JP2011257119A - 低圧鋳造用保持炉 - Google Patents

Abstract

【課題】人災を防止するため触れても火傷を与えない安全な４５℃以下の炉壁温度に低下するとともに、熱効率の向上に寄与する低圧鋳造用保持炉を提供する。
【解決手段】定型耐火物もしくは不定型耐火物のベッセル１ａ層の外周が断熱層４ａ、４ｂと鉄皮２により構築された加圧保持炉Ｃにおいて、前記鉄皮２の外周に厚み１００ｍｍ以上のセラミック繊維あるいは発泡セラミックスによる外断熱層１４を設けた、あるいは、前記鉄皮２の外周に幅１２０ｍｍ以上の空間を有する第２鉄皮を設け、前記空間にバルクあるいは発泡セラミックスを充填した。
【選択図】図３

Description

本発明は、低圧鋳造用保持炉の炉壁に関するものである。

アルミニウムなどの低圧鋳造用保持炉の構造は、大別すると図１に示した黒鉛製や鋳鉄製の坩堝（ベッセル）を鉄製の円筒形の密閉体内に収納するか、あるいは図２に示したベッセル層と断熱層を一体的に成形し、外周を鉄皮で覆い密閉構造としたものがある。

溶湯の注湯方法は、大気などにより炉内の溶湯面を１気圧弱で加圧して、溶湯中から保持炉の上方に載置された金型までストーク管を介して充填する。
本発明は、図２に示した坩堝などを使用しない一体構造の低圧鋳造用保持炉の炉壁に関する発明で、以下当該の炉壁構造について説明する。

溶湯を収納するベッセル層は、耐溶損性の高いアルミナ質の不定形耐火物（キャスタブル）あるいは定形耐火物（耐火煉瓦）を張り、ベッセル層の外殻にアルミナ繊維およびシリカ繊維などを板状に成形した比重０．３前後のやや硬質の第１断熱層とセラミック繊維を積層しニードリングによりブランケット状に成形された比重０．１〜０．１５の軟質の第２断熱層などを鉄製ケーシング（炉壁）に収納した多層構造である。

不定形耐火物で作製したベッセル層は熱スポーリングにより亀裂やひび割れが生じる。また、定形耐火物では表面剥離などにより目地から時間の経過と伴に溶湯の差し込みが生じる。一方、低圧鋳造用保持炉は炉内の湯面を加圧するため、差し込んだ溶湯は鉄製ケーシングまで到達して冷却、凝固するので外部に漏洩することはない。

しかしながら、差し込んだ溶湯は炉壁の変形を生じさせるのみならずアルミニウムが銀、銅、金に次いで熱伝導率が高い金属であるため、炉壁の温度を上昇せしめる。高温の炉壁は火傷などの人身災害を与えるとともに、炉周りの雰囲気温度との温度差により放熱量が増大し、著しいエネルギーロスが生じていた。

特許文献１では、ケーシングを二重殻構造とし中間に真空層を設ける提案がなされている。
長期間において二重殻空間の真空を保持するためには、酸化腐食する一般の鋼材を使用することが困難である。真空容器素材として一般に使用されているＳＵＳ３０４などの素材を使用した場合には、材料費と真空溶接などに掛かる高額な製作費により製造原価が高騰する。

特開平２００７−１０１０６４号公報

解決しようとする課題

本発明は、炉の外壁温度を低くして、火傷などの人心災害が生じない、安全で且つ省エネルギー効果が向上する安価な低圧鋳造用保持炉を提供することを目的としている。

課題を解決するための手段

定型耐火物もしくは不定形耐火物のベッセル層の外周が断熱層と鉄皮により構築された加圧保持炉において、該鉄皮の外周に厚み１００ｍｍ以上のセラミック繊維あるいは発泡セラミックスによる外断熱層を設けてなることを特徴とする低圧鋳造用保持炉とする。

セラミック繊維は、炉外壁に金属製のライニング用支持材などを溶接し、炉底部は外断熱層を圧縮させないよう、鉄皮から外断熱層の下端に設けられた炉架台まで支柱を出し溶接で固定することが好ましい。また、発泡セラミクッスは耐熱温度２００℃程度の接着剤をコーティングし、噴霧して施工することができる。また、セラミック繊維と発泡セラミックスを併用して使用することもできる。

定型耐火物もしくは不定形耐火物のベッセル層の外周が断熱層と鉄皮により構築された加圧保持炉において、該鉄皮の外周に幅１２０ｍｍ以上の空間を有する第２鉄皮を設け、該空間にバルクあるいは発泡セラミックスを充填したことを特徴とする低圧鋳造用保持炉とする。

本発明では、バルク（セラミック短繊維）や発泡セラミックスに接着剤などの加工を施すことなく使用することができる。発泡セラミックス材としては、シラスバルーン、発泡パーライトおよび人工軽量骨材などやこれらを混合したものなども使用することができる。

発明の効果

本発明は、炉壁に外断熱層を具備したことにより、炉外壁表面温度を従来の使用初期時８０℃から５０℃未満まで低下することができたため、不注意で炉の外壁に触れても火傷などの人身災害を発生せず、また７０％程度の省エネ効果がある。

坩堝を使う従来の低圧鋳造炉の断面図である。 密閉構造の従来の低圧鋳造炉の断面図である。 請求項１に記載した本発明の低圧鋳造用保持炉の全体概略断面図である。 請求項２に記載した本発明の低圧鋳造用保持炉の全体概略断面図である。 図２記載従来の低圧鋳造用保持炉の炉壁拡大断面図である。 図３記載の炉壁拡大断面図である。 図４記載の炉壁拡大断面図である。

以下、従来の低圧鋳造用保持炉の炉構造を添付図面１および図２を参照し説明する。
また本発明の炉構造を添付図３および図４で、炉壁の断面詳細は添付図５〜図７を参照して最良の形態を説明する。

ベッセルに坩堝１を使用する低圧鋳造用保持炉Ａは、図１に示すとおり、鉄皮２と熱源３（以下の図例では電気加熱式を示す）を配した断熱層４が金型５を載置するダイベース６の間をシール材７により密閉し、ストーク管８とエアー管９を具備するものである。坩堝１内に貯留する溶湯Ｍは、エアー管９より炉内に気体圧を加えることにより、ストーク管８を経て金型５の製品と概ね同形状のキャビティ５ａ内に上昇充填される。

図２は坩堝を使用しない従来の低圧鋳造用保持炉Ｂの１図例である。
厚み１２ｔの鉄皮２の内部に熱源３を配し厚み５０ｍｍのベッセル１ａと一体化した厚み各５０ｍｍの第１断熱層４ａおよび第２断熱層４ｂで製作されたものである。本低圧鋳造用保持炉には溶湯Ｍの補給のための給湯口１０および給湯扉１１が設けられる。尚、炉壁断面Ａ−Ａ‘の詳細は図５に示す。

ベッセル１ａ内に貯留する溶湯Ｍを直接加熱するため坩堝１を使う炉よりエネルギー効率がよい。鉄皮２（炉体外壁）温度は８０℃〜１００℃と高温となるため、プレートなどにより高温危険などの注意喚起が表示されている。
尚、金型５およびストーク管８などの構成や溶湯Ｍの充填手段は図１に示した坩堝１を使用するものと同様であり、本図以下の参考図例での詳細の記述は省略する。

図３は請求項１に記載した本発明の低圧鋳造用保持炉Ｃの全体概略断面図である。
厚み１２ｔの鉄皮２の内部に熱源３を配し厚み５０ｍｍのベッセル１ａと一体化した厚み各５０ｍｍの第１断熱層４ａ及び第２断熱層４ｂで製作された鉄皮２の外殻に、支持具１３を溶接しセラミック繊維の厚み１００ｍｍの外断熱層１４を固定したものである。

外断熱層１４の外周の一部すなわちダイベース６および給湯口１０からのリークを防止するため、鉄皮２に溶接された鋼管および鋼板が延伸する。また、外断熱層１４の外周の一部は施工後モルタルなどで仕上げることもできる。尚、炉壁断面の詳細Ｂ−Ｂ‘は図６に示す。

図４は請求項２に記載した本発明の低圧鋳造用保持炉Ｄの全体概略断面図である。
厚みを９ｍｍの鉄皮２の外側に支持具１３を溶接し、内部に熱源３を配し厚み５０ｍｍのベッセル１ａと一体化して制作した厚み各５０ｍｍの２層の断熱材層４ａおよび４ｂの鉄皮２の外側に、１００ｍｍの空間を確保する厚み１２ｍｍの第２鉄皮２ａを施工し支持具１３のナット部を固定するとともに、１２０ｍｍの空間に発泡セラミックスを充填したものである。尚、炉壁断面Ｃ−Ｃ‘の詳細は図７に示す。

＜比較例＞ 炉壁温度と損失熱量
放熱損失は従来の一体化した低圧鋳造用保持炉を１００として算出した。

本発明は、低圧鋳造用保持炉以外の工業炉などに使用することができる。

１ 坩堝
２ 鉄皮
３ 熱源
４ 断熱層
５ 金型
６ ダイベース
７ シール材
８ ストーク管
９ エアー管
１０ 給湯口
１１ 給湯扉

Claims (2)

1. 定型耐火物もしくは不定形耐火物のベッセル層の外周が断熱層と鉄皮により構築された加圧保持炉において、該鉄皮の外周に厚み１００ｍｍ以上のセラミック繊維あるいは発泡セラミックスによる外断熱層を設けてなることを特徴とする低圧鋳造用保持炉。
2. 定型耐火物もしくは不定形耐火物のベッセル層の外周が断熱層と鉄皮により構築された加圧保持炉において、該鉄皮の外周に幅１２０ｍｍ以上の空間を有する第２鉄皮を設け、該空間にバルクあるいは発泡セラミックスを充填したことを特徴とする低圧鋳造用保持炉。

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