JP2774726B2

JP2774726B2 - 鋳造設備における自動注湯装置

Info

Publication number: JP2774726B2
Application number: JP4081087A
Authority: JP
Inventors: 文男笠井; 健坪倉; 幸蔵谷口; 等圓尾; 利行加納
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd; Kubota Corp
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd; Kubota Corp
Priority date: 1992-04-02
Filing date: 1992-04-02
Publication date: 1998-07-09
Anticipated expiration: 2013-07-09
Also published as: JPH05277709A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、鋳造設備における自動
注湯装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の注湯装置は、溶湯を所定の状態に
保持する保持炉から溶湯を受け入れて、該溶湯を鋳造機
に所定量注湯する取鍋装置を有してなるものであった。
この注湯装置を用いて鋳造するには、まず保持炉から取
鍋内へ溶湯を取り出し、取鍋に設けられた傾動装置によ
り取鍋を傾けて、取鍋内の溶湯の所定量を遠心鋳造機等
の鋳造装置に注湯するものであった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】高精度の鋳物製品を製
造するには、鋳造において、注湯時の溶湯の温度、及
び、注湯量を高精度に管理することが重要である。例え
ば、鋳造装置として遠心鋳造機を用いてパイプ材を鋳造
する場合、パイプ材の肉厚を如何に製品寸法に近づける
かは、注湯量を如何に高精度に制御するかにかかってい
る。即ち、注湯量が多すぎると肉厚が厚くなり、後工
程で機械加工が必要となり、歩留の悪化や、工程数の増
加を招く結果となる。また、注湯量が少なすぎると、肉
厚が薄くなり、不良品になる。

【０００４】前記従来の注湯装置においては、作業者が
取鍋装置の傾動装置を手動操作して、取鍋から鋳造装置
の金枠内に所定量の溶湯を注湯していた。そして、この
傾動装置の操作は、鋳造する製品の種類が変わる度に変
えなければならないものであった。従って、従来の注湯
作業において、所定量の溶湯を正確に注湯することは極
めて難しく、且つ、熟練を要した。

【０００５】また、注湯時の温度管理は、製品の組織や
その後の冷却時間等に重要な関係を有し、高品質の製品
を得るために必要不可欠のものである。また、この溶湯
の温度は、溶湯の粘性と関係し、この粘性は、前記注湯
量の管理とも関係する。即ち、溶湯の粘性が大きい場合
と小さい場合とでは、取鍋の傾動角度が同じであって
も、出湯量が異なるものとなる。従って、注湯時の溶
湯の温度管理は、極めて重要である。

【０００６】しかし、従来の方法では、保持炉での温度
管理は自動的に行われていたが、保持炉を出てから鋳造
装置に注湯するまでの時間にばらつきがあり、注湯時の
温度を正確に管理することができなかった。また、取鍋
内の溶湯を鋳造装置に注湯する場合、その全部が鋳造装
置に注湯される場合や、その一部が注湯されて取鍋に溶
湯が残る場合があり、注湯後の取鍋内の溶湯量は常に一
定ではなかった。従って、次に保持炉から溶湯が取鍋に
注がれたとき、取鍋内の溶湯の温度は、その残量、その
経過時間、及び、注がれた溶湯の量や温度によって変化
することになり、鋳造装置への注湯時の取鍋内の溶湯の
温度を高精度に管理することが極めて困難であった。

【０００７】そこで、本発明は、注湯時の溶湯の温度を
高精度に制御することができる自動注湯装置を提供する
ことを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明は次の手段を講じた。即ち、本発明の特徴と
するところは、溶湯を所定の状態に保持する保持炉から
所定量の溶湯を受け入れると共に該受け入れた溶湯の所
定量を切り出す取鍋装置と、該取鍋装置からの溶湯を受
け入れて昇温すると共に該昇温した溶湯の所定量を切り
出して鋳造装置に注湯する昇温炉装置と、該昇温炉装置
内の溶湯の温度を制御する制御装置とを備え、前記制御
装置は、前記保持炉から取鍋装置に入れたときの溶湯の
実際の温度と重量と、保持炉から取鍋装置に溶湯を入れ
たときから昇温炉に切り出すまでの時間と、予め求めて
おいた温度降下曲線とから、前記昇温炉装置に注湯され
た溶湯の温度を推定する温度降下予測手段と、該温度降
下予測手段により求めた温度に基づき昇温炉装置に供給
すべき電力を算出して昇温炉装置に供給する電力を制御
する電力指示手段とを有する点にある。

【０００９】

【作用】前記構成の本発明によれば、保持炉から取鍋装
置に所定の温度及び所定量の溶湯が注がれる。次に、こ
の取鍋装置から昇温炉装置に所定量の溶湯が注がれる。
この昇温炉装置において、溶湯は注湯時の温度に昇温さ
れ保持される。次に、鋳造装置が注湯可能な状態になる
と、昇温炉装置から所定量の溶湯が鋳造装置に注がれ
る。

【００１０】本発明によれば、取鍋装置と鋳造装置の間
に昇温炉装置を設け、且つ、昇温炉装置の温度を制御す
る制御装置を設けたので、製品の種類によって、注湯量
が変わっても、また、保持炉から鋳造装置に注湯される
までの時間がまちまちであっても、注湯するときの温度
は、常に一定に保持される。従って、注湯時の溶湯の粘
度が一定になり、注湯量を正確にコントロールすること
が容易になる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づき説明す
る。図１に示すものは、排水管等に使用される鋳鉄管を
製造する自動鋳造設備の全体構成である。図２はその平
面配置図である。同図において、1 は本発明の自動注湯
装置であり、該注湯装置1 は、80トン保持炉2 と鋳造装
置3 の間に設けられている。

【００１２】前記80トン保持炉2 は、鋳物材料である溶
湯を所定の状態に保持する炉である。前記鋳造装置3
は、三角取鍋4 とスパウト5 と鋳造機6 とから構成され
ている。この鋳造機6 は、遠心鋳造機からなり、排水管
等の鋳鉄管を遠心力で鋳造するものである。溶湯は、三
角取鍋4 からスパウト5 を介して鋳造機6 に注湯され
る。

【００１３】前記自動注湯装置1 は、取鍋装置7 と昇温
炉装置8 とを有している。前記取鍋装置7 は、前記保持
炉2 から所定量の溶湯を受け取り、該溶湯の所定量を昇
温炉装置8 に切り出すものであり、１トン取鍋9 と、該
取鍋9 を傾動させる傾動装置10を有している。この１ト
ン取鍋9 は、クレーンその他の移動装置により移動自在
である。傾動装置10は、定位置に設けられており、前記
１トン取鍋9 を着脱自在に載置可能である。そしてこの
傾動装置10は、載置された１トン取鍋9 を油圧装置11等
により傾動させて、その内部に貯溜された溶湯を排出可
能としている。この傾動装置10には、傾動角度を検出す
るエンコーダ12が設けられている。

【００１４】前記昇温炉装置8 は、前記取鍋装置7 から
の溶湯を受け入れて、所定温度に昇温しかつ保持し、そ
して前記三角取鍋4 に所定量の溶湯を切り出すものであ
る。この昇温炉装置8 は、炉本体13と、該炉本体13を傾
動させる傾動装置14と、この傾動装置14を制御する制御
装置15と、前記炉本体13に貯溜されている溶湯の重量を
測定する計量装置16とを有する。

【００１５】前記炉本体13は、150kg 容量の高周波炉か
ら構成されており、サイリスタ盤17が接続されている。
この炉本体13の傾動装置14は、油圧装置18によって作動
され、炉本体13を傾動させて内部に貯溜された溶湯を前
記三角取鍋4 に排出する。更に、この傾動装置14には、
傾動角度を検出するエンコーダ19が設けられている。

【００１６】前記制御装置15は、中央処理装置20と、機
側に設置された設定盤21と、パソコン等から成る端末機
22と、プリンタ23やローダ24等を有する。前記制御装置
15は、前記昇温炉装置8 の傾動装置14の傾動角度及び傾
動速度を制御するものであるが、取鍋装置8 の傾動装置
10も制御するよう構成されている。更に、この制御装置
15は、以下に説明する各種の機能を有する。

【００１７】即ち、前記保持炉2 から１トン取鍋9 に溶
湯が注がれたときの時間、その時の注湯量（重量）、及
び、その時の溶湯の温度の各データを入力し、且つ、前
記中央処理装置20で記憶するよう構成されている。これ
らのデータの入力は、前記設定盤21により行われる。更
に、この設定盤21から、昇温炉装置8 に於ける昇温目標
温度、及び、鋳造装置3 への注湯量等のデータも中央処
理装置20にインプットされる。

【００１８】またこの制御装置15は、前記計量装置16で
計測した炉本体13内の溶湯の重量のデータを入力し、記
憶するよう構成されている。更に前記制御装置15の中央
処理装置20は、図３に示すように、取鍋9 内の溶湯の温
度降下を予測する手段25を有する。この温度降下予測手
段25は、１トン取鍋9 に注湯された溶湯の温度、そのと
きの溶湯重量、及び、１トン取鍋9 に注湯されたときか
ら昇温炉本体13に取り出すまでの時間の各データと、予
め登録された温度降下特性とから、昇温炉本体13に注湯
されるときの温度を演算手段で演算するものである。

【００１９】前記温度降下特性のデータは、１トン取鍋
9 内の溶湯の温度及び重量毎に記憶手段に保存されてい
る。そして、当該重量をパラメータとして、保存してい
る温度パターンから重量比例計算により所望のパターン
を算出するよう構成されている。そして、算出パターン
は、端末機22のＣＲＴ画面に、時間軸にて温度変化を表
示するよう構成されている。更に、温度降下特性データ
を登録・修正する設定画面が設けられ、端末機22からデ
ータのメンテナンスを行えるよう構成されている。

【００２０】更に、前記中央処理装置20は、昇温炉装置
への電力指示手段26を有する。この電力指示手段26は、
昇温炉本体13内の溶湯を所定の温度まで昇温させるのに
必要な供給電力、及び昇温時間等を演算し、その演算デ
ータを基にして昇温炉装置8 のサイリスタ盤17を制御す
るものである。即ち、この電力指示手段26は、前記温度
降下予測手段25での予測計算値、及び、炉本体13に入れ
られた溶湯量、目標温度から、炉本体13への昇温に必要
な電力の計算、目標温度到達後の保持に必要な電力計算
を行い、炉本体13への投入電力指令を与えるものであ
る。

【００２１】更に前記制御装置15の中央処理装置20は、
図４に示すように、昇温炉傾動装置制御手段27を有す
る。この傾動装置制御手段27は、昇温炉本体12から一定
量の溶湯を取り出すための、傾動角度位置制御を行うも
のである。即ち、この制御手段27は、炉本体13の形状か
ら、予め計算された傾斜角−残湯量のデータを記憶して
おき、このデータから必要な傾動角を演算し、且つ、傾
動角速度を制御することにより一定注湯量を得るもので
ある。

【００２２】前記傾動角度の演算は、予めインプットし
た残湯量と傾動角度のパターン曲線から求められる。即
ち、炉本体13内の溶湯量は、計量装置16によって計測さ
れており、且つ、目的とする製品を鋳造するために必要
な注湯量は判っているので、注湯に際し、幾ら溶湯を炉
本体13に残せば良いかが求められる。そして、残湯量が
求まれば、前記パターン曲線から、炉本体13を幾ら傾動
させれば良いかが求められる。

【００２３】前記傾動角速度制御は、前記求めた傾動位
置まで、どの様な速度で炉本体13を傾動させるかの制御
である。この速度制御は、傾動装置14の油圧装置18のシ
リンダーの速度を制御することにより行われる。即ち、
この速度制御は、ＡＰＣ（オートポジションコントロー
ル）カーブに示すように、初めは高速で移動させ、所定
傾動角位置に近づくと、低速移動に切り替えられるもの
である。そして、この制御終了位置においては、注湯す
る溶湯流の流量が一定となるよう速度制御される。そし
て、所定量の溶湯が注湯されたか否かは、計量装置16か
らのフィードバック信号により検知し、所定量の溶湯が
注湯されると、傾動を中止し、炉本体13を直ちに元の位
置に復帰させる。

【００２４】なお、前記傾動制御手段27は、同様に、前
記取鍋装置7 の傾動装置10の油圧装置11を制御するよう
構成されている。前記構成の本発明の実施例によれば、
目的とする製品の種類が制御装置15にインプットされ
る。制御装置15には、各種製品毎に各種のデータが予め
記憶されており、インプットされた製品の種類によっ
て、鋳造するために必要な注湯量、注湯温度が自動的に
設定され、かつ、端末機22のディスプレイ画面に表示さ
れる。

【００２５】作業者は、これらのデータに基づき、80ト
ン保持炉2 から所定量の溶湯を１トン取鍋9 に切り出
す。このときの時間、溶湯量及び溶湯温度が、制御装置
15にインプットされる。次に１トン取鍋9 を１トン取
鍋傾動装置10まで移動させて、該傾動装置10に載置す
る。そして、傾動装置10を作動させて、１トン取鍋9 を
傾け、該取鍋9 内の溶湯を、保持炉本体13に所定量切り
出す。

【００２６】このとき、制御装置15においては、温度降
下予測手段25、及び、電力指示手段26が作動して、保持
炉本体13内の溶湯を所定温度に昇温保持する。次に、昇
温炉装置8 の傾動装置14が作動して、炉本体13内の溶湯
が所定量切り出され、該切り出された溶湯は、三角取鍋
4 及びスパウト5 を通って、鋳造機6に供給され、所定
の製品に鋳造される。

【００２７】このとき、前記傾動装置14は、制御装置15
によって、速度制御が行われるので、正確な注湯量制御
が行われる。尚、本発明は、前記実施例に限定されるも
のではない。

【００２８】

【発明の効果】本発明によれば、取鍋装置と鋳造装置の
間に昇温炉装置を設け、且つ、該昇温炉の温度をコント
ロールする制御装置を設けたので、製品の種類によっ
て、注湯量が変わっても、また、保持炉から鋳造装置に
注湯されるまでの時間がまちまちであっても、注湯する
ときの温度は、常に一定に保持される。

【００２９】従って、注湯時の溶湯の粘度が一定にな
り、注湯量を正確にコントロールすることが容易にな
り、かつ、均一な品質の製品を鋳造することが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す鋳造設備の配置図。

【図２】図１の鋳造設備の平面配置図。

【図３】温度降下予測手段の概念図。

【図４】昇温炉傾動装置制御手段の概念図。

【符号の説明】

１自動注湯装置２保持炉３鋳造装置７取鍋装置８昇温炉装置 15 制御装置 25 温度降下予測手段 26 電力指示手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者谷口幸蔵大阪府大阪市大正区南恩加島７丁目１番 22号株式会社クボタ恩加島工場内 (72)発明者圓尾等神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号富士電機株式会社内 (72)発明者加納利行神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号富士電機株式会社内 (56)参考文献実開昭62−169757（ＪＰ，Ｕ) 実開昭64−38161（ＪＰ，Ｕ) 実開平２−87555（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B22D 37/00 B22D 39/04 B22D 45/00 B22D 13/12

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】溶湯を所定の状態に保持する保持炉から
所定量の溶湯を受け入れると共に該受け入れた溶湯の所
定量を切り出す取鍋装置と、該取鍋装置からの溶湯を受け入れて昇温すると共に該昇
温した溶湯の所定量を切り出して鋳造装置に注湯する昇
温炉装置と、該昇温炉装置内の溶湯の温度を制御する制御装置とを備
え、前記制御装置は、前記保持炉から取鍋装置に入れたとき
の溶湯の実際の温度と重量と、保持炉から取鍋装置に溶
湯を入れたときから昇温炉に切り出すまでの時間と、予
め求めておいた温度降下曲線とから、前記昇温炉装置に
注湯された溶湯の温度を推定する温度降下予測手段と、該温度降下予測手段により求めた温度に基づき昇温炉装
置に供給すべき電力を算出して昇温炉装置に供給する電
力を制御する電力指示手段とを有することを特徴とする
自動注湯装置。