JPH0259406B2 - - Google Patents
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- JPH0259406B2 JPH0259406B2 JP57216257A JP21625782A JPH0259406B2 JP H0259406 B2 JPH0259406 B2 JP H0259406B2 JP 57216257 A JP57216257 A JP 57216257A JP 21625782 A JP21625782 A JP 21625782A JP H0259406 B2 JPH0259406 B2 JP H0259406B2
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
- B22D11/10—Supplying or treating molten metal
- B22D11/103—Distributing the molten metal, e.g. using runners, floats, distributors
-
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- B22D11/18—Controlling or regulating processes or operations for pouring
- B22D11/181—Controlling or regulating processes or operations for pouring responsive to molten metal level or slag level
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Level Indicators Using A Float (AREA)
- Continuous Casting (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は溶湯面の液位を正確に感知するための
改良フロートに関する。このフロートは特にアル
ミニウム、マグネシウム及びそれらの合金の如き
金属の垂直DC(直接金型)鋳造および垂直EM
(電磁)鋳造に対する溶湯液位制御装置に適して
いる。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an improved float for accurately sensing the liquid level at the surface of a molten metal. This float is especially suitable for vertical DC (direct mold) casting and vertical EM casting of metals such as aluminum, magnesium and their alloys.
Suitable for molten metal level control device for (electromagnetic) casting.
DC鋳造は一般に溶湯を水冷された端部開放管
状鋳型の送給端に導く段階と、凝固または部分的
に凝固した金属を前記鋳型の排出端から取出す段
階とよりなつている。普通は水である冷却材は鋳
型の排出端から出てくる金属の表面に導かれ、凝
固の大部分はこの冷却材によつて行われる。鋳造
の開始にあたつては、溶湯を最初に鋳型に導入す
る時には該鋳型の排出端が下向きに移動し得る底
部ブロツクによつて閉鎖され、このブロツクは鋳
造中に下降するインゴツトまたはビレツトを支持
するようになつている。 DC casting generally consists of introducing molten metal into the feed end of a water-cooled, open-ended tubular mold and removing the solidified or partially solidified metal from the discharge end of the mold. A coolant, usually water, is directed to the surface of the metal emerging from the discharge end of the mold, and most of the solidification is performed by this coolant. At the start of casting, when the molten metal is first introduced into the mold, the discharge end of the mold is closed by a downwardly movable bottom block, which supports the ingot or billet as it descends during casting. I'm starting to do that.
EM鋳造は、溶湯が凝固するまでその形状が鋳
型によつて制御される代りに、溶湯の形状が溶湯
を取り囲む環状誘導子によつて発生される電磁界
により生ずる圧力によつて制御される以外はDC
鋳造と良く似ている。EM鋳造においては、誘導
子の排出端において金属の表面に冷却材を適用す
ることによつて実質的にすべての凝固が行われ
る。 In EM casting, instead of the shape of the molten metal being controlled by a mold until it solidifies, the shape of the molten metal is controlled by pressure created by an electromagnetic field generated by an annular inductor surrounding the molten metal. is DC
It is very similar to casting. In EM casting, substantially all solidification is accomplished by applying a coolant to the surface of the metal at the discharge end of the inductor.
金属成形装置が鋳型であつても或いは電磁界で
あつても、その中の液位を制御することは、垂直
連続鋳造において非常に重要である。溶湯のヘツ
ドを正確に制御するためには、1985年2月12日付
発行の米国特許第4498521号に記載されているよ
うな線形変位変換器の如き液位感知器に作動的に
連結されたフロート装置を使用するのが最も有利
であることがわつた。前記米国特許に記載されて
いる方法においては、変換器からの信号が鋳型ま
たは誘導子への溶湯の流れを調節するのに用いら
れ、これによつて溶湯の液位を制御する。 Whether the metal forming equipment is a mold or an electromagnetic field, controlling the liquid level within it is very important in vertical continuous casting. To precisely control the head of the molten metal, a float operatively connected to a level sensor such as a linear displacement transducer as described in U.S. Pat. No. 4,498,521, issued February 12, 1985 is used. It has been found to be most advantageous to use a device. In the method described in that patent, signals from a transducer are used to regulate the flow of molten metal into a mold or inductor, thereby controlling the level of the molten metal.
しかしながらこれまでは溶湯メニスカスの変動
性に起因して、フロートを正確に位置決めするこ
とは困難であつた。たとえばフロートを溶湯の中
に押下げた時には、加えた推力を除去してフロー
トがその自然の浮力によつて上昇するようにして
も、元と同じ正確な位置に復帰しないことが多
い、フロートがその都度いつでも同じ位置に復帰
し得ないために、溶湯の液位を感知するためにフ
ロートを使用する時は、溶湯液位を正確に制御す
ることは困難であつた。このことは特にEM鋳造
を行う時に重要であり、その理由は溶湯のヘツド
がわずかに変化しても鋳造されるインゴツトまた
はビレツトの寸法が相当変化するからである。温
度、組成等の変化に起因する溶湯の表面張力の変
化はこの問題をさらに重大にする。 However, heretofore it has been difficult to accurately position the float due to the variability of the molten metal meniscus. For example, when a float is pushed down into molten metal, even if you remove the applied thrust and allow the float to rise by its natural buoyancy, it often does not return to the same exact position as before; When using a float to sense the molten metal level, it has been difficult to accurately control the molten metal level because it cannot return to the same position each time. This is particularly important when performing EM casting, since small changes in the molten metal head can result in appreciable changes in the dimensions of the ingot or billet being cast. Changes in the surface tension of the molten metal due to changes in temperature, composition, etc. further exacerbate this problem.
本発明はこの背景を考慮して開発されたもので
ある。 The present invention was developed with this background in mind.
本発明は改良溶湯フロートにして、溶湯面上に
位置決めした時にその湯面に対して常に同じ相対
的位置を有しているフロートに関する。 The present invention relates to an improved molten metal float which, when positioned above the molten metal surface, always has the same relative position with respect to the molten metal surface.
本発明によれば前記フロートは溶湯面上に浮か
ぶようになつた実質的に平らな下面を有する上方
部分と、フロートの上方部分の平らな面から溶湯
本体の中に突出するエレメントよりなる段付き下
方部分とを有している。このように、平らな下面
を有する上方部分と段付き下方部分とを有する構
成のフロートが用いられると、溶湯メニスカス
(これは常にわずかに凸面を呈する)は、それ自
体の粘性により、前記平らな下面と前記段付き下
方部分の垂直面との間に形成されるコーナー部分
にのみ且つ予知できる一方向にのみ付着するよう
になる。従つて、上述せる、フロートがその都度
同じ位置に復帰し得ないことに起因する困難は解
消される。溶湯と接触する前記上方部分の平らな
面の面積は、溶湯の面と相対するフロートの面積
の少なくとも10%となるようにすべきである。こ
の“少なくとも10%”と云う限定は、フロートの
除滓能力と溶湯中へのフロートの沈潜深さを制限
するのに必要とされる最少表面積との双方に関連
して定められるものである。もしも前記面積が10
%未満であると、フロートは溶湯の中へ深く沈潜
し過ぎて除滓装置及び/又は液位感知器(セン
サ)として作用することができなくなつてしま
う。最良の結果を得るためには、即ち、フロート
が効果的な液位感知器として並びに除滓装置とし
ても作用するのを確実にするためには、前記面積
は少なくとも25%にすべきである。溶湯の中に突
出する前記エレメントはフロートの全重量及び該
フロートの付属装置によつてフロートに加えられ
る力と実質的に等しい重量を有する量の溶湯を押
しのける。 According to the invention, said float has an upper part having a substantially flat lower surface adapted to float above the surface of the molten metal, and a stepped element comprising an element projecting into the body of the molten metal from the flat surface of the upper part of the float. It has a lower portion. Thus, if a float is used that has an upper part with a flat lower surface and a stepped lower part, the molten metal meniscus (which always presents a slightly convex surface) will, by its own viscosity, It will adhere only to the corner portion formed between the lower surface and the vertical surface of the stepped lower portion and only in one predictable direction. Therefore, the above-mentioned difficulty caused by the inability of the float to return to the same position each time is eliminated. The area of the flat surface of the upper part in contact with the melt should be at least 10% of the area of the float facing the surface of the melt. This "at least 10%" limitation is established in relation to both the float's deslagination capacity and the minimum surface area required to limit the depth of the float's submersion into the melt. If the area is 10
If it is less than %, the float will sink too deeply into the molten metal and will no longer be able to act as a sludge removal device and/or a liquid level sensor. For best results, ie to ensure that the float acts as an effective level sensor as well as a sludge remover, the area should be at least 25%. Said element projecting into the molten metal displaces a quantity of molten metal having a weight substantially equal to the total weight of the float and the force applied to the float by the float's attachments.
好適実施例においては、前記フロートは酸化物
または浮きかすが、鋳造されつつある金属と混ざ
つてしまうのを防止するための除滓装置として使
用される。この場合には前記フロートは全体が環
状またはリング状に形成され、溶湯がフロートの
内側部分に導入された時に表面上に存在するかま
たは鋳造中に表面に浮上してくる酸化物がフロー
トによつて封じ込まれる。この好適実施例におい
ては溶湯の中に突出する前記エレメントによつ
て、酸化物または浮きかすが鋳造中にフロートか
ら逃げないようにされる。除滓を効果的にするた
めには、前記段付き下方部分は溶湯の中に少なく
とも12.7ミリメートル(0.5インチ)、好ましくは
少なくとも25.4ミリメートル(1インチ)突出す
べきである。溶湯の中に突出するエレメントの形
は決定的ではないが、過大な突出、たとえば溶湯
の中に76.2ミリメートル(3インチ)またはそれ
以上突出することは望ましくない。 In a preferred embodiment, the float is used as a slag device to prevent oxides or dross from becoming mixed with the metal being cast. In this case, the float is entirely annular or ring-shaped, and the float removes oxides present on the surface when the molten metal is introduced into the inner part of the float, or which rise to the surface during casting. and become trapped. In this preferred embodiment, the element protruding into the molten metal prevents oxides or dross from escaping from the float during casting. For slag removal to be effective, the stepped lower portion should project at least 0.5 inches into the melt, preferably at least 1 inch. Although the shape of the element protruding into the melt is not critical, excessive protrusion, eg, three inches or more into the melt, is undesirable.
次に添付図面によつて本発明の実施例を説明す
る。 Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
第1図は好適なフロート10の、一部断面で示
した斜視図で、該フロートは実質的に平らな下面
12を有する上方部分すなわちカラー11と、段
付き下方部分すなわち突出エレメント13とより
なつている。突出エレメント13の容積は該エレ
メントが押しのける溶湯の容積に等しく、前記カ
ラー11の平らな面12が溶湯の表面に浮かぶよ
うになつている。エレメント13によつて押しの
けられる金属の重量は、フロートの重量及び該フ
ロートに対する付属装置によつてフロートに加え
られる力と等しい。平らな面12の面積は溶湯面
に対して下向きに突出するフロートの全面積の少
なくとも10%、好ましくは少なくとも25%にすべ
きである。 FIG. 1 is a perspective view, partially in section, of a preferred float 10 comprising an upper portion or collar 11 having a substantially planar lower surface 12 and a stepped lower portion or projecting element 13. ing. The volume of the projecting element 13 is equal to the volume of the molten metal that it displaces, so that the flat surface 12 of the collar 11 floats on the surface of the molten metal. The weight of metal displaced by the element 13 is equal to the weight of the float and the force exerted on it by the attachments to the float. The area of the flat surface 12 should be at least 10%, preferably at least 25%, of the total area of the float projecting downwardly relative to the melt surface.
第2図はEM鋳造装置20と関連する好適なフ
ロート10を示すもので、この装置は誘導子2
1、水ジヤケツト22および耐火性竪樋23より
なり、この竪樋は環状誘導子21の内部に溶湯を
送給するようになつている。底部ブロツク24も
前記装置20と関連しており、鋳造開始時には誘
導子内に位置決めされ、その中の溶湯を垂直に支
持するようになつており、この時溶湯に対して電
磁的に誘導される圧力は、溶湯が凝固して最終形
状を有するようになるまで該溶湯の横方向広がり
を制御する。前記誘導子21には多数の孔すなわ
ち管路25が備えられており、水ジヤケツトから
の水はこれら管路を通つて、誘導子の排出端から
出てくるインゴツトまたはビレツトに浴びせられ
る。フロート10には棒26,27が備えられて
おり、誘導子20内に溶湯が存在しない非鋳造時
にフロートを支持するようになつている。好適に
は前記棒の一つ26または27は、フロート10
が浮かんでいる溶湯の液位28を表わす信号を発
生する線形変位変換器(図示せず)またはその同
等装置と作動的に連結されている。変換器からの
信号は、耐火物でライニングされた竪樋23を通
して樋の如き供給源からくる溶湯の流れを制御す
るために使用することができる。(このような用
法については前述の米国特許第4498521号を参照
されたい。)
第3図および第4図は変型設計のフロートを示
すもので、この例においては平らな底部を有する
カラー11および突出エレメント13が第1図に
示された実施例とは異つている。 FIG. 2 shows a preferred float 10 associated with an EM casting apparatus 20, which includes an inductor 2.
1. It consists of a water jacket 22 and a refractory down pipe 23, which is adapted to feed molten metal into the inside of the annular inductor 21. A bottom block 24 is also associated with the apparatus 20 and is positioned within the inductor at the start of casting to provide vertical support for the molten metal therein, and is electromagnetically guided relative to the molten metal. The pressure controls the lateral spread of the melt until it solidifies into its final shape. The inductor 21 is provided with a number of holes or conduits 25 through which water from the water jacket is applied to the ingot or billet emerging from the discharge end of the inductor. The float 10 is equipped with rods 26 and 27, which support the float during non-casting when no molten metal is present in the inductor 20. Preferably one of the rods 26 or 27 is connected to the float 10
is operatively connected to a linear displacement transducer (not shown) or equivalent device which generates a signal representative of the level 28 of the molten metal in which it is floating. The signal from the transducer can be used to control the flow of molten metal from a source such as a gutter through the refractory lined downspout 23. (See the aforementioned U.S. Pat. No. 4,498,521 for such use.) Figures 3 and 4 show a modified float design, in this example a collar 11 with a flat bottom and a protruding Element 13 differs from the embodiment shown in FIG.
次に第5図を参照して本発明の作用効果につい
て具体的に説明する。例えばアルミニウムの鋳造
において用いられていた円柱形のものである従来
のフロートFは、溶湯がフロートに付着して形成
する溶湯メニスカスに敏感である。即ち、溶湯の
上に注意深く置かれた円柱形フロートFは、第5
図aに示す如く溶湯メニスカスをして浮力レベル
より下においてフロートFに付着せしめ易いもの
である。フロートFが何らかの機械的作用または
波動作用によつて一旦溶湯の中へ沈潜せしめられ
ると、メニスカスはその形状を第5図bに示すよ
うな形状に容易に変化する。どのみち、フロート
Fの実際の使用においてはそのメニスカスの挙動
を予知する方法がなく、その結果正確な溶湯液位
の制御が不可能であつた。 Next, the effects of the present invention will be specifically explained with reference to FIG. For example, the conventional float F, which is cylindrical and has been used in aluminum casting, is sensitive to a molten metal meniscus that forms when the molten metal adheres to the float. That is, the cylindrical float F carefully placed on top of the molten metal is
As shown in Figure a, it is easy to form a molten metal meniscus and adhere to the float F below the buoyancy level. Once the float F is submerged into the molten metal by some mechanical or wave action, the meniscus readily changes its shape to that shown in FIG. 5b. In any case, in actual use of Float F, there is no way to predict the behavior of its meniscus, and as a result, accurate control of the molten metal level has been impossible.
これに対し、本発明に従つて段付き下方部分を
有するフロート10の構成を採用すればメニスカ
スは、第5図cに示すように、常にわずかに凸面
を呈してフロート10のコーナー部分14にのみ
且つ予知できる一方向にのみ付着するようにな
る。従つて、従来のフロートに付随していた、正
確な溶湯液位の制御が不可能であると云う欠点が
解消される。 On the other hand, if the configuration of the float 10 with a stepped lower portion is adopted in accordance with the present invention, the meniscus will always be slightly convex and will only be present at the corner portions 14 of the float 10, as shown in FIG. 5c. Moreover, it will adhere only in one predictable direction. Therefore, the drawback associated with conventional floats, such as the inability to accurately control the molten metal level, is eliminated.
フロートは、溶湯の比重よりもはるかに小さな
比重をを有し且つかなりの長い使用寿命を与える
べく溶湯並びに周囲の苛酷な環境に十分耐えられ
る材料で作られる。適当な構成材料としては繊維
質硅酸マグネシウム、グラスロツクフオーム、海
綿状耐火物等の如き軽量の耐火物がある。好適な
材料はMariniteなる登録商標で市販されている
繊維質硅酸マグネシウムである。 The float is made of a material that has a specific gravity much lower than that of the molten metal and is sufficiently resistant to the molten metal and the surrounding harsh environment to provide a fairly long service life. Suitable materials of construction include lightweight refractories such as fibrous magnesium silicate, glass rock foam, spongy refractories, and the like. A preferred material is fibrous magnesium silicate, sold under the trademark Marinite®.
本発明は特許請求の範囲を離れることなく種々
の変形を行なうことができる。 The present invention can be modified in various ways without departing from the scope of the claims.
第1図は本発明による好適なフロートの一部断
面で示した斜視図;第2図は電磁鋳造装置内に設
置した本発明によるフロートの断面図;第3図及
び第4図は本発明の他の実施例を示す断面図;第
5図は本発明によるフロートの作用効果につき説
明する断面図。
10:フロート、11:上方部分、12:平ら
な下面、13:突出エレメント、21:誘導子、
24:底部ブロツク。
FIG. 1 is a partially sectional perspective view of a preferred float according to the invention; FIG. 2 is a sectional view of a float according to the invention installed in an electromagnetic casting machine; FIGS. A sectional view showing another embodiment; FIG. 5 is a sectional view illustrating the function and effect of the float according to the present invention. 10: float, 11: upper part, 12: flat lower surface, 13: protruding element, 21: inductor,
24: Bottom block.
Claims (1)
おいて、溶湯面上に浮かぶようになつた実質的に
平らな下面を有する上方部分と、溶湯の液位の下
に沈潜するようになつた段付き下方部分とよりな
り、前記平らな下面の面積が下向きに投影された
フロートの像の面積の少なくとも10%であり、か
つ前記溶湯の液位の下に沈潜したフロートの前記
段付き下方部分の容積がフロートの重量及び該フ
ロートの付属装置によつてフロートに加えられる
垂直力と実質的に等しい重量の溶湯容積を押しの
けるようになつていることを特徴とするフロー
ト。 2 特許請求の範囲第1項記載のフロートにおい
て、前記平らな面の面積が前記下向きに投影され
た像の面積の少なくとも25%であるフロート。 3 特許請求の範囲第1項記載のフロートにおい
て、軽い耐火材料によつて形成されているフロー
ト。 4 特許請求の範囲第1項記載のフロートにおい
て、前記段付き下方部分が溶湯の中に、前記上方
部分の平らな面から少なくとも12.7ミリメートル
(0.5インチ)、但し76.2ミリメートル(3インチ)
以下となるように突出しているフロート。 5 特許請求の範囲第4項記載のフロートにおい
て、前記段付き下方部分が前記上方部分の平らな
下面から少なくとも25.4ミリメートル(1イン
チ)突出しているフロート。[Scope of Claims] 1. A molten metal float for sensing the liquid level of molten metal, comprising an upper portion having a substantially flat lower surface that floats above the surface of the molten metal, and an upper portion that is submerged below the liquid level of the molten metal. a stepped lower portion of the float submerged below the level of the molten metal; A float characterized in that the volume of the stepped lower portion is adapted to displace a volume of molten metal of a weight substantially equal to the weight of the float and the normal force applied to the float by an attachment to the float. 2. The float of claim 1, wherein the area of said flat surface is at least 25% of the area of said downwardly projected image. 3. The float according to claim 1, which is made of a light refractory material. 4. The float of claim 1, wherein the stepped lower portion is in the molten metal at least 12.7 mm (0.5 inch), but 76.2 mm (3 inches) from the flat surface of the upper portion.
A float that protrudes as shown below. 5. The float of claim 4, wherein the stepped lower portion projects at least 1 inch from the flat underside of the upper portion.
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