KR20170132720A

KR20170132720A - 주탕 장치 및 주탕 방법

Info

Publication number: KR20170132720A
Application number: KR1020177021935A
Authority: KR
Inventors: 다다시 니시다; 도시유키 효도; 고이치 반노
Original assignee: 신토고교 가부시키가이샤; 후지와 덴키 가부시키가이샤
Priority date: 2015-04-03
Filing date: 2016-02-17
Publication date: 2017-12-04
Also published as: US20180009027A1; EP3231535A1; JP6507228B2; WO2016158055A1; TW201636131A; CN106255562B; KR102345893B1; MX2017012550A; EP3231535A4; BR112017015492A2; US10751794B2; CN106255562A; JPWO2016158055A1; EP3231535B1; TWI664038B

Abstract

레이들의 노즐 부분으로부터의 출탕 위치가 일정 위치에 유지되도록, 상기 레이들이 경동 동작되는 것에 의해 출탕하는 주탕 장치로서, 본체 부분 및 노즐 부분을 가지는 레이들과, 레이들의 경동 각도를 제어하는 제어부를 구비하며, 본체 부분은, 내면이 원통 모양 혹은 원추형 모양의 측면 부분을 가지고, 노즐 부분은, 용탕을 외부로 안내하는 노즐 선단을 가지며, 본체 부분의 측부에서 본체 부분과 일체화되고, 본체 부분의 용탕을 노즐 선단으로 안내함과 아울러, 노즐 선단을 매개로 하여 용탕을 출탕하며, 제어부는, 레이들의 경동시의 용탕의 표면적에 기초하여 경동 각도를 제어한다.

Description

주탕 장치 및 주탕 방법

본 개시는, 레이들(ladle)의 노즐 부분으로부터의 출탕(出湯) 위치가 일정 위치에 유지되도록, 레이들이 경동(傾動) 동작되는 것에 의해 출탕하여 주형(鑄型)에 주탕(注湯)하는 주탕 장치 및 주탕 방법에 관한 것이다.

주조(酒造) 공장에서는, 용해로(溶解爐)에서 용해된 고온의 용탕(溶湯)을 레이들에서 받고, 이 레이들을 주탕 장소까지 반송하며, 반송된 레이들로부터 주형에 주탕함으로써, 주물 제품이 제조된다. 이 레이들로부터 주형으로의 주탕을, 수작업이 아니라, 자동화하는 기술이 알려져 있다. 예를 들면, 특허 문헌 1에 나타내는 경동식 주탕 장치는, 자동화를 실현하여, 작업 환경을 개선한다. 이 장치는, 부채형 레이들을 이용하며, 출탕 위치를 일정 위치에 유지하도록 해당 부채형 레이들을 경동한다. 이것에 의해, 주탕이 자동화되어 있다.

특허 문헌 1 : 일본특허 제3361369호 공보

부채형 레이들은, 경동 각도에 관계없이 용탕의 상면의 표면적이 일정하고, 경동 각속도(角速度)에 비례한 유량으로 주탕할 수 있기 때문에, 주탕 유량을 제어하기 쉽다고 하는 이점이 있다. 그 한편으로, 용탕과 공기가 접하는 면적이 원통 레이들 등과 비교하여 넓기 때문에, 용탕 온도가 저하되기 쉽다고 하는 문제가 있다. 용탕 온도가 저하된 경우, 주물 제품의 품질에 영향을 줄 우려가 있다. 또, 레이들의 제작 코스트가 원통 레이들 등과 비교하여 높다고 하는 문제도 있다.

본 기술 분야에서는, 부채형 레이들 이외의 형상의 레이들(예를 들면 원통 레이들)을 이용하는 경우에도, 소망의 주탕 패턴으로 주탕할 수 있도록 주탕 유량을 제어하는 것이 가능함과 아울러, 주탕 유량을 제어함으로써 적절한 자동 주탕을 실현하는 주탕 장치 및 주탕 방법이 원해지고 있다.

본 발명의 일측면에 관한 주탕 장치는, 레이들의 노즐 부분으로부터의 출탕(出湯) 위치가 일정 위치에 유지되도록, 해당 레이들이 경동(傾動) 동작되는 것에 의해 출탕하는 주탕(注湯) 장치로서, 본체 부분 및 노즐 부분을 가지는 레이들과, 상기 레이들의 경동 각도를 제어하는 제어부를 구비하며, 상기 본체 부분은, 내면이 원통 모양 혹은 원추형 모양의 측면 부분을 가지고, 상기 노즐 부분은, 상기 본체 부분의 측부에서 일체화되고, 용탕(溶湯)을 외부로 안내하는 노즐 선단을 가지고, 상기 본체 부분의 용탕을 상기 노즐 선단으로 안내함과 아울러, 상기 노즐 선단을 매개로 하여 용탕을 출탕하며, 상기 제어부는, 상기 레이들의 경동시의 용탕의 표면적에 기초하여 경동 각도를 제어한다.

또, 본 발명의 다른 측면에 관한 주탕 방법은, 레이들의 노즐 부분으로부터의 출탕 위치가 일정 위치에 유지되도록, 해당 레이들이 경동 동작되는 것에 의해 출탕하는 주탕 장치를 이용하여 용탕의 주탕을 행하는 주탕 방법으로서, 상기 주탕 장치는, 본체 부분 및 노즐 부분을 가지는 레이들과, 상기 레이들의 경동 각도를 제어하는 제어부를 구비하며, 상기 본체 부분은, 내면이 원통 모양 혹은 원추형 모양의 측면 부분을 가지고, 상기 노즐 부분은, 상기 본체 부분의 측부에서 일체화되고, 용탕을 외부로 안내하는 노즐 선단을 가지며, 상기 본체 부분의 용탕을 상기 노즐 선단으로 안내함과 아울러, 상기 노즐 선단을 매개로 하여 용탕을 출탕하여, 당해 주탕 방법은, 상기 제어부가, 상기 레이들의 경동시의 용탕의 표면적에 기초하여 경동 각도를 제어하는 것에 의해, 상기 레이들로부터 용탕의 주탕을 행한다.

본 발명의 여러 가지의 측면은, 소망의 주탕 패턴으로 주탕할 수 있도록 주탕 유량을 제어하는 것을 실현함과 아울러, 주탕 유량을 제어함으로써 적절한 자동 주탕을 실현한다.

도 1의 (a)는 실시 형태에 관한 주탕 장치의 정면도, (b)는 실시 형태에 관한 주탕 장치의 측면도이다.
도 2의 (a)는 레이들의 정면도, (b)는 측면도, (c)는 평면도이다.
도 3의 (a)는 레이들의 측단면도, (b)는 레이들의 수평시의 표면적을 나타내는 도면, (c)는 노즐 선단측으로부터 본 노즐 부분의 도면이다.
도 4의 (a)는 레이들의 평면도, (b)는 레이들의 출탕점(出湯点), 및, 출탕점을 중심(中心)으로 하는 4도마다의 경동 각도선을 설명하는 레이들의 측단면도, (c)는 노즐 선단측으로부터 본 노즐 부분의 도면이다.
도 5의 (a)는 출탕점을 중심으로 16도 경사진 경사 상태를 나타내는 레이들의 측단면도, (b)는 (a)의 상태의 용탕의 치수 관계를 나타내는 도면, (c)는 용탕의 표면적을 나타내는 도면, (d)는 (a)의 상태의 용탕의 노즐 부분의 치수 관계를 나타내는 도면이다.
도 6의 (a)는 출탕점을 중심으로 56도 경사진 경사 상태를 나타내는 레이들의 측단면도, (b)는 (a)의 상태의 용탕의 치수 관계를 나타내는 도면, (c)는 용탕의 표면적을 나타내는 도면, (d)는 (a)의 상태의 용탕의 노즐 부분의 치수 관계를 나타내는 도면이다.
도 7의 (a)는 레이들용 유입형(流

型)의 평면도, (b)는 배면도, (c)는 측면도, (d)는 정면도이다.
도 8의 (a)는 레이들의 노즐 부분용 모형(模型)의 평면도, (b)는 배면도, (c)는 측면도, (d)는 정면도이다.
도 9는 주탕 장치의 측면도(도 1의 (b)에 대응하는 도면)이며, 레이들의 구동축으로서, 승강축, 전후축, 회동축을 나타내는 도면이다.
도 10의 (a)는 주탕 장치의 제어계의 블록도이며, (b)는, 처리부의 상세를 설명하는 블록도이다.
도 11의 (a)는, 경동 각도에 대한 수평 기준 표면적비의 변화를 나타내는 그래프, (b)는 경동 각도에 대한 표면적 역수비(逆數比)의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 12는 경과 시간에 따른 가상 경동 각속도의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 13은 해당 주탕 장치에 의한 주탕 유량 보정 방법의 제너럴(genernal) 플로우 차트이다.
도 14의 (a)는 도 13의 초기 도달 시간 처리(S10)의 플로우 차트, (b)는 도 13의 안정대(安定待) 시간 처리(S30)의 플로우 차트이다.
도 15는 도 13의 교시 영역 처리(S40)의 플로우 차트이다.

이하, 본 실시 형태에 관한 자동 주탕(注湯) 장치(이하 「주탕 장치」라고 함)에 대해서, 도면을 참조하여 설명한다. 이하에서 설명하는 주탕 장치(1)는, 레이들의 노즐 부분으로부터의 출탕(出湯) 위치가 일정 위치에 유지되도록, 상기 레이들이 경동(傾動) 동작되는 것에 의해 출탕하는 주탕 장치이다.

도 1의 (a)는 본 실시 형태에 관한 주탕 장치(1)의 정면도, 도 1의 (b)는 측면도이다. 도 2의 (a)는 레이들(2)의 정면도, 도 2의 (b)는 측면도, 도 2의 (c)는 평면도이다. 주탕 장치(1)는, 도 1의 (a)~도 2의 (c)에 나타내는 바와 같이, 본체 부분(11) 및 노즐 부분(12)을 가지는 레이들(2)과, 레이들(2)의 경동 각도를 제어하는 제어부(중앙 처리부)(3)를 구비한다. 본체 부분(11)은, 내면이 원통 모양 혹은 원추형 모양의 측면 부분(11a)을 가진다. 노즐 부분(12)은, 그 단부에 노즐 선단(12a)을 가지고, 본체 부분(11)의 측부에서 본체 부분(11)과 일체화되어 있다. 즉, 본체 부분(11) 및 노즐 부분(12)의 내면에 의해서 용탕을 저류(貯留)하는 공간이 구획 형성되어 있다. 또, 노즐 부분(12)은, 본체 부분(11)의 용탕을 노즐 선단(12a)으로 안내함과 아울러, 노즐 선단(12a)을 매개로 하여 용탕(溶湯)을 출탕한다. 제어부(3)는, 레이들(2)의 경동시의 용탕의 표면적에 기초하여 경동 각도를 제어한다. 레이들(2)에는, 후술하는 회동 기구(23)의 회동축이, 본체 부분(11) 및 노즐 부분(12)의 병설(竝設) 방향(도 1의 (a) 및 (b)의 X방향)에 직교하는 방향(도 1의 (a) 및 (b)의 Y방향)으로 연장되도록 마련되어 있다. 즉, 레이들(2)은 도 1의 (a) 및 (b)의 ZX평면내에서 경동한다. 노즐 부분(12)의 내측에는, 본체 부분(11)에 연통하여 용탕을 저류하는 공간이 구획 형성되어 있다.

도 3의 (a)는 레이들(2)의 측단면도, 도 3의 (b)는 레이들(2)의 수평시의 용탕의 표면적을 나타내는 도면, 도 3의 (c)는 노즐 선단(12a)측으로부터 본 노즐 부분(12)의 도면이다. 노즐 부분(12)은, 도 3 (a)~도 3의 (c)에 나타내는 바와 같이, 레이들(2)이 경동되고 있지 않을 때, 노즐 부분(12)에 저류된 용탕의 표면적이 연직 방향(도 1의 (a) 및 (b)의 Z방향)으로부터 보아 사다리꼴 혹은 직사각형이 되도록 내면이 형성되어 있다(여기에서는, 도 3의 (b)에 나타내는 바와 같이, 사다리꼴인 예로 설명함). 그것과 함께, 노즐 부분(12)은, 레이들(2)이 경동되고, 노즐 선단(12a)을 매개로 하여 용탕을 출탕하고 있을 때, 노즐 부분(12)에 저류된 용탕의 표면적이 연직 방향으로부터 보아 사다리꼴 혹은 직사각형이 되도록 내면이 형성되어 있다.

본체 부분(11)은, 레이들(2)이 경동되고 있지 않을 때 또한 노즐 부분(12)에 용탕이 존재할 정도로 용탕이 남아 있는 상태일 때, 이 부분에서의 용탕의 표면적이 연직 방향으로부터 보아 원형 모양이도록 형성되어 있다. 본체 부분(11)은, 레이들(2)이 경동되고 있지 않을 때 또한 노즐 부분(12)에 용탕이 존재하지 않을 정도로 용탕이 줄어든 상태일 때, 연직 방향으로부터 보아, 원 형상의 일부가 후술의 제2 내측면 부분(11b)에서 빠진 상태가 된다.

본체 부분(11)은, 레이들(2)이 경동되고, 노즐 선단(12a)을 매개로 하여 용탕을 출탕하고 있을 때, 이 부분에서의 용탕의 표면적이 연직 방향으로부터 보아 타원 형상이 되거나, 혹은, 경사진 본체 부분(11)의 바닥에 용탕이 없는 부분이 존재할 정도로 용탕이 줄어든 상태인 것에 의해, 연직 방향으로부터 보아 타원 형상의 일부가 빠진 형상이 된다(예를 들면 후술하는 도 6의 (c)).

본체 부분(11)은, Y방향으로 연장되는 후술하는 경동 중심축에 직교하는 단면(ZX평면을 따른 단면)에서, 노즐 부분(12)의 내면 저부(12c)와 일직선으로 늘어서는 제2 내측면 부분(11b)을 가진다(도 2의 (b), 도 3의 (a) 참조).

노즐 선단(12a)의 내면 저부(12c)의 선단측에는, 용탕의 흐름을 형성하는 소정의 곡률 반경을 가지는 곡면(12b)이 형성된다. 레이들(2)은, ZX평면을 따른 단면에서의 곡면(12b)의 곡률 중심을 통과하여 Y방향으로 연장되는 축이 경동 중심축이 되도록 경동 동작된다.

레이들(2)은, 본체 부분(11) 및 노즐 부분(12)의 내면의 형상을 일정하게 성형하는 형(型)을 이용하여, 내면 형상이 성형된다. 도 7의 (a)는 레이들(2)용 유입형(流

型, 흘려넣음)의 평면도, 도 7의 (b)는 배면도, 도 7의 (c)는 측면도, 도 7의 (d)는 정면도이다. 예를 들면, 본체 부분(11)에 대해서는, 도 7의 (a)~(d)에 나타내는 바와 같은 「포머(former)」라고 하는 유입형(17)을 준비해 두고, 레이들의 외피(外皮)와, 이 형(포머)과의 사이에 내화재(耐火材)를 흘려넣음으로써, 본체 부분(11)의 내면 형상을 일정하게 할 수 있다. 유입형(17)은, 레이들의 외피에 대한 위치를 결정하기 위한 위치 결정부(17a)를 가지고 있다. 도 8의 (a)는 레이들(2)의 노즐 부분용 모형(18)의 평면도, 도 8의 (b)는 배면도, 도 8의 (c)는 측면도, 도 8의 (d)는 정면도이다. 노즐 부분(12)도, 슬래그(slag)의 부착과 그 청소 등에 의해 형상이 변하기 쉽기 때문에, 도 8에 나타내는 바와 같은 모형(18)을 사용하여 형상이 성형된다. 상술의 형태에 의해, 레이들의 내면 형상을 일정하게 유지할 수 있어, 정확한 출탕 위치로부터 출탕하는 것을 실현한다.

도 9는, 주탕 장치(1)의 측면도(도 1의 (b)에 대응하는 도면)이며, 레이들(2)의 구동축으로서, 승강축, 전후축, 회동축을 나타내는 도면이다. 주탕 장치(1)는, 도 9에 나타내는 바와 같이, 수평 이동 기구(21)와, 승강 기구(수직 이동 기구)(22)와, 회동 기구(23)를 구비한다. 수평 이동 기구(21)는, 레이들(2)을 수평 방향이고 또한 주형에 대해서 근접 및 이간하는 방향인 제1 방향(X방향)으로 구동시킨다. 승강 기구(22)는, 레이들(2)을 수직 방향인 제2 방향(Z방향)으로 구동시킨다. 회동 기구(23)는, 제1 방향(X방향) 및 제2 방향(Z방향)에 직교하는 제3 방향(Y방향)으로 평행이고 또한 레이들의 중심을 통과하는 회동축을 중심으로 회동시킨다. 수평 이동 기구(21), 승강 기구(22), 및 회동 기구(23)가 레이들(2)을 구동하는 것에 의해, 레이들(2)은, 곡률 중심(노즐 선단(12a)의 곡면(12b)의 곡률 중심)을 통과하여 Y방향으로 연장되는 축이 경동 중심축이 되도록 경동 동작된다. 그리고 출탕점(出湯点)(P)도 일정 위치가 된다.

게다가, 주탕 장치(1)는, 열(列) 모양으로 송출되는 주형을 따라서 주행하는 주행 대차(台車)(24)를 가진다. 주행 대차(24)는, 열 모양으로 송출되는 주형을 따라서 마련되는 레일(25) 상을 주행한다. 수평 이동 기구(21)는, 주행 대차(24)에 마련되며, 주행 대차의 주행 방향(Y방향)과 직행하는 방향(X방향 즉 전후 방향)으로 레이들(2)을 이동시킨다. 승강 기구(22)는, 수평 이동 기구(21)에 마련되며, 수직 방향(Z방향 즉 상하 방향)으로 레이들(2)을 이동시킨다. 회동 기구(23)는, 승강 기구(22)에 마련되며, 상술의 회동 방향으로 레이들(2)을 회동시킨다.

도 10의 (b)는, 처리부의 상세를 설명하는 블록도이다. 주탕 장치(1)는, 도 10의 (b)에 나타내는 바와 같이, 레이들(2)의 경동 각도에 따라 미리 산출된 용탕의 표면적을 기억하는 표면적 정보 기억부(31)와, 반송되는 각 주형에 대응하는 주탕 유량의 패턴인 주탕 패턴에 대한 정보를 기억하는 주탕 패턴 기억부(32)를 구비한다.

제어부(3)는, 주탕 패턴 기억부(32)에 기억된 각 주형에 대응하는 주탕 패턴(유량 패턴)에 대한 정보와, 표면적 정보 기억부(31)에 기억된 정보에 근거하여, 제품의 종류에 따른 주탕 패턴으로 주형에 주탕을 행하도록, 레이들(2)의 경동 동작을 제어한다.

또, 주탕 장치(1)는, 도 1의 (b)에 나타내는 바와 같이, 레이들(2) 내의 용탕의 중량을 검지하는 중량 검지부(13)를 구비한다. 중량 검지부(13)는, 예를 들면 로드 셀(load cell)이다. 제어부(3)는, 중량 검지부(13)로부터의 정보에 근거하여, 레이들(2)의 경동 동작을 피드백 제어한다.

이상과 같은 주탕 장치(1)는, 경동해도 표면적이 변화하지 않는 레이들(부채형 레이들) 이외의 레이들(표면적이 경동각에 따라 변동하는 레이들)에서도, 소망의 주탕 패턴(유량 패턴)으로 주탕할 수 있도록 주탕 유량을 제어하는 것을 실현함과 아울러, 주탕 유량을 제어함으로써 적절한 자동 주탕을 실현한다. 또, 이것에 의해, 자동화, 작업 환경의 개선, 에너지 절약 및 품질 향상을 실현할 수 있다. 게다가, 레이들의 형상에 기인하여 용탕 온도가 저하되는 것을 방지할 수 있음과 아울러, 레이들의 형상에 기인하여 제작 코스트가 높아지는 것 등을 방지할 수 있다.

다음으로, 이 주탕 장치(1)를 이용한 주탕 방법에 대해 설명한다. 해당 주탕 방법은, 레이들(2)의 노즐 부분(12)으로부터의 출탕 위치가 일정 위치에 유지되도록, 상기 레이들(2)이 경동 동작되는 것에 의해 출탕하는 주탕 장치(1)를 이용하여 용탕의 주탕을 행하는 주탕 방법이다. 이 주탕 방법에서는, 제어부(3)가, 레이들(2)의 경동시의 용탕의 표면적에 기초하여 경동 각도를 제어하는 것에 의해, 레이들로부터 용탕의 주탕을 행한다. 해당 방법에서는, 소망의 주탕 패턴으로 주탕할 수 있도록 주탕 유량을 제어하는 것을 실현함과 아울러, 주탕 유량을 제어함으로써 적절한 자동 주탕을 실현한다. 또, 이것에 의해, 자동화, 작업 환경의 개선, 에너지 절약 및 품질 향상을 실현할 수 있다.

또, 상술에서는, 내면이 원통 모양 혹은 원추형 모양의 측면 부분(11a)을 가지는 레이들(2)을 이용한 주탕 장치(1) 및 주탕 방법에 대해 설명했지만, 본 발명은, 이것에 한정되는 것이 아니고, 레이들의 경동시의 용탕의 표면적을 산출, 혹은 계측할 수 있는 레이들이면 적용 가능하다. 즉, 레이들의 노즐 부분으로부터의 출탕 위치가 일정 위치에 유지되도록, 상기 레이들이 경동 동작되는 것에 의해 출탕하는 주탕 장치로서, 본체 부분 및 노즐 부분을 가지는 레이들과, 상기 레이들의 경동 각도를 제어하는 제어부를 구비하며, 제어부가, 상기 레이들의 경동시의 용탕의 표면적에 기초하여 경동 각도를 제어하는 구성으로 이루어진 주탕 장치라도 좋다. 해당 주탕 장치도 주탕 유량을 제어하는 것을 실현하여, 적절한 자동 주탕 등을 실현한다.

또, 주탕 장치(1)는, 상술한 표면적 정보 기억부(31) 및 주탕 패턴 기억부(32)에 더하여, 도 10의 (b)에 나타내는 바와 같이, 각종 상태를 기억하는 상태 기억부(45)를 구비하며, 제어부(3)가 상태 기억부(45)에 기억된 레이들(2)의 현상(現狀)의 경동 각도를 읽어내고, 표면적 정보 기억부(31)로부터 현상의 경동 각도에 대응하는 표면적 역수비를 읽어냄과 아울러, 주탕 패턴 기억부(32)에 기억된 주탕 패턴으로부터 목표가 되는 현상의 가상 경동 각속도(소망의 주탕 유량이 되기 위해 필요한 가상 각속도)를 산출하며, 이들에 기초하여 레이들(2)에 필요한 경동 각속도(후술하는 목표 경동 각속도 Vθ(t))를 산출해도 괜찮다. 주탕 장치(1)는, 이것에 의해, 적절한 주탕 패턴으로 주탕을 행할 수 있어, 적절한 자동 주탕 등을 실현한다.

또, 주탕 패턴 기억부(32)에 기억되는 주탕 패턴은, 각 주형에 대응하는 패턴임과 아울러, 경과 시간에 대한 가상 경동 각속도의 변화를 나타내는 정보(후술의 도 12 등)이다. 가상 경동 각속도는, 주형의 표면적 정보(도 11의 (a) 및 (b) 등)에 근거하여, 기준이 되는 표면적(예를 들면, 수평시의 표면적을 기준으로 함)으로 변환한 경우의 각속도이다. 또, 가상 경동 각속도는, 출탕점(P)을 중심으로 한 경동 각속도이다.

또, 주탕 장치(1)는, 도 10의 (b)에 나타내는 바와 같이, 제어부(3)에 의해 산출된 필요한 경동 각속도를 얻기 위한, 수평 이동 기구(21), 승강 기구(22) 및 회동 기구(23)의 동작량으로의 연산을 행하는 분배 연산부(42)를 더 구비해도 좋고, 이것에 의해, 적절한 자동 주탕을 실현한다.

또, 상술의 주탕 패턴에는, 적어도, 초기 도달 시간 처리, 정상 시간 처리, 안정대(安定待) 시간 처리 및 교시(敎示) 영역 처리(후술의 도 12의 R1~R4)에 대응한 경과 시간에 대한 가상 경동 각속도의 변화를 나타내는 정보가 포함된다. 제어부(3)는, 초기 도달 시간 처리, 정상 시간 처리, 안정대 시간 처리 및 교시 영역 처리에 따라서, 가상 경동 각속도를 산출해도 좋고(후술의 도 13의 S10, S20, S30, S40에서의 산출 방법), 이것에 의해, 적절한 자동 주탕을 실현한다.

다음으로, 상술한 주탕 장치(1) 및 주탕 방법에 대해서, 보다 구체적으로 설명한다. 먼저, 원통 레이들(도 2의 (a)의 레이들(2)을 일례로서 설명함)의 경동 각도 마다의 주탕 유량 보정 방법에 대해 설명한다.

도 4의 (a)는 레이들(2)의 평면도, 도 4의 (b)는 레이들(2)의 출탕점(P), 및, 출탕점(P)을 중심으로 하는 4도마다의 경동 각도선을 설명하는 레이들(2)의 측단면도, 도 4의 (c)는 노즐 선단(12a)측으로부터 본 노즐 부분(12)의 도면이다. 도 4의 (b)에 나타내는 바와 같이, 출탕점(P)을 중심으로 하는 4도마다의 각 경동 각도에 의해서, 유량에 영향을 미치는 레이들(2)의 표면적이 변화하는 것이 나타내어져 있다. 또, 도 3의 (b)에 나타내는 바와 같이, 레이들(2)의 수평시의 표면적은, 직경 A0인 원의 면적과, 윗변(E0), 아랫변(D0) 및 높이(B0)의 사다리꼴의 면적과의 합에 의해 근사(近似) 산출할 수 있다.

도 5의 (a)는 출탕점(P)을 중심으로 16도 경사진 경사 상태(「경동 각도가 16도」라고도 함)를 나타내는 레이들(2)의 측단면도, 도 5의 (b)는 (a)의 상태의 용탕의 치수 관계를 나타내는 도면, 도 5의 (c)는 용탕의 표면적을 나타내는 도면, 도 5의 (d)는 (a)의 상태의 용탕의 노즐 부분(12)의 치수 관계를 나타내는 도면이다. 도 5의 (a)~도 5의 (d)에 나타내는 바와 같이, 출탕점(P)을 경동 중심으로 하여 수평시로부터 16도 경사진 레이들(2)의 표면적은, 단경(短徑)(C1) 및 장경(長徑)(A1)의 타원의 면적과, 윗변(E1), 아랫변(D1) 및 높이(B1)의 사다리꼴의 면적과의 합에 의해 근사 산출할 수 있다. 이와 같이, 도 4에 나타내는 변곡점(H)까지 동일한 수법으로 예를 들면 4도마다의 경동 각도의 표면적이 산출된다. 또, 설명의 편의상 4도마다의 예로 설명했지만, 더 고정밀도로 하기 위해서 1도마다나 0.5도마다로 해도 좋고, 게다가, 더 각도폭마다 산출하도록 해도 괜찮다.

도 6의 (a)는 출탕점(P)을 중심으로 56도 경사진 경사 상태를 나타내는 레이들(2)의 측단면도, 도 6의 (b)는 (a)의 상태의 용탕의 치수 관계를 나타내는 도면, 도 6의 (c)는 용탕의 표면적을 나타내는 도면, 도 6의 (d)는 (a)의 상태의 용탕의 노즐 부분(12)의 치수 관계를 나타내는 도면이다. 즉, 도 6의 (a)~(d)는, 도 4에 나타내는 변곡점(H)을 넘는 경사 상태를 나타내고 있다. 도 6의 (a)~도 6의 (d)에 나타내는 바와 같이, 출탕점(P)을 경동 중심으로 하여 수평시로부터 56도 경사진 레이들(2)의 표면적은, 단경(C2) 및 장경(A2)의 타원의 우측 단부로부터 길이(F2)(레이들의 측벽면으로부터 저면에 용탕이 위치하는 부분까지의 길이)(저면의 용탕이 존재하는 부분의 장경(長徑) 방향의 길이)의 부분에 그어진 직선에 의해 분할된 부분의 우측의 면적(G2)과, 윗변(E2), 아랫변(D2) 및 높이(B2)의 사다리꼴의 면적과의 합에 의해 근사 산출할 수 있다. 변곡점(H)으로부터 주탕 가능 종료단까지는, 마찬가지의 계산에 의해 산출할 수 있다. 이와 같이 하여, 이 레이들(2)에서 미소(微小) 각도(예를 들면 4도)의 간격을 가진 경동 각도마다의 표면적을 산출할 수 있다.

도 11의 (a)는, 경동 각도에 대한 수평 기준 표면적비의 변화를 나타내는 그래프이다. 수평 기준 표면적비란, 0도 상태(수평 상태)의 용탕의 표면적에 대한 표면적비이다. 도 11의 (a)에 나타내는 바와 같이, 레이들(2)의 표면적은 점차 감소하고, 20도 전후로부터 증가로 바뀌고 있다. 그리고 변곡점(H)에서 급격한 변화를 나타내며, 그 후의 표면적은 감소하여 간다. 도 11의 (b)는, 경동 각도에 대한 표면적 역수비의 변화를 나타내는 그래프이다. 표면적 역수비란, 0도 상태(수평 상태)의 용탕의 표면적에 대한 표면적 역수비이다. 또, 레이들(2)의 형상에 따라서, 산출을 행하는 경동 각도의 간격을 작게 해도 괜찮다. 미소한 경동 각도마다의 표면적 역수비를, 주탕 유량의 보정값(파라미터)으로 할 수 있다.

주탕 장치(1)의 구동 방향에 대해서는, 상술한 도 9에 나타내어져 있다. 주탕 장치(1)는, 레이들(2)의 중심(重心)을 중심(中心)으로 회동시키는 θ방향과, 레이들(2)을 전후 이동시키는 X축방향과, 레이들(2)을 상하 이동시키는 Z축방향으로 구동된다. 상술의 구동 방향으로 동시에 작동되는 것에 의해, 출탕점(P)을 중심으로 레이들(2)이 경동되도록 주탕 동작이 행하여진다. 또, θ방향의 회동 각도가, 출탕점(P)을 중심으로 한 경동 각도가 된다.

도 12는, 출탕점(P)을 중심으로 한 경동 방향의 각속도(이하 「경동 각속도」라고 함)와 경과 시간과의 관계를 나타내는 그래프이다. 또, 도 12의 세로축은, 가상 경동 각속도를 나타내고, 가로축은, 경과 시간을 나타낸다. 도 12에 나타내는 가상 경동 각속도의 변화(경과 시간에 대한 가상 경동 각속도의 변화)는, 만일 표면적이 변화하지 않은 레이들을 이용했을 때에, 적절하고 또한 소망의 주탕 동작을 행할 때에 필요한 경동 각속도의 변화이다. 또, 이하의 설명에서, 출탕점(P)을 중심으로 하는 경동 각도를, 「경동 각도」라고 한다. 주탕 패턴(유량 패턴)은, 도 12 중에 나타내어지는 R1~R5의 영역으로 분류된다. R1는, 「초기 도달 시간 영역」이고, 이 시간을 「초기 도달 시간(T1)」이라고 한다(설정된 경동 각속도의 상태에 도달하는(Vθ1까지 도달)까지의 시간). R2는, 「정속(定速) 시간 영역」이며, 이 시간을 「정속 시간(T2)」라고 한다. R3는, 「안정대 시간 영역」이며, 이 시간을 「안정대 시간(T3)」라고 한다. R4는, 「교시 영역」이다. R5는, 「탕절(湯切, hot-water draining) 영역」이다.

R1에서는, 주탕 개시의 상태로부터 출탕 경동각 근방까지 신속하게 경동한다. 주탕 개시시의 상태는, 초기치 혹은 전회(前回)의 탕절 경동 각도의 상태이다. R2에서는, 고속인 채로 정속으로 동작한다. 정속 시간(T2)이 경과하면 안정대 시간 영역(R3)이 된다. R3에서는, 안정대 시간(T3)의 동안, 교시 영역(R4)까지 경동 속도를 느리게 한다. 도 12에서, P1는, 주탕 개시를 나타내고, P2는, 출탕 개시를 나타내고, P3는 탕절을 나타내며, P4는, 주탕 종료를 나타낸다.

R4에서는, 교시 개시로부터 교시 종료까지, 미소 시간 Δt(예를 들면 0.2초) 마다, 후술하는 교시 데이터를 보정하면서 주탕 동작이 행하여진다. R5에서는, 주탕 중량이 설정 중량에 이르면 탕절이 행하여진다. 초기 도달 시간(T1), 정속 시간(T2), 안정대 시간(T3), 설정 중량, 및 교시 데이터는, 주탕 패턴 기억부(32)에 기억되어 있다.

도 10의 (a)는, 주탕 장치(1)의 제어계의 블록도이다. 도 10의 (a)에 나타내는 바와 같이, 수평 이동 기구(21)의 전후축 서보 모터(21a), 승강 기구(22)의 승강축 서보 모터(22a), 회동 기구(23)의 회동축 서보 모터(23a), 주행 대차(24)의 주행 대차 서보 모터(24a)는, 제어부(중앙 처리부)(3)로부터의 지령에 기초하여 각 부를 구동한다. 구체적으로는, 전원(35)에 접속된 승강축 서보 앰프(amplifier)(22b), 전후축 서보 앰프(21b), 회동축 서보 앰프(23b) 및 횡행축(橫行軸) 서보 앰프(24b)와, D/A 변환 유닛(38)을 매개로 하여, 제어부(3)는, 각 서보 모터(21a, 22a, 23a, 24a)를 구동한다. 또, 펄스 출력 유닛 등에 의한 펄스 지령이라도 좋다. 또, 각 서보 앰프(21b, 22b, 23b, 24b)는, 고속 카운터 유닛(37)을 매개로 하여 제어부(3)에 후술하는 각 정보를 피드백한다. 또, 제어부(3)는, 중량 검지부(로드 셀)(13)로부터의 정보를 로드 셀 변환기(13a) 및 A/D 변환 유닛(39)을 매개로 하여 받는다. 게다가, 제어부(3)는, 조작부(조작반)(34)에 접속되고, 각종 조작을 가능하게 함과 아울러, 필요한 정보를 조작 표시부(34a)에 표시시킨다. 각종 서보 모터는, 인덕션 모터(induction motor)에 엔코더(encoder)를 장착해도 괜찮다.

또, 도 10의 (b)에 나타내는 바와 같이, 제어부(3)에는, 그 기억 영역(3a)에, 상술한 표면적 정보 기억부(31), 주탕 패턴 기억부(32)에 더하여, 각종 상태의 정보를 기억하는 상태 기억부(45)가 마련되어 있다. 또, 제어부(3)에는, 그 처리ㆍ연산 영역(3b)에, 초기화 처리부(40), 위치ㆍ속도 연산부(47), 경동 각속도 산출부(41), 경동 각속도 보정부(48), 분배 연산부(42), 지시부(43)가 마련되어 있다. 제어부(3)는, 표면적 정보 기억부(31)에 기억된 정보나, 주탕 패턴 기억부(32)에 기억된 정보에 기초하여 각 부를 제어한다. 제어부(3)의 연산 처리에 의해, 출탕점(P)을 중심으로 한 경동을 가능하게 한다.

도 13은, 주탕 유량 보정 방법의 제너럴 플로우 차트이다. 도 13에 나타내는 바와 같이, 주탕을 개시하면, S1에서는, 초기화 처리부(40)에 의해 초기화 처리가 행하여진다. 초기화 처리부(40)는, 상태 기억부(45)에 기억된 각종 기본 데이터를 읽어낸다. S1 후에, Si에서는, 정주기(定周期) 인터럽트(interrupt)가, 정(定)스캔 타임(예를 들면 0.01초)마다 행하여진다. 다음으로 S2로 진행된다.

S2에서는, 초기 도달 시간(T1)이 경과했는지 아닌지의 판정이 행하여진다. 초기 도달 시간(T1)은, 주탕 패턴 기억부(32)로부터 읽어내어진다. 초기 도달 시간(T1)이 경과한 경우는 S3로 진행된다. 초기 도달 시간(T1)이 경과하고 있지 않은 경우는, S10으로 진행된다. S10에서는, 초기 도달 시간 처리를 실행하고, 인터럽트 대기가 된다.

S3에서는, 정속 시간(T2)이 경과했는지 아닌지의 판정이 행하여진다. 정속 시간(T2)은, 주탕 패턴 기억부(32)로부터 읽어내어진다. 정속 시간(T2)이 경과한 경우는 S4로 진행된다. 정속 시간(T2)이 경과하고 있지 않은 경우는, S20로 진행된다.

S20에서는, 정속 시간 처리를 실행하고, 인터럽트 대기가 된다. 정속 시간 처리는, 정속 시간 처리에서의 초기 각속도(초기 도달 시간 처리의 최종 각속도(Vθ1))를 정속 시간(T2) 유지하는 것이다.

S4에서는, 안정대 시간(T3)이 경과했는지 아닌지의 판정이 행하여진다. 안정대 시간(T3)은, 주탕 패턴 기억부(32)로부터 읽어내어진다. 안정대 시간(T3)이 경과한 경우는 S5로 진행된다. 안정대 시간(T3)이 경과하고 있지 않은 경우는, S30으로 진행된다. S30에서는, 안정대 시간 처리를 실행하고, 인터럽트 대기가 된다.

S5에서는, 설정 중량(설정 주탕 중량)에 도달했는지 아닌지의 판정이 행하여진다. 설정 주탕 중량은, 주탕 패턴 기억부(32)로부터 읽어내어진다. 설정 중량에 이르지 않은 경우에는 S40로 진행된다. 설정 중량에 이르고 있는 경우에는, S50로 진행된다. S40에서는, 교시 영역 처리를 실행하고, 인터럽트 대기가 된다. S50에서는, 주탕 정지 처리, 즉 탕절을 실행하여 주탕을 종료한다.

도 14의 (a)는, S10의 초기 도달 시간 처리를 나타내는 플로우 차트이다. 이 처리가 S11에서 개시하면, S12에서는, 목표 경동 각속도 Vθ(t)의 산출이 행하여진다. 경동 각속도 산출부(41)는, 상태 기억부(45)로부터 현상의 경동 각도 θ(t)를 읽어내어, 또, 주탕 패턴 기억부(32)로부터 제1 설정 각속도 Vθ1을 읽어내며, 또, 표면적 정보 기억부(31)로부터 현상의 경동 각도 θ(t)에 대응하는 표면적 역수비Rp(θ(t))를 읽어내고, 식 (1)에 근거하여, 목표 경동 각속도 Vθ(t)를 산출한다. 또, t는, 경과 시간(도 12의 가로축)이다. 또, 제1 설정 각속도 Vθ1은, 설정된 초기에 목표로 해야 할 경동 각속도이다. S12의 산출후에는, S13로 진행된다.

Vθ(t)=(Vθ1/T1)×t×Rp(θ(t)) …(1)

S13에서는, 분배 연산부(42)가, 소망의 경동 각속도(Vθ(t))를 얻기 위한 각 축의 동작량(동작 속도)으로의 분배 연산이 행하여진다. 여기서, 각 축은, 수평 이동 기구(21)의 구동 방향인 수평 방향(전후 방향(전후축))과, 승강 기구(22)의 구동 방향인 승강 방향(승강축)과, 회동 기구(23)의 구동 방향인 회동 방향(Y방향으로 평행이고 또한 레이들의 중심을 통과하는 회동축을 중심으로 한 회동 방향)을 의미한다. 또, 분배 연산은, 소망의 경동 각속도(Vθ(t))와 상태 기억부(45)에 기억된 데이터에 근거하여, 속도 및 위치의 데이터로서 분배 연산되며, 상태 기억부(45)에도 기억된다. 분배 연산부(42)는, 레이들(2)의 경동 동작이 출탕점(P)을 중심으로 한 것이 되도록 연산한다. S13의 연산후에는, S14로 진행된다.

S14에서는, 지시부(43)는, 분배 연산부(42)에 의해 산출된 데이터에 기초하여 각 축 동작부(44)에 지시한다. 각 축 동작부(44)는, 서보 앰프(21b, 22b, 23b), 전후축 서보 모터(21a), 승강축 서보 모터(22a), 회동축 서보 모터(23a) 등으로 구성된다. 즉, 지시부(43)는, 서보 앰프(21b, 22b, 23b)를 매개로 하여 전후축 서보 모터(21a), 승강축 서보 모터(22a), 회동축 서보 모터(23a)에 지시한다. 지시부(43)는, 속도 데이터에 근거하여 지시를 행한다. 각 축방향의 위치는, 각 서보 모터(21a, 22a, 23a)의 엔코더, 고속 카운터 유닛(37)으로부터 피드백되어, 상태 기억부(45)에 기억된다. 즉, 위치ㆍ속도 연산부(47)는, 각 서보 앰프(21b, 22b, 23b)로부터의 정보에 근거하여, 위치 정보, 속도 정보를 산출하며, 상태 기억부(45)에 이 정보를 기억시킨다. S14가 종료하면 도 13의 제너럴 플로우로 되돌아와, 즉 인터럽트 대기가 된다.

도 14의 (b)는, S30의 안정대 시간 처리를 나타내는 플로우 차트이다. 이 처리 S31가 개시하면, S32에서는, 목표 경동 각속도 Vθ(t)의 산출이 행하여진다. 경동 각속도 산출부(41)는, 상태 기억부(45)로부터 현상의 경동 각도 θ(t)를 읽어내고, 또, 주탕 패턴 기억부(32)로부터 제2 설정 각속도 Vθ2를 읽어내며, 또, 표면적 정보 기억부(31)로부터 현상의 경동 각도 θ(t)에 대응하는 표면적 역수비Rp(θ(t))를 읽어내어, 식 (2) 및 식 (3)에 근거하여, 목표 경동 각속도 Vθ(t)를 산출한다. 식 (3) 중의 SVθ(t)는, 가상 경동 각속도이며, 식 (2)에서 산출된다. 또, 제2 설정 각속도 Vθ2는, 교시 처리전에 설정해야 할 경동 각속도이다. S32의 산출후에는, S33로 진행된다.

SVθ(t)=｛(Vθ2－Vθ1)/T3｝×{t－(T1＋T2)}＋Vθ1　…(2)

Vθ(t)=SVθ(t)×Rp(θ(t)) …(3)

S33에서는, 분배 연산부(42)가, 상술한 S13와 마찬가지로, 소망의 경동 각속도(Vθ(t))를 얻기 위한 각 축의 동작량(동작 속도)으로의 분배 연산이 행하여진다. S33의 연산후에는, S34로 진행된다.

S34에서는, 지시부(43)는, 상술한 S14와 마찬가지로, 분배 연산부(42)에 의해 산출된 데이터에 기초하여 각 축 동작부(44)에 지시한다. 즉, 전후축 서보 모터(21a), 승강축 서보 모터(22a), 회동축 서보 모터(23a)에 지시한다. S34에서는, 그 외 S14에서 설명한 처리와 동일한 처리가 이루어진다. S34가 종료하면 도 13의 제너럴 플로우로 되돌아와, 즉 인터럽트 대기가 된다.

도 15는, S40의 교시 영역 처리를 나타내는 플로우 차트이다. 이 처리 S41가 개시하면, S42에서는, 목표 경동 각속도 Vθ(t)의 산출이 행하여진다. 경동 각속도 산출부(41)는, 상태 기억부(45)로부터 현상의 경동 각도 θ(t)를 읽어내고, 또, 주탕 패턴 기억부(32)로부터 설정 교시 경동 각속도 VθT(t)를 읽어내며, 또, 표면적 정보 기억부(31)로부터 현상의 경동 각도 θ(t)에 대응하는 표면적 역수비Rp(θ(t))를 읽어내어, 식 (4)에 근거하여, 목표 경동 각속도 Vθ(t)를 산출한다. 주탕 패턴 기억부(32)에 기억된 설정 교시 경동 각속도 VθT(t)는, 이른바 교시 데이터이며, 미소 시간마다의 가상 경동 각속도이다. S42의 산출후에는, S43로 진행된다.

Vθ(t)=VθT(t)×Rp(θ(t)) …(4)

S43~S47에서는, 경동 각속도 보정부(48)가, 중량 차분(差分)을 보정하기 위한 경동 각속도 중량 보정치 Vθg(t)를 산출하며, 이 Vθg(t)를 이용하여 경동 각속도의 중량 보정을 행한다. 또, 중량 차분을 보정한 후의 경동 각속도를 「보정후 경동 각속도 VθA(t)」라고 한다.

S43에서는, 경동 각속도 보정부(48)는, 주탕 중량 계측부(49)로부터 주탕 중량 현재치 W(t)를 읽어낸다. 다음으로, S44에서는, 경동 각속도 보정부(48)는, 주탕 패턴 기억부(32)로부터 시간 t 경과후의 목표 주탕 중량 Wobj를 읽어낸다. 다음으로, S45에서는, 경동 각속도 보정부(48)는, 식 (5)에 근거하여, 중량차 ΔW(t)를 산출한다.

ΔW(t)=Wobj(t)－W(t) …(5)

다음으로, S46에서는, 경동 각속도 보정부(48)는, 식 (6)에 근거하여, 중량 차분(差分)을 보정하기 위한 경동 각속도 중량 보정치 Vθg(t)를 산출한다. 그 때, 상태 기억부(45)로부터 현상의 경동 각도 θ(t)를 읽어내고, 표면적 정보 기억부(31)로부터 현상의 경동 각도 θ(t)에 대응하는 표면적 역수비Rp(θ(t))를 읽어낸다. 또, a는, 중량 차분을 경동각에 산출하기 위한 정수(定數)이다.

Vθg(t)=a×ΔW(t)×Rp(θ(t)) …(6)

다음으로, S47에서는, 경동 각속도 보정부(48)는, Vθg(t)를 이용하여, 식 (7)에 근거하여, 경동 각속도를 보정하여, 보정 후 경동 각속도 VθA(t)를 얻는다. S47의 산출후에는, S48로 진행된다.

VθA(t)=Vθ(t)＋Vθg(t) …(7)

또, 상술의 S42~S47에서는, 식 (4) 및 식 (6)에서 각각 표면적 역수비Rp(θ(t))를 적산하도록 하고 있지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 즉, S42를 마련하지 않고, S43~S45 후에, S46 대신에 S46a의 스텝을 마련하고, S47 대신에, 다음의 S47a, S47b의 스텝을 거침으로써, 보정 후 경동 각속도 VθA(t)를 얻도록 해도 괜찮다. S46a는, 가상 경동 각속도 중량 보정치를 산출하는 스텝이며, 즉, 「a×ΔW(t)=Vkg(t)」에서 가상 경동 각속도 중량 보정치 Vkg(t)를 산출한다. S47a는, 보정 후 가상 경동 각속도를 산출하는 스텝이며, 즉, 「VθT(t)＋Vkg(t)=VθkA(t)」에서 보정 후 가상 경동 각속도 VθkA(t)를 산출한다. 여기서, S47a나, 이것에 앞서는 스텝에서 설정 교시 경동 각속도 VθT(t)를 읽어내어 두면 좋다. S47b는, 보정 후 경동 각속도를 산출하는 스텝이며, 즉, 「VθA(t)=VθkA(t)×Rp(θ(t))」에서 보정 후 경동 각속도 VθA(t)를 산출한다. 여기서, S47b나, 이것에 앞서는 스텝에서 표면적 역수비 Rp(θ(t))를 읽어내어 두면 좋다. 이와 같이, S42~S47 대신에, S43~S45, S46a, S47a, S47b에서도, 소망의 보정 후 경동 각속도 VθA(t)를 산출할 수 있다.

S48에서는, 분배 연산부(42)가, 상술한 S13와 마찬가지로, 소망의 보정 후 경동 각속도 VθA(t)를 얻기 위한 각 축의 동작량(동작 속도)으로의 분배 연산이 행하여진다. S48의 연산후에는, S49로 진행된다.

S49에서는, 지시부(43)는, 상술한 S14와 마찬가지로, 분배 연산부(42)에 의해 산출된 데이터에 기초하여 각 축 동작부(44)에 지시한다. 즉, 전후축 서보 모터(21a), 승강축 서보 모터(22a), 회동축 서보 모터(23a)에 지시한다. S49에서는, 그 외 S14에서 설명한 처리와 동일한 처리가 이루어진다. S49가 종료하면 도 13의 제너럴 플로우로 되돌아오고, 즉 인터럽트 대기가 된다.

이상과 같이 주탕 장치(1)는, 도 13~도 15의 각 스텝에 의해 적절한 주탕 유량 보정을 실현하여, 즉, 적절한 자동 주탕을 실현한다. 게다가, 상술한 바와 같이, 경동해도 표면적이 변화하지 않은 레이들(부채형 레이들) 이외의 레이들(표면적이 경동각에 따라 변동하는 레이들)에서도, 소망의 주탕 패턴(유량 패턴)으로 주탕할 수 있는 주탕 유량을 제어하는 것을 실현한다. 또, 이것에 의해, 자동화, 작업 환경의 개선, 에너지 절약 및 품질 향상을 실현할 수 있다.

1 - 주탕 장치 2 - 레이들
3 - 제어부 11 - 본체 부분
12 - 노즐 부분 12a - 노즐 선단

Claims

레이들(ladle)의 노즐 부분으로부터의 출탕(出湯) 위치가 일정 위치에 유지되도록, 상기 레이들이 경동(傾動) 동작되는 것에 의해 출탕하는 주탕(注湯) 장치로서,
본체 부분 및 노즐 부분을 가지는 레이들과,
상기 레이들의 경동 각도를 제어하는 제어부를 구비하며,
상기 본체 부분은, 내면이 원통 모양 혹은 원추형 모양의 측면 부분을 가지고,
상기 노즐 부분은, 그 단부에 노즐 선단을 가지고, 상기 본체 부분의 측부에서 상기 본체 부분과 일체화되며, 상기 본체 부분의 용탕(溶湯)을 상기 노즐 선단으로 안내함과 아울러, 상기 노즐 선단을 매개로 하여 용탕을 출탕하며,
상기 제어부는, 상기 레이들의 경동시의 용탕의 표면적에 기초하여 경동 각도를 제어하는 주탕 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 노즐 부분은, 상기 레이들이 경동되고 있지 않을 때, 상기 노즐 부분에 저류(貯留)된 용탕의 표면적이 연직 방향으로부터 보아 사다리꼴 혹은 직사각형으로 이루어짐과 아울러, 상기 레이들이 경동되고, 상기 노즐 선단을 매개로 하여 용탕을 출탕하고 있을 때, 상기 노즐 부분에 저류된 용탕의 표면적이 연직 방향으로부터 보아 사다리꼴 혹은 직사각형이 되도록 형성되어 있는 주탕 장치.
청구항 2에 있어서,
상기 본체 부분은, 상기 레이들이 경동되고, 상기 노즐 선단을 매개로 하여 용탕을 출탕하고 있을 때, 이 부분에서의 용탕의 표면적이 타원 형상으로 되어 있거나, 혹은, 기울어진 상기 본체 부분의 바닥에 용탕이 없는 부분이 존재할 정도로 용탕이 줄어든 상태인 것에 의해, 타원 형상의 일부가 빠진 형상으로 되어 있는 주탕 장치.
청구항 3에 있어서,
상기 레이들의 경동 각도에 따라 미리 산출된 용탕의 표면적을 기억하는 표면적 정보 기억부를 더 구비하는 주탕 장치.
청구항 4에 있어서,
반송되는 각 주형(鑄型)에 대응하는 주탕 패턴에 대한 정보를 기억하는 주탕 패턴 기억부를 더 구비하며,
상기 제어부는, 상기 주탕 패턴 기억부에 기억된 각 주형에 대응하는 주탕 패턴에 대한 정보와, 상기 표면적 정보 기억부에 기억된 정보에 근거하여, 제품의 종류에 따른 주탕 패턴으로 상기 주형에 주탕을 행하도록, 상기 레이들의 경동 동작을 제어하는 주탕 장치.
청구항 5에 있어서,
상기 본체 부분은, 경동 중심에 직교하는 단면에서, 상기 노즐 부분의 저부와 일직선으로 늘어서는 제2 내측면 부분을 가지는 주탕 장치.
청구항 6에 있어서,
상기 노즐 선단에는, 용탕의 흐름을 형성하는 소정의 곡률 반경을 가지는 곡면이 형성되며,
상기 레이들은, 곡률 중심(中心)이 경동 중심(中心)이 되도록 경동 동작되는 주탕 장치.
청구항 7에 있어서,
상기 레이들을 수평 방향이고 또한 주형에 대해서 근접 및 이간(離間)하는 방향인 제1 방향으로 구동시키는 수평 이동 기구와,
상기 레이들을 수직 방향인 제2 방향으로 구동시키는 승강 기구와,
상기 제1 방향 및 상기 제2 방향에 직교하는 제3 방향으로 평행이고 또한 상기 레이들의 중심(重心)을 통과하는 회동축을 중심(中心)으로 회동시키는 회동 기구를 구비하며,
상기 수평 이동 기구, 상기 승강 기구, 및 상기 회동 기구가 상기 레이들을 구동시키는 것에 의해, 상기 레이들은, 상기 곡률 중심이 경동 중심이 되도록 경동 동작되는 주탕 장치.
청구항 8에 있어서,
상기 레이들 내의 용탕의 중량을 검지하는 중량 검지부를 구비하며,
상기 제어부는, 상기 중량 검지부로부터의 정보에 근거하여, 상기 레이들의 경동 동작을 피드백 제어하는 주탕 장치.
레이들의 노즐 부분으로부터의 출탕 위치가 일정 위치에 유지되도록, 상기 레이들이 경동 동작되는 것에 의해 출탕하는 주탕 장치를 이용하여 용탕의 주탕을 행하는 주탕 방법으로서,
상기 주탕 장치는, 본체 부분 및 노즐 부분을 가지는 레이들과,
상기 레이들의 경동 각도를 제어하는 제어부를 구비하며,
상기 본체 부분은, 내면이 원통 모양 혹은 원추형 모양의 측면 부분을 가지고,
상기 노즐 부분은, 그 단부에 노즐 선단을 가지며, 상기 본체 부분의 측부에서 상기 본체 부분과 일체화되고, 상기 본체 부분의 용탕을 상기 노즐 선단으로 안내함과 아울러, 상기 노즐 선단을 매개로 하여 용탕을 출탕하며,
상기 주탕 방법은, 상기 제어부가, 상기 레이들의 경동시의 용탕의 표면적에 기초하여 경동 각도를 제어하는 것에 의해, 상기 레이들로부터 용탕의 주탕을 행하는 주탕 방법.
청구항 10에 있어서,
상기 레이들은, 본체 부분 및 노즐 부분의 내면의 형상을 일정하게 성형하는 형(型)을 이용하여, 내면 형상이 성형되는 주탕 방법.
레이들의 노즐 부분으로부터의 출탕 위치가 일정 위치에 유지되도록, 상기 레이들이 경동 동작되는 것에 의해 출탕하는 주탕 장치로서,
본체 부분 및 노즐 부분을 가지는 레이들과,
상기 레이들의 경동 각도를 제어하는 제어부를 구비하며,
상기 제어부는, 상기 레이들의 경동시의 용탕의 표면적에 기초하여 경동 각도를 제어하는 주탕 장치.
청구항 1 또는 청구항 12에 있어서,
상기 레이들의 경동 각도에 따라 미리 산출된 용탕의 표면적을 기억하는 표면적 정보 기억부와,
반송되는 각 주형에 대응하는 주탕 패턴에 대한 정보를 기억하는 주탕 패턴 기억부와,
각종 상태를 기억하는 상태 기억부를 더 구비하며,
상기 제어부는, 상기 상태 기억부에 기억된 상기 레이들의 현상의 경동각을 읽어내고, 상기 표면적 정보 기억부로부터 현상의 경동 각도에 대응하는 표면적 역수비(逆數比)를 읽어냄과 아울러, 상기 주탕 패턴 기억부에 기억된 주탕 패턴으로부터 현상의 가상 경동 각속도를 산출하며, 이들에 기초하여 상기 레이들에 필요한 경동 각속도를 산출하는 주탕 장치.
청구항 13에 있어서,
상기 주탕 패턴 기억부에 기억되는 주탕 패턴은, 각 주형에 대응하는 패턴임과 아울러, 경과 시간에 대한 가상 경동 각속도의 변화를 나타내는 정보이며,
상기 가상 경동 각속도는, 상기 주형의 표면적 정보에 근거하여, 기준이 되는 표면적으로 변환한 경우의 각속도인 주탕 장치.
청구항 13에 있어서,
상기 레이들을 수평 방향이고 또한 주형에 대해서 근접 및 이간하는 방향인 제1 방향으로 구동시키는 수평 이동 기구와,
상기 레이들을 수직 방향인 제2 방향으로 구동시키는 승강 기구와,
상기 제1 방향 및 상기 제2 방향에 직교하는 제3 방향으로 평행이고 또한 상기 레이들의 중심(重心)을 통과하는 회동축을 중심(中心)으로 회동시키는 회동 기구와,
상기 제어부에 의해 산출된 필요한 경동 각속도를 얻기 위한, 상기 수평 이동 기구, 상기 승강 기구 및 상기 회동 기구의 동작량으로의 연산을 행하는 분배 연산부를 구비하는 주탕 장치.
청구항 15에 있어서,
상기 주탕 패턴에는, 적어도, 초기 도달 시간 처리, 정상 시간 처리, 안정대(安定待) 시간 처리 및 교시(敎示) 영역 처리에 대응한 경과 시간에 대한 가상 경동 각속도의 변화를 나타내는 정보가 포함되며,
상기 제어부는, 상기 초기 도달 시간 처리, 상기 정상 시간 처리, 상기 안정대 시간 처리 및 상기 교시 영역 처리에 따라서, 가상 경동 각속도를 산출하고 있는 주탕 장치.