JPH06229902A - 湯流れ性試験装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 実用上十分な信頼性が得られるとともに面倒
な作業が不要な湯流れ性試験装置を提供する。 【構成】 石英管６６を保持している保持筒５６を第１
駆動モータ４８によって下降させるとともに、熱電対１
４２からの信号に基づいて石英管６６の下端部が金属溶
湯１９０に浸漬する位置で下降停止する。その後、予め
真空ポンプ１５６によって所定の減圧値まで減圧された
減圧回路１４６の電磁開閉弁１４８を開き、耐圧ホース
９４を介して石英管６６内を瞬時に減圧することにより
金属溶湯１９０を吸い上げ、その吸上げ高さで湯流れ性
を評価する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は金属溶湯の湯流れ性試験
装置に係り、特に、実用上十分な信頼性が得られるとと
もに面倒な作業が不要な試験装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えばロストワックス法等の精密鋳造
や、鋳型を減圧することによりストークを介して金属溶
湯を鋳型内に吸引する減圧吸引鋳造法、金属溶湯を加圧
することによりストークを介して鋳型内に金属溶湯を注
入する低圧鋳造法などは、形状が複雑な薄肉鋳造品等の
製造に広く用いられているが、このような薄肉鋳造品の
製造においては、金属溶湯の湯流れ性が鋳物品質に大き
く影響する。他の鋳造法においても、湯流れ性が悪いと
湯回り不良等の欠陥を生じる。金属溶湯の湯流れ性を予
知できれば、例えば上記減圧吸引鋳造法においては吸引
時の圧力値や吸引時間等の制御に利用できるし、低圧鋳
造法においては加圧力等の制御に利用でき、湯流れ性の
ばらつきに起因する不良品の発生を未然に防止できるよ
うになる。また、所定の湯流れ性が得られるように、金
属溶湯の温度制御等を行うことも可能である。

【０００３】上記湯流れ性の評価法としては、一般に、
渦巻き状に形成された湯道に金属溶湯を注湯するととも
に、冷却による凝固で注湯が停止するまでの流入長さを
測定する方法が知られている。図１１はかかる試験装置
の一例で、下砂型１０の上面には図１２に示されている
ように渦巻き溝１２が形成されており、その下砂型１０
の上面に平板状の上砂型１４が密着するように取り付け
られることにより、それ等下砂型１０と上砂型１４との
間に渦巻き状の湯道が形成される。上砂型１４には、ラ
ンナ型１６を介して溶湯容器１８が配設されるようにな
っており、その溶湯容器１８内に金属溶湯２０が収容さ
れる。溶湯容器１８の底部には開口２２が設けられてい
るとともに、その開口２２は常にはストッパ２４により
閉塞されている。ストッパ２４が持ち上げられて開口２
２が開かれると、溶湯容器１８内の金属溶湯２０はラン
ナ型１６を経て渦巻き状の湯道の外周側端部に流下し、
溶湯容器１８内の金属溶湯２０の圧力に基づいて湯道内
に流入するとともに、その先端部が冷却によって固まる
ことにより流入が停止する。その後、砂型１０，１４を
型ばらしして金属溶湯２０の流入長さを測定し、その流
入長さによって湯流れ性を評価する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
従来の湯流れ性評価法においては、必ずしも高い再現性
が得られず、実用上満足できる十分な信頼性が得られな
いという問題があった。すなわち、前記湯道の断面積が
一定となるように渦巻き溝を加工することは困難で、流
入長さと湯流れ性との相関関係が得られ難いとともに、
機差によっても測定結果にばらつきが生じるのである。
砂型の材質や造型状態のばらつき、例えば熱伝導の相違
なども測定結果に影響する。また、注湯時の溶湯の流れ
方など注湯条件を一定とすることが困難で、この注湯条
件のばらつきによっても測定結果は変化する。

【０００５】一方、溶解炉内の金属溶湯を試験用の溶湯
容器に移し替えたり、流入長さを調べるために型ばらし
したりするなど、面倒な作業が必要で試験に時間が掛か
るという別の問題も含んでいた。渦巻きの長さを正しく
測定する作業も面倒で誤差を生じ易いとともに、凝固し
た渦巻き状の金属を下砂型から取り出す作業も面倒で時
間が掛かる。

【０００６】本発明は以上の事情を背景として為された
もので、その目的とするところは、実用上十分な信頼性
が得られるとともに面倒な作業が不要な湯流れ性試験装
置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための第１の手段】かかる目的を達成
するために、第１発明は、金属溶湯の湯流れ性を試験す
る装置であって、（ａ）上下方向に配設された石英管
と、（ｂ）その石英管を昇降させて、その石英管の下端
部を前記金属溶湯に浸漬する昇降手段と、（ｃ）真空ポ
ンプによって所定の圧力まで減圧されるとともに、前記
石英管に接続される減圧回路と、（ｄ）その減圧回路に
設けられ、前記石英管の下端部が前記金属溶湯に浸漬さ
れた状態で開き制御されることにより、その石英管内を
瞬時に減圧してその石英管内に金属溶湯を吸引する電磁
開閉弁とを有することを特徴とする。

【０００８】

【第１発明の作用および効果】このような湯流れ性試験
装置においては、昇降手段により石英管を下降させて下
端部を金属溶湯に浸漬した後、予め所定の圧力まで減圧
されている減圧回路の電磁開閉弁を開くと、石英管内が
減圧されてその石英管内に金属溶湯が吸引される。吸引
された金属溶湯は、冷却により直ちに凝固するが、凝固
により金属溶湯の上昇が止まるまでの吸引長さ、すなわ
ち金属溶湯の湯面から上端部までの長さ寸法は、減圧回
路の圧力および金属溶湯の湯流れ性に応じて異なる。し
たがって、減圧回路の圧力を一定として吸引操作を行え
ば、その吸引長さを測定することにより湯流れ性を評価
することができる。

【０００９】ここで、上記石英管は、金属材料に比較し
て組成が一定で性質が安定しているとともに、内径寸法
や肉厚等のばらつきも小さくできるため、湯流れ性と吸
引長さとの間に高い相関関係が得られるし、機差による
ばらつきも少ない。石英管の熱膨張係数は小さいため、
温度差に起因する寸法変化が小さく、石英管の温度差に
よる測定結果への影響が殆ど無いとともに湯流れ性を正
しく評価できる。また、電磁開閉弁によって石英管内の
減圧が行われることから、その開き速度すなわち減圧速
度等の減圧条件が一定となり、高い再現性が得られる。
このようなことから、湯流れ性を評価する上で実用上十
分に満足できる信頼性が得られるようになるのである。

【００１０】一方、鋳造に用いられる溶解炉等の金属溶
湯に直接石英管を挿し込んで試験することもできるし、
石英管は透明であるため、外部から目視により吸引長さ
を測定することも可能であり、また、石英管の熱膨張係
数は小さいため、常温程度まで温度が低下して石英管内
の金属が収縮すれば、それを容易に石英管から取り出す
ことができるなど、面倒な作業が不要で簡単且つ短時間
で試験を行うことができる。

【００１１】

【課題を解決するための第２の手段】前記目的を達成す
るために、第２発明は、上記第１発明の湯流れ性試験装
置において、（ｅ）前記金属溶湯の湯面位置を検出する
湯面検出手段と、（ｆ）その湯面検出手段によって検出
された湯面位置に基づいて、前記石英管の下端部が前記
金属溶湯に浸漬されるように前記昇降手段を制御する下
降制御手段と、（ｇ）その下降制御手段により前記石英
管の下端部が前記金属溶湯に浸漬された後に前記電磁開
閉弁を開き制御する開閉制御手段とを有することを特徴
とする。

【００１２】

【第２発明の作用および効果】この場合には、湯面検出
手段によって金属溶湯の湯面位置が検出され、その湯面
位置に基づいて前記昇降手段が下降制御手段によって制
御されることにより、石英管は、その下端部が金属溶湯
に浸漬される高さまで下降させられる。そして、その状
態で開閉制御手段により電磁開閉弁が開き制御され、減
圧回路の圧力値に応じて金属溶湯が石英管内に吸引され
る。

【００１３】かかる湯流れ性試験装置によれば、石英管
が自動的に金属溶湯に浸漬されるとともに、電磁開閉弁
が開かれて石英管内に金属溶湯が吸引されるため、作業
者が昇降手段を操作して石英管を動かしたり電磁開閉弁
を開閉操作したりする場合に比較して、作業者の負担が
軽減されるとともに操作ミスが防止され、湯流れ性試験
が一層容易且つ迅速に行われるようになる。また、石英
管を金属溶湯に浸漬してから電磁開閉弁を開くまでの時
間を一定にできるため、石英管の温度のばらつきによる
測定結果への影響を防止でき、一層高い信頼性が得られ
るようになる。

【００１４】

【課題を解決するための第３の手段】前記目的を達成す
るために、第３発明は、前記第１発明または第２発明の
湯流れ性試験装置において、前記石英管内に吸引された
前記金属溶湯の吸引長さを検出する吸引長さ検出手段を
有することを特徴とする。

【００１５】

【第３発明の作用および効果】このようにすれば、吸引
長さ検出手段によって石英管内に吸引された金属溶湯の
吸引長さが自動的に検出されるため、面倒な測定作業が
解消して作業者の負担が軽減されるとともに、測定ミス
や測定誤差等による誤った湯流れ性評価を防止できる。

【００１６】

【課題を解決するための第４の手段】前記目的を達成す
るために、第４発明は、前記第１発明、第２発明、また
は第３発明の湯流れ性試験装置において、前記石英管
が、前記昇降手段によって昇降させられる保持部材に着
脱可能に保持されるとともに、着脱可能な連結継手を介
して前記減圧回路に接続されていることを特徴とする。

【００１７】

【第４発明の作用および効果】このようにすれば、石英
管を保持部材や減圧回路に対して容易に着脱できるた
め、例えば吸引されて凝固した金属を取り出す前、言い
換えれば温度低下によって金属が収縮する前に、別の石
英管と交換することにより湯流れ性試験を連続して行う
ことができるとともに、破損等を生じた石英管を容易且
つ迅速に交換できるようになる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳
細に説明する。図１は、本発明の一実施例である湯流れ
性試験装置３０の一部を切り欠いた正面図で、図２およ
び図３は、その湯流れ性試験装置３０の右側面図および
一部を切り欠いた平面図である。これ等の図において、
直方体の枠形状を成す本体フレーム３２は、下端の４隅
に配設された自在キャスタ３４によって床面３６上を自
在に移動させられるとともに、同じく下端の４隅に配設
された高さ調整が可能なアジャスタフット３８により、
任意の場所に位置固定に保持できるようになっている。
本体フレーム３２の右側面には一対の取手４０が取り付
けられ、作業者はその取手４０を把持して本体フレーム
３２を移動させることができるようになっている。

【００１９】本体フレーム３２には、４本のガイドロッ
ド４２を介して昇降台４４が上下方向の移動可能に配設
されている。昇降台４４にはラック４６がガイドロッド
４２と平行に固設されており、そのラック４６に噛み合
う図示しないピニオンが第１駆動モータ４８によって回
転駆動されることにより、昇降台４４はガイドロッド４
２に案内されつつ略５００ｍｍの移動範囲で上下移動さ
せられる。ラック４６および第１駆動モータ４８を含ん
で昇降手段が構成されている。昇降台４４の上面には、
コの字形状を成す一対の取付ブロック５０が設けられ、
その取付ブロック５０内を挿通して図１の左方向へ略水
平に突き出すように中空のアーム部材５２が取り付けら
れている。アーム部材５２の左方向への突き出し寸法
は、例えば５００ｍｍ〜７００ｍｍ程度の範囲で任意に
調整でき、一方の取付ブロック５０に螺合されたロック
ボルト５４が締め付けられることにより、アーム部材５
２は昇降台４４に移動不能に固定される。

【００２０】上記アーム部材５２の先端部下面には、略
鉛直方向の下方に向かって保持筒５６が取り付けられて
いる。保持筒５６は、その正面断面図を示す図４，左側
面図を示す図５，および平面図を示す図６から明らかな
ように、左側が開口する円筒形状を成し、上端部に固設
された上部ブロック５８を介してアーム部材５２の下面
に固設されている。保持筒５６の２箇所の中間位置に
は、中間ブロック６０および６２が固定されているとと
もに、保持筒５６の下端部には下部ブロック６４が固定
されている。この保持筒５６は保持部材を成すもので、
例えば長さ寸法が９００ｍｍ、外径が７ｍｍ、内径が５
ｍｍの石英管６６を着脱可能に保持するようになってい
る。

【００２１】石英管６６は、接続治具６８を介して連結
管７０に直列に接続されている。接続治具６８は、石英
管６６の外径と略同じ内径寸法の円筒部材７２と、その
円筒部材７２の両端部に螺合される一対のキャップ部材
７４，７６とを備えており、キャップ部材７６に連結管
７０が一体的に且つ気密に螺合されている。下方のキャ
ップ部材７４と円筒部材７２との間には押込みリング７
８および耐熱性Ｏリング８０が介在させられているとと
もに、上方のキャップ部材７６と円筒部材７２との間に
は押込みリング８２および耐熱性Ｏリング８４が介在さ
せられており、キャップ部材７４に設けられた挿通孔を
通して円筒部材７２内に石英管６６を挿入した状態でキ
ャップ部材７４，７６が円筒部材７２にそれぞれ締め付
けられると、Ｏリング８０，８４がそれぞれ弾性変形し
て石英管６６に密着させられ、接続治具６８と石英管６
６とが一体的に結合される。これ等のＯリング８０，８
４は、石英管６６と円筒部材７２との間を気密にシール
する機能も備えており、キャップ部材７６と押込みリン
グ８２との間に設けられたシール用の耐熱性Ｏリング８
６とによって、キャップ部材７６に一体的に螺合された
連結管７０と石英管６６との間を気密にシールしてい
る。

【００２２】上記連結管７０の上端部は、ワンタッチで
着脱可能な連結継手９０およびＬ字型のホース継手９２
を介してテフロンチューブ等の可撓性を有する耐圧ホー
ス９４に接続されている。連結継手９０は、連結管７０
の上端部に気密に結合された第１連結具９６と、ホース
継手９２に気密に結合された第２連結具９８とを備えて
おり、その第２連結具９８に設けられた着脱リング１０
０が軸方向へ移動させられることにより、第１連結具９
６と第２連結具９８とがワッタッチで着脱されるととも
に、連結時には両連結具９６，９８間が気密にシールさ
れるようになっている。また、ホース継手９２は、ナッ
ト１０２が締め付けられることにより上記第２連結具９
８に気密に接続されるとともに、ナット１０４が締め付
けられることにより耐圧ホース９４の端部を継手本体に
気密に接続するようになっている。

【００２３】前記アーム部材５２の上壁には着脱リング
１００より大径の挿通孔１０４が形成されているととも
に、アーム部材５２の下壁および上部ブロック５８には
連結管７０より大径の挿通孔１０６が形成されている。
また、中間ブロック６０にはキャップ部材７４，７６よ
り大径の挿通孔１０８が形成されており、中間ブロック
６２および下部ブロック６４には石英管６６より大径の
挿通孔１１０および１１２が形成されている。中間ブロ
ック６２の上面には、更にキャップ部材７４より大径の
受け座１１４が挿通孔１１０と同心に形成されており、
一体的に結合された石英管６６，接続治具６８，連結管
７０等は、キャップ部材７４が中間ブロック６２の受け
座１１４に上方から着座させられることにより、保持筒
５６内に保持される。この時、キャップ部材７６は中間
ブロック６０の挿通孔１０８内に位置させられ、その中
間ブロック６０に螺合された一対の止めねじ１１６が締
め付けられることにより、上記石英管６６，接続治具６
８，連結管７０等が保持筒５６に離脱不能に取り付けら
れる。

【００２４】上記アーム部材５２の上壁には、連結管７
０の径寸法より大きい幅寸法の切欠１１８が図４の左端
部から挿通孔１０４に達するように形成されており、ア
ーム部材５２の下壁および上部ブロック５８にも、連結
管７０の径寸法より大きい幅寸法の切欠１２０が図４の
左端部から挿通孔１０６に達するように形成されてい
る。中間ブロック６０，６２には、石英管６６の径寸法
より大きい幅寸法の切欠１２２，１２４が図４の左側か
らそれぞれ挿通孔１０８，１１０に達するように形成さ
れている。したがって、上記一対の止めねじ１１６を緩
め、接続治具６８が、図４および図５において一点鎖線
で示されているように、上部ブロック５８と中間ブロッ
ク６０との間の着脱位置に達するまで、その接続治具６
８，石英管６６，連結管７０等を一体的に持ち上げれ
ば、図４の左方向、すなわち図５の手前側へそれ等を抜
き出すことができる。これにより、前記ワッタッチ着脱
式の連結継手９０と相俟って、その連結継手９０の第１
連結具９６以下の部分、すなわち第１連結具９６，連結
管７０，接続治具６８，および石英管６６から成る吸引
治具１２８を容易且つ迅速に取り替えることができる。
なお、保持筒５６の左側開口部の幅寸法は、接続治具６
８の径寸法より大きくされている。

【００２５】上記保持筒５６内であって、中間ブロック
６２と下部ブロック６４との間には、一対のガイドロッ
ド１３０およびねじ軸１３２が保持筒５６と平行、すな
わち上下方向に配設されている。一対のガイドロッド１
３０には、検出コイル１３４を備えたスライダ１３６が
摺動可能に配設されているとともに、ねじ軸１３２に
は、そのスライダ１３６に固設された図示しないボール
ナットが螺合されている。ねじ軸１３２は、中間ブロッ
ク６２に配設された減速機付きの第２駆動モータ１３８
により、プーリおよびタイミングベルトを介して回転駆
動されるようになっており、これにより、スライダ１３
６が一対のガイドロッド１３０に案内されつつ上下移動
させられる。検出コイル１３４には交流電流が通電さ
れ、そのインピーダンスを表すインピーダンス信号ＳＩ
を出力するようになっており、そのインピーダンスの変
化に基づいて石英管６６内の金属の有無、すなわち石英
管６６内に吸引された金属溶湯の上端が検知される。

【００２６】上記下部ブロック６４にはまた、ブラケッ
ト１４０を介して白金−白金ロジウム，アルメル−クロ
メル等の熱電対１４２が下向きに取り付けられている。
この熱電対１４２は、その検出部１４４が金属溶湯に浸
漬されることによる検出温度の変化に基づいて、金属溶
湯の湯面位置を検出するためのもので、温度信号ＳＴを
出力する。また、熱電対１４２は、前記石英管６６が保
持筒５６に保持された状態において、石英管６６の下端
より約１０ｍｍ程度上方に検出部１４４が位置するよう
に配置されており、検出部１４４が湯面位置とされるこ
とにより、石英管６６の下端部が約１０ｍｍ程度だけ金
属溶湯に浸漬される。上記熱電対１４２は湯面検出手段
に相当する。

【００２７】図１〜図３に戻って、前記耐圧ホース９４
は減圧回路１４６の一部を構成しているもので、アーム
部材５２内を通って本体フレーム３２側へ導かれ、その
本体フレーム３２に配設された電磁開閉弁１４８および
配管１５０を介して真空タンク１５２に接続されてい
る。真空タンク１５２は、更に逆止弁１５４を介して真
空ポンプ１５６に接続されており、その真空ポンプ１５
６によって所定の圧力まで減圧されるようになってい
る。上記配管１５０には圧力センサ１５８が接続され、
配管１５０内すなわち真空タンク１５２内の圧力を表す
圧力信号ＳＰを出力するようになっているとともに、真
空タンク１５２には電磁リーク弁１６０が設けられてい
る。

【００２８】以上のように構成された湯流れ性試験装置
３０は、図７に示す制御回路を備えており、前記圧力セ
ンサ１５８，熱電対１４２，検出コイル１３４から出力
される圧力信号ＳＰ，温度信号ＳＴ，インピーダンス信
号ＳＩはそれぞれコントローラ１６２に取り込まれる。
コントローラ１６２は、ＣＰＵ，ＲＡＭ，ＲＯＭ，Ｉ／
Ｏポート，Ａ／Ｄコンバータ等を有するマイクロコンピ
ュータを含んで構成されており、ＲＡＭの一時記憶機能
を利用しつつＲＯＭに予め記憶されたプログラムに従っ
て信号処理を行うことにより、第１モータ駆動回路１６
４，第２モータ駆動回路１６６，ポンプ駆動回路１６８
に駆動信号を出力して前記第１駆動モータ４８，第２駆
動モータ１３８，真空ポンプ１５６の作動をそれぞれ制
御するとともに、前記電磁リーク弁１６０，電磁開閉弁
１４８の励磁をＯＮ，ＯＦＦして開閉制御する。上記第
１駆動モータ４８，第２駆動モータ１３８にはそれぞれ
ロータリエンコーダ１７０，１７２が備えられており、
前記昇降台４４の高さ位置を表す第１高さ信号ＳＨ１，
スライダ１３６の高さ位置を表す第２高さ信号ＳＨ２が
コントローラ１６２に供給される。

【００２９】上記コントローラ１６２にはまた、表示・
操作盤１７４が接続されている。表示・操作盤１７４
は、湯流れ性試験装置３０の右側面に取り付けられてお
り、図２から明らかなように、前記真空タンク１５２内
の圧力を表示する圧力表示器１７６，金属溶湯の吸引長
さ、すなわち湯面からの吸上げ高さＨを表示する高さ表
示器１７８，電源スイッチ１８０，湯流れ性試験を自動
で行うか手動で行うかを選択する選択スイッチ１８２，
自動で試験を行う場合のスタートスイッチ１８４，手動
で試験を行う場合に第１駆動モータ４８，真空ポンプ１
５６の作動を制御したり電磁リーク弁１６０，電磁開閉
弁１４８を開閉するためのスイッチ群１８６等を備えて
いる。

【００３０】次に、本実施例の作動を図８のフローチャ
ートを参照しつつ説明する。なお、試験に先立って、湯
流れ性試験装置３０は図１に示されているように、湯流
れ性試験を行うべき金属溶湯１９０が満たされている鋳
造装置の溶解炉１９２の近傍まで移動させられ、アジャ
スタブルフット３８により位置決めされる。この溶解炉
１９２は、例えば減圧吸引鋳造に用いられるものであ
る。

【００３１】図８において、前記電源スイッチ１８０が
ＯＮ操作されると、ステップＳ１において選択スイッチ
１８２により「自動測定」が選択されたか否かを判断す
る。選択スイッチ１８２により「自動測定」が選択され
ると、ステップＳ２においてスタートスイッチ１８４が
ＯＮ操作されたか否かを判断し、スタートスイッチ１８
４がＯＮ操作されると、ステップＳ３以下を実行する。
ステップＳ３では、電磁開閉弁１４８を閉じた状態で、
圧力センサ１５８から供給される圧力信号ＳＰに基づい
て、真空タンク１５２内の圧力が予め定められた所定の
圧力、例えば−４００ｍｍＨｇとなるように制御する。
具体的には、先ず、真空ポンプ１５６により−４１０ｍ
ｍＨｇ程度まで減圧し、その後、真空ポンプ１５６を停
止するとともに電磁リーク弁１６０を開いて、−４００
ｍｍＨｇまでリークさせる。これにより、真空ポンプ１
５６の脈動に拘らず高い精度で圧力調整が行われる。

【００３２】ステップＳ３の圧力調整が終了すると、ス
テップＳ４で第１駆動モータ４８を回転駆動し、予め上
昇端位置に保持されている昇降台４４を下降させること
により、その昇降台４４に取り付けられているアーム部
材５２や保持筒５６を一体的に下降させる。この下降時
には、前記熱電対１４２から出力される温度信号ＳＴを
逐次取り込み、検出部１４４が金属溶湯１９０の湯面に
達して熱電対１４２の検出温度が急激に上昇する時点
で、下降を停止する。これにより、図１において二点鎖
線で示されているように石英管６６の下端部が金属溶湯
１９０に浸漬される。

【００３３】続いてステップＳ５を実行し、電磁開閉弁
１４８を予め設定された一定時間、例えば３秒程度だけ
開き制御する。電磁開閉弁１４８が開かれると、耐圧ホ
ース９４を介して接続されている石英管６６内が瞬時に
減圧され、その石英管６６内に金属溶湯１９０が吸い上
げられる。圧力が−４００ｍｍＨｇ程度で、内径が５ｍ
ｍの石英管６６を用いた本実施例では、金属溶湯１９０
は瞬時に吸い上げられるとともに凝固する。上記電磁開
閉弁１４８の開き時間は、石英管６６内で金属溶湯１９
０が凝固して吸上げが止まるまでの時間、通常は１秒程
度以下の時間より長い範囲で適宜定められる。また、上
記電磁開閉弁１４８の開き制御により圧力値は僅かに変
化するが、この変化幅が２ｍｍＨｇ程度以下となるよう
に、耐圧ホース９４や吸引治具１２８の長さ寸法を考慮
して真空タンク１５２の大きさは設定されている。

【００３４】その後、ステップＳ６を実行し、前記第１
駆動モータ４８により昇降台４４，アーム部材５２，保
持筒５６等を一体的に上昇させる。また、ステップＳ７
では、第２駆動モータ１３８を回転駆動することによ
り、予め上昇端位置に保持されているスライダ１３６を
下降させるとともに、そのスライダ１３６に配設された
検出コイル１３４から出力されるインピーダンス信号Ｓ
Ｉを逐次取り込み、検出コイル１３４のインピーダンス
変化に基づいて、石英管６６内に吸引された金属溶湯１
９０の上端を検出する。このスライダ１３６の下降時に
は、同時に第２駆動モータ１３８に設けられたロータリ
エンコーダ１７２から出力される第２高さ信号ＳＨ２を
取り込み、吸引された金属溶湯１９０の上端位置を、ス
ライダ１３６の上昇端位置からの距離Ｙとして測定し、
次のステップＳ８において、スライダ１３６の上昇端位
置と前記熱電対１４２の検出部１４４との間の離間距離
Ｘから上記距離Ｙを引算することにより吸上げ高さＨを
算出する。すなわち、図９に示されているように、離間
距離Ｘから距離Ｙを引算すれば、金属溶湯１９０の湯面
からの吸上げ高さＨが求められるのであり、このように
して算出された吸上げ高さＨは、湯流れ性を表す物理量
として前記高さ表示器１７８に表示される。離間距離Ｘ
は予め設定されている。図９では、石英管６６の下端部
が金属溶湯１９０に浸漬されている状態が図示されてい
るが、石英管６６を金属溶湯１９０から引き上げた状態
でも、石英管６６内の金属溶湯１９０は既に凝固して石
英管６６に固着しているため、同様にして吸上げ高さＨ
を求めることができる。

【００３５】上記石英管６６内における金属溶湯１９０
の凝固金属は、温度低下に伴って収縮するが、石英管６
６の熱膨張係数は金属より小さいため、石英管６６内の
金属は取り出し易く、比較的短時間で次の湯流れ性試験
を行うことができる。しかし、連続的に湯流れ性試験を
行う場合には、石英管６６を含む吸引治具１２８を持ち
上げて、連結継手９０を切り離した後、吸引治具１２８
を保持筒５６から図５の手前側、すなわち図１の左方向
へ抜き出して、新たなものと交換すれば良い。吸引治具
１２８を保持筒５６から取り外した場合には、連結管７
０側から押し出し棒等を挿入して石英管６６内の金属を
排除することができる。

【００３６】また、前記選択スイッチ１８２により「手
動測定」を選択すれば、スイッチ群１８６の各スイッチ
を操作することにより、例えば、真空タンク１５２内の
圧力を手動で任意の値に調整した後、石英管６６の下端
部が金属溶湯１９０に浸漬されるように目視で確認しな
がら第１駆動モータ４８を手動で作動させ、電磁開閉弁
１４８を手動で開閉制御して石英管６６内に金属溶湯１
９０を吸引させることができる。また、吸上げ高さＨの
測定についても、石英管６６は透明で且つ直線状を成し
ているとともに、金属溶湯１９０の湯面位置に対応する
部分の石英管６６の外周面はスラグの付着等によって黒
くなるため、従来に比べて、メジャー等を用いて作業者
が手作業で簡単に測定することができる。スラグの付着
等によって石英管６６の外周面が黒くなると、その後の
測定時に湯面位置の判断が困難となるため、このように
目視で吸上げ高さＨを測定する場合には、セラミックス
等の耐熱性の円筒キャップを石英管６６の下端部に着脱
可能に配設し、１回毎に取り替えるようにすることが望
ましい。

【００３７】ここで、かかる本実施例の湯流れ性試験装
置３０は、金属溶湯１９０を吸引するために、金属材料
に比較して組成が一定で性質が安定しているとともに、
内径寸法や肉厚等のばらつきも小さくできる石英管６６
が用いられているため、湯流れ性と吸上げ高さＨとの間
に高い相関関係が得られるし、機差によるばらつきも少
ない。石英管６６の熱膨張係数は小さいため、温度差に
起因する寸法変化が小さく、石英管６６の温度差による
測定結果への影響が殆ど無いとともに湯流れ性を正しく
評価できる。また、電磁開閉弁１４８によって石英管６
６内の減圧が行われることから、その開き速度すなわち
減圧速度等の減圧条件が一定となり、高い再現性が得ら
れる。このようなことから、湯流れ性を評価する上で実
用上十分に満足できる信頼性が得られる。

【００３８】図１０は、ＳＣＳ１２等の鋳造用の金属溶
湯１９０について、溶湯温度を変化させながら本実施例
の湯流れ性試験装置３０を用いて吸上げ高さＨを測定し
たもので、吸上げ高さＨは溶湯温度の上昇に伴って略直
線的に上昇する。一般に金属溶湯１９０の湯流れ性は溶
湯温度に対応して変化し、かかる図１０の結果から、本
実施例の湯流れ性試験装置３０を用いて測定した吸上げ
高さＨは、湯流れ性との間に高い相関関係が得られるこ
とが判る。

【００３９】また、本実施例では、選択スイッチ１８２
により「自動測定」を選択すれば、石英管６６が自動的
に金属溶湯１９０に浸漬されるとともに、電磁開閉弁１
４８が開かれて石英管６６内に金属溶湯１９０が吸引さ
れるため、作業者が第１駆動モータ４８を手動操作して
石英管６６を動かしたり電磁開閉弁１４８を開閉操作し
たりする場合に比較して、作業者の負担が軽減されると
ともに操作ミスが防止され、湯流れ性試験が一層容易且
つ迅速に行われるようになる。石英管６６を金属溶湯１
９０に浸漬してから電磁開閉弁１４８を開くまでの時間
も略一定となるため、石英管６６の温度のばらつきによ
る測定結果への影響を防止でき、一層高い信頼性が得ら
れるようになる。更に、本実施例では吸上げ高さＨも自
動的に測定されるため、面倒な測定作業が解消して作業
者の負担が一層軽減されるとともに、測定ミスや測定誤
差等による誤った湯流れ性評価を防止できる。

【００４０】本実施例では、前記コントローラ１６２に
よる一連の信号処理のうち、ステップＳ４を実行する部
分が下降制御手段に相当し、ステップＳ５を実行する部
分が開閉制御手段に相当する。また、ステップＳ７およ
びＳ８を実行する部分は、検出コイル１３４やその検出
コイル１３４を上下動させるねじ軸１３２，第２駆動モ
ータ１３８、第２駆動モータ１３８に配設されたロータ
リエンコーダ１７２と共に吸引長さ検出手段を構成して
いる。

【００４１】一方、本実施例の湯流れ性試験装置３０
は、鋳造に用いられる溶解炉１９２内の金属溶湯１９０
に直接石英管６６を挿し込んで試験を行うことができる
し、石英管６６は透明であるため、外部から目視により
吸上げ高さＨを測定することも可能であり、また、石英
管６６の熱膨張係数は小さいため、常温程度まで温度が
低下して石英管６６内の金属が収縮すれば、それを容易
に石英管６６から取り出すことができるなど、面倒な作
業が不要で簡単且つ短時間で試験を行うことができる。
また、石英管６６を含む吸引治具１２８は、保持筒５６
に対して容易かつ迅速に着脱できるとともに、連結継手
９０により耐圧ホース９４にワッタッチで着脱できるた
め、連続的に湯流れ性試験を行ったり破損等が生じた場
合に、吸引治具１２８を容易且つ迅速に交換できる利点
がある。

【００４２】以上、本発明の一実施例を図面に基づいて
詳細に説明したが、本発明は他の態様で実施することも
できる。

【００４３】例えば、前記実施例では内径寸法が５ｍｍ
の石英管６６が用いられていたが、内径１０ｍｍの石英
管など他の種々の寸法の石英管を用いることができる。
減圧回路１４６の圧力値についても、−４００ｍｍＨｇ
以外の値が設定されても差し支えないし、その圧力値を
キー操作やダイヤル操作等により任意に設定できるよう
にすることも可能である。

【００４４】また、前記実施例では選択スイッチ１８２
により「自動測定」が選択されると、全自動で吸上げ高
さＨが測定されるようになっていたが、前記ステップＳ
１からステップＳ６までを自動で行い、その後は、吸引
治具１２８を保持筒５６に保持したまま、或いは保持筒
５６から外して、作業者が手作業で吸上げ高さＨをメジ
ャー等により測定するようになっていても良い。

【００４５】また、前記実施例ではラック４６，ねじ軸
１３２を用いて石英管６６，検出コイル１３４を上下動
させるようになっていたが、他の昇降手段を採用するこ
ともできる。

【００４６】また、前記実施例では湯面検出手段として
熱電対１４２が用いられていたが、超音波やレーザによ
る距離測定，電極短絡方式，渦流センサ方式，赤外線カ
メラによる温度差測定など、温度や金属等の特性を利用
した他の種々の湯面検出手段を採用できる。これ等の湯
面検出手段は、必ずしも保持筒５６に配設する必要はな
く、超音波やレーザによる距離測定や赤外線カメラによ
る温度差測定などで湯面を検出する場合には、例えば、
保持筒５６が上昇端位置に保持されている場合の石英管
６６の下端部を基準として予め定めれた一定距離だけ上
下方向に離間した位置において本体フレーム３２等に位
置固定に配置することも可能であり、その場合には、湯
面までの距離を測定することにより、石英管６６の下端
部との位置関係から第１駆動モータ４８による保持筒５
６の下降ストロークを制御すれば良い。

【００４７】また、前記実施例では検出コイル１３４の
インピーダンス変化から石英管６６内に吸引された金属
の上端位置を検知するようになっていたが、金属の有無
を非接触で検出できる他の種々の検知手段を採用するこ
ともできる。石英管６６の近傍にスケールを設けてお
き、それ等をテレビカメラ等で撮影して画像処理を行う
ことにより、前記距離Ｙを求めたり、距離Ｙを求めるこ
となく直接吸上げ高さＨを求めたりすることも可能であ
る。

【００４８】また、前記実施例では石英管６６が鉛直方
向となる姿勢で保持筒５６に保持されるようになってい
たが、鉛直方向から傾斜する姿勢で石英管６６が配設さ
れるようになっていても差し支えない。

【００４９】その他一々例示はしないが、本発明は当業
者の知識に基づいて種々の変更，改良を加えた態様で実
施することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である湯流れ性試験装置の一
部を切り欠いた正面図である。

【図２】図１の湯流れ性試験装置の右側面図である。

【図３】図１の湯流れ性試験装置の平面図である。

【図４】図１の湯流れ性試験装置において石英管を保持
している保持筒部分の縦断面図である。

【図５】図１の湯流れ性試験装置において石英管を保持
している保持筒部分の左側面図である。

【図６】図１の湯流れ性試験装置において石英管を保持
している保持筒部分の平面図である。

【図７】図１の湯流れ性試験装置に備えられている制御
回路を説明するブロック線図である。

【図８】図１の湯流れ性試験装置の作動を説明するフロ
ーチャートである。

【図９】図８のステップＳ７，Ｓ８における吸上げ高さ
の測定原理を説明する図である。

【図１０】図１の湯流れ性試験装置を用いて測定した吸
上げ高さと溶湯温度との関係を示す図である。

【図１１】従来の湯流れ性試験装置の一例を説明する断
面図である。

【図１２】図１１の試験装置の下砂型を示す平面図であ
る。

【符号の説明】

３０：湯流れ性試験装置 ４６：ラック ４８：第１駆動モータ ５６：保持筒（保持部材） ６６：石英管 ９０：連結継手 １３２：ねじ軸 １３４：検出コイル １３８：第２駆動モータ １４２：熱電対（湯面検出手段） １４６：減圧回路 １４８：電磁開閉弁 １７２：ロータリエンコーダ １９０：金属溶湯 Ｈ：吸上げ高さ（吸引長さ） ステップＳ４：下降制御手段 ステップＳ５：開閉制御手段 ステップＳ７，Ｓ８：吸引長さ検出手段

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】金属溶湯の湯流れ性を試験する装置であっ
   て、 上下方向に配設された石英管と、 該石英管を昇降させて、該石英管の下端部を前記金属溶
   湯に浸漬する昇降手段と、 真空ポンプによって所定の圧力まで減圧されるととも
   に、前記石英管に接続される減圧回路と、 該減圧回路に設けられ、前記石英管の下端部が前記金属
   溶湯に浸漬された状態で開き制御されることにより、該
   石英管内を瞬時に減圧して該石英管内に該金属溶湯を吸
   引する電磁開閉弁とを有することを特徴とする湯流れ性
   試験装置。
2. 【請求項２】前記金属溶湯の湯面位置を検出する湯面検
   出手段と、 該湯面検出手段によって検出された湯面位置に基づい
   て、前記石英管の下端部が前記金属溶湯に浸漬されるよ
   うに前記昇降手段を制御する下降制御手段と、 該下降制御手段により前記石英管の下端部が前記金属溶
   湯に浸漬された後に前記電磁開閉弁を開き制御する開閉
   制御手段とを有する請求項１に記載の湯流れ性試験装
   置。
3. 【請求項３】前記石英管内に吸引された前記金属溶湯の
   吸引長さを検出する吸引長さ検出手段を有する請求項１
   または２に記載の湯流れ性試験装置。
4. 【請求項４】前記石英管は、前記昇降手段によって昇降
   させられる保持部材に着脱可能に保持されるとともに、
   着脱可能な連結継手を介して前記減圧回路に接続されて
   いる請求項１乃至４の何れかに記載の湯流れ性試験装
   置。