JP6851669B1 - コアードワイヤーの製造装置及びこれを用いたコアードワイヤーの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 添加剤の充填量や配合比率を均一にでき且つ品質を保証することができるコアードワイヤーの製造装置及びこれを用いたコアードワイヤーの製造方法を提供すること。【解決手段】 添加剤Ａは、第一原料ｍ１とこれより比重が小さい第二原料ｍ２とを混合した粉状体である。ホッパー３は、ホッパー全体の重量を計測する重量計測部３３を有する。添加剤生成装置４は、筒状の攪拌部と第一投入口と第一排出口とを有し、第一投入口と第一排出口は鉛直方向に沿って配置してある。搬送装置５は、添加剤Ａを所定量毎に誘導装置へ搬送する。誘導装置６は、第二投入口と第二排出口とを有し、これらは鉛直方向に沿って配置してある。制御装置７は、重量計測部３３の計測値に基づいて被覆材Ｃへの添加剤Ａの充填量及び／又は添加剤Ａにおける一方の原料の混合比率を監視する。【選択図】 図１

Description

本発明は、コアードワイヤーの製造装置及びこれを用いたコアードワイヤーの製造方法に関する。さらに詳しくは、溶湯に投入する合金や金属粉等の粉状の添加剤が充填された被覆材を所定の成形速度で長尺のワイヤー状に成形する成形部を有する成形装置を備えたコアードワイヤーの製造装置及びこれを用いたコアードワイヤーの製造方法に関する。

従来、溶湯に投入する合金や金属粉等の粉状の添加剤を被覆材で被覆し長尺のワイヤー状に成形してコアードワイヤーを作製し、例えば特許文献１に記載の如きワイヤーフィーダーを用いてこのコアードワイヤーを溶湯に投入するワイヤーインジェクション法が知られている。この手法により、作業効率及び溶湯の品質を向上させている。

しかし、コアードワイヤーの作製の際に、その過程での原料の偏析等によってコアードワイヤーの一部に添加剤の充填量や混合比率に過不足（バラツキ）が生じる場合があり、さらなる品質向上が望まれていた。また、コアードワイヤーの全長にわたって添加剤の充填量や配合比率等が均一であることを保証する手法も存在しなかった。

特表２０１０−５０６０４２号公報

かかる従来の実情に鑑みて、本発明は、粒状の原料の偏析を抑制してコアードワイヤーの全長にわたって添加剤の充填量や配合比率を均一にでき且つ品質を保証することができるコアードワイヤーの製造装置及びこれを用いたコアードワイヤーの製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係るコアードワイヤーの製造装置の特徴は、溶湯に投入する合金や金属粉等の粉状の添加剤が充填された被覆材を所定の成形速度で長尺のワイヤー状に成形する成形部を有する成形装置を備えた構成において、前記添加剤は、粉状の第一原料とこの第一原料より比重が小さい粒状の第二原料とを混合した粉状体であり、前記第一原料及び前記第二原料を各々収容するホッパーを有するホッパー群と、前記ホッパー群から排出された前記第一原料及び前記第二原料を攪拌混合し前記添加剤を生成する添加剤生成装置と、生成された前記添加剤を搬送する搬送装置と、搬送された前記添加剤を前記成形部に誘導する誘導装置と、各装置を制御する制御装置とをさらに備え、前記ホッパーは、原料を収容する収容部と、前記収容部から収容された原料を一定量で排出する排出部と、ホッパー全体の重量を所定時間毎に計測する重量計測部とを有し、前記添加剤生成装置は、筒状の攪拌部と、前記攪拌部の上部に位置し前記排出部から排出された前記第一原料及び前記第二原料が投入される第一投入口と、前記攪拌部の下部に位置し生成された前記添加剤を排出する第一排出口とを有し、前記第一投入口と前記第一排出口は、鉛直方向に沿って配置されてあり、前記攪拌部は、その内面に前記第一排出口に向けて傾斜させた複数の傾斜面部が設けられてあり、前記第一投入口から投入された前記第一原料及び前記第二原料を前記第一排出口まで前記複数の傾斜面部に衝突させながら落下させることにより前記添加剤を生成し、前記搬送装置は、前記第一排出口より排出された前記添加剤を所定量毎に前記誘導装置へ搬送する互いに区切られたバケットを複数有し、前記誘導装置は、筒状の本体部と、前記本体部の上部に位置し前記バケットから前記添加剤が投入される第二投入口と、前記本体部の下部に位置し前記添加剤を前記成形部に排出する第二排出口とを有し、前記第二投入口と前記第二排出口は、鉛直方向に沿って配置されてあり、前記制御装置は、前記重量計測部の計測値に基づいて前記被覆材への前記添加剤の充填量及び／又は前記添加剤における一方の原料の混合比率を監視することにある。

上記構成において、添加剤は、粉状の第一原料とこの第一原料より比重が小さい粒状の第二原料とを混合した粉状体である。係る場合、単一のホッパーにこれら全てを収容すると、比重差によって偏析が生じコアードワイヤー成形時に原料の充填比率が不均一となりバラツキが生じる。
上記構成によれば、第一原料及び第二原料をホッパー群のホッパーにそれぞれ収容するので、比重差によって生じる偏析を抑制することができる。また、ホッパーは、収容部から収容された原料を一定量で排出する排出部を有するので、ホッパーからの排出による添加剤における原料の比率のバラツキを抑制できる。
次に、添加剤生成装置は、筒状の攪拌部と、攪拌部の上部に位置し排出部から排出された第一原料及び第二原料が投入される第一投入口と、攪拌部の下部に位置し生成された添加剤を排出する第一排出口とを有し、第一投入口と第一排出口は、鉛直方向に沿って配置されてあり、攪拌部は、その内面に第一排出口に向けて傾斜させた複数の傾斜面部が設けられてあり、第一投入口から投入された第一原料及び第二原料を第一排出口まで複数の傾斜面部に衝突させながら落下させることにより添加剤を生成する。よって、各々のホッパーに収容された各原料を第一投入口から第一排出口まで堆積させることなく攪拌混合でき材料の偏析を抑制する。
また、搬送装置は、第一排出口より排出された添加剤を所定量毎に誘導装置へ搬送する互いに区切られたバケットを複数有している。このように、小分けにしてバケット単位で添加剤を搬送するので、搬送時の原料の偏析を最小限に抑制することができる。
そして、誘導装置は、筒状の本体部と、本体部の上部に位置しバケットから添加剤が投入される第二投入口と、本体部の下部に位置し添加剤を成形部に排出する第二排出口とを有し、第二投入口と第二排出口は、鉛直方向に沿って配置されている。これにより、搬送された添加剤を本体部により成形部に誘導する。すなわち、ホッパー群から成形部までの一連の供給過程において常に第一原料及び第二原料の偏析を抑制するので、成形部に供給される添加剤の充填量及び原料比率はバラツキなく一定にでき、長尺状に形成されるコアードワイヤーの全長にわたって添加剤の充填量や配合比率を均一することができる。
しかも、ホッパーは、収容部から収容された原料を一定量で排出する排出部と、ホッパー全体の重量を所定時間毎に計測する重量計測部を有する。これにより、ホッパーの減量重量を計測することで、所定時間毎の第一原料及び第二原料の排出量（切出量）を正確に測定できる。そして、制御装置は、重量計測部の計測値に基づいて被覆材への添加剤の充填量及び／又は添加剤における一方の原料の混合比率を監視するので、長尺状に形成されるコアードワイヤーの全長にわたって添加剤の充填量や配合比率の品質を保証することが可能となる。

前記第一原料を収容する第一ホッパーの排出口と前記第二原料を収容する第二ホッパーの排出口とは、前記第一投入口を挟んで対向配置されてあり、前記攪拌部は、角筒状を呈し、前記複数の傾斜面部は、各排出口が位置する前記攪拌部の側面の内面に互い違いに設けられているとよい。これにより、攪拌部において第一原料及び第二原料が効率よく攪拌混合され、偏析を抑制することができる。

係る場合、前記複数の傾斜面部は、水平面に対する傾斜角度が前記第一原料及び前記第二原料の安息角よりも大きい角度で前記攪拌部の内面に設けられているとよい。これにより、複数の傾斜面部で各原料が堆積することなく第一排出口に向けて落下していくので、原料の偏析を防止攪拌することができる。

さらに、前記排出部は、前記収容部の外径より大で且つ前記収容部の下部で隙間を介して連通する受部を形成する外筒部と、前記受部から収容された材料を前記第一投入口へ排出する排出口と、前記外筒部の底面に回転可能に設けられ前記隙間を介して収容された材料を前記受部の外周部へ送り出すと共に前記排出口に誘導する回転羽部とを有するフィーダーであることが望ましい。このような構成の所謂テーブルフィーダーであれば、ブリッジやラットホールが抑制でき、より定量でバラツキなく連続的に原料を排出（切り出す）ことができる。

また、前記本体部は、その内面が水平面に対し前記添加剤の安息角よりも大きい角度で中心側へ傾斜してあるとよい。これにより、本体部の内面で添加剤が堆積することなく第二排出口に向けて落下していくので、原料の偏析を防止して添加剤を成形部へ誘導することができる。

前記第二排出口はテーパー状を呈し、その下端部は前記成形部において前記被覆材の開口に近接してあり、前記本体部に所定量の添加剤を堆積させた状態で前記添加剤を前記被覆材に充填するとよい。本体部に所定量の添加剤を堆積させた状態で添加剤を被覆材に充填するので、堆積された添加剤の自重が被覆材の内部に充填される添加剤に負荷され、充填密度を均一にすることができると共に被覆材の内部に空洞も生じにくくなる。また、本体部に添加剤を所定量堆積させることで、上流からの添加剤の供給が滞ったとしても、被覆材への充填量のバラツキを抑制することができる。

前記制御装置は、前記成形速度と前記成形部で成形したコアードワイヤーの成形長さとを記録する成形条件記録部をさらに有し、前記成形条件記録部は、前記成形速度及び前記成形長さから成形時間を算出し、算出した成形時間と前記所定時間に基づいて前記成形したコアードワイヤーの所定の位置における前記添加剤の充填量及び／又は前記添加剤に対する一方の原料の混合割合を推定するようにしてもよい。これにより、コアードワイヤーの任意の位置（長さ）における添加剤の充填量及び／又は混合比率を把握でき、コアードワイヤーの全長にわたって品質保証を担保することも可能となる。

上記いずれかの構成において、例えば、前記第一原料はＦｅ−Ｓｉ及びその他合金の粒状混合体であり、前記第二原料はＭｇの粉状体である。

上記目的を達成するため、本発明に係るコアードワイヤーの製造方法の特徴は、上記いずれかに記載のコアードワイヤーの製造装置を用いたコアードワイヤーの製造方法において、前記第一原料及び前記第二原料を前記ホッパー群の各々のホッパーに収容し、前記第一原料及び前記第二原料を各ホッパーより一定量で前記第一投入口に排出すると共にホッパー全体の重量を所定時間毎に計測し、前記第一投入口に投入された前記第一原料及び前記第二原料を前記第一排出口まで前記攪拌部内を前記複数の傾斜面部に衝突させながら落下させることにより前記添加剤を生成し、前記第一排出口より排出された前記添加剤を前記バケットで所定量毎に前記第二投入口へ搬送し、前記第二投入口に搬送された前記添加剤を前記本体部により前記成形部に誘導すると共に、前記所定時間毎に計測した前記ホッパー全体の重量に基づいて前記被覆材への前記添加剤の充填量及び／又は前記添加剤における一方の原料の混合比率を監視することにある。

上記本発明に係るコアードワイヤーの製造装置及びコアードワイヤーの製造方法の特徴によれば、粒状の原料の偏析を抑制してコアードワイヤーの全長にわたって添加剤の充填量や配合比率を均一にでき且つ品質を保証することが可能となった。

本発明の他の目的、構成及び効果については、以下の発明の実施の形態の項から明らかになるであろう。

本発明に係るコアードワイヤーの製造装置を模式的に示す概略図である。 ホッパー下部の排出部を模式的に示す図である。 添加剤生成装置の攪拌部の内部構造を模式的に示す図である。 搬送装置の一部を省略した概略図である。 （ａ）は、誘導装置を示す概略図であり、（ｂ）は第二排出口近傍における被覆材の供給方向視の部分拡大概略図である。 制御装置のブロック図である。 第二原料の充填率の時間経過の変化の一例を示すグラフである。 コアードワイヤーの成形長さにおける第二原料の充填率の変化の一例を示すグラフである。 従来のコアードワイヤーの成形方法における偏析の発生を説明する模式図である。

次に、図１〜７を参照しながら、本発明をさらに詳しく説明する。
本発明に係るコアードワイヤーの製造装置１は、図１に示すように、大略、溶湯に投入する合金や金属粉等の粉状の添加剤Ａが充填された被覆材Ｃを所定の成形速度で長尺のワイヤー状に成形する成形部２１を有する成形装置２を備え、後述するホッパー群３、添加剤生成装置４、搬送装置５、誘導装置６及びこれらを制御する制御装置７をさらに備える。

本実施形態において、被覆材Ｃは、例えばＦｅ（鉄）等の溶湯に影響を与えない材料よりなる金属製薄板（フープ）であり、図示省略する送り装置によってコイルＣｃから成形部２１へ所定の速度で供給される。成形部２１では、断面略Ｕ字状に変形された被覆材Ｃの内部に後述する誘導装置６より排出された添加剤Ａが充填されると共に開口部分を閉塞してチューブ状にし、所定の成形速度で長尺のワイヤー状のコアードワイヤーＷに成形する。成形されたコアードワイヤーＷはドラムに巻きつけられ、所定長さ（距離）のワイヤーコイルＷｃとなる。

このコアードワイヤーＷは、例えば製鋼や鋳鉄の際に用いられ、所謂ワイヤーインジェクション法にとして、ワイヤーコイルＷｃからワイヤーフィーダーにより所定長さのコアードワイヤーＷが溶湯に投入される。添加剤Ａは、粉状の第一原料ｍ１とこの第一原料ｍ１より比重が小さい粒状の第二原料ｍ２とを混合した粉状体である。本実施形態において、コアードワイヤーＷは、例えばダクタイル鋳鉄の黒鉛球状化処理に用いられるものであり、その添加剤Ａの第一原料ｍ１はＦｅ−Ｓｉ及びその他合金の粉状混合体であり、第二原料ｍ２はＭｇの粉状体よりなる。

ホッパー群３は、図１に示すように、本実施形態において、上述の第一原料ｍ１及び第二原料ｍ２を各々収容する第一ホッパー３０ａと第二ホッパー３０ｂを有する。第一ホッパー３０ａは、第一原料ｍ１を収容する第一収容部３１ａと、第一収容部３１ａから収容された第一原料ｍ１を一定量で排出する第一排出部３２ａと、第一ホッパー３０ａ全体の重量を所定時間毎に計測する第一重量計測部３３ａとを有する。第二ホッパー３０ｂも第一ホッパー３０ａと同様の構成であり、第二収容部３１ｂと、第二排出部３２ｂと、第二重量計測部３３ｂとを有する。

本実施形態では、比重の異なる第一原料ｍ１と第二原料ｍ２とを分離して各ホッパー３０ａ，３０ｂに収容しているが、第一原料ｍ１と第二原料ｍ２を攪拌混合して添加剤Ａを作製した後に１つのホッパーに収容することも考えられる。しかし、係る場合、比重の相違によってホッパー内で偏析が生じ、仮に一定量で収容された添加剤Ａを排出できたとしても、排出された添加剤では第一原料ｍ１と第二原料ｍ２の配合比率にバラツキが生じる。よって、比重の異なる第一原料ｍ１と第二原料ｍ２とを分離して収容しておくことで、比重の相違による偏析を抑制し、生成される添加剤Ａにおける配合比率を安定化させる。なお、第一、第二ホッパー３０ａ，３０ｂは、後述する添加剤生成装置４を挟んで対向配置されている。

第一収容部３１ａの外面には、複数の支持片３１ｚが設けられている。この支持片３１ｚによる支持によって、第一重量計測部３３ａが第一ホッパー３０ａ全体の重量を計測する。なお、第二収容部３１ｂも同様の構成である。

第一排出部３２ａは、図２に示すように、第一収容部３１ａの外径より大で且つ第一収容部３１ａの下部で隙間３５を介して連通する受部３６ａを形成する外筒部３６と、受部３６ａから収容された材料を後述する添加剤生成装置４の第一投入口へ排出する排出口３７と、外筒部３６の底面３６ｂに回転可能に設けられ隙間３５を介して収容された材料を受部３６ａの外周部３６ｃへ送り出すと共に排出口３７に誘導する回転羽部３８とを有する。この回転羽部３８は、モーター３９を介して制御される。なお、第二排出部３２ｂも同様の構成である。

第一収容部３１ａにおいて、第一原料ｍ１は、自重により第一収容部３１ａの下部の全周に設けられた隙間３５から受部３６ａへ移動し、回転羽部３８によって受部３６ａの外周部３６ｃへ切り出され（押し出され）、排出口３７へと誘導される。このように、回転羽部３８の回転を制御することで、第一原料ｍ１を所定時間毎に一定量を排出することができ、偏析も防止できる。なお、第二排出部３２ｂも同様の構成であり、これら排出部３２ａ，３２ｂは、所謂マスフロー式フィーダーと称される装置の一例である。

そして、各重量計測部３３ａ，３３ｂは、上述したように、各ホッパー３０ａ，３０ｂ全体の重量を計測するので、所定時間（計測間隔）毎に計測量の減算を行うと、各収容部３１ａ，３１ｂに収容された各原料ｍ１，ｍ２の重量変化（減量）が求まる。よって、所定時間毎の第一原料ｍ１及び第二原料ｍ２の排出量（切出し量）及び原料の配合比率を算出することができる。なお、所定時間は、コアードワイヤーＷの要求品質や測定データのデータ容量等に応じて適宜設定できる。

添加剤生成装置４は、各ホッパー３０ａ，３０ｂから排出された各原料ｍ１，ｍ２を攪拌混合して添加剤Ａを生成する。本実施形態において、この添加剤生成装置４は、筒状の攪拌部４１と、攪拌部４１の上部に位置し排出部３２から排出された第一原料ｍ１及び第二原料ｍ２が投入される第一投入口４２と、攪拌部４１の下部に位置し生成された添加剤Ａを排出する第一排出口４３とを有する。この第一投入口４２と第一排出口４３は、鉛直方向Ｚに沿って配置されている。

図３に示すように、攪拌部４１には、その内面に第一排出口４３に向けて傾斜させた複数の傾斜面部４４が設けられている。本実施形態において、攪拌部４１は、角筒状を呈し、複数の傾斜面部４４は、鉛直方向Ｚに互い違いに３箇所に設けられた第一〜第三傾斜面４４ａ〜４４ｃよりなる。第一傾斜面４４ａは、第一原料ｍ１を収容する第一ホッパー３０ａの第一排出部３２ａが位置する側の第一内側面４１ａに設けられている。また、第二、第三傾斜面４４ｂ，４４ｃは、第二原料ｍ２を収容する第二ホッパー３０ｂの第二排出部３２ｂが位置する側の第二内側面４１ｂに設けられている。そして、これら各傾斜面４４ａ〜４４ｃは、水平面Ｈに対する傾斜角度θ１が第一原料ｍ１及び第二原料ｍ２の安息角よりも大きい角度となるように設けられている。これにより、第一投入口４２から投入された各原料ｍ１，ｍ２は、第一排出口４３まで落下する間に、第一〜第三傾斜面４４ａ〜４４ｃに衝突し流れ方向が変化するごとに混合し攪拌される。しかも、第一原料ｍ１及び第二原料ｍ２は、各傾斜面４４ａ〜４４ｃに堆積することなく、滑り落ちる。よって、第一原料ｍ１及び第二原料ｍ２の混合比率が一定の添加剤Ａを連続的に生成し排出することができる。

なお、第一原料ｍ１及び第二原料ｍ２は、その自重によって落下し、攪拌混合されるので、「第一投入口４２と第一排出口４３が、鉛直方向Ｚに沿って配置されている」ということは、大略鉛直方向に沿っていれば足りる趣旨である。

搬送装置５は、生成された添加剤Ａを搬送するものであり、本実施形態では、図４に示すように、添加剤生成装置４の第一排出口４３より排出された添加剤Ａを所定量毎に後述する誘導装置６へ搬送する互いに区切られたバケット５１を複数有する所謂バケットコンベアである。この搬送装置５は、第一排出口４３より排出された添加剤Ａを受け入れる受入部５２は、誘導装置６の第二投入口６１に接続する第一排出シュート５３よりも低部に位置し、複数のバケット５１を図示省略する駆動部によって鉛直方向Ｚに上下動させる。なお、この受入部５２から排出シュート５３までの移動経路は、筐体５４に覆われている。図４において、説明の便宜上、筐体５４の一部の記載を省略してある。

ここで、各原料ｍ１，ｍ２の配合比率、が搬送中にバケット５１内で変化することはない。また、バケット５１の収容量（バケット１個あたりの搬送量）は、成形されるコアードワイヤーＷへの充填量に対して十分に小さく、例え偏析が生じたとしてもその影響は僅かである。よって、個々独立したバケット５１で搬送することで、コアードワイヤーＷの全長（ワイヤーコイルＷｃ）において、原料のバラツキを抑制することができる。

誘導装置６は、バケット５１により搬送された添加剤Ａを成形部２１に誘導する略円筒状のシュートである。本実施形態において、誘導装置６は、図５に示すように、筒状の本体部６１と、本体部６１の上部に位置しバケット５１から添加剤Ａが投入される第二投入口６２と、本体部６１の下部に位置し添加剤Ａを成形部２１に排出する第二排出口６３とを有する。第二投入口６２には、上述の第一排出シュート５３が接続され、第二排出口６３には、例えばテーパー状を呈し、下方（被覆材Ｃ側）に向かって窄まらせた充填口６４が設けられている。この充填口６４は例えば漏斗状を呈し、その下端６５は被覆材Ｃの開口Ｃｏに近接させてある。また、第二投入口６２と第二排出口６３は、鉛直方向Ｚに沿って配置されてある。

ここで、本体部６１の内面６１ａは、水平面Ｈに対し添加剤Ａの安息角よりも大きい傾斜角度θ２で中心Ｏ側へ傾斜させてあり、第二投入口６２側の上部より第二排出口６３の側の下部の方が、小径である。また、添加剤Ａは、充填口６４から本体部６１の第二投入口６２の近傍まで所定高さで堆積させてある。これにより、添加剤Ａを充填する際、堆積された所定量の添加剤Ａの自重が被覆材Ｃの内部に負荷されるので、被覆材Ｃ内部の添加剤Ａの充填密度を均一にすることができ、また、生成されるコアードワイヤーＷでの充填不足による空洞の発生が抑制される。さらに、添加剤Ａを所定量（又は所定高さ）を堆積させておくことで、被覆材Ｃへの充填量（成形部２１への排出量）に見合う添加剤Ａを第二投入口６２から投入させる。

なお、充填の際、堆積した添加剤Ａの自重が充填される添加剤Ａに負荷されるので、「第二投入口６２と第二排出口６３が、鉛直方向Ｚに沿って配置されてある」ということは、大略鉛直方向に沿っていれば足りるという趣旨である。

制御装置７は、成形装置２、ホッパー群３、添加剤生成装置４、搬送装置５及び誘導装置６から受信した各種信号を処理すると共に各装置の駆動等を制御する。本実施形態において、制御装置７は、第一、第二重量計測部３３ａ，３３ｂの計測値に基づいて成形部２１への添加剤Ａの充填量及び／又は添加剤Ａにおける一方の原料の混合比率を監視する。混合比率として、例えば、添加剤Ａにおける第二原料ｍ２の割合（Ｍｇの充填率）を算出する。

この制御装置７は、図６に示すように、大略、各装置での測定データ等のデータ（信号）を受信するデータ受信部７１と、各装置の制御データ等を送信するデータ送信部７２と、受信したデータを処理する処理部７３と、制御条件等の入力信号を受け入れると共に処理したデータ等を出力する入出力部７４と、各種データを記憶する記憶部７５とを有する。制御装置７は、例えば、パーソナルコンピュータにより構成され、各装置とのデータの送受信は、有線、無線のいずれかを問わない。

ここで、処理部７３は、表１に示す如く、各重量計測部３３ａ，３３ｂでの計測時間毎に各収容部３１ａ，３１ｂからの第一原料ｍ１及び第二原料ｍ２の各排出量（実流量値）と、添加剤Ａにおける第二原料ｍ２の充填率を算出する。このように、重量計測部３３の計測値に基づいて成形部２１での被覆材Ｃへの添加剤Ａの充填量及び／又は一方の原料（例えば、第二原料ｍ２）の混合比率を監視する。さらに、各重量計測部３３ａ，３３ｂで計測した排出量の積算値とワイヤーコイルＷｃの全長（成形長さ）から単位長さあたりの添加剤Ａの充填量を算出でき、実際に製造されたワイヤーコイルＷｃの実重量を測定し比較することで、充填量の確認も可能である。この監視（データ計測）は、コアードワイヤーＷｃの製造開始時点（例えば、各ホッパー３０ａ，３０ｂからの排出開始時点）から製造完了時点（例えば、所望のコアードワイヤー長の充填完了時点）まで行なわれる。なお、表１は、そのデータの一部を抜粋した一例である。

上述したように、各排出部３２ａ，３２ｂはマスフロー式フィーダーであり、偏析が防止された状態で一定量で排出される。そして、ホッパー群３から添加剤生成装置４、搬送装置５及び誘導装置６を経由し成形装置２までの搬送経路においても、偏析は防止され且つ単位時間あたりの搬送量が変化することもない。よって、重量計測部３３でホッパー３０の減量重量を連続して測定しておくことで、製造されるコアードワイヤーＷの全長（ワイヤーコイルＷｃ）にわたって、ワイヤー内部の添加剤Ａの充填量及び一方の原料の配合率を保証することが可能となる。

さらに、本実施形態において、処理部７３は、成形装置２の成形速度と成形部２１で成形したコアードワイヤーＷの成形長さとを記録する成形条件記録部７３ａを有する。上述したように、各重量計測部３３ａ，３３ｂは、所定時間（計測間隔）毎に各排出部３２ａ，３２ｂから排出される第一原料ｍ１及び第二原料ｍ２の排出量及び配合比率を測定している。この計測時刻Ｔ０に排出された各原料ｍ１，ｍ２は、搬送経路の通過時間Ｔ’後に成形部２１に到達する。すなわち、ある測定時刻Ｔの測定値は、計測時刻Ｔ０に通過時間Ｔ’を加算した時刻Ｔ０＋Ｔ’に被覆材Ｃに充填されると見なすことができる。そして、成形条件記録部７３ａは、コアードワイヤーＷの成形速度及び成形長さから成形時間を算出するので、算出した成形時間と所定時間（計測間隔）に基づいてコアードワイヤーＷの所定の位置における添加剤Ａの充填量及び／又は一方の原料の混合割合を推定することができる。ワイヤーインジェクション法において、製造したワイヤーコイルＷｃの全てを溶湯に投入するとは限らない。ワイヤーコイルＷｃの所定位置の添加剤Ａの充填量や一方の原料の混合割合が推定できていれば、溶湯処理の品質の確保にも貢献することができる。

次に、コアードワイヤーＷのコイルＷｃの製造工程について説明する。
まず、第一原料ｍ１及び第二原料ｍ２を図示省略するブレンダー等の混合装置によって整粒し、ホッパー群３の各々のホッパー３０ａ，３０ｂに収容する。次に、第一原料ｍ１及び第二原料ｍ２を各収容部３１ａ，３１ｂから各排出部３２ａ，３２ｂより一定量で第一投入口４２に排出すると共に、各ホッパー３０ａ，３０ｂ全体の重量を所定時間毎に各重量計測部３３ａ，３３ｂで計測する。計測されたデータは、データ受信部７１へ送信される。

第一投入口４２に投入された第一原料ｍ１及び第二原料ｍ２を第一排出口４３まで攪拌部４１内を複数の傾斜面部４４ａ〜４４ｃに衝突させながら落下させることにより添加剤Ａを生成する。生成された添加剤Ａは第一排出口４３より排出され、排出された添加剤Ａはバケット５１で所定量毎に第二投入口６２へ搬送され、搬送された添加剤Ａは第一排出シュート５３より第二投入口６２に投入される。本体部６１内に堆積した添加剤Ａは、充填口６４により成形部２１に誘導される。そして、成形部２１は、コイルＣｃから所定の成形速度で供給され略Ｕ字状に成形された被覆材Ｃに添加剤Ａを充填してワイヤー状に成形し、成形されたコアードワイヤーＷはドラムＤに巻き取られる。充填の際、堆積した添加剤Ａの自重が充填される添加剤Ａに負荷されるので、その添加剤Ａは被覆材Ｃの内部に隙間なく行き渡り充填密度もワイヤーの全長にわたって均一となる。

コアードワイヤーＷの製造中において、例えば、図７Ａに示す如く、第二原料ｍ２の充填量（充填率ＭＶ）が設定した目標値ＳＶを含む閾値内（上限Ｈｉｇｈと下限Ｌｏｗの間）に収まる否かをリアルタイムで監視することで、成形されたコアードワイヤーＷの品質を担保でき、品質保証にもなる。さらに、成形条件記録部７３ａは、ドラムＤに巻き取られたコアードワイヤーＷのワイヤーコイルＷｃの全長（成形長さ）や巻き取り速度（成形速さ）により成形時間を算出し、例えば、図７Ｂに示す如く、ワイヤーコイルＷｃの所定位置における第二原料ｍ２の充填量（配合率ＭＶ）も監視する。なお、図７Ａに示す符合ΔＴは計測間隔（所定時間）を示す。また、図７Ａ，Ｂは、コアードワイヤーＷｃ製造時における計測データの変遷の一部を抜粋した一例である。

次に、他の実施形態の可能性について言及する。なお、上記実施形態と同様の部材には同一の符号を附してある。
上記実施形態において、ホッパー群３は、コアードワイヤーＷに充填する原料に合わせて２つのホッパー３０ａ，３０ｂを用いた。しかし、ホッパーの数はこれに限られるものではなく、配合する原料に応じて、例えば３つ以上用いてもよい。

上記実施形態において、コアードワイヤーＷは、例えばダクタイル鋳鉄の黒鉛球状化処理に用いられるものであり、添加剤Ａの第一原料ｍ１をＦｅ−Ｓｉ及びその他合金の粉状混合体、第二原料ｍ２をＭｇの粉状体とした。しかし、コアードワイヤーＷの用途は、これに限られるものではなく、製鋼用や鋳鉄用の各種添加剤として利用され、その目的に応じて添加剤Ａの原料も適宜選択される。例えば、比重差のある純金属粉体、合金粉末、溶け込み助剤及びスラグ形成助剤のフラックス等が上げられる。

上記実施形態において、排出部３２を所謂マスフロー式フィーダーにより構成したが、一定量を連続して排出できる構成・構造のものであれば、これに限られない。スクリューフィーダーや振動式フィーダーも適用可能であるが、排出偏析なく一定量を安定して連続排出できる点で上記実施形態のマスフロー式フィーダーが優れている。

上記実施形態において、添加剤生成装置４の攪拌部４１を角筒状に形成すると共に、その内面４１ａ，４１ｂに複数の傾斜面部４４ａ〜４４ｃを互い違いに設けた。しかし、攪拌部４１の形状や傾斜面部４４の位置や数等は、内部で原料が効率よく攪拌され偏析が防止されるのであれば、上記実施形態に限られない。また、誘導装置６も添加剤Ａの偏析が防止されるのであれば、上記実施形態に限られない。

なお、本発明の実施形態は上述の如く構成されるが、さらに包括的には次に列挙するような構成を備えたコアードワイヤーの製造装置及びこれを用いたコアードワイヤーの製造方法であってもよい。

従来、コアードワイヤーの作製に際し粉状の原料ｍ’をホッパーから排出する場合、図８に示すように、ホッパー中央部Ｓ１の原料ｍ’３と側面近傍Ｓ２の原料ｍ’４とでは流下速度が異なるため、排出偏析が生じて、粒度分布や排出量に過不足（バラツキ）が生じる場合があり、コアードワイヤーのさらなる品質向上が望まれていた。また、コアードワイヤーの全長にわたって添加剤の充填量が均一であることを保証する手法も存在しなかった。

上記従来の実情に鑑みて、以下に示す構成を有する発明は、粒状の原料の偏析を抑制してコアードワイヤーの全長にわたって添加剤の充填量を均一にでき且つ品質を保証することができるコアードワイヤーの製造装置及びこれを用いたコアードワイヤーの製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、コアードワイヤーの製造装置の特徴は、溶湯に投入する合金や金属粉等の粉状の添加剤が充填された被覆材を所定の成形速度で長尺のワイヤー状に成形する成形部を有する成形装置を備えた構成において、前記添加剤を収容するホッパーと、前記ホッパーから排出された前記添加剤を攪拌混合する攪拌装置と、前記添加剤を搬送する搬送装置と、搬送された前記添加剤を前記成形部に誘導する誘導装置と、各装置を制御する制御装置とをさらに備え、前記ホッパーは、前記添加剤を収容する収容部と、前記収容部から収容された添加剤を一定量で排出する排出部と、ホッパー全体の重量を所定時間毎に計測する重量計測部とを有し、前記攪拌装置は、筒状の攪拌部と、前記攪拌部の上部に位置し前記排出部から排出された前記添加剤が投入される第一投入口と、前記攪拌部の下部に位置し前記添加剤を排出する第一排出口とを有し、前記第一投入口と前記第一排出口は、鉛直方向に沿って配置されてあり、前記攪拌部は、その内面に前記第一排出口に向けて傾斜させた複数の傾斜面部が設けられてあり、前記第一投入口から投入された前記添加剤を前記第一排出口まで前記複数の傾斜面部に衝突させながら落下させることにより前記添加剤を攪拌し、前記搬送装置は、前記第一排出口より排出された前記添加剤を所定量毎に前記誘導装置へ搬送する互いに区切られたバケットを複数有し、前記誘導装置は、筒状の本体部と、前記本体部の上部に位置し前記バケットから前記添加剤が投入される第二投入口と、前記本体部の下部に位置し前記添加剤を前記成形部に排出する第二排出口とを有し、前記第二投入口と前記第二排出口は、鉛直方向に沿って配置されてあり、前記制御装置は、前記重量計測部の計測値に基づいて前記被覆材への前記添加剤の充填量を監視することにある。

上記構成によれば、攪拌装置は、筒状の攪拌部と、攪拌部の上部に位置し排出部から排出された添加剤が投入される第一投入口と、攪拌部の下部に位置し添加剤を排出する第一排出口とを有し、第一投入口と第一排出口は、鉛直方向に沿って配置されてあり、攪拌部は、その内面に第一排出口に向けて傾斜させた複数の傾斜面部が設けられてあり、第一投入口から投入された添加剤を第一排出口まで複数の傾斜面部に衝突させながら落下させることにより添加剤を攪拌する。よって、添加剤を第一投入口から第一排出口まで堆積させることなく攪拌混合でき材料の偏析を抑制する。
また、搬送装置は、第一排出口より排出された添加剤を所定量毎に誘導装置へ搬送する互いに区切られたバケットを複数有している。このように、小分けにしてバケット単位で添加剤を搬送するので、搬送時の原料の偏析を最小限に抑制することができる。
そして、誘導装置は、筒状の本体部と、本体部の上部に位置しバケットから添加剤が投入される第二投入口と、本体部の下部に位置し添加剤を成形部に排出する第二排出口とを有し、第二投入口と第二排出口は、鉛直方向に沿って配置されている。これにより、搬送された添加剤を本体部により成形部に誘導する。すなわち、ホッパーから成形部までの一連の供給過程において常に添加剤の偏析を抑制するので、成形部に供給される添加剤の充填量及び原料比率はバラツキなく一定にでき、長尺状に形成されるコアードワイヤーの全長にわたって添加剤の充填量や配合比率を均一することができる。
しかも、ホッパーは、収容部から収容された原料を偏析なく一定量で排出する排出部と、ホッパー全体の重量を所定時間毎に計測する重量計測部を有する。これにより、ホッパーの減量重量を計測することで、所定時間毎の添加剤の排出量（切出量）を正確に測定できる。そして、制御装置は、重量計測部の計測値に基づいて被覆材への添加剤の充填量を監視するので、長尺状に形成されるコアードワイヤーの全長にわたって添加剤の充填量を保証することが可能となる。

上記構成において、前記制御装置は、前記成形速度と前記成形部で成形したコアードワイヤーの成形長さとを記録する成形条件記録部をさらに有し、前記成形条件記録部は、前記成形速度及び前記成形長さから成形時間を算出し、算出した成形時間と前記所定時間に基づいて前記成形したコアードワイヤーの所定の位置における前記添加剤の充填量を推定するにするとよい。これにより、コアードワイヤーの任意の位置（長さ）における添加剤の充填量を把握でき、コアードワイヤーの全長にわたって品質保証を担保することも可能となる。

上記目的を達成するため、本発明に係るコアードワイヤーの製造方法の特徴は、上記記載のコアードワイヤーの製造装置を用いたコアードワイヤーの製造方法において、前記添加剤を前記ホッパーより一定量で前記第一投入口に排出すると共にホッパー全体の重量を所定時間毎に計測し、前記第一投入口に投入された前記添加剤を前記第一排出口まで前記攪拌部内を前記複数の傾斜面部に衝突させながら落下させることにより前記添加剤を攪拌し、前記第一排出口より排出された前記添加剤を前記バケットで所定量毎に前記第二投入口へ搬送し、前記第二投入口に搬送された前記添加剤を前記本体部により前記成形部に誘導すると共に、前記所定時間毎に計測した前記ホッパー全体の重量に基づいて前記被覆材への前記添加剤の充填量を監視することにある。

なお、コアードワイヤーの製造装置における成形装置、搬送装置、誘導装置及び制御装置は、上記実施形態の欄に記載した製造装置１における成形装置２、搬送装置５、誘導装置６、制御装置７と共通する。攪拌装置は、上記実施形態の欄に記載した製造装置１における添加剤生成装置４と同様の構成である。また、ホッパーは、上記実施形態の欄に記載した製造装置１におけるホッパー群３の内の一方のホッパー３０のみを使用する。各装置及び方法の詳細は、上述実施形態の欄に記載の通りである。

本発明は、製鋼用や鋳鉄用等の各種溶湯に所望の処理を行うために添加する添加剤を含有するコアードワイヤーの製造装置及びこれを用いたコアードワイヤーの製造方法として利用することができる。

１：製造装置、２：成形装置、３：ホッパー群、４：添加剤生成装置（攪拌装置）、５：搬送装置（バケットコンベア）、６：誘導装置（シュート）、７：制御装置、２１：成形部、３０：ホッパー、３０ａ：第一ホッパー、３０ｂ：第二ホッパー、３１：収容部、３１ａ：第一収容部、３１ｂ：第二収容部、３１ｚ：支持片、３２：排出部（マスフロー式フィーダー）、３２ａ：第一排出部、３２ｂ：第二排出部、３３：重量計測部、３３ａ：第一重量計測部、３３ｂ：第二重量計測部、３５：隙間、３６：外筒部、３６ａ：受部、３６ｂ：底面、３６ｃ：外周部、３７：排出口、３８：回転羽部、３９：モーター、４１：攪拌部、４１ａ：第一内側面、４１ｂ：第二内側面、４２：第一投入口、４３：第一排出口、４４：傾斜面部、４４ａ：第一傾斜面、４４ｂ：第二傾斜面、４４ｃ：第三傾斜面、５１：バケット、５２：受入部、５３：第一排出シュート、５４：筐体、６１：本体部、６１ａ：内面、６２：第二投入口、６３：第二排出口、６４：充填口、６５：下端、７１：データ受信部、７２：データ送信部、７３：処理部、７３ａ：成形条件記録部、７４：入出力部、７５：記憶部、Ａ：添加剤、Ｃ：被覆材、Ｃｃ：被覆材コイル、Ｃｏ：開口、Ｍ：原料、ｍ１：第一原料、ｍ２：第二原料、Ｗ：コアードワイヤー、Ｗｃ：ワイヤーコイル、Ｖ：成形速度、Ｌ：成形長さ、Ｔ：成形時間

Claims (3)

1. 溶湯に投入する合金や金属粉等の粉状の添加剤が充填された被覆材を所定の成形速度で長尺のワイヤー状に成形する成形部を有する成形装置を備えたコアードワイヤーの製造装置であって、
   前記添加剤を収容するホッパーと、前記ホッパーから排出された前記添加剤を攪拌混合する攪拌装置と、前記添加剤を搬送する搬送装置と、搬送された前記添加剤を前記成形部に誘導する誘導装置と、各装置を制御する制御装置とをさらに備え、
   前記ホッパーは、前記添加剤を収容する収容部と、前記収容部から収容された添加剤を一定量で排出する排出部と、ホッパー全体の重量を所定時間毎に計測する重量計測部とを有し、
   前記攪拌装置は、筒状の攪拌部と、前記攪拌部の上部に位置し前記排出部から排出された前記添加剤が投入される第一投入口と、前記攪拌部の下部に位置し前記添加剤を排出する第一排出口とを有し、前記第一投入口と前記第一排出口は、鉛直方向に沿って配置されてあり、前記攪拌部は、その内面に前記第一排出口に向けて傾斜させた複数の傾斜面部が設けられてあり、前記第一投入口から投入された前記添加剤を前記第一排出口まで前記複数の傾斜面部に衝突させながら落下させることにより前記添加剤を攪拌し、
   前記搬送装置は、前記第一排出口より排出された前記添加剤を所定量毎に前記誘導装置へ搬送する互いに区切られたバケットを複数有し、
   前記誘導装置は、筒状の本体部と、前記本体部の上部に位置し前記バケットから前記添加剤が投入される第二投入口と、前記本体部の下部に位置し前記添加剤を前記成形部に排出する第二排出口とを有し、前記第二投入口と前記第二排出口は、鉛直方向に沿って配置されてあり、
   前記制御装置は、前記重量計測部の計測値に基づいて前記被覆材への前記添加剤の充填量を監視するコアードワイヤーの製造装置。
2. 前記制御装置は、前記成形速度と前記成形部で成形したコアードワイヤーの成形長さとを記録する成形条件記録部をさらに有し、前記成形条件記録部は、前記成形速度及び前記成形長さから成形時間を算出し、算出した成形時間と前記所定時間に基づいて前記成形したコアードワイヤーの所定の位置における前記添加剤の充填量を推定する請求項１記載のコアードワイヤーの製造装置。
3. 請求項１又は２記載のコアードワイヤーの製造装置を用いたコアードワイヤーの製造方法であって、
   前記添加剤を前記ホッパーより一定量で前記第一投入口に排出すると共にホッパー全体の重量を所定時間毎に計測し、
   前記第一投入口に投入された前記添加剤を前記第一排出口まで前記攪拌部内を前記複数の傾斜面部に衝突させながら落下させることにより前記添加剤を攪拌し、
   前記第一排出口より排出された前記添加剤を前記バケットで所定量毎に前記第二投入口へ搬送し、
   前記第二投入口に搬送された前記添加剤を前記本体部により前記成形部に誘導すると共に、前記所定時間毎に計測した前記ホッパー全体の重量に基づいて前記被覆材への前記添加剤の充填量を監視するコアードワイヤーの製造方法。

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