JP6119578B2 - 引上式連続鋳造装置及び引上式連続鋳造方法 - Google Patents
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Description
これに対し、自由鋳造方法における形状規定部材は、鋳物の断面形状のみを規定し、長手方向の形状は規定しない。そのため、スタータ(もしくは形状規定部材)を水平方向に移動させながらスタータを引き上げることにより、長手方向の形状が様々な鋳物が得られる。例えば、特許文献1には、長手方向に直線状でなく、ジグザグ状あるいは螺旋状に形成された中空鋳物(すなわちパイプ)が開示されている。
上述の通り、特許文献1に記載の自由鋳造方法では、スタータ(もしくは形状規定部材)を水平方向に移動させながらスタータを引き上げることにより、溶湯を鉛直方向でなく斜め方向に導出することができる。ここで、引上速度が一定であれば、溶湯を斜め方向に導出することにより形成された鋳物の肉厚は、溶湯を鉛直方向に導出することにより形成された鋳物の肉厚よりも幾何学的に薄くなる。そこで、両者の肉厚を均一にするため、溶湯を斜め方向に導出する際には、引上速度を下げ、凝固界面を低下させている。しかしながら、凝固界面の低下により、凝固界面が形状規定部材と干渉すると、凝固片が発生し、鋳物の表面品質が劣化する問題があった。すなわち、溶湯を斜め方向に導出することにより形成された鋳物は、表面品質が劣化し易いという問題があった。
溶湯を保持する保持炉と、
前記保持炉に保持された前記溶湯の湯面上に設置され、かつ、前記溶湯が開口部を通過することにより鋳造する鋳物の断面形状を規定する形状規定部材と、を備え、
前記開口部が、前記形状規定部材の下面よりも上面において広がって形成されているものである。
本発明の一態様に係る引上式連続鋳造装置では、形状規定部材の開口部が、形状規定部材の下面よりも上面において広がって形成されている。そのため、溶湯を斜め方向に引き上げる場合に凝固界面を低下させても、凝固界面が開口部の端面と干渉することがなく、鋳物の表面品質に優れている。
保持炉に保持された溶湯の湯面上に、鋳造する鋳物の断面形状を規定する形状規定部材を設置するステップと、
前記形状規定部材の開口部を通過させながら前記溶湯を引き上げるステップと、を備え、
前記開口部を、前記形状規定部材の下面よりも上面において広げて形成するものである。
本発明の一態様に係る引上式連続鋳造方法は、形状規定部材の開口部を、形状規定部材の下面よりも上面において広げて形成する。そのため、溶湯を斜め方向に引き上げる場合に凝固界面を低下させても、凝固界面が開口部の端面と干渉することがなく、鋳物の表面品質に優れている。
保持炉に保持された溶湯の湯面上に、鋳造する鋳物の断面形状を規定する形状規定部材を設置するステップと、
前記形状規定部材を通過させながら前記溶湯を引き上げるステップと、を備え、
前記溶湯を斜め方向に引き上げる場合、前記形状規定部材の前記湯面に対する浸漬量を、前記溶湯を鉛直方向へ引き上げる場合よりも増加させるものである。
本発明の一態様に係る引上式連続鋳造方法は、溶湯を斜め方向に引き上げる場合、形状規定部材の湯面に対する浸漬量を、溶湯を鉛直方向へ引き上げる場合よりも増加させる。そのため、溶湯を斜め方向に引き上げる場合に凝固界面を低下させても、凝固界面が開口部の端面と干渉することがなく、鋳物の表面品質に優れている。
まず、図1を参照して、実施の形態1に係る自由鋳造装置(引上式連続鋳造装置)について説明する。図1は、実施の形態1に係る自由鋳造装置の模式的断面図である。図1に示すように、実施の形態1に係る自由鋳造装置は、溶湯保持炉101、形状規定部材102、支持ロッド104、アクチュエータ105、冷却ガスノズル106、冷却ガス供給部107、引上機108、撮像部(カメラ)109を備えている。
なお、当然のことながら、図1に示した右手系xyz座標は、構成要素の位置関係を説明するための便宜的なものである。図1におけるxy平面は水平面を構成し、z軸方向が鉛直方向である。より具体的には、z軸のプラス方向が鉛直上向きとなる。
アクチュエータ105には、支持ロッド104が連結されている。アクチュエータ105によって、支持ロッド104を介して形状規定部材102が上下方向(鉛直方向つまりz軸方向)に移動可能となっている。このような構成により、例えば鋳造の進行による湯面の低下とともに、形状規定部材102を下方向に移動させることができる。
図3に示すように、この鋳造制御システムは、撮像部109、画像解析部110、鋳造制御部111、引上機108、溶湯保持炉101、冷却ガス供給部107を備えている。ここで、撮像部109、引上機108、溶湯保持炉101、冷却ガス供給部107については、図1を参照して説明したため、詳細な説明については省略する。
まず、引上機108によりスタータSTを降下させ、形状規定部材102の溶湯通過部103を通して、スタータSTの先端部を溶湯M1に浸漬させる。
まず、撮像部109により、凝固界面近傍の画像を撮影する(ステップST1)。
次に、画像解析部110は、撮像部109によって撮影された画像を解析する(ステップST2)。具体的には、連続的に撮影された複数の画像を比較することにより、保持溶湯M2の表面の搖動を検出する。そして、画像解析部110は、撮像部109によって撮影された画像において、搖動が検出された領域と検出されない領域の境界部を凝固界面と決定する。
鋳造が完了していなければ(ステップST5NO)、ステップST1に戻る。一方、鋳造が完了していれば(ステップST5YES)、凝固界面の制御を終了する。
次に、図11を参照して、実施の形態2に係る自由鋳造装置について説明する。図11は、実施の形態2に係る自由鋳造装置の模式的断面図である。実施の形態2に係る形状規定部材202には、実施の形態1に係る切欠部102a(図7参照)もしくは傾斜部102b(図9参照)が形成されていない。すなわち、実施の形態2に係る形状規定部材202は、図5に示した比較例に係る形状規定部材2と同様の形状を有している。他方、実施の形態2に係る自由鋳造装置では、溶湯を斜め方向に導出する際に、形状規定部材202の溶湯M1への浸漬量を増加させる。図11では、形状規定部材202の溶湯M1への浸漬量を増加させた様子を示している。そのため、溶湯を斜め方向に導出する際に、鋳物M3の肉厚tを均一にするため凝固界面SIFを低下させても、凝固界面SIFが溶湯通過部103の端面と干渉することがない。従って、鋳物M3の表面品質の劣化も抑制することができる。
次に、図13、14を参照して、実施の形態2の変形例に係る自由鋳造装置について説明する。図13は、実施の形態2の変形例に係る形状規定部材202の平面図である。図14は、実施の形態2の変形例に係る形状規定部材202の側面図である。なお、図13、14におけるxyz座標も、図1と一致している。
形状規定板202a、202bは、形状規定板202c、202dの上側に接触するように配置されている。
例えば、実施の形態2の変形例を実施の形態1に適用することも可能である。
102、202 形状規定部材
102a 切欠部
102b 傾斜部
103、203 溶湯通過部
104 支持ロッド
105 アクチュエータ
106 冷却ガスノズル
107 冷却ガス供給部
108 引上機
109 撮像部
110 画像解析部
111 鋳造制御部
202a〜202d 形状規定板
A1、A2 アクチュエータ
G11、G12、G21、G22 リニアガイド
M1 溶湯
M2 保持溶湯
M3 鋳物
R1、R2 ロッド
S1 レーザ変位計
S2 レーザ反射板
SIF 凝固界面
ST スタータ
T1、T2 スライドテーブル
Claims (5)
- 溶湯を保持する保持炉と、
前記保持炉に保持された前記溶湯の湯面上に設置され、かつ、前記溶湯が開口部を通過することにより鋳造する鋳物の断面形状を規定する形状規定部材と、
前記形状規定部材を通過して引き上げられた前記溶湯の画像を撮影する撮像部と、
前記画像から前記溶湯の表面の搖動を検出し、前記搖動が検出された領域と前記搖動が検出されない領域の境界部を凝固界面として決定する画像解析部と、
前記画像解析部によって決定された前記凝固界面が所定の基準範囲内にない場合、鋳造条件を変更する鋳造制御部と、を備え、
前記開口部が、前記形状規定部材の下面よりも上面において広がって形成されている、引上式連続鋳造装置。 - 前記形状規定部材の前記上面において、前記開口部の周縁に切欠部又は傾斜部が形成されている、
請求項1に記載の引上式連続鋳造装置。 - 保持炉に保持された溶湯の湯面上に、鋳造する鋳物の断面形状を規定する形状規定部材を設置するステップと、
前記形状規定部材の開口部を通過させながら前記溶湯を引き上げるステップと、
前記形状規定部材を通過して引き上げられた前記溶湯の画像を撮影するステップと、
前記画像から前記溶湯の表面の搖動を検出し、前記搖動が検出された領域と前記搖動が検出されない領域の境界部を凝固界面として決定するステップと、
決定された前記凝固界面が予め定められた基準範囲内にない場合、鋳造条件を変更するステップと、を備え、
前記開口部を前記形状規定部材の下面よりも上面において広げて形成する、引上式連続鋳造方法。 - 前記形状規定部材の前記上面において、前記開口部の周縁に切欠部又は傾斜部を形成する、
請求項3に記載の引上式連続鋳造方法。 - 保持炉に保持された溶湯の湯面上に、鋳造する鋳物の断面形状を規定する形状規定部材を設置するステップと、
前記形状規定部材を通過させながら前記溶湯を引き上げるステップと、
前記形状規定部材を通過して引き上げられた前記溶湯の画像を撮影するステップと、
前記画像から前記溶湯の表面の搖動を検出し、前記搖動が検出された領域と前記搖動が検出されない領域の境界部を凝固界面として決定するステップと、を備え、
前記形状規定部材の前記湯面に対する浸漬量を、決定された前記凝固界面の位置と前記溶湯の引上角度とに基づいて決定し、
前記溶湯を斜め方向に引き上げる場合、前記浸漬量を、前記溶湯を鉛直方向へ引き上げる場合よりも増加させる、引上式連続鋳造方法。
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