Способ и устройство для измерения, по меньшей мере, одного свойства расплавленного или полурасплавленого материала и обработки расплавленного или полурасплавленного материала

Способ и устройство для измерения, по меньшей мере, одного свойства расплавленного или полурасплавленого материала и обработки расплавленного или полурасплавленного материала

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Настоящее изобретение, в общем, относится к устройству и способу обработки расплавленного и/или полурасплавленного металла; в частности, к устройству и способу, по меньшей мере, для частичного мониторинга и/или контролирования нагрева, охлаждения и/или перемешивания расплавленного и/или полурасплавленного материала; более конкретно к устройству и способу, по меньшей мере, для частичного мониторинга и/или контролирования нагрева, охлаждения и/или перемешивания расплавленного и/или полурасплавленного материала и определения состояния расплавленного и/или полурасплавленного материала; еще более конкретно, к устройству и способу, по меньшей мере, для частичного мониторинга и/или контролирования нагрева, охлаждения и/или перемешивания расплавленного и/или полурасплавленного материала и определения состояния расплавленного и/или полурасплавленного материала, и к средству для перемещения расплавленного и/или полурасплавленного материала в устройство для формования.

Уровень техники

Обработка и формование металла представляет собой важный промышленный процесс. Часто является желательным формование или литье металлического изделия из металла, который находится в расплавленном состоянии, которое не является полностью жидким. В то же время, является необходимым контролировать выбранные свойства материала, такие как вязкость. Один из известных способов контролирования свойств материала состоит в сдвиговом перемешивании расплавленного сплава с помощью перемешивающего устройства, в то же время, охлаждая металл в диапазоне температур, соответствующем полутвердому состоянию сплава (то есть, в диапазоне температур между температурой ликвидуса и температурой солидуса), в течение этого времени материал будет иметь различную долю твердой фазы (fs), но будет иметь консистенцию скорее твердую, чем жидкую. Температура ликвидуса представляет собой минимальную температуру, при которой все компоненты смеси (такой как сплав металлов) могут находиться в жидком состоянии. Ниже температуры ликвидуса, смесь будет частично или полностью твердой. Температура солидуса представляет собой максимальную температуру, при которой все компоненты смеси (такой как сплав металлов) могут находиться в твердом состоянии. Выше температуры солидуса некоторая часть смеси или вся она будет находиться в жидком состоянии.

Этот тип обработки металла приводит к инициированию зародышеобразования в смеси, когда температура плавления смеси падает ниже температуры ликвидуса, тем самым предотвращая происходящее обычно образование дендритов (то есть, иглообразной, кристаллической структуры в материале). В течение этого типа обработки металла, и когда полутвердый материал имеет конкретную долю твердой фазы, многокомпонентный материал сплава имеет структуру, состоящую из твердых, сфероидальных «б-частиц» (то есть, твердых частиц, имеющих главный компонент с более высокой температурой плавления), которые окружены эвтектической жидкостью (то есть, жидкостью, содержащей компоненты с более низкой температурой плавления). Как таковой, во время обработки смеси, полутвердый материал, упоминаемый ниже как «ПТМ», имеет вязкость, которая позволяет манипуляции со смесью как с полужесткой массой. Такая полужесткая масса смеси может инжектироваться в форму для формования при условиях ламинарного потока, в отличие от турбулентного потока, обычно характеризующего обычный способ формования и инжектирования полностью расплавленного сплава. Инжектирование ПТМ в форму для формования в виде ламинарного потока может устранить многие распространенные дефекты, связываемые с обычным способом с расплавленным металлом для получения отливок в матрицах, отливок в многократных формах для формования и с другими способами литья. Эти дефекты включают усадочную пористость, образование оксидов и газовую пористость. Каждый из этих дефектов может вызвать ухудшение механических свойств формуемой смеси, например, уменьшение прочности, уменьшение срока службы при усталостных нагрузках и/или уменьшение возможности удовлетворительной термической обработки отливок, которую обычно используют для оптимизации прочности и для вытяжки отлитого продукта.

Другой полезной особенностью способа, который включает сдвиговое перемешивание расплавленного сплава, является то, что после обработки ПТМ, материал может получить возможность для полного отверждения, и при последующем повторном нагреве, материал сохраняет структуру ПТМ со сфероидальными «б-частицами» во всем своем полутвердом диапазоне температур. Этот последний процесс повторного нагрева является распространенным и предпочтительным, благодаря способности создавать металлическую заготовку, имеющую структуру ПТМ с помощью операции отливки чушек большого объема. Чушки могут легко транспортироваться к промышленному оборудованию, разрезаться до выбранного размера, а затем повторно нагреваться до полутвердого состояния при приготовлении к операции формования или литья. Однако этот способ является дорогостоящим из-за затрат, связанных с оборудованием, используемым для повторного нагрева ПТМ и литья заготовки из обработанной чушки, а также из-за невозможности повторного использования обработанного материала и отходов на месте, сохраняя при этом структуру ПТМ.

Плавление, охлаждение и обработка материала ПТМ на месте из стандартной заготовки из сырого металла может приводить к экономии, как на оборудовании, так и на повторном использовании материала, по сравнению со способом с повторным нагревом, в большой части потому, что не требуется дорогостоящее оборудование для повторного нагрева, и большие количества материала не удерживаются в технологическом материале, который может стать бесполезным, если должен произойти перерыв в процессе нагрева или формования. Этот стандартный способ получения металла осуществляют с помощью стандартных печей и оборудования для транспортировки расплавленного металла. Отходы металла могут легко повторно использоваться и обрабатываться с получением состояния ПТМ при необходимости. Некоторые затраты связаны с установкой для обработки на месте, но они, как правило, значительно меньше чем общая стоимость всего специализированного оборудования, необходимого для процесса повторного нагрева.

Как в способе с повторным нагревом, так и в обычном способе получения, целью является создание выбранной микроструктуры конечного металла. Значительное преимущество способа с ПТМ и последующим формованием материала в виде конечных продуктов представляет собой способность вязкого материала ПТМ протекать ламинарным образом в форму для формования, что сводит к минимуму появление дефектов. Преимущества этого способа включают улучшение механических свойств и срока службы при усталостных нагрузках, на основании сведения к минимуму оксидов, газовой пористости и усадочной пористости. Компоненты, критичные по безопасности и чувствительные к давлению, являются главными кандидатами для этих способов формования ПТМ.

Обычно требуемое состояние ПТМ определяют по температуре загрузки расплавленного металла с использованием термопары. Термопару либо погружают в материал, либо погружают в емкость, удерживающую материал. Альтернативный способ заключается в получении образца материала, и в резке или замешивании материала с помощью шпателя для получения «ощущения» вязкости. Однако такие альтернативные способы являются неточными, разрушающими и включают отдельный этап способа, который не включен в «общий» технологический поток с основным процессом плавки и литья. Термопара имеет ограничения, поскольку она является эффективно расходуемой и может деградировать, эродировать или загрязняться во время использования.

Другие способы контроля процесса осуществляют на временной основе, они программируются с помощью алгоритма, который принимает во внимание только начальную температуру расплавленного металла, измеренную с помощью термопары, и известные термические характеристики сплава металлов. Такой способ контроля является ненадежным, поскольку он не учитывает всех переменных, таких как температуры емкости и температуры окружающей среды. Существующие способы также не обеспечивают непрерывный мониторинг состояния материала ПТМ во время этапов загрузки, обработки, доставки или транспортировки процесса формования.

Полужидкий материал, ниже упоминаемый как «ПЖМ» также имеет температуру, находящуюся в пределах между температурой ликвидуса и температурой солидуса, но с консистенцией скорее жидкой, чем твердой. ПЖМ также используют для операций формования и литья. Существующие способы с ПЖМ также имеют ограничения. Такие способы не учитывают нерегулярные времена цикла формования, связанные с перерывами в работе следующего по ходу способа оборудования, перерывами в работе оператора или перерывами на кратковременное техническое обслуживание. Если стандартный цикл охлаждения замедляется или прерывается, загрузка ПЖМ должна удаляться в отходы и другая загрузка металла должна обрабатываться, когда перерыв в работе оборудования заканчивается. Это может приводить к возникновению отходов материала и к соответствующему увеличению затрат. Также, существующие способы ПЖМ не могут контролировать способ ПЖМ таким способом, который обеспечивает, чтобы условия температуры и вязкости загрузки ПЖМ были по существу одинаковыми для каждой загрузки металла.

С учетом современного состояния данной области, имеется необходимость в устройстве и способе, которые преодолевают прошлые недостатки, связанные с обработкой ПТМ/ПЖМ. В частности, имеется необходимость в устройстве и способе, которые могут использоваться для контроля способа с ПТМ/ПЖМ таким образом, который обеспечивает, чтобы условия температуры и/или вязкости загрузки ПТМ/ПЖМ были по существу одинаковыми для каждой загрузки металла, и эти устройство и способ обеспечивают непрерывный мониторинг состояния материала ПТМ/ПЖМ в течение стадий загрузки, обработки и доставки или транспортировки способа формования.

Раскрытие изобретения

Настоящее изобретение относится к устройству для обработки и измерения полужидкого металла (ПЖМ) и/или полутвердого металла (ПТМ), которое преодолевает вышеуказанные недостатки, связанные с обработкой ПТМ/ПЖМ. Как используется в настоящем документе, термины ПТМ и ПЖМ будут использоваться взаимозаменяемо, и оба они относятся к металлу или сплаву металлов, который находится при температуре в пределах между температурой ликвидуса и температурой солидуса металла или сплава металлов.

В одном из неограничивающих вариантов осуществления настоящего изобретения, предлагается устройство для измерения, по меньшей мере, одного свойства расплавленного или полурасплавленного материала и обработки расплавленного или полурасплавленного материала, которое содержит систему тигля или емкости, которая является, по меньшей мере, частично окруженной, по меньшей мере, одной индукционной катушкой. Полужидкое состояние металла или сплава металлов в системе тигля или емкости может измеряться и/или активно контролироваться подачей индукционной мощности посредством анализа в реальном времени или вне реального времени электрических сигналов обратной связи, которые получают, по меньшей мере, от одной индукционной катушки. В одном из неограничивающих аспектов настоящего варианта осуществления. Одна или более индукционных нагревательных катушек могут представлять собой охлаждаемые водой соленоидные индукционные катушки; хотя это не является обязательным. В другом и/или альтернативном неограничивающем аспекте настоящего варианта осуществления, одна или более индукционных катушек могут быть выполнены с возможностью генерирования магнитного поля с переменной мощностью и/или переменной частотой, которая может модулироваться для контроля охлаждения загрузки расплавленного металла в системе тигля или емкости от температуры жидкого расплавленного металла до выбранной энтальпии, удельного сопротивления и/или вязкости ниже температуры ликвидуса материала. Еще в одном и/или альтернативном неограничивающем аспекте настоящего варианта осуществления, одна или более индукционной катушек могут быть выполнены с возможностью создания магнитного поля, которое вызывает тороидальное перемешивание загрузки металла в системе тигля или емкости. Еще в одном и/или альтернативном неограничивающем аспекте настоящего варианта осуществления, одна или более индукционных катушек могут быть выполнены с возможностью создания одной зоны нагрева и/или перемешивания в системе тигля или емкости, или множество индукционных катушек могут использоваться для создания множества зон нагрева и/или перемешивания в системе тигля или емкости. Несколько известных из уровня техники конструкций устройств и способов, которые могут использоваться в настоящем изобретении для обработки металлов и сплавов металлов между температурой ликвидуса и температурой солидуса металла или сплава металлов, описаны в патентах США 7216690; 7169350; 7132077; 6991970; 6932938; 6796362; 6637927; 6443216; 6432160; 6402367; 6399017; 5219018 и 4434837; и в публикации заявки на патент США №2007/187060; которые включены сюда во всей полноте путем ссылки. Например, в патентах США 7169350; 6991970 и 6432160 описаны устройство и способ для получения «по требованию» полутвердого материала для использования в процессе литья. Устройство может содержать различные станции, которые имеют необходимые компоненты и структурные системы, которые должны использоваться как часть способа. Устройство и способ включают использование электромагнитного перемешивания и различных технологий контроля температуры и контроля охлаждения, и устройство, которое используют для облегчения получения полутвердого материала в пределах сравнительно короткого времени цикла. Устройство и способ также содержат структурные системы и технологии, которые используют для выпуска полутвердого материала непосредственно в разливочную гильзу литейной машины. Устройство и способ, описанные в патентах США 7169350; 6991970 и 6432160, могут полностью или частично использоваться в настоящем изобретении. В патентах США 7132077; 6932938; 6796362; 6443216 и 6399017 описана систему тигля или емкости для удерживания металлов и сплавов металлов между температурой ликвидуса и температурой солидуса металла или сплава металлов. Система тигля или емкости может содержать систему механического или электромагнитного извлечения для выпуска обработанного металла или сплава металлов из системы тигля или емкости. Система тигля или емкости может содержать охлаждающую систему и/или изолирующую систему. Системы тигля или емкости, описанные в патентах США 7132077; 6932938; 6796362; 6443,216 и 6399017, могут полностью или частично использоваться в настоящем изобретении. В патентах США 7169350; 6991970; 6637927; 6432160; 6402367; 5219018 и 4434837 описаны устройство и способ для механического или электромагнитного перемешивания металлов и сплавов металлов, которые находятся в системе тигля или емкости, между температурой ликвидуса и температурой солидуса металла или сплава металлов. Системы перемешивания, описанные в патентах США 7169350; 6991970; 6637927; 6432160; 6402367; 5219018 и 4434837, могут полностью или частично использоваться в настоящем изобретении.

В другом и/или альтернативном неограничивающем варианте осуществления предлагается устройство для измерения, по меньшей мере, одного свойства расплавленного или полурасплавленного материала и обработки расплавленного или полурасплавленного материала, которое включает использование системы тигля или емкости, который является, по меньшей мере, частично окруженным, по меньшей мере, одной индукционной катушкой и в которой температура металла или сплава металлов в тигле может определяться посредством анализа в реальном времени или вне реального времени электрических сигналов обратной связи, которые получают, по меньшей мере, от одной индукционной катушки. В такой системе, использование термопар, известных из уровня техники, может быть устранено. Как указано выше, термопары, известные из уровня техники, представляют собой контактные термопары, расположенные в системе тигля или емкости или вокруг нее. Такие известные из уровня техники термопары имеют склонность к коррозии со временем, выдавая, таким образом, неточные данные, которые могли бы приводить к получению ошибочных температур в системе тигля или емкости. Кроме того, обслуживание этих известных из уровня техники термопар может быть сложным, трудоемким и дорогостоящим.

В другом и/или альтернативном неограничивающем варианте осуществления настоящего изобретения, предлагается устройство для измерения, по меньшей мере, одного свойства расплавленного или полурасплавленного материала и обработки расплавленного или полурасплавленного материала, которое включает использование системы тигля или емкости, который является, по меньшей мере, частично окруженным, по меньшей мере, одной индукционной катушкой, и эта индукционная катушка может быть выполнена с возможностью измерения и активного контроля посредством подачи индукционной мощности с помощью анализа в реальном времени или вне реального времени электрических сигналов обратной связи, которые получают, по меньшей мере, от одной индукционной катушки. Как таковой, известный из уровня техники способ контроля процесса нагрева, охлаждения и/или распределения металла или сплава металлов из системы тигля или емкости на основании заданного времени и/или предварительно запрограммированного алгоритма, который учитывает только начальную температуру металла или сплава металлов, когда такой металл или сплав металлов изначально помещается в систему тигля или емкости, устраняется с помощью способа по настоящему изобретению. Такие известные из уровня техники способы контроля являются ненадежными, поскольку известный из уровня техники способ не учитывает и не может учитывать все переменные, связанные с металлом или сплавом металлов в системе тигля или емкости (например, температуру емкости, температуру окружающей среды, и т.п.). Система контроля в соответствии с настоящим изобретением имеет возможность постоянного или периодического мониторинга температуры металла или сплава металлов в системе тигля или емкости и тем самым обеспечения контроля в реальном времени или почти в реальном времени температуры металла или сплава металлов в системе тигля или емкости во время этапа загрузки, обработки и доставки/транспортировки металла или сплава металлов. Известные из уровня техники системы контроля не могут учитывать нерегулярные времена цикла формования, вызываемые перерывами в работе следующего по ходу способа оборудования, перерывами в работе оператора или кратковременными перерывами на техническое обслуживание. При этом если стандартный цикл охлаждения замедляется или прерывается, металл или сплав металлов в системе тигля или емкости вероятно должен превращаться в отходы и должна обрабатываться другая загрузка, когда машина готова возобновить литье. Система контроля в соответствии с настоящим изобретением имеет возможность мониторинга и поддержания температуры металла или сплава металлов в системе тигля или емкости во время таких перерывов, так что металл или сплав металлов не должен превращаться в отходы и металл или сплав металлов доставляется на литье и/или в разливочную гильзу при требуемой температуре. Известные из уровня техники системы контроля не имеют удовлетворительной возможности для контроля температуры металла или сплава металлов в системе тигля или емкости для того чтобы гарантировать, что состояние/консистентность/вязкость металла или сплава металлов, распределяемого из системы тигля или емкости, имеет одинаковые физические характеристики (например, температуру, вязкость, и т.п.). Система контроля в соответствии с настоящим изобретением имеет возможность мониторинга и поддержания физических характеристик металла или сплава металлов каждый раз, когда металл или сплав металлов распределяется из системы тигля или емкости. Как таковая, система контроля в соответствии с настоящим изобретением устраняет множество недостатков известных из уровня техники систем контроля и должна обеспечить систему контроля, которая является более экономичной, воспроизводимой и устойчивой, чем та, которая осуществляется в настоящее время в литейной промышленности.

В одной из неограничивающих конкретных конструкций по настоящему изобретению предлагается система контроля, которая содержит генератор (то есть устройство для обработки), эта система контроля выполнена с возможностью 1) периодического или непрерывного измерения состояния металла или сплава металлов в генераторе от момента времени, когда металл или сплав металлов вводится в генератор, до момента времени, когда металл или сплав металлов разливают или иным образом выпускают из генератора в емкость машины для формования (то есть в разливочную гильзу, литник, воронку, и т.п.), 2) контроля охлаждения, нагрева и/или перемешивания (для термической гомогенности) металла или сплава металлов в генераторе с тем, чтобы обеспечить, что металл или сплав металлов, доставленный в машину для формования, находится в воспроизводимом, термически однородном, микроструктурированном и вязком состоянии от удаления с предыдущего этапа и до поступления на следующую этап, и/или 3) создания непрерывных средств для переноса материала (например, после того как расплавленный металл или сплав металлов вводят в генератор) из генератора в машину для формования. Генератор может быть не соединен либо с источником расплавленного металла и/или с емкостью машины для формования; однако это не является обязательным; однако следует понимать, что генератор является физически соединенным с источником расплавленного металла и/или с емкостью машины для формования. В одной из неограничивающих конструкций, генератор содержит, по существу, цилиндрическую камеру или тигель (например, из графита, керамики/огнеупорного материала, комбинации металла и графита и/или керамики, и т.п.), который удерживает расплавленный металл (например, расплавленный алюминий, расплавленный сплав алюминия, и т.п.), который изначально разливают или иным способом вводят в генератор. По существу, цилиндрическая камера или тигель может быть, по меньшей мере, частично окружен снаружи в пределах примерно 0,01-1 дюйма от наружной поверхности, по существу, цилиндрической камеры или тигля соленоидной индукционной катушкой. Эта катушка, по существу, фиксируется на, по существу, одинаковом расстоянии от наружной поверхности, по существу, цилиндрической камеры или тигля с огнеупорными прокладками с тем, чтобы обеспечить центровку, по существу, цилиндрической камеры или тигля внутри индукционной катушки; однако это не является обязательным. Высота навитой катушки является, по существу, достаточной для заключения внутри нее всей, по существу, цилиндрической камеры или тигля, и может содержать выступ за высоту тигля в верхней и/или нижней части по существу, цилиндрической камеры или тигля на расстояние до одной трети от высоты, по существу, цилиндрической камеры или тигля (например, для тигля высотой 6 дюймов (15,2 см), общая длина индукционной катушки может составлять примерно до 10 дюймов(25,4 см)). Эта дополнительная протяженность индукционной катушки при использовании облегчает 1) равномерный нагрев, по существу, цилиндрической камеры или тигля в верхней и нижней части, по существу, цилиндрической камеры или тигля и/или 2) правильное перемешивание металла или сплава металлов внутри, по существу, цилиндрической камеры или тигля с помощью электромагнитной силы индукционного поля, генерируемого с помощью индукционной катушки. Кольцевое пространство между индукционной катушкой и, по существу, цилиндрической камерой или тиглем может, по меньшей мере, частично заполняться либо утрамбованным/спрессованным сухим огнеупорным материалом, слюдяной бумагой или заливаться по месту в индукционной катушке с использованием огнеупорного типа цемента; однако это не является обязательным. Целью утрамбованного/спрессованного сухого огнеупорного материала, слюдяной бумаги или заливки огнеупорного типа цемента, когда он используются, является создание тесного контакта между индукционной катушкой и, по существу, цилиндрической камерой или тиглем. Этот тесный контакт, когда он создается, обеспечивает отведение тепла из, по существу, цилиндрической камеры или тигля в охлаждаемую водой индукционную катушку, при этом, в то же время, с помощью индукционной катушки может обеспечиваться нагрев металла или сплава металлов в, по существу, цилиндрической камере или тигле. Общий эффект охлаждающей способности индукционной катушки и нагревательной способности индукционной катушки заключается в создании способа с быстрой реакцией для контроля температуры, вязкости и/или содержания доли твердой фазы (fs) металла или сплава металлов в, по существу, цилиндрической камере или тигле. Способность контролировать скорость охлаждения и температуру металла или сплава металлов в, по существу, цилиндрической камере или в тигле делает возможной доставку загрузки металла или сплава металлов воспроизводимым образом в устройство для формования, даже в случае замедления цикла или перерыва в производстве. Весь узел из тигля и катушки может находиться внутри защитного не проводящего электричества кожуха для безопасности и защиты оборудования; однако это не является обязательным. Индукционную катушку, как правило, запитывают с помощью источника питания переменной частоты (например, 10-10000 Гц и т.п.). Этот источник питания может быть выполнен с возможностью работы в одном частотном диапазоне или одновременно в многочастотном режиме для усиления тороидального перемешивания, для гомогенности и/или для лучшего контролирования процесса нагрева/охлаждения. Система контроля для генератора может быть выполнена с возможностью 1) измерения состояния загрузки расплавленного/полутвердого/жидкого металла или сплава металлов в генераторе и/или 2) контроля скоростей нагрева и/или охлаждения загрузка металла или сплава металлов в генераторе на основании сигнала контроля от индукционной катушки. В одной из неограничивающих конструкций, получают сигнал обратной связи или контроля от индукционной катушки, которая осуществляет нагрев и охлаждение. Этот сигнал может быть также или альтернативно получен от второй, незапитываемой соленоидной катушки рядом с загрузкой металла или сплава металлов в генераторе. Как таковой, сигнал обратной связи или контроля может быть получен от непосредственного контакта с индукционной катушки или косвенно (то есть, от неконтактного источника) от индукционной катушки. Например, в пульт контроля энергетической индукционной установки может быть передан сигнал соблюдения условий, который отслеживает (например, непрерывно, периодически) нагрузку на индукционной катушке. Эта нагрузка представляет собой индукционную катушку и проводящий материал внутри индукционной катушки. В качестве проводящего материала может рассматриваться загрузка металла или сплава металлов в генераторе и сам генератор, если материал генератора является проводящим (например, графит, металл, и т.п.). Электрически измеренные изменения нагрузки вызываются термическими изменениями и металлургическими изменениями в загрузке металла или сплава металлов в генераторе, когда металл или сплав металлов охлаждается и нагревается. Одно из изменений электрических параметров, которое может определяться, представляет собой изменение удельного сопротивления загрузки металла или сплава металлов в генераторе, которое производит изменения напряжения индукционной катушки. Следует понимать, что и другие или дополнительные электрические параметры могут быть определены для мониторинга и/или контролирования работы генератора. Эти один или более измеренных электрических параметров, которые могут использоваться для частичного, по меньшей мере, определения, мониторинга и/или контролирования свойств загрузки металла, включают, но, не ограничиваясь этим, сопротивление нагрузки в области, которая является, по меньшей мере, частично окруженной индукционной катушкой, удельное сопротивление загрузки металла, температуру загрузки металла, долю твердой фазы в загрузке металла и/или долю жидкой фазы в загрузке металла. Следует понимать, что и другие свойства загрузки металла могут отслеживаться, определяться и/или контролироваться посредством измерения одного или более электрических параметров. Это изменение напряжения может использоваться как сигнал обратной связи для контроля процесса нагрева и охлаждения для загрузки металла или сплава металлов в генераторе. Используя различные особенности сигнала соблюдения условий в индукционной системе контроля, этот сигнал напряжения и/или другие доступные сигналы, отражающие состояние загрузки металла или сплава металлов в генераторе, могут использоваться для модулирования и контроля физического процесса охлаждения, нагрева и/или поддерживания температуры загрузки металла или сплава металлов в генераторе. Система индукционного контроля может быть выполнена с возможностью создания сигнала и мониторинга сигнала, даже при модулировании выходной мощности. По этой причине контроль процесса нагрева и охлаждения загрузки металла или сплава металлов в генераторе может быть 1) непрерывным, 2) бесконтактным (то есть не требуется термопары в расплавленном металле или сплаве металлов или в стенке тигля), 3) регулируемым до требуемой рабочей точки и/или 4) позволяющим доставлять загрузку металла или сплава металлов в генераторе на станцию формования. Система контроля нагрева и охлаждения загрузки металла или сплава металлов в генераторе может использоваться в комбинации с одним из других способов получения ПТМ/ПЖМ. Например, некоторая другая система контроля может использоваться для инициирования процесса зародышеобразования металла или сплава металлов, а затем может использоваться контроль процесса для контроля нагрева и охлаждения металла или сплава металлов в генераторе для обеспечения гомогенной температуры металла или сплава металлов. Система контроля может также использоваться для получения, а затем поддержания, если это необходимо, требуемой температуры металла или сплава металлов в генераторе до того момента, когда металл или сплав металлов доставляют на станцию формования. В зависимости от конструкции машины для формования и ее загрузочной емкости, генератор может быть выполнен с возможностью наклона для того чтобы разливать загрузку в вертикально или горизонтально ориентированную разливочную гильзу. Генератор и соединительные проводники для индукционной мощности могут закрепляться на многоосном (например, как правило, с 3 или более осями) роботизированном/механическом манипуляторе; однако это не является обязательным. Этот роботизированный манипулятор при использовании может иметь достаточное перемещение для перемещения генератора в положение для приема загрузки расплавленного металла (например, из ковша, насоса для металла, дозирующей печи, и т.п.). Роботизированный манипулятор может быть выполнен с возможностью перемещения генератора и соединительных проводников для индукционной мощности в промежуточное положение для создания структуры ПЖМ в отдельном устройстве для зародышеобразования или для создания структуры ПЖМ внутри генератора при переходе в точку доставки на станции формования. Роботизированный манипулятор также может быть выполнен с возможностью перемещения генератора и соединительных проводников для индукционной мощности к станции формования, где генератор наклоняют для разливания или для выскальзывания загрузки металла или сплава металлов, или для активного зацепления через плунжер/поршень, для инжектирования загрузки металла или сплава металлов в камеру для формования или инжектирования машины для формования. Индукционный источник питания может либо представлять собой встроенную часть узла доставки, либо помещаться отдельно, на удалении от манипулятора робота и области осуществления способа. Следует понимать, генератор может представлять собой часть полностью соединенной установки. При такой системе, генератор принимает отмеренную загрузку через нагреваемую транспортную трубу непосредственно от дозирующей печи или насоса для расплавленного металла. Расплавленный металл подводят через генератор, где загрузку охлаждают и перемешивают. Индукционная катушка может представлять собой отдельный соленоид, запитываемый с помощью одночастотного генератора, или катушку с тремя независимыми обмотками, запитываемыми с помощью трехфазного индукционного частотного генератора, для усиления движения металла в генераторе. Загрузка поддерживалась бы в секции генератора в контролируемом состоянии. Когда цикл запрашивает металл для инжектирования, устройство для подачи металла (насос или узел дозирования) приводится в действие и генератор работает для перемещения загрузки вдоль нагреваемого подвода в камеру для формования/инжектирования, когда новый объем расплавленного металла вводится в генератор. Некоторые неограничивающие особенности системы контроля представляют собой:

- Технологическое оборудование и способ могут конструироваться для непрерывного или периодического измерения уровня полутвердого/жидкого материала, который присутствует в объеме материала, в ходе способа без физического контакта с загрузкой металла.

- Устройство для удерживания или тигель может выполняться из графита.

- Устройство для удерживания или тигель может выполняться из сплавов нержавеющей стали и футероваться графитом, нитридом кремния и/или другими огнеупорными керамическими материалами.

- Устройство для удерживания или тигель может представлять собой керамический огнеупорный материал.

- Устройство для удерживания или тигель могут закрепляться внутри соленоидной нагревательной охлаждающей катушки, набитой сухим огнеупорным материалом.

- Устройство для удерживания или тигель может закрепляться внутри соленоидной нагревательной охлаждающей катушки посредством налива огнеупорного цемента.

- Соленоидная индукционная катушка, окружающая тигель, может служить в качестве охлаждающего устройства.

- Соленоидная индукционная катушка, окружающая тигель, может служить в качестве нагревательного устройства.

- Соленоидная индукционная катушка, окружающая тигель, может служить в качестве устройства для измерения.

- Настоящее изобретение может использоваться для обработки сплавов, не содержащих железа.

- Сплавы алюминия представляют собой предпочтительный материал загрузки для генератора.

- Настоящее изобретение может использоваться для обработки сплавов железа.

- Измерение сигнала для контроля способа может осуществляться посредством обратной связи индукционной нагревательной/охлаждающей катушки с индукционным источником питания.

- Измерение сигнала для контроля способа может осуществляться с помощью отдельной соленоидной катушки вблизи загрузки.

- Оборудование и способ могут контролировать способ, используемый для получения и удерживания материала таким образом, что полутвердая загрузка материала может доставляться в устройство для формования при требуемой доле твердой фазы периодически, от цикла к циклу.

- Генератор может закрепляться на многоосном роботизированном манипуляторе для предотвращения любого переноса материалов в способе, который может внести загрязнение в загрузку.

- Оборудование может непосредственно соединяться с источником расплавленного металла и/или с устройством для формования металла.

- Оборудование может использоваться в режиме без соединения с источником металла и устройством для формования.

- Металл или сплав металлов в генераторе может использоваться для непрерывного мониторинга доли твердой фазы и/или доли жидкой фазы загрузки металла.

- Система контроля для генератора может конструироваться для непрерывного контролирова