JPS6032927Y2 - 鋳型内に溶融金属を反復注入する容器の制御装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案は、ねずみ鋳鉄、球状黒鉛鋳鉄、鋼などのような
磁気導通性があり且つ高融点の溶融金属を低圧下で収容
し且つ該溶融金属を上方に延在する注入管を通して出口
のない砂型などの鋳型内へ反復注入する容器のための制
御装置に関する。

ここで、′反復注入、とは一連の鋳型へ継続して等量の
溶融金属を注入することを意味する。

従来の技術 上記した種類の制御装置の従来例として、仏国特許第１
４８８３１３号が知られており、この仏国特許による装
置は溶融金属を容器から鋳型の方へ移動させるための加
圧された駆動用ガスの圧力を検出すると共に溶融金属を
含めた容器全体の重量を計測し、駆動用ガスの圧力を制
御し且つ容器内での溶融金属の充填液面高さを一定の位
置に制御するように構成されている。

考案が解決しようとする問題点 上記した従来の制御装置では、容器全体の重量の測定値
を制御パラメータの１つとして利用するため、その測定
作業が複雑であるのみならず容器内での溶融金属の液面
高さを正確に決めることができない欠点を有する。

即ち、溶融金属の一部が容器の内壁面に固化付着してい
れば、容器全体の重量が同じであってもその固化付着量
に応じて実際に有効な溶融金属の量が変動し、このため
液面の測定が不正確になり、また通常の場合容器は１つ
の鋳型へ注入される量よりもはるかに多い溶融金属を収
容しているので、各鋳込作業ごとの容器全体の重量の変
化が比較的小さく、このため容器の重量の正確な測定が
極めて困難であり、更に容器の耐火材料の摩耗や温度変
化による容器容積の変動や固体スラグの存在などによっ
て容器重量と液面高さの関係に変化をきたし、これらの
原因により正確な制御を得ることができないという問題
がある。

本考案は上記したような従来の制御装置の問題点を解決
するためになされてものである。

問題点を解決するための手段 そこで、本考案は、鋳型内に磁気導通があり且つ高融点
の溶融金属を低圧下で収容し且つ該溶融金属を上方へ延
在する注入管を通して出口のない砂型などの鋳型中に反
復注入する容器のための制御装置であって、加圧された
駆動用ガスを容器へ導入するための導管と、容器内の駆
動用ガスの圧力を検出し且つ容器内の溶融金属の表面か
ら上方に配置された圧力検出器と、駆動用ガスの導管を
通しての流入を制御するためのパイロット操作弁とを有
する制御装置において、注入管内の溶融金属の高さを検
出する検出器を有し、溶融金属高さ検出用の検出器が駆
動用ガスを導入するための導管と並列に配置された減圧
弁に作動上接続され、該減圧弁が注入管内の溶融金属を
所定の液面高さまで上昇させ、溶融金属高さの検出用の
該検出器が駆動用ガスの排出導管に設けられたパイロッ
ト操作排出弁に作動上接続され、該パイロット操作排出
弁が鋳型内への溶融金属の注入充填後に溶融金属を所定
の液面高さまで降下させ、更に溶融金属高さ検出用の該
検出器が容器内で注入管の上部外周部のまわりに取付け
られた誘導子からなり、該誘導子が注入管内にある溶融
金属を磁芯として使用していることを特徴とする。

作用 上記した構成により、溶融金属を鋳型内へ反復注入する
際に、検出器が直接に注入管内の溶融金属の高さを検出
して容器内駆動用ガスの圧力を制御する。

また、誘導子はそこに発生する誘導電磁界が注入管を加
熱して注入管内を流動する溶融金属の流れを良好に維持
する作用をする。

実施例 第１図に示す実施例では、本考案は、一連の出口のない
同一の砂型中へ低圧の下で鋳鉄を注入する装置に適用さ
れている。

この装置はそれ自体例えば前記仏国特許第２２９５８０
８号に記述されているものである。

この装置は、容器内の金属中へ延在する垂直な注入管５
の自由上端４に継続的に現われる鋳型３に充填する溶融
金属２を収容する取鍋ないし容器１を備えている。

従って、金属２は、入口孔６から容器１の上部に供給さ
れ且つ入口孔６とほぼ同一の高さに位置する出口孔７に
よって容器から排出されるガスの圧力の作用の下で注入
管５により鋳型３の空所へ容器１から供給される。

入口孔６及び出口孔７は、如何なる場合にも容器の溶融
金属の高さ以上に位置せねばならず、従って、容器１の
上壁８の近くに位置している。

溶融金属を容器から鋳型へ注入するのに使用する駆動用
ガスは、好ましくは、溶融金属に対して完全に不活性で
ある。

これは、例えば金属が球状黒鉛鋳鉄の場合に窒素である
。

注入管５の基部９は、実際上完全な状態で容器も空にし
得る如く、容器１の底１ａに隣接して位置し、間隙ｄは
、注入管の基部と、容器１の底１ａとの間に許容されて
いる。

水平線Ｎ１．Ｎ２は、容器１内の金属の最小高さ及び最
大高さを夫々示す。

注入管５の上端に近い水平線Ｎは、高さＮｕｔ Ｎ２の
間に変化する容器内の金属の高さに関係なく、注入の間
に注入管５に維持されねばならない一定高さを示す。

団結した耐火物に埋込まれ、高さＮに隣接してその各々
の側部で注入管５のまわりに螺旋状に巻かれた銅管１０
は、注入管５に収容された溶融金属を磁芯として使用し
て溶融金属の高さを検出する検出器１１を構成する。

即ち検出器１１は誘導子（インダクタ）から戊る。

容器１の外部に位置する発電機１１ａに接続された誘導
子の管壁は、４０００Ｈｚ程度の周波数の電流を伝達し
、銅管１０を流通する水は、鋼管を冷却する。

発電機１１ａの出力は、例えば、１００乃至２００ワツ
トである。

誘導子は、励起されたとき、下記において説明する如く
、信号を発信する。

装置１２は、励起されたとき、溶融金属上で容器１内に
加えられている圧力の関数である信号を発信し得る圧力
検出器である。

使用される駆動用ガスの入口回路及び出口回路は、下記
の通りである。

導管１３は、容器１の出口孔７から導かれ、パイロット
操作排出弁１５を介して排出部１４に連結されている。

入口に関しては、その中間部分が２つの分岐管１８．１
９を有する導管１７は、容器１の入口孔６を圧力源２０
に連結する。

減圧弁２１は、分岐管１９に設けられ、分岐管１８は、
圧力タンク２２を有し、パイロット操作調節減圧弁２３
は、タンク２２の上流側に位置し、パイロット操作弁２
４は、タンク２２の下流側に位置している。

制御装置２５は、パイロット操作弁２４を作動する、当
業者には公知の装置例えば作業者が操作する手動制御装
置あるいは空気制御弁や電磁弁などである。

制御装置２５が作動すると、制御装置２５は、所定の時
間だけパイロット操作弁２４を開口させるように時計を
備えている。

空気が、溶融金属２を流すための圧力を生じるのに使用
されるとすれば、圧力源２０は、例えば、装置の圧縮空
気用パイプラインへの分岐連結部であってもよい。

種々の信号伝達管路ないし制御管路Ｉ、、 ＬＩ。

Ｌ、、 Ｌ４． Ｌ、、は、圧力検出器１２と、制御装
置２５と、注入管内の溶融金属の高さを検出する検出器
１１とパイロット操作排出弁１５，２４と、減圧弁２１
，２３とへ連結する。

これ等の管路は、減圧によるかあるいは空気圧によるか
あるいは電気による制御管路でもよい。

特に、管路域は、入口管１７の分岐管１９に位置する減
圧弁２１に溶融金属高さ検出用の検出器１１を連結する
。

管路賜は、圧力検出器１２をパイロット操作弁２４と、
調節減圧弁２３とへ連結する。

管路域は、パイロット操作弁２４を制御装置２５で制御
する如く連結する。

管路域は、排出管１３に設けられたパイロット操作排出
弁１５に圧力検出器１２を連結する。

管路りは、溶融金属高さ検出用の検出器１１をパイロッ
ト操作排出弁１５に連結する。

第１図は、２つの作業様式を示し、その第１は、管路Ｌ
’ｔｔ Ｌ２１ Ｌ３＝ Ｌ４を使用し、他のものは、
管路域、Ｌ２．Ｌ３．Ｌ４．Ｌ５を使用する。

パイロット操作弁２４は、制御装置２５で完全な開口状
態から完全な閉鎖状態に、またはこの逆に操作される。

この弁の完全な開口状態は、圧力検出器１２からの信号
を関数として制御される。

従って、弁２４は、開口状態または閉鎖状態を可能にす
る閉鎖部材と、弁が開口しているとき通路オリフィスの
調節を可能にする流量設定装置ないし流量調節装置とを
有する複式閉鎖装置を備えている。

パイロット操作排出弁１５は、同一型式のものであるが
、管路り、を介してパイロット操作排出弁１５が受取る
信号自体は、パイロット操作排出弁１５の流量設定と、
該流量における全体開口度とを定める。

このパイロット操作排出弁１５は時計を備えている。

管路域から受取る信号に応答する調節減圧弁２３は、圧
力を設定する。

調節減圧弁２３は、下流の圧力が、設定圧力に相当する
圧力よりも低いときに開口し、下流の圧力が、設定圧力
に相当する圧力に等しくなると閉鎖し、従って、調節可
能な圧力を設定を有するチェック弁として作用する。

減圧弁２１は、予め調節された圧力レジューサと、管路
Ｌ１を介して受取る信号に応答して開口、閉鎖する閉鎖
部材とを備えている。

溶融金属高さ検出用の検出器１１の誘導子（インダクタ
）は、その強度が、注入管５内の金属の高さの関数であ
る信号を発信する。

この高さが、所定位置Ｎよりも低いと、検出器１１で発
信される信号は、管路Ｌ１を介して送られたときに入口
圧力を増大するか、または管路Ｌ５を介して送られたと
きに導管１３からの排出流を遮断するかのいづれかを可
能にする。

同様に、溶融金属の高さが、注入管５内の所定位置Ｎ以
上にあると、検出器１１で発信される信号は、圧力排出
流が形成されるか、または圧力入口流が遮断されるかの
いづれかを可能にする。

上述の装置は、下記の態様で操作される。

金属２の流れを生じる如く作用する圧力Ｐは、２つの区
分され、ｐ＝ｐｏ＋ｐｃになる。

圧力ＰＯ即ち１予圧力、は、金属が注入管５内の所定位
置Ｎに達する如く、容器１内に供給されねばならない圧
力である。

この圧力は、その高さがＮ１とＮ２との間にある容器１
内の金属の高さにより変化する。

この圧力は、注入管５内の溶融金属の高さ、即ち、所定
位置Ｎと、容器内に収容された溶融金属の高さとの間の
差異に等しい。

例えば、１バールは、鉄の１．４風の高さにほぼ相当す
る。

装置の寸法に留意すると、圧力ＰＯは、大気圧よりも僅
かに高い値（ＮとＮ２との間の差）と、数バールの程度
の最大値との間の値を有し、高さの最大の差異は、Ｎと
Ｎ１との間の距離であることは明瞭である。

減圧弁２１は、この最大予圧力に設定される。

圧力ｐｃ即ち１注入圧カヨは、鋳型３の空所の良好な充
填を可能にする高さまで注入管５内の所定位置Ｎから金
属を上昇させる如く、圧力ＰＯに加えて容器１内に供給
されねばならない圧力である。

本考案は、注入管５内の所定位置Ｎに一致し得る容器１
の内部の圧力ＰＯを２つの注入操作の間の総ての瞬間に
おいて維持することを提案する。

総ての鋳型３が同一であるとき、圧力ＰＣは、容器１内
の金属の高さに関係なく一定である。

また、本考案は、予圧ＰＯに加えられるこの一定圧力ｐ
ｃを注入時期の際に供給することを提案する。

第１様式 第１図及ぼ第２図を参照するが、このとき管路り、、
Ｌ２． Ｌ、？、 Ｌ、のみが考察され、管路塊を無視
する。

装置を初めに始動するため（第２図の段階ＡＢ）、最初
の鋳型３は、注入管５の端部４上に設置される。

溶融金属上の容器１の内部圧力は、大気圧である。

従って、金属は、容器内と、注入管５内とで同一高さｎ
にある。

溶融金属高さ検出用の検出器１１は、連続的な態様で励
起され、銅管１０の内側に金属のないことに対応する信
号を発信する。

発信された信号は、圧力源２０に分岐管１９を介して直
接連結された減圧弁２１に管路りを介して伝達され、弁
２１を開口する。

従って、圧力の上昇は、容器１内に発生し、これは、注
入管５内の金属のレベルを上昇させる。

所定位置Ｎに到達すると、信号は、検出器１１から発信
され、管路Ｌ１を介して伝達されて減圧弁２１を閉鎖す
る様にする。

容器内の鉄属の高さはＮ２に°なり、注入管５内の金属
の高さはＮになる。

前述において現定した圧力ＰＯは、容器の内部に加えら
れる。

次に圧力検出器１２は、励起され、検出した圧力ＰＯに
相当する信号を発信する。

この信号は、管路Ｌ２を介して送られ、減圧弁２３に圧
力ＰＯ十ＰＣを設定し、ＰＯからｐｏ十ｐｃへの移行を
生じる様な流れが１圧力上昇時間ヨと称せられる所定時
間ｔＭＰ中に生じる如くパイロット操作弁２４を設定す
る。

このの設定は、減圧弁２３がタンク２２へ圧力ｐｏ ＋
ｐｃを供給する様にさせ、タンク２２は、注入作業用
の圧力源として作用する。

このとき、この装置は、最初の注入作業に対して準備さ
れ、該作業は、下記の態様で行われる。

制御装置２５（手動または自動でプログラムされている
）は、圧力検出器１２の信号で作られた設定に対応する
パイロット操作弁２４の完全な開口を管路Ｌ３を介して
制御する。

注入管５内の金属の高さは上昇し、鋳型３の空所は充填
される。

このとき、容器内溶融金属の高さＮ２は下降する。

この圧力を維持する時間ｔｃが経過すると、仏国特許出
願第７４４２７１３号に開示されている如く、鋳型は、
正確に充填される。

時間ｔＭｐ十ｔｃの終りに、制御装置２５は、パイロッ
ト操作弁２４を閉鎖する。

圧力検出器１２は、次に再度励起される。

検出器１２は、圧力ｐｏよりも高い圧力を容器１内に検
出し、管路り、に信号を発信する。

この信号は、２重の作用を有し、一方では、′圧力降下
時間ヨと称せられる所定時間ｔｏｐ内にｐｏ 十ｐｃか
らＰＯへの移行に相当する流量をパイロット操作排出弁
１５に設定し、他方では、時間ｔｏｐ中のパイロット操
作排出弁１５の完全な開口を行わせる。

従って、この時間が経過すると、容器１内の圧力は、初
めの圧力ＰＯへ戻る（第２図の点Ｃ）。

最初の注入作業は、終了する。

金属の一部が鋳型に供給されたため、注入管５内の高さ
は、所定位置Ｎよりも低い。

従って、この第１作業様式では、最初の注入の終りで第
２注入の開始に先立ち、容器１の内部にＰＯよりも高い
圧力ＰＯ１を設定することが必要である。

圧力ＰＯ１は、圧力ＰＯが大気圧（ｐ＝ｏ）から得られ
たのと同一の方法、即ち検出器１１の誘導子（インダク
タ）と減圧弁２１とにより、圧力（イ）から得られる。

第２図は、この操作を示し、時間ｔを関数とする容器１
内に加えられる圧力Ｐの変動を示す。

尚、ｐｏからＰＯｌへの移行時間ＣＤは、第１鋳型を第
２鋳型に交換する時間ＣＥよりもかなり短い。

第２作業様式（第１、第３図、管路Ｉ、、 Ｌ２゜’ａ
ｔ Ｌ４． Ｌ５） この様式は、最初の注入後に、圧力をその最初の溶融金
属の高さｐｏへ降下させる如く解放することなく、注入
管５内の溶融金属の高さＮに効果的に対応する如く、値
ＰＯ１へ直接上昇させることを可能にする。

この目的のため、排出弁１５の時計を用いる代りに、注
入管内溶融金属の高さを検出する検出器１１の発信する
信号を送る管路り。

が排出弁１５を閉じるのに使用される。

最初の注入の最終段階に対する操作は、次の通りである
。

上記検出器１１は、時間ｔＭＰ十ｔ。の終りに連続的な
態様で励起される。

誘導子（インダクタ）の高さ全体にわたっての磁芯の出
現は、第１様式と同様に管路Ｌ４を介して送られた信号
との組合せにおいて、パイロット操作排出弁１５゜に作
用する信号を誘導子に発信させる。

注入管５内の溶融金属の高さは降下し、高さＮに達した
とき、上記高さ検出用検出器１１で発信される信号は、
パイロット操作排出弁１５の閉鎖を生じる如く作用する
。

従って、これでは、ＰＯからＰＯ□へ・の再調節を各注
入間に行う必要を伴わずに、溶融金属の高さＮが直接に
得られる。

尚、圧力降下時間は、所定の時間ｔｏｐに正確には等し
くなく、ｐｏｌ＞ｐｏのため僅かに短い。

しかしながら、２つの時間の間の差異は、実際上無視し
得る。

本考案は、図示していない第３様式を提供する。

差異ｐｏ１−ｐｏ、 ｐｏ２−ｐｏ、等が、理論的ニ装
置の常数であると見做されれば、この基本的パラメータ
は、各注入に対し装置１５，２３．２４に設定される圧
力と流量とを計算することにより、また装置１５，２３
，２４の対応するプログラムの作成により、２つの注入
間のＰＯの再調節が行われる如く直接使用可能である。

この様式では、溶融金属の高さ検出用の検出器１１と、
圧力検出器１２とは、装置を最初に始動する如く単に作
用し、可能ならば、ＰＯの２つの継続する値の間の差異
に著しい変動がある場合に再調節を行う如く作用する。

本考案により、鋳型の充填条件の非常に良好な再現性が
得られ、従って、鋳造品の品質の著しい均一性が得られ
る。

尚、検出器１１の誘導子（インダクタ）によって生じる
誘導電磁界は、注入管２の上端が加熱されるのを可能に
する。

この上端は、周囲の空気に極く隣接している点と、各注
入後に回収される溶融金属の鉄が容器に収容された鉄よ
りも低温である点とに基づき、冷却される傾向を有して
いる。

しかしながら、圧力検出器１２は、圧力ＰＯが溶融金属
の高さＮ１に相当する値に達するとき、即ち、容器が金
属を充填せねばならないとき、信号を送る如く使用し得
る。

また、圧力検出器１２は、理論的圧力レベルを移行する
とき、異常な遅い圧力上昇または過度な圧力変化を信号
する如く作用可能であり、これは、注入管５内の割れの
発生、または容器の漏洩の様な異常な事故の検出を可能
にする。

これは、高度に自動化された装置の場合に重要である。

考案の効果 以上説明した構成により、本考案は容器内のガス圧力及
び溶融金属高さを正確に検出し且つ制御して適正な量の
溶融金属をそれぞれの鋳型へ注入することができ、鋳型
への溶融金属の反復注入充填特性を極めて高く向上させ
、また誘導子により生じる誘導電磁界による加熱作用に
よって注入管内での溶融金属の流動を良好に維持するこ
とができ、更に構造が簡単であり且つ取扱いに便利であ
るなどの効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の２つの作業様式を示す本考案の制御装
置を備えた注入装置の図式的な図、第２図、第３図は第
１図の２つの様式の夫々に対し時間を関数とする液体金
属のレベル上の容器内に伝播する圧力の変化曲線の図を
示す。 １・・・・・・容器、２・・・・・・液体金属、３・・
・・・・鋳型、Ｎ・・・・・・注入管内の溶融金属の所
定の高さ、ｔＭＰ・・・・・・圧力上昇時間、５・・・
・・・注入管、ｔｏｐ・・・・・・圧力降下時間、１０
・・・・・・銅管、１１・・・・・・溶融金属の高さ検
出用の検出器、ｌｌａ・・・・・・発電機、１２・曲・
圧力検出器、１３・・・・・・出口導管、１５・・・・
・・パイロット操作排出弁、１７・・・・・・入口の導
管、１８．１９・・・・・・分岐管、２１・・・・・・
減圧弁、２３・・・・・・パイロット操作調節減圧弁、
２４・・・・・・パイロット操作弁、２５・・・・・・
パイロット操作弁の制御装置。

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. （１）磁気導通性があり且つ高融点の溶融金属を低圧下
   で収容し、且つ該溶融金属を上方へ延在する注入管５を
   通して出口のない砂型などの鋳型３中に反復注入する容
   器１のための制御装置であって、 加圧された駆動用ガスを容器１へ導入するたための導管
   １７，１８と、 容器１内の駆動用ガスの圧力を検出し且つ容器内の溶融
   金属の表面から上方に配置された圧力検出器１２と、 駆動用ガスの導管１７．１８を通しての流入を制御する
   ためのパイロット操作弁２４とを有する制御装置に於い
   て、 注入管５内の溶融金属の高さを検出する検出器１１を有
   し、 溶融金属高さ検出用の検出器は、駆動用ガスを導入する
   ための導管１７．１８と並列に配置された減圧弁２１に
   作動上接続され、該減圧弁２１は注入管５内の溶融金属
   を所定の液面高さＮまで上昇させ、 溶融金属高さ検出用の該検出器は、駆動用ガスを排出導
   管１３．１４に設けられているパイロット操作排出弁１
   ５に作動上接続され、該パイロット操作排出弁は鋳型内
   への溶融金属の注入充填後に該溶融金属を所定の液面高
   さＮまで降下させ、 更に溶融金属高さ検出用の該検出器は、容器１内で注入
   管５の上部外周部のまわりに取付けられた誘導子から戒
   り、該誘導子は注入管５内にある溶融金属を磁芯として
   使用していることを特徴とする上記制御装置。
2. （２） 実用新案登録請求の範囲第１項に記載の制御
   装置において、誘導子は、スパイラルに巻かれ且つ耐火
   材料に埋め込まれた金属管である上記制御装置。
3. （３）実用新案登録請求の範囲第２項に記載の制御装置
   において；金属管が循環水によって冷却されるようにな
   っている上記制御装置。