(57)【要約】【課題】複雑な制御や特殊なモータを必要とせず、鋳造速度が制限されることなく適正な鋳型振動が得られ、鋳塊の品質および生産性の向上が図れるワイヤロット連続鋳造機を提供する。【解決手段】保持炉４内の溶湯３の上面から鋳型５を通して鋳塊を引抜き装置９により上方に連続的に引抜くワイヤロッド連続鋳造機１において、前記引抜き装置９全体を上下振動させる振動装置１０を具備する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
保持炉内の溶湯の上面から鋳型を通して鋳塊を引抜き装置により上方に連続的に引抜くワイヤロッド連続鋳造機において、前記引抜き装置全体を上下振動させる振動装置を具備することを特徴とするワイヤロッド連続鋳造機。
【請求項２】
前記振動装置は、前記保持炉の上方に設けられたコモンベースと前記引抜き装置のベース部との間の複数箇所に設けられ、入力される動力を上下動に変換して前記引抜き装置のベース部に出力する変換機構と、これら変換機構の入力部に伝達機構を介して動力を与える共通の駆動源とを具備することを特徴とする請求項１に記載のワイヤロッド連続鋳造機。
【請求項３】
前記引抜き装置の引抜き速度および前記振動装置の振動数を任意に設定して鋳造速度を制御する制御装置を具備することを特徴とする請求項１に記載のワイヤロッド連続鋳造機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワイヤロッド連続鋳造機に係り、特に溶湯上面に鋳型を配置して鋳塊を上方に連続的に引抜いて直径３０ｍｍ以下のワイヤロッドを鋳造するワイヤロッド連続鋳造機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
純銅製又は真鍮製の直径３０ｍｍ以下のワイヤロッドを製造する方式としては、大断面積、例えば直径２００ｍｍや直径２５０ｍｍ等の鋳塊を熱間押出しや冷間引抜き等の方法により細径加工する方式と、連続鋳造方法により溶湯（溶融金属）から直接製品径に連続的に鋳造する方式とに大別することができる。特に、後者の連続鋳造の製造方式によれば、ワイヤロッドのコイル長さを長くできるというメリットがある。
【０００３】
なお、連続鋳造に関連する技術としては、引用文献１（ピンチロールによる引抜力により連続鋳造の異常を検出する技術）や引用文献２（スリップ対策としてのピンチロールの押圧力を調整する技術）が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６０−２５７９５８号公報
【特許文献２】特開２００５−５９０２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ワイヤロッドを連続鋳造する装置としては、例えば図３、図４に示すようなワイヤロッド連続鋳造機が現在検討中である（未公開）。図３に示すように、このワイヤロッド連続鋳造機は、溶湯３を溜める保持炉４の上部に引抜き装置９を備えている。保持炉４には連続溶解炉２にて溶解された溶湯が溜められる。保持炉４内の溶湯３の上面に浸漬された筒状の鋳型５を通して鋳塊を前記引抜き装置９により上方に引き抜くことによりワイヤロッド６を連続的に鋳造し、このワイヤロッド６をコイル状に巻き取ったワイヤロッドコイル６０を製造するというものである。
【０００６】
図４に示すように、前記鋳型５の周囲には水冷ジャケット７が設けられ、これにより鋳塊の冷却が行われる。鋳型５の内部で溶湯が凝固した鋳塊は、前記引抜き装置９を構成するピンチロール８によって任意の速度で鋳型上方に引抜かれる。この動作が連続で進行するのがワイヤロッド連続鋳造機の特徴となる。
【０００７】
前記鋳型５の内部では溶湯３に浸漬された部分において上方からの冷却により、溶湯が凝固した凝固シェル６ａは溶湯３の湯面より下方に成長している。凝固シェル６ａの内部の溶湯は鋳塊の引抜き力により連続して上方に移動することで連続鋳造が成り立つ。
【０００８】
ここで、鋳型５の内部の鋳塊と鋳型５の内面との間では、鋳塊の凝固収縮による隙間の発生と鋳塊の引抜きによる摩擦が発生している。高温の溶湯が冷却して凝固する過程において鋳型５との摩擦により焼き付きが発生すると、鋳塊表面に割れが発生してしまう。これを防止する技術としては、鋳型振動いわゆるオッシレーションがある。
【０００９】
しかしながら、適切な鋳型振動が行われなければ、鋳型と鋳塊との間の摩擦は低減されず、オッシレーションマークと呼ばれる鋳塊表面の括れが発生する要因となる。従って、適正な鋳型振動を行うことは、鋳塊品質を維持ないし向上させるためには不可欠な技術ということができる。
【００１０】
ところで、溶湯から上方に鋳塊を引抜く連続鋳造機における鋳型振動とは、溶湯に浸漬した鋳型を一定位置に固定する必要性から、鋳型を振動させるのではなく、引抜き装置におけるピンチロールの回転速度を任意に制御することで見かけ上の鋳型振動を行うものである。
【００１１】
しかしながら、前記振動方法では、ピンチロール駆動用モータを数秒単位の短時間で且つ周期的に増速・減速或いは起動・停止させる複雑な制御が要求され、安定した制御を行うには特殊なモータが必要である。更に、モータに掛かる負荷変動が大きいことから、本来の引抜きのみに必要なモータトルク以上の仕様が要求され、設備費用が嵩む問題がある。
【００１２】
また、連続運転中のピンチロール駆動用のモータの起動・停止が事実上不可能であることから、適正な鋳型振動を得るための鋳造速度が制限され、このため、鋳塊の品質および生産性に限界がある。
【００１３】
本発明は、前記事情を考慮してなされたものであり、複雑な制御や特殊なモータを必要とせず、鋳造速度が制限されることなく適正な鋳型振動が得られ、鋳塊ないしワイヤロッドの品質および生産性の向上が図れるワイヤロッド連続鋳造機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明者等は、前記目的を達成すべく、種々の観点から連続鋳造の鋳型振動方式を調査研究した結果、従来構造とは全く発想の異なる新規な鋳型振動方式を採用したワイヤロッド連続鋳造機を発明した。
【００１５】
すなわち、本発明は、保持炉内の溶湯の上面から鋳型を通して鋳塊を引抜き装置により上方に連続的に引抜くワイヤロッド連続鋳造機において、前記引抜き装置全体を上下振動させる振動装置を具備することを特徴とする。
【００１６】
前記振動装置は、前記保持炉の上方に設けられたコモンベースと前記引抜き装置のベース部との間の複数箇所に設けられ、入力される動力を上下動に変換して前記引抜き装置のベース部に出力する変換機構と、これら変換機構の入力部に伝達機構を介して動力を与える共通の駆動源とを具備することが好ましい。また、前記引抜き装置の引抜き速度および前記振動装置の振動数を任意に設定して鋳造速度を制御する制御装置を具備することが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、複雑な制御や特殊なモータを必要とせず、鋳造速度が制限されることなく適正な鋳型振動が得られ、鋳塊ないしワイヤロッドの品質および生産性の向上が図れる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態に係るワイヤロッド連続鋳造機を概略的に示す断面図である。
【図２】図１のワイヤロッド連続鋳造機の要部を示す部分的斜視図である。
【図３】現在検討中のワイヤロッド連続鋳造機を概略的に示す図である。
【図４】図３のワイヤロッド連続鋳造機の要部を示す拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に、本発明を実施するための形態を添付図面に基いて詳述する。
【００２０】
図１に示すように、本実施形態のワイヤロッド連続鋳造機１は、連続溶解炉２から供給される溶湯３を溜める保持炉４内の溶湯３の上面に下端部が浸漬された鋳型５の内部を通して鋳塊を上方に連続的に引き抜いてワイヤロッド６を鋳造する一対又は複数対のピンチロール８を含む引抜き装置（ピンチロール装置ともいう。）９と、この引抜き装置９全体を上下振動させる振動装置１０とを備えている。鋳型５は、円筒状に形成されており、その外周には水冷ジャケット７が設けられている。
【００２１】
前記引抜き装置９は、ピンチロール８が取付けられる装置本体１１と、この装置本体１１に設けられ、ピンチロール８を図示しない減速機構を介して回転駆動するピンチロール駆動用モータ１２と、装置本体１１の下部に設けられたベース部１３とを備えている。１台のピンチロール駆動用モータ１２により鋳塊を上方へ引抜くためのピンチロール８の回転が行われるようになっている。
【００２２】
この場合、ピンチロール８の外径と回転数により引抜き速度つまり鋳造速度が決定される。引抜き速度はピンチロール８の回転数を変えることにより鋳造中に任意に変更可能であるが、一般的に連続鋳造では鋳造開始直後の条件設定段階以外での変更は行わないので、定常作業においてはインバータによる定速制御が行われることになる。従って、ピンチロール駆動用モータ１２の能力は、引抜き力に相当するトルクで選定すればよい。
【００２３】
前記振動装置１０は、前記保持炉４の上部のフロア１４上に設けられたコモンベース１５と前記引抜き装置９のベース部１３との間の複数箇所例えば４隅の計４箇所に設けられ、入力された往復動を上下動に変換して前記引抜き装置９のベース部１３に出力する変換機構１６と、これら変換機構１６の入力部に伝達機構である先端側が複数に分岐した連結ロッド１７を介して往復動を与える共通の駆動源である全体駆動用モータ１８とを具備している。なお、全体駆動用モータ１８にはその回転運動を前後方向の往復運動に換えるカム機構１９が設けられ、全体駆動用モータ１８にはそのカム機構１９を介して連結ロッド１７が連結されている。
【００２４】
前記変換機構１６は、傾斜角度が同じテーパ面２０ｆ、２０ｆを対向させて構成される一対のテーパ板である固定テーパ板２０ａと可動テーパ板２０ｂとからなり、固定テーパ板２０ａに対して可動テーパ板２０ｂを例えば前後方向（ピンチロールの軸方向）に往復動させることによりベース部１３を介して引抜き装置９全体を上下方向に振動させるように構成されている。この場合、各変換機構１６の入力部である可動テーパ板２０ｂには伝達機構である連結ロッド１７の先端部が連結されている。
【００２５】
なお、図示例では、固定テーパ板２０ａは引抜き装置９のベース部１３の下面に固定され、可動テーパ板２０ｂは前記固定テーパ板２０ａのテーパ面２０ｆとコモンベース１５の上面との間に摺動可能に配置されている。摺動抵抗を減らすために、可動テーパ板２０ｂが摺接する面にはＬＭガイド等の摺動装置が設けられていることが好ましい。また、コモンベース１５には引抜き装置９のベース部１３の水平方向の移動を規制しつつ上下方向の移動を許容する図示しないガイドが設けられていることが好ましい。
【００２６】
また、前記ワイヤロッド連続鋳造機１は、前記引抜き装置９の引抜き速度（ピンチロールの毎分回転数）および前記振動装置１０の振動数を任意に設定して鋳造速度を制御するための制御装置２１を備えている。本実施の形態では、制御装置２１によりピンチロール駆動用モータ１２および全体駆動用モータ１８の回転数を任意に制御できるように構成されている。ピンチロール駆動用モータ１２および全体駆動用モータ１８は、汎用の交流モータからなり、インバータにより任意の定速回転数に制御可能である。
【００２７】
本実施形態における鋳型振動とは、溶湯３に浸漬した鋳型５を一定位置に固定する必要性から、鋳型５を振動させるのではなく、引抜き装置９全体を上下に振動させることで見かけ上の鋳型振動を行うものである。従って、前記鋳型５は、引抜き装置９には取付けられておらず、保持炉４の上部またはコモンベース１５にこれらを貫通する状態で取付けられている。前記構造においては、固定テーパ板２０ａおよび可動テーパ板２０ｂのテーパ角度或いはカム機構１９のカム偏芯量を変更することで見かけ上の鋳型振動の振幅を任意に変えることが可能である。
【００２８】
次に、実施例を説明する。ピンチロール８の周長が１００ｍｍ、全体ストローク（引抜き装置全体の振動ストローク）が５ｍｍの場合に、鋳造速度を１００ｍｍ/分とするためにはピンチロール８の回転数が１ｒｐｍとなる。
【００２９】
ここで、全体振動数（引抜き装置全体の振動数）を１０ｒｐｍとすると、引抜き装置９全体が上方に移動する時の鋳塊の見かけ上の上方移動速度は２００ｍｍ／分であり、引抜き装置９全体が下方へ移動する時の鋳塊の見かけ上の下方移動速度はゼロとなるから、平均の鋳造速度は１００ｍｍ／分となる。
【００３０】
この動作を現在検討中の技術で実施しようとする場合、鋳造速度を２００ｍｍ／分から一気に０ｍｍ／分にし、再度ピンチロール駆動用モータを起動させて０ｍｍ／分から２００ｍｍ／分まで立ち上げるというサイクルを６秒毎に行う必要があり、通常のモータの制御では事実上不可能であるが、本実施形態によれば、いずれのモータ１２，１８も任意の定速回転数の制御で達成することが可能である。
【００３１】
次に、ピンチロール８の回転数を２ｒｐｍとし、全体振動数を１０ｒｐｍとした場合は、引抜き装置全体が上方へ移動する時の鋳塊の見かけ上の上方移動速度が３００ｍｍ／分、引抜き装置全体が下方へ移動する時の鋳塊の見かけ上の下方移動速度が１００ｍｍ／分となり、平均鋳造速度は２００ｍｍ／分となり、見かけ上引抜きが停止する時間が無くなる。従来技術では、ピンチロール８の引抜き速度を１００ｍｍ／分と２００ｍｍ／分で切り替えるか段階的に変速していく必要があったが、本実例ではいずれのモータ１２，１８も定速回転で達成可能である。
【００３２】
更に、ピンチロール８の回転数を２ｒｐｍ、全体ストロークを２．５ｍｍ、全体振動数を２０ｒｐｍとした場合には平均鋳造速度は２００ｍｍ／分としつつも引抜き装置全体が下方へ移動する時の鋳塊の見かけ上の上方移動速度つまり鋳造速度が１００ｍｍ／分に低下する１回当りの時間を半分に低減できる。
【００３３】
また、ピンチロールの引抜き速度よりも引抜き装置全体が下方へ移動する時の鋳塊の見かけ上の下方移動速度を速めることで鋳塊を下方に戻す押込みを行うことも可能である。
【００３４】
同様にカム機構１９の偏心量によっても全体ストロークを変更することが可能である。このように各パラメータを任意に組み合わせることで最適な鋳造条件での連続鋳造を安定した制御で実施することが可能である。従って、従来技術では交流・直流のいずれのモータにおいても制御の範囲が制限されたために成し得なかった鋳造条件での連続鋳造を汎用のモータを使って安価で精度良く安定した制御で実施可能となった。
【００３５】
鋳塊の引抜き速度を任意に変更しつつ引抜き停止或いは押込み動作を任意の条件で行うことができ、複雑な制御を必要とせず、一般的なモータを使用して鋳造速度に制限を与えずに適正な鋳型振動を行って健全な鋳塊を得ることができる。
【００３６】
以上、本発明の実施の形態を図面により詳述してきたが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲での種々の設計変更が可能である。例えば、変換機構としては、回転運動を上下動に変換するカム機構であってもよい。
【符号の説明】
【００３７】
１  ワイヤロッド連続鋳造機
２  連続溶解炉
３  溶湯
４  保持炉
５  鋳型
６  ワイヤロッド
７  水冷ジャケット
８  ピンチロール
９  引抜き装置
１０  振動装置
１１  装置本体
１２  ピンチロール駆動用モータ
１３  ベース部
１４  フロア
１５  コモンベース
１６  変換機構
１７  連結ロッド（伝達機構）
１８  全体駆動用モータ（駆動源）
１９  カム機構
２０ａ  固定テーパ板
２０ｂ  可動テーパ板
２０ｆ  テーパ面
２１  制御装置
６０  ワイヤロッドコイル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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