JPH08300121A - 連続鋳造機における湯面制御装置及び湯面制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 連続鋳造機にあって、その鋳型における湯面
制御を、被覆材料やセンサの構造等に起因する影響を受
けることなく、正確かつ高信頼に行えるようにする。 【構成】 溶湯が下降管３を通して鋳型２に連続的に供
給される連続鋳造機にあって、ガス放出口が鋳型２型の
溶湯内に浸漬されるようにノズル９を設置し、定流量コ
ントローラ１１によって不活性ガスボンベ１４から一定
流量の不活性ガスをガス配管１０を通してノズル９に供
給する。このときのガス配管１０内のガスの圧力値をガ
ス圧力計１２で検出し、この検出値の変化に応じて下降
管３から鋳型２への溶湯供給量を溶融金属流量調節部１
３によって調節し、湯面レベルを一定にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、金属線条材等を鋳造す
るための連続鋳造機における湯面制御装置及び湯面制御
方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、連続鋳造機においては、安定
した鋳塊を得るために湯面制御が行われている。この湯
面制御は、静電容量型センサ、渦電流型センサ等の非接
触式の電気的センサを用いて、湯面の高さ変動を検出
し、これに基づいて湯面レベルを所定値に保持しようと
するものである。この他、浮き等を使用した機械式のセ
ンサを用い、或いは放射線を利用したセンサを用いる制
御も行われている。また、不活性ガスを溶湯中に吹き込
み、その吹き込み深さに応じて変化する圧力変化によっ
て湯面深さを測定する方法も用いられている。

【０００３】図２は静電容量型センサを用いた湯面制御
装置の概略構成を示す断面図及び接続図である。製品に
応じた鉱材を溶融する炉１（又は取鍋）の下部には鋳型
２が配設され、炉内の溶湯（銅、銅合金、アルミニウ
ム、鉄等の金属）は調節部材１ａによって量を調節され
ながら下降管３を通して鋳型２へ導入される。鋳型２内
は溶融金属４で満たされ、下部から鋳塊５の引き抜きが
行われる。鋳型２の湯面の上方には静電容量型センサ６
が配設され、この静電容量型センサ６には溶融金属流量
調節部７が接続されている。この溶融金属流量調節部７
によって調節部材１ａが制御され、下降管３へ流入する
溶融金属の量（即ち、湯面レベル）が調整される。

【０００４】鋳型２では水冷が行われており、したがっ
て鋳型２に接触している溶融金属４も冷却され、凝固し
始める。この冷却の進行に伴って鋳型２に接触していな
い内部の溶融金属４に対しても冷却が及び、これによっ
て鋳塊５が生成される。ここで、鋳造中に溶融金属が空
気と接触しないようにするため、溶融金属４の表面は被
覆材料（例えば、黒鉛粉末）８によって覆われている。

【０００５】湯面の高さは、静電容量型センサ６によっ
て常に監視され、その検出結果に基づいて鋳型２の湯面
高さが一定になるように、下降管３から鋳型２へ供給さ
れる溶融金属の量が溶融金属流量調節部７によって制御
される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、静電容量型セ
ンサは溶融金属ばかりでなく、鋳型や雰囲気制御用のカ
バー等、他の部材の影響を受け易い。また、湯面検出の
際、被覆材料の厚みを含んだ湯面高さを検出することに
なるため、不正確な湯面高さに基づく湯面制御になって
いる。このため、被覆材料の厚みが常に変動していた
り、場所によって厚みに大きな差があった場合には、湯
面の制御が正しく行えなくなる。

【０００７】また、渦電流式センサの場合、センサの周
囲の機器からの電磁ノイズによって誤動作することがあ
り、信頼性が得られ難いばかりか、センサの設置位置に
も制約が多い。更に、機械式センサを用いた場合、使用
中における動作部の焼き付きや損傷による動作不良を発
生する懸念がある。また、放射線式センサを用いた場
合、制御精度や安全性の確保の面で解決すべき課題があ
る。

【０００８】更に、溶湯中に吹き込んだ不活性ガスの吹
き込み深さに応じて変化する圧力変化により湯面深さを
測定する方法にあっては、ガス流量が一定でないため、
圧力損失による圧力変化量が一定でなくなり、湯面深さ
の正確な測定が行えない。そこで本発明は、被覆材料や
センサの構造等に起因する影響を受けることなく、正確
かつ高信頼に湯面制御を行うことのできる連続鋳造機に
おける湯面制御装置及び湯面制御方法を提供することを
目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、この発明は、溶湯が鋳型に連続的に供給される連
続鋳造機において、前記鋳型の溶湯内にガス放出部が浸
漬されるノズルと、不活性ガスを貯蔵するガス源からの
不活性ガスを一定流量にして前記ノズルへ供給するガス
供給手段と、このガス供給手段から供給される不活性ガ
スの圧力を検出する検出手段と、この検出手段で検出さ
れたガス圧の変動に応じて前記鋳型への溶湯供給量を調
節する流量調節手段とを備えた湯面制御装置を提供す
る。

【００１０】そして、前記ノズルは、少なくともガス放
出部に円筒状のカバーを同軸に設ける構成にすることが
できる。更に、上記の目的は、ノズルから鋳型内の溶湯
中に一定流量の不活性ガスを連続的に放出し、その際の
前記ノズルに連通する経路内のガス圧力値を検出し、こ
の検出結果に基づいて前記鋳型内の湯面レベルが一定に
なるように前記鋳型へ導入する溶湯量を調節する湯面制
御方法によっても達成される。

【００１１】

【作用】上記した手段によれば、ガス供給手段によって
一定流量の不活性ガスがノズルに供給され、ノズルから
鋳型内の溶湯中にガスが放出される。検出手段により検
出されるノズルに連通する配管等の経路内のガス圧力値
は、湯面の高さに応じて変動する。この変動は、ノズル
に対して一定流量のガスを送り込んでいることから、湯
面の高さの変動を表している。したがって、ノズルに連
通する経路内のガス圧力値を測定し、この測定結果に応
じて鋳型への溶湯供給量を調節すれば、鋳型内の湯面レ
ベルを一定に保つことができる。

【００１２】このとき、ノズルの放出部に対し、同軸に
設けられた円筒状のカバーは、下降管を通して導入され
る溶湯の影響を受けることがなく、ノズルから放出され
たガスが溶湯に巻き込まれるのを防止することができ
る。また、上記湯面制御方法の場合、鋳型内の溶湯中に
一定流量の不活性ガスをノズルから連続的に放出するこ
とにより、圧力損失による圧力変化量を一定にできる。
この結果、ノズルに連通する経路内のガス圧値の変動
は、鋳型内の湯面とガス放出位置までの高さの変動に正
確に対応したものとなる。したがって、ガス圧値の変動
を検出し、この検出結果に基づいて鋳型へ導入する溶湯
量を調節すれば、鋳型内の湯面レベルは一定に保持され
る。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１は本発明による連続鋳造機における湯面制御
装置を示す連続鋳造機及び湯面制御装置の概略構成を示
す断面図及び接続図である。なお、連続鋳造機の構造に
ついては図２と同一であるので、ここでは説明を省略す
ると共に、図中、同一部材には同一引用数字を用いてい
る。

【００１４】本実施例では、湯面深さを測定する手段と
して、不活性ガスを用いることを基本にしている。図１
に示すように、溶融金属４中にはノズル９が挿入され、
このノズル９にはガス配管１０（経路）が接続されてい
る。ガス配管１０は途中で分岐され、一方には定流量コ
ントローラ１１（ガス供給手段）が接続され、他方には
ガス圧力計１２（検出手段）が接続されている。このガ
ス圧力計１２には、鋳型２へ供給する溶融金属の量を制
御するための溶融金属流量調節部１３（流量調節手段）
が接続されている。また、定流量コントローラ１１には
不活性ガスボンベ１４（不活性ガスには、アルゴン、窒
素等が用いられる）が配管を通して接続されている。

【００１５】なお、ノズル９は、なるべくガスを巻き込
まないように、凝固界面から離れた鋳型中央部に設置す
ることが望ましい。しかし、下降管３が中央にあるた
め、鋳型内壁近傍に寄せ、ノズル９の先端部にノズルカ
バー１５を被せ、下降管３から流れて来る溶湯がノズル
９に直接に当たらないようにしている。また、ノズルカ
バー１５を設けることにより、比較的凝固界面に近い場
所にノズル９を設置することができ、ノズル９の設置場
所に対する自由度を高めることができる。当然、ノズル
カバー１５を省略しても良い。

【００１６】以上の構成において、炉１から溶融金属が
下降管３を通して鋳型２へ供給されており、上記したよ
うに鋳型２における冷却に伴って鋳塊５が取り出されて
いる。この状態で、不活性ガスボンベ１４から不活性ガ
スが出力され、定流量コントローラ１１で一定流量（例
えば、１リットル／分以下）に調整されながら、ガス配
管１０を介してノズル９へ連続的に送り込まれる。ノズ
ル９は、その先端が溶融金属４の内部に達するように挿
入（例えば、湯面から約１００ｍｍの深さに浸漬）され
ているため、ガス配管１０内における圧力損失が一定に
なり、ガス放出部であるノズル９の先端から湯面までの
距離に応じて生じる静水圧の変化量を、湯面の変化量と
して検出することができる。

【００１７】これにより、溶融金属４以外の様々な外乱
からの影響を大幅に低減できる。また、ノズル９に対
し、このノズル９に接続される機器を鋳型２から離した
位置に設置できるため、温度変化による制御の不安定要
因が激減すると共に機器の耐久性を向上させることも可
能になる。ガス配管１０内の圧力は、ガス圧力計１２に
よって常に監視されており、鋳型２内の湯面高さが上昇
すると圧力測定値が上がり、湯面高さが下降すると圧力
測定値は減少する。そこで、ガス圧力計１２の出力信号
を用いて溶融金属流量調節部１３を動作させて、圧力測
定値の上昇に応じて下降管３から鋳型２へ導入する溶融
金属の量を減らし、圧力測定値の減少に応じて下降管３
から鋳型２へ導入する溶融金属の量を増加させるように
調整する。この調整により、溶融金属４の湯面高さを一
定レベルに保持することができる。

【００１８】なお、上記実施例においては、不活性ガス
にアルゴンや窒素を用いたが、液体と反応したときに好
ましくない変化を起こしさえしなければ、どのようなガ
スであってもよい。

【００１９】

【発明の効果】以上より明らかな如く、本発明によれ
ば、鋳型の溶湯内にガス放出部が浸漬されるノズルと、
不活性ガスを貯蔵するガス源と、このガス源からの不活
性ガスを一定流量にして前記ノズルへ供給するガス供給
手段と、このガス供給手段から前記ノズルに至る経路内
の不活性ガスの圧力値を検出する検出手段と、この検出
手段で検出されたガス圧の変動に応じて前記鋳型への溶
湯供給量を調節する流量調節手段とを備えた構成にした
ので、被覆材料を用いず、かつセンサの構造等に起因す
る影響を受けることなく、湯面の制御精度を向上させる
ことができる。また、鋳造作業に伴う作業の軽減及び生
産性の向上を図ることができる。

【００２０】更に、鋳型内の溶湯中に一定流量の不活性
ガスをノズルから連続的に放出し、その際の前記ノズル
に連通する経路内のガス圧力値を検出し、この検出結果
に基づいて前記鋳型内の湯面レベルが一定になるように
前記鋳型へ導入する溶湯量を調節するようにした湯面制
御方法によれば、同様に、被覆材料を用いず、かつセン
サの構造等に起因する影響を受けることなく、湯面の制
御精度を向上させることができる。また、鋳造作業に伴
う作業の軽減及び生産性の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による連続鋳造機における湯面制御装置
を示す連続鋳造機及び湯面制御装置の概略構成を示す断
面図及び接続図である。

【図２】連続鋳造機及び静電容量型センサを用いた湯面
制御装置の概略構成を示す断面図及び接続図である。

【符号の説明】

２ 鋳型 ３ 下降管 ４ 溶融金属 ９ ノズル １０ ガス配管 １１ 定流量コントローラ １２ ガス圧力計 １３ 溶融金属流量調節部 １４ 不活性ガスボンベ １５ ノズルカバー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 香川 学 茨城県土浦市木田余町3550番地 日立電線 株式会社土浦工場内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 溶湯が鋳型に連続的に供給される連続鋳
   造機において、 前記鋳型の溶湯内にガス放出部が浸漬されるノズルと、 不活性ガスを貯蔵するガス源からの不活性ガスを一定流
   量にして前記ノズルへ供給するガス供給手段と、 前記ガス供給手段から供給される不活性ガスの圧力を検
   出する検出手段と、 前記検出手段で検出されたガス圧の変動に応じて前記鋳
   型への溶湯供給量を調節する流量調節手段とを具備する
   ことを特徴とする連続鋳造機における湯面制御装置。
2. 【請求項２】 前記ノズルは、少なくともガス放出部に
   円筒状のカバーが同軸に設けられていることを特徴とす
   る請求項１記載の連続鋳造機における湯面制御装置。
3. 【請求項３】 ノズルから鋳型内の溶湯中に一定流量の
   不活性ガスを連続的に放出し、前記ノズルに連通するガ
   ス経路内のガス圧力を検出し、この検出結果に基づいて
   前記鋳型内の湯面レベルが一定になるように前記鋳型へ
   導入する溶湯量を調節することを特徴とする連続鋳造機
   における湯面制御方法。