JPH04253554A - 連続鋳造用インゴットモールドに粉末または粒状の材料を供給する方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は金属、特に鋼の連続鋳造
方法に関するものである。本発明は特に連続鋳造モール
ド中に粉末または粒状の材料を供給し、これらの材料の
層を液体金属の表面に付着させる方法に関するものであ
る。これらの材料は特に溶融金属浴を断熱し、金属の再
酸化を防止し、モールドの壁面を潤滑する機能を持つ。 以下、説明を簡単にするために、この粉末または粒状の
材料を“パウダー”というが、このパウダーの粒径およ
び形状は広範囲に変化するということは理解できよう。 このパウダーは液体金属と接触して液化し、金属とイン
ゴットモールドの壁との間に浸透して潤滑剤の役目をす
る。従って、パウダーは鋳造中たえず消費されるので常
に供給し、補充しなければならない。このパウダーの供
給量はパウダーの特性、鋳造装置および鋳造金属によっ
て種々異なる。さらに、鋳造中のパウダーの消費量は鋳
造方法の各種パラメータ、特に鋳造金属の温度によって
変化する。

【０００２】

【従来の技術】上記パウダーの高さ、すなわちパウダー
層の厚さを一定に保つために、モールドの上方にパウダ
ーを収容したホッパーを設置し、そこからパイプを通し
て重力でパウダーを供給する方法は公知である。このパ
イプの先端は、個体状態または溶融状態での所望のパウ
ダー層の厚さに対応した距離だけ鋳造金属表面から離れ
た所で、モールド中に開口している。この種の装置はフ
ランス国特許ＦＲ−Ａ−２５２２５５１号に開示されて
おり、その内容は本文中でも参照する。この装置では、
パウダー層の厚さが減少した時にパウダーが重力の影響
でパイプを通って流下し、パウダー層の厚さがパイプの
流出口の高さに達した時にパウダーの流下が止まる現象
を利用して、パウダーを自動供給する。すなわち、この
装置では、パウダーはインゴットモールドの断面全体に
実質的に均一に広がるという特性を利用すると同時に、
粒状材料は供給パイプの先端に塊　（ｃｈｅａｐ）とな
って堆積するという性質を利用して、パウダーの供給を
自動的に制御している。この方法では、供給ホッパーに
導入したパウダーの量を測定することよってパウダーの
平均消費量、例えば１回の鋳造工程での平均消費量を知
ることはできるが、瞬間消費量あるいは短時間での消費
量を測定することはできない。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、この
問題点を解決して瞬間消費量を測定し、その値を抜き出
し、速度、鋳造温度、パウダーの種類、モールド振動装
置の周期数や振幅、あるいは各鋳造物に固有なパラメー
タ、例えば各鋳造物の形状、金属の種類等の瞬間的な鋳
造条件と相関させることにある。

【０００４】

【課題を解決する為の手段】上記目的を達成するために
、本発明では、下端部が常に開放されている供給パイプ
と、この供給パイプに永続的に材料を供給する手段とで
構成され、供給パイプの下端部が、粉末または粒状の材
料の所望の厚さの層に相当する高さまたはそれよりも僅
かに高い位置で連続鋳造用モールド中の液体金属表面の
上方に配置されているような連続鋳造用モールド中の液
体金属表面上に粉末または粒状の材料の層を堆積させる
ための供給装置を提供する。本発明装置の特徴は、下端
部が剛体固定されずに第２ホッパーまで延びている放出
パイプを備えた上側の主ホッパーと、供給パイプに接続
された第２ホッパーと、上記放出パイプに取付けられた
閉鎖バルブおよび材料の流れを感知するフローセンサと
、このフローセンサの指示に従って上記バルブを制御す
る手段と、上側の主ホッパーの重量測定装置と、連続し
た２回のバルブ開閉動作の間の経過時間および上側の主
ホッパーから下部ホッパーへ流れ込む材料の量の関数で
材料の流量を算出する計算装置とによって構成されてい
る点にある。

【０００５】本発明はさらに金属鋳造中に、連続鋳造用
モールド中の液体金属表面上に粉末または粒状の材料を
供給し、その層を堆積させる方法を提供する。本発明の
方法の特徴は、上記の装置を用い、供給パイプの下端部
を材料の所望の厚さの層に相当する高さまたはそれより
も僅かに高い位置で液体金属表面の上方に配置し、上側
の主ホッパーに材料を充填し、金属鋳造中に上記材料の
消費量を絶えず測定するために、フローセンサがゼロを
示す度にバルブを閉じ、バルブを開閉する間の時間ｔを
記録し、バルブが閉じられた後に上側の主ホッパーの重
量を測定してその重量を記録し、これらの値から連続し
た２回のバルブ開閉動作の間の材料消費量を算出する点
にある。

【０００６】

【作用】本発明の第１の具体例では、バルブを閉じた後
の所定時間の経過後にバルブを開放する。この場合には
、鋳造工程を通じて材料消費量を一定または鋳造の進行
状況に応じて変化する所定の時間間隔で測定することが
できる。本発明の第２の具体例では、放出パイプの下端
部から所定の距離に設置した下側の第２ホッパー中の材
料の有無を感知するセンサを用い、このセンサが材料が
存在しないことを示した時、すなわち下側の第２ホッパ
ーから材料が存在しないことを感知するセンサの位置ま
でが空になった時にバルブを開放する。この方法では、
実質的に一定量の材料を消費するのに必要な時間に対応
する一連の可変時間で材料消費量を測定することができ
る。本発明の上記以外の特徴および利点は、以下に例と
して示す連続鋳造用装置にパウダーを供給するための２
種類の具体的装置と、それらの使用法に関する本発明方
法の詳細な説明から明らかになろう。

【０００７】

【実施例】図１には連続鋳造用インゴットモールド１が
示されており、このインゴットモールド１には供給装置
（図示せず）から公知の方法で液体金属２が供給される
。液体金属２の上部には被覆用のパウダー層３がある。 このパウダーは金属と接触して融解し、スラグの液体膜
４となる。液体膜４は次第にモールド壁へ向かって流れ
、モールドの内壁と金属との間に浸透して潤滑剤の役目
をする。パウダーは鋳造中絶え間なく消費されるので、
パウダー３の厚さを実質的に一定に保つためには絶えず
パウダーを補給しなければならない。パウダーは供給パ
イプ１０を通って常時開口している下端の開口端１１か
ら供給される。この開口端１１は金属表面上、すなわち
、パウダーおよびスラッグの所望または所定の厚さに相
当する高さまたはそれよりも僅かに高い位置で開口して
いる。供給パイプ１０には常にパウダーが供給されてい
るので、パウダーおよびスラッグの層が供給パイプの開
口端１１を塞ぐまでパウダーはモールドへ注入される。 このパウダーの供給原理とパウダー層の厚さの制御原理
の詳細は上記フランス国特許ＦＲ−Ａ−２５２２５５１
号に記載されている。

【０００８】既に述べたように、本発明の目的は鋳造時
間に対して実質的に瞬間的なパウダーの消費量を測定す
ることにある。そのため、本発明の装置は重量表示器１
４を備えた主ホッパー１３を有している。この主ホッパ
ーの下部には放出パイプ１５が取付けられており、この
放出パイプ１５にはフローセンサ１６が取付けられ、そ
の下にはバルブ１７が取付けられている。放出パイプ１
５の下端部は剛体固定しない状態で小容量の第２ホッパ
ー１８まで延びている。第２ホッパー１８の出口は上記
供給パイプ１０に接続されている。重量表示器１４と、
フローセンサ１６と、バルブ１７とはモニター・制御装
置１９に接続され、モニター・制御装置１９はライン２
０を介して図示していないコンピュータおよびディスプ
レイまたは画像表示装置２１に接続されている。

【０００９】以下、上記装置の鋳造中の操作方法を説明
する。主ホッパー１３にパウダー２２を充填し、バルブ
１７を開けると、パウダーは第２ホッパー１８に流入し
、供給パイプ１０を経てモールド中に導入される。モー
ルド中ではパウダーが金属２の表面上に広がり、パウダ
ー３の層が供給パイプ１０の開口端１１に達したところ
でパウダーの流れが止まる。この過程は既に説明した通
りである。次いで、パイプ１０と第２ホッパー１８とが
パウダーで満たされ、モールド中で起こったのと同じ現
象で、第２ホッパー１８中のパウダーの高さが放出パイ
プ１５の下端部に達した時点でパイプ中のパウダーの流
れが止まる。フローセンサ１６はパウダーの流れの停止
を感知してその信号を制御装置１９へ送り、その結果バ
ルブ１７が閉じられる。図１はこの状態を示している。 上記装置は既に述べた２つの具体例に対応した２通りの
方法で運転される。

【００１０】第１の具体例では、バルブ１７が閉じた後
、予め設定した時間が経過した後にバルブ１７を開放す
る。 この場合の操作は以下の通り：モールド中のパウダーが
消費されると、パウダーの高さが低下する。その結果供
給パイプ１０と第２ホッパー１８中に収容されたパウダ
ーは流下できる。第２ホッパー１８中のパウダーの高さ
が低下すると、放出パイプ１５の開口端が開放され、バ
ルブ１７より下側にある放出パイプ１５の部分が空にな
る。一定時間（この時間はモールド中のパウダー消費量
に依存するが、放出パイプ１５のバルブ１７より下側の
部分の容積はできるだけ小さくなるように設計されてい
ているので、一般には極めて短時間）の経過後には、主
ホッパーと第２ホッパーとの間の関係が絶たれる。この
段階で、重量表示器１４を用いて主ホッパー１３の重量
を測定し、測定値を記録する。予め推定したパウダーの
消費量と所望の測定精度とに応じた所定の時間が経過し
た後にバルブ１７を開くと、パウダーは再びパイプ１５
中に流入して第２ホッパー１８が充填される。その後は
上記の過程が繰り返される。連続した２回のバルブ開閉
の間の時間とこれに対応する２回の連続した重量測定値
の差とからパウダーの流量または消費量が容易に算出で
きるということは容易に理解できよう。この計算はモニ
タ・制御装置および／または鋳造装置のコンピュータ装
置によって行い、結果をディスプレイ装置２１に、例え
ば時間に対する消費曲線の形で表示する。バルブを閉じ
た瞬間と重量測定の瞬間との間に遅延を生じさせないた
めに、重量測定は次にバルブが開く直前に行うことに注
意されたい。バルブ開閉の間隔を短くすればする程、測
定する消費量はより　”瞬間的”なものになるが、この
間隔を非常に短くすると、重量測定値の差が小さくなり
、結果的に測定精度が落ちる。さらに、バルブ開閉の間
隔は、第２ホッパーの容量を考慮して第２ホッパーと供
給パイプが完全に空にならない程度に短くしなければな
らない。さらに、パウダー消費量の測定を鋳造中に行い
たい場合には、所定の瞬間の消費量は本発明装置の１回
のサイクルが終わった時点、特に第２ホッパーを充填す
るためにバルブ１７を開けた時にしか評価できないとい
う点を考慮して、鋳造プロセスの反応時間をできるだけ
短くするために、バルブを閉じておく時間を短くするの
が好ましい。

【００１１】本発明の２番目の具体例では、上記装置の
第２ホッパーまたは供給パイプにパウダーの有無を検地
するためのセンサ２３が設けられる。このセンサ２３は
制御装置１９に接続されていて、センサ２３からパウダ
ーが存在しないことを知らせる信号が送られた時にバル
ブ１７が開くようになっている。この装置は図示した状
態から始まって、以下のように運転される。モールド中
でパウダーが消費されて第２ホッパー中のパウダーのレ
ベルが低下し、センサ２３の高さまでくると、センサ２
３が制御装置１９にパウダーの不在を知らせる信号を送
り、その結果、バルブ１７が開放され、第２ホッパー１
８がパウダーで満され、パウダーはパイプ１５の下端に
到達する。その結果、パウダーの流入が停止する。次に
、フローセンサ１６が作動して、バルブ１７が閉じる。 換言すれば、この運転方法では、各サイクルで消費され
るパウダーの量は実質的に一定である。すなわち、この
パウダーの量はホッパー１８の容量およびセンサ２３と
バルブ１７と間のパイプの容量に対応し、センサ２３が
パウダーの不在を感知した時点と第２ホッパーへの充填
が完了した時点との間に消費されたパウダーの量に対応
している。一方、連続した２回のバルブ開閉動作の間の
時間はモールド中のパウダー消費量の関数で変化する。 なお、パウダー消費が大きい場合には、パウダーの不在
を感知してからパウダーが新たにパイプに流れ込むまで
の遅延によってモールドへのパウダーの供給が途絶える
のを防ぐために、センサ２３をパイプ１０の開口端１１
から上流方向に十分離れた場所に設置する。

【００１２】第２ホッパーの容量が一定で且つパウダー
消費量が少ない場合には、第１の具体例では各サイクル
が短くなり、消費量値が速やかに得られるが、第２の具
体例ではサイクルが長くなる点に注意されたい。従って
、この場合には、時間を短縮するために容量の小さい第
２ホッパーを用いるのが好ましい。

【００１３】また、いずれの場合でも、バルブ１７用の
モニタ・制御システムを備えないとしても、例えば手動
でバルブ１７を開し、その状態を維持することによって
モールド中のパウダー層の厚さを維持すれば、パウダー
消費量の測定ができないとい点を除けば、鋳造にはなん
ら不利な影響を与えることはないということは理解でき
よう。事実、第２ホッパー１８中のパウダーのレベルは
、インゴットモールド中のパウダーレベルの調節と同様
の方法で自動的にできるので、第２のホッパーから溢流
させることなしにパウダーを連続的に供給することがで
きる。

【００１４】第２の具体例では、センサ２３をホッパー
１８の直ぐ上に設置しても本発明装置の原則的な操作は
変わらない。また、供給パイプ１０の上部先端をパイプ
１５の下端部が挿入できるだけの大きさまで拡大して第
２ホッパーとすることもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】　　本発明装置の概念図。

【符号の説明】

１・・・インゴットモールド、　　　　　　　　　　　
　２・・・鋳造金属、３・・・被覆パウダー、　　　　
　　　　　　　　　　　　　　４・・・液体膜、１０・
・・供給パイプ、　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　１１・・・開口端、１３・・・主ホッパー、　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　１４・・・重量
表示器、１５・・・放出パイプ、　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　１６・・・フローセンサ、１７・
・・バルブ、　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　１８・・・第２ホッパー、１９・・・モニタ
・制御装置、　　　　　　　　　　　　　２０・・・ラ
イン、２１・・・画像表示装置、　　　　　　　　　　
　　　　　２２・・・パウダー、２３・・・センサ

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　下端部が常に開放されている供給パイ
   プと、この供給パイプに永続的に材料を供給する手段と
   で構成され、供給パイプの下端部が、粉末または粒状の
   材料の所望の厚さの層に相当する高さまたはそれよりも
   僅かに高い位置で連続鋳造用モールド中の液体金属表面
   の上方に配置されている連続鋳造用モールド中の液体金
   属表面上に粉末または粒状の材料の層を堆積させるため
   の供給装置において、上側の主ホッパーを有し、この主
   ホッパーは放出パイプを備え、この放出パイプの下端部
   は剛体固定されていない状態で下側の第２ホッパーに向
   かって延びており、第２ホッパーは上記供給パイプと連
   通しており、上記放出パイプ上にはバルブと上記材料の
   流れを検地するフローセンサとが取付けられており、さ
   らに、このフローセンサからの指示に従って上記バルブ
   を制御する手段と、上側の主ホッパーの重量測定装置と
   、上記バルブの連続した２回の開閉動作の間の経過時間
   と上側の主ホッパーから下側の第２ホッパーへ流れ込ん
   だ材料の量との関数で材料の流量を算出する計算装置と
   を有していることを特徴とする供給装置。
2. 【請求項２】　　フローセンサが流量ゼロを示した時に
   バルブが閉じられるようになっている請求項１に記載の
   供給装置。
3. 【請求項３】　　バルブが閉じた後の所定の時間の経過
   後にバルブを開放する手段を有する請求項１に記載の供
   給装置。
4. 【請求項４】　　放出パイプの下端の下側の所定位置で
   下側の第２ホッパー上または供給パイプ上に設けられた
   材料の有無を感知するセンサと、このセンサが材料が存
   在しないことを指示した時にバルブを開放する手段とを
   有する請求項１に記載の供給装置。
5. 【請求項５】　　下側の第２ホッパーが供給パイプの上
   端部分で形成されている請求項１に記載の供給装置。
6. 【請求項６】　　金属鋳造中に、連続鋳造用モールド中
   の液体金属表面上に粉末または粒状の材料を供給し、そ
   の層を堆積させる方法において、請求項１に記載の装置
   を用い、供給パイプの下端部を上記材料の所望の厚さの
   層に相当する高さまたはそれよりも僅かに高い位置で液
   体金属表面の上方に配置し、上側の主ホッパーに上記材
   料を充填し、金属鋳造中に上記材料の消費量を絶えず測
   定するために、フローセンサがゼロを示す度にバルブを
   閉じ、バルブを開閉する間の時間ｔを記録し、バルブが
   閉じられた後に上側の主ホッパーの重量を測定してその
   重量を記録し、これらの値から連続した２回のバルブ開
   閉動作の間の材料消費量を算出することを特徴とする方
   法。
7. 【請求項７】　　請求項３に記載の装置を用い、バルブ
   が閉じられた後に所定の時間が経過した時点でバルブを
   開放する請求項６に記載の方法。
8. 【請求項８】　　請求項４に記載の装置を用い、センサ
   が上記材料の不在を指示した時にバルブを開放する請求
   項６に記載の方法。