JP2004122224A - Method and unit for controlling pouring of molten metal for molten metal pouring facility - Google Patents

Method and unit for controlling pouring of molten metal for molten metal pouring facility Download PDF

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JP2004122224A JP2002293986A JP2002293986A JP2004122224A JP 2004122224 A JP2004122224 A JP 2004122224A JP 2002293986 A JP2002293986 A JP 2002293986A JP 2002293986 A JP2002293986 A JP 2002293986A JP 2004122224 A JP2004122224 A JP 2004122224A
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method and a unit for easily and accurately controlling pouring quantity of molten metal from a molten metal pouring furnace into a ladle for a molten metal pouring facility. <P>SOLUTION: The molten metal pouring facility is composed of the molten metal pouring furnace 10 having a pouring hole 11 and storing the molten metal, an opening/closing member 14 for opening/closing the pouring hole and the ladle 17 for pouring the molten metal from the furnace into a mold 19. The control unit for controlling the pouring quantity, is composed of detecting means 36, 38 for detecting the increased quantity of the molten metal at each unit time in the ladle, a memory 40 for storing delay time of the opening/closing member and motive pressure acted on the ladle due to the poured molten metal, a calculating means 42 for calculating a preset quantity based on signals from the detecting means and the memory, and output parts 44, 46 for outputting the signal for driving the opening/closing member based on the signal from the calculating means and the set-load of the ladle input from an inputting means 48. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は注湯設備の注湯制御方法及び装置、詳しくは注湯炉から取鍋に注湯される溶湯量を制御する方法及び装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
注湯装置は所定量の溶湯を鋳型に供給(注湯)する装置であり、溶湯を貯えた注湯炉(溶解炉)と、注湯炉から所定量の溶湯を注湯される取鍋等を含む。取鍋内の所定量の溶湯が鋳型に注湯される。
【0003】
注湯炉内の溶湯を所定量づつ取鍋に注湯する必要がある。取鍋即ち鋳型への注湯量が多すぎると溶湯が無駄になり、反対に少なすぎると鋳物の一部に欠けや巣が生ずる。そのために、注湯炉の傾動させて外周縁の注油口から注湯したり、注湯炉の深さ方向に移動可能な弁部材で底部の注湯孔を開放し溶湯を落下させる。前者では傾動角度、注湯口の形状が、後者では弁部材の開放時間、注湯口の形状が注湯量を決める。
【0004】
何れのタイプでも、注湯炉から取鍋への注湯量を制御する上で困難な問題がある。注湯炉の復動又は弁部材の閉鎖は瞬時には完了せず一定時間が必要であり、復動中又は閉鎖中も溶湯が流出する。従って、取鍋に所定量の注湯が注湯された時点で注湯炉の復動又は弁部材を閉鎖を開始すると、取鍋に注湯される注湯量は所定量よりも多くなる。これを考慮して、一般的に、注湯炉の復動又は閉鎖部材の閉鎖中に流出する溶湯量(プリセット量)を見込んで、取鍋内の溶湯が所定量に達する少し前の時点で注湯炉の復動又は開閉部材の閉鎖を閉鎖を開始している。
【0005】
例えば、図7に示す従来の定量出湯制御方法(特許文献1参照)では、傾動装置75により傾動される溶解炉(注湯炉に相当)70から溶湯を受入容器(取鍋に相当)71に注油する。ここで、溶解炉70の出湯目標重量から受入容器71に受け入れた溶湯の重量を引いた値が、溶解炉71の復動中に流出する予定重量と等しくなったとき、溶解炉71の復動を開始している。
【0006】
そして、復動中流出予定重量Mnとして、過去のデータから得られた復動中流出実重量Mに対し、現出湯速度Vnと過去のデータから得られた出湯速度Vとの差に係数αを乗じて補正を加えた値を用いている。これを数式で示せば、 Mn=M+α×(Vn−V) となる。
【0007】
【特許文献1】
特開平1−254374号
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
上記復動中流出実重量Mnは必ずしも正確とは言えない。この定量出湯制御方法は、出湯口の直径の変化や溶解炉70内の溶湯量の変化により溶湯の出湯速度が変化することを考慮して、復動中流出実重量Mに、現出湯速度Vnと過去のデータから得られた出湯速度Vとの差を加算している。しかし、溶湯の現出湯速度Vn及び出湯速度Vの計測方法が具体的に開示されていない。傾動された溶解炉70から流出する溶湯の出湯速度を正確に計測するのは容易ではない。
【0009】
また、復動中流出実重量Mに特別の考慮が払われていない。復動中流出実重量Mは受入容器71の重量をセンサ72で計測して求めている。しかし、受入容器71に注湯された溶湯の重量の他に、溶解炉70から落下する溶湯の運動エネルギ(動圧力)が計測に影響し、これにより復動中流出実重量Mが変化する。しかも動圧力は溶解炉70内の溶湯量により変化する。
【0010】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、注湯炉から取鍋への溶湯の注湯量を簡単かつ正確に制御できる制御方法及び制御装置を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本願の発明者は、注湯炉から取鍋への溶湯の注湯量をより簡単に計算するやり方、及び計算値を動圧力等で補正することを思い付いて、本発明を完成した。
【0012】
本願の第1発明による制御方法は、注湯口を持ち溶湯を貯えた注湯炉と、注湯口を開閉する開閉部材と、注湯炉から注湯された溶湯を鋳型に注湯する取鍋と、から成る注湯設備において、注湯炉から取鍋への注湯量を制御する制御方法であって、取鍋内の溶湯の単位時間毎の増加量を検出する検出工程と;検出工程で検出される単位時間毎の増加量とメモリに格納された開閉部材の作動遅れ時間とから作動遅れ時間内に前記取鍋に注湯されるオーバ量に相当するプリセット量を求める算出工程と;取鍋内の溶湯の実際の計量値が取鍋の設定荷重からプリセット量を減じた計算値になったとき開閉部材の閉じ信号を出す出力工程と;から成ることを特徴とする。
【0013】
この制御方法において、検出工程で検出した単位時間毎の増加量に基づく計算重量と、算出工程でメモリに格納された作動遅れ時間とからプリセット量を算出する。そして、取鍋の設定重量からプリセット量を減じた計算値が、計量値に対して所定の関係になったとき、出力工程で開閉部材を閉じる。
【0014】
請求項2の制御方法は、請求項1において、検出工程は、取鍋内の溶湯量が所定範囲にあるとき、単位時間毎の増加量を検出する。請求項3の制御方法は、請求項1において、出力工程は、計算値を注湯される溶湯が取鍋に及ぼす動圧力で補正する。
【0015】
第2発明による制御装置は、注湯口を持ち溶湯を貯えた注湯炉と、注湯口を開閉する開閉部材と、注湯炉から注湯された溶湯を鋳型に注湯する取鍋と、から成る注湯設備において、注湯炉から取鍋への注湯量を制御する制御装置であって、取鍋鍋内の単位時間毎の溶湯の増加量を検出する検出手段と;開閉部材の作動遅れ時間が格納されたメモリと;検出手段及びメモリからの信号に基づき、作動遅れ時間内に取鍋に注湯されるオーバ量に相当するプリセット量を算出する算出手段と;取鍋内の溶湯の実際の計量値が、入力手段から入力される取鍋の設定荷重からプリセット量を減じた計算値に等しくなったとき、開閉部材の閉じ信号を出す出力部と;を含むことを特徴とする。
【0016】
この制御装置において、検出手段が検出した単位時間毎の増加量とメモリに格納された作動遅れ時間とから算出手段がプリセット量を算出する。そして、取鍋の設定重量からプリセット量を減じた計算値が計量値に対して所定の関係になったとき、出力部が開閉部材を閉じる。
【0017】
請求項5の制御装置は、請求項4において、開閉部材は、注湯炉内で上下方向に移動し注湯炉の底部の注湯口を開閉する。請求項6の制御装置は、請求項4において、検出手段は、取鍋内の溶湯量が所定範囲にあるかどうかを検出する第1検出部と、所定範囲にあるとき単位時間毎の増加量を検出する第2検出部とを含む。請求項8の制御装置は、請求項4において、メモリはさらに、注湯される溶湯により取鍋に作用する動圧力が格納されている。
【0018】
【発明の実施の形態】
<制御方法>
▲1▼注湯炉、開閉部材、取鍋
注湯炉には溶湯を取鍋に注湯する際傾動する傾動式のものもあるが、本発明では非傾動式で溶湯の注湯時開閉部材を開閉するタイプのものが望ましい。傾動式では単位時間毎の溶湯の注湯量を計測が困難だからである。
【0019】
開閉部材は注湯炉内に上下方向に移動可能に配置され、底部又は側部にあけた注湯口を開閉し、所定の開閉機構により駆動される。取鍋は注湯炉の近傍に配置され、注湯された溶湯を傾動等により鋳型に注湯する。
▲2▼検出工程
取鍋内の溶湯量はロードセル等の重量計測部材により計測される。計測される計測値は取鍋内の溶湯の重量の他、次述する動圧力も含む、みかけの重量である。
【0020】
取鍋内の溶湯の単位時間毎の増加量は、閉じ指令が出てから開閉部材が注湯口を閉じるまでの時間(以下、「作動遅れ時間」と呼ぶ)内に取鍋に注湯されるオーバ量を求めるために検出する。このオーバ量をプリセット量としてメモリに格納しておき、取鍋内の溶湯量(計量値)が設定荷重からプリセット量を減じた量(計算値)になった時点で、ストッパの閉じ指令を出す。すると、取鍋内に設定荷重の溶湯が注湯されることになる。
【0021】
単位時間毎の増加量は、例えば取鍋内の溶湯量をロードセルにより所定時間毎に計量しても良い。但し、溶湯量が所定範囲にあるとき計量すれば簡便な方法で単位時間毎の増加量を求めることができる(後述する)。
▲3▼算出工程
算出工程は、検出工程で検出される単位時間毎の増加量とメモリに格納された開閉部材の作動遅れ時間とを乗じてプリセット量を算出する。尚、注湯される溶湯により取鍋に作用する運動エネルギ(以下、「動圧力」と呼ぶ)をメモリに格納しておくこともできる。
▲4▼出力工程
出力工程は、取鍋内の溶湯の計量値が取鍋の設定荷重からプリセット量を減じた計算値になったとき、開閉部材の閉じ信号を出す。即ち、作動遅れ時間を重量に換算した重量データであるプリセット量で設定荷重を補正している。さらに、設定荷重からプリセット量を減じた計算値を上記動圧力で補正することもできる。
<制御装置>
▲1▼検出手段
検出手段は、取鍋内の溶湯量が所定範囲にあるかどうかを検出する第1検出部と、所定範囲にあるとき単位時間毎の増加量を検出する第2検出部とを含むことができる。尚、単位時間毎の増加量は、取鍋内の溶湯量が所定範囲(例えば取鍋の設定重量の2割から8割に溶湯が注湯された状態)間に所定の短時間毎にスキャン信号を発し、2割から8割の間の増加量をスキャン回数で除することに簡単に求まる。2割以下で測定すると、落下する溶湯が取鍋に衝突する際の衝撃でロードセル等の重量計測部材による溶湯の重量の計測が不正確になる。
【0022】
一方、作動遅れ時間に依存するプリセット量は設定荷重の2割程度であるので、8割以上で測定すると、計測される荷重が設定荷重からプリセット量を減じた値を超えた後も計量を続けることになり、意味がない。
▲2▼メモリ
メモリは作動遅れ時間及び動圧力等を格納している。開閉部材に作用する浮力の大きさは注湯炉内の溶湯量に依存して変化する。よって、溶湯量に応じた作動遅れ時間を格納することによりプリセット量をより正確に制御できる。但し、溶湯量の変動による浮力の変動はそれ程大きくないので、溶湯量の多少に拘わらず一定長さの作動時間の遅れを使用することもできる。
【0023】
動圧力の大きさは注湯炉内の溶湯量に依存して変化するので、溶湯量の多少に応じて動圧力を求めてメモリに格納しておく。そして、その時点での溶湯量に応じた値を使用する。この場合、注湯炉から取鍋への毎回の注湯時における動圧力を求めても良いし、複数回の注湯毎に動圧力を求め、その複数回は同じ動圧力を使用しても良い。更に、溶湯の落差量をメモリに格納することができる。ここで「落差量」とは、ストッパが閉鎖した時点で注湯炉の注湯口と取鍋との間にある即ち落下中の溶湯量のことである。
▲3▼算出手段、出力部
算出手段は設定荷重からプリセット量を減じた計算値を動圧力で補正する際、プラス補正する。ロードセル等による計測値は取鍋内の実際の溶湯量と動圧力との合計だからである。動圧力で補正した計算値に基づき出力部で指令すれば、開閉部材の閉鎖時期がより正確になる。
【0024】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面を基にして説明する。
(構成)
図1に示すように、注湯装置は注湯炉(ストッパレードル)10と、開閉機構13と、取鍋(ポワリングレードル)17と、昇降機構22及び傾動機構26等から成る。このうち注湯炉10はその内部に数トンの溶湯を貯えることができ、底部には注湯口11があけられている。開閉機構13は注湯口11を開閉するストッパ14と、このストッパ14を駆動するストッパシリンダ15とを含む。開閉機構13は後述するPLC(プログラマブル・ロジック・コントローラ)35により制御、駆動される。
【0025】
取鍋17は注湯炉10の注湯口11の下方に配置され、約100kgの溶湯を貯えることができる。取鍋17の側方かつ下方に鋳型19が配置されている。昇降機構21はL字形部材22と、リフトシリンダ24とを含む。L字形部材22の水平部23aの先端が取鍋17に結合され、垂直部23bの上端が垂直方向に配置されたリフトシリンダ24に結合されている。よって、リフトシリンダ24の伸縮によりL字形部材22を介して取鍋17が昇降される。
【0026】
傾動機構26は三又部材27と傾動シリンダ29とを含む。三又部材27は長い部分28a、中間長さ部分28b及び短い部分28cの各一端が一点でヒンジ結合されており、互いの成す角度が可変である。長い部分28aの他端は取鍋17の下端に、中間長さ部分28bの他端は垂直部23bに結合された傾動シリンダ29に、短い部分28cの他端はL字形部材22の角部にそれぞれヒンジ結合されている。よって、傾動シリンダ29の伸縮により三又部材27を介して取鍋17が傾動される。
【0027】
リフトシリンダ24の上端に結合された押圧部材31が、固定部材33に取り付けられたロードセル32を押圧しており、取鍋17内の溶湯の重量がL字形部材22を介してロードセル32により計測される。ロードセル32の出力はPLC35のサンプリング範囲検出部32に入力される。
【0028】
図3にPLC35を示す。PLC35はサンプリング範囲検出部(第1検出部)36と、単位時間毎の増加量算出部(第2検出部)38と、メモリ40と、プリセット量算出部42と、メインシーケンス(CPU)44と、出力部46とを含む。このうちサンプリング範囲検出部36は、取鍋17への注湯により漸増しロードセル32で計測される重量(みかけの重量)が20から40kgの範囲にあるかどうかを検出する。単位時間毎の増加量検出部38は、取鍋17内の溶湯の単位時間毎(例えば0.02秒)の増加量を算出する。この増加量は具体的には、溶湯の増加分20kg(40kg−20kg)を、溶湯量が20kgから40kgまで増加する間における0.02秒間隔のスキャン回数で除することにより求める。サンプリング範囲検出部36と単位時間毎の増加量算出部38とで検出手段が構成される。
【0029】
メモリ40は、出力部46からストッパシリンダ15に閉じ信号を与えた後実際にストッパ14が注湯口11を閉じるまでの時間(作動遅れ時間)と、注湯炉10内の溶湯が落下する際に取鍋17に加わる運動エネルギ(動圧力)とが格納されている。これらは何れも実験を通して求めたものである。
【0030】
ストッパ14に作用する浮力の大きさは注湯炉10内の溶湯量が減少するにつれて変化する。また、注湯炉10内の溶湯が一定限度(例えば数百kg)以下になり、溶湯が供給されると浮力の大きさは急変する。その結果、厳密に言えば、閉じ指令からストッパ14が注湯口11を閉じるまでの時間が変わり、溶湯の流出量が変化する。但し、本実施例では注湯炉10内の溶湯等が最少で、ストッパ14に作用する浮力が最少の状態で実験により測定した作動遅れ時間(例えば、0.46秒)を、注湯炉10内の溶湯の多少に関係なく使用している。
【0031】
また、取鍋17に作用する動圧力の大きさは注湯炉10内の溶湯量により変動する。図4(a)は、注湯炉10内の溶湯量が最も少ない場合(数百kg)及び最も多い場合(数トン)における、実際の重量及びみかけの重量と注湯開始後の経過時間との関係を示す。
【0032】
溶湯量が最少の場合、注湯口11から取鍋17への流出量が少なく(図4(b)の屈曲線k参照)、ストッパ14の開放時間が長く(図4(c)の屈曲線m参照 、取鍋17が充填されるまでに時間がかかる。そのため、実際の重量を示す直線x及びみかけの重量を示す直線Xの傾きは緩やかである。また、溶湯の運動エネルギが小さく動圧力による影響が殆んどないため、直線xとXとがほぼ重なっている。直線X上において、取鍋17内の溶湯が20kgから40kgまで増加するのに要した時間がCで表され、増加重量20kgを時間Cで除することにより単位時間毎の増加量が求まる。
【0033】
作動遅れ時間Eは、実験から求めたものである。作動遅れ時間Eに溶湯量が20から40kg間の単位時間毎の溶湯の増加量を乗じるとプリセット量Aが求まる。これにより作動遅れ時間を重量データに変換している。みかけの重量と実際の重量とがほぼ一致しているので、単位時間毎の増加量から計算上求まる取鍋17の充填時間(時刻)よりも作動遅れ時間E分だけ早く出力部46が開閉機構13に閉じ指令を出すことにより、作動遅れ時間E内にプリセット量Aが取鍋17に注湯され、取鍋17が丁度充填される。
【0034】
一方、図4(a)において直線y及びYは溶湯量が最多の場合の実際の重量及びみかけの重量を表す。溶湯の注湯口11からの流出量が多く(図4(b)の屈曲線l参照)、ストッパ14の開放時間が短く(図4(c)の屈曲線n参照)、取鍋17が短時間で溶湯により充填されるので、直線y及びYの傾きは直線x及びXよりも急である。また、溶湯の運動エネルギが大きく動圧力Fによる影響を考慮してみかけの重量を示す直線Yは実際の重量を示す直線yよりも大きい。
【0035】
直線Y上でDは取鍋17内の溶湯量が20kgから40kgまで増加するのに要した時間を示し、上記時間Cよりも短い。増加重量20kgを時間Dで除することにより単位時間毎の増加量が求まる。ここでは、作動遅れ時間Eは上記溶湯量が最少の場合の作動遅れ時間Eと等しく選定している。直線Y上において、作動遅れ時間Eに溶湯量が20から40kgの間の単位時間毎の増加量を乗ずることによりプリセット量Bが求まり、上記プリセット量Aよりも多い。
【0036】
ところで、作動遅れ時間Eを直線yとの関係で見ると、作動遅れ時間Eの経過時には実際は取鍋17は溶湯が完全に充填されておらず、誤差Gが生じている(不足している)。但し、この誤差Gは実験により求めることができる。取鍋17内の溶湯量が20から40kgの範囲にある場合の溶湯の前記単位時間(0.02秒)毎の増加量から求めた重量(計算値)と、取鍋17内の溶湯の実際重量(計量値)との間の誤差を実測したところ、両者間には一定の相関関係があることが判った。
【0037】
図5に示すように、単位時間毎の増加量が3から5kgの範囲にあれば、誤差は目標値である−1kgから+1kgの範囲に納まるので、補正は不要である(ロードセルの精度が約±1kgである)。一方、増加量が5kg以上になると誤差は−1kg以下になる。最大流出量等を変化指数として両者の関係を曲線で近似し、プリセット量Bに加減算することにより動圧力Fによる誤差Gを補正すれば良い。その際、増加量が3kgのときの誤差が+1kgになるようにしておけば、誤差による補正はマイナス補正なので、補正不要の範囲が広がる。
【0038】
尚、注湯炉10に貯えた数トンの溶湯は、毎回の注湯により約100kgづつ取鍋17に流出するので、注湯炉10内の溶湯が数百kgになるまで、注湯が数十回繰り返される。そして、毎回の注湯の終了時点で、動圧力の大きさは異なる。
ここで、動圧力による誤差は、上記近似式を利用して毎回の単位時間毎の増加量から求まる。尚、計算が困難なときは、各時点における溶湯量に対応して作成した数十本の直線y及びYを利用しても良い。このように、注湯炉10内の溶湯量が最少の場合を基準に、その他の場合を計算している。
【0039】
図3に戻って作動遅れ時間E、動圧力F等はキーボード等の入力部48からメモリ40に入力される。また、入力部48からメインシーケンス44に設定荷重(例えば100kg)が入力される。プリセット量算出部42は単位時間毎の増加量に作動遅れ時間を乗じて溶湯のオーバ量即ちプリセット量を決定し、更に動圧力による変化指数により加減する。メインシーケンス44は入力部48からの設定荷重から、プリセット量算出部42からのプリセット量を減じ、サンプリング範囲検出部36から入力される計測値と比較し、両者が等しくなったとき出力部46に信号を出力する。出力部46が開閉機構13の作動を制御する。メインシーケンス44と出力部46とで出力手段が構成される。
(作用)
図1(a)に示すように、注湯炉10内に数トンの溶湯が充填された状態で図6に示したサイクルをスタートする。スタート時、ストッパシリンダ15が伸びストッパ14が下降して注湯口11を閉じている。リフトシリンダ24が縮み傾動シリンダ29が伸び、取鍋17は上昇位置で非傾動状態にある。メモリ40には溶湯量が最少時のオーバ量・時間や変動要因(動圧力等)による変化量が格納されている。
【0040】
プリセット算出部38はメモリからオーバ量・時間及び変動要因による変化量を読み出す(S1)。次に、メインシーケンス44が計量開始信号の有無を判断し(S2)、計量開始信号があるときは出力部46からの信号によりストッパシリンダ15が縮みストッパ14が上昇する。すると、図1(b)に示すように注湯口11が開放され(S3)、注湯炉10内の溶湯が取鍋17に流出(落下)する。
【0041】
取鍋17内の溶湯量は昇降機構22及び傾動機構26を介してロードセル32により計測される。サンプリング範囲検出部36が計量値が20kgを超えたかどうかを検出し(S4)、超えた時点から40kgに達するまでのスキャン回数を単位時間毎の増加算出部38でカウントする(S5)。
【0042】
計量値が40kgを超えたかどうかをサンプリング範囲検出部36が判断し(S6)、超えた直後に増加算出部38が1スキャン分の溶湯の増加量を算出し、以後この増加量を用いて計算する(S7)。プリセット量検出部42がメモリ40からの作動遅れ時間と増加算出部38からの単位時間毎の増加量とを乗じてプリセット量A,Bを求める(S8)。メモリ40からの変動要因(動圧力等)による変化量を算出し(S9)、メインシーケンス部44で設定荷重からプリセット量Bを引いて一定の計算値Pを求める(S10)。
【0043】
計算値Pがロードセル32により計測され、漸増する計量値よりも小さいかどうかをメインシーケンス42が判断し(S11)、小さいとき出力部46がストッパシリンダ15を伸ばし、ストッパ14が下降して注湯口11を閉じる(S12)。ストッパ14が抽出口11を閉じるのと同じタイミングでリフトシリンダ24が伸び、L字形部材22を介して取鍋17が下方に移動して鋳型19に接近する。傾動シリンダ29が縮み、三又部材27を介して取鍋17が傾動し溶湯を鋳型19に注湯する。
【0044】
取鍋17内の全ての溶湯が鋳型19に注湯された後、各シリンダ及び各部材が上述したのとは逆方向に作動し、一サイクルが完了する。これ以後、注湯炉10から取鍋17への毎回の注湯時にこのサイクルを繰り返す。
(効果)
以上詳述した実施例によれば、以下の効果が得られる。
▲1▼制御方法及び制御装置により注湯炉10から取鍋17への注湯量を簡単に求めることができる。従来例のように注湯炉から取鍋への注湯速度を求めるのではなく、取鍋17内の単位時間毎の注湯量の増加量を検出したからである。しかも、単位時間毎の増加量を検出する際、増加量を直接求めるのではなく、取鍋17内の注湯量が20から40kgにあるときのスキャン回数をカウントし、増加した20kgをカウントするで除して求めている。よって、計算が簡単になる。
【0045】
また、注湯炉10内の溶湯量の差が浮力に与える影響が小さいことを考慮して、作動遅れ時間Eを一定に設定しているので、溶湯量が最少の時以外の曲線y及びY等を簡単に求めることができる。
▲2▼注湯炉10から取鍋17への注湯量を正確に求めることができる。計算値Pを算出する際、溶湯が落下することによる動圧力を考慮しているからである。実験を通して注湯炉10内の溶湯量毎に求めた動圧力により、ロードセル32による計測値をプラス補正しているので、取鍋17内の溶湯量が正確に算出できる。
▲3▼注湯炉10から取鍋17への注湯量をリアルタイムで制御できる。図6において、S4からS8で求めたプリセット量とS9でメモリ40から呼び出した動圧力とからS10で一定の計算値Pが求まる。この時点では取鍋17への注湯の最中である。
【0046】
そして、計算値Pが注湯により漸増する計量値よりも小さくなったとき、換言すれば計量値が計算値よりも大きくなったとき、ストッパ14の閉じ信号を出す。このように、取鍋17内の溶湯量を随時計測し、計算値に対して所定の関係になった時点で閉じ指令を出し、取鍋17を溶湯で丁度充填することができる。
▲4▼一サイクルに要する時間が短くできる。本実施例のプリセット量は、前記従来例のプリセット量よりも少ないので、ストッパ14の作動遅れ時間を受入容器70の復動時間よりも短くできる。また、ストッパ14が注湯口11を閉じるのと同じタイミングで取鍋17を鋳型19に向かって移動及び傾動させている。その結果、毎回のサイクルを短時間で完了することができる。短いサイクル時間は溶湯の温度の低下を防止する上でも望ましい。
▲5▼ストッパ14や注湯口11に付着する不純物(ノロ)による溶湯の流出量の変動を抑制できる。ストッパ14等に不純物が付着すると、閉鎖時のストッパ14の上下方向位置が変わり、これにより流出速度が変化する。しかも、一般に不純物の付着と溶湯量の多少との間には密接な関係はなく、不純物の付着時期を予測することは困難である。
【0047】
但し、本発明では従来例のように溶湯の流出速度を計測するのではなく、取鍋17内の単位時間毎の溶湯の増加量を計測している。よって、不純物が付着した場合はより少ない増加量が計測され、それに基づいてプリセット量が算出されるので、不純物の付着により影響されない。
【0048】
【発明の効果】
以上述べてきたように、第1発明の制御方法によれば、検出工程で溶湯の単位時間毎の増加量に基づき流出量を計算しているので、流出速度を計算する場合に比べて、注湯量の制御が簡単である。また、算出工程が計算値を実験で求めた作動遅れ時間を重量データに換算したプリセット量で補正しているので、注湯量の制御が正確である。
【0049】
請求項2によれば、計算値を正確に求めることができる。請求項3によれば、注湯量の制御がより正確になる。
【0050】
また、第2発明の制御装置によれば、検出手段が溶湯の単位時間毎の増加量に基づき流出量を計算しているので、流出速度を計算する場合に比べて、注湯量の制御が簡単である。また、算出手段が計算値を実験で求めた作動遅れ時間を重量データに換算したプリセット量で補正しているので、注湯量の制御が正確である。
【0051】
請求項5によれば、注湯炉から取鍋への溶湯の流出量の計測が容易になる。
【0052】
請求項6によれば、溶湯の単位時間毎の増加量の算出が容易になる。請求項7によれば、溶湯の増加量の算出がより正確になる。請求項8によれば、注湯炉内の溶湯量が多い場合も少ない場合も動圧力の計算値の算出が正確にある。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は本発明による注湯設備の制御装置の要部を示すスタート状態を示す説明図、(b)は同じく取鍋17への注湯状態を示す説明図である。
【図2】(a)は上記制御装置の取鍋17への注湯完了状態を示す説明図、(b)は同じく鋳型19への注湯状態を示す説明図である。
【図3】上記制御装置のPLCを示す説明図である。
【図4】(a)は実際の計測値及びみかけの計測値と経過時間との関係を示すグラフ、(b)は注湯口11からの流出量と経過時間との関係を示すグラフ、(c)はストッパ14の開閉と経過時間との関係を示すグラフである。
【図5】上記実施例における単位時間毎の増加量と計測誤差との関係を示すグラフである。
【図6】上記実施例の作用を示すフローチャートである。
【図7】従来例の要部を示す説明図である。
【符号の説明】
10:注湯炉           13:開閉機構
14:ストッパ          17:取鍋
19:鋳型            21:昇降機構
24:リフトシリンダ       26:傾動機構
29:傾動シリンダ        32:ロードセル
35:PLC           36,38:検出手段
40:メモリ           42:プリセット量算出部
44,46:出力手段       48:入力手段
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a pouring control method and apparatus for pouring equipment, and more particularly to a method and apparatus for controlling the amount of molten metal poured from a pouring furnace into a ladle.
[0002]
[Prior art]
A pouring device is a device that supplies (pours) a predetermined amount of molten metal to a mold, and includes a pouring furnace (melting furnace) storing the molten metal, a ladle for pouring a predetermined amount of molten metal from the pouring furnace, and the like. including. A predetermined amount of molten metal in the ladle is poured into the mold.
[0003]
It is necessary to pour a predetermined amount of the molten metal in the pouring furnace into the ladle. If the amount of molten metal poured into the ladle, ie, the mold, is too large, the molten metal is wasted. Conversely, if the amount is too small, chippings and cavities occur in a part of the casting. For this purpose, the pouring furnace is tilted to pour the molten metal from the lubrication port on the outer peripheral edge, or the bottom pouring hole is opened by a valve member movable in the depth direction of the pouring furnace to drop the molten metal. In the former, the tilt angle and the shape of the pouring port determine the amount of pouring in the latter, depending on the opening time of the valve member and the shape of the pouring port.
[0004]
Either type has a difficult problem in controlling the amount of pouring from the pouring furnace to the ladle. The return of the pouring furnace or the closing of the valve member is not completed instantaneously and requires a certain time, and the molten metal flows out during the returning or closing. Therefore, when the pouring furnace starts moving backward or closing the valve member when a predetermined amount of pouring has been poured into the ladle, the pouring amount poured into the ladle becomes larger than the predetermined amount. In consideration of this, generally, in anticipation of the amount of molten metal (preset amount) flowing out during the return of the pouring furnace or the closing of the closing member, at a time immediately before the molten metal in the ladle reaches the predetermined amount. The closing of the pouring furnace or the closing of the opening / closing member has begun.
[0005]
For example, in the conventional fixed amount tapping control method shown in FIG. 7 (see Patent Literature 1), a molten metal is transferred from a melting furnace (corresponding to a pouring furnace) 70 tilted by a tilting device 75 to a receiving container (corresponding to a ladle) 71. Lubricate. Here, when the value obtained by subtracting the weight of the molten metal received in the receiving container 71 from the target weight of the molten metal from the melting furnace 70 becomes equal to the expected weight flowing out during the reversion of the melting furnace 71, the reactivation of the melting furnace 71 is started. Has begun.
[0006]
The difference between the current tapping speed Vn and the tapping speed V obtained from the past data, with respect to the actual tapping weight M during the return, obtained from the past data, is defined as a coefficient α. And a value obtained by adding a correction. This can be expressed by the following equation: Mn = M + α × (Vn−V).
[0007]
[Patent Document 1]
JP-A-1-254374
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
The actual outflow weight Mn during the return is not always accurate. This constant-rate tapping control method takes into account the fact that the tapping speed of the molten metal changes due to a change in the diameter of the tap hole and a change in the amount of molten metal in the melting furnace 70, and the actual tapping speed M The difference between Vn and tapping speed V obtained from past data is added. However, a method for measuring the current tapping speed Vn and the tapping speed V of the molten metal is not specifically disclosed. It is not easy to accurately measure the tapping speed of the molten metal flowing out of the tilted melting furnace 70.
[0009]
Also, no special consideration is given to the actual outflow weight M during the return movement. The actual outflow weight M during the return movement is obtained by measuring the weight of the receiving container 71 with the sensor 72. However, in addition to the weight of the molten metal poured into the receiving container 71, the kinetic energy (dynamic pressure) of the molten metal falling from the melting furnace 70 affects the measurement, thereby changing the actual weight M flowing out during the return movement. Moreover, the dynamic pressure changes depending on the amount of molten metal in the melting furnace 70.
[0010]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a control method and a control device capable of easily and accurately controlling the amount of molten metal poured from a pouring furnace to a ladle.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The inventor of the present application has completed the present invention in view of a method of more easily calculating the amount of molten metal poured from a pouring furnace to a ladle and correcting the calculated value by dynamic pressure or the like.
[0012]
A control method according to a first aspect of the present invention includes a pouring furnace having a pouring port for storing molten metal, an opening / closing member for opening and closing the pouring port, and a ladle for pouring the molten metal poured from the pouring furnace into a mold. , A control method for controlling a pouring amount from a pouring furnace to a ladle in a pouring facility comprising: a detecting step of detecting an increase amount of molten metal in a ladle per unit time; Calculating a preset amount corresponding to the amount of overfilling of the ladle within the operation delay time from the increment amount per unit time and the operation delay time of the opening / closing member stored in the memory; Outputting a signal to close the opening / closing member when the actual measured value of the molten metal in the inside becomes a calculated value obtained by subtracting the preset amount from the set load of the ladle.
[0013]
In this control method, the preset amount is calculated from the calculated weight based on the increment per unit time detected in the detection step and the operation delay time stored in the memory in the calculation step. Then, when the calculated value obtained by subtracting the preset amount from the set weight of the ladle has a predetermined relationship with the measured value, the opening / closing member is closed in the output step.
[0014]
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the detecting step detects an increase amount per unit time when the amount of molten metal in the ladle is within a predetermined range. According to a third aspect of the present invention, in the first aspect, in the output step, the calculated value is corrected by a dynamic pressure exerted on the ladle by the molten metal to be poured.
[0015]
The control device according to the second invention includes a pouring furnace having a pouring port for storing the molten metal, an opening / closing member for opening and closing the pouring port, and a ladle for pouring the molten metal poured from the pouring furnace into a mold. A control device for controlling a pouring amount from a pouring furnace to a ladle in the pouring equipment comprising: a detecting means for detecting an increase amount of molten metal per unit time in the ladle pan; A memory in which time is stored; calculating means for calculating, based on signals from the detecting means and the memory, a preset amount corresponding to the amount of overfilling the ladle within the operation delay time; An output unit for outputting a signal to close the opening / closing member when the actual weighed value becomes equal to a calculated value obtained by subtracting a preset amount from the set load of the ladle input from the input means.
[0016]
In this control device, the calculating means calculates the preset amount from the increment per unit time detected by the detecting means and the operation delay time stored in the memory. Then, when the calculated value obtained by subtracting the preset amount from the set weight of the ladle has a predetermined relationship with the measured value, the output unit closes the opening / closing member.
[0017]
According to a fifth aspect of the present invention, in the fourth aspect, the opening / closing member moves up and down in the pouring furnace to open and close the pouring port at the bottom of the pouring furnace. According to a sixth aspect of the present invention, in the control device according to the fourth aspect, the detecting means detects whether or not the amount of the molten metal in the ladle is within a predetermined range, and the amount of increase per unit time when the amount is within the predetermined range. And a second detection unit that detects In the control device according to claim 8, in claim 4, the memory further stores a dynamic pressure acting on the ladle by the molten metal to be poured.
[0018]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
<Control method>
(1) Pouring furnace, opening / closing member, ladle
There is a tilting type in which the molten metal is tilted when pouring the molten metal into the ladle, but in the present invention, a type in which the opening and closing member is opened and closed when pouring the molten metal is desirably a non-tilting type. This is because it is difficult to measure the amount of molten metal poured per unit time in the tilting type.
[0019]
The opening / closing member is disposed in the pouring furnace so as to be vertically movable, opens and closes a pouring port opened at the bottom or side, and is driven by a predetermined opening / closing mechanism. The ladle is arranged near the pouring furnace, and pours the poured molten metal into the mold by tilting or the like.
(2) Detection process
The amount of molten metal in the ladle is measured by a weight measuring member such as a load cell. The measured value is an apparent weight including the dynamic pressure described below in addition to the weight of the molten metal in the ladle.
[0020]
The increase amount of the molten metal in the ladle per unit time is poured into the ladle within the time from when the closing command is issued to when the opening / closing member closes the pouring port (hereinafter, referred to as “operation delay time”). Detected to find the over amount. This over amount is stored in the memory as a preset amount, and when the molten metal amount (measured value) in the ladle becomes an amount (calculated value) obtained by subtracting the preset amount from the set load, a stopper closing command is issued. . Then, the molten metal having the set load is poured into the ladle.
[0021]
The amount of increase per unit time may be, for example, the amount of molten metal in a ladle measured by a load cell at predetermined time intervals. However, when the amount of the molten metal is within the predetermined range, the amount of increase can be obtained for each unit time by a simple method by weighing (described later).
(3) Calculation process
In the calculation step, the preset amount is calculated by multiplying the increment per unit time detected in the detection step by the operation delay time of the opening / closing member stored in the memory. The kinetic energy (hereinafter referred to as "dynamic pressure") acting on the ladle by the molten metal to be poured can be stored in a memory.
(4) Output process
In the output step, when the measured value of the molten metal in the ladle becomes a calculated value obtained by subtracting the preset amount from the set load of the ladle, a signal for closing the opening and closing member is issued. That is, the set load is corrected by the preset amount which is the weight data obtained by converting the operation delay time into the weight. Further, the calculated value obtained by subtracting the preset amount from the set load can be corrected by the dynamic pressure.
<Control device>
(1) Detecting means
The detection means may include a first detection unit that detects whether the amount of the molten metal in the ladle is within a predetermined range, and a second detection unit that detects an increase amount per unit time when the amount of the molten metal is within the predetermined range. . The amount of increase per unit time is determined by scanning the molten metal in the ladle every predetermined short time while the molten metal is poured into a predetermined range (for example, the molten metal is poured from 20% to 80% of the set weight of the ladle). A signal is emitted, and the increase between 20% and 80% can be easily divided by the number of scans. If the measurement is performed at 20% or less, the weight of the molten metal measured by a weight measuring member such as a load cell becomes inaccurate due to the impact when the molten metal collides with the ladle.
[0022]
On the other hand, since the preset amount depending on the operation delay time is about 20% of the set load, if the measurement is performed at 80% or more, the weighing is continued even after the measured load exceeds a value obtained by subtracting the preset amount from the set load. That makes no sense.
(2) Memory
The memory stores the operation delay time, dynamic pressure, and the like. The magnitude of the buoyancy acting on the opening / closing member changes depending on the amount of molten metal in the pouring furnace. Therefore, the preset amount can be controlled more accurately by storing the operation delay time according to the molten metal amount. However, since the fluctuation of the buoyancy due to the fluctuation of the molten metal amount is not so large, it is possible to use a delay of the operation time of a fixed length regardless of the amount of the molten metal.
[0023]
Since the magnitude of the dynamic pressure changes depending on the amount of molten metal in the pouring furnace, the dynamic pressure is determined according to the amount of molten metal and stored in a memory. Then, a value corresponding to the molten metal amount at that time is used. In this case, the dynamic pressure at each pouring from the pouring furnace to the ladle may be determined, or the dynamic pressure may be determined at each of a plurality of pouring times, and the same dynamic pressure may be used a plurality of times. good. Further, the amount of drop of the molten metal can be stored in the memory. Here, the "fall amount" is the amount of molten metal that is between the pouring port of the pouring furnace and the ladle when the stopper is closed, that is, is falling.
(3) Calculation means, output unit
The calculating means performs a plus correction when correcting the calculated value obtained by subtracting the preset amount from the set load with the dynamic pressure. This is because the value measured by the load cell or the like is the sum of the actual amount of molten metal in the ladle and the dynamic pressure. If the command is issued at the output unit based on the calculated value corrected by the dynamic pressure, the closing timing of the opening / closing member becomes more accurate.
[0024]
【Example】
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(Constitution)
As shown in FIG. 1, the pouring device includes a pouring furnace (stopper ladle) 10, an opening / closing mechanism 13, a ladle (poiling ladle) 17, a lifting mechanism 22, a tilting mechanism 26, and the like. The pouring furnace 10 is capable of storing several tons of molten metal therein, and has a pouring opening 11 at the bottom. The opening and closing mechanism 13 includes a stopper 14 for opening and closing the pouring port 11 and a stopper cylinder 15 for driving the stopper 14. The opening / closing mechanism 13 is controlled and driven by a PLC (programmable logic controller) 35 described later.
[0025]
The ladle 17 is disposed below the pouring port 11 of the pouring furnace 10 and can store about 100 kg of molten metal. A casting mold 19 is arranged beside and below the ladle 17. The elevating mechanism 21 includes an L-shaped member 22 and a lift cylinder 24. The tip of the horizontal portion 23a of the L-shaped member 22 is connected to the ladle 17, and the upper end of the vertical portion 23b is connected to the lift cylinder 24 arranged in the vertical direction. Therefore, the ladle 17 is moved up and down via the L-shaped member 22 by the expansion and contraction of the lift cylinder 24.
[0026]
The tilt mechanism 26 includes a three-way member 27 and a tilt cylinder 29. Each end of the long part 28a, the intermediate length part 28b, and the short part 28c of the trifurcated member 27 is hinged at one point, and the angle between them is variable. The other end of the long portion 28a is at the lower end of the ladle 17, the other end of the intermediate length portion 28b is at the tilt cylinder 29 connected to the vertical portion 23b, and the other end of the short portion 28c is at the corner of the L-shaped member 22. Each is hinged. Therefore, the ladle 17 is tilted via the three-pronged member 27 by the expansion and contraction of the tilt cylinder 29.
[0027]
The pressing member 31 coupled to the upper end of the lift cylinder 24 presses the load cell 32 attached to the fixing member 33, and the weight of the molten metal in the ladle 17 is measured by the load cell 32 via the L-shaped member 22. You. The output of the load cell 32 is input to the sampling range detector 32 of the PLC 35.
[0028]
FIG. 3 shows the PLC 35. The PLC 35 includes a sampling range detecting section (first detecting section) 36, an increment calculating section (second detecting section) 38 per unit time, a memory 40, a preset amount calculating section 42, a main sequence (CPU) 44, , An output unit 46. The sampling range detection unit 36 detects whether the weight (apparent weight) measured by the load cell 32 gradually increased by pouring into the ladle 17 is in the range of 20 to 40 kg. The increment detecting unit 38 for each unit time calculates the increment of the molten metal in the ladle 17 per unit time (for example, 0.02 seconds). Specifically, the increase amount is obtained by dividing the increase amount of the molten metal of 20 kg (40 kg-20 kg) by the number of scans at 0.02 second intervals while the molten metal amount increases from 20 kg to 40 kg. Detecting means is constituted by the sampling range detecting section 36 and the increment calculating section 38 per unit time.
[0029]
The memory 40 stores a time (operation delay time) until the stopper 14 actually closes the pouring port 11 after the closing signal is given from the output unit 46 to the stopper cylinder 15 and a time when the molten metal in the pouring furnace 10 falls. The kinetic energy (dynamic pressure) applied to the ladle 17 is stored. These are all determined through experiments.
[0030]
The magnitude of the buoyancy acting on the stopper 14 changes as the amount of molten metal in the pouring furnace 10 decreases. In addition, when the molten metal in the pouring furnace 10 falls below a certain limit (for example, several hundred kg) and the molten metal is supplied, the magnitude of the buoyancy changes suddenly. As a result, strictly speaking, the time from when the closing command is issued to when the stopper 14 closes the pouring port 11 changes, and the outflow amount of the molten metal changes. However, in the present embodiment, the operation delay time (for example, 0.46 seconds) measured by experiment under the condition that the molten metal and the like in the pouring furnace 10 are the minimum and the buoyancy acting on the stopper 14 is the minimum is determined by the pouring furnace 10. Used regardless of the amount of molten metal inside.
[0031]
The magnitude of the dynamic pressure acting on the ladle 17 varies depending on the amount of molten metal in the pouring furnace 10. FIG. 4A shows the actual and apparent weights and the elapsed time after the start of pouring when the amount of molten metal in pouring furnace 10 is the smallest (several hundred kg) and the largest (several tons). Shows the relationship.
[0032]
When the amount of molten metal is minimum, the amount of outflow from the pouring port 11 to the ladle 17 is small (see the bending line k in FIG. 4B), and the opening time of the stopper 14 is long (the bending line m in FIG. 4C). It takes time until the ladle 17 is filled, so that the slope of the straight line x indicating the actual weight and the straight line X indicating the apparent weight are gentle. Since there is almost no effect, the straight lines x and X almost overlap with each other, and on the straight line X, the time required for the molten metal in the ladle 17 to increase from 20 kg to 40 kg is represented by C, and the weight increased. By dividing 20 kg by the time C, an increase amount per unit time is obtained.
[0033]
The operation delay time E is obtained from an experiment. The preset amount A is obtained by multiplying the operation delay time E by the increase amount of the molten metal per unit time between the molten metal amounts of 20 to 40 kg. Thus, the operation delay time is converted into weight data. Since the apparent weight and the actual weight are almost the same, the output unit 46 is opened and closed by the operation delay time E earlier than the filling time (time) of the ladle 17 calculated from the increase amount per unit time. By issuing a close command to the ladle 13, the preset amount A is poured into the ladle 17 within the operation delay time E, and the ladle 17 is just filled.
[0034]
On the other hand, in FIG. 4A, the straight lines y and Y represent the actual weight and the apparent weight when the amount of molten metal is the largest. The amount of the molten metal flowing out of the pouring port 11 is large (see the bent line 1 in FIG. 4B), the opening time of the stopper 14 is short (see the bent line n in FIG. 4C), and the ladle 17 is short. , The slopes of the straight lines y and Y are steeper than the straight lines x and X. The kinetic energy of the molten metal is large, and the straight line Y indicating the apparent weight is larger than the straight line y indicating the actual weight in consideration of the influence of the dynamic pressure F.
[0035]
D on the straight line Y indicates the time required for the amount of molten metal in the ladle 17 to increase from 20 kg to 40 kg, and is shorter than the time C. By dividing the increased weight of 20 kg by the time D, the increased amount per unit time is obtained. Here, the operation delay time E is selected to be equal to the operation delay time E when the molten metal amount is the minimum. On the straight line Y, the preset amount B is obtained by multiplying the operation delay time E by the increase amount of the molten metal per unit time between 20 and 40 kg, and is larger than the preset amount A.
[0036]
By the way, looking at the operation delay time E in relation to the straight line y, when the operation delay time E has elapsed, the ladle 17 is not actually completely filled with the molten metal, and an error G has occurred (insufficient). . However, this error G can be obtained by experiment. When the amount of molten metal in the ladle 17 is in the range of 20 to 40 kg, the weight (calculated value) obtained from the increase amount of the molten metal per unit time (0.02 seconds) and the actual amount of the molten metal in the ladle 17 When the error between the weight and the measured value was measured, it was found that there was a certain correlation between the two.
[0037]
As shown in FIG. 5, if the increment per unit time is in the range of 3 to 5 kg, the error falls within the target value of -1 kg to +1 kg, so that no correction is required (the accuracy of the load cell is approximately ± 1 kg). On the other hand, when the increase amount is 5 kg or more, the error becomes -1 kg or less. The relationship between the two may be approximated by a curve using the maximum outflow amount or the like as a change index, and the error G due to the dynamic pressure F may be corrected by adding or subtracting the preset amount B. At this time, if the error when the increase amount is 3 kg is set to +1 kg, the correction due to the error is a minus correction, so that the range of unnecessary correction is expanded.
[0038]
The molten metal of several tons stored in the pouring furnace 10 flows out to the ladle 17 by about 100 kg at each pouring. Repeated ten times. Then, at the end of each pouring, the magnitude of the dynamic pressure is different.
Here, the error due to the dynamic pressure is obtained from the increase amount for each unit time using the above-mentioned approximate expression. When calculation is difficult, dozens of straight lines y and Y created corresponding to the amount of molten metal at each time may be used. Thus, the other cases are calculated based on the case where the amount of molten metal in the pouring furnace 10 is the minimum.
[0039]
Returning to FIG. 3, the operation delay time E, the dynamic pressure F, and the like are input to the memory 40 from an input unit 48 such as a keyboard. Further, a set load (for example, 100 kg) is input from the input unit 48 to the main sequence 44. The preset amount calculation unit 42 determines the over amount of the molten metal, that is, the preset amount by multiplying the increase amount per unit time by the operation delay time, and further increases or decreases the change amount according to the dynamic pressure change index. The main sequence 44 subtracts the preset amount from the preset amount calculation unit 42 from the set load from the input unit 48, compares the measured value with the measurement value input from the sampling range detection unit 36, and outputs the result to the output unit 46 when both are equal. Output a signal. The output unit 46 controls the operation of the opening / closing mechanism 13. The main sequence 44 and the output unit 46 constitute an output unit.
(Action)
As shown in FIG. 1A, the cycle shown in FIG. 6 is started in a state where several tons of molten metal are filled in the pouring furnace 10. At the start, the stopper cylinder 15 is extended and the stopper 14 is lowered to close the pouring port 11. The lift cylinder 24 contracts, the tilt cylinder 29 extends, and the ladle 17 is in a non-tilt state at the raised position. The memory 40 stores the amount of change when the amount of molten metal is the minimum and the amount of change due to fluctuation factors (such as dynamic pressure).
[0040]
The preset calculating unit 38 reads out the amount of change, time, and the amount of change due to fluctuation factors from the memory (S1). Next, the main sequence 44 determines the presence or absence of a weighing start signal (S2). When the weighing start signal is present, the stopper cylinder 15 is contracted by the signal from the output unit 46 and the stopper 14 is raised. Then, as shown in FIG. 1B, the pouring port 11 is opened (S3), and the molten metal in the pouring furnace 10 flows out (falls) into the ladle 17.
[0041]
The amount of molten metal in the ladle 17 is measured by the load cell 32 via the elevating mechanism 22 and the tilting mechanism 26. The sampling range detection unit 36 detects whether the weighed value exceeds 20 kg (S4), and the number of scans from the time when the weighed value exceeds 40 kg is counted by the increase calculation unit 38 per unit time (S5).
[0042]
The sampling range detector 36 determines whether the weighed value exceeds 40 kg (S6), and immediately after the weighing value exceeds 40 kg, the increase calculator 38 calculates an increase in the amount of molten metal for one scan, and thereafter calculates using the increase. (S7). The preset amount detection unit 42 obtains the preset amounts A and B by multiplying the operation delay time from the memory 40 by the increase amount per unit time from the increase calculation unit 38 (S8). The amount of change due to a variation factor (such as dynamic pressure) from the memory 40 is calculated (S9), and the main sequence unit 44 subtracts the preset amount B from the set load to obtain a constant calculated value P (S10).
[0043]
The calculated value P is measured by the load cell 32, and the main sequence 42 determines whether or not the calculated value P is smaller than the gradually increasing measured value (S11). 11 is closed (S12). At the same timing as the stopper 14 closes the extraction port 11, the lift cylinder 24 extends, and the ladle 17 moves downward via the L-shaped member 22 to approach the mold 19. The tilting cylinder 29 contracts, the ladle 17 tilts via the three-way member 27, and the molten metal is poured into the mold 19.
[0044]
After all the molten metal in the ladle 17 has been poured into the mold 19, each cylinder and each member operate in the opposite direction to that described above, and one cycle is completed. Thereafter, this cycle is repeated at each pouring from the pouring furnace 10 to the ladle 17.
(effect)
According to the embodiment described in detail above, the following effects can be obtained.
(1) The amount of pouring from the pouring furnace 10 to the ladle 17 can be easily obtained by the control method and the control device. This is because, instead of calculating the speed of pouring from the pouring furnace to the ladle as in the conventional example, the amount of increase in the amount of pouring per unit time in the ladle 17 is detected. Moreover, when detecting the increase amount per unit time, instead of directly calculating the increase amount, the number of scans when the pouring amount in the ladle 17 is 20 to 40 kg is counted, and the increased 20 kg is counted. And ask for it. Therefore, the calculation is simplified.
[0045]
Further, since the operation delay time E is set to be constant in consideration of the small influence of the difference in the amount of molten metal in the pouring furnace 10 on the buoyancy, the curves y and Y except when the amount of molten metal is the minimum are set. Etc. can be easily obtained.
(2) The amount of pouring from the pouring furnace 10 to the ladle 17 can be accurately obtained. This is because, when calculating the calculated value P, the dynamic pressure caused by the drop of the molten metal is taken into consideration. Since the value measured by the load cell 32 is positively corrected by the dynamic pressure obtained for each amount of molten metal in the pouring furnace 10 through the experiment, the amount of molten metal in the ladle 17 can be accurately calculated.
(3) The amount of pouring from the pouring furnace 10 to the ladle 17 can be controlled in real time. In FIG. 6, a constant calculation value P is obtained in S10 from the preset amount obtained in S4 to S8 and the dynamic pressure called from the memory 40 in S9. At this point, the ladle 17 is being poured.
[0046]
Then, when the calculated value P becomes smaller than the measured value gradually increased by pouring, in other words, when the measured value becomes larger than the calculated value, a signal to close the stopper 14 is issued. In this way, the amount of molten metal in the ladle 17 is measured as needed, and when the calculated value is in a predetermined relationship, a close command is issued, so that the ladle 17 can be filled with the molten metal.
(4) The time required for one cycle can be shortened. Since the preset amount of this embodiment is smaller than the preset amount of the conventional example, the operation delay time of the stopper 14 can be shorter than the return time of the receiving container 70. Further, the ladle 17 is moved and tilted toward the mold 19 at the same timing as when the stopper 14 closes the pouring port 11. As a result, each cycle can be completed in a short time. A short cycle time is also desirable to prevent the temperature of the molten metal from lowering.
{Circle around (5)} It is possible to suppress fluctuations in the outflow amount of the molten metal due to impurities (sticks) attached to the stopper 14 and the pouring port 11. If the impurities adhere to the stopper 14 or the like, the vertical position of the stopper 14 at the time of closing is changed, thereby changing the outflow speed. In addition, there is generally no close relationship between the adhesion of impurities and the amount of molten metal, and it is difficult to predict the timing of adhesion of impurities.
[0047]
However, in the present invention, the increasing amount of the molten metal per unit time in the ladle 17 is measured instead of measuring the outflow velocity of the molten metal as in the conventional example. Therefore, when an impurity adheres, a smaller increase is measured, and the preset amount is calculated based on the increase, so that it is not affected by the impurity adhesion.
[0048]
【The invention's effect】
As described above, according to the control method of the first invention, the outflow amount is calculated based on the increase amount of the molten metal per unit time in the detection step. Control of the amount of hot water is simple. In addition, since the calculation process corrects the calculated operation delay time obtained by the experiment with the preset amount converted into weight data, the pouring amount control is accurate.
[0049]
According to the second aspect, the calculated value can be obtained accurately. According to the third aspect, the control of the pouring amount becomes more accurate.
[0050]
According to the control device of the second aspect of the present invention, since the detecting means calculates the outflow amount based on the increase amount of the molten metal per unit time, control of the pouring amount is simpler than in the case of calculating the outflow speed. It is. In addition, since the calculation means corrects the operation delay time obtained by the experiment by the preset amount converted into weight data, the control of the pouring amount is accurate.
[0051]
According to the fifth aspect, it is easy to measure the outflow amount of the molten metal from the pouring furnace to the ladle.
[0052]
According to claim 6, it is easy to calculate the increase amount of the molten metal per unit time. According to claim 7, the calculation of the increase amount of the molten metal becomes more accurate. According to the eighth aspect, the calculated value of the dynamic pressure is accurately calculated regardless of whether the amount of molten metal in the pouring furnace is large or small.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 (a) is an explanatory view showing a main part of a control device of a pouring facility according to the present invention, showing a start state, and FIG. 1 (b) is an explanatory view showing a pouring state to a ladle 17, similarly.
2 (a) is an explanatory view showing a state where the pouring into the ladle 17 of the control device is completed, and FIG. 2 (b) is an explanatory view showing a state where pouring into the mold 19 is also performed.
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a PLC of the control device.
4A is a graph showing a relationship between an actual measured value and an apparent measured value and an elapsed time, FIG. 4B is a graph showing a relationship between an outflow amount from a pouring port 11 and an elapsed time, and FIG. () Is a graph showing the relationship between the opening and closing of the stopper 14 and the elapsed time.
FIG. 5 is a graph showing a relationship between an increase amount per unit time and a measurement error in the embodiment.
FIG. 6 is a flowchart showing the operation of the embodiment.
FIG. 7 is an explanatory view showing a main part of a conventional example.
[Explanation of symbols]
10: Pouring furnace 13: Opening / closing mechanism
14: Stopper 17: Ladle
19: Mold 21: Lifting mechanism
24: Lift cylinder 26: Tilt mechanism
29: tilt cylinder 32: load cell
35: PLC 36, 38: detecting means
40: Memory 42: Preset amount calculation unit
44, 46: output means 48: input means

Claims (8)

注湯口を持ち溶湯を貯えた注湯炉と、注湯口を開閉する開閉部材と、注湯炉から注湯された溶湯を鋳型に注湯する取鍋と、から成る注湯設備において、注湯炉から取鍋への注湯量を制御する制御方法であって、
前記取鍋内の溶湯の単位時間毎の増加量を検出する検出工程と、
前記検出工程で検出される単位時間毎の増加量とメモリに格納された前記開閉部材の作動遅れ時間とから該作動遅れ時間内に前記取鍋に注湯されるオーバ量に相当するプリセット量を求める算出工程と、
前記取鍋内の溶湯の実際の計量値が前記取鍋の設定荷重から前記プリセット量を減じた計算値になったとき前記開閉部材の閉じ信号を出す出力工程と、
から成ることを特徴とする制御方法。
In a pouring facility comprising a pouring furnace having a pouring port and storing a molten metal, an opening / closing member for opening and closing the pouring port, and a ladle for pouring the molten metal poured from the pouring furnace into a mold. A control method for controlling a pouring amount from a furnace to a ladle,
A detection step of detecting an increase amount of the molten metal in the ladle per unit time,
A preset amount corresponding to an over-amount poured into the ladle within the operation delay time is obtained from the increase amount per unit time detected in the detection step and the operation delay time of the opening / closing member stored in the memory. Calculation process to be determined;
An output step of outputting a closing signal of the opening and closing member when an actual measured value of the molten metal in the ladle becomes a calculated value obtained by subtracting the preset amount from a set load of the ladle,
A control method characterized by comprising:
前記検出工程は、前記取鍋内の溶湯量が所定範囲にあるとき、単位時間毎の増加量を検出する請求項1に記載の制御方法。The control method according to claim 1, wherein the detecting step detects an increase amount per unit time when the amount of molten metal in the ladle is within a predetermined range. 前記出力工程において、前記計算値を注湯される溶湯が前記取鍋に及ぼす動圧力で補正する請求項1に記載の制御方法。The control method according to claim 1, wherein in the output step, the calculated value is corrected by a dynamic pressure exerted on the ladle by the molten metal to be poured. 注湯口を持ち溶湯を貯えた注湯炉と、注湯口を開閉する開閉部材と、注湯炉から注湯された溶湯を鋳型に注湯する取鍋と、から成る注湯設備において、注湯炉から取鍋への注湯量を制御する制御装置であって、
前記取鍋内の単位時間毎の溶湯の増加量を検出する検出手段と、
前記開閉部材の作動遅れ時間が格納されたメモリと、
前記検出手段及び前記メモリからの信号に基づき、前記作動遅れ時間内に該取鍋に注湯されるオーバ量に相当するプリセット量を算出する算出手段と、
前記取鍋内の溶湯の実際の計量値が、入力手段から入力される前記取鍋の設定荷重から前記プリセット量を減じた計算値に等しくなったとき、前記開閉部材を駆動するための信号を出力する出力部と、
を含むことを特徴とする制御装置。
In a pouring facility comprising a pouring furnace having a pouring port and storing a molten metal, an opening / closing member for opening and closing the pouring port, and a ladle for pouring the molten metal poured from the pouring furnace into a mold. A control device for controlling a pouring amount from a furnace to a ladle,
Detecting means for detecting an increase amount of the molten metal per unit time in the ladle,
A memory in which the operation delay time of the opening / closing member is stored;
Calculating means for calculating a preset amount corresponding to an over-amount to be poured into the ladle within the operation delay time, based on a signal from the detecting means and the memory;
When the actual measured value of the molten metal in the ladle becomes equal to a calculated value obtained by subtracting the preset amount from the set load of the ladle input from the input means, a signal for driving the opening and closing member is provided. An output unit for outputting,
A control device comprising:
前記開閉部材は、前記注湯炉内で上下方向に移動し該注湯炉の底部の注湯口を開閉する請求項4に記載の制御装置。The control device according to claim 4, wherein the opening / closing member moves vertically in the pouring furnace to open and close a pouring port at a bottom of the pouring furnace. 前記検出手段は、前記取鍋内の溶湯量が所定範囲にあるかどうかを検出する第1検出部と、所定範囲にあるとき単位時間毎の増加量を検出する第2検出部とを含む請求項4に記載の制御装置。The said detection means includes a 1st detection part which detects whether the amount of the molten metal in the ladle is in a predetermined range, and a 2nd detection part which detects the increase amount per unit time when it is in a predetermined range. Item 5. The control device according to Item 4. 前記所定範囲は、前記取鍋の設定重量の2割から8割である請求項6に記載の制御装置。The control device according to claim 6, wherein the predetermined range is 20% to 80% of a set weight of the ladle. 前記メモリはさらに、注湯される溶湯により前記取鍋に作用する動圧力が格納されている請求項4に記載の制御装置。The control device according to claim 4, wherein the memory further stores a dynamic pressure acting on the ladle by the molten metal to be poured.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN108339968A (en) * 2017-04-20 2018-07-31 上海新研工业设备股份有限公司 Automatic ration running gate system

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