JPH0929409A - 電磁鋳造における溶湯レベル制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 タンディッシュ内の溶湯レベルを応答性良く
高精度に制御できる電磁鋳造における溶湯レベル制御方
法を提供する。 【解決手段】 タンディッシュ(2) 内の溶湯(M) 中にス
テッピングシリンダ(7)で昇降させる浸漬体(6) を浸漬
配置する一方、該タンディッシュ(2) 内の溶湯レベル
(L) をレベル検知器(5) で検知し、その検知信号から浸
漬体(6) の浸漬深さ(h) を変更すると共に、該浸漬体
(6) の浸漬深さ(h) を検出し、溶湯レベル(L)検知信号
と浸漬深さ(h) 検知信号から、タンディッシュ(2) に溶
湯(M) を供給する注湯樋(1) の注湯ノズル(1a)の開度を
変更して、溶湯レベル(L) を制御する。 【効果】 浸漬体の浸漬深さ変更によって溶湯レベル変
動を瞬時的に回復させて、その変動を極小に抑えなが
ら、タンディッシュへの注湯量を調整して浸漬体の溶湯
レベル制御機能を維持でき、もって溶湯レベルを高い応
答性もとで高精度に制御できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電磁鋳造に関わ
り、詳細には、電磁鋳造におけるタンディッシュ内の溶
湯レベルを応答性良く高精度に制御できる溶湯レベル制
御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、電磁鋳造法は、タンディ
ッシュ底部の排出ノズルを通して溶湯を流下させ、その
下方に配した電磁コイルによる磁界によって溶湯流の外
郭形状を規制すると共に、冷却水等の冷却媒体により冷
却・凝固させて、鋳塊を連続的に鋳造する鋳造法であっ
て、筒状の鋳型を用いた通常の連続鋳造法のように、凝
固中の未完成シェルと鋳型とが接触することがなく、鋳
型との接触に起因する皺、溶離、割れ等のない良好な鋳
塊が得られることより、AlやAl合金材や銅材等のスラブ
やビレットの製造に適用されるようになっている。

【０００３】一方、電磁鋳造法では、溶湯レベル高さに
よる静水圧と電磁コイルにより発生する電磁力とのバラ
ンスによって鋳塊形状の形成を行うため、タンディッシ
ュ内の溶湯レベルの変動が、直接的に鋳塊の形状変動に
結びつくので、高精度の溶湯レベル制御が望まれてい
る。これに対応するため、例えば、特公昭63-17546号で
は、鋳造ユニット内の溶湯レベルを検知し、検知した溶
湯レベル高さに応じて該鋳造ユニットへ送る溶湯の流量
を調整することにより、溶湯レベルを制御する方法が採
られている。この制御方法の概念を、従来の代表的な電
磁鋳造装置の概要構成を示す縦断面図である〔図３〕に
より説明する。まず、注湯樋(11)を介してタンディッシ
ュ(12)に供給された溶湯(M) は、該タンディッシュ(12)
底部に設けた排出ノズル(12a) から排出され、その下方
に配した電磁コイル(13)の電磁力によって断面形状を非
接触で保持・形成されると共に、冷媒噴射ノズル(14)か
らの冷却水によって冷却・凝固させられて所定断面形状
の鋳塊(S) となる。一方、タンディッシュ(12)内の溶湯
レベル(L) がレベル検知器(15)によって検知され、その
溶湯レベル検知信号がレベル制御装置(16)に伝えられ
る。そして、レベル制御装置(16)にて検知レベルと基準
レベルとの差を求め、その差に応じて注湯樋(11)の注湯
ノズル(11a) のストッパ(11b) 開度を変更して溶湯(M)
の流量を調整することで、タンディッシュ(12)内の溶湯
レベル(L) を制御する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の制御方法では、タンディッシュ内の溶湯レベルの変
動は、瞬時に注湯樋の注湯ノズル開度にフィードバック
されるが、溶湯レベルの復帰は、該注湯ノズルを通過す
る溶湯量の増減が、溶湯レベルの変動に見合う分なされ
てはじめて復帰するので、その復帰までにある程度の時
間的な遅れが不可避的に生じる。そのため、溶湯レベル
には、±0.5mm 程度の変動が生じており、これを起因と
して、鋳塊表面に、±1mm 程度の凹凸からなる横皺模様
状の欠陥が生じる。

【０００５】本発明は、上記従来技術の問題点を解消す
るためになされたもので、タンディッシュ内の溶湯レベ
ルを高い応答性のもとで高精度に制御できる電磁鋳造に
おける溶湯レベル制御方法を提供することを目的とす
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は以下の構成とされている。すなわち、本
発明に係る電磁鋳造における溶湯レベル制御方法は、タ
ンディッシュ内の溶湯中に、耐火物からなる浸漬体を上
下動可能に浸漬配置する一方、該タンディッシュ内の溶
湯レベルを検知し、その溶湯レベル検知信号から前記浸
漬体の浸漬深さを変更すると共に、該浸漬体の浸漬深さ
を検出し、タンディッシュ内の溶湯レベル検知信号と浸
漬体の浸漬深さ検知信号から、タンディッシュに溶湯を
供給する注湯樋の注湯ノズルの開度を変更して、該タン
ディッシュ内の溶湯レベルを制御することを特徴とす
る。

【０００７】上記本発明方法では、タンディッシュ内の
溶湯レベルを検知し、その溶湯レベル検知信号から該タ
ンディッシュ内の溶湯中に浸漬配置した浸漬体の浸漬深
さを変更するので、すなわち浸漬体の浸漬容量が増減し
て該浸漬体による溶湯排除量が変動し、それに即応して
溶湯レベルが増減するので、前記従来技術のように時間
的な遅れを生じることなく、瞬時的に溶湯レベルを回復
させて、その変動を極小に抑えることができる。一方、
鋳造中における注湯樋からの注湯量は、該注湯樋内の湯
面レベルの変動、溶湯温度の変動、注湯ノズル内面の付
着物や損耗等のために一定ではなく絶えず変動してい
る。従って、浸漬体の浸漬深さの変更のみに依存して溶
湯レベル制御を行おうとした場合、例えば、上記事由で
注湯樋からの注湯量が減少してタンディッシュ内の溶湯
レベルが低下傾向となり、その回復のために浸漬体を下
降し続けると、逐には、タンディッシュ底に到達し、逆
に、注湯量が減少して溶湯レベルが上昇傾向となり、そ
の回復のために浸漬体を上昇し続けると、該浸漬体が完
全に溶湯面上に露出し、いずれの場合も溶湯レベル制御
機能を失ってしまう。これに対して、本発明方法では、
タンディッシュ内の溶湯レベルを検知すると共に、浸漬
体の浸漬深さを検出し、その溶湯レベル検知信号と浸漬
体浸漬深さ検知信号から、タンディッシュに溶湯を供給
する注湯樋の注湯ノズルの開度を変更するので、浸漬体
の浸漬深さの変更にて溶湯レベルの変動を極小に保ちな
がら、タンディッシュへの溶湯供給量を調整して該浸漬
体の浸漬深さを一定範囲内に抑え、タンディッシュ底へ
の到達や溶湯面からの離脱を防いで、浸漬体の溶湯レベ
ル制御機能を維持させ、これによりタンディッシュ内の
溶湯レベルを高い応答性のもとで高精度に制御すること
ができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の１実施形態を図面
を参照して説明する。〔図１〕は、本発明の１実施例に
用いた電磁鋳造装置の概要構成を示す縦断面図である。

【０００９】〔図１〕において、(1) は注湯樋であっ
て、この注湯樋(1) は、図示省略の溶解炉に連結され、
該溶解炉からの溶湯(M) を、先端部の下底に設けた注湯
ノズル(1a)を通して、その下方に配置されたタンディッ
シュ(2) に注湯する。また、その注湯ノズル(1a)は、シ
リンダ(8) によって昇降するストッパ(1b)にて、開閉お
よび開度変更可能とされている。一方、タンディッシュ
(2) は、注湯樋(1) を介して供給された溶湯(M) を、底
部に設けた排出ノズル(2a)（本例では、鋳造対象のスラ
ブの断面形状に対応する矩形断面形状に開口させたノズ
ル）を通して、下方に流出させる。

【００１０】(3) は電磁コイルであって、この電磁コイ
ル(3) は、タンディッシュ(2) の排出ノズル(2a)の開口
形状と相似で所定半径分大きな内径を有する筒状に形成
されたもので、排出ノズル(2a)の直下方に配設され、そ
の電磁力の作用によって、排出ノズル(2a)を通して流下
する溶湯(M) の断面形状を非接触で保持・形成する。

【００１１】(4) は冷媒噴射ノズルであって、この冷媒
噴射ノズル(4) は、電磁コイル(3)の内下方を指向して
該電磁コイル(3) の上周縁部に複数配設されており、こ
の電磁コイル(3) によって保持・形成されている溶湯
(M) 表面に、水等の冷却媒体を吹き付けて冷却・凝固さ
せる。

【００１２】翻って、タンディッシュ(2) には、該タン
ディッシュ(2) 内の溶湯(M) の溶湯レベル(L) を検知す
るレベル検知器(5) と、ステッピングシリンダ(7) によ
って昇降する耐火物製の浸漬体(6) とが配設されてお
り、かつその浸漬体(6) の下部は溶湯(M) 中に浸漬され
ている。そして、レベル検知器(5) は、フロート(5a)を
備える変位トランスジュースであって、タンディッシュ
(2) 内の溶湯レベル(L) を 0.1mm単位で検知し、その溶
湯レベル検知信号を、該レベル検知器(5) に接続された
レベル制御装置(9) に伝える。また、ステッピングシリ
ンダ(7) も、同レベル制御装置(9) に接続され、該レベ
ル制御装置(9) からの指令によって浸漬体(6) を昇降さ
せて溶湯(M) 中への浸漬深さ(h) を変更すると共に、そ
の浸漬深さ(h) を検知してレベル制御装置(9) にフィー
ドバックする。一方、このレベル制御装置(9) は、注湯
樋(1) のストッパ(1b)を昇降させるシリンダ(8) に接続
され、その指令によってシリンダ(8) を作動させて、ス
トッパ(1b)による注湯ノズル(1a)の開度を変更させる。

【００１３】上記構成の電磁鋳造装置では、図示省略の
溶解炉にて溶解され、合金成分の調整、脱ガス、介在物
除去等の各工程を経た溶湯(M) は、注湯樋(1) の注湯ノ
ズル(1a)を通して、タンディッシュ(2) に注湯される。
そして、その溶湯(M) は、該タンディッシュ(2) 底部に
設けた排出ノズル(2a)から排出され、その下方の電磁コ
イル(3) の電磁力によって断面形状を保持・形成させら
れると共に、冷媒噴射ノズル(4) から吹き付けられる水
等の冷却媒体によって冷却・凝固させられて、所定断面
形状の鋳塊(S) となる。このとき、タンディッシュ(2)
内の溶湯レベル(L) を、レベル検知器(5) で検知してレ
ベル制御装置(9) に伝え、該レベル検知器(5) で基準溶
湯レベルとの差を求め、その差に応じた作動指令をステ
ッピングシリンダ(7) に出力し、これにより浸漬体(6)
の浸漬深さ(h) を変更することで、すなわち浸漬体(6)
の浸漬容量を増減させて溶湯(M) の排除量を変えること
で、溶湯レベル(L) の変動を瞬時的に回復させ、その変
動を極小に抑えて均一に維持する。またその一方で、レ
ベル検知器(5) で検知された溶湯レベル(L) およびステ
ッピングシリンダ(7) からフィードバックされた浸漬体
(6) の浸漬深さ(h) と、基準溶湯レベルおよび基準浸漬
深さとの差から、レベル制御装置(9) で、タンディッシ
ュ(2) への注湯量変動を検知・算定すると共に、その変
動値に応じた作動指令をシリンダ(8) に出力し、これに
より注湯樋(1) のストッパ(1b)の昇降量を調整して、つ
まり注湯ズル(1a)の開度を変更して、タンディッシュ
(2) への注湯量を制御する。すなわち、この電磁鋳造装
置では、浸漬体の浸漬深さの変更によって溶湯レベルの
変動を瞬時的に回復させて、その変動を極小に保ちなが
ら、タンディッシュへの注湯量を調整して、該浸漬体の
浸漬深さを一定範囲内に抑え、タンディッシュ底への到
達や溶湯面からの離脱を防いで、浸漬体の溶湯レベル制
御機能を維持させる。

【００１４】

【実施例】上記構成の電磁鋳造装置を用い、厚さ50mm、
幅2000mmのAl合金(JIS;1050)スラブを電磁鋳造した。こ
のとき、タンディッシュは、幅200mm 、長さ2200mm、深
さ250mmの内法寸法で、その基準溶湯レベルは 100mmと
し、また、浸漬体は、幅さ50mm、長さ2200mm、高さ 100
mmの外郭寸法で、その浸漬深さ範囲は25〜50mmとし、ま
た、鋳造速度は300mm/min の鋳造条件とした。また、比
較のために、〔図３〕に示した従来の電磁鋳造装置を用
い、浸漬体以外は上記と同条件の電磁鋳造を実施した。
それら電磁鋳造における溶湯レベル変動を〔図２〕のグ
ラフに示す。なお、〔図２〕の (a)図のグラフは本実施
例での溶湯レベル変動、 (b)図のグラフは比較例での溶
湯レベル変動をそれぞれ示す。

【００１５】〔図２〕の (b)図のグラフに示すように、
従来技術による比較例では、溶湯レベルに 0.5mm程度の
変動が発生しているが、本実施では、 0.1mm程度の変動
に抑えられている。これは、レベル検知器による溶湯レ
ベル検知信号から注湯ノズルの開度を変更して注湯流量
を調整する従来技術では、タンディッシュ内の溶湯レベ
ルの変動は、瞬時に注湯樋の注湯ノズル開度にフィード
バックされるが、溶湯レベルの復帰は、該注湯ノズルを
通過する溶湯量の増減が、溶湯レベルの変動に見合う分
なされてはじめて復帰するので、その復帰までにある程
度の時間的な遅れが不可避的に起こり、そのために溶湯
レベルに変動が生じる。これに対して、本実施例では、
上述したように、浸漬体の浸漬深さの変更によって溶湯
レベルの変動を瞬時的に回復させて、その変動を極小に
保ちながら、タンディッシュへの注湯量を調整して該浸
漬体の浸漬深さを一定範囲内に抑えて溶湯レベル制御機
能を維持させることができ、これによりタンディッシュ
内の溶湯レベルを高い応答性のもとで高精度に制御する
ことができる。

【００１６】なお、浸漬体は、鋳造対象のAl合金溶湯に
悪影響を及ぼすような反応を生じない耐火物（例えば、
けい酸カルシウム板等）からなり、かつ横断面形状が鋳
塊の断面形状と近似で、その横断面積が鋳塊の断面積と
同じかやや大きな断面積をもつものとし、一方、その昇
降速度は、鋳造速度よりも速い速度、好ましくは数倍の
速度として、例えば、タンディッシュ内法断面積／鋳塊
断面積をＫとしたとき、Ｋ×鋳塊鋳造速度×鋳塊断面積
＜浸漬体断面積×昇降速度となるようにする。

【００１７】

【発明の効果】以上に述べたように、本発明に係る溶湯
レベル制御方法によれば、電磁鋳造におけるタンディッ
シュ内の溶湯レベルを高い応答性のもとで高精度に制御
でき、もって形状変動の殆どない良好な鋳塊を製造する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例に用いた電磁鋳造装置の概要
構成を示す縦断面図である。

【図２】本発明の実施例に関わる溶湯レベル変動を示す
グラフである。

【図３】従来の電磁鋳造装置の概要構成を示す縦断面図
である。

【符号の説明】

(1) --注湯樋、(1a)--注湯ノズル、(1b)--ストッパ、
(2) --タンディッシュ、(2a)--排出ノズル、(3) --電磁
コイル、(4) --冷媒噴射ノズル、(5) --レベル検知器、
(6) --浸漬体、(7) --ステッピングシリンダ、(8) --シ
リンダ、(9) --レベル制御装置、(h) --浸漬深さ、(l)
--溶湯レベル、(M) --溶湯、(S) --鋳塊。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 タンディッシュ内の溶湯中に、耐火物か
   らなる浸漬体を上下動可能に浸漬配置する一方、該タン
   ディッシュ内の溶湯レベルを検知し、その溶湯レベル検
   知信号から前記浸漬体の浸漬深さを変更すると共に、該
   浸漬体の浸漬深さを検出し、タンディッシュ内の溶湯レ
   ベル検知信号と浸漬体の浸漬深さ検知信号から、タンデ
   ィッシュに溶湯を供給する注湯樋の注湯ノズルの開度を
   変更して、該タンディッシュ内の溶湯レベルを制御する
   ことを特徴とする電磁鋳造における溶湯レベル制御方
   法。