(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融金属を受け入れる金型であって、前記金型が１つ以上の金型壁と降下し得る底部ブロックを包含し、前記金型内で溶融金属を凝固して凝固インゴットを形成し、溶融金属が凝固開始時に底部ブロックが凝固インゴットを支持する、金型と、
前記溶融金属中に熔融流れを起こすのに十分な変化する磁場を前記溶融金属の表面に近接して生成するために前記溶融金属の前記表面より上に位置決めされた少なくとも１つの非接触式の磁気源と、を備える装置。
【請求項２】
前記少なくとも１つの非接触式の磁気源が、第２の非接触式の磁気源とは金型の中心線の反対側に、第２の非接触式の磁気源と平行に位置決めされた第１の非接触式の磁気源を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記少なくとも１つの非接触式の磁気源が、前記金型の角を通る前記熔融流れを起こすために前記金型の前記角に近接して位置決めされる、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記少なくとも１つの非接触式の磁気源が、回転軸の周りを回転する回転プレート上に位置決めされた複数の永久磁石を含む、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記少なくとも１つの非接触式の磁気源が、軸の周りを回転する少なくとも１つの永久磁石を備える、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記軸が金型の中心線に対して平行に位置決めされる、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記軸が前記金型の中心から伸びる半径に沿って位置決めされる、請求項５に記載の装置。
【請求項８】
溶融金属を凝固インゴットに凝固するための、１以上の金型壁を包含する金型キャビティに溶融金属を投入することと、
前記溶融金属が前記金型キャビティ内で凝固を開始する際に金型キャビティの底部ブロックが降下することと、
前記溶融金属の上面に近接して変化する磁場を生成することと、
前記変化する磁場を生成することによって前記溶融金属中に熔融流れを起こすこととを含む方法。
【請求項９】
前記溶融流れを起こすことによって前記溶融金属中に対応した流れを起こすことをさらに含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記対応した流れを起こすことが、前記溶融金属を混合し転移金属領域の厚さをおおよそ３ミリメートル未満まで縮小するのに十分な対応した流れを起こすことを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記対応した流れを起こすことが、前記溶融金属を混合し転移金属領域の厚さをおおよそ１ミリメートル未満まで縮小するのに十分な対応した流れを起こすことを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
前記溶融流れを起こすことが、前記金型キャビティの金型の中心線に向かう第１の熔融流れを起こすことと、
前記第１の熔融流れと反対の方向に前記金型の中心線に向かう第２の熔融流れを起こすこととを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１３】
前記熔融流れを起こすことが、概ね円形の方向に前記熔融流れを起こすことを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１４】
前記熔融流れを起こすことが、前記金型キャビティの角を通る前記熔融流れを起こすことを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１５】
溶融金属を受け入れるための金型であって、前記金型が１つ以上の金型壁と降下し得る底部ブロックを包含し、前記金型内で溶融金属を凝固して凝固インゴットを形成し、溶融金属が凝固開始時に底部ブロックが凝固インゴットを支持する、金型と、
前記溶融金属の表面のすぐ上に位置決めされた非接触式の磁気源と、
前記溶融金属の前記表面の下に熔融流れを起こすのに十分な変化する磁場を生成するために前記非接触式の磁気源とを備えるシステム。
【請求項１６】
前記磁気源が、毎分おおよそ１０回転から毎分おおよそ５００回転の間の速度で回転軸の周りを回転する少なくとも１つの永久磁石を含む、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
前記非接触式の磁気源が、前記金型の壁に平行な方向に前記熔融流れを起こすように配向される、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１８】
前記非接触式の磁気源が、前記金型の中心から伸びる半径に垂直な方向に前記熔融流れを起こすように配向される、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１９】
溶融金属を受け入れるための金型であって、前記金型が１つ以上の金型壁と降下し得る底部ブロックを包含し、前記金型内で溶融金属を凝固して凝固インゴットを形成し、溶融金属が凝固開始時に底部ブロックが凝固インゴットを支持する、金型と、
前記溶融金属の表面にある金属酸化物の移動を誘導するのに十分な交番磁場を前記溶融金属の前記表面に近接して起こすために、前記金型より上に位置決めされる少なくとも１つの磁気源とを備える装置。
【請求項２０】
前記少なくとも１つの磁気源が、軸の周りを回転する少なくとも１つの永久磁石を備える、請求項１９に記載の装置。
【請求項２１】
前記少なくとも１つの磁気源が、ハルバッハ配列で配置された複数の永久磁石を備える、請求項２０に記載の装置。
【請求項２２】
前記少なくとも１つの磁気源が、少なくとも１つの永久磁石を取り囲む放射熱反射器と、伝導熱抑制材とをさらに備える、請求項２０に記載の装置。
【請求項２３】
前記少なくとも１つの磁気源と前記溶融金属の前記表面の間の距離を調節するために、前記少なくとも１つの磁気源に結合された高さ調節機構をさらに備える、請求項１９に記載の装置。
【請求項２４】
金属酸化物のロールオーバを阻止するのに十分な１つまたは複数の追加の渦電流を前記溶融金属の前記表面に生成するのに十分な１つまたは複数の追加の交番磁場を生成するために、１つまたは複数の追加の磁気源をさらに備える、請求項１９に記載の装置。
【請求項２５】
溶融金属を容器に投入することと、
前記溶融金属の上面に近接して交番磁場を生成することと、
前記交番磁場を生成することによって前記溶融金属の前記上面にある金属酸化物を誘導することとを含む方法。
【請求項２６】
前記交番磁場を生成することが、１つまたは複数の永久磁石を軸の周りで回転させることを含む、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記溶融金属を前記容器に投入することが、前記金型を充填することを含んでおり、前記金属酸化物を誘導することが、前記金型の中心に向かって移動するように前記金属酸化物を誘導することによって金属酸化物のロールオーバを阻止することを含む、請求項２５に記載の方法。
【請求項２８】
前記金型を充填することが、少なくとも１つの初期段階と定常段階とを有し、
前記ロールオーバを阻止することは前記定常状態段階において生じ、
前記金属酸化物を誘導することはさらに、前記初期段階において前記金型の縁部に向かって移動するように前記金属酸化物を誘導することによって金属酸化物のロールオーバを促進することを含む、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記溶融金属の前記上面のメニスカスに近接して第２の交番磁場を生成することと、
前記第２の交番磁場の生成に基づいて前記メニスカスの高さを調節することをさらに含む、請求項２５に記載の方法。
【請求項３０】
前記溶融金属を容器に投入することが、前記金型を充填することを含んでおり、
前記金型を充填することが、少なくとも１つの初期段階と定常状態段階とを有し、
前記メニスカスの高さを調節することが、前記定常状態段階において前記メニスカスの高さを上げることを含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記メニスカスの高さを調節することがさらに、前記初期段階において前記メニスカスの高さを下げることを含む、請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記溶融金属の前記上面の垂直移動に応じて前記交番磁場の高さを調節することをさらに含む、請求項２５に記載の方法。
【請求項３３】
上面に沿って金属酸化物の移動を制御するのに適した交番磁場を生成するために溶融金属の前記上面に隣接して位置決め可能な非接触式の磁気源と、
前記交番磁場を制御するために前記非接触式の磁気源に結合された制御装置とを備えるシステム。
【請求項３４】
前記非接触式の磁気源が、１つまたは複数の軸の周りに回転可能に設置された１つまたは複数の永久磁石を備え、前記制御装置が、前記１つまたは複数の軸の周りの１つまたは複数の永久磁石の回転を制御するように作動可能である、請求項３３に記載のシステム。
【請求項３５】
前記非接触式の磁気源が、メニスカスを変形させるために前記上面の前記メニスカスに隣接して位置決め可能である、請求項３３に記載のシステム。
【請求項３６】
前記非接触式の磁気源が、前記溶融金属の前記上面より上に、かつ金型の壁と溶融金属ディスペンサの間に位置決め可能である、請求項３３に記載のシステム。
【請求項３７】
前記非接触式の磁気源が、前記溶融金属の前記上面から所望の距離のところに前記非接触式の磁気源を選択式に離間させるように高さ調節が可能である、請求項３６に記載のシステム。
【請求項３８】
前記交番磁場が、前記金型の前記壁に対して垂直の方向に前記上面に沿って前記金属酸化物の移動を制御するように配向される、請求項３６に記載のシステム。
【請求項３９】
溶融金属を凝固インゴットに凝固するための、１以上の金型壁を包含する金型キャビティに溶融金属を投入することと、前記溶融金属が前記金型キャビティ内で凝固を開始する際に金型キャビティの底部ブロックが降下することと、前記溶融金属の上面に近接して変化する磁場を生成することによって前記溶融金属中に熔融流れを起こすこととを包含する、１６以下のデンドライトアームスペーシングの最大標準偏差を有する結晶構造を有するアルミニウム製品の製造方法。
【請求項４０】
デンドライトアームスペーシングの前記最大標準偏差が１０以下である、請求項３９に記載のアルミニウム製品の製造方法。
【請求項４１】
デンドライトアームスペーシングの前記最大標準偏差が７．５以下である、請求項３９に記載のアルミニウム製品の製造方法。
【請求項４２】
前記溶融金属中に熔融流れを起こすことが、前記溶融金属中に対応した流れを起こすことをさらに含む、請求項３９に記載のアルミニウム製品の製造方法。
【請求項４３】
溶融金属を凝固インゴットに凝固するための、１以上の金型壁を包含する金型キャビティに溶融金属を投入することと、前記溶融金属が前記金型キャビティ内で凝固を開始する際に金型キャビティの底部ブロックが降下することと、前記溶融金属の上面に近接して変化する磁場を生成することによって前記溶融金属中に熔融流れを起こすこととを包含する、２００以下の結晶粒子サイズの最大標準偏差を有する結晶構造を有するアルミニウム製品の製造方法。
【請求項４４】
結晶粒子サイズの前記最大標準偏差が８０以下である、請求項４３に記載のアルミニウム製品の製造方法。
【請求項４５】
結晶粒子サイズの前記最大標準偏差が４５以下である、請求項４３に記載のアルミニウム製品の製造方法。
【請求項４６】
平均結晶粒子サイズが７００μｍ以下である、請求項４３に記載のアルミニウム製品の製造方法。
【請求項４７】
前記平均結晶粒子サイズが４００μｍ以下である、請求項４３に記載のアルミニウム製品の製造方法。
【請求項４８】
前記溶融金属中に熔融流れを起こすことが、前記溶融金属中に対応した流れを起こすことをさらに含む、請求項４３に記載のアルミニウム製品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［関連出願の相互参照］
本出願は、「ＭＡＧＮＥＴＩＣ ＢＡＳＥＤ ＳＴＩＲＲＩＮＧ ＯＦ ＭＯＬＴＥＮ ＡＬＵＭＩＮＵＭ」というタイトルで２０１４年５月２１日提出された米国仮出願第６２/００１，１２４号、及び「ＭＡＧＮＥＴ-ＢＡＳＥＤ ＯＸＩＤＥ ＣＯＮＴＲＯＬ」というタイトルで２０１４年１０月７日提出された米国仮出願第 ６２/０６０，６７２号の利益を主張しており、その両方がその全体において参照により本明細書に組み込まれている。
【０００２】
本開示は一般に金属の鋳造に関し、より詳細にはアルミニウムの鋳造作業における結晶粒子形成の向上に関する。
【背景技術】
【０００３】
金属鋳造の工程において、溶融金属が金型キャビティの中に流される。一部の種類の鋳造作業の場合、仮底、すなわち移動する底部を有する金型キャビティが使用される。溶融金属が概ね頂部から金型キャビティに進入するとき、仮底が溶融金属の流れの速度に関連した一定の速度で下に下がる。側部付近で凝固した溶融金属を利用して液体及び半液体金属を熔融金属溜まりの中に保持することができる。金属は、９９．９％の固体（例えば完全な固体）、１００％の液体及びその間のいずれかの段階であり得る。溶融金属が冷却する際に固体領域の厚みが増大することにより、熔融金属溜まりはＶ字型、Ｕ字型またはＷ型を採る場合がある。固体金属と液体金属の間の境界は、凝固境界と呼ばれる場合もある。
【０００４】
熔融金属溜まりにおける溶融金属がおおよそ０％の固体からおおよそ５％の固体になったとき、核生成が生じ、金属の小さな結晶を形成することができる。このような小さな（例えばナノメートルサイズの）結晶は核として形を形成し始め、これは優先的な方向に成長し続け、溶融金属が冷える際に樹枝状結晶を形成する。溶融金属が樹枝状結晶コヒーレンス点（例えば飲料缶の端部用に使用される５１８２アルミニウムでは６３２ °Ｃ）まで冷却する際、樹枝状結晶は集まってくっつき始める。溶融金属の温度及び固体の割合に応じて、結晶は、例えば特定のアルミニウム合金におけるＦｅＡｌ６、Ｍｇ２Ｓｉ、ＦｅＡｌ３、Ａｌ８Ｍｇ５及び総Ｈ２粒子などの様々な粒子（例えば金属間化合物または水素気泡）を含むまたは閉じ込めることができる。
【０００５】
さらに溶融金属溜まりの縁部付近の結晶が冷却中に収縮する際、まだ凝固していない液体組成または粒子がはねられる、または結晶から外に（例えば結晶の樹枝状結晶の間から外に）押し出される場合があり、溶融金属溜まりの中に蓄積し、その結果不均一な粒子バランスになる、あるいはインゴット中の可溶性の合金要素が少なくなる。このような粒子は、凝固境界から自由に移動することができ、多様な密度と浮揚性反応を有するため、凝固インゴット内に優先的に沈殿することになる。さらに、溶融金属溜まりの中には停滞領域も存在し得る。
【０００６】
結晶粒子の長さスケールに対する合金要素の不均質な分布はミクロ偏析として知られている。対照的にマクロ偏析は、例えばメートルの長さスケールまでなど、結晶粒子より大きな長さスケール（または結晶粒子の数）に対する化学的な不均等性である。
【０００７】
マクロ偏析は結果として材料の特性が劣ることになり、これは航空宇宙骨組みなどの特定の利用にとって特に望ましくない場合がある。ミクロ偏析と違って、マクロ偏析は、典型的な粒子の均質化によって（すなわち熱間圧延処理の前に）修正することができない。一部のマクロ偏析金属間化合物は、圧延処理において分解される場合もあるが（例えば、ＦｅＡｌ６、ＦｅＡｌＳｉ）、一部の金属間化合物は、圧延処理において分解が始まるのに耐える形状を採る（例えばＦｅＡｌ３)。
【０００８】
新たな高温の液体金属を金属溜まりに加えることは何らかの混合作用を生み出すが、さらなる混合作業が望まれる場合もある。パブリックドメインにある一部の現行の混合手法は、それらが酸化物の生成を高めるため上手く機能していない。
【０００９】
さらに、アルミニウムの満足のいく混合作業には、他の金属には存在しない難題が含まれる。アルミニウムの接触式の混合作業は、構造を弱体化させる酸化物及び包含物の形成につながる場合があり、これは望ましくない鋳造生成物となり得る。アルミニウムの非接触式の混合作業は、アルミニウムの熱、磁性及び導電特徴により困難であり得る。
【００１０】
一部の混合手法を介して酸化物が形成されることに加えて、溶融金属が金型キャビティ内に流れ落ちる際、金属酸化物が形成され集まる場合がある。金属酸化物、水素及び／または他の包含物は、泡または酸化物スラグとして金型キャビティ内の溶融金属の頂部に集まる可能性がある。例えばアルミニウムの鋳造作業における金属酸化物の一部の例には、酸化アルミニウム、酸化アルミニウムマンガン及び酸化アルミニウムマグネシウムが含まれる。
【００１１】
ダイレクトチル鋳造では、溶融金属が凝固してインゴットになる際に金型キャビティの仮底が下に下がるとき、水または他の冷却剤を使用して溶融金属を冷却する。金属酸化物は、純金属ほど熱を放散しない。形成中のインゴットの側面に到達する（例えば溶融金属の上面からの金属酸化物がメニスカスを超えて上面と側面の間を表面移動する「ロールオーバ（ｒｏｌｌｏｖｅｒ）」を介して）金属酸化物がこの冷却剤と接触し、その表面に熱伝達バリアを形成する可能性がある。金属酸化物を含む領域は、金属の残りの部分と異なる割合で収縮するため、結果として生じるインゴットまたは他の鋳造金属にストレス地点が生じ、及びこれにより割れ目または破損が生じる恐れがある。鋳造金属の一部にあるたとえ小さな欠陥でも、それまでに形成された酸化斑点のいかなる人為的な産物も除去するように適切に削り取れなかった場合、鋳造金属が圧延される際にさらに大きな欠陥となる可能性がある。
【００１２】
金属酸化物のロールオーバの制御は、スキマーの使用によってある程度達成することができる。しかしながらスキマーは、金属酸化物のロールオーバを十分には管理せず、鋳造工程に水分を加える場合がある。さらにスキマーは、アルミニウム−マグネシウム合金などの特定の合金を鋳造する際は典型的には使用されない。スキマーは、熔融した金属中に望ましくない包含物を形成する可能性がある。技師による手を使った酸化物の除去は極めて危険であり、時間を消費させ、金属中に他の酸化物を取り込むリスクがある。したがって鋳造工程において金属酸化物の移動を制御することが望ましい。
【００１３】
明細書は以下の添付の図面を参照しており、図面中では異なる図面における同様の参照番号の使用は、同様のまたは類似の構成要素を示すことが意図されている。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本開示の特定の態様による流れインデューサを持たない金属鋳造システムの部分的な切欠き図である。
【図２】本開示の特定の態様による流れインデューサを横方向に配向して使用する金属鋳造システムの上面図である。
【図３】本開示の特定の態様による線Ａ-Ａで切り取った図２の金属鋳造システムの断面図である。
【図４】本開示の特定の態様による流れインデューサを半径方向に配向して使用する金属鋳造システムの上面図である。
【図５】本開示の特定の態様による流れインデューサを長手方向に配向して使用する金属鋳造システムの上面図である。
【図６】本開示の特定の態様による、図２及び図３の流れインデューサのクローズアップ立面図である。
【図７】本開示の特定の態様による、円形の金型キャビティの中で流れインデューサを半径方向に配向して使用する金属鋳造システムの上面図である。
【図８】本開示の特定の態様による永久磁石を含む流れインデューサの概略図である。
【図９】本開示の特定の態様による金型キャビティの角においてコーナー流れインデューサを使用する金属鋳造システムの上面図である。
【図１０】本開示の特定の態様による図９のコーナー流れインデューサを描く不等角投影図である。
【図１１】本開示の特定の態様による、流れ誘導器と共に使用される流れインデューサのクローズアップされた断面立面図である。
【図１２】本開示の特定の態様による、熔融金属流れに対してフレミングの法則を採用する複数部品の流れインデューサを使用する金属鋳造システムの断面図である。
【図１３】本開示の特定の態様による鋳造作業の定常状態段階における金型の上面図である。
【図１４】本開示の特定の態様による定常状態段階において線Ｂ-Ｂで切り取った図１３の金型の切欠き図である。
【図１５】本開示の特定の態様による鋳造作業の最終段階において線Ｃ-Ｃで切り取った図１３の金型の切欠き図である。
【図１６】本開示の特定の態様による熔融金属より上にある磁気源のクローズアップ立面図である。
【図１７】本開示の特定の態様による鋳造作業の初期段階における図１３の金型の上面図である。
【図１８】本開示の特定の態様による代替の金型の上面図である。
【図１９】本開示の特定の態様による溶融金属のメニスカスに隣接する磁気源の概略図である。
【図２０】本開示の特定の態様による溶融金属を運ぶためのトラフの上面図である。
【図２１】本開示の特定の態様による鋳造工程を描くフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本開示の特定の態様及び特徴は、アルミニウムの鋳造作業（例えばインゴット、ビレットまたはスラブの鋳造作業）において金属が流れる状態を制御するための磁場の利用に関係している。この磁場は、回転永久磁石または電磁石を使用して導入することができる。この磁場を利用して、例えば熔融金属溜まりの表面を回る回転パターンなどの所望の方向に溶融金属の移動を誘導することができる。磁場を利用して熔融金属溜まりの中に金属が流れる状態を誘発することで、熔融金属溜まり及び結果として生じるインゴット内の均質性を高めることができる。増大した流れは、熔融金属溜まりにおける結晶の成熟を高めることができる。凝固結晶の成熟は、結晶の形状に丸みをつけることでそれらをより近づけて一団に集めることを含むことができる。
【００１６】
本明細書に記載される技術は、鋳造金属製品を製造するのに有益であり得る。具体的には本明細書に記載される技術は、鋳造アルミニウム製品を製造するのに特に有益であり得る。
【００１７】
溶融金属の処理において、非接触式の金属流れインデューサによって金属の流れを達成することができる。非接触式の金属流れインデューサは、磁気ベースであって良く、それには永久磁石、電磁石またはそれらの何らかの組み合わせなどの磁気源が含まれる。永久磁石は、一部の状況において、電磁磁石が使用された場合に必要となる資本コストを削減するために望ましい場合がある。例えば永久磁石はより少ない冷却処理しか必要とせず、同量の流れを誘導するのにより少ないエネルギーしか使用しない。好適な永久磁石の例には、ＡｌＮｉＣｒ、ＮｄＦｅＢ及びＳａＣｏ磁石が含まれるが、好適な高い飽和保磁力及び残留磁気を有する他の磁石も使用されて良い。永久磁石が使用された場合、永久磁石は、変化する磁場を生成するために特定の軸の周りを回転するように位置決めすることができる。例えばこれに限定するものではないが、単一双極子磁石、均衡した双極子磁石、複数の磁石の配列（例えば４極）、ハルバッハ配列及び回転する際に変化する磁場を生成することが可能な他の磁石などの永久磁石の任意の好適な構成を使用することができる。
【００１８】
金属流れインデューサは、例えば鋳造されるインゴットの金属溜まりなどの金属溜まりの中で溶融金属の速度を半径方向または長手方向に制御することができる。金属流れインデューサは、溶融金属の速度を凝固境界に対して制御することができ、これにより凝固結晶の沈殿のサイズ、形状及び／または組成を変えることができる。例えば凝固境界にわたる金属の流れを増大させるのに金属流れインデューサを利用することで、その場所から押し出されたはねられた遊離合金要素または金属間化合物を分散させ、凝固結晶の周りを移動させることで結晶の成熟を助けることができる。
【００１９】
レンツの法則によって定義されるような、導電性金属内に形成されるローレンツ力によって磁場を利用して金属流れを誘導することができる。溶融金属中に誘発される力の大きさ及び方向は、この磁場を調節することによって（例えば強度、位置及び回転）制御することができる。金属流れインデューサが回転永久磁石を含む場合、溶融金属中に誘発される力の大きさ及び方向の制御は、回転永久磁石の回転速度を制御することによって達成することができる。
【００２０】
非接触式の金属流れインデューサは、一連の回転永久磁石を含むことができる。磁石は、熔融金属溜まりの上に配置することができる断熱された非強磁性のシェルの中に組み込むことができる。回転永久磁石によって形成される磁場は、鋳造において流体流れ状態を生成するために酸化皮膜の下で溶融金属に対して作用する。任意の好適な回転機構を使用して磁気源を回転させることができる。好適な回転機構の例には、電気モータ、流体モータ（例えば油圧または空気圧モータ）、隣接する磁場（例えば磁気源の磁石の回転を誘発させるために別の磁気源を使用する）などが含まれる。他の好適な回転機構を使用することもできる。一部のケースでは、流体モータが使用され、例えば空気などの冷却剤流体を利用してモータを回転させることで、磁気源の冷却と、タービンまたはインペラとの相互作用などによる磁気源の回転の発生の両方を同一の流体が可能にする。永久磁石は、中心の回転軸に対して回転しないようにする、及び中心の回転軸の周りを回転するようにされる場合もあり、または回転可能な中心軸に回転式に固定される場合もある。非制限的な例では、永久磁石は、１分間におおよそ１０〜１０００回転（ＲＰＭ）（例えば１０ＲＰＭ、２５ ＲＰＭ、５０ＲＰＭ、１００ＲＰＭ、２００ＲＰＭ、３００ＲＰＭ、４００ＲＰＭ、５００ＲＰＭ、７５０ＲＰＭ、１０００ＲＰＭまたはその間の任意の値など）で回転させることができる。永久磁石は、おおよそ５０ＲＰＭからおおよそ５００ＲＰＭの範囲内の速度で回転されることができる。
【００２１】
一部のケースでは、熔融金属溜まりの表面より上に生成される１つまたは複数の変化する磁場の周波数、強度、位置またはそのいずれかの組み合わせを、技師またはカメラによる視覚的な検査に基づいて調節することができる。視覚的な検査には、熔融金属溜まりの表面の乱れ、すなわち乱流の観察が含まれ、熔融金属溜まりの表面に衝突する結晶の有無の観察を含むことができる。
【００２２】
一部のケースでは、隣接する磁気源（例えば隣接する非接触式の熔融流れインデューサ）の間に磁気的に絶縁された材料（例えば磁気遮蔽材）を配置することで、隣接する磁気源を互いから磁気的に遮蔽することができる。
【００２３】
熔融金属溜まりは、円形、対称的または両側方に非対称的な形状であり得る。特定の熔融金属溜まりの上で使用される金属流れインデューサの形状及び数は、熔融金属溜まりの形状及び溶融金属の所望の流れによって決めることができる。
【００２４】
非制限的な例において、永久磁石の集合の第１のセットは、永久磁石の集合の第２のセットと連続して回転することができる。集合の第１及び第２のセットは、単一の筐体または別々の筐体の中に含むことができる。集合の第１及び第２のセットは、互いと位相がずれて（例えば同期しない磁場で）回転することで、線形の流れを、単独の方向に、例えば矩形のインゴット金型の長い側面に沿って誘導し、同一の矩形のインゴット金型の反対側の側面の逆向きの流れを誘導することができる。あるいはこの集合は、互いと同じ位相で（例えば同期した磁場）回転することもできる。この集合は、同一速度でまたは異なる速度で回転することができる。集合は、単一のモータによってまたは別々のモータによって動力を与えることができる。集合は、単一のモータによって動力を与えられ、異なる速度でまたは異なる方向に回転するように調整される場合もある。集合は、熔融金属溜まりより上に均等にまたは不均等に離間される場合がある。
【００２５】
回転軸の周りに均等に離間された位置でまたは不均等に離間された角度を成す位置で磁石を集合に組み込むことができる。回転軸の周りの均等のまたは異なる半径方向の距離のところで磁石を集合に組み込むことができる。
【００２６】
集合の回転軸は、（例えば熔融流れ制御によって）攪拌されるべき溶融金属レベルに対して平行であり得る。集合の回転軸は、凝固等温線に対して平行であり得る。集合の回転軸は、矩形の金型キャビティの概ね矩形の形状に対して平行でない場合もある。その他の配向を使用することもできる。
【００２７】
非接触式の熔融流れインデューサを、インゴットを形成する円筒形を含めた（例えば鋳造または押し出し成形のためにインゴットまたはビレットを形成するのに使用されるような）任意の形状の金型キャビティと共に使用することができる。インゴット金型を形成する円筒形の外周部に沿って一方向に熔融金属の曲線を成す流れを生成するように流れインデューサを配向することができる。インゴット金型を形成する円筒形の概ね円形の形状と異なる弓形の流れパターンを生成するように流れインデューサが配向される場合もある。
【００２８】
非接触式の熔融流れインデューサは、単一の回転軸（金型キャビティの中心線）の周りに互いに隣接するように配向することができ、隣接する単一の回転軸と反対方向の流れを生成するために反対方向に回転することができる。隣接する反対方向の流れは、反対方向の流れの合流点において剪断力を生じさせることができる。このような配向は、大きな直径のインゴットの場合に特に有益であり得る。
【００２９】
複数の流れインデューサを同一直線上にない回転軸の周りに配向し、流体流れの合流点において非円筒形の剪断力を生じさせる反対方向の流体流れを生成する方向に回転することもできる。
【００３０】
隣接する流れインデューサは、平行なまたは平行ではない回転軸を有する場合もある。
【００３１】
一部のケースでは、非接触式の熔融流れインデューサは、流れ誘導器と組み合わせて使用することができる。流れ誘導器は、熔融アルミニウムの中に沈めることができ、特定の様式で流れを誘導するように位置決めされる装置であってよい。例えば溶融金属の表面付近の流れを鋳造物の縁部に向けて誘導する非接触式の熔融流れインデューサを、凝固面付近であるが、そこから離間されて位置決めされた流れ誘導器と組み合わせることで、流れ誘導器は流れを凝固面を下降するように誘導する（例えば、凝固面を下降し始める金属が凝固面のかなりの部分を下降して流れるまで、それが金属溜まりの中心に向かって流れるのを禁止する）。
【００３２】
一部のケースでは、非接触式に誘発された円形の流れが、マクロ偏析した金属間化合物及び／または一部が凝固した結晶（例えば鉄）を熔融金属溜まり全体に極めて均等に分散させることができる。一部のケースでは、鋳造物の長い面に向かってまたはそこから離れるような非接触式に誘発された線形の流れが、マクロ偏析した金属間化合物（例えば鉄）を鋳造製品の中心に沿って分散させることができる。鋳造物製品の中心にそって形成されるように誘導されるマクロ偏析した金属間化合物は、曲げることを必要とするアルミニウムシート製品などの一部の状況において有益であり得る。
【００３３】
一部のケースでは、粒子サイズの（例えば熱間圧延作業において再結晶化を誘発するのに十分な大きさであるが、破損を生じさせるほど大きくはない）金属間化合物の形成を誘発することが望ましい場合もある。例えば一部の鋳造アルミニウムでは、１μｍ未満の相当直径のサイズを有する金属間化合物は実質的に有益ではなく、およそ６０μｍの相当直径のサイズを有する金属間化合物は有害であり、場合によって冷間圧延作業の後に圧延されたシート製品の最終的なゲージに破損を生じさせるほどの大きさであり得る。したがっておよそ１〜６０μｍ、５〜６０μｍ、１０〜６０μｍ、２０〜６０μｍ、３０〜６０μｍ、４０〜６０μｍまたは５０〜６０μｍのサイズ（相当直径）を有する金属間化合物が望ましい。非接触式に誘発された金属流れは、金属間化合物を十分に行き渡るように分散させるのを助けることで、このような幾分大きな金属間化合物をより容易に形成することが可能になる。
【００３４】
一部のケースにおいて、熱圧延作業において分解し易い金属間化合物の形成を誘発することが望ましい場合がある。熱圧延作業において分解し易い金属間化合物は、とりわけ例えば熔融金属溜まりの角、ならびに中心及び／または底部などの停滞領域への増強された混合または攪拌作用を伴ってより頻繁に生じる傾向にある。
【００３５】
増強された混合及び攪拌作用を利用して、例えば結晶及び重い粒子を混合することによって、熔融金属溜まり及び結果として生じるインゴットにおける均質性を高めることができる。増強された混合及び攪拌作用はまた、結晶及び重たい粒子を熔融金属溜まりに行き渡るように移動させ、凝固速度を遅くし、合金要素を凝固金属結晶全体にくまなく拡散させることができる。さらに増強された混合及び攪拌作用によって、形成する粒子をより迅速に成熟させ、かつより長い間成熟させる（例えば減速された凝固速度により）ことを可能にすることができる。
【００３６】
本明細書に記載される技術を使用して、熔融金属溜まり全体に流れる感応した流れを誘発することもできる。溶融金属溜まりの形状及び溶融金属の特性により、主要な流れ（例えば、流れインデューサからその金属に対して直接誘発される流れ）は、熔融金属溜まりの深さ全体に到達することはできない。しかしながら主要な流れの適切な配置及び強度によって感応した流れ例えば主要な流れによって誘発される二次的な流れ）を誘発することができ、これは上記に記載されるものなどの熔融金属溜まりの中の停滞領域に到達することができる。
【００３７】
本明細書に記載される技術によるインゴット鋳造物は、均一な結晶粒子サイズ、独自の結晶粒子サイズ、インゴットの外側面に沿った金属間化合物の分散、インゴットの中心における非典型的なマクロ偏析影響、向上した均質性またはそれらの何らかの組み合わせを有して良い。本明細書に記載される技術及びシステムを利用するインゴット鋳造物は、さらなる有益な特性を有する場合もある。結晶粒子サイズがより均一になり、均質性がより向上することによって、溶融金属に加えるべき結晶微細化剤の必要性を低下させる、またはなくすことができる。本明細書に記載される技術は、キャビテーションが生じることなく、かつ酸化物の生成が増大することなく増強された混合作用を生み出すことができる。増強された混合作用は、凝固インゴットの内部の液体と固体の境界がより薄くなる結果となり得る。一例において、アルミニウムインゴットの鋳造作業において、液体と固体の境界がおおよそ４ミリメートルの幅であるならば、非接触式の熔融流れインデューサを使用して溶融金属を攪拌した場合、７５％以上（おおよそ１ミリメートル以下の幅まで）まで縮小される可能性がある。
【００３８】
一部のケースでは、本明細書に開示される技術の利用は、結果として生じる鋳造製品の平均結晶粒子サイズを縮小することができ、鋳造製品全体を通して比較的均一な結晶粒子サイズを生じさせることができる。例えば本明細書に開示される技術を利用するアルミニウムインゴット鋳造物は、おおよそ２８０μｍ、３００μｍ、３２０μｍ、３４０μｍ、３６０μｍ、３８０μｍ、４００μｍ、４２０μｍ、４４０μｍ、４６０μｍ、４８０μｍ、または５００μｍ、５５０μｍ、６００μｍ、６５０μｍまたは７００μｍ以下の結晶粒子サイズのみを有する場合がある。例えば、本明細書に開示される技術を利用するアルミニウムインゴット鋳造物は、おおよそ２８０μｍ、３００μｍ、３２０μｍ、３４０μｍ、３６０μｍ、３８０μｍ、４００μｍ、４２０μｍ、４４０μｍ、４６０μｍ、４８０μｍ、５００μｍ、５５０μｍ、６００μｍ、６５０μｍ、または７００μｍ以下の結晶粒子サイズのみを有する場合がある。相対的に均一な結晶粒子サイズは、２００、１７５、１５０、１２５、１００、９０、８０、７０、６０、５０、４０、３０、２０以下のあるいはこれより小さい結晶粒子サイズにおいて最大標準偏差を含む場合がある。例えば本明細書に開示される技術を利用する製品鋳造物は、４５以下の結晶粒子において最大標準偏差を有する場合がある。
【００３９】
一部のケースでは、本明細書に開示される技術の利用は、結果として生じる鋳造製品においてデンドライトアームスペーシング（例えば結晶化した金属におけるデンドライトの隣接する樹枝の間の距離）を縮小することができ、鋳造製品全体を通して相対的に均一なデンドライトアームスペーシングを生じさせることができる。例えば非接触式の熔融流れインデューサを使用するアルミニウムインゴット鋳造物は、インゴット全体にわたって、およそ１０μｍ、１５μｍ、２０μｍ、２５μｍ、３０μｍ、３５μｍ、４０μｍ、４５μｍまたは５０μｍの平均デンドライトアームスペーシングを有することができる。相対的に均一なデンドライトアームスペーシングは、１６、１５、１４、１３、１２、１１、１０、９、８．５、８、７．５、７、６．５、６、５．５、５ 以下の、あるいはこれより小さいデンドライトアームスペーシングの最大標準偏差を含むことができる。例えば鋳造製品は、２８μｍ、３９μｍ、２９μｍ、２０μｍ及び１９μｍの平均デンドライトアームスペーシング（例えば共通の断面において鋳造インゴットの厚さにわたって特定の場所で測定された）は、おおよそ７．２のデンドライトアームスペーシングの最大標準偏差を有することができる。例えば、本明細書に開示される技術を利用する製品鋳造物は、７．５以下のデンドライトアームスペーシングの最大標準偏差を有することができる。
【００４０】
一部のケースでは、本明細書に記載される技術によって、マクロ偏析（例えば金属間化合物、または金属間化合物が集まる場所）のより精密な制御が可能になり得る。金属間化合物の制御を向上させることによって、最適な結晶粒子構造の形成を通常妨げることになり得る合金要素のより高い含有量またはより高いリサイクル含有量を有する熔融材料によって開始したとしても、鋳造物製品中に生成されるべき最適な結晶粒子構造が可能になる。例えばリサイクルアルミニウムは一般に、新しい、すなわち最良のアルミニウムよりも高い鉄の含有量を有する場合がある。鉄の含有量を希釈するのに時間を消費しかつコスト集中的な追加の処理が行われない限り、鋳造物中でより多くのリサイクルアルミニウムを使用するほど一般に鉄の含有量がより高くなる。鉄の含有量が高くなるにつれて、望ましい製品（例えば全体を通して小さい結晶サイズを有し、かつ望ましくない金属間化合物構造体のない）を製造するのが難しくなる可能性がある。しかしながら本明細書に記載される技術を使用するなどして金属間化合物の制御が向上されることによって、たとえ高い鉄の含有量を有する溶融金属、例えば１００％のリサイクルアルミニウムを使用したとしても望ましい製品の鋳造作業が可能にすることができる。環境及び他のビジネス要件のために１００％のリサイクル金属の利用が望ましいことは切実である。
【００４１】
一部のケースでは、非接触式の流れインデューサは、放射熱反射器及び／または低熱伝導材など放射及び伝導熱の移動から磁石を遮蔽する要素を有する磁気源を含むことができる。磁気源は、伝導熱の移動を阻止するなどのために、熱伝導性が低いライニング（例えば耐熱性ライニングまたは多泡凝集体）を含むことができる。磁気源は、例えば研磨金属シェル（例えば放射熱を反射するために）などの金属シェルを含むことができる。磁気源は、さらに冷却機構を含むことができる。所望であれば、熱を消散させるためにヒートシンクを磁気源に対応付けることもできる。一部のケースでは、冷却剤流体（例えば水または空気）を磁気源の周りにまたはその中を通るようにすることで磁気源を冷却する場合もある。一部のケースでは、遮蔽及び／または冷却機構を使用して磁石の温度を下げたまま維持することで磁石が消磁されないようにする場合もある。一部のケースでは磁石によって生成される磁場によってマイナスの影響を受ける可能性がある設備及び／またはセンサから磁場を遮蔽する及び／またはその向きを変えるために、磁石がミュー合金（ＭｕＭｅｔａｌｓ）などの遮蔽性及び／または多孔性金属を含む場合もある。
【００４２】
中心の心棒に沿って互い隣接して配置された永久磁石を、ずれた極を有するように配向することができる。例えば連続した磁石のＮ極は、隣接する磁石からおおよそ６０°ずらすことができる。他のオフセット角を使用することもできる。互い違いの極によって、溶融金属の磁性移動による溶融金属内の共振を制限することができる。あるいは隣接する磁石の極はずらされない。非永久磁石が使用されるケースでは、同様の結果を達成するために、生成される磁場を互い違いにする場合もある。
【００４３】
１つまたは複数の磁気源が変化する磁場を形成する際、それは、磁気源の中心の軸（例えば回転永久磁石の磁気源のための回転軸）に概ね垂直な方向で磁気源の下で任意の溶融金属の中を流れる流体を誘発することができる。磁気源の中心軸（例えば回転軸）は、溶融金属の表面と概ね平行であり得る。
【００４４】
開示される概念は、一体式の鋳造作業または多層鋳造作業（例えばクラッドインゴットの同時鋳造作業）において使用することができ、この場合回転磁石を利用して、異なる態様の溶融金属の間にある境界から離れるようにまたはこの境界に向かうように溶融金属の流体流れを制御することができる。開示される概念は、いかなる形状の金型とも使用することができ、これに限定するものではないがこれには矩形、円形及び複雑な形状（例えば押し出し成形または鍛造作業のために成形されたインゴット）が含まれる。
【００４５】
一部のケースでは、１つまたは複数の磁気源を、１つまたは複数の磁気源を金型に対して上げ下げするのに使用することができる高さ調節機構に結合することができる。鋳造工程において、１つまたは複数の磁気源と溶融金属の上面の間に均一な距離を維持することが望ましい。高さ調節機構は、容器の上面が上下した場合、１つまたは複数の磁気源の高さを調節することができる。高さ調節機構は、１つまたは複数の磁気源と上面の間の距離を（例えばその差が変化した場合など）調節するのに適したいずれの機構でも良い。高さ調節機構は、上面の高さの変化を検知することができるセンサを含んで良い。高さ調節機構は、例えば上面の設定値から参照される金属レベルの変化などの金属レベルを検知することができる。１つまたは複数の磁気源は、ワイヤ、鎖または他の好適な器具によってつり下げることができる。１つまたは複数の磁気源は、金型より上の及び／または金型自体に結合されたトラフに結合することができる。
【００４６】
一部のケースでは、本明細書に開示される１つまたは複数の磁気源は、例えば標準化されていない温度が鋳造を開始するのをより困難にする可能性のある初期段階において溶融金属の温度を標準化するのを助けることができる。
【００４７】
一部のケースでは、本明細書に開示される１つまたは複数の磁気源の利用は、金型の壁の間のいずれの角に対しても熔融金属を分散させるのを助けることができる。このような分散は、これらの角におけるメニスカスの影響（例えば小さな０．５から６ミリメートルのギャップ）をなくすのに役立つ場合がある。このような分散は、金型の壁に向かう溶融金属の流体流れを生成することによって初期段階で達成することができる。
【００４８】
一部のケースでは、１つまたは複数の磁気源は、金型の壁の内部またはその周りに位置決めされる、あるいは溶融金属に対して任意の他の好適な場所に位置決めすることができる。非制限的な１つの例において、１つまたは複数の磁気源は、メニスカスに隣接して位置決めされる。別の非制限的な例では、１つまたは複数の磁気源は、溶融金属の上面の中心のほぼ上に位置決めされる。
【００４９】
種々の非接触式の流れインデューサを様々な時点で使用することができる。変化する磁場を生成するタイミングを調節することで、鋳造工程における所定の時間内の様々な時点で所望の結果を提供することができる。例えば鋳造工程の開始時には磁場は全く生成されず、鋳造工程の最初部分において強力な変化する磁場が第１の方向に生成され、鋳造工程の第２の部分では微弱な変化する磁場が反対方向に生成される場合がある。タイミングの他の変形形態を使用することもできる。
【００５０】
さらにメニスカスにおいて１つまたは複数の磁気源を利用することで結晶粒子構造を改変することができる。結晶粒子構造は、強制対流によってこのように改変させることができる。結晶粒子構造は、固体／液体境界における溶融金属の速度を刺激することによって（例えば高温の金属を上面から凝固境界の下方に押しやることによって）改変することができる。このような効果は、本明細書に記載されるように流れ誘導器の利用を通して向上させることができる。
【００５１】
本開示の特定の他の態様及び特徴は、鋳造作業（例えばインゴット、ビレットまたはスラブの鋳造作業）などにおいて、溶融金属の表面上の熔融金属酸化物の移動を制御するための交番磁場の利用に関係している。本明細書に記載されるように、回転永久磁石または電磁石を利用して交番磁場を導入することができる。この交番磁場を使用して、鋳造作業の開始時はメニスカスに向かって、定常状態の鋳造作業においては中心に向かって、及び鋳造作業の終わりにはメニスカスに向かってなど所望の方向に金属酸化物を押し進める、またはそうでなければ金属酸化物の移動を誘導し、これにより鋳造金属インゴットの中間部分における金属酸化物のロールオーバを最小限にし、代わりにいかなる酸化物の形成も鋳造金属の先端に集中させることができる。非鋳造工程、例えば溶融金属の濾過及び脱気作業などにおいてメニスカスを変形させ金属酸化物を特定の方向に向けるのに交番磁場をさらに利用することもできる。溶融金属の上面に形成される渦電流が、溶融金属の壁が交わるいずれの角にも溶融金属が到達するのを助けることによって、メニスカスの影響をさらに阻止することができる。
【００５２】
溶融金属の処理、移動及び鋳造作業において、溶融金属の表面に金属酸化物の層が形成される場合がある。金属酸化物は、それがフィルタを詰まらせ鋳造製品に欠陥を生じさせる可能性があるため一般的に望ましくない。金属酸化物の移動を制御するために非接触式の磁気源を利用することは、金属酸化物の蓄積及び移動の制御を高めることを可能にする。所望の場所（例えば、金属酸化物が詰まる可能性があるフィルタから離れた場所、多様なフィルタを有する金属酸化物の除去経路に向かう場所及び／または技師が金属酸化物を安全に除去するための場所）に向けて金属酸化物を誘導することができる。非接触式の磁気源を使用して、溶融金属の上面にまたはその付近に渦電流（例えば金属流れ）を形成する交番磁場を生成することができ、これを利用して、溶融金属の上面によって支持される金属酸化物を所望の方向に導くことができる。好適な磁気源の例には、流れ制御デバイスを参照して本明細書に記載されるものが含まれる。
【００５３】
磁気源は、任意の好適な回転機構を利用して回転させることができる。一部のケースでは永久磁石は、毎分およそ６０〜３０００回転で回転させることができる。
【００５４】
本明細書に記載されるように、中心の心棒に沿って互いに隣接して配置された永久磁石を、ずれた極を有するように配向することができる。互い違いになった極によって、溶融金属の磁性移動に起因する溶融金属における共振を制限することができる。溶融金属の移動による酸化物の形成も、互い違いの極の利用を通して同様に制限することができる。
【００５５】
１つまたは複数の磁気源が交番磁場を形成する際、それらは、磁気源の中心軸（例えば回転永久磁石の磁気源のための回転軸）に対して概ね垂直な方向に磁気源の下の任意の溶融金属中に渦電流（例えば金属流れ）を誘発することができる。磁気源の中心軸（例えば回転軸）は、溶融金属の表面と概ね平行であり得る。
【００５６】
鋳造工程において、ディスペンサによって溶融金属を金型の中に投入することができる。スキマーを任意選択で使用して、ディスペンサを直接囲んでいる領域におけるいずれの金属酸化物も捕らえることができる。ディスペンサと金型の壁の間に１つまたは複数の磁気源を位置決めすることで、金属酸化物の移動を溶融金属の表面に沿って制御及び／または誘導するのに十分な渦電流を溶融金属の表面に生成することができる。各々の磁気源は、ディスペンサから磁気源の反対側に金型の壁に垂直な方向に交番磁場（例えば永久磁石の回転からの）を生成することができる。複数の磁気源を利用することによって、金属酸化物の移動を様々なやり方でかつ複数の方向に制御することが可能になり、上面の中心（例えばディスペンサ付近）に金属酸化物を集める、及びこれにより上面のメニスカス（例えば上面が金型の壁とぶつかる場所に隣接して）にそれが接近するのを阻止することが含まれる。金属酸化物の移動はまた、金属酸化物をディスペンサから離れるようにし、上面のメニスカスに向かって押し進めるように制御することもできる。
【００５７】
一部のケースでは、鋳造工程は、初期段階、定常状態段階及び最終段階を含むことができる。初期段階において、まず溶融金属が金型に投入され、鋳造金属の最初の数インチ（例えば５から１０インチ）が形成される。鋳造金属のこの部分は鋳造金属の底部またはバットと呼ばれることもあり、これは除去されスクラップにされて良い。初期段階の後、鋳造工程は定常状態段階に到達し、ここで鋳造金属の中間部分が形成される。本明細書で使用される際、用語「定常状態段階」は、鋳造速度のいかなる加速にも関わらず、あるいは鋳造速度が加速されなくても、鋳造金属の中間部分が形成される鋳造工程のいずれの稼働段階も指すことができる。定常状態段階の後、最終段階が始まり、ここでは鋳造金属の頂部が形成され鋳造工程が完了する。鋳造金属のバットと同様に、鋳造金属の頂部（またはインゴットのヘッド）も除去されスクラップにされて良い。
【００５８】
一部のケースでは、金属酸化物の移動が制御され得ることで、金属酸化物は、初期段階において及び任意選択で最終段階において上面のメニスカスに向かって誘導される。しかしながら定常状態段階においては、金属酸化物を上面のメニスカスから離れるように誘導することができる。結果として鋳造金属中に形成された金属酸化物は、金属酸化物の底部及び／または頂部に集中することになり、その両方とも除去されスクラップにされ得るため、鋳造金属インゴットの中間部分は最小限の金属酸化物の蓄積を有することになる。金属酸化物が初期段階においてメニスカスに向かって誘導されることで、定常状態段階では上面により多くの空間を残すことができる。金属酸化物が最終段階においてメニスカスに向かって誘導されることで、上面に集められた金属酸化物を広げることができる（例えばその結果金属酸化物は、できるだけ短い鋳造金属の断片に取り込まれることになる）。
【００５９】
一部のケースでは、溶融金属が金型に進入しておおよそ１分以内に交番磁場が開始される。交番磁場は、最初の段階において、金属レベルの頂点が近づくまで継続することができ、この頂点において、交番磁場は、方向を反対にすることで金属酸化物をメニスカスから離し溶融金属の上面の中心に向かうように誘導することができる。
【００６０】
開示される概念は、一体式の鋳造作業または多層鋳造作業（例えばクラッドインゴットの同時鋳造作用）において使用することができ、この場合回転磁石を利用して、異なる態様の溶融金属の間の境界から離れるように酸化物を誘導することができる。開示される概念は、いかなる形状の金型とも使用することができ、これに限定するものではないがこれには矩形、円形及び複雑な形状（例えば押し出し成形または鍛造作業のために成形されたインゴット）が含まれる。
【００６１】
一部のケースでは、１つまたは複数の磁気源は、溶融金属の上面より上で、かつディスペンサと、鋳造金属の圧延側面を形成する（例えばこれらの側面は、圧延作業において作業ロールによって接触される）鋳造金属の金型の壁の間に限って位置決めすることができる。他のケースでは、１つまたは複数の磁気源は、溶融金属の上面より上で、かつディスペンサと金型の全ての壁の間に位置決めされる。
【００６２】
一部のケースでは、１つまたは複数の磁気源は、金型の壁の内部または壁を囲むように位置決めされる、あるいは溶融金属に対して任意の他の好適な場所に位置決めされる場合もある。一部のケースでは、１つまたは複数の磁気源は、メニスカスに隣接して位置決めされる。他のケースでは、１つまたは複数の磁気源は、溶融金属の上面の中心のほぼ上に位置決めされる。
【００６３】
一部のケースでは、１つまたは複数の磁気源は、メニスカスに隣接して交番磁場を生成することで、例えば溶融金属の上面の残りの部分の高さに対してメニスカスの高さを増大するまたは縮小することによってメニスカスを変形させることができる。メニスカスの高さを増大させることは、ロールオーバに対する物理的なバリアとして機能することによって金属酸化物のロールオーバを阻止するのを助けることができ、定常状態段階において有益であり得る。メニスカスの高さを縮小することは、金属酸化物がより容易にロールオーバするのを可能にするのを助けることができ、これは初期段階及び／または最終段階において使用することができる。
【００６４】
一部のケースでは、非接触式の磁気源は、本明細書に記載されるように流れインデューサ及び金属酸化物制御装置として同時に及び／または選択式に作用することができる。一部のケースでは流れインデューサを溶融金属により近づけて位置決めすることで、より深い金属流れを誘発することができ、より浅い金属流れ（例えば渦電流）を誘発するには金属酸化物制御装置を溶融金属からより遠い距離のところに位置決めされる。
【００６５】
これらの説明的な例は、本明細書で考察される包括的な主題を読み手に提示するために提供されており、開示される概念の範囲を制限することは意図されていない。以下の項目は、同様の数字が同様の要素を示す図面を参照して様々なさらなる特徴及び例を記載しており、指示のために記載を利用して例示となる実施形態を記載しているが、同様の例示の実施形態は、本開示を制限するのに利用すべきではない。本明細書の例示に含まれる要素は、縮尺通りに描かれるとは限らない。
【００６６】
図１は、本開示の特定の態様による流れインデューサのない金属鋳造システム１００の部分的な切欠き図である。タンディッシュなどの金属源１０２が、供給管１０４を下降するように溶融金属を供給することができる。供給管１０４の周りでスキマー１０８を使用することで溶融金属を分散させるのを助け、熔融金属溜まり１１０の上面における金属酸化物の生成を抑えることができる。油圧シリンダ１２２によって底部ブロック１２０を持ち上げて金型キャビティ１１２の壁と合致させても良い。溶融金属が金型の内部で凝固し始めると、底部ブロック１２０を徐々に下方に下げることができる。鋳造金属１１６は、凝固した側面１１８を含むことができ、その一方で鋳造物に追加される溶融金属を使用して鋳造金属１１６を継続的に伸張することができる。一部のケースでは、金型キャビティ１１２の壁が中空の空間を画定し、水などの冷却剤１１４を収容する場合もある。冷却剤１１４は、中空の空間から噴流として出て行き、鋳造金属１１６の側面１１８を下降して流れることで鋳造金属１１６を凝固させるのを助けることができる。鋳造されるインゴットは、凝固金属領域１２８、転移金属領域１２６及び溶融金属領域１２４を含むことができる。
【００６７】
流れインデューサが使用されない場合、ディスペンサ１０６を出て行く溶融金属は、流れライン１３４によって全体的に示される特定のパターンで流れる。溶融金属は、表面に戻るまではディスペンサ１０６のおおよそ２０ミリメートル下のみを流れる可能性がある。溶融金属の流れライン１３４は、熔融金属溜まり１１０の表面付近に概ね留まり、溶融金属領域１２４の中央及び下方部分には到達しない。それ故、溶融金属領域１２４の中央及び下方部分にある溶融金属、とりわけ転移金属領域１２６に隣接する溶融金属領域１２４の範囲にある溶融金属は十分に混合されない。
【００６８】
上記に記載したように、溶融金属の凝固において形成される結晶の優先的な沈殿に起因して溶融金属領域１２４の中央部分に結晶の停滞領域１３０が生じる。停滞領域１３０におけるこのような結晶の蓄積は、インゴット形成において問題を生じさせる可能性がある。停滞領域１３０は、固体のおおよそ１５％からおおよそ２０％の割合に達する可能性があるが、その範囲外の他の値もあり得る。流れインデューサを使用しない場合、溶融金属は停滞領域１３０内に流れないため（例えば流れライン１３４を参照）、停滞領域１３０中で形成し得る結晶が蓄積し、溶融金属領域１２４全体にわたるように混合されない。
【００６９】
さらに凝固境界において形成する結晶から合金要素がはねられるため、それらが低い位置にある停滞領域１３２中に蓄積する可能がある。流れインデューサを使用しない場合、溶融金属は低い位置にある停滞領域１３２内に十分に流れないため（例えば流れライン１３４を参照）、低い位置にある停滞領域内の結晶及びより重い粒子は通常、溶融金属領域１２４全体にわたるように十分に混合されなくなる。
【００７０】
さらに上方の停滞領域１３０及び低い位置にある停滞領域１３２からの結晶が、溶融金属溜まりの底部に向かって落下しその付近に集まり、転移金属領域１２６の底部に固体金属の中央の隆起１３６を形成する可能性がある。このような中央の隆起１３６は、鋳造金属における望ましくない特性（例えば合金要素、金属間化合物及び／または望ましくない程大きな結晶粒子構造の望ましくない集中）となり得る。流れインデューサを使用しない場合、溶融金属は、溶融金属溜まりの底部付近に蓄積したこのような結晶及び粒子の周りを移動しこれらを混合するほど十分に低い位置まで流れることはない（例えば流れライン１３４を参照）。
【００７１】
図２は、本開示の特定の態様による流れインデューサ２４０を横方向に配向して使用する金属鋳造システム２００の上面図である。流れインデューサ２４０は、回転永久磁石を利用する非接触式の熔融流れインデューサである。他の非接触式の熔融流れインデューサ、例えば電磁流れインデューサが使用される場合もある。
【００７２】
金型キャビティ２１２は、長い壁２１８と、短い壁２３４の１つのセットの範囲内に溶融金属２１０を収容するように構成されている。金型キャビティ２１２は、矩形の形状であるように示されるが、他の形状の金型キャビティも使用することができる。ディスペンサ２０６を介して溶融金属２１０が金型キャビティ２１２内に投入される。任意選択のスキマー２０８を使用して、溶融金属がディスペンサ２０６を出て金型キャビティ２１２内に入る際に形成され得るいずれの金属酸化物も収集することができる。
【００７３】
各々の流れインデューサ２４０は、１つまたは複数の磁気源を含むことができる。流れインデューサ２４０は、溶融金属２１０の表面２０２に隣接して、かつこれより上に位置決めすることができる。４つの流れインデューサ２４０が例示されているが、任意の好適な数の流れインデューサ２４０が使用されて良い。上記に記載されるように、各々の流れインデューサ２４０は、つり下げによるものを含めた任意の好適な方法で表面２０２より上に位置決めすることができる。流れインデューサ２４０内の磁気源は、変化する磁場を生成するために回転軸２０４の周りで回転可能な１つまたは複数の永久磁石を含むことができる。永久磁石の代わりにまたはそれに加えて電磁石を使用して変化する磁場を生成しても良い。
【００７４】
流れインデューサ２４０は、金型の中心線２３６に平行なそれぞれの回転軸２０４を有して金型の中心線２３６の対向する側に位置決めすることができる。金型の中心線２３６の一方の側（例えば図２に見られる左側）に配置された流れインデューサ２４０は、第１の方向２４６に回転して金型の中心線２３６に向かう金属流れ２４２を誘発することができる。金型の中心線２３６の反対側（例えば図２に見られる右側）に配置された流れインデューサ２４０は、第２の方向２４８に回転して金型の中心線２３６に向かう金属流れ２４２を誘発することができる。本明細書に記載されるように、金型の中心線２３６の対向する側にある金属流れ２４２同士の相互作用が溶融金属２１０内の混合作用を高めることができる。
【００７５】
流れインデューサ２４０を他の方向に回転させて他の方向の金属流れ２４２を誘発することもできる。流れインデューサ２４０は、金型の中心線２３６に対して平行なまたは互いに対して平行な回転軸２０４を有する以外に様々な配向で配置することができる。
【００７６】
図３は、本開示の特定の態様による線Ａ-Ａで切り取った図２の金属鋳造システ２００の断面図である。溶融金属は、金属源３０２から供給管３０４を下ってディスペンサ１０６から流れ出る。金型キャビティ２１２内の金属は、凝固金属領域３２８、転移金属領域３２６及び溶融金属領域３２４を含むことができる。
【００７７】
熔融金属溜まり３０６の表面２０２より上に２つの流れインデューサ２４０が見られる。一方の流れインデューサ２４０は第１の方向２４６に回転するのに対して、他方の流れインデューサは第２の方向２４８に回転する。流れインデューサ２４０の回転は、熔融金属溜まり３０６の溶融金属３４２中に熔融流れ２４２を誘発する。流れインデューサ２４０によって誘発された熔融流れ２４２は、熔融金属溜まり３０６全体にわたって感応した流れ３３４を誘発する。熔融金属溜まり３０６全体にわたる感応した流れ３３４は混合作用を高めることができ、停滞領域の形成を妨げることができる。さらに熱の均一性により、流れインデューサ２４０が使用されない場合と比べて転移金属領域３２６がより小さくなる、またはより薄くなり得る。流れインデューサ２４０が溶融金属２１０を十分に攪拌することで転移金属領域３２６の幅を７５％またはそれ以上に縮小することができる。例えば転移金属領域３２６の幅が通常はおおよそ４ミリメートルである、あるいは任意の他の好適な幅である場合、本明細書に記載される流れインデューサを使用することで、その幅をおおよそ４ミリメートル未満まで、例えばこれに限定するものではないが３ミリメートル未満または１ミリメートル未満まで縮小することができる。
【００７８】
図４は、本開示の特定の態様による流れインデューサ４４０を半径方向に配向して使用する金属鋳造システム４００の上面図である。流れインデューサ４４０は、回転永久磁石を利用する非接触式の熔融流れインデューサである。他の非接触式の熔融流れインデューサ、例えば電磁流れインデューサが使用される場合もある。
【００７９】
金型キャビティ４１２は、長い壁４１８と、短い壁４３４の１つのセットの範囲内に溶融金属４１０を収容するように構成されている。金型キャビティ４１２は、矩形の形状であるように示されるが、他の形状の金型キャビティも使用することができる。供給管４０６を介して溶融金属４１０が金型キャビティ４１２内に投入される。任意選択のスキマー４０８を使用して、溶融金属が供給管４０６を出て金型キャビティ４１２内に入る際に形成され得るいずれの金属酸化物も収集することができる。
【００８０】
各々の流れインデューサ４４０は、１つまたは複数の磁気源を含むことができる。流れインデューサ４４０は、溶融金属４１０の表面４０２に隣接して及びこれより上に位置決めすることができる。６つの流れインデューサ４４０が例示されているが、任意の好適な数の流れインデューサ４４０が使用されて良い。上記に記載されるように、各々の流れインデューサ４４０は、つり下げによるものを含めた任意の好適な方法で上面４０２より上に位置決めすることができる。流れインデューサ４４０内の磁気源は、変化する磁場を生成するために回転軸４０４の周りで回転可能な１つまたは複数の永久磁石を含むことができる。永久磁石の代わりにまたはそれに加えて電磁石を使用して変化する磁場を生成しても良い。
【００８１】
流れインデューサ４４０は、供給管４０６を囲むように位置決めされ、概ね円形の方向に金属流れ４４２を誘発するように配向することができる。図４に見られるように、方向４４６の流れインデューサ４４０の回転によって概ね時計方向の金属流れ４４２を誘発する。流れインデューサ４４０を方向４４６と反対の方向に回転させることで概ね反時計方向の金属流れを誘発することができる。本明細書に記載されるように、回転式の金属流れ４４２が溶融金属４１０内の混合作用を高めることができる。流れインデューサ４４０は、示されるもの以外の様々な配向で配置することができる。
【００８２】
一部のケースでは、十分に円形のまたは回転式の流れが誘発されることで渦を形成することもできる。
【００８３】
図５は、本開示の特定の態様による流れインデューサ５４０を長手方向に配向して使用する金属鋳造システム５００の上面図である。流れインデューサ５４０は、回転永久磁石を利用する非接触式の熔融流れインデューサである。他の非接触式の熔融流れインデューサ、例えば電磁流れインデューサが使用される場合もある。流れインデューサ５４０は、第１の集合５５０と、第２の集合５５２の中に収容されて示されている。
【００８４】
金型キャビティ５１２は、長い壁５１８と、短い壁５３４の１つのセットの範囲内に溶融金属５１０を収容するように構成されている。金型キャビティ５１２は、矩形の形状であるように示されるが、他の形状の金型キャビティも使用することができる。供給管５０６を介して溶融金属５１０が金型キャビティ５１２内に投入される。任意選択のスキマー５０８を使用して、溶融金属が供給管５０６を出て金型キャビティ５１２に入る際に形成され得るいずれの金属酸化物も収集することができる。
【００８５】
各々の流れインデューサ５４０は、１つまたは複数の磁気源を含むことができる。流れインデューサ５４０は、溶融金属５１０の上面５０２に隣接して、かつこれより上に位置決めすることができる。１６個の流れインデューサ５４０が２つの集合５５０、５５２にまたがって示されているが、任意の好適な数の流れインデューサ５４０及び集合５５０、５５２が使用されて良い。上記に記載されるように、各々の流れインデューサ５４０は、つり下げによるものを含めた任意の好適な方法で上面５０２より上に位置決めすることができる。流れインデューサ５４０内の磁気源は、変化する磁場を生成するために回転軸の周りで回転可能な１つまたは複数の永久磁石を含むことができる。永久磁石の代わりにまたはそれに加えて電磁石を使用して変化する磁場を生成しても良い。
【００８６】
各々の集合５５０、５５２は、金型キャビティ５１２の上に横向きに、すなわち長い壁５１８に対して概ね平行に配向することができ、長い壁５１８と供給管５０６の間に位置決めすることができる。流れインデューサ５４０は、概ね円形の方向に金属流れ５４２を誘発することができる。図５に見られるように、方向５４６の流れインデューサ５４０の回転によって、概ね時計方向の金属流れ５４２を誘発する。流れインデューサ５４０を方向５４６と反対の方向に回転させることで概ね反時計方向の金属流れを誘発することができる。本明細書に記載されるように、回転式の金属流れ５４２が溶融金属５１０中での混合作用を高めることができる。流れインデューサ５４０及び集合５５０、５５２は、示されるもの以外の様々な配向で配置することができる。
【００８７】
各々の流れインデューサ５４０は、隣接する流れインデューサ５４０から位相をずらして（例えば、永久磁石の磁極が９０°、６０°、１８０°またはそれ以外の大きさだけ隣接する永久磁石からずらされて回転する）作動させることができる。互いに位相をずらして作動する隣接する流れインデューサ５４０は、溶融金属５１０内に形成される波の高調波周波数及び振幅を制御することができる。
【００８８】
図６は、本開示の特定の態様による図２及び図３の流れインデューサ２４０のクローズアップ断面立面図である。流れインデューサ２４０を方向２４６に回転させて熔融金属溜まり３０６の溶融金属内に熔融流れ２４２を誘発することができる。この熔融流れ２４２は、本明細書に記載されるように熔融金属溜まり３０６の内部のより深くに溶融金属の感応した流れ３３４を生成することができる。
【００８９】
示されるように、流れインデューサ２４０は外側シェル６０２を含むことができる。外側シェル６０２は、研磨金属シェルまたは任意の他の好適な放射熱反射器などの放射熱反射器であってよい。流れインデューサ２４０はさらに、伝導熱抑制材６０４を含むことができる。伝導熱抑制材６０４は、任意の好適な熱伝導性の低い材料であってよく、例えば耐火材または多泡凝集体または任意の他の好適な熱伝導性の低い材料であってよい。
【００９０】
流れインデューサ２４０はさらに、永久磁石６０８と伝導熱抑制材６０４を隔てる中間シェル６０６を含むことができる。１つまたは複数の永久磁石６０８を回転軸６１４の周りに位置決めすることができる。
【００９１】
一部のケースでは、永久磁石６０８が、回転軸６１４に対して回転しない場合もある。軸受６１２の利用を通して、回転軸６１４に対して回転しない内側シェル６１０の周りに永久磁石６０８を位置決めすることができる。
【００９２】
他の種類及び配置の磁気源を使用することもできる。
【００９３】
図７は、本開示の特定の態様による円形の金型キャビティ７１２の中で流れインデューサ７４０を半径方向に配向して使用する金属鋳造システム７００の上面図である。流れインデューサ７４０は、回転永久磁石を利用する非接触式の熔融流れインデューサである。電磁流れインデューサなどの他の非接触式の熔融流れインデューサを使用することもできる。
【００９４】
円形の金型キャビティ７１２は、単一の円形の壁７１４の中に溶融金属７１０を収容するように構成されている。金型キャビティ７１２は円形として示されているが、任意の数の壁を有する任意の他の形状の金型キャビティを使用することもできる。供給管７０６を介して溶融金属７１０が金型キャビティ７１２内に投入される。金属鋳造システム７００は任意選択のスキマーなしで示されている。
【００９５】
各々の流れインデューサ７４０は、１つまたは複数の永久磁石を含むことができる。
流れインデューサ７４０は、溶融金属７１０の上面７０２に隣接して、かつそれより上に位置決めすることができる。６つの流れインデューサ７４０が示されているが、任意の好適な数の流れインデューサ７４０が使用されて良い。上記に記載されるように、各々の流れインデューサ７４０は、つり下げによるものを含めた任意の好適な方法で上面７０２より上に位置決めすることができる。流れインデューサ７４０内の磁気源は、変化する磁場を生成するために回転軸７０４の周りで回転可能な１つまたは複数の永久磁石を含むことができる。永久磁石の代わりにまたはそれに加えて電磁石を使用して変化する磁場を生成しても良い。
【００９６】
流れインデューサ７４０は、供給管７０６の周りに位置決めされ、概ね円形の方向に金属流れ７４２を誘発するように配向することができる。流れインデューサ７４０の回転軸７０４は、金型キャビティ７１２の中心から伸びる半径上に（例えばそれと同一線上に）位置決めすることができる。図７に見られるように、方向７４６における流れインデューサ７４０の回転によって概ね半時計方向に金属流れ７４２を誘発する。流れインデューサ７４０が方向７４６と反対の方向に回転されることで概ね半時計方向に金属流れ７４２を誘発することができる。本明細書に記載されるように、回転式の金属流れ７４２は、溶融金属７１０中の混合作用を高めることができる。流れインデューサ７４０は、示されるもの以外の様々な配向に配置することができる。
【００９７】
図８は、本開示の特定の態様による永久磁石を含む流れインデューサ８００の概略図である。流れインデューサ８００は、シェル８０２と永久磁石８０４とを含む。永久磁石８０４は、回転軸８０６に回転可能に固定される。回転軸８０６は、モータによって、または任意の他の好適な方法で駆動させることができる。
【００９８】
一部のケースではインペラ８０８が回転軸８０６に回転可能に固定される場合もある。冷却剤が方向８１０で流れインデューサ８００中へと押しやられ、この冷却剤がインペラ８０８の上を通過することで回転軸８０６を回転させ、これにより永久磁石８０４を回転させることができる。さらに冷却剤は、流れインデューサ８００を下降し続け、永久磁石８０４の上またはその付近を通過しそれらを冷却する。好適な冷却剤の例には、空気あるいは他の気体または流体が含まれる。
【００９９】
図８に見られるように、隣接する永久磁石８０４は回転式にずらされた（例えば互い違いに）Ｎ極を有する。例えば連続する磁石のＮ極は、隣接する磁石からおおよそ６０°ずらされる場合がある。他のオフセット角を使用することもできる。互い違いになった極によって、溶融金属の磁性運動に起因する溶融金属における共振を制限することができる。他のケースでは、隣接する磁石の極がずらされない場合もある。
【０１００】
図９は、本開示の特定の態様による金型キャビティ９１２の角においてコーナー流れインデューサ９６０を使用する金属鋳造システム９００の上面図である。コーナー流れインデューサ９６０は、回転永久磁石を利用する非接触式の熔融流れインデューサである。電磁流れインデューサなどの他の非接触式の熔融流れインデューサを使用することもできる。
【０１０１】
溶融金属９１２は、長い壁９１８と、短い壁９３４の１つのセットの範囲内に溶融金属９１０を収容するように構成されている。壁が隣接する壁と交わる場所に角が存在する。金型キャビティ９１２は、矩形の形状であり９０°の角を有するように示されるが、任意の角度を成す幅を有する任意の数の角を有する他の形状の金型キャビティを使用することもできる。供給管９０６を介して溶融金属９１０が金型キャビティ９１２内に投入される。任意選択のスキマー９０８を使用して、溶融金属が供給管９０６を出て金型キャビティ９１２に入る際に形成され得るいずれの金属酸化物も収集することができる。
【０１０２】
コーナー流れインデューサ９６０は、変化する磁場を生成するために１つまたは複数の磁気源を含むことができる。コーナー流れインデューサ９６０は、シャフト９６４によってモータ９６２に結合された回転プレート９６６を含むことができる。任意選択で回転プレートは、他の機構によって回転される場合もある。シャフトは、支持体９７０によって支持することができる。支持体９７０は、金型キャビティ９１２の壁に設置される、またはそうでなければ金型キャビティ９１２に隣接して位置決めすることができる。回転プレート９６６は、回転プレート９６６の回転軸９７４から半径方向に離間されて位置決めされた１つまたは複数の永久磁石９６８を含むことができる。回転プレート９６６の回転軸９７４が溶融金属９１０の表面に向けてわずかに角度を付けられることで、回転プレート９６６の回転（例えば方向９７２での）が、金型キャビティ９１２の角付近で溶融金属９１０の表面に向かって及び表面から離れるように１つまたは複数の永久磁石９６８を連続して移動させることで、金型キャビティ９１２の角に変化する磁場を生成する。他のケースでは、コーナー流れインデューサ９６０は、金型キャビティ９１２の角に変化する磁場を生成するための電磁気源を含む場合もある。
【０１０３】
方向９７２での回転プレート９６６の回転によって、角を通るように溶融金属９１０中に熔融流れ９４２（例えば、概ね時計回りの角を通る流れ）を誘発することができる。例えば、図９に描かれる回転プレート９６６の回転は、供給管９０６からコーナー流れインデューサ９６０を見たときにわかるように、各々のコーナー流れインデューサ９６０の左側から角を通過し、各々のコーナー流れインデューサ９６０の右側を通って出て行く溶融流れ９４２を誘発することができる。反対方向の回転は、熔融流れを反対方向に誘発することができる。
【０１０４】
図１０は、本開示の特定の態様による、図９のコーナー流れインデューサ９６０を描く不等角投影図である。コーナー流れインデューサ９６０は、金型キャビティ９１２の壁に固定された支持体９７０を含む。モータ９６２が、方向９７２に回転プレート９６６を回転させるシャフト９６４を駆動する。任意選択で回転プレートが他の機構によって回転される場合もある。永久磁石９６８が回転プレート９６６に設置されて回転プレート９６６と共に回転する。回転プレート９６６は、溶融金属９１０の表面に対して角度が付けられた回転軸９７４の周りを回転する。代替のケースでは、回転軸９７４は角度が付けられず、むしろ溶融金属９１０の表面と平行である。
【０１０５】
回転プレート９６６が回転する際、永久磁石９６８の他方が溶融金属９１０の表面から離れるように移動し始めるのにつれて、永久磁石９６８の一方は溶融金属９１０の表面に近づくように移動し始める。永久磁石９６８の最初のものが、溶融金属９１０の表面付近のその最も近い地点へと回転される際、永久磁石９６８の他方は、溶融金属９１０の表面からその最も離れた地点にある。回転が継続することで、永久磁石９６８の最初のものが溶融金属９１０の表面から離れるように回転されるのにつれて、永久磁石９６８の他方を溶融金属９１０の表面へと動かす。
【０１０６】
溶融金属９１０の表面からの永久磁石９６８の変動する距離が変化する磁場を生成し、これにより角を通過する溶融金属９１０の熔融流れ９４２が誘発される。例えば図１０に描かれる回転プレート９６６の回転は、角の左側から、角を通過し、角の右側から出て行く熔融流れ９４２を誘発する。反対方向の回転は、反対方向の熔融流れを誘発することができる。
【０１０７】
図１１は、本開示の特定の態様による流れ誘導器１１２０と共に使用される流れインデューサ１１００のクローズアップされた断面立面図である。流れインデューサ１１００は、図２の流れインデューサ２４０と同様であり得る、あるいは任意の他の好適な流れインデューサ（例えば他の種類及び配置の磁気源を含む）である場合もある。流れインデューサ１１００は方向１１１６に回転されて、熔融金属溜だまり１１１８の溶融金属中に熔融流れ１１２２を誘発する。熔融流れ１１２２は、流れ誘導器１１２０の頂部の上を通過し、凝固境界１１２４を下降し続けることができる。
【０１０８】
流れ誘導器１１２０は、溶融金属１１１８中に沈めるのに適したいずれかの材料で作成することができる。流れ誘導器１１２０は、翼状またはそうでなければ凝固境界１１２４を下降する流れを誘発するように（例えば凝固境界１１２４付近の低い位置にある停滞領域内の流れを増大させるため、及び／または金属結晶の成熟を助けるために）成形することができる。流れ誘導器１１２０は、熔融金属溜まりの内部の任意の好適な深さまで延在することができる。
【０１０９】
一部のケースでは、流れ誘導器１１２０は、可動アーム（図示せず）を介して金型本体１１２６に結合される。一部のケースでは、流れ誘導器１１２０は、場合によって流れインデューサ１１００も担持する運搬台（図示せず）に結合される。この方法において、流れインデューサ１１００と流れ誘導器１１２０の間の距離は一定に維持することができる。一部のケースでは、流れ誘導器１１２０を運搬台または金型本体１１２６に結合する可動アーム（図示せず）によって、流れ誘導器１１２０を（例えば熔融溜まり１１１８の中に位置決めするため、及び／または熔融溜まり１１１８に挿入する／そこから取り出すために）移動させることを可能にすることもできる。
【０１１０】
図１２は、本開示の特定の態様による、熔融金属流れに対してフレミングの法則を採用する複数部品の流れインデューサを使用する金属鋳造システム１２００の断面図である。複数部品の流れインデューサは、少なくとも１つの磁気源１２２６（例えば一対の永久磁石）と、一対の電極とを含む。熔融金属１２０８全体に電流と磁場を同時に印加することによって、電流及び磁場の方向に垂直な力を溶融金属中に誘発することができる。
【０１１１】
溶融金属が、金属源１２０２から供給管１２０４を下降してディスペンサ１２０６から流れ出る。金型キャビティ１２１２内の金属は、凝固金属領域１２１４、転移金属領域１２１６及び溶融金属領域１２１８を含むことができる。
【０１１２】
磁気源１２２６は、溶融金属領域１２１８の少なくとも一部を通る磁場を誘発するのに適したいずれの場所にも配置することができる。一部のケースでは、磁気源１２２６は、静止永久磁石、回転永久磁石またはそれらの任意の組み合わせを含むことができる。一部のケースでは磁気源１２２６は、金型キャビティ１２１２内、金型キャビティ上、またはその周りに位置決めすることができる。
【０１１３】
一対の電極を制御装置１２３０に結合することができる。底部電極１２２４は、鋳造製品が下に下がる際、凝固金属領域１２１４に接触することができる。底部電極１２２４は、摺動式に凝固金属領域１２１４に接触するための任意の好適な電極であり得る。一部のケースでは、底部電極１２２４は、電気メッキブラシなどのブラシ型電極である。一部のケースでは頂部電極は、ディスペンサ１２０６内に構築される電極１２２０であり得る。一部のケースでは頂部電極は、溶融金属１２０８中に沈めることが可能な電極１２２２である場合もある。
【０１１４】
図１３は、本開示の特定の態様による鋳造作業の定常状態段階における金型１３００の上面図である。本明細書で使用されるように、金型１３００は、溶融金属の容器の特定の形態である。金型１３００は、金型１３００の壁１３０２の中に溶融金属１３０４を収容するように構成される。その頁の頂部から始まり時計方向に移動して図１３に見られるように、壁１３０２は、溶融金属１３０４を取り囲む第１の壁、第２の壁、第３の壁及び第４の壁を含む。溶融金属１３０４のメニスカス１３２８が、金型１３００の壁１３０２に隣接して存在している。ディスペンサ１３０６によって溶融金属１３０４が金型１３００に投入される。任意選択のスキマー１３０８を使用して、溶融金属がディスペンサ１３０６を出て金型１３００内に進入する際に形成され得るいかなる金属酸化物も収集することができる。
【０１１５】
１つまたは複数の磁気源、例えば磁気源１３１０、１３１２、１３１４、１３１６が、溶融金属１３０４の上面１３４０より上に位置決めされる。４つの磁気源が示されているが、４つを超えるまたは４つ未満を含めた任意の好適な数の磁気源が使用されて良い。上記に記載されるように、磁気源１３１０、１３１２、１３１４、１３１６は、つり下げを含めた任意の好適な方法で上面１３４０より上に位置決めされて良い。磁気源１３１０は、変化する磁場を生成するために軸１３３８の周りを回転可能な１つまたは複数の永久磁石を含む。永久磁石の代わりにまたはそれに加えて電磁石を使用して交番磁場を生成しても良い。磁気源１３１０が方向１３３０に回転されることで、溶融金属１３０４中に方向１３１８に渦電流を誘発することができる。同様に磁気源１３１２、１３１４、１３１６も同じように構築され位置決めされ、方向１３３２、１３３４、１３３６にそれぞれ回転されることで、溶融金属１３０４中に方向１３２０、１３２２、１３２４でそれぞれ渦電流を生成することができる。溶融金属１３０４中に方向１３１８、１３２０、１３２２、１３２４に誘発される集合としての渦電流を介して、溶融金属１３０４の上面１３４０によって支持される金属酸化物１３２６が、上面１３４０の中心におけるディスペンサ１３０６に向けて誘導される。金属酸化物１３２６のこのような制御は、金属酸化物１３２６がメニスカス１３２８を超えて流れ落ちないようにするのを助ける。
【０１１６】
図１４は、本開示の特定の態様による定常状態段階において線Ｂ-Ｂで切り取った図１３の金型１３００の切欠き図である。タンディッシュ１４０２が、ディスペンサ１３０６を下降するように溶融金属を供給することができる。任意選択のスキマー１３０８をディスペンサ１３０６の周りで使用することができる。初期段階において、油圧シリンダ１４２２によって底部ブロック１４２０を持ち上げて金型１３００の壁１３０２に合致させても良い。溶融金属が金型の中で凝固し始めると、底部ブロック１４２０を徐々に下方に下げることができる。鋳造金属１４０４は、凝固した側面１４１２、１４１４、１４１６を含むことができるが、その一方で鋳造物に追加される溶融金属を使用して鋳造金属１４０４を継続的に伸張することができる。鋳造金属１４０４の最初に形成される部分（例えば底部ブロック１４２０付近の部分）は、鋳造金属１４０４の底部またはバットとして知られており、これは鋳造金属１４０４が形成された後、除去され廃棄されて良い。
【０１１７】
壁１３０２に隣接して上面１３４０にメニスカス１３２８が見られる。一部のケースでは壁１３０２は、中空の空間を画定することができ、水などの冷却剤１４１０を収容する場合がある。冷却剤１４１０は中空の空間から噴流として出て行き、鋳造金属１４０４の側面１４１２、１４１４を下降して流れることで鋳造金属１４０４を凝固させるのを助けることができる。鋳造金属１４０４の凝固した第３の側面１４１６が図１４に見られる。この第３の側面１４１６は、鋳造金属１４０４の底部付近に金属酸化物包含物１４１８を含んでいる。上記に記載したように、初期段階において金属酸化物はメニスカス１３２８を超えて流れ落ちるように誘導されており、このことが金属酸化物包含物１４１８を鋳造金属１４０４の底部付近に形成させる。図１４において鋳造工程１３００は定常状態段階において見られることから、磁気源１３１０、１３１２、１３１４、１３１６の回転により鋳造金属１４０４の側面には最小限の金属酸化物包含物１４１８しか形成されていない。
【０１１８】
図１５は、本開示の特定の態様による鋳造作業の最終段階における、線Ｃ-Ｃで切り取った図１３の金型１３００の切欠き図である。この切欠き図は、溶融金属１３０４、凝固金属１５０４及び転移金属１５０２で構成されている鋳造金属１４０４を示している。転移金属１５０２は、熔融状態と凝固状態の間の金属である。
【０１１９】
壁１３０２に隣接する上面１３４０にメニスカス１３２８が見られる。一部のケースでは壁１３０２は、中空の空間を画定し、水などの冷却剤１４１０を収容することができる。冷却剤１４１０は中空の空間から噴流として出て行き、鋳造金属１４０４の側面１４１２、１４１４を下降して流れることで鋳造金属１４０４を凝固させるのを助けることができる。
【０１２０】
鋳造作業の最終段階において、磁気源１３１０、１３１２、１３１４、１３１６は、定常状態段階においてそれらが回転するのと反対の方向に回転することができる。例えば磁気源１３１２、１３１６が方向１５０６、１５０８にそれぞれ回転することで、上面１３４０内に渦電流を方向１５１０、１５１２にそれぞれ形成することができる。このような渦電流が金属酸化物をメニスカス１３２８に向けて推し進めるのを助けることで金属酸化物はロールオーバすることができる。磁気源１３１０、１３１２、１３１４、１３１６は同様に、鋳造作業の初期段階において、このような同一の方向に回転する場合もある。
【０１２１】
図１６は、本開示の特定の態様による熔融金属１３０４より上にある磁気源１３１６のクローズアップ立面図である。磁気源１３１６は、図６の流れインデューサ２４０と全く同一または類似のものであって良く、上記に記載したいずれの変形形態も含むことができる。磁気源１３１６は、方向１３３６に回転されることで方向１３２４に溶融金属１３０４の上面１３４０中に渦電流を誘発する。この渦電流が金属酸化物１３２６を溶融金属１３０４の中心に向かって誘導することによって、上面１３４０にある金属酸化物１３２６がメニスカス１３２８に到達しそれを超えて流れ落ちるのを阻止するのを助けることができる。
【０１２２】
図１７は、本開示の特定の態様による鋳造作業の初期段階における図１３の金型１３００の上面図である。金型１３００は、金型１３００の壁１３０２の内部に溶融金属１３０４を収容する。
【０１２３】
鋳造作業の初期段階において、磁気源１３１０、１３１２、１３１４、１３１６が方向１７０２、１７０４、１７０６、１７０８にそれぞれ回転することで、溶融金属１３０４中に方向１７１０、１７１２、１７１４及び１７１６にそれぞれ渦電流を誘発することができる。このような渦電流は、金属酸化物１３２６をメニスカス１３２８に向けて推し進め、ロールオーバを誘発することができる。
【０１２４】
図１８は、本開示の特定の態様による代替の金型１８００の上面図である。金型１８００は、複雑な形状の壁１８０２を含む。ディスペンサ１８０８によって溶融金属１８０４が金型１８８０内に投入される。１つまたは複数の磁気源１８０６がディスペンサ１８０８と壁１８０２の間に位置決めされて、所望のように溶融金属１８０４の上面に沿った金属酸化物の移動を制御する（例えばメニスカス１８１０を超えた金属酸化物のロールオーバを阻止する及び／または誘発するように）。
【０１２５】
複雑な形状の壁１８０２を備えたケースでは、複雑な形状の壁１８０２は、屈曲部１８１２（例えば内向きまたは外向きの屈曲部）を含む場合がある。各々の磁気源１８０６の軸が磁気源１８０６の中心と壁１８０２の間の最短ラインに概ね垂直である（例えば壁の最も近い部分と平行である）ように、磁気源１８０６は屈曲部１８１２の周りに位置決めされる。このような配置によって、磁気源１８０６が、壁に向かってまたは壁から離れるように誘導される渦電流を誘発することが可能になり得る。
【０１２６】
図１９は、本開示の特定の態様による溶融金属のメニスカス１９０６に隣接する磁気源１９１２の概略図である。磁気源１９１２は、金型１９００の壁１９０８の内部に配置することができる。金型１９００は、鋳造金属の最初に凝固する層を形成するのに使用されるグラファイトの帯１９１０を含むことができる。メニスカス１９０６は、溶融金属１９０４の上面１９０２が壁１９０８にぶつかる場所に隣接するように位置することができる。
【０１２７】
通常の条件下では（例えば磁気源１９１２をメニスカス１９０６に隣接して使用しない）、メニスカス１９０６は概ね平坦な湾曲部１９１８を有して良い。磁気源１９１２がメニスカス１９０６に隣接するケースでは、磁気源１９１２はメニスカス１９０６に高さの変化を誘発することができる。磁気源１９１２が方向１９１４に回転する際、メニスカス１９０６は上昇し湾曲部１９２０をたどることになり得る。磁気源１９１２が方向１９１４と反対方向に回転する場合、メニスカス１９０６は下げられて湾曲部１９１６をたどることになり得る。
【０１２８】
メニスカス１９０６が湾曲部１９２０まで上げられる際、メニスカス１９０６は、上面１９０２上に、金属酸化物のロールオーバに対する物理的なバリアを提供することができ、これは鋳造作業の定常状態段階において有利であり得る。メニスカス１９０６が湾曲部１９１６まで下げられる際、メニスカス１９０６は、上面１９０２上に、金属酸化物のロールオーバに対して縮小したバリアを提供することができ、これは鋳造作業の初期段階及び／または最終段階において有利であり得る。
【０１２９】
一部のケースでは、壁１９０８の内部の磁気源１９１２を、壁１９０８の中に既に存在する、及び／または壁を通って流れる水などの冷却剤（図示せず）を使用して冷却することができる。
【０１３０】
磁気源１９１２が方向１９１４と反対方向に回転するケースでは、溶融金属１９０４が固体／液体境界（図示せず）に近づく速度を調節することによって、結果として生じる鋳造金属の結晶粒子構造を変えることができる。
【０１３１】
図２０は、本開示の特定の態様による溶融金属２００４を運ぶためのトラフ２００２の上面図である。本明細書で使用される際、トラフ２００２とは一種の溶融金属の容器である。１つまたは複数の磁気源２００６が、溶融金属２００４の上面より上に位置決めされて、溶融金属２００４の上面に沿って金属酸化物２００８の移動を制御する。１つまたは複数の磁気源２００６が交番磁場を形成する際、それらは、その中心軸（例えば回転永久磁石磁気源のための回転軸）に垂直な方向に溶融金属２００４中に渦電流を誘発する。この渦電流は、例えば収集領域２０１０へのトラフ２００２の代替の経路を下降するように金属酸化物２００８の進路を変更することができる。
【０１３２】
収集領域２０１０内の金属酸化物２００８は、手を使ってまたは自動的に濾過することができる。一部のケースでは、収集領域２０１０は、トラフ２００２の主要な経路に再接続する場合もある。
【０１３３】
一部のケースでは、溶融金属２００４が脱ガス装置とフィルタの間を進む際、金属酸化物２００８の進路を変えるように磁気源２００６を位置決めすることもできる。金属酸化物２００８を除去するために収集領域２０１０に向けて進路変更することによって、金属酸化物２００８によるフィルタの早期の目詰まり及び／または閉塞が起こらずに、溶融金属２００４をフィルタによって処理することができる。
【０１３４】
図２１は、本開示の特定の態様による鋳造工程２１００を描くフローチャートである。鋳造工程２１００は、上記にさらに詳細に記載されるような初期段階２１０２、後に続く定常状態段階２１０４、後に続く最終段階２１０６を含むことができる。
【０１３５】
初期段階２１０２において、形成される鋳造金属の側面に向かって金属酸化物を誘導することが望ましい（例えば金属酸化物のロールオーバを促進する）。初期段階２１０２において、溶融金属の上面に隣接する１つまたは複数の磁気源が、ブロック２１０８において金属酸化物をメニスカスへと誘導することができる。所望であれば、初期段階２１０２においてメニスカスに隣接する１つまたは複数の磁気源が、ブロック２１１０においてメニスカスを下に下げることもできる。
【０１３６】
定常状態段階２１０４において、形成される鋳造金属の側面から離れるように金属酸化物を誘導し（例えば金属酸化物のロールオーバを阻止する）、最終段階２１０６まで溶融金属の表面に金属酸化物を収集することが望ましい。定常状態段階２１０４において、溶融金属の上面に隣接する１つまたは複数の磁気源は、ブロック２１１２においてメニスカスから離れるように金属酸化物を誘導することができる。所望であれば、定常状態段階２１０４において、メニスカスに隣接する１つまたは複数の磁気源がブロック２１１４においてメニスカスを上に上げることもできる。
【０１３７】
最終段階２１０６において、形成される鋳造金属の側面に向けて金属酸化物を誘導することが望ましい（例えば金属酸化物のロールオーバを促進する）。最終段階２１０６において、溶融金属の上面に隣接する１つまたは複数の磁気源は、ブロック２１１６において金属酸化物をメニスカスへと誘導することができる。所望であれば、最終段階２１０６において、メニスカスに隣接する１つまたは複数の磁気源がブロック２１１８においてメニスカスを下げることもできる。
【０１３８】
様々な例において、上記に開示されるブロック２１０８、２１１０、２１１２、２１１４、２１１６、２１１８のうちの１つまたは複数は、任意の組み合わせにおいてそのそれぞれの段階から省略される場合もある。
【０１３９】
本明細書に記載される実施形態及び例は、金属酸化物の移動を溶融金属の表面上でより適切に制御することを可能にする。
【０１４０】
熔融流れを誘発し金属酸化物を制御するために、様々な配向で使用される様々な流れインデューサが本明細書に記載されてきた。特定の流れインデューサ及び配向の例が本明細書に含まれる図面を参照して提示されているが、流れインデューサのいずれかの組み合わせと、流れインデューサの配置または配向のいずれかの組み合わせを併せて使用することで所望の結果（例えば混合作用、金属酸化物の制御またはそのいずれかの組み合わせ）を達成することができることを理解されたい。非制限的な１つの例として、図９のコーナー流れインデューサ９６０を、図２の流れインデューサ２４０と共に使用することで所望の熔融流れを生成することができる。
【０１４１】
本明細書に提供される開示は、溶融金属の非接触式の熔融流れ制御を可能にする。本明細書に記載される流れ制御は、より多くの望ましい結晶構造を有し、下流の圧延処理または他の処理のためにより望ましい特性を有するインゴットの鋳造を可能にする。
【０１４２】
例示される実施形態を含む実施形態の上述の記載は、単に例示及び説明の目的で提示されており、開示される正確な形態を網羅するまたは限定することは意図されていない。当業者にはその多くの修正、適用及び利用が明らかであろう。
【０１４３】
以下で使用される際、一連の実施例に対する言及は、そのような例の各々に対する参照として選言的に理解すべきである（例えば「実施例１〜４」は「実施例１、２、３または４」として理解すべきである）。
【０１４４】
実施例１は、溶融金属を受け入れるための金型と、溶融金属中に熔融流れを誘発するのに十分な変化する磁場を溶融金属の表面に近接して生成するために溶融金属の表面より上に位置決めされた少なくとも１つの非接触式の流れインデューサとを備える装置である。  
【０１４５】
実施例２は実施例１の装置であり、この場合少なくとも１つの非接触式の流れインデューサは、第２の非接触式の流れインデューサとは金型の中心線の反対側に、第２の非接触式の流れインデューサと平行に位置決めされた第１の非接触式の流れインデューサを含む。
【０１４６】
実施例３は実施例１または実施例２の装置であり、この場合少なくとも１つの非接触式の流れインデューサは、金型の角を通る熔融流れを誘発するために金型の角に近接して位置決めされる。
【０１４７】
実施例４は実施例３の装置であり、この場合少なくとも１つの非接触式の流れインデューサは、回転軸の周りを回転する回転プレート上に位置決めされた複数の永久磁石を含む。
【０１４８】
実施例５は実施例１〜４の装置であり、この場合少なくとも１つの非接触式の流れインデューサは、軸の周りを回転する少なくとも１つの永久磁石を備える。
【０１４９】
実施例６は実施例５の装置であり、この場合、軸は金型の中心線に対して平行に位置決めされる。
【０１５０】
実施例７は実施例５の装置であり、この場合、軸は金型の中心から伸びる半径に沿って位置決めされる。
【０１５１】
実施例８は、実施例１〜７の装置を利用する金属製品鋳造物である。
【０１５２】
実施例９は、溶融金属を金型キャビティに投入することと、溶融金属の上面に近接して変化する磁場を生成することと、変化する磁場を生成することによって溶融金属中に熔融流れを誘発することとを含む方法である。
【０１５３】
実施例１０は実施例９の方法であり、溶融流れを誘発することによって溶融金属中に感応した流れを誘発することをさらに含む。
【０１５４】
実施例１１は実施例１０の方法であり、この場合感応した流れを誘発することは、溶融金属を混合し転移金属領域の厚さをおおよそ３ミリメートル未満まで縮小するのに十分な感応した流れを誘発することを含む。
【０１５５】
実施例１２は実施例１０の方法であり、この場合感応した流れを誘発することは、溶融金属を混合し転移金属領域の厚さをおおよそ１ミリメートル未満まで縮小するのに十分な感応した流れを誘発することを含む。
【０１５６】
実施例１３は実施例９〜１２の方法であり、この場合溶融流れを誘発することは、金型キャビティの金型の中心線に向かう第１の熔融流れを誘発することと、第１の熔融流れと反対の方向に金型の中心線に向かう第２の熔融流れを誘発することとを含む。  
【０１５７】
実施例１４は実施例９〜１３の方法であり、この場合熔融流れを誘発することは、概ね円形の方向に熔融流れを誘発することを含む。
【０１５８】
実施例１５は実施例９〜１４の方法であり、この場合熔融流れを誘発することは、金型キャビティの角を通る熔融流れを誘発することを含む。
【０１５９】
実施例１６は、実施例９〜１５の方法を利用する金属製品鋳造物である。
【０１６０】
実施例１７は、溶融金属を受け入れるための金型と、溶融金属の表面のすぐ上に位置決めされた非接触式の流れインデューサと、溶融金属の表面の下に熔融流れを誘発するのに十分な変化する磁場を生成するために非接触式の流れインデューサの中に含まれる磁気源とを備えるシステムである。
【０１６１】
実施例１８は実施例１７のシステムであり、この場合磁気源は、毎分おおよそ１０回転から毎分おおよそ５００回転の間の速度で回転軸の周りを回転する少なくとも１つの永久磁石を含む。
【０１６２】
実施例１９は実施例１７または実施例１８のシステムであり、この場合非接触式の流れインデューサは、金型の壁に平行な方向に熔融流れを誘発するように配向される。
【０１６３】
実施例２０は実施例１７〜１９のシステムであり、この場合非接触式の流れインデューサは、金型の中心から伸びる半径に垂直な方向に熔融流れを誘発するように配向される。
【０１６４】
実施例２１は、溶融金属を受け入れるための金型と、溶融金属の表面にある金属酸化物の移動を誘導するのに十分な交番磁場を溶融金属の表面に近接して誘発するために、金型より上に位置決めされる少なくとも１つの磁気源とを備える装置である。
【０１６５】
実施例２２は実施例２１の装置であり、この場合少なくとも１つの磁気源は、軸の周りを回転する少なくとも１つの永久磁石を備える。
【０１６６】
実施例２３は実施例２２の装置であり、この場合少なくとも１つの磁気源は、ハルバッハ配列で配置された複数の永久磁石を備える。
【０１６７】
実施例２４は実施例２２または２３の装置であり、この場合少なくとも１つの磁気源は、少なくとも１つの永久磁石を取り囲む放射熱反射器と、伝導熱抑制材とをさらに備える。
【０１６８】
実施例２５は実施例２１〜２４の装置であり、少なくとも１つの磁気源と溶融金属の表面の間の距離を調節するために少なくとも１つの磁気源に結合された高さ調節機構をさらに備える。
【０１６９】
実施例２６は実施例２１〜２５の装置であり、金属酸化物のロールオーバを阻止するのに十分な１つまたは複数の追加の渦電流を溶融金属の表面に生成するのに十分な１つまたは複数の追加の交番磁場を生成するために、１つまたは複数の追加の磁気源をさらに備える。
【０１７０】
実施例２７は溶融金属を容器に投入することと、溶融金属の上面に近接して交番磁場を生成することと、交番磁場を生成することによって溶融金属の上面にある金属酸化物を誘導することとを含む方法である。
【０１７１】
実施例２８は実施例２７の方法であり、この場合交番磁場を生成することは、１つまたは複数の永久磁石を特定の軸の周りで回転させることを含む。
【０１７２】
実施例２９は実施例２７または実施例２８の方法であり、この場合、溶融金属を容器に投入することは、金型を充填することを含んでおり、金属酸化物を誘導することは、金型の中心に向かって移動するように金属酸化物を誘導することによって金属酸化物のロールオーバを阻止することを含む。
【０１７３】
実施例３０は実施例２９の方法であり、この場合金型を充填することは、少なくとも１つの初期段階と定常段階とを有し、ロールオーバを阻止することは定常状態段階において行われ、金属酸化物を誘導することはさらに、初期段階において金型の縁部に向かって移動するように金属酸化物を誘導することによって金属酸化物のロールオーバを促進することを含む。
【０１７４】
実施例３１は実施例２７〜３０の方法であり、溶融金属の上面のメニスカスに近接して第２の交番磁場を生成することと、第２の交番磁場の生成に基づいてメニスカスの高さを調節することをさらに含む。
【０１７５】
実施例３２は実施例３１の方法であり、この場合溶融金属を容器に投入することは、金型を充填することを含んでおり、金型を充填することは、少なくとも１つの初期段階と定常状態段階とを有し、メニスカスの高さを調節することは、定常状態段階においてメニスカスの高さを上げることを含む。
【０１７６】
実施例３３は実施例３２の方法であり、この場合メニスカスの高さを調節することはさらに、初期段階においてメニスカスの高さを下げることを含む。
【０１７７】
実施例３４は実施例２７〜３３の方法であり、溶融金属の上面の垂直移動に応じて交番磁場の高さを調節することをさらに含む。
【０１７８】
実施例３５は、上面に沿って金属酸化物の移動を制御するのに適した交番磁場を生成するために溶融金属の上面に隣接して位置決め可能な非接触式の磁気源と、交番磁場を制御するために非接触式の磁気源に結合された制御装置とを備えるシステムである。
【０１７９】
実施例３６は実施例３５のシステムであり、この場合非接触式の磁気源は、１つまたは複数の軸の周りに回転可能に設置された１つまたは複数の永久磁石を備え、制御装置は、１つまたは複数の軸の周りの１つまたは複数の永久磁石の回転を制御するように作動可能である。
【０１８０】
実施例３７は実施例３５または３６のシステムであり、この場合非接触式の磁気源は、メニスカスを変形させるために上面のメニスカスに隣接して位置決め可能である。
【０１８１】
実施例３８は実施例３５または３６のシステムであり、この場合非接触式の磁気源は、溶融金属の上面より上に、かつ金型の壁と溶融金属ディスペンサの間に位置決め可能である。
【０１８２】
実施例３９は実施例３８のシステムであり、この場合非接触式の磁気源は、溶融金属の上面から所望の距離のところに非接触式の磁気源を選択式に離間させるように高さ調節が可能である。
【０１８３】
実施例４０は実施例３８または実施例３９のシステムであり、この場合交番磁場が、金型の壁に対して垂直の方向に上面に沿って金属酸化物の移動を制御するように配向される。
【０１８４】
実施例４１は、１６以下のデンドライトアームスペーシングの最大標準偏差を有する結晶構造を有し、溶融金属を金型キャビティに投入し、溶融金属の上面に近接して変化する磁場を生成することによって溶融金属中に熔融流れを誘発することによって得られるアルミニウム製品である。
【０１８５】
実施例４２は実施例４１のアルミニウム製品であり、この場合デンドライトアームスペーシングの最大標準偏差は１０以下である。
【０１８６】
実施例４３は実施例４１のアルミニウム製品であり、この場合デンドライトアームスペーシングの最大標準偏差は７．５以下である。
【０１８７】
実施例４４は実施例４１〜４３のアルミニウム製品であり、この場合平均デンドライトアームスペーシングは５０μｍ以下である。
【０１８８】
実施例４５は実施例４１〜４３のアルミニウム製品であり、この場合平均デンドライトアームスペーシングは３０μｍ以下である。
【０１８９】
実施例４６は実施例４１〜４５のアルミニウム製品であり、この場合溶融金属中に熔融流れを誘発することは、溶融金属中に感応した流れを誘発することをさらに含む。
【０１９０】
実施例４７は、２００以下の結晶粒子サイズの最大標準偏差を有する結晶構造を有し、溶融金属を金型キャビティに投入し、溶融金属の上面に近接して変化する磁場を生成することによって溶融金属中に熔融流れを誘発することによって得られるアルミニウム製品である。
【０１９１】
実施例４８は実施例４７のアルミニウム製品であり、この場合結晶粒子サイズの最大標準偏差は、８０以下である。
【０１９２】
実施例４９は実施例４７のアルミニウム製品であり、この場合結晶粒子サイズの最大標準偏差は４５以下である。
【０１９３】
実施例５０は実施例４７〜４９のアルミニウム製品であり、この場合平均結晶粒子サイズは７００μｍ以下である。
【０１９４】
実施例５１は実施例４７〜４９のアルミニウム製品であり、この場合平均結晶粒子サイズは４００μｍ以下である。
【０１９５】
実施例５２は実施例４７〜５１のアルミニウム製品であり、この場合溶融金属中に熔融流れを誘発することは、溶融金属中に感応した流れを誘発することをさらに含む。
【０１９６】
実施例５３は実施例４７〜５２のアルミニウム製品であり、この場合デンドライトアームスペーシングの最大標準偏差は１０以下である。
【０１９７】
実施例５４は実施例４７〜５２のアルミニウム製品であり、この場合デンドライトアームスペーシングの最大標準偏差は７．５以下である。
【０１９８】
実施例５５は実施例４７〜５２のアルミニウム製品であり、この場合平均デンドライトアームスペーシングは５０μｍ以下である。
【０１９９】
実施例５６は実施例４７〜５２のアルミニウム製品であり、この場合平均デンドライトアームスペーシングは３０μｍ以下である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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