JPH0259406B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は溶湯面の液位を正確に感知するための
改良フロートに関する。このフロートは特にアル
ミニウム、マグネシウム及びそれらの合金の如き
金属の垂直DC（直接金型）鋳造および垂直EM
（電磁）鋳造に対する溶湯液位制御装置に適して
いる。

DC鋳造は一般に溶湯を水冷された端部開放管
状鋳型の送給端に導く段階と、凝固または部分的
に凝固した金属を前記鋳型の排出端から取出す段
階とよりなつている。普通は水である冷却材は鋳
型の排出端から出てくる金属の表面に導かれ、凝
固の大部分はこの冷却材によつて行われる。鋳造
の開始にあたつては、溶湯を最初に鋳型に導入す
る時には該鋳型の排出端が下向きに移動し得る底
部ブロツクによつて閉鎖され、このブロツクは鋳
造中に下降するインゴツトまたはビレツトを支持
するようになつている。

EM鋳造は、溶湯が凝固するまでその形状が鋳
型によつて制御される代りに、溶湯の形状が溶湯
を取り囲む環状誘導子によつて発生される電磁界
により生ずる圧力によつて制御される以外はDC
鋳造と良く似ている。EM鋳造においては、誘導
子の排出端において金属の表面に冷却材を適用す
ることによつて実質的にすべての凝固が行われ
る。

金属成形装置が鋳型であつても或いは電磁界で
あつても、その中の液位を制御することは、垂直
連続鋳造において非常に重要である。溶湯のヘツ
ドを正確に制御するためには、1985年２月12日付
発行の米国特許第4498521号に記載されているよ
うな線形変位変換器の如き液位感知器に作動的に
連結されたフロート装置を使用するのが最も有利
であることがわつた。前記米国特許に記載されて
いる方法においては、変換器からの信号が鋳型ま
たは誘導子への溶湯の流れを調節するのに用いら
れ、これによつて溶湯の液位を制御する。

しかしながらこれまでは溶湯メニスカスの変動
性に起因して、フロートを正確に位置決めするこ
とは困難であつた。たとえばフロートを溶湯の中
に押下げた時には、加えた推力を除去してフロー
トがその自然の浮力によつて上昇するようにして
も、元と同じ正確な位置に復帰しないことが多
い、フロートがその都度いつでも同じ位置に復帰
し得ないために、溶湯の液位を感知するためにフ
ロートを使用する時は、溶湯液位を正確に制御す
ることは困難であつた。このことは特にEM鋳造
を行う時に重要であり、その理由は溶湯のヘツド
がわずかに変化しても鋳造されるインゴツトまた
はビレツトの寸法が相当変化するからである。温
度、組成等の変化に起因する溶湯の表面張力の変
化はこの問題をさらに重大にする。

本発明はこの背景を考慮して開発されたもので
ある。

本発明は改良溶湯フロートにして、溶湯面上に
位置決めした時にその湯面に対して常に同じ相対
的位置を有しているフロートに関する。

本発明によれば前記フロートは溶湯面上に浮か
ぶようになつた実質的に平らな下面を有する上方
部分と、フロートの上方部分の平らな面から溶湯
本体の中に突出するエレメントよりなる段付き下
方部分とを有している。このように、平らな下面
を有する上方部分と段付き下方部分とを有する構
成のフロートが用いられると、溶湯メニスカス
（これは常にわずかに凸面を呈する）は、それ自
体の粘性により、前記平らな下面と前記段付き下
方部分の垂直面との間に形成されるコーナー部分
にのみ且つ予知できる一方向にのみ付着するよう
になる。従つて、上述せる、フロートがその都度
同じ位置に復帰し得ないことに起因する困難は解
消される。溶湯と接触する前記上方部分の平らな
面の面積は、溶湯の面と相対するフロートの面積
の少なくとも10％となるようにすべきである。こ
の“少なくとも10％”と云う限定は、フロートの
除滓能力と溶湯中へのフロートの沈潜深さを制限
するのに必要とされる最少表面積との双方に関連
して定められるものである。もしも前記面積が10
％未満であると、フロートは溶湯の中へ深く沈潜
し過ぎて除滓装置及び／又は液位感知器（セン
サ）として作用することができなくなつてしま
う。最良の結果を得るためには、即ち、フロート
が効果的な液位感知器として並びに除滓装置とし
ても作用するのを確実にするためには、前記面積
は少なくとも25％にすべきである。溶湯の中に突
出する前記エレメントはフロートの全重量及び該
フロートの付属装置によつてフロートに加えられ
る力と実質的に等しい重量を有する量の溶湯を押
しのける。

好適実施例においては、前記フロートは酸化物
または浮きかすが、鋳造されつつある金属と混ざ
つてしまうのを防止するための除滓装置として使
用される。この場合には前記フロートは全体が環
状またはリング状に形成され、溶湯がフロートの
内側部分に導入された時に表面上に存在するかま
たは鋳造中に表面に浮上してくる酸化物がフロー
トによつて封じ込まれる。この好適実施例におい
ては溶湯の中に突出する前記エレメントによつ
て、酸化物または浮きかすが鋳造中にフロートか
ら逃げないようにされる。除滓を効果的にするた
めには、前記段付き下方部分は溶湯の中に少なく
とも12.7ミリメートル（0.5インチ）、好ましくは
少なくとも25.4ミリメートル（１インチ）突出す
べきである。溶湯の中に突出するエレメントの形
は決定的ではないが、過大な突出、たとえば溶湯
の中に76.2ミリメートル（３インチ）またはそれ
以上突出することは望ましくない。

次に添付図面によつて本発明の実施例を説明す
る。

第１図は好適なフロート１０の、一部断面で示
した斜視図で、該フロートは実質的に平らな下面
１２を有する上方部分すなわちカラー１１と、段
付き下方部分すなわち突出エレメント１３とより
なつている。突出エレメント１３の容積は該エレ
メントが押しのける溶湯の容積に等しく、前記カ
ラー１１の平らな面１２が溶湯の表面に浮かぶよ
うになつている。エレメント１３によつて押しの
けられる金属の重量は、フロートの重量及び該フ
ロートに対する付属装置によつてフロートに加え
られる力と等しい。平らな面１２の面積は溶湯面
に対して下向きに突出するフロートの全面積の少
なくとも10％、好ましくは少なくとも25％にすべ
きである。

第２図はEM鋳造装置２０と関連する好適なフ
ロート１０を示すもので、この装置は誘導子２
１、水ジヤケツト２２および耐火性竪樋２３より
なり、この竪樋は環状誘導子２１の内部に溶湯を
送給するようになつている。底部ブロツク２４も
前記装置２０と関連しており、鋳造開始時には誘
導子内に位置決めされ、その中の溶湯を垂直に支
持するようになつており、この時溶湯に対して電
磁的に誘導される圧力は、溶湯が凝固して最終形
状を有するようになるまで該溶湯の横方向広がり
を制御する。前記誘導子２１には多数の孔すなわ
ち管路２５が備えられており、水ジヤケツトから
の水はこれら管路を通つて、誘導子の排出端から
出てくるインゴツトまたはビレツトに浴びせられ
る。フロート１０には棒２６，２７が備えられて
おり、誘導子２０内に溶湯が存在しない非鋳造時
にフロートを支持するようになつている。好適に
は前記棒の一つ２６または２７は、フロート１０
が浮かんでいる溶湯の液位２８を表わす信号を発
生する線形変位変換器（図示せず）またはその同
等装置と作動的に連結されている。変換器からの
信号は、耐火物でライニングされた竪樋２３を通
して樋の如き供給源からくる溶湯の流れを制御す
るために使用することができる。（このような用
法については前述の米国特許第4498521号を参照
されたい。） 第３図および第４図は変型設計のフロートを示
すもので、この例においては平らな底部を有する
カラー１１および突出エレメント１３が第１図に
示された実施例とは異つている。

次に第５図を参照して本発明の作用効果につい
て具体的に説明する。例えばアルミニウムの鋳造
において用いられていた円柱形のものである従来
のフロートＦは、溶湯がフロートに付着して形成
する溶湯メニスカスに敏感である。即ち、溶湯の
上に注意深く置かれた円柱形フロートＦは、第５
図ａに示す如く溶湯メニスカスをして浮力レベル
より下においてフロートＦに付着せしめ易いもの
である。フロートＦが何らかの機械的作用または
波動作用によつて一旦溶湯の中へ沈潜せしめられ
ると、メニスカスはその形状を第５図ｂに示すよ
うな形状に容易に変化する。どのみち、フロート
Ｆの実際の使用においてはそのメニスカスの挙動
を予知する方法がなく、その結果正確な溶湯液位
の制御が不可能であつた。

これに対し、本発明に従つて段付き下方部分を
有するフロート１０の構成を採用すればメニスカ
スは、第５図ｃに示すように、常にわずかに凸面
を呈してフロート１０のコーナー部分１４にのみ
且つ予知できる一方向にのみ付着するようにな
る。従つて、従来のフロートに付随していた、正
確な溶湯液位の制御が不可能であると云う欠点が
解消される。

フロートは、溶湯の比重よりもはるかに小さな
比重をを有し且つかなりの長い使用寿命を与える
べく溶湯並びに周囲の苛酷な環境に十分耐えられ
る材料で作られる。適当な構成材料としては繊維
質硅酸マグネシウム、グラスロツクフオーム、海
綿状耐火物等の如き軽量の耐火物がある。好適な
材料はMariniteなる登録商標で市販されている
繊維質硅酸マグネシウムである。

本発明は特許請求の範囲を離れることなく種々
の変形を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による好適なフロートの一部断
面で示した斜視図；第２図は電磁鋳造装置内に設
置した本発明によるフロートの断面図；第３図及
び第４図は本発明の他の実施例を示す断面図；第
５図は本発明によるフロートの作用効果につき説
明する断面図。 １０：フロート、１１：上方部分、１２：平ら
な下面、１３：突出エレメント、２１：誘導子、
２４：底部ブロツク。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 溶湯の液位を感知するための溶湯フロートに
   おいて、溶湯面上に浮かぶようになつた実質的に
   平らな下面を有する上方部分と、溶湯の液位の下
   に沈潜するようになつた段付き下方部分とよりな
   り、前記平らな下面の面積が下向きに投影された
   フロートの像の面積の少なくとも10％であり、か
   つ前記溶湯の液位の下に沈潜したフロートの前記
   段付き下方部分の容積がフロートの重量及び該フ
   ロートの付属装置によつてフロートに加えられる
   垂直力と実質的に等しい重量の溶湯容積を押しの
   けるようになつていることを特徴とするフロー
   ト。 ２ 特許請求の範囲第１項記載のフロートにおい
   て、前記平らな面の面積が前記下向きに投影され
   た像の面積の少なくとも25％であるフロート。 ３ 特許請求の範囲第１項記載のフロートにおい
   て、軽い耐火材料によつて形成されているフロー
   ト。 ４ 特許請求の範囲第１項記載のフロートにおい
   て、前記段付き下方部分が溶湯の中に、前記上方
   部分の平らな面から少なくとも12.7ミリメートル
   （0.5インチ）、但し76.2ミリメートル（３インチ）
   以下となるように突出しているフロート。 ５ 特許請求の範囲第４項記載のフロートにおい
   て、前記段付き下方部分が前記上方部分の平らな
   下面から少なくとも25.4ミリメートル（１イン
   チ）突出しているフロート。