JP3201869B2 - 鋳造装置および鋳造製品の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、溶湯を鋳型に供給して
鋳造製品を製造する鋳造装置および鋳造製品の製造方法
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から溶融金属（溶湯）を溶融炉から
鋳型に供給して鋳造する装置は広く知られている（特開
平２−２７４３６９号公報参照）。このような装置とし
ては、例えば、図３に示すような鋳造装置が一般的であ
る。この鋳造装置１０は、溶湯が保熱状態で貯蔵されて
いる溶融炉２０と、この溶融炉２０側方上部に設けら
れ、それから溶湯が供給される鋳型装置３０とから基本
構成されている。上記溶融炉２０と鋳型装置３０とは断
熱煉瓦製の溶湯供給管４０によって接続されている。

【０００３】溶融炉２０の底部には、発熱部が溶湯の中
に埋没した状態の電気ヒータ２３が設けられている。溶
融炉２０内の溶湯はこの電気ヒータ２３から受熱して常
に一定温度で溶融状態が維持されるようになっている。
この溶融炉２０の上部には、溶湯の液面レベルを検出す
る液面計２１と、溶湯を上記溶湯供給管４０を介して鋳
型装置３０に汲み上げる電磁ポンプ２２とが設けられて
いる。

【０００４】また、鋳型装置３０には鋳型３１が内設さ
れており、この鋳型３１のキャビティ３１ａ内に上記溶
湯供給管４０が連通するように接続されている。従っ
て、上記電磁ポンプ２２を駆動させて溶融炉２０内の溶
湯を汲み揚げることによってこの溶湯は上記溶湯供給管
４０を介して上記キャビティ３１ａ内に供給され、所定
の鋳造製品が得られることになる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の上記
のような鋳造装置１０においては、所定量の溶湯が溶湯
供給管４０を介して鋳型装置３０のキャビティ３１ａ内
に供給された後、直ちに溶湯供給管４０内に滞留してい
る溶湯は溶融炉２０内に返送される。というのは、溶湯
供給管４０は、ただ単に耐火煉瓦で形成されているだけ
であるため、つぎのショット（キャビティ３１ａ内への
溶湯の供給）まで溶湯を滞留させておくと、熱放散によ
って溶湯供給管４０内の溶湯は冷却し、溶湯供給管４０
内で凝固してしまうからである。一旦凝固すると、溶湯
供給管４０を破壊しないと内部で固まった金属を取り除
くことはできない。

【０００６】従って、ショットの都度溶湯供給管４０内
の溶湯は溶融炉２０内に戻されるが、溶湯供給管４０内
に残る溶湯の量は相当に多く、一旦ポンプアップした溶
湯を元に戻してつぎのショットで再度ポンプアップする
ため、電磁ポンプ２２駆動用に相当の量の電気エネルギ
ーが無駄になる。

【０００７】また、溶湯供給管４０内から溶融炉２０内
に一旦戻される溶湯は温度低下しているため、それが戻
された溶融炉２０内の溶湯の温度も低下する。従って、
再度溶融炉２０内の溶湯の温度を所定の温度まで上昇さ
せるため、および、つぎのショットにおいて、電磁ポン
プ２２を駆動させて溶融炉２０内の溶湯を再度キャビテ
ィ３１ａ内まで送り込まなければならないために時間が
かかり、結局、操業時間すなわちサイクルタイムが長く
なるという問題点を有していた。

【０００８】本発明は、上記のような問題点を解決する
ためになされたものであり、操業のサイクルタイムの短
縮および鋳造製品の品質の安定化が可能な鋳造装置およ
び鋳造製品の製造方法を提供することを目的としてい
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１記載の
鋳造手段は、金属が溶融して形成された溶湯を溶融状態
で保持する溶融炉が設けられ、この溶融炉の近傍に鋳型
が内装された鋳型装置が設けられ、上記溶融炉内と鋳型
内とは溶湯供給管によって連通され、この溶湯供給管を
介して溶融炉内溶湯を上記鋳型内に供給するポンプ装置
が設けられ、上記溶湯供給管には内部溶湯を凝固温度よ
りも高い温度に保持する加熱手段が設けられ、上記溶融
炉内溶湯の鋳型への供給を制御する制御装置が設けら
れ、この制御装置には、少なくとも一回分の鋳造が終了
後つぎの回の鋳造が開始されるまでの間、溶湯を溶湯供
給管内に溶融状態で保持するように制御する溶融状態保
持制御手段が設けられ、この溶融状態保持制御手段は、
鋳型内に溶湯が満たされた時点で上記溶湯供給管内を加
熱する通電発熱体への通電スイッチをオンする発熱指示
信号を発信するように構成されていることを特徴とする
ものである。

【００１０】本発明の請求項２記載の鋳造装置は、請求
項１記載の鋳造装置において、上記ポンプ装置は、直流
導電タイプの電磁ポンプおよび電磁誘導タイプの電磁ポ
ンプの内のいずれか一方であることを特徴とするもので
ある。

【００１１】本発明の請求項３記載の鋳造装置は、請求
項１または２記載の鋳造装置において、上記ポンプ装置
は、つぎの回の鋳造操作が開始されるまでの間作動して
溶湯の鋳型からの逆流を防止するとともに、鋳造操作が
行われている間は溶融炉の湯面レベルが上昇すると供給
される電力量が減少するように制御されることを特徴と
するものである。

【００１２】本発明の請求項４記載の鋳造製品の製造方
法は、溶融状態で溶融炉に保持された金属の溶湯を、ポ
ンプ装置の駆動で溶湯供給管を通して鋳型装置に内装さ
れた鋳型に供給することによって鋳造製品を製造する方
法において、上記溶湯供給管の内部を溶湯の凝固温度よ
りも高い温度に保持するとともに、少なくとも一回分の
鋳造が終了後つぎの回の鋳造が開始されるまでの間、溶
湯を溶湯供給管内に溶融状態で保持するとともに、鋳型
内に溶湯が満たされた時点で上記溶湯供給管内を加熱す
る通電発熱体への通電スイッチをオンすることを特徴と
するものである。

【００１３】

【作用】上記請求項１記載の鋳造手段によれば、制御装
置に設けられた溶融状態保持制御手段は、少なくとも一
回分の鋳造が終了後つぎの回の鋳造が開始されるまでの
間、溶湯が溶湯供給管内に溶融状態で保持すべく制御す
るようになっている。具体的には、この制御は、溶融状
態保持制御手段が加熱手段に対して発熱指示信号を発信
するとともに、溶湯が溶湯供給管内から逆流しないよう
に構成される。従って、この指令信号を受けた加熱手段
は、それが通電発熱体で構成されている場合には上記発
熱指示信号に見合った所定の電力を供給する操作を行っ
て発熱し、溶湯供給管内の溶湯が凝固しないように加熱
するとともに、ポンプ装置には所定の電力が供給され、
溶湯は上記管内で逆流せずにつぎの回の鋳造まで溶融状
態を継続する。

【００１４】従って、常に溶湯供給管内に溶融状態の溶
湯が保持されているため、従来のように一旦冷却された
溶湯供給管を通って鋳型に溶湯が供給され溶湯の溶融状
態が不安定になるというような不都合は起こらず、常に
安定した状態で鋳型に溶湯を供給することができる。

【００１５】また、つぎの回の鋳造操作のときには、溶
融炉に設けられたポンプ装置を駆動させれば、直ちに溶
湯供給管内の溶湯が鋳型に供給され、従来溶湯が溶湯供
給管内を通過するに要した時間だけ操業時間を短縮する
ことができる。

【００１６】

【実施例】図１は、本発明に係る鋳造装置の一例を示す
側面視の断面図である。この図に示すように、鋳造装置
１は、溶融金属である溶湯Ｍを溶融状態で貯蔵する溶融
炉２と、この溶融炉２の上部側方に設けられた鋳型装置
３と、上記溶融炉２と鋳型装置３とを連絡している溶湯
供給管４と、溶湯の鋳型装置３への供給を制御する制御
装置５とから基本構成されている。

【００１７】上記溶融炉２は、内周面に断熱材が張り回
されたいわゆる断熱槽であり、図外の溶鉱炉、転炉、平
炉あるいは電気炉等の金属を製造する炉から適宜この溶
融炉２に溶湯Ｍが供給され、常に一定の範囲の量が溶融
状態で貯蔵されるようになっている。溶湯Ｍに溶融状態
を維持させるために、本実施例においては、溶融炉２の
底部に加熱手段としての電気ヒータ２３が設けられてい
る。この電気ヒータ２３は、耐熱性に優れたいわゆるセ
ラミックヒータが適用されており、電源６から所定の電
力を得て発熱し、溶融炉２内の溶湯Ｍが冷却するのを防
いでいる。

【００１８】溶融炉２内の天井部と溶湯Ｍの上面部との
間に形成された空間には、不活性ガスが充填されてお
り、この不活性ガスによって溶融炉２内の溶湯Ｍが酸化
するのを防止している。本実施例の場合は、不活性ガス
としてアルゴンが採用されている。

【００１９】この溶融炉２には、その天井部を貫通して
溶湯を汲み揚げる電気式ポンプ装置としての電磁ポンプ
２２が設けられている。この電磁ポンプ２２の吸引口２
２ａは、溶融炉２の溶湯Ｍ内に開口しているとともに、
上部に設けられた排出口２２ｂは溶湯供給管４に接続し
ている。

【００２０】この電磁ポンプ２２は、液体金属など電気
伝導性を有する液体を対象としてそれを汲み出すための
装置である。電磁ポンプ２２は、機械式のポンプに比較
して、可動部分が存在しないため、高温の溶融金属の汲
み揚げに利用可能であり、また、溶融炉２内の溶湯Ｍを
撹拌して底部に沈殿している不純物を巻き上げたりする
ことがないという利点もあることから、本実施例におい
ては電気式ポンプ装置としてこの電磁ポンプ２２が適用
されているのである。

【００２１】電磁ポンプとしては、磁場の磁力線に直交
するように管路を配設し、この管路を通る液体金属に上
記磁力線を横切るように電流を流して管軸方向に形成さ
れる電磁力によって液体金属を移動させる直流導電タイ
プの電磁ポンプと、管路を取り巻くように付設された磁
気発生用の誘導子を管路の長手方向に多段に設け、管路
を貫通する磁束を管路に沿って移動させるようにし、こ
の磁束の移動に応じて管内の液体金属を移動させるよう
にした電磁誘導タイプの電磁ポンプとがあるが、本実施
例においては、後者の電磁誘導タイプの電磁ポンプ２２
が適用されている。

【００２２】すなわち、本発明で適用されている電磁ポ
ンプ２２は、シリカ等の耐火物製の外管２４ａと、同内
管２４ｂとでケーシングが形成されており、外管２４ａ
の内周面と内管２４ｂの外周面との間に密閉状態の間隙
部が形成されている。そして、この間隙部に内管２４ｂ
の外周面を囲むようにコイルを有する誘導子２５が配設
され、この環状に配設された誘導子２５が管の長手方向
に多段に積み上げられ、電磁ポンプ２２が形成されてい
る。

【００２３】この電磁ポンプ２２には電源６からの電力
が制御ユニット２６を介して供給されるようになってい
る。この制御ユニット２６の内部には、交流電流を直流
に変換する整流機構、供給電力量を制御する電力量制御
機構、および誘導子２５による磁力の発生を順次管路に
そって上方に移動させる発生磁力移動機構等が内蔵され
ている。

【００２４】また、溶融炉２には溶湯Ｍの液面レベルを
検出するための液面計２１が設けられている。この液面
計２１には、耐熱性の筒状体で保護された検出部２１ａ
が備えられ、この検出部２１ａが溶融炉２の天井部を貫
通し、その先端部が溶湯Ｍの中に埋没した状態で溶湯Ｍ
の液面レベルを検出するようになっている。

【００２５】この液面計２１の検出部２１ａは、長手方
向に巻き上げられた一次コイルと二次コイルとから構成
されており、一次コイルに通電することによって二次コ
イルに発生する誘導電流が、回りの溶湯Ｍのレベル（高
さ）に応じて変化することを利用して溶湯液面のレベル
を検知するようにしたものである。

【００２６】溶融炉２と鋳型装置３とを接続する溶湯供
給管４は、図２に示すように、耐火煉瓦製の外筒４１
と、この外筒４１に嵌め込まれた耐火煉瓦製の内筒４２
と、これら外筒４１の内周面と内筒４２の外周面との間
にコイル状で挟持されたニクロム線からなる加熱手段と
しての通電発熱体４３とから構成されている。

【００２７】そして、上記通電発熱体４３には電源６か
らスイッチ機構４ａを介して電力が供給されるようにな
っており、この電力の供給を受けた通電発熱体４３は発
熱して内筒４２の中に貯溜している溶湯Ｍを融点以上に
加熱して溶湯Ｍが凝固するのを防止するようになってい
る。本実施例では、加熱手段として通電発熱体４３が適
用され、この通電発熱体４３としてニクロム線が用いら
れているが、通電発熱体４３はニクロム線に限定される
ものではなく、いわゆるセラミックヒータ等の非金属製
の通電発熱体を使用してもよい。

【００２８】また、加熱手段は通電発熱体に限定される
ものではなく、気体燃料または液体燃料を燃焼させるバ
ーナーを加熱手段として適用し、それを用いて溶湯供給
管４を加熱するようにしてもよい。この場合は、上記外
筒４１の内周面と、内筒４２の外周面との間に形成され
た間隙を煙道として利用し、この煙道にバーナーの燃焼
排ガスを通すことによって溶湯供給管４内に貯溜してい
る溶湯Ｍを加熱するようにすればよい。

【００２９】上記鋳型装置３は、外枠を形成しているケ
ーシング３ａと、このケーシング３ａの内部に形成され
た鋳型３１と、ケーシング３ａ内であって鋳型３１の側
部に設けられた液面計３２とで構成されている。上記鋳
型３１は、砂型であってもよいし、金型であってもよ
い。上記液面計３２は先に説明した溶融炉２用の液面計
２１と全く同じものであり、鋳型３１のキャビティ（内
室）３１ａ内に導入された溶湯Ｍのレベルを検知するた
めのものである。なお、この液面計３２は、溶湯Ｍと非
接触の状態で溶湯Ｍのレベルを検出するものである。

【００３０】そして、キャビティ３１ａの底部には溶湯
Ｍの導入孔である鋳口３１ｂが設けられており、この鋳
口３１ｂに上記溶湯供給管４の先端部が接続されてい
る。従って、電磁ポンプ２２によって汲み揚げられた溶
融炉２内の溶湯Ｍは、溶湯供給管４を通って導出され、
その先端部から鋳型３１の鋳口３１ｂを介してキャビテ
ィ３１ａ内に導入されることになる。

【００３１】このような鋳造装置１には、その操業を制
御するための制御装置５が設けられている。そしてこの
制御装置５の中には予め鋳造装置１を運転制御するため
のプログラムが入力されている。制御装置５は、このプ
ログラムに従って、図外の溶湯供給源から溶融炉２へ溶
湯を供給するための原料供給制御、溶融炉２内の溶湯Ｍ
の温度制御、あるいは溶融炉２内に貯溜されている溶湯
Ｍを予め設定されたタイムスケジュールに沿って鋳型装
置３へ送り込むための供給タイミングや供給量の制御等
を行い、ほとんど人力を介することなく鋳造装置１が的
確に鋳造製品を製造するようになっている。

【００３２】上記制御装置５が行う制御の大略を説明す
ると、まず溶融炉２内の液面は液面計２１によって検知
され、この検知された液面レベルが予め設定された範囲
の液面であるか否かが比較演算され、上記範囲未満のと
きは図外の溶湯供給源から溶湯を溶融炉２内に供給する
ようなアクションを所定の機器に起こさせるようになっ
ている。

【００３３】また、制御装置５は、鋳型装置３内のつぎ
のショットの準備が完了したという信号を受信すると、
電磁ポンプ２２に向けてそれを稼働させる信号を発信す
る。そして、この信号を受けた電磁ポンプ２２は稼働
し、溶融炉２内の溶湯Ｍは汲み揚げられ、溶湯供給管４
を介して鋳口３１ｂから鋳型装置３のキャビティ３１ａ
に供給される。その供給流量は当初少ないがその後スピ
ードアップされる等の供給パターンが予め制御装置５内
に入力されており、このパターンに従った電磁ポンプ２
２の運転が行われる。

【００３４】上記キャビティ３１ａ内の液面は液面計３
２からのレベル信号が制御装置５に入力されることによ
って認識され、一旦キャビティ３１ａが満杯になった時
点（すなわち液面計３２が予め設定されたレベルに到達
した時点）で制御装置５からは電磁ポンプ２２に溶湯供
給ストップの信号が発信され、所定時間溶湯Ｍの供給が
停止された状態で所定時間放置され、キャビティ３１ａ
内に鋳造製品が形成される。

【００３５】このような制御装置５の中に、１回分の鋳
造操作（ショット）が終了後つぎの回のショットが開始
されるまでの間、溶湯が溶湯供給管内において溶融状態
を保持するための溶融温度保持制御手段５１が設けられ
ている。そして、この溶融保持制御手段５１は、溶湯Ｍ
がキャビティ３１ａ内に満たされた時点に通電発熱体４
３のスイッチ機構４ａに発熱指示信号が発信され、これ
を受けたスイッチ機構４ａはスイッチＯＮの動作をして
通電発熱体４３に電源６からの電力を供給し、溶湯供給
管４内の温度を融点以上になるようにしている。

【００３６】本実施例においては、溶湯Ｍがアルミニウ
ムの場合、溶湯供給管４の温度が７００℃〜７５０℃に
なるように制御されている。アルミニウムの融点は約５
７０℃であるため、溶湯供給管４の温度を上記範囲内に
おさまるように通電発熱体４３に電力を供給すると、溶
湯供給管４内のアルミニウムは確実に溶融状態が保持さ
れる。

【００３７】また、本発明においては、制御装置５の中
に電力供給制御手段５２が設けられている。この電力供
給制御手段５２は、まず第一に１回分の鋳造操作（ショ
ット）が終了後つぎの回のショットが開始されるまでの
間、溶湯が溶湯供給管内から溶融炉２内に逆流しないよ
うに電磁ポンプ２２を作動させる制御を行う役割と、第
二にショット操作の間は溶融炉２の液面計２１から入力
された溶融炉２内の溶湯の液面（湯面）レベルに比例し
て電磁ポンプ２２の溶湯汲み揚げ能力を変更する制御を
行う役割とを担っている。そのために、電磁ポンプ２２
の誘導子２５に供給する電力量を予め入力されたプログ
ラムに従って演算し、その演算結果を指令信号にして制
御ユニット２６に伝達するようになっている。

【００３８】すなわち、電力供給制御手段５２の上記第
一の役割は、ショットとショットの間においては、溶融
炉２内の溶湯Ｍは鋳型３１内に供給するする必要はない
ため、従来は電磁ポンプ２２の駆動を一旦停止し、重力
によって溶湯供給管４内の溶湯Ｍを自然落下で溶融炉２
内に返送していたのを、溶湯供給管４の中に継続して保
持させるようにすることである。

【００３９】具体的には、鋳型装置３の液面計３２がキ
ャビティ３１ａ内が溶湯Ｍで満たされたことを検出する
と、この検出結果が制御装置５に入力され、この入力に
よって制御装置５内の電力供給制御手段５２は、その旨
を制御ユニット２６に指示信号として発信するようにな
っている。この指示信号を受信した制御ユニット２６
は、溶湯供給管４内の溶湯Ｍが落下するのを食い止める
に必要な電力のみを誘導子２５に供給するように構成さ
れている。

【００４０】従って、ショットとショットとの間の時間
においても、上記溶湯温度保持制御手段５１による制御
と相俟って、溶湯供給管４内には溶融状態が維持された
溶湯Ｍが保持された状態になっている。

【００４１】また、電力供給制御手段５２の上記第二の
役割は、具体的には、溶融炉２の湯面が低下したときに
は、湯面と鋳型３１との落差が大きくなるため、この大
きくなった落差に打ち勝つために、誘導子２５に供給す
る電力量を大きくし、逆のとき、すなわち溶融炉２の湯
面が上昇したときには誘導子２５に供給する電力量は小
さくするように制御することである。

【００４２】従って、上記の信号を受けた制御ユニット
２６は、その信号に応じて（すなわち溶融炉２の湯面レ
ベルに応じて）電力量を調節し、この電力を電磁ポンプ
２２の誘導子２５に供給するため、上記落差量に拘らず
常に一定の溶湯が電磁ポンプ２２から鋳型装置３に向か
って送り出されることになる。

【００４３】本発明においては、上記制御装置５内に設
けられた溶融温度保持制御手段５１と電力供給制御手段
５２とで溶融状態保持制御手段が構成されている。

【００４４】以下、図３および図４に例示するグラフを
基に、鋳造装置１の操業について説明する。図３のグラ
フは、時間の経過と溶湯の湯圧（電磁ポンプ２２から送
り出された溶湯の湯面の高さ）との関係を例示するもの
である。図４のグラフは時間の経過と溶湯の湯圧（湯面
の高さ）との関係を示すものであり、湯面レベルの相違
によって湯圧が相違することを表している。従って、図
３のグラフは、湯面レベルが標準的な場合を示してお
り、実はこのようなグラフが湯面レベルに応じて無数に
存在することになる。

【００４５】湯面を標準的なレベルに設定した図３にお
いては、湯圧（すなわち湯面の高さ）は、溶融炉２内の
溶湯Ｍの液面が基準とされ「０」に設定されている。こ
のグラフが描く細い実線は、上記液面からの高さを表し
ており、太い実線は通電発熱体４３への通電状態を示し
ている。

【００４６】まず電磁ポンプ２２を作動させると、グラ
フのＡ点にあった溶融炉２内の溶湯Ｍはこの電磁ポンプ
２２によって吸引口２２ａから汲み揚げられ、時間の経
過とともにＢ点に到達する。Ｂ点は鋳型３１の鋳口３１
ｂの根本部分のレベルであり、このレベルより上は、キ
ャビティ３１ａになっている。

【００４７】このＢ点以降がキャビティ３１ａ内に溶湯
Ｍを供給するいわゆるショットタイムであり、当初は溶
湯Ｍの鋳込み速度（溶湯Ｍの供給量）は遅いが、途中で
スピードアップされ、キャビティ３１ａ内が満杯に充填
されたＣ点に到達する。この時点で溶湯Ｍのキャビティ
３１ａ内への供給は停止され、かつ、グラフ内の太い実
線で示すように、通電発熱体４３に電力が供給され、溶
湯供給管４内に貯溜している溶湯Ｍが加熱されてその溶
融状態が継続される。

【００４８】なお、上記Ｂ点からＣ点に到る途中の鋳込
み速度のスピードアップの制御は、鋳型装置３の液面計
３２が検知したキャビティ３１ａ内の湯面レベルを目安
にして実行されるようになっている。すなわち、制御装
置５内には上記スピードの変異点の液面値が予め入力さ
れており、この液面に到達したとき、電力供給制御手段
５２から制御ユニット２６に指示信号が発信され、この
制御ユニット２６を介して誘導子２５への電力供給量が
多くされ、その結果鋳込み速度が速くされるのである。
このような鋳込み速度の制御は、液面計３２の湯面検出
を基に算出された実際のキャビティ３１ａ内の湯面の上
昇速度と予め制御装置５内に入力されている上昇速度と
の差異に応じて実際の上昇速度を順次補正していく、い
わゆるＰＩＤ制御等のフィードバック制御を採用しても
よい。

【００４９】そして、Ｄ点に到るまでキャビティ３１ａ
内に鋳込まれた溶湯Ｍは静置され、冷却されてキャビテ
ィ３１ａの内周面形状に合致した鋳造製品がえられる。
鋳型３１から鋳造製品を取り出すことにより、湯面の高
さはＥ点まで低下するが、溶湯供給管４内には溶融状態
の溶湯Ｍが貯溜されているため、湯圧はＥ点のレベルが
保持される。

【００５０】Ｅ点からＦ点に到る時間が待機時間であ
り、この間に鋳型装置３内においてつぎのショットのた
めの鋳型３１形成の準備が行われ、Ｆ点でそれが完了す
るようになっている。そして、Ｆ点で再度電磁ポンプ２
２が作動してキャビティ３１ａ内に溶融炉２内の溶湯Ｍ
が供給されるが、その時点まで溶湯供給管４内には溶融
状態の溶湯Ｍが貯溜されているため、電磁ポンプ２２を
作動させた直後にキャビティ３１ａ内には溶湯Ｍが供給
される。

【００５１】なお、通電発熱体４３への電力供給は上記
Ｆの時点で遮断され、つぎのショットのキャビティ３１
ａ内が満杯になるＧ点まで上記電力の供給遮断は継続さ
れる。というのは、Ｆ点からＧ点に到る間には、新たな
溶湯Ｍが供給されるため、特に通電発熱体４３に電力を
供給しなくても溶湯供給管４内には溶融状態の溶湯Ｍが
形成されているからである。

【００５２】本発明においては、上記のような溶湯Ｍの
供給制御において、溶融炉２の液面計２１が検出した湯
面レベルに応じて電磁ポンプ２２に供給する電力量を異
ならせている。というのは、図４に示すように、湯面レ
ベルに応じて、湯面から鋳型３１までの高さが相違する
ため、溶湯Ｍを汲み揚げるためのエネルギーが相違し、
結局汲み揚げ能力が湯面レベルによって変わり、操業が
安定しなくなるが、それを回避するためである。

【００５３】因に、図４のグラフにおいては、実線で標
準的な湯面レベルにおける湯圧の経時変化を示し、点線
で標準的な湯面レベルよりもレベルが上方にある場合の
同経時変化を示し、一点鎖線で標準的な湯面レベルより
もレベルが下方にある場合の同経時変化を示している。
このグラフで判る通り、湯面レベルがＬ１だけ下がった
ときには、Ｌ１分の位置のエネルギーだけ多くのエネル
ギーを費やさなければ、溶湯Ｍは標準状態と同じように
は汲み揚げることができないのである。逆に、湯面レベ
ルがＬ２だけ上昇した場合には、その位置のエネルギー
分だけエネルギーを使わなくても標準状態と同じように
溶湯を汲み揚げることができるのである。

【００５４】具体的には、溶融炉２の液面計２１が検出
した湯面レベルは、逐一制御装置５に入力され、この入
力された湯面レベルに応じた電磁ポンプ２２に対する供
給電力量が、予め入力されているプログラムに従って演
算され、その演算結果である指令信号が制御ユニット２
６に出力される。

【００５５】この指令信号を受けた制御ユニット２６
は、電源６から供給された電力を、上記信号に見合った
電力に変換して電磁ポンプ２２の誘導子２５に供給する
ため、結局湯面が下がっている場合には下がり量に応じ
た大きな電力が供給され、標準状態と同じ力で溶湯を汲
みあげ、逆に湯面が上がっている場合には、上がり量に
応じた小さな電力が供給され、結局湯面レベルに拘らず
常に電磁ポンプ２２から送り出される溶湯Ｍの量は一定
になる。

【００５６】本発明の鋳造装置は、以上詳述したよう
に、溶融炉２内と鋳型装置３のキャビティ３１ａ内とを
連通する溶湯供給管４に通電発熱体４３が付設され、こ
の通電発熱体４３に電力を供給することによって上記通
電発熱体４３を発熱させ、この発熱で溶湯供給管４内に
貯溜している溶湯Ｍが溶融状態を維持するようにしてあ
るため、ショットとショットとの間の時間においても、
溶湯供給管４内に溶融状態の溶湯Ｍを保持することが可
能であり、この溶湯Ｍの溶湯供給管４内における保持に
よって、つぎのショット時に直ちにキャビティ３１ａ内
に溶湯を供給することが可能になり、結果として操業時
間の大幅な短縮が実現する。

【００５７】また、溶湯供給管４内の溶湯Ｍを溶融炉２
内に戻さないため、溶融炉２内の溶湯Ｍの温度が低下す
ることがなく、その結果再度温度上昇のためのエネルギ
ーや時間等を消費することがない。

【００５８】さらに、一旦汲み揚げた溶湯供給管４内の
溶湯Ｍを溶融炉２内には戻さないため、従来のように溶
湯供給管４内の溶湯Ｍが電磁ポンプ２２の吸引口２２ａ
から溶融炉２内に戻されることによる溶融炉２内の乱流
は発生しない。従って、この乱流の発生によって起こる
溶融炉２底部の滞留不純物の巻き揚げが起こらず、その
結果溶湯Ｍの品質は安定し、得られた鋳造製品の品質を
バラツキの少ないものにすることができる。

【００５９】

【発明の効果】以上詳述したように本発明の鋳造装置
は、金属が溶融して形成された溶湯を溶融状態で保持す
る溶融炉が設けられ、この溶融炉の近傍に鋳型が内装さ
れた鋳型装置が設けられ、溶融炉内と鋳型内とは溶湯供
給管によって連通され、この溶湯供給管を介して溶融炉
内溶湯を上記鋳型内に供給するポンプ装置が設けられ、
溶湯供給管には内部溶湯を凝固温度よりも高い温度に保
持する加熱手段が設けられ、溶融炉内溶湯の鋳型への供
給を制御する制御装置が設けられ、この制御装置には、
少なくとも一回分の鋳造が終了後つぎの回の鋳造が開始
されるまでの間、溶湯を溶湯供給管内に溶融状態で保持
するように制御する溶融状態保持制御手段が設けられて
なるものである。

【００６０】具体的には、上記溶融状態保持制御手段
は、少なくとも一回分の鋳造が終了後つぎの回の鋳造が
開始されるまでの間、溶湯が溶湯供給管内に溶融状態で
保持すべく制御するようになっている。この制御は、溶
融状態保持制御手段が加熱手段に対して発熱指示信号を
発信するとともに、溶湯が溶湯供給管内から逆流しない
ように構成される。従って、この指令信号を受けた加熱
手段は、それが通電発熱体で構成されている場合には上
記発熱指示信号に見合った所定の電力を供給する操作を
行って発熱し、溶湯供給管内の溶湯が凝固しないように
加熱するとともに、ポンプ装置には所定の電力が供給さ
れ、溶湯は上記管内で逆流せずにつぎの回の鋳造まで溶
融状態を継続する。

【００６１】従って、常に溶湯供給管内に溶融状態の溶
湯が保持されているため、従来のように一旦溶融炉内に
逆流した溶湯が供給管を通って再度鋳型に供給されると
いうような不都合は起こらず、常に安定した溶融状態で
鋳型に供給されるべく待機しているので、操業の安定化
に多いに貢献する。

【００６２】また、つぎの回の鋳造操作のときには、溶
融炉に設けられたポンプ装置に所定の電力を供給すれ
ば、直ちに溶湯供給管内の溶湯が鋳型に送られ、従来溶
湯が溶湯供給管内を通過するに要した時間だけ操業時間
を短縮することができ、生産性を向上させる上で極めて
有用である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る鋳造装置の一例を示す断面視の説
明図である。

【図２】溶湯供給管の側面視の断面図である。

【図３】時間の経過と溶湯の湯圧（湯面の高さ）との関
係を例示するグラフである。

【図４】時間の経過と溶湯の湯圧（湯面の高さ）との関
係を例示するグラフであり、湯面レベルの相違による湯
圧の相違を表している。

【図５】従来の鋳造装置の一例を示す断面視の説明図で
ある。

【符号の説明】

１、１０ 鋳造装置 ２、２０ 溶融炉 ２１ 液面計 ２２ 電磁ポンプ ２３ 電気ヒータ ２４ａ 外管 ２４ｂ 内管 ２５ 誘導子 ２６ 制御ユニット ３、３０ 鋳型装置 ３１ 鋳型 ３１ａ キャビティ ３１ｂ 鋳口 ３２ 液面計 ４、４０ 溶湯供給管 ４ａ スイッチ機構 ５ 制御装置 ５１ 溶融温度保持制御手段 ５２ 電力供給制御手段 ６ 電源

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 河迫 重孝 広島県安芸郡府中町新地３番１号 マツ ダ株式会社内 (72)発明者 三浦 邦明 茨城県日立市滑川本町三丁目19番５号 助川電気工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平１−241373（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−15272（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−27760（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−33761（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−25716（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−274369（ＪＰ，Ａ) 特表 平６−506874（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B22D 45/00 B22D 35/00 B22D 35/06 B22D 37/00

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属が溶融して形成された溶湯を溶融状
   態で保持する溶融炉が設けられ、この溶融炉の近傍に鋳
   型が内装された鋳型装置が設けられ、上記溶融炉内と鋳
   型内とは溶湯供給管によって連通され、この溶湯供給管
   を介して溶融炉内溶湯を上記鋳型内に供給するポンプ装
   置が設けられ、上記溶湯供給管には内部溶湯を凝固温度
   よりも高い温度に保持する加熱手段が設けられ、上記溶
   融炉内溶湯の鋳型への供給を制御する制御装置が設けら
   れ、この制御装置には、少なくとも一回分の鋳造が終了
   後つぎの回の鋳造が開始されるまでの間、溶湯を溶湯供
   給管内に溶融状態で保持するように制御する溶融状態保
   持制御手段が設けられ、この溶融状態保持制御手段は、
   鋳型内に溶湯が満たされた時点で上記溶湯供給管内を加
   熱する通電発熱体への通電スイッチをオンする発熱指示
   信号を発信するように構成されていることを特徴とする
   鋳造装置。
2. 【請求項２】 上記ポンプ装置は、直流導電タイプの電
   磁ポンプおよび電磁誘導タイプの電磁ポンプの内のいず
   れか一方であることを特徴とする請求項１記載の鋳造装
   置。
3. 【請求項３】 上記ポンプ装置は、つぎの回の鋳造操作
   が開始されるまでの間作動して溶湯の鋳型からの逆流を
   防止するとともに、鋳造操作が行われている間は溶融炉
   の湯面レベルが上昇すると供給される電力量が減少する
   ように制御されることを特徴とする請求項１または２記
   載の鋳造装置。
4. 【請求項４】 溶融状態で溶融炉に保持された金属の溶
   湯を、ポンプ装置の駆動で溶湯供給管を通して鋳型装置
   に内装された鋳型に供給することによって鋳造製品を製
   造する方法において、上記溶湯供給管の内部を溶湯の凝
   固温度よりも高い温度に保持するとともに、少なくとも
   一回分の鋳造が終了後つぎの回の鋳造が開始されるまで
   の間、溶湯を溶湯供給管内に溶融状態で保持するととも
   に、鋳型内に溶湯が満たされた時点で上記溶湯供給管内
   を加熱する通電発熱体への通電スイッチをオンすること
   を特徴とする鋳造製品の製造方法。