JPH07227660A - 遠心鋳造機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 内外層間に形成される混合層の厚さの安定化
が図れ、しかも内外層冷却時に型外方向からだけの冷却
を実現させて内部に発生する巣を軽減させることによ
り、高品質の多層管を鋳造できる遠心鋳造機を提供す
る。 【構成】 端板１１に開口部１２、１３が形成された円
筒形の遠心鋳造型１４と、前記開口部１３から前記遠心
鋳造型１４内に出し入れ可能な注湯管１５と、該注湯管
１５の型内挿入部１５ａの外周部に取り付けられたヒー
タ１９とを備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、遠心鋳造機に係り、更
に詳しくは、内外層間に形成される混合層の厚さの安定
化が図れ、しかも内外層冷却時に型外方向からだけの冷
却を実現させて内部に発生する巣を軽減させることによ
り、高品質の多層管を鋳造できる遠心鋳造機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、二層構造の圧延ロールを鋳造する
方法として、例えば特公平５−２１６６６号公報などに
開示された遠心鋳造法が知られている。一般的に遠心鋳
造法は、回転中の遠心鋳造型内に外層用の溶湯を注湯
後、外層の内側表面温度が所定温度に低下するまで待機
し、所定温度に達した時点で内層用の溶湯を注ぎ込み、
型内外方向からの冷却により凝固させて、例えば圧延ロ
ールなどの二層構造の管を鋳造するものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
二層管の鋳造にあたっては、内外層間に所定厚さの混合
層を積極的に形成させて、層間における剥離を防止して
いる。二層間の熱拡散などにより形成される混合層の厚
さは内層用の溶湯を注湯する際の外層の内側表面温度に
支配されるので、この内層用の溶湯を注湯する時点の外
層の内側表面温度は、製品品質に大きく影響する。

【０００４】しかしながら、従来、外層用の溶湯を注湯
後に待機し、内層用の溶湯を注湯するタイミングは、作
業者の経験に基づく感に頼っていたので、内層用の溶湯
を注湯する時点での外層の内側表面温度がばらつき、そ
の結果、混合層の厚さがばらついて製品品質が安定しな
いという問題点があった。しかも、このタイミングを逸
すると二層管の鋳造が失敗する虞れもあった。

【０００５】また、前述したように、内層用の溶湯を注
湯した後の内外層は自然冷却されるが、型外方向と型内
方向との両方から徐々に冷やされるので、溶湯中に含ま
れるガスの逃げ場がなくなり、溶湯の凝固過程で巣が発
生し易いという問題点があった。

【０００６】本発明はかかる事情に鑑みてなされたもの
で、内外層間に形成される混合層の厚さの安定化が図
れ、しかも内外層冷却時に型外方向からだけの冷却を実
現させて内部に発生する巣を軽減させることにより、高
品質の多層管を鋳造できる遠心鋳造機を提供することを
目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記目的に沿う請求項１
記載の遠心鋳造機は、端板に開口部が形成された円筒形
の遠心鋳造型と、前記開口部から前記遠心鋳造型内に出
し入れ可能な注湯管と、該注湯管の型内挿入部の外周部
に取り付けられたヒータとを備えるように構成されてい
る。

【０００８】また、請求項２記載の遠心鋳造機は、請求
項１記載の遠心鋳造機において、前記遠心鋳造型内に、
注湯された内外層用の溶湯の内側表面温度を測定する温
度計を設け、該温度計の測定値に基づいて前記ヒータの
加熱温度を制御する制御部を設けるように構成されてい
る。

【０００９】さらに、請求項３記載の遠心鋳造機は、請
求項２記載の遠心鋳造機において、前記制御部には、前
記温度計の測定値に基づいて、注湯された前記外層用の
溶湯の内側表面温度が、予め登録された所定厚さの混合
層を形成可能な外層内側温度の範囲になるように前記ヒ
ータの出力を制御する第１の温度制御手段および内外層
冷却時に、注湯された前記内層用の溶湯の内側表面温度
が、予め登録された内層内側温度の範囲を保持するよう
に前記ヒータの出力を制御する第２の温度制御手段とを
備えるように構成されている。

【００１０】さらにまた、請求項４記載の遠心鋳造機
は、請求項１〜３記載の遠心鋳造機において、前記ヒー
タと前記温度計とを、前記注湯管の外周部のほぼ反対位
置に取り付けるように構成されている。

【００１１】

【作用】請求項１〜４記載の遠心鋳造機は、遠心鋳造型
内に注湯管より外層用の溶湯を注湯後、遠心鋳造型内に
挿入された注湯管の外周部に設けたヒータにより外層の
内側表面を加熱して外層用の溶湯の内側温度を所定温度
に保持すると、外層は型外方向より冷やされて所定厚さ
だけ溶湯外側から凝固するので、この溶湯中に含まれる
ガスは、外層の内側表面から徐々に抜け出すことによ
り、外層の内部に巣が発生し難くなる。

【００１２】それから、外層上に内層用の溶湯を注湯す
ると、完全に凝固していない外層用の溶湯内側と内層用
の溶湯外側とがほぼ予め設定された厚さ分だけ混ざり合
うので、内外層間に所定厚さの混合層が容易にできる。

【００１３】しかも、内層用の溶湯を注湯後もヒータに
よる加熱を継続すれば、内外層の冷却時に型外方向から
だけの冷却になり、外層、混合層、内層へと徐々に凝固
されるので、溶湯の内部に含まれるガスは次第に内層の
内側表面から抜け出し、各層全体にわたって内部に巣が
発生し難くなり、高品質の多層管が鋳造できる。

【００１４】特に、請求項２記載の遠心鋳造機は、遠心
鋳造型内に注湯された外層用の溶湯の内側表面温度を温
度計により測定し、その測定値に基づいて制御部により
ヒータの出力を制御すれば、混合層の正確な厚さ調整を
自動的に行える。

【００１５】また、内外層冷却時に、内層用の溶湯の内
側表面温度を温度計により測定し、その測定値に基づい
て制御部によりヒータの出力を制御すれば、自動的に内
外層冷却時における型外方向からだけの冷却が実現でき
る。

【００１６】そして、請求項３記載の遠心鋳造機は、注
湯後に温度計により測定された外層用の溶湯の内側表面
温度が、予め登録された所定厚さの混合層を形成可能な
外層内側温度の範囲を保持するように、制御部の第１の
温度制御手段によりヒータの出力を制御するので、混合
層のさらに正確な厚さ調整が行える。

【００１７】また、内外層冷却時には、内層用の溶湯の
内側表面温度を温度計により測定し、この測定値が、予
め登録された内層内側温度の範囲を保持するように、制
御部の第２の温度制御手段によりヒータの出力を制御す
るので、正確かつ自動的に、内外層冷却時における型外
方向からだけの冷却を実現できて、各層全体にわたって
巣の発生率を抑えられる。

【００１８】それから、請求項４記載の遠心鋳造機は、
注湯管の外周部のほぼ反対位置にヒータと温度計とを取
り付けたので、ヒータの熱が、直接、温度計に伝わって
温度計を破損する虞れが少ない。

【００１９】

【実施例】続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明
を具体化した実施例につき、説明し、本発明の理解に供
する。ここに、図１（ａ）は本発明の一実施例に係る遠
心鋳造機による外層の鋳造工程を示す概略断面図、図１
（ｂ）は同外層の内側表面温度の保持工程を示す概略断
面図、図２（ａ）は同内層の鋳造工程を示す概略断面
図、図２（ｂ）は同内外層の冷却工程を示す概略断面
図、図３は同外層の鋳造工程における注湯管の拡大断面
図を示している。

【００２０】図１に示すように、本発明の一実施例に係
る遠心鋳造機１０は、遠心力を利用して二層構造の圧延
ローラを鋳造する装置であり、両端板１１の中央部に開
口部１２、１３が形成された円筒形の遠心鋳造型１４
と、遠心鋳造型１４の一方の開口部１３からこの型１４
内に出し入れされる注湯管１５とを備えている。

【００２１】注湯管１５の元部上にはサイロ１６が設け
られており、大型の油圧シリンダ１７のロッド１８を出
し入れさせることにより、図示しない台車レールに沿っ
て注湯管１５が遠心鋳造型１４内に出し入れされる。

【００２２】図１〜３に示すように、注湯管１５の型内
挿入部１５ａの上部外周部には、断面視してほぼ半円状
の長尺なヒータ１９が３つ装着されており、また注湯管
１５の下方には、全長にわたって断熱板２０が配置され
ている。断熱板２０の下面中央部には、長尺な断熱材か
らなる保護管２１が配置されており、保護管２１の型内
挿入部１５ａをほぼ４等分する位置に、３本の短尺なノ
ズル部２２が下方に突出状態で設けられている。

【００２３】保護管２１内には、温度計の一例である輻
射温度計を構成するガラス製の光ファイバー２３が、そ
れぞれのノズル部２２から下方に出し入れ可能に３本だ
け挿入されている。光ファイバー２３の元部は、制御部
２４内に配置された温度計本体に接続されており、光フ
ァイバー２３より取り込まれた光の色を検知して温度を
測定する。

【００２４】また、図２に示すように、遠心鋳造機１０
には制御部２４が設けられている。制御部２４のメモリ
には、外層２５と内層２６との間に所定厚さの混合層２
７を形成可能な外層内側温度の範囲と、内層２６の巣を
軽減するための内層２６の内側の保温温度である内層内
側温度の範囲が、予め登録されている。

【００２５】従って、例えば外層２５の冷却時において
は、外層２５の内側表面温度が、外層２５用の溶湯の完
全凝固温度を超えた前記外層内側温度の範囲になるよう
に、制御部２４に配備された第１の温度制御手段により
ヒータ１９の加熱温度を制御し、内外層２５、２６の冷
却時にあたっては、内層２６の内側表面温度が、内層２
６用の溶湯の凝固温度を超えた前記内層内側温度の範囲
になるように、制御部２４に配備された第２の温度制御
手段により、ヒータ１９の加熱温度を制御する。

【００２６】なお、メモリに登録された各温度範囲は、
内外層２５、２６の材質などを考慮した過去の実験デー
タに基づいて設定されており、また内外層冷却時におけ
るヒータ１９の温度制御は、内外層２５、２６を効率良
く冷却できるように段階的に制御してもよい。また、ヒ
ータ１９を注湯管１５の軸方向に３分割することで、３
本の光ファイバー２３から検知した温度で、３つのヒー
タ１９の出力を制御部１９により制御する。このこと
で、内外層２５、２６の軸方向の温度むらを減少でき
る。

【００２７】続いて、本考案の一実施例に係る遠心鋳造
機１０の動作を説明する。図１（ａ）に示すように、予
め光ファイバー２３をノズル部２２内に引き込ませてお
く。次いで、注湯管１５の先端部が開口部１３より遠心
鋳造型１４の中間部に達する位置まで油圧シリンダ１７
のロッド１８を突出させて注湯管１５を遠心鋳造型１４
内に挿入し、続いてサイロ１６から外層２５用の溶湯
を、注湯管１５を介して回転中の遠心鋳造型１４内に注
湯する。

【００２８】そして、図１（ｂ）に示すように、油圧シ
リンダ１７のロッド１８をさらに突出させて、遠心鋳造
型１４内に注湯管１５の型内挿入部１５ａの全部を挿入
し、ヒータ１９により外層２５用の溶湯の内側表面を加
熱すると共に、それぞれの光ファイバー２３を、各ノズ
ル部２２より外層２５用の溶湯の内側表面付近まで突出
させることにより、溶湯の内側表面温度を測定する。

【００２９】制御部２４では、この光ファイバー２３を
介して測定された温度値を、予め登録された外層内側温
度の範囲に照合し、この範囲を保持するように、制御部
２４の第１の温度制御手段によりヒータ１９の出力を制
御する。これにより、外層２５は型外方向より冷却され
て、徐々に外側から凝固する。外側からの冷却により外
層内側温度も下がるが、制御部２４の温度制御手段によ
り設定温度に近づくと、ヒータ１９の出力が徐々に上が
り、設定温度にずっと保持される。このため、内層２６
用の溶湯を注湯するタイミングを作業者の感に頼って見
計らう必要がなく、これにより混合層２７の厚さの安定
化が図れる。しかも、このように外層２５の溶湯が外側
から徐々に凝固し、かつ内側が凝固する温度に下がらな
いため、溶湯中のガスは徐々に外層２５の内側表面から
遠心鋳造型１４の内部空間に抜き出される。従って、外
層２５内の巣の発生が軽減できる。

【００３０】その後、図２（ａ）に示すように、それぞ
れの光ファイバー２３を引き込ませ、それから油圧シリ
ンダ１７のロッド１８を小幅分だけ引き込ませて、サイ
ロ１６に入替えられた内層２６用の溶湯を遠心鋳造型１
４内に注湯する。

【００３１】続いて、図２（ｂ）に示すように、油圧シ
リンダ１７のロッド１８を突出させて、再び遠心鋳造型
１４内に注湯管１５の型内挿入部１５ａの全部を挿入
し、ヒータ１９により、内層２６用の溶湯の内側表面を
加熱させながら内外層２５、２６の冷却を行う。この
際、内層２６用の溶湯の内側表面付近まで光ファイバー
２３を突出させて、この内層２６用の溶湯の内側表面温
度を測定する。

【００３２】そして、測定された内層２６用の溶湯の内
側表面温度値が、予め制御部２４に登録された内層内側
温度を保持するように制御部２４の第２の温度制御手段
によりヒータ１９の出力を制御する。これにより、内外
層冷却時に型外方向からだけの冷却が実現するので、外
層２５中のガスだけでなく、混合層２７および内層２６
中に含まれるガスも内層２６の内側表面から徐々に抜け
出し、各層全体にわたって内部に巣が発生し難くなる。

【００３３】しかも、内層２６用の溶湯は、外側の外層
２５の温度が所定厚さの混合層２７を形成可能な温度を
保った状態で注湯されているので、冷却に伴って内外層
２５、２６間に、ほぼ設計通りの厚さの混合層２７が形
成される。

【００３４】このように、内外層２５、２６間に形成さ
れる混合層２７の正確な厚さ調整が容易になったり、外
層単独冷却時および内外層冷却時に、型外方向からだけ
の冷却を実現して、内層２６の内部に発生する巣を軽減
できるので、高品質の二層管構造の圧延ローラの鋳造が
可能になる。

【００３５】また、内外層２５、２６用の溶湯の保温作
業は、制御部２４によるヒータ温度の自動制御を採用し
ているので、正確かつ自動的に行うことができる。

【００３６】さらに、注湯管１５の上下部という反対位
置にヒータ１９および光ファイバー２３を取り付けたの
で、ヒータ１９の熱が、直接、光ファイバー２３に伝わ
ってこの光ファイバー２３が熱破壊される虞れが少な
い。

【００３７】特に、光ファイバー２３を下部に取り付け
ているので、光ファイバー２３をノズル部２２から突出
させると、自重で光ファイバー２３の端部が、内外層２
５、２６の内側表面に近づくため、光ファイバー２３の
端部と内外層２５、２６の内側表面間の距離が短くな
り、鋳造時に発生している煙による計測温度の誤差の発
生を防ぐことができる。なお、光ファイバー２３の先端
が高温になり、溶解しても、石英製であるので製品品質
に影響はなく、また溶解しても新たな端面で温度計測が
できる。

【００３８】以上、本発明の実施例を説明したが、本発
明はこれらの実施例に限定されるものではなく、要旨を
逸脱しない範囲での設計変更などがあっても本発明に含
まれる。

【００３９】例えば、実施例では、温度計として可撓性
を有するファイバー式の輻射温度計を採用したが、これ
に限定しなくても、遠心鋳造型内に注湯された溶湯の内
側表面温度を測定できれば、どのような温度計でもよ
い。

【００４０】また、実施例では、制御部によりヒータの
出力を自動制御することにより、遠心鋳造型内に注湯さ
れた外層用の溶湯の内側表面温度を、予め登録された外
層内側温度の範囲内に保持したり、内外層冷却時におけ
る内層用の溶湯の内側表面温度を、予め登録された内層
内側温度の範囲内に保持するようにしたが、これに限定
しなくても、予め設けられたタイマにより、または作業
者が温度計や溶湯内側表面の色から温度を測定または判
断することにより、ヒータの出力を調整してもよい。

【００４１】さらに、実施例では、制御部に、第１の温
度制御手段と第２の温度制御手段の両方を配備させた
が、これに限定しなくても、何れか一方だけを配備させ
てもよい。

【００４２】そして、実施例では、二層管鋳造用の遠心
鋳造機を例に説明したが、これに限定しなくても、単層
または三層以上の管体を鋳造する遠心鋳造機であっても
本発明を適用できる。特に、単層の管体の場合には、内
部に巣の少ない高品質のものが鋳造できる。

【００４３】

【発明の効果】請求項１〜４記載の遠心鋳造機は、この
ように注湯管の型内挿入部の外周部にヒータを設けてい
るので、遠心鋳造型内に注湯された外層用の溶湯の内側
表面温度を、所定厚さの混合層を形成できる外層内側温
度の範囲内に保持でき、これにより作業者の感に頼って
内層用の溶湯を注湯するタイミングを見計らう必要がな
くなり、よって混合層の厚さを安定化できる。

【００４４】また、外層用の溶湯を注湯した後の単独冷
却時には、外層が、ヒータによる溶湯の内側表面の加熱
により外側から徐々に冷却されるので、外層中のガスは
外層の内側表面より抜き出され、これにより外層の巣の
発生を軽減できる。

【００４５】しかも、内外層冷却時に、ヒータにより内
層の内側表面を加熱すれば、型外方向からだけの溶湯の
凝固が可能になるので、外層だけでなく、混合層や内層
内の巣の発生をも軽減できる。このようにして、鋳造さ
れた多層管の高品質化を図ることができる。

【００４６】特に、請求項２記載の遠心鋳造機は、内外
層の内側からそれぞれの溶湯の表面温度を測定できる温
度計を有し、この温度計によりヒータの加熱温度を制御
するようにしたので、型外方向からだけの溶湯の冷却を
自動化できると共に、内外層の温度を正確に制御でき
る。

【００４７】また、請求項３記載の遠心鋳造機は、外層
用の溶湯の内側表面温度が、予め登録された外層内側温
度の範囲を保持する第１の温度制御手段や、内層用の溶
湯の内側表面温度が、予め登録された内層内側温度の範
囲を保持するように制御する第２の温度制御手段を制御
部に配備して、ヒータの出力を制御するようにしたの
で、混合層の厚さ調整をさらに正確に行うことができ、
しかも正確かつ自動的に、内外層冷却時における型外方
向からだけの冷却を実現でき、これにより各層全体にわ
たって、巣の発生率を抑制できる。

【００４８】さらに、請求項４記載の遠心鋳造機は、注
湯管の外周部のほぼ反対位置にヒータと温度計とを取り
付けるようにしたので、ヒータの熱が、直接、温度計に
伝わらず、これにより温度計の熱破壊の虞れを低減でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ） 本発明の一実施例に係る遠心鋳造機に
よる外層の鋳造工程を示す概略断面図である。 （ｂ） 同外層の内側表面温度の保持工程を示す概略断
面図である。

【図２】（ａ） 同内層の鋳造工程を示す概略断面図で
ある。 （ｂ） 同内外層の冷却工程を示す概略断面図である。

【図３】同外層の鋳造工程における注湯管の拡大断面図
である。

【符号の説明】

１０ 遠心鋳造機 １１ 端板 １２ 開口部 １３ 開口部 １４ 遠心鋳造型 １５ 注湯管 １５ａ 型内挿入部 １６ サイロ １７ 油圧シリンダ １８ ロッド １９ ヒータ ２０ 断熱板 ２１ 保護管 ２２ ノズル部 ２３ 光ファイバー ２４ 制御部 ２５ 外層 ２６ 内層 ２７ 混合層

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 端板に開口部が形成された円筒形の遠心
   鋳造型と、前記開口部から前記遠心鋳造型内に出し入れ
   可能な注湯管と、該注湯管の型内挿入部の外周部に取り
   付けられたヒータとを備えたことを特徴とする遠心鋳造
   機。
2. 【請求項２】 前記遠心鋳造型内に、注湯された内外層
   用の溶湯の内側表面温度を測定する温度計を設け、該温
   度計の測定値に基づいて前記ヒータの加熱温度を制御す
   る制御部が設けられたことを特徴とする請求項１記載の
   遠心鋳造機。
3. 【請求項３】 前記制御部には、前記温度計の測定値に
   基づいて、注湯された前記外層用の溶湯の内側表面温度
   が、予め登録された所定厚さの混合層を形成可能な外層
   内側温度の範囲になるように前記ヒータの出力を制御す
   る第１の温度制御手段および内外層冷却時に、注湯され
   た前記内層用の溶湯の内側表面温度が、予め登録された
   内層内側温度の範囲を保持するように前記ヒータの出力
   を制御する第２の温度制御手段とを備えたことを特徴と
   する請求項２記載の遠心鋳造機。
4. 【請求項４】 前記ヒータと前記温度計とが、前記注湯
   管の外周部のほぼ反対位置に取り付けられていることを
   特徴とする請求項１〜３記載の遠心鋳造機。