RU2801457C1

RU2801457C1 - Method for controlling the shape of the ingot head

Info

Publication number: RU2801457C1
Application number: RU2022125197A
Authority: RU
Inventors: Тодд Ф. БИШОФФ; Филлип УИЛСОН; Джон Роберт Бастер МАККАЛЛУМ; Аарон Дэвид СИНДЕН; Брент ОПДЕНДРАЙС; Джейсон Делл ХАЙМАС
Original assignee: Новелис Инк.
Priority date: 2020-03-26
Filing date: 2021-03-25
Publication date: 2023-08-08

Abstract

FIELD: casting of metals.

SUBSTANCE: invention relates to the control of the shape of the ingot head during continuous casting into a mould. At the end of the casting, before the ingot head is formed, the cooling rods or other cooling structure is lowered into the ingot mould. The reduced area of the casting is determined for forming the head of the ingot. Additional molten metal is fed into the reduced area of the casting, and the cooling rods are moved transversely towards the centre of the ingot, further reducing the area of the casting. As additional molten metal fills the reduced mould area, the ingot is lowered relative to the chill rods to further increase the height of the ingot head. Additional molten metal is added until the desired ingot head shape is formed.

EFFECT: reduced internal stresses due to compression of the molten metal as it solidifies, the reduction or prevention of a shrinkage defect in the head of the ingot.

26 cl, 7 dwg, 1 ex

Description

Перекрестная ссылка на родственную заявкуCross-reference to related application

[0001] В настоящей заявке испрашивается преимущество и приоритет предварительной заявки на патент США №63/000,058, поданной 26 марта 2020 г. и озаглавленной «METHOD OF CONTROLLING THE SHAPE OF AN INGOT HEAD», содержание которой включено в данный документ в полном объеме посредством ссылки для всех целей.[0001] This application claims the benefit and priority of U.S. Provisional Application No. 63/000,058, filed March 26, 2020, and entitled "METHOD OF CONTROLLING THE SHAPE OF AN INGOT HEAD", the contents of which are incorporated herein in their entirety by links for all purposes.

Область техники, к которой относится изобретениеThe technical field to which the invention belongs

[0002] Настоящее изобретение относится в целом к литью металлов и, более конкретно, к контролю формы головной части слитка при непрерывном литье в кристаллизатор.[0002] The present invention relates generally to the casting of metals, and more particularly to the control of the head shape of an ingot in continuous casting into a mould.

Уровень техникиState of the art

[0003] Непрерывное литье в кристаллизатор представляет собой процесс отливки расплавленного металла в кристаллизаторе с подвижным дном. При непрерывном литье в кристаллизатор используют охлаждение для затвердевания текущего расплавленного металла снаружи металлической лунки внутрь. Слиток удлиняют за счет опускания подвижного дна по мере заполнения кристаллизатора дополнительным расплавленным металлом.[0003] Continuous mold casting is a process for casting molten metal in a moving bottom mold. In continuous mold casting, cooling is used to solidify the flowing molten metal from the outside of the metal hole to the inside. The ingot is lengthened by lowering the movable bottom as the mold is filled with additional molten metal.

[0004] При формировании слитков, по достижении конца процесса отливки, поток расплавленного металла прекращается и головная часть слитка охлаждается до твердого состояния. Когда поток расплавленного металла останавливается (например, когда расплавленный металл затвердевает в лунке), в головной части слитка может сформироваться усадочный дефект. Усадочный дефект не всегда может иметь постоянную форму и часто изменяется из-за объема материала, который может охлаждаться с неравномерной скоростью, вызывая различные внутренние напряжения в головной части слитка.[0004] When forming ingots, upon reaching the end of the casting process, the flow of molten metal stops and the head of the ingot is cooled to a solid state. When the flow of molten metal stops (for example, when the molten metal solidifies in the hole), a shrinkage defect may form at the head of the ingot. The shrinkage defect may not always have a constant shape and often changes due to the volume of the material, which can cool at an uneven rate, causing various internal stresses in the head of the ingot.

[0005] По мере образования усадочного дефекта могут возникать получаемые в результате значительные внутренние напряжения, которые могут привести к растрескиванию и раскрытию головной части слитка, превращая конец слитка в бесполезный, непригодный для использования материал. Это явление может быть особенно заметно во время обработки металла, например в прокатном стане, где такое растрескивание или раскрытие может приводить к значительным потерям материала.[0005] As a shrinkage defect develops, significant internal stresses can result, which can cause the head of the ingot to crack and open, rendering the end of the ingot a useless, unusable material. This phenomenon can be especially noticeable during metal processing, for example in a rolling mill, where such cracking or opening can lead to significant loss of material.

Раскрытие сущности изобретенияDisclosure of the essence of the invention

[0006] Термин «вариант осуществления» и подобные термины предназначены для обширной ссылки на весь объект настоящего изобретения и приведенной ниже формулы изобретения. Утверждения, содержащие эти термины, следует понимать как не ограничивающие объект, описанный в настоящем документе, или как не ограничивающие значение или объем формулы изобретения, приведенной ниже. Варианты осуществления настоящего изобретения, раскрытые в настоящем документе, определяются формулой изобретения, приведенной ниже, а не данной сущностью изобретения. Данная сущность изобретения представляет собой общий обзор различных аспектов настоящего изобретения и вводит некоторые из идей, которые дополнительно описаны ниже в разделе «Подробное описание изобретения». Данная сущность изобретения не предназначена для определения ключевых или существенных отличительных признаков заявленного объекта изобретения, а также не предназначена для использования отдельно с целью определения объема заявленного объекта изобретения. Объект изобретения следует воспринимать со ссылкой на соответствующие части всего описания настоящего изобретения, все возможные графические материалы и каждый пункт формулы изобретения.[0006] The term "embodiment" and similar terms are intended to be broad reference to the entire subject matter of the present invention and the following claims. Statements containing these terms are to be understood as not limiting the subject matter described herein, or as not limiting the meaning or scope of the claims below. The embodiments of the present invention disclosed herein are defined by the claims below and not by this summary. This summary of the invention is a general overview of the various aspects of the present invention and introduces some of the ideas that are further described below in the section "Detailed Description of the Invention". This summary is not intended to define key or essential features of the claimed subject matter, nor is it intended to be used alone to define the scope of the claimed subject matter. The subject matter of the invention is to be understood with reference to the relevant parts of the entire description of the present invention, all possible drawings and each claim.

[0007] Некоторые приведенные в настоящем документе примеры относятся к системам и/или способам контроля формы головной части слитка. В то время как форма слитка, формирующегося во время отливки, может первоначально определяться контуром отливки, ограниченным кристаллизатором, головная часть слитка ближе к концу отливки может определяться уменьшенным контуром отливки, ограниченным охлаждающим узлом, например, без ограничения, узлом охлаждающего стержня, а не кристаллизатором. Охлаждающий узел содержит один или более компонентов (например, охлаждающие конструкции, такие как охлаждающие стержни), которые можно опустить вдоль кристаллизатора в положение, из которого может быть сообщено постепенное боковое перемещение для дальнейшего уменьшения площади отливки, например, для обеспечения полученной в результате формы головной части слитка (например, конической формы), которая позволяет избежать проблем, связанных с усадочными дефектами, или иным образом обеспечивает преимущества для последующей обработки слитка.[0007] Some of the examples provided herein relate to systems and/or methods for controlling the shape of an ingot head. While the shape of an ingot formed during casting may initially be defined by the contour of the casting bounded by the mold, the head of the ingot towards the end of the casting may be determined by the reduced contour of the casting bounded by the cooling assembly, such as, but not limited to, the cooling rod assembly rather than the mold. . The cooling assembly comprises one or more components (e.g., cooling structures such as cooling rods) that can be lowered along the mold to a position from which gradual lateral movement can be imparted to further reduce the area of the cast, for example, to provide the resulting head shape. part of the ingot (eg, conical shape) that avoids problems associated with shrinkage defects, or otherwise provides advantages for the subsequent processing of the ingot.

[0008] В некоторых вариантах осуществления предложен способ формирования слитка. Способ может включать в себя подачу расплавленного металла в кристаллизатор для формирования основы слитка. По мере формирования слитка охлаждающая конструкция, такая как охлаждающий стержень, перемещается к расплавленному металлу в слитке. После того как охлаждающая конструкция вошла в контакт с расплавленным металлом, охлаждающая конструкция может быть перемещена в поперечном направлении таким образом, чтобы дополнительный расплавленный металл был ограничен охлаждающей конструкцией. Затем в область, ограниченную охлаждающей конструкцией, может быть добавлен дополнительный расплавленный металл для формирования головной части слитка.[0008] In some embodiments, a method for forming an ingot is provided. The method may include supplying molten metal to a mold to form an ingot base. As the ingot is formed, a cooling structure such as a chilled rod moves towards the molten metal in the ingot. After the cooling structure has come into contact with the molten metal, the cooling structure can be moved laterally so that the additional molten metal is confined to the cooling structure. Additional molten metal may then be added to the region defined by the cooling structure to form the ingot head.

[0009] В некоторых вариантах осуществления предложена система формирования слитка. Система может содержать кристаллизатор, подвижное дно, насадку и узел охлаждения. Кристаллизатор может быть подходящим для приема расплавленного металла и определения площади отливки слитка. Подвижное дно может быть выполнено с возможностью перемещения в вертикальном направлении. Насадка может располагаться над кристаллизатором и быть подходящей для подачи расплавленного металла в кристаллизатор. Узел охлаждения может иметь охлаждающую конструкцию и исполнительный механизм. Исполнительный механизм может приводить в действие охлаждающую конструкцию в поперечном направлении, чтобы создать меньшую площадь отливки, ограниченную охлаждающей конструкцией.[0009] In some embodiments, an ingot forming system is provided. The system may contain a crystallizer, a movable bottom, a nozzle and a cooling unit. A mold may be suitable for receiving molten metal and determining the cast area of the ingot. The movable bottom may be movable in the vertical direction. The nozzle may be located above the mold and be suitable for supplying molten metal to the mold. The cooling unit may have a cooling structure and an actuator. The actuator may actuate the cooling structure in the transverse direction to create a smaller casting area bounded by the cooling structure.

[0010] В некоторых вариантах осуществления предложен узел охлаждающего стержня. Узел охлаждающего стержня может включать в себя охлаждающий стержень, трубопровод для охлаждающей жидкости и основание для регулировки угла. Охлаждающий стержень может быть выполнен с возможностью перемещения в вертикальном направлении и подходить для взаимодействия с поверхностью расплавленного металла. Трубопровод для охлаждающей жидкости может отводить тепло от охлаждающего стержня, когда охлаждающая жидкость проходит по трубопроводу. Основание для регулировки угла может ориентировать охлаждающие стержни под заданными углами.[0010] In some embodiments, a chilled rod assembly is provided. The chill rod assembly may include a chill rod, a coolant conduit, and an angle adjustment base. The cooling rod may be vertically movable and suitable for interacting with the surface of the molten metal. The coolant conduit can remove heat from the cooling rod when the coolant passes through the conduit. The angle adjustment base can orient the chilled rods at predetermined angles.

[0011] Другие объекты и преимущества станут очевидными из следующего подробного описания неограничивающих примеров.[0011] Other objects and advantages will become apparent from the following detailed description of non-limiting examples.

Краткое описание чертежейBrief description of the drawings

[0012] В описании делается ссылка на следующие прилагаемые фигуры, на которых использование одинаковых ссылочных позиций на разных фигурах предназначено для иллюстрации подобных или аналогичных компонентов.[0012] Reference is made throughout the description to the following appended figures, in which the use of the same reference numerals throughout the figures is intended to illustrate like or analogous components.

[0013] На Фиг. 1 представлен вид сбоку в разрезе системы для формования головной части слитка в соответствии с различными вариантами осуществления.[0013] In FIG. 1 is a sectional side view of an ingot head molding system in accordance with various embodiments.

[0014] На Фиг. 2А представлен вид в перспективе узла охлаждающего стержня с элементами в первом положении относительно кристаллизатора, в соответствии с различными вариантами осуществления.[0014] In FIG. 2A is a perspective view of a chill rod assembly with elements in a first position relative to the mold, in accordance with various embodiments.

[0015] На Фиг. 2В представлен вид в перспективе узла охлаждающего стержня, показанного на Фиг. 2А, с элементами во втором положении относительно кристаллизатора, в соответствии с различными вариантами осуществления.[0015] In FIG. 2B is a perspective view of the chilled rod assembly shown in FIG. 2A with elements in a second position relative to the mold, in accordance with various embodiments.

[0016] На Фиг. 3А-3Е представлены виды сбоку, соответственно показывающие различные состояния элементов системы во время примера процесса формования головной части слитка, в соответствии с различными вариантами осуществления.[0016] In FIG. 3A-3E are side views, respectively, showing various states of the system elements during an exemplary ingot head molding process, in accordance with various embodiments.

[0017] На Фиг. 4А представлен вид с торца примера узла охлаждающего стержня, в соответствии с различными вариантами осуществления.[0017] In FIG. 4A is an end view of an example of a chilled rod assembly, in accordance with various embodiments.

[0018] На Фиг. 4В представлен вид с торца узла охлаждающего стержня, имеющего элементы, расположенные в ориентации под углом, в соответствии с различными вариантами осуществления.[0018] In FIG. 4B is an end view of a chilled rod assembly having elements arranged in an angled orientation, in accordance with various embodiments.

[0019] На Фиг. 5 представлена блок-схема, иллюстрирующая процесс обработки слитка, в соответствии с различными вариантами осуществления.[0019] In FIG. 5 is a flow chart illustrating an ingot processing process, in accordance with various embodiments.

[0020] На Фиг. 6 представлена упрощенная блок-схема, показывающая приведенную в качестве примера компьютерную систему для использования с системой, показанной на Фиг. 1, в соответствии с различными вариантами осуществления.[0020] In FIG. 6 is a simplified block diagram showing an exemplary computer system for use with the system shown in FIG. 1 in accordance with various embodiments.

[0021] На Фиг. 7 представлен вид сбоку прямоугольного охлаждающего стержня в профильной форме, в соответствии с различными вариантами осуществления.[0021] In FIG. 7 is a side view of a rectangular chilled rod in profile shape, in accordance with various embodiments.

Осуществление изобретенияImplementation of the invention

[0022] Следующие примеры будут служить для дополнительной иллюстрации настоящего изобретения, однако, в то же время не ограничивая его каким-либо образом. И напротив, следует четко понимать, что можно прибегнуть к различным вариантам осуществления, модификациям и их эквивалентам, которые после прочтения описания в данном документе могут прийти на ум специалистам в данной области техники без отступления от сущности настоящего изобретения.[0022] The following examples will serve to further illustrate the present invention, however, without limiting it in any way. Conversely, it should be clearly understood that various embodiments, modifications, and their equivalents may be resorted to as those skilled in the art, upon reading the description herein, may come to mind without departing from the gist of the present invention.

[0023] Хотя некоторые аспекты настоящего изобретения могут быть подходящими для использования с любым типом материала, такого как металл, некоторые аспекты настоящего изобретения могут быть особенно подходящими для использования с алюминием или алюминиевыми сплавами.[0023] Although some aspects of the present invention may be suitable for use with any type of material, such as metal, some aspects of the present invention may be particularly suitable for use with aluminum or aluminum alloys.

[0024] Системы и/или способы могут быть реализованы для контроля формы головной части слитка (например, самого верхнего участка слитка после отливки) во время обработки металла. Когда слиток приближается к концу отливки, охлаждающие конструкции (такие как охлаждающие стержни) могут быть опущены, чтобы соприкасаться с верхней частью слитка. Расплавленный металл может и дальше подаваться для формирования головной части слитка по мере того, как охлаждающие стержни перемещаются в поперечном направлении внутрь. Расположение охлаждающих стержней относительно кристаллизатора может уменьшать площадь отливки, в которую течет расплавленный металл, уменьшая объем охлаждения расплавленного металла при формировании головной части. Из-за уменьшенной площади отливки уменьшается объем охлаждения расплавленного металла, что может уменьшить внутренние напряжения, которые в противном случае могли бы быть вызваны усадочным дефектом. Хотя примеры, представленные в настоящей заявке, включают использование охлаждающих стержней, альтернативно или дополнительно можно использовать любую другую подходящую охлаждающую конструкцию, такую как вторичные стенки кристаллизатора, для уменьшения площади отливки ближе к концу отливки.[0024] Systems and/or methods can be implemented to control the shape of the head of the ingot (eg, the topmost portion of the ingot after casting) during metal processing. As the ingot approaches the end of the casting, cooling structures (such as chilled rods) may be lowered to contact the top of the ingot. The molten metal can continue to be fed to form the ingot head as the cooling rods move laterally inward. The location of the cooling rods relative to the mold can reduce the area of the casting into which the molten metal flows, reducing the amount of cooling of the molten metal during the formation of the head part. Due to the reduced area of the casting, the cooling volume of the molten metal is reduced, which can reduce internal stresses that might otherwise be caused by a shrinkage defect. Although the examples presented herein include the use of chilled rods, alternatively or additionally, any other suitable cooling structure such as mold secondary walls can be used to reduce the area of the casting towards the end of the casting.

[0025] На Фиг. 1 представлена система 100 для контроля формы головной части слитка, в соответствии с вариантами осуществления. Система 100 содержит кристаллизатор 102, подвижное дно 104, источник 112 расплавленного металла и датчик 113 уровня металла. Система 100 также содержит узел охлаждения, который выполнен в виде узла 150 охлаждающего стержня, показанного на Фиг. 1.[0025] In FIG. 1 shows a system 100 for controlling the shape of an ingot head, in accordance with embodiments. The system 100 includes a mold 102, a movable bottom 104, a molten metal source 112, and a metal level sensor 113. The system 100 also includes a cooling assembly, which is in the form of a chilled rod assembly 150 shown in FIG. 1.

[0026] Кристаллизатор 102 может принимать расплавленный металл 110 в одно или более отверстий кристаллизатора. Расплавленный металл 110 может удерживаться и формироваться в форму с помощью кристаллизатора 102 по мере того, как расплавленный металл 110 охлаждается и затвердевает. В различных вариантах осуществления кристаллизатор 102 может быть прямоугольным с четырьмя боковыми стенками, хотя можно использовать другие формы и/или количества боковых стенок. В некоторых вариантах осуществления две противоположные боковые стенки могут быть прямыми, а две противоположные боковые стенки могут иметь контур (например, аппроксимированный пунктирными линиями 201А на Фиг. 2А и Фиг. 2В). Контурные боковые стенки кристаллизатора 102 могут обеспечить стабильность размеров слитка 106, изготовленного посредством кристаллизатора. Например, хотя контурные боковые стенки могут придавать первоначальную кривизну противоположным краям слитка 106, продолжающееся охлаждение и затвердевание расплавленного металла 110 может привести к усадке, которая может по меньшей мере частично сгладить предварительно изогнутые края слитка 106 до прямоугольного профиля, который может быть полезен для последующей обработки слитка 106. Кристаллизатор 102 может содержать открытую верхнюю часть для приема расплавленного металла 110. В альтернативных вариантах осуществления кристаллизатор 102 может иметь любой тип и форму, подходящие для отливки расплавленного металла 110. На противоположном конце кристаллизатор 102 может содержать открытое дно, через которое может выходить затвердевший металл слитка 106 и опускаться с помощью подвижного дна 104. Открытое дно может быть ограничено по меньшей мере частично хвостовиком 109, который можно использовать в качестве ориентира нулевого уровня металла внутри кристаллизатора 102. Например, точки, измеренные выше хвостовика 109, могут быть представлены положительным значением, тогда как точки, измеренные ниже хвостовика 109, могут быть представлены отрицательным значением. Боковые стенки кристаллизатора 102 и/или подвижное дно 104 могут определять начальную площадь отливки для размера и формы слитка 106.[0026] Mold 102 may receive molten metal 110 into one or more orifices of the mold. The molten metal 110 may be held and formed into a mold by the mold 102 as the molten metal 110 cools and solidifies. In various embodiments, mold 102 may be rectangular with four side walls, although other shapes and/or numbers of side walls can be used. In some embodiments, the two opposite side walls may be straight and the two opposite side walls may be contoured (eg, approximated by dotted lines 201A in Fig. 2A and Fig. 2B). The contoured sidewalls of the mold 102 can provide dimensional stability to the ingot 106 made by the mold. For example, while the contoured sidewalls may impart initial curvature to the opposite edges of ingot 106, continued cooling and solidification of molten metal 110 may result in shrinkage that can at least partially flatten the pre-curved edges of ingot 106 into a rectangular profile that may be useful for subsequent processing. ingot 106. Mold 102 may include an open top to receive molten metal 110. In alternative embodiments, mold 102 may be of any type and shape suitable for casting molten metal 110. At the opposite end, mold 102 may include an open bottom through which the the solidified metal of the ingot 106 and lowered by means of a movable bottom 104. The open bottom can be defined at least partially by a shank 109 that can be used as a reference for the zero level of metal within the mold 102. For example, points measured above the shank 109 can be represented by a positive value, while points measured below the shank 109 may be represented by a negative value. The side walls of the mold 102 and/or the movable bottom 104 may determine the initial casting area for the size and shape of the ingot 106.

[0027] Кристаллизатор 102 может быть связан с подвижным дном 104 для формирования слитка 106 во время непрерывного литья в кристаллизатор. В некоторых вариантах осуществления подвижное дно 104 может представлять собой начальную головную часть, установленную на телескопическом гидравлическом столе.[0027] The mold 102 may be associated with the movable bottom 104 to form the ingot 106 during continuous casting into the mold. In some embodiments, the implementation of the movable bottom 104 may be an initial head mounted on a telescopic hydraulic table.

[0028] Кристаллизатор 102 может способствовать охлаждению расплавленного металла 110. Например, кристаллизатор 102 может охлаждаться водой. Кристаллизатор 102 также может содержать систему охлаждения, в которой используют одно или более из воздуха, гликоля или любой подходящей охлаждающей среды.[0028] The mold 102 may assist in cooling the molten metal 110. For example, the mold 102 may be cooled with water. The crystallizer 102 may also include a cooling system that uses one or more of air, glycol, or any suitable cooling medium.

[0029] Источник 112 расплавленного металла может подавать расплавленный металл 110 в кристаллизатор 102. С этой целью источник 112 расплавленного металла может быть расположен рядом с кристаллизатором 102. Источник 112 расплавленного металла может содержать подходящую конструкцию для подачи расплавленного металла 110 в кристаллизатор 102. Например, источник 112 расплавленного металла может содержать желоб 114 и/или подающую трубку или может быть связанным с ними. Желоб 114, подающая трубка или другая конструкция источника 112 расплавленного металла могут содержать одно или более отверстий, через которые может быть подан расплавленный металл 110. В различных вариантах осуществления источник 112 расплавленного металла может быть расположен над кристаллизатором 102 и подавать расплавленный металл 110 в кристаллизатор 102 (например, в открытое пространство, определенное кристаллизатором 102) через одно или более отверстий. Источник 112 расплавленного металла может иметь любой размер и форму, подходящие для содержания и подачи расплавленного металла 110. Как показано на Фиг. 1, желоб 114 может иметь прямоугольную форму с U-образным каналом для содержания расплавленного металла 110 и может быть соединен с подающей трубкой, которая имеет преимущественно цилиндрическую форму, хотя можно использовать другие формы и/или профили. В вариантах осуществления источник 112 расплавленного металла может регулировать поток расплавленного металла 110 с помощью клапана, стопора, управляющего штифта, литниковой воронки или иным образом.[0029] Molten metal source 112 may supply molten metal 110 to mold 102. To this end, molten metal source 112 may be located adjacent to mold 102. Molten metal source 112 may comprise a suitable structure for supplying molten metal 110 to mold 102. For example, source 112 of molten metal may contain a chute 114 and/or a supply tube or may be associated with them. Chute 114, feed tube, or other structure of molten metal source 112 may include one or more openings through which molten metal 110 may be supplied. (eg, into the open space defined by the mold 102) through one or more openings. Molten metal source 112 may be of any size and shape suitable for containing and supplying molten metal 110. As shown in FIG. 1, spout 114 may be rectangular in shape with a U-shaped channel for containing molten metal 110 and may be connected to a feed tube that is predominantly cylindrical, although other shapes and/or profiles may be used. In embodiments, the molten metal source 112 may control the flow of molten metal 110 via a valve, stopper, control pin, funnel, or otherwise.

[0030] Датчик 113 уровня металла может обнаруживать уровень металла внутри кристаллизатора 102. Датчик 113 уровня металла выполнен с возможностью обнаружения уровня расплавленного или затвердевшего металла. Неограничивающие варианты датчика 113 уровня металла могут включать в себя поплавковый уровнемер и преобразователь, лазерный датчик или фиксированный или подвижный датчик уровня текучей среды другого типа, обладающий требуемыми свойствами для размещения или обнаружения уровня расплавленного металла относительно кристаллизатора. Датчик 113 уровня металла может обеспечивать обратную связь с источником 112 расплавленного металла для регулирования потока расплавленного металла 110.[0030] The metal level sensor 113 can detect the level of metal within the mold 102. The metal level sensor 113 is configured to detect the level of molten or solidified metal. Non-limiting embodiments of the metal level sensor 113 may include a float and transducer, a laser sensor, or another type of fixed or movable fluid level sensor having the required properties to locate or detect the level of molten metal relative to the mold. The metal level sensor 113 may provide feedback to the molten metal source 112 to control the flow of molten metal 110.

[0031] В процессе работы слиток 106 может быть сформирован по мере того, как расплавленный металл 110 охлаждается и затвердевает. Например, перед подачей расплавленного металла 110 в кристаллизатор 102 подвижное дно 104 может быть поднято для контакта с кристаллизатором 102. Расплавленный металл 110 подается в кристаллизатор 102 и начинает остывать, формируя затвердевающий металл 115. По мере того как затвердевающий металл 115 начинает формироваться внутри кристаллизатора 102, подвижное дно 104 можно постоянно опускать. Затвердевающий металл 115 формирует кожух вокруг расплавленного металла 110 (иногда называемый отстойником для расплавленного металла). Когда расплавленный металл 110 добавляют в верхнюю часть кристаллизатора 102, подвижное дно 104 может продолжать опускаться, непрерывно удлиняя затвердевающий металл 115. Таким образом, по мере опускания подвижного дна 104 увеличивается высота слитка 106. По мере того как расплавленный металл 110 со временем охлаждается, затвердевающая поверхность 108, которая отмечает границу между затвердевшим металлом 115 слитка 106 и подаваемым расплавленным металлом 110, перемещается внутрь к центру. Расплавленный металл 110 может растекаться по верхней части слитка 106 в поперечном направлении 116.[0031] In operation, ingot 106 may be formed as molten metal 110 cools and solidifies. For example, before molten metal 110 is fed into mold 102, movable bottom 104 may be raised to contact mold 102. Molten metal 110 is fed into mold 102 and begins to cool to form solidifiable metal 115. As solidified metal 115 begins to form within mold 102 , the movable bottom 104 can be permanently lowered. The solidifying metal 115 forms a shroud around the molten metal 110 (sometimes referred to as a molten metal sump). As molten metal 110 is added to the top of the mold 102, the movable bottom 104 may continue to descend, continuously elongating the solidifying metal 115. Thus, as the movable bottom 104 descends, the height of the ingot 106 increases. As the molten metal 110 cools over time, the solidifying the surface 108 which marks the boundary between the solidified metal 115 of the ingot 106 and the supplied molten metal 110 moves inward toward the center. Molten metal 110 may flow over the top of ingot 106 in a transverse direction 116.

[0032] Слиток 106 может быть сформирован из любого металла или комбинации металлов, способных нагреваться до температуры плавления. В неограничивающем примере металл, используемый в слитке 106, включает в себя алюминий или алюминиевые сплавы. Дополнительно или альтернативно, металл, используемый для формирования слитка 106, может также включать в себя железо, магний или комбинацию металлов и металлических сплавов.[0032] Ingot 106 may be formed from any metal or combination of metals capable of being heated to a melting temperature. In a non-limiting example, the metal used in ingot 106 includes aluminum or aluminum alloys. Additionally or alternatively, the metal used to form ingot 106 may also include iron, magnesium, or a combination of metals and metal alloys.

[0033] Как отмечалось ранее, система 100 содержит один или более узлов 150 охлаждающих стержней. Узел 150 охлаждающего стержня, показанный на Фиг. 1, выполнен с возможностью перемещения и содержит охлаждающую конструкцию, такую как охлаждающий стержень 118, и вертикальный исполнительный механизм 120. Охлаждающий стержень 118 может охлаждаться водой или любым другим подходящим охлаждающим веществом, проходящим через охлаждающий стержень 118. Охлаждающему стержню 118 может быть придана форма, соответствующая профилю кристаллизатора 102. В соответствии с профилем кристаллизатора 102 охлаждающий стержень 118 может иметь прямой, изогнутый, криволинейный или наклонный профиль. Некоторые примеры формованных охлаждающих стержней 118 более подробно обсуждаются ниже в связи с другими фигурами, например имеющие треугольное поперечное сечение, как описано ниже в связи с Фиг. 4, и/или имеющие криволинейный профиль, как обсуждается ниже в связи с Фиг. 7. Вертикальный исполнительный механизм 120 располагает узел 150 охлаждающего стержня в одном из подходящих вертикальных положений вдоль вертикального направления 117, включая поднятое положение и опущенное положение. Например, охлаждающий стержень 118 в поднятом положении может быть расположен над кристаллизатором 102 (например, в вертикальной проекции области, ограниченной кристаллизатором 102) во время формирования слитка 106. Когда слиток 106 приближается к завершению отливки, вертикальный исполнительный механизм 120 может опустить охлаждающий стержень 118 в опущенное положение, чтобы он оказался внутри кристаллизатора 102 и в непосредственной близости от затвердевающего конца слитка 106 (например, верхней части слитка 106 в этой точке отливки). В вариантах осуществления вертикальный исполнительный механизм 120 может представлять собой пневматический цилиндр, хотя можно использовать любой другой подходящий располагающий исполнительный механизм.[0033] As previously noted, system 100 includes one or more chilled rod assemblies 150. The chill rod assembly 150 shown in FIG. 1 is movable and includes a cooling structure such as a cooling rod 118 and a vertical actuator 120. The cooling rod 118 may be cooled by water or any other suitable coolant passing through the cooling rod 118. The cooling rod 118 may be shaped corresponding to the profile of the mold 102. According to the profile of the mold 102, the chilled rod 118 may have a straight, curved, curvilinear, or oblique profile. Some examples of molded chill bars 118 are discussed in more detail below in connection with other figures, such as having a triangular cross section, as described below in connection with FIG. 4 and/or having a curved profile, as discussed below in connection with FIG. 7. The vertical actuator 120 positions the chilled rod assembly 150 in one of the suitable vertical positions along the vertical direction 117, including a raised position and a lowered position. For example, chill rod 118 in a raised position may be positioned above mold 102 (eg, in an elevation view of the area defined by mold 102) during ingot 106 formation. lowered position so that it is inside the mold 102 and in close proximity to the solidifying end of the ingot 106 (for example, the top of the ingot 106 at this point in the casting). In embodiments, vertical actuator 120 may be a pneumatic cylinder, although any other suitable positioning actuator may be used.

[0034] Охлаждающий стержень 118 может быть выполнен с возможностью сужения и ограничения конца слитка 106, когда он находится в опущенном положении. В опущенном положении, как более подробно описано ниже, охлаждающий стержень 118 расположен внутри внутренних стенок кристаллизатора и, таким образом, уменьшает размер отверстия кристаллизатора. Например, в то время как начальная площадь отливки слитка определяется кристаллизатором 102, когда охлаждающий стержень 118 находится в опущенном положении, уменьшенная площадь отливки слитка определяется по меньшей мере частично охлаждающим стержнем 118. Уменьшенная площадь отливки меньше, чем начальная площадь отливки, определенная кристаллизатором 102.[0034] The cooling rod 118 may be configured to narrow and limit the end of the ingot 106 when it is in the lowered position. In the lowered position, as described in more detail below, the cooling rod 118 is located within the inner walls of the mold and thus reduces the size of the mold opening. For example, while the initial cast area of the ingot is determined by the mold 102 when the chill rod 118 is in the lowered position, the reduced area of the cast ingot is determined at least in part by the chill rod 118. The reduced area of the cast is less than the initial cast area determined by the mold 102.

[0035] При использовании охлаждающий стержень 118 также может быть выполнен с возможностью перемещения в поперечном направлении 116 (например, с помощью конструкций, описанных в отношении последующих фигур в настоящем документе) между начальным положением и последующими, более узкими положениями. По мере того, как охлаждающий стержень 118 перемещается в поперечном направлении внутрь, уменьшенная площадь отливки, определенная охлаждающим стержнем 118, может становиться все меньше и меньше, чем начальная площадь отливки, определенная кристаллизатором 102. В некоторых вариантах осуществления скорость, с которой охлаждающий стержень 118 перемещается в поперечном направлении, может быть переменной. В вариантах осуществления охлаждающий стержень 118 уже может находиться в опущенном положении внутри внутренних стенок кристаллизатора 102, и, таким образом, начальное перемещение охлаждающего стержня 118 будет происходить в поперечном направлении. В вариантах осуществления охлаждающий стержень 118 может представлять собой шлакоснимающий стержень, который находится внутри расплава во время отливки основной части слитка 106 и перемещается внутрь, когда начинает формироваться головная часть слитка 106, чтобы контролировать форму головной части слитка 106.[0035] In use, the cooling rod 118 can also be configured to move in the transverse direction 116 (for example, using the structures described in relation to subsequent figures in this document) between the initial position and subsequent, narrower positions. As the chill rod 118 moves laterally inward, the reduced area of the mold, determined by the chill rod 118, may become smaller and smaller than the initial area of the mold, determined by the mold 102. In some embodiments, the rate at which the chill rod 118 moves in the transverse direction, can be variable. In embodiments, the chill rod 118 may already be in a lowered position within the interior walls of the mold 102, and thus the initial movement of the chill rod 118 will be in a transverse direction. In embodiments, the chill rod 118 may be a slag-skimming rod that is in the melt during the casting of the ingot body 106 and moves inward as the ingot head 106 begins to form to control the shape of the ingot head 106.

[0036] В некоторых примерах охлаждающий стержень 118 может содержать, может быть соединен или может быть иным образом оснащен форсункой 119 для охлаждающей жидкости. Хотя обсуждение в настоящем документе в первую очередь относится к охлаждающей жидкости, такой как вода, может быть использована любая другая подходящая форма охлаждающей жидкости. По мере того как охлаждающий стержень 118 перемещается в поперечном направлении внутрь в направлении 116, форсунку 119 для охлаждающей жидкости можно использовать для содействия охлаждению оболочки головной части слитка 106. В вариантах осуществления форсунка 119 для охлаждающей жидкости может быть выполнена с возможностью распыления воды или другой охлаждающей жидкости непрерывным потоком с переменной скоростью потока или прерывистым потоком в виде струи спринклерного типа. В некоторых вариантах осуществления узел 150 охлаждающего стержня не содержит форсунку 119 для охлаждающей жидкости.[0036] In some examples, the cooling rod 118 may contain, may be connected to, or may otherwise be equipped with a coolant nozzle 119. Although the discussion herein primarily relates to a coolant such as water, any other suitable form of coolant can be used. As the cooling rod 118 moves laterally inward in the direction 116, the coolant nozzle 119 can be used to help cool the shell of the ingot head 106. In embodiments, the coolant nozzle 119 can be configured to spray water or other coolant. liquids in a continuous flow with a variable flow rate or intermittent flow in the form of a sprinkler type jet. In some embodiments, the chilled rod assembly 150 does not include a coolant nozzle 119.

[0037] На Фиг. 2А и Фиг. 2В показаны виды в перспективе узла 150 охлаждающего стержня в соответствии с некоторыми вариантами осуществления. Узел 150 охлаждающего стержня, показанный на Фиг. 2А и Фиг. 2В, может представлять собой тот же узел охлаждающего стержня, показанный на Фиг. 1, хотя это и не обязательно. В дополнение к некоторым компонентам, уже рассмотренным в связи с Фиг. 1, узел 150 охлаждающего стержня, как показано на Фиг. 2, содержит различные другие компоненты, включая раму 201, поперечины 203, боковой исполнительный механизм 210, направляющую 212 и опорный кронштейн 216, хотя дополнительно или альтернативно можно использовать другие компоненты или комбинации компонентов.[0037] In FIG. 2A and FIG. 2B shows perspective views of a chilled rod assembly 150 in accordance with some embodiments. The chill rod assembly 150 shown in FIG. 2A and FIG. 2B may be the same chilled rod assembly shown in FIG. 1, although it is not required. In addition to some of the components already discussed in connection with FIG. 1, the chilled rod assembly 150 as shown in FIG. 2 includes various other components including frame 201, cross members 203, side actuator 210, rail 212, and support bracket 216, although other components or combinations of components may additionally or alternatively be used.

[0038] Рама 201 может соответствовать любой подходящей конструкции, которая может поддерживать и/или ориентировать элементы узла 150 охлаждающего стержня относительно друг друга. Рама 201 может быть расположена выше или вдоль верхней стороны кристаллизатора 102. Рама 201 может соответствовать участку кристаллизатора 102 или может соответствовать отдельному компоненту, соединенному с кристаллизатором 102 или расположенному относительно него. Рама 201 может соответствовать контуру кристаллизатора 102. Например, хотя рама 201 показана с прямыми краями сплошными линиями на Фиг. 2А и Фиг. 2В, рама 201 может альтернативно содержать один или более изогнутых краев, как показано пунктирными линиями 201А на Фиг. 2А и Фиг. 2В в качестве примера.[0038] The frame 201 may be any suitable structure that can support and/or orient the members of the chilled rod assembly 150 relative to each other. Frame 201 may be positioned above or along the top side of mold 102. Frame 201 may correspond to a portion of mold 102, or may correspond to a separate component connected to or relative to mold 102. Frame 201 may follow the outline of mold 102. For example, although frame 201 is shown with straight edges, the solid lines in FIG. 2A and FIG. 2B, frame 201 may alternatively include one or more curved edges, as shown by dashed lines 201A in FIG. 2A and FIG. 2B as an example.

[0039] Поперечины 203 могут поддерживать или иным образом быть соединенными с охлаждающим стержнем 118 и/или боковым исполнительным механизмом 210. Поперечина 203 может необязательно содержать охлаждающую жидкость, такую как вода, глицерин, масло и т. д., для охлаждающего стержня 118. Направляющая 212 может обеспечивать структурную опору поперек рамы 201.[0039] The crossbars 203 may support or otherwise be connected to the cooling rod 118 and/or the side actuator 210. The crossbar 203 may optionally contain a coolant such as water, glycerin, oil, etc., for the cooling rod 118. The guide 212 may provide structural support across the frame 201.

[0040] Хотя на Фиг. 2А и Фиг. 2В показана поперечина 203, поддерживающая вертикальный исполнительный механизм 120 (например, с вертикальным исполнительным механизмом 120 на поперечине 203), можно использовать и другие конфигурации. В некоторых вариантах осуществления поперечина 203 может по меньшей мере частично поддерживаться вертикальным исполнительным механизмом 120. Например, вертикальный исполнительный механизм 120 может быть сопряжен или установлен относительно рамы 201, например, таким образом, что когда поперечина 203 перемещается внутрь к центру кристаллизатор 102, вертикальный исполнительный механизм 120 остается неподвижным или на месте относительно рамы 201.[0040] Although in FIG. 2A and FIG. 2B shows cross member 203 supporting vertical actuator 120 (eg, with vertical actuator 120 on cross member 203), other configurations may be used. In some embodiments, cross member 203 may be at least partially supported by vertical actuator 120. For example, vertical actuator 120 may be coupled or mounted relative to frame 201, such as such that when cross member 203 moves inward toward the center of mold 102, vertical actuator mechanism 120 remains stationary or in place relative to frame 201.

[0041] В вариантах осуществления боковой исполнительный механизм 210 может содержать или иным образом использовать серводвигатель 214 и шариковый винт 208. В такой конфигурации вращение шарикового винта 208 может привести к тому, что противоположные участки узла 150 охлаждающего стержня переместятся на одинаковую величину друг к другу или друг от друга вдоль поперечного направления 116. Например, шариковый винт 208 может иметь резьбу в противоположных направлениях на противоположных концах (например, отклонение или переключение от центра), таким образом, что вращение шарикового винта 208 вызывает такое синхронизированное перемещение охлаждающего стержня 118 вдоль поперечного направления 116. Шариковый винт 208 может вращаться, например, с помощью вала, привода или другой конструкции, приводимой в движение серводвигателем 214. Дополнительно или альтернативно, можно использовать исполнительный механизм любого другого подходящего типа, выполненный с возможностью передачи поперечного перемещения. В боковом исполнительном механизме 210 можно использовать альтернативную конструкцию вместо шарикового винта 208, чтобы вызывать синхронизированное перемещение охлаждающего стержня 118, как описано выше.[0041] In embodiments, the side actuator 210 may comprise or otherwise utilize a servomotor 214 and a ball screw 208. In such a configuration, rotation of the ball screw 208 may cause opposing portions of the chill rod assembly 150 to move the same amount toward each other or apart along the lateral direction 116. For example, the ball screw 208 may be threaded in opposite directions at opposite ends (eg, offset or toggle off center) such that rotation of the ball screw 208 causes such synchronized movement of the cooling rod 118 along the lateral direction. 116. The ball screw 208 may be rotated, for example, by a shaft, actuator, or other structure driven by a servomotor 214. Additionally or alternatively, any other suitable type of actuator capable of transmitting lateral movement may be used. The side actuator 210 may use an alternative design instead of the ball screw 208 to cause synchronized movement of the chill rod 118 as described above.

[0042] Опорный кронштейн 216 может прикреплять охлаждающий стержень 118 к шариковому винту 208, например, с помощью фиксаторов, таких как винты, болты или иным образом. В вариантах осуществления, в которых используют альтернативный исполнительный механизм для передачи поперечного перемещения, например, с подвижным рычагом, приводимым в действие в поперечном направлении 116 двигателем, опорный кронштейн 216 может аналогичным образом прикреплять охлаждающий стержень 118 к боковому исполнительному механизму 210.[0042] The support bracket 216 may attach the cooling rod 118 to the ball screw 208, for example, with retainers such as screws, bolts, or otherwise. In embodiments that use an alternative actuator to transmit lateral movement, such as one with a lateral motor-actuated movable arm 116, the support bracket 216 may similarly attach the cooling rod 118 to the side actuator 210.

[0043] На Фиг. 2А показан узел 150 охлаждающего стержня в начальном положении, тогда как на Фиг. 2В показан узел 150 охлаждающего стержня во втором положении после того, как охлаждающий стержень 118 был перемещен вдоль поперечного направления 116 (например, внутрь к центру кристаллизатора 102). На Фиг. 2А-2В шариковый винт 208 имеет резьбу, хотя можно использовать любую конструкцию, выполненную с возможностью изменения поперечного положения охлаждающих стержней 118, например использования направляющей без резьбы, располагающих пластин или иным образом.[0043] In FIG. 2A shows the chilled rod assembly 150 in its initial position, while FIG. 2B shows the chill rod assembly 150 in a second position after the chill rod 118 has been moved along the transverse direction 116 (eg, inward towards the center of the mold 102). On FIG. 2A-2B, ball screw 208 is threaded, although any design capable of changing the transverse position of the cooling rods 118, such as using a non-threaded guide, positioning plates, or otherwise, may be used.

[0044] В вариантах осуществления боковой исполнительный механизм 210 может работать по меньшей мере частично на основании входных данных от датчика, который может представлять собой датчик 113 уровня металла. Датчик может быть выполнен с возможностью обнаружения уровня заполнения расплавленного металла 110. Например, в ответ на показание датчика о том, что требуемый уровень расплавленного металла достигнут (или затвердел, или застыл), боковой исполнительный механизм 210 может быть приведен в действие для перемещения охлаждающих стержней 118 вдоль поперечного направления 116 в другое положение, например внутрь к центру кристаллизатора 102 для дальнейшего уменьшения размера площади отливки и/или иного изменения формы головной части слитка 106.[0044] In embodiments, the side actuator 210 may operate at least in part based on input from a sensor, which may be a metal level sensor 113. The sensor may be configured to detect the fill level of the molten metal 110. For example, in response to a sensor indicating that the desired level of molten metal has been reached (or solidified or solidified), the side actuator 210 may be actuated to move the cooling rods. 118 along the transverse direction 116 to another position, such as inward towards the center of the mold 102 to further reduce the size of the area of the casting and/or otherwise change the shape of the head of the ingot 106.

[0045] На Фиг. 3А-3Е показаны выбранные элементы системы 100 на разных стадиях приведенного в качестве примера процесса контроля формы слитка 106 (например, формы головной части слитка 106).[0045] In FIG. 3A-3E show selected elements of system 100 at various stages of an exemplary ingot 106 shape control process (eg, ingot head shape 106).

[0046] На Фиг. 3А слиток 106 приблизился к концу процесса отливки, когда слиток 106 достиг требуемой длины и готов к формированию головной части слитка. Охладительные стержни 118 находятся в поднятом начальном положении над кристаллизатором 102. Источник 112 расплавленного металла завершил подачу первого количества расплавленного металла для формирования основы слитка 106 с уровнем металла выше хвостовика 109.[0046] In FIG. 3A, ingot 106 has neared the end of the casting process when ingot 106 has reached the desired length and is ready to form an ingot head. The cooling rods 118 are in their raised home position above the mold 102. The molten metal source 112 has completed supplying the first amount of molten metal to form the ingot base 106 with the metal level above the shank 109.

[0047] На Фиг. 3В охлаждающие стержни 118 опущены в опущенное положение таким образом, что они находятся в контакте с верхней поверхностью слитка 106 или над ней, и внутри кристаллизатора 102, формируя уменьшенную площадь отливки для оставшегося слитка, подлежащего отливке. В некоторых вариантах осуществления охлаждающие стержни 118 могут быть опущены таким образом, чтобы конец охлаждающего стержня находился ниже поверхности расплавленного металла. Например, охлаждающие стержни 118 были опущены (например, вдоль вертикального направления 302) в нижнее положение с помощью исполнительных механизмов (таких как вертикальный исполнительный механизм 120, например, на Фиг. 1, Фиг. 2А, Фиг. 2В) в положение над хвостовиком 109. Как только охлаждающие стержни 118 будут опущены в опущенное положение, источник 112 расплавленного металла может начать подачу дополнительного расплавленного металла 300 в уменьшенную площадь кристаллизатора, определенную охлаждающими стержнями 118. По мере того как дополнительный расплавленный металл 300 распространяется по уменьшенной площади кристаллизатора, охлаждающие стержни 118 могут постепенно вызывать затвердевание или застывание дополнительного расплавленного металла 300 для сужения головной части слитка 106.[0047] In FIG. 3B, the chill rods 118 are lowered into a lowered position such that they are in contact with or above the top surface of the ingot 106 and within the mold 102, forming a reduced casting area for the remaining ingot to be cast. In some embodiments, the chill rods 118 may be lowered such that the end of the chill rod is below the surface of the molten metal. For example, the cooling rods 118 have been lowered (eg, along the vertical direction 302) to a lower position by actuators (such as the vertical actuator 120, for example, in Fig. 1, Fig. 2A, Fig. 2B) to a position above the shank 109 Once the chill rods 118 have been lowered to the lowered position, the molten metal source 112 may begin supplying additional molten metal 300 into the reduced mold area defined by the chill rods 118. As the additional molten metal 300 spreads over the reduced mold area, the chill rods 118 may gradually cause the additional molten metal 300 to solidify or solidify to constrict the head portion of the ingot 106.

[0048] На Фиг. 3С охлаждающие стержни 118 перемещены в поперечном направлении внутрь к центру кристаллизатора 102. Например, после того, как дополнительный расплавленный металл 300 поднялся до требуемого уровня, чтобы заполнить уменьшенную площадь отливки головной части слитка 106, охлаждающие стержни 118 могут быть приведены в действие вдоль направления 304 из их начального положения в показанное суженное положение, например под действием бокового исполнительного механизма 210 (например, Фиг. 2А и Фиг. 2В) или другого подходящего устройства. При перемещении охлаждающих стержней 118 кристаллизатор 102 остается неподвижным. Таким образом, границы площади отливки изменяются на площадь, ограниченную охлаждающими стержнями 118, а не кристаллизатором 102. При ограничении площади отливки может быть сформирован литник 350, отделяющий боковую стенку слитка 106 и место начала наклона головной части слитка. Литник 350 в некоторых вариантах осуществления может соответствовать поперечной толщине охлаждающих стержней 118. В некоторых вариантах осуществления литник 350 может отсутствовать на слитке 106. Слиток 106 может быть опущен, и/или охлаждающие стержни 118 могут быть подняты вверх для определения дополнительного пространства над слитком 106 и/или вдоль верхней части слитка 106 для приема дополнительного расплавленного металла 300. Из-за уменьшенной площади отливки, определяемой охлаждающими стержнями 118, головная часть слитка 106 имеет более узкую форму, чем остальная часть слитка 106, которая была отлита до того, как охлаждающие стержни 118 были опущены в опущенное положение и перемещены в поперечном направлении внутрь внутри кристаллизатора 102. Пунктирная линия через слиток 106 на Фиг. 3С указывает ширину или глубину или другой соответствующий размер слитка 106 до того, как охлаждающие стержни 118 были перемещены в поперечном направлении внутрь вдоль направления 304 в более узкое положение. Например, головная часть 340 слитка 106 на Фиг. 3С имеет нижний участок (например, пунктирная линия через слиток 106 на Фиг. 3С), который шире верхнего участка (например, изображенного сплошной линией).[0048] In FIG. 3C, the chill rods 118 are moved laterally inward toward the center of the mold 102. For example, after additional molten metal 300 has risen to the required level to fill the reduced area of the ingot head casting 106, the chill rods 118 may be actuated along direction 304. from their initial position to the narrowed position shown, for example by the action of a side actuator 210 (eg, Fig. 2A and Fig. 2B) or other suitable device. When the cooling rods 118 are moved, the mold 102 remains stationary. Thus, the boundaries of the casting area are changed to the area defined by the chill rods 118 and not by the mold 102. By limiting the area of the casting, a gate 350 can be formed separating the side wall of the ingot 106 and the start of the ingot head slope. Gate 350 may, in some embodiments, match the transverse thickness of chill bars 118. In some embodiments, gate 350 may not be present on ingot 106. Ingot 106 may be lowered and/or chill bars 118 may be raised to provide additional space above ingot 106 and / or along the top of the ingot 106 to receive additional molten metal 300. Due to the reduced area of the casting defined by the chill rods 118, the head of the ingot 106 is narrower in shape than the rest of the ingot 106 that was cast before the chill rods 118 have been lowered to the lowered position and moved transversely inward within the mold 102. The dotted line through ingot 106 in FIG. 3C indicates the width or depth or other appropriate dimension of ingot 106 before the chill rods 118 were moved transversely inward along direction 304 to a narrower position. For example, head 340 of ingot 106 in FIG. 3C has a bottom portion (eg, the dotted line through ingot 106 in FIG. 3C) that is wider than the top portion (eg, depicted by the solid line).

[0049] Добавляемый дополнительный расплавленный металл 300 может продолжать поступать в кристаллизатор 102 и увеличивать высоту головной части 340 слитка 106. По мере дальнейшего перемещения охлаждающих стержней 118 в поперечном направлении внутрь (например, вдоль направления 304) охлаждающие стержни 118 могут продолжать уменьшать площадь отливки головной части 340 слитка.[0049] Added additional molten metal 300 may continue to flow into the mold 102 and increase the height of the head portion 340 of the ingot 106. As the chill rods 118 further move laterally inward (e.g., along direction 304), the chill rods 118 may continue to reduce the area of the head casting. parts 340 of the ingot.

[0050] Форсунка 119 для охлаждающей жидкости может быть приведена в действие, когда охлаждающие стержни 118 перемещаются в поперечном направлении внутрь. Приведение в действие форсунки 119 для охлаждающей жидкости может обеспечить поток 370 воды, направленный от центра слитка 106. Когда форсунка 119 для охлаждающей жидкости рассеивает поток 370 воды от центра слитка на головную часть формирующегося слитка 106, дополнительное тепло отводится от формирующейся оболочки слитка 106. Рассеивание потока 370 воды может охлаждать и предотвращать разрушение формирующейся оболочки. Отвод тепла, вызванный потоком 370 воды, может дополнительно предотвратить или смягчить нежелательные дефекты формирующегося слитка, такие как вытекание, вторичное промерзание и другие проблемы, которые могут возникнуть при охлаждении оболочки. В некоторых вариантах осуществления потоки 370 воды могут быть направлены во избежание нежелательного обратного выплескивания воды, контактирующей с поверхностью оболочки.[0050] The coolant nozzle 119 can be actuated when the cooling rods 118 move laterally inward. Actuation of the coolant nozzle 119 can provide a water flow 370 directed away from the center of the ingot 106. When the coolant nozzle 119 diffuses the water flow 370 from the center of the ingot onto the head of the forming ingot 106, additional heat is removed from the forming shell of the ingot 106. Dissipation water flow 370 can cool and prevent the destruction of the forming shell. The heat removal caused by the water flow 370 can further prevent or mitigate undesirable defects in the forming ingot, such as bleed, refreeze, and other problems that may occur when the shell is cooled. In some embodiments, the water streams 370 may be directed to avoid unwanted backwash of water in contact with the shell surface.

[0051] На Фиг. 3D показана последующая стадия продвижения охлаждающих стержней 118, в то время как они продолжают перемещаться вдоль направления 304 для контроля формы головной части 340 слитка путем уменьшения площади отливки. Форсунка 119 для охлаждающей жидкости может быть перемещена в поперечном направлении внутрь с охлаждающими стержнями 118. В некоторых вариантах осуществления головная часть 340 слитка может иметь трапециевидное поперечное сечение или при необходимости сужаться иным образом. Одновременно слиток 106 может продолжать перемещаться ниже относительно охлаждающих стержней 118 путем опускания подвижного дна 104 (например, Фиг. 1), или подъема охлаждающих стержней 118, или иным образом. Головная часть 340 слитка может продолжать сужаться, в то время как охлаждающие стержни 118 продолжают уменьшать площадь отливки. Форсунки 119 для охлаждающей жидкости могут изменять угол потока 370 воды для регулирования изменения положения охлаждающих стержней 118.[0051] In FIG. 3D shows the subsequent stage of advancement of the chill rods 118 as they continue to move along direction 304 to control the shape of the ingot head 340 by reducing the casting area. Coolant nozzle 119 can be moved laterally inward with cooling rods 118. In some embodiments, ingot head 340 can have a trapezoidal cross-section or otherwise taper as desired. Simultaneously, the ingot 106 can continue to move below the chill rods 118 by lowering the movable bottom 104 (eg, Fig. 1), or raising the chill rods 118, or otherwise. The head portion 340 of the ingot may continue to narrow as the chill rods 118 continue to reduce the area of the casting. The coolant nozzles 119 can change the angle of the water flow 370 to control the changing position of the coolant rods 118.

[0052] На Фиг. 3Е показано конечное положение системы 100 в соответствии с вариантами осуществления. Охлаждающие стержни 118 могут продолжать перемещаться в поперечном направлении 304 и охлаждать дополнительный расплавленный металл 300 до тех пор, пока они не достигнут конечного положения, когда дополнительный расплавленный металл 300 подается в уменьшенную площадь отливки, ограниченную охлаждающими стержнями 118. В некоторых вариантах осуществления форсунки 119 для охлаждающей жидкости могут продолжать подавать воду на формирующуюся оболочку после того, как охлаждающие стержни 118 перестанут перемещаться в поперечном направлении внутрь. В некоторых вариантах осуществления форсунки 119 для охлаждающей жидкости могут прекращать поток воды до, после или в случае прекращения перемещения охлаждающих стержней 118 в поперечном направлении внутрь. Уменьшенная площадь отливки, сформированная перемещением охлаждающих стержней 118, обеспечивает охлаждение меньшего количества расплавленного металла относительно начальной площади отливки по мере полного затвердевания слитка 106. Охлаждение меньшего количества расплавленного металла может уменьшить величину внутреннего напряжения, что может предотвратить формирование усадочного дефекта или может иным образом смягчить связанные с этим проблемы. Кроме того, конусообразная форма (такая, например, как показанная в варианте осуществления на Фиг. 3А-3Е) головной части слитка может обеспечить экономическую выгоду путем уменьшения потерь материала, которые в противном случае могли бы возникнуть при непрерывном литье в кристаллизатор без любого уменьшения относительно начальной площади отливки. Использование слитка 106 с головной частью 340 слитка, полученной за счет уменьшенной площади отливки, может повысить эффективность последующих систем обработки металла, таких как, например, прокатка слитка.[0052] In FIG. 3E shows the final position of the system 100 according to the embodiments. The chill rods 118 may continue to move in the lateral direction 304 and cool the additional molten metal 300 until they reach a final position where the additional molten metal 300 is delivered into the reduced casting area defined by the chill rods 118. In some embodiments, the nozzles 119 for coolant can continue to supply water to the forming shell after the cooling rods 118 stop moving laterally inward. In some embodiments, the coolant nozzles 119 may stop the flow of water before, after, or if the cooling rods 118 stop moving laterally inward. The reduced area of the casting formed by the movement of the chill rods 118 allows less molten metal to be cooled relative to the initial area of the casting as the ingot 106 fully solidifies. problems with this. In addition, a tapered shape (such as, for example, as shown in the embodiment in FIGS. 3A-3E) of the ingot head can provide an economic benefit by reducing material wastage that would otherwise occur during continuous casting into a mold without any reduction in relative starting area of the casting. The use of an ingot 106 with an ingot head 340 resulting from a reduced casting area can improve the efficiency of downstream metalworking systems, such as ingot rolling, for example.

[0053] На Фиг. 4А-4В показан пример узла 150 охлаждающего стержня, который имеет основание 404 для регулировки угла охлаждающих стержней 118 в соответствии с вариантами осуществления. Узел 150 охлаждающего стержня, показанный на Фиг. 4А и Фиг. 4В, может представлять собой такой же узел, что и узлы охлаждающего стержня, показанные на Фиг. 1 или Фиг. 2А и Фиг. 2В, хотя это и не обязательно. Узел 150 охлаждающего стержня, как проиллюстрировано на Фиг. 4А-4В, содержит основание 404 для регулировки угла, регулировочное устройство 406, фиксатор 410 и трубопровод 408 для охлаждающей жидкости, который может быть пригоден для подачи охлаждающей жидкости, такой как вода, глицерин, масло или другая подходящая охлаждающая жидкость.[0053] In FIG. 4A-4B show an example of a chilled rod assembly 150 that has a base 404 for adjusting the angle of the chilled rods 118, in accordance with embodiments. The chill rod assembly 150 shown in FIG. 4A and FIG. 4B may be the same assembly as the chilled rod assemblies shown in FIG. 1 or Fig. 2A and FIG. 2B, although this is not required. The chill rod assembly 150, as illustrated in FIG. 4A-4B includes an angle adjustment base 404, an adjustment device 406, a retainer 410, and a coolant conduit 408 which may be suitable for supplying a coolant such as water, glycerin, oil, or other suitable coolant.

[0054] В соответствии с вариантами осуществления охлаждающие стержни 118 могут быть расположены под различными углами с помощью основания 404 для регулировки угла. Охладительные стержни 118 могут быть расположены под углом в различных положениях в обращенной вниз ориентации, что может изменить величину площади контакта с расплавленным металлом 110. Например, охлаждающие стержни 118 могут иметь диапазон углов, которые могут быть выполнены с возможностью перемещения от вертикали (например, таким образом, чтобы нижняя область охлаждающего стержня 118 находилась в контакте с расплавленным металлом 110) до горизонтали (например, таким образом, чтобы вся поверхность охлаждающего стержня 118 находилась в контакте с расплавленным металлом 110), или диапазон других промежуточных углов или других диапазонов. Охлаждающие стержни 118 могут быть закреплены в угловом положении с помощью регулировочного устройства 406. Альтернативно, регулировочное устройство 406 может представлять собой прорезь, отверстие, фиксаторы положения или любую другую конструкцию для получения требуемых углов наклона охлаждающего стержня 118.[0054] According to embodiments, the chilled rods 118 can be positioned at various angles using the angle adjustment base 404. Coolant rods 118 can be angled at various positions in a downward orientation that can change the amount of contact area with molten metal 110. For example, coolant rods 118 can have a range of angles that can be movable from vertical so that the lower region of the chilled rod 118 is in contact with the molten metal 110) to horizontal (for example, so that the entire surface of the chilled rod 118 is in contact with the molten metal 110), or a range of other intermediate angles or other ranges. Coolant rods 118 may be angled using adjuster 406. Alternatively, adjuster 406 may be a slot, hole, positioners, or any other design to obtain desired angles of chiller rod 118.

[0055] Фиксатор 410 взаимодействует с регулировочным устройством 406 для закрепления охлаждающих стержней 118 в угловом положении, показанном на Фиг. 4А. В вариантах осуществления может быть желательным переместить охлаждающие стержни 118 в поперечном направлении в такое угловое положение. Альтернативно, фиксатор 410 может представлять собой крепежный винт, контрольный штифт, отверстие, прорезь или любой другой элемент для фиксации охлаждающего стержня 118 на месте. В других вариантах осуществления основание 404 для регулировки угла может представлять собой механизм динамической регулировки таким образом, что угол контакта охлаждающих стержней 118 регулируется по мере их перемещения в поперечном направлении по всей отливке. Механизм динамической регулировки может быть выполнен подвижным штифтом, управляемым компьютером, направляющими пазами, поворотным исполнительным механизмом или иным образом.[0055] The latch 410 cooperates with the adjustment device 406 to secure the chilled rods 118 in the angular position shown in FIG. 4A. In embodiments, it may be desirable to move the cooling rods 118 laterally to such an angular position. Alternatively, the latch 410 may be a machine screw, dowel pin, hole, slot, or any other feature for holding the chilled rod 118 in place. In other embodiments, the angle adjustment base 404 may be a dynamic adjustment mechanism such that the contact angle of the chill rods 118 is adjusted as they move laterally throughout the casting. The dynamic adjustment mechanism may be a computer controlled movable pin, guide slots, a rotary actuator, or otherwise.

[0056] Трубопровод 408 для охлаждающей жидкости представлен на виде на Фиг. 4А. Хотя трубопровод 408 для охлаждающей жидкости изображен как труба, примыкающая к охлаждающим стержням 118 и находящаяся снаружи от них, трубопровод 408 для охлаждающей жидкости может иметь другие формы, подходящие для подачи охлаждающей жидкости позади, внутри или вдоль охлаждающих стержней 118 для отвода тепла от охлаждающих стержней 118. Отвод тепла от охлаждающих стержней 118 может обеспечивать постоянную скорость охлаждения (или другую постоянную регулируемую скорость охлаждения), когда новая охлаждающая жидкость подается по трубопроводу 408 для охлаждающей жидкости. В некоторых вариантах осуществления трубопровод 408 для охлаждающей жидкости может представлять собой, например, полый участок внутри охлаждающего стержня, проточных камер или расположенный иным образом.[0056] Coolant conduit 408 is illustrated in FIG. 4A. Although the coolant conduit 408 is depicted as a tube adjacent to and outside the chilled rods 118, the coolant conduit 408 may take other forms suitable for supplying coolant behind, inside, or along the chilled rods 118 to remove heat from the chilled rods. 118. The removal of heat from the cooling rods 118 may provide a constant cooling rate (or other constant controlled cooling rate) when new coolant is supplied through the coolant conduit 408. In some embodiments, coolant conduit 408 may be, for example, a hollow portion within a cooling rod, flow chambers, or otherwise located.

[0057] На Фиг. 4А представлен вид с торца охлаждающих стержней 118, показывающий их в вертикальной ориентации. В такой ориентации угол охлаждающих стержней 118 может контактировать с расплавленным металлом, таким как расплавленный металл 110, с вертикальной поверхностью.[0057] In FIG. 4A is an end view of the chill bars 118 showing them in a vertical orientation. In such an orientation, the corner of the cooling rods 118 may contact molten metal, such as molten metal 110, with a vertical surface.

[0058] На Фиг. 4В представлен вид с торца охлаждающих стержней 118 под закрепленным, фиксированным углом, в соответствии с вариантами осуществления. Например, по сравнению с охлаждающими стержнями 118 на Фиг. 4А, которые преимущественно имеют вертикальную ориентацию, охлаждающие стержни 118 на Фиг. 4В имеют угловую ориентацию. Такая ориентация может увеличить величину площади поверхности, на которой охлаждающие стержни 118 приводятся в контакт с расплавленным металлом и/или которая может способствовать получению требуемой формы головной части слитка. Основание 404 для регулировки угла может способствовать перемещению между крайними значениями различных углов ориентации охлаждающего стержня 118. Например, показано, что фиксатор 410 на Фиг. 4А находится в зацеплении с другим регулировочным устройством 406, чем на Фиг. 4В. Хотя на Фиг. 4А и Фиг. 4В представлены три конечных или дискретных положения, любое количество и/или расположение может быть использовано для обеспечения подходящего набора или диапазона ориентаций и может включать в себя расположения, в которых любая ориентация может быть выбрана и закреплена между конечными точками вместо того, чтобы ограничиваться дискретными положениями.[0058] In FIG. 4B is an end view of the chilled rods 118 at a fixed, fixed angle, in accordance with embodiments. For example, compared to the chilled rods 118 in FIG. 4A, which are predominantly vertical, the chill rods 118 in FIG. 4B have an angular orientation. Such an orientation may increase the amount of surface area over which the chill rods 118 are brought into contact with the molten metal and/or which may assist in obtaining the desired ingot head shape. The angle adjustment base 404 can facilitate movement between extremes of various orientation angles of the chilled rod 118. For example, the latch 410 in FIG. 4A is engaged with a different adjustment device 406 than in FIG. 4B. Although in Fig. 4A and FIG. 4B represents three end or discrete positions, any number and/or arrangement may be used to provide a suitable set or range of orientations and may include arrangements in which any orientation may be chosen and secured between the end points instead of being limited to discrete positions. .

[0059] В то время как на Фиг. 4А и Фиг. 4В сплошными линиями показан охлаждающий стержень 118 в виде плоской прямоугольной формы, в некоторых вариантах осуществления охлаждающий стержень 118 может иметь, например, треугольную форму, как показано пунктирными линиями 420. Треугольная форма может обеспечивать внутренний объем, подходящий для включения трубопровода 408, например, графически изображенного пунктирными линиями, обозначенными ссылочной позицией 408'. Дополнительно или альтернативно, треугольная форма может обеспечивать начальный наклон поверхности охлаждающего стержня 118 и уменьшать величину регулировки, например, для достижения требуемой угловой ориентации.[0059] While in FIG. 4A and FIG. 4B, the solid lines show the cooling rod 118 as a flat rectangular shape, in some embodiments, the cooling rod 118 may have, for example, a triangular shape, as shown by dashed lines 420. The triangular shape can provide an internal volume suitable for including conduit 408, for example, graphically depicted in dotted lines, indicated by the reference position 408'. Additionally or alternatively, the triangular shape may provide an initial slope to the surface of the chilled rod 118 and reduce the amount of adjustment, for example, to achieve a desired angular orientation.

[0060] Треугольная форма может дополнительно или альтернативно вводить подходящий формирующий угол и уменьшать или устранять зазор, который в противном случае мог бы быть введен без треугольной формы. Например, со ссылкой на Фиг. 7, если охлаждающий стержень 720, первоначально имеющий прямоугольное поперечное сечение, изогнут в изогнутый профиль, чтобы соответствовать контуру стенки 740 кристаллизации, последующее вращение изогнутого прямоугольного стержня для введения угла для формирования головной части слитка может расположить различные части кривой 750 на разных высотах относительно уровня 710 расплавленного металла в кристаллизаторе и может приводить к образованию зазора 730 между уровнем 710 расплавленного металла и охлаждающим стержнем 720. Такой зазор 730 может быть уменьшен и/или устранен путем использования треугольной формы, например, которая может обеспечить подходящий формирующий угол в изогнутой форме без вращения. Треугольная форма может включать угол, который не фиксируется на 90°, для приспособления к изгибу, в результате чего нижний край треугольной формы опирается на поверхность расплавленного металла. В некоторых вариантах осуществления охлаждающий стержень 118 может иметь другие неплоские формы, такие как изогнутая поверхность или любая другая подходящая поверхность для контроля формы головной части слитка.[0060] The triangular shape may additionally or alternatively introduce a suitable forming angle and reduce or eliminate clearance that might otherwise be introduced without the triangular shape. For example, with reference to FIG. 7, if the cooling rod 720, initially having a rectangular cross section, is bent into a curved profile to fit the contour of the crystallization wall 740, subsequent rotation of the bent rectangular rod to introduce an angle to form the ingot head may position the different portions of the curve 750 at different heights relative to the level 710. of molten metal in the mold and may result in a gap 730 between the molten metal level 710 and the chill rod 720. Such a gap 730 can be reduced and/or eliminated by using a triangular shape, for example, which can provide a suitable forming angle in a curved shape without rotation. The triangular shape may include an angle that is not fixed at 90° to accommodate the bend, whereby the lower edge of the triangular shape rests on the surface of the molten metal. In some embodiments, the chill rod 118 may have other non-planar shapes such as a curved surface or any other suitable surface to control the shape of the ingot head.

[0061] На Фиг. 5 представлена блок-схема способа 500 в соответствии с вариантами осуществления. На этапе 502 формируется основа слитка, такого как слиток 106, описанный выше. Формирование основания слитка 106 может быть выполнено по меньшей мере частично путем подачи расплавленного металла, такого как расплавленный металл 110, в кристаллизатор, такой как кристаллизатор 102. Формирование дополнительно может быть выполнено по меньшей мере частично путем опускания подвижного дна, такого как подвижное дно 104, для увеличения высоты слитка. Например, подвижное дно может опускаться одновременно с подачей расплавленного металла. Подвижное дно может продолжать опускаться до тех пор, пока не будет достигнута требуемая высота основной части слитка.[0061] In FIG. 5 is a flow diagram of a method 500 in accordance with embodiments. At 502, an ingot base is formed, such as ingot 106 described above. Forming the base of the ingot 106 may be performed at least in part by supplying molten metal, such as molten metal 110, to a mold, such as mold 102. Forming may further be performed at least partially by lowering a movable bottom, such as movable bottom 104, to increase the height of the ingot. For example, the movable bottom can be lowered simultaneously with the supply of molten metal. The movable bottom may continue to descend until the required height of the main body of the ingot is reached.

[0062] На этапе 504 операции по меньшей мере одна охлаждающая конструкция, такая как охлаждающий стержень 118, опускают из поднятого положения в вертикальном направлении к расплавленному металлу в опущенное положение. Такое опускание может привести к тому, что охлаждающий стержень окажется внутри кристаллизатора и вступит в контакт с расплавленным металлом. Охлаждающий стержень может быть опущен исполнительным механизмом, таким как вертикальный исполнительный механизм 120. Охлаждающий стержень может охлаждаться охлаждающей жидкостью, протекающей через него или вдоль него, например, чтобы способствовать затвердеванию или застыванию расплавленного металла, который вступает в контакт с охлаждающим стержнем. Например, охлаждающий стержень может быть соединен с трубопроводом 408 для охлаждающей жидкости или включать его. В вариантах осуществления охлаждающие стержни могут быть расположены под углом (например, для увеличения площади поверхности, контактирующей с расплавленным металлом) и/или выполнены с возможностью регулировки угла, как описано в связи с Фиг. 4В.[0062] In operation 504, at least one cooling structure, such as a cooling rod 118, is lowered from a raised position in a vertical direction towards the molten metal to a lowered position. This lowering can cause the chill rod to be inside the mold and come into contact with the molten metal. The chilled rod may be lowered by an actuator, such as vertical actuator 120. The chilled rod may be cooled by coolant flowing through or along it, for example, to help solidify or solidify molten metal that comes into contact with the chilled rod. For example, a cooling rod may be connected to or included with coolant conduit 408. In embodiments, the chill rods may be angled (eg, to increase surface area in contact with molten metal) and/or angle adjustable, as described in connection with FIG. 4B.

[0063] На этапе 506 операции охлаждающий стержень, такой как охлаждающий стержень 118, перемещают в поперечном направлении (например, в поперечном направлении 116 или 304) внутрь к центру кристаллизатора. Например, охлаждающий стержень 118 может перемещаться вдоль верхней плоскости расплавленного металла. Поперечное перемещение охлаждающего стержня 118 может создавать уменьшенную площадь отливки, частично ограниченную охлаждающим стержнем, например уменьшенную площадь отливки головной части 340 слитка. Охлаждающий стержень может перемещаться в горизонтальном направлении с помощью бокового исполнительного механизма, такого как боковой исполнительный механизм 210.[0063] In operation 506, a chill rod, such as chill rod 118, is moved transversely (eg, transversely 116 or 304) inward toward the center of the mold. For example, the cooling rod 118 may move along the upper plane of the molten metal. The lateral movement of the chill rod 118 can create a reduced area of the casting partially delimited by the chill rod, such as a reduced area of the casting of the ingot head 340. The cooling rod can be moved in the horizontal direction by a side actuator such as the side actuator 210.

[0064] На этапе 508 операции дополнительный расплавленный металл, такой как дополнительный расплавленный металл 300, подают в уменьшенную площадь разливки, ограниченную по меньшей мере частично охлаждающим стержнем. Дополнительный расплавленный металл может подаваться до тех пор, пока не будет достигнут требуемый пик. Соответствующие уровни дополнительного расплавленного металла могут быть измерены датчиком уровня металла, таким как датчик 113 уровня металла.[0064] At step 508, additional molten metal, such as additional molten metal 300, is fed into a reduced casting area defined at least partially by a chill rod. Additional molten metal may be supplied until the desired peak is reached. Appropriate levels of additional molten metal may be measured by a metal level sensor, such as the metal level sensor 113 .

[0065] На этапе 510 операции формируется более узкий участок головной части слитка, такой как головная часть 340 слитка. Суженная форма головной части слитка является результатом уменьшенной площади отливки, создаваемой путем перемещения охлаждающего стержня внутрь в горизонтальном направлении и добавления дополнительного расплавленного металла для заполнения уменьшенной площади отливки. Сужающаяся форма может быть конусообразной с трапециевидным поперечным сечением, как показано головной частью 340 слитка на Фиг. 3Е. В отношении слитка, сформированного с начальной площадью отливки, сужающаяся форма может иметь меньшее охлаждение расплавленного металла в результате уменьшенной площади отливки, например уменьшение внутренних напряжений из-за сжатия расплавленного металла по мере его затвердевания. Сужающаяся форма может уменьшить или предотвратить усадочный дефект в головной части слитка. Сужающаяся форма может быть особенно подходящей для обработки металлов, например, в прокатном стане.[0065] In operation 510, a narrower ingot head portion, such as ingot head 340, is formed. The tapered shape of the ingot head is the result of the reduced area of the casting created by moving the chill rod inward in the horizontal direction and adding more molten metal to fill the reduced area of the casting. The tapered shape may be tapered with a trapezoidal cross section, as shown by ingot head 340 in FIG. 3E. For an ingot formed with an initial cast area, the tapered shape may have less cooling of the molten metal as a result of the reduced area of the cast, such as a reduction in internal stresses due to compression of the molten metal as it solidifies. The tapered shape can reduce or prevent a shrinkage defect in the ingot head. The tapered shape may be particularly suitable for metal working, for example in a rolling mill.

[0066] На Фиг. 6 представлена упрощенная блок-схема, показывающая приведенную в качестве примера компьютерную систему 600 для использования с системой 100 для контроля формы слитка 106, как показано на Фиг. 1. В некоторых вариантах осуществления компьютерная система 600 выполняет один, некоторые или все этапы способа 500. Однако компьютерная система 600 может выполнять дополнительные и/или альтернативные этапы. В различных вариантах осуществления компьютерная система 600 содержит контроллер 610, реализованный в цифровом виде и программируемый с использованием обычных компьютерных компонентов. Контроллер 610 может быть использован в связи с определенными примерами (например, включая оборудование, такое как показано на Фиг. 1) для выполнения процессов таких примеров. Контроллер 610 содержит процессор 612, который может выполнять код, хранящийся на материальном машиночитаемом носителе в запоминающем устройстве 618 (или где-либо еще, например, на портативном носителе, на сервере или в облаке среди других носителей), чтобы привести контроллер 610 к приему и обработке данных и выполнению действий и/или управлению компонентами оборудования, как показано на Фиг. 1. Контроллер 610 может представлять собой любое устройство, которое может обрабатывать данные и выполнять код, представляющий собой набор команд для выполнения действий, таких как управление промышленным оборудованием. В качестве неограничивающих примеров контроллер 610 может иметь форму реализованного в цифровом виде и/или программируемого ПИД-контроллера, программируемого логического контроллера, микропроцессора, сервера, настольного или портативного персонального компьютера, портативного персонального компьютера, карманного компьютерного устройства и мобильного устройства.[0066] In FIG. 6 is a simplified block diagram showing an exemplary computer system 600 for use with system 100 for controlling the shape of ingot 106 as shown in FIG. 1. In some embodiments, computer system 600 performs one, some, or all of the steps of method 500. However, computer system 600 may perform additional and/or alternative steps. In various embodiments, computer system 600 includes a controller 610 digitally implemented and programmable using conventional computer components. The controller 610 may be used in connection with certain examples (eg, including equipment such as shown in FIG. 1) to perform the processes of such examples. The controller 610 includes a processor 612 that can execute code stored on a tangible computer-readable medium in a storage device 618 (or elsewhere, such as on a portable medium, on a server, or in the cloud among other media) to cause the controller 610 to receive and processing data and performing actions and/or controlling hardware components, as shown in FIG. 1. Controller 610 can be any device that can process data and execute code, which is a set of commands to perform actions such as operating industrial equipment. As non-limiting examples, controller 610 may take the form of a digitally implemented and/or programmable PID controller, a programmable logic controller, a microprocessor, a server, a desktop or laptop personal computer, a laptop personal computer, a handheld computing device, and a mobile device.

[0067] Примеры процессора 612 включают в себя любую требуемую схему обработки, специализированную интегральную схему (application-specific integrated circuit - ASIC), программируемую логику, конечный автомат или другую подходящую схему. Процессор 612 может включать в себя один процессор или любое количество процессоров. Процессор 612 может получить доступ к коду, хранящемуся в запоминающем устройстве 618, через шину 614. Запоминающее устройство 618 может представлять собой любой энергонезависимый машиночитаемый носитель, выполненный с возможностью материального воплощения кода, и может включать в себя электронные, магнитные или оптические устройства. Примеры запоминающего устройства 618 включают в себя оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), флэш-память, гибкий диск, компакт-диск, цифровое видеоустройство, магнитный диск, ASIC, сконфигурированный процессор или другое запоминающее устройство.[0067] Examples of processor 612 include any desired processing circuit, an application-specific integrated circuit (ASIC), programmable logic, a state machine, or other suitable circuit. Processor 612 may include one processor or any number of processors. Processor 612 can access code stored in memory 618 via bus 614. Memory 618 can be any non-volatile computer-readable medium capable of tangible implementation of the code and can include electronic, magnetic, or optical devices. Examples of storage device 618 include random access memory (RAM), read only memory (ROM), flash memory, floppy disk, CD, digital video device, magnetic disk, ASIC, configured processor, or other storage device.

[0068] Команды могут храниться в запоминающем устройстве 618 или в процессоре 612 в виде исполняемого кода. Команды могут включать в себя специфичные для процессора команды, сгенерированные компилятором и/или интерпретатором из кода, написанного на любом подходящем языке программирования. Команды могут принимать форму приложения, которое содержит ряд уставок, различные углы охлаждающего стержня, шаги приращения для перемещения охлаждающего стержня и/или другие запрограммированные операции, которые при выполнении процессором 612 обеспечивают контроль посредством контроллера 610 формы головной части 340 слитка путем приведения в действие, перемещения и/или иного контроля других элементов системы, показанной на Фиг. 1.[0068] Instructions may be stored in memory 618 or processor 612 as executable code. The instructions may include processor-specific instructions generated by the compiler and/or interpreter from code written in any suitable programming language. The instructions may take the form of an application that contains a series of setpoints, various chill rod angles, incremental steps for moving the chill rod, and/or other programmed operations that, when performed by processor 612, cause controller 610 to control the shape of ingot head 340 by actuating, moving and/or otherwise controlling other elements of the system shown in FIG. 1.

[0069] Контроллер 610, показанный на Фиг. 6, содержит интерфейс 616 ввода/вывода (I/O), через который контроллер 610 может связываться с устройствами и системами, внешними по отношению к контроллеру 610, включая такие компоненты, как источник 112 расплавленного металла, вертикальный исполнительный механизм 120, боковой исполнительный механизм 210 или любые соответствующие датчики или другие компоненты. Интерфейс 616 ввода/вывода (I/O) также может, при необходимости, принимать входные данные из других внешних источников. Такие источники могут включать в себя панели управления, другие человеко-машинные интерфейсы, компьютеры, серверы или другое оборудование, которое может, например, отправлять команды и параметры на контроллер 610 для управления его производительностью и работой; хранить и облегчать программирование приложений, которые позволяют контроллеру 610 выполнять команды в этих приложениях для контроля формы головной части 340 слитка, например, в связи с процессами некоторых примеров данного изобретения; и другие источники данных, необходимые или полезные для контроллера 610 при выполнении его функций. Такие данные могут быть переданы на интерфейс 616 ввода/вывода (I/O) через сеть, жесткую проводку, беспроводную связь, шину или иным необходимым образом.[0069] The controller 610 shown in FIG. 6 contains an input/output (I/O) interface 616 through which the controller 610 can communicate with devices and systems external to the controller 610, including components such as a molten metal source 112, a vertical actuator 120, a side actuator 210 or any appropriate sensors or other components. Interface 616 input/output (I/O) can also, if necessary, receive input from other external sources. Such sources may include control panels, other human-machine interfaces, computers, servers, or other equipment that may, for example, send commands and parameters to the controller 610 to control its performance and operation; store and facilitate programming of applications that allow the controller 610 to execute commands in these applications to control the shape of the ingot head 340, for example, in connection with the processes of some examples of the present invention; and other data sources necessary or useful for the controller 610 in performing its functions. Such data may be transmitted to the input/output (I/O) interface 616 via a network, hardwiring, wireless, bus, or otherwise as desired.

[0070] Хотя были описаны конкретные варианты осуществления данного изобретения, различные модификации, изменения, альтернативные конструкции и эквиваленты также входят в объем данного изобретения. Варианты осуществления данного изобретения не ограничены работой в определенных конкретных средах, но могут работать во множестве сред. Кроме того, хотя варианты осуществления способа по данному изобретению были описаны с использованием определенного ряда операций и этапов, специалистам в данной области техники должно быть очевидно, что объем данного изобретения не ограничивается описанным рядом операций и этапов.[0070] While specific embodiments of this invention have been described, various modifications, alterations, alternative constructions, and equivalents are also within the scope of this invention. Embodiments of the present invention are not limited to operation in certain specific environments, but may operate in a variety of environments. In addition, although embodiments of the method of this invention have been described using a certain number of operations and steps, it should be obvious to those skilled in the art that the scope of this invention is not limited to the described series of operations and steps.

[0071] Техническому описанию и графическим материалам следует придавать иллюстративный, а не ограничительный смысл. Однако будет очевидно, что в него могут быть внесены добавления, вычитания, исключения и другие модификации и изменения без отступления от более широкой сущности и объема изобретения.[0071] The technical description and drawings should be given illustrative and not restrictive meaning. However, it will be apparent that additions, subtractions, deletions, and other modifications and changes may be made without departing from the broader spirit and scope of the invention.

[0072] Следует понимать, что все раскрытые в данном документе диапазоны охватывают все возможные поддиапазоны, включенные в них. Например, заявленный диапазон «от 1 до 10» следует рассматривать как включающий все возможные поддиапазоны между (и включительно) минимальным значением 1 и максимальным значением 10; то есть все поддиапазоны, начинающиеся с минимального значения 1 или более, например от 1 до 6,1, и заканчивающиеся максимальным значением 10 или менее, например от 5,5 до 10.[0072] It should be understood that all ranges disclosed herein cover all possible subranges included therein. For example, the stated range of "1 to 10" should be considered to include all possible sub-ranges between (and inclusive of) a minimum value of 1 and a maximum value of 10; that is, all subranges starting with a minimum value of 1 or more, such as 1 to 6.1, and ending with a maximum value of 10 or less, such as 5.5 to 10.

[0073] Заявленный объект изобретения может быть реализован другими способами, может включать в себя другие элементы или этапы и может использоваться в сочетании с другими существующими или будущими технологиями. Данное описание не следует истолковывать как подразумевающее какой-либо конкретный порядок или расположение среди различных этапов или элементов или между ними, за исключением случаев, когда явно описан порядок отдельных этапов или расположение элементов. Используемая в данном документе форма единственного числа включает ссылки на единственное и множественное число, если из контекста явно не следует иное.[0073] The claimed subject matter may be implemented in other ways, may include other elements or steps, and may be used in conjunction with other existing or future technologies. This description should not be construed as implying any particular order or arrangement among or between the various steps or elements, unless the order of the individual steps or the arrangement of elements is explicitly described. As used herein, the singular form includes references to the singular and plural unless the context clearly dictates otherwise.

[0074] Следующий пример будет служить для дополнительной иллюстрации данного изобретения, однако, в то же время не ограничивая его каким-либо образом. И напротив, следует четко понимать, что можно прибегнуть к различным вариантам осуществления, модификациям и их эквивалентам, которые после прочтения описания в данном документе могут прийти на ум специалистам в данной области техники без отступления от сущности данного изобретения. Во время исследований, описанных в следующем примере, следовали обычным процедурам, если не указано иное.[0074] The following example will serve to further illustrate the present invention, however, without limiting it in any way. Conversely, it should be clearly understood that various embodiments, modifications, and their equivalents may be resorted to as those skilled in the art, upon reading the description herein, may come to mind without departing from the gist of the invention. During the studies described in the following example, the usual procedures were followed unless otherwise indicated.

Пример 1Example 1

[0075] Медный охлаждающий стержень с треугольным поперечным сечением использовали для оценки возможности контроля формы головной части слитка. Треугольное поперечное сечение обеспечивало изгиб охлаждающего стержня, чтобы он соответствовал используемому профилю кристаллизатора. Для простоты наблюдения охлаждающий стержень размещали на одной стороне кристаллизатора, а второй охлаждающий стержень размещали на противоположной стороне кристаллизатора. Охлаждающий стержень выполнен из медной трубы толщиной 3/32 дюйма. Охлаждающий стержень изначально располагался таким образом, чтобы его центр был приблизительно на 37 мм выше хвостовика, а его концы были примерно на 5 мм ниже. В указанном положении нижний край охлаждающего стержня был погружен приблизительно на 35 мм в поверхность расплавленного металла, в то время как верхний участок охлаждающего стержня возвышался над поверхностью расплавленного металла.[0075] A triangular cross-section copper chill rod was used to evaluate the ability to control the shape of the ingot head. The triangular cross section allowed the chill rod to bend to fit the mold profile used. For ease of observation, a cooling rod was placed on one side of the mold and a second cooling rod was placed on the opposite side of the mold. The cooling rod is made of 3/32" copper pipe. The chilled rod was initially positioned so that its center was approximately 37 mm higher than the shank and its ends were approximately 5 mm lower. In this position, the lower end of the chill rod was immersed approximately 35 mm into the molten metal surface, while the top portion of the chill rod was raised above the molten metal surface.

[0076] Скорость отливки составляла 60 мм/мин. Когда слиток достиг глубины 1000 мм, медный охлаждающий стержень начал перемещаться. Охлаждающий стержень опустился на 33 мм и впоследствии начал перемещаться в поперечном направлении внутрь для формования головной части слитка. Сначала на слитке наблюдался по существу горизонтальный выступ, соответствующий высоте слитка, на которую первоначально вертикально ввели охлаждающий стержень. Отклонение головной части слитка от выступа было очевидным через 15 секунд после того, как вода из кристаллизатора начала течь через выступ. Скорость отливки основной части слитка сохранялась при отливке головной части слитка, а охлаждающий стержень перемещался внутрь в поперечном направлении. Отливка прекращалась на глубине 1087 мм. Из полученного слитка было очевидно, что головную часть слитка можно было располагать под углом. Угол составлял приблизительно 64° от горизонтали в головной части готового слитка.[0076] The casting speed was 60 mm/min. When the ingot reached a depth of 1000 mm, the copper cooling rod began to move. The cooling rod dropped 33 mm and subsequently began to move laterally inward to form the head of the ingot. First, a substantially horizontal protrusion was observed on the ingot, corresponding to the height of the ingot at which the chill rod was initially inserted vertically. Deviation of the ingot head from the ledge was evident 15 seconds after the water from the mold began to flow through the ledge. The speed of casting the main part of the ingot was maintained during the casting of the head part of the ingot, and the cooling rod moved inward in the transverse direction. The casting was stopped at a depth of 1087 mm. It was evident from the resulting ingot that the head of the ingot could be angled. The angle was approximately 64° from the horizontal at the head of the finished ingot.

[0077] Во втором испытании использовали ту же установку с охлаждающим стержнем треугольного сечения. Скорость отливки снизилась до 30 мм/мин. Когда слиток достиг глубины 1000 мм, медный охлаждающий стержень начал перемещаться. Охлаждающий стержень опустился на 33 мм. Была уменьшена временная задержка между опусканием охлаждающего стержня и перемещением охлаждающего стержня в поперечном направлении внутрь относительно первой отливки. Сначала на слитке наблюдался по существу горизонтальный выступ, соответствующий высоте слитка, на которую первоначально вертикально ввели охлаждающий стержень. Скорость отливки основной части слитка сохранялась при отливке головной части слитка, а охлаждающий стержень перемещался внутрь в поперечном направлении. Отливка прекращалась на глубине 1189 мм. Из полученного слитка было очевидно, что головную часть слитка можно было располагать под углом. Угол составлял приблизительно 53° от горизонтали в головной части готового слитка.[0077] In the second test, the same triangular chilled rod setup was used. The casting speed was reduced to 30 mm/min. When the ingot reached a depth of 1000 mm, the copper cooling rod began to move. The cooling rod has dropped 33mm. The time delay between lowering the chilled rod and moving the chilled rod laterally inward relative to the first casting has been reduced. First, a substantially horizontal protrusion was observed on the ingot, corresponding to the height of the ingot at which the chill rod was initially inserted vertically. The speed of casting the main part of the ingot was maintained during the casting of the head part of the ingot, and the cooling rod moved inward in the transverse direction. Casting stopped at a depth of 1189 mm. It was evident from the resulting ingot that the head of the ingot could be angled. The angle was approximately 53° from the horizontal at the head of the finished ingot.

ИллюстрацииIllustrations

[0078] В некоторых аспектах предложено устройство, система или способ в соответствии с одной или более из следующих иллюстраций или в соответствии с некоторой комбинацией их элементов. В некоторых аспектах элементы устройства или системы, описанные в одном или более из этих примеров, можно использовать в рамках способа, описанного в одном из других примеров, или наоборот.[0078] In some aspects, an apparatus, system, or method is provided in accordance with one or more of the following illustrations, or in accordance with some combination of their elements. In some aspects, the elements of the device or system described in one or more of these examples can be used within the framework of the method described in one of the other examples, or vice versa.

[0079] Используемая ниже любая ссылка на ряд иллюстраций должна пониматься как ссылка на каждый из этих примеров отдельно (например, «иллюстрации 1-4» следует понимать как «иллюстрации 1, 2, 3 или 4»).[0079] As used below, any reference to a number of illustrations should be understood as referring to each of these examples separately (eg, "illustrations 1-4" should be understood as "illustrations 1, 2, 3 or 4").

[0080] Иллюстрация 1 представляет собой способ формирования слитка, включающий: формирование основания слитка путем подачи расплавленного металла в кристаллизатор, который определяет начальную площадь отливки, и путем опускания подвижного дна относительно кристаллизатора для увеличения высоты слитка; перемещение по меньшей мере одной охлаждающей конструкции в вертикальном направлении из начального положения с приведением в контакт с расплавленным металлом; перемещение по меньшей мере одной охлаждающей конструкции в горизонтальном направлении вдоль верхней плоскости расплавленного металла для создания уменьшенной площади отливки, ограниченной по меньшей мере частично по меньшей мере одной охлаждающей конструкцией, при этом уменьшенная площадь отливки меньше, чем начальная площадь отливки; и подачу дополнительного расплавленного металла в уменьшенную площадь отливки для формирования сужающейся формы в головной части слитка.[0080] Figure 1 is a method for forming an ingot, including: forming the base of the ingot by supplying molten metal to a mold that determines the initial area of the casting, and by lowering the movable bottom relative to the mold to increase the height of the ingot; moving at least one cooling structure in the vertical direction from the initial position into contact with the molten metal; moving at least one cooling structure in a horizontal direction along the upper plane of the molten metal to create a reduced area of the casting, limited at least partially by at least one cooling structure, while the reduced area of the casting is less than the initial area of the casting; and supplying additional molten metal to the reduced casting area to form a tapered shape at the head of the ingot.

[0081] Иллюстрация 2 представляет собой способ по любой из предшествующих или последующих иллюстраций, в котором охлаждающая конструкция содержит охлаждающий стержень.[0081] Illustration 2 is a method according to any of the previous or subsequent illustrations, in which the cooling structure includes a cooling rod.

[0082] Иллюстрация 3 представляет собой способ по любой из предшествующих или последующих иллюстраций, в котором охлаждающий стержень имеет треугольное поперечное сечение.[0082] Illustration 3 is a method according to any of the previous or subsequent illustrations, in which the cooling rod has a triangular cross section.

[0083] Иллюстрация 4 представляет собой способ по любой из предшествующих или последующих иллюстраций, в котором расплавленный металл содержит алюминиевый сплав.[0083] Figure 4 is a method according to any of the previous or subsequent illustrations, in which the molten metal contains an aluminum alloy.

[0084] Иллюстрация 5 представляет собой способ по любой из предшествующих или последующих иллюстраций, дополнительно включающий: обеспечение затвердевания первой области расплавленного металла рядом с первым положением по меньшей мере одной охлаждающей конструкции относительно головной части слитка; перемещение по меньшей мере одной охлаждающей конструкции в горизонтальном направлении вдоль верхней плоскости расплавленного металла во второе положение относительно головной части слитка; и обеспечение затвердевания второй области расплавленного металла рядом со вторым положением по меньшей мере одной охлаждающей конструкции относительно головной части слитка.[0084] Figure 5 is a method according to any one of the previous or subsequent illustrations, further comprising: causing a first region of molten metal to solidify near a first position of at least one cooling structure relative to the head of the ingot; moving at least one cooling structure in a horizontal direction along the upper plane of the molten metal to a second position relative to the head of the ingot; and causing the second region of molten metal to solidify near the second position of the at least one cooling structure relative to the head of the ingot.

[0085] Иллюстрация 6 представляет собой способ по любой из предшествующих или последующих иллюстраций, дополнительно включающий: обеспечение затвердевания расплавленного металла; и после затвердевания расплавленного металла по меньшей мере одно из следующего: перемещение по меньшей мере одной охлаждающей конструкции в горизонтальном направлении вдоль верхней плоскости расплавленного металла; опускание подвижного днища; или подъем по меньшей мере одной охлаждающей конструкции в вертикальном направлении.[0085] Figure 6 is a method according to any of the previous or subsequent illustrations, further comprising: causing the molten metal to solidify; and after solidification of the molten metal, at least one of the following: moving at least one cooling structure in a horizontal direction along the upper plane of the molten metal; lowering the movable bottom; or lifting at least one cooling structure in a vertical direction.

[0086] Иллюстрация 7 представляет собой способ по любой из предшествующих или последующих иллюстраций, в котором перемещение по меньшей мере одной охлаждающей конструкции выполняется по меньшей мере одним серводвигателем.[0086] Illustration 7 is a method according to any of the previous or subsequent illustrations, in which the movement of at least one cooling structure is performed by at least one servomotor.

[0087] Иллюстрация 8 представляет собой способ по любой из предшествующих или последующих иллюстраций, дополнительно включающий изменение угла по меньшей мере одной охлаждающей конструкции относительно горизонтального направления.[0087] Illustration 8 is a method according to any of the previous or subsequent illustrations, further comprising changing the angle of at least one cooling structure relative to the horizontal direction.

[0088] Иллюстрация 9 представляет собой способ по любой из предшествующих или последующих иллюстраций, в котором изменение угла по меньшей мере одной охлаждающей конструкции происходит одновременно с перемещением по меньшей мере одного охлаждающего стержня в горизонтальном направлении.[0088] Illustration 9 is a method according to any of the previous or subsequent illustrations, in which the change in the angle of at least one cooling structure occurs simultaneously with the movement of at least one cooling rod in a horizontal direction.

[0089] Иллюстрация 10 представляет собой способ по любой из предшествующих или последующих иллюстраций, в котором по меньшей мере одна охлаждающая конструкция имеет угол относительно горизонтального направления, и угол относительно горизонтального направления остается фиксированным, в то время как по меньшей мере одна охлаждающая конструкция перемещается в горизонтальном направлении.[0089] Illustration 10 is a method according to any of the previous or subsequent illustrations, wherein at least one cooling structure has an angle with respect to the horizontal direction, and the angle with respect to the horizontal direction remains fixed while at least one cooling structure moves in horizontal direction.

[0090] Иллюстрация 11 представляет собой способ по любой из предшествующих или последующих иллюстраций, дополнительно включающий направление охлаждающей жидкости через по меньшей мере одну охлаждающую конструкцию.[0090] Illustration 11 is a method according to any of the preceding or subsequent illustrations, further comprising directing coolant through at least one cooling structure.

[0091] Иллюстрация 12 представляет собой способ по любой из предшествующих или последующих иллюстраций, в котором перемещение по меньшей мере одной охлаждающей конструкции в горизонтальном направлении происходит одновременно с опусканием подвижного дна.[0091] Illustration 12 is a method according to any of the previous or subsequent illustrations, in which the movement of at least one cooling structure in the horizontal direction occurs simultaneously with the lowering of the movable bottom.

[0092] Иллюстрация 13 представляет собой способ по любой из предшествующих или последующих иллюстраций, в котором перемещение по меньшей мере одной охлаждающей конструкции в вертикальном направлении из начального положения в контакт с расплавленным металлом включает опускание по меньшей мере одной охлаждающей конструкции в опущенное положение рядом с кристаллизатором и в контакте с расплавленным металлом.[0092] Figure 13 is a method according to any of the previous or subsequent illustrations, wherein moving at least one cooling structure in a vertical direction from a starting position into contact with molten metal comprises lowering at least one cooling structure to a lowered position adjacent to the mold and in contact with molten metal.

[0093] Иллюстрация 14 представляет собой систему для формирования слитка, содержащую: кристаллизацию для приема расплавленного металла, причем кристаллизатор определяет начальную площадь отливки; подвижное дно, выполненное с возможностью перемещения в вертикальном направлении относительно кристаллизатора; насадку, расположенную для подачи расплавленного металла в кристаллизатор; и по меньшей мере один охлаждающий узел, причем по меньшей мере один охлаждающий узел содержит: по меньшей мере одну охлаждающую конструкцию; и исполнительный механизм, соединенный с по меньшей мере одной охлаждающей конструкцией и выполненный с возможностью перемещения охлаждающей конструкции в поперечном направлении относительно кристаллизатора, чтобы определить уменьшенную площадь отливки, ограниченную по меньшей мере частично по меньшей мере одной охлаждающей конструкцией и меньшую, чем начальная площадь отливки.[0093] Figure 14 is a system for forming an ingot, comprising: a crystallization for receiving molten metal, wherein the mold determines the initial area of the casting; a movable bottom movable in a vertical direction relative to the mold; a nozzle located for supplying molten metal to the mold; and at least one cooling unit, and at least one cooling unit contains: at least one cooling structure; and an actuator connected to at least one cooling structure and configured to move the cooling structure in a transverse direction relative to the mold to determine a reduced area of the casting, limited at least partially by at least one cooling structure and less than the initial area of the casting.

[0094] Иллюстрация 15 представляет собой систему по любой из предшествующих или последующих иллюстраций, в которой по меньшей мере один охлаждающий узел представляет собой узел охлаждающего стержня.[0094] Illustration 15 is a system according to any of the previous or subsequent illustrations, in which at least one cooling unit is a cooling rod assembly.

[0095] Иллюстрация 16 представляет собой систему по любой из предшествующих или последующих иллюстраций, в которой по меньшей мере одна охлаждающая конструкция содержит охлаждающий стержень.[0095] Illustration 16 is a system according to any of the previous or subsequent illustrations, in which at least one cooling structure contains a cooling rod.

[0096] Иллюстрация 17 представляет собой систему по любой из предшествующих или последующих иллюстраций, в которой охлаждающий стержень имеет треугольное поперечное сечение.[0096] Figure 17 is a system according to any of the previous or subsequent illustrations, in which the cooling rod has a triangular cross section.

[0097] Иллюстрация 18 представляет собой систему по любой из предшествующих или последующих иллюстраций, в которой по меньшей мере одна охлаждающая конструкция расположена под углом относительно поперечного направления.[0097] Illustration 18 is a system according to any of the previous or subsequent illustrations, in which at least one cooling structure is located at an angle relative to the transverse direction.

[0098] Иллюстрация 19 представляет собой систему по любой из предшествующих или последующих иллюстраций, в которой угол по меньшей мере одной охлаждающей конструкции является регулируемым.[0098] Illustration 19 is a system according to any of the previous or subsequent illustrations, in which the angle of at least one cooling structure is adjustable.

[0099] Иллюстрация 20 представляет собой систему по любой из предшествующих или последующих иллюстраций, в которой исполнительный механизм содержит серводвигатель и шариковый винт.[0099] Illustration 20 is a system according to any of the previous or subsequent illustrations, in which the actuator includes a servo motor and a ball screw.

[0100] Иллюстрация 21 представляет собой систему по любой из предшествующих или последующих иллюстраций, в которой по меньшей мере одна охлаждающая конструкция содержит по меньшей мере две охлаждающие конструкции, и при этом исполнительный механизм выполнен с возможностью перемещения по меньшей мере двух охлаждающих конструкций в поперечном направлении.[0100] Figure 21 is a system according to any of the previous or subsequent illustrations, in which at least one cooling structure contains at least two cooling structures, and the actuator is configured to move at least two cooling structures in the transverse direction .

[0101] Иллюстрация 22 представляет собой систему по любой из предшествующих или последующих иллюстраций, в которой по меньшей мере одна охлаждающая конструкция выполнена с возможностью дополнительного перемещения в вертикальном направлении из начального положения в опущенное положение внутри кристаллизатора.[0101] Figure 22 is a system according to any of the previous or subsequent illustrations, in which at least one cooling structure is made with the possibility of additional movement in the vertical direction from the initial position to the lowered position inside the mold.

[0102] Иллюстрация 23 представляет собой узел охлаждающего стержня, содержащий: охлаждающий стержень, выполненный с возможностью перемещения в вертикальном направлении для взаимодействия с поверхностью расплавленного металла; трубопровод для охлаждающей жидкости, расположенный рядом с охлаждающим стержнем, для отвода тепла от охлаждающего стержня, когда охлаждающая жидкость проходит через трубопровод для охлаждающей жидкости; и основание для регулировки угла, при этом основание для регулировки угла механически соединено с охлаждающим стержнем и выполнено с возможностью выборочной ориентации охлаждающего стержня среди совокупности заданных углов относительно горизонтального направления.[0102] Figure 23 is a chilled rod assembly comprising: a chilled rod movable in a vertical direction to interact with a surface of molten metal; a coolant conduit adjacent to the cooling rod for dissipating heat from the cooling rod when the coolant passes through the coolant conduit; and an angle adjustment base, wherein the angle adjustment base is mechanically connected to the chilled rod and configured to selectively orient the chilled rod among a plurality of predetermined angles with respect to a horizontal direction.

[0103] Иллюстрация 24 представляет собой узел по любой из предшествующих или последующих иллюстраций, в котором основание для регулировки угла выполнено с возможностью фиксации для закрепления охлаждающего стержня под фиксированным углом.[0103] Figure 24 is an assembly according to any of the preceding or following illustrations, wherein the angle adjustment base is lockable to secure the cooling rod at a fixed angle.

[0104] Иллюстрация 25 представляет собой узел по любой из предшествующих или последующих иллюстраций, в котором основание для регулировки угла имеет одно или более отверстий, расположенных для зацепления или приема фиксатора для установки угла охлаждающего стержня.[0104] Figure 25 is an assembly as in any one of the preceding or following illustrations, wherein the angle adjustment base has one or more holes positioned to engage or receive a chill rod angle setting retainer.

[0105] Иллюстрация 26 представляет собой узел по любой из предшествующих или последующих иллюстраций, в котором охлаждающий стержень выполнен с возможностью перемещения в горизонтальном направлении внутри кристаллизатора в контакте с поверхностью расплавленного металла.[0105] Figure 26 is an assembly according to any of the previous or subsequent illustrations, wherein the chill rod is movable in a horizontal direction within the mold in contact with the surface of the molten metal.

[0106] Иллюстрация 27 представляет собой узел по любой из предшествующих или последующих иллюстраций, в котором охлаждающий стержень имеет треугольное поперечное сечение.[0106] Figure 27 is an assembly according to any of the previous or subsequent illustrations, in which the cooling rod has a triangular cross section.

[0107] Все патенты, публикации и рефераты, приведенные выше, включены в данный документ посредством ссылки во всей их полноте. Вышеприведенное описание вариантов реализации, включая проиллюстрированные примеры, представлено исключительно с целью иллюстрации и описания и не претендует на исчерпывающий характер или ограничение конкретными раскрытыми формами. Для специалистов в данной области техники будут очевидны многочисленные модификации, адаптации и варианты их применения.[0107] All patents, publications and abstracts above are incorporated herein by reference in their entirety. The foregoing description of the embodiments, including the illustrated examples, is provided solely for purposes of illustration and description and is not intended to be exhaustive or to be limited to the specific forms disclosed. Numerous modifications, adaptations, and uses thereof will be apparent to those skilled in the art.

Claims

1. A method for forming an ingot, including:

forming the base of the ingot by supplying molten metal to the mold, which determines the initial area of the casting, and by lowering the movable bottom relative to the mold to increase the height of the ingot;

moving at least one cooling structure in the vertical direction from the initial position into contact with the molten metal;

moving at least one cooling structure in a horizontal direction along the upper plane of the molten metal to create a reduced area of the casting, limited at least partially by at least one cooling structure, while the reduced area of the casting is less than the initial area of the casting; And

feeding additional molten metal into the reduced casting area to form a tapered shape at the head of the ingot.

2. The method of claim 1, wherein the cooling structure comprises a cooling rod.

3. The method of claim 2, wherein the chilled rod has a triangular cross section.

4. The method according to any one of paragraphs. 1-3, in which the molten metal contains an aluminum alloy.

5. The method according to any one of paragraphs. 1-4, further comprising:

causing a first region of molten metal to solidify near a first position of at least one cooling structure relative to the head of the ingot;

moving at least one cooling structure in a horizontal direction along the upper plane of the molten metal to a second position relative to the head of the ingot; And

allowing the second region of molten metal to solidify near the second position of the at least one cooling structure relative to the head of the ingot.

6. The method according to any one of paragraphs. 1-5, further comprising:

ensuring solidification of the molten metal; And

after solidification of the molten metal, at least one of the following:

moving at least one cooling structure in a horizontal direction along the upper plane of the molten metal;

lowering the moving bottom; or

lifting at least one cooling structure in the vertical direction.

7. The method according to any one of paragraphs. 1-6, in which the movement of at least one cooling structure is performed by at least one servomotor.

8. The method according to any one of paragraphs. 1-7, further comprising changing the angle of at least one cooling structure with respect to the horizontal direction.

9. The method of claim. 8, in which the change in the angle of at least one cooling structure occurs simultaneously with the movement of at least one cooling structure in a horizontal direction.

10. The method according to any one of paragraphs. 1-9, in which at least one cooling structure has an angle relative to the horizontal direction, and wherein the angle relative to the horizontal direction remains fixed while at least one cooling structure moves in the horizontal direction.

11. The method according to any one of paragraphs. 1-10 further comprising directing coolant through at least one cooling structure.

12. The method according to any one of paragraphs. 1-11, in which the movement of at least one cooling structure in the horizontal direction occurs simultaneously with the lowering of the movable bottom.

13. The method according to any one of paragraphs. 1-12, wherein moving at least one cooling structure in the vertical direction from the initial position into contact with the molten metal includes lowering the at least one cooling structure into a lowered position adjacent to the mold and in contact with the molten metal.

14. A system for forming an ingot, comprising:

a mold for receiving molten metal, wherein the mold determines the initial area of the casting;

a movable bottom movable in a vertical direction relative to the mold;

a nozzle located for supplying molten metal to the mold;

and at least one cooling unit, wherein at least one cooling unit comprises:

at least one cooling structure;

and an actuator connected to at least one cooling structure and configured to move the cooling structure in a transverse direction relative to the mold to determine a reduced area of the casting, limited at least in part by at least one cooling structure and less than the initial area of the casting,

moreover, the specified at least one cooling structure is made with the possibility of additional movement in the vertical direction from the initial position to the lowered position inside the mold.

15. The system of claim 14 wherein the at least one cooling assembly is a chilled rod assembly.

16. The system according to any one of paragraphs. 14, 15, in which at least one cooling structure includes a cooling rod.

17. The system of claim 16 wherein the chilled rod has a triangular cross section.

18. The system according to any one of paragraphs. 14-17, in which at least one cooling structure is located at an angle relative to the transverse direction.

19. The system of claim 18 wherein the angle of at least one cooling structure is adjustable.

20. The system according to any one of paragraphs. 14-19, in which the actuator comprises a servomotor and a ball screw.

21. The system according to any one of paragraphs. 14-20, in which at least one cooling structure contains at least two cooling structures, and at the same time the actuator is configured to move at least two cooling structures in the transverse direction.

22. Cooling rod assembly, comprising:

a cooling rod movable in a vertical direction to interact with a surface of the molten metal;

a coolant conduit adjacent to the cooling rod for dissipating heat from the cooling rod when the coolant passes through the coolant conduit; And

an angle adjustment base, wherein the angle adjustment base is mechanically connected to the chilled rod and configured to selectively orient the chilled rod among a plurality of predetermined angles with respect to a horizontal direction.

23. The chilled rod assembly of claim 22, wherein the angle adjustment base is lockable to secure the chilled rod at a fixed angle.

24. Node cooling rod according to any one of paragraphs. 22, 23, wherein the angle adjustment base has one or more holes positioned to engage or receive a retainer for setting the angle of the chilled rod.

25. Node cooling rod according to any one of paragraphs. 22-24, in which the cooling rod is movable in a horizontal direction within the mold in contact with the surface of the molten metal.

26. Node cooling rod according to any one of paragraphs. 22-25, in which the cooling rod has a triangular cross section.