JP2830777B2 - Metal casting method and apparatus - Google Patents
Metal casting method and apparatusInfo
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- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
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- B22D18/06—Vacuum casting, i.e. making use of vacuum to fill the mould
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、金属の鋳造方法とそ
のための装置に関するものである。さらに詳しくは、こ
の発明は、不純物の混入や、ガス汚染、ガス欠陥等のな
い高品質での鋳造が可能な、特にチタン等の活性金属の
鋳造等に有用な、新しい金属鋳造方法とそのための装置
に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for casting metal and an apparatus therefor. More specifically, the present invention relates to a new metal casting method capable of high-quality casting without contamination, gas contamination, gas defects, etc., and particularly useful for casting active metals such as titanium and the like. It concerns the device.
【０００２】[0002]
【従来の技術とその課題】従来より、金属の鋳造方法お
よびそのための装置として各種の方式のものが知られて
いる。この鋳造方法および装置としては、不純物の混入
や、ガス汚染、ガス欠陥のない高品質な製品を得るため
の手段が様々に検討され、かつ実用化されてきてもい
る。2. Description of the Related Art Various types of metal casting methods and apparatuses have been known. As this casting method and apparatus, various means for obtaining a high-quality product free of impurities, gas contamination, and gas defects have been studied in various ways and have been put to practical use.
【０００３】この発明の発明者らは、高品質な鋳造製品
を得るための手段について鋭意検討を進め、特に活性で
高融点のチタンやその合金等の活性金属の鋳造を可能と
し、不純物の混入を抑え、しかも高効率で、高生産性で
鋳造可能とする方法を確立してきた。この方法は、溶融
金属を部分的に磁気浮揚させて溶解することを特徴とす
る金属のセミレビテーション溶解と、減圧吸引鋳造との
組合わせを本質的特徴とするものであって、耐火物るつ
ぼを使用する従来法と異なるセミレビテーション溶解法
によってチタン等の活性金属の溶解鋳造と、耐火物のコ
ンタミネーションによる品質劣化を抑え、しかも連続溶
解鋳造を可能とし、かつ、減圧吸引鋳造法により、均一
度の高い鋳造製品と、これによる複雑形状品の鋳造をも
可能としている。[0003] The inventors of the present invention have been diligently studying means for obtaining a high quality cast product, and in particular, have enabled the casting of active metals such as titanium and its alloys having an active and high melting point, and have been found to contain impurities. A method has been established that allows for casting with high efficiency and high productivity. This method essentially comprises a combination of semi-levitation melting of metal, which is characterized by partially levitation and melting of molten metal, and vacuum suction casting, and comprises a refractory crucible. Using a semi-levitation melting method that is different from the conventional method that uses a conventional method, the active metal such as titanium is melted and cast, and quality deterioration due to contamination of refractories is suppressed, and continuous melting casting is enabled. Casting products with a high degree of uniformity and castings of complicated shapes are also possible.
【０００４】この方法が特徴とするセミレビテーション
溶解法についてさらに詳しく説明すると、この方法は、
溶解用るつぼの内部に装入した材料を誘導加熱し、その
溶解した溶湯を溶解用るつぼの内壁面に接触させること
なく保持するレビテーション（磁気浮揚）溶解法の一種
である。すなわち、各種の金属の材料を溶解用るつぼに
装入して溶解するに際し、溶解された溶湯がるつぼ内壁
面に接触して生ずる化学反応により汚染されるのを防止
して品質向上を達成する溶解法の一つとして、レビテー
ション溶解法があり、このレビテーション溶解法には、
電磁気力によって溶湯を空間に完全に浮揚させるフルレ
ビテーション溶解法と、水冷銅るつぼを用いて母材の底
部を凝固状態に保ちつつ電磁気力によって溶湯を立ち上
げるセミレビテーション溶解法とがある。フルレビテー
ション溶解法では、溶湯を完全に浮揚させるため、溶解
用るつぼからの汚染を完全に防止することはできるが、
溶湯を浮揚状態に保持するのが難しく、また浮揚させ得
る溶湯の量は少なくないため、工業的にはセミレビテー
ション溶解法が応用されている。[0004] The semi-levitation dissolution method characterized by this method will be described in more detail.
This is a type of levitation (magnetic levitation) melting method in which a material charged in a melting crucible is induction-heated and the melt is held without contacting the inner wall surface of the melting crucible. In other words, when various metal materials are charged into a melting crucible and melted, the molten metal is prevented from being contaminated by a chemical reaction caused by contacting the inner wall surface of the crucible, thereby improving quality. One of the methods is a levitation dissolution method.
There are a full-levitation melting method in which the molten metal is completely floated in the space by electromagnetic force, and a semi-levitation melting method in which the molten metal is started up by the electromagnetic force while keeping the base of the base material in a solidified state using a water-cooled copper crucible. In the full-levitation melting method, the molten metal is completely levitated, so that contamination from the melting crucible can be completely prevented.
Since it is difficult to keep the molten metal in a floating state, and the amount of the molten metal that can be floated is not small, the semilevitation melting method is industrially applied.
【０００５】セミレビテーション溶解法の概略を説明す
ると、この溶解法に使用される水冷銅るつぼは、有底円
筒形状に形成された本体の周壁が、その周方向に分割さ
れて内部に冷却水が循環供給される複数のセグメントで
構成されると共に、各セグメントは絶縁材料により相互
に絶縁状態を保持するようになっている。また、水冷銅
るつぼの外側にはドーナツ状に高周波誘導コイルが所要
の環状間隙を保持して配置されており、るつぼの内部に
材料を装入すると共に、誘導コイルに高周波電流を通電
することにより材料が誘導加熱される。そして材料が所
要温度まで加熱されると、この材料は水冷銅るつぼの内
底部に接触する底部を凝固状態に保ちつつ一部が溶解
し、その溶湯がるつぼ内に浸透する電磁気力によって内
壁面に対して非接触状態で立ち上げ保持される。[0005] The water-cooled copper crucible used in the semi-levitation melting method is described in the following. Are circulated and supplied, and each segment is kept insulated from each other by an insulating material. In addition, a high-frequency induction coil in the form of a donut is arranged outside the water-cooled copper crucible while maintaining a required annular gap, and by charging a material inside the crucible and applying a high-frequency current to the induction coil. The material is induction heated. When the material is heated to the required temperature, this material partially dissolves while keeping the bottom part in contact with the inner bottom part of the water-cooled copper crucible in a solidified state, and the molten metal penetrates into the crucible on the inner wall by electromagnetic force. On the other hand, it is started up and held in a non-contact state.
【０００６】このような特徴のある溶解法としてのセミ
レビテーション溶解法について、以下、この出願の説明
では単に「レビテーション溶解」と呼ぶことにする。こ
のようなレビテーション溶解を利用した、この発明の発
明者が確立してきた鋳造方法と、そのための製造装置
は、たとえば図５に例示したように、溶解炉（ア）にお
いて溶解した溶融金属（イ）に対して、その上方に配置
した鋳型（ウ）に連通する吸上げ管（エ）を浸漬し、こ
の鋳型（ウ）および鋳型室（オ）を大気圧以下に減圧し
た条件で溶融金属（イ）を吸上げ管（エ）を介して鋳型
（ウ）内に吸上げて鋳込むことを特徴としている。[0006] The semi-levitation dissolution method as a dissolution method having such characteristics will be hereinafter simply referred to as "levitation dissolution" in the description of this application. The casting method which has been established by the inventor of the present invention utilizing such levitation melting and a manufacturing apparatus therefor are, for example, as shown in FIG. 5, a molten metal (a) melted in a melting furnace (a). ) Is immersed in a suction pipe (d) communicating with a mold (c) disposed above the molten metal (d) under the condition that the pressure of the mold (c) and the mold chamber (e) is reduced to an atmospheric pressure or less. (A) is sucked into a mold (c) via a suction pipe (d) and cast.
【０００７】しかしながら、これまでの方法および装置
では、減圧吸引にともなう鋳込みの効率の向上や、鋳型
内への均一な鋳込みの点において改善すべき点が残され
てもいた。つまり、上記の通りのレビテーション溶解と
減圧吸引鋳造の生産性の向上と、鋳込みにともなう欠陥
の発生を抑えて、よりその均一な鋳型内への鋳込みが可
能とされるための方策が望まれていた。[0007] However, in the conventional methods and apparatuses, there are still points to be improved in terms of the efficiency of the casting due to the suction under reduced pressure and the uniform casting in the mold. In other words, it is desired to improve the productivity of the levitation melting and the reduced pressure suction casting as described above, and to suppress the occurrence of defects due to the casting, so that a more uniform casting in the mold is enabled. I was
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】この発明は、上記の課題
を解決するものとして、レビテーション溶解炉、すなわ
ち、上記の通り、厳密な定義としてはセミレビテーショ
ンを特徴とする溶解炉で溶解した溶融金属を、その上方
より浸漬した吸上げ管を介して溶解炉直上に配置した二
重構造の鋳型室内の通気性を有する鋳型に鋳込む金属の
鋳造方法であって、（Ａ）大気圧の不活性雰囲気下で金
属をレビテーション溶解し、（Ｂ）二重構造の鋳型室の
外鋳型室をレビテーション溶解内方に密着させ、（Ｃ）
二重構造鋳型室の外鋳型室および内鋳型室と、レビテー
ション溶解炉の上部空間とを大気圧より低く減圧し、
（Ｄ）内鋳型室に配設されてその内部の鋳型に連通する
吸上げ管を溶融金属に浸漬し、（Ｅ）溶解炉の上部空間
に不活性ガスを吹込んで加圧して溶融金属を鋳型内に鋳
込み（Ｆ）内鋳型室を上昇させ吸上げ管を溶融金属より
抜き取り、（Ｇ）大気圧に復帰後、外鋳型室を上昇させ
て溶解炉と切離すことを特徴とする金属の鋳造方法を提
供する。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the above-mentioned problems by melting in a levitation melting furnace, that is, a melting furnace characterized by a strict definition of semi-levitation as described above. A method of casting a metal into a gas-permeable mold in a double-structured mold chamber disposed directly above a melting furnace through a suction pipe immersed from above, comprising: The metal is levitation-melted under an inert atmosphere, and (B) the outer mold chamber of the double-structured mold chamber is brought into close contact with the levitation melt inside, and (C)
Depressurizing the outer mold chamber and inner mold chamber of the double-structure mold chamber and the upper space of the levitation melting furnace below atmospheric pressure,
(D) A suction pipe provided in the inner mold chamber and communicating with the mold therein is immersed in the molten metal, and (E) Inert gas is blown into the upper space of the melting furnace to pressurize the molten metal. (F) The inner mold chamber is raised and the suction pipe is withdrawn from the molten metal. (G) After returning to the atmospheric pressure, the outer mold chamber is raised and separated from the melting furnace. Provide a way.
【０００９】また、この発明は、レビテーション溶解炉
と、その直上に配置された溶融金属が鋳込まれる鋳型を
内部に保持して溶融金属を通気性を有する鋳型へ吸上げ
る吸上げ管を有してこの吸上げ管を鋳型に連通させる内
鋳型室並びにその外周部の外鋳型室とからなる二重構造
の鋳型室と、内鋳型室と外鋳型室とを各々独立して上昇
降下させるスライド機構と、排気減圧手段と不活性ガス
補給手段とを具有する、雰囲気制御機構とを備えた金属
の鋳造装置であって、 （ａ）前記レビテーション溶解炉では大気圧の不活性雰
囲気下で金属が溶解され、 （ｂ）スライド上下機構によって二重構造鋳型室の外鋳
型室がレビテーション溶解炉に密着され、 （ｃ）雰囲気制御機構によって二重構造鋳型室の外鋳型
室および内鋳型室並びにレビテーション溶解炉の上部空
間とが大気圧より低く減圧され、 （ｄ）スライド上下機構によって内鋳型室が降下され、
内鋳型室に配設されてその内部の鋳型に連通する吸上げ
管が溶融金属に浸漬され、 （ｅ）雰囲気制御機構によって外鋳型室へ不活性ガスが
吹込まれて溶融金属が鋳型内に鋳込まれ、 （ｆ）スライド機構により内鋳型室が上昇されて吸上げ
管が溶融金属より抜き取られ、 （ｇ）スライド上下機構により大気圧に復帰後、外鋳型
室が上昇されてレビテーション溶融炉より切離されるよ
うに構成されたことを特徴とする金属の鋳造装置をも提
供する。Further, the present invention has a levitation melting furnace and a suction pipe for holding a mold directly above the furnace in which the molten metal is cast and sucking the molten metal into a mold having gas permeability. And a slide for raising and lowering the inner mold chamber and the outer mold chamber independently of each other, and a double-structured mold chamber comprising an inner mold chamber for communicating the suction tube with the mold and an outer mold chamber on the outer periphery thereof. Mechanism, exhaust pressure reducing means and inert gas
A metal casting apparatus having an atmosphere control mechanism having a replenishing means, wherein (a) the metal is melted in an inert atmosphere at atmospheric pressure in the levitation melting furnace, and (b) a slide vertical mechanism. The outer mold chamber of the double structure mold chamber is brought into close contact with the levitation melting furnace by (c) Atmosphere control mechanism makes the outer mold chamber and the inner mold chamber of the double structure mold chamber and the upper space of the levitation melting furnace large. (D) The inner mold chamber is lowered by the slide up / down mechanism,
A suction pipe provided in the inner mold chamber and communicating with the mold inside is immersed in the molten metal, and (e) an inert gas is blown into the outer mold chamber by the atmosphere control mechanism to cast the molten metal into the mold. (F) The inner mold chamber is raised by the slide mechanism, and the suction pipe is extracted from the molten metal. (G) After returning to the atmospheric pressure by the slide vertical mechanism, the outer mold chamber is raised and the levitation melting furnace There is also provided a metal casting apparatus characterized by being configured to be more separated.
【００１０】そしてこの発明の上記装置では、鋳型抑え
が配置されて、内鋳型室内の鋳型が押圧されて抑えられ
ることや、スライド機構は弾性体を有し、この弾性体の
圧縮によって降下し、その弾発力によって上昇するこ
と。等をその態様としてもいる。[0010] In the above apparatus of the present invention, the mold retainer is arranged so that the mold in the inner mold chamber is pressed and suppressed, and the slide mechanism has an elastic body, which descends by compression of the elastic body, To rise by its resilience. And the like as its mode.
【００１１】[0011]
【作用】上記の通りのこの発明によって、鋳型内は二重
構造によって減圧ないし真空条件に保たれて溶融金属が
加圧によって鋳込まれるので、雰囲気ガスの巻込みによ
る欠陥はなく、均一組織の鋳造が可能となる。しかもこ
の鋳込みは、減圧条件と、不活性ガスの吹込みによる圧
力差の生成によって鋳込速度の安定化や微調整を始めと
して操業全体が極めて効率的に行われることになる。According to the present invention as described above, the inside of the mold is maintained under reduced pressure or vacuum by a double structure, and the molten metal is cast by pressurization. Casting becomes possible. In addition, the casting operation can be performed extremely efficiently as a whole, including stabilization and fine adjustment of the casting speed due to the reduced pressure conditions and the generation of the pressure difference caused by the inert gas injection.
【００１２】そして、この発明では、レビテーション溶
解を行っているので、チタン等の活性金属の鋳造に適
し、かつ、るつぼ耐火物に起因する介在物の混入もな
く、鉄系の鋳物にも有効となる。以下、この発明の方法
および作用効果について実施例によりさらに詳しく説明
する。According to the present invention, since the levitation melting is performed, the method is suitable for casting an active metal such as titanium, is free from inclusions caused by a refractory material of a crucible, and is effective for an iron-based casting. Becomes Hereinafter, the method and operation and effect of the present invention will be described in more detail with reference to examples.
【００１３】[0013]
【実施例】添付した図１は、この発明の鋳造方法のため
の装置の一例を示した斜視断面図であり、図２〜図４
は、鋳造操作に沿って例示した断面図である。たとえ
ば、この図１〜図４に例示したように、この発明の鋳造
装置では、レビテーション溶解炉（１）と、その直上に
配置されて溶融金属が鋳込まれる通気性を有する鋳型
（２）を内部に保持し、溶融金属をこの鋳型（２）へ吸
上げる吸上げ管（３）を有する鋳型室（４）とを備えて
いる。なお、鋳型（２）は、通気性を有するものであれ
ばロストワックスによる精密鋳造用の鋳型に限らず、
砂、金属等を用いた各種の鋳型を適用することができ
る。FIG. 1 is a perspective sectional view showing an example of an apparatus for a casting method according to the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrated along a casting operation. For example, as illustrated in FIGS. 1 to 4, in the casting apparatus of the present invention, a levitation melting furnace (1) and a gas-permeable mold (2) that is disposed immediately above the furnace and into which molten metal is cast. And a mold chamber (4) having a suction pipe (3) for sucking molten metal into the mold (2). The mold (2) is not limited to a mold for precision casting using lost wax as long as it has air permeability,
Various molds using sand, metal, or the like can be applied.
【００１４】そして、この鋳型室（４）としては、この
発明では、鋳型（２）をその内部に配置して吸上げ管
（３）を鋳型（２）に連通させる内鋳型室（４１）とそ
の外周部の外鋳型室（４２）との二重構造を有してい
る。また、この鋳造装置では、内鋳型室（４１）と外鋳
型室（４２）とを各々独立して上昇降下させるスライド
機構と、雰囲気制御機構とを備えている。In the present invention, the mold chamber (4) includes an inner mold chamber (41) in which the mold (2) is disposed and the suction pipe (3) communicates with the mold (2). It has a double structure with the outer mold chamber (42) on the outer periphery. In addition, the casting apparatus includes a slide mechanism for raising and lowering the inner mold chamber (41) and the outer mold chamber (42) independently of each other, and an atmosphere control mechanism.
【００１５】さらにこの例においては、一つの具体例と
して、内鋳型室（４１）のための内蓋（４１１）と、鋳
型（２）を上部より押える鋳型押え（４１２）を上下ス
ライド自在なものとして有し、また、外鋳型室（４２）
のための外蓋（４２１）とを有してもいる。内蓋（４１
１）および外蓋（４１２）は、各々独立して作動するシ
リンダーピストン機構（６）（７）によって上下スライ
ド自在とされている。また、外鋳型室（４２）とベース
（８）との間には外バネ体（９）が、内鋳型室（４１）
のフランジ部と外鋳型室（４２）の段差部との間には内
バネ体（１０）が配設されてもいる。Further, in this embodiment, as one specific example, an inner lid (411) for the inner mold chamber (41) and a mold holder (412) for holding the mold (2) from above can be slid up and down. And the outer mold chamber (42)
And an outer lid (421). Inner lid (41
1) and the outer lid (412) are slidable up and down by cylinder piston mechanisms (6) and (7) which operate independently. Further, an outer spring body (9) is provided between the outer mold chamber (42) and the base (8), and an inner mold chamber (41).
An inner spring body (10) is also provided between the flange portion of (1) and the step portion of the outer mold chamber (42).
【００１６】さらに詳しく図２〜図４の鋳造の操作に沿
って説明する。Ｉ ．図２の状態においてレビテーション溶解炉（１）で
は、誘導コイル（１１）の作動と、不活性ガスとしての
アルゴン（Ａｒ）等を、ガス供給口（１２）より供給し
つつ、上部空間（Ａ）をこのアルゴン等によって雰囲気
調整して金属の溶解を開始する。溶融金属（５）は、レ
ビテーションの溶解の特徴として炉壁との接触を最小限
として略中央部に立上がることになる。A more detailed description will be given along the casting operation shown in FIGS. I. In the state of FIG. 2, in the levitation melting furnace (1), the operation of the induction coil (11) and the supply of argon (Ar) as an inert gas from the gas supply port (12) to the upper space (A). ) Is adjusted by argon or the like to start dissolution of the metal. The molten metal (5) rises approximately in the center with minimal contact with the furnace wall as a feature of the melting of the levitation.
【００１７】II．図１のシリンダーピストン機構（７）
によって外鋳型室（４２）に対して外蓋（４２１）を降
下させ、外鋳型室（４２）をこの外蓋（４２１）によっ
て閉じるとともに、図３に示したように、外バネ体
（９）をさらに圧縮して押圧し、二重構造鋳型室を構成
する外鋳型室（４２）をレビテーション溶解炉（１）に
密着させる。この状態で、雰囲気制御機構によって、ア
ルゴン（Ａｒ）等の不活性ガスを内・外鋳型室（４１、
４２）内に吹込む。内・外鋳型室（４１、４２）は、不
活性ガス雰囲気とされる。 II . Cylinder piston mechanism (7) in Fig. 1
Then, the outer lid (421) is lowered with respect to the outer mold chamber (42), the outer mold chamber (42) is closed by the outer lid (421), and as shown in FIG. Is further compressed and pressed, and the outer mold chamber (42) constituting the double structure mold chamber is brought into close contact with the levitation melting furnace (1). In this state, an inert gas such as argon (Ar) is injected into the inner and outer mold chambers (41,
42). The inner and outer mold chambers (41, 42) are in an inert gas atmosphere.
【００１８】III ．内蓋（４１１）のスライドのための
スライド体（１１０）に設けた排気口（１２０）より、
雰囲気制御機構の一部である真空排気ポンプによって、
通気ガイド（１３０）を介して、二重構造鋳型室を構成
する外鋳型室（４２）および内鋳型室（４１）、さらに
はレビテーション溶解炉（１）の上部空間を大気圧より
低く（望ましくは２００Torr以下、より望ましくは１０
０Torr以下）に減圧する。 III . From the exhaust port (120) provided in the slide body (110) for sliding the inner lid (411),
By the vacuum pump which is a part of the atmosphere control mechanism,
Via the ventilation guide (130), the upper space of the outer mold chamber (42) and the inner mold chamber (41) constituting the double-structure mold chamber, and the upper space of the levitation melting furnace (1) are lower than atmospheric pressure (desirably). Is less than 200 Torr, more preferably 10
(0 Torr or less).
【００１９】IV．図４に示したように、前述のシリンダ
ーピストン機構（６）によってスライド体（１１０）を
降下させ、内バネ体（１０）を圧縮しつつ、内鋳型室
（４１）を降下させ、その内部に配置した鋳型（２）に
連通する吸上げ管（３）を溶融金属（５）に浸漬させ
る。内鋳型室（４１）と、外鋳型室（４２）の段差内面
は、パッキング材（４２２）によってシールされる。内
鋳型室（４１）は内蓋（４１１）によって閉じられ、鋳
型（２）は、鋳型押え（４１２）によって押圧される。 IV . As shown in FIG. 4, the slide body (110) is lowered by the aforementioned cylinder piston mechanism (6), and the inner mold body (41) is lowered while compressing the inner spring body (10). The suction pipe (3) communicating with the placed mold (2) is immersed in the molten metal (5). The inner surfaces of the steps of the inner mold chamber (41) and the outer mold chamber (42) are sealed by a packing material (422). The inner mold chamber (41) is closed by the inner lid (411), and the mold (2) is pressed by the mold holder (412).
【００２０】Ｖ．上記の浸漬とともに、ガス供給口（１
２）からアルゴン（Ａｒ）等の不活性ガスを溶解炉
（１）の上部空間（Ａ）に吹込み、上部空間（Ａ）と内
鋳型室（４１）との差圧（５０〜５００Torr）で溶解金
属（５）を押し上げるので、溶融金属（５）は、吸上げ
管（３）より均一に上昇し、鋳型（２）内に直ちに鋳込
まれる。 V. Along with the above immersion, the gas supply port (1
From 2), an inert gas such as argon (Ar) is blown into the upper space (A) of the melting furnace (1), and a differential pressure (50 to 500 Torr) between the upper space (A) and the inner mold chamber (41) is applied. Since the molten metal (5) is pushed up, the molten metal (5) rises uniformly from the suction pipe (3) and is immediately cast into the mold (2).
【００２１】VI．雰囲気制御機構によって、内・外鋳型
室（４１、４２）と、上記の空間（Ａ）．にアルゴンガ
ス等を吹込み、大気圧に復帰させた後に、上述のスライ
ド機構によって外鋳型室（４２）を上昇させ、外鋳型室
（４２）、内鋳型室（４１）をレビテーション溶解室
（１）より切離す。吸上げ管（３）は、溶融金属より引
抜かれることになる。 VI . By the atmosphere control mechanism, the inner and outer mold chambers (41, 42) and the space (A). After returning to atmospheric pressure by blowing argon gas or the like into the outer mold chamber (42) by the above-mentioned slide mechanism, the outer mold chamber (42) and the inner mold chamber (41) are moved to the levitation melting chamber ( 1) Separate. The suction pipe (3) will be withdrawn from the molten metal.
【００２２】以上のＩ〜VIの操作より明らかなように、
この発明の装置とこれを用いた鋳造方法では、鋳型室
（４）が内鋳型室（４１）と外鋳型室（４２）との二重
構造によって、その密閉性が高まり、減圧および不活性
ガス加圧による鋳込みで、雰囲気ガスの巻込みによる欠
陥や溶融金属の均一な上昇により湯境い欠陥もなく、均
一組織を有し、不純物混入を抑えた鋳造が可能となる。
しかも、雰囲気制御も容易となる。As is clear from the above operations I to VI,
In the apparatus of the present invention and the casting method using the same, the mold chamber (4) has a double structure of the inner mold chamber (41) and the outer mold chamber (42), so that the hermeticity is enhanced, and the reduced pressure and inert gas Casting by pressurization has no defects due to entrainment of atmospheric gas or a uniform rise of the molten metal.
In addition, atmosphere control becomes easy.
【００２３】なお、内鋳型室（４１）および外鋳型室
（４２）の密閉性やスライド性を確保するための外バネ
体（９）や内バネ体（１０）、さらにはシリンダーピス
トン機構（６）（７）については、特にこれに限定され
ることはない。なお、炉内シール用不活性ガス供給は、
レビテーション溶解のためのシールであって、鋳込前の
減圧する期間を除いて鋳造の全期間を通じて供給され
る。An outer spring body (9) and an inner spring body (10) for ensuring the tightness and slidability of the inner mold chamber (41) and the outer mold chamber (42), and a cylinder piston mechanism (6). ) (7) is not particularly limited to this. The supply of the inert gas for the furnace seal is
A seal for levitation melting, which is supplied throughout the casting period except for the period during which the pressure is reduced before casting.
【００２４】上記操作による鋳込みの終了後、吸上げ管
（３）の消耗を確認し、その程度が許容範囲にある場合
には鋳型（２）の取出し後、溶解炉（１）に材料を追加
装入し、上記同様の操作を繰り返す。After the completion of the casting by the above operation, the consumption of the suction pipe (3) is confirmed. If the degree is within an allowable range, the mold (2) is taken out and the material is added to the melting furnace (1). Charge and repeat the same operation as above.
【００２５】[0025]
【発明の効果】たとえば以上の通りの実施例からも明ら
かなように、この発明の方法と装置によって、レビテー
ション溶解にともなう、るつぼ耐火物からの介在物の混
入はなく、チタン等の活性金属の鋳造も容易となり、し
かも、鋳型は、二重構造の鋳型室によって雰囲気制御さ
れ、減圧と、不活性ガス加圧による鋳込みとによって、
これまでにない欠陥の少ない組成均一性に優れた鋳造が
可能となる。さらに、減圧条件と不活性ガス吹込みによ
る圧力差によって、鋳込速度の安定化、微調整などを含
む効率的な鋳造ができ、生産性も大きく向上する。For example, as is clear from the above embodiments, the method and the apparatus of the present invention do not cause inclusion of inclusions from the refractory crucible due to the levitation melting, and the active metal such as titanium. Casting becomes easy, and the atmosphere of the mold is controlled by a double-structured mold chamber.
Casting with unprecedented defects and excellent composition uniformity becomes possible. Further, by the pressure reduction condition and the pressure difference caused by the inert gas injection, an efficient casting including stabilization of the casting speed, fine adjustment and the like can be performed, and the productivity is greatly improved.
【図１】この発明の鋳造装置を例示した要部斜視断面図
である。FIG. 1 is a perspective sectional view of a main part illustrating a casting apparatus of the present invention.
【図２】図１の装置における外鋳型室上部の外蓋の降下
操作等を例示した断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a lowering operation of an outer lid above an outer mold chamber in the apparatus of FIG.
【図３】図２の操作に続いて外鋳型室の降下とレビテー
ション溶解炉への密着の操作等を例示した断面図であ
る。FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating the operation of lowering the outer mold chamber and the operation of closely contacting the levitation melting furnace following the operation of FIG. 2;
【図４】図３の操作に続いて内鋳型室の降下と鋳込み操
作等を例示した断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view exemplifying a descending operation of an inner mold chamber, a casting operation, and the like following the operation of FIG. 3;
【図５】従来の装置と方法を例示した断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a conventional apparatus and method.
１ レビテーション溶解炉 １１ 誘導コイル １２ ガス供給口 ２ 鋳型 ３ 吸上げ管 ４ 鋳型室 ４１ 内鋳型室 ４１１ 内蓋 ４１２ 鋳型押え ４１３ 連通孔 ４２ 外鋳型室 ４２１ 外蓋 ４２２ パッキング材 ５ 溶融金属 ６，７ シリンダーピストン機構 ８ ベース ９ 外バネ体 １０ 内バネ体 １１０ スライド体 １２０ 排気口 １３０ 通気ガイド DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Levitation melting furnace 11 Induction coil 12 Gas supply port 2 Mold 3 Suction pipe 4 Mold chamber 41 Inner mold chamber 411 Inner lid 412 Mold holder 413 Communication hole 42 Outer mold chamber 421 Outer lid 422 Packing material 5 Molten metal 6,7 Cylinder piston mechanism 8 Base 9 Outer spring body 10 Inner spring body 110 Slide body 120 Exhaust port 130 Ventilation guide
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｂ２２Ｄ 27/15 Ｂ２２Ｄ 27/15 (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B22D 18/06 509 B22D 23/00 B22D 27/13 B22D 27/15──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 identification symbol FI B22D 27/15 B22D 27/15 (58) Field of investigation (Int.Cl. 6 , DB name) B22D 18/06 509 B22D 23 / 00 B22D 27/13 B22D 27/15
Claims (4)
属を、その上方より浸漬した吸上げ管を介して溶解炉直
上に配置した二重構造の鋳型室内の通気性を有する鋳型
に鋳込む金属の鋳造方法であって、 （Ａ）大気圧の不活性雰囲気下で金属をレビテーション
溶解し、 （Ｂ）二重構造の鋳型室の外鋳型室をレビテーション溶
解炉に密着させ、 （Ｃ）二重構造鋳型室の外鋳型室および内鋳型室と、レ
ビテーション溶解炉の上部空間とを大気圧より低く減圧
し、 （Ｄ）内鋳型室に配設されてその内部の鋳型に連通する
吸上げ管を溶融金属に浸漬し、 （Ｅ）溶解炉の上部空間に不活性ガスを吹込んで加圧し
て溶融金属を鋳型内に鋳込み （Ｆ）内鋳型室を上昇させ吸上げ管を溶融金属より抜き
取り、 （Ｇ）大気圧に復帰後、外鋳型室を上昇させて溶解炉と
切離すことを特徴とする金属の鋳造方法。1. A method of casting a molten metal melted in a levitation melting furnace into a gas-permeable mold in a double-structured molding chamber disposed immediately above the melting furnace via a suction pipe immersed from above. (A) Levitating melting of a metal in an inert atmosphere at atmospheric pressure, (B) bringing the outer mold chamber of a double-structured mold chamber into close contact with a levitation melting furnace, Depressurizing the outer mold chamber and the inner mold chamber of the double-structure mold chamber and the upper space of the levitation melting furnace to lower than atmospheric pressure, and (D) a suction provided in the inner mold chamber and communicating with the mold therein. The pipe is immersed in the molten metal. (E) Inert gas is blown into the upper space of the melting furnace and pressurized to cast the molten metal into the mold. (F) The inner mold chamber is raised and the suction pipe is extracted from the molten metal. (G) After returning to atmospheric pressure, raise the outer mold chamber Casting method of the metal, characterized in that disconnecting a solution furnace.
置されて溶融金属が鋳込まれる鋳型を内部に保持して溶
融金属を通気性を有する鋳型へ吸上げる吸上げ管を有し
てこの吸上げ管を鋳型に連通させる内鋳型室並びにその
外周部の外鋳型室とからなる二重構造の鋳型室と、内鋳
型室と外鋳型室とを各々独立して上昇降下させるスライ
ド機構と、排気減圧手段と不活性ガス補給手段とを具有
する、雰囲気制御機構とを備えた金属の鋳造装置であっ
て、 （ａ）前記レビテーション溶解炉では大気圧の不活性雰
囲気下で金属が溶解され、 （ｂ）スライド上下機構によって二重構造鋳型室の外鋳
型室がレビテーション溶解炉に密着され、 （ｃ）雰囲気制御機構によって二重構造鋳型室の外鋳型
室および内鋳型室並びにレビテーション溶解炉の上部空
間とが大気圧より低く減圧され、 （ｄ）スライド機構によって内鋳型室が降下され、内鋳
型室に配設されてその内部の鋳型に連通する吸上げ管が
溶融金属に浸漬され、 （ｅ）雰囲気制御機構によって溶解炉の上部空間へ不活
性ガスが吹込まれて溶融金属が鋳型内に鋳込まれ、 （ｆ）スライド上下機構により内鋳型室が上昇されて吸
上げ管が溶融金属より抜き取られ、 （ｇ）スライド上下機構により大気圧に復帰後、外鋳型
室が上昇されてレビテーション溶融炉より切離される ことを特徴とする金属の鋳造装置。2. A levitation melting furnace, and a suction pipe which holds a mold placed directly above the casting mold and into which a molten metal is cast and sucks the molten metal into a mold having gas permeability. An inner mold chamber for communicating the riser pipe with the mold and a double-structure mold chamber comprising an outer mold chamber on the outer periphery thereof, a slide mechanism for independently raising and lowering the inner mold chamber and the outer mold chamber, and exhausting Equipped with decompression means and inert gas replenishment means
To, a casting apparatus of a metal having a controlled atmosphere system, (a) and in the levitation melting furnace metal is dissolved under an inert atmosphere at atmospheric pressure, (b) double structure template by sliding up and down mechanism (C) The outer mold chamber and the inner mold chamber of the double-structure mold chamber and the upper space of the levitation melting furnace are depressurized to below atmospheric pressure by the atmosphere control mechanism. (D) the inner mold chamber is lowered by the slide mechanism, and a suction pipe disposed in the inner mold chamber and communicating with the mold therein is immersed in the molten metal; and (e) the upper part of the melting furnace is controlled by the atmosphere control mechanism. Inert gas is blown into the space and molten metal is cast into the mold. (F) The inner mold chamber is raised by the slide up / down mechanism, and the suction pipe is extracted from the molten metal. (G) Slide up and down A metal casting apparatus characterized in that after returning to atmospheric pressure by a mechanism, the outer mold chamber is raised and separated from the levitation melting furnace.
型が押圧されて抑えられる請求項２の鋳造装置。3. The casting apparatus according to claim 2, wherein a mold holder is arranged to press and hold the mold in the inner mold chamber.
弾性体の圧縮によって降下し、その弾発力によって上昇
する請求項２の鋳造装置。4. The casting apparatus according to claim 2, wherein the slide up-and-down mechanism has an elastic body, which descends by compression of the elastic body and rises by its elastic force.
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