(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融金属を収納するための溶錬空間を有する溶錬装置と、
前記溶錬空間と連通するように前記溶錬装置の一側に設けられている引抜装置と、
第１のローラと、前記第１のローラの一側に設けられ、前記第１のローラとの間に通路が形成される第２のローラと、を含み、前記引抜装置が前記溶錬装置とローラートレインとの間に位置する少なくとも１つのローラートレインと、
前記ローラートレインに接続されて、前記第１のローラ及び前記第２のローラを駆動してそれぞれ第１の回転運動及び第２の回転運動を行わせ、前記第１の回転運動の回転方向と前記第２の回転運動の回転方向とが反対であり、固体金属を連動して往復運動させる駆動装置と、
を備え、
前記溶融金属が引抜装置を介して冷却されて、前記固体金属を形成する連続鋳造設備。
【請求項２】
前記溶錬装置は、真空溶解炉又は雰囲気炉である請求項１に記載の連続鋳造設備。
【請求項３】
前記引抜装置は、
ケースと、
前記ケース内に設けられて、前記溶錬空間と互いに連通する金型通路を有する金型と、
を含み、
前記溶融金属が前記金型を介して冷却固化されて、前記固体金属を形成することができる請求項１又は２に記載の連続鋳造設備。
【請求項４】
前記溶錬装置の溶錬空間内に圧力を与えるための圧力調整装置を更に含む請求項１〜３の何れか一項に記載の連続鋳造設備。
【請求項５】
前記圧力調整装置は、
前記溶錬空間を密封するように前記溶錬装置内に設けられるカバーと、
前記カバーに接続されて、前記カバーを駆動して前記溶錬装置の軸方向へ変位運動させるモータと、
を含む請求項４に記載の連続鋳造設備。
【請求項６】
前記圧力調整装置は、前記溶錬装置に接続されて、ガスを前記溶錬空間に提供するガス供給システムである請求項４又は５に記載の連続鋳造設備。
【請求項７】
前記ガスは、不活性ガスを含む請求項６に記載の連続鋳造設備。
【請求項８】
前記駆動装置は、プログラマブル論理制御装置（ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  ｌｏｇｉｃ  ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）である請求項１〜７の何れか一項に記載の連続鋳造設備。
【請求項９】
前記第１のローラと前記第２のローラのサイズが同じである請求項１〜８の何れか一項に記載の連続鋳造設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋳造設備に関し、特に、連続鋳造設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の鋳造金属又は合金の製造プロセスは、殆どの場合、以下の工程を含む。まず、必要な材料の種類及び成分を選定し、選定された材料を液体となるように加熱し、均一な定常相を形成する。その後、液体金属又は合金を鋳型に注ぎ、空冷又は水冷等によって液体金属を固体金属ビレットとして凝固させる。次に、固体金属ビレットに対して各種の成形加工を行って、固体金属ビレットを必要な形状・外観にする。
【０００３】
しかしながら、従来の鋳造金属又は合金の製造プロセスでは、上記の各工程を一つ一つ分けるので、製造コストを増加させるだけでなく、製造時間も掛かる。このため、製造コスト及び製造時間を低減するために、当業者は、連続鋳造設備の開発を開始した。一般的な連続鋳造設備は、加熱装置及び引抜装置を含む。加熱装置は、主に、選定された金属又は合金を液体に加熱するために用いられる。引抜装置は、溶融金属又は合金を固体金属に凝固させると共に、固体金属が連続鋳造設備から離れるようにガイドする。連続鋳造設備から離れた固体金属は、後の熱処理又は加工作業を行うために、巻取りリールに巻き取られる。連続鋳造設備は、製造コスト及び製造時間を低減できる以外に、同時に固体金属を必要な長さに製造できるという利点を更に有する。
【０００４】
しかしながら、連続鋳造設備で製造された固体金属は、また、幾つかの欠点を有する。例えば、生産効率を向上させコストを節約する場合、常に、固体金属を段階的に冷却するように制御して、成形した線材又は棒材の強度を向上させることで、連続鋳造装置の断線による停滞時間を低減し又は防止する。しかし、このように固体金属を段階的に冷却するように制御する場合、逆に、固体金属の冷却時間の不均一を引き起こし、固体金属の表面にまだら模様を形成する。まだら模様の位置に常に微小な割れがあり、後の成形作業を行う場合、固体金属が破断しやすい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このため、本発明の目的の一つは、製造された固体金属にまだら模様が発生する欠陥を避けることができる連続鋳造設備を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の上記目的によれば、溶融金属を収納するための溶錬空間を有する溶錬装置と、溶錬空間と連通するように溶錬装置の一側に設けられている引抜装置と、第１のローラと、第１のローラの一側に設けられ、第１のローラと間に通路が形成される第２のローラと、を含み、引抜装置が溶錬装置とローラートレインとの間に位置する少なくとも１つのローラートレインと、ローラートレインに接続されて、第１のローラ及び第２のローラを駆動してそれぞれ第１の回転運動及び第２の回転運動を行わせ、第１の回転運動の回転方向と第２の回転運動の回転方向とが反対であり、固体金属を連動して往復運動させる駆動装置と、を備え、溶融金属が引抜装置を介して冷却されて、固体金属を形成する連続鋳造設備を提出する。
【０００７】
本発明の一実施例によれば、前記溶錬装置は、真空溶解炉である。
【０００８】
本発明の一実施例によれば、前記引抜装置は、ケースと、ケース内に設けられて、溶錬空間と互いに連通する金型通路を有る金型と、を含み、また、溶融金属が金型を介して冷却固化されて、固体金属を形成する。
【０００９】
本発明の一実施例によれば、前記連続鋳造設備は、溶錬装置の溶錬空間内に圧力を与えるための圧力調整装置を更に含む。
【００１０】
本発明の一実施例によれば、前記圧力調整装置は、溶錬空間を密封するように溶錬装置内に設けられるカバーと、カバーに接続されて、カバーを駆動して溶錬装置の軸方向へ変位運動させるモータと、を含む。
【００１１】
本発明の一実施例によれば、前記圧力調整装置は、溶錬装置に接続されて、ガスを溶錬空間に提供するガス供給システムである。
【００１２】
本発明の一実施例によれば、前記ガスは、不活性ガスを含む。
【００１３】
本発明の一実施例によれば、前記駆動装置は、プログラマブル論理制御装置（ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  ｌｏｇｉｃ  ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）である。
【００１４】
本発明の一実施例によれば、前記第１のローラと第２のローラとのサイズが同じである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の連続鋳造設備は、第１のローラと第２のローラとの回転運動によって、固体金属を連動して往復運動させて、固体金属が所定の前進速度及び後退速度に従って鋳造作業を行うようにして、固体金属の表面のまだら模様の発生を避けることができる。一方、気圧を制御することにより、固体金属の表面のまだら模様の発生を避けることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
下記図面の説明は、本発明の前記、他の目的、特徴、メリット及び実施例をより分かりやすくするためのものである。
【図１Ａ】本発明の一実施例に係る連続鋳造設備１００を示す側面模式図である。
【図１Ｂ】本発明の一実施例に係る連続鋳造設備を示す使用模式図である。
【図１Ｃ】本発明の一実施例に係る連続鋳造設備を示す使用模式図である。
【図２】本発明の一実施例に係る連続鋳造設備のローラートレインの速度の時間による変化を示す模式図である。
【図３】本発明の別の実施例に係る連続鋳造設備を示す使用模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施例に合わせて、本発明の技術内容、構造特徴、達成目的及び効果を詳しく説明する。
【００１８】
図１Ａを参照されたい。図１Ａは、本発明の一実施例に係る連続鋳造設備１００を示す側面模式図である。連続鋳造設備１００は、溶錬装置１１０と、引抜装置１２０と、少なくとも１つのローラートレイン１３０と、駆動装置１４０と、を備える。溶錬装置１１０は、溶融金属（図示せず）を収納するための溶錬空間１１１を有する。一例において、溶融金属の材質としては、銅又は金を含んでもよい。別の一例において、溶錬装置１１０は、真空溶解炉又は雰囲気炉であってもよい。一例示において、使用者は、予定の金属又は合金材料の種類及び成分を溶錬装置１１０に入れて、これらの材料を溶融金属となるように加熱してもよい。別の例示において、他の溶解炉で予定の金属又は合金材料の種類及び成分を溶融金属となるように加熱してから、溶融金属を本発明の連続鋳造設備１００の溶錬装置１１０に注ぎ、溶錬装置１１０によって溶融金属の温度を維持してもよい。
【００１９】
引抜装置１２０は、溶錬空間１１１と連通するように溶錬装置１１０の一側に設けられる。溶融金属が引抜装置１２０を介して冷却されて、固体金属を形成することができる。一例において、固体金属は、線材、棒材又は管材を含む。別の一例において、引抜装置１２０は、溶錬装置１１０の下側に設けられて、溶融金属自体の重量により引抜作業を行う。ここに記載の引抜作業については、後の段落で詳述する。
【００２０】
一例において、引抜装置１２０は、ケース１２１と、金型１２２と、を含む。金型１２２がケース１２１内に設けられており、金型通路１２３を有し、金型通路１２３が溶錬空間１１１と互いに連通し、溶融金属が金型１２２を介して冷却固化されて固体金属を形成することができる。引抜装置１２０が溶錬装置１１０とローラートレイン１３０との間に位置する。ローラートレイン１３０は、第１のローラ１３１と、第２のローラ１３２と、を含む。一例において、第１のローラ１３１と第２のローラ１３２とは、実質的に同じサイズを有する。第２のローラ１３２が第１のローラ１３１の一側に設けられ、第１のローラ１３１と第２のローラ１３２との間に通路１３３が形成される。
【００２１】
駆動装置１４０は、ローラートレイン１３０に接続されて、第１のローラ１３１及び第２のローラ１３２を駆動して回転運動させる。一例において、駆動装置１４０は、プログラマブル論理制御装置（ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  ｌｏｇｉｃ  ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）である。別の一例において、前記の通路１３３は、固体金属を通過させることができ、第１のローラ１３１と第２のローラ１３２が固体金属をわずかにグリップする。駆動装置１４０が第１のローラ１３１及び第２のローラ１３２を駆動して回転運動させると、固体金属は、第１のローラ１３１及び第２のローラ１３２に連動される。一例示において、図１Ａ〜図１Ｃを共に参照されたい。図１Ｂ及び図１Ｃは、本発明の一実施例に係る連続鋳造設備１００を示す使用模式図である。溶錬空間１１１に位置する溶融金属９００が、引抜装置１２０の引抜作業により固体金属９１０を形成する。引抜作業を行うことに従って、溶融金属９００が不断に固体金属９１０を形成し、重力の作用で下へ移動する。固体金属９１０が第１のローラ１３１と第２のローラ１３２との間の通路１３３を通過する場合、第１のローラ１３１が時計回りに回転すると共に、第２のローラ１３２が反時計回りに回転すると、固体金属９１０は、第１のローラ１３１と第２のローラ１３２に連動されて下へ移動し続ける（即ち、図１Ｂに示すように、溶錬装置１１０から離れた方向へ向かう）。逆に、第１のローラ１３１が反時計回りに回転すると共に、第２のローラ１３２が時計回りに回転すると、固体金属９１０は、上へ移動（即ち、図１Ｃに示すように、溶錬装置１１０に近接する方向へ向かう）する。
【００２２】
続いて、図１Ａ〜図１Ｃを参照されたい。続いて、引抜作業を詳しく説明し、引抜装置１２０の機能は、常に、溶融金属９００を必要な固体形状に冷却することである。一般的には、連続鋳造プロセスを好適な効果に達成させるために、常に、線材、棒材又は管材のような形状を選択する。これらの形状の固体金属９１０については、巻取りリールで巻き取った後、更に熱処理や成形処理等の後処理作業を行ってもよい。引抜作業を行う場合、通常、固体金属９１０が断線しやすいかどうかを主に考える要素とする。実質に、固体金属９１０が断線しやすいかどうかの要素は、主に、駆動装置１４０のローラートレイン１３０の駆動速度を調整することである。例えば、固体金属９１０が断線しやすい場合、ローラートレイン１３０の速度が速すぎ、引抜装置１２０内に位置する溶融金属９００が固体金属９１０に凝固される前、引抜装置１２０の外に引き出されるので、断線の状況が発生することを表す。逆に、遅い速度により、固体金属９１０を断線しがたいようにするが、生産速度を遅延させてしまう。このため、断線なし及び生産速度を両立するために、駆動装置１４０のローラートレイン１３０に対する駆動速度は、適当な速度範囲に調整される必要がある。
【００２３】
一例において、駆動装置１４０のローラートレイン１３０に対する駆動速度は、一定の状態ではない。図１Ｂ及び図２を共に参照されたい。図２は、本発明の一実施例に係る連続鋳造設備１００のローラートレイン１３０の速度の時間による変化を示す模式図である。プラス（+）は、固体金属９１０が溶錬装置１１０から離れた方向へ向かうと定義されるが、マイナス（−）は、固体金属９１０が溶錬装置１１０に近接する方向へ向かうと定義される。固体金属９１０の速度は、停止（即ち、速度がゼロである）から、順次に前進増速領域２１１、前進等速領域２１２及び前進減速領域２１３を経過した後で停止し、１つの前進循環２１０を形成し、これにより、固体金属９１０を下へ移動させる（即ち、溶錬装置１１０から離れた方向へ向かう）。また、図１Ｃ及び図２を参照されたい。固体金属９１０が１つの前進循環２１０又は複数の前進循環２１０を経過した後、１つの後退循環２２０を行うことができる。後退循環２２０とは、固体金属９１０の速度が停止（即ち、速度がゼロである）から、順次に後退増速領域２２１、後退等速領域２２２及び後退減速領域２２３を経過した後で停止し、これにより、固体金属９１０を上へ移動させる（即ち、溶錬装置１１０に近接する方向へ向かう）。一例において、固体金属９１０が駆動装置１４０によりローラートレイン１３０を駆動して、固体金属９１０を連動して前進循環２１０又は後退循環２２０を行わせる。一例示において、１０秒間〜１５秒間の前進循環２１０を行うと、一回の後退循環２２０を行って、固体金属９１０を往復運動させてもよい。
【００２４】
一例において、固体金属９１０が往復運動する場合、固体金属９１０の表面のまだら模様の発生を避けることができる。詳細は後述する。固体金属９１０が前進循環２１０を行う場合、引抜装置１２０の中に位置する溶融金属９００は、不断に冷却されて固体金属９１０になり、同時にローラートレイン１３０に連動されて移動し、外部に出される。しかしながら、複数回の前進循環２１０を行う場合、溶錬空間１１１内の溶融金属９００の液面が不断に下降することに従って、引抜装置１２０の中に位置する溶融金属９００は、固体金属９１０に凝固される場合、異なる液圧により影響されて、固体金属９１０の表面にまだら模様を形成する。このため、前進循環２１０を一定期間行った後、後退循環２２０を行って、まだら模様を有する固体金属９１０の表面と溶融金属９００とを再び接触させて、溶融金属９００となるように再溶融し、まだら模様を除去することができる。その後、更に前進循環２１０を行って、引抜装置１２０の中に位置する溶融金属９００を再び凝固して、まだら模様のない固体金属９１０を形成する。
【００２５】
また図１Ａ及び図１Ｂを参照されたい。一例において、本発明の実施例の連続鋳造設備１００は、更に、圧力を調整することにより、固体金属９１０のまだら模様の発生を避けてもよい。一例示において、連続鋳造設備１００は、溶錬装置１１０の溶錬空間１１１内に圧力を与えるための圧力調整装置１５０を更に含んでもよい。一例において、圧力調整装置１５０は、カバー１５１と、モータ１５２と、を含む。カバー１５１が溶錬空間１１１を密封するように溶錬装置１１０内に設けられる。一例において、カバー１５１が溶錬空間１１１の上側に設けられて、その長さ及び幅が実質にそれぞれ溶錬空間１１１の長さ及び幅と同じである。モータ１５２がカバー１５１に接続されて、カバー１５１を駆動して溶錬装置１１０の軸方向へ変位運動させる。モータ１５２がカバー１５１を駆動して変位運動させる場合、カバー１５１の長さと幅のサイズが溶錬空間１１１の長さと幅のサイズと同じであるので、溶錬空間１１１の容量が変更して、溶錬空間１１１の気圧が変化し、引抜装置１２０における溶融金属９００の圧力が変化する。一例において、カバー１５１の高さは、固体金属９１０が不断に生成することに従って下降し、気圧の上昇により、引抜装置１２０の中に位置する溶融金属９００の圧力をそのまま維持し、更に、固体金属９１０のまだら模様の発生を避ける。
【００２６】
前記圧力調整の方法は、物理的及び機械的な方法により、溶錬空間１１１の気圧を調整する。別の一例において、図３を参照されたい。図３は、本発明の別の実施例に係る連続鋳造設備３００を示す使用模式図である。連続鋳造設備３００は、圧力調整装置１５０がガス供給システム１５３である点を除き、連続鋳造設備１００と類似している。ガス供給システム１５３は、溶錬装置１１０に接続されて、ガスを溶錬空間１１１に提供し、溶錬空間１１１の気圧を調整することができる。前例と同じように、固体金属９１０が不断に生成して、引抜装置１２０における溶融金属９００の圧力を低減する場合、ガスを入力することにより、気圧を上昇させて、引抜装置１２０の中に位置する溶融金属９００の圧力をそのまま維持し、更に固体金属９１０のまだら模様の発生を避けることができる。一例示において、入力されたガスは、不活性ガスであってもよい。
【００２７】
また、説明すべきなのは、前記の固体金属９１０のまだら模様の発生を避ける方法を、同時に採用してもよい。例えば、気圧を用いて引抜装置１２０における溶融金属９００の圧力を調整する方法、及び固体金属９１０を往復運動させてまだら模様を除去する方法を同時に使用してもよい。
【００２８】
要するに、本発明の実施例の連続鋳造設備は、第１のローラと第２のローラとの回転運動によって、固体金属を連動して往復運動させて、固体金属が所定の前進速度及び後退速度に従って鋳造作業を行うようにして、固体金属の表面のまだら模様の発生を避ける。一方、本発明の実施例は、気圧を制御することにより、固体金属の表面のまだら模様の発生を避けてもよい。それにより、製造された固体金属の表面にまだら模様が発生しないため、固体金属が後で成形作業を行う場合の破断の発生を避けることができる。
【００２９】
本発明を実施形態で前述の通り開示したが、これは本発明を限定するためのものではなく、当業者であれば、本発明の精神と範囲から逸脱しない限り、各種の変更や修正を加えることができる。従って、本発明の保護範囲は、特許請求の範囲で指定した内容を基準とするものである。
【符号の説明】
【００３０】
１００  連続鋳造設備
１１０  溶錬装置
１１１  溶錬空間
１２０  引抜装置
１２１  ケース
１２２  金型
１２３  金型通路
１３０  ローラートレイン
１３１  第１のローラ
１３２  第２のローラ
１３３  通路
１４０  駆動装置
１５０  圧力調整装置
１５１  カバー
１５２  モータ
１５３  ガス供給システム
２１０  前進循環
２１１  前進増速領域
２１２  前進等速領域
２１３  前進減速領域
２２０  後退循環
２２１  後退増速領域
２２２  後退等速領域
２２３  後退減速領域
３００  連続鋳造設備
９００  溶融金属
９１０  固体金属
【図１Ａ】
0005927276.tif 000002
【図１Ｂ】
0005927276.tif 000003
【図１Ｃ】
0005927276.tif 000004
【図２】
0005927276.tif 000005
【図３】
0005927276.tif 000006