JP5274347B2 - 溶湯漏れ検出方法および検出装置 - Google Patents

Description

この発明は、鋳型からの溶湯漏れを検出する溶湯漏れ検出方法および検出装置に関する。

従来の溶湯漏れ検出方法および検出装置としては、例えば以下の特許文献１に記載されているようなものが知られている。

特開２００８−２３８２４３号公報

このものは、基盤上に配設され、鋳型を全周にわたって包囲する検知電極と、検知電極と基盤との間の電気的接続の有無を検知する検知器とを備え、前記検知電極は、耐熱性を有する絶縁部材で部分的に覆われ、前記検知電極の絶縁部材で覆われた被覆部分が基盤と接触し、前記検知電極の絶縁部材で覆われていない露出部分が基盤から上方に離隔したもので、前記鋳型から漏れ出た溶湯が前記検知電極の前記露出部分と接触したとき、検知器により検知電極と基盤との間が電気的に接続されたことを検知して、溶湯漏れを検出するようにしたものである。

しかしながら、このような従来の溶湯漏れ検出方法および検出装置にあっては、基盤と検知電極の露出部分との間にはある程度の隙間が存在しているため、鋳型から漏れ出た溶湯の流動性が高い（粘度が低い）場合や量が少ない場合には、露出部分に接触することなく隙間を通過して検知電極より外側に流出することがある。このように検知電極を越えて外側に溶湯が流出すると、温度の高い溶湯が周囲の配線を破損させたり、あるいは鋳造装置の主要機構に入り込んで鋳造作業を中断させることがあるという課題があった。

また、検知電極の被覆部分と露出部分とが検知電極に沿ってある程度離れて交互に配置されているため、鋳型から漏れ出た溶湯が最初に被覆部分に突き当たったときには、該溶湯が横方向に広がって露出部分に接触したときに初めて溶湯漏れを検出することができ、この結果、検出に時間が掛かってしまうことがあるという課題もあった。

この発明は、検知電極（堰部材）の外側に溶湯が流出する事態を効果的に抑制しながら、溶湯漏れを迅速に検出することができる溶湯漏れ検出方法および検出装置を提供することを目的とする。

このような目的は、第１に、導電性材料からなる基盤に設置された鋳型からの溶湯漏れを検出する溶湯漏れ検出方法であって、鋳型から漏れ出た溶湯が、前記基盤と、鋳型を囲む閉曲線に沿って連続して延びるとともに、導電性材料からなり、基盤との間に絶縁材料からなる介装シートが全域に亘って介装された堰部材との双方に接触することで、基盤、堰部材間が導通したとき、該導通を検出手段により検知して溶湯の漏れを検出するようにした溶湯漏れ検出方法により、達成することができる。

第２に、導電性材料からなる基盤に設置された鋳型からの溶湯漏れを検出する溶湯漏れ検出装置であって、鋳型を囲む閉曲線に沿って連続して延び導電性材料からなる堰部材と、前記堰部材と基盤との間に該堰部材の全域に亘って介装された絶縁材料からなる介装シートと、基盤と堰部材との間の導通状態を検知する検出手段とを備え、鋳型から漏れ出た溶湯が基盤、堰部材の双方に接触して基盤、堰部材間が導通したとき、該導通を検出手段により検知して溶湯の漏れを検出するようにした溶湯漏れ検出装置により、達成することができる。

この発明においては、共に導電性材料からなる堰部材と基盤との間に絶縁材料からなる介装シートを介装するとともに、これら基盤、堰部材間の導通状態を検知する検出手段を設けたので、鋳型から漏れ出た溶湯が基盤、堰部材の双方に接触して基盤、堰部材間が導通すると、該導通を検出手段が検知して溶湯の漏れを検出する。

このとき、前記介装シートは堰部材の全域に亘って介装されているため、堰部材と介装シートの間あるいは介装シートと基盤との間に隙間は殆どなく、これにより、これらの間を溶湯が通過して堰部材の外側に流出する事態を効果的に抑制することができる。しかも、堰部材は鋳型を囲む閉曲線に沿って連続して延びているため、溶湯がいずれの方向に漏れ出ても該溶湯の先端が堰部材に到達した時点で基盤、堰部材間が溶湯を通じて導通する。この結果、溶湯が堰部材の内側で横方向に広がる前にその漏出を迅速に検出することができる。

また、請求項３に記載のように構成すれば、ある程度広い範囲の基盤が断熱機能を持つ介装シートによって覆われるため、鋳造品の品質を向上させるべく基盤を加熱して温度を上昇させた場合でも、基盤からの放熱を有効に抑制することができる。さらに、請求項４に記載のように構成すれば、堰部材と介装シートの間に狭い隙間が生じていても、介装シートが溶湯を堰き止めるため、前記隙間を通じて溶湯が堰部材の外側に流出する事態を確実に防止することができる。また、請求項５に記載のように構成すれば、基盤と堰部材との間の電気的絶縁を確実としながら、溶湯の漏出を早期に検出することができる。さらに、この発明は請求項６に記載のように低圧鋳造装置に好適である。

この発明の実施形態１を示す一部がブロックで表された概略平面図である。 図１のＩ−Ｉ矢視断面図である。

以下、この発明の実施形態１を図面に基づいて説明する。
図１、２において、11は低圧鋳造装置であり、この低圧鋳造装置11は水平な平板状の基盤12を有し、この基盤12は導電性材料、例えばスチールや鋳鉄から構成されている。13は基盤12の上面中央部に設置された低圧鋳造装置11の鋳型であり、この鋳型13は基盤12の上面に固定された下型13ａと、下型13ａの上方に設けられ上下方向に移動可能な上型13ｂとからなり、この上型13ｂは昇降する可動プラテン14の下面に固定されている。

ここで、前記上型13ｂが可動プラテン14と共に下降限まで下降して下型13ａに当接すると、鋳型13が閉止され、該鋳型13内にキャビティ17が形成される。18は前記基盤12および下型13ａに形成された湯口部であり、この湯口部18の上端は前記キャビティ17に接続され、その下端は基盤12の下面に固定された上下方向に延びるストーク19の上端に接続されている。前記ストーク19の下部は基盤12の直下に設置された図示していない保持炉に収納され、この保持炉には例えばアルミニウム合金等の金属溶湯20が貯留されている。

そして、前記保持炉内の溶湯20に低圧の流体圧（エア圧）が付与されると、溶湯20がストーク19、湯口部18を通じて押し上げられ鋳型13のキャビティ17に注入される。このようにして鋳型13（キャビティ17）に注入された溶湯20は所定時間放置されることで凝固し、キャビティ17と同一形状の鋳造品が製造される。ここで、前記溶湯20が湯口部18の中間部位まで凝固したとき、溶湯20に対する流体圧の付与が終了し、これにより、湯口部18、ストーク19内の未凝固溶湯20が保持炉に落下し回収される。

ここで、前述のような鋳造時に下、上型13ａ、ｂに割れが生じていたり、あるいは、下、上型13ａ、ｂの型合わせにずれが生じていると、これら下、上型13ａ、ｂから、あるいは、これらの間から鋳型13に注入された溶湯20の一部が漏れ出て基盤12上を流れ、周囲の配線を破損させたり、あるいは低圧鋳造装置11の主要機構に入り込んで鋳造作業を停止させるおそれがある。

このため、この実施形態においては、前記基盤12上に鋳型13を全周に亘って包囲する堰部材22を設置したのである。ここで、前記堰部材22は鋳型13を周囲から囲む閉曲線、ここでは正方形に沿って連続して（途中で途切れることなく）延びるとともに、断面は矩形で耐熱性に優れた導電性材料、ここではスチールから構成されている。ここで、前述した閉曲線は円形、多角形、矩形等であってもよく、また、堰部材22の断面形状は円形、多角形等であってもよい。さらに、堰部材22を耐熱性に優れた導電性材料である銅合金、ニッケル合金等から構成してもよい。

また、この実施形態においては、前記堰部材22の下面と基盤12の上面との間に絶縁材料からなる薄肉の介装シート25を堰部材22の全域に亘って介装しており、この結果、前記堰部材22は該介装シート25によって基盤12から電気的に遮断される。ここで、前記介装シート25は、例えば、ガラス繊維、シリカ繊維、セラミック繊維等の耐熱性絶縁材料の織物から構成することができ、溶接用スパッタシートとして市販されているものが好適である。そして、介装シート25をこのような材料から構成すれば、介装シート25の長寿命化を図ることができるとともに、該介装シート25に絶縁機能の他に断熱機能を持たせることもできる。

28は前記基盤12と堰部材22との間の導通状態を検知する検出手段であり、この検出手段28と基盤12、堰部材22とは接続コード29を介して接続されている。ここで、通常の鋳造作業時には堰部材22と基盤12とが介装シート25によって電気的に遮断されているため、検出手段28は正常状態と判断するが、前述のように鋳型13から溶湯20が漏れ出て基盤12、介装シート25上を外側に向かって流れ、その先端が堰部材22に到達すると、基盤12、堰部材22が溶湯20を通じて導通する。このとき、検出手段28は前記導通を検知することで、溶湯20の漏れが生じたことを検出し、異常状態と判断する。

このように共に導電性材料からなる堰部材22と基盤12との間に絶縁材料からなる介装シート25を介装するとともに、これら基盤12、堰部材22間の導通状態を検知する検出手段28を設けたので、鋳型13から漏れ出た溶湯20が基盤12、堰部材22の双方に接触して基盤12、堰部材22間が導通すると、該導通を検出手段28が検知して鋳型13からの溶湯20の漏れを検出する。

このとき、前記介装シート25は堰部材22の全域に亘って介装されているため、堰部材22と介装シート25の間あるいは介装シート25と基盤12との間に隙間は殆どなく、これにより、これらの間を溶湯20が通過して堰部材22の外側に流出する事態を効果的に抑制することができ、鋳造作業の中断を容易に回避することができる。

また、鋳造品の品質を向上させるために基盤12を加熱して温度を上昇させることが行われているが、この場合には漏れ出た溶湯20の温度低下が少ないため、高い流動性を維持しつつ基盤12上を流れることになる。このような場合であっても、前述のように構成していれば、溶湯20が堰部材22の外側に流出する事態を効果的に抑制することができる。しかも、堰部材22は鋳型13を囲む閉曲線に沿って連続して延びているため、溶湯20がいずれの方向に漏れ出ても該溶湯20の先端が堰部材22に到達した時点で基盤12、堰部材22間が溶湯20を通じて導通する。この結果、溶湯20が堰部材22の内側で横方向に広がる前にその漏出を迅速に検出することができる。

ここで、前述のような溶湯20の漏出を検出するだけであれば、介装シート25の幅を堰部材22の幅とほぼ同一とすれば、即ち、堰部材22と重なり合う部位のみに介装シート25を配置すれば充分であるが、この実施形態においては、前述のように断熱機能を併せ持った介装シート25を堰部材22から鋳型13に向かって内側に鋳型13と堰部材22とのほぼ中間点まで延在させている。このようにすれば、ある程度広い範囲の基盤12が断熱機能を持つ介装シート25によって覆われることとなり、これにより、前述のように基盤12を加熱して温度を上昇させた場合でも、基盤12からの放熱を有効に抑制することができ、暑熱対策として有効である。

また、この実施形態では、前記介装シート25を堰部材22から外側に向かって所定長さだけ延在させるとともに、堰部材22より外側の部位の介装シート25を堰部材22の外側面に沿って折り曲げるようにしている。このようにすれば、堰部材22と介装シート25の間に狭い隙間が生じていても、介装シート25が漏出した溶湯20を堰き止めるため、前記隙間を通じて溶湯20が堰部材22の外側に流出する事態を確実に防止することができる。

ここで、前述した介装シート25の厚さｔは0.3〜1.0mmの範囲内とすることが好ましい。その理由は、前記厚さｔが 0.3mm未満であると、基盤12と堰部材22との間の電気的絶縁が材料によっては不十分となることがあり、一方、 1.0mmを超えると、漏れ出た溶湯20の流動性が高い場合には、堰部材22の内側に溶湯20が溜まるまで漏出を検知できず、検出が遅れる場合があるが、厚さｔを前述の範囲内とすれば、基盤12と堰部材22との間の電気的絶縁を確実としながら、溶湯20の漏出を早期に検出することができるからである。

次に、前記実施形態１の作用について説明する。
前述の低圧鋳造装置11を用いて鋳造品を製造する場合には、上昇限まで上昇している上型13ｂを可動プラテン14と共に下降限まで下降させ、該上型13ｂを下型13ａに当接させて鋳型13を閉止する。次に、保持炉内の溶湯20に低圧の流体圧を付与すると、該溶湯20はストーク19、湯口部18を通じて押し上げられ鋳型13のキャビティ17に注入されるが、このように注入された溶湯20は所定時間放置されることで凝固し、鋳造品が製造される。

このような鋳造時、下、上型13ａ、ｂに割れが生じていたりすると、鋳型13から溶湯20の一部が漏れ出て基盤12上を流れる。このとき、前述のように基盤12上に鋳型13を囲む閉曲線に沿って延びる堰部材22を設置するとともに、該堰部材22と基盤12との間に絶縁材料からなる介装シート25を堰部材22の全域に亘って介装したので、前記漏れ出た溶湯20の先端が堰部材22に到達して該溶湯20が基盤12、堰部材22の双方に接触すると、基盤12、堰部材22間が溶湯20を通じて導通する。このとき、この導通を検出手段28が検知して溶湯20が漏れ出たことを検出する。

このように検出手段28が溶湯20の漏出を検出すると、該検出手段28は異常状態であると判断し、例えば、異常信号を低圧鋳造装置11に出力して保持炉内の溶湯20に対する流体圧付与を停止するとともに、警告を作業員に発する。そして、前述のように構成することで、溶湯20が漏れ出たときの復旧作業時間を 5分以内に短縮することができた。なお、本発明は、この実施形態のように低圧鋳造装置11に好適であるが、一般的な鋳造装置やシェルモールドのような精密鋳造装置、あるいは、ダイカスト鋳造装置等にも適用することができる。

この発明は、鋳型からの溶湯漏れを検出する産業分野に適用できる。

12…基盤 13…鋳型
20…溶湯 22…堰部材
25…介装シート 28…検出手段

Claims (6)

1. 導電性材料からなる基盤に設置された鋳型からの溶湯漏れを検出する溶湯漏れ検出方法であって、鋳型から漏れ出た溶湯が、前記基盤と、鋳型を囲む閉曲線に沿って連続して延びるとともに、導電性材料からなり、基盤との間に絶縁材料からなる介装シートが全域に亘って介装された堰部材との双方に接触することで、基盤、堰部材間が導通したとき、該導通を検出手段により検知して溶湯の漏れを検出するようにしたことを特徴とする溶湯漏れ検出方法。
2. 導電性材料からなる基盤に設置された鋳型からの溶湯漏れを検出する溶湯漏れ検出装置であって、鋳型を囲む閉曲線に沿って連続して延び導電性材料からなる堰部材と、前記堰部材と基盤との間に該堰部材の全域に亘って介装された絶縁材料からなる介装シートと、基盤と堰部材との間の導通状態を検知する検出手段とを備え、鋳型から漏れ出た溶湯が基盤、堰部材の双方に接触して基盤、堰部材間が導通したとき、該導通を検出手段により検知して溶湯の漏れを検出するようにしたことを特徴とする溶湯漏れ検出装置。
3. 前記介装シートを堰部材から鋳型に向かって内側に延在させるとともに、介装シートに断熱機能を持たせるようにした請求項２記載の溶湯漏れ検出装置。
4. 前記介装シートを堰部材から外側に向かって延在させるとともに、堰部材より外側の部位の介装シートを堰部材の外側面に沿って折り曲げるようにした請求項２記載の溶湯漏れ検出装置。
5. 前記介装シートの厚さｔを0.3〜1.0mmの範囲内とした請求項２〜４のいずれかに記載の溶湯漏れ検出装置。
6. 前記鋳型は低圧鋳造装置に用いられる鋳型である請求項２〜５のいずれかに記載の溶湯漏れ検出装置。

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