JP2014034058A - System and method for control of casting quality - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、取鍋から複数の鋳型に注湯される溶湯温度を測定し、その温度に基づいて各鋳型における鋳造品質を管理するための技術に関する。 The present invention relates to a technique for measuring the temperature of molten metal poured into a plurality of molds from a ladle and managing the casting quality in each mold based on the temperatures.
特許文献1には、炉からの出湯に伴う温度降下を推定し、鋳型への注湯時点における溶融金属の温度を適正温度に一致させて鋳物の品質向上に寄与する技術が開示されている。
特許文献1においては、出湯時の取鍋温度に起因する温度降下量、操業条件に起因する温度降下量を考慮して、溶湯の温度降下量を推定するとともに、操業条件による注湯に要する時間を求めて、これらの結果に基づいてプロセス全体において生じる溶湯温度の降下量を求めることにより、溶湯温度を管理して鋳造品質を管理している。
In
また、一般的な自動注湯ラインでは、放射温度計を用いて一枠毎の注湯温度を測定し、鋳造品質を管理している。 Moreover, in a general automatic pouring line, the casting quality is controlled by measuring the pouring temperature for each frame using a radiation thermometer.
取鍋内に入れられた溶湯は温度分布を持ち、取鍋内壁部、中央部、及び、注湯口付近では温度が大幅に違うこともあり、実際に注湯される溶湯温度を正確に推定等することは困難であった。このような理由により、一連の鋳造プロセスにおける溶湯温度のばらつきに起因する不具合の発生を防止することは困難であった。
また、放射温度計は設置方法が非常に難しく、測定精度も良くない。従って、一枠毎の注湯温度を精度良く管理することができず、溶湯温度に起因する鋳造欠陥が発生しても因果関係を特定することができない。
The molten metal placed in the ladle has a temperature distribution, and the temperature in the ladle inner wall, the center, and the vicinity of the pouring spout may vary significantly, so the temperature of the molten metal that is actually poured can be accurately estimated, etc. It was difficult to do. For these reasons, it has been difficult to prevent the occurrence of defects due to variations in molten metal temperature in a series of casting processes.
Also, the radiation thermometer is very difficult to install and the measurement accuracy is not good. Therefore, the pouring temperature for each frame cannot be managed with high accuracy, and the causal relationship cannot be specified even if a casting defect due to the molten metal temperature occurs.
本発明の鋳造品質管理システムは、取鍋から複数の鋳型に注湯される溶湯の温度を測定し、その温度に基づいて各鋳型における鋳造品質を管理するシステムであり、前記取鍋の注湯口に前記溶湯に浸漬する温度計を設け、その温度計によって前記注湯口を通過し、各鋳型に注湯される溶湯の温度を連続的に測定し、前記連続的に測定された温度データを前記各鋳型に関連付けて管理し、各鋳型に対してフィードバックすることを特徴とする。 The casting quality control system of the present invention is a system for measuring the temperature of molten metal poured from a ladle into a plurality of molds and managing the casting quality in each mold based on the temperature, and the pouring spout of the ladle Provided with a thermometer immersed in the molten metal, and continuously measured the temperature of the molten metal passed through the pouring port by the thermometer and poured into each mold, and the temperature data measured continuously Management is performed in association with each mold, and feedback is provided for each mold.
前記連続的に測定された温度データにおいて、温度が急上昇する地点を鋳込み開始時間、温度が急降下する地点を鋳込み終了時間として判断し、前記鋳込み開始時間から鋳込み終了時間までを前記各鋳型への鋳込み時間として鋳造品質を管理する。 In the continuously measured temperature data, a point at which the temperature suddenly rises is determined as a casting start time, a point at which the temperature suddenly falls is determined as a casting end time, and casting from the casting start time to the casting end time is cast into each mold. Manage casting quality as time.
本発明の鋳造品質管理方法は、取鍋から複数の鋳型に注湯される溶湯の温度を測定し、その温度に基づいて各鋳型における鋳造品質を管理する方法であり、前記取鍋の注湯口に前記溶湯に浸漬する温度計を設け、その温度計によって前記注湯口を通過し、各鋳型に注湯される溶湯の温度を連続的に測定し、前記連続的に測定された温度データを前記各鋳型に関連付けて管理し、各鋳型に対してフィードバックすることを特徴とする。 The casting quality control method of the present invention is a method for measuring the temperature of molten metal poured from a ladle into a plurality of molds and managing the casting quality in each mold based on the temperature, and the pouring spout of the ladle Provided with a thermometer immersed in the molten metal, and continuously measured the temperature of the molten metal passed through the pouring port by the thermometer and poured into each mold, and the temperature data measured continuously Management is performed in association with each mold, and feedback is provided for each mold.
前記連続的に測定された温度データにおいて、温度が急上昇する地点を鋳込み開始時間、温度が急降下する地点を鋳込み終了時間として判断し、前記鋳込み開始時間から鋳込み終了時間までを前記各鋳型への鋳込み時間として鋳造品質を管理する。 In the continuously measured temperature data, a point at which the temperature suddenly rises is determined as a casting start time, a point at which the temperature suddenly falls is determined as a casting end time, and casting from the casting start time to the casting end time is cast into each mold. Manage casting quality as time.
本発明によれば、実際に注湯される際の溶湯温度を連続的に測定し、かつ、その温度データと鋳型とを関連付けて管理することによって、鋳造品質、ひいては鋳物の品質を正確に管理できる。 According to the present invention, the molten metal temperature at the time of the actual pouring is continuously measured, and the temperature data and the mold are managed in association with each other, thereby accurately controlling the casting quality and eventually the casting quality. it can.
図1は、鋳造ライン1を示す。鋳造ライン1は、鋳型2内に溶融金属を鋳込み、鋳型2内で所定時間保持することによって、金型形状に応じた鋳物を製造するための一連の鋳造工程を行う製造ラインである。
FIG. 1 shows a
図1に示すように、鋳造ライン1には、複数の鋳型2が溶湯入口3を一方に向けて一列に並べられた状態で配置される。ハンガー4に吊り下げられた取鍋5内に溶融金属である溶湯6が入れられている。ハンガー4には、平面方向に移動可能なクレーン等の移動装置(不図示)が取り付けられる。
作業者は取鍋5のハンドル7を回して取鍋5を傾けて、鋳型2の溶湯入口3に向けて溶湯6を注ぎ込む。一つの鋳型2への鋳込みが終了すると、次の鋳型2に位置を合わせるように取鍋5を移動する。この作業を繰り返して、一連の鋳込み作業を行う。
As shown in FIG. 1, a plurality of
The operator turns the
図2は、取鍋5の構成及び温度測定システム10を示す。図3は、温度測定システム10の装置構成を示す。
温度測定システム10は、取鍋5から鋳型2に注湯される溶湯6の出口温度を測定する。これとともに、温度測定システム10は、測定した結果を記録・表示する。
FIG. 2 shows the structure of the
The
図2に示すように、取鍋5の注湯口8に温度計11が設けられており、この温度計11によって注湯口8を通過する溶湯6の温度が連続的に測定される。
温度計11は、先端に設けられるイマージョン12を含む。イマージョン12は、溶湯6の温度域を測定可能な熱電対を含む温度測定ユニットである。
As shown in FIG. 2, a
The
温度計11は、先端部のイマージョン12を溶湯6に浸漬させることでその温度を連続的に測定する浸漬型の温度計である。イマージョン12は、消耗品として使用されるため、温度計11の先端に着脱自在に取り付けられている。
このように、注湯時の溶湯6に連続的に浸漬させて直接的に温度測定を行うイマージョン12を測定部とする温度計11を用いることによって、高精度の温度測定が可能となる。
The
In this way, by using the
温度計11は、ベース13、ホルダー14及び取付部15を介して取鍋5の縁に取り付けられている。
ベース13は、取鍋5の縁に着脱自在に取り付けられており、注湯口8を挟んで対称位置に二つ配置される。ベース13は、例えばU字状又はO字状の支持部を有し、その支持部でホルダー14を支持することによってホルダー14を揺動可能に支持する。なお、ベース13は一つでも良く、ホルダー14及び取付部15を一点支持する構成としても良い。
ホルダー14は、ベース13・13間に渡される筒状の部材であり、中央に取付部15が固定される。取付部15は、ホルダー14の中央から下方に向けて、つまり溶湯6に向けて延びる筒状の部材である。取付部15の先端にイマージョン12(温度計11)が着脱自在に取り付けられる。なお、ホルダー14をベース13に固定し、取付部15をホルダー14に対して揺動可能としても良い。
The
The
The
注湯時に取鍋5が傾けられると、取鍋5に取り付けられるベース13が傾き、ホルダー14が回転して取付部15が揺動(あるいは取付部15が揺動)する。このとき、温度計11は重力に従って垂直姿勢になる。このように、温度計11を揺動可能に支持して、注湯口8の上方位置に維持することで、注湯途中の溶湯6にイマージョン12が常時接触し、浸漬する状態を維持することができる(図4参照)。
以上のように、温度計11は、取鍋5の注湯口8から鋳型2に注がれる途中の溶湯6に接触可能な位置に取り付けられるとともに、温度計11の先端に設けられるイマージョン12の位置は、取鍋5の注湯時の傾きに応じて取鍋5に対する相対位置が変更可能であり、その位置を変更することによって注湯口8を通過する溶湯6に連続的に接触することで、注湯時の溶湯6の温度を連続的に測定可能である。
When the
As described above, the
取鍋5内の溶湯6の量が多い時は、取鍋5の傾きが小さくなる。このような場合、図4(a)(b)に示すように、温度計11を所定の角度を付けて設置することにより、イマージョン12を確実に溶湯6内に浸漬させることができる。つまり、温度計11の角度が所定の角度よりも小さくならないように設置することで、注湯口8からの距離が大きくなりすぎないようにできる。これとともに、注湯時の勢いで温度計11が流されてイマージョン12が溶湯6から離れないようにするために温度計11の角度が所定角度よりも大きくならないように設置する。
このように、温度計11のイマージョン12の位置を任意の角度範囲内に固定可能とすることで、取鍋5の傾き角度、溶湯6の残量、勢い等を考慮することなく、自動的に溶湯6と常時接触可能な構成を実現できる。
例えば、ベース13とホルダー14との間にストッパーを設けて、ホルダー14の回転角度が所定角度範囲に入るようにすることで実現可能である。
When there is much quantity of the
In this way, the position of the
For example, this can be realized by providing a stopper between the
また、上記のように、ベース13とホルダー14との間にストッパーを設ける等して、温度計11の取付角度を固定しても良い。つまり、イマージョン12の位置を任意の角度に固定しても良い。この場合、温度計11の取付構造を簡素なものにすることができる。例えば、溶湯6を自動注湯する際に、溶湯6の流れが一定となる場合に適している。
Further, as described above, the mounting angle of the
図2及び図3に示すように、イマージョン12には、補償導線16が接続される。補償導線16は、筒状に構成される取付部15及びホルダー14の内部を通して、ハンドル7側に引き出され、送信ユニット17に接続される。送信ユニット17は、無線通信によって電気信号を送信する電子機器である。送信ユニット17は、取鍋5に対して着脱自在に取り付けられている。なお、送信ユニット17の設置位置はこれに限らず、ハンガー4等、取鍋5の傾きの影響を受けない位置に取り付けても良い。
温度計11にて測定した溶湯6の温度データは、電気信号に変換されて送信ユニット17に伝送される。こうして、送信ユニット17から溶湯6の温度データが電気信号として送信される。
As shown in FIGS. 2 and 3, a
The temperature data of the
図2及び図3に示すように、送信ユニット17から送信される電気信号は、取鍋5(鋳造ライン1)から離れた位置に設けられる受信ユニット20によって受信される。受信ユニット20は、パソコン21と接続され、送信ユニット17から受信した溶湯6の温度に関する電気信号をパソコン21に伝送する。パソコン21は、HDD、CPU等を有する一般的なパソコンである。
パソコン21は、受信ユニット20によって受信された電気信号を温度データに変換し、自動的に時系列で記録するとともに、表示装置22に測定結果を表示する。表示装置22は、取鍋5の近傍等、鋳造ライン1内に設置され、注湯時の温度管理をリアルタイムに行うために用いられる。
As shown in FIG.2 and FIG.3, the electric signal transmitted from the
The
以上のように、注湯時の溶湯6の温度を測定し、その温度データを無線通信(送信ユニット17及び受信ユニット20)を介してパソコン21に記録し、さらに、表示装置22に表示することで、鋳型2ごとの溶湯6の温度管理を明確に行うことができる。
As described above, the temperature of the
また、溶湯6の温度を管理して、注湯温度が低い場合に発生するガス欠陥、湯廻り不良等の不具合、並びに、注湯温度が高い場合に発生する引け巣、焼付き等の不具合を防止することができる。このように、注湯温度と不良発生の相関分析を実施することによって、注湯温度の管理幅を機種ごとに最適化でき、品質向上に寄与できる。
さらに、注湯時の溶湯6の温度を連続で測定することで、注湯にかかる時間(鋳込み時間)を特定することができ、鋳込み時間を管理できる。これにより、鋳込み時間が長い場合に発生するガス欠陥、湯廻り不良等の不具合を防止できる。このように、鋳込み時間を管理することにより、作業ばらつきを低減できる。
In addition, by controlling the temperature of the
Furthermore, by continuously measuring the temperature of the
鋳型2−1〜2−6に対して一対一で得られる温度データは、パソコン21に各鋳型2と関連付けたデータとして記録される。一連の鋳造工程における鋳型2−1〜2−6によって得られる鋳物にシリアル番号を付けて管理することによって、不良品が出た場合に特定の鋳型、注湯条件等にフィードバックして、不良品が発生する条件を特定できる。これとともに、パソコン21に記録された温度データと関連付けて鋳物の良・不良の鋳造品質に関するデータを関連付けることにより、鋳造の品質保証に寄与できる。
Temperature data obtained on a one-to-one basis for the molds 2-1 to 2-6 is recorded in the
図5から図7は、一連の鋳造工程における温度計11での測定結果及びその測定結果を用いた鋳造品質管理の一例を示す。六つの鋳型2(2−1から2−6)に連続的に溶湯6を鋳込んだ際に温度計11を用いて注湯時の溶湯6の温度を測定した結果を示す。図5に示すように、イマージョン12が溶湯6に浸漬した時に温度が急激に上昇し、溶湯6からイマージョン12が離れた時に温度が急激に下降している。
FIG. 5 to FIG. 7 show an example of the measurement result of the
図6に示すように、注湯時の溶湯6の温度が適正な温度範囲内に収まっているかどうかを判断することによって、鋳造の品質を管理する。所定の温度範囲内に収まっていない場合は、溶湯温度に起因する不良として判断する。
また、図7に示すように、温度が急上昇する地点を鋳込み開始時間、温度が急降下する地点を鋳込み終了時間として、この間を鋳込み時間として管理する。鋳込み時間が所定の長さを超えた場合は、鋳込み時間に起因する不良として判断する。
以上のように、温度計11によって連続的に測定される温度データをフィードバックすることによって、不良の要因を特定する。
As shown in FIG. 6, the quality of casting is controlled by determining whether or not the temperature of the
Further, as shown in FIG. 7, a point at which the temperature rapidly rises is managed as a casting start time, and a point at which the temperature suddenly falls is regarded as a casting end time, and this time is managed as a casting time. If the casting time exceeds a predetermined length, it is determined as a defect due to the casting time.
As described above, the cause of the failure is specified by feeding back the temperature data continuously measured by the
これまでの実施形態では、温度計11を取鍋5の注湯口8に対して上方から浸漬させるものについて説明したが、取鍋5の傾きによらずに注湯口8を通過する溶湯6にイマージョン12が常時接触可能な位置に配置されていれば、注湯口8の側方、又は下方からイマージョン12が溶湯6に接触可能なように温度計11を取り付けても良い。
また、温度計11の取鍋5への取り付け形態等、温度測定システム10の具体的な装置構成は、上述のものに限定されず、取鍋5の傾き、溶湯6の量、流れ等に応じて温度計11の温度測定部であるイマージョン12を注湯時の溶湯6内に常時浸漬可能なものであれば良い。
In the above embodiments, the
Moreover, the specific apparatus configuration of the
1:鋳造ライン、2:鋳型、5:取鍋、6:溶湯、8:注湯口、10:温度測定システム、11:温度計、12:イマージョン 1: casting line, 2: mold, 5: ladle, 6: molten metal, 8: pouring spout, 10: temperature measuring system, 11: thermometer, 12: immersion
Claims (4)
前記取鍋の注湯口に前記溶湯に浸漬する温度計を設け、その温度計によって前記注湯口を通過し、各鋳型に注湯される溶湯の温度を連続的に測定し、
前記連続的に測定された温度データを前記各鋳型に関連付けて管理し、各鋳型に対してフィードバックすることを特徴とする鋳造品質管理システム。 A system that measures the temperature of the molten metal poured into a plurality of molds from a ladle and manages the casting quality in each mold based on the temperature,
A thermometer that is immersed in the molten metal is provided in the pouring port of the ladle, the temperature meter passes through the pouring port, and continuously measures the temperature of the molten metal poured into each mold,
A casting quality control system characterized in that the continuously measured temperature data is managed in association with each mold and fed back to each mold.
前記取鍋の注湯口に前記溶湯に浸漬する温度計を設け、その温度計によって前記注湯口を通過し、各鋳型に注湯される溶湯の温度を連続的に測定し、
前記連続的に測定された温度データを前記各鋳型に関連付けて管理し、各鋳型に対してフィードバックすることを特徴とする鋳造品質管理方法。 A method of measuring the temperature of the molten metal poured into a plurality of molds from a ladle and managing the casting quality in each mold based on the temperature,
A thermometer that is immersed in the molten metal is provided in the pouring port of the ladle, the temperature meter passes through the pouring port, and continuously measures the temperature of the molten metal poured into each mold,
A casting quality control method characterized in that the continuously measured temperature data is managed in association with each mold and fed back to each mold.
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