JPH0123230B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は金属溶湯の鋳造装置の放出チヤネルに
おけるその凝固防止法及び該装置に関するもので
ある。

金属溶湯鋳造用注入取鍋又は中間容器のスライ
ド閉鎖部材にあつては、例えば1978年２月28日に
発行されたBernard Tinnesの米国特許第
4076153号からも分るように、当業者は放出チヤ
ネルでの溶湯凝固すなわちスライド閉鎖部材の固
化の危険に対処するための努力を長いこと行なつ
て来た。同時に、注入前に放出チヤネル内への金
属侵入防止を目的とする手段も既に知られてい
る。この目的のために、空の容器の放出チヤネル
を非金属充てん塊又は低融点金属の何れかで充て
んしている。

これらの公知の手段は労力消費を伴うことは別
として、その有効性は注入が開始されないときに
限られ、また充てん塊又は充てん金属が常設鋳型
に到達して、そこで撹乱作用をするに至ることを
防止できない。

また、出湯前だけでなく注入中又は短期間の操
業中断中にも、スライド閉鎖部材を装着した注入
容器の放出チヤネルの固化を防止するために、ス
ライダーを閉じた状態で放出チヤネルに不活性ガ
スなどのガスを吹き込むことも公知である。ここ
で、放出チヤネルにガスを入れるための開孔は、
穿孔レンガ内に直接設けられているか、あるいは
スライダーの固定底板又は可動スライダー板自体
内の穿孔レンガケーシングに設けられているかの
何れかである。したがつて後者の場合はガスの流
入口はスライダーが閉鎖位置にある時のみ放出チ
ヤネルと連通する。

ガスを吹き込む際には、放出チヤネル内にある
溶湯を撹拌して、低温溶湯を高温溶湯と混合して
凝固を防止もしくは遅らせることを企図する。こ
の場合、空気又は他の非不活性ガスならびに窒素
の吹き込みは冶金的理由により原則として禁止さ
れるので、高価な不活性ガスを使用しなければな
らない。そこでガスの吹き込みの結果操業コスト
が上昇するのみならず、低温ガスが溶湯に入り込
んで溶湯が冷却されることとなる。加えて、ガス
流が放出チヤネル内の溶湯からもこの放出チヤネ
ルを画成する耐火材料からも活発に奪熱し、また
鋳造容器からの熱の供給は不十分であるために、
撹拌が不十分な場合は凝固が突然起こる。

放出チヤネルへのガス吹込みは開孔があること
又はこれを画成する耐火部材のポアがあることを
前提としているので、操業中常時放出チヤネル内
の静鉄圧よりも高いガス圧で操作を行なうことが
必須となる。しかしながら、静鉄圧は鋳造容器内
の溶湯のレベルにより大巾に変動するので、ガス
吹込みの効果は溶湯レベル又は充てん状態によ
り、許容されない程度変化する。仮に、これとは
別に、ガスの圧力が不十分ならば、開孔又はガス
給送用ポアが詰まつてしまう危険がある。そこで
相手部材が摩耗のための交換が予想される時期よ
り早く交換がなされるため、さらに高価なガス吹
込み部材を必要とすることになる。これは、不活
性ガス使用が操業コスト上負担となつているので
特に望ましくない。

本発明の目的は、鋳造プロセスの開始前にもま
た鋳造プロセスを中断している最中にも、操業条
件によつて放出チヤネルが固化することを、高信
頼性で且つ操業コストの著しい上昇を招くことな
く、防止する鋳造方法及び鋳造装置を提供するこ
とである。

本発明によると、この目的は、閉位置にある可
動スライド部を放出チヤネルに対して横方向に振
動的に駆動することによつて達成される。

本発明の方法によれば金属溶湯を放出する放出
チヤネルを備えた鋳造容器に容れられた金属溶湯
が、前記放出チヤネルで凝固する可能性を実質的
に減少させ且つ放出チヤネルの開放を制御するス
ライド閉鎖部材が閉鎖又は実質的閉鎖時に固化す
る可能性を防止する鋳造方法であつて、前記スラ
イド閉鎖部材、開放位置と閉鎖位置との間を、横
方向に摺動変位可能とした方法において、前記ス
ライド閉鎖部材が少なくとも実質的に閉鎖を行な
つている時に、前記凝固可能性を実質的に減少さ
せるに充分な周波数及び振幅で前記スライド閉鎖
部材を振動させ、一方振動の周波数及び振幅は前
記スライド閉鎖部材が振動中に鋳造容器内の溶湯
の材料損失が起こるには不十分としたことを特徴
とする。

本発明の装置によれば金属溶湯を選択的に注入
する放出チヤネルを備えた鋳造容器であつて、そ
の開放はスライド閉鎖部材によつて制御され、こ
のスライド閉鎖部材は、開放位置と、該部材が鋳
造容器の放出チヤネルの開孔をふさぐ閉鎖位置と
の間を、選択的に且つ横方向に摺動変位可能であ
り、この摺動変位のための作動手段が該スライド
閉鎖部材に備えられている鋳造容器を含んでなる
鋳造装置において、前記スライド閉鎖部材が前記
閉鎖位置に少なくとも実質的に位置している時に
前記スライド閉鎖部材を振動させる手段が前記作
動手段に連係されており、この振動手段の周波数
及び振幅は、金属溶湯が前記放出チヤネルで凝固
する可能性を実質的に減少させ且つ前記スライド
閉鎖部材が実質的閉鎖位置にて固化する可能性を
防止するのに十分に定められ、但し前記振動手段
の振幅は前記スライド閉鎖部材が振動中に鋳造容
器内の溶湯の材料損失が起こるには不十分に定め
られていることを特徴とする。

したがつて、本発明による解決方法は、低温・
高温溶湯を流動することによつて放出チヤネル内
で低温溶湯と高温溶湯とを交換することを指向し
ているのではなく、むしろ平坦面上に置かれた溶
湯層の境界面を平面内で前進後退させれば溶湯の
凝固は常に遅延するとの認識に基づいている。

本発明によると、可動スライド部真上の放出チ
ヤネル壁面に近い溶湯層に放出チヤネル内で連続
した凝固前面が形成されることはない。これは、
可動スライド部の振動運動が、凝固主前面に平行
に溶湯内に剪断応力を導入することによる。同時
に、可動スライド部からある距離に位置する近傍
の放出チヤネル壁面の諸領域に力が伝達されるよ
うにも思われる。何れにせよ本発明の解決法によ
つて液相温度より僅かしか高くない温度でも凝固
を遅らせることに成功した。

可動スライド部の振動に起因する耐火スライド
部の摩擦による摩耗は全体としては従来のスライ
ド閉鎖部材の操業法よりは大きいが、予想外にゆ
るやかなことが分かつた。この事実は、可動スラ
イド部の振動のために静止摩擦は起らず常にその
運動時の摩擦係数が保持されることによると説明
できる。したがつて、可動スライド部の運動を調
節するために、測定可能ではあるが小さい力を振
動中に導入することが必要になる。

本発明方法の態様によると、振動の殆どにおい
てはスライド閉鎖部材が実質的に前記閉鎖位置に
あるが、幾つかの振動においてはスライド閉鎖部
材が少なくとも部分的に開放位置に瞬間的に移動
されるパターンにより前記振動を行なうことを特
徴とする。

鋳造装置の有利な別の態様によると、可動スラ
イド部の閉鎖位置以外の位置でも振動を行なう駆
動機が設けられる。したがつて、例えば、完全開
放位置であるいは、開放位置と閉鎖位置の間の中
間位置での付随的制御摺動のためにも振動駆動機
が設けられる。調節駆動に振動駆動が直接に又は
これらの信号を介して加重された場合は、操業中
に振動駆動を中断せずに保つことができる。

この実施形態によれば、振動手段が、スライド
閉鎖部材がほぼ閉鎖位置にあることを検知し、ま
たスライド閉鎖部材が開放位置に向かつて閉鎖位
置より僅かに外れている時にスライド閉鎖部材の
振動を開始させる検知且つ振動開始手段を含んで
おり、振動手段により振動されるスライド閉鎖部
材からの振動中の洩れ量を少なくすることができ
る。

別の有利な態様によると、鋳造装置は可動スラ
イド部の開閉運動を周期的に行なうプログラム制
御手段を含んでいる。このプログラム制御手段
は、同時に、周波数、運動量及び適切な開放位置
での停待時間を決定する。プログラム制御手段
は、可動スライド部の閉鎖位置又は可能ならば部
分開放位置の何れか一方でのみ、作動されるのが
好ましい。

このような閉鎖位置からの開閉運動が行われる
と、高温溶湯を鋳造取鍋から放出チヤネルへ流入
させつつ、低温溶湯を放出チヤネルから流出させ
ることによつて、鋳造中断が長く続いた場合でも
凝固を完全に防止することが可能となる。非常に
小さい開孔又はチヤネル断面を極く短時間で貫通
する放流で十分であるので、この時間内に流れる
溶湯は常に小量であり、吸収は困難でなく又捕捉
するにせよ追加出費は僅かである。

例えばアルミニウムキルド鋼を鋳造取鍋から注
入する場合は、スライダーの絞り位置から開閉運
動を行なうことが好ましい。この場合は、可動ス
ライド部が開放運動の終りに完全開放位置に到達
するようにストロークを選定すると、溶湯の流路
は閉鎖部を通る直線となり、絞り状態で特に流れ
のデツドゾーンに形成された沈積酸化物は洗い流
されるとの利点がある。スライダー閉鎖部材は開
放位置に短時間だけとどまると沈積物は除去され
る。この時間内に流れる溶湯の量は、開閉運動の
前又は後に貫流条件に影響を与えることにより、
補償される。何れの場合でも本発明の注入装置に
よれば、アルミニウムキルド鋼の場合は不可避的
に発生する沈積酸化物が放出チヤネルを閉じるこ
とが防止される。

以下図面に例示された本発明の二つの実施態様
により、さらに詳しく本発明を説明する。

図面において、２は鋳造容器（デイストリビユ
ータ）を概括的に示しており、その底部４には穿
孔レンガ６が挿入されている。この穿孔レンガ６
は放出チヤネル８の上部を制限しており、１０と
して概括的に示されている通常のスライド閉鎖部
の底板１２の中に下向きに放出チヤネル８が続い
ている。このスライド閉鎖部も概念的にしか図示
されていないが、プレート状の可動スライド部１
４を含んでおり、また底板１２と固定的に接続さ
れたプレート状の放出部１６も含んでいる。この
放出部１６は放出チヤネル８と芯合わせされた放
出孔１８を有し、一方、可動スライド部１４は通
路２０を有する。

可動スライド部１４は底板１２と放出部１６の
間に摺動自在に締付けられており、但し摺動は放
出チヤネル８に対して横方向に可能となつてい
る。また、可動スライド部１４は、概括的に２２
によつて示されている作動手段（装置）によつて
動かされ、通路２０が放出チヤネル８とも芯合わ
せされる開放位置と、図面（第１図及び第２図）
に示された閉鎖位置との間で可動スライド部１４
の移動が行われる。なお後者の位置では、放出チ
ヤネル８と放出孔１８との連通は遮断される。

作動手段（装置）２２においては流体媒体の導
管によつてサーボコントロールブロツク２６と接
続されているシリンダーピストン要素２４にスラ
イド部１４は作動的に接続されている。サーボコ
ントロールブロツク２６は、公知の方法でシリン
ダーピストン要素２４を制御し、また図示の如く
ポンプ２８と液体用タンク３０とも接続されてい
る。

他方、概念的に示されている制御装置３２はサ
ーボコントロールブロツク２６に作用を及ぼす。
この制御装置は手動操作でもよく又は図示されて
いないコントロール回路に接続されてもよい。制
御装置３２は可動スライド部１４の調節運動を生
起するサーボコントロールブロツク２６の作動を
可能にする。

可動スライド部１４に本発明による振動駆動を
行わしめる、第１図に示された実施態様では、バ
イブレーター３６を事前決定周波数及び振幅で振
動運動させるオツシレーター３４がバイブレータ
ー３６に接続されている。バイブレーター３６は
ピストンロツド部材３８と４０の間に挿入されて
おり、これらの部材によつてシリンダーピストン
要素２４が可動スライド部１４と接続されてい
る。

いずれの場合でも、可動スライド部１４をその
閉鎖位置で振動駆動すべく、アーム４２をピスト
ンロツドの部材４０に固着し、例えばリードスイ
ツチ形態の位置設定器４４とアーム４２とが閉鎖
位置にて協動するようにする。ここで可動スライ
ド部１４がその完全閉鎖位置に到達する以前に、
すなわち、例えば放出チヤネル８、通路２０及び
放出開孔１８が僅かに重なり合つている間は、オ
ツシレーター３４と接続される位置設定器４４は
バイブレーター３６を付勢するので、可動スライ
ド部１４が閉鎖位置に到達する以前にバイブレー
ター３６も付勢される。一方、可動スライド部１
４が閉鎖位置を離れた時に始めて、バイブレータ
ー３６が停止する。オツシレーターと接続された
手動操作スイツチ要素４６によつて、その他の開
放位置にある可動スライド部１４を付勢または除
勢することができる。

可動スライド部１４の振動運動の程度（ストロ
ーク）及び／又は経時過程を変化させるためにオ
ツシレーター３４を調節可能としてもよい。スト
ロークは数ミリメータ、例えば３mm、の量が適切
であり、一方、周波数は毎秒１〜２ストロークが
十分であることが分かつた。サイン曲線運動過程
以外の経時過程も考えられる。

第２図に示された実施態様は連続鋳造機に使用
することを意図したものである。したがつて、サ
ーボコントロールブロツク２６と接続された制御
器３３には、常設鋳型に付設されその充てん状態
を測定している測定装置（図示せず）からの入力
信号５２があり、さらに制御器３３には、事前決
定状態にて該制御器に作用を及ぼすプログラム制
御手段４８が接続されており、さらに制御器３３
には、サーボコントロールブロツク２６と直結さ
れているオツシレーター３４が接続されている。
プログラム制御手段４８によつてスライド閉鎖部
材が閉鎖位置に移動される時は常時、プログラム
制御手段４８は制御器３３を介してオツシレータ
ー３４を作動させる。同時に、制御装置３３によ
つて作り出された制御信号にオーバラツプする作
用もオツシレーター３４は有しているので、調節
運動しているシリンダーピストン要素２４によつ
て振動運動が作り出される。そこで、第１図に示
した如きバイブレーター３６形態の運動部材を特
に設ける必要はなくなる。プログラム制御手段４
８は制御器３３に干渉する調節信号も同時に誘起
し、サーボコントロールブロツク２６及びシリン
ダーピストン要素２４を介して可動スライド部１
４の開閉連動を起こさせる。

本発明の注入装置に関し為された実験は顕著な
効果を奏した。ここで、例えば第２図による注入
装置を連鋳装置に使用し、放出チヤネル８の直径
を45mmとし、注入装置すなわちデイストリビユー
タ２から金属アルミニウムの含有量が0.04〜0.05
％の低合金構造用鋼を、液相温度以上平均20℃の
温度で、注入した。

連鋳装置で必要な注入中断の最中には可動スラ
イド部１４を閉鎖位置に移動させたが、この可動
スライド部をオツシレーター３４で制御し且つ振
動的に駆動した。振動は毎秒２回完結するものと
し、振動を構成するストロークは開孔の方向へ３
mmであつた。同時に、通路２０は底板１２で完全
にカバーしたままとした。

２分間の中断継続後に上述の手段によつて注入
を再開しまた再び注入を正常に行なうことができ
た。難なく可動スライド部を開放位置に移動させ
ることができ、また放出孔１８からの溶湯流出を
遅れなく開始することができた。

上記の注入装置で、溶湯の組成及び温度に関し
同じ条件で繰り返した数回の他の実験では、注入
中断中にプログラム制御を始動した。同時に可動
スライド部の開閉運動の際それぞれ30秒間振動運
動がプログラム制御手段により中断されるように
した。ストロークの長さは、可動スライド部の一
限界位置で放出チヤネルに巾が３から５mmのギヤ
ツプが残るようにした、この限界位置に可動スラ
イド部が留まる時間は１秒間とした。これらの開
閉運動中に溶湯が流出し、常設鋳型に達し、且つ
３分間で吸収された。この際、流出する溶湯は鋳
型中に存在する空の体積あるいは鋳造物の収縮の
体積を越えることはなかつた。この中断期間後に
注入操作を再開するのに問題なく、また放出チヤ
ネルの固化の兆候は全くなかつた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施態様を示し、第２
図は本発明の第２の実施態様を示す図面である。 ２……鋳造容器、８……放出チヤネル、１０…
…スライド閉鎖部材、１４……可動スライド部、
１６……プレート状放出部、２２……作動手段、
２４……シリンダーピストン要素（手段）、２６
……サーボ制御ブロツク、３３……制御装置（手
段）、３４……オツシレーター、３６……バイブ
レーター、４８……プログラム制御手段。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 金属溶湯を放出する放出チヤネルを備えた鋳
   造容器に容れられた金属溶湯が、前記放出チヤネ
   ルで凝固する可能性を実質的に減少させ且つ放出
   チヤネルの開放を制御するスライド閉鎖部材が閉
   鎖又は実質的閉鎖時に固化する可能性を防止する
   鋳造方法であつて、前記スライド閉鎖部材、開放
   位置と閉鎖位置との間を、横方向に摺動変位可能
   とした方法において、前記スライド閉鎖部材が少
   なくとも実質的に閉鎖を行なつている時に、前記
   凝固可能性を実質的に減少させるに充分な周波数
   及び振幅で前記スライド閉鎖部材を振動させ、一
   方振動の周波数及び振幅は前記スライド閉鎖部材
   が振動中に鋳造容器内の溶湯の材料損失が起こる
   には不十分としたことを特徴とする鋳造容器の放
   出チヤネルでの金属溶湯の凝固を防止する鋳造方
   法。 ２ 振動の殆んどにおいては前記スライド閉鎖部
   材が前記閉鎖位置に実質的にとどまつており、但
   し幾つかの振動においては前記スライド閉鎖部材
   が少なくとも部分的に前記開放位置に瞬間的に移
   動されるパターンにより前記振動を行なうことを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３ 金属溶湯を選択的に注入する放出チヤネルを
   備えた鋳造容器であつて、その開放はスライド閉
   鎖部材によつて制御され、このスライド閉鎖部材
   は、開放位置と、該部材が鋳造容器の放出チヤネ
   ルの開孔をふさぐ閉鎖位置との間を、選択的に且
   つ横方向に摺動変位可能であり、この摺動変位の
   ための作動手段が該スライド閉鎖部材に備えられ
   ている鋳造容器を含んでなる鋳造装置において、
   前記スライド閉鎖部材が前記閉鎖位置に少なくと
   も実質的に位置している時に前記スライド閉鎖部
   材を振動させる手段が前記作動手段に連係されて
   おり、この振動手段の周波数及び振幅は、金属溶
   湯が前記放出チヤネルで凝固する可能性を実質的
   に減少させ且つ前記スライド閉鎖部材が実質的閉
   鎖位置にて固化する可能性を防止するのに十分に
   定められ、但し前記振動手段の振幅は前記スライ
   ド閉鎖部材が振動中に鋳造容器内の溶湯の材料損
   失が起こるには不十分に定められていることを特
   徴とする鋳造装置。 ４ 前記振動手段が、検知且つ振動開始手段を含
   んでおり、この手段は前記スライド閉鎖部材が前
   記閉鎖位置にほぼあることを検知し、また前記ス
   ライド閉鎖部材が前記開放位置に向かつて前記閉
   鎖位置より僅かに外れている時に前記スライド閉
   鎖部材の振動を開始させることにより、前記振動
   手段によつて前記閉鎖部材が振動されている最中
   に少量の洩れが起こることを特徴とする特許請求
   の範囲第３項記載の装置。 ５ 前記振動手段が前記スライド閉鎖部材の振動
   の周波数及び振幅を制御する手段をさらに含んで
   いることを特徴とする特許請求の範囲第３項記載
   の装置。 ６ 前記作動手段が前記スライド閉鎖部材に取付
   けられた前進後退可能なロツドを含んでおり、ま
   たこのロツドを前進後退させる手段を含んでお
   り、さらに前記振動手段が前記ロツドに作動的に
   連結されたバイブレータを含んでいることを特徴
   とする特許請求の範囲第３項記載の装置。 ７ 前記振動手段がオツシレーターに作動的に連
   結された位置センサーを含んでおり、また前記ロ
   ツドが前進後退する時に前記位置センサーを付勢
   するために前記ロツドに装着されたアームを含ん
   でいることを特徴とする特許請求の範囲第６項記
   載の装置。 ８ 前記作動手段が、(イ)前記ロツドを前進後退さ
   せるためにサーボ制御を受けるピストンシリンダ
   ー手段、(ロ)充満さるべき鋳型が部分的に空である
   時に前記スライド閉鎖部材をその状態に維持する
   ために、前記ピストンシリンダー手段と作動的に
   係連した制御装置、及び(ハ)鋳型の充満を検知しま
   た前記制御装置に所定信号を送る手段を含んでな
   り、さらに前記振動手段が(ニ)前記ピストンシリン
   ダー手段(イ)と作動的に連結されたオツシレータ
   ー、及び(ホ)前記制御装置(ロ)が前記所定信号を受け
   とつたことに関連して前記スライド閉鎖部材が少
   なくとも実質的にその閉鎖位置に移動した時に、
   前記ピストンシリンダー手段(イ)の振動操作を介し
   て前記ロツドの振動を開始するプログラム制御手
   段を含んでなることを特徴とする特許請求の範囲
   第６項又は第７項に記載の装置。 ９ 前記スライド閉鎖部材が幾つかの振動時には
   その閉鎖位置にとどまりまた残りの振動時には僅
   かな開放を行なつて金属溶湯が該部材を通つて少
   量洩れるような異なる振幅の振動パターンを与え
   るように前記プログラム制御手段(ホ)が配置・構成
   されていることを特徴とする特許請求の範囲第８
   項記載の装置。