JP5768692B2 - 鋳型湯面測定装置 - Google Patents

Description

本発明は鋳型湯面測定装置に関し、特に下注ぎ鋳造設備における鋳型内の湯面高さの測定に使用する鋳型湯面測定装置に関する。

特許文献１には、連続鋳造設備において鋳型内の湯面の高さを、渦流センサを使用して計測する湯面計が示されている。ところで、下注ぎ鋳造は図８に示すように、定盤６１上に立設した注入管６２の上端を、取鍋Ｌの底壁に設けた注湯口Ｌ１に連結し、注入管６２から、定盤６１内に形成された湯道６１１を経て定盤６１上に設置した鋳型Ｍの底部注入口Ｍ１から鋳型Ｍ内へ溶湯Ｗを供給するもので、ガスの巻き込みや異物の混入が少ないインゴットを得ることができる。

実開昭６３−１１１２４８

上記下注ぎ鋳造において、鋳型を複数配置してこれらに同時に注湯する場合、高温雰囲気下で各鋳型に湯面計を持ち運んで湯面を計測することは困難であり、特に、大きさ（高さ）の異なる鋳型を使用する場合には、検知距離が比較的短い渦流センサは、鋳型の高さに合わせてその設置位置を調整する必要があるため、高温雰囲気下での調整作業は事実上不可能であった。

そこで、本発明はこのような課題を解決するもので、複数の鋳型の湯面高さの測定を、人手を要することなく安全かつ精度良く速やかに行うことが可能な鋳型湯面測定装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本第１発明では、取鍋（Ｌ）の底面に設けた注湯口（Ｌ１）から下方の定盤（１）内に形成された湯道へ溶湯を供給し、定盤（１）上の複数個所に配置されて分岐した湯道の各端部に連通する鋳型（Ｍ）内へ溶湯を分配するようにした下注ぎ鋳造設備において、渦流距離センサ（４）と、当該渦流距離センサ（４）を下方に向けて保持し当該渦流距離センサ（４）を定盤（１）上方で三次元の任意位置へ移動可能とした移動駆動手段（２４，３３，３７）と、渦流距離センサ（４）を各鋳型（Ｍ）の上方所定位置へ移動させて当該鋳型（Ｍ）内の湯面の高さを測定する湯面測定手段（５）とを備えている。前記移動駆動手段は、前記複数個所に配置された鋳型（Ｍ）の領域をカバーする二次元平面内の任意位置へ前記渦流距離センサ（４）を移動可能とした水平移動駆動手段（２４，３３）と、前記二次元平面内の任意位置から、垂直方向の任意位置へ前記渦流距離センサ（４）を移動可能とした垂直移動駆動手段（３７）とを備えることができる。前記垂直移動駆動手段はプッシュプルチェーン（３４）を備えるものとできる。また、前記プッシュプルチェーンは左右一対として設けることができる。さらに、前記渦流センサ（４）を冷却する冷却空気供給手段（４４）を設けることができる。

本第１発明においては、下注ぎ鋳造における複数の鋳型内の溶湯の湯面測定を自動化することができるから、安全かつ速やかに各鋳型内の湯面高さを測定して精度良く溶湯供給停止等の操作をすることができ、インゴットの出来高重量のバラツキを低減させることができる。異なる形状（高さ）の鋳型がある場合、はじめに最も低い鋳型の湯面の高さを測定した後、高い鋳型へ速やかに移動させることで、異なる形状（高さ）の鋳型がある場合でも出来高重量のバラツキを低減するすることができる。更に、高さが低い順から鋳型を並べておけば、さらに速やかな測定が可能となる。

本第２発明では、前記鋳型（Ｍ）は前記定盤（１）上に平面視で同形のものが左右対称位置に複数配置されており、前記湯面測定手段は左右いずれかに置かれた任意の鋳型（Ｍ）内の湯面の高さを測定するように設定されている。

本第２発明においては、同形（同一高さ）の鋳型は通常は同じ湯面高さになるから、複数ある同形（同一高さ）鋳型のうち任意の一つについてのみ湯面高さを測定すれば良いから、測定時間や測定周期の短縮が可能となる。

上記カッコ内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

以上のように、本発明によれば、複数の鋳型の湯面高さの測定を、人手を要することなく安全かつ速やかに行うことができるから、インゴット等の出来高重量のバラツキを大きく低減させることができる。

本発明の一実施形態を示す、鋳型湯面測定装置を備えた下注ぎ鋳造設備の全体平面図である。 鋳型湯面測定装置を備えた下注ぎ鋳造設備の全体側面図である。 鋳型湯面測定装置の拡大平面図である。 走行台車の平面図である。 走行台車の垂直断面図である。 走行台車の側面図である 渦流距離センサの電気回路図である。 従来の下注ぎ鋳造設備の概略垂直断面図である。

なお、以下に説明する実施形態はあくまで一例であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲で当業者が行う種々の設計的改良も本発明の範囲に含まれる。

図１には本発明の鋳型湯面測定装置を備えた下注ぎ鋳造設備の全体平面図を示し、図２にはその全体側面図を示す。図１において、定盤１上には１０個の下注ぎ式鋳型Ｍが配置されており、これらは各５個が左右対称に位置している。図２において、左右の各鋳型Ｍには形状（高さ）が異なるものがあるが、左右の対称位置にある鋳型Ｍ同士は同じ形状（高さ）としてある。そして、これら鋳型Ｍの上方に取鍋Ｌが公知の構造で支持されており、取鍋Ｌの底壁に設けた開閉可能な注湯口Ｌ１が定盤１上に立設された注入管６２に連結されて、従来技術で説明したように定盤１内の湯道を経て各鋳型Ｍの底部注入口に連通している。なお、湯道は、各鋳型Ｍ内の湯面が適当位置まで上昇した際に、当該鋳型Ｍに連通する部分で適宜遮断できるようになっている。

鋳型湯面測定装置Ｄは取鍋Ｌの側方に配置されており（図１）、各鋳型Ｍの上方の、取鍋Ｌの底部とほぼ同一高さに配設されている（図２）。当該装置Ｄは右半分に配置された鋳型Ｍの両側を平行に延びる、移動駆動手段を構成するガイドレール２１を備えている（図１）。ガイドレール２１は図１における右半部の鋳型配置領域をカバーできる長さとしてある。ガイドレール２１間にさらに、平行なサブレール２２が架設されている。その詳細を図３に示す。

図３は図１を９０度異なる方向から見た拡大平面図である。図３において、各サブレール２２は両端部で互いに連結されて架台を構成しており、サブレール２２に沿った上方位置にはそれぞれ回転軸２３が配設されている（図６参照）。左右のガイドレール２１に至る回転軸２３の両端にはそれぞれローラ２３１が取着されて、これらローラ２３１がガイドレール２１上に位置している。回転軸２３には一端部にベベルギア２３２が取着してあり、当該ギア２３２はサブレール２２に一体に設けた駆動モータ２４の出力軸に取着されたベベルギア２４１と噛合している。これにより、駆動モータ２４を正逆回転させると、これに応じてサブレール２２が回転軸２３を介してガイドレール２１の配設方向へ正逆移動させられる。なお、回転軸２３を使用することによって、チェーン等を使用するのに比して省スペース化が実現されている。

上記サブレール２２間には走行台車３が配設されている。走行台車３の平面図を図４に、その垂直断面図を図５に示す。走行台車３は平面視で長方形の基枠３１を備えており、基枠３１の長手方向の両端部には短辺に沿って回転軸３２が配設されて各回転軸３２の両端にローラ３２１が取着されている。これらローラ３２１は図６に示すようにサブレール２２のコ字断面空間内に転動可能に位置している。

回転軸３２にはギア体３２２が設けてあり、当該ギア体３２２はギア体３２３を介して、走行台車３に一体に設けた駆動モータ３３の出力軸に取着されたギア体３３１に噛合している。これにより、駆動モータ３３を正逆回転させると、これに応じて走行台車３がサブレール２２の配設方向、すなわちガイドレール２１の配設方向と直交する方向へ正逆移動させられる。以上の構成により、駆動モータ２４，３３を回転制御することによって走行台車３を、図１における右半部に配設された鋳型Ｍの領域をカバーする二次元平面内の任意位置へ移動させることができる。

走行台車３には図５に示すように左右一対のプッシュプルチェーン３４が設けられている。これらチェーン３４は走行台車３に垂設したガイドパネル３５に渦巻状に収納されており、ガイドパネル３５の中央部に設けた一対のスプロケット３６がそれぞれ左右のチェーン３４に係合している。左右のスプロケット３６はその回転軸が、互いに噛合するベベルギア（図４）３６１，３７１を介して、走行台車３の長手方向へ配設した回転軸３７２に連結されている。回転軸３７２は駆動モータ３７の出力軸に連結されて正逆回転させられるようになっており、回転軸の正逆回転に伴ってスプロケット３６が互いに反対方向へ連動して回転させられる。これに伴い、左右のプッシュプルチェーン３４が図５に示す収納状態から垂直下方へ引き出され、あるいは引き上げられる。

左右のプッシュプルチェーン３４の先端には保持部材４１（図５）が結合されており、保持部材４１には下方へ向けて渦流距離センサ４が固定されている。渦流距離センサ４は円筒状のケーシング４２を備えており、ケーシング４２には電線ケーブル４３（図４）と冷却空気供給用の可撓ホース４４が接続されている。これら電線ケーブル４３と可撓ホース４４は、走行台車３の左右位置に設けた巻取りドラム４５，４６にそれぞれ巻回されている。駆動モータ３７によって各スプロケット３６を回転させるとこれに伴ってプッシュプルチェーン３４が垂直下方へ引き出され、チェーン３４の先端に結合された保持部材４１上に位置する渦流距離センサ４が、電線ケーブル４３（図４）と可撓ホース４４を巻取りドラム４５，４６から引き出しつつ、所定位置まで下降させられる（図２）。なお、プッシュプルチェーン３４を使用することによって溶湯からの粉塵や輻射熱を受けても渦流距離センサ４の円滑な昇降が可能となる。

図７には渦流距離センサ４の電気回路図を示す。なお、電気回路は湯面測定手段としての制御装置５内に設けられている。渦流距離センサ４は交流励磁される一次コイル４８と、一次コイル４８によって励磁される一対の二次コイル４９とから構成されており、鋳型Ｍ内の溶湯湯面Ｌとの間の距離、すなわち湯面Ｌの高さに応じてインピーダンスが変化することによる差動アンプ５１の出力を、帰還増幅器５２で増幅しＡＣ／ＤＣ変換器５３で検波することによって湯面の高さに応じた信号５３ａを得ている。

下注ぎ鋳造が開始されると、鋳型湯面測定装置の上記各駆動モータ２４，３３，３７は制御装置５内の他の回路によってその作動が制御される。制御装置５は最初の鋳型Ｍの直上へ走行台車３を位置させるように駆動モータ２４，３３を制御する。鋳型Ｍの直上であることの検出は番地指定によるプログラム制御等で行う。鋳型Ｍの直上位置で、駆動モータ３７を作動させて渦流距離センサ４を鋳型Ｍ内の湯面検出が可能な所定位置まで下降させて、湯面高さの測定を行なう。測定が終わると渦流距離センサ４は上昇させられ、走行台車３は次の鋳型Ｍの直上位置へ移動させられる。そして渦流距離センサ４が湯面検出可能な所定位置まで下降させられて、湯面高さの測定がなされる。

このようにして、本実施形態では走行台車３の移動可能範囲内にある５つの鋳型Ｍについて、異なる湯面高さのグループ毎に、そのうち任意の一つの鋳型の湯面高さ測定を順次繰り返す。そして、押湯や満注の、所定の湯面高さになったことが検出されると溶湯が補充供給され、あるいは当該鋳型Ｍに至る湯道が遮断されて溶湯の供給が停止される。本実施形態では、走行台車３の移動可能範囲内の、図１の右半部の鋳型Ｍの湯面高さのみを測定しているが、左半部の対称位置にある同形の鋳型Ｍも通常は同じ湯面高さになるから、右半部の各鋳型Ｍへの押湯や、満注により溶湯供給を遮断する際には左半部の対応する鋳型Ｍへも同様の操作を行う。

以上のようにして、本実施形態の鋳型湯面測定装置によれば、下注ぎ鋳造における複数の鋳型内の溶湯の湯面測定を自動化することができるから、安全かつ速やかに湯面高さを測定して精度良く溶湯供給停止等の操作をすることができ、インゴットの出来高重量のバラツキを低減させることができる。

１…定盤、２１…ガイドレール、２２…サブレール、２４…駆動モータ（移動駆動手段）、３…移動台車、３３…駆動モータ（移動駆動手段）、３４…プッシュプルチェーン、３７…駆動モータ（移動駆動手段）、４…渦流距離センサ、５…制御装置（湯面測定手段）、Ｍ…鋳型。

Claims (4)

1. 取鍋の底面に設けた注湯口から下方の定盤内に形成された湯道へ溶湯を供給し、定盤上の複数個所に配置されて分岐した湯道の各端部に連通する鋳型内へ溶湯を分配するようにした下注ぎ鋳造設備において、渦流距離センサと、当該渦流距離センサを下方に向けて保持し当該渦流距離センサを定盤上方で三次元の任意位置へ移動可能とした移動駆動手段と、前記渦流距離センサを各鋳型の上方所定位置へ移動させて当該鋳型内の湯面の高さを測定する湯面測定手段とを備え、かつ前記移動駆動手段は、垂直方向の任意位置へ前記渦流距離センサを移動可能とした垂直移動駆動手段を有し、前記垂直移動駆動手段はプッシュプルチェーンであって、当該プッシュプルチェーンは左右一対として設けられている下注ぎ鋳造設備における鋳型湯面測定装置。
2. 前記移動駆動手段は、前記複数個所に配置された鋳型の領域をカバーする二次元平面内の任意位置へ前記渦流距離センサを移動可能とした水平移動駆動手段をさらに有する請求項１に記載の下注ぎ鋳造設備における鋳型湯面測定装置。
3. さらに、前記渦流センサを冷却する冷却空気供給手段を備えた請求項１又は２に記載の下注ぎ鋳造設備における鋳型湯面測定装置。
4. 前記鋳型は前記定盤上に平面視で同形のものが左右対称位置に複数配置されており、前記湯面測定手段は左右いずれかに置かれた鋳型内の湯面の高さを測定するように設定されている請求項１ないし３のいずれかに記載の下注ぎ鋳造設備における鋳型湯面測定装置。

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