JP2018086681A - 酸化物除去用フィルタ - Google Patents

Abstract

【課題】低圧鋳造において中子を設置する際に溶湯からの熱が中子設置部材に伝達することを抑制することが可能な酸化物除去用フィルタを提供する。【解決手段】酸化物除去用フィルタ３０は、低圧鋳造用鋳造装置の湯口部１４に設置される。酸化物除去用フィルタ３０は、網状のフィルタ部３２と、フィルタ部３２の下側を覆う熱遮蔽箔３４とを有する。熱遮蔽箔３４は、鋳造時に溶湯に溶解される。これにより、低圧鋳造において中子を設置する際に、溶湯からの熱が中子設置部材に伝達することを抑制することが可能となる。【選択図】図２

Description

本発明は、酸化物除去用フィルタに関し、特に、低圧鋳造用鋳造装置の湯口部に設置される酸化物除去用フィルタに関する。

特許文献１は、低圧鋳造用の鋳造機の湯口に装着される鋳造機用金網製フィルタを開示する。特許文献１にかかる鋳造機用金網製フィルタは、上方に凸の帽体の下部全周につば部が形成されたつば付きの帽子状を呈するフィルタ本体と、このフィルタ本体の外周部から下方に延びる下方延在部とから構成し、前記つば部の外周縁と前記帽体部との間に環状の凹部を形成している。これにより、溶湯の圧力によって湯口から外れることがないとともに、溶湯の加圧時間が短くてもフィルタの一部が鋳造物内に入るようにする。

特開２００５−２０５４３４号公報

低圧鋳造においては、溶湯を収容する坩堝（るつぼ）の上側に設けられた金型に中子を設置する場合に、中子を把持し易いことから、ゴム製のピッカーを用いることがある。この場合、湯口を介して溶湯から熱が伝達されると、その伝達された熱によって、ゴム製のピッカーが劣化するおそれがある。一方、特許文献１にかかる鋳造機用金網製フィルタでは、溶湯からの熱を容易に伝達させてしまうおそれがあった。

本発明は、低圧鋳造において中子を設置する際に溶湯からの熱が中子設置部材に伝達することを抑制することが可能な酸化物除去用フィルタを提供する。

本発明にかかる酸化物除去用フィルタは、低圧鋳造用鋳造装置の湯口部に設置される酸化物除去用フィルタであって、網状のフィルタ部と、前記フィルタ部の下側を覆う熱遮蔽箔であって、鋳造時に溶湯に溶解される熱遮蔽箔とを有する。

本発明によれば、低圧鋳造において中子を設置する際に溶湯からの熱が中子設置部材に伝達することを抑制することが可能な酸化物除去用フィルタを提供できる。

実施の形態１にかかる低圧鋳造用鋳造装置を示す図である。 実施の形態１にかかる、湯口部に取り付けられた酸化物除去用フィルタを示す図である。 実施の形態２にかかる低圧鋳造用鋳造装置を示す図である。 実施の形態２にかかる湯口部の近傍を示す図である。 実施の形態２にかかる、中子と湯口部との位置関係を示す上面図である。 実施の形態２にかかる遮蔽機構の詳細を示す図である。 実施の形態３にかかる低圧鋳造用鋳造装置を示す図である。 実施の形態３にかかる湯口部の近傍を示す図である。 実施の形態３にかかる低圧鋳造用鋳造装置を用いた鋳造方法を示す図である。

（実施の形態１）
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、各図面において、同一の要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略されている。

図１は、実施の形態１にかかる低圧鋳造用鋳造装置１を示す図である。低圧鋳造用鋳造装置１は、金型２と坩堝１０とを有する。金型２は、上型４と、横型６と、下型８とから構成されている。坩堝１０は、下型８の下側に設けられている。坩堝１０の壁面に設けられたガス注入口１０ａからガスが注入されると、坩堝１０に収容された溶湯９０は、ストーク１２を通して押し上げられる。そして、ストーク１２に押し上げられた溶湯９０は、湯口部１４を介して、下型８の上側に供給される。このようにして、溶湯９０が金型２に供給されることで、低圧鋳造用鋳造装置１は、鋳造（低圧鋳造）を行う。

また、下型８の上面には、中子２０が設置される。中子２０は、中子設置部材２２を用いて設置される。中子設置部材２２は、中子２０を把持するゴム製のピッカー２４と、ピッカー２４を支持するピッカー支持部２６とを有する。中子設置部材２２は、中子２０を設置した後で金型２の外部に移動される。つまり、中子設置部材２２は、鋳造時には金型２から退避している。

また、湯口部１４には、酸化物除去用フィルタ３０が設置されている。酸化物除去用フィルタ３０は、溶湯９０が金型２に供給される際に、溶湯９０に含まれる酸化物等の異物を除去するためのフィルタである。詳しくは後述する。

図２は、実施の形態１にかかる、湯口部１４に取り付けられた酸化物除去用フィルタ３０を示す図である。酸化物除去用フィルタ３０は、フィルタ部３２と、熱遮蔽箔３４とを有する。フィルタ部３２は、例えば金網であって、網状に形成されている。熱遮蔽箔３４は、例えばアルミ箔であって、フィルタ部３２の下側（つまり溶湯９０の側）を覆っている。このような構成により、酸化物除去用フィルタ３０は、湯口部１４を遮蔽している。

また、熱遮蔽箔３４は、断熱効果の高い素材及び厚さで形成されている。さらに、熱遮蔽箔３４は、溶湯９０が湯口部１４に流れ込んだときに、溶湯９０に溶解するように構成されている。上記の断熱効果及び溶湯９０への溶解を実現するため、熱遮蔽箔３４の厚さは、例えば、０．０２〜０．０５ｍｍ程度であることが好ましい。

また、熱遮蔽箔３４の端部３４ａは、フィルタ部３２の端部に巻き込まれている。これにより、熱遮蔽箔３４がフィルタ部３２から落下することが防止される。また、熱遮蔽箔３４は、フィルタ部３２の下面と略同一の形状で形成され得るため、フィルタ部３２のプレス成形型と同じ成形型で成形され得る。

中子設置部材２２を用いて中子２０を設置する際、矢印Ａで示すように、溶湯９０から熱が伝達され得る。このような場合であっても、熱遮蔽箔３４によって、下型８の上側、つまり中子設置部材２２に溶湯９０からの熱が伝達されることを抑制することが可能となる。したがって、ゴム製のピッカー２４を用いて中子２０を下型８の上面（金型２）に設置する場合に、ピッカー２４のゴムの劣化を抑制することが可能となる。

また、上述したように、鋳造時では、熱遮蔽箔３４は、湯口部１４に流れ込んだ溶湯９０に溶解される。したがって、溶湯９０は、フィルタ部３２を通過して、金型２に供給される。これにより、溶湯９０に含まれる異物を除去することが可能である。つまり、本実施の形態にかかる酸化物除去用フィルタ３０は、中子２０を設置する際は、溶湯９０からの熱伝達を抑制することができ、鋳造時は、溶湯９０に含まれる異物を除去することができる。

ここで、上述したように、熱遮蔽箔３４は、フィルタ部３２の下側に取り付けられている。したがって、熱遮蔽箔３４が溶解したとしても、溶解した熱遮蔽箔３４に含まれる異物をフィルタ部３２によって除去することが可能となる。さらに、仮に、熱遮蔽箔３４がフィルタ部３２の上側に取り付けられているとすると、溶湯９０が湯口部１４に流れ込んだときに、熱遮蔽箔３４の一部が、溶解する前にフィルタ部３２から剥離して金型２に供給されてしまい、鋳造製品の欠陥を誘発するおそれがある。しかしながら、熱遮蔽箔３４がフィルタ部３２の下側に取り付けられることによって、このような問題の発生を抑制できる。つまり、熱遮蔽箔３４を設置することによる製品の欠陥の発生を防止できる。

（実施の形態２）
次に、実施の形態２について説明する。実施の形態２は、中子設置部材２２に遮蔽機構が設けられている点で、実施の形態１と異なる。なお、実施の形態２のその他の構成については、実施の形態１と実質的に同様であるので、説明を省略する。

図３は、実施の形態２にかかる低圧鋳造用鋳造装置１を示す図である。また、図４は、実施の形態２にかかる湯口部１４の近傍を示す図である。実施の形態２では、中子設置部材２２は、さらに、遮蔽機構４０を有する。遮蔽機構４０は、蓋部４２と、蓋部４２を支持する支持棒４４とを有する。支持棒４４の一端に蓋部４２が支持されており、支持棒４４の他端は、ピッカー支持部２６に固定されている。また、図４に示すように、蓋部４２の側面４２ａは、蓋部４２の先端に向かって太さが細くなるようなテーパ形状に形成されている。

図５は、実施の形態２にかかる、中子２０と湯口部１４との位置関係を示す上面図である。実施の形態２においては、上から見たときに、湯口部１４が中子２０に隠れないような配置となっている。そして、蓋部４２（遮蔽機構４０）は、ピッカー支持部２６の湯口部１４に対応する（対向する）位置に設けられている。したがって、蓋部４２（遮蔽機構４０）は、中子２０に干渉しない位置に設けられる。

上記のような構成により、中子設置部材２２が中子２０を金型２に設置したときに、蓋部４２が湯口部１４を遮蔽するように構成されている。これにより、酸化物除去用フィルタ３０のみが設置されている場合と比較して、さらに確実に、中子設置部材２２への溶湯９０からの熱伝達を抑制することが可能となる。したがって、ピッカー２４のゴムの劣化をさらに抑制することが可能となる。

なお、上述したように、鋳造時には中子設置部材２２は金型２から退避しているので、鋳造時では、蓋部４２は、湯口部１４から退避することとなる。したがって、鋳造時に、湯口部１４を介して溶湯９０が金型２に供給され得る。

図６は、実施の形態２にかかる遮蔽機構４０の詳細を示す図である。図６に示すように、遮蔽機構４０は、蓋部４２と支持棒４４との間に、弾性部材であるバネ４６を有する。バネ４６が矢印Ｂで示すように伸縮することで、蓋部４２は、支持棒４４に対して相対的に上下方向（支持棒４４の軸方向）に移動することができる。

上記のような構成により、中子設置部材２２が下型８の上面に中子２０を設置する前に、蓋部４２は、湯口部１４に到達し得る。したがって、中子設置部材２２が下型８の上面に中子２０を設置する前に、蓋部４２は、湯口部１４を遮蔽することができる。これにより、ピッカー２４が下型８及び湯口部１４に最も接近する前に、湯口部１４が遮蔽されるので、実施の形態１の場合と比較して、熱の抑制効果が高くなる。さらに、中子設置部材２２を下降させて中子２０を設置したとき、バネ４６は圧縮されるので、バネ４６の付勢力によって、蓋部４２が湯口部１４の上端に押し付けられ得る。したがって、蓋部４２による湯口部１４の密閉性がより向上するので、実施の形態１の場合と比較して、熱の抑制効果が高くなる。

（実施の形態３）
次に、実施の形態３について説明する。実施の形態３では、アルゴン等の不活性ガスを供給する不活性ガス供給管が設けられている点で、上述した他の実施の形態と異なる。なお、実施の形態３のその他の構成については、他の実施の形態と実質的に同様であるので、説明を省略する。

金型２に供給された溶湯９０が凝固して製品が製造された後、金型２を開放して製品を取り出すと、ストーク１２に空気が流入する。このとき、坩堝１０に収容された溶湯９０が、ストーク１２内において空気と接触する。これにより、アルミニウム等の溶湯９０が酸化し、溶湯９０の表面に酸化膜が生成されてしまうおそれがある。

溶湯９０の酸化を抑制するために、ストーク１２にアルゴン等の不活性ガスを供給することが考えられる。ストーク１２に不活性ガスが供給されると、ストーク１２内の空気が不活性ガスと置換されるので、溶湯９０が空気と接触することが抑制される。したがって、溶湯９０の酸化を抑制することができる。

図７は、実施の形態３にかかる低圧鋳造用鋳造装置１を示す図である。また、図８は、実施の形態３にかかる湯口部１４の近傍を示す図である。実施の形態３にかかる低圧鋳造用鋳造装置１は、さらに、不活性ガス供給管５０を有する。不活性ガス供給管５０は、例えばアルゴン（Ａｒ）等の不活性ガスを、ストーク１２に供給する。なお、不活性ガス供給管５０のアルゴンの出口には、溶湯９０が押し上げられたときに溶湯９０が流入することを防止する逆流防止弁などが設けられていてもよい。

アルゴンの比重は空気の比重よりも大きいので、ストーク１２に供給されたアルゴンは、ストーク１２の下方に留まるようにも思われる。しかしながら、溶湯９０の熱によってアルゴンが加熱されると、アルゴンは、対流によって上方に移動し得る。これにより、アルゴンがストーク１２の外部（上方）に拡散してしまい、アルゴン濃度が低下して空気が流入するおそれがある。したがって、単にアルゴンをストーク１２に供給するだけでは、ストーク１２内の溶湯９０の酸化を効果的に抑制することができないおそれがある。

これに対し、実施の形態３では、金型２が開放されているときに、酸化物除去用フィルタ３０が湯口部１４に取り付けられている。これにより、図８の矢印Ａで示すように、アルゴンが湯口部１４に上昇した場合であっても、酸化物除去用フィルタ３０の熱遮蔽箔３４によって、アルゴンが湯口部１４から上方に拡散することを抑制することができる。

図９は、実施の形態３にかかる低圧鋳造用鋳造装置１を用いた鋳造方法を示す図である。製品が生成されると、金型２を開放する（ステップＳ１０２）。これにより、溶湯９０が落下する。また、このタイミングで、不活性ガス供給管５０は、ストーク１２にアルゴンを供給する。これにより、ストーク１２内の空気が湯口部１４から排出され、坩堝１０の溶湯９０の表面の雰囲気が、空気からアルゴンに置換される。なお、この段階では、溶湯９０の表面の雰囲気の置換を速やかに行う（空気の排出を速やかに行う）ため、大容量（例えば２０Ｌ／ｍｉｎ）でアルゴンを供給してもよい。これにより、不活性ガス供給管５０の出口に付着した溶湯９０（アルミニウム等）を除去することもできる。

そして、製品を取り出して（ステップＳ１０４）、湯口部１４に酸化物除去用フィルタ３０を設置する（ステップＳ１０６）。これにより、上述したように、アルゴンが湯口部１４から拡散することが抑制される。なお、この段階では、酸化物除去用フィルタ３０が設置されアルゴンの拡散が抑制されるので、アルゴンの供給量を低下させてもよい（例えば０．３Ｌ／ｍｉｎ）。これにより、アルゴンの供給による圧力により酸化物除去用フィルタ３０が湯口部１４から外れることを防止することもできる。

そして、金型２に中子２０を設置し（ステップＳ１０８）、金型２を閉じる（ステップＳ１１０）。このとき、湯口部１４からアルゴンは拡散しないので、このタイミングで、アルゴンの供給を停止する。その後、ガス注入口１０ａからガスが注入されて坩堝１０内の加圧が開始する（ステップＳ１１２）。これにより、坩堝１０に収容された溶湯９０が上昇し、金型２に供給される。金型２に充填された溶湯９０を保圧して、製品が凝固する（ステップＳ１１４）。このようにして、製品が成形される。

このように、実施の形態３においては、金型２が開放されているときに、酸化物除去用フィルタ３０が湯口部１４に取り付けられていることで、アルゴンが湯口部１４から拡散することを抑制することができる。したがって、実施の形態３にかかる低圧鋳造用鋳造装置１では、効果的に溶湯９０の酸化を抑制することが可能となる。さらに、実施の形態３においては、溶湯９０に含まれる酸化物を除去するための酸化物除去用フィルタ３０を用いて、アルゴンの拡散を抑制することができる。したがって、アルゴンの拡散を抑制するための蓋等を別個に設けなくても、アルゴンの拡散を抑制することが可能となる。

なお、ストーク１２に供給される不活性ガスは、アルゴンに限られない。溶湯９０の酸化を抑制することが可能であれば、任意の不活性ガスが用いられ得る。また、図７及び図５に示すように、湯口部１４は例えば４つ設けられているが、４つの湯口部１４の全てに酸化物除去用フィルタ３０を設置してもよいし、一部の湯口部１４（例えば３つの湯口部１４）に酸化物除去用フィルタ３０を設置してもよい。一部の湯口部１４のみに酸化物除去用フィルタ３０を設置する場合、アルゴンの拡散量が増加するので、酸化物除去用フィルタ３０の設置後のアルゴンの供給量を増加させてもよい（例えば５Ｌ／ｍｉｎ）。

（変形例）
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、熱遮蔽箔３４は、アルミ箔でなくてもよい。熱の伝達を抑制でき、溶湯９０に溶解し得る材料であればよい。

１ 低圧鋳造用鋳造装置
２ 金型
４ 上型
６ 横型
８ 下型
１０ 坩堝
１２ ストーク
１４ 湯口部
２０ 中子
２２ 中子設置部材
２４ ピッカー
２６ ピッカー支持部
３０ 酸化物除去用フィルタ
３２ フィルタ部
３４ 熱遮蔽箔
４０ 遮蔽機構
４２ 蓋部
４４ 支持棒
４６ バネ
５０ 不活性ガス供給管
９０ 溶湯

Claims (1)

1. 低圧鋳造用鋳造装置の湯口部に設置される酸化物除去用フィルタであって、
   網状のフィルタ部と、
   前記フィルタ部の下側を覆う熱遮蔽箔であって、鋳造時に溶湯に溶解される熱遮蔽箔と
   を有する酸化物除去用フィルタ。

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