JP2008093695A - Apparatus for producing magnesium alloy ingot - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はマグネシウム合金鋳塊の製造装置に関し、更に詳しくは表面品質を含めて優れた品質のマグネシウム合金鋳塊を機構上の無理なく得ることができる製造装置に関する。 The present invention relates to a manufacturing apparatus for a magnesium alloy ingot, and more particularly to a manufacturing apparatus capable of obtaining a magnesium alloy ingot having excellent quality including surface quality without any mechanical problems.
従来、Mg−Al系、Mg−Zn系、Mg−希土類元素系等、比較的低融点であるマグネシウム合金の鋳塊を得るための製造装置として一般に、溶解炉と、ポンプと、給湯管と、注湯ノズルと、鋳型とを備え、溶解炉からポンプで汲出したマグネシウム合金の溶湯を給湯管を介して注湯ノズルへと送り、この注湯ノズルの注湯口から鋳型内へ注入して凝固させることにより鋳塊とするようにしたものが知られている。しかし、かかる従来一般の製造装置には、鋳型内を臨んで上方に配置した注湯ノズルの注湯口から溶湯を鋳型内へ落下させるため、溶湯がその落下時に鋳型内の湯面と衝突して飛沫が発生し、これが鋳型の内周面に不均一に付着して固化するので、得られる鋳塊の表面が凹凸になったり、表面に二重凝固肌が発生するという問題があり、また溶湯の落下時に鋳型内の湯面が不規則に乱れ、凝固が不均一に起こったり、雰囲気ガスを巻き込んで凝固するので、得られる鋳塊の表面に湯じわが発生したり、巣が発生するという問題がある。前記した従来一般の製造装置では、得られるマグネシウム合金鋳塊の表面品質が悪いのである。 Conventionally, as a production apparatus for obtaining an ingot of a magnesium alloy having a relatively low melting point, such as Mg-Al, Mg-Zn, Mg-rare earth element, generally, a melting furnace, a pump, a hot water supply pipe, It is equipped with a pouring nozzle and a mold, and the molten magnesium alloy pumped from the melting furnace is sent to the pouring nozzle through the hot water supply pipe and injected from the pouring port of the pouring nozzle into the mold to be solidified. What is made into an ingot by this is known. However, in such a conventional general manufacturing apparatus, since the molten metal is dropped into the mold from the pouring port of the pouring nozzle arranged facing upward in the mold, the molten metal collides with the molten metal surface in the mold at the time of dropping. Splashes are generated, which adhere unevenly to the inner peripheral surface of the mold and solidify, resulting in problems that the surface of the resulting ingot becomes uneven and double solidified skin occurs on the surface. The surface of the molten metal in the mold is irregularly disordered when falling, and solidification occurs unevenly, or it is solidified by entraining atmospheric gas. There's a problem. In the conventional general manufacturing apparatus described above, the surface quality of the obtained magnesium alloy ingot is poor.
かかる問題を改善するため、鋳型を昇降可能に支持し、マグネシウム合金の溶湯の注入に合わせて鋳型を下降させることにより、溶湯を鋳型内へ注入する注湯ノズルの注湯口と鋳型内における湯面との距離を一定に保ち、よって溶湯の注入による落下時に飛沫が発生したり、湯面が不規則に乱れるのを抑えるようにした製造装置が提案されている(例えば特許文献1参照)。ポンプを使用せず、中間に取鍋を配置している点が相違するものの、同様の製造装置は、アルミニウム合金鋳塊や亜鉛合金鋳塊の製造装置としても提案されている(例えば特許文献2参照)。しかし、かかる従来の製造装置には、固定的な注湯ノズルに対して鋳型を昇降させるため、共に相当の高温状態になる双方の間のシール性を確保するのが難しく、結果として鋳型内を実質的に無酸素雰囲気とするのが難しいため、マグネシウム合金溶湯やその鋳塊が酸化され易く、品質劣化し易いという問題がある。また従来の製造装置には、大型の鋳塊を製造する場合や上下方向に寸法の長い鋳塊を製造する場合、これらに相応する鋳型を昇降可能に支持する必要があるが、これには機構上の著しい無理があるという問題がある。
本発明が解決しようとする課題は、表面品質を含めて優れた品質のマグネシウム合金鋳塊を機構上の無理なく得ることができる製造装置を提供する処にある。 The problem to be solved by the present invention is to provide a manufacturing apparatus capable of obtaining a magnesium alloy ingot having excellent quality including surface quality without any mechanical problems.
前記の課題を解決する本発明は、マグネシウム合金の溶湯を注湯ノズルの注湯口から鋳型内へ注入して凝固させることにより鋳塊とするようにしたマグネシウム合金鋳塊の製造装置において、外筒と内筒とが双方の間に空間を存してその上部でリング片を介し連結された2重構造のカバーケースと、該内筒の内周部に設けられた断熱筒と、該断熱筒の内側にて該内筒の軸線方向へ貫挿された注湯ノズルと、該注湯ノズルの外周部に巻かれたヒータと、該カバーケース及び該注湯ノズルの下方に配置された鋳型と、該鋳型のリング形の蓋体に前記カバーケースの外筒を臨んで設けられたシール材と、該カバーケースの昇降装置とを備え、昇降装置の作動により、カバーケースの外筒が鋳型の蓋体に設けられたシール材に対し摺動する状態で注湯ノズルと一体的に昇降するようにして成ることを特徴とするマグネシウム合金鋳塊の製造装置に係る。 The present invention for solving the above-described problems is directed to a magnesium alloy ingot manufacturing apparatus in which a molten magnesium alloy is poured into a mold from a pouring port of a pouring nozzle and solidified to form an ingot. A cover case having a double structure connected to each other through a ring piece at an upper portion thereof, a heat insulating cylinder provided on an inner peripheral portion of the inner cylinder, and the heat insulating cylinder A pouring nozzle inserted through the inner cylinder in the axial direction, a heater wound around the outer periphery of the pouring nozzle, a cover case and a mold disposed below the pouring nozzle, A sealing material provided on the ring-shaped lid of the mold so as to face the outer cylinder of the cover case, and an elevating device for the cover case. The operation of the elevating device causes the outer cylinder of the cover case to Pouring hot water while sliding against the sealing material provided on the lid According to the manufacturing apparatus of the magnesium alloy ingot, characterized by comprising as to nozzle integrally with the lift.
本発明に係るマグネシウム合金鋳塊の製造装置(以下単に本発明の製造装置という)も、従来の製造装置と同様、マグネシウム合金の溶湯を注湯ノズルの注湯口から鋳型内へ注入して凝固させることにより鋳塊とするようになっている。通常は溶解炉と、ポンプと、給湯管と、注湯ノズルと、鋳型とを備え、溶解炉からポンプで汲出したマグネシウム合金の溶湯を給湯管を介して注湯ノズルへと送り、この注湯ノズルの注湯口から鋳型内へ注入して凝固させることにより鋳塊とするようになっている。 The magnesium alloy ingot manufacturing apparatus (hereinafter simply referred to as the manufacturing apparatus of the present invention) according to the present invention is also solidified by injecting molten magnesium alloy into the mold from the pouring nozzle of the pouring nozzle, as in the conventional manufacturing apparatus. As a result, an ingot is formed. Usually, it is equipped with a melting furnace, a pump, a hot water supply pipe, a pouring nozzle, and a mold, and the molten magnesium alloy pumped from the melting furnace is sent to the pouring nozzle through the hot water pipe. It is made into an ingot by pouring into a mold from a pouring port of a nozzle and solidifying it.
本発明の製造装置は、注湯ノズルと鋳型との間に2重構造のカバーケースを備えている。このカバーケースは外筒と該外筒との間に空間を存して並設された内筒とを有し、双方は上部のリング片を介して連結されている。内筒の内周部には断熱筒が設けられており、該断熱筒の内側には該内筒の軸線方向へ注湯ノズルが貫挿されている。注湯ノズルは全体として内筒により包囲され、したがってその内周部の断熱筒によっても包囲されているが、注湯口は該断熱筒を抜けて該内筒の先端から外部に取り出されており、該内筒により包囲されている該注湯ノズルの外周部にヒータ、例えばシースヒータが巻かれている。 The manufacturing apparatus of the present invention includes a double-structure cover case between the pouring nozzle and the mold. The cover case has an outer cylinder and an inner cylinder arranged in parallel with a space between the outer cylinder, and both are connected via an upper ring piece. A heat insulating cylinder is provided on the inner peripheral portion of the inner cylinder, and a pouring nozzle is inserted inside the heat insulating cylinder in the axial direction of the inner cylinder. The pouring nozzle is surrounded by the inner cylinder as a whole, and is therefore also surrounded by the heat insulating cylinder on the inner periphery thereof, but the pouring port is taken out from the tip of the inner cylinder through the heat insulating cylinder, A heater such as a sheath heater is wound around the outer periphery of the pouring nozzle surrounded by the inner cylinder.
鋳型はカバーケース及び注湯ノズルの下方に配置されており、該鋳型は本体とこれに被着されたリング形の蓋体とを有している。リング形の蓋体の内周部にはカバーケースの外筒を臨んでシール材が設けられており、また通常は軸受も設けられていて、カバーケースは昇降装置に取付けられている。昇降装置の作動により、カバーケースの外筒が鋳型の蓋体の内周部に設けられたシール材に対し摺動する状態で注湯ノズルと一体的に昇降する構成となっている。 The mold is disposed below the cover case and the pouring nozzle, and the mold has a main body and a ring-shaped lid attached to the main body. A seal member is provided on the inner periphery of the ring-shaped lid so as to face the outer cylinder of the cover case, and usually a bearing is also provided, and the cover case is attached to the lifting device. By the operation of the lifting device, the outer cylinder of the cover case moves up and down integrally with the pouring nozzle while sliding with respect to the sealing material provided on the inner peripheral portion of the lid of the mold.
本発明の製造装置では、カバーケースの内筒の内周部に設けた断熱筒により、またこれに併せて該カバーケースの内筒と外筒との間に形成した空間により、相当の高温状態になる注湯ノズルの熱が該外筒の摺動するシール材に伝わるのを抑えるため、シール材の材質をその適用温度が相応に低温のものにまで広げることができ、これにより該外筒と鋳型の蓋体との間のシール性を確保し易くなるので、それだけ該鋳型内を実質的に無酸素雰囲気にし易くなり、結果としてマグネシウム合金溶湯やその鋳塊が酸化されるのを防止して品質劣化を防止する。また本発明の製造装置では、鋳型内の湯面の上昇に合わせて、昇降装置の作動によりカバーケースと一体的に注湯ノズルを上昇させ、これにより注湯口を湯面に近接させた状態とし、好ましくは注湯口を湯面の下の溶湯中に少しだけ浸漬した状態とすることができるので、溶湯の注入による落下時に飛沫が発生したり、湯面が不規則に乱れるのを機構上の無理なく防止でき、結果として優れた表面品質のマグネシウム合金鋳塊を機構上の無理なく得ることができる。本発明の製造装置によると、表面品質を含めて優れた品質のマグネシウム合金鋳塊を機構上の無理なく得ることができるのである。 In the manufacturing apparatus of the present invention, a considerably high temperature state is obtained by the heat insulating cylinder provided in the inner peripheral portion of the inner cylinder of the cover case and by the space formed between the inner cylinder and the outer cylinder of the cover case. In order to prevent the heat from the pouring nozzle to be transmitted to the sliding seal material of the outer cylinder, the material of the seal material can be expanded to a correspondingly low temperature, thereby the outer cylinder As a result, it becomes easy to ensure a substantially oxygen-free atmosphere in the mold, and as a result, the magnesium alloy melt and its ingot are prevented from being oxidized. To prevent quality degradation. Further, in the manufacturing apparatus of the present invention, in accordance with the rise of the hot water level in the mold, the pouring nozzle is raised integrally with the cover case by the operation of the lifting device, thereby bringing the pouring port close to the hot water surface. Preferably, the pouring spout can be slightly immersed in the molten metal below the surface of the molten metal, so that splashing occurs when the molten metal is dropped or the molten metal surface is irregularly disturbed. This can be prevented without difficulty, and as a result, a magnesium alloy ingot having excellent surface quality can be obtained without difficulty on the mechanism. According to the manufacturing apparatus of the present invention, an excellent quality magnesium alloy ingot including the surface quality can be obtained without any mechanical problems.
本発明の製造装置において、断熱筒と注湯ノズルとの間には、該注湯ノズルの外周部に巻かれたヒータを包み込む状態で、アルミナ粉体、マグネシア粉体、ガラスウール等の断熱材を充填するのが好ましい。これらの断熱材により断熱筒を補助して断熱効果を更に高めることができるからである。またリング形の蓋体の外周部にはシール材と相対する位置にて水冷ジャケットを設けるのが好ましい。かかる水冷ジャケットによりシール材を冷却して、使用可能なシール材の材質をより低温域のものにまで広げ、シール性を高めることができるからである。更にリング形の蓋体には吸気口を設けるのが好ましい。かかる吸気口を例えば真空ポンプへと接続して該真空ポンプを作動させることにより鋳型内を実質的に無酸素雰囲気とすることができ、場合によっては鋳型内にマグネシウム合金溶湯を吸引することもできるからである。また本発明の製造装置において、カバーケースは鉄製のものとするのが好ましく、シール材は樹脂製又はゴム製のもの、なかでも合成樹脂製又は合成ゴム製のもの、特にシリコンゴム製のものとするのが好ましい。いずれも、経済性を考慮しつつ、それに求められる所期の効果を充分に発現させるためである。 In the production apparatus of the present invention, a heat insulating material such as alumina powder, magnesia powder, glass wool or the like is wrapped between the heat insulating cylinder and the pouring nozzle in a state of wrapping a heater wound around the outer peripheral portion of the pouring nozzle. Is preferably filled. This is because these heat insulating materials can assist the heat insulating cylinder to further enhance the heat insulating effect. Further, it is preferable to provide a water cooling jacket on the outer peripheral portion of the ring-shaped lid at a position facing the sealing material. This is because the sealing material can be cooled by such a water-cooling jacket, the usable sealing material can be expanded to a lower temperature range, and the sealing performance can be improved. Furthermore, it is preferable to provide an intake port on the ring-shaped lid. By connecting the intake port to a vacuum pump, for example, and operating the vacuum pump, the inside of the mold can be made substantially oxygen-free, and in some cases, the molten magnesium alloy can be sucked into the mold. Because. In the production apparatus of the present invention, the cover case is preferably made of iron, and the sealing material is made of resin or rubber, especially synthetic resin or synthetic rubber, particularly silicon rubber. It is preferable to do this. In any case, the desired effects required for it can be fully expressed in consideration of economic efficiency.
本発明の製造装置によると、表面品質を含めて優れた品質のマグネシウム合金鋳塊を機構上の無理なく得ることができる。 According to the manufacturing apparatus of the present invention, an excellent quality magnesium alloy ingot including the surface quality can be obtained without difficulty in terms of mechanism.
図1は本発明の製造装置を一部縦断面で例示する正面図、図2は図1と同じ本発明の製造装置を示す部分拡大縦断面図、図3は図1と同じ本発明の製造装置をその作用状態を含めて示す部分拡大縦断面図である。図示した本発明の製造装置は、溶解炉11と、ポンプ12と、継手を介して接続された給湯管13と、注湯ノズル21と、カバーケース31と、昇降装置41と、鋳型51とを備え、溶解炉11からポンプ12で汲出したマグネシウム合金の溶湯Aを給湯管13を介し注湯ノズル21へと送り、この注湯ノズル21の注湯口から鋳型51内へ注入して凝固させることにより鋳塊とするようになっており、かかる鋳塊の製造に際して、詳しくは後述するように、注湯ノズル21がカバーケース31と一体的に昇降装置41により昇降するようになっている。図1では、溶解炉11やポンプ12を示したが、溶解炉11に代えて取鍋やターンディッシュ等を用いることができ、これらを注湯ノズル21よりも上方に配置する場合にはポンプを省略することもできる。
1 is a front view partially illustrating the manufacturing apparatus of the present invention in a longitudinal section, FIG. 2 is a partially enlarged longitudinal sectional view showing the same manufacturing apparatus of the present invention as FIG. 1, and FIG. 3 is the same manufacturing of the present invention as FIG. It is a partial expanded longitudinal cross-sectional view which shows an apparatus including the operation state. The illustrated manufacturing apparatus of the present invention includes a melting furnace 11, a
カバーケース31は注湯ノズル21と鋳型51との間に装備されており、このカバーケース31は外筒32とこの外筒32との間に空間33を存して並設された内筒34とを有する2重構造に形成されていて、外筒32及び内筒34は上部のリング片35を介して連結されている。内筒34の内周部には断熱筒36が設けられており、断熱筒36の内側にはこの断熱筒36及び内筒34の軸線方向へ注湯ノズル21が貫挿されている。したがって注湯ノズル21は全体として内筒34及び断熱筒36により包囲されているが、先端の注湯口22は断熱筒36を抜けて内筒34の先端から外部に取り出されており、内筒34及び断熱筒36により包囲されている注湯ノズル21の外周部にヒータ23が巻かれている。
The
鋳型51はカバーケース31及び注湯ノズル21の下方に配置されており、この鋳型51は本体52とこれに被着されたリング形の蓋体53とを有している。リング形の蓋体53の内周部には筒形の内壁が立ち上げられており、この内壁の内周部にカバーケース31の外筒32を臨んでシール材61及びこれを挟んで軸受62が設けられていて、カバーケース31のリング片35は昇降装置41に取付けられている。昇降装置41の作動により、カバーケース31の外筒32が鋳型51の蓋体53の内壁の内周部に設けられたシール材61に対し摺動する状態で注湯ノズル21と一体的に昇降する構成となっている。
The
図示した本発明の製造装置では、断熱筒36と注湯ノズル21との間に、注湯ノズル21の外周部に巻かれたヒータ23を包み込む状態で、アルミナ粉体24が充填されている。またリング形の蓋体53の内壁の外周部にはシール材61と相対する位置にて水冷ジャケット63が設けられている。更にリング形の蓋体53には図示しない真空ポンプへと接続された吸気口64が設けられている。そしてカバーケース31と鉄製のものとなっており、断熱筒36はアルミナ製のものとなっていて、シール材61はシリコンゴム製のオーリングとなっている。
In the illustrated manufacturing apparatus of the present invention, the
図示した本発明の製造装置では、カバーケース31の内筒34の内周部に設けた断熱筒36により、またこれに併せてカバーケース31の内筒34と外筒32との間に形成した空間33により、更には水冷ジャケット63により、ヒータ23で加熱されて相当の高温状態になる注湯ノズル21の熱が外筒32の摺動するシール材61に伝わるのを抑えると共にシール材61を冷却するため、シール材61の材質をその適用温度が相応に低温のものにまで広げることができ、これにより外筒32と鋳型51の蓋体53との間のシール性を確保し易くなるので、それだけ鋳型51内を実質的に無酸素雰囲気にし易くなり、結果としてマグネシウム合金溶湯やその鋳塊が酸化されるのを防止して品質劣化を防止する。また図示した本発明の製造装置では、鋳型51内の湯面の上昇に合わせて、昇降装置41を作動させることによりカバーケース31と一体的に注湯ノズル21を上昇させ、これにより注湯口22を湯面の下の溶湯中に少しだけ浸漬した状態とすることができるので(図2から図3の状態)、溶湯の注入による落下時に飛沫が発生したり、湯面が不規則に乱れるのを機構上の無理なく防止でき、結果として優れた表面品質のマグネシウム合金鋳塊を機構上の無理なく得ることができる。図示した本発明の製造装置によると、表面品質を含めて優れた品質のマグネシウム合金鋳塊を機構上の無理なく得ることができるのである。
In the illustrated manufacturing apparatus of the present invention, the
11 溶解炉
12 ポンプ
13 給湯管
21 注湯ノズル
22 注湯口
23 ヒータ
31 カバーケース
32 外筒
33 空間
34 内筒
35 リング片
41 昇降装置
51 鋳型
52 本体
53 蓋体
61 シール材
62 軸受
63 水冷ジャケット
64 吸気口
A 溶湯
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11
Claims (7)
The apparatus for producing a magnesium alloy ingot according to any one of claims 1 to 6, wherein the sealing material is made of resin or rubber.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2006278225A JP2008093695A (en) | 2006-10-12 | 2006-10-12 | Apparatus for producing magnesium alloy ingot |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2006278225A JP2008093695A (en) | 2006-10-12 | 2006-10-12 | Apparatus for producing magnesium alloy ingot |
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JP2008093695A true JP2008093695A (en) | 2008-04-24 |
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Country Status (1)
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JP (1) | JP2008093695A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8074704B2 (en) | 2009-03-27 | 2011-12-13 | Titanium Metals Corporation | Method and apparatus for semi-continuous casting of hollow ingots and products resulting therefrom |
WO2015170549A1 (en) * | 2014-05-08 | 2015-11-12 | 日本坩堝株式会社 | Ladle heating device |
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2006
- 2006-10-12 JP JP2006278225A patent/JP2008093695A/en active Pending
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