(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
遠心鋳造装置の鋳込みトラフの基端部におけるこの鋳込みトラフの長さ方向に沿った２か所の位置をそれぞれ支持可能な第１および第２の支持手段と、これら第１および第２の支持手段による鉛直面内での鋳込みトラフの支持位置をそれぞれ調整可能な第１および第２のアクチュエータと、これら第１および第２のアクチュエータによる鋳込みトラフの支持位置をそれぞれ検知してトラフ勾配を測定可能な第１および第２のセンサとを有するとともに、鋳込み溶湯が鋳込みトラフの基端部から先端部まで流れる湯流れ時間を測定可能な湯流れ時間測定手段を有し、かつ、この湯流れ時間測定手段により測定された湯流れ時間と、前記溶湯の鋳込みによって遠心鋳造された管の一端部と他端部において測定された管厚の差とから、この管厚の差を最小にするためのトラフ勾配を算出する手段を有することを特徴とする鋳込みトラフの調整装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋳鉄管などの遠心鋳造装置において用いられる鋳込みトラフの調整装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鋳鉄管の遠心鋳造装置は、下り勾配を有する鋳込みトラフによって回転金枠の内部に溶湯を供給するようにしたものが一般的である。このような鋳込みトラフを用いた遠心鋳造装置においては、鋳造条件の一つである湯流れ時間が、製造された鋳鉄管の品質に影響を及ぼす。湯流れ時間とは、鋳込みトラフの基端部に溶湯が供給されてから、この溶湯が鋳込みトラフの先端部における金枠への注ぎ口に到達するまでの時間をいうが、この湯流れ時間は、熱影響によるトラフの変形や、溶湯の温度などによって、その都度変化する。したがって、製品品質の確保のために湯流れ時間を一定にするには、その変化に合わせてトラフの勾配を変える必要がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来においては、鋳込みトラフの勾配は、作業者が押しボルトを操作することによって変化させている。そのため、勾配を調整するときには、鋳造を一度停止し、作業者が鋳造装置の設置場所に入り込んで作業を行うことが必要になる。また、勾配を調整するための位置の決定は、目視による試行錯誤のうえで行っている。しかし、このような手間のかかる調整作業を行う必要があるために、現状では、その都度トラフ勾配をを変化させることは困難である。このため、現実には、トラフ勾配を変化させる代わりに、作業者が鋳造台車の速度を変更させることで湯流れ時間の変化に対応しているが、決して満足できるものではない。
【０００４】
そこで本発明は、このような問題点を解決し、遠心鋳造装置において用いられる鋳込みトラフのトラフ勾配を遠隔位置から迅速かつ容易に変化できるようにして、湯流れ時間を一定に制御できるようにすることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため本発明は、遠心鋳造装置の鋳込みトラフの基端部におけるこの鋳込みトラフの長さ方向に沿った２か所の位置をそれぞれ支持可能な第１および第２の支持手段と、これら第１および第２の支持手段による鉛直面内での鋳込みトラフの支持位置をそれぞれ調整可能な第１および第２のアクチュエータと、これら第１および第２のアクチュエータによる鋳込みトラフの支持位置をそれぞれ検知してトラフ勾配を測定可能な第１および第２のセンサとを有するとともに、鋳込み溶湯が鋳込みトラフの基端部から先端部まで流れる湯流れ時間を測定可能な湯流れ時間測定手段を有し、かつ、この湯流れ時間測定手段により測定された湯流れ時間と、前記溶湯の鋳込みによって遠心鋳造された管の一端部と他端部において測定された管厚の差とから、この管厚の差を最小にするためのトラフ勾配を算出する手段を有するようにしたものである。
【０００６】
このような構成であると、第１および第２の支持手段によって鋳込みトラフの基端部を支持することで、この鋳込みトラフをオーバーハング状態で支持することになるが、第１および第２のアクチュエータによって、第１および第２の支持手段による鉛直面内での鋳込みトラフの支持位置を変化させることで、トラフ勾配を調整できる。このとき、第１および第２のアクチュエータを作動させるだけでよいため、トラフ勾配の調整は、遠隔位置から迅速かつ容易に、その都度、鋳造１サイクルタイムの時間中に行うことができる。また、第１および第２のセンサを用いてトラフ勾配を測定することで、そのトラフ勾配を容易に確認することができる。また、管の一端部と他端部とにおける管厚の差を最小にするトラフ勾配を算出して、鋳込みトラフをその勾配となるように調整することで、全長にわたって管厚が均一な管を製造することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図２および図３は、鋳鉄管を製造するための遠心鋳造装置を示す。ここで１１は２連式の鋳造台車であり、２本の鋳鉄管を同時に製造できるように一対の水平方向の回転金枠１２、１２を備えている。鋳鉄管はその一端に管継手用の受口を有するが、１３、１３は、この受口を形成するために金枠１２、１２の一端部に設けられた受口形成部である。鋳鉄管の受口の内周面は複雑な形状を呈するので、コアによってその内面形状が形成されるが、１４、１４は、金枠１２、１２の受口形成部１３、１３にコアを装着させるためのコアセッタである。
【００１０】
１５は取鍋で、この取鍋１５に貯留されている溶湯が、鋳込みトラフ１６、１６を介して金枠１２、１２の内部に供給されるように構成されている。各鋳込みトラフ１６はシュート部１７とトラフ部１８とを有し、基端部としてのシュート部１７からオーバーハング状態で下向きに傾斜するように一体に設けられたトラフ部１８が、金枠１２の内部に挿入されるように構成されている。そして、取鍋１５からシュート部１７に流し込まれた溶湯が、トラフ部１８を通って、このトラフ部１８の先端の注ぎ口１９から金枠１２の内部へ供給されるように構成されている。このように金枠１２の内部に溶湯を供給しながら、この金枠１２からトラフ部１８が抜け出る方向に鋳造台車１１を走行させることで、金枠１２の全長にわたって溶湯が供給されて管が鋳造される。
【００１１】
２１は、鋳込みトラフ１６の勾配調整装置である。図１は、この勾配調整装置２１の概略構成を示し、（ｂ）は正面図、（ａ）は左側面図、（ｃ）は右側面図である。図示のように、鋳込みトラフ１６の基端部を構成するシュート部１７は、この鋳込みトラフ１６の長さ方向に沿った２か所の位置で、すなわち、このシュート部１７の一端側および他端側の部分で、第１および第２の支持手段としての支持装置２２、２３によってそれぞれ支持されている。詳細には、シュート部１７において、２４は支持装置２２によって支持される第１の軸部、２５は支持装置２３によって支持される第２の軸部であって、これらの軸部２４、２５は、トラフ部１８と同軸上の位置に設けられている。
【００１２】
まず、シュート部１７における取鍋１５に近い方の一端側を支持する支持装置２２について説明する。第１の軸部２４の端部は、調心軸受２６によって支持されるとともに、回転アクチュエータ２７に接続されている。これら調心軸受２６および回転アクチュエータ２７は、ハウジング２８の内部に収容されて、このハウジング２８に固定されている。ハウジング２８は、ガイド２９によって支持されるとともに、モータにて駆動されるスクリュージャッキなどの駆動装置３０によって、ガイド２９に沿って、第１の軸部２４と直交する水平方向に移動されるように構成されている。ガイド２９は、モータにて駆動されるスクリュージャッキなどの駆動装置３１に支持されるとともに、この駆動装置３１によって鉛直方向に移動されるように構成されている。３２は、駆動装置３１を支持するための架台である。これら駆動装置３０、３１によって第１のアクチュエータを構成している。
【００１３】
次に、シュート部１７におけるトラフ部１８に対応した他端側を支持する支持装置２３について説明する。第２の軸部２５は、溶湯の流路を形成するために横断面Ｃ字形に形成されているが、その外周にはリム部３４が設けられている。このリム部３４は、第２の軸部２５の底部におけるこのリム部３４の外周に沿って円弧状に配列された複数のローラ３５、３５、…によって支持されている。３６は、ローラ３５、３５、…が回転自在に取り付けられた支持台である。支持台３６は、モータにて駆動されるスクリュージャッキなどの駆動装置３７に支持されるとともに、この駆動装置３７によって鉛直方向に移動されるように構成されている。駆動装置３７はスライダ３８によって支持され、このスライダ３８は、モータにて駆動されるスクリュージャッキなどの駆動装置３９に連結されることで、架台４０の上を第２の軸部２５と直交する水平方向に移動可能とされている。これら駆動装置３７、３９によって第２のアクチュエータを構成している。
【００１４】
すなわち、シュート部１７における一端側および他端側をそれぞれ鉛直方向に移動可能に支持する駆動装置３１、３７を作動させることで、これらシュート部１７の一端側および他端側の鉛直方向に沿った位置を調整することができ、主にそれによって、鋳込みトラフ１６の勾配を調整することができる。また、シュート部１７の一端側および他端側をそれぞれ水平方向に移動可能に支持する駆動装置３０、３９をも作動させると、勾配の調整のみならず、鋳込みトラフ１６を回転金枠１２に対して芯出しすることもできる。これらの駆動装置３０、３１、３７、３９の作動にもとつくトラフ勾配の調整や金枠に対する芯出しは、これらの駆動装置３０、３１、３７、３９をコントロールすることによって、遠隔位置から迅速かつ容易に行うことができる。
【００１５】
上記のように第１の軸部２４が調心軸受２６にて支持されるとともに、第２の軸部２５がローラ３５、３５、…にて支持された状態で、これら軸部２４、２５と、シュート部１７と、トラフ部１８とは、互いに一体回転可能なように構成されている。
【００１６】
図示は省略するが、各駆動装置３０、３１、３７、３９の作動状況を検知することで、第１の支持装置２１および第２の支持装置２３による鉛直面内での鋳込みトラフ１６の支持位置をそれぞれ検知可能な第１および第２のセンサが設けられている。これらのセンサは、たとえば駆動装置３０、３１、３７、３９が上述のようにモータにて駆動されるジャッキである場合には、ロータリエンコーダなどによって構成することができる。そして、このセンサの検知結果にもとづき、第１および第２の軸部２４、２５を支持している位置や、鋳込みトラフ１６のトラフ部１８の勾配や、回転金枠１２に対するその芯出し状況などを、測定しかつ記憶することが可能である。
【００１７】
図２において、４２は第１の溶湯検知センサで、このセンサ４２は、上述の勾配調整装置２１によって支持された鋳込みトラフ１６の基端部であるシュート部１７の上方に設けられて、このシュート部１７へ取鍋１５から溶湯が供給されたときに、その溶湯を検知することができる。すなわち、溶湯が鋳込みトラフ１６の基端部であるシュート部１７に供給されたことを検知することができる。
【００１８】
また図２において、４３は第２の溶湯検知センサで、このセンサ４３は、鋳込みトラフ１６の先端に対応する位置に設けられて、上述のように鋳込みトラフ１６に供給された溶湯が、図示のように鋳造台車１１の回転金枠１２の内部に挿入された状態のトラフ部１８を流下して、このトラフ部１８の先端の注ぎ口に到達したことを検知することができる。なお、コアセッタ１４は中空状に形成されており、第２の溶湯検知センサ４３は、このコアセッタ１４の中空部を通して、回転金枠１２の内部に挿入されたトラフ部１８の先端に到達した溶湯を検知することができる。
【００１９】
よって、このような第１の溶湯検知センサ４２と第２の溶湯検知センサ４３とを用いることで、鋳込みトラフ１６の基端部であるシュート部１７に溶湯が供給されてから、この溶湯が鋳込みトラフ１６の先端部における回転金枠１２への注ぎ口またはその近傍に到達するまでの時間、すなわち湯流れ時間を測定することができる。
【００２０】
次に、このような装置を用いて管を鋳造する作業を、図４にもとづいて説明する。
まず、図２、図３に示すように鋳造台車１１を移動させて鋳込みトラフ１６のトラフ部１８を回転金枠１２の内部に入り込ませ、その状態で台車１１を停止させる。
【００２１】
この状態で鋳込みの準備が整うため、まず、図４のステップＳ−１において、取鍋１５の傾動を開始する。すると、ステップＳ−２において、第１の溶湯検知センサ４２による溶湯の検知が行われる。すなわち取鍋１５から溶湯が流れ出す前は、このセンサはたとえば図４に示すようにＯＦＦの状態にある。取鍋１５から溶湯が流れ出して、この溶湯の先端部が鋳込みトラフ１６の基端部であるシュート部１７に到達したなら、それにより第１の溶湯検知センサ４２がＯＮとなり、そのときの時刻Ｔａが記憶される。また、これによって溶湯が鋳込みトラフ１６に沿って流れ始め、ステップＳ−３において実際に鋳込みが開始される。
【００２２】
ステップＳ−４では、第２の溶湯検知センサ４３による溶湯の検知が行われる。ここでも、ステップＳ−２の場合と同様に、鋳込みトラフ１６のトラフ部１８の先端に溶湯が到達するまでの間は、センサ４３はたとえば図４に示すようにＯＦＦの状態にある。溶湯の先端部が到達したなら、それによりセンサ４３がＯＮとなって、そのときの時刻Ｔｂが記憶される。ステップＳ−５では、時刻Ｔｂと、上述の第１の溶湯検知センサ４２がＯＮとなった時刻Ｔａとから、溶湯の先端部が鋳込みトラフ１６の全長を移動する時間である湯流れ時間Ｔを求めることができる。すなわち、
Ｔ  ＝  Ｔｂ  −  Ｔａ
である。
【００２３】
一方、ステップＳ−４でセンサ４３により溶湯が検知されたなら、次にステップＳ−６では、鋳造台車１１の移動にともない回転金枠１２の全長にわたって溶湯が供給されるまでの所定時間ｔの経過を待つ。所定時間が経過したなら、ステップＳ−７において鋳込みを終了し、傾動していた取鍋１５を元の状態に戻す。溶湯が凝固したなら、ステップＳ−８において、できあがった鋳鉄管を鋳造台車１１の回転金枠１２から引き抜いて、装置外に搬出する。そしてステップＳ−９において、製造された鋳鉄管の一端および他端でその管厚を測定して、その管厚差ΔＳを測定する。
【００２４】
ステップＳ−１０では、ステップＳ−５で求めた湯流れ時間Ｔと、ステップＳ−９で求めた鋳鉄管の一端および他端の管厚差ΔＳとを用いて、この管厚差ΔＳを最小にすることができるトラフ勾配を算出する。
【００２５】
すなわち、鋳鉄管の一端および他端における管厚差ΔＳは、一般に鋳込み量や鋳造台車１１の走行速度の変動を主原因として発生する。さらに、鋳込み時の溶湯の慣性によっても微妙な管厚差ΔＳが発生し、一般には溶湯が流れやすいほど管厚差ΔＳが大きくなる。溶湯の慣性すなわちその流れやすさは溶湯の成分や温度に大きな影響を受けるため、理論的には、溶湯成分（たとえばその炭素当量）と溶湯温度との関数として、その流れやすさを推測することができる。
【００２６】
しかしながら、配湯ごとあるいは刻々と変化する溶湯成分や溶湯温度を常時把握することは困難である。そのため、実際には本発明のように溶湯が鋳込みトラフ１６を流れる時間である湯流れ時間Ｔが、溶湯の流れやすさについてのもっとも簡単な指標となる。
【００２７】
管を遠心鋳造する場合に、通常は、取鍋１５からの出湯量や鋳造台車についての定量性は、設備的に確保されている。そのため、溶湯の流れやすさが、管厚差ΔＳを生む大きな原因となりうる。したがって、鋳込みトラフ１６に沿って溶湯が移動する湯流れ時間Ｔにもとづいてトラフ勾配を調整すれば、簡単に管厚差ΔＳの発生を減少できる。湯流れ時間Ｔが短い場合は管厚差ΔＳが大きくなる傾向にあり、このためその場合にはトラフ勾配を緩やかにすることが必要になる。具体的には、この原則にもとづき、管厚差ΔＳと湯流れ時間Ｔとから所要のトラフ勾配を算出して調整を行う。たとえば、湯流れ時間Ｔが一定になるようにトラフ勾配を微調整して、管厚の変動が収れんするように工夫する。
【００２８】
ただし、湯流れ時間Ｔが十分に長いにもかかわらず管厚差ΔＳが生じる場合には、出湯量や鋳造台車に狂いが生じていることも考えられる。
次にステップＳ−１１では、ステップＳ−１０で算出した勾配となるように、上述の勾配調整装置２１を用いて鋳込みトラフ１６の勾配を調整する。そしてステップＳ−１に戻り、この勾配が調整された状態の鋳込みトラフ１６を用いて、次回の鋳造作業を実施する。このような鋳込みトラフ１６の勾配の調整は、主として鉛直方向の駆動装置３１、３７によって、鋳造の１サイクルタイム中に行われる。また、鋳込みトラフ１６の勾配の現在値と、その都度の変更値とは、常時記憶されかつ確認される。
【００２９】
なお、１回の鋳造作業が終了するごとに、鋳込みトラフ１６が回転金枠１２から抜き出ている状態で、回転アクチュエータ２７を作動させてこの鋳込みトラフ１６をその開口が下向となるように反転させ、鋳込みトラフ１６内に生じていた溶湯の残滓をそれによってトラフ１６の外に排出させる。
【００３０】
【発明の効果】
以上のように本発明によると、遠心鋳造装置の鋳込みトラフの基端部におけるこの鋳込みトラフの長さ方向に沿った２か所の位置をそれぞれ支持可能な第１および第２の支持手段と、これら第１および第２の支持手段による鉛直面内での鋳込みトラフの支持位置をそれぞれ調整可能な第１および第２のアクチュエータと、これら第１および第２のアクチュエータによる鋳込みトラフの支持位置をそれぞれ検知してトラフ勾配を測定可能な第１および第２のセンサとを有するようにしたため、第１および第２のアクチュエータによって、第１および第２の支持手段による鉛直面内での鋳込みトラフの支持位置を変化させることで、トラフ勾配を調整できる。このとき、第１および第２のアクチュエータを作動させるだけでよいため、トラフ勾配の調整は、遠隔位置から迅速かつ容易に、その都度、鋳造１サイクルタイムの時間中に行うことができる。また、第１および第２のセンサを用いてトラフ勾配を測定することで、そのトラフ勾配を容易に確認することができる。
【００３１】
また本発明によると、鋳込み溶湯が鋳込みトラフの基端部から先端部まで流れる湯流れ時間を測定可能な湯流れ時間測定手段を有し、この湯流れ時間測定手段により測定された湯流れ時間と、前記溶湯の鋳込みによって遠心鋳造された管の一端部と他端部において測定された管厚の差とから、この管厚の差を最小にするためのトラフ勾配を算出する手段を有するようにしたため、管の一端部と他端部とにおける管厚の差を最小にするトラフ勾配を算出して、鋳込みトラフをその勾配となるように調整することで、全長にわたって管厚が均一な管を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の鋳込みトラフの調整装置の要部拡大図である。
【図２】図１の鋳込みトラフの調整装置を備えた管の遠心鋳造装置の正面図である。
【図３】図２の遠心鋳造装置の平面図である。
【図４】図１の鋳込みトラフの調整装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
１６    鋳込みトラフ
１７    シュート部
１８    トラフ部
２１    勾配調整装置
２２    支持装置
２３    支持装置
３０    駆動装置
３１    駆動装置
３７    駆動装置
３９    駆動装置
４２    第１の溶湯検知センサ
４３    第２の溶湯検知センサ
【図１】
0004145065.tif 000002
【図２】
0004145065.tif 000003
【図３】
0004145065.tif 000004
【図４】
0004145065.tif 000005