JPS6363565A - 溶融金属の自動計量装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、溶融金属を貯留した保温炉内を加圧して溶融
金属を自動計量して保温炉外へ給湯する溶融金属の自動
計量装置に関するものである。

［従来の技術及びその問題点］ 従来、溶融金属の定量給温の為の自動計量装置としては
、たとえば第一図に示すように溶融金属１（溶湯）を貯
留する密閉された保温炉２に、給湯管３を設けるととも
に、該保温炉２内の溶湯ｌを供給するための加圧制御部
４を備え、かつ給湯管３の溶湯流出口５に溶湯１を検知
する給湯センサ６を配置した装置がある。そして、給湯
管３から流出した溶湯は、樋７を用いてダイカストマシ
ンのプランジャスリーブ８等に給湯される。

しかし、上記の溶融金属の自動計量装置では、保温炉下
部の正常な溶湯を供給し、温度的にも優っているが、保
温炉内に保持されている溶湯の供給可能量が炉外へ給湯
された後に溶湯を新たに受け入れる場合は鋳造作業を休
止しなければならなかったし、鋳造工程の１シフトの必
要量には１回の溶湯の受け入れては若干不足するが、で
きれは不足分を溶湯の受け入れでなく、固形金属の溶解
で行いたい場合等で保温炉の能力がこの不足分の溶解能
力をも余力として持っているにもかかわらず、固形金属
の受け入れのためにはやはり鋳造作業を休止しなければ
ならないという問題点があった。

前記の問題点の内、溶湯を新たに受け入れる場合の為に
、第二図のように鋳造作業を中断することなく、溶湯を
受け入れることを可能とした、受け入れ口（受湯管）２
２が発明されている。

しかし、この受け入れ口の場合には取り鍋等からの注ぎ
込み量の変動が大きいと、溶湯の受け入れを行っている
間に鋳造される製品への給湯量がややもすると多めにな
り、不良品となることがあった・ ［発明の目的］ 本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、鋳造作業
を中断することなく、溶湯の連続的な受け入れを給湯精
度に影響させることなく可能とし、あるいは鋳造工程に
おけるｌシフトの間の若干の溶湯不足量を鋳造作業を中
断することなく、溶湯温度の急激な変化を招くことなく
、固形金属の受け入れと溶解を可能とした、溶融金属の
自動計量装置を提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明は溶湯を貯留する密
閉した保温炉内に設けられた発熱体を配設するとともに
、前記溶湯の温度を測温体で検知し、この検知信号によ
り温度調節計で、前記発熱体の発熱量を制御する電力調
整器を設け、前記保温炉の溶湯内に溶湯流入口を有し、
炉外に流出［１を有する溶湯を供給するための給湯管の
流出口に溶湯の到達を検知するセンサを設けて、このセ
ンサの信号に応して保温炉内に導入した気体を加圧制御
する加圧制御部を有し、保温炉内の溶湯が少なくなった
時に鋳造作業を中断することなく計量精度の有効性を損
なうことなく連続的に保温炉内に溶湯を受け入れること
のできる、炉外に溶湯流入口を有し、保温炉内の溶湯内
に流出口を有した溶湯受湯管及び定量供給ホッパーによ
って構成される連続受湯装置と、鋳造作業の１シフトに
おいて若干の不足する（たとえは、保持炉の貯留量の１
０％〜１５％）溶湯量を固形金属の溶解を少量づつ定時
的に鋳造作業を中断することなく、急激な温度変化を招
くことなく実現するために炉外に固形金属の受け入れ口
と、この受け入れ口を固形金属の非受け入れ時に密関し
保温炉の気密性を損なわせないための機械的圧接機構（
空圧シリンダー、油圧シリンダー、モータ駆動のカム等
）を有した蓋を有し、炉内に固形金属の排出口を有する
固形金属投入口と、前記固形金属投入口から受け入れた
固形金属の溶解に伴い発生する若干のスラグ（カラミ）
等を定期的に排出するための掃除口と前記掃除口を密閉
するための蓋とを備えたことを特徴とする。

［実　　施　　例］ 以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら説
明する。

第３図は本発明の一実施例に係る溶融金属の自動計量装
置の構造を示す図である。同図において、給湯装置を有
する保温炉２は耐火性、断熱性を有する炉材１０からな
り、内部に溶湯ｌを貯留するための槽として、はぼ箱型
に形成されている。

この保温炉２のほぼ中央には溶湯を受＜１入れるための
受渇管２２と定量供給ホッパー２；３とて構成される連
続受湯装置が形成され、この連続受湯装置からの熱放散
を最小限に止めるための蓋２５が設けられている。更に
上記保温炉の比較的創部よりの天井には固形金属の投入
口２７と、この固形金属の投入口２７を固形金属の非受
け入れ時に密閉し保温炉の気密性を損なわせない為の機
械的圧接装置（図の例は空圧シリンダー、他の例は図示
省略）２９を有した蓋２８を有している。又、」−記保
温炉の一例部には前記固形金属の投入口２７から受け入
れた固形金属の溶解に伴い発生ずる若干のスラグ（カラ
ミ）等を定朋的にＪＪＦ出する為の掃除口１２と前記掃
除口を密閉するための蓋１３が設けられている。上記保
温炉２の上部には、棒状炭化珪素あるいはニクロム線を
配した抵抗式の発熱体（図示は棒状炭化珪素発熱体）１
１が設けられ、この発熱体１１は、サイリスタ式電力調
整器１９を介して電源に接続されている。また、−１−
記保温炉２には、その掃除口１２側の横側部を斜めに貫
通して検出端が、該保温炉２の溶融金属１内に配置され
た、溶湯温度測温体２１が設けられている。そして、上
記溶湯温度測温体２１は、温度調節計２０を介して上記
サイリスタ式電力調整器に接続されている。すなわち、
上記溶湯温度測温体２１は溶湯１の温度を検出し、温度
調節計２０で設定された温度とを比較して、その比較温
度に基づきサイリスタ式電力調整器１９て発熱体１１へ
の熱量を制御（例えばＰＩＤ制御）することにより温度
制御を行う。上記保温炉の上部には気体を導入して、こ
の保温炉２内を加圧する加圧口３５と、気体を排出して
圧力を逃す排気口３６とが設けられている。上記加圧口
３５は外部において配管され、途中に加圧弁１６を介装
して加圧源１５に接続されている。この加圧［１５は、
例えば、コンプレッサーにより圧縮された空気あるいは
ボンベに充填された不活性ガス等の圧力気体を供給でき
る装置等である。上記加圧弁１６は、後述する加圧制御
装置３４の所定の制御信号に基づいて開閉する、電磁弁
等である。また、上記排気口３６は外部において、配管
により排気弁１７に接続され大気に開口されるようにな
っている。」−記排気弁１７は後述する加圧制御装置３
４の所定の制御信号に基づいて開閉する電磁弁等である
。

上記保温炉２の上部には、その内圧を測定する為の炉内
圧力測定口１４が設けられている。この炉内圧力測定口
１４は、外部において配管で差圧発信器３１及び圧力警
報計３０に接続されている。この差圧発信器３１は２つ
の測定室３１ａ・測定室３１ｂを有し、一方の測定室３
１ｂは配管の途中に電磁弁３２を介装して測定口１４に
接続されており、２つの測定室３１ａ・測定室ａ　ｌ　
ｂに加わる圧力の差が検出されるものである。上記差圧
発信器３１は、差圧調節計３３に接続され、両者により
差圧検出部を構成する。また、上記炉内圧力測定口１４
は圧力調節計３０に接続されている。そして、上記差圧
調節計３３と圧力調節計３３０、及び加圧弁１６と排気
弁１７と電磁弁３２とはそれぞれ後述する所定の制御が
行われるように加圧制御装置３４に接続されている。

前記のように加圧制御部４は電磁弁３２と、差圧発信器
３１と、差圧調節計３３と、圧力調節計３０と、加圧制
御装置３４とで構成される。

更に、上記保温炉２には、耐熱性の材質からなる給湯管
３が設けられている。この給湯管３は、その一端部が溶
湯流人口９として、該保温炉２の底部側において開口さ
れ、他端部が溶湯流出口５として外部に開口されている
。この溶湯流出口５には、電極式、光電式、音波式、電
磁式等のいずれかで（図示は電極式）構成される給湯セ
ンサ６が設けられている。この給湯センサ６は、溶融金
属の通過を検知し、加圧制御装置３４に伝達する。上記
溶湯流出口５は樋７を介してダイカストマシンプランジ
ャ等の被供給側へ連通される。

次に、上記構成の自動計量装置の動作について説明する
。まず、給湯に必要な保持限界量までの溶湯ｌが連続受
湯装置の定量供給ホッパー２３、受渇管２２を介し保温
炉２内に入れられ、蓋２５が閉じられる。ついで、温度
調節計２０を保温に必要な温度にセットしてから、サイ
リスタ式電力調整器１９により発熱体１１に電力が供給
され、溶湯温度が管理される。加圧制御部４は、図示さ
れていないキースイッチの操作によって作動可能となる
。鋳造機（ダイカストマシン等）からの給湯要求信号に
応じて、加圧制御装置３４の制御のもとに排気弁１７を
閉じ、加圧弁１６を開く。これにより、加圧源１５から
、圧縮された空気あるいは不活性ガス等の気体が保温炉
２に流入し、内圧が上昇する。この内圧の上昇により、
保温炉２内の溶湯は、溶湯流人口９から給湯管３に流入
し、溶湯流出口５から流出し樋７を介してダイカストマ
シンプランジャスリーブ等へ給湯される。このとき給湯
センサ６が溶湯を検出したタイミングにより電磁弁３２
を閉じる。これにより溶湯流出口５から流出した瞬間に
おける保温炉２内の圧力が差圧発信器３１内の測定室３
１１）にセットされる。

ここで、上記加圧制御装置３４（プログラマブルコント
ローラまたはシーケンサ）はこの時点での保持炉内の圧
力を炉内圧力測定口１４から圧力調節計３０を介して測
定し、あらかじめ個々の溶融金属の自動計量装置につい
て検定し、規定されている値に相当するならば加圧を続
ける。また、範囲外であるならば、加圧は停止される。

そして、加圧が継続されるならば当然溶湯は給湯管３内
を上昇しつづけ外部に給湯される。

その後、上記保温炉２内の圧力は、前記給温センサ６検
知時の圧力とその後の増圧量を継続的に差圧発信器３１
及び差圧調節計３３等からなる差圧検出部を介して測定
することにより、より定量的かつ安全な絶対増圧量を測
定し、前記の安全限界圧同様例々の溶融金属の自動計量
装置について個々に検定し、そして、あらかじめ第４図
のように作成された単位時間当り給湯量−圧力間係グラ
フに基づいて、加圧制御装置３４は差圧調節計３３に設
定された増圧量に到達したならば、加圧を加圧弁１６の
閉止により中止させる。

ここて、給湯センサ６の検知位置は、保持炉２の形状的
変化（スラグ等の炉床への堆積、あるいは側部への付着
等を含めた変化）にかかわらず、給湯における定点とな
り、前記差圧調節計３３に設定された増圧量は一定時間
定量的に給湯する上での絶対値的制御要素として重要な
ものとなる。

即ち給湯管３と保温炉２の関係を流体力学的見地から考
察するならば、給湯管の溶湯流人口９は液中に浸された
「もぐりオリフィス」の役割を果していることとなり、
通過流量は次式で表せられる。

Ｑ＝ｃＡ（２ｇＨ）０５　　　　［ｍ３／５ｅｃｌここ
で Ｃ：流量係数 Ａニオリフイス断面積　　［ｍ２］ ｇ：重力の加速度　　　　［ｍ／５ｅｃ２］Ｈ：水頭差
　　　　　　　［ｍ　］ 給湯センサ６の検知位置を基準点く定点）として、給湯
センサ６の検知後の増圧量を水頭差として捉えるならば
、給湯センサ６の検知後、外部へ給湯された溶湯の減少
量相当分の圧力減少（当然温度上昇によって気体が膨張
することに基づく圧力増加は考慮されなければならない
。）により定量的な給湯が保証できなくなるまでの間の
一定時間（給湯定量時間要素）はこの増圧量が絶対的な
給Ｉ量制御要素として働くことが理解できる。そして、
この給湯定量時間要素はあらかじめ検定された単位時間
当り給湯量−増圧量の個別の組み合わせによっておおよ
そ０．５秒〜１５秒の間で規定されてくることが、我々
の経験によって知られている。例えば、２Ｋｇ／秒なら
ばおおよそ５秒閏である。

こうして、鋳造機の給湯要求信号に基づいて給湯を続け
るならば、やがて保温炉２内の溶湯量が減少し溶湯の補
給が必要となる。

連続受湯装置の蓋２５を開き定量供給ホッパー２３を介
して受湯管２２に溶湯は、図示しないフォークリフト等
によって溶解炉より取り鍋等を用いて運搬され、注ぎ込
まれる。

受湯管２２は給湯管３同様保温炉２内の溶湯に浸ってお
り、保温炉２の密閉を損なうことがないので、保温炉２
内が加圧され給湯中であっても溶湯の受け入れが可能と
なる。しかしながら、従来技術の問題点として指摘した
ように、取り鍋等からの単位時間当り受け入れ量が一定
量を越えると給湯精度に影響を及ぼすことが知られてい
る。このことは、受湯管２２もやはり給湯管３と同様溶
湯内に浸った「もぐりオリフィス」であり給湯時に絶対
的な給湯量制御要素として働く水頭差に影響を与える量
が受湯管２２内に供給されることによることは容易に推
測できる。モして又、この給湯精度に影響させない受湯
管２２への供ｗｔ！ｉの限界値は給湯管３と受湯管２２
の保温炉２内で溶湯に浸っている「もぐりオリフィス」
部分のオリフィス断面積の比に規定される。例えは、我
々の静験では、給湯管３及び受湯管２２のそれぞれのオ
リフィス径が２８ｍｍならば単位時間当りの受湯量の限
界値は３に８７秒である。実際の取り鍋等からの注ぎ込
みにおいて、この限界値を越さずに短時間に作業を行う
ことは大変困難なことである。そこで、本発明ではこの
限界値を保証するため、定量供給ホッパー２３を受湯管
２２の上部に設置している。

この定量供給ホッパー２３は耐火性の物質で製作され、
底面に一定の径の溶湯供給口２６が設けられている。ヘ
ルヌーイの定理に基づくならば、前記の溶湯供給口２６
からの供給量は「もぐりオリフィス」同様次式によって
求められる。

Ｑ＝ｃＡ（２ｇＨ）０５　　［ｍ３／Ｓｅｃ］即ち、定
量供給ホッパー２３の深さと溶湯供給口２６の径によっ
て供給最大値が規定される。そこで、取り鍋で溶湯を定
量供給ホッパー２３に注ぎ込む作業者は、溶湯が定量供
給ホッパーから溢れださないように注意するだけで、溶
湯が受湯管２２内に前記の限界値を越すことなく作業を
実施することができる。

なお、この受湯管２２と、定量供給ホッパー２３と、蓋
２５とで構成される連続受湯装置の役割として、外部か
らの持ち込まれたスラグを保温炉２内に流入させない為
の堰があることは公知の事実である。と同様、給湯管３
の形状及び受湯管２２の形状との相対関係から、給湯の
為の保温炉２内への加圧によっても（溶湯の受け入れ実
施中であっても）決して受湯管２２から溶湯が濡れるこ
とがないことも経験的に知られている。

前記のように、連続受湯装置を用いて溶湯を補給しなく
とも、一定時間なら鋳物から製品を取り除いたリターン
材（湯道等）等を若干量保温炉２内で、溶湯の温度管理
に影響させない程度の熱量供給余力を用いて溶解する場
合には、固形金属の投入口２７の蓋２８を機械的圧接機
構２９を用いて保温炉２内が加圧されていない、給湯操
作と給湯操作のオフサイクル時（一実施例では、保温炉
２内の加圧時間７秒に対して、オフサイクル時間は２５
秒）に間放し、図示されていない固形金属投入装置等を
用いて投入し、鋳造作業を中断することなく若干の固形
金属の溶解が行われる。固形金属の投入が終了すると、
機械的圧接機構２９を用いて蓋２８は直ちに閉じられ、
保温炉２内は再び密閉され、鋳造機からの給湯要求信号
の待機状態となる。

この場合、鋳物を製品とリターン月とにすみやかに分離
し、固形金属の受け入れ目２７に投入するなら、固形金
属は１５０℃〜２５０℃の保温状態で固形金属の受け入
れ目２７に投入することが可能となり、極めて大きい熱
エネルギー的な効果が關待てきる。

なお、上記実施例において、給湯管３は溶湯レベルより
十分に低い保温炉２の底部側中層に溶湯流人口９が配置
され、溶湯レベルより高い位置に溶Ｓ流出口５が配置さ
れていればよい。

また、受湯管２２と、定量供給ホッパー２３と、蓋２５
とて構成される連続受湯装置は、溶湯流出口２４が給湯
管同様、溶湯レベルより十分に低い保温炉２の底部側中
層に配置され、溶湯供給口２６が保温炉２の上部ケイシ
ングより上に配置されていればよい。

さらに、固形金属投入口２７は、固形金属の受け入れ目
３７が保温炉２の上部ケイシングより上に配置され、固
形金属の排出口３８が保温炉２内の溶湯最大保持時の溶
湯上面より上に配置されていればよい。

そして、給湯センサ６の位置はあふれだし圧力に関係し
、保温炉２内の溶湯のレヘルより高い給湯管３の流出口
５に配置される。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によって、鋳造作業を中断す
ることなく、溶湯の連続的な受け入れを給湯精度に影響
させることなく可能とし、かつまた、鋳造工程における
１シフトの開の若干の溶湯不足量を鋳造作業を中断する
ことなく、溶湯温度の急激な変化を招くことなく、固形
金属（小型インゴット或いは鋳物製品と分離されたリタ
ーン材等）の若干の受け入れと溶解を可能とした、溶融
金属の自動計量装置が可能となった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る溶融金属の自動計量装
置の構造を示す図、 第２図は従来の溶融金属の自動１量装置の構造を示す図
、 第３図は従来の溶融金属の自動計ＩＩｋ装置に鋳造作業
を中断せずに、溶湯を受け入れることを可能とした受け
入れ口を取付けた構造を示す図、第４図は個別的に検定
される単位時間当り給湯量−圧力関係グラフである。 １・・・・・・・・・・・・溶融金属（溶湯）２・・・
・・・・・・・・・保温炉 ３・・・・・・・・・・・・給湯管 ４・・・・・・・・・・・・加圧制御部５・・・・・・
・・・・・・（給湯管）清濁流出口６・・・・・・・・
・・・・給湯センサ７・・・・・・・・・・・・樋 ８・・・・・・・・・・・・ダイカストマシンプランジ
ャスリーブ ９・・・・・・・・・・・・（給湯管）溶湯流入口１０
・・・・・・・・・・・・保温炉炉材１１・・・・・・
・・・・・・発熱体 １２・・・・・・・・・・・・掃除口 １３・・・・・・・・・・・・（掃除口）蓋１４・・・
・・・・・・・・・炉内圧力測定口１５・・・・・・・
・・・・・加圧源 １６・・・・・・・・・・・・加圧弁 １７・・・・・・・・・・・・加排気弁１８・・・・・
・・・・・・・電線 １９・・・・・・・・・・・・サイリスタ式電力調整器
２０・・・・・・・・・・・・温度調節計２１・・・・
・・・・・・・・溶湯温度測温体２２・・・・・・・・
・・・・受湯管 ２３・・・・・・・・・・・・定量供給ホッパー２４・
・・・・・・・・・・・（受湯管）溶湯流出口２５・・
・・・・・・・・・・（連続受湯装置）Ｍ２６・・・・
・・・・・・・・（定量供給ホッパー）溶湯供給口２７
・・・・・・・・・・・・固形金属投入口２８・・・・
・・・・・・・・（固形金属投入口）蓋２９・・・・・
・・・・・・・（固形金属投入口蓋）機械的圧接機構 ３０・・・・・・・・・・・・圧力調節計３１・・・・
・・・・・・・・差圧発信器３１ａ、３１ｂ・・・・・
・・・・・・・測定室３２・・・・・・・・・・・・電
磁弁 ３３・・・・・・・・・・・・差圧調節計３４・・・・
・・・・・・・・加圧制御装置（ブ［Ｉグラマプルコン
トローラ或いはシーケンサ） ３５・・・・・・・・・・・・加圧口 ３６・・・・・・・・・・・・排気口 ３７・・・・・・・・・・・・固形金属受け入れ口３８
・・・・・・・・・・・・固形金属排出口向、図中同一
符号は同−又は相当部分を示す。 特許出願人　　田辺工業株式会社 第３図 Ｗ　Ｋｇ／５ｅｃ ｌ二 手続補正書（方式） 昭和６１年１０月　９日 特許庁長官　　黒　１）明　雄　　殿 ２、発明の名称 溶融金属の自動計量装置 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 （発送日）昭和　　年　　月　　日 ５、補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄 ６、補正の内容 明細書中下記の内容を補正する。 ■　第３頁第３行目「たとえは第一図」とあるのを「た
とえは第２図」と補正する。 ■　第４頁第５行目「第二図のように」とあるのを「第
３図のように」と補正する。 ■　第６頁第１６行目「第３図は」とあるのを「第１図
は」と補正する。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 溶融金属１を貯留する密閉した保温炉２と、この保温炉
   ２内にもうけられた発熱体１１と、前記溶融金属１の温
   度を測温体２１で検知し、この検知信号により温度調節
   計２０で、前記発熱体１１の発熱量を制御する電力調整
   器１９と、前記保温炉２の溶融金属１内に溶融金属流入
   口９を有し、炉外に流出口５を有する溶融金属を供給す
   るための給湯管３と、前記給湯管３内を上昇してくる溶
   融金属を定点で検知するセンサ６と、前記センサ６の信
   号に応じて保温炉２内に導入された気体を加圧制御する
   加圧制御部４を有する計量装置と、前記計量装置による
   給湯管３からの保温炉２外への溶融金属の定量供給のた
   めの計量実行中において、この計量操作を中断すること
   なく計量精度の有効性を損なうことなく連続的に保温炉
   外部から溶融金属を受け入れるための炉外に溶融金属の
   流入口を有し、炉内の溶融金属１内に流出口２４を有す
   る溶融金属受け入れ口（受湯管）２２及び定量供給ホッ
   パー２３とで構成される連続受湯装置と、炉外に固形金
   属の受け入れ口３７と、この受け入れ口を固形金属の非
   受け入れ時に密閉し保温炉２の気密性を損なわせない為
   の機械的圧接機構（空圧シリンダー、油圧シリンダー、
   モータ駆動のカム等）２９を有した蓋２８を有し、炉内
   に固形金属の排出口３８を有する固形金属の投入口２７
   と、前記固形金属の投入口２７から受け入れた固形金属
   の溶解に伴い発生する若干のスラグ（カラミ）等を定期
   的に排出するための掃除口１２と、前記掃除口を密閉す
   るための蓋１３とを備えたことを特徴とする溶融金属の
   自動計量装置。