JP2010089135A - 鋳造溶湯保持炉 - Google Patents

Abstract

【課題】保持炉内の気密状態を常に保ったままで給湯および配湯を行うことができ、また保持炉から鋳造機の金型への溶湯の配湯時における定量性を確実にする。
【解決手段】密閉した保持炉１内に設けた隆起部２と、該隆起部２を隔てて保持炉１内に溶湯Ｐを貯留可能とした溶湯収容保持部３と、保持炉１下部から隆起部２を通じて保持炉１内に連通する吸引管４と、該吸引管４の上側開口端を開閉する吸引弁５と、溶湯収容保持部３の内底部から保持炉１内に連通する注湯管６と、注湯管６の上側開口端を開閉する注湯弁７と、保持炉１の内部を負圧状態にする真空装置８と、保持炉１の内部を加圧状態にする加圧装置９とを備える。そして、吸引管４の上側開口端を吸引弁５によって開放すると同時に真空装置８が作動できるようにし、注湯管６の上側開口端を注湯弁７によって開放すると同時に加圧装置９が作動できるようにする。
【選択図】図２

Description

本発明は、密閉容器内に定量の溶湯を所定の温度に保温された状態で収容保持しておき、鋳造機における給湯位置に持ち運んでから当該定量の溶湯を給湯可能にした鋳造溶湯保持炉に関する。

金属材料の鋳造にはダイカストマシンが使用される。このダイカストマシンで使用する金型は、鋳造したダイカストを取り出せるように一方の固定型と他方の可動型との少なくとも２つの部分よりなっている。この固定型および可動型それぞれはダイカストマシンの固定盤および可動盤に取り付けられ、また固定盤側にはスリーブが設けられ、該スリーブ内で、先端にチップを備えたプランジャが前後にスライドできるようになっている。

ダイカストマシンによる鋳造の１サイクルは、溶融炉内からラドルによって溶湯を汲み上げて投入口からスリーブ内に投入した後に、プランジャを前進方向にスライド移動させ、先端のチップによって溶湯をスリーブ先端側へ押し出し、固定型と可動型との間の鋳型空間部に導入する。そして、先ず可動型が動き、固定型に組み合わされて締めつけられる。次に、溶融金属が固定型と可動型とによって圧入され、凝固が完了すると可動型が動いて金型が開き、ダイカストが取り出される。その後、金型内側面に離型剤が塗布されて次のサイクルのために待機する。

このダイカストマシンによって溶湯を給湯するには、固定盤側のスリーブの上側面に投入口を設けておき、溶融炉内からラドルによって汲み上げた溶湯を、当該投入口からスリーブ内に投入させるものとなっている。

また、鋳型を用いて耐圧高強度の部品を製造する場合には、上型および下型による金属製の鋳型に溶湯を重力の利用で鋳込む所謂グラビティー鋳造法が使用される。この場合の給湯は、上型の上面中央に形成された注湯口、または上型の側面に形成されたホッパーに溶湯が投入されるものとなっている。

一方、従来の保持炉を使った配湯作業としては、ポーター式配湯方法によって配湯が行われる。これはクレーン等で自走可能としたラドルによって溶融炉から溶湯が汲み上げられ、保持炉側面に突設した筐体状の注湯部にこの溶湯が投入される。そして、この溶湯は保持炉正面に突設されたタップ式配湯口から、ホイストで吊り下げられたルツボ内に配湯される。

また、従来の保持炉内の溶湯の除去作業は、保持炉正面に突設された前記タップ式配湯口から、ルツボ内に排湯される。あるいは、保持炉側面に突設した前記筐体状の注湯部からとりべを使って溶湯を汲み上げ、インゴットケースに収容される。

このように従来の給湯、配湯、排湯等の各作業において、溶湯は外気によって直接晒される頻度が多いから、溶湯の酸化が避けられないのが実状である。このため、従来から、密閉された容器内に溶湯を保温した状態で保持しておく保持炉が数多く存在する。

例えば、特許文献１に開示されているように、アルミニウム合金の鋳物製品を低圧鋳造方法により製造するのに使用される２室型低圧鋳造用溶湯保持炉が存在する。すなわち、溶湯保持室と加圧室とを連通させる溶湯流路口を開閉する昇降式遮断弁を備え、該加圧室は互いに底部で連通する加圧部と出湯部とを有し、また、前記溶湯保持室内および前記加圧室内にチューブヒータが配置されている。そして、溶湯保持室の溶湯は溶湯流路口が開状態下で加圧部の定湯面レベルまで導入され、その後、溶湯流路口が閉状態下で加圧気体用流路から不活性ガス等の加圧用気体を加圧部内に供給して、溶湯面に例えば０．２〜０．５気圧程度の圧力を作用させて出湯部の溶湯を押し上げ、これにより出湯部の溶湯を金型のキャビティ内に充填させるものとしてある。

また、特許文献２に開示されているように、保持槽にて保持した溶湯の酸化を有効に防止することが可能な溶湯保持炉が存在する。すなわち、内部に溶湯を保持するための溶湯保持空間が形成された、耐火性材料から構成された保持槽と、該保持槽の外周部分を覆うように配設された外壁と、該保持槽の溶湯保持空間から所定の金型に溶湯を供給するための流路となるストークとを備えている。そして、保持槽と外壁との間の溶湯保持空間に保持した溶湯の湯面から下側の部位に、溶湯保持空間から漏れ出した気体の少なくとも一部を流入させる排気用空間が形成され、排気用空間と外壁の外部の空間とを連通し、排気用空間内の気体を外壁の外部の空間に排出する外部排気手段を備えている。

また、特許文献３に開示されているように、金属を溶湯状態に保持する金属溶湯保持炉が存在する。すなわち、金属溶湯を保持する少なくとも２つの保持槽から成り、インゴットが投入される第１の保持槽の底部は、第２の保持槽よりも高く、かつ第１の保持槽の底部と第２の保持槽の底部との間に隆起部を設ける。そして、不活性ガスを溶湯液面に噴出する不活性ガス噴出手段を汲み出し口に設け、汲み出し口より溶湯を汲み出す際には、不活性ガス噴出手段により汲み出し口付近へ不活性ガスを噴出させて、この不活性ガスにより、液面と外気との接触が遮断され、溶湯の酸化を防ぐものとされている。
特開２００７−３１３５４７号公報 特開２００６−８８２０３号公報 特開２００５−１１８８８５号公報

しかしながら、従来においては、例えば特許文献１に開示されている２室型低圧鋳造用溶湯保持炉の場合、溶湯流路口の閉状態下で加圧気体用流路から加圧用気体を加圧部内に供給して、溶湯面に圧力を作用させて出湯部の溶湯を押し上げることにより当該出湯部の溶湯が金型のキャビティ内に充填されるものとしてあるから、加圧部内に供給される加圧用気体の流量制御を正確に行わなければ、溶湯の押し上げによる充填を定量的に行うことは困難である。

また、特許文献２に開示されている溶湯保持炉の場合、鋳造終了後に保持槽の溶湯保持空間を圧力調整することによって放圧する際に、排気用空間内に流入した気体を外部排気手段から外部の空間に直接排出するから、溶湯保持空間の圧力調整を正確に行わなければ、溶湯の酸化が避けられないものとなる。しかも、気体を流入させる排気用空間を形成したことによって溶湯保持炉内部の気密性が損なわれる虞もある。

また、特許文献３に開示されている金属溶湯保持炉の場合、汲み出し口より溶湯を汲み出す際には、不活性ガス噴出手段により汲み出し口付近へ不活性ガスが噴出することにより、液面と外気との接触が遮断され、溶湯の酸化を防ぐとするが、これは溶湯の汲み出し時のみでの一時的な酸化防止対策であり、鋳造機金型への溶湯の配湯時における酸化防止対策や溶湯定量性の問題等に対しては何等示唆されていない。

そこで、本発明は叙上のような従来存した諸事情に鑑み創出されたもので、溶融炉から保持炉内への溶湯の吸引時、溶湯を保持した保持炉の運搬時、保持炉から鋳造機金型への溶湯の配湯時の何れの作業においても保持炉内の気密状態を常に保つことができ、また保持炉から鋳造機の金型への溶湯の配湯時における定量性を確実にできる鋳造溶湯保持炉を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するため、本発明にあっては、密閉された保持炉１内の一端側に内底部から所定の高さで設けられた隆起部２と、該隆起部２を隔てて保持炉１内に溶湯Ｐを貯留可能とした溶湯収容保持部３と、保持炉１下部から隆起部２を通じて保持炉１内に連通する吸引管４と、該吸引管４の上側開口端を開閉させる吸引弁５と、溶湯収容保持部３の内底部から保持炉１内に連通する注湯管６と、該注湯管６の上側開口端を開閉させる注湯弁７と、保持炉１の内部を負圧状態にする真空装置８と、保持炉１の内部を加圧状態にする加圧装置９とを備え、吸引管４の上側開口端を吸引弁５によって開放させると同時に真空装置８を作動させ、注湯管６の上側開口端を注湯弁７によって開放させると同時に加圧装置９を作動させるようにしたものである。
また、保持炉１内には、溶湯収容保持部３に供給された溶湯Ｐの上限湯面レベルを検出する湯面センサ１０、溶湯収容保持部３に貯えた溶湯Ｐを一定温度範囲内に保持するヒータ１１、溶湯Ｐの保温状態を監視する温度計１２それぞれを設けて成るものとできる。

以上のように構成された本発明に係る鋳造溶湯保持炉にあって、吸引管４による溶融炉Ｑ内の溶湯Ｐの吸引に際し、注湯弁７で注湯管６の上側開口端を密閉状に閉鎖し、且つ吸引弁５を上昇させて吸引管４の上側開口端を開放しておく。そして、吸引管４の下側開口端を溶融炉Ｑ内の溶湯Ｐに入れ、真空装置８を作動させることで、溶融炉Ｑ内の溶湯Ｐを吸引管４を通じて溶湯収容保持部３内に吸引保持させる。
一方、注湯管６による保持炉１内の溶湯Ｐの各種鋳造機金型への配湯に際し、注湯管６の下側開口端を金型に入れ、加圧装置９を作動させた状態で注湯管６の上側開口端から注湯弁７を開放させることで、溶湯収容保持部３内に収容されている定量の溶湯Ｐを注湯管６を通じて下方の金型内に配湯させる。
また、湯面センサ１０は、溶湯収容保持部３において溶湯Ｐ面が定湯面レベルに達したことを検出した際に、吸引弁５を下降させて吸引管４の上端開口部を閉塞させる。
さらに、ヒータ１１は、溶湯収容保持部３内の溶湯Ｐを所定の温度範囲に維持させ、保持炉１の運搬もしくは一時保管に際し、溶湯Ｐは保持炉１内で溶解したままの状態で保持させる。

本発明によれば、溶融炉Ｑから保持炉１内への溶湯Ｐの吸引時、溶湯Ｐを保持した保持炉１の運搬時、保持炉１から鋳造機金型への溶湯Ｐの配湯時の何れの作業においても保持炉１内の気密状態を常に保つことができ、また保持炉１から鋳造機の金型への溶湯Ｐの配湯時における定量性を確実にすることができる。

これは本発明が、密閉された保持炉１内の一端側に内底部から所定の高さで設けられた隆起部２を隔てて溶湯Ｐを貯留可能とした溶湯収容保持部３、保持炉１下部から隆起部２を通じて保持炉１内に連通する吸引管４、該吸引管４の上側開口端を開閉させる吸引弁５、溶湯収容保持部３の内底部から保持炉１内に連通する注湯管６、前記注湯管６の上側開口端を開閉させる注湯弁７、保持炉１の内部を負圧状態にする真空装置８、保持炉１の内部を加圧状態にする加圧装置９それぞれを備え、吸引管４の上側開口端を吸引弁５によって開放させると同時に真空装置８を作動させ、注湯管６の上側開口端を注湯弁７によって開放させると同時に加圧装置９を作動させるものとしたからである。

すなわち、吸引管４による溶融炉Ｑ内の溶湯Ｐの吸引に際し、注湯弁７で注湯管６の上側開口端を密閉状に閉鎖し、且つ吸引弁５を上昇させて吸引管４の上側開口端を開放して、吸引管４の下側開口端を溶融炉Ｑ内の溶湯Ｐに入れ、真空装置８を作動させることで、溶融炉Ｑ内の溶湯Ｐが吸引されるから、当該溶湯Ｐは、保持炉１内が気密状態を保ったままの状態で吸引管４を通じて溶湯収容保持部３内に吸引保持できる。

一方、注湯管６による保持炉１内の溶湯Ｐの各種鋳造機金型への配湯に際し、注湯管６の下側開口端を金型に入れ、加圧装置９を作動させた状態で注湯管６の上側開口端から注湯弁７を開放させることで当該溶湯Ｐが保持炉１から配湯されるから、溶湯収容保持部３内に収容されている定量の溶湯Ｐは、気密状態を保ったままの状態で注湯管６を通じて下方の各種鋳造機の金型内へ配湯できる。

また、保持炉１内には、溶湯収容保持部３に供給された溶湯Ｐの上限湯面レベルを検出する湯面センサ１０、溶湯収容保持部３に貯えた溶湯Ｐを一定温度範囲内に保持するヒータ１１、溶湯Ｐの保温状態を監視する温度計１２それぞれを設けて成るので、溶湯収容保持部３において溶湯Ｐ面が定湯面レベルに達したことを湯面センサ１０が検出した際に、吸引弁５を下降させて吸引管４の上端開口部を閉塞させることで、保持炉１は完全密閉された状態となり、例えば多種合金による定量の溶湯Ｐを酸化させずに容易に持ち運ぶことができる。

また、真空装置８による吸引は溶湯Ｐの種類を選ばず、加圧装置９による注湯は配湯される鋳造金型の種類を選ばないから、多種の合金溶湯Ｐによる鋳造機にも充分に対応可能である。また、溶湯収容保持部３内の溶湯Ｐをヒータ１１の発熱によって所定の温度範囲に維持させるから、定量の溶湯Ｐを設定温度に常時保温して密閉保持でき、保持炉１の運搬もしくは一時保管に際し、溶湯Ｐは保持炉１内で溶解したままの状態で常時保持できる。

尚、上記の課題を解決するための手段、発明の効果の項それぞれにおいて付記した符号は、図面中に記載した構成各部を示す部分との参照を容易にするために付したもので、図面中の符号によって示された構造・形状に本発明が限定されるものではない。

以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の一形態を詳細に説明する。図において示される符号１は、例えばアルミナ系等の耐火性材料によって構成した密閉された保持炉であり、該保持炉１には、図１乃至図３に示すように、この一端側内壁に内底部から所定の高さの隆起部２が設けられ、該隆起部２を隔てて溶湯Ｐを貯留するための凹型空間状の溶湯収容保持部３が形成されている。この溶湯収容保持部３は、鋳造機の金型に対して必要となる定量の溶湯Ｐが正確に収容できる程度の容積を有している。

保持炉１下部の一端側には、溶融炉Ｑ内の溶湯Ｐに差し込まれるストークと呼ばれるストロー状の鋼管によって形成された吸引管４が隆起部２から保持炉１内に連通している。そして、保持炉１内上壁にはこの吸引管４に対応して略半球状の吸引弁５が配され、例えば電磁弁シリンダ機構等によって上下方向に沿って当該吸引弁５を進退可能とすることで前記吸引管４の上側開口端を開閉させるようにしてある。尚、この吸引管４は、合金を溶解する溶融炉Ｑと直接連結できるようにしても良い。

また、保持炉１下部の他端側には、各種鋳造機の金型、もしくは当該金型に通じるスリーブＲ内に注湯するためのストロー状の鋼管によって形成された注湯管６が溶湯収容保持部３の内底部から保持炉１内に連通している。そして、保持炉１内上壁にはこの注湯管６に対応して略半球状の注湯弁７が配され、例えば電磁弁シリンダ機構等によって上下方向に沿って当該注湯弁７を進退可能とすることで前記注湯管６の上側開口端を開閉させるようにしてある。

さらに、保持炉１内上部には、当該保持炉１の内部を負圧状態にするための真空装置８、当該保持炉１の内部を加圧状態にするための加圧装置９それぞれを設けてある。

保持炉１内への溶湯Ｐの給湯に際し、吸引弁５を上昇させて吸引管４の上側開口端を開放し、吸引管４の下側開口端を溶融炉Ｑ内の溶湯Ｐに入れて、真空装置８を作動させることで、溶融炉Ｑ内の溶湯Ｐが吸引されるようにしてある。

一方、保持炉１からの溶湯Ｐの配湯に際し、注湯管６の下側開口端を金型あるいはそのスリーブに入れ、加圧装置９を作動させた状態で注湯管６の上側開口端から注湯弁７を開放させることで当該溶湯Ｐが保持炉１から配湯されるようにしてある。

尚、吸引管４の上側開口端を吸引弁５によって開放する動作に連動して真空装置８を作動できるように構成し、一方、注湯管６の上側開口端を注湯弁７によって開放する動作に連動して加圧装置９を作動できるように構成しても良い。あるいは、この真空装置８が作動すると同時に、吸引管４の上側開口端を吸引弁５によって開放するように構成し、一方、加圧装置９が作動すると同時に、注湯管６の上側開口端を注湯弁７によって開放するように構成しても良い。

また、保持炉１内には、溶湯収容保持部３に供給された溶湯Ｐの上限湯面レベルを検出するための湯面センサ１０、および溶湯収容保持部３に貯えた溶湯Ｐを一定温度範囲内に保持できるようにするためのヒータ１１、さらに溶湯Ｐの保温状態を監視するための温度計１２それぞれが吊持配設されている。

尚、ヒータ１１は、温度計１２によって計測された溶湯Ｐの温度値が所定の温度範囲に維持されるよう自動的に通電して発熱されるようにしてあり、これによって溶湯Ｐの保温状態を常に維持できるようにしてある。

次に、以上のように構成された最良の形態についての使用の一例について説明する。吸引管４による溶融炉Ｑ内の溶湯Ｐの吸引に際し、図１に示すように、注湯弁７で注湯管６の上側開口端を密閉状に閉鎖し、且つ吸引弁５を上昇させて吸引管４上側開口端を開放し、該吸引管４の下側開口端を溶融炉Ｑ内の溶湯Ｐに入れてから、真空装置８を作動させて保持炉１内を負圧状態にする。これにより溶融炉Ｑ内の溶湯Ｐは、気密状態を保ったまま吸引管４を通じて隆起部２に隣接する溶湯収容保持部３内に吸引保持される。

そして、図２に示すように、溶湯収容保持部３において溶湯Ｐ面が定湯面レベルに達したことが湯面センサ１０によって検出されると、吸引弁５が下降して吸引管４の上端開口部が閉じられる。これによって保持炉１内の溶湯Ｐは外気と接触しない密閉された状態となる。

また、この溶湯収容保持部３の溶湯Ｐは、ヒータ１１の発熱により所定の温度範囲に維持されるから、保持炉１の運搬時もしくは一時保管時においても密閉された保持炉１内で溶解したままの状態となって溶湯Ｐが保持される。こうして、定量の溶湯Ｐを設定温度に常時保温して密閉保持して容易に持ち運ぶことができ、また保持炉１が密閉容器であるから多種合金による配湯を酸化させずに持ち運びできる。

一方、注湯管６による保持炉１内の溶湯Ｐの各種鋳造機金型への配湯に際し、図３に示すように、注湯管６の下側開口端を金型に通じるスリーブＲの投入口に入れ、加圧装置９を作動させて保持炉１内を加圧状態にしたまま、当該注湯管６の上側開口端から注湯弁７を開放する。これにより溶湯収容保持部３内に収容されている定量の溶湯Ｐが気密状態を保ったまま注湯管６を通じて下方の金型内に配湯される。

尚、溶湯Ｐの除去作業においても上記した吸引管４を通じて溶湯収容保持部３に排湯が供給されていったん保持してから、注湯管６を通じて溶融炉Ｑに戻される。このときにおいても溶湯収容保持部３内の溶湯Ｐは、ヒータ１１の発熱により所定の温度範囲に維持されていることから、密閉された保持炉１内で溶解したままの状態となって排湯が溶融炉Ｑに戻される。

本発明を実施するための最良の形態における保持炉による溶融炉内溶湯の吸引状態を示す断面図である。 同じく溶融炉内溶湯の吸引後の状態を示す断面図である。 同じく保持炉による各種鋳造機金型への配湯状態を示す断面図である。

符号の説明

Ｐ…溶湯 Ｑ…溶融炉
Ｒ…スリーブ
１…保持炉 ２…隆起部
３…溶湯収容保持部 ４…吸引管
５…吸引弁 ６…注湯管
７…注湯弁 ８…真空装置
９…加圧装置 １０…湯面センサ
１１…ヒータ １２…温度計

Claims (2)

1. 密閉された保持炉内の一端側に内底部から所定の高さで設けられた隆起部と、該隆起部を隔てて保持炉内に溶湯を貯留可能とした溶湯収容保持部と、保持炉下部から隆起部を通じて保持炉内に連通する吸引管と、該吸引管の上側開口端を開閉させる吸引弁と、溶湯収容保持部の内底部から保持炉内に連通する注湯管と、該注湯管の上側開口端を開閉させる注湯弁と、保持炉の内部を負圧状態にする真空装置と、保持炉の内部を加圧状態にする加圧装置とを備え、吸引管の上側開口端を吸引弁によって開放させると同時に真空装置を作動させ、注湯管の上側開口端を注湯弁によって開放させると同時に加圧装置を作動させるようにしたことを特徴とする鋳造溶湯保持炉。
2. 保持炉内には、溶湯収容保持部に供給された溶湯の上限湯面レベルを検出する湯面センサ、溶湯収容保持部に貯えた溶湯を一定温度範囲内に保持するヒータ、溶湯の保温状態を監視する温度計それぞれを設けて成る請求項１記載の鋳造溶湯保持炉。

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