JP2000271722A - 低圧鋳造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 中間ストーク内での溶湯の温度低下を抑制
すると共に中間ストーク内において溶湯を積極的に加熱
し、溶湯を昇温させることができる低圧鋳造装置を提供
する。 【解決手段】 溶湯容器１内のアルミニウム溶湯２を
ストーク４および中間ストークＡを経て金型６に送り込
んで鋳造を行う低圧鋳造装置において、中間ストークＡ
を、溶湯に対して非濡性、耐溶損性を兼ね備えた耐火断
熱材製ストーク部７とその外表面を覆う気密用金属ケー
ス８とで構成し、耐火断熱材製ストーク部の湯路に浸漬
ヒーター１０を配置して構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、アルミニウム鋳物
等の製造に用いられる低圧鋳造装置の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の低圧鋳造装置の基本的な構成を、
図２に示す。図２において、１は低圧鋳造装置を構成す
る溶湯容器（ルツボ）、２はアルミニウム溶湯、３は炉
蓋、４はストーク、５は中間ストーク、６は金型であ
る。溶湯容器１内のアルミニウム溶湯２は、図示しない
加熱手段により加熱され、溶融状態となっている。

【０００３】上記低圧鋳造装置によって鋳造するには、
溶湯２の溶湯面に矢印Ｐで示す加圧空気の圧力を加え、
この圧力作用で溶湯２をストーク４および中間ストーク
５の湯路を経て金型６に向けて押し上げる。なお、図示
してないが、金型の上部には空気抜き穴があり、そこか
ら余分な空気が抜けるようになっている。

【０００４】金型６内には、鋳造しようとする製品に対
応した鋳型が配置されており、押し上げられた溶湯はこ
の鋳型内に流れ込む。そして適当なタイミングで金型を
冷却することで鋳造品（アルミニウム鋳物）を得る。こ
こでは、溶湯を押し上げて金型に供給する構造を示して
いるが、金型内を減圧し、その減圧作用で溶湯を吸い上
げる構造もある。

【０００５】前記低圧鋳造装置においては、ストーク４
および中間ストーク５は溶湯の温度に耐えるものでなけ
ればならない。一般にストーク４は鋳鉄やセラミックス
で構成されている。一方、中間ストーク５は成形のし易
さから鋳鉄で構成されている。

【０００６】上記ストーク４は、安定して溶湯を供給す
るため、その内径は数ｃｍ〜１０数ｃｍ程度である。そ
れに対し金型６の湯口はストーク内径より大きなもので
ある。そこで、ストーク４から金型６の湯口への溶湯の
流れを円滑に進行させるために中間湯溜まりとして機能
する中間ストーク５が必要となる。中間ストーク５がな
いと、金型の湯口への溶湯の進入が不均一になったり、
湯口詰まりを生じるおそれがあり、得られる鋳造製品の
材質の均一性が損なわれ、巣が形成されたりする問題が
発生する場合がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】一般に、上記低圧鋳造
装置の溶湯容器１内のアルミニウム溶湯の温度は６００
℃〜７００℃程度である。当然のことながら、溶湯が金
型内に導かれるまでの溶湯の温度は所定の湯温に保たれ
ることが必要である。

【０００８】しかし、金型が大きくなった場合、金型の
湯口側の中間ストークもまた大きくしなければならな
い。そうすると、中間ストークにおいて、溶湯の移動距
離や表面積が大きくなり、中間ストークからの放熱量が
増え、そこで溶湯の温度が低下してしまう問題が発生す
る。

【０００９】また、鋳造時においては、金型に入りきら
なかった溶湯が中間ストーク５およびストーク４に戻る
が、中間ストークの温度低下があると、そこで溶湯が固
化し、付着、堆積してしまうという問題も発生する。

【００１０】一般には、中間ストークの内面に溶湯が固
化した金属材料や酸化物が付着することは避けられず、
定期的な除去やメンテナンスで対応している。上記の温
度低下の問題はストーク４においても発生するが、中間
ストークにおいて顕著なものとなる。このような問題を
解決する手段として、ストークや中間ストークを外部よ
りヒータやバーナーによって加熱し、溶湯が冷えないよ
うにする方法がある。例えば、実開平３−１２０９５号
公報には、ストークをヒーターによって加熱する構成が
開示されている。また、特開昭５８−５０１６７号公報
には、サブライザー（中間ストーク）を高周波加熱によ
って加熱する構成が開示されている。

【００１１】溶湯としてアルミニウムを用いる場合、そ
の溶湯温度は６００℃〜７００℃である。そして、この
アルミニウム溶湯の温度を中間ストークにおいて低下さ
せないようにするには、中間ストークを８００℃〜９０
０℃に加熱することが必要となる。しかしながら、鋳鉄
の中間ストークを加熱した場合、上述した加熱温度で
は、中間ストーク自体の耐久性を低下（材質の劣化）さ
せてしまう問題が発生する。また、中間ストークの材質
が溶湯へ溶け出すことによる汚染が発生する。また、加
熱により中間ストークを構成する鋳鉄が歪み、シール機
構に不具合が生じる。

【００１２】上記問題の発生を防止するには、中間スト
ーク自体を高耐熱性セラミックスで構成すればよいが、
中間ストークは溶湯容器側のストークに較べて形状が複
雑となり、必然的に高価なものとなってしまうという別
の問題が発生する。また、高耐熱性セラミックスの形状
が複雑な場合、繰り返しの熱履歴（ヒステリシス）、局
部加熱による応力割れ、金型の耐荷重性などの問題を考
慮した設計が必要となる。

【００１３】本発明は、上記問題を解決するためになさ
れたものであって、特に前記中間ストークに実施して、
中間ストーク内での溶湯の温度低下を抑制することがで
き、さらに中間ストーク内において溶湯を積極的に加熱
し、溶湯を昇温させることができる低圧鋳造装置を提供
することを主たる目的としている。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１の発明は、押し上げられた溶湯が金型に送
り込まれる湯路の少なくとも一部が、溶湯に対して非濡
性、耐溶損性を兼ね備えた耐火断熱材で形成され、前記
耐火断熱材で形成された湯路に溶湯を直接加熱する浸漬
ヒーターが配置されていることを要旨としている。

【００１５】また、請求項２の発明は、請求項１におい
て、前記湯路がストークおよび中間ストークから成り、
前記中間ストークが、珪酸カルシウム質および／または
シリカ質を主材とし、これにアルミナセメント系結合材
と水を加えて混練して得た不定形耐火断熱材から成形さ
れたストーク部と、その外表面を覆う気密質材とからな
ることを要旨としている。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明の好ましい実施の形態とし
ては、図１に示すように、溶湯容器１内のアルミニウム
溶湯２をストーク４および中間ストークＡを経て金型６
に送り込んで鋳造を行う低圧鋳造装置において、前記中
間ストークＡを、溶湯に対して非濡性、耐溶損性を兼ね
備えた耐火断熱材で成形されたストーク部７と、その外
表面を覆う気密質材である金属ケース８とで構成し、前
記断熱材製ストーク部７の湯路に溶湯を直接加熱する浸
漬ヒーター１０を配置して構成する。

【００１７】

【実施例】図１に、本発明の一実施例を示す。なお、図
２と同一または類似する部材には同じ符号が付されてい
る。図１において、１は溶湯容器、２はアルミニウム溶
湯、３は炉蓋、４は窒化珪素質セラミックスストーク、
Ａは中間ストーク、６は金型である。

【００１８】前記中間ストークＡは、溶湯に対して非濡
性、耐溶損性を兼ね備えた耐火断熱材で成形されたスト
ーク部７と、その外表面を覆う鉄板等の金属ケース８と
で構成されている。金属ケース８で外表面を覆うのは中
間ストークＡの高気密性を保つためである。

【００１９】前記物性を有する耐火断熱材としては、代
表的には、珪酸カルシウム質やシリカ質を主材とし、こ
れにアルミナセメント系結合材と水を加えて混練して得
たペースト状の不定形耐火断熱材で成形されるものや、
アルミシリケート質セラミックファイバーを主材とし、
これにアルミナセメント系結合材と水を加えて混練した
ペースト状の不定形耐火断熱材の使用が好ましい。これ
らの材料でなる不定形耐火断熱材は、溶湯（一般にアル
ミニウムやアルミニウム合金の溶湯）に対する非濡性や
耐溶損性に優れているが、密度が低く気密性に問題があ
る。そこで、金属ケース８によって外表面を覆うこと
で、中間ストークＡの気密性を得ている。これらの不定
形耐火断熱材の使用によれば、型込め成形手段により、
複雑な形状をもつ前記ストーク部７を容易に成形可能で
あり、次いで、その成形物を加熱乾燥することによって
製品化できる。

【００２０】その場合、前記金属ケース８を外枠型と
し、その中に内枠型を組み付け、両枠型の間に前記ペー
スト状耐火断熱材を充填することにより、金属ケース付
きストーク部７を得ることができる。また、別に不定形
耐火断熱材により所定の形状の耐火断熱構造体を予め作
製しておき、それを金属ケース内に嵌め込んでもよい。

【００２１】図示の例では、前記金属ケース８は、前記
耐火断熱材製ストーク部７の外周面を覆うケース部分８
ａとストーク部７の頂面および底面部に向けて鍔状に屈
曲して覆うケース部分８ｂ，８ｃとで形成されている。
この形状によれば、前記ケース部分８ｂで重量ある金型
６を直接支えることが可能となり、耐火断熱材ストーク
部への荷重の軽減が図れる。また、金属ケース８のケー
ス部分８ｃは溶湯が金属ケースに直接触れない長さにと
どめられている。

【００２２】加えて、前記耐火断熱材製ストーク部７と
金型６の湯口との間には、非濡性、耐熱性を有する環状
の断熱ボード９が設けられている。

【００２３】前記断熱ボード９としては、例えば、アル
ミナシリカ系セラミックスファイバーやゾノトライト系
けい酸カルシウムを主原料とした組成物からなる断熱材
の使用が好ましい。前記原料からなる断熱ボード９は中
間ストーク内の溶湯の熱が金型に逃げないように阻止す
る断熱機能を有し、加えて溶湯に対し濡れ難く、表面に
固定化した固着物もボードをそこねることなく容易に除
去できる等の特性を有する。また、図示しないが、スト
ーク４と金属ケース８のケース部分８ｃとの間、ストー
ク部７の上面と金属ケース８のケース部分８ｂとの間に
は、適当なパッキンが配設される。

【００２４】前記耐火断熱材製ストーク部７の湯路には
溶湯を直接加熱する浸漬ヒーター１０が配設されてい
る。このヒーター１０は、溶湯に対し優れた非濡性およ
び耐溶損性を有する窒化珪素質セラミックス製の保護管
内に発熱体を内蔵させて構成したヒーターである。

【００２５】上記浸漬ヒーター１０は、中間ストークＡ
の外側から金属ケース８および耐火断熱材製ストーク部
７にあけられた通孔に差し込まれ、ストーク部の湯路内
に位置するように配置される。また、ヒーター差し込み
部分には、溶湯の漏れ止め用シール材（図示してない）
が施される。

【００２６】上記実施例に示すように、低圧鋳造装置の
中間ストークＡを、珪酸カルシウム質やシリカ質を主材
とし、これにアルミナセメント系結合材と水を加えて混
練して得たペースト状の不定形耐火断熱材で成形した構
成によれば、下記の通りの効果が得られる。

【００２７】１）中間ストークからの放熱が抑制され、
溶湯の温度低下が防止される。 ２）前記材料で構成された中間ストークは、非濡性、耐
溶損性、高気密性を兼ね備えており、ストーク内面への
溶湯の付着やストーク内部の浸透は防止される。 ３）複雑な形状の中間ストークを容易に得ることができ
る。 ４）中間ストークの湯路に配置した浸漬ヒーターによ
り、中間ストーク内において溶湯を積極的に加熱し、溶
湯を昇温させることができる。また、金型に送り込む溶
湯の温度の制御が可能となる。 ５）従来の鋳鉄製中間ストークに較べ中間ストークの耐
用寿命を長くすることができる。

【００２８】上記実施例は、本発明を中間ストークに実
施した例であるが、本発明は、湯路を形成する他のスト
ーク部分にも前記と同様に実施することができる。ま
た、図１に示すような構造において、ストーク部分の溶
湯に触れる面の少なくとも一部に窒化珪素や炭化珪素で
なるセラミックスタイルを張り付けた構造とすることも
できる。

【００２９】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
特に中間ストークに実施して、中間ストーク内での溶湯
の温度低下を抑制することができ、さらに中間ストーク
内において溶湯を積極的に加熱し、溶湯を昇温させるこ
とができる低圧鋳造装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す低圧鋳造装置の断面図
である。

【図２】従来の低圧鋳造装置の断面図である。

【符号の説明】

１ 溶湯容器（ルツボ） ２ アルミニウム溶湯 ３ 炉蓋 ４ ストーク ５ 中間ストーク ６ 金型 Ａ 中間ストーク ７ ストーク部 ８ 金属ケース ８ａ ケース部分 ８ｂ ケース部分 ８ｃ ケース部分 ９ 断熱ボード １０ 浸漬ヒーター

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 押し上げられた溶湯が金型に送り込まれ
   る湯路の少なくとも一部が、溶湯に対して非濡性、耐溶
   損性を兼ね備えた耐火断熱材で形成され、前記耐火断熱
   材で形成された湯路に溶湯を直接加熱する浸漬ヒーター
   が配置されていることを特徴とする低圧鋳造装置。
2. 【請求項２】 前記湯路がストークおよび中間ストーク
   から成り、前記中間ストークが、珪酸カルシウム質およ
   び／またはシリカ質を主材とし、これにアルミナセメン
   ト系結合材と水を加えて混練して得た不定形耐火断熱材
   から成形されたストーク部と、その外表面を覆う気密質
   材とからなる請求項１に記載の低圧鋳造装置。