JP2011525426A - 金属を鋳造する金型 - Google Patents

Abstract

【課題】据付け費用が多数の温度測定装置により減少されるが、しかし、同時に測定結果の高い信頼性と説得力をとどめること認められるように、多数の温度測定装置を備える金属を鋳造する公知金型を開発すること。
【解決手段】この発明は、鋳造稼働中に壁内の温度分布を把握するために金型の壁（１００）に配置されている多数の温度測定装置（３００）を備える金属を鋳造する金型に関する。多数の温度測定装置の据付けを壁に簡略化し且つ測定結果の信頼性を高めるために、この発明によると、温度測定装置（３００）をモジュール（４００）内で互いにしっかりと位置決めされて配置されることが提案されるので、温度測定装置がモジュールと一緒に構造的ユニット（５００、５００’）を形成し、金型の据付け前に予め組立てられ得る。金型の組立ての際に構造的ユニット金型の壁（１００）内或いは傍に固定されている。
【選択図】 図１

Description

この発明は、鋳造稼働中の壁における温度分布を把握するために金型内の壁に配置されている多数の温度測定装置を備える金属を鋳造する金型に関する。

多数の温度測定装置を備えるこの種の金型は先行技術に知られていて、例えば国際特許出願公開第２００４／０８２８６９号明細書（特許文献１）に開示されている。そこに記載された技術的教示によると、温度測定装置が熱要素の形態で個々に温度測定装置にそれぞれに設けられた個々の孔に金型に取付けられる。個々の熱要素はばね力により孔の底に対してそこで金型材料との測定箇所の接触を保証する。熱要素は異なった深さに金型板に取付けられている。これは特に金型板において熱流密度を決定するために意味がある。

金型板における各個々の熱要素の前記種類の個々の組立ては高い据付け費用を必要とされる。熱要素の接続は典型的には別体のハーテング継手によって行われる。据付けには、継手がしばしば間違って損傷を与えられ、それに基づいて修正した接続態様の費用のかかる再構成が行われなければならない。熱要素の互いの位置決めが問題である。例えば単に１０ｍｍの間隔の際に孔深さの偏差とそれにより単に１ｍｍの深さ方向における熱要素の測定尖端の位置が既に測定成果において１０パーセント偏差を導く。

国際特許出願公開第２００４／０８２８６９号明細書

この発明の課題は、この先行技術から出発して、据付け費用が多数の温度測定装置により減少されるが、しかし、同時に測定結果の高い信頼性と説得力をとどめること認められるように、多数の温度測定装置を備える金属を鋳造する公知金型を開発することである。

この発明は、特許請求項１の対象によって解決される。これは、温度測定装置が一つのモジュールでしっかりと互いに位置されて配置されていて、モジュールと一緒に構造的ユニットを形成すること、及び構造的ユニットが温度分布を把握するために金型の壁内或いは傍に固定されていることを特徴とする。

この発明の解決手段における大きな利点は、構造的ユニット、即ちモジュールがその構造的ユニットに配置された温度測定装置を備えて既に全金型の組立て前に製造者における工場内の装備に予め組立てられ得ることである。

モジュール内の温度測定装置の予め組立ては、好ましくは温度測定装置の自由且つ正確な位置決めを互いに、即ち所望の正しい間隔に互いに且つ正しい深さに可能とする；特に間隔は、水槽が金型にねじ固定されてそして温度測定装置が特に熱要素の形態に伝統的に案内される固定ボルトの間隔によってもはや強制的に定義されていない。その代わりに、モジュール内の予め組立ては、温度測定装置の非常に短い苦情も、或いはその測定尖端から互いに、例えば１０ｍｍを可能とし、金型内の冷間凝固するストランドの完全な監視が縦亀裂形成と中断案内認識を考慮してストランドの全幅にわたり測定された温度分布の評価によって可能である。一般に、温度測定装置の自由位置決めによって測定結果の偏差が最小に減少され、測定の説得力が著しく向上される。

金型の最終組立てでは、構造的ユニットが温度測定装置を含めて全体として壁内或いは傍に固定すべきである。それ故に、特に金型の最終組立てにおける温度測定装置用の据付け費用が最小に制限される。

この発明の第１実施例によると、金型の壁が構造的ユニットを収容する収容部を有する。この場合に、出来るだけ最適な熱伝達が構造的ユニットと金型の材料の間に保証されることが注意すべきである。そのために、収容部の深さがモジュールの深さ、即ち高さに調和され、特に金型の収容部の底或いは壁とモジュールの表面或いは測定装置の測定尖端との間に出来るだけ良い大きな面接触が形成されて、モジュールと金型壁間に最適な熱伝達を保証する。熱伝達は、熱伝達が鋳造稼働中に金型に生じるように、高い温度を持ちこたえる例えば熱案内ペーストの使用によって改良され得る。

構造的ユニットは例えば冷却側面により金型の壁に入れられるか、或いはこの壁に組立てられる。構造的ユニットが金型壁の冷却通路における冷媒流れを影響を与えないので、この場合に構造的ユニットが二つの隣接した冷却通路間に組立てられる。

選択的に、構造的ユニット用の収容部が金型の壁の横、特に水平孔として熱い側と冷間通路の底の間に形成されている。

金型の壁の熱流を出来るだけ僅かに妨害するために、収容部が構造的ユニットの取付け後に板状カバーによって特に金型の壁の外面と結合して再び閉鎖される。次にカバーを通る熱流が可能である。

モジュール或いは構造的ユニットと金型の冷間側における収容部が特に金型壁の厚さ方向に、即ち鋳造方向を横切って或いは冷却側から加熱側まで段付けされて形成される。この段付けは好ましくは縦揺れに対して金型内のモジュール或いは構造的ユニットの安定性を保証する。

上記されるように、金型の冷却側が収容部を有するばかりではなく、むしろ、モジュールがそれぞれの一つの温度測定装置を収容するために収容部、次の温度測定装置収容部と名付けられた収容部も有する。この場合に温度測定装置が温度測定装置収容部に配置されていて、測定尖端が収容部の底或いは壁に接触する。

温度測定装置は例えば熱要素として或いは繊維光学温度センサーとして形成され得て、後者の温度測定が光学時間領域反射ＯＴＤＲ方法或いはフィバーブラッググレーテング（Fibre-Bragg-Grating)ＦＢＧ方法によって可能とする。位相光学的温度センサーが非常に薄く；これは、信号或いは測定成果が反対に影響されて品質低下されることなしに、多くの温度箇所が近くに並んで配置され得る利点を有する。

確実な熱流測定の目的のために、温度測定装置がモジュールに対に配置されていて、二つの温度測定装置、特に対の熱要素がモジュール或いは金型に特にそれぞれに異なった深さに突き出す。モジュール内の温度測定装置収容部が一致して異なった深さに形成されている。

モジュール内の温度測定装置収容部が例えば孔（段付けされるか、或いは段付けされずに）として或いは溝としてモジュールの縁に形成され得る。溝としての構成は、特に温度測定装置の測定尖端がモジュール或いは溝に挿入の際に接近でき、温度測定装置収容部の底或いは床と測定尖端の接触が確保され得る利点を有する。熱要素の使用では、その測定尖端が好ましくは溝の底と半田付けされて、最適接触と熱伝達並びに正確な位置決めを保証する。

温度測定装置はモジュール内の温度測定装置収容部に固定されている。固定は適切な収容部における温度測定装置の貼付け或いは締付けによって行われる。貼付けるために、好ましくは高い耐熱樹脂、例えば延性測定帯ＤＭＳ樹脂が使用される。選択的に、温度測定装置は熱要素の場合に、例えばリング状円錐ボルトによって温度測定装置収容部にも締め付けられ得る。この場合に温度測定装置収容部にはねじが円錐状流出口を備えている。熱要素は外部ねじを備えて特に銅から成るリング状円錐体によって案内される。この円錐体或いはこの円錐ボルトが熱要素をねじ込みの際に固定されて、熱要素をボルト方向によって同時に孔底の押圧する。

好ましくはモジュールとその熱要素収容部或いは孔が腐食によって製造される。モジュールの上記四分円状或いは段付け四分円状形状が特に適している。製造方法「腐食」は、所望の孔帯の同時非常に精密な維持或いは実現の際に孔程度と孔円錐体が回避される。多数の孔を製造する腐食の際の構成部材の一回の固定によって腐食用の費用が限界に維持され得る。

最適な熱伝達を保証するために、モジュールが特に金型自体と同じ材料から仕上げられる。

特にモジュール上の熱要素の接続ケーブルを含めてケーブルガイドの見易さを改良するために、モジュール上の熱要素の接続ケーブル用の中央プラグの用途が推薦される。この種の中央プラグが純粋な数倍プラグ結合部として或いはマルチプレックスとして形成され得る。選択的に、中央プラグがバス交差箇所或いはバスモジュール、例えば磁場バスモジュールとして形成され得る。次に中央プラグが熱要素の信号をバスフォーマットに変換する位置にある。同時に、バス交差箇所或いはバスモジュールが変換を逆方向に、即ちバスフォーマットからアクター信号用モジュールに変換する位置にもある。多数の構造的ユニットの使用では、中央プラグを個々の構造的ユニット上で上配置された中央プラグと接続することが重要である。この接続構成では、中央プラグ並びに上配置された中央プラグがバス交差箇所として形成され得る。

中央プラグを介して−場合によっては上配置された中央プラグの中間接続の下で−熱要素が適した評価装置或いは制御装置に接続されている。

明細書には、全体として６図が添付されている。
収容部或いは構造的ユニットを備える金型の冷却側の平面図を示す。 収容部或いは構造的ユニットを備える金型の冷却側の第１横面図を示す。 収容部或いは構造的ユニットを備える金型の冷却側の第２横面図を示す。 この発明の構造的ユニット用の第１実施例を三つの異なった斜視図を示す。 この発明の構造的ユニット用の第１実施例を中央プラグを備える態様で示す。 この発明の構造的ユニット用の第２実施例（段付けされる）を示す。 円形、矩形と正方形用の金型を示す。 ビームブランク用の金型を示す。

この発明は、次に上記図を参照しながら実施例の形態で詳細に説明される。すべての図では、同じ要素が同じ参照符号により示されている。

図１ａは金型、正確に述べると金型の（側）壁１００の冷却側を平面図に示す。縦案内冷却通路２００並びに冷却通路間には構造的ユニット５００と５００’用の収容部１２０、１２０’を認識すべきである。収容部１２０とそれにより場合によっては収容部に据付けられた構造的ユニット５００或いは５００’がそれぞれに二つの隣接した冷却通路の間に配置されている。モジュール５００と５００’は図１ａでは異なった長さに示されている。これは、構造的ユニットが異なった数の熱要素を金型の同じ壁１００に設けられていることを示す。

図１ｂは、図１ａの鋳造方向における金型の壁１００を通る断面を示す。構造的ユニット用の収容部１２０と冷却通路２００を認識すべきである。収容部１２０の底が金型壁の加熱側Ｈに非常に近くに到達する。この形式では、熱要素が今日も金型の加熱側Ｈの近くに出来るだけ現実的形式で把握することが確認される。

図１ｃは、図１ａにより鋳造方向を横切って金型の壁１００を通る横断面を示す。この図は明白に金型壁１００の深さに収容部１２０用の異なった横断面を示す：精密に正方形に、第１実施例により段付けされずに、或いは第２実施例により段付けされる。段付きＳの際に収容部１２０’或いは構造的ユニット５００’の幅がより大きい深さの領域に先細に成る。この段付けに基づいて、構造的ユニットのより大きい剛性が据付けの際に収容部で達成される。

構造的ユニット５００用の第１実施例を具体的に示す。モジュール４００内の熱要素３００用の温度測定装置収容部４２０が例えばモジュール側壁に溝の形態に形成されていることを認識すべきである。側面縁における溝の構成は、熱要素がが溝に挿入した後に接近できる利点を提供し；特にこの実施態様では熱要素３００の測定尖端３１０が溝の底で半田付けされ得る。図２では、さらに、熱要素が対状に対向位置して配置されていることが認識すべきである。そのような対に分割された熱要素がそれぞれに異なった深さにモジュールに突き出す；間隔ＡとＢがそれぞれに熱要素の測定尖端３１０とモジュールの加熱側限界Ｈ’の間に比較する。これら間隔ＡとＢが熱流密度の確実な算出のために金型壁に必要とされる。

図３は、モジュール４００上の中央プラグ６００を補充された図２によるモジュール或いは構造的ユニットの第１実施例を示す。中央プラグ６００には、熱要素３００のすべての接続ケーブル３３０がモジュール上で接続でき且つ結束できる。モジュールは特に個々の、偶発的だが、多血管状出力ケーブルのみを介してすべての熱要素の信号の転送を可能とする。この目的のために、中央プラグが例えば多極プラグの形態に形成され得る。選択的に、プラグがマルチプレクサーとして形成され得る。他の選択的に、中央プラグがバス交差箇所として形成され、ケーブル７００がバス電線として形成され得る。バス交差箇所、バスモジュールも挙げられ、熱要素の信号をそれぞれに使用されたバスのフォーマット或いはプロトコールに置換するように、形成される。

図４は、ここで段付けされた実施態様でこの発明のモジュール用の第２実施例を示す。段付けが図４においてそれぞれに縦線の形態に部分的に引かれ、部分的に点線でそれぞれに参照符号Ｓにより示されている。特に段付けが図１ａに具体的に認識すべきである。

図５は、円形、矩形と正方形用の金型の測定配列を示す。

図６は、ビームブランク用の金型の測定配列を示す。

１００．．．．．金型の壁
１２０．．．．．構造的ユニット５００用の収容部
１２０’．．．．構造的ユニット５００’用の収容部
２００．．．．．冷却通路
３００．．．．．熱要素
３３０．．．．．接続ケーブル熱要素
４００．．．．．モジュール
４２０．．．．．熱要素用の節約
５００．．．．．第１実施例による構造的ユニット
５００’．．．．第２実施例による構造的ユニット
６００．．．．．中央プラグ
７００．．．．．出力ケーブル

Ａ，Ｂ．．．．．間隔
Ｓ ．．．．．段付け

Claims (17)

1. 鋳造稼働中に壁内の温度分布を把握するために金型の壁（１００）に配置されている多数の温度測定装置（３００）を備える金属を鋳造する金型において、温度測定装置（３００）がモジュール（４００）内で互いにしっかりと位置決めされて配置されていて、モジュールと一緒に構造的ユニット（５００、５００’）を形成し、そして構造的ユニット（５００、５００’）が温度分布を把握するために金型の壁（１００）内或いは傍に固定されていることを特徴とする金型。
2. 金型の壁（１００）が構造的ユニット（５００、５００’）を収容する収容部（１２０、１２０’）を有することを特徴とする請求項１に記載の金型。
3. 構造的ユニット（５００、５００’）用の収容部（１２０）が冷却通路（２００）の間の金型の壁の冷却側に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の金型。
4. モジュール（４００’）と収容部（１２０’）が金型の冷却側から加熱側までの方向に段付けされて形成されていることを特徴とする請求項２或いは３に記載の金型。
5. 構造的ユニット（５００、５００’）用の収容部（１２０、１２０’）が横、特に水平孔として金型の壁に加熱側と冷却通路の底の間に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の金型。
6. 収容部（１２０、１２０’）が構造的ユニット（５００、５００’）の据付け後に板状カバーによって特に金型の壁の外部表面と結合して閉鎖されていることを特徴とする請求項２乃至５のいずれか一項に記載の金型。
7. モジュール（４００、４００’）が温度測定装置のそれぞれに一つを収容するために孔或いは溝の形態に少なくとも一つの温度測定装置収容部（４２０）を有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の金型。
8. 温度測定装置収容部（４２０）がその深さに渡って見て段付けされて異なった直径を備えて形成されていることを特徴とする請求項７に記載の金型。
9. 温度測定装置（３００）は温度測定装置収容部（４２０）に、温度測定装置（３００）の測定尖端（３１０）がそれぞれに温度測定装置収容部（４２０）の底或いは壁と接触するように、貼付けられるか、或いは分解可能に挟み付けられていることを特徴とする請求項７或いは８に記載の金型。
10. 温度測定装置が熱要素として形成されていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の金型。
11. 熱要素の測定尖端が温度測定装置収容部（４２０）の底或いは壁に半田付けされていることを特徴とする請求項１０に記載の金型。
12. モジュール（４００）内の温度測定装置収容部（４２０）は、熱要素（３００）が対に且つ隣接して配置されて、そして対の個々の熱要素が異なった深さでモジュール内或いは傍に配置されていることを特徴とする請求項１０或いは１１のいずれかに記載の金型。
13. 温度測定装置は、光学時間領域反射ＯＴＤＲ方法或いはフィバーブラッググレーテングＦＢＧ方法によって温度測定を可能とする繊維光学温度センサーとして形成されていることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の金型。
14. モジュールとその温度測定装置収容部が少なくとも部分的に腐食によって製造されることを特徴とする請求項７乃至１３のいずれか一項に記載の金型。
15. モジュール或いは収容部（１２０）を閉鎖するカバーの少なくとも一方が金型と同じ材料から、例えば銅から仕上げられていることを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか一項に記載の金型。
16. モジュール内或いは上には、中央プラグ（６００）がモジュール（４００）上のすべての温度測定装置（３００）の接続電線（３３０）を収容して結束するように設けられていることを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか一項に記載の金型。
17. 中央プラグがマルチプレクサーとして或いはバス交差箇所或いはバスモジュールとして形成されていることを特徴とする請求項１６に記載の金型。

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