JP2005040801A - Atmosphere adjustment type casting apparatus - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a vacuum container which can easily adjust the atmosphere when casting the molten steel in a ladle into a mold, and in which it is unnecessary to exchange a shutoff seal for every casting without being in contact with air, an explosion prevention countermeasure is completed and the mold can be easily taken out. <P>SOLUTION: The atmosphere adjustment type casting apparatus comprises an airtight chamber comprising an exhaust pipe to exhaust gas inside, a plurality of introduction pipes to introduce inert gas inside, an air introduction pipe to introduce air inside, a pouring port to pour molten metal into a mold disposed inside, a truck capable of loading the mold on rails, and an opening part with the truck accessible thereto, an opening/closing door which is capable of opening/closing the opening part and airtight, and a communication pipe disposed in an abutting manner on a slide gate part to adjust the pouring amount of the molten metal in a ladle to pour molten metal in the mold. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、大気圧下、減圧下、真空下雰囲気ガス中等の各種雰囲気での鋳造に使用される真空鋳込装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来技術の1例として、特開平10−85920号公報に記載の技術を以下に示す。図6に示すように、真空容器211は真空槽213と上蓋215で構成されている。真空槽213には、鋳型221が内部に設置され、側壁に真空槽213内部の空気を排出するための真空吸引用の排気管217が、また鋳鋼品を取り出すときに真空槽213の内部に空気を注入するための空気導入弁219が設けられ、真空容器211内部を真空または大気状態に調整可能となっている。
【0003】
上蓋215の上面には、鋳型221に溶鋼223を注入するための注湯口225が設けられる。上蓋215の上には、真空脱ガス炉内で脱ガスされた溶鋼223が入った取鍋227がセットされる。そして、真空容器211内を排気管217に接続した図示しない真空ポンプで排気して鋳込が開始される。すなわち、取鍋227内の脱ガスされた溶鋼223は、スライドゲート237と、注湯口225に挿入した注湯ノズル239とを経由して、鋳型221の湯口233より湯道231を通って鋳型空間229に注湯される。
【0004】
次に図6の注湯部311の詳細を示した図7により説明する。注湯口225には、上方に突出して注湯口フランジ313が設けられており、この注湯口フランジ313の上面に真空ガスケット315が配設されている。また、上端部から径方向に突出して設けた真空フランジ317の下面で真空ガスケット315を押圧するようにして、円筒状の注湯ノズル239が注湯口225と同心状に配置されて垂下されている。この注湯ノズル239の上端には、真空フランジ317の上面に遮蔽シール319を介して、真空遮蔽板321が設けられ、注湯時以外は閉鎖するようにしている。
【0005】
この真空遮蔽板321は、真空容器211に発生させる真空圧に耐え、しかも注湯開始時には、溶鋼223の熱で瞬時に溶解する材質が使用され、具体的には、アルミニウム板が有効である。すなわち、注湯口225は、鋳込を開始するまでは、図7に示すように、真空遮蔽板321を設けた注湯ノズル239で、完全に密封されているので、真空容器211内は真空に保持できる。
【0006】
図7に示す注湯前の状態から、中プレート327を右方向にスライドさせ、中プレート327に設けられた孔328の位置を上ノズル331にあけられた孔の位置に一致させると、下プレート329,下ノズル333の孔とも連通し、取鍋227内の溶鋼223が下ノズル333の下端まで流入する。この溶鋼223の流入により、注湯ノズル239の上端を閉鎖していた真空遮蔽板321は、瞬時に溶解され、溶鋼は注湯ノズル239の下方に位置する湯口233に注湯され、湯道231を通って鋳型空間229に充填される。
【0007】
また、特開平7−148549号公報には、他の技術例が開示されている。鋳型の造型に際して、鋳型空間部を窒素ガス、又はアルゴンガス等の不活性ガスにより置換して造型し、或いは鋳型造型後の注湯前に該鋳型の鋳型空間部を前記と同様な不活性ガスにより置換した後注湯する。ことにより、該鋳型内の不活性雰囲気を継続維持しているので、鋳型中の空間部に充填された溶湯表面に酸化皮膜を生成させることなく溶湯中のガスを放出せしめる技術が記載されている。
【0008】
【特許文献1】
特開平7−148549号公報
【特許文献2】
特開平10−85920号公報
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
以下従来技術の問題点を述べる。
(1)鋳造雰囲気調整について
通常、鋳造する場合には、雰囲気を調整して鋳造を行う。概要を述べると以下のようである。
一般に、鋳造する場合、3通りの鋳造、即ち、大気圧下での鋳造、減圧下(例えば1.01×10Paから1.01×10Paでの鋳造、真空下(例えば1.01×10Pa以下)での鋳造が、その目的毎に行なわれる。そのため、同じ設備で異なる鋳造法に採用できないという欠点があった。
【0010】
大気圧下で鋳造する場合でも、注湯時の大気による溶湯酸化を防ぐため、鋳型内にアルゴンガスや窒素ガスが吹き込まれる。ところが、空気の巻き込みがあるために酸化の防止効果は低かった。また、前記従来技術に記載される真空鋳造設備は、取鍋内の脱ガスされた溶鋼を鋳造時の大気による再汚染をさせないで砂型に注湯することが目的であった。しかし、後述するような種々の問題があった。
【0011】
(2)真空槽内にセットした砂型への鋳造法について
前記従来技術には、注湯ノズル239の上端開口には、真空フランジ317の上面に遮蔽シール319を介して、注湯時以外は閉鎖される真空遮蔽板321が設けられ、しかも、この真空遮蔽板321は、真空容器211内の真空圧に耐え、注湯開始時には溶鋼223の熱で瞬時に溶解する材質、具体的には、アルミニウム板が用いられる。
【0012】
ところが、上記従来技術は、第1に、真空遮蔽板321は鋳造毎に消耗される。そのため、鋳造の都度交換する必要がある。第2に、真空容器211と取鍋227の接触面、例えば、図7に示した真空フランジ317とノズルホルダー335との接触面が互いに水平とならずに傾いている場合には、接触面に隙間が生じて空気が侵入する可能性があった。
【0013】
(3)チャンバーの爆発防止対策等について
真空容器に鋳型を設けて砂型鋳造を行った場合、鋳込終了後に砂型から取り出す必要がある。そのためには、真空容器内を大気圧に戻さなければならない。ところが、真空容器内には砂型から発生した可燃性ガスが充満している可能性がある。そのため、空気が混入するとチャンバー内の可燃性ガスが爆発することも考えられる。
【0014】
(4)真空容器の形状
前記従来例では、真空容器211は上部開口を閉鎖する上蓋215を備えた縦型の構造となっている。そのため、縦型構造の真空容器211に鋳型221をセットする場合は、その都度、上蓋215を開閉させて鋳型221をクレーン等で持ち上げて移動させる必要がある。そのため、段取や準備に多大の手間を要していた。
【0015】
従って、本発明は、取鍋内の溶鋼を鋳型へ鋳込む際、鋳造雰囲気の調整が容易であり、大気と接触させることなく、かつ鋳造毎に遮断シールを交換する必要がなく密閉が十分であり、防爆対策も完全であり、鋳型の取出しも容易にできる真空容器を提供することにある。
【0016】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、下記の発明を提供する。
本発明の第1の態様は、下記の構造を備えたことを特徴とする雰囲気調整型鋳造装置である。
(a)内部のガスを排出するための排気管(9)、内部に不活性ガスを導入するための複数の導入管(11、13)、内部に空気を導入するための空気導入管(15)、内部に配設される鋳型(7)に溶湯を注湯するための注湯口(28)、レール上で前記鋳型を載置できる台車(17)、及び該台車を出し入れ可能に設けられた開口部(29)と、を備えた気密保持できるチャンバー(3)と、
(b)前記開口部(29)を開閉可能でかつ気密保持できる開閉扉(5)と、
(c)前記鋳型(7)に注湯する取鍋(21)の溶湯(23)の注湯量を調整するスライドゲート部(25)に当接するように設けられる連通管(27)と、
を備える。
【0017】
本発明の第2の態様は、前記連通管(27)は、前記取鍋のスライドゲート部との当接時に隙間が生じないように伸縮可能に設けられたクッション部材(91)、チャンバー内を真空吸引する際にチャンバーへの大気の浸入を防ぐためのシール金物(101)が備えられていることを特徴とする請求項1に記載の雰囲気調整型鋳造装置である。
【0018】
本発明の第3の態様は、前記連通管(27)は、溶湯を通過させるため耐火物製で円筒形状のスリーブレンガ(73、74)と、
前記スリーブレンガ(73、74)を保護するため、上面に耐熱性のシール(75)が配設されたフランジ(77)を上端外側に備え、下端には内側に挿入されたスリーブレンガを支えるためのフランジ(79)を備えた耐熱性の円筒管(81)と、
前記上端に耐熱性のシール(75)が配設されたフランジ(77)と、下面に耐熱性のシール(85)が配設されたフランジ(87)を下端に備えた円筒形状の円筒部(83)と、
前記円筒部(83)の下端に備えられたフランジ(87)に当接するように設けられたフランジ(89)に上端が固定され、下端に設けられたフランジ(93)に下端が固定された耐熱性蛇腹状のクッション部材(91)と、
前記クッション部材(91)の下端に設けられたフランジ(93)に当接するように設けられ、上面に耐熱性のシール(95)が配設され、梁(99)に固定されるフランジ(97)と、
前記円筒形状に設けられたスリーブレンガ(73、74)を支えるために設けられたフランジ(79)の下面に当接してガスが漏れないよう気密保持するためのシール金物(101)とを備えていることを特徴とする雰囲気調整型鋳造装置である。
【0019】
本発明の第4の態様は、前記シール金物(101)は、前記スリーブレンガ(73,74)を支えるために設けられた前記フランジ(79)の底面の円周方向に、シール金物(101)の上面に耐熱性のシール(105)が備えられ、前記スリーブレンガ(73,74)を支えるために設けられたフランジ(79)の開口部の直径に同じ開口寸法の凹状の窪みが形成されており、駆動装置(107)により上下及び左右に可動可能に設けられていることを特徴とする雰囲気調整型鋳造装置である。
【0020】
本発明の第5の態様は、前記鋳型(7)は砂型鋳型であることを特徴とする雰囲気調整型鋳造装置である。
【0021】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態について説明する。図1は、本実施形態の雰囲気調整型鋳造設備1を示す断面図である。雰囲気調整型鋳造設備1のチャンバー3には、チャンバー3内部のガス(空気も含む)排出するための真空吸引用の排気管9、チャンバー3内に不活性ガスを導入するためのアルゴンガス導入管11、窒素ガス導入管13、鋳鋼品を取り出す際にチャンバー3内に空気を導入して大気圧に戻すための空気導入管15が設けられている。
【0022】
鋳造後、窒素ガスと空気を同時に導入して、鋳型の製作に用いた樹脂等の有機化合物の熱分解により発生した可燃性ガスの爆発限界を避けて素早く大気圧に戻すことができる。
【0023】
チャンバー3の上部には、溶湯をチャンバー3内に配設された鋳型7に注湯するための注湯口28が設けられている。
【0024】
チャンバー3内には、鋳型7が設置される。チャンバー3内の鋳型7は、台車17に載置される。台車17は、チャンバー3の底部に設けられたレール19を移動可能に配設され、開閉扉5が開くとチャンバー3の外側に設けられたレール20上を移動可能である。
【0025】
鋳造時には、例えば溶湯23を保持した取鍋21がチャンバー3上に配置され、取鍋21の底部に備えられたスライドゲート部25の開閉により注湯口28を経て鋳型7に溶湯が注湯される。注湯口28には、チャンバー3内を真空吸引する際にチャンバー3内への大気の浸入を防ぐためのシール機能を有し、かつ取鍋21のスライドゲート部25との接続時に隙間が生じないようにクッション機能を有した連通管27が設けられている。
【0026】
図2には、本実施形態のチャンバーの断面図を示した。図2(a)は、チャンバー3の断面図であり、図2(b)は、チャンバー3の平面図である。チャンバー3は、外形が水平方向に長く、断面がほぼ楕円形のチャンバーであり、このチャンバー3の補強し、また、溶湯23を保持した取鍋21の重量を支えるために、角筒鋼管31を用いて補強された構造を有し、軽量でかつ剛性が高い。
【0027】
チャンバー3内には、鋳型7が設置され、鋳型7は、例えば電動の台車17に載置される。台車17はチャンバー3内のレール19、及び連結するチャンバー3の外側に設けられたレール20上を移動可能である。
【0028】
チャンバー3の上部には、防爆弁35が設けられている。防爆弁は、鋳造中等に鋳型の製作に用いた樹脂等の有機化合物の熱分解により発生した可燃性ガスの爆発等によるチャンバー内圧上昇を逃すために設ける。なお、チャンバーにはチャンバー内の可燃性ガス濃度を検出するための測定器を取り付けても良い。
【0029】
また、チャンバー3の上部には、溶湯23をチャンバー3内の鋳型7に注湯するための注湯口28の開口部35が設けられている。開口部35には連通管27が設けられる。
【0030】
図1で示したチャンバー3の開口部29には、開閉扉5が設けられる。ここで、開閉扉5は、図示しないガイドレールに添って上下にスライド可能に設けられており、部分的に開とした状態を開閉扉6で示した。このように、扉を上にスライドさせて開く扉とすることにより、横開き扉に較べてデッドスペースを少なくすることができる
【0031】
また、開閉扉5は、鋳型がチャンバー3内に搬入されるとモータ等の駆動装置で閉まる機能を有している。また、所定の真空に達するまでは開かないようにロックされ、所定の真空に達すると密閉を維持したままでロックがはずれる機能を備えている。そのため、万が一チャンバー3内で爆発等により内圧が高まった場合には、上方向に扉が開放されるので安全性も高い。
【0032】
図3には、本実施形態に係る取鍋の断面略図について示した。取鍋21の底部に設けられたスライドゲート部25について説明する。スライドゲート部25は、上ノズル51、上プレート53、中プレート55、下プレート57、下ノズル59、及びノズルを固定するノズルカバー61を備えている。
【0033】
ここで、上プレート53は、上ノズル51の下面に固定され上ノズル51と同心状の孔があけられている。中プレート55は、下プレート57と上プレート53の間で鋳造時の湯量調整のため摺動可能に、かつ上ノズル51および下ノズル59孔と一致して上ノズル51と下ノズル59とが連通する孔が設けられている。下プレート57は、下ノズル59と同心状の孔が設けられている。下ノズル59は、外周に下ノズルカバー61を配設し、上ノズル51と同心状に配置されている。
【0034】
図4には、本実施形態の連通管の詳細な断面図を示した。取鍋21は取鍋底板67、脚部69を介して取鍋受台68上に載置される。取鍋21の底部にはスライドゲート部25に接続し、下プレート57、下ノズル59、及び下ノズルカバー61が示されている。下ノズルカバー61の下端には、例えば溶接等により固定されたフランジ71が備えられている。
【0035】
連通管27について以下に説明する。連通管27には、まず、溶湯を通過させるため耐火物製で円筒形状に設けられたスリーブレンガ73、74と、スリーブレンガ73、74を使用し、上端には耐熱性のシール75が配設され、例えば溶接等により固定されたフランジ77を備える。下端には内側に挿入されたスリーブレンガ73、74を支えるためのための、溶接等により固定されたフランジ79を備えた耐熱性の円筒管81が設けられている。
【0036】
上記フランジ77の上面には耐熱性のシール75が配設されたフランジと、そのフランジに円筒部83が接続し、この下部には耐熱性のシール85を備えたフランジ87に固定される。
【0037】
フランジ87の下側には、ボルト締め等によりフランジ89が固定されている。フランジ89には、耐熱材料製蛇腹状のクッション部材91の上端が、例えば溶接等により固定されている。クッション部材91の下端は、溶接等によりフランジ93に固定されている。
【0038】
上記フランジ93の下側には、耐熱性のシール95が上面に配設されたフランジ97があり、このフランジ97は梁99に、溶接等により固定される。
【0039】
シール金物101は、円筒形状に設けられたスリーブレンガ73、74を支えるために設けられたフランジ79を備え、このフランジ79の底面に当接し、スリーブレンガ73、74等を通してガス(空気も含む)が漏れないように気密保持する機能を有する。そのため、シール金物101には、フランジ79の底面に当接し気密保持できるように、フランジ79の底面の円周方向で、シール金物101の上面に耐熱性のシール105が備えられている。
【0040】
シール金物101の上面には、フランジ79の開口部の直径と略同じ開口寸法の凹状の窪み103が形成されている。シール金物101は、梁99に据付られた、例えばエアーシリンダーにて作動される駆動装置107により上下及び左右に可動である。
【0041】
すなわち、真空吸引時には図4のようにフランジ79とシール金物101との間は閉じられているが、所定の真空度に達して、溶湯を注入する際には、駆動装置107がシール金物101を下げ、次に左右のいずれかに回転させて溶湯の注入を妨げることがない。逆の操作を行えば再度密閉可能である。また、繰り返し使用できることはいうまでもない。
【0042】
従って、取鍋21をチャンバー上の所定の位置にセットすると、スライドゲート部25の下ノズルカバー61に備えられたフランジ71と円筒部83の上端に備えられたフランジ77とが当接する。すると、取鍋等の重量によって、フランジ77が下降すると同時に、クッション部材91が押されて縮み、下ノズル59とスリーブレンガ73とが図示していない耐熱シール材を挟んで接する。
【0043】
クッション部材91は弾力を有しているため、フランジ89から上に押上げる力が作用する。そのため、フランジ71の位置が多少ずれたり、傾いていた場合にも、フランジ71とフランジ77に配設された耐熱性シール75とが密着し、フランジ71とフランジ77同士に隙間が生じることなく十分に気密が保たれる。
【0044】
そのため、下ノズル59やスリーブレンガ73に過剰の負荷をかけないように上記フランジ77の下降寸法や、クッション部材91の材料を選定する必要がある。クッション部材91は、蛇腹状、波状等であり、上記機能を有していればいずれの形状、材料のものでも使用可能である。例えば、クッション部材91が縮む寸法は、設計条件にもよるが、10〜29mm程度、望ましくは20〜30mm程度に選択することができる。
【0045】
本実施形態では、図示していないが、排気管に接続され、チャンバー内部のガス(空気も含む)を急速に排気するための真空設備を備えている。100Pa程度の真空度が得られるように、例えば、水封ポンプ、メカニカルポンプのような真空装置を用いることができる。
【0046】
次に、本実施形態の鋳造方法について図1〜図4を用いて説明する。まず、鋳型7は、例えば鋳物砂で、溶湯23が注湯されて鋳鋼品が形成される鋳型空間131を形成する。ここで、鋳型空間131は、湯道133、押湯部135、注湯口28の下方に設けられた湯口137と連通されている。このように、準備された鋳型7は、台車17に載せられレール20上を移動して開状態の開閉扉5の開口部29を通過してチャンバー3内の所定の位置にセットされる。チャンバー3に設けられた開閉扉5は閉の状態となりロックされる。
【0047】
ついで、シール金物101が連通管27の底部に当接されて密閉状態が保たれる。チャンバー3上には、溶湯23を保持した取鍋21をセットする。取鍋21をセットすると、取鍋底部のスライドゲート部25と連通管27とが連接される。
【0048】
次に、チャンバー3内を排気管9に連通した真空装置で真空引きする。真空引き後は開閉扉5の図示しないロックが開放されるが、真空引きされてチャンバー3内が負圧であり、開閉扉5とチャンバー3とに隙間が生じることはない。真空引きの前に、不活性ガスをチャンバー3内に導入させても良い。真空で鋳造する場合には、所定の真空に達するまで真空ポンプで吸引する。
【0049】
また、チャンバー3内の雰囲気は、所定の真空度のみでなく、不活性ガスでチャンバー3内の雰囲気を置換させ、不活性ガス雰囲気中での鋳造も可能となる。従って、短時間で大気(空気)から窒素雰囲気、アルゴン雰囲気にすることができ、また、真空装置(ポンプ)で短時間で所望の減圧状態や真空状態にすることができる。すなわち、1つの設備を用いて様々な条件での鋳造が可能である。
【0050】
次に、注湯を開始する。まず、連通管27の底部に当接させていたシール金物101をはずし、取鍋21の底部に設けたスライドゲート部25の中プレート55をずらせて溶湯23を注湯する。
【0051】
スリーブレンガ73,74を通過した溶湯23は鋳型7の湯口137より湯道133を通って鋳型空間131に到達する。注湯すると溶湯23の熱により、鋳型7に使用した部材が燃焼してガスが発生するが、このガスはチャンバー3内に拡散して排気管9を通して外部へ排出される。
【0052】
注湯が終了後、取鍋21の底部に設けたスライドゲート部25の中プレート55をずらせて閉とし、シール金物101を連通管27の底部に当接させる。開閉扉5を開けて鋳型7をチャンバー3から取り出す前に、チャンバー3内に空気を導入させて大気圧に戻す必要がある。この際、チャンバー内に鋳型3に使用した部材が燃焼して発生した可燃性ガスと、空気が混ざり合って爆発限界内に達することを避けるため、空気を空気導入管15から、窒素ガスを窒素ガス導入管13から導入させて空気を希釈してチャンバー3内を大気圧に戻す。
【0053】
チャンバー3内が大気圧となった後、開閉扉5を開き、鋳型7を載せた台車17はレール19上を移動して開状態の開閉扉5の開口部29を通過してチャンバー3外に取り出される。
【0054】
本実施形態の雰囲気調整型鋳造設備を用いて鋳造すると、鋳込み中の空気の巻き込みがない。また、鋳型の形成に用いた部材、例えば、樹脂の熱分解等により発生したガスが瞬時に拡散することから、ガス欠陥のない鋳造品を得ることができる。さらに、鋳型内での空気抵抗やガスによる抵抗がないため、薄肉鋳造品の先端まで溶湯が回り、また、酸化皮膜の発生もないことから、製造が困難な薄肉鋳造品を製造できる。
【0055】
すなわち、本実施形態の雰囲気調整型鋳造設備を用いると、短時間で大気(空気)から窒素雰囲気、アルゴン雰囲気にすることができ、また、短時間で所望の減圧状態や真空状態にすることができる。すなわち、1つの設備を用いて様々な条件での鋳造が可能である。さらに、通常行われる真空脱ガス処理を施した溶湯だけでなく、真空脱ガス処理をしていない溶湯でも、空気の巻き込みがなく鋳造が可能である。
【0056】
従って、本実施形態の雰囲気調整型鋳造設備を用いると、従来のロストワックス法で製造できない大型・薄肉品、大型・軽量品の鋳造が可能であり、従来は、鋳造ができないか、極めて困難な低炭素鋼系の材質が砂型で鋳造できるようになった。例えば、低炭素ステンレス鋳鋼品、ニッケル基合金鋳物(たとえば、JIS H 5701)、純鉄、42%Ni鋳鋼、60%Ni鋳鋼等の特殊磁性材、高ニッケル・高コバルト等の耐熱鋳鋼品、鉄系低熱膨張合金、高制振鋳鋼品、低降伏点鋳鋼品などが鋳造可能である。
【0057】
【実施例】
(実施例)
次に、本発明を実施例により説明する。まず、鋳型はアルカリフェノール砂を用いて、所定形状の鋳型を作製した。鋳型はクレーンを用いて電動の台車に載せ、レール上を移動させて開状態の開閉扉の開口部を通過させてチャンバー内の所定の位置にセットした。チャンバーに設けられた開閉扉は閉の状態となってロックされた。次に、チャンバー内を真空ポンプで真空引きした。
【0058】
次に、チャンバー3上には、成分組成(mass%)が13%Cr−Feの合金となるように溶製した溶鋼を保持した取鍋をセットした。取鍋をセットすると、取鍋底部のスライドゲート部と連通管とが連接され、エアーシリンダーで駆動されるシール金物が連通管の底部に当接された。
【0059】
真空度が所定の100Paに達したので、連通管の底部に当接させていたシール金物がはずし、取鍋の底部に設けたスライドゲート部の中プレートをずらせて溶鋼の注湯を開始した。注湯時には、スライドゲート部を通してアルゴンガスを吹き込んだ。注湯終了時は、スライドゲート部の中プレートをずらせて閉とし、シール金物を連通管の底部に当接させた。
【0060】
開閉扉を開けて鋳型をチャンバー3から取り出す前には、爆発限界内に到らないよう空気と窒素ガスとの混合ガスを導入しながら大気圧に戻した。チャンバー内が大気圧となった後に開閉扉を開き、鋳型を載せた台車はレール上を移動して開状態の開閉扉を通過してチャンバーの外に取り出した。次に、鋳造品を鋳型から取り出し、通常の後処理を行って図5に示したハニカム状製品の試作を行った。
【0061】
ハニカム状製品の寸法は、縦1000mm、横1000mm、高さ200mmであり、この雰囲気調整型鋳造設備を用いて繰り返し鋳造を行ったところ、肉厚が2.5mmで鋳造欠陥の無い薄肉の鋳造品が得られた。すなわち、薄肉の部分に湯が十分に回り、空気による酸化も生じていなかった。
【0062】
(比較例)
なお、従来技術を用いて鋳造品を製造した。成分組成は実施例に同じである。寸法は縦290mmであり、横290mm、高さ200mmであり、肉厚は4mmのものが得られた。また、寸法を縦1000mm、横1000mm、高さ200mmと大きくして鋳造した場合、厚みは5mmとなった。これ以上に肉厚を薄くした場合、鋳造欠陥、特に湯じわ、湯境いの鋳造欠陥が発生した。
【0063】
【発明の効果】
本発明の雰囲気調整型鋳造設備は、鋳型へ鋳込む際の鋳造雰囲気の調整が容易であり、密閉が十分であって大気と接触することがなく、かつ鋳造毎に遮断シールを交換する必要がない。また、注湯中、鋳型から発生するガスは、チャンバー内に拡散排気され、鋳込み中、鋳込み後の防爆対策も完全であり、鋳型の取出しも容易にできる。従って、鋳造欠陥がない薄肉の鋳造品が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態の雰囲気調整型鋳造設備を示した断面図である。
【図2】本発明の実施形態に係るチャンバーの断面図である。
【図3】本発明の実施形態における取鍋の断面図である。
【図4】本発明の連通管の断面図である。
【図5】本実施例のハニカム状製品である。
【図6】従来例の真空鋳込み装置の断面図である。
【図7】従来例の図6に示す注湯部の詳細を示す部分断面図である。
【符号の説明】
1 雰囲気調整型鋳造設備
3 チャンバー
5 開閉扉
7 鋳型
9 排気管
11 アルゴンガス導入管
13 窒素ガス導入管
15 空気導入管
17 台車
19 レール
20 レール
21 取鍋
23 溶湯
25 スライドゲート部
27 連通管
28 注湯口
29 開口部
31 角型鋼管
33 開口部
35 防爆弁
51 上ノズル
53 上プレート
55 中プレート
57 下プレート
59 下ノズル
61 下ノズルカバー
63 ガス吹き込みプラグ
65 ガス管
67 取鍋底板
68 取鍋受台
69 脚部
71 フランジ
73 スリーブレンガ
74 スリーブレンガ
75 シール
77 フランジ
79 フランジ
81 円筒管
83 円筒部
85 シール
87 フランジ
89 フランジ
91 クッション部材
93 フランジ
95 シール
97 フランジ
99 梁
101 シール金物
103 窪み
105 シール
107 駆動装置
131 鋳型空間
133 湯道
135 押湯部
137 湯口
211 真空容器
213 真空槽
215 上蓋
217 排気管
219 空気導入弁
221 鋳型
223 溶鋼
225 注湯口
227 取鍋
229 鋳型空間
231 湯道
233 湯口
235 押湯部
237 スライドゲート
239 注湯ノズル
311 注湯部
313 注湯口フランジ
315 真空ガスケット
317 真空フランジ
319 遮断シール
321 真空遮蔽板
323 耐火シール
325 上プレート
327 中プレート
328 孔
329 下プレート
331 上ノズル
333 下ノズル
335 ノズルホルダー
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a vacuum casting apparatus used for casting in various atmospheres such as atmospheric pressure, reduced pressure, and vacuum atmosphere gas.
[0002]
[Prior art]
As an example of the prior art, the technique described in JP-A-10-85920 is shown below. As shown in FIG. 6, the vacuum vessel 211 includes a vacuum chamber 213 and an upper lid 215. The vacuum chamber 213 is provided with a mold 221 inside, a vacuum suction exhaust pipe 217 for discharging the air inside the vacuum chamber 213 on the side wall, and air inside the vacuum chamber 213 when taking out a cast steel product. An air introduction valve 219 for injecting gas is provided, and the inside of the vacuum vessel 211 can be adjusted to a vacuum or an atmospheric state.
[0003]
A pouring port 225 for pouring molten steel 223 into the mold 221 is provided on the upper surface of the upper lid 215. On the upper lid 215, a ladle 227 containing molten steel 223 degassed in a vacuum degassing furnace is set. Then, the inside of the vacuum vessel 211 is evacuated by a vacuum pump (not shown) connected to the exhaust pipe 217, and casting is started. That is, the degassed molten steel 223 in the ladle 227 passes through the slide gate 237 and the pouring nozzle 239 inserted into the pouring port 225, and passes through the runner 231 from the pouring gate 233 of the mold 221. 229 is poured.
[0004]
Next, FIG. 7 which showed the detail of the pouring part 311 of FIG. 6 demonstrates. The pouring port 225 is provided with a pouring port flange 313 that protrudes upward, and a vacuum gasket 315 is disposed on the upper surface of the pouring port flange 313. Further, a cylindrical pouring nozzle 239 is disposed concentrically with the pouring port 225 so as to be pressed down by pressing the vacuum gasket 315 with the lower surface of the vacuum flange 317 provided projecting radially from the upper end. . At the upper end of the pouring nozzle 239, a vacuum shielding plate 321 is provided on the upper surface of the vacuum flange 317 via a shielding seal 319 so as to be closed except during pouring.
[0005]
The vacuum shielding plate 321 is made of a material that can withstand the vacuum pressure generated in the vacuum vessel 211 and instantly melts with the heat of the molten steel 223 when pouring is started. Specifically, an aluminum plate is effective. That is, until pouring is started, the pouring port 225 is completely sealed by the pouring nozzle 239 provided with the vacuum shielding plate 321 as shown in FIG. Can hold.
[0006]
When the middle plate 327 is slid rightward from the state before pouring shown in FIG. 7 so that the position of the hole 328 provided in the middle plate 327 matches the position of the hole formed in the upper nozzle 331, the lower plate 329 is obtained. The molten steel 223 in the ladle 227 flows to the lower end of the lower nozzle 333. Due to the inflow of the molten steel 223, the vacuum shielding plate 321 that has closed the upper end of the pouring nozzle 239 is instantaneously melted, and the molten steel is poured into the pouring gate 233 located below the pouring nozzle 239. The mold space 229 is filled through.
[0007]
Japanese Patent Laid-Open No. 7-148549 discloses another technical example. When molding a mold, the mold space is replaced with an inert gas such as nitrogen gas or argon gas, or the mold space of the mold is filled with an inert gas similar to the above before pouring after casting. After the replacement, pour hot water. Thus, since the inert atmosphere in the mold is continuously maintained, a technique for releasing the gas in the molten metal without generating an oxide film on the molten metal surface filled in the space in the mold is described. .
[0008]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 7-148549
[Patent Document 2]
Japanese Patent Laid-Open No. 10-85920
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
The problems of the prior art will be described below.
(1) About casting atmosphere adjustment
Usually, when casting, casting is performed by adjusting the atmosphere. The outline is as follows.
In general, when casting, there are three types of casting: casting under atmospheric pressure, under reduced pressure (eg 1.01 × 10 6 4 Pa to 1.01 × 10 3 Casting at Pa, under vacuum (eg 1.01 × 10 3 Casting at Pa or less) is performed for each purpose. For this reason, there is a drawback that the same equipment cannot be used for different casting methods.
[0010]
Even in the case of casting under atmospheric pressure, argon gas or nitrogen gas is blown into the mold in order to prevent melt oxidation by the atmosphere during pouring. However, the effect of preventing oxidation was low due to air entrainment. Another object of the vacuum casting equipment described in the prior art is to pour molten degassed steel in the ladle into a sand mold without causing recontamination by the atmosphere during casting. However, there are various problems as described later.
[0011]
(2) About casting method to sand mold set in vacuum chamber
In the prior art, the upper opening of the pouring nozzle 239 is provided with a vacuum shielding plate 321 that is closed except during pouring via a shielding seal 319 on the upper surface of the vacuum flange 317, and this vacuum shielding. The plate 321 is made of a material that can withstand the vacuum pressure in the vacuum vessel 211 and instantly melts with the heat of the molten steel 223 at the start of pouring, specifically, an aluminum plate.
[0012]
However, according to the above prior art, first, the vacuum shielding plate 321 is consumed for each casting. For this reason, it is necessary to replace it every time it is cast. Secondly, when the contact surface between the vacuum vessel 211 and the ladle 227, for example, the contact surface between the vacuum flange 317 and the nozzle holder 335 shown in FIG. There was a possibility that air would enter due to a gap.
[0013]
(3) About chamber explosion prevention measures
When sand mold casting is performed by providing a mold in a vacuum vessel, it is necessary to remove from the sand mold after casting. For this purpose, the inside of the vacuum vessel must be returned to atmospheric pressure. However, there is a possibility that the flammable gas generated from the sand mold is filled in the vacuum container. Therefore, it is conceivable that combustible gas in the chamber explodes when air is mixed.
[0014]
(4) Vacuum container shape
In the conventional example, the vacuum vessel 211 has a vertical structure including an upper lid 215 that closes the upper opening. Therefore, when the mold 221 is set in the vertical structure vacuum container 211, it is necessary to open and close the upper lid 215 and lift and move the mold 221 with a crane or the like. For this reason, a great deal of labor is required for setup and preparation.
[0015]
Therefore, the present invention makes it easy to adjust the casting atmosphere when casting the molten steel in the ladle into the mold, and does not need to be in contact with the atmosphere, and it is not necessary to replace the shut-off seal for each casting, so that the sealing is sufficient. There is a need to provide a vacuum vessel that is complete with explosion-proof measures and can be easily taken out of a mold.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the following invention is provided.
According to a first aspect of the present invention, there is provided an atmosphere adjustment type casting apparatus having the following structure.
(A) An exhaust pipe (9) for exhausting internal gas, a plurality of introduction pipes (11, 13) for introducing an inert gas therein, and an air introduction pipe (15 for introducing air into the interior) ), A pouring port (28) for pouring the molten metal into the mold (7) disposed inside, a carriage (17) on which the mold can be placed on the rail, and the carriage can be taken in and out. An air-tight chamber (3) with an opening (29);
(B) an open / close door (5) capable of opening and closing the opening (29) and capable of being kept airtight;
(C) a communication pipe (27) provided so as to abut on a slide gate part (25) for adjusting the pouring amount of the molten metal (23) of the ladle (21) poured into the mold (7);
Is provided.
[0017]
According to a second aspect of the present invention, the communication pipe (27) includes a cushion member (91) provided so as to be extendable and contracted so that no gap is generated when contacting the slide gate portion of the ladle. The atmosphere adjusting type casting apparatus according to claim 1, further comprising a seal hardware (101) for preventing air from entering the chamber during vacuum suction.
[0018]
According to a third aspect of the present invention, the communication pipe (27) is made of a refractory and cylindrical sleeve brick (73, 74) for passing molten metal,
In order to protect the sleeve bricks (73, 74), a flange (77) having a heat-resistant seal (75) disposed on the upper surface is provided outside the upper end, and the lower end is used to support the sleeve brick inserted inside. A heat-resistant cylindrical tube (81) with a flange (79) of
A cylindrical cylindrical portion having a flange (77) having a heat-resistant seal (75) disposed at the upper end and a flange (87) having a heat-resistant seal (85) disposed on the lower surface at the lower end ( 83)
An upper end is fixed to a flange (89) provided to abut on a flange (87) provided at the lower end of the cylindrical portion (83), and a lower end is fixed to a flange (93) provided at the lower end. A bellows-like cushion member (91);
A flange (97) provided so as to abut on a flange (93) provided at the lower end of the cushion member (91), a heat-resistant seal (95) disposed on the upper surface, and fixed to the beam (99) When,
A seal hardware (101) for contacting the lower surface of the flange (79) provided to support the sleeve bricks (73, 74) provided in the cylindrical shape to keep the gas tight so as not to leak. It is an atmosphere adjustment type | mold casting apparatus characterized by having.
[0019]
According to a fourth aspect of the present invention, the seal hardware (101) is provided in a circumferential direction on the bottom surface of the flange (79) provided to support the sleeve bricks (73, 74). A heat-resistant seal (105) is provided on the upper surface of the flange, and a concave recess having the same opening dimension is formed in the diameter of the opening of the flange (79) provided to support the sleeve brick (73, 74). And an atmosphere adjustment type casting apparatus which is provided so as to be movable up and down and left and right by a driving device (107).
[0020]
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided an atmosphere adjustment type casting apparatus, wherein the mold (7) is a sand mold.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below. FIG. 1 is a cross-sectional view showing an atmosphere adjustment type casting facility 1 of the present embodiment. An exhaust pipe 9 for vacuum suction for exhausting gas (including air) inside the chamber 3 and an argon gas introduction pipe for introducing an inert gas into the chamber 3 in the chamber 3 of the atmosphere-controlled casting equipment 1 11. A nitrogen gas introduction pipe 13 and an air introduction pipe 15 for introducing air into the chamber 3 to return to atmospheric pressure when taking out a cast steel product are provided.
[0022]
After casting, nitrogen gas and air can be introduced at the same time to quickly return to atmospheric pressure avoiding the explosive limit of combustible gas generated by thermal decomposition of organic compounds such as resins used for mold production.
[0023]
In the upper part of the chamber 3, a pouring port 28 for pouring the molten metal into the mold 7 disposed in the chamber 3 is provided.
[0024]
A mold 7 is installed in the chamber 3. The mold 7 in the chamber 3 is placed on a carriage 17. The carriage 17 is movably disposed on a rail 19 provided at the bottom of the chamber 3, and can move on a rail 20 provided outside the chamber 3 when the opening / closing door 5 is opened.
[0025]
At the time of casting, for example, a ladle 21 holding the molten metal 23 is disposed on the chamber 3, and the molten metal is poured into the mold 7 through the pouring port 28 by opening and closing the slide gate portion 25 provided at the bottom of the ladle 21. . The pouring gate 28 has a sealing function for preventing air from entering the chamber 3 when vacuuming the chamber 3, and there is no gap when connected to the slide gate portion 25 of the ladle 21. Thus, a communication pipe 27 having a cushion function is provided.
[0026]
FIG. 2 shows a cross-sectional view of the chamber of this embodiment. FIG. 2A is a cross-sectional view of the chamber 3, and FIG. 2B is a plan view of the chamber 3. The chamber 3 is a chamber whose outer shape is long in the horizontal direction and has a substantially oval cross section. In order to reinforce the chamber 3 and to support the weight of the ladle 21 holding the molten metal 23, a rectangular steel pipe 31 is provided. It has a structure that is reinforced by use, and is lightweight and highly rigid.
[0027]
A mold 7 is installed in the chamber 3, and the mold 7 is placed on, for example, an electric carriage 17. The carriage 17 is movable on a rail 19 in the chamber 3 and a rail 20 provided outside the chamber 3 to be connected.
[0028]
An explosion-proof valve 35 is provided on the upper portion of the chamber 3. The explosion-proof valve is provided in order to escape an increase in the internal pressure of the chamber due to an explosion of a combustible gas generated by thermal decomposition of an organic compound such as a resin used for manufacturing a mold during casting or the like. Note that a measuring device for detecting the flammable gas concentration in the chamber may be attached to the chamber.
[0029]
In addition, an opening 35 of a pouring port 28 for pouring the molten metal 23 into the mold 7 in the chamber 3 is provided in the upper part of the chamber 3. A communication pipe 27 is provided in the opening 35.
[0030]
An opening / closing door 5 is provided in the opening 29 of the chamber 3 shown in FIG. Here, the open / close door 5 is provided so as to be vertically slidable along a guide rail (not shown), and the open / close door 6 indicates a partially opened state. In this way, by making the door open by sliding the door upward, the dead space can be reduced as compared with the side opening door.
[0031]
The open / close door 5 has a function of closing with a driving device such as a motor when the mold is carried into the chamber 3. Further, it is locked so as not to be opened until a predetermined vacuum is reached, and has a function of releasing the lock while maintaining a hermetic seal when the predetermined vacuum is reached. Therefore, in the unlikely event that the internal pressure increases due to an explosion or the like in the chamber 3, the door is opened upward, so that safety is high.
[0032]
In FIG. 3, it showed about the cross-sectional schematic of the ladle concerning this embodiment. The slide gate part 25 provided in the bottom part of the ladle 21 is demonstrated. The slide gate unit 25 includes an upper nozzle 51, an upper plate 53, an intermediate plate 55, a lower plate 57, a lower nozzle 59, and a nozzle cover 61 that fixes the nozzle.
[0033]
Here, the upper plate 53 is fixed to the lower surface of the upper nozzle 51 and has a hole concentric with the upper nozzle 51. The middle plate 55 is slidable between the lower plate 57 and the upper plate 53 to adjust the amount of hot water during casting, and the upper nozzle 51 and the lower nozzle 59 communicate with each other so as to coincide with the holes of the upper nozzle 51 and the lower nozzle 59. Holes are provided. The lower plate 57 is provided with a hole concentric with the lower nozzle 59. The lower nozzle 59 is disposed concentrically with the upper nozzle 51 by providing a lower nozzle cover 61 on the outer periphery.
[0034]
FIG. 4 shows a detailed cross-sectional view of the communication pipe of the present embodiment. The ladle 21 is placed on a ladle cradle 68 through a ladle bottom plate 67 and legs 69. A bottom plate 57, a lower nozzle 59, and a lower nozzle cover 61 are shown connected to the slide gate 25 at the bottom of the ladle 21. At the lower end of the lower nozzle cover 61, for example, a flange 71 fixed by welding or the like is provided.
[0035]
The communication pipe 27 will be described below. First, sleeve bricks 73 and 74 made of a refractory and provided in a cylindrical shape and sleeve bricks 73 and 74 are used for the communication pipe 27, and a heat-resistant seal 75 is provided at the upper end. For example, a flange 77 fixed by welding or the like is provided. A heat-resistant cylindrical tube 81 having a flange 79 fixed by welding or the like is provided at the lower end to support the sleeve bricks 73 and 74 inserted inside.
[0036]
A flange having a heat resistant seal 75 disposed on the upper surface of the flange 77 and a cylindrical portion 83 are connected to the flange, and fixed to a flange 87 having a heat resistant seal 85 below the flange.
[0037]
A flange 89 is fixed to the lower side of the flange 87 by bolting or the like. An upper end of a bellows-like cushion member 91 made of a heat-resistant material is fixed to the flange 89 by, for example, welding. The lower end of the cushion member 91 is fixed to the flange 93 by welding or the like.
[0038]
Below the flange 93, there is a flange 97 having a heat resistant seal 95 disposed on the upper surface. The flange 97 is fixed to the beam 99 by welding or the like.
[0039]
The seal hardware 101 includes a flange 79 provided to support the sleeve bricks 73 and 74 provided in a cylindrical shape, abuts against the bottom surface of the flange 79, and gas (including air) through the sleeve bricks 73 and 74 and the like. Has a function to keep airtight so as not to leak. For this reason, the seal hardware 101 is provided with a heat-resistant seal 105 on the upper surface of the seal metal 101 in the circumferential direction of the bottom surface of the flange 79 so as to be in contact with the bottom surface of the flange 79 and to be kept airtight.
[0040]
A concave recess 103 having an opening size substantially the same as the diameter of the opening of the flange 79 is formed on the upper surface of the seal hardware 101. The seal hardware 101 is movable up and down and left and right by a drive device 107 installed on the beam 99 and operated by, for example, an air cylinder.
[0041]
That is, as shown in FIG. 4, the space between the flange 79 and the metal seal 101 is closed during vacuum suction. However, when a predetermined degree of vacuum is reached and the molten metal is injected, the driving device 107 disposes the metal seal 101. Lowering and then rotating to the left or right does not hinder pouring of the melt. If the operation is reversed, it can be sealed again. Moreover, it cannot be overemphasized that it can be used repeatedly.
[0042]
Therefore, when the ladle 21 is set at a predetermined position on the chamber, the flange 71 provided on the lower nozzle cover 61 of the slide gate portion 25 and the flange 77 provided on the upper end of the cylindrical portion 83 come into contact with each other. Then, due to the weight of the ladle or the like, the flange 77 descends, and at the same time, the cushion member 91 is pushed and contracted, so that the lower nozzle 59 and the sleeve brick 73 are in contact with each other with a heat-resistant sealing material not shown.
[0043]
Since the cushion member 91 has elasticity, a force to push up from the flange 89 acts. Therefore, even when the position of the flange 71 is slightly shifted or inclined, the flange 71 and the heat-resistant seal 75 disposed on the flange 77 are in close contact with each other, and there is no gap between the flange 71 and the flange 77. Airtightness is maintained.
[0044]
Therefore, it is necessary to select the descending dimension of the flange 77 and the material of the cushion member 91 so as not to apply an excessive load to the lower nozzle 59 and the sleeve brick 73. The cushion member 91 has a bellows shape, a wave shape, or the like, and any shape and material can be used as long as it has the above function. For example, although the dimension which the cushion member 91 shrinks depends on design conditions, it can be selected from about 10 to 29 mm, desirably about 20 to 30 mm.
[0045]
In the present embodiment, although not shown, a vacuum facility is provided that is connected to an exhaust pipe and rapidly exhausts gas (including air) inside the chamber. For example, a vacuum device such as a water ring pump or a mechanical pump can be used so that a degree of vacuum of about 100 Pa can be obtained.
[0046]
Next, the casting method of this embodiment is demonstrated using FIGS. First, the mold 7 is cast sand, for example, and a molten metal 23 is poured to form a mold space 131 in which a cast steel product is formed. Here, the mold space 131 is communicated with a sprue 133 provided below the runner 133, the feeder part 135, and the pouring gate 28. Thus, the prepared mold 7 is placed on the carriage 17, moves on the rail 20, passes through the opening 29 of the open / close door 5, and is set at a predetermined position in the chamber 3. The open / close door 5 provided in the chamber 3 is closed and locked.
[0047]
Next, the seal hardware 101 is brought into contact with the bottom of the communication pipe 27 so that the sealed state is maintained. A ladle 21 holding a molten metal 23 is set on the chamber 3. When the ladle 21 is set, the slide gate 25 at the bottom of the ladle and the communication pipe 27 are connected.
[0048]
Next, the inside of the chamber 3 is evacuated by a vacuum device communicating with the exhaust pipe 9. After the evacuation, the lock of the open / close door 5 (not shown) is released. However, the vacuum is evacuated and the inside of the chamber 3 has a negative pressure, and no gap is generated between the open / close door 5 and the chamber 3. An inert gas may be introduced into the chamber 3 before evacuation. When casting in vacuum, suction is performed with a vacuum pump until a predetermined vacuum is reached.
[0049]
In addition, the atmosphere in the chamber 3 is not limited to a predetermined degree of vacuum, and the atmosphere in the chamber 3 is replaced with an inert gas, and casting in an inert gas atmosphere is possible. Accordingly, the atmosphere (air) can be changed to a nitrogen atmosphere or an argon atmosphere in a short time, and a desired reduced pressure state or vacuum state can be obtained in a short time with a vacuum apparatus (pump). That is, it is possible to perform casting under various conditions using one facility.
[0050]
Next, pouring is started. First, the metal seal 101 that has been in contact with the bottom of the communication pipe 27 is removed, and the middle plate 55 of the slide gate 25 provided at the bottom of the ladle 21 is shifted to pour the molten metal 23.
[0051]
The molten metal 23 that has passed through the sleeve bricks 73 and 74 reaches the mold space 131 from the gate 137 of the mold 7 through the runner 133. When the molten metal 23 is poured, the member used for the mold 7 is burned by the heat of the molten metal 23 to generate gas. This gas diffuses into the chamber 3 and is discharged to the outside through the exhaust pipe 9.
[0052]
After pouring is completed, the middle plate 55 of the slide gate portion 25 provided at the bottom of the ladle 21 is shifted and closed, and the seal hardware 101 is brought into contact with the bottom of the communication pipe 27. Before opening the opening / closing door 5 and taking out the mold 7 from the chamber 3, it is necessary to introduce air into the chamber 3 to return to atmospheric pressure. At this time, in order to prevent the combustible gas generated by burning the member used for the mold 3 in the chamber and the air from mixing and reaching the explosion limit, air is supplied from the air introduction pipe 15 and nitrogen gas is supplied from the nitrogen. It introduce | transduces from the gas introduction pipe | tube 13, and air is diluted and the inside of the chamber 3 is returned to atmospheric pressure.
[0053]
After the inside of the chamber 3 becomes atmospheric pressure, the opening / closing door 5 is opened, and the carriage 17 on which the mold 7 is placed moves on the rail 19 and passes through the opening 29 of the opening / closing door 5 to the outside of the chamber 3. It is taken out.
[0054]
When casting is performed using the atmosphere-controlled casting equipment of this embodiment, there is no air entrainment during casting. In addition, since a gas generated by thermal decomposition of a member used for forming the mold, for example, resin is instantaneously diffused, a cast product having no gas defects can be obtained. Furthermore, since there is no air resistance or gas resistance in the mold, the molten metal flows to the tip of the thin cast product, and no oxide film is generated, so that it is possible to manufacture a thin cast product that is difficult to manufacture.
[0055]
That is, when the atmosphere adjustment type casting equipment of this embodiment is used, the atmosphere (air) can be changed to a nitrogen atmosphere or an argon atmosphere in a short time, and a desired reduced pressure state or vacuum state can be obtained in a short time. it can. That is, it is possible to perform casting under various conditions using one facility. Furthermore, not only the melt that has been subjected to the vacuum degassing treatment that is normally performed but also the melt that has not been subjected to the vacuum degassing treatment can be cast without entrainment of air.
[0056]
Therefore, when using the atmosphere adjustment type casting equipment of this embodiment, it is possible to cast large / thin products and large / light products that cannot be produced by the conventional lost wax method. Conventionally, casting is impossible or extremely difficult. Low carbon steel materials can now be cast in sand molds. For example, low-carbon stainless steel castings, nickel-base alloy castings (eg JIS H 5701), pure iron, 42% Ni cast steel, special magnetic materials such as 60% Ni cast steel, heat-resistant cast steel products such as high nickel / high cobalt, iron It is possible to cast low thermal expansion alloy, high damping cast steel, low yield spot cast steel, etc.
[0057]
【Example】
(Example)
Next, an example explains the present invention. First, a mold having a predetermined shape was prepared using alkali phenol sand. The mold was placed on an electric carriage using a crane, moved on the rail, passed through the opening of the open door, and set at a predetermined position in the chamber. The door provided in the chamber was closed and locked. Next, the chamber was evacuated with a vacuum pump.
[0058]
Next, a ladle holding a molten steel melted so that the component composition (mass%) was an alloy of 13% Cr—Fe was set on the chamber 3. When the ladle was set, the slide gate portion at the bottom of the ladle and the communication pipe were connected, and the seal hardware driven by the air cylinder was brought into contact with the bottom of the communication pipe.
[0059]
Since the degree of vacuum reached a predetermined 100 Pa, the metal seal that had been in contact with the bottom of the communication pipe was removed, and the middle plate of the slide gate provided at the bottom of the ladle was shifted to start pouring molten steel. During pouring, argon gas was blown through the slide gate. At the end of pouring, the middle plate of the slide gate portion was shifted and closed, and the seal hardware was brought into contact with the bottom of the communication pipe.
[0060]
Before opening the door and removing the mold from the chamber 3, the pressure was returned to atmospheric pressure while introducing a mixed gas of air and nitrogen gas so as not to reach the explosion limit. After the inside of the chamber became atmospheric pressure, the door was opened, and the carriage on which the mold was placed moved on the rail, passed through the open door, and was taken out of the chamber. Next, the cast product was taken out from the mold and subjected to normal post-processing to produce a trial product of the honeycomb-shaped product shown in FIG.
[0061]
The dimensions of the honeycomb-shaped product are 1000 mm in length, 1000 mm in width, and 200 mm in height. When repeatedly cast using this atmosphere-controlled casting equipment, the cast product is thin and has no casting defects. was gotten. That is, the hot water sufficiently passed around the thin-walled portion, and oxidation by air did not occur.
[0062]
(Comparative example)
A cast product was manufactured using the conventional technique. The component composition is the same as in the examples. The dimensions were 290 mm in length, 290 mm in width, 200 mm in height, and 4 mm in thickness. Further, when casting was performed with the dimensions of 1000 mm in length, 1000 mm in width, and 200 mm in height, the thickness was 5 mm. When the wall thickness was made thinner than this, casting defects such as hot water wrinkles and hot water boundary casting defects occurred.
[0063]
【The invention's effect】
The atmosphere adjustment type casting equipment of the present invention is easy to adjust the casting atmosphere at the time of casting into the mold, is sufficiently sealed and does not come into contact with the atmosphere, and it is necessary to replace the shut-off seal at every casting. Absent. Further, the gas generated from the mold during pouring is diffused and exhausted into the chamber, and the explosion-proof measures are complete during and after casting, and the mold can be easily taken out. Accordingly, a thin cast product free from casting defects can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an atmosphere adjustment type casting facility according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of a chamber according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view of a ladle according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view of the communication pipe of the present invention.
FIG. 5 is a honeycomb-shaped product of the present example.
FIG. 6 is a cross-sectional view of a conventional vacuum casting apparatus.
FIG. 7 is a partial cross-sectional view showing details of a pouring part shown in FIG. 6 of a conventional example.
[Explanation of symbols]
1 Atmosphere control type casting equipment
3 Chamber
5 Opening door
7 Mold
9 Exhaust pipe
11 Argon gas inlet tube
13 Nitrogen gas introduction pipe
15 Air inlet pipe
17 bogie
19 rails
20 rails
21 Ladle
23 Molten metal
25 Slide gate
27 Communication pipe
28 Pouring gate
29 opening
31 square steel pipe
33 opening
35 Explosion-proof valve
51 Upper nozzle
53 Upper plate
55 Medium plate
57 Lower plate
59 Lower nozzle
61 Lower nozzle cover
63 Gas blow plug
65 Gas pipe
67 Ladle bottom plate
68 Ladle holder
69 legs
71 Flange
73 Sleeve brick
74 Sleeve brick
75 seal
77 Flange
79 Flange
81 Cylindrical tube
83 Cylindrical part
85 seal
87 Flange
89 Flange
91 Cushion material
93 Flange
95 seal
97 flange
99 Liang
101 Seal hardware
103 depression
105 seal
107 Drive device
131 Mold space
133 Yudo
135 Hot water club
137
211 vacuum vessel
213 vacuum chamber
215 Top lid
217 Exhaust pipe
219 Air introduction valve
221 mold
223 Molten steel
225 pouring gate
227 Ladle
229 Mold space
231 Yudo
233
235 feeder
237 slide gate
239 Pouring nozzle
311 pouring part
313 Pouring flange
315 Vacuum gasket
317 Vacuum flange
319 Blocking seal
321 Vacuum shield
323 Fireproof seal
325 Upper plate
327 Medium plate
328 holes
329 Lower plate
331 Upper nozzle
333 Lower nozzle
335 Nozzle holder

Claims (5)

下記の構造を備えたことを特徴とする雰囲気調整型鋳造装置。(a)内部のガスを排出するための排気管(9)、内部に不活性ガスを導入するための複数の導入管(11、13)、内部に空気を導入するための空気導入管(15)、内部に配設される鋳型(7)に溶湯を注湯するための注湯口(28)、レール上で前記鋳型を載置できる台車(17)、及び該台車を出し入れ可能に設けられた開口部(29)と、を備えた気密保持できるチャンバー(3)と、
(b)前記開口部(29)を開閉可能でかつ気密保持できる開閉扉(5)と、
(c)前記鋳型(7)に注湯する取鍋(21)の溶湯(23)の注湯量を調整するスライドゲート部(25)に当接するように設けられる連通管(27)と、
を備える。
An atmosphere adjustment type casting apparatus having the following structure. (A) An exhaust pipe (9) for exhausting internal gas, a plurality of introduction pipes (11, 13) for introducing an inert gas therein, and an air introduction pipe (15 for introducing air into the interior) ), A pouring port (28) for pouring the molten metal into the mold (7) disposed inside, a carriage (17) on which the mold can be placed on the rail, and the carriage can be taken in and out. An air-tight chamber (3) with an opening (29);
(B) an open / close door (5) capable of opening and closing the opening (29) and capable of being kept airtight;
(C) a communication pipe (27) provided so as to abut on a slide gate part (25) for adjusting the pouring amount of the molten metal (23) of the ladle (21) poured into the mold (7);
Is provided.
前記連通管(27)は、前記取鍋のスライドゲート部との当接時に隙間が生じないように伸縮可能に設けられたクッション部材(91)、チャンバー内を真空吸引する際にチャンバーへの大気の浸入を防ぐためのシール金物(101)が備えられていることを特徴とする請求項1に記載の雰囲気調整型鋳造装置。The communication pipe (27) is a cushion member (91) provided so as to be able to expand and contract so as not to generate a gap when abutting with the slide gate portion of the ladle. The atmosphere adjusting type casting apparatus according to claim 1, further comprising a seal hardware (101) for preventing intrusion of the atmosphere. 前記連通管(27)は、溶湯を通過させるため耐火物製で円筒形状のスリーブレンガ(73、74)と、
前記スリーブレンガ(73、74)を保護するため、上面に耐熱性のシール(75)が配設されたフランジ(77)を上端外側に備え、下端には内側に挿入されたスリーブレンガを支えるためのフランジ(79)を備えた耐熱性の円筒管(81)と、
前記上端に耐熱性のシール(75)が配設されたフランジ(77)と、下面に耐熱性のシール(85)が配設されたフランジ(87)を下端に備えた円筒形状の円筒部(83)と、
前記円筒部(83)の下端に備えられたフランジ(87)に当接するように設けられたフランジ(89)に上端が固定され、下端に設けられたフランジ(93)に下端が固定された耐熱性蛇腹状のクッション部材(91)と、
前記クッション部材(91)の下端に設けられたフランジ(93)に当接するように設けられ、上面に耐熱性のシール(95)が配設され、梁(99)に固定されるフランジ(97)と、
前記円筒形状に設けられたスリーブレンガ(73、74)を支えるために設けられたフランジ(79)の下面に当接してガスが漏れないよう気密保持するためのシール金物(101)とを備えていることを特徴とする請求項1又は2に記載の雰囲気調整型鋳造装置。
The communication pipe (27) is made of a refractory and cylindrical sleeve brick (73, 74) for passing molten metal,
In order to protect the sleeve bricks (73, 74), a flange (77) having a heat-resistant seal (75) disposed on the upper surface is provided outside the upper end, and the lower end is used to support the sleeve brick inserted inside. A heat-resistant cylindrical tube (81) with a flange (79) of
A cylindrical cylindrical portion having a flange (77) having a heat-resistant seal (75) disposed at the upper end and a flange (87) having a heat-resistant seal (85) disposed on the lower surface at the lower end ( 83)
An upper end is fixed to a flange (89) provided to abut on a flange (87) provided at the lower end of the cylindrical portion (83), and a lower end is fixed to a flange (93) provided at the lower end. A bellows-like cushion member (91);
A flange (97) provided so as to abut on a flange (93) provided at the lower end of the cushion member (91), a heat-resistant seal (95) disposed on the upper surface, and fixed to the beam (99) When,
A seal hardware (101) for contacting the lower surface of the flange (79) provided to support the sleeve bricks (73, 74) provided in the cylindrical shape to keep the gas tight so as not to leak. The atmosphere control type casting apparatus according to claim 1, wherein the atmosphere adjustment type casting apparatus is provided.
前記シール金物(101)は、前記スリーブレンガ(73,74)を支えるために設けられた前記フランジ(79)の底面の円周方向に、シール金物(101)の上面に耐熱性のシール(105)が備えられ、前記スリーブレンガ(73,74)を支えるために設けられたフランジ(79)の開口部の直径に同じ開口寸法の凹状の窪みが形成されており、駆動装置(107)により上下及び左右に可動可能に設けられていることを特徴とする請求項1〜3の何れかに記載の雰囲気調整型鋳造装置。The seal hardware (101) is formed on the upper surface of the seal hardware (101) in the circumferential direction of the bottom surface of the flange (79) provided to support the sleeve bricks (73, 74). ), And a concave recess having the same opening dimension is formed in the diameter of the opening of the flange (79) provided to support the sleeve brick (73, 74). And the atmosphere adjustment type | mold casting apparatus in any one of Claims 1-3 movably provided in right and left. 前記鋳型(7)は砂型鋳型であることを特徴とする請求項1〜4の何れかに記載の雰囲気調整型鋳造装置。The atmosphere adjusting type casting apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the mold (7) is a sand mold.
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