(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
鋳造工場では、一般的に、溶解炉で溶解した溶湯を運搬容器である取鍋に移し替え、該取鍋を注湯ステーションへ搬送し、さらにクレーン等で該取鍋を注湯装置に載せ替えるという工程が必要である。これらの工程を行うために、かなりの時間を要し、その間に、該取鍋内の溶湯の温度が低下し、鋳物不良の原因になるという問題がある。
【0005】
このため本技術分野では、取鍋内の溶湯の温度低下を防止することができる注湯装置及び注湯装置用取鍋が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の一側面に係る注湯装置は、取鍋を傾動させることにより鋳型内に溶湯を注湯する注湯装置であって、前記取鍋と、該取鍋を傾動させる取鍋傾動機構と、を備え、前記取鍋は、溶湯を貯留する貯留部と、該貯留部の下部に設けられ、前記取鍋内の溶湯を加熱する溶湯加熱部とを有
し、溶湯加熱部は、断面U字状の溝である溶湯通路を有し、溶湯通路は、両方の端部が上側に位置し、該両方の端部において貯留部に連通されるとともに、平面視において両方の端部を結ぶ仮想線が、取鍋の傾動方向に対して直交するように形成されている。
【0007】
本発明の一側面に係る注湯装置においては、取鍋内の溶湯を加熱する溶湯加熱部が貯留部の下部に設けられているため、取鍋内の溶湯の温度低下を防止することができる。
また、本発明の一側面に係る注湯装置においては、取鍋を90度傾斜させることにより、取鍋内部の溶湯を全量排出することができる。
【0008】
一形態においては、溶湯加熱部は、溝形誘導加熱デバイスであってもよい。溝形誘導加熱デバイスは、冷却ファンでコイル部を空冷することができるため、このような形態によれば、溶湯加熱部を取鍋に容易に取り付けることができる。
【0010】
一形態においては、さらに、取鍋内の溶湯温度を測定する温度センサと、温度センサの出力に応じて溶湯加熱部の電力を制御する制御部と、を備えてもよい。このような形態によれば、溶湯加熱部の電力を調整することにより、取鍋内の温度を安定させることができる。
【0011】
一形態においては、温度センサは、取鍋が傾動されて鋳型に注湯する際の注湯口を流れる溶湯の温度を測定する非接触温度計であってもよい。このような形態によれば、溶湯の温度を正確に測定することができる。
【0012】
一形態においては、制御部は、温度センサからの出力情報と比較するための第1閾値、及び第1閾値よりも
小さな第2閾値を記憶する記憶部と、記憶部から第1及び第2閾値を読み出す閾値読出部と、該閾値読出部で読み出した第1及び第2閾値と温度センサからの出力情報とを比較する比較部とを有し、制御部は、温度センサからの出力情報が第1閾値以上となった場合には、溶湯加熱部の電力を低下させ、温度センサからの出力情報が第2閾値以下となった場合には、溶湯加熱部の電力を増加させてもよい。このような形態によれば、取鍋内の溶湯温度を安定させることができる。
【0013】
また、本発明の他の側面に係る注湯装置用取鍋は、取鍋を傾動させることにより鋳型内に溶湯を注湯する注湯装置に用いる注湯装置用取鍋であって、溶湯を貯留する貯留部と、該貯留部の下部に設けられ、前記取鍋内の溶湯を加熱する溶湯加熱部とを有
し、溶湯加熱部は、断面U字状の溝である溶湯通路を有し、溶湯通路は、両方の端部が上側に位置し、該両方の端部において貯留部に連通されるとともに、平面視において両方の端部を結ぶ仮想線が、取鍋の傾動方向に対して直交するように形成されている。
【0014】
本発明の他の側面に係る注湯装置用取鍋においては、取鍋内の溶湯を加熱する溶湯加熱部が貯留部の下部に設けられているため、取鍋内の溶湯の温度低下を防止することができる。
また、本発明の他の側面に係る注湯装置用取鍋においては、取鍋を90度傾斜させることにより、取鍋内部の溶湯を全量排出することができる。
【0015】
一形態においては、溶湯加熱部は、溝形誘導加熱デバイスであってもよい。溝形誘導加熱デバイスは、冷却ファンでコイル部を空冷することができるため、このような形態によれば、取鍋に容易に取り付けることができる。
【発明の効果】
【0017】
本発明の種々の側面及び実施形態によれば、取鍋内の溶湯の温度低下を簡易な構成で防止でき、鋳物不良の低減を実現することが可能になる。
【発明を実施するための形態】
【0019】
以下、第1の実施形態の注湯装置15について
図1〜3を参照して説明する。
図1は、第1の実施形態に係る注湯装置を示す正面図である。
図2は、
図1におけるA−A矢視図である。
図3は、
図1におけるB−B矢視図(90度回転視)である。なお、説明の便宜上、鉛直方向をX方向と、後述するレール1の延在方向をZ方向と、X方向及びZ方向に垂直な方向をY方向とする。この注湯装置15は、自動注湯を可能とする自動注湯装置である。本実施形態は、水平割無枠鋳型造型機で造型された鋳型への注湯に適用した例である。
図1に示すように、図示されない水平割無枠鋳型造型機で造型された鋳型Mの外側における床面には、レール1が配設される。レール1上には、鋳型Mの進行方向(
図3における正のZ方向)とその反対方向に移動可能な走行台車2が載置される。なお、走行台車2は、走行駆動モータ2aを作動させることにより、走行する。
【0020】
走行台車2上には、後述する取鍋8を鋳型Mの進行方向(Z方向)と直交する方向(Y方向)に移動可能な前後移動台車3が設けられる。前後移動台車3は、前後駆動モータ3a(
図2参照)を作動させることにより、移動する。前後移動台車3上には、取鍋8を昇降させる昇降手段4が設けられる。取鍋8は、昇降手段4における昇降駆動モータ4aを作動させることにより、昇降する。
【0021】
昇降手段4には、傾動軸を内蔵した傾動軸ユニット5(
図2参照)が昇降可能に装着される。傾動軸ユニット5の先端には、傾動フレーム6が傾動可能に連結される。傾動軸ユニット5には、傾動駆動モータ7が装着される。傾動駆動モータ7を作動させることにより、傾動フレーム6が傾動する。取鍋8を傾動させる取鍋傾動手段(取鍋傾動機構16)は、傾動軸ユニット5、傾動フレーム6及び傾動駆動モータ7によって構成されている。
【0022】
傾動フレーム6には、取鍋8が着脱可能に固定される。走行台車2には、重量測定手段としてのロードセル9(
図2参照)が設けられる。
【0023】
ここで、取鍋8について
図4、5を参照して説明する。
図4は、
図1の装置を構成する取鍋の正面図である。
図5は、
図4におけるC−C矢視図である。取鍋8は、注湯装置用の取鍋であり、溶湯を貯留する取鍋部10と、取鍋部10の下端に設けられ、溶湯を加熱する溶湯加熱部11と、を備える。取鍋部10には、溶湯貯留部10aが形成される。さらに、取鍋部10には、溶湯貯留部10aに連通する出湯口10bが形成される。出湯口10bの先端には、出湯ノズル10cが設けられる。溶湯貯留部10aの下部には、連通孔10dが溶湯貯留部10aと連通されて形成される。
【0024】
溶湯加熱部11には、縦断面U字状の溝である溶湯通路11aが形成される。溶湯通路11aは、連通孔10dと連通される。すなわち、溶湯貯留部10aと溶湯通路11aとは、連通孔10dを介して連通される。換言すると、連通孔10dは、溶湯通路11aの上端側に位置する両方の端部である。この実施形態においては、両方の端部を結ぶ仮想線が、取鍋を傾動させる際の軸の方向W(
図2参照)と直交するようにされる。軸の方向Wは、Z方向と平行な方向である。すなわち、
図6に示すように、一対の連通孔10dは、平面視において、該一対の連通孔10dを結ぶ仮想線と取鍋8を傾動させた際の取鍋8の傾動方向L1とが一致するように設けられる。なお、傾動方向L1は、平面視において軸の方向Wと直交する方向である。しかし、後述(
図10等)のように、両方の端部を結ぶ線(方向)が、取鍋を傾動させる際の軸方向と平行になるように、両方の端部(一対の端部)が配置されるようにしてもよい。尚、両方の端部は、取鍋が傾動していない状態で同じ水平面上に位置し、両方の端部を結ぶ仮想線(方向)とは、取鍋が傾動していない状態での水平面上における仮想線(方向)を意味している。溶湯加熱部11には、溶湯加熱手段としての溝形誘導加熱装置(溝形誘導加熱デバイス)11bが装着される。溶湯加熱部11は、溝形誘導加熱装置11bに通電することにより取鍋8内の溶湯を加熱する。
【0025】
すなわち、溝形誘導加熱装置11bに通電することにより、溶湯通路11a内の溶湯が加熱される。取鍋8内の溶湯には、電磁撹拌力が働く。取鍋8は、注湯を繰り返すと複数回の傾動動作が行われるから、加熱された溶湯は、取鍋8内で循環される。
【0026】
以上のように構成された注湯装置15は、取鍋8と、取鍋傾動機構16(傾動軸ユニット5、傾動フレーム6及び傾動駆動モータ7)とを備えることにより、取鍋内の溶湯温度低下を簡易な構成で防止できる。次に、この注湯装置15の動作について説明する。
図1は注湯待ちの状態である。この状態で取鍋8は、水平にされている。取鍋8内には、図示されない溶湯搬送装置により、必要量の溶湯が供給(補給)される。溝形誘導加熱装置11bは、通電されており、取鍋8内の溶湯は、加熱される。
【0027】
本実施形態では
図3に示すように、鋳型Mが連続する鋳型群の状態で搬送されるようになっている。まず、図示されない鋳型搬送手段により、鋳型Mの鋳型群が1ピッチ分(1鋳型分)、正のZ方向に間欠搬送される。これにより、注湯すべき鋳型Mが取鍋8の正面に搬送される。
【0028】
次に、前後駆動モータ3aを正作動させることにより、前後移動台車3を所定位置まで前進させ、取鍋8を鋳型Mに接近させる。次に、取鍋8を出湯ノズル10cのノズル中心10e(
図4参照)を傾動中心として、溶湯を注湯する方向に傾動させ、取鍋8内の溶湯を鋳型Mに注湯する(
図7参照)。この際、傾動駆動モータ7を作動させるだけでなく、前後駆動モータ3a及び昇降駆動モータ4aも同時に作動させる。
【0029】
注湯量の制御は、取鍋8と溶湯の合計重量をロードセル9で計量し、溶湯流出分の重量を算出し、重量制御で行う。各種制御は、制御部17が行う。鋳型Mへの注湯重量が設定重量に到達したら、傾動駆動モータ7を逆作動させることにより、溶湯を湯切りする方向に取鍋8を傾動させ、該湯切りして注湯を完了させる。
【0030】
その後、図示されない鋳型搬送手段により、鋳型Mの鋳型群が1ピッチ分、正のZ方向に間欠搬送され、次の鋳型Mへの注湯が行われる。取鍋8の溶湯通路11aに溶湯を残し、溶湯貯留部10a内の溶湯が無くなるまで、これらを繰り返す。
【0031】
そして、取鍋8の溶湯通路11aに溶湯を残し、溶湯貯留部10a内の溶湯が無くなったら、取鍋8を水平に戻す。そして、前後駆動モータ3aを逆作動させることにより、前後移動台車3を後退させ、
図1の状態に戻す。その後、図示されない溶湯搬送装置により、取鍋8内に必要量の溶湯が供給(補給)され、再び、注湯が開始される。
【0032】
ところで、取鍋8内の溶湯量は、注湯する回数が増すとともに減少し、従来の構成では傾動タイプの取鍋に加熱手段を設けたものがなく、取鍋8内の溶湯量が少なくなると単位時間当たりの溶湯の温度低下が大きくなっていた。また、傾動タイプの取鍋に加熱手段を設けようとすると構成が複雑になるとともに大型化してしまい、現実的に実施するには無理があった。しかし、取鍋8が取鍋部10及び溶湯加熱部11を備える注湯装置15によれば、注湯する回数が増して取鍋8内の溶湯量が減少しても、取鍋8内の溶湯を常時、加熱することができ、取鍋8内の溶湯の温度低下を防止することができるという利点がある。また、注湯装置15は、このような利点を簡易な構成で実現する。
【0033】
また、本実施形態では、溶湯加熱部11における溶湯加熱手段として溝形誘導加熱装置11bを用いている。溝形誘導加熱装置11bは、図示されない冷却ファンでコイル部(図示せず)を空冷するようになっている。よって、冷却水を必要とせず、一般的な注湯装置の取鍋にも容易に取り付けることができる。
【0034】
なお、注湯装置15では、傾動フレーム6に取鍋8、すなわち、溶湯加熱部11を装着した取鍋部10を固定しているが、傾動フレーム6は、溶湯加熱部11の無い取鍋、即ち、取鍋本体のみであっても固定できる構造にされている。
【0035】
また、本実施形態では、取鍋8における取鍋部10の上端が開放されているが、これに限定されるものではなく、該取鍋部10の上端に蓋を取り付け、該上端を蓋で覆うようにしてもよい。なお、
図7における取鍋8は、取鍋部10の上端に蓋を取り付け、該上端を蓋で覆うようにした例を示している。
【0036】
次に、第2実施形態に係る注湯装置25について
図8〜
図13を用いて説明する。注湯装置25も、自動注湯装置である。本実施形態では、温度センサ21及び温度センサ21の出力に応じて制御する制御部27を備える。また、注湯装置25は、温度センサ21及び制御部27を有する点と、取鍋8に換えて取鍋28を有する点とを除いて、
図1〜
図7を用いて説明した注湯装置15と同様の構成を有している。同様の構成部分には、注湯装置15と同様の符号を付して詳細な説明は省略する。尚、注湯装置25では、取鍋28を用いることで取鍋8を用いた注湯装置15に比べて後述のような効果を有するが、注湯装置25においても取鍋28及び溶湯加熱部31に換えて取鍋8及び溶湯加熱部11を用いるようにしてもよく、その場合にも温度センサ21及び制御部27の効果を有する。
【0037】
注湯装置25は、
図8及び
図9に示すように、温度センサ21及び制御部27に加えて、レール1、走行台車2、前後移動台車3、昇降手段4、傾動軸ユニット5、傾動フレーム6、傾動駆動モータ7、取鍋28、ロードセル9(図示しないが
図2のロードセル9と同様のものが設けられる)、取鍋部30、溶湯加熱部31等を備える。傾動軸ユニット5、傾動フレーム6及び傾動駆動モータ7は、取鍋28を駆動させる傾動駆動手段(取鍋傾動機構16)を構成する。
【0038】
図10〜
図12に示すように、取鍋28の取鍋部30は、以下で説明する連通孔30dの位置を除いて上述した取鍋部10と同様の構成を有する。すなわち、取鍋部30には、溶湯貯留部30aが形成される。さらに、取鍋部30には、出湯口30bが形成される。出湯口30bの先端には、出湯ノズル30cが設けられる。溶湯貯留部30aの下部には、連通孔30dが溶湯貯留部30aと連通されて形成される。また、取鍋28には、取鍋部30の下端に設けられ、溶湯を加熱する溶湯加熱部31が設けられる。
【0039】
溶湯加熱部31は、以下で説明する溶湯通路31aの向きを除いて上述した溶湯加熱部11と同様の構成を有する。溶湯加熱部31には、縦断面U字状の溝である溶湯通路31aが形成されている。溶湯通路31aは、連通孔30dと連通されている。すなわち、溶湯貯留部30aと溶湯通路31aとは、連通孔30dを介して連通されている。換言すると、連通孔30dは、溶湯通路31aの上端側に位置する両方の端部である。この実施形態においては、両方の端部を結ぶ仮想線L2が、取鍋を傾動させる際の軸の方向W(
図2参照)と平行(回動中心の方向と平行)になるように形成されている。すなわち、
図10に示すように、一対の連通孔30dは、平面視において、該一対の連通孔30dを結ぶ仮想線L2と取鍋8を傾動させた際の取鍋8の傾動方向L1とが直交するように設けられる。尚、両方の端部は、取鍋が傾動していない状態で同じ水平面上に位置し、両方の端部を結ぶ仮想線(方向)L2とは、取鍋が傾動していない状態での水平面上における仮想線(方向)を意味している。
【0040】
このように配置された連通孔30dを介して溶湯貯留部30aに連通される溶湯通路31aは、取鍋28が90度傾斜した状態で、内部の溶湯を全量排出できる。この点で
図6を用いて説明した連通孔10dの配置及び溶湯通路11aより有利である。すなわち、
図6の場合には、内部の溶湯を全量排出するために90度以上傾斜させる必要がある場合がある。さらに、全量排出を簡単に行うことができるということはノロ排出を簡単に行うことができるということを意味し、良質の鋳物を得るために有利である。例えば、ノロの全量排出は、溶湯補給回数を制御部27が制御して、所定回数になったときに行うようにしてもよい。これらの手法により、ノロの成長を防止できる。後述の適切な温度範囲に保持することでノロの発生を低減するとともに、この全量排出により、鋳物品質を向上できる。このように、ノロ対策(加熱及び全量排出による対策)を発揮する注湯装置25は、FC,FCD等様々な材質の溶湯に注湯装置25を用いることを実現する。
【0041】
溶湯加熱部31には、溶湯加熱手段としての溝形誘導加熱装置(溝形誘導加熱デバイス)11bが装着されている。溶湯加熱部31は、溝形誘導加熱装置11bに通電することにより取鍋28内の溶湯を加熱する。
【0042】
すなわち、溝形誘導加熱装置11bに通電することにより、溶湯通路31a内の溶湯が加熱される。取鍋28内の溶湯には、電磁撹拌力が働く。取鍋28は、注湯を繰り返すと複数回の傾動動作が行われるから、加熱された溶湯は、取鍋28内で循環される。
【0043】
温度センサ21は、取鍋28内の溶湯温度を測定する。例えば、温度センサ21は、非接触温度計であり、取鍋28が傾動されて鋳型に注湯する際の注湯口を流れる溶湯の温度を測定できるような位置及び姿勢で配置される。非接触温度計で、実際に流れる溶湯の温度を測定するように構成することで、正確な温度を測定でき、さらに、正確な温度に基づいて制御することができる。
【0044】
この方式の温度センサ21は、例えば取鍋外部温度を測定するよりも正確である。また、例えば、取鍋内の溶湯温度を非接触温度計により測定した場合には、液面にノロがあったときにそのノロの温度を測定してしまう可能性があり、測定温度と実温度に差が生じてしまう可能性があるが、これに対しこの方式(注湯口を流れる溶湯の温度を測定する方式)は、正確である。
【0045】
制御部27は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)等を備えたコンピュータであり、温度センサ21の出力に応じて溶湯加熱部31を制御する。制御部27は、溶湯加熱部31の電力を調整することにより取鍋28内の温度を安定化させる。
【0046】
具体的に、制御部27は、
図13に示すように、記憶部33と、閾値読出部34と、比較部35とを有する。記憶部33は、温度センサ21からの出力情報と比較するための第1及び第2閾値を記憶する。閾値読出部34は、記憶部33から第1及び第2閾値を読み出す。比較部35は、閾値読出部34で読み出した第1及び第2閾値と温度センサ21からの出力情報とを比較する。
【0047】
制御部27は、温度センサ21からの出力情報(温度)が第1閾値以上となった場合には、溶湯加熱部31の電力を低下させる。制御部27は、温度センサ21からの出力情報(温度)が第2閾値以下となった場合には、溶湯加熱部31の電力を増加させる。このように閾値を設けてそれと測定温度との関係で制御することで、適切な温度範囲に溶湯温度を維持できる。尚、閾値は、外気温等の気候や、溶湯材質や、取鍋の大きさに応じて変更可能であり、例えば試運転等で設定すると良好な結果が得られる。閾値を3つ以上にして、更に細やかな電力調整による温度制御を行うように構成してもよい。また、第1閾値を設けて高温側の制御も行っていることから、溶湯温度が過剰に上昇した場合の不具合(例えば、溶湯の泡立ちの暴れによる流線のふらつきや、ふらつきによる湯口周辺への飛び散り等の不具合)も防止できる。
【0048】
以上のように構成された注湯装置25は、取鍋8と、取鍋傾動機構16(傾動軸ユニット5、傾動フレーム6及び傾動駆動モータ7)とを備えることにより、取鍋28内の溶湯温度低下を簡易な構成で防止できる。また、注湯装置25は、制御部27及び温度センサ21を備えることにより、取鍋28内の溶湯温度を簡易な構成で適切な温度範囲に保つことができる。ここで、ノロが発生しやすい温度を避けるような温度範囲を設定することで、ノロの発生を防止できる。
【0049】
次に、この注湯装置25の動作について説明する。注湯待ちの状態で取鍋28は、水平にされている(
図9等)。取鍋28内には、図示されない溶湯搬送装置により、必要量の溶湯が供給(補給)されている。溝形誘導加熱装置11bは、通電されており、取鍋28内の溶湯は、加熱されている。
【0050】
上述した注湯装置15の場合と同様に、鋳型Mが連続する鋳型群の状態で搬送されるようになっている。まず、図示されない鋳型搬送手段により、鋳型Mの鋳型群が1ピッチ分(1鋳型分)、正のZ方向に間欠搬送される。これにより、注湯すべき鋳型Mが取鍋28の正面に搬送される。
【0051】
次に、前後駆動モータ3aを正作動させることにより、前後移動台車3を所定位置まで前進させ、取鍋28を鋳型Mに接近させる。次に、取鍋28を出湯ノズル30cのノズル中心30eを傾動中心として、溶湯を注湯する方向に傾動させ、
図8に示すように、取鍋28内の溶湯を鋳型Mに注湯するこの際、傾動駆動モータ7を作動させるだけでなく、前後駆動モータ3a及び昇降駆動モータ4aも同時に作動させる。
【0052】
注湯量の制御は、取鍋28と溶湯の合計重量をロードセル9で計量し、溶湯流出分の重量を算出し、重量制御で行う。各種制御は、制御部27が行う。鋳型Mへの注湯重量が設定重量に到達したら、傾動駆動モータ7を逆作動させることにより、溶湯を湯切りする方向に取鍋28を傾動させ、該湯切りして注湯を完了させる。
【0053】
その後、図示されない鋳型搬送手段により、鋳型Mの鋳型群が1ピッチ分、正のZ方向に間欠搬送され、次の鋳型Mへの注湯が行われる。取鍋28の溶湯通路31aに溶湯を残し、溶湯貯留部30a内の溶湯が無くなるまで、これらを繰り返す。
【0054】
そして、取鍋28の溶湯通路31aに溶湯を残し、溶湯貯留部30a内の溶湯が無くなったら、取鍋28を水平に戻す。そして、前後駆動モータ3aを逆作動させることにより、前後移動台車3を後退させ、水平の状態に戻す。その後、図示されない溶湯搬送装置により、取鍋28内に必要量の溶湯が供給(補給)され、再び、注湯が開始される。
【0055】
ところで、取鍋28内の溶湯量は、注湯する回数が増すとともに減少し、従来の構成では傾動タイプの取鍋に加熱手段を設けたものがなく、取鍋28内の溶湯量が少なくなると単位時間当たりの溶湯の温度低下が大きくなっていた。また、傾動タイプの取鍋に加熱手段を設けようとすると構成が複雑になるとともに大型化してしまい、現実的に実施するには無理があった。しかし、取鍋28が取鍋部30及び溶湯加熱部31を備える注湯装置25によれば、注湯する回数が増して取鍋8内の溶湯量が減少しても、取鍋28内の溶湯を常時、加熱することができ、取鍋28内の溶湯の温度低下を防止することができるという利点がある。また、注湯装置25は、このような利点を簡易な構成で実現する。
【0056】
また、注湯装置25は、注湯装置15で述べたその他の効果も有する。また、本実施形態では、取鍋28における取鍋部30の上端が開放にされているが、これに限定されるものではなく、該取鍋部30の上端に蓋を取り付け、該上端を蓋で覆うようにしてもよい。