JP2004358544A

JP2004358544A - 溶湯保持炉および給湯用ラドル

Info

Publication number: JP2004358544A
Application number: JP2003162816A
Authority: JP
Inventors: Norihiro Amano; 憲広天野
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2003-06-06
Filing date: 2003-06-06
Publication date: 2004-12-24

Abstract

【課題】簡便なラドルによる給湯方式を変更することなく汲出部内での酸化物の生成を抑制できるようにする。
【解決手段】溶湯Ｍを加熱し保温する加熱部５に隣接する汲出部８に、基板１２とセラミック多孔体１３とからなり、中央に溶湯汲出口１４を、その周りに複数のガス供給管１９を設けた蓋体１１を昇降ユニット１６により昇降可能に配置し、ガス供給管１９を通してセラミック多孔体１３内に不活性ガスを供給して、この不活性ガスにより湯面をシールドする。一方、側面に溶湯Ｍの流入口２２と流出口２３とを設けた箱形のラドル本体２１を備え、かつこのラドル本体２１内にスラグの流動を規制するトラップ壁２４を設けたラドル２０を用意し、このラドル２０をロボット３０の動作で直線移動させて、溶湯汲出口１４に挿入し、溶湯Ｍを所定量汲出して、溶湯Ｍの酸化を抑制しながら鋳造機側へ搬送する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ダイカスト鋳造に用いられる溶湯保持炉と、この溶湯保持炉から溶湯を汲出して鋳造機側へ搬送する給湯用ラドルとに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の一般的なダイカスト鋳造用溶湯保持炉は、図３に示すように、取鍋から溶湯Ｍを受入れる受入部１と、受入部１内の溶湯Ｍを仕切壁２に設けた通路３を通して受入れ、内蔵するヒータ４により加熱し保温する加熱部５と、加熱部５内の溶湯Ｍを仕切壁６に設けた通路７を通して受入れ、給湯用ラドルによる溶湯Ｍの汲出しに供される汲出部８とを連続に備えた構造となっている（例えば、特許文献１にも、同様の保持炉が記載されている）。
【０００３】
ところで、ダイカスト鋳造プロセスにおいては、溶解炉内での溶解中はもとより、溶解炉から取鍋への出湯中、取鍋から溶湯保持炉の受入部１への排湯中、加熱部５および汲出部８内での保持中、ラドルによる汲出し中などの多くの過程で溶湯Ｍが酸化作用を受け、酸化物が発生する。そして、この酸化物は、溶湯Ｍ中に混入するほか、湯面にスラグとして浮遊し、そのまま放置したのでは、介在物として鋳造品に入り込んで鋳造品質を著しく悪化させる原因になる。
そこで従来は、同じく図３に示すように、受入部１と加熱部５とを連絡する通路２および加熱部５と汲出部８とを連絡する通路７にフィルタ９，９を配置し、酸化物が後工程へ流出しないように配慮していた。
なお、一部では、保持炉を蓋体で覆って保持炉内に不活性ガスを供給しながら、フロートの押込みにより鋳造機側の射出スリーブへ、直接溶湯を給送する方式を採用している（例えば、特許文献２参照）
【０００４】
【特許文献１】
特開平９−１３２２号公報
【特許文献２】
特開平８−１９７２２６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記したラドルによる給湯方式に適用される一般的な溶湯保持炉１０（図３）によれば、フィルタ９により加熱部５から汲出部８への酸化物の流動は防止されるものの、汲出部８がオープンになっているため、汲出部８内での保持中に溶湯Ｍの酸化が進んで新たな酸化物が生成し、鋳造機側への酸化物の持込みを抑えることが困難になる、という問題があった。
なお、上記特許文献２に記載されるごとき、フロートによる押込みにより射出スリーブへ、直接溶湯を給送する方式を採用すれば、不活性ガスによるシールで新たに酸化物の生成を抑制できるが、この場合は、溶湯保持炉を完全密閉することに加え、フロートの設置やその制御手段が必要になり、構造の複雑化や設備コストの上昇が避けられない。
【０００６】
本発明は、上記した従来の問題点に鑑みてなされたもので、その課題とするところは、簡便なラドルによる給湯方式を変更することなく汲出部内での酸化物の生成を抑制できるようにし、もって鋳造品質の向上に寄与する、コスト負担の小さい溶湯保持炉を提供し、併せてこの溶湯保持炉に適用して好適な給湯用ラドルを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明に係る溶湯保持炉は、金属溶湯を加熱して保温する加熱部に隣接して、給湯用ラドルによる溶湯汲出しのための汲出部を配置してなる溶湯保持炉において、前記汲出部内に、給湯用ラドルを出入りさせる溶湯汲出口を有する蓋体を昇降可能に配設し、前記蓋体には、該蓋体と湯面との間に不活性ガスを供給するガス供給管を設けたことを特徴とする。
このように構成した溶湯保持炉においては、汲出部内に配置した蓋体にはラドルを出入りさせる溶湯汲出口が設けられているだけなので、ガス供給管を通じて蓋体と湯面との間に不活性ガスを供給すると、湯面のほぼ全面が不活性ガスによりシールドされ、溶湯の酸化が抑制される。また、蓋体は、昇降可能となっているので、湯面の変動に応じて蓋体を昇降させることで、蓋体と湯面との隙間を可及的に狭く維持することができ、その分、不活性ガスの大気中への拡散が防止されて効率よく湯面をシールドすることができる。
本溶湯保持炉において、上記蓋体は、基板と該基板の、湯面に対向する側に接合されたセラミック多孔体とからなり、ガス供給管の先端部が、前記基板を通して前記セラミック多孔体内に導入されている構成とすることができる。このように蓋体を構成した場合は、蓋体を湯面にわずか接触するまで近づけても、セラミック多孔体を通して、湯面に対してはもちろん、溶湯汲出口および蓋体の周辺へ十分に不活性ガスを送ることができ、ガスシールドの効率はより一層高まる。
【０００８】
本発明に係る給湯用ラドルは、箱形をなすラドル本体を備え、該ラドル本体の上下方向への直線移動だけで溶湯の汲出しが可能であること特徴とする。
このように構成した給湯用ラドルにおいては、ラドル本体をスリムな箱形とすることで、上記蓋板に設ける溶湯汲出口の開口面積をできるだけ小さくすることができ、その分、溶湯のガスシールドは確実となる。
本給湯用ラドルは、ラドル本体の側壁に、溶湯の流入口と溶湯の流出口とを相反する方向へ向けて設け、ラドル本体の内部には、前記流入口から前記流出口へのスラグ流動を規制するトラップ壁を配設した構造とすることができる。このようにラドルを構成した場合は、たとえ、湯面にスラグが浮遊していても、流出口側にスラグが流動することはなくなる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基いて説明する。
図１は、本発明に係るダイカスト鋳造用溶湯保持炉の要部構造を示したものである。なお、本溶湯保持炉の全体的構造は、前記図３に示したものと実質的に同じであるので、ここでは、図３に示した部分と同一部分には同一符号を付すことする。
【００１０】
本実施の形態において、溶湯Ｍを加熱し保温する加熱部５に隣接して配置される汲出部８内には、蓋体１１が配置されている。蓋体１１は、ここでは基板１２と基板１２の、湯面に対向する側に接合されたセラミック多孔体１３とからなっており、その中央には、後に詳述する給湯用ラドル２０を出入りさせるための溶湯汲出口１４が設けられている。一方、溶湯保持炉１０に隣接してコラム１５が立設されており、このコラム１５には昇降ユニット１６が装着されている。前記蓋体１１は、その基板１２の上面に一体化したリング状の取付板１７に前記昇降ユニット１６から延ばしたブラケット１８を連結させることにより、該昇降ユニット１６と一体に汲出部８内を昇降可能となっている。
【００１１】
上記蓋体１１にはまた、該蓋体１１と湯面（溶湯Ｍ）との間に不活性ガスを供給するための複数のガス供給管１９が設けられている。各ガス供給管１９は、その先端部が基板１２を通してセラミック多孔体１３内に導入されている。各ガス供給管１９の他端は、アルゴンガス、窒素ガス等の不活性ガスの発生源に配管接続されており、前記発生源からガス供給管１９に給送された不活性ガスは、図１に矢印で示すようにセラミック多孔体１３内部を分流して、湯面側、蓋体１１の中央の溶湯汲出口１４側および蓋体１１の外周面と溶湯保持炉１０の内周面との隙間へ向かう。
【００１２】
本実施の形態において、上記蓋体１１を構成するセラミック多孔体１２としては、溶湯保持炉１０内に保持されている溶湯Ｍと反応しないセラミックスを選択する。溶湯Ｍがアルミニウムまたはアルミニウム合金である場合、これと反応しないセラミックスとしては、アルミナ、シリカ、ジルコニア等の酸化物系セラミックスを始め、窒化ケイ素、窒化ホウ素、炭化ケイ素等の非酸化物系セラミックスがある。
なお、本溶湯保持炉１０は、アルミニウム系溶湯以外にも、マグネシウム系溶湯、亜鉛系溶湯など多種類の溶湯の保持に利用できることはもちろんで、これら溶湯の種類に応じてセラミック多孔体１２の材種を選定する。
【００１３】
本実施の形態で用いる給湯用ラドル２０は、図２にもよく示されるように、箱形（ここでは、円筒形）をなすラドル本体２１を備えている。ラドル２０は、ロボット３０のアーム先端に取付けられ、溶湯Ｍの汲出し時には、図１に示すようにラドル本体２１を起立させた態勢に位置決めされ、この態勢を維持しながら直線移動して前記蓋体１１の溶湯汲出口１４に挿脱される。したがって、前記溶湯汲出口１４の口径を、ラドル本体２１の直径よりもわずか大径となるように設定しても、ラドル２１が蓋体１１に干渉することはない。
【００１４】
上記ラドル本体２１の側壁には、溶湯Ｍの流入口２２と溶湯Ｍの流出口２３とが相反する方向へ向けて設けられている。ここで、前記流入口２２は、ラドル２０を溶湯Ｍ中から引上げた際、所定量の溶湯Ｍが切出される位置に設定され、一方、前記流出口２３は、この流入口２２よりも十分高位となる位置に設定されている。また、ラドル本体２１内には、流入口２２と流出口２３とを隔離するトラップ壁２４が配設されている。このトラップ壁２４は、汲出態勢としたラドル本体２１において、該ラドル本体２１の下底との間に所定の間隙の通路２５を形成するようにその垂下高さが設定されている。なお、流出口２２には、溶湯の流出を円滑にするための口金２６が装着されている。また、ラドル本体２１内には湯面レベルを検知する湯面検知センサ２７が配設されている。
【００１５】
上記のように構成した溶湯保持炉においては、汲出部８内に保持されている溶湯Ｍの湯面にわずか接触する程度に蓋体１１が位置決めされ、この状態でガス供給管１９を通じて蓋体１１を構成するセラミック多孔体１３内に不活性ガスが供給される。この不活性ガスは、前記したようにセラミック多孔体１３内を分流して、湯面側、中央の溶湯汲出口１４側および蓋体１１の外周面と溶湯保持炉１０の内周面との隙間へ向かい、これにより湯面は不活性ガスによりシールドされ、この結果、溶湯Ｍの酸化が抑制される。
【００１６】
その後、ロボット３０のアームが所定の軌跡に沿って動作して、給湯用ラドル２０が、そのラドル本体２１を汲出態勢（起立姿勢）として蓋体１１の溶湯汲出口１４に挿入され、ラドル本体２１の下部側が溶湯Ｍに浸漬される。この時、ラドル本体２１は、その流入口２２の一部が湯面からわずか露出しかつその流出口２３が溶湯Ｍ内に没しない位置まで浸漬される。これにより、汲出部８内の溶湯Ｍは、流入口２２からラドル本体２１内の、トラップ壁２４により仕切られた一方の室２８ａ（図２）に流入し、さらにトラップ壁２４の下側の通路２５を通じて他方の室２８ｂ（図２）へ回る。したがって、たとえ、湯面に酸化物のスラグが浮遊していたとしても、該スラグは、流出口２３が開口している他方の室２７ｂへ流動することはない。また、流入口２２の一部が湯面からわずか露出しかつ流出口２３が溶湯Ｍの上方に位置決めされていることから、ラドル本体２１内の両室２８ａ、２８ｂの空所内にも不活性ガスが流入する。
【００１７】
次に、ロボット３０のアームの動作で、ラドル２０が溶湯Ｍ内から引上げられる。すると、ラドル本体２１内の余分な溶湯Ｍが流入口２２から落下し、ラドル本体２１内には、流入口２２の下側開口縁と湯面レベルを一致させる一定量の溶湯Ｍが収納される。すなわち、ダイカスト鋳造に必要な量の溶湯Ｍがラドル２０に切出され、この溶湯Ｍは、ロボット３０のアームの動きで、溶湯保持炉１０の汲出部８から鋳造機側の射出スリーブ上へ搬送される。そして、該ロボット３０のアームのハンドリングによりラドル本体２１の姿勢が変換されることで、その流出口２３から射出スリーブ内に溶湯が供給（給湯）され、その後、射出スリーブ内のプランジャが前進して鋳造の１サイクルが終了する。
【００１８】
ラドル２０は、上記した給湯の終了と同時に、ロボット３０のアームの動きで再び汲出部８側へ戻され、蓋体１１の溶湯汲出口１４に挿入される。しかして、上記汲出部８から射出スリーブ上へ搬送される間、ラドル本体２１内の２つの室２８ａ、２８ｂ内には不活性ガスが滞留しているので、ラドル２０内での溶湯Ｍの酸化が抑制される。また、ラドル２０が蓋体１１の溶湯汲出口１４から切離されて、再び戻る間の時間、すなわち鋳造の１サイクルは、極めて短時間（秒程度）であり、しかも、この間、溶湯汲出口１４内にはセラミック多孔体１３を通して不活性ガスが供給されているので、溶湯汲出口１４内に露出する湯面が空気と接触する程度はわずかとなり、汲出部８内の溶湯Ｍの酸化は著しく抑制される。
【００１９】
一方、上記した汲出部８内からの溶湯Ｍの汲出しにより、湯面レベルは下がるが、ラドル本体２１内に配設した湯面検知センサ２７からの信号により昇降ユニット１６が作動することで、蓋体１１が所定量だけ下降し、そのセラミック多孔体１３が湯面にわずか接触する状態に位置決めされる。したがって、不活性ガスの大気中への拡散が防止され、効率よく湯面がシールドされる。
【００２０】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明に係る溶湯保持炉によれば、簡便なラドルによる給湯方式を変更することなく、簡単な装置の付加だけで汲出部内での酸化物の生成を抑制できるので、大きなコスト負担を伴うことなく鋳造品質の向上を達成でき、その利用価値は大なるものがある。
また、本発明に係る給湯用ラドルは、ラドル本体をスリムな箱形として、その直線移動だけで溶湯を汲出すことができるので、本溶湯保持炉における蓋板に設ける溶湯汲出口の開口面積をできるだけ小さくすることができ、不活性ガスによるシールド効果を十分に高めることができ、本溶湯保持炉に適用して好適となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る溶湯保持炉の要部構造を示す断面図である。
【図２】本発明に係る給湯用ラドルの構造を示す断面図である。
【図３】従来の溶湯保持炉の一般的な構造を示す断面図である。
【符号の説明】
５加熱部
８汲出部
１１蓋体
１２基板
１３セラミック多孔体
１４溶湯汲出口
２０給湯用ラドル
２１ラドル本体
２２流入口
２３流出口
２４トラップ壁
Ｍ溶湯

Claims

金属溶湯を加熱して保温する加熱部に隣接して、給湯用ラドルによる溶湯汲出しのための汲出部を配置してなる溶湯保持炉において、前記汲出部内に、給湯用ラドルを出入りさせる溶湯汲出口を有する蓋体を昇降可能に配設し、前記蓋体には、該蓋体と湯面との間に不活性ガスを供給するガス供給管を設けたことを特徴とする溶湯保持炉。
蓋体が、基板と該基板の、湯面に対向する側に接合されたセラミック多孔体とからなり、ガス供給管の先端部が、前記基板を通して前記セラミック多孔体内に導入されていることを特徴とする請求項１に記載の溶湯保持炉。
箱形をなすラドル本体を備え、該ラドル本体の上下方向への直線移動だけで溶湯の汲出しが可能であることを特徴とする給湯用ラドル。
ラドル本体の側壁に、溶湯の流入口と溶湯の流出口とを相反する方向へ向けて設け、ラドル本体の内部には、前記流入口から前記流出口へのスラグ流動を規制するトラップ壁を配設したことを特徴とする給湯用ラドル。