JPH09288000A - フロート式湯面検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 溶湯面上の酸化物やフロート軸の摺動摩擦に
よる影響を受けず、正確に溶湯面の位置を検出できるフ
ロート式湯面検出装置を提案する。 【解決手段】 密閉型の炉体１を溶湯面４上を大気に対
してほぼ遮断した状態で取り囲む枠体とし、この枠体１
上部に上部が閉鎖された筒状カバー１２の下端を密封状
態で接続し、溶湯面４上に配置したフロート５から上方
に延設したフロート軸８を筒状カバー１２内に突出させ
るとともにその上端部に被検知体１１を取付け、筒状カ
バー１２の外側に被検知体１１を検知する検知手段１４
を配設した。開放型の炉体の場合には、下端部が溶湯内
に浸漬するように炉体に設置したセラミック製の筒状体
にて上記枠体を構成することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、アルミ合金などの
各種金属の溶湯面をフロートによって検出するフロート
式湯面検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、アルミ合金の鋳造設備における保
持炉等において、その溶湯面を検出する湯面検出装置と
しては、電極式とフロート式が知られている。電極式
は、電極先端が溶湯面に接触すると通電抵抗が急激に低
下することによってその溶湯面を検出する方式である
が、溶湯面上に生成した酸化物が電極先端に付着する
と、酸化物は一般的に不良導体であり、特にアルミニウ
ム酸化物は絶縁性が高いため、溶湯面の正確な検出がで
きないという問題があるが、フロート式の場合は電極式
の場合に比して溶湯面上の酸化物の影響を比較的受け難
いという利点があり、特に密閉型保持炉の場合は炉内が
大気に対してほぼ密封されているので、炉内の酸素が消
費されるとそれ以上酸化物が生成されないので、酸化物
の影響を殆ど受けずに湯面検出できることになる。

【０００３】図４を参照して従来の密閉型保持炉におけ
るフロート式湯面検出装置を説明すると、３１は密閉型
保持炉の炉体で、溶湯３２が収容されるとともに加圧気
体を導入する加圧気体導入手段３３が接続されている。
３４は検出すべき溶湯面で、フロート３５が配置されて
いる。炉体３１の上壁には湯面検出用の開口部３６が形
成され、フランジ体３７にて密封されている。フランジ
体３７の中央部には、フロート３５から上方に延出され
たフロート軸３８が貫通する貫通穴３９が形成されると
ともに、貫通穴３９を密封するためのシール装置４０が
配設されている。４１はシール用のパッキンで、押圧手
段４２にて押圧されて貫通穴３９とフロート軸３８の間
の隙間を密封している。４３はフロート軸３８の上端部
に取付けられた被検出体で、その上下移動軌跡の所定位
置にリミットスイッチ等の検知手段４４が配設されてい
る。また、フランジ体３７上には、被検出体４３の位置
を目視にて検知する目盛４５が配設されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記構成の
フロート式湯面検出装置では、フロート軸３８がシール
装置４０を貫通しており、そのパッキン４１をフロート
軸２８に圧接させてシールしているので、フロート軸３
８の摺動摩擦が大きく、そのため大きな浮力が得られる
ように大きなフロート３５が必要になるとともに、摺動
摩擦によって正確に溶湯面の位置を検出できず、十分な
性能を確保することができないという問題があった。

【０００５】また、開放型保持炉においては、溶湯面上
に生成した酸化物がフロートに付着し、フロートがスム
ーズに作動しない恐れがあり、電極式程ではないにして
も正確に溶湯面の位置を検出できないという問題があっ
た。

【０００６】本発明は、上記従来の問題点に鑑み、溶湯
面上の酸化物やフロート軸の摺動摩擦による影響を受け
ず、正確に溶湯面の位置を検出できるフロート式湯面検
出装置を提案することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、図中の参照符号を付して示すならば、請求
項１にあっては、溶湯面４上を大気に対してほぼ密封し
た状態で取り囲む枠体１、２３を設け、枠体１、２３上
部に上部が閉鎖された筒状カバー１２の下端を密封状態
で接続し、溶湯面４上に配置したフロート５から上方に
延設したフロート軸８を筒状カバー１２内に突出させる
とともにその上端部に被検知体１１を取付け、筒状カバ
ー１２の外側に被検知体１１を検知する検知手段１４を
配設してなる構成を採用するものである。

【０００８】また、請求項２にあっては、枠体が加圧又
は減圧可能な密閉型の炉体１で構成され、その炉体１の
上壁に形成された開口部６を、筒状カバー１２の下端部
を密封接続されかつ中央部にフロート軸８が摺動自在に
貫通するガイド孔１０を設けられたフランジ体７にて閉
鎖してなる請求項１に記載の構成を採用するものであ
る。

【０００９】また、請求項３にあっては、枠体が、下端
部が溶湯２内に浸漬するように開放型の炉体２１に設置
されたセラミック製の筒状体２３にて構成されている請
求項１に記載の構成を採用するものである。

【００１０】また、請求項４にあっては、筒状カバー１
２の下端部が密封接続されるとともに中央部にフロート
軸８が摺動自在に貫通するガイド孔１０が設けられたフ
ランジ体７を、筒状体２３の上端に密封接続してなる請
求項３に記載の構成を採用するものである。

【００１１】また、請求項５にあっては、筒状カバー１
２を透明体にて構成し、筒状カバー１２に被検知体１１
の位置を目視にて検知する目盛１３を形成してなる請求
項１、２、３又は４に記載の構成を採用するものであ
る。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態のフロ
ート式湯面検出装置について、図１、図２を参照しなが
ら説明する。

【００１３】図１において、１は密閉型保持炉の炉体
で、溶湯２が収容されるとともに加圧気体を導入する加
圧気体導入手段３が接続されている。４は検出すべき溶
湯面で、フロート５が配置されている。

【００１４】炉体１の上壁には湯面検出用の開口部６が
形成され、フランジ体７にて密封されている。フランジ
体７の中央部には、フロート５から上方に延出されたフ
ロート軸８が適当な隙間を介して摺動自在に貫通するガ
イド孔１０が設けられている。このガイド孔１０は軸受
材料からなるガイド筒９をフランジ体７に嵌合させて構
成されている。フロート軸８の上端には被検知体１１が
取付けられている。

【００１５】フランジ体７上には上部が閉鎖された筒状
カバー１２がフロート軸８及び被検知体１１の周囲を取
り囲むように配設され、この筒状カバー１２の下端がフ
ランジ体７の上面に密封接続されている。筒状カバー１
２は耐熱ガラスなどの透明材料にて構成され、被検知体
１１の位置を目視にて検知する目盛１３が形成されてい
る。また、筒状カバー１２の外側に投光器１４ａと受光
器１４ｂから成る光検知器１４が被検知体１１の検知手
段として配設されている。なお、この被検知体１１の検
知手段としては、光検知器１４に限らず、近接スイッチ
等の他の検知手段を適用することができる。

【００１６】なお、上記フロート５は、図２（ａ）に示
すように、セラミックボード製の下向きカップ体５ａの
天井面にナット５ｂにてフロート軸８を締結固定すると
ともに下向きカップ体５ａ内にセラミック充填材５ｃを
充填して構成したり、図２（ｂ）に示すように、セラミ
ック製の中空半球体５ｄの上部に連結杆部５ｅを設け、
この連結杆部５ｅにナット５ｂにてフロート軸８を締結
固定して構成することができる。

【００１７】以上の構成において、加圧気体導入手段３
から炉体１内に加圧気体を導入してその圧力で溶湯２を
鋳型に注湯し、若しくは注湯装置にて炉体１内から溶湯
２を抽出し、又は炉体１内に材料を投入することにより
溶湯面４が上下動すると、それに伴ってフロート５が上
下動し、フロート軸８を介して被検出体１１が上下動す
るので、透明な筒状カバー１２を通して被検出体１１の
位置を目盛１３にて目視で検知し、又は光検出器１４な
どの検知手段にて被検出体１１を検知することにより、
炉体１内の溶湯面４の高さ位置を検知することができ
る。その際、炉体１内が大気に対してほぼ密封されてい
るので、炉体１内の酸素が溶湯２と反応して消費される
と溶湯面４上にそれ以上酸化物が生成されず、溶湯面４
の上下動に伴ってフロート５が上下動する時に酸化物の
影響を殆ど受けずに溶湯面４の位置を検出することがで
き、またフロート軸８がガイド孔１０を適当な隙間をあ
けて貫通しているために摺動摩擦は実質的に無く、従っ
て小さなフロート５でも溶湯面４の位置を正確に検出す
ることができる。

【００１８】次に、本発明を開放型保持炉に適用した第
２の実施形態について、図３を参照して説明する。な
お、第１の実施形態と同様に構成要素については同じ参
照符号を付して説明を省略する。

【００１９】図３において、２１は開放型保持炉の炉体
で、溶湯２が収容されている。この炉体２１の上面開口
部の中央部を横断するように支持枠２２が配設され、支
持枠２２の中央部に形成された開口２２ａに、下端部が
溶湯２内に浸漬するように筒状体２３が挿通され、その
上端外周に突設されたフランジ２４が支持枠２２上に固
定支持されている。筒状体２３は、酸化珪素、窒化珪
素、窒化ホウ素などのセラミックにて構成され、また溶
湯２の比重に応じて直径５０ｍｍ〜２００ｍｍの円筒状
に形成されている。そして、この筒状体２３内にフロー
ト５が配設され、フランジ２４上にフランジ体７が配設
されている。また、フランジ体７を貫通して筒状体２３
内にＮ₂ ガス等の不活性ガスを導入する不活性ガス導入
手段２５が設けられている。更に、この不活性ガス導入
手段２５には筒状体２３内の溶湯面４が上昇した場合に
内部の圧力が過大になるのを防止するためのリリーフバ
ルブ２６が介装されている。

【００２０】以上の構成においては、開放型保持炉でも
フロート５の周囲の溶湯面４上を筒状体２３にて大気に
対して密封した状態で取り囲んでいるため、筒状体２３
内の空気中の酸素が溶湯２と反応して消費してしまうと
以降は内部雰囲気を無酸素雰囲気に保持することがで
き、その後は溶湯面４の下降に応じて不活性ガス導入手
段２５より不活性ガスが導入されるとともに溶湯面４の
上昇時にはリリーフバルブ２６にて圧力を逃がすことに
より、筒状体２３内の溶湯面４に殆ど酸化物が生成せ
ず、酸化物によってフロート５の動作に悪影響を与える
ことがないので、正確に溶湯面４の高さ位置を検知する
ことができる。また、筒状体２３がセラミック製である
ため、溶湯２と熱化学的な反応が起きることもなくかつ
寿命も長く、またその形状を円筒状としているので市場
性があって低コストにて入手することができる。

【００２１】なお、上記実施形態では筒状体２３内に不
活性ガス導入手段２６にて不活性ガスを導入するように
したが、溶湯２の比重が大きい場合には溶湯面４の上下
に伴う筒状体２３内の気圧変化が溶湯面４の高さに与え
る影響は小さいので、密閉しただけでも良く、より高い
検出精度が要求される場合には影響分の補正を行なった
目盛１３を設けたり、補正した位置に検知手段を設置し
たりしてもよい。また、フランジ体７に空気を殆ど流通
させずに圧力調整を行なうような小さな穴を穿孔してお
いても良く、その場合筒状体２３内に流入する酸素量は
少ないので、炉体１の通常の保守間隔に対応するような
期間にわたってフロート５の動作に悪影響を与えること
はない。

【００２２】尚、以上の実施形態では筒状カバー１２を
透明な耐熱ガラスで構成したが、その他の透明体で構成
してもよく、さらに検知手段として近接スイッチ等を用
いる場合には不透明であってもよい。

【００２３】

【発明の効果】本発明の請求項１によれば、枠体にて溶
湯面上を大気に対してほぼ遮断した状態で取り囲むとと
もに、その枠体上部に上部が閉鎖された筒状カバーの下
端を密封状態で接続し、溶湯面上に配置したフロートか
ら上方に延設したフロート軸を筒状カバー内に突出させ
るとともにその上端部に被検知体を取付け、筒状カバー
の外側に被検知体を検知する検知手段を配設しているの
で、フロート周囲の溶湯面は枠体と筒状カバーにて大気
から遮断されているため酸化物が生成されず、溶湯面の
上下動に伴ってフロートが上下動する時に酸化物の影響
を殆ど受けず、また枠体内と筒状カバー内は同圧でそれ
らの間のフロート軸の貫通部にシール装置が不要でフロ
ート軸の上下動時に摺動摩擦を受けることがないため、
フロート軸上端の被検知体を筒状カバーの外側の検知手
段にて検知することにより正確に溶湯面の高さ位置を検
知することができる。

【００２４】また、請求項２によれば、加圧又は減圧可
能な密閉型の炉体に適用するときにその炉体を枠体とす
ることができ、その炉体の上壁に形成された開口部を、
筒状カバーの下端部を密封接続されかつ中央部にフロー
ト軸が摺動自在に貫通するガイド孔を設けられたフラン
ジ体にて閉鎖しているので、炉体内の熱が筒状カバーや
検知手段に影響を与えるのをフランジ体にて低減できる
とともに、ガイド孔にてフロート軸をガイドするので、
被検知体の安定した上下動作を確保することができる。

【００２５】また、請求項３によれば、開放型の炉体に
適用するときに、下端部が溶湯内に浸漬するように炉体
に設置したセラミック製の筒状体にて枠体を構成するこ
とにより、簡単かつ安価に請求項１による効果を奏する
ことができる。

【００２６】また、請求項４によれば、筒状カバーの下
端部が密封接続されるとともに中央部にフロート軸が摺
動自在に貫通するガイド孔が設けられたフランジ体を、
筒状体の上端に密封接続しているので、開放型の炉体に
おいても請求項２と同様の効果が得られる。

【００２７】また、請求項５によれば、筒状カバーを透
明体にて構成し、筒状カバーに被検知体の位置を検知す
る目盛を形成しているので、目視によって溶湯面位置を
検知することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のフロート式湯面検出装置を密閉型保持
炉に適用した第１の実施形態の縦断正面図である。

【図２】同実施形態におけるフロートの構成例を示す断
面図である。

【図３】本発明のフロート式湯面検出装置を開放型保持
炉に適用した第２の実施形態の縦断正面図である。

【図４】密閉型保持炉の従来例のフロート式湯面検出装
置の縦断正面図である。

【符号の説明】

１ 密閉型の炉体 ２ 溶湯 ４ 溶湯面 ５ フロート ６ 開口部 ７ フランジ体 ８ フロート軸 １０ ガイド孔 １１ 被検知体 １２ 筒状カバー １３ 目盛 １４ 光検知器（検知手段） ２１ 開放型の炉体 ２３ 筒状体

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 溶湯面上を大気に対してほぼ密封した状
   態で取り囲む枠体を設け、枠体上部に上部が閉鎖された
   筒状カバーの下端を密封状態で接続し、溶湯面上に配置
   したフロートから上方に延設したフロート軸を筒状カバ
   ー内に突出させるとともにその上端部に被検知体を取付
   け、筒状カバーの外側に被検知体を検知する検知手段を
   配設したことを特徴とするフロート式湯面検出装置。
2. 【請求項２】 枠体が加圧又は減圧可能な密閉型の炉体
   で構成され、その炉体の上壁に形成された開口部を、筒
   状カバーの下端部を密封接続されかつ中央部にフロート
   軸が摺動自在に貫通するガイド孔を設けられたフランジ
   体にて閉鎖したことを特徴とする請求項１に記載のフロ
   ート式湯面検出装置。
3. 【請求項３】 枠体が、下端部が溶湯内に浸漬するよう
   に開放型の炉体に設置されたセラミック製の筒状体にて
   構成されていることを特徴とする請求項１に記載のフロ
   ート式湯面検出装置。
4. 【請求項４】 筒状カバーの下端部が密封接続されると
   ともに中央部にフロート軸が摺動自在に貫通するガイド
   孔が設けられたフランジ体を、筒状体の上端に密封接続
   したことを特徴とする請求項３に記載のフロート式湯面
   検出装置。
5. 【請求項５】 筒状カバーを透明体にて構成し、筒状カ
   バーに被検知体の位置を目視にて検知する目盛を形成し
   たことを特徴とする請求項１、２、３又は４に記載のフ
   ロート式湯面検出装置。