JP3987959B2 - 溶融金属の供給制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶融金属を急冷凝固させてフレーク状又は薄い帯状の凝固金属を製造する溶融金属急冷装置に係わり、更に詳しくは、溶融金属の供給を制御する溶融金属の供給制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
溶融金属急冷装置は、例えば溶解炉、タンディシュ、及び水冷ロールからなり、鉄，ニッケル，チタン等の金属やそれらの合金（以下、単に金属という）を溶解炉で溶かし、タンディシュに給湯し、タンディシュに設けられた注湯用ノズルから少量ずつ水冷ロール上に注湯し、水冷ロール上で溶融金属を急冷凝固させて、線状、フレーク状、或いは薄い帯状の凝固金属（以下、単に製品という）を製造する装置である。
【０００３】
上述した溶融金属急冷装置では、タンディシュ内の溶融金属（溶湯）の液深により注湯用ノズルの流量が変化するため、少量の溶融金属を長時間安定して供給するのが困難な問題点がある。
そのため、溶融金属の少量供給を、安価、かつ生産量がトンのオーダーと長時間鋳造となる場合でも、これを可能とするために、「溶融金属および合金の少量供給制御方法および装置」（特開平８−２９４７５２号）が出願されている。
この方法および装置は、図７に示すように、片側に注湯用ノズル２１ａを有しこのノズル側を支点として傾動可能な容器２１を取鍋２２とタンディシュ２３の間に設置し、取鍋２２内の溶融金属を供給する際、溶融金属にこの容器２１を経由させ、この容器を傾動させて溶融金属の一部をタンディシュ２３に供給し、残部はこの容器２１に貯めることにより、溶融金属を少量ずつタンディシュ２３に供給することを特徴とするものである。なお、この図で２４は水冷ロール、２５はストッパーである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した従来の溶融金属の供給制御装置には、以下の問題点があった。
▲１▼例えば、水冷ロール２４に断水等のトラブルが生じ、途中で注湯を中止したい場合でも、傾動容器２１内及びタンディシュ２３内の溶湯分は、水冷ロール２４に注湯されてしまい、水冷ロール２４を損傷するおそれがある。
▲２▼傾動容器２１の上流側にある取鍋２２のストッパー２５が故障し、取鍋２２より溶湯が傾動容器２１又はタンディシュ２３に流れた場合、溶湯がオーバーフローして装置を損傷させるおそれがある。
▲３▼傾動容器２１の支点がノズル側にあるため、上部装置（取鍋２２等）にトラブルが生じた場合に、タンディシュ２３又は水冷ロール２４と干渉するため容器２１を大きく傾動できず、溶湯を排出することができない。
▲４▼傾動容器２１内の溶湯は、傾動する毎に波が発生し、安定した供給又は注湯ができない。
▲５▼タンディシュ２３に設けられた注湯用ノズルと水冷ロール２４の間隙（ギャップ）を調整するために、タンディシュ２３や水冷ロール２４を動かす大がかりな別の駆動装置を必要とする。
【０００５】
本発明は、上述した問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、▲１▼水冷ロールに断水等のトラブルが生じた場合、或いは上流側の溶解装置にトラブルが生じた場合に、注湯を直ちに中止し、余分な溶湯をロールに供給することなく回収することができ、▲２▼スラグの供給を抑制しかつ波立ちによる影響を低減して高品質の溶湯を安定して供給でき、更に、▲３▼別個に駆動装置を設けることなく注湯用ノズルと水冷ロールのギャップを精度よく調整することができる、溶融金属の供給制御装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、溶解装置と水冷ロールとの間に設けられ、上面に溶湯を貯めほぼ水平に延びる凹部を有するタンディシュと、該タンディシュを中間部で傾動可能に支持する支持部材と、タンディシュの一端を昇降させて支持部材を支点に傾動させる傾動装置と、を備え、前記タンディシュは、支持部材を挟んで、一方の端部下部に水冷ロールに近接する溶湯用ノズルを有し、かつ他方の端部上部に溶湯排出用の樋を有し、前記傾動装置は、前記溶湯用ノズルが前記水冷ロールの上面に近接した状態で前記タンディッシュを傾動させて前記溶湯用ノズルと前記水冷ロールとのギャップを調整する、ことを特徴とする溶融金属の供給制御装置が提供される。
【０００７】
上記本発明の構成によれば、傾動装置によりタンディシュに設けられた溶湯用ノズルと溶湯排出用樋のいずれか一方が下方になるように、タンディシュを傾動させることができる。従って、溶湯用ノズルを下方に傾動させて水冷ロールに近接させることにより、水冷ロール上で溶融金属を急冷凝固させて、凝固金属を製造することができ、水冷ロールに断水等のトラブルが生じた場合、或いは上流側の溶解装置にトラブルが生じた場合には、逆に溶湯排出用樋を下方に傾動させることにより、注湯を直ちに中止し、余分な溶湯をロールに供給することなく回収することができる。また、傾動装置により溶湯用ノズルが水冷ロールの上面に近接した状態でタンディシュを傾動することにより、注湯用ノズルと水冷ロールのギャップを任意に調整することができるので、最も適したギャップにセットすることかできる。
本発明の好ましい実施形態によれば、前記傾動装置は、前記支持部材と前記樋との間に設けられている。
【０００８】
本発明の好ましい実施形態によれば、前記溶湯排出用の樋の下方に位置し内部に回収した溶湯を収容する溶湯回収ポットを備える。この構成により、装置上で問題が発生した場合に、タンディシュを反対側に傾動し、溶湯排出用の樋を介して溶湯回収ポット内に、タンディシュ内に残っている溶湯を流し入れて回収することができる。
【０００９】
また、タンディシュは、凹みの上部を部分的に仕切る複数の防波板を備えることが好ましい。この構成により、水冷ロールに溶融金属を供給する際には、溶融金属上に浮遊するスラグの供給を抑制して製品の品質を高めることができ、逆にタンディシュを反対側に傾動して溶融金属を回収する際には、急激な逆流による波立ちを低減して溶湯を安定して回収することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明による溶融金属の供給制御装置を備えた溶融金属急冷装置の構成図である。この図において、本発明の溶融金属の供給制御装置は、タンディシュ３、支持部材９、及び傾動装置８からなる。なお、この図で１は対象とする金属又は合金を溶解する溶解炉、１０は溶解金属を急冷凝縮させる水冷ロールである。
【００１１】
本発明において、タンディシュ３は、溶解装置すなわち溶解炉１と水冷ロール１０との間に設けられ、上面に溶湯４を貯めるほぼ水平に延びる凹部３ａを有する。また、タンディシュ３には、支点部材９を挟んで、両端部（図で左右）に溶湯用ノズル６と溶湯排出用樋５（溶湯排出樋）が設けられている。すなわち、溶湯用ノズル６は、一方の端部（図で右端）下部に水冷ロール１０の上面に近接するように設けられ、他方の溶湯排出用樋５は、タンディシュ３が逆に傾動したときに凹部３ａの溶湯４がこの樋を介して下方に流れるように端部上部に設けられている。
支持部材９は、溶湯用ノズル６と溶湯排出用樋５の中間部でタンディシュを傾動可能に支持し、傾動時にその支点となる。傾動装置８は、例えば駆動シリンダであり、タンディシュ３の一端（この図で左端）を昇降させて支持部材９を支点としてタンディシュ３を傾動させるようになっている。
【００１２】
更に、この図において、溶湯排出用樋５の下方に位置する溶湯回収ポット７を備え、タンディシュ３が逆に傾動したときに凹部３ａの溶湯４をこの樋を介して溶湯回収ポット７の内部に回収し収容するようになっている。なお、この図において、溶湯回収ポット７は溶解炉１と比較して小型に示しているが、必要に応じて溶解炉１の全量を回収するように大型にしてもよい。
【００１３】
上述した本発明の溶融金属の供給制御装置は、溶解炉１及び水冷ロール１０と共に、真空チャンバ１２の内部に格納される。上述した構成により、真空雰囲気又は不活性ガス雰囲気で、▲１▼溶解炉１で金属を溶解して溶融金属２とし、▲２▼溶解炉１を溶解炉駆動装置１１等で傾動して溶解炉内の溶湯金属２をタンディシュ３に流し入れ、▲３▼タンディシュ内に流し込まれた溶湯４をノズル６から水冷ロール１０上に注湯し、▲４▼注湯された溶融金属を水冷ロール１０により急冷凝固させて製品１３（急冷薄帯、急冷フレーク等）を製造することができる。
【００１４】
図２は、本発明の溶融金属の供給制御装置の使用状態を示す図である。注湯ノズル６と水冷ロール１０のギャップは、製品の品質に大きく寄与する。従って、このギャップを調整することは非常に重要である。
図２に示すように、上述した溶融金属の急冷の際に、ノズル６と水冷ロール１０間のギャップをタンディシュを傾動させて、任意に制御し、最も適したギャップにセットすることかできる。すなわち、この図に示すように、傾動装置８（例えば駆動シリンダ）により溶湯用ノズル６を下方に傾動させて水冷ロール１０に近接させ、かつタンディシュ３を精密に上下動させることにより、別個に駆動装置を設けることなく注湯用ノズル６と水冷ロール１０のギャップを精度よく調整することができる。
【００１５】
次に、万一、水冷ロールに断水等のトラブルが生じた場合、或いは上流側の溶解装置にトラブルが生じた場合について説明する。
図３は、水冷ロールにトラブルが発生した際の本発明の供給制御装置の作動説明図であり、（Ａ）は正常時、（Ｂ）は異常時を示している。溶解炉１の傾動装置１１は正常に作動しているが、水冷ロールに断水等のトラブルが生じた場合には、まず、溶解炉１の傾動を中止して元に戻す。同時にタンディシュ３を、駆動シリンダー８により支持部材９を支点にして反ロール側（樋５側）が下方になるように傾動させる。タンディシュ３が傾動されることにより、タンディシュ３内に残っている溶湯４は、端部の樋５から排出され、回収ポット７内にポット内溶湯１４として回収される。従って、ノズル６からの注湯を直ちに中止でき、ロール１０の損傷等の事故を未然に防止することができる。
【００１６】
図４は、溶解装置にトラブルが発生した際の本発明の供給制御装置の作動説明図であり、（Ａ）は正常時、（Ｂ）は異常時を示している。例えば溶解炉１の傾動装置１１が異常で元に戻らない場合には、まずタンディシュ３を駆動シリンダー８により支持部材９を支点にして反ロール側（樋５側）が下方になるように傾動させる。タンディシュ３が傾動されることにより溶解炉１から流れ出る溶湯は、傾動されたタンディシュ３を介して、端部の樋５から排出され、回収ポット７内にポット内溶湯１４として回収される。これは、溶解炉１からの溶湯２及びタンディシュ内の溶湯４がなくなるまで続けられる。この作動により、ノズル６からの注湯を直ちに中止でき、ロール１０の損傷等の事故を未然に防止することができる。
【００１７】
図５は、本発明の溶融金属の供給制御装置の別の構成図であり、（Ａ）は正常時、（Ｂ）は異常時を示している。この図において、本発明のタンディシュ３は、凹み３ａの上部を部分的に仕切る複数（この図で３つ）の防波板１５を備えている。その他の構成は図１〜図４と同様である。
図５を用いてタンディシュ３に防波板１５を設置した場合を説明する。注湯中に異常が発生し、直ちに注湯を中止する場合は、溶解炉１の傾動を中止し、元に戻す。同時に、タンディシュ３は駆動シリンダー８により支持部材９を支点にして反ロール側（樋５側）が下方になるように傾動させる。タンディシュ３が傾動されることにより、タンディシュ内に残っている溶湯４は、端部の樋５から排出されるが、急激な傾動の際、タンディシュ３内の溶湯は波立ち、飛び散ることがある。かかる場合に、タンディシュ内に１個以上の防波板１５を設置し、その下部のみが連通するように構成することにより、溶湯の波立ち防止を行うことができる。すなわち溶湯は、防波板１５の下方を流れ、回収ポット７内に回収される。また、正常運転の際（Ａ）は、この防波板１５は、タンディシュ内の溶湯４のスラグを取り除き、ノズル６へのスラグ流入を防ぐ。従って、精錬された溶湯を注湯するため、良質な製品の製造が可能になる。
【００１８】
図６は、参考例の溶融金属の供給制御装置の使用状態を示す図であり、（Ａ）は正常時、（Ｂ）は異常時を示している。この図において、１６は急冷凝固用ではない通常の鋳造モールドであり、ロータリー式或いはディボルバ式に複数のモールドが回転して順次鋳造できるようになっている。
【００１９】
更に、上述したタンディシュ３の構造は、例えば厚い鉄板を用いて作製した容器の内部に耐火物（例えば耐火セメント等）を内張りしたものが好ましい。なお、耐火物は、耐熱性、耐火性に優れた種々のものを用いることができる。
また本発明のタンディシュを使用する際は、バーナー等により内部の耐火物を充分に乾燥するか、タンディシュ自身に付属する加熱装置により充分に乾燥、加熱しておく必要がある。
【００２０】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できることは勿論である。例えば、上述した例では、凝固手段として、水冷単ロール方式を記述してあるが、本発明はこれに限るものではなく、双ロール方式、ターンテーブル方式等の他の手段でも有効である。
【００２１】
【発明の効果】
上述した本発明の溶融金属の供給制御装置は、メンテナンス上、操業効率上、装置コスト上、及び製品品質上、以下の効果を有する。
１．メンテナンス上の効果
▲１▼万一、水冷ロールにトラブルが発生した場合に、タンディシュからの注湯を任意に中止することができるため、ロールや周辺機器の損傷を未然に防ぐことができる。
▲２▼タンディシュ内の防波板により、タンディシュ傾動時に発生する波を防止することができるため、波立ちによる溶湯の飛散をなくすことができる。これにより、タンディシュの寿命が延び、またタンディシュまわり機器の破損を防ぐことができる。
２．操業効率上の効果
▲１▼タンディシュから回収した回収ポット内の金属１４は、他の物質が混入するわけでないので、再度溶融金属として使用することができる。
▲２▼簡単な故障で操業を停止した場合は、真空雰囲気、不活性ガス雰囲気をブレイクする必要がないため、タンディシュから溶湯を回収した後、復旧後、直ちに操業を開始することができ、生産効率が向上する。
３．装置コスト上の効果
▲１▼通常、ノズルと水冷ロールのギャップを調整するには、水冷ロールを上下に移動させるか、タンディシュを上下に移動させ、ギャップの調整を行ってきた。そのためかなり大げさな装置になり、コスト高になる。これに対して、本発明では、タンディシュを傾動させ、ギャップの調整を行うことができるため、イニシャルコストを低く抑えることができる。
４．製品品質上の効果
▲１▼タンディシュを傾動し、ノズルと水冷ロール間のギャップを任意に調整し、正常な急冷薄帯及び急冷フレークを製造することができる。
▲２▼タンディシュ内の防波板は、正常運転の際は、タンディシュ内の溶湯のスラグを取り除き、ノズルへのスラグの流出を防ぎ、従って、タンディシュ内で精錬さた溶湯を水冷ロールに注湯することになるため、良質な製品の製造が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による溶融金属の供給制御装置を備えた溶融金属急冷装置の構成図である。
【図２】本発明の溶融金属の供給制御装置の使用状態を示す図である。
【図３】ロールにトラブルが発生した際の本発明の供給制御装置の作動説明図である。
【図４】溶解装置にトラブルが発生した際の本発明の供給制御装置の作動説明図である。
【図５】本発明の溶融金属の供給制御装置の別の構成図である。
【図６】 参考例の溶融金属の供給制御装置の使用状態を示す図である。
【図７】従来の溶融金属急冷装置の模式図である。
【符号の説明】
１ 溶解炉
２ 溶解金属
３ タンディシュ
４ タンディシュ内溶湯
５ 溶湯排出用樋
６ 注湯用ノズル
７ 回収ポット
８ 傾動装置（駆動シリンダ）
９ 支持部材（支点）
１０ 水冷ロール
１１ 溶解炉駆動装置
１２ 真空チャンバー
１３ 製品（急冷薄帯又は急冷フレーク）
１４ 回収ポット内溶湯
１５ 防波板
１６ 通常の鋳造モールド
２１ 傾動容器
２１ａ 注湯用ノズル
２２ 取鍋
２３ タンディシュ
２４ 水冷ロール
２５ ストッパー

Claims (4)

1. 溶解装置と水冷ロールとの間に設けられ、上面に溶湯を貯めほぼ水平に延びる凹部を有するタンディシュと、
   該タンディシュを中間部で傾動可能に支持する支持部材と、
   タンディシュの一端を昇降させて支持部材を支点に傾動させる傾動装置と、を備え、
   前記タンディシュは、支持部材を挟んで、一方の端部下部に水冷ロールに近接する溶湯用ノズルを有し、かつ他方の端部上部に溶湯排出用の樋を有し、
   前記傾動装置は、前記溶湯用ノズルが前記水冷ロールの上面に近接した状態で前記タンディッシュを傾動させて前記溶湯用ノズルと前記水冷ロールとのギャップを調整する、ことを特徴とする溶融金属の供給制御装置。
2. 前記傾動装置は、前記支持部材と前記樋との間に設けられている、ことを特徴とする請求項１に記載の溶融金属の供給制御装置。
3. 前記溶湯排出用の樋の下方に位置し内部に回収した溶湯を収容する溶湯回収ポットを備える、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の溶融金属の供給制御装置。
4. 前記タンディシュは、凹みの上部を部分的に仕切る複数の防波板を備える、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の溶融金属の供給制御装置。

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