JP2011212688A - 遠心力鋳造装置および遠心力鋳造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】管厚を精度良く均一にすることが可能な遠心力鋳造装置を提供する。
【解決手段】金枠装置１０の鋳込側端部１９ａから回転している金枠装置１０内に溶湯１３を供給して管を遠心力鋳造し、金枠装置１０の引抜側端部１９ｂから管を引抜く遠心力鋳造装置１であって、金枠装置１０と、金枠装置１０を回転させる回転機と、金枠装置１０内に溶湯１３を供給する鋳込み装置１４とが傾動フレーム１５上に設けられ、傾動フレーム１５は金枠装置１０の鋳込側端部１９ａが引抜側端部１９ｂよりも上位となるように上下方向に傾動可能であり、傾動フレーム１５を傾動させる傾動装置１６が備えられている。
【選択図】図９

Description

本発明は、鋳鉄管等の管を遠心力鋳造する遠心力鋳造装置および遠心力鋳造方法に関する。

従来、鋳鉄管などの管状製品を鋳造する場合、遠心力鋳造法が一般に採用される。ところで、上記製法で溶融鋳鉄（以下、「溶湯」という）を流し込む際、鋳込取鍋から回転している金枠へ一気に注湯することが行われているが、金枠が長いと長さ方向に沿った溶湯の分布が均一にならず、金枠の奥端側へ勢い良く流れると、奥方に多く型込めされ奥方側の管厚がどうしても厚くなり金枠入口側の管厚が不足するといった問題があった。

このような問題の対応策として、鋳込開始時の溶湯の温度に対応した鋳込開始、中盤、終盤での最適の注湯量をそれぞれ予め決定しておき、注湯開始時に測定した前記溶湯の温度を基準に前記予め決定した注湯量を選択し、該注湯条件で注湯する注湯制御方法が提示されている（下記特許文献１参照）。

また、下記特許文献２には、水平に支持された金枠内にトラフを挿入し、湯流れ時間（溶湯がトラフ全長を流れるのに要する時間）が一定になるようにトラフの勾配を調整する遠心力鋳造装置が記載されている。

特開２０００−９４１０７ 特開２００３−２９０８９７

しかしながら上記特許文献１に記載されているように、注湯開始時に測定した溶湯の温度を基準に予め決定した注湯量を選択する方法では、鋳造時の管厚の精度を向上させることは困難であるという問題がある。

また、上記特許文献２に記載されている遠心力鋳造装置では、金枠に対してトラフの勾配（傾斜角度）を大きくすると、トラフが金枠の内面に接触する虞があるため、金枠に対するトラフの傾斜角度が制約され、これにより、鋳造時の管厚の精度を向上させることは困難であるという問題がある。特に、金枠の全長が長く、これに応じてトラフの全長も長い場合、金枠に対するトラフの傾斜角度が大幅に制約されてしまうため、上記のように鋳造時の管厚の精度を向上させることは困難であった。

また、トラフの外径は、溶湯流量や、トラフ自体の強度面からの制約がある。一方、金枠の内径は鋳鉄管の外径で決まり、これに鋳鉄管の管厚を考慮した内径を有するエンドリングが金枠の一端（挿口側）に設けられている。このため、鋳鉄管の外径が小さくなるほど、トラフと金枠の内径（厳密にはエンドリングの内径）との間隙が小さくなり、このようなことによっても、金枠軸心に対するトラフの傾斜角度を変更する自由度が小さくなってしまう。

本発明は、管厚を精度良く均一にすることが可能な遠心力鋳造装置および遠心力鋳造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本第１発明は、金枠装置の鋳込側端部から回転している金枠装置内に溶湯を供給して管を遠心力鋳造し、金枠装置の鋳込側端部とは反対側の引抜側端部から管を引抜く遠心力鋳造装置であって、
金枠装置と、金枠装置を回転させる回転機と、金枠装置の鋳込側端部から金枠装置内に溶湯を供給する鋳込み装置とが傾動フレーム上に設けられ、
傾動フレームは金枠装置の鋳込側端部が引抜側端部よりも上位となるように上下方向に傾動可能であり、
傾動フレームを傾動させる傾動装置が備えられているものである。

これによると、鋳込み初期において、傾動フレームを所定の傾斜角度に傾斜させることにより、金枠装置と回転機と鋳込み装置とが傾動フレームと共に傾斜する。この状態で、金枠装置を回転させながら溶湯を鋳込み装置から金枠装置の鋳込側端部に供給することにより、溶湯は金枠装置内を鋳込側端部から引抜側端部に向って流れる。この際、上記のように金枠装置は傾動フレームと共に所定の傾斜角度に傾斜しているため、溶湯は金枠装置の鋳込側端部から引抜側端部にわたって確実に流れる。

その後、傾動フレームの傾斜角度を所定の傾斜角度から次第に小さくし、鋳込み終盤において、傾動フレームを水平にする。これにより、金枠装置と回転機と鋳込み装置とが傾動フレームと共に水平になり、管の一端部（鋳込側端部）の厚さが薄くなるとともに他端部（引抜側端部）の厚さが分厚くなるといった管厚の不均一が解消され、管厚を精度良く均一にすることができる。

本第２発明における遠心力鋳造装置は、鋳込み装置から金枠装置内に供給された溶湯が金枠装置の引抜側端部に到達したことを検出する検出装置が備えられているものである。
これによると、鋳込み初期において、傾動フレームを所定の傾斜角度に傾斜させた状態で、溶湯を鋳込み装置から金枠装置の鋳込側端部に供給し、溶湯が金枠装置の鋳込側端部から引抜側端部に到達したことが検出装置によって検出されると、傾動フレームの傾斜角度が所定の傾斜角度から次第に小さくなる。

本第３発明における遠心力鋳造装置は、傾動フレームの振動を防止する振動防止装置が備えられているものである。
これによると、傾動フレームの振動を防止することができるため、管厚をより一段と精度良く均一にすることができる。

本第４発明における遠心力鋳造装置は、振動防止装置は、傾動フレームの両側方に設けられた一対の案内部材と、振動吸収部材を介して傾動フレームの両側部に設けられたローラとを有し、
一対の案内部材は傾動フレームを挟んで相対向する案内面を有し、
ローラは傾動フレームの傾動に伴って案内面上を上下方向へ転動するものである。

これによると、傾動フレームの傾動に伴ってローラが案内部材の案内面上を上下方向へ転動するため、傾動フレームが上下方向へスムーズに傾動する。また、回転機等から発生する振動は振動吸収部材で吸収されるため、傾動フレームの振動が防止され、管厚をより一段と精度良く均一にすることができる。

本第５発明は、上記第１発明から第４発明のいずれか１項に記載の遠心力鋳造装置を用いた遠心力鋳造方法であって、
鋳込み初期において、傾動フレームを所定の傾斜角度に傾斜し、金枠装置を回転させながら溶湯を鋳込み装置から金枠装置の鋳込側端部に供給し、
溶湯が金枠装置の引抜側端部に到達すると、傾動フレームの傾斜角度を所定の傾斜角度から次第に小さくするものである。

以上のように本発明によると、管厚を精度良く均一にすることができ、また、傾動フレームの振動を防止することにより、管厚をより一段と精度良く均一にすることができる。

本発明の実施の形態における遠心力鋳造装置の側面図であり、傾動フレームを水平にした状態を示す。 同、遠心力鋳造装置の金枠装置の断面図である。 上記図２におけるＸ−Ｘ矢視図である。 上記図１におけるＸ−Ｘ矢視図である。 同、遠心力鋳造装置の傾動フレームの前部周辺の横断面図である。 上記図１におけるＹ−Ｙ矢視図である。 同、遠心力鋳造装置の振動防止装置の平面図である。 上記図７におけるＸ−Ｘ矢視図である。 同、遠心力鋳造装置の側面図であり、傾動フレームを所定の傾斜角度に傾斜させた状態を示す。

以下に、本発明における実施の形態を、図面を参照して説明する。
図１〜図３に示すように、１は、端部に受口と挿口とを備えた鋳鉄管２を遠心力鋳造する遠心力鋳造装置である。遠心力鋳造装置１は、回転自在な金枠装置１０と、金枠装置１０を冷却する冷却装置１１と、金枠装置１０を回転させる回転機１２と、金枠装置１０内に溶湯１３（溶湯）を供給する鋳込み装置１４と、傾動フレーム１５と、傾動フレーム１５を傾動させる傾動装置１６と、ベースフレーム１７と、傾動フレーム１５の振動を防止する振動防止装置１８とを備えている。

金枠装置１０は、円管状の金枠本体１９と、金枠本体１９に外嵌された金属製のスリーブ２０とを有している。尚、金枠本体１９の一端部を鋳込側端部１９ａ（挿口側）とし、反対側の他端部を引抜側端部１９ｂ（受口側）としている。溶湯１３は鋳込み装置１４からスリーブ２０と一体に回転している金枠本体１９の鋳込側端部１９ａ内に供給され、鋳鉄管２が遠心力鋳造され、その後、この鋳鉄管２は金枠本体１９の引抜側端部１９ｂから引抜かれる。尚、金枠本体１９の鋳込側端部１９ａには、鋳鉄管２の挿口端面を形成するためのエンドリング２２が設けられている。また、金枠本体１９の引抜側端部１９ｂには、コアリング２１が着脱自在に嵌め込まれている。

尚、金枠本体１９の引抜側端部１９ｂには、必要に応じて、鋳鉄管２の受口の内面形状を形成するためのコア（砂型中子）をコアリング２１と共に装着してもよい。以下では、コアリング２１のみを装着した場合について説明する。

スリーブ２０は、径方向に貫通した複数のボルト２３を金枠本体１９の外周に均等に当接させることにより、金枠本体１９に同心状に保持されている。スリーブ２０には、内外周面に貫通する複数の貫通孔２４が形成されている。また、金枠本体１９の外周面とスリーブ２０の内周面との間には所定の間隙２５が全周にわたり形成されている。さらに、スリーブ２０の長手方向における中央部には、外周面から径方向外向きに突出する突部２６が全周にわたり形成されている。

冷却装置１１は、金枠装置１０の上方から冷却水２８を散水する給水管２９からなる。給水管２９は柔軟なホース（図示省略）等を介して給水ポンプ（図示省略）に接続されている。

回転機１２は、支持フレーム３１と、支持フレーム３１に設けられた回転駆動装置３２と、カバー３３とを有している。スリーブ２０は両端部に設けられた軸受装置３４（ベアリング）を介して回転自在に支持フレーム３１上に支持されている。支持フレーム３１は傾動フレーム１５上に取付けられている。回転駆動装置３２は、スリーブ２０の突部２６の外周面に圧接される駆動輪体３７と、駆動輪体３７を回転駆動させるモータ３８とを有している。尚、駆動輪体３７にはゴム製のタイヤが使用されている。カバー３３は、支持フレーム３１に設けられており、スリーブ２０の上方と両側方とを覆っている。給水管２９はカバー３３内に配設されている。

鋳込み装置１４は、傾動フレーム１５上を金枠装置１０の長手方向（前後方向）に移動自在な台車４１と、台車４１を移動させるモータ等からなる移動装置４６と、溶湯１３を貯留する取鍋４２と、溶湯１３を金枠装置１０の鋳込側端部１９ａ内へ注入する注湯口４３と、取鍋４２内の溶湯１３を注湯口４３に導くシュート４４と、取鍋４２を傾ける傾動用シリンダ４５（傾動用手段）とを備えている。尚、取鍋４２と注湯口４３とシュート４４と傾動用シリンダ４５と移動装置４６とは台車４１に設けられている。

金枠装置１０と冷却装置１１と回転機１２と鋳込み装置１４とは傾動フレーム１５に設けられている。図４，図５に示すように、傾動フレーム１５は、左右一対のＨ型鋼からなる主フレーム４８と、両主フレーム４８間に連結された連結フレーム４９と、主フレーム４８の前端部に立設された門形状の立フレーム５０とを有している。

図１，図６に示すように、傾動フレーム１５の後端部とベースフレーム１７とにはそれぞれピロー型軸受ユニット５２，５３が設けられており、これらピロー型軸受ユニット５２，５３には旋回軸５４が左右方向から挿通されている。これにより、傾動フレーム１５は、旋回軸５４を中心にして上下方向へ揺動自在となり、金枠装置１０の鋳込側端部１９ａが引抜側端部１９ｂよりも上位となるように傾動可能である。

ベースフレーム１７は床に固定されている。また、図１，図４に示すように、傾動装置１６にはスクリュージャッキが使用されており、ジャッキ本体がベースフレーム１７側に設けられ、ラムの先端が傾動フレーム１５の立フレーム５０に連結されている。

また、遠心力鋳造装置１には、鋳込み装置１４から金枠本体１９内に供給された溶湯１３が引抜側端部１９ｂに到達したことを検出する検出装置５５が設けられている。尚、検出装置５５としては、溶湯１３がある場所に到達したことを検出する光電スイッチ式のもの、又は、取鍋４２の傾動用シリンダ４５の起動開始時を基点とするタイマー式のもの等が使用される。或は、光電スイッチ式とタイマー式とを組み合わせたもので、光電スイッチ式のもので検出した時点をタイマー式のものの基点としてもよい。

図１，図５に示すように、振動防止装置１８は、四角枠状の枠フレーム体５７と、防振ゴム５８（振動吸収部材の一例）を介して傾動フレーム１５の両側部に設けられたローラ５９とを有している。図４に示すように、枠フレーム体５７は、ベースフレーム１７に設けられた下部フレーム６０と、下部フレーム６０の両端部に立設されたＨ型鋼からなる案内部材６１と、両案内部材６１の上端間に設けられた上部フレーム６２とを有している。尚、図５に示すように、両案内部材６１は、傾動フレーム１５の前部両側方に配置されている。両案内部材６１は傾動フレーム１５を挟んで相対向する案内面６３を上下方向にわたり有している。

図７，図８に示すように、防振ゴム５８は傾動フレーム１５の両主フレーム４８にそれぞれ二個ずつ取り付けられている。ローラ５９は、金枠装置１０の長手方向（前後方向）の軸心を有する支軸６５に、回転自在に設けられている。支軸６５は取付ブラケット６６に保持され、取付ブラケット６６は両防振ゴム５８に取り付けられている。両ローラ５９はそれぞれ、傾動フレーム１５の傾動に伴って、両案内部材６１の案内面６３上を上下方向へ転動する。

図１に示すように、遠心力鋳造装置１の後方すなわち金枠装置１０の後方には、金枠本体１９内で鋳造された鋳鉄管２を引抜側端部１９ｂから引き抜く引抜装置６８が傾動フレーム１５の後方へ分離して床に設置されている。

以下、上記構成における作用を説明する。
鋳鉄管２を鋳造する際、鋳込み初期において、図９に示すように、傾動装置１６を作動して傾動フレーム１５を水平面に対して所定の傾斜角度Ａに傾斜させることにより、金枠装置１０と冷却装置１１と回転機１２と鋳込み装置１４とが傾動フレーム１５と共に傾斜する。

この状態で、図３に示すように、回転機１２のモータ３８を駆動して駆動輪体３７を回転させることにより、駆動輪体３７の回転が突部２６を介してスリーブ２０に伝えられ、スリーブ２０と共に金枠本体１９が回転する。そして、図９の仮想線で示すように、鋳込み装置１４の台車４１を金枠装置１０に向けて移動し、注湯口４３を金枠本体１９の鋳込側端部１９ａに挿入し、傾動用シリンダ４５を作動して取鍋４２を傾ける。これにより、取鍋４２内の溶湯１３が、シュート４４を流れ、注湯口４３から金枠本体１９の鋳込側端部１９ａに供給され、鋳込側端部１９ａから引抜側端部１９ｂに向って流れる。この際、金枠装置１０は傾動フレーム１５と共に所定の傾斜角度Ａに傾斜しているため、溶湯１３は金枠本体１９の鋳込側端部１９ａから引抜側端部１９ｂにわたって確実に流れる。

検出装置５５が溶湯１３を検出すると、傾動装置１６が作動し、傾動フレーム１５の傾斜角度が所定の傾斜角度Ａから次第に小さくなるように傾動フレーム１５を傾動させ、鋳込み終盤において、図１に示すように、傾動フレーム１５の傾斜角度を０°すなわち傾動フレーム１５を水平に戻す。

これにより、金枠装置１０と冷却装置１１と回転機１２と鋳込み装置１４とが傾動フレーム１５と共に水平になり、鋳鉄管２の一端部（鋳込側端部）の厚さが薄くなるとともに他端部（引抜側端部）の厚さが分厚くなるといった管厚の不均一が解消され、管厚を精度良く均一にすることができる。

尚、溶湯１３を取鍋４２から金枠本体１９へ供給している際、図２に示すように、給水管２９から冷却水２８を散水することにより、冷却水２８がスリーブ２０の貫通孔２４を通って間隙２５に流れ込むため、金枠本体１９が適宜冷却されて金枠本体１９を最適な温度に保つことができる。

上記のようにして所定重量の溶湯１３を鋳込んだ後、傾動用シリンダ４５を作動して取鍋４２の傾斜を元に戻し、取鍋４２から金枠本体１９への溶湯１３の供給を停止する。尚、所定重量の溶湯１３を鋳込んだことを検出する方法としては、取鍋４２の傾動開始からの経過時間をタイマー（図示せず）で検出する方法や、或は、予め取鍋４２内に所定重量の溶湯１３を注いでおき、取鍋４２が空になる角度まで傾動する方法など、適宜の方法を用いればよい。

金枠本体１９内の溶湯１３が凝固した後、回転機１２のモータ３８を停止して金枠装置１０の回転を停止させる。その後、コアリング２１を金枠本体１９の引抜側端部１９ｂ内から取外し、引抜装置６８を作動して、鋳造された鋳鉄管２を金枠本体１９の引抜側端部１９ｂから後方へ引き抜く。

尚、金枠本体１９内への溶湯１３の供給が完了した後、適宜のタイミングで、図１の実線で示すように、鋳込み装置１４の台車４１を傾動装置１６に向けて移動し、注湯口４３を金枠本体１９の鋳込側端部１９ａから脱抜する。

また、上記のような鋳造工程を行っているとき、傾動フレーム１５の傾動に伴って、振動防止装置１８の両ローラ５９が両案内部材６１の案内面６３上を上下方向へ転動するため、傾動フレーム１５が上下方向へスムーズに傾動する。また、図５に示すように、回転機１２等から発生する振動は防振ゴム５８で吸収されるため、主に傾動フレーム１５の幅方向Ｂ（左右方向）の振動が防止され、管厚をより一段と精度良く均一にすることができる。

上記実施の形態では、振動吸収部材の一例として防振ゴム５８を用いたが、ゴム以外の弾性体例えば防振ばね等を用いてもよい。
上記実施の形態では、検出装置５５を、光電スイッチ式のものとし、金枠本体１９の引抜側に設けた例を示したが、溶湯１３の通過（或は到達）を検出する場所は取鍋４２の出口から金枠本体１９の引抜側までの間であれば、どこに設けてもよい。

上記実施の形態では、金枠本体１９とスリーブ２０とを有する金枠装置１０を示したが、スリーブ２０を有さず、金枠本体１９のみを有する金枠装置１０であってもよい。また、冷却装置１１を備えていない遠心力鋳造装置であってもよい。

上記実施の形態では、管の一例として鋳鉄管２を挙げたが、鋳鉄以外の材料であってもよい。また、溶湯として溶融鋳鉄を挙げたが、鋳鉄以外の材料であってもよい。

１ 遠心力鋳造装置
２ 鋳鉄管
１０ 金枠装置
１９ａ 鋳込側端部
１９ｂ 引抜側端部
１２ 回転機
１３ 溶湯
１４ 鋳込み装置
１５ 傾動フレーム
１６ 傾動装置
１８ 振動防止装置
５５ 検出装置
５８ 防振ゴム（振動吸収部材）
５９ ローラ
６１ 案内部材
６３ 案内面
Ａ 所定の傾斜角度

Claims (5)

1. 金枠装置の鋳込側端部から回転している金枠装置内に溶湯を供給して管を遠心力鋳造し、金枠装置の鋳込側端部とは反対側の引抜側端部から管を引抜く遠心力鋳造装置であって、
   金枠装置と、金枠装置を回転させる回転機と、金枠装置の鋳込側端部から金枠装置内に溶湯を供給する鋳込み装置とが傾動フレーム上に設けられ、
   傾動フレームは金枠装置の鋳込側端部が引抜側端部よりも上位となるように上下方向に傾動可能であり、
   傾動フレームを傾動させる傾動装置が備えられていることを特徴とする遠心力鋳造装置。
2. 鋳込み装置から金枠装置内に供給された溶湯が金枠装置の引抜側端部に到達したことを検出する検出装置が備えられていることを特徴とする請求項１記載の遠心力鋳造装置。
3. 傾動フレームの振動を防止する振動防止装置が備えられていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の遠心力鋳造装置。
4. 振動防止装置は、傾動フレームの両側方に設けられた一対の案内部材と、振動吸収部材を介して傾動フレームの両側部に設けられたローラとを有し、
   一対の案内部材は傾動フレームを挟んで相対向する案内面を有し、
   ローラは傾動フレームの傾動に伴って案内面上を上下方向へ転動することを特徴とする請求項３記載の遠心力鋳造装置。
5. 上記請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の遠心力鋳造装置を用いた遠心力鋳造方法であって、
   鋳込み初期において、傾動フレームを所定の傾斜角度に傾斜し、金枠装置を回転させながら溶湯を鋳込み装置から金枠装置の鋳込側端部に供給し、
   溶湯が金枠装置の引抜側端部に到達すると、傾動フレームの傾斜角度を所定の傾斜角度から次第に小さくすることを特徴とする遠心力鋳造方法。

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