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技術 インゴットの生産方法及び制御装置

出願人 株式会社豊栄商会
発明者 樹神康之
出願日 2015年12月21日 (5年6ヶ月経過) 出願番号 2015-248167
公開日 2017年5月18日 (4年1ヶ月経過) 公開番号 2017-080801
状態 特許登録済
技術分野 鋳造前の予備処理と金属の鋳造 鋳造用とりべ 圧力または真空鋳造 インゴット鋳造
主要キーワード 金属タワシ 外周同士 介挿部材 供給ポイント 加圧ポート 加圧バルブ メンテンナンス 内側空
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図面 (13)

課題

複数の連続鋳造機を有するシステムであっても設備が大掛かりにならないこと。

解決手段

連続鋳造機10に第1の31の第1の位置の近くに配置された荷重計40の上に、加圧式取鍋20を搬送する。制御装置70の制御により、工場側から供給される加圧用エアーを加圧式取鍋20の内部に供給することで、加圧式取鍋20の内部を加圧し、加圧式取鍋20から第1の樋31に溶融アルミニウムを供給する。第1の樋31に供給された溶融アルミニウムは、第1の樋31、第2の樋35及び分配ドラム13を介してコンベア11上を移送する連接する鋳型12に連続的に供給されて溶融アルミニウムからインゴット鋳造される。

概要

背景

従来からアルミニウムなどの金属材料インゴット鋳造して搬送されている。このようなインゴットは例えば連続鋳造機によって生産される。

連続鋳造機は無端状のコンベア上にインゴット用の鋳型を順次配置し、コンベアにより移送される鋳型に溶融アルミニウムを所定の供給位置で連続的に供給している(特許文献1参照)。

溶融アルミニウムの供給位置には、保持炉溶解炉)からなどの流路を介して溶融アルミニウムが供給される。実際の工場内では、連続鋳造機が複数配列され、1つの保持炉(溶解炉)から樋状の流路が分岐して各連続鋳造機の供給位置に溶融アルミニウムが供給される。

また、特許文献1には、連続鋳造機の供給位置の上方に取鍋を配置して重力によって上から連続鋳造機の供給位置に溶融アルミニウムを供給する構成が開示されている。

概要

複数の連続鋳造機を有するシステムであっても設備が大掛かりにならないこと。連続鋳造機10に第1の樋31の第1の位置の近くに配置された荷重計40の上に、加圧式取鍋20を搬送する。制御装置70の制御により、工場側から供給される加圧用エアーを加圧式取鍋20の内部に供給することで、加圧式取鍋20の内部を加圧し、加圧式取鍋20から第1の樋31に溶融アルミニウムを供給する。第1の樋31に供給された溶融アルミニウムは、第1の樋31、第2の樋35及び分配ドラム13を介してコンベア11上を移送する連接する鋳型12に連続的に供給されて溶融アルミニウムからインゴットが鋳造される。

目的

本発明の目的は、複数の連続鋳造機を有するシステムであっても設備が大掛かりにならず、レイアウト運用の変更に対して簡単に対応できる連続鋳造機を用いたインゴットの生産方法及び制御装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

連続鋳造機連接する鋳型に、溶融金属を連続的に供給してインゴット鋳造することで、溶融金属からインゴットを生産する方法であって、前記連続鋳造機に溶融金属を供給するポイントの近くに、可搬性を有し、前記溶融金属を貯留する加圧式取鍋を搬送し、前記加圧式取鍋の内部を加圧することで、前記加圧式取鍋から前記ポイントに前記溶融金属を供給し、流路を介して前記ポイントから前記連接する鋳型に溶融金属を連続的に供給するインゴットの生産方法

請求項2

請求項1に記載のインゴットの生産方法であって、前記加圧式取鍋に貯留された溶融金属の重量を算出し、前記加圧式取鍋から前記連続鋳造機に溶融金属を供給するポイントに単位時間当り所定の量の溶融金属を供給するように、前記算出された溶融金属の重量に基づき前記加圧式取鍋の内部を加圧する圧力を算出し、前記算出された圧力で前記加圧式取鍋の内部を加圧することで、前記加圧式取鍋から前記ポイントに前記溶融金属を供給するインゴットの生産方法。

請求項3

請求項2に記載のインゴットの生産方法であって、前記加圧式取鍋に貯留された溶融金属の重量を算出する工程は、前記ポイントの近くに配置された荷重計に前記加圧式取鍋を載置し、前記荷重計の計測結果に基づき前記加圧式取鍋に貯留された溶融金属の重量を算出するものであり、前記算出された圧力で前記加圧式取鍋の内部を加圧することで、前記加圧式取鍋から前記ポイントに前記溶融金属を供給する工程は、前記荷重計に前記加圧式取鍋を載置したまま行うものであるインゴットの生産方法。

請求項4

請求項3に記載のインゴットの生産方法であって、前記荷重計の計測結果に基づき前記加圧式取鍋から前記ポイントに供給される溶融金属の流量を算出し、前記加圧式取鍋から前記ポイントに単位時間当り所定の量の溶融金属を供給するように、前記算出された流量に基づき前記加圧式取鍋の内部を加圧する圧力を補正するインゴットの生産方法。

請求項5

請求項1から4のうちいずれか1項に記載のインゴットの生産方法であって、前記流路の溶融金属の湯面の高さを検出し、前記検出された湯面の高さに基づき前記加圧式取鍋の内部を加圧する圧力を制御するインゴットの生産方法。

請求項6

可搬性を有し、溶融金属を貯留する加圧式取鍋から、連接する鋳型に溶融金属を連続的に供給してインゴットを鋳造する連続鋳造機に、溶融金属を供給するシステムに用いられる制御装置であって、前記加圧式取鍋に貯留された溶融金属の重量を算出するためのデータを入力する重量算出データ入力部と、前記重量算出データ入力部に入力されたデータに基づき前記加圧式取鍋に貯留された溶融金属の重量を算出する重量算出部と、前記加圧式取鍋から連続鋳造機の溶融金属供給ポイントに単位時間当り所定の量の溶融金属を供給するように、前記重量算出部で算出された溶融金属の重量に基づき前記加圧式取鍋の内部を加圧する圧力を算出する圧力算出部と、前記圧力算出部で算出された圧力となるように、前記加圧式取鍋の内部を加圧する加圧系の圧力を制御する圧力制御部とを具備する制御装置。

請求項7

請求項6に記載の制御装置であって、前記重量算出データ入力部に入力されたデータに基づき前記加圧式取鍋から前記ポイントに供給される溶融金属の流量を算出する流量算出部を更に有し、前記圧力制御部は、前記加圧式取鍋から前記ポイントに単位時間当り所定の量の溶融金属を供給するように、前記算出された流量に基づき前記制御する圧力を補正する制御装置。

請求項8

請求項6又は7に記載の制御装置であって、前記溶融金属供給ポイントから前記鋳型への溶融金属の流路での溶融金属の湯面の高さを検出する手段からのデータを入力する湯面高さデータ入力部を更に有し、前記圧力制御部は、前記湯面高さデータ入力部で入力したデータに基づき前記加圧式取鍋の内部を加圧する加圧系の圧力を制御する制御装置。

請求項9

請求項8に記載の制御装置であって、前記圧力制御部は、前記湯面高さデータ入力部で入力したデータに基づき前記湯面の高さが所定の高さ以上となったと判断した場合に、前記加圧式取鍋の内部を加圧する加圧系の圧力を大気開放する制御装置。

技術分野

0001

本発明は、連続鋳造機を用いたインゴット生産方法及び制御装置に関する。

背景技術

0002

従来からアルミニウムなどの金属材料はインゴットに鋳造して搬送されている。このようなインゴットは例えば連続鋳造機によって生産される。

0003

連続鋳造機は無端状のコンベア上にインゴット用の鋳型を順次配置し、コンベアにより移送される鋳型に溶融アルミニウムを所定の供給位置で連続的に供給している(特許文献1参照)。

0004

溶融アルミニウムの供給位置には、保持炉溶解炉)からなどの流路を介して溶融アルミニウムが供給される。実際の工場内では、連続鋳造機が複数配列され、1つの保持炉(溶解炉)から樋状の流路が分岐して各連続鋳造機の供給位置に溶融アルミニウムが供給される。

0005

また、特許文献1には、連続鋳造機の供給位置の上方に取鍋を配置して重力によって上から連続鋳造機の供給位置に溶融アルミニウムを供給する構成が開示されている。

先行技術

0006

特開2009−108346号公報

発明が解決しようとする課題

0007

保持炉(溶解炉)から複数の連続鋳造機に溶融アルミニウムを供給する場合には、保持炉(溶解炉)と連続鋳造機とを樋で接続するための設備が大掛かりになり設置スペースが必要となる。また、保持炉(溶解炉)と連続鋳造機とがセットで固定されており、レイアウト運用の自由度が低い、という問題もある。

0008

上記の取鍋を用いる場合、実際には工場内のクレーンによって連続鋳造機の供給位置の上方に取鍋を配置することになるので、複数の連続鋳造機に対応するのは事実上難しく、更に取鍋が高い位置に配置されることになるので危険である。

0009

以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、複数の連続鋳造機を有するシステムであっても設備が大掛かりにならず、レイアウトや運用の変更に対して簡単に対応できる連続鋳造機を用いたインゴットの生産方法及び制御装置を提供することにある。

課題を解決するための手段

0010

上記目的を達成するため、本発明の一形態に係るインゴットの生産方法は、連続鋳造機の連接する鋳型に、溶融金属を連続的に供給してインゴットを鋳造することで、溶融金属からインゴットを生産する方法であって、前記連続鋳造機に溶融金属を供給するポイントの近くに、可搬性を有し、前記溶融金属を貯留する加圧式取鍋を搬送し、前記加圧式取鍋の内部を加圧することで、前記加圧式取鍋から前記ポイントに前記溶融金属を供給し、流路を介して前記ポイントから前記連接する鋳型に溶融金属を連続的に供給する。

0011

本発明の一形態では、連続鋳造機に溶融金属を供給するポイントの近くに可搬性を有する加圧式取鍋を搬送し、この加圧式取鍋からそのまま直接連続鋳造機に溶融金属を供給しているので、保持炉(溶解炉)やこれと連続鋳造機とを結ぶ樋などの流路は不要となる。従って、設備が大掛かりにならない。また、レイアウトや運用の変更があっても樋などの流路の再構成は不要なので、レイアウトや運用の変更に対して簡単に対応できる。つまり、連続鋳造機への溶融金属の供給を加圧式取鍋で行うことで、保持炉や長く複雑な樋が不要になり連続鋳造機がフレキシブルに配置でき、保持炉と連続式鋳造機組合せも自由になる。また、溶融金属の保持炉としての機能が実質的に加圧式取鍋になり、工場内に複数の連続鋳造機が配置された場合には、各連続鋳造機にそれぞれ加圧式取鍋を搬送して対応すればよいので、生産量の増減に対して調整しやすく効率的になる。しかも、加圧式取鍋はクレーンなどによって宙吊りにする必要もなく、安全性も極めて高い。傾動式取鍋の場合には、安定した量の溶融金属を連続的に供給することができないので、この種のシステムには不向きであり、傾動させるための設備が必要であるので、設備が大掛かりとなる。一方、加圧式取鍋は工場内のエアーを使って加圧によりポイントに溶融金属が供給できるので、設備が大掛かりとならない。

0012

本発明の一形態に係るインゴットの生産方法では、前記加圧式取鍋に貯留された溶融金属の重量を算出し、前記加圧式取鍋から前記連続鋳造機に溶融金属を供給するポイントに単位時間当り所定の量の溶融金属を供給するように、前記算出された溶融金属の重量に基づき前記加圧式取鍋の内部を加圧する圧力を算出し、前記算出された圧力で前記加圧式取鍋の内部を加圧することで、前記加圧式取鍋から前記ポイントに前記溶融金属を供給してもよい。

0013

連続鋳造機では定量の溶融金属を連続的に供給されることが要求される。本発明の一形態では、加圧式取鍋に貯留された溶融金属の重量に基づき加圧式取鍋の内部を加圧して溶融金属を供給しているので、定量の溶融金属を安定して連続的に供給することが可能となる。

0014

本発明の一形態に係るインゴットの生産方法では、前記加圧式取鍋に貯留された溶融金属の重量を算出する工程は、前記ポイントの近くに配置された荷重計に前記加圧式取鍋を載置し、前記荷重計の計測結果に基づき前記加圧式取鍋に貯留された溶融金属の重量を算出するものであり、前記算出された圧力で前記加圧式取鍋の内部を加圧することで、前記加圧式取鍋から前記ポイントに前記溶融金属を供給する工程は、前記荷重計に前記加圧式取鍋を載置したまま行うものである。
本発明の一形態では、荷重計に加圧式取鍋を載置したまま定量の溶融金属を安定して連続的に供給することが可能となる。

0015

本発明の一形態に係るインゴットの生産方法では、前記荷重計の計測結果に基づき前記加圧式取鍋から前記ポイントに供給される溶融金属の流量を算出し、前記加圧式取鍋から前記ポイントに単位時間当り所定の量の溶融金属を供給するように、前記算出された流量に基づき前記加圧式取鍋の内部を加圧する圧力を補正してもよい。
本発明の一形態では、より正確に定量の溶融金属を安定して連続的に供給することが可能となる。

0016

本発明の一形態に係るインゴットの生産方法では、前記流路の溶融金属の湯面の高さを検出し、前記検出された湯面の高さに基づき前記加圧式取鍋の内部を加圧する圧力を制御してもよい。

0017

本発明の一形態では、流路の下流で詰まりなどにより溶融金属の流れが悪くなる、或いは溶融金属が全く流れなくなったときに、流路から溶融金属が溢れ出るような事故を防止できる。

0018

本発明の一形態に係る制御装置は、可搬性を有し、溶融金属を貯留する加圧式取鍋から、連接する鋳型に溶融金属を連続的に供給してインゴットを鋳造する連続鋳造機に、溶融金属を供給するシステムに用いられる制御装置であって、前記加圧式取鍋に貯留された溶融金属の重量を算出するためのデータを入力する重量算出データ入力部と、前記重量算出データ入力部に入力されたデータに基づき前記加圧式取鍋に貯留された溶融金属の重量を算出する重量算出部と、前記加圧式取鍋から連続鋳造機の溶融金属供給ポイントに単位時間当り所定の量の溶融金属を供給するように、前記重量算出部で算出された溶融金属の重量に基づき前記加圧式取鍋の内部を加圧する圧力を算出する圧力算出部と、前記圧力算出部で算出された圧力となるように、前記加圧式取鍋の内部を加圧する加圧系の圧力を制御する圧力制御部とを具備する。

0019

本発明の一形態では、加圧式取鍋に貯留された溶融金属の重量に基づき加圧式取鍋の内部を加圧して溶融金属を供給することができるので、定量の溶融金属を安定して連続的に供給することが可能となる。

0020

本発明の一形態に係る制御装置では、前記重量算出データ入力部に入力されたデータに基づき前記加圧式取鍋から前記ポイントに供給される溶融金属の流量を算出する流量算出部を更に有し、前記圧力制御部は、前記加圧式取鍋から前記ポイントに単位時間当り所定の量の溶融金属を供給するように、前記算出された流量に基づき前記制御する圧力を補正してもよい。
本発明の一形態では、より正確に定量の溶融金属を安定して連続的に供給することが可能となる。

0021

本発明の一形態に係る制御装置では、前記溶融金属供給ポイントから前記鋳型への溶融金属の流路での溶融金属の湯面の高さを検出する手段からのデータを入力する湯面高さデータ入力部を更に有し、前記圧力制御部は、前記湯面高さデータ入力部で入力したデータに基づき前記加圧式取鍋の内部を加圧する加圧系の圧力を制御してもよい。例えば、前記圧力制御部は、前記湯面高さデータ入力部で入力したデータに基づき前記湯面の高さが所定の高さ以上となったと判断した場合に、前記加圧式取鍋の内部を加圧する加圧系の圧力を大気開放すればよい。

0022

本発明の一形態では、流路の下流で詰まりなどにより溶融金属の流れが悪くなる、或いは溶融金属が全く流れなくなったときに、流路から溶融金属が溢れ出るような事故を防止できる。

発明の効果

0023

本発明によれば、複数の連続鋳造機を有するシステムであっても設備が大掛かりにならず、レイアウトや運用の変更に対して簡単に対応できる。また、定量の溶融金属を安定して連続的に供給することが可能となる。

図面の簡単な説明

0024

本発明の一実施形態に係るインゴットを生産するシステムの正面図である。
図1に示したシステムの上面図である。
図1に示したシステムにおける樋、分配ドラム及び鋳型を示す正面図である。
図3の側面図である。
図1に示したシステムに用いられる加圧制御系の構成を示す図である。
図5に示した制御装置の動作を示すフローチャートである。
本発明の一実施形態に係るインゴットの生産方法を説明するためのフローである。
本発明の他の実施形態に係るインゴットを生産するシステムの正面図である。
本発明の図8に示した取鍋の側面図である。
図9の上面図である。
図9の正面図である。
図10のA−A断面図である。

実施例

0025

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係るインゴットを生産するシステムを示す図、図2はその上面図である。
図1及び図2に示すように、このシステム1は、連続鋳造機10と、加圧式取鍋20と、流路30と、荷重計40と、制御装置70(図5参照)とを有する。

0026

連続鋳造機10は、無端状のコンベア11と、このコンベア11上に連接して配置されたインゴット用の鋳型12と、分配用ドラム13と、コンベア11及び分配用ドラム13を駆動する駆動部(図示せず)とを有する。

0027

加圧式取鍋20は、可搬性を有し、例えばフォークリフトにより搬送が可能であり、内部に溶融金属としての溶融アルミニウムを貯留する。加圧式取鍋20は、工場内に配置された保持炉(溶解炉)から溶融アルミニウムを供給されてもよく、或いは別の工場内に配置された保持炉(溶解炉)から溶融アルミニウムを供給され、公道を介して搬送されてこの工場内に持ち込まれたものでもよい。加圧式取鍋20は、例えば工場内から供給されるエアーが加圧ポート21を介してその内部に供給されて内部が加圧され、配管22を介して内部に貯留された溶融アルミニウムを配管22の先端より吐出する。この加圧式取鍋20では、加圧ポート21より供給されるエアーの圧力を制御することで配管22の先端より吐出される溶融アルミニウムの単位時間当りの量(流量)の制御が可能である。加圧式取鍋20の構成に関しては、例えば特開2002−254158号公報等に詳しく開示されている。

0028

流路30は、分配用ドラム13を介して鋳型12に加圧式取鍋20から供給された溶融アルミニウムを供給するためのものである。流路30は、第1の樋31と、第2の樋35とを有する。

0029

第1の樋31は、連続鋳造機10より離れた側にある第1の位置(連続鋳造機に溶融金属を供給するポイント)で加圧式取鍋20の配管22の先端から吐出された溶融アルミニウムが供給され、連続鋳造機10に近い側にある第2の位置まで溶融アルミニウムを流通させる。第1の樋31の第2の位置の下面には、溶融アルミニウムを重力により下方に吐出させるための吐出口32が設けられている。吐出口32には、バルブ33が設置されており、バルブ33の開度で吐出口32により吐出される溶融アルミニウムの流量調整が可能となっている。

0030

この第1の樋31は、溶融アルミニウムをバッフアーする機能を有し、加圧式取鍋20の取替え時、第1の樋31に貯湯している分で注湯を続けることが可能であり、インゴットの生産が途切れないようにしている。
第1の樋31の所定の位置は、流通する溶融アルミニウムの湯面の高さを検出する湯面検出センサ34が配置されている。
第2の樋35は、第1の樋31の吐出口32の直下の第3の位置から分配用ドラム13内の第4の位置まで溶融アルミニウムを流通させる。
図3及び図4に示すように、第2の樋35の第4の位置には、鋳型12の各凹部に対応して複数の吐出孔36が設けられている。

0031

第1の樋31の吐出口32から第2の樋35の第3の位置に吐出された溶融アルミニウムは、第4の位置まで流通し、各吐出孔36を介して鋳型12に供給されるようになっている。

0032

分配用ドラム13は、図示を省略した駆動部によって鋳型12が固定されているコンベア11と同機して回転しており、鋳型12の位置と分配用ドラム13のスリット14の位置が合うように設定されている。

0033

分配用ドラム13は、コンベア11の一側に配置され、ここで溶融アルミニウムが供給された鋳型12は、下流であるコンベア11の他側に移送され、他側において溶融アルミニウムが固化したインゴットとして鋳型12より取り出される。以上により、コンベア11上で連接する鋳型12に、溶融アルミニウムを連続的に供給してインゴットを鋳造することができる。

0034

荷重計40は、第1の樋31の第1の位置の近くに配置され、載置された加圧式取鍋20の重量を計測する。重量の計測は供給開始から完了まで行われ、その間後述するフィードバック制御
行われる。
図5はこのシステムに用いられる加圧制御系の構成を示す図である。

0035

図5に示すように、このシステムでは、工場側から供給される加圧用のエアーの供給源51とエアー供給口52との間が配管53により接続されている。エアー供給口52には、エアーホース54が接続され、加圧式取鍋20の加圧ポート21にエアーホース54が接続される。工場側から供給されるエアーが、配管53及びエアーホース54を介して加圧式取鍋20の内部に供給され、加圧式取鍋20の内部が加圧されるようになっている。

0036

配管53には、加圧バルブ56、電空レギュレータ57、ハイリリーフレギュレータ58、リリーフバルブ59、リークバルブ電磁弁)60、圧力センサ61が設けられている。

0037

制御装置70は、荷重計40から加圧式取鍋20に貯留された溶融アルミニウムの重量を算出するためのデータを入力する重量算出データ入力部71と、第1の樋31に配置された湯面検出センサ34からのデータを入力する湯面高さデータ入力部72と、様々設定や命令を入力するタッチパネル(図示せず)とを有する。また、制御装置70は、圧力センサ61により検出された圧力データを入力する。
制御装置70は、入力したデータに基づき、電空レギュレータ57、リークバルブ60等を制御する。
次に、制御装置70による圧力制御を図6のフローチャートに基づき説明する。
出湯に先立ち、まず制御装置70のタッチパネルにおいて以下のデータを入力し、また加圧式取鍋20を荷重計40に載せる。
取鍋風袋重量W0 (例えば1500kg)
取鍋内の溶融アルミニウムの下限重量Wal (例えば100kg)
溶融アルミニウムの単位重量当りの圧力Ps (例えば15.0kPa/ton)

0038

制御装置70はタッチパネルより出湯開始の命令が入力されると(ステップ601)、重量算出データ入力部71より入力された荷重計40による計測データに基づき取鍋下限重量を算出する(ステップ602)。取鍋下限重量Wloは、例えば以下の式で算出する。
Wlo=W0+Wa1

0039

次に、制御装置70は重量算出データ入力部71より入力された荷重計40による計測データに基づき加圧圧力を算出し、その加圧圧力で加圧式取鍋20を加圧するように電空レギュレータ57を制御する(ステップ603)。これにより出湯が開始され、その後出湯が完了するまで荷重計40により計測される加圧式取鍋20の重量に応じて加圧圧力Pxを適宜制御する。典型的には、加圧式取鍋20の重量が次第に減っていくと、加圧圧力Pxは次第に大きくなっていく。すなわち、加圧式取鍋20の特性上、加圧式取鍋20内に貯留された溶融アルミニウムの湯面の高さと注湯に必要な圧力は反比例し、溶融アルミニウムを吐出し湯面が低くなるにつれ、加圧式取鍋20の内部を加圧する圧力を高くする必要がある。これは湯面が低くなるほど揚程が高くなるからである。そこで、本システム1では、連続鋳造機10に溶融アルミニウムを供給するポイントである第1の樋31の第1の位置の近くに加圧式取鍋20の重量を計測する荷重計40を配置し、加圧式取鍋20の重量を連続計測し、そのデータを制御装置70に入力し演算によって取鍋内を加圧する圧力を算出し注湯量を制御している。
具体的には、加圧圧力Pxは、例えば以下式で算出する。
Px=−Ps・(Wx−W0)+b
ここで、
Wx:取鍋総重量(荷重計40による計測データ)
b:切片(例えば36.0)

0040

ここで、Psは外部ボリュームで補正可能とし(例えば補正幅±3.0)、bも外部ボリュームで補正可能とし(例えば補正幅±3.0)ている。つまり、制御装置70は重量算出データ入力部71に入力されたデータに基づき加圧式取鍋20から供給される溶融アルミニウムの流量を算出し、加圧式取鍋20から単位時間当り所望の量の溶融アルミニウムを供給するように、上記の算出された流量に基づき、制御する圧力を補正する。圧力は、Ps及びbを補正することによって行っている。すなわち、使用する加圧式取鍋20には個体差があり取鍋風袋重量や加圧式取鍋20自体からのエアーのリーク量により注湯量が増減してしまう。そこで、本システム1では、荷重計40のデータから溶湯流量を算出し、設定流量になるよう加圧する圧力を補正している。

0041

出湯が行われているときに、制御装置70は湯面高さデータ入力部72より入力された湯面検出センサ34からのデータに基づき第1の樋31の溶融アルミニウムの湯面の高さが上限値になったとき(ステップ604)、リークバルブ60を開いて大気開放し(ステップ605)、出湯を一時停止させる。

0042

その後、制御装置70は湯面高さデータ入力部72より入力された湯面検出センサ34からのデータに基づき第1の樋31の溶融アルミニウムの湯面の高さが下限値になったとき(ステップ606)、リークバルブ60を閉じて(ステップ607)出湯を再開させる。以上のステップ603〜607を繰り返すが、本システム1では常にステップ603において加圧圧力Pxを算出し、その算出値に基づき加圧式取鍋20を加圧している。

0043

そして、制御装置70は重量算出データ入力部71より入力された荷重計40による計測データに基づき加圧式取鍋20の重量が取鍋下限重量Wloとなったとき(ステップ608)、リークバルブ60を開く等をして(ステップ609)出湯を完了する。
次に、このように構成されたシステム1でのインゴットの生産方法を図7に基づき説明する。

0044

まず、連続鋳造機10に溶融アルミニウムを供給するポイントである第1の樋31の第1の位置の近くに配置された荷重計40の上に、典型的にはフォークリフトを使って加圧式取鍋20を搬送する(ステップ701)。

0045

次に、制御装置70の制御により、工場側から供給されるエアーを配管53及びエアーホース54を介して加圧式取鍋20の内部に供給する。これによって、加圧式取鍋20の内部を加圧し、加圧式取鍋20から第1の樋31の第1の位置に溶融アルミニウムを供給する(ステップ702)。加圧の制御は、図6のフローチャートに示したとおりである。

0046

第1の樋31の第1の位置に供給された溶融アルミニウムは、第1の樋31、第2の樋35及び分配用ドラム13を介してコンベア11上を移送する連接する鋳型12に連続的に供給されて(ステップ703)溶融アルミニウムからインゴットが鋳造される(ステップ703)。

0047

以上のように構成されたシステム1では、連続鋳造機10に溶融アルミニウムを供給するポイントの近くに配置された荷重計40に加圧式取鍋20を搬送して載置し、この加圧式取鍋20からそのまま直接連続鋳造機10に溶融アルミニウムを供給しているので、設備が大掛かりにならず、またレイアウトや運用の変更に対して簡単に対応できる。
次に、本発明の他の実施形態を説明する。
図8はこの実施形態に係るインゴットを生産するシステムの構成を示す図である。
図8に示すように、このシステム100では、上記実施形態における第1の樋31に代えて加圧式取鍋101を用いている。そして、この加圧式取鍋101が荷重計40に載置され、加圧式取鍋101に貯留された溶融アルミニウムの重量を算出し、加圧式取鍋101から連続鋳造機10に溶融アルミニウムを供給するポイントである第2の樋35に単位時間当り所定の量の溶融アルミニウムを供給するように、算出された溶融アルミニウムの重量に基づき加圧式取鍋101の内部を加圧する圧力を算出し、算出された圧力で加圧式取鍋101の内部を加圧することで、加圧式取鍋101から第2の樋35に溶融アルミニウムを供給する。この場合に、取鍋101は、図5及び図6に示した加圧制御系によって加圧制御をすることができる。一方、取鍋101に溶融アルミニウムを供給する加圧式取鍋20は、図5及び図6に示した加圧制御系によって加圧制御をしてもよいが、それよりも簡単な制御であってもよく、更に手動で操作してもよい。

0048

ここで、図9図12は、この加圧式取鍋(以下、この実施形態ではこの「加圧式取鍋」を「取鍋」と呼ぶ。)101の構成を示す図であり、図9は側面図、図10は上面図、図11は正面図、図12図2のA−A断面図である。

0049

これらの図に示すように、取鍋101は、フォークリフト(図示を省略)により搬送可能な気密型の取鍋であり、取鍋本体110と、蓋120と、流路130としてのストーク131及び樋部132と、ハッチ150とを有する。

0050

取鍋101は、底部の外面にほぼ平行に取り付けられた2本のチャンネル部材102を有する。2本のチャンネル部材102の間隔は、フォークリフトの2本のフォークの間隔に一致する。フォークリフトは、各チャンネル部材102にフォークリフトのフォークを挿入して取鍋101を工場内で搬送し、またトラック荷台からの取鍋101の上げ下ろしを行う。また、取鍋101は、外周及び高さが例えば1.5m前後であり、その内部に溶融金属である溶融アルミニウムを貯留するものであり、大きさ及び重量からして一般的なフォークリフトによって搬送可能なものである。

0051

取鍋101は、一体的なものではなく、各種の部品によって構成されるものであるが、これらの部品は溶接パッキンを介在させた固定等よって取鍋101の内部が気密構造とされている。

0052

取鍋本体110は、有底で円筒形状であり、内部に溶融アルミニウムを貯留する。また、取鍋本体110は、外周に下部から上部に向かって突出長さが長くなる突出部111を有する。突出部111は、上面から見た形状がほぼ台形であり、上部から下部に向かって面積が徐々に少なくなる。そして、この突出部111は、取鍋本体110の高さの下から1/3程度の位置まで存在し、その傾斜角度は例えば垂直方向から25°程度である。

0053

取鍋本体110は、外周の鉄皮112と、その内側の断熱部材113と、その内側の耐火部材114と、断熱部材113と耐火部材114との間に介挿された介挿部材115とを有する。取鍋本体110の内側(耐火部材114の内側)は、取鍋本体110の外周形状とほぼ相似した内周形状となっており、突出部111に対応する位置にも空間111aを有し、これらの内側空間に溶融アルミニウムを貯留する。

0054

蓋120は、取鍋本体110の上部の突出部111も含めた第1の開口部120aを塞ぐような形状を有している。蓋120は、上方に凸状の空間を有し、その外周は取鍋本体110の外周と一致しており、これらの外周同士で内部空間を塞いでいる。具体的には、取鍋本体110の外周のフランジ116の上にパッキン(図示せず)を介して蓋120の外周のフランジ121を重ね、これらのフランジ116,121をボルトナット固定具3により複数箇所固定している。

0055

蓋120は、当該突出部111に対応する位置にストーク用の孔122が設けられ、この部分123が外周から遠ざかるに従い下方に所定角度、例えば水平方向から25°程度傾斜している。

0056

蓋120は、ほぼ中央に第2の開口部120bを有する。第2の開口部120bは、ハッチ150により開閉自在に塞がれる。この取鍋101に対する溶融アルミニウムの供給は、この第2の開口部120bを介して行われる。また、この取鍋101の内部のメンテンナンスや簡単な補修もこの第2の開口部120bを介して行われる。また、この第2の開口部120bを介して予熱時のガスバーナの挿入が行われるようになっている。なお、取鍋101に対する溶融アルミニウムの供給は、流路130を介し、取鍋101の内部を減圧することで行うことも可能である。

0057

蓋120は、外周の鉄皮124と、その内側の断熱部材125と、その内側の耐火部材126とを有する。取鍋本体110とは、異なり断熱部材125と耐火部材126との間には介挿部材が挿されていない。取鍋本体110は、断熱部材及び耐火部材の張替えが必要であり、その際に介挿部材が必要であるが、蓋120は、取鍋本体110とは異なり溶融アルミニウムを保持する部分ではなく、そのような張替えの機会が少ないからである。また、蓋120は、取鍋本体110ほどの深さもなく、張替えは容易だからである。

0058

流路130は、取鍋101の外部より内部が加圧されることで、取鍋101の内部に貯留された溶融アルミニウムを外部に流通させるものであり、取鍋101の内部を加圧することで、流路130を介して第2の樋35に溶融アルミニウムが直接供給する。流路130は、ストーク131と、樋部132とを有する。

0059

ストーク131は、例えばセラミック製で配管構造であり、取鍋本体110の内部の底部付近に流入口131a及び蓋120に設けられた孔122を介して傾斜部分123より外部に露出した吐出口131bを有する。ストーク131の内径が例えば60mm程度であるのに対して流入口131aはその3分の1程度の20mm程度としている。これにより、ストーク131を介して外部に溶融アルミニウムを安定して吐出することができる。つまり、取鍋101の内部加圧に対する溶融アルミニウムの単位時間当りの吐出量を所望の量に近づけることができる。また、ストーク131は、突出部111の外部側の傾斜にほぼ平行になるように取鍋本体110の内部の突出部111に応じた位置(空間111a)に配置されている。具体的には、例えばストーク131は、その上部が突出部111側の方向に垂直方向からほぼ25°程度傾いて配置されている。

0060

樋部132は、吐出口131bから吐出された溶融アルミニウムを所定の位置に案内するためのものである。樋部132は、蓋120の傾斜部分123の傾斜とほぼ平行になるように傾斜している。つまり、樋部132は、水平方向から25°程度傾斜し、ストーク131とは90°程度の角度をなしている。

0061

ハッチ150は、蓋120に設けられた第2の開口部120bを開閉自在に塞ぐ。ハッチ150は、鉄皮150aの内側に耐火部材150bを配置して構成される。このハッチ150は、蓋120の上面よりも少し高い位置に設けられている。ハッチ150の外周の1ヶ所は、ヒンジ152を介して蓋120に取り付けられている。また、ハッチ150の外周の4箇所には、レバー式の固定具(図示せず)が取り付けられている。これにより、ハッチ150が蓋120の第2の開口部120bに対して開閉自在とされ、固定具により第2の開口部120bにハッチ150を固定し、かつ第2の開口部120bを気密に閉じることができる。

0062

上記のヒンジ152に関しては、例えば取鍋101を上面から見て突出部111の設けられた方向を前方としたときに、ヒンジ152の取り付け位置は、取鍋101の後方にある。これにより、特にハッチ150を第2の開口部120bより開くときには通常取鍋101に溶融アルミニウムが貯留されていないときであるから取鍋101が軽くて倒れやすいが、ハッチ150を第2の開口部120bより開いたときに、突出部111とハッチ150とでバランスがとれ、取鍋101が倒れにくくなり、安全性を高めることができる。
ハッチ150は、加圧ポート153、ストーク154及び熱電対155が取り付けられている。

0063

加圧ポート153は、取鍋101の内部空間を加圧するための気体を供給するための気体流路である。例えば、加圧ポート153は、取鍋101の搬送時には、気体は通過するが溶融アルミニウムは通過しない金属タワシのような規制部材が内部に介挿されたキャップにより塞ぐ。また、ストーク154は、ハッチ150を介して取鍋101の内部に挿入され、取鍋101の底部近く吐出口を有する。ストーク154の上部の供給口は、上部に向けて径が大きくなるようにラッパ状に開いており、その高さは、樋部132の吐出口131bより高い位置となるようにされている。この取鍋101は内部が加圧されて第2の樋35に溶融アルミニウムを供給するが、そのときにストーク154の上部の供給口を塞がなくても樋部132の吐出口31bより第2の樋35に溶融アルミニウムを供給することができる。また、この取鍋101はこのストーク154を介して加圧式取鍋20より溶融アルミニウムが供給される。その供給の際も、上記の樋部132の吐出口131bより第2の樋35に溶融アルミニウムを供給し続けることができる。すなわち、生産ラインを止めることなく、溶融アルミニウムの補給が可能である。

0064

熱電対155は、ハッチ150を介して取鍋101の内部に挿入され、取鍋101の内部に貯留された溶融アルミニウムの温度を計測する部材として用いられる。熱電対155の先端は、取鍋101の内部の底部に近い位置まで伸びている。

0065

熱電対155は、ストーク154とストーク131の流入口131aとの間に位置する。これにより、取鍋101の内部からストーク131を介して外部に供給される溶融アルミニウムの温度をより正確に計測することができる。
本発明は、上記の実施形態に限定されず、様々に変形して実施が可能であり、その実施の範囲も本発明の技術的範囲に属するものである。

0066

例えば、上記実施形態では、1つの連続鋳造機を開示するのみであったが、本発明は実際には複数の連続鋳造機を有するシステムを前提としている。ただし、1つの連続鋳造機を有するシステムにも本発明を適用することが可能である。
また、上記の実施形態では、溶融金属として溶融アルミニウムを例にとり説明したが、他の金属であっても勿論かまわない。
更に、加圧系の構成は様々な態様に変形することが可能であり、制御装置はシーケンサによる構成、コンピュータを使った構成等を採用することができる。

0067

1インゴットを生産するシステム
10連続鋳造機
20加圧式取鍋
11コンベア
12 インゴット用の鋳型
13分配用ドラム
30流路
31 第1の樋
34湯面検出センサ
35 第2の樋
40荷重計
70制御装置
71 重量算出データ入力部
72 湯面高さデータ入力部

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