JP2004243355A - Casting equipment for casting - Google Patents

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JP2004243355A JP2003034554A JP2003034554A JP2004243355A JP 2004243355 A JP2004243355 A JP 2004243355A JP 2003034554 A JP2003034554 A JP 2003034554A JP 2003034554 A JP2003034554 A JP 2003034554A JP 2004243355 A JP2004243355 A JP 2004243355A
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裕 小泉
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忠晴 横川
Koji Harada
広史 原田
Kenji Takagi
健児 高木
Katsunori Kikuchi
捷範 菊池
Kaoru Sugita
薫 杉田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To realize a casting equipment with which a high quality cast product having a uniform strength over the entirety is formed by solidifying at a uniform speed the whole molten metal cast in a mold while keeping a balance between radiant heat discharged from a mold on the inner space side surrounded by a number of molds and the radient heat discharged from a mold on the outer space side. <P>SOLUTION: Eight runners 63a-h communicating with each other are provided on one gate 61. Eight casting molds 64a-h each communicating with the runners 63a-h respectively are fixed on a water cooled plate 21 with a circular cavity in the center so as to form a cylinder. The water cooled plate 21 is held by a cylindrical and vertically movable elevation shaft 22 having a cavity with the same diameter as that of the cavity of the water cooled plate 21. Then, a cooling pipe 11 is arranged which is inserted through each cavity of the water cooled plate 21 and the elevation shaft 22 and which is designed to circulate cooling water inside. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は鋳造用鋳込装置に関する。具体的には、目的形状が同一もしくは異形の多数の鋳型を使用して、同時に多数の同一形状および異形の鋳造物を作製する場合に適したものであり、鋳型に注入された溶解金属内に生ずる凝固速度差を解消して、鋳造物全体にわたって均一強度の高品質の鋳造物を作製することができる鋳造用鋳込装置を提供せんとするものである。
【0002】
【従来の技術】
ジェット・エンジンや発電用ガス・タービンを例にとると、これらには多数の同一形状のタービン翼が用いられるが、その作製は鋳造によって行われている。その場合、目的形状が同一の鋳型を多数配置したうえで、溶解した金属である溶湯を、単一の湯口から各鋳型に分配するようにして鋳込む鋳込装置が、従来より用いられており、その構成を図6に示し説明する。
【0003】
図6(斜視図)において、ここに示した鋳込装置60は、一方向凝固合金からなる鋳造物を作製する場合に用いられるものであり、底部が開口した8つの鋳型64a〜hが、銅製の円板状の水冷板65の上に、円筒を形成するようにして等間隔に固定されている。これらの鋳型64a〜hの上部開口は、図7(縦断面図)に示すように、傘状の湯道配設部62にそれぞれ穿設された、溶湯が通る8つの湯道63a〜hとそれぞれ連通している。ここにおける湯道配設部62の上部には、溶湯を各鋳型64a〜hに注入するための盃状の湯口61が一体となって形成されており、各湯道63a〜hは、湯口61の底部とそれぞれ連通している。
【0004】
他方、各鋳型64a〜hが固定された水冷板65は、円柱状の昇降シャフト66により支持されており、昇降シャフト66の上下動に応じて、鋳込装置60全体が上下に移動するようになっている。
【0005】
以上のように構成された鋳込装置60は、ここでは図示されてはいない円筒状のスリーブ内に配置され、スリーブの外周壁には、その全面を覆うようにして、高周波電流を流す誘導コイルが配設されている。なお、誘導コイルが配設されたスリーブは、溶解対象金属を溶解するための溶解炉とともに、密閉されたチャンバー内に配置される。
【0006】
図8は、図6に示した鋳込装置60を用いて、一方向凝固合金からなる鋳造物を作製する場合の様子を示している。この鋳込装置60による場合は、まず、スリーブの外周壁に配設された誘導コイルに高周波電流を流して、各鋳型64a〜hを溶解対象金属の融点以上の高温に加熱する。
【0007】
そこで、チャンバー内に配設された溶解炉により溶解対象金属が溶解されて溶湯が得られたならば、図8(a)に示すように、湯口61から各湯道63a〜hを介して、溶湯Mを各鋳型64a〜hに鋳込む。溶湯Mが鋳込まれた各鋳型64a〜hは、一定の時間にわたって溶解対象金属の融点以上の高温(例えば、1600℃)に保持される。
【0008】
その後、図8(b)に示すように、上下動機構を駆動して昇降シャフト66を微速度で下降させることにより、鋳込装置60を徐々に下方に移動させて、スリーブ70から外れるように引き下げる。これに伴い、各鋳型64a〜hの熱は奪われ、これらに鋳込まれた溶湯Mは凝固することになる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図6に示した従来例によると、つぎのような解決すべき課題がある。すなわち、上述のように、溶湯Mが鋳込まれた各鋳型64a〜hを一定時間高温に保持した後、鋳込装置60をスリーブ70外に引き下げると、各鋳型64a〜hの熱が奪われて、鋳込まれた溶湯Mは凝固する。その際、凝固は溶湯Mの下部から始まるが、暫時経過すると、各鋳型64a〜hからの輻射熱の放出が凝固の主たる原因になってくる。
【0010】
この輻射熱の放出は、各鋳型64a〜hにより囲まれた内側空間S(図7)に面した側では小さく、その反対側の外側空間に面した側では大きい。そのため、溶湯Mが、その全体にわたって均一速度で凝固することなく、内側空間S側と外側空間側との間で凝固速度に差が生じることになる。
【0011】
溶湯M内に凝固速度差が生じれば、内側空間Sに面した部位では大きな粒径の結晶が、外側空間に面した部位では小さな粒径の結晶が生成され、結晶粒径に差が生じてしまう。その結果、鋳造物に部位によって強度差が生ずることになり、鋳造物全体にわたって均一強度の高品質の鋳造物を実現し得ないことになる。とくに、近時は、ジェット・エンジンや発電用ガス・タービンのタービン翼の材料として、高温強度の優れた合金が求められており、これを実現するうえで、鋳造物に部位によって強度差が生ずることは障害要素となっている。以上のような解決すべき課題が、図6に示した従来例にはあった。
【0012】
【課題を解決するための手段】
そこで、上記課題に照らし、本発明はなされたものである。そのために、本発明では、少なくとも1つの湯口と、この湯口にそれぞれ連通する複数の湯道と、これらの湯道とそれぞれ連通する複数の鋳型と、これらの鋳型が固定される水冷板と、この水冷板を支持する昇降シャフトを含む鋳造用の鋳込装置において、水冷板および昇降シャフトにそれぞれ中空部を設けるとともに、鋳込装置が下降するに伴い水冷板および昇降シャフトの各中空部を挿通して複数の鋳型に囲まれた空間内に突出する、内部に冷却流体(例えば、冷却水)が流通する冷却手段(例えば冷却パイプ)を配設するようにした。
【0013】
また、冷却手段として、内部に流通する冷却流体により冷却される気体(例えば、アルゴン・ガス)を噴出するものを用いるようにもした。
【0014】
さらに、加熱された複数の鋳型より放出される輻射熱と熱交換するための、断熱材からなる熱交換部材を、内部に冷却流体が流通する冷却手段に付設するようにもした。
【0015】
【発明の実施の形態】
本発明の1つの実施の形態(第1の実施の形態)を、図1に示し説明する。ここで、図1は、本実施の形態における鋳造用鋳込装置の構成を示す部分縦断面図であり、図6および図7における構成要素と同一の構成要素については、同じ符号を付している。
【0016】
図1において、図6に示した従来例の構成と異なるところを説明する。本発明による鋳込装置10では、各鋳型64a〜hが固定される水冷板21は、中央部に円孔の中空部を有し、平面形状が円環状に形成されている。また、この水冷板21を支持する昇降シャフト22は、円筒状に形成され、水冷板21の中空部と同一径の中空部を有している。
【0017】
そして、水冷板21および昇降シャフト22の各中空部を挿通するようにして、各中空部の径よりは若干小さい径の、内部に冷却水が流通する冷却パイプ11が配設されている。この冷却パイプ11は、各鋳型64a〜hにより囲まれた内側空間S(図7)を冷やすためのものであり、その構成の詳細は、図2に示されている。なお、以上の構成要素以外の構成要素は、図6に示した従来例と同じである。
【0018】
図2(中間部分を省略した縦断面図)において、冷却パイプ11は、上端が閉口し下端が開口した銅製の外筒12と、外筒12の内部に配設され上端下端ともに開口した銅製の内筒13との二重構造になっている。ここにおける内筒13の下端部には、冷却水を注入する流水注入口19を有するジョイント18が装着され、外筒12の下端部には、流水を排出する流水排出口17を有するジョイント16が装着されている。
【0019】
すなわち、内筒13の中空部は、矢印で示すように、注入された冷却水が内筒13の上端に向けて進む流水往路14となっている。これに対して、外筒12と内筒13との間の空隙部は、内筒13上端からオーバー・フローした冷却水が、外筒12下端部に向けて戻る流水復路15となっている。
【0020】
このように構成された冷却パイプ11は、図示されてはいない上下動機構の駆動により、上下方向における位置が調整できるようになっている。
【0021】
つぎに、以上のように構成された鋳込装置10を用いて鋳造物を作製する場合の様子について、図3により説明する。ここで、図8における構成要素と同一の構成要素については、同じ符号を付している。
【0022】
図3(a)は、外周壁に誘導コイル80が配設されたスリーブ70内の鋳込装置10の各鋳型64a〜hに、溶湯Mが鋳込まれ、各鋳型64a〜hが、溶解対象金属の融点以上の高温に保持されている状態を示している。このとき、冷却パイプ11は、加熱されないように、その上端がスリーブ70の下端付近に位置している。
【0023】
そこで、この状態で一定時間が経過すると、昇降シャフト22を微速度で下降させることにより、鋳込装置10をスリーブ70外に徐々に引き下げる。すると、鋳込装置10の引き下げに伴い、冷却パイプ11は、図3(b)に示すように、各鋳型64a〜hにより囲まれた内側空間S内の中央部に立設するように突き出る。冷却パイプ11が、この内側空間S内に突き出れば、各鋳型64a〜hからの輻射熱の吸収が多くなり、熱勾配も大きく取れる。
【0024】
その結果、溶湯Mは、内側空間S側および外側空間側の双方における凝固速度の均衡が図れることになる。したがって、鋳造物全体にわたって均一強度の高品質の鋳造物が得られることになる。ここに用いる冷却パイプ11の径、その内部で流通する冷却水の流水量・流水速度等、あるいは冷却パイプ11が内側空間S内に突き出す長さなどは、雰囲気温度や鋳造物のサイズなどに応じて適宜設定するようにする。
【0025】
図4は、本発明の第2の実施の形態の要部の構成を示す、中間部分を省略した縦断面図であり、図2における構成要素と同一の構成要素については、同じ符号を付して説明する。ここで、図4は、各鋳型64a〜hにより囲まれた内側空間S内に突き出す冷却パイプの他の構成を示しており、以下では、図2に示した冷却パイプ11の構成と異なるところを説明する。
【0026】
図4において、冷却パイプ31の外筒32には、ガスが流通するガス流路33が、外筒32の下端部から上端部にわたって設けられるとともに、その外壁に、ガスが噴出する多数のガス噴出孔34が穿設されている。また、外筒32の下端部には、流水を排出する流水排出口17に加えて、ガスを注入するガス注入口42を有するジョイント41が装着されている。その他の構成は、図2に示した冷却パイプ11の構成と実質的には同じである。
【0027】
このような構成の冷却パイプ31を用いるならば、流通する冷却水により冷却されたガスが、各鋳型64a〜hに向けて噴射されるので、とくに雰囲気温度が高い場合に有効である。ガス圧やガスの噴出量等、あるいは冷却パイプ31が内側空間S内に突き出す長さなどは、雰囲気温度や鋳造物のサイズなどに応じて適宜設定するようにする。また、ここに用いるガスは、溶解金属の酸化・窒化を防ぐため、アルゴン・ガスなどの不活性ガスが好ましい。
【0028】
本実施の形態における冷却パイプ31以外の構成要素は、水冷板21(図1)および昇降シャフト22それぞれの円孔の中空部の径を若干大きくする他は、図1に示した第1の実施の形態と同じであり、鋳造物を作製する場合の様子も、第1の実施の形態について図3により説明したところと同じである。
【0029】
図5は、本発明の第3の実施の形態を示す部分縦断面図であり、図1における構成要素と同一の構成要素については、同じ符号を付して説明する。
【0030】
図5において、図1に示した第1の実施の形態と異なるところは、冷却パイプ11Bの上端に、耐熱合金、耐火レンガ、カーボンフェルトなどの断熱材を用いた円板状の熱交換板51を、冷却パイプ11Bの上端に固着して付設していることである。冷却パイプ11Bの構成は、上端部が半球状に形成されていない点を除き、図2に示した冷却パイプ11の構成と同じである。
【0031】
このように、冷却パイプ11Bに熱交換板51を付設するならば、各鋳型64a〜hからの輻射熱をより多く吸収することが可能となる。したがって、図4に示した第2の実施の形態と同様、とくに雰囲気温度が高い場合に有効である。熱交換板51のサイズは、雰囲気温度や鋳造物のサイズなどに応じて適宜設定するようにする。本実施の形態における鋳込装置50により鋳造物を作製する場合の様子は、第1の実施の形態について図3により説明したところと同じである。
【0032】
なお、このような熱交換板51は、図4に示したガスを噴出する冷却パイプ31に付設するようにしてもよい。また、図5では、熱交換をするための部材として円板状のものを例として説明したが、その形状は、これに限られるものではない。任意の形状の部材であってよい。
【0033】
以上においては、鋳込装置10,50に8つの鋳型64a〜hが用いられる場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明は、これに限定されるものではない。複数の鋳型が配置され、これらにより囲まれる空間が形成される場合に、本発明は適用され得るものである。
【0034】
したがって、如上においては、一方向凝固合金からなる鋳造物を作製するための鋳込装置について説明したが、これに限られるものではない。単結晶合金からなる鋳造物を作製するための、螺旋状あるいはジグザグ状などの形状に形成された細管状のセレクタ部が、その下部に設けられた鋳型を使用する鋳込装置、さらには、広く多数の鋳型を使用して同時に多数の鋳造物を作製する鋳込装置にも、本発明は適用し得るものである。
【0035】
また、水冷板21(図1)および冷却パイプ11(図1),31(図4)の素材として銅を用いる場合について説明した。しかし、本発明は、これに限定されるものではなく、その他の素材を用いる場合にも、本発明は適用することができるものである。
【0036】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明では、多数の鋳型を用いて多数の鋳造物を同時に作製する鋳造用の鋳込装置において、鋳型に溶湯が鋳込まれた後、多数の鋳型により囲まれる内側空間を冷却するようにした。その結果、鋳型に鋳込まれた溶湯は、内側空間側および外側空間側の双方における凝固速度の均衡が得られることになる。
【0037】
すなわち、溶湯は、その全体にわたって均一速度で凝固することから、内側空間に面した部位と外側空間に面した部位との間における結晶粒径の差を解消することができ、鋳造物全体にわたって均一強度の高品質の鋳造物を実現することが可能となる。このことは、とりわけ、高温強度の優れた合金が要求されるジェット・エンジンや発電用ガス・タービンのタービン翼などを鋳造する場合にとって有益である。したがって、本発明がもたらす効果は、実用上極めて大きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態を示す部分縦断面図である。
【図2】図1に示した冷却パイプの構成を示す中間部分を省略した縦断面図である。
【図3】図1に示した鋳込装置により鋳造物を作製する場合の様子を説明するための説明図である。
【図4】本発明の第2の実施の形態の要部の構成を示す中間部分を省略した縦断面図である。
【図5】本発明の第3の実施の形態を示す部分縦断面図である。
【図6】従来例の構成を示す斜視図である。
【図7】図6に示した従来例の縦断面図である。
【図8】図6に示した鋳込装置により鋳造物を作製する場合の様子を説明するための説明図である。
【符号の説明】
10 鋳込装置
11,11B 冷却パイプ
12 外筒
13 内筒
14 流水往路
15 流水復路
16 ジョイント
17 流水排出口
18 ジョイント
19 流水注入口
21 水冷板
22 昇降シャフト
31 冷却パイプ
32 外筒
33 ガス流路
34 ガス噴出孔
41 ジョイント
42 ガス注入口
50 鋳込装置
51 熱交換板
60 鋳込装置
61 湯口
62 湯道配設部
63a〜63h 湯道
64a〜64h 鋳型
65 水冷板
66 昇降シャフト
70 スリーブ
80 誘導コイル
M 溶湯
S 内側空間
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a casting pouring device. Specifically, it is suitable for producing a large number of castings of the same shape and irregular shape at the same time by using a large number of molds having the same or irregular shape in the target shape. It is an object of the present invention to provide a casting pouring device capable of producing a high-quality casting having uniform strength over the entire casting by eliminating a difference in solidification speed that occurs.
[0002]
[Prior art]
In the case of a jet engine or a gas turbine for power generation, for example, a large number of turbine blades having the same shape are used, and their production is performed by casting. In such a case, a casting apparatus has been conventionally used in which, after arranging a large number of molds having the same target shape, a molten metal, which is a molten metal, is cast from a single gate to be distributed to each mold. The structure is shown in FIG.
[0003]
In FIG. 6 (perspective view), the pouring device 60 shown here is used when producing a casting made of a unidirectionally solidified alloy, and eight molds 64a to 64h with open bottoms are made of copper. Are fixed at equal intervals on the disc-shaped water cooling plate 65 so as to form a cylinder. As shown in FIG. 7 (longitudinal sectional view), the upper openings of the molds 64a to 64h are provided with eight runners 63a to 63h formed in the umbrella-shaped runner disposition portion 62 and through which the molten metal passes. Each is in communication. A cup-shaped gate 61 for injecting the molten metal into each of the molds 64a to 64h is formed integrally with an upper portion of the runner disposition portion 62 here. And each communicates with the bottom.
[0004]
On the other hand, the water cooling plate 65 to which the molds 64 a to 64 h are fixed is supported by a column-shaped elevating shaft 66, and the entire casting device 60 moves up and down in accordance with the up and down movement of the elevating shaft 66. Has become.
[0005]
The casting device 60 configured as described above is disposed in a cylindrical sleeve (not shown), and an induction coil for flowing a high-frequency current is provided on the outer peripheral wall of the sleeve so as to cover the entire surface thereof. Are arranged. The sleeve in which the induction coil is provided is placed in a closed chamber together with a melting furnace for melting the metal to be melted.
[0006]
FIG. 8 shows a state in which a casting made of a directionally solidified alloy is produced using the casting apparatus 60 shown in FIG. In the case of the casting apparatus 60, first, a high-frequency current is applied to an induction coil disposed on the outer peripheral wall of the sleeve to heat each of the molds 64a to 64h to a high temperature equal to or higher than the melting point of the metal to be melted.
[0007]
Then, if the melting target metal is melted by the melting furnace provided in the chamber to obtain the molten metal, as shown in FIG. The molten metal M is cast into each of the molds 64a to 64h. Each of the molds 64a to 64h into which the molten metal M has been cast is maintained at a high temperature (for example, 1600 ° C.) higher than the melting point of the metal to be melted for a certain period of time.
[0008]
Thereafter, as shown in FIG. 8B, the vertical movement mechanism is driven to lower the elevating shaft 66 at a very low speed, so that the casting device 60 is gradually moved downward so as to be disengaged from the sleeve 70. Pull down. Along with this, the heat of each of the molds 64a to 64h is deprived, and the molten metal M cast therein is solidified.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, according to the conventional example shown in FIG. 6, there are the following problems to be solved. That is, as described above, after holding each of the molds 64a to 64h in which the molten metal M has been cast at a high temperature for a certain period of time, when the casting apparatus 60 is pulled out of the sleeve 70, the heat of each of the molds 64a to 64h is deprived. As a result, the cast molten metal M solidifies. At that time, the solidification starts from the lower part of the molten metal M, but after a while, the release of the radiant heat from each of the molds 64a to 64h becomes a main cause of the solidification.
[0010]
The emission of the radiant heat is small on the side facing the inner space S (FIG. 7) surrounded by the molds 64a-h, and is large on the side facing the outer space on the opposite side. For this reason, the molten metal M does not solidify at a uniform speed over the entirety, and a difference occurs in the solidification speed between the inner space S side and the outer space side.
[0011]
If a difference in solidification rate occurs in the molten metal M, crystals having a large grain size are generated at a portion facing the inner space S, and crystals having a small grain size are generated at a portion facing the outer space S. Would. As a result, a difference in strength occurs between portions of the casting, and a high-quality casting having uniform strength cannot be realized over the entire casting. In particular, recently, alloys with excellent high-temperature strength have been required as materials for turbine blades of jet engines and gas turbines for power generation, and in order to achieve this, there is a difference in strength between cast parts. That is an obstacle. The problems to be solved as described above exist in the conventional example shown in FIG.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The present invention has been made in view of the above problems. For this purpose, in the present invention, at least one sprue, a plurality of runners respectively communicating with the sprue, a plurality of molds respectively communicating with the sprue, a water cooling plate to which these molds are fixed, In a casting apparatus for casting including an elevating shaft supporting a water cooling plate, a hollow portion is provided in each of the water cooling plate and the elevating shaft, and the hollow portions of the water cooling plate and the elevating shaft are inserted as the casting device descends. Thus, a cooling means (for example, a cooling pipe) that projects into a space surrounded by the plurality of molds and through which a cooling fluid (for example, cooling water) flows is provided.
[0013]
Further, as the cooling means, a means for jetting a gas (for example, argon gas) cooled by a cooling fluid flowing inside is used.
[0014]
Further, a heat exchange member made of a heat insulating material for exchanging heat with the radiant heat emitted from the plurality of heated molds is attached to a cooling means through which a cooling fluid flows.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
One embodiment (first embodiment) of the present invention will be described with reference to FIG. Here, FIG. 1 is a partial longitudinal sectional view showing a configuration of a casting apparatus for casting in the present embodiment, and the same components as those in FIGS. 6 and 7 are denoted by the same reference numerals. I have.
[0016]
In FIG. 1, points different from the configuration of the conventional example shown in FIG. 6 will be described. In the casting apparatus 10 according to the present invention, the water cooling plate 21 to which each of the molds 64a to 64h is fixed has a hollow portion with a circular hole in the center portion, and has a planar annular shape. The elevating shaft 22 supporting the water cooling plate 21 is formed in a cylindrical shape, and has a hollow portion having the same diameter as the hollow portion of the water cooling plate 21.
[0017]
A cooling pipe 11 having a diameter slightly smaller than the diameter of each hollow portion and through which cooling water flows is provided so as to pass through each hollow portion of the water cooling plate 21 and the elevating shaft 22. This cooling pipe 11 is for cooling the inner space S (FIG. 7) surrounded by the molds 64a to 64h, and details of its configuration are shown in FIG. Components other than the above components are the same as those in the conventional example shown in FIG.
[0018]
In FIG. 2 (longitudinal sectional view in which an intermediate portion is omitted), a cooling pipe 11 has a copper outer cylinder 12 having an upper end closed and a lower end opened, and a copper outer cylinder 12 disposed inside the outer cylinder 12 and having both upper and lower ends opened. It has a double structure with the inner cylinder 13. A joint 18 having a flowing water inlet 19 for injecting cooling water is attached to a lower end of the inner cylinder 13, and a joint 16 having a flowing water outlet 17 for discharging flowing water is mounted at a lower end of the outer cylinder 12. It is installed.
[0019]
That is, the hollow portion of the inner cylinder 13 is a flowing water outward path 14 in which the injected cooling water proceeds toward the upper end of the inner cylinder 13 as indicated by an arrow. On the other hand, a gap between the outer cylinder 12 and the inner cylinder 13 is a flowing water return path 15 in which the cooling water overflowing from the upper end of the inner cylinder 13 returns toward the lower end of the outer cylinder 12.
[0020]
The position of the cooling pipe 11 thus configured can be adjusted in the vertical direction by driving a vertical movement mechanism (not shown).
[0021]
Next, a state in which a casting is manufactured using the casting apparatus 10 configured as described above will be described with reference to FIG. Here, the same components as those in FIG. 8 are denoted by the same reference numerals.
[0022]
FIG. 3A shows that the molten metal M is cast into each of the molds 64 a to 64 h of the casting apparatus 10 in the sleeve 70 in which the induction coil 80 is disposed on the outer peripheral wall, and each of the molds 64 a to 64 h is melted. This shows a state in which the metal is kept at a high temperature higher than the melting point of the metal. At this time, the upper end of the cooling pipe 11 is located near the lower end of the sleeve 70 so as not to be heated.
[0023]
Then, after a certain period of time has passed in this state, the casting apparatus 10 is gradually pulled out of the sleeve 70 by lowering the elevating shaft 22 at a slow speed. Then, as the pouring device 10 is lowered, the cooling pipe 11 protrudes so as to stand in the center of the inner space S surrounded by the molds 64a to 64h as shown in FIG. When the cooling pipe 11 protrudes into the inner space S, the absorption of radiant heat from the molds 64a to 64h increases, and a large thermal gradient can be obtained.
[0024]
As a result, in the molten metal M, the solidification rates on both the inner space S side and the outer space side can be balanced. Therefore, a high quality casting with uniform strength is obtained over the entire casting. The diameter of the cooling pipe 11 used here, the flow rate and the flow rate of the cooling water flowing inside the cooling pipe 11, or the length of the cooling pipe 11 protruding into the inner space S depends on the ambient temperature, the size of the casting, and the like. To be set appropriately.
[0025]
FIG. 4 is a longitudinal sectional view showing a configuration of a main part according to a second embodiment of the present invention, in which an intermediate portion is omitted, and the same components as those in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals. Will be explained. Here, FIG. 4 shows another configuration of the cooling pipe protruding into the inner space S surrounded by each of the molds 64a to 64h. In the following, different points from the configuration of the cooling pipe 11 shown in FIG. explain.
[0026]
In FIG. 4, a gas flow path 33 through which gas flows is provided in the outer cylinder 32 of the cooling pipe 31 from the lower end to the upper end of the outer cylinder 32, and a large number of gas ejection A hole 34 is drilled. In addition, a joint 41 having a gas inlet 42 for injecting gas is attached to the lower end of the outer cylinder 32 in addition to the flowing water outlet 17 for discharging running water. The other configuration is substantially the same as the configuration of the cooling pipe 11 shown in FIG.
[0027]
If the cooling pipe 31 having such a configuration is used, the gas cooled by the flowing cooling water is injected toward each of the molds 64a to 64h, which is effective particularly when the ambient temperature is high. The gas pressure, the gas ejection amount, and the length of the cooling pipe 31 protruding into the inner space S are appropriately set according to the ambient temperature, the size of the casting, and the like. The gas used here is preferably an inert gas such as an argon gas in order to prevent oxidation and nitridation of the dissolved metal.
[0028]
The components other than the cooling pipe 31 in the present embodiment are the same as those in the first embodiment shown in FIG. 1 except that the diameters of the hollow portions of the circular holes of the water cooling plate 21 (FIG. 1) and the elevating shaft 22 are slightly increased. The state in the case of producing a casting is the same as that described in the first embodiment with reference to FIG.
[0029]
FIG. 5 is a partial longitudinal sectional view showing a third embodiment of the present invention, and the same components as those in FIG. 1 will be described with the same reference numerals.
[0030]
5 is different from the first embodiment shown in FIG. 1 in that a disc-shaped heat exchange plate 51 using a heat insulating material such as a heat-resistant alloy, a fire-resistant brick, or carbon felt is provided at the upper end of a cooling pipe 11B. Is fixedly attached to the upper end of the cooling pipe 11B. The configuration of the cooling pipe 11B is the same as the configuration of the cooling pipe 11 shown in FIG. 2 except that the upper end is not formed in a hemispherical shape.
[0031]
Thus, if the heat exchange plate 51 is attached to the cooling pipe 11B, it becomes possible to absorb more radiant heat from the molds 64a to 64h. Therefore, similarly to the second embodiment shown in FIG. 4, it is particularly effective when the ambient temperature is high. The size of the heat exchange plate 51 is appropriately set according to the ambient temperature, the size of the casting, and the like. The situation in which a casting is produced by the casting apparatus 50 in the present embodiment is the same as that described with reference to FIG. 3 for the first embodiment.
[0032]
Note that such a heat exchange plate 51 may be attached to the cooling pipe 31 that ejects the gas shown in FIG. Further, in FIG. 5, a disk-shaped member has been described as an example of a member for heat exchange, but the shape is not limited to this. The member may have any shape.
[0033]
In the above, the case where eight casting molds 64a to 64h are used in the casting apparatus 10, 50 has been described as an example. However, the present invention is not limited to this. The present invention can be applied when a plurality of molds are arranged and a space surrounded by these is formed.
[0034]
Therefore, in the above description, the pouring device for producing a casting made of the directionally solidified alloy has been described, but the present invention is not limited to this. For producing a casting made of a single crystal alloy, a thin tubular selector portion formed in a shape such as spiral or zigzag, a casting device using a mold provided in the lower portion thereof, and furthermore, The present invention can also be applied to a casting apparatus that uses a large number of molds to produce a large number of castings at the same time.
[0035]
Further, the case where copper is used as the material of the water cooling plate 21 (FIG. 1) and the cooling pipes 11 (FIG. 1) and 31 (FIG. 4) has been described. However, the present invention is not limited to this, and the present invention can be applied to other materials.
[0036]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, in the present invention, in a casting casting apparatus for simultaneously producing a large number of castings using a large number of molds, after the molten metal is cast into the mold, the casting apparatus is surrounded by a large number of molds. To cool the inner space. As a result, in the molten metal cast into the mold, the solidification rate is balanced on both the inner space side and the outer space side.
[0037]
That is, since the molten metal is solidified at a uniform rate throughout the entire body, the difference in crystal grain size between the part facing the inner space and the part facing the outer space can be eliminated, and the molten metal is uniformly formed throughout the casting. It is possible to realize a high quality casting with high strength. This is particularly useful for casting a jet engine or a turbine blade of a gas turbine for power generation, which requires an alloy having excellent high-temperature strength. Therefore, the effect of the present invention is extremely large in practical use.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a partial longitudinal sectional view showing a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a vertical cross-sectional view of the configuration of the cooling pipe shown in FIG. 1 with an intermediate portion omitted.
FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining a state in which a casting is produced by the casting apparatus shown in FIG. 1;
FIG. 4 is a longitudinal sectional view showing a configuration of a main part according to a second embodiment of the present invention, in which an intermediate portion is omitted.
FIG. 5 is a partial longitudinal sectional view showing a third embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a perspective view showing a configuration of a conventional example.
FIG. 7 is a longitudinal sectional view of the conventional example shown in FIG.
FIG. 8 is an explanatory diagram for explaining a state in which a casting is produced by the casting apparatus shown in FIG. 6;
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Casting apparatus 11 and 11B Cooling pipe 12 Outer cylinder 13 Inner cylinder 14 Flowing water outgoing path 15 Flowing water return path 16 Joint 17 Flowing water discharge port 18 Joint 19 Flowing water injection port 21 Water cooling plate 22 Elevating shaft 31 Cooling pipe 32 Outer cylinder 33 Gas passage 34 Gas ejection hole 41 Joint 42 Gas injection port 50 Casting device 51 Heat exchange plate 60 Casting device 61 Spout 62 Runner disposition portion 63a-63h Runner 64a-64h Mold 65 Water cooling plate 66 Elevating shaft 70 Sleeve 80 Induction coil M Molten S Inside Space

Claims (3)

溶湯(M)を注入するための少なくとも1つの湯口(61)と、
前記少なくとも1つの湯口にそれぞれ連通する、前記溶湯が通る複数の湯道(63a〜h)と、
前記複数の湯道とそれぞれ連通する複数の鋳型(64a〜h)と、
前記複数の鋳型が固定された、第1の中空部を有する水冷板(21)と、
前記水冷板を支持して上下に移動可能である、第2の中空部を有する昇降シャフト(22)とを含む鋳造用の鋳込装置(10)であって、
前記鋳込装置の下降に伴って前記第1および第2の中空部を挿通して前記複数の鋳型に囲まれた空間(S)内に突出する、内部に冷却流体が流通する冷却手段(11)を具備した鋳造用鋳込装置。
At least one gate (61) for injecting the molten metal (M);
A plurality of runners (63a-h) through which the molten metal passes, each communicating with the at least one gate;
A plurality of molds (64a-h) each communicating with the plurality of runners;
A water cooling plate (21) having a first hollow portion to which the plurality of molds are fixed;
An elevating shaft (22) having a second hollow portion, which can move up and down while supporting the water-cooled plate, comprising:
Cooling means (11) through which the cooling fluid flows through the first and second hollow portions and projects into the space (S) surrounded by the plurality of molds as the casting device descends. ).
前記冷却手段(31)が、前記内部に流通する冷却流体により冷却される気体を噴出するものである請求項1記載の鋳造用鋳込装置。The casting apparatus according to claim 1, wherein the cooling means (31) blows out a gas cooled by a cooling fluid flowing through the inside. 前記冷却手段(11B)が、前記複数の鋳型より放出される輻射熱と熱交換するための、断熱材からなる熱交換部材(51)が付設されたものである請求項1または2記載の鋳造用鋳込装置。The casting device according to claim 1 or 2, wherein the cooling means (11B) is provided with a heat exchange member (51) made of a heat insulating material for exchanging heat with radiant heat emitted from the plurality of molds. Casting equipment.
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