JP2024011555A

JP2024011555A - 鋳造用添加物、及び鋳造用添加物の供給装置

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Publication number: JP2024011555A
Application number: JP2022113640A
Authority: JP
Inventors: 博英松山; Hirohide Matsuyama
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Priority date: 2022-07-15
Filing date: 2022-07-15
Publication date: 2024-01-25
Anticipated expiration: 2042-07-15
Also published as: JP7297991B1

Abstract

【課題】取鍋の底部のノズルの近傍で溶湯から不純物を除去することが可能な鋳造用添加物、及び鋳造用添加物の供給装置を提供する。【解決手段】鋳造用添加物１Ａは、添加体１０を少なくとも１つ有する。添加物１０は、コア１１と被覆１２とを有する。コア１１は、溶湯から不純物を除去する為の添加剤を含む。コア１１は長尺状である。被覆１２は、コア１１を被覆する。被覆１２は金属製である。鋳造用添加物１Ａは、棒状を有する。鋳造用添加物１Ａは、一端部１８と他端部１９とを結ぶ線分に沿った延伸方向Ｄに直線状に延びる。供給装置は、溶湯の湯面よりも上方に設けられ、鋳造用添加物１Ａが滑り降りるスライド面を有するスライド機構を備える。【選択図】図１

Description

本発明は鋳造用添加物、及び鋳造用添加物の供給装置に関する。

鋳造の過程で溶湯中の不純物を除去する為に用いられる添加物として、コアードワイヤが知られている。又、特許文献１は、コアードワイヤを溶湯に供給する送線装置を開示する。送線装置は、コアードワイヤがコイル状に巻回されたコイル状物からコアードワイヤを引き出す。引き出されたコアードワイヤは、ガイドローラによってガイドされながら送り出され、取鍋内の溶湯に供給される。

特開２０２２－８５６９９号公報

取鍋の底部に設けられたノズルに不純物が蓄積し、ノズルが閉塞するという問題がある。これに対し、ノズルの近傍で溶湯にコアードワイヤを反応させ、ノズルの近傍で溶湯から不純物を除去する方法が考えられる。

しかし、上記の装置のように、コアードワイヤがコイル状に巻回されたコイル体からコアードワイヤを引き出して搬送し、溶湯に直接供給する方法では、取鍋のうちノズルの近傍までコアードワイヤを適切に送出することが難しい。従って、ノズルの近傍で溶湯から不純物を除去できないという問題点がある。

本発明の目的は、取鍋の底部のノズルの近傍で溶湯から不純物を除去することが可能な鋳造用添加物、及び鋳造用添加物の供給装置を提供することである。

本発明の第１態様に係る鋳造用添加物は、溶湯から不純物を除去する為の添加剤を含む長尺状のコアと、前記コアを被覆する金属製の被覆と、を備えた添加体を少なくとも１つ有する鋳造用添加物であって、棒状を有し、一端部と他端部とを結ぶ線分に沿った延伸方向に直線状に延びることを特徴とする。

第１態様によれば、ユーザは、取鍋の底部のノズルの近傍まで鋳造用添加物を容易に移動させ、ノズルの近傍で溶湯から不純物を除去できる。

第１態様において、１つの前記添加体を有し、前記添加体は、前記延伸方向に延びる円柱状を有し、前記延伸方向の長さは、前記延伸方向と直交する平面で切断した場合の断面の直径の１０倍以上であってもよい。この場合、ユーザは、取鍋の底部のノズルの近傍まで鋳造用添加物を精度良く移動させることができる。

第１態様において、１つの前記添加体を有し、前記添加体の前記延伸方向の長さは、前記延伸方向と直交する平面で前記添加体を切断した場合の断面に外接する外接円の直径の１０倍以上であってもよい。この場合、ユーザは、取鍋の底部のノズルの近傍まで鋳造用添加物を精度良く移動させることができる。

第１態様において、束ねられた複数の前記添加体を有してもよい。この場合、ユーザは、所望量の添加剤を、取鍋の底部のノズルの近傍で溶湯と反応させ、溶湯から不純物を除去できる。

第１態様において、前記延伸方向の長さは、前記延伸方向と直交する平面で前記複数の添加体を切断した場合の断面に外接する外接円の直径の１０倍以上であってもよい。この場合、ユーザは、取鍋の底部のノズルの近傍まで鋳造用添加物を精度良く移動させることができる。

第１態様において、前記延伸方向の単位長さ当たりの重さが、前記延伸方向の全域に亘って均一であってもよい。この場合、ユーザは、取鍋のノズルに向けて鋳造用添加物を安定的に移動させることができる。

第１態様において、前記延伸方向の単位長さ当たりの重さが、前記一端部から前記他端部に向けて次第に小さくなってもよい。この場合、ユーザは、取鍋のノズルに向けて鋳造用添加物を安定的に移動させることができる。

本発明の第２態様に係る供給装置は、第１態様に係る前記鋳造用添加物を供給する為の鋳造用添加物の供給装置であって、前記溶湯の湯面よりも上方に設けられ、前記鋳造用添加物が滑り降りるスライド面を有するスライド機構を備えたことを特徴とする。

第２態様によれば、供給装置は、スライド機構のスライド面に沿って鋳造用添加物を移動させることにより、取鍋の底部のノズルの近傍まで鋳造用添加物を移動させることができる。

第２態様において、前記スライド機構は筒状を有してもよい。この場合、供給装置は、スライド機構のスライド面に沿って移動する鋳造用添加物の状態を安定化させることにより、取鍋の底部のノズルの近傍まで鋳造用添加物を精度良く移動させることができる。

鋳造用添加物１Ａの斜視図、及びＩ－Ｉ線を矢印方向から視た断面図である。実験結果を示す表である。鋳造用添加物１Ｂの斜視図、及びII－II線を矢印方向から視た断面図である。供給装置８の概要を示す図である。供給装置８により鋳造用添加物１が供給される様子を示す図である。

以下、本発明の一実施形態に係る鋳造用添加物１（１Ａ、１Ｂ）及び供給装置８について、図面を参照して説明する。参照する図面は、本発明が採用しうる技術的特徴を説明するために用いられるものである。図面に記載されている装置の構成は、それのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例である。

鋳造の過程で取鍋中の溶湯から不純物を除去する為の方法として、溶湯に酸素を付加する方法がある。この方法では、酸素の付加により不純物の酸化物を溶湯中に生成させ、生成された不純物の酸化物を除去することにより、溶湯から不純物を除去する。しかしこの方法では、付加した酸素が溶湯中に残存する場合があるため、通常、この酸素を除去する為にアルミニウムが更に付加される。ここで、付加されたアルミニウムが溶湯に残存すると、取鍋の底部に設けられたノズルにアルミニウムが付着し、ノズルが閉塞する場合がある。従って、溶湯からアルミニウムを更に除去することが必要となる。

溶湯からアルミニウムを除去する為の添加剤として、カルシウムシリコン（ＣａＳｉ）、鉄カルシウム（ＦｅＣａ）、純カルシウム（純Ｃａ）等が知られている。ここで、取鍋の湯面に添加剤が直接投入される場合、湯面近傍の溶湯にのみ添加剤が反応してしまう。このためこの方法では、取鍋の底部に設けられたノズルの近傍の溶湯からアルミニウムを除去することが難しい。

これに対し、本実施形態に係る鋳造用添加物１（１Ａ、１Ｂ）は、ノズル近傍の溶湯に対して添加剤を直接反応させ、この部分で溶湯からアルミニウムを除去する。これにより、溶湯に残存するアルミニウムがノズルに付着してノズルが閉塞することを防止できる。又、供給装置８は、取鍋のノズルの近傍の溶湯に添加剤を直接反応させることが可能なように、鋳造用添加物１を溶湯に供給できる。

＜鋳造用添加物１Ａ＞
図１に示すように、鋳造用添加物１Ａは、細長い棒状を有し、一端部１８と他端部１９との間に亘って延びる。一端部１８と他端部１９とを結ぶ線分に沿った方向を、「延伸方向Ｄ」という。

鋳造用添加物１Ａは、添加体１０により構成される。添加体１０は円柱状を有し、延伸方向Ｄに直線状に延びる。添加体１０の延伸方向Ｄの長さを、Ｌ１１と表記する。添加体１０を延伸方向Ｄと直交する平面で切断した場合の断面の形状は、円形である。この断面の直径を、Ｌ１２と表記する。添加体１０の延伸方向の長さＬ１１は、添加体１０の断面の直径Ｌ１２の１０倍以上となる。

以下、延伸方向Ｄと直交する平面で切断した場合の断面を、単に「断面」という。添加体１０の延伸方向Ｄの長さＬ１１を、「鋳造用添加物１Ａの延伸方向Ｄの長さＬ１１」という。添加体１０の断面の直径Ｌ１２を、「鋳造用添加物１Ａの断面の直径Ｌ１２」という。

添加体１０の重さは、延伸方向Ｄの全域に亘って均一である。従って、添加体１０の延伸方向Ｄにおける単位長さ当たりの重さは、添加体１０の延伸方向Ｄの全域に亘って均一となる。

添加体１０は、コア１１及び被覆１２を有する。コア１１は長尺状を有し、延伸方向Ｄに延びる。コア１１には、アルミニウムを除去する為の添加剤として、ＣａＳｉ、ＦｅＣａ、純Ｃａ等が少なくとも含まれる。なお、コア１１には、添加剤以外の材料（鉄、合金、安定剤等）が更に含まれていてもよい。被覆１２は、コア１１の側面に設けられ、コア１１を被覆する。被覆１２の材料の一例として、鉄が挙げられる。

＜試験結果＞
鋳造用添加物１Ａの延伸方向Ｄの長さＬ１１と断面の直径Ｌ１２との適切な関係を調べる為の試験を行った。ＣａＳｉを添加剤として含むコア１１、及び、鉄製の被覆１２を有する添加体１０を含む鋳造用添加物１Ａ（断面の直径Ｌ１２：１３ｍｍ）が使用された。そして、延伸方向Ｄの長さＬ１１が１０ｍｍ、４０ｍｍ、７０ｍｍ、１００ｍｍ、１３０ｍｍ、１６０ｍｍ、１９０ｍｍ、２２０ｍｍ、２５０ｍｍ、５００ｍｍとなるように切断された合計１０個のサンプルが用意された。

各サンプルは、地表に対して１ｍ上方の高さに配置された。このとき、鋳造用添加物１Ａは、延伸方向Ｄが垂直方向を向き、一端部１８が下方に配置され、他端部１９が上方に配置された状態とされた。そして、この位置から各サンプルを自然落下させる試験が、合計１０回ずつ行われた。そして、落下時における鋳造用添加物１Ａの状態が評価された。試験結果を図２に示す。

図２に示すように、延伸方向Ｄの長さＬ１１を１０ｍｍとしたサンプルの場合、断面の直径Ｌ１２（１３ｍｍ）よりも延伸方向Ｄの長さＬ１１の方が小さくなり、落下時における鋳造用添加物１Ａの状態を評価することができなかった。又、延伸方向Ｄの長さＬ１１を４０ｍｍ、７０ｍｍ、１００ｍｍとしたサンプルの場合、延伸方向Ｄが垂直方向に対して傾斜した状態で落下し、地表に到達する場合があった。これに対し、延伸方向Ｄの長さＬ１１を１３０ｍｍ、１６０ｍｍ、１９０ｍｍ、２２０ｍｍ、２５０ｍｍ、５００ｍｍとしたサンプルの場合、１０回の試験の全てにおいて、延伸方向Ｄが垂直方向に延びた状態で真っ直ぐ下方に落下し、地表に到達した。

以上の結果から、鋳造用添加物１Ａでは、延伸方向Ｄの長さＬ１１を断面の直径Ｌ１２の１０倍以上（１３０ｍｍ以上）とすることによって、鋳造用添加物１Ａを安定的に落下させることができることが明らかになった。

＜鋳造用添加物１Ｂ＞
図３に示すように、鋳造用添加物１Ｂは、複数の添加体１４を有する。複数の添加体１４は、束ねられて纏められ、それぞれが互いに接触した状態で保持されている。各添加体１４は、コア１５及び被覆１６を有する。コア１５及び被覆１６は、鋳造用添加物１Ａのコア１１及び被覆１２（図１参照）を一回り小さくした形状を有する。コア１５及び被覆１６の材料は、鋳造用添加物１Ａのコア１１及び被覆１２と同一である。鋳造用添加物１Ｂの延伸方向Ｄの長さを、Ｌ２１と表記する。

束ねられた複数の添加体１４の断面に外接する円を、外接円１７と定義する。外接円１７は円形である。外接円１７の直径を、Ｌ２２と表記する。鋳造用添加物１Ｂの延伸方向Ｄの長さＬ２１は、直径Ｌ２２の１０倍以上となる。

各添加体１４の重さは、延伸方向Ｄの全域に亘って均一である。従って、複数の添加体１４が束ねられた鋳造用添加物１Ｂの延伸方向Ｄにおける単位長さ当たりの重さは、鋳造用添加物１Ｂの延伸方向Ｄの全域に亘って均一である。

以下、鋳造用添加物１Ａ、１Ｂを区別しない場合、「鋳造用添加物１」と総称する。

＜供給装置８＞
図４は、鋳造用添加物１を取鍋９の溶湯９０に供給する為の供給装置８を示す。供給装置８は、スライド機構８１及び支持部８２を有する。

スライド機構８１は、取鍋９に充填された溶湯９０の湯面９Ｕに沿って延びる仮想平面Ｅ１よりも上方に設けられる。スライド機構８１は、断面がコの字型を有する。スライド機構８１の長さは、鋳造用添加物１の長さＬ１１（図１参照）、Ｌ２１（図３参照）よりも長い。スライド機構８１は、溶湯９０の湯面９Ｕに対して傾斜した方向に沿って延びる。スライド機構８１には、下側に向けて凹んだ溝部８Ｄが形成される。溝部８Ｄは、スライド機構８１の下端部８１Ｂと上端部８１Ｕとの間に亘って延びる。溝部８Ｄの底面を、「スライド面８Ｓ」という。支持部８２は、スライド機構８１を揺動可能に支持する。支持部８２は、溶湯９０の湯面９Ｕに対するスライド機構８１の傾斜角度を調節可能である。

＜使用例＞
図５を参照し、供給装置８を用いて鋳造用添加物１が溶湯９０に供給される様子について説明する。はじめに、図５（Ａ）に示すように、ユーザは、スライド機構８１の溝部８Ｄのスライド面８Ｓに沿って延びる方向の延長線Ｅ２上の近傍に、取鍋９の底部のノズル９Ｈが配置されるよう、支持部８２に対してスライド機構８１を揺動させる。次にユーザは、スライド機構８１の溝部８Ｄに鋳造用添加物１を配置し、下方に移動しないよう保持する。鋳造用添加物１の一端部１８は、スライド機構８１の下端部８１Ｂよりも上方、且つ、スライド機構８１の上端部８１Ｕよりも下方に配置される。鋳造用添加物１の他端部１９は、スライド機構８１の上端部８１Ｕよりも上方に配置される。

次にユーザは、鋳造用添加物１を保持した状態を解除する。これにより、図５（Ｂ）に示すように、鋳造用添加物１は、溝部８Ｄのスライド面８Ｓに沿って滑り落ちる。鋳造用添加物１は、溝部８Ｄに沿って延びる方向の延長線Ｅ２に沿って下方に移動する。これにより、鋳造用添加物１の一端部１８は、取鍋９の溶湯９０内に進入する。

更に鋳造用添加物１が下方に移動することにより、図５（Ｃ）に示すように、鋳造用添加物１の一端部１８は、溶湯９０のうちノズル９Ｈの近傍部分に到達する。又、鋳造用添加物１の被覆１２（図１参照）は、溶湯９０の熱により溶融し、コア１１（図１参照）、１５（図３参照）が露出する。露出したコア１１、１５に含まれる添加剤は、溶湯９０と反応する。これにより、ノズル９Ｈの近傍の溶湯９０からアルミニウムが除去される。

図５（Ｄ）に示すように、鋳造用添加物１のコア１１、１５に含まれる添加剤と溶湯９０との反応が進行することにより、鋳造用添加物１の長さは次第に短くなる。最終的に、鋳造用添加物１は、被覆１２が全て溶融し、コア１１、１５の添加剤は全て溶湯９０と反応する。以上により、溶湯９０内での鋳造用添加物１の反応は終了する。なお、ユーザは、必要に応じ、新たな鋳造用添加物１をスライド機構８１に配置し（図５（Ａ）参照）、図５（Ｂ）～図５（Ｄ）の手順を繰り返す。

＜本実施形態の作用、効果＞
鋳造用添加物１Ａは、１つの添加体１０により構成される。添加体１０は、コア１１及び被覆１２を有する。又、鋳造用添加物１Ｂは、複数の添加体１４により構成される。各添加体１４は、コア１５及び被覆１６を有する。コア１１、１５は、溶湯９０から不純物（アルミニウム）を除去する為の添加剤を含む。被覆１２、１６は、コア１１、１５を被覆する。鋳造用添加物１は棒状を有し、延伸方向Ｄに直線状に延びる。従って、鋳造用添加物１を使用するユーザは、取鍋９の底部のノズル９Ｈの近傍まで鋳造用添加物１を容易に移動させることができる。このためユーザは、ノズル９Ｈの近傍で、コア１１、１５の添加剤により溶湯９０からアルミニウムを除去できる。従ってユーザは、鋳造用添加物１を使用することにより、ノズル９Ｈに不純物が付着してノズル９Ｈが閉塞する不具合の発生を抑制できる。

更に、鋳造用添加物１Ｂは、複数の添加体１４が束ねられた構造を有している。このため、鋳造用添加物１Ｂを使用するユーザは、取鍋９の底部のノズル９Ｈの近傍まで移動させる添加剤の量を、束ねる添加体１４の数を調整することにより制御できる。このためユーザは、ノズル９Ｈの近傍で溶湯９０から除去するアルミニウムの量に応じ、添加剤の量を調節できる。

鋳造用添加物１Ａの延伸方向Ｄの長さＬ１１は、断面の直径Ｌ１２の１０倍以上である。又、鋳造用添加物１Ｂの延伸方向の長さＬ２１は、断面の外接円１７の直径Ｌ２２の１０倍以上である。この場合、ユーザは、取鍋９の底部のノズル９Ｈに向けて移動する鋳造用添加物１の状態を安定化させることができる。従ってユーザは、ノズル９Ｈの近傍に鋳造用添加物１を精度良く移動させることができる。

鋳造用添加物１の延伸方向Ｄにおける単位長さ当たりの重さは、延伸方向Ｄの全域に亘って均一である。このためユーザは、取鍋９のノズル９Ｈに向けて移動する鋳造用添加物１の状態を安定化させることができる。従ってユーザは、ノズル９Ｈの近傍に鋳造用添加物１を精度良く移動させることができる。

供給装置８は、溶湯９０の湯面９Ｕに沿って延びる仮想平面Ｅ１よりも上方に設けられたスライド機構８１を有する。スライド機構８１は、鋳造用添加物１が滑り降りるスライド面８Ｓを有する。供給装置８、スライド面８Ｓに沿って鋳造用添加物１を移動させることにより、取鍋９の底部のノズル９Ｈの近傍まで鋳造用添加物１を移動させることができる。

＜変形例＞
本発明は上記実施形態に限定されず、種々の変更が可能である。鋳造用添加物１のコア１１、１５に含まれる添加剤により溶湯から除去される不純物は、アルミニウムに限定されず、他の物質でもよい。コア１１、１５に含まれる添加剤は、除去対象となる物質に応じて適宜変更されてもよい。被覆１２、１６の材料は、溶湯の材料、温度等に応じて適宜変更されてもよい。

添加体１０、１４は円柱状に限定されず、他の形状（例えば角柱状）でもよい。添加体１０、１４の断面は、多角形であってもよい。例えば、添加体１０の断面が多角形である場合、この断面に外接する円が外接円として定義されてもよい。このとき、鋳造用添加物１Ａの延伸方向Ｄの長さは、外接円の直径の１０倍以上であってもよい。

又、添加体１０、１４の断面の直径は、延伸方向Ｄに亘って一律でなくてもよい。例えば添加体１０、１４の断面の直径は、一端部１８から他端部１９に向けて次第に小さくなってもよい。被覆１２、１６は、コア１１、１５の側面にのみ設けられる場合に限定されない。例えば、被覆１２、１６の一部はコア１１、１５の内部に入り込んでいてもよい。又、添加体１０、１４の延伸方向Ｄの両端部も被覆１２、１６により覆われていてもよい。

鋳造用添加物１の延伸方向Ｄの単位長さ当たりの重さは、一端部１８から他端部１９に向けて次第に小さくなってもよい。この場合、鋳造用添加物１の延伸方向Ｄの単位長さ当たりの重さは、一端部１８で最も重くなる。なお、鋳造用添加物１は、一端部１８が下方に位置し、他端部１９が上方に位置する状態で溶湯９０に供給される。つまり、鋳造用添加物１は、延伸方向Ｄの単位長さ当たりの重さが最も重い一端部１８を下方に向けた状態で、溶湯９０内に供給される。この場合、取鍋９のノズル９Ｈの近傍に向けて移動する鋳造用添加物１の状態を安定化できる。従ってユーザは、取鍋９のノズル９Ｈに向けて鋳造用添加物１を安定的に移動させることができる。

供給装置８のスライド機構８１は、上下方向に貫通する貫通孔を有する筒状であってもよい。この場合、スライド機構８１の貫通孔の内面は、鋳造用添加物１が滑り降りるときに接触するスライド面８Ｓを形成する。この場合、供給装置８は、スライド機構８１のスライド面８Ｓに沿って移動する鋳造用添加物１の状態を安定化させることにより、取鍋９のノズル９Ｈの近傍まで鋳造用添加物１を精度良く移動させることができる。

更に、供給装置８のスライド機構８１を筒状とした場合、スライド機構８１は垂直方向に延びていてもよい。この場合、供給装置８は、取鍋９の真上から真下に向けて鋳造用添加物１を移動させることにより、溶湯９０に鋳造用添加物１を供給してもよい。

鋳造用添加物１は、ユーザが取鍋９の溶湯９０に直接投入することにより供給されてもよい。この場合、供給装置８は用いられなくてもよい。

１、１Ａ、１Ｂ：鋳造用添加物
８：供給装置
１０、１４：添加体
１１、１５：コア
１２、１６：被覆
８１：スライド機構
Ｄ：延伸方向

Claims

溶湯から不純物を除去する為の添加剤を含む長尺状のコアと、
前記コアを被覆する金属製の被覆と、
を備えた添加体を少なくとも１つ有する鋳造用添加物であって、
棒状を有し、一端部と他端部とを結ぶ線分に沿った延伸方向に直線状に延びることを特徴とする鋳造用添加物。
１つの前記添加体を有し、
前記添加体は、
前記延伸方向に延びる円柱状を有し、
前記延伸方向の長さは、前記延伸方向と直交する平面で切断した場合の断面の直径の１０倍以上である
ことを特徴とする請求項１に記載の鋳造用添加物。
１つの前記添加体を有し、
前記添加体の前記延伸方向の長さは、前記延伸方向と直交する平面で前記添加体を切断した場合の断面に外接する外接円の直径の１０倍以上であることを特徴とする請求項１に記載の鋳造用添加物。
束ねられた複数の前記添加体を有することを特徴とする請求項１に記載の鋳造用添加物。
前記延伸方向の長さは、前記延伸方向と直交する平面で前記複数の添加体を切断した場合の断面に外接する外接円の直径の１０倍以上であることを特徴とする請求項４に記載の鋳造用添加物。
前記延伸方向の単位長さ当たりの重さが、前記延伸方向の全域に亘って均一であることを特徴とする請求項１に記載の鋳造用添加物。
前記延伸方向の単位長さ当たりの重さが、前記一端部から前記他端部に向けて次第に小さくなることを特徴とする請求項１に記載の鋳造用添加物。
請求項１から７の何れかに記載の前記鋳造用添加物を供給する為の鋳造用添加物の供給装置であって、
前記溶湯の湯面よりも上方に設けられ、前記鋳造用添加物が滑り降りるスライド面を有するスライド機構を備えたことを特徴とする鋳造用添加物の供給装置。
前記スライド機構は筒状を有することを特徴とする請求項８に記載の鋳造用添加物の供給装置。