提拉式连铸装置和方法以及凝固界面检测装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及提拉式连铸装置、提拉式连铸方法、以及凝固界面检测装置。
【背景技术】
[0002]在专利文献I中，作为不需要铸模的划时代的提拉式连铸方法，提出了自由铸造方法。如专利文献I所示，使起动部(starter)浸渍于熔融金属(熔液)的表面(即，液面)后，提拉该起动部，由于熔液的表面膜和表面张力，熔液追随者起动部也被导出。在此，借助于设置于液面附近的形状规定构件导出熔液，进行冷却，由此能够连铸出具有所希望的截面形状的铸件。
[0003]在通常的连铸方法中，长度方向的形状也与截面形状一同被铸模规定。尤其是在连铸方法中，需要凝固了的金属(即，铸件)从铸模内穿过，因此所铸造出的铸件成为在长度方向上直线状地延伸的形状。
[0004]与此相对，自由铸造方法中的形状规定构件，只规定铸件的截面形状，不规定长度方向的形状。而且，形状规定构件能够在与液面平行的方向(即水平方向)上移动，因此能够得到长度方向的形状各种各样的铸件。例如，专利文献I中公开了一种空心铸件(即，管)，其在长度方向上不是直线状，而是形成为锯齿形状或者螺旋状。
[0005]在先技术文献
[0006]专利文献
[0007]专利文献1:日本特开2012-61518号公报
【发明内容】
[0008]本发明人发现了以下课题。
[0009]在专利文献I所记载的自由铸造方法中，由冷却气体冷却借助于形状规定构件导出的熔液，因此凝固界面位于比形状规定构件靠上侧的位置。该凝固界面的位置对铸件的尺寸精度、表面品质造成直接影响。因此，检测凝固界面，将其控制在规定的范围内变得重要。但是，凝固界面的检测较难。
[0010]本发明是鉴于上述情况而提出的，其目的是提供能够将凝固界面控制在规定的范围内，且铸件的尺寸精度、表面品质优异的提拉式连铸方法。
[0011]本发明的一方式涉及的提拉式连铸装置，具备:
[0012]保持恪液的保持炉；
[0013]第I形状规定构件，其设置于保持在所述保持炉中的所述熔液的液面附近，通过使所述熔液通过来规定铸造的铸件的截面形状；
[0014]摄像部，其拍摄通过了所述第I形状规定构件的所述熔液的图像；
[0015]图像解析部，其从所述图像检测所述熔液有无摇动(晃动)，基于所述摇动的有无来决定凝固界面；和
[0016]铸造控制部，其在由所述图像解析部决定了的所述凝固界面不在预先确定的基准范围内的情况下变更铸造条件。
[0017]根据这样的构成，能够将凝固界面控制在规定的范围内，能够使铸件的尺寸精度和表面品质提尚。
[0018]所述铸造条件，优选用于将通过了所述第I形状规定构件的所述熔液冷却的冷却气体的流量、所述铸件的提拉速度、所述保持炉的设定温度中的任一项。
[0019]另外，优选:所述第I形状规定构件由管构成，将所述熔液加热或冷却。在此，优选:在所述管的内部填装有发热体，以将所述熔液加热。或者，优选:在所述管的内部流通有冷却气体，以将所述熔液冷却。能够迅捷地变更通过了所述第I形状规定构件的所述熔液的温度。
[0020]优选:进一步具备设置于所述凝固界面的附近且下侧的第2形状规定构件。在此，优选:所述第2形状规定构件根据所述凝固界面的位置在上下方向上被驱动。能够使铸件的尺寸精度、表面品质进一步提尚。
[0021]优选:所述第I形状规定构件被分割为多个，所述图像解析部从所述图像检测所述铸件的尺寸，所述铸造控制部基于所述铸件的尺寸来变更所述第I形状规定构件规定的所述截面形状。能够使铸件的尺寸精度提高。
[0022]本发明的一方式涉及的提拉式连铸装置，具备:
[0023]保持熔液的保持炉；
[0024]形状规定构件，其设置于保持在所述保持炉中的所述熔液的液面附近，通过使所述熔液通过来规定铸造的铸件的截面形状；和
[0025]将通过了所述形状规定构件的所述熔液冷却的冷却部，
[0026]所述形状规定构件在其内部具备加热单元或冷却单元。
[0027]能够迅捷地变更通过了所述形状规定构件的所述熔液的温度。
[0028]本发明的一方式涉及的提拉式连铸装置，具备:
[0029]保持熔液的保持炉；
[0030]第I形状规定构件，其设置于保持在所述保持炉中的所述熔液的液面附近，通过使所述熔液通过来规定铸造的铸件的截面形状；和
[0031]第2形状规定构件，其设于通过了所述第I形状规定构件的所述熔液的凝固界面的附近且下侧。
[0032]能够使铸件的尺寸精度和表面品质提尚。
[0033]本发明的一方式涉及的提拉式连铸方法，具备:
[0034]使保持在保持炉中的熔液通过第I形状规定构件并进行提拉的步骤，所述第I形状规定构件规定铸造的铸件的截面形状；
[0035]拍摄通过了所述第I形状规定构件的所述熔液的图像的步骤；
[0036]从所述图像检测所述熔液有无摇动，基于所述摇动的有无来决定凝固界面的步骤；和
[0037]在所决定的所述凝固界面不在预先确定的基准范围内的情况下变更铸造条件的步骤。
[0038]根据这样的构成，能够将凝固界面控制在规定的范围内，能够使铸件的尺寸精度和表面品质提尚。
[0039]所述铸造条件，优选用于将通过了所述第I形状规定构件的所述熔液冷却的冷却气体的流量、所述铸件的提拉速度、所述保持炉的设定温度中的任一项。
[0040]另外，优选:由管构成所述第I形状规定构件，利用所述第I形状规定构件将所述熔液加热或冷却。在此，优选:向所述管的内部填装发热体，以将所述熔液加热。或者，优选:向所述管的内部流通冷却气体，以将所述熔液冷却。能够迅捷地变更通过所述第I形状规定构件的所述熔液的温度。
[0041 ] 优选:使通过了所述第I形状规定构件的所述熔液通过第2形状规定构件，所述第2形状规定构件设于所述凝固界面的附近且下侧。在此，优选:根据所述凝固界面的位置在上下方向上驱动所述第2形状规定构件。能够使铸件的尺寸精度、表面品质进一步提高。
[0042]优选:分割为多个地构成所述第I形状规定构件，从所述图像检测所述铸件的尺寸，基于所述铸件的尺寸来变更所述第I形状规定构件规定的所述截面形状。能够使铸件的尺寸精度提尚。
[0043]本发明的一方式涉及的提拉式连铸方法，具备:
[0044]使保持在保持炉中的熔液通过形状规定构件并进行提拉的步骤，所述形状规定构件规定铸造的铸件的截面形状；和
[0045]将通过所述形状规定构件并被提拉了的所述熔液冷却的步骤，
[0046]在所述形状规定构件的内部设置加热单元或冷却单元。
[0047]能够迅捷地变更通过所述形状规定构件的所述熔液的温度。
[0048]本发明的一方式涉及的提拉式连铸方法，具备:
[0049]使保持在保持炉中的熔液通过第I形状规定构件并进行提拉的步骤，所述第I形状规定构件规定铸造的铸件的截面形状；和
[0050]使通过了所述第I形状规定构件的所述熔液通过第2形状规定构件的步骤，所述第2形状规定构件设于该熔液的凝固界面的附近且下侧。
[0051]能够使铸件的尺寸精度和表面品质提尚。
[0052]本发明的一方式涉及的凝固界面检测装置，检测通过了形状规定构件的熔液的凝固界面，所述形状规定构件规定铸造的铸件的截面形状，该凝固界面检测装置具备:
[0053]摄像部，其拍摄通过了所述形状规定构件的所述熔液的图像；和
[0054]图像解析部，其从所述图像检测所述熔液有无摇动，基于所述摇动的有无来决定凝固界面。
[0055]根据本发明，能够将凝固界面控制在规定的范围内，能够提供铸件的尺寸精度和表面品质优异的提拉式连铸方法。
【附图说明】
[0056]图1是实施方式I涉及的自由铸造装置的示意截面图。
[0057]图2是实施方式I涉及的形状规定构件102的平面图。
[0058]图3是实施方式I涉及的自由铸造装置具备的凝固界面控制系统的框图。
[0059]图4是凝固界面附近的3个图像例。
[0060]图5是表示凝固界面上的表面张力与保持熔液的重力的平衡的图。
[0061]图6是用于说明实施方式I涉及的凝固界面控制方法的流程图。
[0062]图7是实施方式2涉及的形状规定构件202的平面图。
[0063]图8是实施方式2涉及的形状规定构件202的侧面图。
[0064]图9是用于说明实施方式2涉及的凝固界面控制方法的流程图。
[0065]图10是实施方式3涉及的自由铸造装置的示意截面图。
[0066]图11是实施方式3涉及的形状规定构件的平面图。
[0067]图12是实施方式4涉及的自由铸造装置的示意截面图。
[0068]图13是实施方式4涉及的形状规定构件的平面图。
[0069]图14是实施方式4涉及的形状规定构件的侧面图。
【具体实施方式】
[0070]以下参照附图详细说明应用了本发明的具体的实施方式。但是，本发明并不被以下的实施方式限定。另外，为了使说明明确，以下的记载以及附图被适当简化。
[0071](实施方式I)
[0072]首先，参照图1来说明实施方式I涉及的自由铸造装置(提拉式连铸装置)。图1是实施方式I涉及的自由铸造装置的示意截面图。如图1所示，实施方式I涉及的自由铸造装置具备:熔液保持炉101、形状规定构件102、支持杆104、促动器105、冷却气体喷嘴106、冷却气体供给部107、提拉机108、摄像部(照相机)109。图1中的xy平面构成水平面，z轴方向为铅垂方向。更具体而言，z轴的正向为铅垂向上。
[0073]熔液保持炉101收纳例如铝和其合金等的熔液M1，并保持在规定的温度。在图1的例子中，由于在铸造中不向熔液保持炉101补充熔液，