다.

도 1은 전형적인 종래의 수직 주조 피트, 케이슨 및 금속 주조 장치의 정면도이고, 더 상세히 전술되었다.

도 2는 몰드 내의 적소에서 몰드 하우징(131)에 대해 접하고 있는 종래의 주위벽(130)을 도시한다. 주위벽 내의 윤활제 및 가스 전달 도관과 결합된 몰드 하우징(131)은 윤활제 및 가스가 주위벽(130)을 통해 투과되도록 제공되는 윤활제 및 가스 통로를 형성한다. 냉각제가 도입되어 냉각제 통로(133)를 통해 생성되는 금속을 응고시킨다.

도 2는 몰드 입구(134)와, 몰드 입구(134)로 용융 금속을 안내하기 위한 내화 골(135)을 추가로 도시한다. 도 2의 실시예는 생성된 응고 빌렛(137) 및 빌렛(137)을 둘러싸는 몰드 공기 캐비티(136)를 도시한다.

공기 캐비티(136)는 당 분야에서 공기 갭 또는 공기 슬립이라 칭하는 것과는 상이하다는 것을 주목해야 한다. 공기 갭 또는 공기 슬립은 주조 중에 주위벽(130)과 주위벽(130)을 통과하는 금속 사이에 발생하는 공기의 층 또는 영역이다.

도 3은 본 발명이 이용될 수 있는 다수의 몰드를 갖는 예시적인 몰드 테이블(150) 구성의 개략 평면도이다. 도 3은 몰드 테이블 골격(151), 제 1 복수의 몰드(152) 및 제 2 복수의 몰드(155)를 분할하는 중심 골(153)을 도시한다. 2개의 가스 유동 제어 포위체(154)가 몰드 테이블(150)의 2개의 단부에 위치되었지만, 하나 이상의 가스 유동 제어 포위체(154)가 이용될 수 있고, 다수의 위치 중 임의의 하나에 위치될 수도 있으며, 특정한 어느 것이 본 발명을 실시하는데 요구되는 것은 아니다.

도 4는 그 본체를 통한 윤활제의 유동 및/또는 가스를 도시하는 몰드 하우징(160) 내에 놓여진 흑연 링일 수 있는 투과성 주위벽(161)의 단면도이다. 몰드 하우징(160)을 통한 가스 입구 라인(165) 및 화살표(164)는 주위벽(161)을 통해 그리고 몰드 캐비티 내로 투과하는 가스를 지시한다. 도 4는 또한 윤활제가 라인을 통해, 투과성 주위벽(161)을 통해 몰드 캐비티 내로 유동하는 것을 도시하는 화살표(163)로 예시적인 윤활 라인(162)을 도시한다.

도 5는 몰드 테이블 골격(145), 중심 골(141), 몰드 테이블(140)의 제 1 측면 상의 복수의 몰드 입구(143) 및 몰드 테이블(140)의 제 2 측면 상의 복수의 몰드 입구(142)를 도시하는 본 발명의 실시예가 이용될 수 있는 몰드 테이블(140)의 정면 사시도이다. 골(143)은 일반적으로 내화성 재료로 구성되고, 이는 전형적으로 금속 재료인 상부(144)를 포함한다.

2개의 질량 유동 제어 포위체(146, 147)가 도 5에 또한 도시되고, 제 1 질량 유동 제어 포위체(146)는 몰드 테이블(140)의 제 1 단부에 도시되어 있고, 제 2 질량 유동 제어 포위체(147)는 몰드 테이블(140)의 제 2 측면에 도시되어 있다.

다른 도면과 조합된 도 5는 질량 유동 제어 포위체(147)의 모듈화와 이들이 어떠한 방식으로 연결 매니폴드를 통해 주어진 몰드 테이블에 접속되고 작동적으로 연결되고 이어서 비교적 용이하게 제거되어 다른 몰드 테이블에서 이용될 수 있는지를 추가로 도시한다.

도 6은 본 발명의 실시예에 사용될 수 있는 투과성 주위벽(161)의 일 예의 사시도이고, 내부면(167), 외부면(168), 가스 전달 도관(169) 및 윤활제 전달 도관(170)을 도시한다. 2개의 가스 전달 도관(1169)이 서로 작동적으로 연통하여 또는 연결하여 도시되어 있다.

도 7은 몰드의 부분인 내부면(167)과 외부면(168)을 도시하는 도 6에 도시된 투과성 주위벽(161)의 평면도이다.

도 8은 수동 제어 밸브(201)와 어떠한 방식으로 배압(204)이 투과성 주위벽 또는 링(202)으로부터 발생하는지를 도시하는 종래의 시스템의 개략도이다. 도 8은 가스 라인(205)을 통해 수동 제어 밸브(201)에 작동적으로 연결된 입력 또는 공급 가스(200) 및 가스 라인(206)을 통해 투과성 벽(202)에 작동적으로 연결된 제어 밸브를 도시한다. 투과성 벽(202)을 통과하는 가스는 몰드(203)에 진입한다. 배 압(204)은 투과성 벽(202)에 의해 제시되고 일반적으로 더 상세히 전술된 바와 같이 투과성 벽(202)의 사용에 의해 증가한다.

도 9는 몰드 테이블 상의 다수의 몰드를 위한 가스 유동 시스템 구성의 개략도이다. 도 9는 복수의 유동 스위치(228, 229, 230, 231) 및 복수의 공기 밸브(239, 240, 241, 242)를 포함하는 밸브 뱅크(220)를 도시한다. 복수의 수동 공기 밸브(239, 240, 241, 242)는 특정 몰드에 의해 제조되는 주조부 상에 관찰될 수 있는 네거티브 특징에 응답하거나 주조 프로세스의 상이한 단계에서의 가스 유동의 압력의 변화를 허용하도록 가변 압력으로 수동으로 조정될 수 있는 밸브이다. 도 9는 필요하다면 압력 부스터(221)에 작동적으로 연결되는 입구 가스 소스(223)와, 원하는 가스 유동 압력을 제공하도록 입력 가스 압력을 조절하는 공기 압력 조절기(222)를 도시한다. 이는 예를 들어 약 120 psi(827 kPa)로 설정될 수 있다. 질량 유량계(226)는 라인(225)을 통해 공기 압력 조절기에 작동적으로 연결되고 또한 유동 스위치(228, 229, 230, 231)에 작동적으로 연결된다.

도 9는 각각 통신 라인 또는 통신 채널(235, 236, 237, 238)에 의해 각각 복수의 몰드(243, 244, 245, 246) 각각에 작동적으로 연결된 복수의 유동 스위치(228, 229, 230, 231)를 도시한다. 도 9는 또한 어떠한 방식으로 공기 압력 조절기가 가스 라인(227)을 통해 복수의 유동 스위치(228, 229, 230, 231)에 작동적으로 연결될 수 있는지를 도시한다. 유동 스위치(228, 229, 230, 231)는 예를 들어 가스의 유동을 적절하게 턴온하고 턴오프하도록 제어되는 포핏 밸브와 같은 하나 이상의 온-오프 밸브일 수 있고, 반면에 비례 밸브(239, 240, 241, 242)가 몰드 테이블 상의 각각의 몰드에 가스 유동 라인 내의 동등한 배압을 향해 스트라이빙(striving)하도록 주어진 라인 또는 몰드에 부가의 배압을 추가하는데 이용될 수 있다.

도 10은 다수의 몰드에 대한 본 발명의 몇몇 실시예에 이용될 수 있는 구성의 개략도이다. 도 10은 필요하다면 압력 부스터(221)에 작동적으로 연결된 입력 가스 소스(223)와, 원하는 가스 유동 압력을 제공하기 위해 입력 가스 압력을 조절하는 공기 압력 조절기(222)를 도시한다. 이는 예를 들어 약 120 psi(827 kPa)로 설정될 수 있다. 공기 압력 조절기(222)는 그에 가스를 공급하는 질량 유동 제어기(251, 252, 253, 254)에 가스 라인(227)을 통해 작동적으로 연결된다.

PLC(256)는 라인(225)을 통해 공기 압력 조절기(222)에 작동적으로 연결되고 또한 통신 채널 또는 라인(257, 260)을 통해 질량 유동 제어기(251, 252, 253, 254)에 작동적으로 연결되고, 채널(260)은 피드백 루프이다. 본 명세서에 언급되는 라인 또는 통신 채널은 상이한 유형의 유선 커넥터, 광학 커넥터, 이더넷 기반, 또는 심지어 무선 채널 중 임의의 하나일 수 있고, 이들 모두는 본 발명의 고려 내에 있고 어떠한 것도 본 발명을 실시하는데 요구되지는 않는다. PLC 입력/출력(I/O)은 다른 구성 요소 중에서도 PLC와 질량 유동 제어기 사이의 입력/출력 인터페이스를 제공하는데 이용될 수 있다.

복수의 질량 유동 제어기 또는 질량 유동 제어 디바이스를 제어하기 위한 하나의 PLC(256)의 사용은 개별 PLC 또는 다른 디바이스가 각각의 몰드를 위한 가스 유동 시스템의 제어를 위해 이용될 필요가 없기 때문에 더 경제적인 시스템을 제공 한다. 이는 PLC(256)를 질량 유동 제어기(251, 252, 253, 254)의 각각에 작동적으로 연결하여 PLC가 관련 파라미터에 대해 제 1 질량 유동 제어기(251)를 스트라이빙하거나 체크하고, 이 체크를 완료하고, 이어서 제 2 질량 유동 제어기(252)를 스트라이빙하거나 접속할 수 있는 등을 함으로써 성취된다. PLC의 속도에 의해, 복수의 질량 유동 제어기(각각 일 모드로의 가스 유동을 제어함)의 스트라이빙 또는 제어는 몇초에 연속적으로 성취될 수 있다. 이는 각각의 몰드로의 가스의 각각의 질량 유동에 걸쳐 개별적으로 원하는 제어를 유지하면서 하드웨어 관점으로부터 더 경제적인 시스템을 제공한다.

도 10은 가스 라인(235, 236, 237, 238) 각각에 의해 복수의 몰드(243, 244, 245, 246) 각각에 각각 작동적으로 연결된 복수의 질량 유동 제어기(251, 252, 253, 254)를 추가로 도시한다.

상이한 종류 또는 유형의 질량 유동 제어기가 본 발명의 이 실시예의 고려 내에서 이용될 수 있다는 것이 당 기술 분야의 숙련자들에 의해 이해될 수 있을 것이다. 예를 들어, 가스의 질량 유동을 구체적으로 그리고 정확하게 측정하는 전용 질량 유동 제어기가 이용될 수 있다. 본 발명의 실시예에 이용될 수 있는 다른 질량 유동 제어기는 투과성 벽 또는 흑연 링으로부터의 배압과 같은 데이터에 기초하여 질량 유량을 계산하거나 도달하는 것이다. 그러나, 또한 질량 유동 기구와 같은 가스의 질량 유동을 결정하는 다른 방법이 본 발명의 범주 내에서 이용될 수도 있다.

배압에 기초하여 질량 유동을 결정하고 제어하는 질량 유동 제어기는 프로포 셔네어(Propotionair)에 의해 제조되는 부품을 포함하는 가스 유동 제어기일 수 있다.

이러한 적용예 또는 실시예에서, 질량 유동 제어기(251, 252, 253, 254)는 각각 질량 유량계, 압력의 가변 조정을 허용하는 비례 밸브, 하나 이상의 포핏 밸브(온-오프 밸브) 및 압력 또는 배압 게이지를 포함할 수 있다. 질량 유동 제어기(251, 252, 253, 254)는 전자적인 관점으로부터 이더넷 또는 다른 접속부에 의해 PLC(256)에 작동적으로 접속될 수 있다. 질량 유동 제어기(251, 252, 253, 254)는 미리 결정된 압력에서 가스 또는 공기의 소스를 제공하는 조절기(222)에 가스 유동 또는 가스 공급 관점으로부터 작동적으로 연결될 수 있다.

본 발명의 실시예의 양태 중 하나에서, 몰드 내의 투과성 벽의 각각의 배압은 그 사용 수명의 임의의 주어진 시점에서 결정될 수 있다. 또한, 특정 투과성 벽에 의해 생성된 배압은 투과성 벽의 수명에 의해 변화될 수 있고, 이는 몰드 테이블 상의 각각의 몰드로의 원하는 동일한 질량 유동을 유지하기 위해 고려되어 조정될 필요가 있다.

금속이 주조 또는 냉각을 위해 분배되기 전에, 몰드 테이블 상의 가스 유동 시스템은 예를 들어 15 ft³/hr(cfh)와 같은 미리 결정된 가스 유동으로 시동될 수 있다. 시스템의 이 실행 중에, 가스 압력 조절기로부터의 입구 가스 압력이 공지되고[바람직하게는, 약 120 psi(827 kPa)], 가스 유동 시스템 내의 배압의 1차 또는 유일한 발생기는 본 적용예에서는 투과성 벽 또는 흑연 링이다. 가스 압력 또 는 배압은 투과성 벽의 상류에서 측정될 수 있고, 차이는 가스가 투과성 벽을 통과할 때 생성된 유동 저항에 의해 발생된 압력 강하 또는 배압이다. 복수의 가스 라인의 이 유형의 시험 또는 실행은 주어진 몰드 테이블에 기초하여 복수의 몰드 전체를 통해 더 균일한 가스 유량에 도달하기 위한 필요한 정보를 더 간단하고 신뢰적으로 제공할 수 있다.

모든 몰드를 통해 동일한 유동을 유지하기 위해 배압을 측정하는 이 실시예의 일 적용예에서, 질량 유동 제어기는 또한 각각의 몰드 상의 투과성 벽 또는 흑연 링을 통해 일관적인 또는 동일한 가스 질량 유량을 성취하고 및/또는 유지하기 위해 개별 투과성 벽에 의해 제시되는 것에 추가하여 저항 또는 배압을 도입하기 위해 비례 밸브를 포함하거나 이용할 수도 있다. 예를 들어, 일 몰드 상의 투과성 벽 흑연 링에 의해 제공된 투과성 벽 배압이 다른 것보다 낮으면, 질량 유동 제어기는 압력을 추가하기 위해 라인 내의 가변 압력 밸브를 조정하여 총 배압(조합된 투과성 벽 및 비례 밸브의 조합으로부터)이 미리 결정된 양에 동일하고 테이블 상의 다른 몰드를 위한 다른 가스 라인 내의 배압에 대략적으로 동일하게 한다. 제 1 몰드 상의 흑연 링은 예를 들어 제 2 몰드 상의 흑연 링보다 낮은 배압을 제시할 수 있고 가변 밸브 또는 비례 밸브는 이어서 그 테이블 상의 제 1 및 제 2 몰드의 각각에 대해 동일하거나 대략 동일하게 가스 라인을 통한 배압을 형성하도록 차이를 구성하도록 자동으로 설정될 수 있다. 이는 전체 몰드 테이블 전체에 걸쳐 이용될 수 있고 질량 유동 제어기의 각각은 하나의 PLC에 의해 제어될 수 있다.

이전의 단락에서 설명된 바와 같은 실시예에서, 몰드 테이블 상의 몰드로의 단일 가스 라인을 위한 질량 유동 제어기는 비례 밸브, 배압 게이지 또는 계량기 및 온-오프 밸브(포핏 밸브일 수 있음)와 같은 다양한 부품을 이용할 수 있다. 이 조합은 단일의 마스터 PLC로부터 제어될 때 원격으로 제어되어 몰드 테이블 상의 몰드의 각각으로의 가스의 대략 동일한 질량 유동을 제공할 수 있는 가스 유동 시스템을 제공할 수 있다.

가스 유동을 위한 질량 유동 제어기에 대한 다른 대안은, 질량 유동 디바이스가 몰드 테이블 상의 각각의 몰드로의 질량 유량을 비교적 동일하게 하도록 이용될 수 있도록, 그를 통과하는 가스의 질량체 또는 분자를 실제로 측정하여 다른 몰드에 연결된 라인 내의 질량 유동 밸브와 조합하여 이용될 수 있는 값을 제공하는 충분히 정확한 질량 유량계일 수 있다.

도 10에 도시된 바와 같이 시스템을 구성하는 것은 예를 들어 전체 가스 유동 채널 또는 가스 라인 및 배압 작동 범위를 통한 압력 강하를 최소화한다. 본 발명의 실시예의 유리한 양태는 몰드 테이블에 "탑재형" 방식으로 시스템의 구성 요소의 대부분을 배치하는 능력이고, 일 예는 도 5 내지 도 10에 도시된 바와 같으며, PLC 제어기는 바람직하게는 몰드 테이블 상에 또는 그 부근에 배치된다.

도 11은 질량 유동 제어기가 몰드 테이블 상의 복수의 몰드를 통해 동일한 질량 유동을 설정하기 위해 측정 가능한 압력 데이터를 이용할 수 있는 본 발명의 일 실시예의 개략도이다. 질량 유동을 제어하기 위한 예시적인 프로세스는 또한 도 10을 참조하여 전술되었다. 도 11은 가스 또는 주조 가스 공급원(270), 가스 조절기(271), 질량 유동 제어기(272), 주조 링 또는 투과성 주위벽(273) 및 화살표 274로 표현된 바와 같은 몰드 캐비티의 내부를 향한 가스의 유동을 도시한다. P1은 전형적으로 120 psi(827 kPa)보다 높아 P2가 약 120 psi(827 kPa)로 조절될 수 있게 하는 것이 전형적으로 바람직한 가스 공급 압력이고, P2는 대략 120 psi(827 kPa)로 일반적으로 유지되는 조절된 또는 제어된 가스 압력이고, P3은 배압이라 칭할 수 있는 투과성 주위벽을 통해 주어진 가스 유량 또는 질량 유량을 압박하도록 요구되는 압력이고, P4는 몰드 캐비티에 진입하여 주조 중에 응고하는 용융 금속과 상호 작용할 때 가스의 출구 압력이다. P3은 투과성 주위벽으로부터 상류측에서 취해진다.

주조 링을 가로지르는 차압은 P3-P4이다. 다시의 법칙을 위한 식은 투과성 주위벽을 통한 유동으로의 식견을 제공하는데: q=[kA(P3-P4)]/uL, 여기서 q는 유량이고, k는 다공성 매체의 투과도이고, A는 다공성 매체의 면적이고, u는 액체(이 경우 가스)의 점도이고, L은 다공성 매체를 통한 길이 또는 두께이고, P3은 주위벽으로의 입구 또는 유입구에서의 압력이고, P4는 본 예에서의 투과성 벽 또는 주조 링을 통해 진행된 후의 가스의 출구압이다.

투과성 벽이 점진적으로 플러깅되기 시작하고 광택이 발생하기 시작하고 다수의 상이한 사건 중 임의의 하나가 주위벽의 투과도를 감소시키기 시작할 때 시간 경과에 따라 일반적으로 증가할 수 있는 배압 또는 P3의 데이터를 수집하는 것이 바람직하다. 현재 기술 상태 하에서, 투과성 벽 또는 몰드 링이 갖는 문제점의 제 1 징후는 열악한 품질 주조부가 발생하거나 품질 문제가 발생하는 것이고, 이는 스케쥴링되지 않은 유지 보수 및 생성된 주조부의 폐기를 요구한다. 본 발명의 실시 예는 배압(P3)과 같은 데이터의 수집 및 분석을 허용하는데, 이는 결함이 있는 주조부가 생성되어 폐기될 필요가 있기 전에, 이들의 배압의 증가에 기인하여 특정 몰드가 고장나게 될 필요가 있을 때 이 제어 시스템의 조작자가 사전 행동을 계획할 수 있게 한다.

도 12는 본 발명의 실시예에 이용될 수 있는 타블렛 컴퓨터 인터페이스(300)의 도면이다. 예시 목적을 위해 도시된 것과 같은 타블렛 컴퓨터 인터페이스(300)는 당 분야에 공지되어 있고 즉시 다수의 소스로부터 입수 가능하므로, 상세히 설명되지는 않을 것이다. 도 12는 모니터, 리뷰 또는 변경을 위해 사용자(301)가 몰드를 식별하는 것을 도시하고, 몰드의 열 및 행은 문자 숫자식으로 표현되거나 참조된다. 도 12는 예를 들어 몰드를 표현하는 몰드 J2 내지 J6를 갖는 열(J)을 도시하고, 터치 스크린은 특정 몰드가 선택될 수 있게 한다. 도 12는 스크린(302) 상에 열 J 키 스폿 또는 터치 스폿(302), 열 H 터치 스폿(303) 및 행 G 터치 스폿(304)을 도시한다. 테이블 컴퓨터 인터페이스(300)의 디스플레이는 몰드 테이블 조작자가 요구할 때마다 특정화될 수 있다. 타블렛은 예를 들어 몰드로의 가스 유동 또는 몰드의 작동의 적절한 변화를 수행하도록 PLC에 명령을 제공함으로써 작동을 간섭하기 위해 다양한 방식으로 사용될 수 있다.

본 발명의 몇몇 실시예에서, 타블렛은 주조 가스 유량의 이동 조정을 위해 이용될 수 있다. 몰드 테이블 내로의 본 발명의 통합의 일 양태에서, 자립형 질량 유동 제어 자동화 제어 시스템이 제공될 수 있고, 이는 제어 프로그램을 갖는 그 고유의 개별 PLC를 포함할 수 있고 또한 SCADA 부품을 포함할 수 있다. 본 발명의 다른 실시예는 부가적으로 가스 유동 제어 시스템과 다른 주요 주조 시스템 사이의 파라미터 상호 교환을 위해 현존하는 주조 시스템 제어부에 작동적으로 연결될 수 있다. 이와 같은 실시예는 또한 전원, 무선 라우터 및 타블렛 PC 도킹 스테이션을 갖는 개별 PLC 포위체를 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 양태에서, 본 발명의 실시예 또는 적용예는 질량 유동 제어 특징을 포함하기 위해 몰드 설비에서 현존하는 PLC 및 주조 제어 시스템을 이용하고 현존하는 주조 프로그램을 수정할 수 있다. 질량 유동 제어를 위한 새로운 뷰 스크린이 일 예로서 무선 테이블 인터페이스(SCADA를 포함할 수 있음)를 이용하여 추가될 수 있다. 몰드 제어 및 주조 프로세스에 이미 이용된 조작자 제어 스크린은 질량 유동 제어 패널 또는 뷰를 포함하도록 수정될 수 있다. 이용되는 경우에, 무선 라우터 및 타블렛 도킹 스테이션 옵션이 현존하는 주조 제어 패널 내에 일체화될 수 있고, 이는 원한다면 더 작은 질량 유동 제어 포위체를 허용할 것이다.

본 발명의 실시예는 이제 정밀한 주조 가스 질량 유량으로 몰드가 조정될 수 있게 하고, 질량 유동은 무엇이 발생하건간에 시스템 내의 압력을 변경하는 효과에 의해 영향을 받지 않은 유동의 진정한 정량적인 값이다. 판독치가 주조 링의 조건 또는 투과도에 의해 영향을 받지 않기 때문에 본 발명의 실시예가 어떠한 방식으로 또한 모든 몰드로의 가스 유동의 향상된 균일성을 제공하는지가 당 기술 분야의 숙련자들에 의해 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 실시예는 또한 부가의 특징, 즉 명령 신호를 송신하고 데이터 피드백을 수신하기 위해 각각의 개별 유동 제어 모듈과 순차적으로 스트라이빙하거나 통신하는 능력을 갖는다. 이는 각각의 몰드를 위한 개별 PLC형 제어부를 갖는 대신에, 마스터 제어기 또는 PLC가 모듈들의 각각의 하나에 신호를 연속적으로 또는 간헐적으로 송신하고, 데이터를 수신하고, 이어서 다음의 모듈로 이동하는 것을 의미한다. 이는 단지 하나의 PLC만을 사용하여 질량 유동 제어기의 개별적인 제어를 허용한다. PLC는 매 1/4초 내지 2초 동안 각각의 질량 유동 제어기와 개별적으로 접촉하여 예를 들어 연속적으로 갱신 및 조정을 수행할 수 있다. 이는 PLC 입력/출력(I/O) 요구를 상당히 감소시키며, 이는 소정의 공간 및 비용 절약을 제공한다.

본 발명의 실시예는 또한 충격 루틴, 가스 유량 오프셋, 몰드 가스 유량 확인 루틴 및/또는 자동 발생 프로그램 구성 코드와 같은 프로그래밍 코드를 통해 성취되는 더 특정한 프로세스 루틴을 제공한다.

도 13은 질량 유동 제어 포위체가 그에 대해 장착된 몰드 테이블 상의 유체 취급 포위체의 예의 평면도이다. 도 13은 몰드 테이블(145), 매니폴드 또는 인터페이스(322)를 통해 몰드 테이블(145)에 상호 연결되거나 작동적으로 연결된 질량 유동 제어 포위체(147)를 도시한다. 가스 유동 라인(321, 323)은 인터페이스(322)를 통해 질량 유동 제어 포위체(147)에 배치 및 연결을 위해 매니폴드(320)에 부착된다. 하나의 이러한 포위체가 도 5에 부품(138)에 의해 도시된 바와 같이 위치될 수 있다. 도 13은 본 발명의 실시예에서 도 13에 도시된 바와 같이 주어진 테이블에 대해 요구되는 튜브 연결부의 양을 최소화하기 위해 어떠한 방식으로 개별 유동 제어 모듈 또는 포위체가 "매니폴드" 또는 "그룹" 장착되는지를 도시하는 것을 보조한다. 튜브는 다른 단부에서 몰드에 연결된다. 각각의 몰드 테이블에서의 이 구성은 시스템 누설의 가능성을 감소시키고 완전한 조립체의 전체 크기를 감소시키는 역할을 할 수 있다.

도 14는 결함이 있는 빌렛을 예측하여 회피하기 위해 이력 데이터 파라미터를 사용하기 위한 본 발명의 실시예에 의해 고려되는 프로세스를 일반적으로 도시하는 흐름도이다. 단계 350에서, 도시된 실시예에서 배압, 공급 압력 및 주조 길이/시간인 특정 파라미터에 관한 이력 데이터가 수집된다. 이 데이터는 일반적으로 어느 지점에서 수용 불가능한 주조부가 생성되는지를 설정하도록 상호 관련될 수 있다. 이 데이터로부터, 단계 351은 결함이 있는 주조부가 생성되어 거절되어 폐기되어야 하는 시점이 도달하기 전에 신호 또는 경보가 제공되도록 결합이 있는 주조부를 미리 비우기 위한 설정점의 설정을 포함한다.

도 14의 단계 352에서, 질량 유동 또는 가스 유동 제어 시스템은 원하는 파라미터에 관한 실시간 데이터를 수집하는데, 이는 본 실시예에서는 전술된 바와 같이 배압, 공급 압력 및 주조 길이/시간일 수 있다. 이로부터 단계 353은 이력 기반 설정점에 대한 실시간 데이터의 비교를 포함하고, 단계 354는 수리로부터 설정점 기준에 만나는 몰드의 제거를 초래함으로써 프로세스를 완료한다. 이는 상당히 경제적인 절약을 초래할 수 있는 것으로 고려된다. 이 일반적인 유동은 또한 도 15 내지 도 20에 도시되고 이하에 설명되는 예와 같은 시스템 내에서 연속적으로 윤곽화하고 조정을 수행하는데 사용될 수 있다.

도 15는 주조 길이/시간에 대해 플롯팅된 주위벽으로부터 상류의 가스 배압의 보정을 도시하는 그래프이다. 도 15는 가스 유량(PV), 가스 "배압"(PV), 가스 공급 압력(PV) 및 유량 설정점(SP)을 도시한다.

따라서, 이러한 데이터 및 프로세스 관리를 위한 기록 가능한 데이터 출력은 주조 가스 공급 압력 설정점 값(SP), 주조 가스 공급 압력 현재 값(PV), 테이블 가스 유량 설정점 값(SP), 개별 몰드 가스 유량 설정점 값(오프셋을 갖는)("SP"), 개별 몰드 가스 유량 현재 값(PV), 및 개별 몰드 가스 "배압" 현재 값(PV)을 포함할 수 있다. 요구될 수 있는 경보는 주조 가스 공급 압력(고 및 저) 및/또는 약 5% 편차 또는 공차를 가질 수 있는 개별 몰드 유량 고 및 저 값을 포함할 수 있다.

질량 유동 제어 시스템으로 생성된 데이터는 프로세스 향상 및 몰드 유지 보수 목적으로 사용될 수 있는데, 이력 데이터의 분석은 폐기의 발생 전에 몰드를 변경시킬 때를 결정하고, 충분한 가스의 질량 유동이 없는 주조시에 주조 링 또는 주위벽에 대한 효과를 나타내고, 주조 프로세스의 주조 오일 공급 속도 및 다른 일반적인 고장의 수리를 최적화하는데 사용될 수 있다.

일반적으로, 주조 처방 가스 파라미터는 시간당 표준 입방 피트(Standard Cubic Feet per Hour)("scfh")의 가스 유량에 기초할 수 있고, 이는 몰드 크기 및 합금, 아이들 유동(일 예는 6 scfh일 수 있음), 시작 유동(일 예는 30 scfh일 수 있음), 작업 유동(일 예는 10 scfh일 수 있음) 및 주조 길이에 기초하는 표준 가스 유량 기울기 프로파일에 의존할 수 있다.

도 15는 가스 유량 프로파일(410)이 어떠한 방식으로 이 전형적인 이력 데이터 레이아웃에서 유량 설정점(403)을 일반적으로 따르는지를 도시한다.

도 15 내지 도 20에서, 표준 가스 유량 기울기 프로파일(403) 또는 유량 설 정점(SP)은 도시된 바와 같고, 주조 길이/시간에 기초하며, 공급 압력(PV)(401)이 도시되고, 예측된 배압(402)(도 11로부터 P3과 같은)이 도시된다. 도 15는 도 16 내지 도 20의 기초를 제공하고 이력 데이터 경향을 위한 전형적인 그래프 레이아웃을 도시하지만, 특정한 그래프 또는 구성이 본 발명을 실시하는데 요구되는 것은 아니다.

도 16은 유량 프로파일이 그 내부에 개재되어 있는 도 15에 도시된 바와 같은 전형적인 그래프 레이아웃을 도시한다. 도 15와 공통적인 부품은 도 15와 관련되어 설명되고 여기에서 반복되지 않을 것이다. 도 16은 가스 유량 현재 값이 유량 오프셋 설정점보다 5% 낮은 값보다 클 때 가스 배압 현재 값이 공급 압력 현재 값 부근에 있고, 몰드가 가스 슬립을 성취할 수 없고 몰드 테이블로부터 제거되어야 하는 것을 도시한다.

도 16에서, 가스 유량 프로파일(411)은 일반적으로 화살표 413에 의해 지시된 바와 같이 도시된 바와 같은 곡선의 상부 근처에서 5% 초과만큼 변하는 경우를 제외하고는 가스 유량 설정점 프로파일(403)을 따른다.

도 17은 가스 고갈 슬립 조건이 그 내부에 개재되어 있는 도 15에 도시된 바와 같은 전형적인 그래프 레이아웃을 도시한다. 도 15와 공통적인 부품은 도 15와 관련되어 설명되고 여기에서 반복되지 않을 것이다.

도 17에서, 가스 유량 프로파일(412)은 일반적으로 가스 유량 설정점 프로파일(403)을 따르지만, 배압 프로파일(402)은 화살표 414에 의해 그래프에 도시된 바와 같이 바람직하지 않게 공급 압력보다 낮다. 가스 배압의 스파이크(spike) 또는 증가는 몰드 캐비티 내의 가스 슬립의 저하 및 주위벽 주조 링의 잠재적인 광택을 지시할 수 있다.

도 18은 너무 낮은 주조 오일 공급 속도가 그 내부에 개재되어 있는 도 15에 도시된 바와 같은 전형적인 그래프 레이아웃을 도시한다. 도 15와 공통적인 부품은 도 15와 관련되어 설명되고 여기에서 반복되지 않을 것이다.

도 18에서, 가스 유량 프로파일(417)은 일반적으로 가스 유량 설정점 프로파일(403)을 따르지만, 작업/안정 상태 주조 조건의 기간에 걸친 가스 배압(402)의 약간의 감소는 화살표 418에 의해 도시된다. 이는 주위벽 주조 링이 주조 중에 오일이 고갈되고 흑연의 투과도가 증가하는 것을 지시할 수 있다. 이 상황에서, 안정한 배압 경향 라인을 성취하기 위해 오일 공급 속도를 증가시키는 것이 고려되어야 한다.

도 19는 너무 높은 주조 오일 공급 속도가 그 내부에 개재되어 있는 도 15에 도시된 바와 같은 전형적인 그래프 레이아웃을 도시한다. 도 15와 공통적인 부품은 도 15와 관련되어 설명되고 여기에서 반복되지 않을 것이다.

도 19에서, 가스 유량 프로파일(420)은 일반적으로 가스 유량 설정점 프로파일(403)을 따르지만, 작업/안정 상태 주조 조건의 기간에 걸친 가스 배압(402)의 약간의 증가가 화살표 421에 의해 도시된다. 이는 주조 링의 오일 포화도 레벨이 주조 중에 증가하고 있고 흑연의 투과도가 감소하고 있는 것을 지시하는 경향이 있을 수도 있다. 오일 공급 속도는 안정한 배압 프로파일 또는 경향 라인을 성취하기 위해 감소되어야 한다.

도 20은 과잉의 주조 오일 몰드 충전이 그 내부에 개재되어 있는 도 15에 도시된 바와 같은 전형적인 그래프 레이아웃을 도시한다. 도 15와 공통적인 부품은 도 15와 관련되어 설명되고 여기에서 반복되지 않을 것이다.

도 20에서, 가스 유량 프로파일(422)은 화살표 423으로 도시된 바와 같이 시작 유량 설정점(경보-낮은 유동)을 성취할 수 없고, 가스 배압이 과잉이 될 수 있다. 가스 유량은 과잉의 오일이 주조 링으로부터 압박될 때 시작 단계 중에 증가하기 시작할 수 있다. 가스 배압은 과잉의 오일이 주위벽 주조 링을 통해 압박될 때 작업/안정 상태 주조 조건 중에 감소되어야 한다.

도 16 내지 도 20과 관련하여 제공된 예는 본 발명에 따른 주조프로세스에 걸쳐 이루어질 수 있는 데이터 및 추가의 제어로 이루어질 수 있는 사용을 위해 예시적인 것이다.

주조시에, 가스 유량 설정점은 "오프셋"일 수 있다. 특정 몰드 위치가 빌렛 표면을 최적화하기 위해 주조 가스 유량의 증가 또는 감소를 요구하면, 편차 또는 "오프셋"은 전자식으로 저장되어 설정점 편차가 소거되어 재설정될 때까지 각각의 후속의 주조에 적용될 수 있다. 오프셋의 소거는 전형적으로 몰드가 수리 또는 교체를 위해 몰드 테이블로부터 제거되고 새로운 몰드가 제 위치에 설치될 때 발생할 수 있다.

본 발명은 또한 몰드 출구를 둘러싸는 가스에 의한 주조 조건으로 몰드를 적합시키기 위해 주조 가스 공급 유량을 일시적으로 증가시키도록 하는 능력을 주조 작업자에 제공하는 주조 가스 유량 "부스트" 루틴을 제공할 수 있다. 이는 주조의 시작시에 몰드가 이 조건에 진입하는 것을 실패하거나 몰드가 주조 중에 일부 지점에서 그로부터 낙하하면 수행될 수 있고, 가스 유동의 일시적인 막힘 또는 폐색의 결과로서 이루어질 수도 있다.

당 기술 분야의 숙련자들에 의해 이해될 수 있는 바와 같이, 본 발명의 무수히 많은 실시예 및 사용될 수 있는 다양한 요소 및 구성 요소가 존재하고, 이들 모두는 본 발명의 범주 내에 있다.

본 발명의 일 실시예는 예를 들어 몰드 테이블 골격, 몰드 캐비티 입구 및 몰드 캐비티 출구를 갖는 몰드 캐비티를 각각 구비하는 복수의 몰드를 포함하는 몰드 테이블로서, 각각의 몰드 캐비티 출구는 주조 중에 가스가 통과하는 투과성 주위벽을 포함하는 몰드 테이블과, 복수의 몰드 캐비티 중 하나에 각각 대응하고 그가 대응하는 복수의 몰드 캐비티 중 하나의 투과성 주위벽에 가스를 제공하도록 각각 구성된 복수의 가스 공급 라인과, 복수의 가스 공급 라인에 작동적으로 연결된 복수의 가스 질량 유동 제어기로서, 각각의 가스 질량 유동 제어기는 그가 대응하는 복수의 몰드 캐비티 중 하나의 투과성 주위벽에 대략 일정한 가스의 질량 유동을 제공하도록 구성된 복수의 가스 질량 유동 제어기를 포함하고, 복수의 가스 질량 유동 제어기는 복수의 투과성 주위벽의 각각을 통한 가스의 유동을 대략 동일하게 유지하는 용융 금속 주조 시스템이다. 추가의 또한 더 특정의 실시예에서, 시스템은 추가로 투과성 주위벽이 흑연 링이고 및/또는 가스는 공기일 수 있다.

상기의 추가의 실시예에서, 복수의 가스 질량 유동 제어기의 각각은, 투과성 주위벽의 상류에 위치된 압력 게이지와, 그가 대응하는 복수의 가스 공급 라인 중 하나에 작동적으로 연결된 가변 압력 밸브로서, 가변 압력 밸브는 가스 공급 라인을 통한 미리 결정된 가스 질량 유량을 성취하도록 가스 공급 라인 내의 추가의 저항 압력을 도입하도록 구성되는 가변 압력 밸브를 포함하는 것일 수 있다. 또 다른 실시예는 복수의 가스 질량 유동 제어기에 작동적으로 연결되어 압력 게이지로부터의 압력 판독치에 기초하여 가변 압력 밸브를 조작하도록 구성된 프로그램 가능 로직 제어기를 추가로 포함하는 것일 수 있다. 이 실시예는 추가의 프로그램 가능 로직 제어기는 복수의 가스 질량 유동 제어기의 각각을 순차적으로 그리고 개별적으로 모니터링하고 제어하도록 구성되는 것일 수 있다. 프로그램 가능 로직 제어기는 몰드 테이블로부터 이격되어 위치되고, 통신 라인을 통해 복수의 가스 질량 유동 제어기에 작동적으로 연결될 수도 있다.

방법 실시예인 다른 실시예에서, 본 발명은 용융 금속 주조 시스템에서 몰드 테이블 상의 복수의 몰드 캐비티 각각으로의 대략 동일한 가스 질량 유동을 성취하기 위한 방법을 제공할 수 있고, 이 방법은 몰드 테이블 골격과, 몰드 입구 및 몰드 출구, 및 주조 중에 가스가 통과하도록 구성된 투과성 주위벽을 포함하는 몰드 캐비티를 갖는 제 1 몰드와, 몰드 입구 및 몰드 출구, 및 주조 중에 가스가 통과하도록 구성된 투과성 주위벽을 포함하는 몰드 캐비티를 갖는 제 2 몰드를 포함하는 몰드 테이블을 제공하는 단계와, 제 1 몰드의 투과성 주위벽으로 가스 유동을 제공하도록 배치되고 제 1 가스 질량 유동 제어기가 그에 작동적으로 연결된 제 1 가스 공급 라인과, 제 2 몰드의 투과성 주위벽으로의 가스 유동을 제공하도록 배치되고 제 2 가스 질량 유동 제어기가 그에 작동적으로 연결된 제 2 가스 공급 라인과, 제 1 몰드의 투과성 주위로의 가스의 질량 유동을 제 2 몰드의 투과성 주위벽으로의 가스의 질량 유동과 대략적으로 동일하게 설정하도록 제 2 가스 질량 유동 제어기와 제 1 가스 질량 유동 제어기를 조화시키는 단계를 포함한다.

또 다른 방법 실시예에서, 본 발명은 용융 금속 주조 시스템에서 몰드 입구 및 몰드 출구와 주조 중에 가스가 통과할 수 있게 하도록 구성된 투과성 주위벽을 포함하는 몰드 캐비티를 갖는 몰드로의 가스의 질량 유동을 유지하기 위한 방법을 제공할 수 있고, 이 방법은 몰드의 투과성 주위벽으로의 가스 유동을 제공하도록 배치된 가스 공급 라인을 제공하는 단계와, 가스 공급 라인에 작동적으로 연결된 가스 질량 유동 제어기로서, 가스 질량 유동 제어기는 투과성 주위벽의 상류의 압력 게이지 및 가변 압력 밸브를 포함하고, 가변 압력 밸브는 몰드의 투과성 주위벽을 통한 가스의 대략 일정한 질량 유동을 유지하기 위해 투과성 주위벽으로부터 압력을 가변적으로 보충하도록 구성되는 가스 질량 유동 제어기를 포함한다.

법규에 따라, 본 발명이 구조적 및 방법적 특징에 대해 다소 특정한 언어로 설명되었다. 그러나, 본 발명은 본 명세서에 개시된 수단이 본 발명이 실시되는 바람직한 형태를 포함하기 때문에 도시되고 설명된 특정 특징에 한정되는 것은 아니라는 것이 이해되어야 한다. 따라서, 본 발명은 등가의 원리에 따라 적절하게 해석되는 첨부된 청구범위의 적절한 범주 내의 그 형태 또는 변형의 임의의 하나로 청구된다.

Claims (9)

1. 용융 금속 주조 시스템으로서,

   몰드 테이블 골격, 몰드 캐비티 입구 및 몰드 캐비티 출구를 갖는 몰드 캐비티를 각각 구비하는 복수의 몰드를 포함하는 몰드 테이블로서, 상기 각각의 몰드 캐비티 출구는 주조 중에 가스가 통과하는 투과성 주위벽을 포함하는 몰드 테이블과;

   복수의 몰드 캐비티 중 하나에 각각 대응하고 그가 대응하는 복수의 몰드 캐비티 중 하나의 투과성 주위벽에 가스를 제공하도록 각각 구성된 복수의 가스 공급 라인과;

   상기 복수의 가스 공급 라인에 작동적으로 연결된 복수의 가스 질량 유동 제어기로서, 각각의 가스 질량 유동 제어기는 그가 대응하는 복수의 몰드 캐비티 중 하나의 투과성 주위벽에 대략 일정한 가스의 질량 유동을 제공하도록 구성된 복수의 가스 질량 유동 제어기를 포함하고,

   상기 복수의 가스 질량 유동 제어기는 복수의 투과성 주위벽의 각각을 통한 가스의 유동을 대략 동일하게 유지하는 용융 금속 주조 시스템.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 투과성 주위벽은 흑연 링인 용융 금속 주조 시스템.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 가스는 공기인 용융 금속 주조 시스템.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 복수의 가스 질량 유동 제어기의 각각은,

   상기 투과성 주위벽의 상류에 위치된 압력 게이지와;

   그가 대응하는 복수의 가스 공급 라인 중 하나에 작동적으로 연결된 가변 압력 밸브로서, 상기 가변 압력 밸브는 가스 공급 라인을 통한 미리 결정된 가스 질량 유량을 성취하도록 가스 공급 라인 내의 부가의 저항 압력을 도입하도록 구성되는 가변 압력 밸브를 포함하는 용융 금속 주조 시스템.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 복수의 가스 질량 유동 제어기에 작동적으로 연결되어 상기 압력 게이지로부터의 압력 판독치에 기초하여 가변 압력 밸브를 조작하도록 구성된 프로그램 가능 로직 제어기를 추가로 포함하는 용융 금속 주조 시스템.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 프로그램 가능 로직 제어기는 복수의 가스 질량 유동 제어기의 각각을 순차적으로 그리고 개별적으로 모니터링하고 제어하도록 구성되는 용융 금속 주조 시스템.
7. 제 5 항에 있어서, 상기 프로그램 가능 로직 제어기는 상기 몰드 테이블로부터 이격되어 위치되고, 통신 라인을 통해 복수의 가스 질량 유동 제어기에 작동적으로 연결되는 용융 금속 주조 시스템.
8. 용융 금속 주조 시스템에서 몰드 테이블 상의 복수의 몰드 캐비티의 각각으로의 대략 동일한 가스 질량 유동을 성취하기 위한 방법으로서,

   몰드 테이블 골격과; 몰드 입구 및 몰드 출구, 및 주조 중에 가스가 통과하도록 구성된 투과성 주위벽을 포함하는 몰드 캐비티를 갖는 제 1 몰드와; 몰드 입구 및 몰드 출구, 및 주조 중에 가스가 통과하도록 구성된 투과성 주위벽을 포함하는 몰드 캐비티를 갖는 제 2 몰드를 포함하는 몰드 테이블을 제공하는 단계와,

   상기 제 1 몰드의 투과성 주위벽으로 가스 유동을 제공하도록 배치되고 제 1 가스 질량 유동 제어기가 그에 작동적으로 연결된 제 1 가스 공급 라인과;

   상기 제 2 몰드의 투과성 주위벽으로의 가스 유동을 제공하도록 배치되고 제 2 가스 질량 유동 제어기가 그에 작동적으로 연결된 제 2 가스 공급 라인과;

   제 1 몰드의 투과성 주위로의 가스의 질량 유동을 제 2 몰드의 투과성 주위벽으로의 가스의 질량 유동과 대략적으로 동일하게 설정하도록 제 2 가스 질량 유동 제어기와 제 1 가스 질량 유동 제어기를 조화시키는 단계를 포함하는 방법.
9. 용융 금속 주조 시스템에서 몰드 입구 및 몰드 출구와 주조 중에 가스가 통과할 수 있게 하도록 구성된 투과성 주위벽을 포함하는 몰드 캐비티를 갖는 몰드로의 가스의 질량 유동을 유지하기 위한 방법으로서,

   상기 몰드의 투과성 주위벽으로의 가스 유동을 제공하도록 배치된 가스 공급 라인을 제공하는 단계와;

   상기 가스 공급 라인에 작동적으로 연결된 가스 질량 유동 제어기로서, 상기 가스 질량 유동 제어기는 투과성 주위벽의 상류의 압력 게이지 및 가변 압력 밸브를 포함하고, 상기 가변 압력 밸브는 몰드의 투과성 주위벽을 통한 가스의 대략 일정한 질량 유동을 유지하기 위해 투과성 주위벽으로부터 압력을 가변적으로 보충하도록 구성되는 가스 질량 유동 제어기를 포함하는 방법.

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