提拉式連鑄裝置和方法以及凝固界面檢測(cè)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及提拉式連鑄裝置、提拉式連鑄方法、以及凝固界面檢測(cè)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在專利文獻(xiàn)I中，作為不需要鑄模的劃時(shí)代的提拉式連鑄方法，提出了自由鑄造方法。如專利文獻(xiàn)I所示，使起動(dòng)部(starter)浸漬于熔融金屬(熔液)的表面(即，液面)后，提拉該起動(dòng)部，由于熔液的表面膜和表面張力，熔液追隨者起動(dòng)部也被導(dǎo)出。在此，借助于設(shè)置于液面附近的形狀規(guī)定構(gòu)件導(dǎo)出熔液，進(jìn)行冷卻，由此能夠連鑄出具有所希望的截面形狀的鑄件。
[0003]在通常的連鑄方法中，長(zhǎng)度方向的形狀也與截面形狀一同被鑄模規(guī)定。尤其是在連鑄方法中，需要凝固了的金屬(即，鑄件)從鑄模內(nèi)穿過(guò)，因此所鑄造出的鑄件成為在長(zhǎng)度方向上直線狀地延伸的形狀。
[0004]與此相對(duì)，自由鑄造方法中的形狀規(guī)定構(gòu)件，只規(guī)定鑄件的截面形狀，不規(guī)定長(zhǎng)度方向的形狀。而且，形狀規(guī)定構(gòu)件能夠在與液面平行的方向(即水平方向)上移動(dòng)，因此能夠得到長(zhǎng)度方向的形狀各種各樣的鑄件。例如，專利文獻(xiàn)I中公開了一種空心鑄件(即，管)，其在長(zhǎng)度方向上不是直線狀，而是形成為鋸齒形狀或者螺旋狀。
[0005]在先技術(shù)文獻(xiàn)
[0006]專利文獻(xiàn)
[0007]專利文獻(xiàn)1:日本特開2012-61518號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)了以下課題。
[0009]在專利文獻(xiàn)I所記載的自由鑄造方法中，由冷卻氣體冷卻借助于形狀規(guī)定構(gòu)件導(dǎo)出的熔液，因此凝固界面位于比形狀規(guī)定構(gòu)件靠上側(cè)的位置。該凝固界面的位置對(duì)鑄件的尺寸精度、表面品質(zhì)造成直接影響。因此，檢測(cè)凝固界面，將其控制在規(guī)定的范圍內(nèi)變得重要。但是，凝固界面的檢測(cè)較難。
[0010]本發(fā)明是鑒于上述情況而提出的，其目的是提供能夠?qū)⒛探缑婵刂圃谝?guī)定的范圍內(nèi)，且鑄件的尺寸精度、表面品質(zhì)優(yōu)異的提拉式連鑄方法。
[0011]本發(fā)明的一方式涉及的提拉式連鑄裝置，具備:
[0012]保持恪液的保持爐；
[0013]第I形狀規(guī)定構(gòu)件，其設(shè)置于保持在所述保持爐中的所述熔液的液面附近，通過(guò)使所述熔液通過(guò)來(lái)規(guī)定鑄造的鑄件的截面形狀；
[0014]攝像部，其拍攝通過(guò)了所述第I形狀規(guī)定構(gòu)件的所述熔液的圖像；
[0015]圖像解析部，其從所述圖像檢測(cè)所述熔液有無(wú)搖動(dòng)(晃動(dòng))，基于所述搖動(dòng)的有無(wú)來(lái)決定凝固界面；和
[0016]鑄造控制部，其在由所述圖像解析部決定了的所述凝固界面不在預(yù)先確定的基準(zhǔn)范圍內(nèi)的情況下變更鑄造條件。
[0017]根據(jù)這樣的構(gòu)成，能夠?qū)⒛探缑婵刂圃谝?guī)定的范圍內(nèi)，能夠使鑄件的尺寸精度和表面品質(zhì)提尚。
[0018]所述鑄造條件，優(yōu)選用于將通過(guò)了所述第I形狀規(guī)定構(gòu)件的所述熔液冷卻的冷卻氣體的流量、所述鑄件的提拉速度、所述保持爐的設(shè)定溫度中的任一項(xiàng)。
[0019]另外，優(yōu)選:所述第I形狀規(guī)定構(gòu)件由管構(gòu)成，將所述熔液加熱或冷卻。在此，優(yōu)選:在所述管的內(nèi)部填裝有發(fā)熱體，以將所述熔液加熱?；蛘?，優(yōu)選:在所述管的內(nèi)部流通有冷卻氣體，以將所述熔液冷卻。能夠迅捷地變更通過(guò)了所述第I形狀規(guī)定構(gòu)件的所述熔液的溫度。
[0020]優(yōu)選:進(jìn)一步具備設(shè)置于所述凝固界面的附近且下側(cè)的第2形狀規(guī)定構(gòu)件。在此，優(yōu)選:所述第2形狀規(guī)定構(gòu)件根據(jù)所述凝固界面的位置在上下方向上被驅(qū)動(dòng)。能夠使鑄件的尺寸精度、表面品質(zhì)進(jìn)一步提尚。
[0021]優(yōu)選:所述第I形狀規(guī)定構(gòu)件被分割為多個(gè)，所述圖像解析部從所述圖像檢測(cè)所述鑄件的尺寸，所述鑄造控制部基于所述鑄件的尺寸來(lái)變更所述第I形狀規(guī)定構(gòu)件規(guī)定的所述截面形狀。能夠使鑄件的尺寸精度提高。
[0022]本發(fā)明的一方式涉及的提拉式連鑄裝置，具備:
[0023]保持熔液的保持爐；
[0024]形狀規(guī)定構(gòu)件，其設(shè)置于保持在所述保持爐中的所述熔液的液面附近，通過(guò)使所述熔液通過(guò)來(lái)規(guī)定鑄造的鑄件的截面形狀；和
[0025]將通過(guò)了所述形狀規(guī)定構(gòu)件的所述熔液冷卻的冷卻部，
[0026]所述形狀規(guī)定構(gòu)件在其內(nèi)部具備加熱單元或冷卻單元。
[0027]能夠迅捷地變更通過(guò)了所述形狀規(guī)定構(gòu)件的所述熔液的溫度。
[0028]本發(fā)明的一方式涉及的提拉式連鑄裝置，具備:
[0029]保持熔液的保持爐；
[0030]第I形狀規(guī)定構(gòu)件，其設(shè)置于保持在所述保持爐中的所述熔液的液面附近，通過(guò)使所述熔液通過(guò)來(lái)規(guī)定鑄造的鑄件的截面形狀；和
[0031]第2形狀規(guī)定構(gòu)件，其設(shè)于通過(guò)了所述第I形狀規(guī)定構(gòu)件的所述熔液的凝固界面的附近且下側(cè)。
[0032]能夠使鑄件的尺寸精度和表面品質(zhì)提尚。
[0033]本發(fā)明的一方式涉及的提拉式連鑄方法，具備:
[0034]使保持在保持爐中的熔液通過(guò)第I形狀規(guī)定構(gòu)件并進(jìn)行提拉的步驟，所述第I形狀規(guī)定構(gòu)件規(guī)定鑄造的鑄件的截面形狀；
[0035]拍攝通過(guò)了所述第I形狀規(guī)定構(gòu)件的所述熔液的圖像的步驟；
[0036]從所述圖像檢測(cè)所述熔液有無(wú)搖動(dòng)，基于所述搖動(dòng)的有無(wú)來(lái)決定凝固界面的步驟；和
[0037]在所決定的所述凝固界面不在預(yù)先確定的基準(zhǔn)范圍內(nèi)的情況下變更鑄造條件的步驟。
[0038]根據(jù)這樣的構(gòu)成，能夠?qū)⒛探缑婵刂圃谝?guī)定的范圍內(nèi)，能夠使鑄件的尺寸精度和表面品質(zhì)提尚。
[0039]所述鑄造條件，優(yōu)選用于將通過(guò)了所述第I形狀規(guī)定構(gòu)件的所述熔液冷卻的冷卻氣體的流量、所述鑄件的提拉速度、所述保持爐的設(shè)定溫度中的任一項(xiàng)。
[0040]另外，優(yōu)選:由管構(gòu)成所述第I形狀規(guī)定構(gòu)件，利用所述第I形狀規(guī)定構(gòu)件將所述熔液加熱或冷卻。在此，優(yōu)選:向所述管的內(nèi)部填裝發(fā)熱體，以將所述熔液加熱?；蛘?，優(yōu)選:向所述管的內(nèi)部流通冷卻氣體，以將所述熔液冷卻。能夠迅捷地變更通過(guò)所述第I形狀規(guī)定構(gòu)件的所述熔液的溫度。
[0041 ] 優(yōu)選:使通過(guò)了所述第I形狀規(guī)定構(gòu)件的所述熔液通過(guò)第2形狀規(guī)定構(gòu)件，所述第2形狀規(guī)定構(gòu)件設(shè)于所述凝固界面的附近且下側(cè)。在此，優(yōu)選:根據(jù)所述凝固界面的位置在上下方向上驅(qū)動(dòng)所述第2形狀規(guī)定構(gòu)件。能夠使鑄件的尺寸精度、表面品質(zhì)進(jìn)一步提高。
[0042]優(yōu)選:分割為多個(gè)地構(gòu)成所述第I形狀規(guī)定構(gòu)件，從所述圖像檢測(cè)所述鑄件的尺寸，基于所述鑄件的尺寸來(lái)變更所述第I形狀規(guī)定構(gòu)件規(guī)定的所述截面形狀。能夠使鑄件的尺寸精度提尚。
[0043]本發(fā)明的一方式涉及的提拉式連鑄方法，具備:
[0044]使保持在保持爐中的熔液通過(guò)形狀規(guī)定構(gòu)件并進(jìn)行提拉的步驟，所述形狀規(guī)定構(gòu)件規(guī)定鑄造的鑄件的截面形狀；和
[0045]將通過(guò)所述形狀規(guī)定構(gòu)件并被提拉了的所述熔液冷卻的步驟，
[0046]在所述形狀規(guī)定構(gòu)件的內(nèi)部設(shè)置加熱單元或冷卻單元。
[0047]能夠迅捷地變更通過(guò)所述形狀規(guī)定構(gòu)件的所述熔液的溫度。
[0048]本發(fā)明的一方式涉及的提拉式連鑄方法，具備:
[0049]使保持在保持爐中的熔液通過(guò)第I形狀規(guī)定構(gòu)件并進(jìn)行提拉的步驟，所述第I形狀規(guī)定構(gòu)件規(guī)定鑄造的鑄件的截面形狀；和
[0050]使通過(guò)了所述第I形狀規(guī)定構(gòu)件的所述熔液通過(guò)第2形狀規(guī)定構(gòu)件的步驟，所述第2形狀規(guī)定構(gòu)件設(shè)于該熔液的凝固界面的附近且下側(cè)。
[0051]能夠使鑄件的尺寸精度和表面品質(zhì)提尚。
[0052]本發(fā)明的一方式涉及的凝固界面檢測(cè)裝置，檢測(cè)通過(guò)了形狀規(guī)定構(gòu)件的熔液的凝固界面，所述形狀規(guī)定構(gòu)件規(guī)定鑄造的鑄件的截面形狀，該凝固界面檢測(cè)裝置具備:
[0053]攝像部，其拍攝通過(guò)了所述形狀規(guī)定構(gòu)件的所述熔液的圖像；和
[0054]圖像解析部，其從所述圖像檢測(cè)所述熔液有無(wú)搖動(dòng)，基于所述搖動(dòng)的有無(wú)來(lái)決定凝固界面。
[0055]根據(jù)本發(fā)明，能夠?qū)⒛探缑婵刂圃谝?guī)定的范圍內(nèi)，能夠提供鑄件的尺寸精度和表面品質(zhì)優(yōu)異的提拉式連鑄方法。
【附圖說(shuō)明】
[0056]圖1是實(shí)施方式I涉及的自由鑄造裝置的示意截面圖。
[0057]圖2是實(shí)施方式I涉及的形狀規(guī)定構(gòu)件102的平面圖。
[0058]圖3是實(shí)施方式I涉及的自由鑄造裝置具備的凝固界面控制系統(tǒng)的框圖。
[0059]圖4是凝固界面附近的3個(gè)圖像例。
[0060]圖5是表示凝固界面上的表面張力與保持熔液的重力的平衡的圖。
[0061]圖6是用于說(shuō)明實(shí)施方式I涉及的凝固界面控制方法的流程圖。
[0062]圖7是實(shí)施方式2涉及的形狀規(guī)定構(gòu)件202的平面圖。
[0063]圖8是實(shí)施方式2涉及的形狀規(guī)定構(gòu)件202的側(cè)面圖。
[0064]圖9是用于說(shuō)明實(shí)施方式2涉及的凝固界面控制方法的流程圖。
[0065]圖10是實(shí)施方式3涉及的自由鑄造裝置的示意截面圖。
[0066]圖11是實(shí)施方式3涉及的形狀規(guī)定構(gòu)件的平面圖。
[0067]圖12是實(shí)施方式4涉及的自由鑄造裝置的示意截面圖。
[0068]圖13是實(shí)施方式4涉及的形狀規(guī)定構(gòu)件的平面圖。
[0069]圖14是實(shí)施方式4涉及的形狀規(guī)定構(gòu)件的側(cè)面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0070]以下參照附圖詳細(xì)說(shuō)明應(yīng)用了本發(fā)明的具體的實(shí)施方式。但是，本發(fā)明并不被以下的實(shí)施方式限定。另外，為了使說(shuō)明明確，以下的記載以及附圖被適當(dāng)簡(jiǎn)化。
[0071](實(shí)施方式I)
[0072]首先，參照?qǐng)D1來(lái)說(shuō)明實(shí)施方式I涉及的自由鑄造裝置(提拉式連鑄裝置)。圖1是實(shí)施方式I涉及的自由鑄造裝置的示意截面圖。如圖1所示，實(shí)施方式I涉及的自由鑄造裝置具備:熔液保持爐101、形狀規(guī)定構(gòu)件102、支持桿104、促動(dòng)器105、冷卻氣體噴嘴106、冷卻氣體供給部107、提拉機(jī)108、攝像部(照相機(jī))109。圖1中的xy平面構(gòu)成水平面，z軸方向?yàn)殂U垂方向。更具體而言，z軸的正向?yàn)殂U垂向上。
[0073]熔液保持爐101收納例如鋁和其合金等的熔液M1，并保持在規(guī)定的溫度。在圖1的例子中，由于在鑄造中不向熔液保持爐101補(bǔ)充熔液，