KR20170005469A - 비접촉 용융된 금속 흐름 제어 - Google Patents

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KR20170005469A
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사무엘 알. 웨그스태프
웨인 제이. 펜턴
로버트 비. 웨그스태프
밀란 펠버바움
토드 에프. 비스코프
티나 제이. 코스미키
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노벨리스 인크.
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Abstract

캐스팅(예를 들어, 주괴, 빌릿 또는 슬래브의 캐스팅) 동안 금속 흐름 조건을 제어하기 위해 자기장(예를 들어, 변하는 자기장)을 사용하기 위한 시스템 및 방법이 개시되어 있다. 자기장은 회전 영구 자석 또는 전기자석을 사용하여 도입될 수 있다. 자기장은 원하는 방향으로, 예컨대 용탕 섬프의 표면 주위를 회전하는 패턴으로 용융된 금속의 이동을 유도하도록 사용될 수 있다. 자기장은 용탕 섬프 및 생성된 주괴에서 균일성을 증가시키기 위해 용탕 섬프에서 금속 흐름 조건을 유도하도록 사용될 수 있다.

Description

비접촉 용융된 금속 흐름 제어{NON-CONTACTING MOLTEN METAL FLOW CONTROL}
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 미국 가출원 제62/001,124호(발명의 명칭: "MAGNETIC BASED STIRRING OF MOLTEN ALUMINUM", 출원일: 2014년 5월 21일) 및 미국 가출원 제62/060,672호(발명의 명칭: "MAGNET-BASED OXIDE CONTROL", 출원일: 2014년 10월 7일)(이들 기초 출원은 둘 다 본 명세서에 그 전문이 참고로 포함됨)의 이익을 주장한다.
기술 분야
본 개시내용은 금속 캐스팅, 일반적으로 그리고 더 구체적으로 알루미늄 캐스팅 동안 그레인 형성을 개선하는 것에 관한 것이다.
금속 캐스팅 공정에서, 용융된 금속은 금형 동공으로 통과한다. 몇몇 유형의 캐스팅의 경우, 가바닥(false bottom) 또는 이동하는 바닥을 가지는 금형 동공이 사용된다. 용융된 금속이 일반적으로 상부로부터 금형 동공에 진입하면서, 가바닥은 용융된 금속의 흐름의 속도와 관련된 속도로 하강한다. 측면 근처에 고화된 용융된 금속은 용탕 섬프(molten sump)에서 액체 및 부분적으로 액체 금속을 보유하도록 사용될 수 있다. 금속은 99.9%의 고체(예를 들어, 완전 고체), 100%의 액체, 및 사이 어디이든 일 수 있다. 용탕 섬프는 용융된 금속이 냉각되면서 고체 구역의 두께의 증가로 인해 V-형상, U-형상 또는 W-형상을 띨 수 있다. 고체와 액체 금속 사이의 계면은 때때로 고화 계면이라 칭해진다.
용탕 섬프에서의 용융된 금속이 대략 0%의 고체 내지 대략 5%의 고체가 되면서, 핵형성이 발생할 수 있고 작은 금속 결정이 형성될 수 있다. 이 작은 (예를 들어, 나노미터 크기의) 결정은 핵으로서 형성되기 시작하고, 용융된 금속이 냉각되면서 핵은 계속해서 우선적 방향으로 성장하여 수지상(dendrite)을 형성한다. 용융된 금속이 수지상 일관성 지점(예를 들어, 음료 캔(beverage can) 단부용으로 사용되는 5182 알루미늄에서 632℃)으로 냉각하면서, 수지상은 함께 점착하기 시작한다. 용융된 금속의 고체의 백분율 및 온도에 따라, 결정은 알루미늄의 소정의 합금에서 상이한 입자(예를 들어, 금속간물질 또는 수소 버블), 예컨대 FeAl6, Mg2Si, FeAl3, Al8Mg5의 입자 및 전체 H2를 포함하거나 포획할 수 있다.
추가적으로, 용탕 섬프의 엣지 근처의 결정이 냉각 동안 수축할 때, 아직 고화하지 않은 액체 조성물 또는 입자는 결정으로부터(예를 들어, 결정의 수지상 사이로부터) 거부되거나 밀려나올 수 있고, 용탕 섬프에 축적되어서, 주괴(ingot) 내의 입자 또는 덜 가용성인 합금 원소의 불균형을 발생시킬 수 있다. 이들 입자는 고화 계면과 독립적으로 이동하고 다양한 밀도 및 부력(buoyant) 반응을 가질 수 있어서, 고화하는 주괴 내에 차별적 침전(preferential setting)을 초래한다. 추가적으로, 섬프 내에 정체 구역이 존재할 수 있다.
그레인의 길이 규모에 대한 합금 원소의 불균일한 분포는 미소편석(microsegregation)으로 공지되어 있다. 반대로, 거대편석은 그레인보다 큰 길이 규모(또는 다수의 그레인), 예컨대, 미터의 길이 규모까지에 걸친 화학적 불균일이다.
거대편석은 소정의 용도, 예컨대 비행기 프레임에 대해 특히 원치 않을 수 있는 불량한 재료 특성을 발생시킬 수 있다. 미소편석과 달리, 거대편석은 통상적인 균질화 실행을 통해(즉, 열간 압연 전에) 교정될 수 없다. 몇몇 거대편석 금속간물질(예를 들어, FeAl6, FeAlSi)이 압연 동안 파괴될 수 있지만, 몇몇 금속간물질은 압연 동안 파괴에 저항하는 형상을 띨 수 있다(예를 들어, FeAl3).
금속 섬프로의 새로운 뜨거운 액체 금속의 첨가가 일부의 혼합을 생성시키지만, 추가적인 혼합이 바람직할 수 있다. 대중적 영역에서의 일부의 현재의 혼합 접근법은 산화물 생성을 증가시키므로 잘 작동하지 않는다.
추가로, 알루미늄의 성공적인 혼합은 다른 금속에 존재하지 않는 도전을 포함한다. 알루미늄의 접촉 혼합은 구조를 약하게 하는 산화물의 형성 및 원치않는 캐스트 생성물을 발생시키는 내포물(inclusion)을 발생시킬 수 있다. 알루미늄의 비접촉 혼합은 알루미늄의 열, 자기 및 전기 전도도 특성으로 인해 어려울 수 있다.
일부의 혼합 접근법을 통한 산화물 형성 이외에, 용융된 금속이 금형 동공으로 흘러내리면서 금속 산화물이 형성되고 수집될 수 있다. 금속 산화물, 수소 및/또는 다른 내포물은 금형 동공 내의 용융된 금속의 상부에서 프로스(froth) 또는 산화물 슬래그로서 수집될 수 있다. 예를 들어, 알루미늄 캐스팅 동안, 금속 산화물의 몇몇 예는 알루미늄 옥사이드, 알루미늄 망간 옥사이드 및 알루미늄 마그네슘 옥사이드를 포함한다.
직접 냉간 캐스팅(chill casting)에서, 금형 동공의 가바닥이 하강하면서 용융된 금속이 주괴로 고화함에 따라 용융된 금속을 냉각시키도록 물 또는 다른 냉매가 사용된다. 금속 산화물은 열, 및 순수한 금속을 확산시키지 않는다. (예를 들어, 용융된 금속의 상면으로부터의 금속 산화물이 상면과 측면 사이의 메니스커스에 대해 마이그레이션하는, "롤오버(rollover)"를 통해) 형성되는 주괴의 측면에 도달하는 금속 산화물은 냉매와 접촉하고 이 표면에서 열 전달 장벽을 생성할 수 있다. 결국, 금속 산화물을 가지는 영역은 금속의 나머지와 상이한 속도로 수축하고, 이것은 스트레스 포인트를 발생시키고 따라서 생성된 주괴 또는 다른 캐스트 금속에서 파열 또는 실패를 발생시킬 수 있다. 조기의 산화물 패치의 임의의 가공결함(artifact)을 제거하기 위해 적절히 벗겨지지 않는 경우, 캐스트 금속 단편에서의 작은 결함조차도 캐스트 금속이 압연될 때, 훨씬 더 큰 결함을 발생시킬 수 있다.
금속 산화물 롤오버의 제어는 스키머(skimmer)의 사용을 통해 부분적으로 달성될 수 있다. 그러나, 스키머는 금속 산화물 롤오버를 완전히 제어하지 못하고, 캐스팅 공정에 수분을 부가할 수 있다. 추가적으로, 스키머는 소정의 합금, 예컨대 알루미늄-마그네슘 합금을 캐스팅할 때 통상적으로 사용되지 않는다. 스키머는 금속 용융물에서 원치않는 내포물을 형성할 수 있다. 작업자에 의한 수동 산화물 제거는 극도로 위험하고 시간 소모적이고 금속으로 다른 산화물을 도입하는 위험이 있다. 따라서, 캐스팅 공정 동안 금속 산화물 마이그레이션을 제어하는 것이 바람직할 수 있다.
하기 첨부한 도면에 대해 설명이 이루어지고, 이 도면에서 상이한 도면의 동일한 참조 번호의 사용은 동일한 또는 유사한 부품을 예시하도록 의도된다.
도 1은 본 개시내용의 소정의 양태에 따른 흐름 유도장치가 없는 금속 캐스팅 시스템의 부분 절단도이다.
도 2는 본 개시내용의 소정의 양태에 따라 측면 배향의 흐름 유도장치를 사용한 금속 캐스팅 시스템의 상면도이다.
도 3은 본 개시내용의 소정의 양태에 따른 A-A 선을 따라 취한 도 2의 금속 캐스팅 시스템의 횡단면 다이어그램이다.
도 4는 본 개시내용의 소정의 양태에 따라 방사 배향의 흐름 유도장치를 사용한 금속 캐스팅 시스템의 상면도이다.
도 5는 본 개시내용의 소정의 양태에 따라 세로방향 배향의 흐름 유도장치를 사용한 금속 캐스팅 시스템의 상면도이다.
도 6은 본 개시내용의 소정의 양태에 따른 도 2 및 도 3의 흐름 유도장치의 근접 확대도이다.
도 7은 본 개시내용의 소정의 양태에 따라 원형 금형 동공 내의 방사 배향의 흐름 유도장치를 사용한 금속 캐스팅 시스템의 상면도이다.
도 8은 본 개시내용의 소정의 양태에 따라 영구 자석을 함유하는 흐름 유도장치의 도식적 다이어그램이다.
도 9는 본 개시내용의 소정의 양태에 따라 금형 동공의 코너에서의 코너 흐름 유도장치를 사용한 금속 캐스팅 시스템의 상면도이다.
도 10은 본 개시내용의 소정의 양태에 따라 도 9의 코너 흐름 유도장치를 도시하는 부등각 투영도이다.
도 11은 본 개시내용의 소정의 양태에 따른 흐름 지향장치와 사용된 흐름 유도장치의 근접 횡단면 확대도이다.
도 12는 본 개시내용의 소정의 양태에 따라 용융된 금속 흐름에 대한 플레밍 법칙을 이용한 다부분 흐름 유도장치를 사용한 금속 캐스팅 시스템의 횡단면 다이어그램이다.
도 13은 본 개시내용의 소정의 양태에 따른 캐스팅의 정상 상태 단계 동안 금형의 상면도이다.
도 14는 본 개시내용의 소정의 양태에 따른 정상 상태 단계 동안 B-B 선을 따라 취한 도 13의 금형의 절단도이다.
도 15는 본 개시내용의 소정의 양태에 따른 캐스팅의 최종 단계 동안 C-C 선을 따라 취한 도 13의 금형의 절단도이다.
도 16은 본 개시내용의 소정의 양태에 따른 용융된 금속 위의 자기근원의 근접 확대도이다.
도 17은 본 개시내용의 소정의 양태에 따른 캐스팅의 초기 단계 동안 도 13의 금형의 상면도이다.
도 18은 본 개시내용의 소정의 양태에 따른 대안적 금형의 상면도이다.
도 19는 본 개시내용의 소정의 양태에 따른 용융된 금속의 메니스커스에 인접한 자기근원의 도식적 다이어그램이다.
도 20은 본 개시내용의 소정의 양태에 따른 용융된 금속을 수송하기 위한 트로프(trough)의 상면도이다.
도 21은 본 개시내용의 소정의 양태에 따른 캐스팅 공정을 도시하는 흐름 챠트이다.
본 개시내용의 소정의 양태 및 특징은 알루미늄 캐스팅(예를 들어, 주괴, 빌릿(billet) 또는 슬래브의 캐스팅) 동안 금속 흐름 조건을 제어하기 위해 자기장(예를 들어, 변하는 자기장)을 사용하는 것에 관한 것이다. 자기장은 회전 영구 자석 또는 전기자석을 사용하여 도입될 수 있다. 자기장은 원하는 방향으로, 예컨대 용탕 섬프의 표면 주위를 회전하는 패턴으로 용융된 금속의 이동을 유도하도록 사용될 수 있다. 자기장은 용탕 섬프 및 생성된 주괴에서 균일성을 증가시키기 위해 용탕 섬프에서 금속 흐름 조건을 유도하도록 사용될 수 있다. 흐름의 증가는 용탕 섬프에서 결정의 숙성을 증가시킬 수 있다. 고화하는 결정의 숙성은 결정의 형상의 둥글어짐을 포함할 수 있어서, 결정이 함께 더 밀접하게 충전될 수 있다.
본 명세서에 기재된 기법은 캐스트 금속 생성물을 제조하기에 유용할 수 있다. 특히, 본 명세서에 기재된 기법은 캐스트 알루미늄 생성물을 제조하기에 특히 유용할 수 있다.
용융된 금속 공정처리 동안, 금속 흐름은 비접촉 금속 흐름 유도장치에 의해 달성될 수 있다. 비접촉 금속 흐름 유도장치는 자석 소스, 예컨대 영구 자석, 전기자석, 또는 임의의 이들의 조합을 포함하는 자기 기반일 수 있다. 영구 자석은 전기자석이 사용되는 경우 필요한 자본 비용을 감소시키기 위해 몇몇 상황에서 바람직할 수 있다. 예를 들어, 영구 자석은 동일한 양의 흐름을 유도하는 데에 냉각이 덜 필요할 수 있고 에너지를 덜 사용할 수 있다. 적합한 영구 자석의 예는 AlNiCr, NdFeB 및 SaCo 자석을 포함하지만, 적절히 높은 보자력(coercivity) 및 잔류 자기(remanence)을 가지는 다른 자석을 사용할 수 있다. 영구 자석이 사용되는 경우, 영구 자석은 변하는 자기장을 생성하도록 축선 주위를 회전하도록 배치될 수 있다. 임의의 적합한 배열의 영구 자석, 예컨대 단일 쌍극자 자석, 균형 쌍극자 자석, 다수의 자석의 어레이(예를 들어, 4-극자), 할박(Halbach) 어레이, 및 회전할 때 변하는 자기장을 생성할 수 있는 다른 자석(이들로 제한되지는 않음)을 사용할 수 있다.
금속 흐름 유도장치는 금속 섬프, 예컨대 캐스팅되는 주괴의 금속 섬프 내의 용융된 금속의 속도를 방사상 또는 세로방향으로 제어할 수 있다. 금속 흐름 유도장치는 고화 계면에 대해 용융된 금속의 속도를 제어할 수 있고, 이것은 고화하는 결정-침전물의 크기, 형상 및/또는 조성을 변경시킬 수 있다. 예를 들어, 고화 계면에 걸쳐 금속 흐름을 증가시키기 위해 금속 흐름 유도장치를 사용하는 것은 그 위치에서 밀려나온 거부된 용질 합금 원소 또는 금속간물질을 분포시킬 수 있고, 고화하는 결정 주위로 이동시켜 결정을 숙성시키는 것을 도울 수 있다.
금속 흐름은 렌츠 법칙에 의해 정의된 바대로 전도성 금속에서 생성된 렌츠 힘으로 인해 자기장을 이용하여 유도될 수 있다. 용융된 금속에서 유도된 힘의 규모 및 방향은 자기장(예를 들어, 강도, 위치 및 회전)을 조정함으로써 제어될 수 있다. 금속 흐름 유도장치가 회전 영구 자석을 포함할 때, 용융된 금속에서 유도된 힘의 규모 및 방향의 제어는 회전 영구 자석의 회전 속도를 제어함으로써 달성될 수 있다.
비접촉 금속 흐름 유도장치는 일련의 회전 영구 자석을 포함할 수 있다. 자석은 용탕 섬프 위에 배치될 수 있는 열 절연의 비강자성 쉘에 통합될 수 있다. 회전 영구 자석에 의해 생성된 자기장은 캐스트 동안 유체 흐름 조건을 생성시키기 위해 산화물 층 아래의 용융된 금속에 작용한다. 자기근원은 임의의 적합한 회전 기구를 이용하여 회전할 수 있다. 적합한 회전 기구의 예는 전기 모터, 유체 모터(예를 들어, 유압 또는 공압 모터), 인접한 자기장(예를 들어, 자기근원의 자석의 회전을 유도하기 위해 추가적인 자석 소스를 사용) 등을 포함한다. 다른 적합한 회전 기구를 사용할 수 있다. 몇몇 경우에, 냉매 유체, 예컨대 공기를 사용하여 모터를 회전시키도록 유체 모터를 사용하여서, 동일한 유체가 자기근원을 냉각시키면서, 예컨대 터빈 또는 임펠러와 상호작용함으로써, 자기근원을 회전시키게 한다. 영구 자석은 중앙 축과 관련하여 회전이 자유롭고 중앙 축 주위를 회전하도록 유도되거나, 영구 자석은 회전 가능한 중앙 축에 회전불가하게 고정될 수 있다. 몇몇 비제한적인 예에서, 영구 자석은 대략 10-1000의 분당 회전수(RPM)(예컨대 10RPM, 25RPM, 50RPM, 100RPM, 200RPM, 300RPM, 400RPM, 500RPM, 750RPM, 1000RPM, 또는 사이의 임의의 값)로 회전할 수 있다. 영구 자석은 대략 50RPM 내지 대략 500RPM의 범위의 속도로 회전할 수 있다.
몇몇 경우에, 용탕 섬프의 표면 위에 생성된 변하는 자기장 또는 자기장들의 주파수, 강도, 위치, 또는 임의의 이들의 조합은 작업자 또는 카메라에 의한 육안 검사에 기초하여 조정될 수 있다. 육안 검사는 용탕 섬프의 표면에서의 교란 또는 난류의 감시를 포함할 수 있고, 용탕 섬프의 표면에 영향을 미치는 결정의 존재의 감시를 포함할 수 있다.
몇몇 경우에, 자기 절연 재료(예를 들어, 자기 차폐체)는 서로로부터 인접한 자기근원을 자기적으로 차폐하기 위해 인접한 자석 소스(예를 들어, 인접한 비접촉 용융된 흐름 유도장치) 사이에 배치될 수 있다.
용탕 섬프는 형상이 원형, 대칭 또는 이중측면 비대칭일 수 있다. 특정한 용탕 섬프에 대해 사용된 금속 흐름 유도장치의 형상 및 수는 용융된 금속의 원하는 흐름 및 용탕 섬프의 형상에 의해 결정될 수 있다.
비제한적인 일 예에서, 제1 세트의 영구 자석 조립체(assemblage)는 제2 세트의 영구 자석 조립체와 직렬로 회전할 수 있다. 제1 및 제2 세트의 조립체는 단일 하우징 또는 별개의 하우징에 함유될 수 있다. 제1 세트 및 제2 세트의 조립체는 서로와 (예를 들어, 비동기화 자기장에 의해) 위상을 벗어나 회전하여서, 예컨대 직사각형 주괴 금형의 긴 측면을 따라 단일 방향으로 선형 흐름을 유도하고, 동일한 직사각형 주괴 금형의 반대 측면에서는 반대 흐름을 유도할 수 있다. 대안적으로, 조립체는 서로 동일 위상(예를 들어, 동기화 자기장을 가짐)으로 회전할 수 있다. 조립체는 동일한 속도 또는 상이한 속도로 회전할 수 있다. 조립체는 단일 모터 또는 별개의 모터에 의해 전력공급될 수 있다. 조립체는 단일 모터에 의해 전력공급되고 기어가 넣어져 상이한 속도로 또는 상이한 방향으로 회전할 수 있다. 조립체는 동등하게 또는 비동등하게 용탕 섬프 위로 이격될 수 있다.
자석은 회전 축선 주위의 동등하게 이격된 또는 비동등하게 이격된 각도 위치에서 조립체로 통합될 수 있다. 자석은 회전 축선 주위로 동등한 또는 상이한 방사 거리로 조립체로 통합될 수 있다.
조립체의 회전 축선은 (예를 들어, 용융된 흐름 제어에 의해) 교반되는 용융된 금속 수준에 평행할 수 있다. 조립체의 회전 축선은 고화 등온선에 평행할 수 있다. 조립체의 회전 축선은 일반적으로 직사각형 형상의 직사각형 금형 동공에 평행하지 않을 수 있다. 다른 배향이 이용될 수 있다.
비접촉 용융된 흐름 유도장치는 (예를 들어, 단조 또는 압출을 위해 주괴 또는 빌릿을 형성하기 위해 사용되는) 실린더 형성 주괴 금형을 포함하는 임의의 형상의 금형 동공과 사용될 수 있다. 흐름 유도장치는 실린더 형성 주괴 금형의 주연부를 따라 일 방향으로 용융된 금속의 곡선 흐름을 생성하도록 배향될 수 있다. 흐름 유도장치는 일반적으로 원형 형상의 실린더 형성 주괴 금형과 다른 원호의 흐름 패턴을 생성하도록 배향될 수 있다.
비접촉 용융된 흐름 유도장치는 단일 회전 축선(예를 들어, 금형 동공의 중앙선) 주위로 서로에 인접하게 배향될 수 있고, 단일 회전 축선으로부터 인접한 반대 흐름을 생성하기 위해 반대 방향으로 회전할 수 있다. 인접한 반대 흐름은 반대 흐름의 합류에서 전단력을 생성할 수 있다. 이러한 배향은 큰 직경의 주괴에 특히 유용할 수 있다.
다수의 흐름 유도장치는 동일 선상이 아닌 회전 축선 주위로 배향되고, 유체 흐름의 합류에서 비원통형 전단력을 결국 생성시키는 반대 유체 흐름을 생성하는 방향으로 회전할 수 있다.
인접한 흐름 유도장치는 평행 또는 비평행 회전 축선을 가질 수 있다.
몇몇 경우에, 비접촉 용융된 흐름 유도장치는 흐름 지향장치와 조합되어 사용될 수 있다. 흐름 지향장치는 용융된 알루미늄 내에 침지 가능한 장치일 수 있고, 특정한 방식으로 흐름을 지향시키도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 캐스트의 엣지를 향해 용융된 금속의 표면 근처에 흐름을 지향시키는 비접촉 용융된 흐름 유도장치는 고화하는 표면으로부터 이 근처에 배치된, 그러나, 고화하는 표면으로부터 이격되어 있는 흐름 지향장치와 쌍을 지을 수 있어서, 흐름 지향장치는 고화하는 표면 아래로 흐름을 지향시킨다(예를 들어, 고화하는 표면 아래로 흐르기 시작하는 금속이, 고화하는 표면의 실질적인 부분 아래로 흐른 후일 때까지 금속 섬프의 중앙을 향해 흐르는 것을 막는다).
몇몇 경우에, 비접촉 유도된 원형 흐름은 용탕 섬프에 걸쳐 거대편석된 금속간물질 및/또는 부분적으로 고화된 결정(예를 들어, 철)을 매우 균등하게 분포시킬 수 있다. 몇몇 경우에, 캐스트의 긴 전면을 향한 또는 이로부터 멀어지는 비접촉 유도된 선형 흐름은 캐스트 생성물의 중앙을 따라 거대편석된 금속간물질(예를 들어, 철)을 분포시킬 수 있다. 캐스트 생성물의 중앙을 따라 형성되도록 지향된 거대편석된 금속간물질은 몇몇 상황에서, 예컨대 구부릴 필요가 없는 알루미늄 시트 생성물에서 유리할 수 있다.
몇몇 경우에, 특정한 크기(예를 들어, 열간 압연 동안 재결정화를 유도하기에 충분히 크지만, 실패를 발생시키기에 충분히 크지 않음)의 금속간물질의 형성을 유도하는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 몇몇 캐스트 알루미늄에서, 등가 직경이 1㎛ 미만인 크기를 가지는 금속간물질은 실질적으로 유리하지 않고, 등가 직경이 약 60㎛ 초과인 크기를 가지는 금속간물질은 해롭고 냉간 압연 후 압연된 시트 생성물 최종 게이지의 실패를 잠재적으로 발생시키기에 충분히 클 수 있다. 따라서, (등가 직경으로) 약 1 내지 60㎛, 5 내지 60㎛, 10 내지 60㎛, 20 내지 60㎛, 30 내지 60㎛, 40 내지 60㎛, 또는 50 내지 60㎛의 크기를 가지는 금속간물질이 바람직할 수 있다. 비접촉 유도된 용융된 금속 흐름은 금속간물질을 충분히 주위로 분포시킬 수 있어서, 이 적당히 큰 금속간물질이 더 쉽게 형성될 수 있다.
몇몇 경우에, 열간 압연 동안 더 쉽게 파괴되는 금속간물질의 형성을 유도하는 것이 바람직할 수 있다. 압연 동안 용이하게 파괴될 수 있는 금속간물질은 예컨대 섬프의 코너 및 중앙 및/또는 하부에서 특히 정체 구역으로의 혼합 또는 교반의 증가에 의해 더 흔히 발생하는 경향이 있다.
혼합 또는 교반의 증가는 예컨대 결정 및 무거운 입자를 혼합함으로써 용탕 섬프 및 생성된 주괴 내에 균일성을 증가시키도록 사용될 수 있다. 혼합 또는 교반의 증가는 용탕 섬프 주위로 결정 및 더 무거운 입자를 또한 이동시켜서, 고화 속도를 느리게 하고 합금 원소가 고화하는 금속 결정에 걸쳐 확산하게 할 수 있다. 추가적으로, 혼합 또는 교반의 증가는 (예를 들어, 고화 속도의 감소로 인해) 형성되는 결정이 더 빨리 숙성되고 더 오래 숙성하게 할 수 있다.
본 명세서에 기재된 기법은 또한 용융된 금속 섬프에 걸쳐 동조 흐름(sympathetic flow)을 유도하도록 사용될 수 있다. 용융된 금속 섬프의 형상 및 용융된 금속의 특성으로 인해 1차 흐름(예를 들어, 흐름 유도장치로부터 금속에 직접적으로 유도된 흐름)은 용탕 섬프의 전체 깊이에 도달할 수 없다. 그러나, 동조 흐름(예를 들어, 1차 흐름에 의해 유도된 2차 흐름)은 1차 흐름의 적절한 배치 및 강도를 통해 유도될 수 있고, 예컨대 상기 기재된 것 같은 용탕 섬프 내의 정체 구역에 도달할 수 있다.
본 명세서에 기재된 기법에 의해 캐스팅된 주괴는 균일한 그레인 크기, 독특한 그레인 크기, 주괴의 외부 표면을 따른 금속간 분포, 주괴의 중앙에서의 특별한 거대편석 효과, 균일성의 증가, 또는 임의의 이들의 조합을 가질 수 있다. 본 명세서에 기재된 기법 및 시스템을 이용하여 캐스팅된 주괴는 추가적인 유리한 특성을 가질 수 있다. 더 균일한 그레인 크기 및 균일성의 증가는 용융된 금속에 첨가되어야 하는 그레인 리파이너(refiner)의 수요를 감소시키거나 제거할 수 있다. 본 명세서에 기재된 기법은 공동현상 없이 산화물 생성을 증가시키지 않으면서 혼합의 증가를 생성시킬 수 있다. 혼합의 증가는 고화하는 주괴 내에 더 얇은 액체-고체 계면을 발생시킬 수 있다. 예에서, 알루미늄 주괴의 캐스팅 동안, 액체-고체 계면이 폭이 대략 4밀리미터인 경우, 용융된 금속을 교반시키도록 비접촉 용융된 흐름 유도장치가 사용될 때 이것은 (대략 1밀리미터 이하의 폭으로) 75% 이상까지 감소할 수 있다.
몇몇 경우에, 본 명세서에 개시된 기법의 이용은 생성된 캐스트 생성물에서 평균 그레인 크기를 감소시킬 수 있고, 캐스트 생성물에 걸쳐 비교적 균등한 그레인 크기를 유도할 수 있다. 예를 들어, 본 명세서에 개시된 기법을 이용하여 캐스팅된 알루미늄 주괴는 대략 280㎛, 300㎛, 320㎛, 340㎛, 360㎛, 380㎛, 400㎛, 420㎛, 440㎛, 460㎛, 480㎛, 또는 500㎛, 550㎛, 600㎛, 650㎛, 또는 700㎛ 이하에서의 그레인 크기만을 가질 수 있다. 예를 들어, 본 명세서에 개시된 기법을 이용하여 캐스팅된 알루미늄 주괴는 대략 280㎛, 300㎛, 320㎛, 340㎛, 360㎛, 380㎛, 400㎛, 420㎛, 440㎛, 460㎛, 480㎛, 500㎛, 550㎛, 600㎛, 650㎛, 또는 700㎛ 이하에서의 평균 그레인 크기를 가질 수 있다. 비교적 균등한 그레인 크기는 200, 175, 150, 125, 100, 90, 80, 70, 60, 50, 40, 30, 20 이하에서의 그레인 크기의 최대 표준 편차를 포함할 수 있다. 예를 들어, 본 명세서에 개시된 기법을 이용하여 캐스팅된 생성물은 45 이하에서의 그레인 크기의 최대 표준 편차를 포함할 수 있다.
몇몇 경우에, 본 명세서에 개시된 기법의 이용은 생성된 캐스트 생성물에서 수지상 암 간격(예를 들어, 결정화된 금속에서 수지상의 인접한 수지상 가지 사이의 거리)을 감소시킬 수 있고, 캐스트 생성물에 걸쳐 비교적 균등한 수지상 암 간격을 유도할 수 있다. 예를 들어, 비접촉 용융된 흐름 유도장치를 사용하여 캐스팅된 알루미늄 주괴는 전체 주괴에 걸쳐 약 10㎛, 15㎛, 20㎛, 25㎛, 30㎛, 35㎛, 40㎛, 45㎛, 또는 50㎛의 평균 수지상 암 간격을 가질 수 있다. 비교적 균등한 수지상 암 간격은 16, 15, 14, 13, 12, 11, 10, 9, 8.5, 8, 7.5, 7, 6.5, 6, 5.5, 5 이하에서의 수지상 암 간격의 최대 표준 편차를 포함할 수 있다. 예를 들어, (예를 들어, 공통 횡단면에서의 캐스트 주괴의 두께에 걸친 위치에서 측정될 때) 28㎛, 39㎛, 29㎛, 20㎛ 및 19㎛의 평균 수지상 암 간격을 가지는 캐스트 생성물은 대략 7.2의 수지상 암 간격의 최대 표준 편차를 가질 수 있다. 예를 들어, 본 명세서에 개시된 기법을 이용하여 캐스팅된 생성물은 7.5 이하에서의 수지상 암 간격의 최대 표준 편차를 가질 수 있다.
몇몇 경우에, 본 명세서에 기재된 기법은 거대편석(예를 들어, 금속간물질 또는 금속간물질이 수집되는 곳)의 더 정확한 제어를 허용할 수 있다. 금속간물질의 제어의 증가는, 합금 원소의 더 높은 함량 또는 더 높은 재순환된 함량을 가지는 용융된 재료에 의해 시작함에도 불구하고(이것은 보통 최적 그레인 구조의 형성을 방해할 것임), 최적 그레인 구조가 캐스트 생성물에서 생성되게 할 수 있다. 예를 들어, 재순환된 알루미늄은 일반적으로 새로운 또는 프라임 알루미늄보다 더 높은 철 함량을 가질 수 있다. 캐스트에서 사용된 알루미늄이 더욱 재순환될수록, 철 함량을 희석하기 위해 추가 시간 소모 및 비용 집중 공정처리가 수행되지 않는 한, 일반적으로 철 함량은 더 높다. 더 높은 철 함량에 의해, (예를 들어, 전체에 걸쳐 작은 결정 크기로 그리고 원치않는 금속간 구조 없이) 바람직한 생성물을 생성하는 것이 때때로 어려울 수 있다. 그러나, 예컨대 본 명세서에 기재된 기법을 이용한, 금속간물질의 제어의 증가는 심지어 높은 철 함량을 가지는 용융된 금속, 예컨대 100%의 재순환된 알루미늄에 의해 바람직한 생성물의 캐스팅이 가능하게 할 수 있다. 100%의 재순환된 금속의 사용은 환경 및 다른 사업 수요에 매우 바람직할 수 있다.
몇몇 경우에, 비접촉 흐름 유도장치(non-contact flow inducer)는 방사성 및 전도성 열 전달로부터 자석을 차폐하기 위한 구성요소, 예컨대 방사성 열 반사장치 및/또는 낮은 열 전도성 재료를 가지는 자기근원을 포함할 수 있다. 자기근원은 예컨대 전도성 열 전달을 방지하기 위해 낮은 열 전도도를 가지는 라이닝(예를 들어, 내화성 라이닝 또는 에어로겔)을 포함할 수 있다. 자기근원은 금속 쉘, 예컨대 (예를 들어, 방사성 열을 반사하기 위해) 연마된 금속 쉘을 포함할 수 있다. 자기근원은 추가적으로 냉각 기구를 포함할 수 있다. 원하는 경우, 열 싱크는 열을 방산시키기 위해 자기근원과 연관될 수 있다. 몇몇 경우에, 냉매 유체(예를 들어, 물 또는 공기)는 자기근원을 냉각시키기 위해 자기근원 주위로 또는 이에 걸쳐 몰아질 수 있다. 몇몇 경우에, 자석의 온도를 낮게 유지시키기 위해 차폐 및/또는 냉각 기구가 이용될 수 있어서, 자석은 탈자화되지 않는다. 몇몇 경우에, 자석은 자석에 의해 생성된 자기장에 의해 부정적으로 영향을 받을 수 있는 장비 및/또는 센서로부터 멀리 자기장을 재지향시키고/시키거나 차폐시키기 위해 차폐 및/또는 다공성 금속 예컨대 MuMetal을 혼입시킬 수 있다.
중앙 축을 따라 서로에 인접하게 배치된 영구 자석은 편위(offset)된 극을 가지도록 배향될 수 있다. 예를 들어, 순차 자석의 북극은 인접한 자석으로부터 대략 60° 편위될 수 있다. 다른 편위 각도가 이용될 수 있다. 엇갈려 배치된 극은 용융된 금속의 자기 이동으로 인해 용융된 금속에서의 공명을 제한할 수 있다. 대안적으로, 인접한 자석의 극이 편위되지 않는다. 비영구 자석이 사용되는 경우에, 생성된 자기장은 유사한 효과를 성취하도록 비틀릴 수 있다.
하나 이상의 자기근원이 변하는 자기장을 생성하면서, 이것은 자기근원 아래에 임의의 용융된 금속에서 자기근원의 중앙 축선(예를 들어, 회전 영구 자석 자기근원에 대한 회전의 축선)에 일반적으로 법선인 방향으로 유체 흐름을 유도할 수 있다. 자기근원의 중앙 축선(예를 들어, 회전의 축선)은 용융된 금속의 표면과 일반적으로 평행할 수 있다.
개시된 개념은 모노리쓰 캐스팅 또는 다층 캐스팅(예를 들어, 클래드 주괴의 동시 캐스팅)에서 이용될 수 있고, 여기서 회전하는 자석은 상이한 유형의 용융된 금속 사이의 계면으로부터 멀거나 계면을 향한 용융된 금속의 유체 흐름을 제어하기 위해 사용될 수 있다. 개시된 개념은 직사각형, 원형 및 복잡한 형상(예를 들어, 압축 또는 단조를 위해 형상화된 주괴)(이들로 제한되지는 않음)을 포함하는 임의의 형상의 금형과 이용될 수 있다.
몇몇 경우에, 하나 이상의 자기근원은 금형과 관련하여 하나 이상의 자기근원을 융기시키고 하강시키도록 사용될 수 있는 높이 조정 기구에 커플링될 수 있다. 캐스팅 공정 동안, 하나 이상의 자기근원과 용융된 금속의 상면 사이에 균일한 거리를 유지시키는 것이 바람직할 수 있다. 높이 조정 기구는 용융된 금속의 상면이 융기하거나 하강하는 경우 하나 이상의 자기근원의 높이를 조정할 수 있다. 높이 조정 기구는 (예를 들어, 그 차이가 변하는 경우) 하나 이상의 자기근원과 상면 사이의 거리를 조정하기에 적합한 임의의 기구일 수 있다. 높이 조정 기구는 상면의 높이의 변화를 검출할 수 있는 센서를 포함할 수 있다. 높이 조정 기구는 금속 수준, 예컨대 상면의 설정 값에 기초한 금속 수준의 변화를 검출할 수 있다. 하나 이상의 자기근원은 와이어, 체인 또는 다른 적합한 장치에 의해 현가될 수 있다. 하나 이상의 자기근원은 금형 위의 트로프에 커플링되고/되거나 금형 그 자체에 커플링될 수 있다.
몇몇 경우에, 본 명세서에 개시된 바와 같은 하나 이상의 자기근원의 사용은 예컨대 비정규화된 온도가 캐스트를 시작하는 것이 더 어렵게 만들 수 있는 초기 단계 동안 용융된 금속의 온도를 정규화하는 것을 보조할 수 있다.
몇몇 경우에, 본 명세서에 개시된 바와 같은 하나 이상의 자기근원의 사용은 금형의 벽 사이의 임의의 코너로 용융된 금속을 분포시키는 것을 보조할 수 있다. 이러한 분포는 이 코너에서 메니스커스 효과(예를 들어, 작은 0.5 내지 6밀리미터 갭)를 제거하는 것을 도울 수 있다. 이러한 분포는 금형의 벽을 향한 용융된 금속의 유체 흐름을 생성함으로써 초기 단계 동안 달성될 수 있다.
몇몇 경우에, 하나 이상의 자기근원은 금형의 벽 내에 또는 주위로 또는 용융된 금속에 대해 임의의 다른 적합한 위치에 배치될 수 있다. 비제한적인 일 예에서, 하나 이상의 자기근원은 메니스커스에 인접하게 배치된다. 또 다른 비제한적인 예에서, 하나 이상의 자기근원은 대략 용융된 금속의 상면의 중앙 위에 배치된다.
다양한 비접촉 흐름 유도장치는 다양한 시간에 사용될 수 있다. 변하는 자기장의 생성의 시기를 조정하는 것은 캐스팅 공정 동안 상이한 시점에서 원하는 결과를 제공할 수 있다. 예를 들어, 캐스팅 공정의 시작 시 장이 생성될 수 없고, 캐스팅 공정의 제1 부분 동안 강한 변하는 자기장이 제1 방향으로 생성될 수 있고, 캐스팅 공정의 제2 부분 동안 약한 변하는 자기장이 반대 방향으로 생성될 수 있다. 다른 시기 변동이 사용될 수 있다.
추가적으로, 메니스커스에서의 하나 이상의 자기근원의 사용은 그레인 구조를 변형시킬 수 있다. 그레인 구조는 따라서 강제 대류를 통해 변형될 수 있다. 그레인 구조는 (예를 들어, 뜨거운 금속을 상면으로부터 고화 계면 아래로 몰아서) 고체/액체 계면에서의 용융된 금속의 속도를 자극함으로써 변형될 수 있다. 이러한 효과는 본 명세서에 기재된 바대로 흐름 지향장치의 사용을 통해 증대될 수 있다.
본 개시내용의 소정의 다른 양태 및 특징은 예컨대 캐스팅(예를 들어, 주괴, 빌릿 또는 슬래브의 캐스팅) 동안 용융된 금속의 표면에서 용융된 금속 산화물의 마이그레이션을 제어하기 위해 교번 자기장을 사용하는 것에 관한 것이다. 교번 자기장은 본 명세서에 기재된 바대로 회전 영구 자석 또는 전기자석을 사용하여 도입될 수 있다. 교번 자기장은 원하는 방향으로, 예컨대 캐스팅의 시작 시 메니스커스를 향해, 정상 상태 캐스팅 동안 중앙을 향해, 그리고 캐스팅의 종료 시 메니스커스를 향해 금속 산화물을 밀거나 그렇지 않으면 이의 이동을 유도하도록 사용될 수 있어서, 캐스트 금속 주괴의 중간 부분에서 금속 산화물의 롤오버를 최소화하고, 대신에 캐스트 금속의 종료 시 임의의 산화물 형성에 집중한다. 교번 자기장은 비캐스팅 공정 동안, 예컨대 용융된 금속의 여과 및 탈기 동안 메니스커스를 변형시키고 금속 산화물을 조종하기 위해 추가로 사용될 수 있다. 용융된 금속의 상면에서 생성된 와전류(eddy current)는 용융된 금속이 금형의 벽이 들어맞는 임의의 코너에 도달하는 것을 도움으로써 메니스커스 효과를 추가적으로 방지할 수 있다.
용융된 금속 공정처리, 이동 및 캐스팅 동안, 금속 산화물의 층은 용융된 금속의 표면에 형성될 수 있다. 금속 산화물은 필터를 폐색시키고 캐스트 생성물에서 결함을 생성할 수 있으므로 일반적으로 바람직하지 않다. 금속 산화물의 마이그레이션을 제어하기 위한 비접촉 자기근원의 사용은 금속 산화물의 축적 및 이동의 제어 증가를 허용한다. 금속 산화물은 원하는 위치를 향해(예를 들어, 금속 산화물이 폐색하는 필터로부터 멀리 그리고 상이한 필터를 가지는 금속 산화물 제거 경로 및/또는 작업자가 금속 산화물을 안전하게 제거하기 위한 위치를 향해) 지향될 수 있다. 비접촉 자기근원은 와전류(예를 들어, 금속 흐름)가 용융된 금속의 상면에 또는 그 근처에 형성되게 하는 교번 자기장을 생성하기 위해 사용될 수 있고, 이것은 원하는 방향으로 용융된 금속의 상면에 의해 지지된 금속 산화물을 조종하기 위해 사용될 수 있다. 적합한 자기근원의 예는 흐름 제어 장치와 관련하여 본 명세서에 기재된 것을 포함한다.
자기근원은 임의의 적합한 회전 기구를 이용하여 회전할 수 있다. 몇몇 경우에, 영구 자석은 약 60-3000의 분당 회전수로 회전할 수 있다.
중앙 축을 따라 서로에 인접하게 배치된 영구 자석은 본 명세서에 기재된 바대로 편위된 극을 가지도록 배향될 수 있다. 엇갈려 배치된 극은 용융된 금속의 자기 이동으로 인해 용융된 금속에서의 공명을 제한할 수 있다. 용융된 금속의 이동으로 인한 산화물 생성은 엇갈려 배치된 극의 사용을 통해 마찬가지로 제한될 수 있다.
하나 이상의 자기근원이 교번 자기장을 생성하면서, 이것은 자기근원 아래에 임의의 용융된 금속에서 자기근원의 중앙 축선(예를 들어, 회전 영구 자석 자기근원에 대한 회전의 축선)에 일반적으로 법선인 방향으로 와전류(예를 들어, 금속 흐름)를 유도할 수 있다. 자기근원의 중앙 축선(예를 들어, 회전의 축선)은 용융된 금속의 표면과 일반적으로 평행할 수 있다.
캐스팅 공정에서, 용융된 금속은 분배장치에 의해 금형으로 도입될 수 있다. 스키머는 분배장치를 바로 둘러싸는 구역에서 몇몇 금속 산화물을 포획하도록 임의로 사용될 수 있다. 하나 이상의 자기근원은 용융된 금속의 표면을 따라 금속 산화물의 마이그레이션을 제어하고/하거나 유도하기에 충분한 용융된 금속의 표면에서 와전류를 생성하기 위해 분배장치와 금형의 벽 사이에 배치될 수 있다. 각각의 자기근원은 (예를 들어, 분배장치로부터 벽으로의 라인을 따라) 분배장치로부터 자기근원의 반대의 금형의 벽에 법선 방향으로 (예를 들어, 영구 자석의 회전으로부터) 와전류를 유도하는 교번 자기장을 생성시킬 수 있다. 다수의 자기근원의 사용은, 상면의 중앙(예를 들어, 분배장치 근처)에 금속 산화물을 수집하고 따라서 이것이 상면의 메니스커스에 접근하는 것을 방지하는 것(예를 들어, 상면이 금형의 벽에 들어맞는 곳에 인접)을 포함하여, 금속 산화물 마이그레이션이 다수의 방식 및 방향으로 제어되게 할 수 있다. 금속 산화물 마이그레이션은 분배장치로부터 멀리 그리고 상면의 메니스커스를 향해 금속 산화물을 밀도록 또한 제어될 수 있다.
몇몇 경우에, 캐스팅 공정은 초기 단계, 정상 상태 단계 및 최종 단계를 포함할 수 있다. 초기 단계 동안, 용융된 금속이 처음에 금형으로 도입되고, 캐스트 금속의 처음의 몇 인치(예를 들어, 5 내지 10인치)가 형성된다. 캐스트 금속의 이 부분은 제거되고 긁어질 수 있는 캐스트 금속의 하부(bottom) 또는 버트(butt)라 때때로 칭해진다. 초기 단계 후, 캐스팅 공정은 캐스트 금속의 중간 부분이 형성되는 정상 상태 단계에 도달한다. 본 명세서에 사용된 바대로, 용어 "정상 상태 단계"는, 캐스팅 속도에서의 임의의 가속 또는 가속의 결여와 무관하게, 캐스트 금속의 중간 부분이 형성되는 캐스팅 공정의 임의의 실행 단계라 칭해질 수 있다. 정상 상태 단계 후, 캐스트 금속의 상부가 형성되고 캐스팅 공정이 완료되는 최종 단계가 발생한다. 캐스트 금속의 버트와 같이, 캐스트의 상부(또는 주괴의 헤드) 금속은 제거되고 긁어질 수 있다.
몇몇 경우에, 금속 산화물 마이그레이션은 금속 산화물이 초기 단계 동안 및 임의로 최종 단계 동안 상면의 메니스커스를 향해 지향되도록 제어될 수 있다. 그러나, 정상 상태 단계 동안, 금속 산화물은 상면의 메니스커스로부터 멀리 지향될 수 있다. 그 결과, 캐스트 금속에서 형성된 임의의 금속 산화물은 캐스트 금속의 하부 및/또는 상부에 중앙배치될 것이고, 이것 둘 다는 제거되고 긁어질 수 있어서, 최소 금속 산화물 축적을 가지는 캐스트 금속 주괴의 중간 부분을 생성시킨다. 금속 산화물은 초기 단계 동안 메니스커스를 향해 지향될 수 있어서, 정상 상태 단계 동안 상면에서 더 많은 공간을 남긴다. 금속 산화물은 최종 단계 동안 메니스커스를 향해 지향될 수 있어서 상면에서 수집된 금속 산화물을 분포시킨다(예를 들어, 그래서 금속 산화물이 가능한 한 캐스트 금속의 분절의 부족으로 혼입될 것임).
몇몇 경우에, 교번 자기장은 용융된 금속이 금형에 진입하는 대략 1분 내에 시작한다. 교번 자기장은 금속 수준의 천정이 접근될 때까지 초기 단계 동안 계속될 수 있고, 이 지점에서 교번 자기장은 메니스커스로부터 멀리 그리고 용융된 금속의 상면의 중앙을 향해 금속 산화물을 지향시키도록 방향을 역전시킬 수 있다.
개시된 개념은 모노리쓰 캐스팅 또는 다층 캐스팅(예를 들어, 클래드 주괴의 동시 캐스팅)에서 이용될 수 있고, 여기서 회전하는 자석은 상이한 유형의 용융된 금속 사이의 계면으로부터 멀리 산화물을 지향시키도록 사용될 수 있다. 개시된 개념은 직사각형, 원형 및 복잡한 형상(예를 들어, 압축 또는 단조를 위해 형상화된 주괴)을 포함하는 임의의 형상의 금형과 이용될 수 있다.
몇몇 경우에, 하나 이상의 자기근원은 용융된 금속의 상면 위에 그리고 분배장치와 캐스트 금속의 압연 측면(예를 들어, 압연 동안 작업 롤이 접촉하는 측면)을 형성하는 금형의 벽 사이에만 배치될 수 있다. 다른 경우에, 하나 이상의 자기근원은 용융된 금속의 상면 위에 그리고 분배장치와 금형의 모든 벽 사이에 배치된다.
몇몇 경우에, 하나 이상의 자기근원은 금형의 벽 내에 또는 주위로 또는 용융된 금속에 대해 임의의 다른 적합한 위치에서 배치될 수 있다. 몇몇 경우에, 하나 이상의 자기근원은 메니스커스에 인접하게 배치된다. 다른 경우에, 하나 이상의 자기근원은 대략 용융된 금속의 상면의 중앙 위에 배치된다.
몇몇 경우에, 하나 이상의 자기근원은 예컨대 용융된 금속의 상면의 나머지의 높이와 관련하여 메니스커스의 높이를 증가시키거나 감소시킴으로써 메니스커스를 변형시키기 위해 메니스커스에 인접한 교번 자기장을 생성할 수 있다. 메니스커스의 높이의 증가는 롤오버에 대한 물리적 장벽으로서 작용함으로써 금속 산화물 롤오버를 방지하는 것을 도울 수 있고, 정상 상태 단계 동안 유용할 수 있다. 메니스커스의 높이의 감소는 금속 산화물이 더 쉽게 롤오버되게 하는 것을 도울 수 있고, 이것은 초기 단계 및/또는 최종 단계 동안 사용될 수 있다.
몇몇 경우에, 비접촉 자기근원은 본 명세서에 기재된 바대로 흐름 유도장치 및 금속 산화물 제어장치로서 동시에 및/또는 선택적으로 작용할 수 있다. 몇몇 경우에, 흐름 유도장치는 더 깊은 금속 흐름을 유도하기 위해 용융된 금속에 가깝게 배치될 수 있지만, 금속 산화물 제어장치는 더 얕은 금속 흐름(예를 들어, 와전류)을 유도하기 위해 용융된 금속으로부터 더 긴 거리로 배치된다.
이들 예시적인 예는 여기 기재된 일반 주제를 독자에게 도입하도록 제공되고, 개시된 개념의 범위를 제한하도록 의도되지 않는다. 하기 부분은 도면을 참조하여 다양한 추가적인 특징 및 예를 기술하고, 도면에서 동일한 숫자는 동일한 부재를 나타내고, 지시적인 설명은 예시적인 실시형태를 기술하도록 이용되지만, 예시적인 실시형태와 같이, 본 개시내용을 제한하도록 사용되지 않아야 한다. 본 명세서에서 예시에 포함된 부재는 규모 조정되지 않도록 작도될 수 있다.
도 1은 본 개시내용의 소정의 양태에 따라 흐름 유도장치를 가지지 않는 금속 캐스팅 시스템(100)의 부분 절단도이다. 금속원(102), 예컨대 턴디시(tundish)는 공급관(104) 아래에 용융된 금속을 공급할 수 있다. 스키머(108)는 용융된 금속을 분포시키고 용탕 섬프(110)의 상면에서 금속 산화물의 생성을 감소시키는 것을 돕도록 공급관(104) 주위에서 사용될 수 있다. 하부 블록(120)은 금형 동공(112)의 벽에 들어맞도록 유압 실린더(122)에 의해 리프팅될 수 있다. 용융된 금속이 금형 내에서 고화하기 시작하면서, 하부 블록(120)은 꾸준히 하강할 수 있다. 캐스트 금속(116)은 고화하는 측면(118)을 포함할 수 있지만, 캐스트에 첨가되는 용융된 금속은 캐스트 금속(116)을 계속해서 늘리도록 사용될 수 있다. 몇몇 경우에, 금형 동공(112)의 벽은 중공 공간을 한정하고, 물과 같은 냉매(114)를 함유할 수 있다. 냉매(114)는 중공 공간으로부터 제트로서 빠져나가고, 캐스트 금속(116)을 고화시키는 것을 돕도록 캐스트 금속(116)의 측면(118) 아래로 흐를 수 있다. 캐스트되는 주괴는 고화된 금속 구역(128), 전이 금속 구역(126) 및 용융된 금속 구역(124)을 포함할 수 있다.
흐름 유도장치가 사용되지 않을 때, 분배장치(106)를 빠져나온 용융된 금속은 일반적으로 흐름 라인(134)으로 표시된 패턴으로 흐른다. 용융된 금속은 표면으로 돌아가기 전에 분배장치(106)의 대략 20밀리미터 아래로 흐를 수 있을 뿐이다. 용융된 금속의 흐름 라인(134)은 용융된 금속 구역(124)의 중간 및 하부 부분에 도달하지 않고 일반적으로 용탕 섬프(110)의 표면 근처에 머문다. 따라서, 용융된 금속 구역(124)의 중간 및 하부 부분에서의 용융된 금속, 특히 전이 금속 구역(126)에 인접한 용융된 금속 구역(124)의 영역은 잘 혼합되지 않는다.
상기 기재된 바대로, 용융된 금속의 고화 동안 형성된 우선적인 결정 침전으로 인해, 결정의 정체 구역(130)은 용융된 금속 구역(124)의 중간 부분에서 발생할 수 있다. 정체 구역(130)에서의 이들 결정의 축적은 주괴 형성에서 문제를 야기할 수 있다. 정체 구역(130)은 대략 15% 내지 대략 20%까지 고체 분획을 달성할 수 있지만, 이 범위 밖의 다른 값이 가능하다. 흐름 유도장치를 사용하지 않으면서, 용융된 금속은 정체 구역(130)으로 흐르지 않고(예를 들어, 흐름 라인(134) 참조), 따라서 정체 구역(130)에서 형성될 수 있는 결정이 축적되고 용융된 금속 구역(124)에 걸쳐 혼합되지 않는다.
추가적으로, 합금 원소가 고화 계면에서 결정 형성으로부터 거절되면서, 이것은 저지대 정체 구역(132)에서 축적될 수 있다. 흐름 유도장치를 사용하지 않으면서, 용융된 금속은 저지대 정체 구역(132)으로 잘 흐르지 않고(예를 들어, 흐름 라인(134) 참조), 따라서 저지대 정체 구역 내의 결정 및 더 무거운 입자는 용융된 금속 구역(124)에 걸쳐 보통 잘 혼합되지 않을 것이다.
추가적으로, 상부 정체 구역(130) 및 저지대 정체 구역(132)으로부터의 결정은 섬프의 하부를 향해 떨어지고 그 근처에서 수집되어서, 전이 금속 구역(126)의 하부에서 고체 금속의 중앙 험프(hump)(136)를 형성할 수 있다. 이 중앙 험프(136)는 캐스트 금속에서 원치않는 특성(예를 들어, 원치않는 농도의 합금 원소, 금속간물질 및/또는 원치않게 큰 그레인 구조)을 발생시킬 수 있다. 흐름 유도장치를 사용하지 않으면서, 용융된 금속은, 섬프의 하부 근처에서 축적되는 이들 결정 및 입자 주위로 이동하고 이들을 혼합하도록, 충분히 낮게 흐르지 않는다(예를 들어, 흐름 라인(134) 참조).
도 2는 본 개시내용의 소정의 양태에 따라 측면 배향으로 흐름 유도장치(240)를 사용한 금속 캐스팅 시스템(200)의 상면도이다. 흐름 유도장치(240)는 회전 영구 자석을 사용하는 비접촉 용융된 흐름 유도장치이다. 다른 비접촉 용융된 흐름 유도장치, 예컨대 전기자석 흐름 유도장치가 사용될 수 있다.
금형 동공(212)은 일련의 긴 벽(218) 및 짧은 벽(234) 내에 용융된 금속(210)을 함유하도록 구성된다. 금형 동공(212)이 형상이 직사각형인 것으로 도시되어 있지만, 임의의 다른 형상의 금형 동공을 사용할 수 있다. 용융된 금속(210)은 분배장치(206)를 통해 금형 동공(212)으로 도입된다. 임의적인 스키머(208)는 용융된 금속이 금형 동공(212)으로 분배장치(206)를 빠져나가면서 형성될 수 있는 몇몇 금속 산화물을 수집하도록 사용될 수 있다.
각각의 흐름 유도장치(240)는 하나 이상의 자기근원을 포함할 수 있다. 흐름 유도장치(240)는 용융된 금속(210)의 표면(202)에 인접하고 이것 위에 배치될 수 있다. 4개의 흐름 유도장치(240)가 예시되어 있지만, 임의의 적합한 수의 흐름 유도장치(240)가 사용될 수 있다. 상기 기재된 바대로, 각각의 흐름 유도장치(240)는 현가를 포함하는 임의의 적합한 방식으로 표면(202) 위에 배치될 수 있다. 흐름 유도장치(240)에서의 자기근원은 변하는 자기장을 생성하기 위해 회전 축선(204) 주위로 회전 가능한 하나 이상의 영구 자석을 포함할 수 있다. 전기자석은 변하는 자기장을 생성하기 위해 영구 자석 대신에 또는 이것 이외에 사용될 수 있다.
흐름 유도장치(240)는 금형 중앙선(236)의 반대 측면에 배치될 수 있고, 이의 회전 축선(204)은 금형 중앙선(236)에 평행하다. 금형 중앙선(236)의 일 측면(예를 들어, 도 2에 도시된 바대로 왼쪽 측면)에 배치된 흐름 유도장치(240)는 금형 중앙선(236)을 향해 금속 흐름(242)을 유도하도록 제1 방향(246)으로 회전할 수 있다. 금형 중앙선(236)의 반대 측면(예를 들어, 도 2에 도시된 바대로 오른쪽 측면)에 배치된 흐름 유도장치(240)는 금형 중앙선(236)을 향해 금속 흐름(242)을 유도하도록 제2 방향(248)으로 회전할 수 있다. 금형 중앙선(236)의 반대 측면에서 금속 흐름(242) 사이의 상호작용은 본 명세서에 기재된 바대로 용융된 금속(210) 내에 혼합 증가를 생성시킬 수 있다.
흐름 유도장치(240)는 다른 방향으로 금속 흐름(242)을 유도하도록 다른 방향으로 회전할 수 있다. 흐름 유도장치(240)는 금형 중앙선(236)에 평행하거나 서로에 평행한 회전 축선(204)을 가지는 것이 아니라 상이한 배향으로 배치될 수 있다.
도 3은 본 개시내용의 소정의 양태에 따라 A-A 선을 따라 취한 도 2의 금속 캐스팅 시스템(200)의 횡단면 다이어그램이다. 용융된 금속은 금속원(302)으로부터 공급관(304) 아래로 분배장치(206) 밖으로 흐른다. 금형 동공(212)에서의 금속은 고화된 금속 구역(328), 전이 금속 구역(326) 및 용융된 금속 구역(324)을 포함할 수 있다.
용탕 섬프(306)의 표면(202) 위에 2개의 흐름 유도장치(240)가 도시되어 있다. 1개의 흐름 유도장치(240)는 제1 방향(246)으로 회전하지만, 다른 것은 제2 방향(248)으로 회전한다. 흐름 유도장치(240)의 회전은 용탕 섬프(306)의 용융된 금속(342)에서 용융된 흐름(242)을 유도한다. 흐름 유도장치(240)에 의해 유도된 용융된 흐름(242)은 용탕 섬프(306)에 걸쳐 동조 흐름(334)을 유도한다. 용탕 섬프(306)에 걸친 동조 흐름(334)은 혼합 증가를 제공할 수 있고, 정체 구역의 형성을 불가능하게 할 수 있다. 추가적으로, 열 균일성의 증가로 인해, 전이 금속 구역(326)은 흐름 유도장치(240)가 사용되지 않을 때보다 더 작거나 더 얇을 수 있다. 흐름 유도장치(240)는 전이 금속 구역(326)의 폭을 75% 이상까지 감소시키도록 충분히 용융된 금속(210)을 교반시킬 수 있다. 예를 들어, 전이 금속 구역(326)의 폭이 보통 대략 4밀리미터 또는 임의의 다른 적합한 폭일 때, 본 명세서에 기재된 바와 같은 흐름 유도장치의 사용은 대략 4밀리미터 미만, 예컨대 3밀리미터 미만 또는 1밀리미터 미만(이들로 제한되지는 않음) 또는 더 작게 그 폭을 감소시킬 수 있다.
도 4는 본 개시내용의 소정의 양태에 따라 방사 배향으로 흐름 유도장치(440)를 사용한 금속 캐스팅 시스템(400)의 상면도이다. 흐름 유도장치(440)는 회전 영구 자석을 사용하는 비접촉 용융된 흐름 유도장치이다. 다른 비접촉 용융된 흐름 유도장치, 예컨대 전기자석 흐름 유도장치를 사용할 수 있다.
금형 동공(412)은 일련의 긴 벽(418) 및 짧은 벽(434) 내에 용융된 금속(410)을 함유하도록 구성된다. 금형 동공(412)이 형상이 직사각형인 것으로 도시되어 있지만, 임의의 다른 형상의 금형 동공을 사용할 수 있다. 용융된 금속(410)은 공급관(406)을 통해 금형 동공(412)으로 도입된다. 임의적인 스키머(408)는 용융된 금속이 금형 동공(412)으로 공급관(406)을 빠져나가면서 형성될 수 있는 몇몇 금속 산화물을 수집하도록 사용될 수 있다.
각각의 흐름 유도장치(440)는 하나 이상의 자기근원을 포함할 수 있다. 흐름 유도장치(440)는 용융된 금속(410)의 상면(402)에 인접하고 이것 위에 배치될 수 있다. 6개의 흐름 유도장치(440)가 예시되어 있지만, 임의의 적합한 수의 흐름 흐름 유도장치(440)가 사용될 수 있다. 상기 기재된 바대로, 각각의 흐름 유도장치(440)는 현가를 포함하는 임의의 적합한 방식으로 상면(402) 위에 배치될 수 있다. 흐름 유도장치(440)에서의 자기근원은 변하는 자기장을 생성하기 위해 회전 축선(404) 주위로 회전 가능한 하나 이상의 영구 자석을 포함할 수 있다. 전기자석은 변하는 자기장을 생성하기 위해 영구 자석 대신에 또는 이것 이외에 사용될 수 있다.
흐름 유도장치(440)는 공급관(406) 주위로 배치되고, 일반적으로 원형 방향으로 금속 흐름(442)을 유도하도록 배향될 수 있다. 도 4에 도시된 바대로, 방향(446)으로의 흐름 유도장치(440)의 회전은 일반적으로 시계 방향으로 금속 흐름(442)을 유도한다. 흐름 유도장치(440)는 방향 반대 방향(446)으로 회전하여 일반적으로 시계 반대 방향으로 금속 흐름을 유도할 수 있다. 회전 금속 흐름(442)은 본 명세서에 기재된 바대로 용융된 금속(410) 내에 혼합의 증가를 발생시킬 수 있다. 흐름 유도장치(440)는 도시된 것이 아닌 상이한 배향으로 배치될 수 있다.
몇몇 경우에, 충분한 원형 또는 회전 흐름은 와전류를 형성하도록 유도될 수 있다.
도 5는 본 개시내용의 소정의 양태에 따라 세로방향 배향으로 배열된 흐름 유도장치(540)를 사용한 금속 캐스팅 시스템(500)의 상면도이다. 흐름 유도장치(540)는 회전 영구 자석을 사용하는 비접촉 용융된 흐름 유도장치이다. 다른 비접촉 용융된 흐름 유도장치, 예컨대 전기자석 흐름 유도장치를 사용할 수 있다. 제1 조립체(550) 및 제2 조립체(552)에 하우징된 흐름 유도장치(540)가 도시되어 있다.
금형 동공(512)은 일련의 긴 벽(518) 및 짧은 벽(534) 내에 용융된 금속(510)을 함유하도록 구성된다. 금형 동공(512)이 형상이 직사각형인 것으로 도시되어 있지만, 임의의 다른 형상의 금형 동공을 사용할 수 있다. 용융된 금속(510)은 공급관(506)을 통해 금형 동공(512)으로 도입된다. 임의적인 스키머(508)는 용융된 금속이 금형 동공(512)으로 공급관(506)을 빠져나가면서 형성될 수 있는 몇몇 금속 산화물을 수집하도록 사용될 수 있다.
각각의 흐름 유도장치(540)는 하나 이상의 자기근원을 포함할 수 있다. 흐름 유도장치(540)는 용융된 금속(510)의 상면(502)에 인접하고 이것 위에 배치될 수 있다. 2개의 조립체(550, 552)를 가로지르는 16개의 흐름 유도장치(540)가 예시되어 있지만, 임의의 적합한 수의 흐름 흐름 유도장치(540) 및 조립체(550, 552)가 사용될 수 있다. 상기 기재된 바대로, 각각의 흐름 유도장치(540)는 현가를 포함하는 임의의 적합한 방식으로 상면(502) 위에 배치될 수 있다. 흐름 유도장치(540)에서의 자기근원은 변하는 자기장을 생성하기 위해 회전 축선 주위로 회전 가능한 하나 이상의 영구 자석을 포함할 수 있다. 전기자석은 변하는 자기장을 생성하기 위해 영구 자석 대신에 또는 이것 이외에 사용될 수 있다.
각각의 조립체(550, 552)는 일반적으로 긴 벽(518)에 평행한 금형 동공(512) 위로 측면으로 배향되고, 긴 벽(518)과 공급관(506) 사이에 배치될 수 있다. 흐름 유도장치(540)는 일반적으로 원형 방향으로 금속 흐름(542)을 유도할 수 있다. 도 5에 도시된 바대로, 방향(546)으로의 흐름 유도장치(540)의 회전은 일반적으로 시계 반대 방향으로 금속 흐름(542)을 유도한다. 흐름 유도장치(540)는 방향 반대 방향(546)으로 회전하여 일반적으로 시계 방향으로 금속 흐름을 유도할 수 있다. 회전 금속 흐름(542)은 본 명세서에 기재된 바대로 용융된 금속(510) 내에 혼합의 증가를 발생시킬 수 있다. 흐름 유도장치(540) 및 조립체(550, 552)는 도시된 것이 아닌 상이한 배향으로 배치될 수 있다.
각각의 흐름 유도장치(540)는 인접한 흐름 유도장치(540)로부터 위상을 벗어나(예를 들어, 90°, 60°, 180° 회전하는 영구 자석의 자극, 또는 인접한 영구 자석으로부터의 다른 편위량으로) 조작될 수 있다. 서로와 위상에서 벗어난 인접한 흐름 유도장치(540)의 조작은 용융된 금속(510)에서 생성된 파의 진폭 및 고조파 주파수를 제어할 수 있다.
도 6은 본 개시내용의 소정의 양태에 따라 도 2 및 도 3의 흐름 유도장치(240)의 근접 횡단면 확대도이다. 흐름 유도장치(240)는 방향(246)으로 회전하여 용탕 섬프(306)의 용융된 금속에서 용융된 흐름(242)을 유도할 수 있다. 용융된 흐름(242)은 본 명세서에 기재된 바대로 용탕 섬프(306) 내에 용융된 금속의 동조 흐름(334)을 더 깊게 생성할 수 있다.
예시된 바대로, 흐름 유도장치(240)는 외부 쉘(602)을 포함할 수 있다. 외부 쉘(602)은 방사성 열 반사장치, 예컨대 연마된 금속 쉘 또는 임의의 다른 적합한 방사성 열 반사장치일 수 있다. 흐름 유도장치(240)는 전도성 열 차단장치(heat inhibitor)(604)를 추가적으로 포함할 수 있다. 전도성 열 차단장치(604)는 임의의 적합한 낮은 열 전도성 재료, 예컨대 내화성 재료 또는 에어로겔 또는 임의의 다른 적합한 낮은 열 전도성 재료일 수 있다.
흐름 유도장치(240)는 영구 자석(608) 및 전도성 열 차단장치(604)를 분리시키는 중간 쉘(606)을 추가적으로 포함할 수 있다. 하나 이상의 영구 자석(608)은 축(614) 주위로 배치될 수 있다.
몇몇 경우에, 영구 자석(608)은 축(614)과 관련하여 회전이 자유로울 수 있다. 영구 자석(608)은 베어링(612)의 사용을 통해 축(614)과 관련하여 회전이 자유로운 내부 쉘(610) 주위로 배치될 수 있다.
다른 유형 및 배열의 자기근원을 사용할 수 있다.
도 7은 본 개시내용의 소정의 양태에 따라 원형 금형 동공(712) 내의 방사 배향으로 흐름 유도장치(740)를 사용한 금속 캐스팅 시스템(700)의 상면도이다. 흐름 유도장치(740)는 회전 영구 자석을 사용하는 비접촉 용융된 흐름 유도장치이다. 다른 비접촉 용융된 흐름 유도장치, 예컨대 전기자석 흐름 유도장치를 사용할 수 있다.
원형 금형 동공(712)은 단일의 원형 벽(714) 내에 용융된 금속(710)을 함유하도록 구성된다. 금형 동공(712)이 형상이 원형인 것으로 도시되어 있지만, 임의의 수의 벽을 가지는 임의의 다른 형상의 금형 동공을 사용할 수 있다. 용융된 금속(710)은 공급관(706)을 통해 금형 동공(712)으로 도입된다. 임의적인 스키머가 없는 금속 캐스팅 시스템(700)이 도시되어 있다.
각각의 흐름 유도장치(740)는 하나 이상의 자기근원을 포함할 수 있다. 흐름 유도장치(740)는 용융된 금속(710)의 상면(702)에 인접하고 이것 위에 배치될 수 있다. 6개의 흐름 유도장치(740)가 예시되어 있지만, 임의의 적합한 수의 흐름 흐름 유도장치(740)가 사용될 수 있다. 상기 기재된 바대로, 각각의 흐름 유도장치(740)는 현가를 포함하는 임의의 적합한 방식으로 상면(702) 위에 배치될 수 있다. 흐름 유도장치(740)에서의 자기근원은 변하는 자기장을 생성하기 위해 회전 축선(704) 주위로 회전 가능한 하나 이상의 영구 자석을 포함할 수 있다. 전기자석은 변하는 자기장을 생성하기 위해 영구 자석 대신에 또는 이것 이외에 사용될 수 있다.
흐름 유도장치(740)는 공급관(706) 주위로 배치되고, 일반적으로 원형 방향으로 금속 흐름(742)을 유도하도록 배향될 수 있다. 흐름 유도장치(740)의 회전 축선(704)은 금형 동공(712)의 중앙으로부터 연장되는 반경에(예를 들어, 이것과 동일 선상에) 배치될 수 있다. 도 7에 도시된 바대로, 방향(746)으로의 흐름 유도장치(740)의 회전은 일반적으로 시계 반대 방향으로 금속 흐름(742)을 유도한다. 흐름 유도장치(740)는 방향 반대 방향(746)으로 회전하여 일반적으로 시계 방향으로 금속 흐름을 유도할 수 있다. 회전 금속 흐름(742)은 본 명세서에 기재된 바대로 용융된 금속(710) 내에 혼합의 증가를 발생시킬 수 있다. 흐름 유도장치(740)는 도시된 것이 아닌 상이한 배향으로 배치될 수 있다.
도 8은 본 개시내용의 소정의 양태에 따라 영구 자석을 함유하는 흐름 유도장치(800)의 도식적 다이어그램이다. 흐름 유도장치(800)는 쉘(802) 및 영구 자석(804)을 포함한다. 영구 자석(804)은 축(806)에 회전 가능하게 고정된다. 축(806)은 모터에 의해 또는 임의의 다른 적합한 방식으로 구동될 수 있다.
몇몇 경우에, 임펠러(808)는 축(806)에 회전 가능하게 고정될 수 있다. 냉매가 방향(810)으로 흐름 유도장치(800)에 들어가면서, 냉매는 임펠러(808) 위를 통과하여 축(806)이 회전하게 할 수 있고, 이것은 영구 자석(804)이 회전하게 한다. 추가적으로, 냉매는 계속해서 흐름 유도장치(800) 아래에 있어, 영구 자석(804) 위로 또는 근처로 통과하여 이들을 냉각시킬 것이다. 적합한 냉매의 예는 공기 또는 다른 가스 또는 유체를 포함한다.
도 8에 도시된 바대로, 인접한 영구 자석(804)은 회전으로 편위된(예를 들어, 엇갈려 배치된) 북극을 가질 수 있다. 예를 들어, 순차 자석의 북극은 인접한 자석으로부터 대략 60° 편위될 수 있다. 다른 편위 각도가 이용될 수 있다. 엇갈려 배치된 극은 용융된 금속의 자기 이동으로 인해 용융된 금속에서의 공명을 제한할 수 있다. 다른 경우에, 인접한 자석의 극이 편위되지 않는다.
도 9는 본 개시내용의 소정의 양태에 따라 금형 동공(912)의 코너에서 코너 흐름 유도장치(960)를 사용한 금속 캐스팅 시스템(900)의 상면도이다. 코너 흐름 유도장치(960)는 회전 영구 자석을 사용하는 비접촉 용융된 흐름 유도장치이다. 다른 비접촉 용융된 흐름 유도장치, 예컨대 전기자석 흐름 유도장치를 사용할 수 있다.
금형 동공(912)은 일련의 긴 벽(918) 및 짧은 벽(934) 내에 용융된 금속(910)으르 함유하도록 구성된다. 벽이 인접한 벽과 들어맞는 코너가 존재한다. 금형 동공(912)이 형상이 직사각형이고 90° 코너를 가지는 것으로 도시되어 있지만, 임의의 각도 폭을 가지는 임의의 수의 코너를 가지는 임의의 다른 형상의 금형 동공을 사용할 수 있다. 용융된 금속(910)은 공급관(906)을 통해 금형 동공(912)으로 도입된다. 임의적인 스키머(908)는 용융된 금속이 금형 동공(912)으로 공급관(906)을 빠져나가면서 형성될 수 있는 몇몇 금속 산화물을 수집하도록 사용될 수 있다.
코너 흐름 유도장치(960)는 변하는 자기장을 생성하도록 하나 이상의 자기근원을 포함할 수 있다. 코너 흐름 유도장치(960)는 샤프트(964)에 의해 모터(962)에 커플링된 회전판(966)을 포함할 수 있다. 임의로, 회전판은 다른 기구에 의해 회전할 수 있다. 샤프트는 지지체(970)에 의해 지지될 수 있다. 지지체(970)는 금형 동공(912)의 벽에 탑재되거나 그렇지 않으면 금형 동공(912)에 인접하게 배치될 수 있다. 회전판(966)은 회전판(966)의 회전 축선(974)으로부터 방사상 멀리 배치된 하나 이상의 영구 자석(968)을 포함할 수 있다. 회전판(966)의 회전 축선(974)은 용융된 금속(910)의 표면을 향해 약간 기울어질 수 있어서, (예를 들어, 방향(972)으로의) 회전판(966)의 회전은 금형 동공(912)의 코너 근처에 용융된 금속(910)의 표면을 향해 그리고 이로부터 멀리 하나 이상의 영구 자석(968)을 순차적으로 이동시켜, 금형 동공(912)의 코너에서 변하는 자기장을 생성할 것이다. 다른 경우에, 코너 흐름 유도장치(960)는 금형 동공(912)의 코너에서 변하는 자기장을 생성하는 전자기근원을 포함할 수 있다.
방향(972)으로의 회전판(966)의 회전은 코너를 거쳐 용융된 금속(910)에서 용융된 흐름(942)을 유도할 수 있다(예를 들어, 코너를 거쳐 일반적으로 시계방향으로 흐른다). 예를 들어, 도 9에 도시된 바대로 회전판(966)의 회전은, 공급관(906)으로부터 코너 흐름 유도장치(960)를 볼 때 보이는 것처럼, 각각의 코너 흐름 유도장치(960)의 왼쪽 측면으로부터 코너를 거쳐 그리고 각각의 코너 흐름 유도장치(960)의 오른쪽 측면을 지나서 밖으로 용융된 흐름(942)을 유도할 수 있다. 반대 방향에서의 회전은 반대 방향에서의 용융된 흐름을 유도할 수 있다.
도 10은 본 개시내용의 소정의 양태에 따라 도 9의 코너 흐름 유도장치(960)를 도시하는 부등각 투영도이다. 코너 흐름 유도장치(960)는 금형 동공(912)의 벽에 고정된 지지체(970)를 포함한다. 모터(962)는 방향(972)으로 회전판(966)을 회전시키는 샤프트(964)를 구동시킨다. 임의로, 회전판은 다른 기구에 의해 회전할 수 있다. 영구 자석(968)은 회전판(966)을 따라 회전하도록 회전판(966)에 탑재된다. 회전판(966)은 용융된 금속(910)의 표면을 향해 기울어진 회전 축선(974) 주위로 회전한다. 대안적인 경우에, 회전 축선(974)은 기울어지지 않고, 오히려 용융된 금속(910)의 표면과 평행하다.
회전판(966)이 회전하면서, 영구 자석(968) 중 다른 것이 용융된 금속(910)의 표면으로부터 멀리 이동하기 시작하면서, 영구 자석(968) 중 하나는 용융된 금속(910)의 표면에 더 가깝게 이동하기 시작한다. 영구 자석(968) 중 첫 번째가 용융된 금속(910)의 표면 근처에 이의 가장 가까운 지점으로 회전될 때, 영구 자석(968) 중 다른 것은 용융된 금속(910)의 표면으로부터 이의 가장 먼 지점에 있다. 영구 자석(968) 중 첫 번째가 용융된 금속(910)의 표면으로부터 멀리 회전하면서, 회전은 영구 자석(968) 중 다른 것이 계속해서 용융된 금속(910)의 표면을 향하게 한다.
용융된 금속(910)의 표면으로부터 영구 자석(968)의 변동하는 거리는 변하는 자기장을 생성하고, 이것은 코너를 거쳐 용융된 금속(910)의 용융된 흐름(942)을 유도한다. 예를 들어, 도 10에 도시된 바대로 회전판(966)의 회전은 코너의 왼쪽 측면으로부터 코너를 거쳐 그리고 코너의 오른쪽 측면 밖으로 용융된 흐름(942)을 유도할 수 있다. 반대 방향에서의 회전은 반대 방향에서의 용융된 흐름을 유도할 수 있다.
도 11은 본 개시내용의 소정의 양태에 따라 흐름 지향장치(1120)와 사용되는 흐름 유도장치(1100)의 근접 횡단면 확대도이다. 흐름 유도장치(1100)는 도 2의 흐름 유도장치(240)와 유사할 수 있거나, (예를 들어, 다른 유형 및 배열의 자기근원을 가지는) 임의의 다른 적합한 흐름 유도장치일 수 있다. 흐름 유도장치(1100)는 용탕 섬프(1118)의 용융된 금속에서 용융된 흐름(1122)을 유도하는 방향(1116)으로 회전할 수 있다. 용융된 흐름(1122)은 흐름 지향장치(1120)의 상부를 지나 통과할 수 있고, 계속해서 고화 계면(1124) 아래로 내려간다.
흐름 지향장치(1120)는 용융된 금속(1118) 중의 침지에 적합한 임의의 재료로 제조될 수 있다. 흐름 지향장치(1120)는 날개 형상일 수 있거나, 그렇지 않으면 (예를 들어, 고화 계면(1124) 근처의 저지대 정체 구역에서 흐름을 증가시키기 위해 및/또는 금속 결정의 숙성을 보조하기 위해) 고화 계면(1124) 아래로 흐름을 유도하도록 형상화될 수 있다. 흐름 지향장치(1120)는 섬프 내에 임의의 적합한 깊이로 연장될 수 있다.
몇몇 경우에, 흐름 지향장치(1120)는 예컨대 이동 가능한 암을 통해 금형 바디(1126)에 커플링된다(비도시). 몇몇 경우에, 흐름 지향장치(1120)는 흐름 유도장치(1100)를 임의로 또한 보유하는 캐리어(비도시)에 커플링된다. 이러한 방식으로, 흐름 유도장치(1100)와 흐름 지향장치(1120) 사이의 거리는 고정으로 유지될 수 있다. 몇몇 경우에, 흐름 지향장치(1120)를 캐리어 또는 금형 바디(1126)에 커플링시키는 이동 가능한 암(비도시)은 (예를 들어, 용탕 섬프(1118) 내의 배치를 위해, 및/또는 용탕 섬프(1118)로의/로부터의 삽입/제거를 위해) 흐름 지향장치(1120)가 이동하게 할 수 있다.
도 12는 본 개시내용의 소정의 양태에 따라 용융된 금속 흐름에 대해 플레밍 법칙을 이용하는 다부분 흐름 유도장치를 사용한 금속 캐스팅 시스템(1200)의 횡단면 다이어그램이다. 다부분 흐름 유도장치는 적어도 하나의 자기장원(1226)(예를 들어, 한 쌍의 영구 자석) 및 한 쌍의 전극을 포함한다. 용융된 금속(1208)에 걸쳐 전류 및 자기장을 동시에 인가함으로써, 전류 및 자기장의 방향에 수직으로 용융된 금속에서 힘이 유도될 수 있다.
용융된 금속은 금속원(1202)으로부터 공급관(1204) 아래로 분배장치(1206) 밖으로 흐른다. 금형 동공(1212)에서의 금속은 고화된 금속 구역(1214), 전이 금속 구역(1216) 및 용융된 금속 구역(1218)을 포함할 수 있다.
자기장원(1226)은 용융된 금속 구역(1218)의 적어도 일부를 통해 자기장을 유도하기에 적합한 어느 곳에든 배치될 수 있다. 몇몇 경우에, 자기장원(1226)은 정지 영구 자석, 회전 영구 자석, 또는 임의의 이들의 조합을 포함할 수 있다. 몇몇 경우에, 자기장원(1226)은 금형 동공(1212)에, 위에 또는 주위로 배치될 수 있다.
한 쌍의 전극이 제어장치(1230)에 커플링될 수 있다. 하부 전극(1224)은 캐스트 생성물이 하강하면서 고화된 금속 구역(1214)과 접촉할 수 있다. 하부 전극(1224)은 고화된 금속 구역(1214)을 슬라이딩 방식으로 접촉시키기 위한 임의의 적합한 전극일 수 있다. 몇몇 경우에, 하부 전극(1224)은 브러시 형상의 전극, 예컨대 전기도금 브러시이다. 몇몇 경우에, 상부 전극은 분배장치(1206)에 축조된 전극(1220)일 수 있다. 몇몇 경우에, 상부 전극은 용융된 금속(1208)에 침지 가능한 전극(1222)일 수 있다.
도 13은 본 개시내용의 소정의 양태에 따라 캐스팅의 정상 상태 단계 동안 금형(1300)의 상면도이다. 본 명세서에 사용된 바대로, 금형(1300)은 용융된 금속 리셉터클의 형태이다. 금형(1300)은 금형(1300)의 벽(1302) 내에 용융된 금속(1304)을 함유하도록 구성된다. 도 13에 도시된 것처럼, 페이지의 상부로부터 시작하여 시계 방향으로 진행하면서, 벽(1302)은 용융된 금속(1304)을 둘러싸는 제1 벽, 제2 벽, 제3 벽 및 제4 벽을 포함한다. 용융된 금속(1304)의 메니스커스(1328)는 금형(1300)의 벽(1302)에 인접하게 존재한다. 용융된 금속(1304)은 분배장치(1306)에 의해 금형(1300)으로 도입된다. 임의적인 스키머(1308)는 용융된 금속이 금형(1300)으로 분배장치(1306)를 빠져나가면서 형성될 수 있는 몇몇 금속 산화물을 수집하도록 사용될 수 있다.
하나 이상의 자기근원, 예컨대 자기근원(1310, 1312, 1314, 1316)은 용융된 금속(1304)의 상면(1340) 위에 배치된다. 4개의 자기근원이 예시되어 있지만, 4개보다 많거나 적은 것을 포함하는 임의의 적합한 수의 자기근원이 사용될 수 있다. 상기 기재된 것처럼, 자기근원(1310, 1312, 1314, 1316)은 현가를 포함하는 임의의 적합한 방식으로 상면(1340) 위에 배치될 수 있다. 자기근원(1310)은 교번 자기장을 생성하기 위해 축선(1338) 주위로 회전 가능한 하나 이상의 영구 자석을 포함할 수 있다. 전기자석은 교번 자기장을 생성하기 위해 영구 자석 대신에 또는 이것 이외에 사용될 수 있다. 자기근원(1310)은 방향(1330)으로 회전하여 방향(1318)으로 용융된 금속(1304)에서 와전류를 유도할 수 있다. 마찬가지로, 자기근원(1312, 1314, 1316)은 각각 방향(1332, 1334, 1336)으로 유사하게 구성되고 배치되고 회전하여 각각 방향(1320, 1322, 1324)으로 용융된 금속(1304)에서 와전류를 생성할 수 있다. 총체적인 와전류가 방향(1318, 1320, 1322, 1324)으로 용융된 금속(1304)에서 유도되지만, 용융된 금속(1304)의 상면(1340)에 의해 지지된 금속 산화물(1326)은 상면(1340)의 중심에서 분배장치(1306)를 향해 지향된다. 금속 산화물(1326)의 이 제어는 금속 산화물(1326)이 메니스커스(1328)를 롤오버하지 않게 하는 것을 돕는다.
도 14는 본 개시내용의 소정의 양태에 따라 정상 상태 단계 동안 B-B 선을 따라 취한 도 13의 금형(1300)의 절단도이다. 턴디시(1402)는 분배장치(1306) 아래로 용융된 금속을 공급할 수 있다. 임의적인 스키머(1308)는 분배장치(1306) 주위로 사용될 수 있다. 초기 단계 동안, 하부 블록(1420)은 금형(1300)의 벽(1302)에 들어맞도록 유압 실린더(1422)에 의해 리프팅될 수 있다. 용융된 금속이 금형 내에 고화하기 시작하면서, 하부 블록(1420)은 꾸준히 하강할 수 있다. 첨가되는 용융된 금속이 사용되어 캐스트 금속(1404)을 계속해서 늘리는 동안 캐스트 금속(1404)은 고화된 측면(1412, 1414, 1416)을 포함할 수 있다. 처음에 형성된 캐스트 금속(1404)의 부분(예를 들어, 하부 블록(1420) 근처의 부분)은 캐스트 금속(1404)의 하부 또는 버트로서 공지되어 있고, 캐스트 금속(1404)이 형성된 후 제거되고 버려질 수 있다.
벽(1302)에 인접한 상면(1340)에 메니스커스(1328)가 도시되어 있다. 몇몇 경우에, 벽(1302)은 중공 공간을 한정할 수 있고, 물과 같은 냉매(1410)를 함유할 수 있다. 냉매(1410)는 중공 공간으로부터 제트로서 빠져나가고, 캐스트 금속(1404)을 고화시키는 것을 돕도록 캐스트 금속(1404)의 측면(1412, 1414) 아래로 흐를 수 있다. 캐스트 금속(1404)의 고화된 제3 측면(1416)이 도 14에 도시되어 있다. 제3 측면(1416)은 캐스트 금속(1404)의 하부 근처에 금속 산화물 내포물(1418)을 포함한다. 상기 기재된 바대로, 금속 산화물은 초기 단계 동안 메니스커스(1328)를 롤오버하도록 유도될 수 있고, 이것은 금속 산화물 내포물(1418)이 캐스트 금속(1404)의 하부 근처에 형성하게 한다. 캐스팅 공정(1300)이 도 14에서 정상 상태 단계에 도시되어 있으므로, 최소 금속 산화물 내포물(1418)이 자기근원(1310, 1312, 1314, 1316)의 회전으로 인해 캐스트 금속(1404)의 측면에 형성된다.
도 15는 본 개시내용의 소정의 양태에 따라 캐스팅의 최종 단계 동안 C-C 선을 따라 취한 도 13의 금형(1300)의 절단도이다. 절단도는 용융된 금속(1304), 고화된 금속(1504) 및 전이 금속(1502)으로 이루어진 캐스트 금속(1404)을 도시한다. 전이 금속(1502)은 용융된 상태와 고화된 상태 사이에 있는 금속이다.
벽(1302)에 인접한 상면(1340)에 메니스커스(1328)가 도시되어 있다. 몇몇 경우에, 벽(1302)은 중공 공간을 한정하고, 물과 같은 냉매(1410)를 함유할 수 있다. 냉매(1410)는 중공 공간으로부터 제트로서 빠져나가고, 캐스트 금속(1404)을 고화시키는 것을 돕도록 캐스트 금속(1404)의 측면(1412, 1414) 아래로 흐를 수 있다.
캐스팅의 최종 단계 동안, 자기근원(1310, 1312, 1314, 1316)은 정상 상태 단계 동안 회전하는 것과 반대 방향으로 회전할 수 있다. 예를 들어, 자기근원(1312, 1316)은 각각 방향(1506, 1508)으로 회전하여 각각 방향(1510, 1512)으로 상면(1340)에서 와전류를 생성할 수 있다. 이 와전류는 메니스커스(1328)를 향해 금속 산화물을 모는 것을 도울 수 있어서, 금속 산화물은 롤오버할 수 있다. 자기근원(1310, 1312, 1314, 1316)은 또한 캐스팅의 초기 단계 동안 이 동일한 방향에서 회전할 수 있다.
도 16은 본 개시내용의 소정의 양태에 따라 용융된 금속(1304) 위의 자기근원(1316)의 근접 확대도이다. 자기근원(1316)은 도 6의 흐름 유도장치(240)와 동일하거나 유사할 수 있고, 상기 기재된 바대로 임의의 변경을 포함할 수 있다. 자기근원(1316)은 방향(1336)으로 회전하여 방향(1324)으로 용융된 금속(1304)의 상면(1340)에서 와전류를 유도할 수 있다. 와전류는, 용융된 금속(1304)의 중앙을 향해 금속 산화물(1326)을 지향시킴으로써, 상면(1340)에서의 금속 산화물(1326)이 메니스커스(1328)에 도달하고 롤오버되는 것을 방지하는 것을 도울 수 있다.
도 17은 본 개시내용의 소정의 양태에 따라 캐스팅의 초기 단계 동안 도 13의 금형(1300)의 상면도이다. 금형(1300)은 금형(1300)의 벽(1302) 내에 용융된 금속(1304)을 함유한다.
캐스팅의 초기 단계 동안, 자기근원(1310, 1312, 1314, 1316)은 각각 방향(1702, 1704, 1706, 1708)으로 회전하여 각각 방향(1710, 1712, 1714 및 1716)으로 용융된 금속(1304)에서 와전류를 유도할 수 있다. 이 와전류는 메니스커스(1328)를 향해 금속 산화물(1326)을 몰아서 롤오버를 유도할 수 있다.
도 18은 본 개시내용의 소정의 양태에 따라 대안적 금형(1800)의 상면도이다. 금형(1800)은 복잡한 형상의 벽(1802)을 포함한다. 용융된 금속(1804)은 분배장치(1808)에 의해 금형(1800)으로 도입된다. 하나 이상의 자기근원(1806)은 분배장치(1808)와 벽(1802) 사이에 배치되어 원하는 바대로 용융된 금속(1804)의 상면을 따른 금속 산화물 마이그레이션을 제어한다(예를 들어, 메니스커스(1810) 위로 금속 산화물의 롤오버를 방지하고/하거나 유도함).
복잡한 형상의 벽(1802)의 경우에, 복잡한 형상의 벽(1802)은 벤드(bend)(1812)(예를 들어, 내부 또는 외부 벤드)를 포함할 수 있다. 자기근원(1806)은 벤드(1812) 주위로 배치될 수 있어서, 각각의 자기근원(1806)의 축선은 자기근원(1806)의 중앙과 벽(1802) 사이의 가장 짧은 선에 대략 수직이다(예를 들어, 벽의 가장 가까운 부분과 평행). 이러한 배열은 자기근원(1806)이 벽을 향해 또는 벽으로부터 멀리 지향되는 와전류를 유도하게 할 수 있다.
도 19는 본 개시내용의 소정의 양태에 따라 용융된 금속의 메니스커스(1906)에 인접한 자기근원(1912)의 도식적 다이어그램이다. 자기근원(1912)은 금형(1900)의 벽(1908) 내에 배치될 수 있다. 금형(1900)은 캐스트 금속의 주요 고화하는 층을 형성하기 위해 사용되는 흑연(1910)의 밴드를 포함할 수 있다. 메니스커스(1906)는 인접하게 배치될 수 있고, 여기서 용융된 금속(1904)의 상면(1902)이 벽(1908)에 들어맞는다.
일반 조건(예를 들어, 메니스커스(1906)에 인접한 자기근원(1912)을 사용하지 않음) 하에, 메니스커스(1906)는 일반적으로 평평한 곡선(1918)을 가질 수 있다. 자기근원(1912)이 메니스커스(1906)에 인접한 경우에, 자기근원(1912)은 메니스커스(1906)에서 높이 변화를 유도할 수 있다. 자기근원(1912)이 방향(1914)으로 회전할 때, 메니스커스(1906)는 융기할 수 있고 곡선(1920)을 따를 수 있다. 자기근원(1912)이 방향 반대 방향(1914)으로 회전할 때, 메니스커스(1906)는 하강할 수 있고 곡선(1916)을 따를 수 있다.
메니스커스(1906)가 곡선(1920)으로 융기할 때, 메니스커스(1906)는 상면(1902)에서 금속 산화물의 롤오버에 대한 물리적 장벽을 제공할 수 있고, 이것은 캐스팅의 정상 상태 단계 동안 유리할 수 있다. 메니스커스(1906)가 곡선(1916)으로 하강할 때, 메니스커스(1906)는 상면(1902)에서 금속 산화물의 롤오버에 대한 감소한 장벽을 제공할 수 있고, 이것은 캐스팅의 초기 단계 및/또는 최종 단계 동안 유리할 수 있다.
몇몇 경우에, 벽(1908) 내의 자기근원(1912)은 벽(1908)에 이미 존재하고/하거나 이를 통해 흐르는 물과 같은 냉매(비도시)를 사용하여 냉각될 수 있다.
자기근원(1912)이 방향 반대 방향(1914)으로 회전하는 몇몇 경우에, 생성된 캐스트 금속의 그레인 구조는 용융된 금속(1904)이 고체/액체 계면(비도시)에 접근하는 속도를 조정함으로써 변경될 수 있다.
도 20은 본 개시내용의 소정의 양태에 따라 용융된 금속(2004)을 수송하기 위한 트로프(2002)의 상면도이다. 본 명세서에 사용된 바대로, 트로프(2002)는 용융된 금속 리셉터클의 유형이다. 하나 이상의 자기근원(2006)은 용융된 금속(2004)의 상면을 따른 금속 산화물(2008)의 마이그레이션을 제어하도록 용융된 금속(2004)의 상면 위에 배치된다. 하나 이상의 자기근원(2006)이 교번 자기장을 생성하면서, 이것은 이의 중앙 축선(예를 들어, 회전 영구 자석 자기근원에 대한 회전의 축선)에 법선 방향으로 용융된 금속(2004)에서 와전류를 유도한다. 와전류는 트로프(2002)의 교대하는 경로 아래로, 예컨대 수집 영역(2010)으로 금속 산화물(2008)을 우회시킬 수 있다.
수집 영역(2010)에서의 금속 산화물(2008)은 수동으로 또는 자동으로 여과될 수 있다. 몇몇 경우에, 수집 영역(2010)은 트로프(2002)의 주요 경로에 재연결될 수 있다.
몇몇 경우에, 용융된 금속(2004)이 탈기장치와 필터 사이에 이동하면서, 자기근원(2006)은 금속 산화물(2008)을 우회시키도록 배치될 수 있다. 제거를 위해 금속 산화물(2008)을 수집 영역(2010)으로 우회시킴으로써, 용융된 금속(2004)은 금속 산화물(2008)에 의한 필터의 조기 폐색 및/또는 플러깅(plugging) 없이 공정처리될 수 있다.
도 21은 본 개시내용의 소정의 양태에 따라 캐스팅 공정(2100)을 도시한 흐름 챠트이다. 캐스팅 공정(2100)은 상기 추가로 자세히 기재된 것처럼 초기 단계(2102), 이어서 정상 상태 단계(2104), 이어서 최종 단계(2106)를 포함할 수 있다.
초기 단계(2102) 동안, 형성되는 캐스트 금속의 측면을 향해 금속 산화물을 지향(예를 들어, 금속 산화물 롤오버를 조장)시키는 것이 바람직할 수 있다. 초기 단계(2102) 동안, 용융된 금속의 상면에 인접한 하나 이상의 자기근원은 블록(2108)에서 메니스커스로 금속 산화물을 지향시킬 수 있다. 원하는 경우, 초기 단계(2102) 동안, 하나 이상의 자기근원 인접한 메니스커스는 블록(2110)에서 메니스커스를 하강시킬 수 있다.
정상 상태 단계(2104) 동안, 형성되는 캐스트 금속의 측면으로부터 멀리 금속 산화물을 지향(예를 들어, 금속 산화물 롤오버를 방지)시켜, 최종 단계(2106)까지 용융된 금속의 표면에서 금속 산화물을 수집하는 것이 바람직할 수 있다. 정상 상태 단계(2104) 동안, 용융된 금속의 상면에 인접한 하나 이상의 자기근원은 블록(2112)에서 메니스커스로부터 멀리 금속 산화물을 지향시킬 수 있다. 원하는 경우, 정상 상태 단계(2104) 동안, 메니스커스에 인접한 하나 이상의 자기근원은 블록(2114)에서 메니스커스를 융기시킬 수 있다.
최종 단계(2106) 동안, 형성되는 캐스트 금속의 측면을 향해 금속 산화물을 지향(예를 들어, 금속 산화물 롤오버를 조장)시키는 것이 바람직할 수 있다. 최종 단계(2106) 동안, 용융된 금속의 상면에 인접한 하나 이상의 자기근원은 블록(2116)에서 메니스커스로 금속 산화물을 지향시킬 수 있다. 원하는 경우, 최종 단계(2106) 동안, 메니스커스에 인접한 하나 이상의 자기근원은 블록(2118)에서 메니스커스를 하강시킬 수 있다.
다양한 예에서, 상기 개시된 블록(2108, 2110, 2112, 2114, 2116, 2118) 중 하나 이상은 임의의 조합으로 이들의 각각의 단계로부터 생략될 수 있다.
본 명세서에 기재된 실시형태 및 예는 금속 산화물 마이그레이션이 용융된 금속의 표면에서 더 잘 제어되게 한다.
다양한 배향으로 사용된 다양한 흐름 유도장치는 용융된 흐름을 유도하고 금속 산화물을 제어하기 위해 본 명세서에 기재되어 있다. 소정의 흐름 유도장치 및 배향의 예가 본 명세서에 함유된 도면을 참조하여 제공되지만, 흐름 유도장치의 임의의 조합 및 흐름 유도장치 배치 또는 배향의 임의의 조합이 원하는 결과(예를 들어, 혼합, 금속 산화물 제어 또는 임의의 이들의 조합)를 달성하기 위해 함께 사용될 수 있는 것으로 이해될 것이다. 비제한적인 일 예로서, 도 9의 코너 흐름 유도장치(960)는 원하는 용융된 흐름을 생성하기 위해 도 2의 흐름 유도장치(240)와 사용될 수 있다.
본 명세서에 제공된 개시내용은 용융된 금속의 비접촉 용융된 흐름 제어가 가능하게 한다. 본 명세서에 기재된 흐름 제어는 다운스트림 압연 또는 다른 공정처리에 대한 더 바람직한 결정질 구조 및 더 바람직한 특성을 가지는 주괴의 캐스팅이 가능하게 할 수 있다.
예시된 실시형태를 포함하는 실시형태의 상기 설명은 오직 예시 및 설명의 목적을 위해 제시되고, 개시된 정확한 형태에 완전하거나 제한인 것으로 의도되지 않는다. 이의 많은 변형, 적용 및 용도가 당해 분야의 당업자에게 명확할 것이다.
하기 사용된 바대로, 일련의 실시예의 임의의 참조는 분리하여 이들 실시예들의 각각의 참조로서 이해되어야 한다(예를 들어, "실시예 1-4"는 "실시예 1, 2, 3 또는 4"로서 이해되어야 한다).
실시예 1은 용융된 금속을 수용하기 위한 금형; 및 용융된 금속 중에 용융된 흐름을 유도하기에 충분한 용융된 금속의 표면에 근접한 변하는 자기장을 생성시키기 위한 용융된 금속의 표면 위에 배치된 적어도 하나의 비접촉 흐름 유도장치를 포함하는 장치이다.
실시예 2는 실시예 1의 장치이고, 여기서 적어도 하나의 비접촉 흐름 유도장치는 제2 비접촉 흐름 유도장치로부터 금형 중앙선의 반대에 그리고 이것과 평행하게 배치된 제1 비접촉 흐름 유도장치를 포함한다.
실시예 3은 실시예 1 또는 2의 장치이고, 여기서 적어도 하나의 비접촉 흐름 유도장치는 금형의 코너에 걸쳐 용융된 흐름을 유도하기 위해 금형의 코너에 근접하게 배치된다.
실시예 4는 실시예 3의 장치이고, 여기서 적어도 하나의 비접촉 흐름 유도장치는 회전 축선 주위를 회전하는 회전판에 배치된 복수의 영구 자석을 포함한다.
실시예 5는 실시예 1-4의 장치이고, 여기서 적어도 하나의 비접촉 흐름 유도장치는 축선 주위를 회전하는 적어도 하나의 영구 자석을 포함한다.
실시예 6은 실시예 5의 장치이고, 여기서 축선은 금형 중앙선에 평행하게 배치된다.
실시예 7은 실시예 5의 장치이고, 여기서 축선은 금형의 중앙으로부터 연장되는 반경을 따라 배치된다.
실시예 8은 실시예 1-7의 장치를 사용하여 캐스팅된 금속 생성물이다.
실시예 9는 금형 동공으로 용융된 금속을 도입하는 단계; 용융된 금속의 상면에 근접한 변하는 자기장을 생성하는 단계; 및 변하는 자기장을 생성함으로써 용융된 금속에서 용융된 흐름을 유도하는 단계를 포함하는 방법이다.
실시예 10은 실시예 9의 방법이고, 용융된 흐름을 유도함으로써 용융된 금속에서 동조 흐름을 유도하는 단계를 추가로 포함한다.
실시예 11은 실시예 10의 방법이고, 여기서 동조 흐름을 유도하는 단계는 용융된 금속을 혼합하고 전이 금속 구역의 두께를 대략 3밀리미터 미만으로 감소시키기에 충분한 동조 흐름을 유도하는 단계를 포함한다.
실시예 12는 실시예 10의 방법이고, 여기서 동조 흐름을 유도하는 단계는 용융된 금속을 혼합하고 전이 금속 구역의 두께를 대략 1밀리미터 미만으로 감소시키기에 충분한 동조 흐름을 유도하는 단계를 포함한다.
실시예 13은 실시예 9-12의 방법이고, 여기서 용융된 흐름을 유도하는 단계는 금형 동공의 금형 중앙선을 향해 제1 용융된 흐름을 유도하는 단계; 및 금형 중앙선을 향해 그리고 제1 용융된 흐름의 반대의 방향으로 제2 용융된 흐름을 유도하는 단계를 포함한다.
실시예 14는 실시예 9-13의 방법이고, 여기서 용융된 흐름을 유도하는 단계는 일반적으로 원형 방향으로 용융된 흐름을 유도하는 단계를 포함한다.
실시예 15는 실시예 9-14의 방법이고, 여기서 용융된 흐름을 유도하는 단계는 금형 동공의 코너를 통해 용융된 흐름을 유도하는 단계를 포함한다.
실시예 16은 실시예 9-15의 방법을 이용하여 캐스팅된 금속 생성물이다.
실시예 17은 용융된 금속을 수용하기 위한 금형; 용융된 금속의 표면 바로 위에 배치된 비접촉 흐름 유도장치; 및 용융된 금속의 표면 아래에 용융된 흐름을 유도하기에 충분한 변하는 자기장을 생성하기 위한 비접촉 흐름 유도장치에 포함된 자기근원을 포함하는 시스템이다.
실시예 18은 실시예 17의 시스템이고, 여기서 자기근원은 대략 10의 분당 회전수 내지 대략 500의 분당 회전수의 속도로 회전 축선 주위로 회전하는 적어도 하나의 영구 자석을 포함한다.
실시예 19는 실시예 17 또는 18의 시스템이고, 여기서 비접촉 흐름 유도장치는 금형의 벽에 평행한 방향으로 용융된 흐름을 유도하도록 배향된다.
실시예 20은 실시예 17-19의 시스템이고, 여기서 비접촉 흐름 유도장치는 금형의 중심으로부터 연장되는 반경에 수직인 방향으로 용융된 흐름을 유도하도록 배향된다.
실시예 21은 용융된 금속을 수용하기 위한 금형; 및 용융된 금속의 표면에 금속 산화물의 이동을 지향시키기에 충분한 용융된 금속의 표면에 근접한 교번 자기장을 생성하기 위한 금형 위에 배치된 적어도 하나의 자기근원을 포함하는 장치이다.
실시예 22는 실시예 21의 장치이고, 여기서 적어도 하나의 자기근원은 축선 주위를 회전하는 적어도 하나의 영구 자석을 포함한다.
실시예 23은 실시예 22의 장치이고, 여기서 적어도 하나의 자기근원은 할박 어레이로 배열된 복수의 영구 자석을 포함한다.
실시예 24는 실시예 22 또는 23의 장치이고, 여기서 적어도 하나의 자기근원은 적어도 하나의 영구 자석을 둘러싸는 방사성 열 반사장치 및 전도성 열 차단장치를 추가로 포함한다.
실시예 25는 실시예 21-24의 장치이고, 적어도 하나의 자기근원과 용융된 금속의 표면 사이의 거리를 조정하기 위해 적어도 하나의 자기근원에 커플링된 높이 조정 기구를 추가로 포함한다.
실시예 26은 실시예 21-25의 장치이고, 금속 산화물의 롤오버를 방지하기에 충분한 용융된 금속의 표면에서 하나 이상의 추가적인 와전류를 생성하기에 충분한 하나 이상의 추가적인 교번 자기장을 생성하기 위한 하나 이상의 추가적인 자기근원을 추가로 포함한다.
실시예 27은 리셉터클로 용융된 금속을 도입하는 단계; 용융된 금속의 상면에 근접한 교번 자기장을 생성하는 단계; 및 교번 자기장을 생성함으로써 용융된 금속의 상면의 금속 산화물을 지향시키는 단계를 포함하는 방법이다.
실시예 28은 실시예 27의 방법이고, 여기서 교번 자기장을 생성하는 단계는 축선 주위로 하나 이상의 영구 자석을 회전시키는 단계를 포함한다.
실시예 29는 실시예 27 또는 28의 방법이고, 여기서 리셉터클로 용융된 금속을 도입하는 단계는 금형을 충전하는 단계를 포함하고, 금속 산화물을 지향시키는 단계는 금형의 중앙을 향해 마이그레이션하도록 금속 산화물을 지향시킴으로써 금속 산화물의 롤오버를 방지하는 단계를 포함한다.
실시예 30은 실시예 29의 방법이고, 여기서 금형을 충전하는 단계는 적어도 초기 단계 및 정상 상태 단계를 포함하고; 롤오버를 방지하는 단계는 정상 상태 단계 동안 발생하고; 그리고 금속 산화물을 지향시키는 단계는 초기 단계 동안 금형의 엣지를 향해 마이그레이션하도록 금속 산화물을 지향시킴으로써 금속 산화물의 롤오버를 조장하는 단계를 추가로 포함한다.
실시예 31은 실시예 27-30의 방법이고, 용융된 금속의 상면의 메니스커스에 근접한 제2 교번 자기장을 생성하는 단계; 및 제2 교번 자기장을 생성시키는 것에 기초하여 메니스커스의 높이를 조정하는 단계를 추가로 포함한다.
실시예 32는 실시예 31의 방법이고, 여기서 리셉터클로 용융된 금속을 도입하는 단계는 금형을 충전하는 단계를 포함하고; 금형을 충전하는 단계는 적어도 초기 단계 및 정상 상태 단계를 포함하고; 그리고 메니스커스의 높이를 조정하는 단계는 정상 상태 단계 동안 메니스커스의 높이를 융기시키는 단계를 포함한다.
실시예 33은 실시예 32의 방법이고, 여기서 메니스커스의 높이를 조정하는 단계는 초기 단계 동안 메니스커스의 높이를 하강시키는 단계를 추가로 포함한다.
실시예 34는 실시예 27-33의 방법이고, 용융된 금속의 상면의 수직 이동에 반응하여 교번 자기장의 높이를 조정하는 단계를 추가로 포함한다.
실시예 35는 상면을 따른 금속 산화물 마이그레이션을 제어하기에 적합한 교번 자기장을 생성하기 위해 용융된 금속의 상면에 인접하게 배치 가능한 비접촉 자기근원, 및 교번 자기장을 제어하기 위한 비접촉 자기근원에 커플링된 제어장치를 포함하는 시스템이다.
실시예 36은 실시예 35의 시스템이고, 여기서 비접촉 자기근원은 하나 이상의 축선 주위로 회전 가능하게 탑재된 하나 이상의 영구 자석을 포함하고, 제어장치는 하나 이상의 축선 주위로 하나 이상의 영구 자석의 회전을 제어하도록 조작 가능하다.
실시예 37은 실시예 35 또는 36의 시스템이고, 여기서 비접촉 자기근원은 상면의 메니스커스를 변형시키도록 메니스커스에 인접하게 배치 가능하다.
실시예 38은 실시예 35 또는 36의 시스템이고, 여기서 비접촉 자기근원은 용융된 금속의 상면 위에 그리고 금형의 벽과 용융된 금속 분배장치 사이에 배치 가능하다.
실시예 39는 실시예 38의 시스템이고, 여기서 비접촉 자기근원은 용융된 금속의 상면으로부터 원하는 거리에서 비접촉 자기근원을 선택적으로 간격을 두도록 높이 조정 가능하다.
실시예 40은 실시예 38 또는 39의 시스템이고, 여기서 교번 자기장은 금형의 벽에 법선 방향으로 상면을 따라 금속 산화물의 마이그레이션을 제어하도록 배향된다.
실시예 41은 16 이하의 수지상 암 간격의 최대 표준 편차로 결정질 구조를 가지는, 알루미늄 생성물이고, 알루미늄 생성물은 금형 동공으로 용융된 금속을 도입하고, 용융된 금속의 상면에 근접한 변하는 자기장을 생성시킴으로써 용융된 금속에서 용융된 흐름을 유도함으로써 얻어진다.
실시예 42는 실시예 41의 알루미늄 생성물이고, 여기서 수지상 암 간격의 최대 표준 편차는 10 이하이다.
실시예 43은 실시예 41의 알루미늄 생성물이고, 여기서 수지상 암 간격의 최대 표준 편차는 7.5 이하이다.
실시예 44는 실시예 41-43의 알루미늄 생성물이고, 여기서 평균 수지상 암 간격은 50㎛ 이하이다.
실시예 45는 실시예 41-43의 알루미늄 생성물이고, 여기서 평균 수지상 암 간격은 30㎛ 이하이다.
실시예 46은 실시예 41-45의 알루미늄 생성물이고, 여기서 용융된 금속에서 용융된 흐름을 유도하는 단계는 용융된 금속에서 동조 흐름을 유도하는 단계를 추가로 포함한다.
실시예 47은 200 이하의 그레인 크기의 최대 표준 편차로 결정질 구조를 가지는, 알루미늄 생성물이고, 알루미늄 생성물은 금형 동공으로 용융된 금속을 도입하고, 용융된 금속의 상면에 근접한 변하는 자기장을 생성시킴으로써 용융된 금속에서 용융된 흐름을 유도함으로써 얻어진다.
실시예 48은 실시예 47의 알루미늄 생성물이고, 여기서 그레인 크기의 최대 표준 편차는 80 이하이다.
실시예 49는 실시예 47의 알루미늄 생성물이고, 여기서 그레인 크기의 최대 표준 편차는 45 이하이다.
실시예 50은 실시예 47-49의 알루미늄 생성물이고, 여기서 평균 그레인 크기는 700㎛ 이하이다.
실시예 51은 실시예 47-49의 알루미늄 생성물이고, 여기서 평균 그레인 크기는 400㎛ 이하이다.
실시예 52는 실시예 47-51의 알루미늄 생성물이고, 여기서 용융된 금속에서 용융된 흐름을 유도하는 단계는 용융된 금속에서 동조 흐름을 유도하는 단계를 추가로 포함한다.
실시예 53은 실시예 47-52의 알루미늄 생성물이고, 여기서 수지상 암 간격의 최대 표준 편차는 10 이하이다.
실시예 54는 실시예 47-52의 알루미늄 생성물이고, 여기서 수지상 암 간격의 최대 표준 편차는 7.5 이하이다.
실시예 55는 실시예 47-52의 알루미늄 생성물이고, 여기서 평균 수지상 암 간격은 50㎛ 이하이다.
실시예 56은 실시예 47-52의 알루미늄 생성물이고, 여기서 평균 수지상 암 간격은 30㎛ 이하이다.

Claims (50)

  1. 장치로서,
    용융된 금속을 수용하기 위한 금형; 및
    상기 용융된 금속 중에 용융된 흐름을 유도하기에 충분한 상기 용융된 금속의 표면에 근접한 변하는 자기장을 생성시키기 위한 상기 용융된 금속의 표면 위에 배치된 적어도 하나의 비접촉 흐름 유도장치(non-contact flow inducer)를 포함하는, 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 비접촉 흐름 유도장치는 제2 비접촉 흐름 유도장치로부터 금형 중앙선의 반대에 그리고 이것과 평행하게 배치된 제1 비접촉 흐름 유도장치를 포함하는, 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 비접촉 흐름 유도장치는 상기 금형의 코너에 걸쳐 상기 용융된 흐름을 유도하기 위해 상기 금형의 코너에 근접하게 배치된, 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 적어도 하나의 비접촉 흐름 유도장치는 회전 축선 주위를 회전하는 회전판에 배치된 복수의 영구 자석을 포함하는, 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 비접촉 흐름 유도장치는 축선 주위를 회전하는 적어도 하나의 영구 자석을 포함하는, 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 축선은 금형 중앙선에 평행하게 배치된, 장치.
  7. 제5항에 있어서, 상기 축선은 상기 금형의 중앙으로부터 연장되는 반경을 따라 배치된, 장치.
  8. 제1항의 장치를 사용하여 캐스팅된 금속 생성물.
  9. 방법으로서,
    금형 동공으로 용융된 금속을 도입하는 단계;
    상기 용융된 금속의 상면에 근접한 변하는 자기장을 생성하는 단계; 및
    상기 변하는 자기장을 생성함으로써 상기 용융된 금속에서 용융된 흐름을 유도하는 단계를 포함하는, 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 용융된 흐름을 유도함으로써 상기 용융된 금속에서 동조 흐름(sympathetic flow)을 유도하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 동조 흐름을 유도하는 단계는 상기 용융된 금속을 혼합하고 전이 금속 구역의 두께를 대략 3밀리미터 미만으로 감소시키기에 충분한 동조 흐름을 유도하는 단계를 포함하는, 방법.
  12. 제10항에 있어서, 상기 동조 흐름을 유도하는 단계는 상기 용융된 금속을 혼합하고 전이 금속 구역의 두께를 대략 1밀리미터 미만으로 감소시키기에 충분한 동조 흐름을 유도하는 단계를 포함하는, 방법.
  13. 제9항에 있어서, 상기 용융된 흐름을 유도하는 단계는
    상기 금형 동공의 금형 중앙선을 향해 제1 용융된 흐름을 유도하는 단계; 및
    상기 금형 중앙선을 향해 그리고 상기 제1 용융된 흐름의 반대의 방향으로 제2 용융된 흐름을 유도하는 단계를 포함하는, 방법.
  14. 제9항에 있어서, 상기 용융된 흐름을 유도하는 단계는 일반적으로 원형 방향으로 상기 용융된 흐름을 유도하는 단계를 포함하는, 방법.
  15. 제9항에 있어서, 상기 용융된 흐름을 유도하는 단계는 상기 금형 동공의 코너를 통해 상기 용융된 흐름을 유도하는 단계를 포함하는, 방법.
  16. 제9항의 방법을 이용하여 캐스팅된 금속 생성물.
  17. 시스템으로서,
    용융된 금속을 수용하기 위한 금형;
    상기 용융된 금속의 표면 바로 위에 배치된 비접촉 흐름 유도장치; 및
    상기 용융된 금속의 표면 아래에 용융된 흐름을 유도하기에 충분한 변하는 자기장을 생성하기 위한 상기 비접촉 흐름 유도장치에 포함된 자기근원을 포함하는, 시스템.
  18. 제17항에 있어서, 상기 자기근원은 대략 10의 분당 회전수 내지 대략 500의 분당 회전수의 속도로 회전 축선 주위로 회전하는 적어도 하나의 영구 자석을 포함하는, 시스템.
  19. 제17항에 있어서, 상기 비접촉 흐름 유도장치는 상기 금형의 벽에 평행한 방향으로 상기 용융된 흐름을 유도하도록 배향된, 시스템.
  20. 제17항에 있어서, 상기 비접촉 흐름 유도장치는 상기 금형의 중심으로부터 연장되는 반경에 수직인 방향으로 상기 용융된 흐름을 유도하도록 배향된, 시스템.
  21. 장치로서,
    용융된 금속을 수용하기 위한 금형; 및
    상기 용융된 금속의 표면에 금속 산화물의 이동을 지향시키기에 충분한 상기 용융된 금속의 표면에 근접한 교번 자기장을 생성하기 위한 상기 금형 위에 배치된 적어도 하나의 자기근원을 포함하는, 장치.
  22. 제21항에 있어서, 상기 적어도 하나의 자기근원은 축선 주위를 회전하는 적어도 하나의 영구 자석을 포함하는, 장치.
  23. 제22항에 있어서, 상기 적어도 하나의 자기근원은 할박(Halbach) 어레이로 배열된 복수의 영구 자석을 포함하는, 장치.
  24. 제22항에 있어서, 상기 적어도 하나의 자기근원은 상기 적어도 하나의 영구 자석을 둘러싸는 방사성 열 반사장치 및 전도성 열 차단장치(heat inhibitor)를 추가로 포함하는, 장치.
  25. 제21항에 있어서, 상기 적어도 하나의 자기근원과 상기 용융된 금속의 표면 사이의 거리를 조정하기 위해 상기 적어도 하나의 자기근원에 커플링된 높이 조정 기구를 추가로 포함하는, 장치.
  26. 제21항에 있어서, 금속 산화물의 롤오버(rollover)를 방지하기에 충분한 상기 용융된 금속의 표면에서의 하나 이상의 추가적인 와전류(eddy current)를 생성하기에 충분한 하나 이상의 추가적인 교번 자기장을 생성하기 위한 하나 이상의 추가적인 자기근원을 추가로 포함하는, 장치.
  27. 방법으로서,
    리셉터클로 용융된 금속을 도입하는 단계;
    상기 용융된 금속의 상면에 근접한 교번 자기장을 생성하는 단계; 및
    상기 교번 자기장을 생성함으로써 상기 용융된 금속의 상면의 금속 산화물을 지향시키는 단계를 포함하는, 방법.
  28. 제27항에 있어서, 상기 교번 자기장을 생성하는 단계는,
    축선 주위로 하나 이상의 영구 자석을 회전시키는 단계를 포함하는, 방법.
  29. 제27항에 있어서, 상기 리셉터클로 용융된 금속을 도입하는 단계는 금형을 충전하는 단계를 포함하고, 상기 금속 산화물을 지향시키는 단계는 상기 금형의 중앙을 향해 마이그레이션하도록 상기 금속 산화물을 지향시킴으로써 금속 산화물의 롤오버를 방지하는 단계를 포함하는, 방법.
  30. 제29항에 있어서,
    상기 금형을 충전하는 단계는 적어도 초기 단계 및 정상 상태 단계를 포함하고;
    상기 롤오버를 방지하는 단계는 상기 정상 상태 단계 동안 발생하고; 그리고
    상기 금속 산화물을 지향시키는 단계는 상기 초기 단계 동안 상기 금형의 엣지를 향해 마이그레이션하도록 상기 금속 산화물을 지향시킴으로써 금속 산화물의 롤오버를 조장하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  31. 제27항에 있어서,
    상기 용융된 금속의 상면의 메니스커스에 근접한 제2 교번 자기장을 생성하는 단계; 및
    상기 제2 교번 자기장을 생성시키는 것에 기초하여 상기 메니스커스의 높이를 조정하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  32. 제31항에 있어서,
    상기 리셉터클로 용융된 금속을 도입하는 단계는 금형을 충전하는 단계를 포함하고;
    상기 금형을 충전하는 단계는 적어도 초기 단계 및 정상 상태 단계를 포함하고; 그리고
    상기 메니스커스의 높이를 조정하는 단계는 상기 정상 상태 단계 동안 상기 메니스커스의 높이를 융기시키는 단계를 포함하는, 방법.
  33. 제32항에 있어서, 상기 메니스커스의 높이를 조정하는 단계는 상기 초기 단계 동안 상기 메니스커스의 높이를 하강시키는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  34. 제27항에 있어서,
    상기 용융된 금속의 상면의 수직 이동에 반응하여 상기 교번 자기장의 높이를 조정하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  35. 시스템으로서,
    상면을 따른 금속 산화물 마이그레이션을 제어하기에 적합한 교번 자기장을 생성하기 위해 용융된 금속의 상기 상면에 인접하게 배치 가능한 비접촉 자기근원, 및
    상기 교번 자기장을 제어하기 위한 상기 비접촉 자기근원에 커플링된 제어장치를 포함하는, 시스템.
  36. 제35항에 있어서, 상기 비접촉 자기근원은 하나 이상의 축선 주위로 회전 가능하게 탑재된 하나 이상의 영구 자석을 포함하고, 상기 제어장치는 상기 하나 이상의 축선 주위로 상기 하나 이상의 영구 자석의 회전을 제어하도록 조작 가능한, 시스템.
  37. 제35항에 있어서, 상기 비접촉 자기근원은 상기 상면의 메니스커스를 변형시키도록 상기 메니스커스에 인접하게 배치 가능한, 시스템.
  38. 제35항에 있어서, 상기 비접촉 자기근원은 상기 용융된 금속의 상면 위에 그리고 금형의 벽과 용융된 금속 분배장치 사이에 배치 가능한, 시스템.
  39. 제38항에 있어서, 상기 비접촉 자기근원은 상기 용융된 금속의 상면으로부터 원하는 거리에서 상기 비접촉 자기근원을 선택적으로 간격을 두도록 높이 조정 가능한, 시스템.
  40. 제38항에 있어서, 상기 교번 자기장은 상기 금형의 벽에 법선 방향으로 상기 상면을 따라 상기 금속 산화물의 마이그레이션을 제어하도록 배향된, 시스템.
  41. 16 이하의 수지상 암(dendrite arm) 간격의 최대 표준 편차로 결정질 구조를 가지는, 알루미늄 생성물로서, 금형 동공으로 용융된 금속을 도입하고, 상기 용융된 금속의 상면에 근접한 변하는 자기장을 생성시킴으로써 상기 용융된 금속에서 용융된 흐름을 유도함으로써 얻어진, 알루미늄 생성물.
  42. 제41항에 있어서, 상기 수지상 암 간격의 최대 표준 편차는 10 이하인, 알루미늄 생성물.
  43. 제41항에 있어서, 상기 수지상 암 간격의 최대 표준 편차는 7.5 이하인, 알루미늄 생성물.
  44. 제41항에 있어서, 상기 용융된 금속에서 용융된 흐름을 유도하는 것은 상기 용융된 금속에서 동조 흐름을 유도하는 것을 추가로 포함하는, 알루미늄 생성물.
  45. 200 이하의 그레인 크기의 최대 표준 편차로 결정질 구조를 가지는, 알루미늄 생성물로서, 금형 동공으로 용융된 금속을 도입하고, 상기 용융된 금속의 상면에 근접한 변하는 자기장을 생성시킴으로써 상기 용융된 금속에서 용융된 흐름을 유도함으로써 얻어진, 알루미늄 생성물.
  46. 제45항에 있어서, 상기 그레인 크기의 최대 표준 편차는 80 이하인, 알루미늄 생성물.
  47. 제45항에 있어서, 상기 그레인 크기의 최대 표준 편차는 45 이하인, 알루미늄 생성물.
  48. 제45항에 있어서, 상기 평균 그레인 크기는 700㎛ 이하인, 알루미늄 생성물.
  49. 제45항에 있어서, 상기 평균 그레인 크기는 400㎛ 이하인, 알루미늄 생성물.
  50. 제45항에 있어서, 상기 용융된 금속에서 용융된 흐름을 유도하는 것은 상기 용융된 금속에서 동조 흐름을 유도하는 것을 추가로 포함하는, 알루미늄 생성물.
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