JP3258426B2 - 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、溶融金属を鋳型に供給
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
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５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、溶融金属（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によって互いに接続されて
いる。

【０００３】溶融炉２０の底部には電気ヒータ２３が設
けられており、その発熱部は溶湯の中に埋没した状態に
なっている。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検出手段としての液面計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、ショット（キャビテ
ィ３１ａ内への溶湯の供給）毎に溶融炉２０内の液面レ
ベルは低下する。また、液面が下限値に到達すると、新
たに溶湯供給源から溶湯が補充されるため、今度は急激
に液面レベルは上昇する。以上要すれば、溶融炉２０内
の溶湯の液面レベルは常に変動しているのである。従っ
て、電磁ポンプ２２が溶湯を鋳型装置３０にまで汲み揚
げるための落差は、刻々変化するのである。

【０００６】それにも拘らず、従来溶融炉２０に設けら
れた電磁ポンプ２２は、常に一定の出力で作動している
ため、上記落差に応じて溶湯を汲み揚げる能力は変化
し、結局ショットタイムがばらつくことになり、これに
より品質のバラツキが大きくなって安定した鋳造操業が
できないという不都合があった。

【０００７】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、溶湯の液面レベルの変動に
拘らず、安定した操業が実現する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。

【０００８】

【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、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電気式ポン
プ装置が設けられ、上記溶融炉には溶湯の液面レベルを
検出する液面検出手段が設けられ、上記鋳型装置には鋳
型内の溶湯の液面レベルを検出する液面検出手段が設け
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、上記両液面検出手
段が検出した溶湯の液面レベルに応じた電力を上記電気
式ポンプ装置に供給するように制御する電力供給制御手
段が設けられ、この電力供給制御手段は、上記溶融炉の
液面検出手段が検出した液面レベルが低いときには上記
電気式ポンプ装置に供給する電力量を増加させ、液面レ
ベルが高いときには上記電気式ポンプ装置に供給する電
力量を減少させるとともに、上記鋳型装置の液面検出手
段が鋳型内へ溶湯が満たされたことを検出したときには
溶湯供給管内の溶湯が溶融炉へ逆流するのを阻止する電
力を次の鋳造操作が開始されるまで電気式ポンプ装置へ
供給するように制御するものであることを特徴とするも
のである。

【０００９】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、上記制御装置には、上記
鋳型装置の液面検出手段が検出した検出値に基づいて算
出された実際の鋳型への溶湯の供給速度と予め制御装置
内に入力されている鋳型への溶湯の目標供給速度との差
異に応じて実際の供給速度を順次補正していくフィード
バック制御手段が設けら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、上記電気式ポン
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、電
気式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り鋳造製品を製造す
る鋳造製品の製造方法において、上記溶融炉内の溶湯の
液面レベルを液面検出手段により検出し、その検出した
液面レベルが低いときには上記電気式ポンプ装置に供給
する電力量を増加させ、液面レベルが高いときには上記
電気式ポンプ装置に供給する電力量を減少させるととも
に、上記鋳型内の溶湯の液面レベルを液面検出手段によ
り検出し、その検出値に基づいて算出された実際の鋳型
への溶湯の供給速度と予め制御装置内に入力されている
鋳型への溶湯の目標供給速度との差異に応じて実際の供
給速度を順次補正していくフィードバック制御を行い、
さらに、上記鋳型装置の液面検出手段が鋳型内へ溶湯が
満たされたことを検出したときには溶湯供給管内の溶湯
が溶融炉へ逆流するのを阻止する電力を電気式ポンプ装
置へ供給し、この状態を次の鋳造操作が開始されるまで
維持することを特徴とするものである。

【００１２】

【作用】上記請求項１記載の鋳造装置によれば、制御装
置には、液面検出手段が検出した溶融炉内の溶湯の液面
レベルに応じた電力を電気式ポンプ装置に供給するよう
に制御する電力供給制御手段が設けられている。従っ
て、この電力供給制御手段によって、電気式ポンプ装置
に供給される電力量を、液面が低いときには多くし、液
面が高いときには少なくし、液面レベルに拘らず常に同
じ汲み揚げ量にすることが可能になる。そして各ショッ
ト毎の溶湯の汲み揚げ量を一定にすることによって、溶
湯の鋳型装置への供給時間が一定し、操業状態の安定化
が実現する。

【００１３】このような操業状態の安定化が実現するこ
とによって、液面レベルの下降に応じて従来低下してい
た溶湯の汲み揚げ能力が低下しないようになるため、能
力が低下しない分だけ操業時間が短縮されるとともに、
品質の安定化を図ることができる。

【００１４】上記請求項２記載の鋳造装置によれば、制
御手段に設けられたフィードバック制御手段の働きによ
って、溶湯の目標供給速度が実現するように実際の溶湯
供給速度が修正され、溶融炉内の溶湯は常に適正な目標
供給速度で鋳型装置に供給されるようになる。

【００１５】

【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。

【００１６】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。

【００１７】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。

【００１８】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。

【００１９】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。

【００２０】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。

【００２１】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。

【００２２】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、供給電力量を制
御する電力量制御機構が内蔵されている。

【００２３】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。

【００２４】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。

【００２５】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。

【００２６】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。

【００２７】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。

【００２８】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。

【００２９】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。

【００３０】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。

【００３１】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。

【００３２】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。

【００３３】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。

【００３４】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。

【００３５】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。

【００３６】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。

【００３７】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。

【００３８】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。

【００３９】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。

【００４０】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。

【００４１】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。

【００４２】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、溶融炉２の湯面レ
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。

【００４３】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。

【００４４】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。

【００４５】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。

【００４６】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内にはフィードバック制御手段（本実施例において
は、上記電力供給制御手段５２がこのフィードバック制
御手段の機能を兼ね備えている）が設けられており、こ
のフィードバック制御手段には上記スピードの変異点の
液面値が予め入力されている。そして、液面が上記変異
点に到達したとき、フィードバック制御手段の機能を有
する電力供給制御手段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
速くなる。

【００４７】このような鋳込み速度の制御は、液面計３
２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（供給速度）と予め制御装置５内に
入力されている上昇速度（供給速度）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により行われるのである。

【００４８】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。

【００４９】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。

【００５０】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。

【００５１】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。

【００５２】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。

【００５３】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。

【００５４】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。

【００５５】本発明の鋳造装置は、以上詳述したよう
に、溶融炉２の湯面レベルに応じて電磁ポンプ２２に供
給される電力量を適切に変更するように構成されている
ため、電磁ポンプ２２が汲み揚げる溶湯Ｍの量は常に一
定になるように制御することが可能であり、その結果鋳
造装置１の操業が安定し、操業管理が容易になるととも
に、品質上のバラツキの少ない鋳造製品が得られること
になる。

【００５６】

【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
内溶湯を鋳型内に供給する電気式ポンプ装置が設けら
れ、溶融炉には溶湯の液面レベルを検出する液面検出手
段が設けられ、上記鋳型装置には鋳型内の溶湯の液面レ
ベルを検出する液面検出手段が設けられ、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、上記両液面検出手段が検出した溶湯の液面
レベルに応じた電力を電気式ポンプ装置に供給するよう
に制御する電力供給制御手段が設けられている。

【００５７】従って、電力供給制御手段によって電気式
ポンプ装置に供給される電力量は、液面が低いときには
多くされ、液面が高いときには少なくされ、液面レベル
に拘らず常に同じ汲み揚げ量にすることが可能になる。
そして各ショット毎の溶湯の汲み揚げ量が一定になるこ
とによって、溶湯の鋳型装置への供給時間が一定し、操
業の安定化に多いに貢献する。

【００５８】また、液面レベルが下がることによって従
来低下していた溶湯の汲み揚げ能力が低下しないため、
能力が低下しない分だけ操業時間が短縮され、生産性を
向上させる上で極めて有用である。

【００５９】なお、鋳型装置に鋳型内の溶湯の液面レベ
ルを検出する液面検出手段を設け、制御装置に、この液
面検出手段が検出した検出値に基づいて算出された実際
の鋳型への溶湯の供給速度と予め制御装置内に入力され
ている鋳型への溶湯の目標供給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フィードバック制御手
段を設ければ、フィードバック制御手段の働きによっ
て、溶湯の目標供給速度が実現するように実際の溶湯供
給速度が修正され、溶融炉内の溶湯は常に適正な目標供
給速度で鋳型装置に供給されるようになり好都合であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案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 平２−274369（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−49354（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−33761（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−15272（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−297135（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−76750（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−33408（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−198974（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−295049（ＪＰ，Ａ) 実開 平３−120960（ＪＰ，Ｕ) 特表 平６−506874（ＪＰ，Ａ) 特表 平８−509170（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B22D 37/00 G01F 23/26 B22D 35/00 B22D 17/30 B22D 17/32 B22D 39/00

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電気式ポ
   ンプ装置が設けられ、上記溶融炉には溶湯の液面レベル
   を検出する液面検出手段が設けられ、上記鋳型装置には
   鋳型内の溶湯の液面レベルを検出する液面検出手段が設
   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、上記両液面検出
   手段が検出した溶湯の液面レベルに応じた電力を上記電
   気式ポンプ装置に供給するように制御する電力供給制御
   手段が設けられ、この電力供給制御手段は、上記溶融炉
   の液面検出手段が検出した液面レベルが低いときには上
   記電気式ポンプ装置に供給する電力量を増加させ、液面
   レベルが高いときには上記電気式ポンプ装置に供給する
   電力量を減少させるとともに、上記鋳型装置の液面検出
   手段が鋳型内へ溶湯が満たされたことを検出したときに
   は溶湯供給管内の溶湯が溶融炉へ逆流するのを阻止する
   電力を次の鋳造操作が開始されるまで電気式ポンプ装置
   へ供給するように制御するものであることを特徴とする
   鋳造装置。
2. 【請求項２】 上記制御装置には、上記鋳型装置の液面
   検出手段が検出した検出値に基づいて算出された実際の
   鋳型への溶湯の供給速度と予め制御装置内に入力されて
   いる鋳型への溶湯の目標供給速度との差異に応じて実際
   の供給速度を順次補正していくフィードバック制御手段
   が設けられてい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】 上記電気式ポンプ装置は、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、電気式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り鋳造製品
   を製造する鋳造製品の製造方法において、上記溶融炉内
   の溶湯の液面レベルを液面検出手段により検出し、その
   検出した液面レベルが低いときには上記電気式ポンプ装
   置に供給する電力量を増加させ、液面レベルが高いとき
   には上記電気式ポンプ装置に供給する電力量を減少させ
   るとともに、上記鋳型内の溶湯の液面レベルを液面検出
   手段により検出し、その検出値に基づいて算出された実
   際の鋳型への溶湯の供給速度と予め制御装置内に入力さ
   れている鋳型への溶湯の目標供給速度との差異に応じて
   実際の供給速度を順次補正していくフィードバック制御
   を行い、さらに、上記鋳型装置の液面検出手段が鋳型内
   へ溶湯が満たされたことを検出したときには溶湯供給管
   内の溶湯が溶融炉へ逆流するのを阻止する電力を電気式
   ポンプ装置へ供給し、この状態を次の鋳造操作が開始さ
   れるまで維持することを特徴とする鋳造製品の製造方
   法。