JP6995709B2

JP6995709B2 - 鋳鋼鋳物製造システム

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Publication number: JP6995709B2
Application number: JP2018128752A
Authority: JP
Inventors: 理西田; 裕之保; 利幸兵藤
Original assignee: Sintokogio Ltd; Fujiwa Denki Co Ltd
Current assignee: Sintokogio Ltd; Fujiwa Denki Co Ltd
Priority date: 2018-07-06
Filing date: 2018-07-06
Publication date: 2022-01-17
Anticipated expiration: 2038-07-06
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Description

本発明は、鋳鋼鋳物を鋳造する鋳鋼鋳物製造システムに関する。

溶湯を炉から処理取鍋に受湯し、処理取鍋にて合金材と溶湯とを反応させ、反応後の溶湯を注湯取鍋に空け替えて、注湯機により注湯取鍋から鋳型ライン上の鋳型に注湯する鋳物製造装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

一方、鋳物と同様に鋳型に溶湯を鋳込んで製造するが、鋳物より炭素含有量が少なく、強度的に優れた鋳鋼鋳物が知られている。鋳鋼鋳物は、炭素含有量が２％以下であり、通常２．５～４．５％の炭素含有量を有する、いわゆる鋳物（鋳鉄とも称される）とは区別される。鋳鋼は、鋳鉄に比べ、組織が均一であり、強度が高く、品質が均一であるなどの優れた特徴を有する。

しかし、鋳鋼鋳物では、溶解および鋳込み温度が高く、かつ、温度低下による流動性の低下が大きいという欠点を有する。そのため、溶解炉で溶解に時間が掛かり、高温の溶湯を一気に鋳型に流し込むために、従来はスクリューなどの大型で単純な形状の製品に用いられるのが主であった。

近年、鋳鋼鋳物を小型で複雑な形状にも適用しようとする要求が高まりつつある。そこで、通気性鋳型に空孔部を設けて減圧し、タンディッシュから溶湯を鋳込む方法が提案されている（特許文献２参照）。しかし、タンディッシュ底部の溶湯の流出口をガスで硬化する消耗型の砂型とするなど、小型の鋳鋼鋳物を連続的に大量に製造するには適してはいない。

また、上記の鋳鋼鋳物の欠点を克服するために、取鍋の代わりに加熱源を備える炉体を用いる発明も提案されている（たとえば、特許文献３参照）。炉体から注湯することにより、鋳込み温度を高くできるが、設備が複雑になり、費用も余計に掛かることになる。

特許第５９３４４５１号公報特開平８－２９０２５４号公報特許第５４９２１２９号公報

そこで、本発明は、比較的単純な設備で、小型の鋳鋼鋳物を連続的に大量に製造するのに適した鋳鋼鋳物製造システムを提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明の第１の態様に係る鋳鋼鋳物製造システム１は、たとえば図１および図2に示すように、鋳鋼用溶湯を貯留し、一列に並んだ複数の炉１０と；炉１０から溶湯を受湯する取鍋３０を有する注湯機であって、複数の炉１０が並んだ列に平行な方向に移動し、取鍋３０を傾動することにより溶湯を鋳型７０に注湯する注湯機２０と；注湯機２０の移動する方向と平行に並んだ複数の鋳型７０を間欠的に送り、注湯機２０を挟んで炉１０とは反対側に配設された鋳型搬送ライン６０とを備え；取鍋３０内の溶湯の温度を測定する温度センサ３８をさらに有し；測定した温度が所定の温度より低くなったときには警報を発する。

このように構成すると、注湯機が一列に並んだ複数の炉と平行に移動して、複数の炉から受湯できるので、鋳鋼用溶湯を溶解するのに時間が掛かっても取鍋には適宜溶湯を供給することができる。また、注湯機の取鍋で受湯し、注湯機を挟んで炉と反対側に平行な鋳型搬送ラインの鋳型に注湯するので、取鍋で受湯してからすぐに注湯することができる。すなわち、鋳鋼用溶湯がほとんど温度低下する前に注湯できるので、温度低下による流動性の低下の影響を受けずに済む。さらに、取鍋内の溶湯の温度を計測し、所定の温度より低くなったときには警報を発するので、温度低下して流動性が低下した溶湯を注湯して欠陥のある鋳鋼鋳物を製造することを防止できる。

本発明の第２の態様に係る鋳鋼鋳物製造システム１は、警報が発せられた場合には、注湯を停止し、湯がえしするように構成されている。このように構成すると、温度低下した溶湯を鋳型に注湯することがなくなり、かつ、溶湯を無駄にすることもない。

本発明の第３の態様に係る鋳鋼鋳物製造システム１では、たとえば図５に示すように、注湯機２０は、取鍋３０を炉１０側と鋳型７０側に移動する取鍋移動装置４０を有する。このように構成すると、注湯機により炉から取鍋に受湯し、取鍋移送装置で移動して、鋳型に注湯できるので、受湯後迅速に注湯することができる。

本発明の第４の態様に係る鋳鋼鋳物製造システム１では、たとえば図５および図６に示すように、取鍋移動装置は、取鍋３０を炉１０から受湯する受湯位置から鋳型７０に注湯する注湯位置まで移動するローラーコンベア４０である。このように構成すると、受湯位置から注湯位置までローラーコンベアで取鍋を移動することができるので、比較的単純な設備で、迅速に取鍋を移動することができる。

本発明の第５の態様に係る鋳鋼鋳物製造システム１では、たとえば図７に示すように、注湯機２０は、注湯機２０を移動させる移動台車２２と、ローラーコンベア４０を昇降する昇降装置４６と、ローラーコンベア４０を受湯位置と注湯位置との方向に移動する前後移動装置４８と、ローラーコンベア４０を傾斜させて取鍋３０から注湯させる傾動装置４２とを有する。このように構成すると、複数の炉から取鍋に受湯でき、注湯する鋳型の前に移動して、昇降装置、前後移動装置および傾動装置にて、ローラーコンベアを介して、取鍋の昇降、前後移動、傾動の３つの動作を同時に制御して、取鍋の位置を注湯するのに適切な位置に保ちつつ注湯することができる。

本発明の第６の態様に係る鋳鋼鋳物製造システム１では、たとえば図５に示すように、注湯機２０は、取鍋３０に蓋５２を被せ、また、被せた蓋５２を取り外す蓋取り付け装置５０を有する。このように構成すると、受湯した取鍋に蓋を被せ、受湯するときに蓋を取り外すことができるので、取鍋内の空気の流れによる溶湯の温度低下を防止することができる。

本発明の第７の態様に係る鋳鋼鋳物製造システム２は、たとえば図４に示すように、鋳型７０は鋳枠付き鋳型であり、鋳枠７２には貫通孔７４が形成され；貫通孔７４に連結される連結口８２を鋳型搬送ライン６０に沿って複数有し、注湯される鋳型７０の鋳枠７２の貫通孔７４に連結口８２を連結して、鋳型７０を減圧する減圧装置８０をさらに備える。このように構成すると、減圧装置で鋳型搬送ラインの鋳型を減圧して注湯することができるので、溶湯を迅速に鋳込むことができる。

本発明の第８の態様に係る鋳鋼鋳物製造システム１は、たとえば図８に示すように、取鍋３０に酸化防止ガスを充填する酸化防止ガス供給装置９０をさらに備える。このように構成すると、取鍋内に酸化防止ガスが充填されるので、高温の鋳鋼用溶湯の酸化を防止することができる。

本発明の第９の態様に係る鋳鋼鋳物製造システム１では、たとえば図８に示すように、取鍋３０は、鉄皮３２と耐火材３６の間に、多孔質耐火材３４の層を有する。このように構成すると、酸化防止ガスが多孔質耐火材を経由して取鍋内に充填されるので、高温の鋳鋼用溶湯の酸化を防止することができる。

本発明によれば、取鍋に適宜溶湯を供給することができ、取鍋で受湯してからすぐに注湯することができるので溶湯の温度低下を防止でき、さらに、温度低下して流動性が低下した溶湯を注湯することを防止できるので、比較的単純な設備で、小型の鋳鋼鋳物を連続的に定量に製造するのに適した鋳鋼鋳物製造システムを提供することができる。

本発明の実施の形態としての鋳鋼鋳物製造システムの平面図である。図１に示す鋳鋼鋳物製造システムの正面図である。なお、鋳型搬送ラインの一部を省略している。図１に示すのとは異なる実施の形態としての鋳鋼鋳物製造システムの平面図である。鋳型と減圧装置を示す拡大側面図である。炉と注湯機と鋳型搬送ラインの側面図であり、取鍋が炉から受湯するところを示す。炉と注湯機と鋳型搬送ラインの側面図であり、取鍋から鋳型に注湯するところを示す。注湯機を示す拡大正面図である。取鍋と酸化防止ガス供給装置の概念図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において、互いに同一または相当する装置には同一符号を付し、重複した説明は省略する。また、図面では、説明する対象を分かり易く図示するため、一部を省略して図示している。まず、図１および図２を参照して、鋳鋼鋳物製造システム１の構成について説明する。図１は、鋳鋼鋳物製造システム１の炉１０、注湯機２０とその付近の鋳型搬送ライン６０を示す平面図で、図２は、図１に示す鋳鋼鋳物製造システム１の正面図で、鋳鋼鋳物製造システム１を一部省略して、炉１０や注湯機２０を見えるように描いた図である。

鋳鋼鋳物製造システム１は、鋳鋼用溶湯を溶解し貯留する溶解炉１０を複数備える。図１では２基の溶解炉１０を示すが、３基以上の溶解炉１０を備えてもよい。鋳鋼は、１，５４０℃で固化するため、溶解炉１０では鋳鋼用溶湯を１，６００℃以上として溶解し、保持する。また、溶解炉１０を大型にすると溶解するのに時間が掛かるので、比較的小型の溶解炉１０を用いる。高温にするのに時間が掛かるため、鋳鋼鋳物製造システム１は、複数の溶解炉１０を備える。複数の溶解炉１０は一列に並んで設けられる。溶解炉１０が傾けられることで、鋳鋼用溶湯を溶解炉１０から注湯機２０の取鍋３０に注ぐ。

鋳鋼鋳物製造システム１は、取鍋３０を有する注湯機２０を備える。注湯機２０は移動台車２２を有し、レール２８上を移動する。レール２８は、一列に並んだ溶解炉１０と平行に敷設される。移動台車２２でレール２８上を移動することにより、複数の溶解炉１０のうちの適切な溶解炉１０から鋳鋼用溶湯を取鍋に受湯することができる。すなわち、鋳鋼用溶湯が高温になり溶解した溶解炉１０を選択して、受湯することができる。後述するように、注湯機２０では、傾動装置４２により取鍋３０を傾動して鋳型７０に注湯することができる。

鋳鋼鋳物製造システム１は、複数の鋳型７０を間欠的に送る鋳型搬送ライン６０を備える。基本的に、鋳型搬送ライン６０は、注湯機２０の移動する方向と平行に、すなわち、一列に並んだ複数の溶解炉１０とも平行に、配設される。ここで、「基本的に」としたのは、図１に示すように、鋳型搬送ライン６０は、複数の鋳型７０が並ぶ複数の平行な列を有するが、併せて鋳型７０を複数の列の間で移動するトラバーサ６６を有するためである。鋳型搬送ライン６０では、複数の鋳型７０が一列に並ぶ端部に、プッシャ６２とクッション６４とを有する。プッシャ６２で鋳型７０を１枠分の長さ押し出し、クッション６４で送られる鋳型７０を押えて、鋳型７０を安定して送る。なお、図１および２では、溶解炉１０および注湯機２０に近い部分の鋳型搬送ライン６０しか示しておらず、図示されるプッシャ６２とクッション６４に対し、反対側の端部にクッション６４とプッシャ６２が設けられ、また、一列の端部の鋳型７０を隣の列に移動するトラバーサ６６、および、鋳型バラシ装置（不図示）を有する。また、図では、鋳型７０が２列で示されるが、３列以上であってもよい。なお、鋳型７０は、鋳枠つきであっても、鋳枠なしであってもよい。

鋳鋼鋳物製造システム１は、取鍋３０内の鋳鋼用溶湯の温度を計測する温度センサ３８を有する。温度センサ３８は、典型的には、赤外線等の放射線による非接触温度センサであり、取鍋３０内の湯面（後述する蓋５２を取り付けた場合には、蓋５２のない注湯部）の温度を計測する。温度センサ３８は、ファイバー型２色温度計測定ユニットであってもよい。温度センサ３８は、取鍋３０の移動に応じて温度測定位置を変えられるように、温度センサアーム３９に支持される。計測した温度は、温度用ケーブルを介して、鋳鋼鋳物製造システム１、２の運転を制御する制御装置（不図示）に伝達される。ここで、制御装置は、鋳鋼鋳物製造システム１、２の運転を制御するだけではなく、他のシステムの運転を制御する制御装置（たとえば注湯機２０の制御盤２４）であってもよく、鋳鋼鋳物製造システム１、２から離れたところに設置されていてもよい。また、たとえば注湯機２０の制御盤２４等の他の装置を経由して、制御装置に伝達されてもよい。なお、計測した温度は、温度用ケーブルを介することなく、他の回線あるいは無線を介して伝達されてもよい。

このように構成した鋳鋼鋳物製造システム１によれば、鋳型搬送ライン６０により、注湯機２０の移動する方向と平行に鋳型７０が並べられるので、注湯機２０から順次、鋳型７０に注湯することができる。また、鋳型７０の枠送りが注湯する時間より余計に掛かるときには、注湯機２０を移動させながら注湯することもできる。さらに、鋳鋼鋳物製造システム１では、注湯機２０を挟んで複数の溶解炉１０と鋳型搬送ライン６０が設けられており、取鍋３０が受湯してから最短距離の移動で、すなわち短時間で、鋳型７０に注湯することができる。

溶解炉１０から鋳鋼用溶湯を迅速に鋳型７０に注湯できるので、鋳鋼用溶湯の温度低下が小さく、流動性の低下も少なく、小型の鋳型７０でも鋳込むことができる。しかも、複数の溶解炉１０で鋳鋼用溶湯を貯留しているので、取鍋３０は溶解炉１０から適宜受湯することができる。また、取鍋３０に受湯した注湯機２０は、溶解炉１０と反対側に並んでいる鋳型７０に取鍋３０を傾動して注湯でき、かつ、注湯機２０が鋳型搬送ライン６０に沿って移動できるので、大量の鋳型７０に注湯可能であり、鋳鋼鋳物を大量に製造するのにも適している。さらに、鋳鋼用溶湯の温度を計測して制御装置に伝達するので、鋳鋼用溶湯の温度が所定温度より低くなったときには、警報を発して、温度低下して流動性が低下した鋳鋼用溶湯を注湯して、欠陥のある鋳鋼鋳物を製造してしまうことを防止できる。

図３は、湯回りを良くするために、減圧装置８０を備えた鋳鋼鋳物製造システム２の平面図である。図１と同様に、鋳鋼鋳物製造システム１の炉１０、注湯機２０とその付近の鋳型搬送ライン６０を示す。鋳鋼鋳物製造システム２は、減圧装置８０を備える点でのみ鋳鋼鋳物製造システム１と異なるので、重複した説明は省略し、ここでは、減圧装置８０についてのみ説明する。

図４に減圧装置８０を拡大して示す。減圧装置８０は、鋳型７０を減圧するための装置である。ここでは、鋳型７０は鋳枠７２付き鋳型である。鋳枠７２には、貫通孔７４が形成される。減圧装置８０は、鋳型搬送ライン６０の注湯機２０に隣接して並んだ鋳型７０に沿って、貫通孔７４と連結される複数の連結口８２を有する。連結口８２は、鋳型７０を減圧する際に減圧装置シリンダ８８により前進し、鋳型７０の貫通孔７４と連結する。減圧装置８０は、不図示の減圧源、たとえば真空ポンプ、と連通する減圧配管８４を有する。減圧装置８０は、注湯中に減圧すればよく、鋳型搬送ライン６０での鋳型７０の枠送り中は、減圧しなくてよい。減圧装置８０は、開閉弁である減圧バルブ８６を備え、減圧する連結口８２を迅速に切り替えることができる。減圧バルブ８４を開にすると、減圧シリンダ８８が伸びて連結口８２が貫通孔７４に押し付けられ、鋳枠７０が減圧配管８４に吸引されて減圧される。なお、連結口８２にはバネで閉に付勢されるシールヘッド（不図示）が設けられ、減圧シリンダ８８が縮むと連結口８２は封止される。なお、鋳型７０を減圧する技術は公知であるので、ここでは詳細な説明は省略する。

鋳型７０が減圧されることにより、取鍋３０から鋳型７０の湯口（不図示）に注がれた鋳鋼用溶湯は、迅速に、そして、確実に鋳込まれる。すなわち、湯回りが良くなる。特に鋳鋼鋳物製造システム２では、複数の連結口８２を有し、迅速に減圧する鋳型７０と連結し、減圧バルブ８６にて減圧し、注湯される鋳型７０が減圧されるようにするので、注湯機２０からの迅速な注湯に対応して、鋳型７０を減圧することができる。鋳型７０の減圧では、鋳型７０への注湯中に減圧することで、湯回り不良を防止できる。また、鋳型７０を減圧することで、ガス欠陥も防止できる。

次に、図５、図６および図７を参照して、鋳鋼鋳物製造システム１、２の注湯機２０について、詳細に説明する。なお、図５および図６では、減圧装置８０を備える鋳鋼鋳物製造システム２の注湯機２０を示すが、前述の通り、鋳鋼鋳物製造システム１でも注湯機２０は同じである。注湯機２０では、取鍋３０を取鍋移動装置としてのローラーコンベア４０上に載置する。ローラーコンベア４０は、取鍋３０を、溶解炉１０から受湯する受湯位置（図５参照）と鋳型７０に注湯する注湯位置（図６参照）との間で移動する。なお、取鍋３０を溶解炉１０側と鋳型７０側に移動するのは、ローラーコンベア４０以外の公知の装置、たとえばレールと台車、であってもよい。溶解炉１０から受湯する際に、取鍋３０を溶解炉１０側にローラーコンベア４０で移動し、注湯する際に、取鍋３０をローラーコンベア４０で鋳型７０側に移動することで、迅速に取鍋３０を移動することができる。

注湯機２０では、ローラーコンベア４０を傾動装置４２で傾動する（図７参照）。傾動装置４２は、取鍋を傾動する公知の傾動装置と同様の構成でよいが、ローラーコンベア４０を傾動する点で異なる。なお、鋳鋼鋳物製造システム１、２において、後述するように、取鍋３０が小型で軽量とされると、ローラーコンベア４０ごと傾動することも容易である。傾動装置４２、昇降装置４６および前後移動装置４８にて、取鍋３０の傾動、昇降、前後移動の３つ動作を同時に制御して、取鍋３０の出湯口３１を中心に傾動し、注湯する。また、注湯機２０は、受湯するときに取鍋３０から蓋５２を取り外し、受湯後に蓋５２を取り付ける蓋取り付け装置５０を有する。たとえば、蓋取り付け装置５０は、蓋５２の吊り金具５４（後述する）と係合する爪を有するシリンダであって、取鍋３０の上方から吊り下げられたシリンダでよい。シリンダを伸ばし、爪を下げた状態で取鍋３０をローラーコンベア４０で蓋取り付け装置５０の直下に移動させることにより、蓋５２の吊り金具５４に爪が係合し、その後にシリンダを縮めることで蓋５２が取鍋３０から持ち上げられ、取り外される。逆にシリンダを伸ばし、蓋５２を取鍋３０に被せ、ローラーコンベア４０で取鍋３０を蓋取り付け装置５０の直下から移動することで、蓋５２を取鍋３０に被せたままとすることができる。なお、他の公知の手段にて、蓋５２の取り付け、取り外しを行ってもよい。取鍋３０に蓋５２を被せることにより、取鍋３０に貯留される鋳鋼用溶湯の温度低下を抑えることができる。

注湯機２０では、傾動装置４２、昇降装置４６および前後移動装置４８にて、取鍋３０の傾動、昇降、前後移動の３つ動作を同時に制御して、取鍋３０の出湯口３１を中心に傾動して注湯することにより、取鍋３０内の鋳鋼用溶湯の残量によらず、すなわち、取鍋３０の傾きによらず、流出位置を一定の位置に保つことができる。鋳鋼用溶湯の取鍋３０からの流出位置が一定に保たれることにより、取鍋３０から鋳型７０に注がれる位置を一定に保つことができ、適切な注湯制御が可能となり、確実に所定量の鋳鋼用溶湯が注湯されるようできる。ローラーコンベア４０および傾動装置４２ごと昇降し、鋳型７０に近づけたり遠ざけたり移動するので、ローラーコンベア４０から傾動装置４２に取鍋３０を移送する時間が不要となり、それだけ受湯から短時間で注湯することができる。

続いて、図８を参照して、取鍋３０の詳細について説明する。取鍋３０は、外側の容器である鋼製の鉄皮３２の内側に、耐火材３６が貼られている。耐火材３６は、耐火レンガ、ホロ砂、ラミング材等の公知の材料で形成され、従来の鋳鉄用取鍋の耐火材と同じである。取鍋３０では、鉄皮３２と耐火材３６との間に、多孔質耐火材の層３４を形成する。多孔質耐火材の層３４は、たとえばウェットフェルトなどで形成されるが、特に材料が限定されるものではない。取鍋３０の側面に貫通孔が形成され、酸化防止ガス供給装置９０の酸化防止ガス供給口９７が連結する。多孔質耐火材３４は、酸化防止ガスを通し、酸化防止ガス供給口９７から取鍋３０内に充満させる。すなわち、酸化防止ガス封入箇所Ｖを酸化防止ガスで充満させる。酸化防止ガスは、窒素などの不活性ガスでよく、あるいは、高温の鋳鋼用溶湯Ｍの酸化を防止するガスであれば、他のガスでもよい。取鍋３０内に酸化防止ガスを充満させることで、高温の鋳鋼用溶湯Ｍの酸化が防止される。

酸化防止ガス供給装置９０は、取鍋３０内に酸化防止ガスを供給する装置である。酸化防止ガス供給装置９０は、酸化防止ガスボンベ９２と、酸化防止ガス供給口９７と、酸化防止ガスボンベ９２と酸化防止ガス供給口９７とを繋ぐ酸化防止ガス配管９８とを有する。酸化防止ガス配管９８には、電磁弁９３、流量調整弁９４、クッションタンク９５、および、圧力センサ９６が設置される。電磁弁９３は、酸化防止ガス供給装置９０を停止したとき、あるいは異常時に、酸化防止ガスボンベ９２と取鍋３０との連結を切る弁である。流量調整弁９４は、圧力センサ９６で計測した圧力に基づき、酸化防止ガスの供給量を調整する弁である。クッションタンク９５は、酸化防止ガスの圧力、すなわち、取鍋３０内の圧力の急変を抑えるタンクである。圧力センサ９６は、酸化防止ガスの封入圧を計測する。封入圧を計測することにより、酸化防止ガスの供給量を調整するほか、耐火材３６が破損して酸化防止ガスが鋳鋼用溶湯Ｍ内に噴射した場合や蓋５２で酸化防止ガス封入箇所Ｖが密封されていない場合などを検知することができる。酸化防止ガス供給装置９０は、典型的には注湯機２０に設置される（図１、図３参照）が、他の場所に設置されてもよい。

取鍋３０には、蓋５２が被せられる。蓋５２には、蓋５２を蓋取り付け装置５０（図５および図６参照）で取り外したり被せたりするための吊り金具５４が設けられる。また、取鍋３０内の酸化防止ガス封入箇所Ｖを区画する、すなわち、取鍋３０の注湯部と通じないようにする、区画板５６を有する。区画板５６は蓋５２から取鍋３０内の溶湯Ｍ内に延在し、酸化防止ガス封入箇所Ｖが取鍋３０、蓋５２、区画板５６および鋳鋼用溶湯Ｍで囲まれるようにする。

次に、鋳鋼鋳物製造システム１、２の運転について説明する。なお、以下に説明する運転動作は、可能であれば同時に行ってもよい。注湯機２０は、一列に並んだ複数の溶解炉１０のうち、鋳鋼用溶湯が十分高温になっている溶解炉１０の前に移動する。このように、注湯機２０を鋳鋼用溶湯の準備ができた溶解炉１０の前に移動して受湯できるので、効率的である。注湯機２０は、ローラーコンベア４０により取鍋３０を受湯位置（図５参照）に移動すると共に、蓋取り付け装置５０により取鍋３０から蓋５２を取り外す。昇降装置４６および前後移動装置４８にて、取鍋３０を受湯しやすい位置に移動しても、溶解炉１０の傾きに併せて鋳鋼用溶湯が注がれる位置に移動してもよい。溶解炉１０を傾動して所定量の鋳鋼用溶湯を取鍋３０に注ぐ。なお、取鍋３０は、２００ｋｇ～５００ｋｇ程度の鋳鋼用溶湯を貯留する小型のものであるのが好ましい。小さな取鍋３０で受湯した鋳鋼用溶湯を短時間で、すなわち鋳鋼用溶湯の温度が低下しないうちに鋳型７０に注湯し終えるようにするためである。

鋳鋼用溶湯を取鍋３０に受湯すると、蓋取り付け装置５０により取鍋３０に蓋５２を取り付ける。取鍋３０に蓋５２を取り付けたならば、酸化防止ガス供給装置９０により酸化防止ガスを取鍋３０内に充満させてもよい。酸化防止ガスにより、取鍋３０内の鋳鋼用溶湯の酸化が防止される。取鍋３０に多孔質耐火材の３４の層が形成されているので、酸化防止ガスを取鍋３０内に充満し易い。なお、鋳鋼の種類、温度、受湯した鋳鋼用溶湯を注湯するのに要する時間等によっては、酸化防止ガスを充満させなくてもよい。その後、鋳鋼用溶湯の温度を温度センサ３８で定期的に計測し、制御装置（不図示）に温度情報を伝達する。取鍋３０は、ローラーコンベア４０により注湯位置（図６参照）に移動される。注湯機２０は、注湯する鋳型７０の前に移動する。

傾動装置４２で取鍋３０を傾動して、鋳型７０に注湯する。注湯する際には、傾動装置４２、昇降装置４６および前後移動装置４８にて、取鍋３０の傾動、昇降、前後移動の３つ動作を同時に制御して、取鍋３０の出湯口３１を中心に傾動し、取鍋３０から鋳鋼用溶湯が流出する位置を一定に保つ。１つの鋳型７０への注湯が完了すると、鋳型搬送ライン６０により鋳型７０が１枠分送られ、注湯機２０は次の鋳型７０に注湯する。鋳型搬送ライン６０の枠送りに時間が掛かるときには、注湯機２０が次の鋳型７０に移動して注湯してもよいし、鋳型７０の移動に合わせて注湯機２０が移動しながら注湯してもよい。

一例として、取鍋３０が５００ｋｇの容量で、５０ｋｇの鋳鋼用溶湯を鋳型７０に注湯するものとする。鋳鋼用の鋳型７０では、耐熱性を持たせるために強度のあるシェル型を用いる。シェル型はレジンで焼き固めた型を接着剤で固定したものである。シェル型を、鋳枠７２に収めて、バックアップ用の砂型を入れて、浮き上がり防止用の重錘を載せる。このようにして鋳型を１枠セットするのに３０～４０秒の時間を要する。一方、１つの鋳型７０への注湯は、３～５秒で完了する。そこで、鋳型搬送ライン６０により鋳型７０の枠送りが１回行われる間に、２つの鋳型７０に注湯する。すなわち、注湯機２０が１枠分だけ移動して２枠の鋳型７０に注湯する。なお、上流側に移動しつつ３枠以上の鋳型７０に注湯してもよい。この１枠分上流側に移動して２枠の鋳型７０に注湯する動作を５回繰り返す。すなわち、注湯機２０は、５枠分上流側に移動する。その後、注湯機２０は溶解炉１０の前に移動し、取鍋３０に受湯し、注湯を開始する位置に戻る。このようにして、注湯機２０の待ち時間をなくし、さらに注湯機２０は、上流側に移動した枠数だけ鋳型搬送ライン６０が間歇的に枠送りする時間を受湯時間として使うことができ、鋳鋼用溶湯の温度低下を防止できると共に、効率のよい運転が実現できる。

このように鋳鋼鋳物製造システム１、２では、溶解炉１０から受湯した取鍋を取鍋搬送台車で搬送したり、注湯機に移送したりすることなく、注湯機２０の取鍋３０で受湯する。取鍋３０に受湯したならば、蓋５２を取り付け、ローラーコンベア４０で取鍋３０を受湯位置から注湯位置に移動する。そして、傾動装置４２、昇降装置４６および前後移動装置４８にて、取鍋３０の傾動、昇降、前後移動の３つ動作を同時に制御して、取鍋３０の出湯口３１を中心として取鍋３０を傾動することにより注湯する。注湯終了後、注湯機２０は次の鋳型７０に注湯する位置に移動する。このように、受湯から注湯までの時間を顕著に短縮し温度低下を防止することにより、高温で、かつ、温度低下により流動性の低下し易い溶湯であっても、温度低下前に鋳型に注湯することができ、小さく複雑な形状の鋳型であっても、適切に鋳込むことができる。

また、取鍋３０内の鋳鋼用溶湯の温度を温度センサ３８で計測し、計測した情報が制御装置に送信される。制御装置（注湯機２０の制御盤などの他の装置を含む）は、温度が所定の温度より低くなったときには、警報を発する。警報は、音や光によりオペレータに伝えるものでも、信号として制御装置等に伝えるものでもよい。警報により、オペレータが鋳鋼鋳物製造システム１、２の運転を制御してもよい。あるいは、警報が発せられたときには、制御装置により、注湯機２０から鋳型７０への注湯が停止され、取鍋３０に残っている鋳鋼用溶湯を湯返し（溶解炉１０に戻すこと）してもよい。すなわち、温度低下した鋳鋼用溶湯を注湯して、適切に鋳込まれず、欠陥のある鋳鋼鋳物を製造することが防止される。さらに、湯返しすることで、鋳鋼用溶湯を無駄にすることがなくなる。

鋳鋼鋳物製造システム２では、さらに、注湯される鋳型７０を減圧する。鋳型７０が減圧されることにより、湯回りを良くし、ガス欠陥を防止できる。その際にも、複数の連結口８２を備え、注湯される、あるいは注湯した鋳型７０に連結する連結口８２を適宜切り替えながら減圧できるので、効率的である。

なお、鋳鋼用溶湯を注湯された鋳型７０は、鋳型搬送ライン６０を移動することで、中の鋳鋼用溶湯が冷却固化されて鋳鋼鋳物となる。その後、型バラシ装置（不図示）等で鋳型から鋳鋼鋳物が取り出され、製品として次の工程に送られる。また、鋳型は砂にばらされ、ばらされた砂は、砂処理設備等（不図示）を経由して、再度、鋳型の造型に用いられる。

これまでの説明では、溶解炉１０から取鍋２０に注湯用溶湯が注がれるものとしたが、溶解炉１０ではなく、保持炉であってもよい。

上記の例では、シェルバックアップ型の鋳型７０を用いるものとして説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、たとえば、シェル型の強度が高い場合にはバックアップ用の砂型を用いないシェル型であってもよく、他の鋳型であってもよい。

１、２鋳鋼鋳物製造システム
１０炉（溶解炉）
２０注湯機
２２移動台車
２４制御盤
２８レール
３０取鍋
３１出湯口
３２鉄皮
３４多孔質耐火材の層
３６（従来の）耐火材
３８温度センサ
３９温度センサアーム
４０ローラーコンベア（取鍋移動装置）
４２傾動装置
４６昇降装置
４８前後移動装置
５０蓋取り付け装置
５２蓋
５４（蓋の）吊り金具
５６区画板
６０鋳型搬送ライン
６２プッシャ
６４クッション
６６トラバーサ
７０鋳型
７２鋳枠
７４貫通孔
８０減圧装置
８２連結口
８４減圧配管
８６減圧弁（開閉弁）
８８減圧装置シリンダ
９０酸化防止ガス供給装置
９２酸化防止ガスボンベ
９３電磁弁
９４流量調整弁
９５クッションタンク
９６圧力センサ
９７酸化防止ガス供給口
９８酸化防止ガス配管
Ｍ溶湯
Ｖ酸化防止ガス封入箇所

Claims

鋳鋼用溶湯を貯留し、一列に並んだ複数の炉と；
前記炉から前記溶湯を受湯する取鍋を有する注湯機であって、前記複数の炉が並んだ列に平行な方向に移動し、前記取鍋を傾動することにより前記溶湯を鋳型に注湯する注湯機と；
前記注湯機の移動する方向と平行に並んだ複数の鋳型を間欠的に送り、前記注湯機を挟んで前記炉とは反対側に配設された鋳型搬送ラインとを備え；
前記注湯機は、前記注湯機を挟んで前記炉とは反対側に配設された鋳型搬送ライン上の前記注湯機の移動する方向と平行に並んだ鋳型に注湯し；
前記取鍋内の溶湯の温度を測定する温度センサをさらに有し；
前記測定した温度が所定の温度より低くなったときには警報を発する；
鋳鋼鋳物製造システム。
前記警報が発せられた場合には、注湯を停止し、湯がえしするように構成された；
請求項１に記載の鋳鋼鋳物製造システム。
前記注湯機は、前記取鍋を前記炉側と前記鋳型側に移動する取鍋移動装置を有する；
請求項１または請求項２に記載の鋳鋼鋳物製造システム。
前記取鍋移動装置は、前記取鍋を前記炉から受湯する受湯位置から前記鋳型に注湯する注湯位置まで移動するローラーコンベアである；
請求項３に記載の鋳鋼鋳物製造システム。
前記注湯機は、前記注湯機を移動させる移動台車と、前記ローラーコンベアを昇降する昇降装置と、前記ローラーコンベアを前記受湯位置と前記注湯位置との方向に移動する前後移動装置と、前記ローラーコンベアを傾斜させて前記取鍋から注湯させる傾動装置とを有する；
請求項４に記載の鋳鋼鋳物製造システム。
前記注湯機は、前記取鍋に蓋を被せ、また、被せた蓋を取り外す蓋取り付け装置を有する；
請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の鋳鋼鋳物製造システム。
前記鋳型は鋳枠付き鋳型であり、前記鋳枠には貫通孔が形成され；
前記貫通孔に連結される連結口を前記鋳型搬送ラインに沿って複数有し、注湯される鋳型の前記鋳枠の貫通孔に前記連結口を連結して、該鋳型を減圧する減圧装置をさらに備える；
請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の鋳鋼鋳物製造システム。
前記取鍋に酸化防止ガスを充填する酸化防止ガス供給装置をさらに備える；
請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の鋳鋼鋳物製造システム。
前記取鍋は、鉄皮と耐火材の間に、多孔質耐火材の層を有する；
請求項８に記載の鋳鋼鋳物製造システム。