JP2010234389A

JP2010234389A - 遠心力鋳造方法及び遠心力鋳造装置及び鋳造管

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Publication number: JP2010234389A
Application number: JP2009083219A
Authority: JP
Inventors: Minoru Hineno; 実日根野; Masaki Miyake; 正樹三宅
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 2009-03-30
Filing date: 2009-03-30
Publication date: 2010-10-21
Anticipated expiration: 2029-03-30
Also published as: JP5395487B2

Abstract

【課題】筒状金型が小口径で長尺になっても十分溶湯が他端部まで供給される遠心力鋳造方法と装置を提供する。
【解決手段】回転軸心周りに回転する筒状金型１内にその一端口６から注湯装置５によって溶湯を流し込み、筒状金型１による遠心力によって、溶湯を筒状金型１内の周面に沿わせながら凝固させる遠心力鋳造方法であって、筒状金型１内への注湯時に、注湯装置５の溶湯を加圧して吐出させる。
【選択図】図１

Description

回転軸心周りに回転する筒状金型内にその一端口から注湯装置によって溶湯を流し込み、前記筒状金型による遠心力によって、前記溶湯を前記筒状金型内の周面に沿わせながら凝固させる遠心力鋳造方法、及び、内側に注湯空間を形成する遠心力鋳造用の筒状金型を設け、前記筒状金型をその軸心周りに駆動回転自在に支持する支持ローラーを設け、前記筒状金型の一端口に挿入する吐出口を備えた注湯装置を設けてある遠心力鋳造装置及び鋳造管に関する。

従来、遠心力鋳造技術は、一般的に筒状金型の一端口に取鍋からの溶湯を受けて流し込む樋からなる注湯装置を設け、その注湯装置から溶湯の自然流下で筒状金型内に注湯していた（例えば、特許文献１参照）。

特開平６−８７０５８号公報

上述した従来の遠心力鋳造方法及び鋳造装置では、筒状金型が小口径でしかも長尺になればなるほど、溶湯を一端口から他端口まで流して供給するのが困難になり、途中で金属が凝固したり、十分な量の溶湯が他端部まで届かなかったりする問題点があった。つまり、筒状金型が小口径になれば、注湯量も少なく、湯先に到達するまでに湯温低下が生じやすく、また、注湯装置の吐出口の口径も小さくなるために、鋳込み速度が遅くなるため、同様に湯流れが悪くなり、小口径で長尺の製品を鋳造するのは困難であった。

従って、本発明の目的は、上記問題点を解消し、筒状金型が小口径で長尺になっても十分溶湯が他端部まで供給される遠心力鋳造方法と装置を提供するところにある。

本発明の遠心力鋳造方法において、第１の特徴構成は、回転軸心周りに回転する筒状金型内にその一端口から注湯装置によって溶湯を流し込み、前記筒状金型による遠心力によって、前記溶湯を前記筒状金型内の周面に沿わせながら凝固させる遠心力鋳造方法であって、前記筒状金型内への注湯時に、前記注湯装置の溶湯を加圧して吐出させるところにある。

本発明の第１の特徴構成によれば、注湯装置で加圧された溶湯は、吐出口からの吐出流速が上がり、勢い良く筒状金型内に流れ込む。
従って、注湯された溶湯の温度が低下する前に湯先側に流れ、筒状金型が小口径で長尺であっても鋳造を行うことが可能となる。

本発明の第２の特徴構成は、回転軸心周りに回転する筒状金型内にその一端口から注湯装置によって溶湯を流し込み、前記筒状金型による遠心力によって、前記溶湯を前記筒状金型内の周面に沿わせながら凝固させる遠心力鋳造方法であって、前記一端口に前記注湯装置の吐出口を挿入すると共に、前記吐出口から溶湯を吐出すると同時に、前記吐出口と前記一端口との間の隙間から気体を流入させて溶湯を流し込むところにある。

本発明の第２の特徴構成によれば、前記吐出口と前記一端口との間の隙間から流入する気体により、その気流に誘導されて吐出口から吐出する溶湯の流速は上がり、湯先側により早く流れ込みやすくなる。
従って、小口径であっても長尺の管を鋳造することが可能となる。

本発明の第３の特徴構成は、前記吐出口と前記一端口の隙間から吹き込む気体を、前記吐出口の上側の気体流と下側の気体流の流速に差を付けて、吐出する溶湯に揚力を作用させることにある。

本発明の第３の特徴構成によれば、前記吐出口と一端口との間の隙間から流入する気体の内、吐出口の上側の気体流と下側の気体流の流速の差により作用する揚力により、吐出口から吐出する溶湯が上方へ浮上り、一端口からより遠くへ飛ばされて供給される。
従って、溶湯が筒状金型内をより早く他端口まで流れ込みやすくなり、全長に亘って行き亘ることになる。

本発明の第４の特徴構成は、回転軸心周りに回転する筒状金型内にその一端口から注湯装置によって溶湯を流し込み、前記筒状金型による遠心力によって、前記溶湯を前記筒状金型内の周面に沿わせながら凝固させる遠心力鋳造方法であって、前記注湯装置から前記一端口に注湯する際に、前記注湯装置の吐出口からの溶湯の吐出方向を、前記筒状金型内の斜め上方に向けることにある。

本発明の第４の特徴構成によれば、注湯装置の吐出口から吐出される溶湯は、斜め上方に向けて吐出され、筒状金型内を一端口からより遠くまで飛んで流れ込む。
従って、筒状金型内をより早く湯先側に流れ込み、他端口まで短時間で供給される。

本発明の遠心力鋳造装置において、第５の特徴構成は、内側に注湯空間を形成する遠心力鋳造用の筒状金型を設け、前記筒状金型をその軸心周りに駆動回転自在に支持する支持ローラーを設け、前記筒状金型の一端口に挿入する吐出口を備えた注湯装置を設けてある遠心力鋳造装置であって、前記注湯装置に収容した溶湯を加圧して前記吐出口より吐出させる加圧装置を設けてあることにある。

本発明の第５の特徴構成によれば、加圧装置を設けることによって、前記第１の特徴構成の鋳造方法が可能となる。

本発明の第６の特徴構成は、内側に注湯空間を形成する遠心力鋳造用の筒状金型を設け、前記筒状金型をその軸心周りに駆動回転自在に支持する支持ローラーを設け、前記筒状金型の一端口に挿入する吐出口を備えた注湯装置を設けてある遠心力鋳造装置であって、前記筒状金型の他端口から前記注湯空間内の気体を吸引する吸引装置を、前記他端口に装着自在に設けてあることにある。

本発明の第６の特徴構成によれば、筒状金型の他端口に吸引装置を装着するだけで、前記第２の特徴構成の鋳造方法が可能となる。

本発明の第７の特徴構成は、内側に注湯空間を形成する遠心力鋳造用の筒状金型を設け、前記筒状金型をその軸心周りに駆動回転自在に支持する支持ローラーを設け、前記筒状金型の一端口に挿入する吐出口を備えた注湯装置を設けてある遠心力鋳造装置であって、前記筒状金型の回転に伴って前記注湯空間内の気体を前記筒状金型の他端口から外方に排出する排気羽根を、前記他端口に取り付けてあることにある。

本発明の第７の特徴構成によれば、前記筒状金型の他端口に排気羽根を取付けるだけで前記第２の特徴構成の鋳造方法が可能となる。

本発明の第８の特徴構成は、前記吐出口を、斜め上方に向けてあることにある。

本発明の第８の特徴構成によれば、斜め上方に向いた吐出口を設けておくだけで、前記第４の特徴構成の鋳造方法が可能となる。

本発明の第９の特徴構成は、鋳造管は、内径が３０ｍｍ以下で、長さが５００ｍｍ以上であることにある。

本発明の第９の特徴構成によれば、小径の継ぎ目のない管が製造できる。

実施形態の遠心力鋳造装置の一部縦断面図である。要部縦断面図である。別実施形態の要部縦断面図である。別実施形態の要部縦断面図である。別実施形態の要部縦断面図である。別実施形態の要部縦断面図である。

以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

例えば、内径が３０ｍｍ以下で、長さが５００ｍｍ以上の小口径の管を鋳造するにあたり、図１、図２に示すように、内側に注湯空間２を形成する遠心力鋳造用の筒状金型１を設け、
筒状金型１をその軸心周りに駆動回転自在に支持する支持ローラー３を複数設け、
筒状金型１の一端口６に挿入する吐出口４を備えた注湯装置５を設けて遠心力鋳造装置を構成してある。

前記注湯装置５には、溶湯を受け入れるホッパー部８と溶湯を注湯空間２に吐出する吐出口４を設け、注湯装置５に収容した溶湯を加圧して吐出口４より吐出させる加圧装置９を設けてある。
その加圧装置９は、ホッパー部８に気密状態に嵌合させるためのホッパー蓋１０を着脱自在に設けると共に、ホッパー部８内に不活性ガスを圧入する不活性ガス供給部１１を設け、不活性ガス供給部１１からのガスの圧入部１２をホッパー蓋１０に設けてある。

また、前記筒状金型１の他端口７から注湯空間２内の気体を吸引する吸引装置１３を、他端口７に装着自在に設けてある。
その吸引装置１３は、真空ポンプ１４と真空チャンバー１５と開閉バルブ１６とフィルター１７と吸引口部１８とを設けて、それらを連通接続し、真空ポンプ１４を作動して開閉バルブ１６を開弁すると、吸引口部１８から注湯空間２内の気体をフィルター１７を介して吸引することで、吸引した気体は、フィルター１７と開閉バルブ１６を通って真空チャンバー１５に入り、真空ポンプ１４から外方へ排気される。
その結果、筒状金型１の注湯空間２内は、減圧状態になり、吐出口４と筒状金型１の一端口６との間の隙間から気体が流入するようになっている。

上記遠心力鋳造装置によって鋳造する方法については、次の順に行う。
１．支持ローラー３を駆動回転して筒状金型１を高速回転させ、吸引装置１３の吸引口部１８を筒状金型１の他端口７に装着し、注湯装置５の吐出口４を筒状金型１の一端口６に挿入する
２．吸引装置１３の真空ポンプ１４を作動させ、注湯装置５のホッパー部８に溶湯を注ぐ。
３．ホッパー部８にホッパー蓋１０を嵌合してガス供給部から不活性ガスをホッパー部８内に圧入して吐出口４から溶湯を勢いよく吐出させると共に、開閉バルブ１６を開ける。
４．注湯空間２に所定量の溶湯が鋳込まれると、筒状金型１内の溶湯が凝固するまで筒状金型１を、駆動回転し続ける。
５．注湯空間２内の金属が凝固した後、筒状金型１の回転を停止し、筒状金型１から成形金属を取り出す。

〔別実施形態〕
以下に他の実施の形態を説明する。

〈１〉前記遠心力鋳造装置において、注湯装置５の加圧装置９と、吸引装置１３の両方を設けた例を示したが、少なくともどちらか一方を設けてあれば良い。
〈２〉前記注湯装置５の吐出口４を、筒状金型１の一端口６に対して隙間ができないように気密状に連通接続させるようにすれば、注湯空間２内は吸引装置１３により一層減圧され、吐出口４とホッパー部８の内部空間との圧力差は大きくなり、吐出口４からの溶湯の吐出流速は上昇し、筒状金型１が長尺に成っても有利である。
〈３〉筒状金型１の他端口７から外方に内部気体を排出して、一端口６から内部空間内に外部気体を流入させるには、図３に示すように、吸引装置１３を設けるのに代えて、筒状金型１の回転に伴って注湯空間２内の気体を筒状金型１の他端口７から外方に排出する排気羽根１９を、他端口７に取り付けてあっても良い。
〈４〉また、注湯装置５の吐出口４と筒状金型１の一端口６との間に、気体を流入させて、吐出溶湯の流速を上げるのに、図４に示すように、吐出口４の周りに積極的に不活性ガス等の気体を流出させる気体吐出ノズル２０を装着してあっても良い。
〈５〉注湯装置５の吐出口４から吐出する溶湯に揚力を作用させて、一端口６からより遠くの湯先側に注湯するために、吐出口４と一端口６の隙間から吹き込む気体を、吐出口４の上側の気体流と下側の気体流の流速に差を付けるようにしてあっても良い。この場合、たとえば、図５に示すように、吐出口４の外部形状を工夫してあっても良い。
〈６〉注湯装置５の吐出口４は、図６に示すように、斜め上方に向けて形成し、筒状金型１の一端口６からより遠くの他端口７側に溶湯が飛ぶようにしてあっても良い。
〈７〉注湯装置５の吐出口４は、注湯時に一端口６から筒状金型１内方に挿入する例を示したが、場合によっては、一端口６に吐出口４を挿入せずに、外方から注湯してもよい。

上述のように、図面との対照を便利にするために符号を記したが、該記入により本発明は添付図面の構成に限定されるものではない。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。

本発明の遠心力鋳造技術は、小口径の金属管だけでなく、大口径の金属管の鋳造にも使用できる。

１筒状金型
２注湯空間
３支持ローラー
４吐出口
５注湯装置
６一端口
７他端口
９加圧装置
１３吸引装置
１９排気羽根

Claims

回転軸心周りに回転する筒状金型内にその一端口から注湯装置によって溶湯を流し込み、前記筒状金型による遠心力によって、前記溶湯を前記筒状金型内の周面に沿わせながら凝固させる遠心力鋳造方法であって、
前記筒状金型内への注湯時に、前記注湯装置の溶湯を加圧して吐出させる
遠心力鋳造方法。
回転軸心周りに回転する筒状金型内にその一端口から注湯装置によって溶湯を流し込み、前記筒状金型による遠心力によって、前記溶湯を前記筒状金型内の周面に沿わせながら凝固させる遠心力鋳造方法であって、
前記一端口に前記注湯装置の吐出口を挿入すると共に、前記吐出口から溶湯を吐出すると同時に、前記吐出口と前記一端口との間の隙間から気体を流入させて溶湯を流し込む
遠心力鋳造方法。
前記吐出口と前記一端口の隙間から吹き込む気体を、前記吐出口の上側の気体流と下側の気体流の流速に差を付けて、吐出する溶湯に揚力を作用させる
請求項２に記載の遠心力鋳造方法。
回転軸心周りに回転する筒状金型内にその一端口から注湯装置によって溶湯を流し込み、前記筒状金型による遠心力によって、前記溶湯を前記筒状金型内の周面に沿わせながら凝固させる遠心力鋳造方法であって、
前記注湯装置から前記一端口に注湯する際に、前記注湯装置の吐出口からの溶湯の吐出方向を、前記筒状金型内の斜め上方に向ける
遠心力鋳造方法。
内側に注湯空間を形成する遠心力鋳造用の筒状金型を設け、
前記筒状金型をその軸心周りに駆動回転自在に支持する支持ローラーを設け、
前記筒状金型の一端口に挿入する吐出口を備えた注湯装置を設けてある遠心力鋳造装置であって、
前記注湯装置に収容した溶湯を加圧して前記吐出口より吐出させる加圧装置を設けてある遠心力鋳造装置。
内側に注湯空間を形成する遠心力鋳造用の筒状金型を設け、
前記筒状金型をその軸心周りに駆動回転自在に支持する支持ローラーを設け、
前記筒状金型の一端口に挿入する吐出口を備えた注湯装置を設けてある遠心力鋳造装置であって、
前記筒状金型の他端口から前記注湯空間内の気体を吸引する吸引装置を、前記他端口に装着自在に設けてある
遠心力鋳造装置。
内側に注湯空間を形成する遠心力鋳造用の筒状金型を設け、
前記筒状金型をその軸心周りに駆動回転自在に支持する支持ローラーを設け、
前記筒状金型の一端口に挿入する吐出口を備えた注湯装置を設けてある遠心力鋳造装置であって、
前記筒状金型の回転に伴って前記注湯空間内の気体を前記筒状金型の他端口から外方に排出する排気羽根を、前記他端口に取り付けてある
遠心力鋳造装置。
前記吐出口を、斜め上方に向けてある請求項５〜７のいずれか一項に記載の遠心力鋳造装置。
請求項１〜４のいずれか１項に記載の遠心力鋳造方法によって鋳造された鋳造管であって、
内径が３０ｍｍ以下で、長さが５００ｍｍ以上の鋳造管。