JP4356123B2 - 鋳造用中子ピン - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋳造用金型内に配されて鋳造品の内周部分や孔部分等を成形するための鋳造用中子ピンに関するものであり、特に、このような鋳造用中子ピンの保温構造に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より金型を用いて鋳造を実施する場合、溶湯の充填後に金型の必要部位を冷却して溶湯を凝固させ、鋳物を成形している。その際、金型内の温度分布特性により鋳物の内部品質は大きく左右される。金型内の温度分布を人為的に操作する従来技術として、特開平１−２３７０６５号公報に掲載されたものがある。これは、金型を冷却する冷却水回路を複数回路に分画し、各冷却水回路に冷却水を循環させるタイミングをずらすことで、金型内の所定部位での冷却速度を操作し、温度分布を人為的に操作することを実現している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
金型部品の一つである中子ピンにおいては、鋳物の品質特性上中子ピン全体の温度を冷却により低く保つ必要がある。しかし、中子ピンのある特定部分は、鋳物の望むべき凝固進行上、保温が必要となる部分が生じるという場合が数多く発生する。つまり、中子ピンにおいても、望むべき温度分布がある。ところが、上記従来技術の方法を適用して中子ピンの温度分布を人為的に操作しようとした場合、中子ピンの狭い領域内で冷却水回路を複数に分画しなければならず、冷却水回路の構成に多大な工数と費用が発生するという問題が生じる。
【０００４】
また、中子ピンの保温が必要な部位のみに熱伝導率の小さい材質からなる塗型層を形成して断熱することも考えられるが、この方法では非常にコストがかかる上に、塗型層の摩滅による保温効果の低減が起こるという問題がある。
【０００５】
故に、本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、鋳造用中子ピンにおいて、簡単且つ安価な構成で所望の領域の保温が長時間可能であり、中子ピンの温度分布を操作可能にすることを技術的課題とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記技術的課題を解決するためになされた請求項１の発明は、内部に冷却水通路が形成された鋳造用中子ピンにおいて、前記鋳造用中子ピンの外周面は部分的に保温が必要な保温面を持ち、該保温面と前記冷却水通路との間には、内部に冷却通路が形成されるとともに外周面に周方向凹部が形成されたピン本体と、前記周方向凹部に接合されて前記周方向凹部を覆う被覆部材とを具備し、前記周方向凹部と前記被覆部材とで画成される空間で断熱空間が形成されていることを特徴とする鋳造用中子ピンとすることである。
【０００７】
上記請求項１の発明によれば、内部に冷却水通路が形成された鋳造用中子ピンの外周面は部分的に保温が必要な保温面を持ち、この保温面と冷却水通路との間には内部に冷却通路が形成されるとともに外周面に周方向凹部が形成されたピン本体と、前記周方向凹部に接合されて前記周方向凹部を覆う被覆部材とを具備し、前記周方向凹部と前記被覆部材とで画成される空間で断熱空間が形成されている。空気の熱伝導率は非常に小さいので、保温面から冷却水通路を流れる冷却水への熱伝達は断熱空間の空気によって遮断され、保温面での保温が達成される。
【０００８】
このように、請求項１の発明によれば、保温面と冷却水通路との間に断熱空間を形成するという簡単且つ安価な構成で所望の領域の保温が可能であり、中子ピンの温度分布を操作可能とすることができるものである。
【０００９】
また、上記技術的課題を解決するにあたり、請求項２の発明のように、内部に冷却水通路が形成された鋳造用中子ピンにおいて、前記鋳造用中子ピンの外周面は部分的に保温が必要な保温面を持ち、前記鋳造用中子ピンは、内部に冷却通路が形成されるとともに外周面に凹部が形成されたピン本体と、前記凹部に接合されて該凹部を覆う被覆部材とを具備し、前記凹部と前記被覆部材とで画成される空間で前記断熱空間が形成しても良い。
【００１３】
上記請求項３の発明によれば、鋳造用中子ピンは、基本的には、内部に冷却通路が形成されるとともに外周面に凹部が形成されたピン本体で構成される。このピン本体には、その外周面に凹部が形成されている。また、凹部には、該凹部を覆う被覆部材が接合されている。そして、凹部と被覆部材とで画成される空間で断熱空間を構成している。
【００１４】
このように、請求項３の発明では、従来から使用している中子ピンに凹部を形成して、この凹部を被覆部材で覆い、凹部と被覆部材とで画成される空間で断熱空間を構成できるので、従来から使用している中子ピンも、これを改造するだけで本発明を実現することができる。
また、請求項４の発明では、鋳造用中子ピンは、内部に軸方向凹部と周方向溝が形成されたアウターピンと、内部に冷却通路が形成されるとともに軸方向凹部内に挿入されたインナーピンとを具備し、周方向溝の在る位置にてアウターピンの外周面は部分的に保温が必要な保温面を持ち、周方向溝の内周面とインナーピンの外周面との間には断熱空間が形成されていると良い。
この他、請求項５の発明のように、内部に冷却水通路が形成された鋳造用中子ピンにおいて、前記鋳造用中子ピンの外周面は部分的に保温が必要な保温面を持ち、鋳造用中子ピンは、内部に冷却通路が形成されるとともに外周面に凹部が形成されたピン本体と、凹部に接合されて凹部を覆う被覆部材とを具備し、凹部と被覆部材とで画成される空間で断熱空間を構成すると良い。
【００１５】
凹部と被覆部材との接合は、溶射、溶接、ろう付けなどの各種接合方法によって接合することが可能である。特に、レーザー溶接により接合すると、接合性が良好となる。
【００１６】
また、この場合、ピン本体と被覆部材とは同一材質であることが好ましい。同一材質であると、両者の熱膨張係数が同一となるため両者に加えられる熱応力が極小に抑えられ、ひいては鋳造用中子ピンの長寿命化が促進される。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１８】
（実施形態例１）
図１は、本例にかかる鋳造用中子ピンを使用した鋳造装置の全体概略断面図、図２は鋳造用中子ピンの断面図である。
【００１９】
図１において、鋳造装置１００は、上型１及び下型２を備える。上型１は、その上部に配置した上型ダイベース３に、下型２は、その下部に配置した下型ダイベース４にそれぞれ固定され支持されている。また、上型ダイベース３は、型駆動機構１１によって矢印Ａで示す上下方向に往復動可能とされている。従って、型駆動機構１１が駆動することにより、上型ダイベース３及び上型１が下型２に対して相対的に上下動する。
【００２０】
上型１及び下型２の合わせ面には、それぞれキャビティー面が形成されており、図に示す型締め状態において両キャビティー面で鋳造成形品の外周側の輪郭が規定される。
【００２１】
また、図に示す型締め状態において、上型１と下型２とのキャビティー面間に中子ピン５が配置される。この中子ピン５は、その外周面で鋳造成形品の内周側の輪郭を規定するものである。従って、上型１及び下型２の両キャビティー面及び中子ピンの外周面で画成された空間がキャビティー空間１６となり、このキャビティー空間１６に溶湯が注型されて、中空の鋳造成形品が成形できる。
【００２２】
中子ピン５は、その後端５ａから前端５ｂに向かうにつれて径が小さくされており、後端５ａには移動入子６が連結されている。移動入子６は、中子ピン駆動手段１２により矢印Ｂで示す前後方向に移動可能とされている。
【００２３】
上型１にはその上面からキャビティー空間１６にかけて押出し孔１ａ、１ｂが形成されている。また、下型２にはその下面からキャビティー空間１６にかけて押出し孔２ａ、２ｂが形成されている。押出し孔１ａ、１ｂには、押出しプレート７ａ、に支持された上側押出しピン８ａ、８ｂ、がそれぞれ挿入されている。同様に、押出し孔２ａ、２ｂには、押出しプレート７ｂに支持された下側押出しピン８ｃ、８ｄが挿入されている。押出しプレート７ａには上側押出しピン駆動機構１３が連結されており、この上側押出しピン駆動機構１３が駆動することによって、上側押出しピン８ａ、８ｂ及び押出しプレート７ａが矢印Ａで示す上下方向に移動する。同様に、押出しプレート７ｂには下側押出しピン駆動機構１４が連結されており、この下側押出しピン駆動機構１４が駆動することによって、下側押出しピン８ｃ、８ｄ及び押出しプレート７ｂが矢印Ａで示す上下方向に移動する。
【００２４】
下型２の図示左面には、ホッパー９が取り付けられている。ホッパー９は、鋳造の原料となるアルミニウム等の溶湯を受ける容器であり、該ホッパー９に連結された傾倒手段１５が駆動することによって湯口９ａを中心として矢印Ｃで示す方向に傾倒するようになっている。
【００２５】
また、上型１及び下型２には湯道１０が形成されている。この湯道１０は、その一端がキャビティー空間１６に連通するとともに、その他端がホッパー９の湯口に連通している。
【００２６】
上記構成において、まず、型開き状態にて中子ピン駆動手段１２を駆動させて中子ピン５を図示左方に前進させ、キャビティー空間１６内に配置させる。次に、型駆動手段１１を駆動させて型締めを行い、上型１と下型２のキャビティー面及び中子ピンの外周面でキャビティー空間１６を画成する。次いで、傾倒手段１５を駆動させてホッパー９を傾倒させる。すると、ホッパー９内の溶湯が湯口９ａから湯道１０に流れ、さらに湯道１０を通ってキャビティー空間１６内に充填される。充填完了後、所定時間冷却し、その後型駆動手段１１を駆動させて型開きを行う。このとき、上側押出しピン駆動手段１３は駆動停止しており、上型２の上昇動作に対して上側押出しピン８ａ、８ｂは上昇しないので、キャビティー空間１６内で成形された鋳造成形品は該押出しピン８ａ、８ｂに押し付けられ、下型２上に留まる。次に、型開きが完了したら、上側押出しピン駆動手段１３を駆動させて上側押出しピン８ａ、８ｂを上動させるとともに、中子ピン駆動手段１２を駆動させて中子ピン５を図示右方向に後退させ、該中子ピン５を鋳造成形品から引き抜く。次いで、下側押出しピン駆動手段１４を駆動させて下側押出しピン８ｃ、８ｄを上昇させる。これにより、鋳造成形品が下型２から押出されて離型し、成形品が取出される。
【００２７】
次に、本例において使用する中子ピンについて、図２を用いて説明する。
【００２８】
本例において使用する中子ピン５は、図に示すように、アウターピン２１とインナーピン２２との２ピンで形成されている。アウターピン２１の外周面２１１は、上記説明した図１における中子ピン５の外周面を形成する面であり、その基端部２１１ａから先端部２１１ｂにかけて径が小さくなるようにテーパーがつけてある。また、アウターピン２１の内部には、軸方向にわたって径がほぼ一定の円柱状の軸方向凹部２１２が形成されており、該軸方向凹部２１２の側周面がアウターピンの内周面２１２ａとされる。尚、アウターピン２１の外周面２１１において、図示範囲Ｃで示す部分は、鋳造時に保温が必要な保温面である。そして、この保温面に対応するアウターピン内周面２１２ａには、凹部としての周方向溝２１３が形成されている。従って、保温面Ｃに対応するアウターピン２１の内周面部分は、周方向溝２１３の底面２１３ａとなる。
【００２９】
インナーピン２２は、根元部２２１及び先端部２２２とよりなる。根元部２２１は、図に示すようにアウターピン２１の左側に配置されている。先端部２２２は、その外径がアウターピン２１に形成された軸方向凹部２１２の径にほぼ等しくなるように設計されており、根元部２２１の図示左端部から延在して軸方向凹部２１２内に挿入され、その先端面は軸方向凹部２１２の底部に当接している。また、図より明らかなように、周方向溝２１３の底面２１３ａはインナーピン２２の先端部２２２の外周面２２２ａと離間されており、この部分で間隙空間Ｄを形成している。
【００３０】
インナーピン２２の内部には、根元部２２１から先端部２２２にかけて軸方向に円筒状の有底凹部２２３が形成されている。この有底凹部２２３は、インナーピン２２の先端部２２２内部に形成された小径部２２３ａと、根元部２２１内部に形成され小径部２２３ａよりも大径の大径部２２３ｂとよりなる。尚、この有底凹部２２３は、後述するように冷却水が流動する冷却通路としての機能を果たす。
【００３１】
有底凹部２２３内には冷却ノズル２３が配設されている。冷却ノズル２３は、基部２３１及びノズル部２３２とよりなる。基部２３１は、有底凹部２２３の大径部２２３ｂ内に配設されている。ノズル部２３２は、基部２３１の図示左端面に連結されて有底凹部２２３の小径部２２３ａに延在しており、該有底凹部２２３の底面付近まで形成されている。
【００３２】
また、インナーピン２２の根元部２２１には、冷却水導入通路２４１及び冷却水排出通路２４２が形成されている。両通路２４１及び２４２は、共に根元部２２１の外周面から有底凹部２２３の大径部２２３ｂに開口しているが、このうちの冷却水導入通路２４１は冷却ノズル２３の基部２３１が配設されている部分に開口するように形成され、冷却水排出通路は基部２３１が配設されていない大径部２３１ｂ内の空間に開口するように形成されている。また、基部２３１内には、冷却水導入通路２４１の内周面開口部に対応する外周部分から、図示左端面のノズル部２３２が連結している部分にかけて連絡通路２４３が形成されている。
【００３３】
上記構成において、中子ピン５を冷却するための冷却水は、冷却水導入通路２４１から導入される。冷却水は、冷却水導入通路２４１、連絡通路２４３、ノズル部２３２のノズル内空間を経て該ノズル部２３２の先端部分から冷却通路である有底凹部２２３の底部に向かって噴出される。そして、冷却水は、該有底凹部２２３の底面からノズル部２３２の外側空間を流れる。このとき、溶湯が充填されるアウターピン２１の外側からの熱は、ノズル部２３２の外側空間を流れる冷却水に受け渡され、冷却が行われる。熱を受け取った冷却水は、その後冷却水排出通路２４２から排出されていく。
【００３４】
ところで、中子ピン５においても、金型と同じようにある特定部分、例えば図２の範囲Ｃで示す保温面のように、鋳物の望むべき凝固進行上保温が必要となる部分が生じる。この場合、保温面Ｃ以外の部分は、図に示すようにアウターピン２１とインナーピン２２とが直接接触しているので、アウターピン２１の外側に充填される溶湯の熱はアウターピン２１、インナーピン２２を経て冷却通路を流れる冷却水に受け渡される。ところが、保温面Ｃの内面側には周方向溝２１３が形成され、周方向溝２１３の底面２１３ａはインナーピン２２の先端部２２２外周と離間されており、この部分で間隙空間Ｄを形成している。このため間隙空間Ｄが断熱空間として作用し、アウターピン２１からインナーピン２２への熱の伝達が遮断される。このように間隙空間Ｄが断熱空間として作用するので、アウターピン２１の保温面Ｃに伝達された熱が間隙空間Ｄに蓄積され、間隙空間Ｄを経てインナーピン２２に伝達される熱量が極力小さく抑えられる。従って、この部分で冷却水に受け渡される熱量も極力小さく抑えられ、保温面Ｃでの保温が達成されるものである。
【００３５】
図３に、本例における中子ピンと従来の中子ピン（保温面に塗型層を形成したもの）との、保温効果を比較したグラフを示す。尚、図３のグラフにおいて、縦軸は、鋳造する鋳物の該当部位における冷却速度（℃／ｓｅｃ．）、該当部位としては、保温面以外の部位で凝固する鋳物の部位（グラフＡ）、従来の中子ピンの保温面に当接する部位で凝固する鋳物の部位（グラフＢ）、本例における中子ピンの保温面に当接する部位で凝固する鋳物の部位（グラフＣ）とした。また、また、鋳物合金としては、ＪＩＳＡＣ４Ｃ合金を用い、７３０℃に溶解したものを注湯、凝固させた。冷却速度は、該当部位の鋳造組織の形態により推定した。
【００３６】
図３より、従来の中子ピンでは、保温面における鋳物冷却速度が８．０℃／ｓｅｃ．であり、一方本例における中子ピンでは、保温面における鋳物冷却速度は６．０℃／ｓｅｃ．である。尚、保温面以外の部位の鋳物冷却速度は１２．０℃／ｓｅｃ．である。このように、本例における中子ピンは、従来の中子ピンよりも２５％保温性が向上し、また非保温部位の半分の冷却速度を維持できることがわかる。
【００３７】
以上のように、本例によれば、内部に冷却水通路としての有底凹部２２３が形成された鋳造用中子ピン５において、鋳造用中子ピン５の外周面を構成するアウターピン外周面２１１は部分的に保温が必要な保温面Ｃを持ち、該保温面Ｃと有底凹部２２３との間には断熱空間としての間隙空間Ｄが形成されているので、保温面Ｃから有底凹部２２３を流れる冷却水への熱伝達は間隙空間Ｄの存在によって遮断され、保温面Ｃでの保温が達成される。従って、保温面Ｃと冷却水通路としての有底凹部２２３との間に間隙空間Ｄを形成するという簡単且つ安価な構成で所望の領域の保温が可能であり、中子ピンの温度分布を操作可能とすることができるものである。
【００３８】
また、鋳造用中子ピン５を、内部に軸方向凹部２１２が形成されたアウターピン２１と、内部に冷却通路としての有底凹部２２３が形成されるとともに軸方向凹部２１２内に挿入された先端部２２２を有するインナーピン２２とを具備した２ピン構成とし、アウターピン２１の外周面２１１は部分的に保温が必要な保温面Ｃを持ち、該保温面Ｃに対応するアウターピン２１の内周面である周方向溝２１３の底部２１３ａとインナーピン２２の先端部２２２の外周面との間には断熱空間としての間隙空間Ｄが形成された構造とした。このように、アウターピン２１とインナーピン２１の２つの構造部材の機械的な結合によって断熱空間としての間隙空間Ｄを構成するため、従来のように保温面に塗型層を形成したものよりも、長時間にわたって保温効果が一層安定するものである。
【００３９】
また、本例によれば、アウターピンの内周面に周方向溝２１３を形成することにより間隙空間Ｄを構成している。間隙空間Ｄは、インナーピン側に凹部を形成しても、またはアウターピンとインナーピンの対面部分にぞれぞれ凹部を形成しても構成することができるが、本例のようにアウターピンの内周面に凹部としての周方向溝２１３を形成するようにすれば、保温面Ｃの部分に該当するアウターピンの熱容量がより低減でき、保温効果がより向上するものである。
【００４０】
（第２実施形態例）
次に、本発明の第２実施形態例について、図４、図５に基づいて説明する。尚、本例で説明する中子ピンを使用した鋳造装置の全体構成は、上記第１実施形態例で説明した図１に示すものと同一であるので、その説明は省略し、本例では中子ピンの構造のみについて説明する。
【００４１】
図４は、本例における中子ピン５の断面図である。中子ピン５は、図に示すように、ピン本体３１及び該ピン本体３１の図示左端に連結配置される根元部３２からなる。ピン本体３１の外周面３１１は、中子ピン５の外周面を形成する面であり、その基端部３１１ａから先端部３１１ｂにかけて径が小さくなるようにテーパーがつけてある。また、ピン本体３１の内部には、軸方向に円筒状の有底凹部３１２が形成されている。この有底凹部３１２は、後述するように冷却水が流動する冷却通路としての機能を果たす。
【００４２】
また、ピン本体３１の外周面３１１において、図示範囲Ｃで示す部分は、鋳造時に保温が必要な保温面である。この保温面Ｃに該当する外周面３１１の部分には周方向溝３１３が形成されている。そして、周方向溝３１３には被覆部材３５が接合されている。
【００４３】
被覆部材の断面図を図５に示す。図５からわかるように、被覆部材３５は、中空の円錐台形形状であり、側周面を形成する被覆部３５１、被覆部３５１の一端（図示右端）から内方に延在したフランジ状の第１接合部３５２、被覆部３５１の他端（図示左端）から内方に延在したフランジ状の第２接合部３５３からなる。第１接合部３５２の外径は、ピン本体３１に形成された周方向溝３１３の図示左側面の外径と等しくされ、第２接合部３５３の外径は、周方向溝３１３の図示右側面の外径と等しくされている。また、被覆部３５１の軸方向長さは、周方向溝３１３の幅と同じになるように設計される。従って、この被覆部材３５は、ピン本体３１に形成された周方向溝にぴったりと嵌まり込み、嵌まり込んだ後は、ピン３１の外周面３１１と面一となる。このとき、図３に示すように、周方向溝３１３と被覆部材３５との間に空間Ｅが形成される。
【００４４】
尚、被覆部材３５をピン本体３１に嵌め込む際には、該被覆部材３５を２つに分割して半円形状とし、この２つの半円形状の被覆部材を周方向溝３１３に両側から嵌め込む。そして、それぞれの被覆部材とピン本体３１との当接部分及び、両被覆部材どうしの当接部分を溶接等の接合手段で接合し、この接合部分をならしてピン本体３１の外周面３１１と面一にする。
【００４５】
根元部３２は外周及び内周を持つ円筒状に形成されており、その一端面は前述のようにピン本体３１の図示左端面に連結配置されている。また、根元部３２の内周空間はピン本体３１に形成された有底凹部３１２に連通しているとともに、その内径は有底凹部３１２の径よりも大きくされている。
【００４６】
有底凹部３１２及び根元部３２の内周空間内には冷却ノズル３３が配設されている。冷却ノズル３３は、基部３３１及びノズル部３３２とよりなる。基部３３１は、根元部３２の内周空間内に配設されている。ノズル部３３２は、基部３３１の図示左端面から左方に延在し、有底凹部３１２の底面付近まで形成されている。
【００４７】
根元部３２には、冷却水導入通路３４１及び冷却水排出通路３４２が形成されている。両通路３４１及び３４２は、共に根元部３２の外周面から内周面に開口しているが、このうちの冷却水導入通路３４１は冷却ノズル３３の基部３３１が配設されている部分に開口するように形成され、冷却水排出通路３４２は基部３３１が配設されていない内周空間に開口するように形成されている。また、基部３３１内には、冷却水導入通路３４１の内周面開口部に対応する外周部分から図示左端面のノズル部３３２が連結している部分にかけて連絡通路３４３が形成されている。
【００４８】
上記構成において、中子ピン５を冷却するための冷却水は、冷却水導入通路３４１から導入される。冷却水は、冷却水導入通路３４１、連絡通路３４３、ノズル部３３２のノズル内空間を経て該ノズル部３３２の先端部分から冷却通路である有底凹部３１２の底部に向かって噴出される。そして、冷却水は、該有底凹部３１２の底面からノズル部３３２の外側空間を流れる。このとき、溶湯が充填されるピン本体３１の外側からの熱は、ノズル部３３２の外側空間を流れる冷却水に受け渡され、冷却が行われる。熱を受け取った冷却水は、その後冷却水排出通路３４２から排出されていくものである。
【００４９】
ところで、本例における中子ピン５においても、上記第１実施形態例と同じようにある特定部分、例えば図３の範囲Ｃで示す保温面のように、鋳物の望むべき凝固進行上保温が必要となる部分生じる。この場合、保温面Ｃ以外の部分では、ピン本体３１の外側に充填される溶湯の熱がピン本体３１から直接有底凹部３１２を流れる冷却水に受け渡される。一方、保温面Ｃの部分では、ピン本体３１の外側に充填される溶湯の熱は、まず被覆部材３５に伝達される。しかし、被覆部材３５の内面側には、被覆部材３５と該被覆部材３５が嵌め込まれた周方向溝３１３とで画成される空間Ｅが形成されているので、この空間Ｅが断熱空間として作用し、被覆部材３５からピン本体３１への熱の伝達が遮断される。このように空間Ｅが断熱空間として作用するので、被覆部材３５に伝達された熱が空間Ｅに蓄積され、間隙Ｅを経てピン本体３１に伝達される熱量が極力小さく抑えられる。このため、この部分で冷却水に受け渡される熱量も極力小さく抑えられ、保温面Ｃでの保温が達成されるものである。
【００５０】
このように、本例によれば、内部に冷却水通路としての有底凹部３１２が形成された鋳造用中子ピン５において、鋳造用中子ピン５の外周面を構成するピン本体３１は部分的に保温が必要な保温面Ｃを持ち、該保温面Ｃと有底凹部２２３との間には断熱空間としての空間Ｅが形成されているので、保温面Ｃから有底凹部３１２を流れる冷却水への熱伝達は空間Ｅの存在によって遮断され、保温面Ｃでの保温が達成される。このため、保温面Ｃと冷却水通路としての有底凹部３１２との間に空間Ｅを形成するという簡単且つ安価な構成で所望の領域の保温が可能であり、中子ピンの温度分布を操作可能とすることができるものである。
【００５１】
また、鋳造用中子ピン５は、内部に冷却通路としての有底凹部３１２が形成されるとともに外周面に凹部としての周方向溝３１３が形成されたピン本体３１と、周方向溝３１３に接合されて該周方向溝３１３を覆う被覆部材３５とを具備し、周方向溝３１３と被覆部材３５とで画成される空間で断熱空間としての空間Ｅを構成している。このため、従来から使用している中子ピンに周方向溝を形成して、この周方向溝を被覆部材で覆い、周方向溝と被覆部材とで画成される空間で断熱空間を構成でき、従来から使用している中子ピンも、これを改造するだけで本発明を実現することができる。
【００５２】
また、本例において、ピン本体３１と被覆部材３５とは同一材質（ＳＫＤ６１；熱間ダイス鋼）とした。本例のように両者を同一材質とした場合、両者の熱膨張係数が同一であるので、鋳造時に加えられる熱によって発生する熱応力が極小に抑えられ、鋳造用中子ピンの長寿命化を促進することができる。
【００５３】
【発明の効果】
本発明によれば、鋳造用中子ピンにおいて、簡単且つ安価な構成で所望の領域の保温が長時間可能であり、中子ピンの温度分布を操作可能にすることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態例及び第２実施形態例における、鋳造用中子ピンを使用した鋳造装置の全体概略断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態例における、鋳造用中子ピンの断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態例における中子ピンと従来の中子ピン（保温面に塗型層を形成したもの）との、保温効果を比較したグラフである。
【図４】本発明の第２実施形態例における、鋳造用中子ピンの断面図である。
【図５】本発明の第２実施形態例における、被覆部材の拡大断面図である。
【符号の説明】
５・・・中子ピン（鋳造用中子ピン）
２１・・・アウターピン、 ２１１・・・外周面
２１２・・・軸方向凹部、 ２１２ａ・・・内周面
２１３・・・周方向溝、 ２１３ａ・・・底面（内周面）
２２・・・インナーピン、 ２２１・・・根元部、 ２２２・・・先端部、 ２２２ａ・・・外周面
３１・・・ピン本体、 ３１１・・・外周面
２２３・・・有底凹部（冷却通路）
３１２・・・有底凹部（冷却通路）
３１３・・・周方向凹部（凹部）
３５・・・被覆部材
Ｃ・・・保温面
Ｄ・・・間隙空間（断熱空間）
Ｅ・・・空間（断熱空間）
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋳造用金型内に配されて鋳造品の内周部分や孔部分等を成形するための鋳造用中子ピンに関するものであり、特に、このような鋳造用中子ピンの保温構造に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より金型を用いて鋳造を実施する場合、溶湯の充填後に金型の必要部位を冷却して溶湯を凝固させ、鋳物を成形している。その際、金型内の温度分布特性により鋳物の内部品質は大きく左右される。金型内の温度分布を人為的に操作する従来技術として、特開平１−２３７０６５号公報に掲載されたものがある。これは、金型を冷却する冷却水回路を複数回路に分画し、各冷却水回路に冷却水を循環させるタイミングをずらすことで、金型内の所定部位での冷却速度を操作し、温度分布を人為的に操作することを実現している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
金型部品の一つである中子ピンにおいては、鋳物の品質特性上中子ピン全体の温度を冷却により低く保つ必要がある。しかし、中子ピンのある特定部分は、鋳物の望むべき凝固進行上、保温が必要となる部分が生じるという場合が数多く発生する。つまり、中子ピンにおいても、望むべき温度分布がある。ところが、上記従来技術の方法を適用して中子ピンの温度分布を人為的に操作しようとした場合、中子ピンの狭い領域内で冷却水回路を複数に分画しなければならず、冷却水回路の構成に多大な工数と費用が発生するという問題が生じる。
【０００４】
また、中子ピンの保温が必要な部位のみに熱伝導率の小さい材質からなる塗型層を形成して断熱することも考えられるが、この方法では非常にコストがかかる上に、塗型層の摩滅による保温効果の低減が起こるという問題がある。
【０００５】
故に、本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、鋳造用中子ピンにおいて、簡単且つ安価な構成で所望の領域の保温が長時間可能であり、中子ピンの温度分布を操作可能にすることを技術的課題とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記技術的課題を解決するためになされた請求項１の発明は、内部に冷却水通路が形成された鋳造用中子ピンにおいて、前記鋳造用中子ピンの外周面は部分的に保温が必要な保温面を持ち、該保温面と前記冷却水通路との間には、内部に冷却通路が形成されるとともに外周面に周方向凹部が形成されたピン本体と、前記周方向凹部に接合されて前記周方向凹部を覆う被覆部材とを具備し、前記周方向凹部と前記被覆部材とで画成される空間で断熱空間が形成されていることを特徴とする鋳造用中子ピンとすることである。
【０００７】
上記請求項１の発明によれば、内部に冷却水通路が形成された鋳造用中子ピンの外周面は部分的に保温が必要な保温面を持ち、この保温面と冷却水通路との間には内部に冷却通路が形成されるとともに外周面に周方向凹部が形成されたピン本体と、前記周方向凹部に接合されて前記周方向凹部を覆う被覆部材とを具備し、前記周方向凹部と前記被覆部材とで画成される空間で断熱空間が形成されている。空気の熱伝導率は非常に小さいので、保温面から冷却水通路を流れる冷却水への熱伝達は断熱空間の空気によって遮断され、保温面での保温が達成される。
【０００８】
このように、請求項１の発明によれば、保温面と冷却水通路との間に断熱空間を形成するという簡単且つ安価な構成で所望の領域の保温が可能であり、中子ピンの温度分布を操作可能とすることができるものである。
【０００９】
また、上記技術的課題を解決するにあたり、請求項２の発明のように、内部に冷却水通路が形成された鋳造用中子ピンにおいて、前記鋳造用中子ピンの外周面は部分的に保温が必要な保温面を持ち、前記鋳造用中子ピンは、内部に冷却通路が形成されるとともに外周面に凹部が形成されたピン本体と、前記凹部に接合されて該凹部を覆う被覆部材とを具備し、前記凹部と前記被覆部材とで画成される空間で前記断熱空間が形成しても良い。
【００１３】
上記請求項３の発明によれば、鋳造用中子ピンは、基本的には、内部に冷却通路が形成されるとともに外周面に凹部が形成されたピン本体で構成される。このピン本体には、その外周面に凹部が形成されている。また、凹部には、該凹部を覆う被覆部材が接合されている。そして、凹部と被覆部材とで画成される空間で断熱空間を構成している。
【００１４】
このように、請求項３の発明では、従来から使用している中子ピンに凹部を形成して、この凹部を被覆部材で覆い、凹部と被覆部材とで画成される空間で断熱空間を構成できるので、従来から使用している中子ピンも、これを改造するだけで本発明を実現することができる。
また、請求項４の発明では、鋳造用中子ピンは、内部に軸方向凹部と周方向溝が形成されたアウターピンと、内部に冷却通路が形成されるとともに軸方向凹部内に挿入されたインナーピンとを具備し、周方向溝の在る位置にてアウターピンの外周面は部分的に保温が必要な保温面を持ち、周方向溝の内周面とインナーピンの外周面との間には断熱空間が形成されていると良い。
この他、請求項５の発明のように、内部に冷却水通路が形成された鋳造用中子ピンにおいて、前記鋳造用中子ピンの外周面は部分的に保温が必要な保温面を持ち、鋳造用中子ピンは、内部に冷却通路が形成されるとともに外周面に凹部が形成されたピン本体と、凹部に接合されて凹部を覆う被覆部材とを具備し、凹部と被覆部材とで画成される空間で断熱空間を構成すると良い。
【００１５】
凹部と被覆部材との接合は、溶射、溶接、ろう付けなどの各種接合方法によって接合することが可能である。特に、レーザー溶接により接合すると、接合性が良好となる。
【００１６】
また、この場合、ピン本体と被覆部材とは同一材質であることが好ましい。同一材質であると、両者の熱膨張係数が同一となるため両者に加えられる熱応力が極小に抑えられ、ひいては鋳造用中子ピンの長寿命化が促進される。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１８】
（実施形態例１）
図１は、本例にかかる鋳造用中子ピンを使用した鋳造装置の全体概略断面図、図２は鋳造用中子ピンの断面図である。
【００１９】
図１において、鋳造装置１００は、上型１及び下型２を備える。上型１は、その上部に配置した上型ダイベース３に、下型２は、その下部に配置した下型ダイベース４にそれぞれ固定され支持されている。また、上型ダイベース３は、型駆動機構１１によって矢印Ａで示す上下方向に往復動可能とされている。従って、型駆動機構１１が駆動することにより、上型ダイベース３及び上型１が下型２に対して相対的に上下動する。
【００２０】
上型１及び下型２の合わせ面には、それぞれキャビティー面が形成されており、図に示す型締め状態において両キャビティー面で鋳造成形品の外周側の輪郭が規定される。
【００２１】
また、図に示す型締め状態において、上型１と下型２とのキャビティー面間に中子ピン５が配置される。この中子ピン５は、その外周面で鋳造成形品の内周側の輪郭を規定するものである。従って、上型１及び下型２の両キャビティー面及び中子ピンの外周面で画成された空間がキャビティー空間１６となり、このキャビティー空間１６に溶湯が注型されて、中空の鋳造成形品が成形できる。
【００２２】
中子ピン５は、その後端５ａから前端５ｂに向かうにつれて径が小さくされており、後端５ａには移動入子６が連結されている。移動入子６は、中子ピン駆動手段１２により矢印Ｂで示す前後方向に移動可能とされている。
【００２３】
上型１にはその上面からキャビティー空間１６にかけて押出し孔１ａ、１ｂが形成されている。また、下型２にはその下面からキャビティー空間１６にかけて押出し孔２ａ、２ｂが形成されている。押出し孔１ａ、１ｂには、押出しプレート７ａ、に支持された上側押出しピン８ａ、８ｂ、がそれぞれ挿入されている。同様に、押出し孔２ａ、２ｂには、押出しプレート７ｂに支持された下側押出しピン８ｃ、８ｄが挿入されている。押出しプレート７ａには上側押出しピン駆動機構１３が連結されており、この上側押出しピン駆動機構１３が駆動することによって、上側押出しピン８ａ、８ｂ及び押出しプレート７ａが矢印Ａで示す上下方向に移動する。同様に、押出しプレート７ｂには下側押出しピン駆動機構１４が連結されており、この下側押出しピン駆動機構１４が駆動することによって、下側押出しピン８ｃ、８ｄ及び押出しプレート７ｂが矢印Ａで示す上下方向に移動する。
【００２４】
下型２の図示左面には、ホッパー９が取り付けられている。ホッパー９は、鋳造の原料となるアルミニウム等の溶湯を受ける容器であり、該ホッパー９に連結された傾倒手段１５が駆動することによって湯口９ａを中心として矢印Ｃで示す方向に傾倒するようになっている。
【００２５】
また、上型１及び下型２には湯道１０が形成されている。この湯道１０は、その一端がキャビティー空間１６に連通するとともに、その他端がホッパー９の湯口に連通している。
【００２６】
上記構成において、まず、型開き状態にて中子ピン駆動手段１２を駆動させて中子ピン５を図示左方に前進させ、キャビティー空間１６内に配置させる。次に、型駆動手段１１を駆動させて型締めを行い、上型１と下型２のキャビティー面及び中子ピンの外周面でキャビティー空間１６を画成する。次いで、傾倒手段１５を駆動させてホッパー９を傾倒させる。すると、ホッパー９内の溶湯が湯口９ａから湯道１０に流れ、さらに湯道１０を通ってキャビティー空間１６内に充填される。充填完了後、所定時間冷却し、その後型駆動手段１１を駆動させて型開きを行う。このとき、上側押出しピン駆動手段１３は駆動停止しており、上型２の上昇動作に対して上側押出しピン８ａ、８ｂは上昇しないので、キャビティー空間１６内で成形された鋳造成形品は該押出しピン８ａ、８ｂに押し付けられ、下型２上に留まる。次に、型開きが完了したら、上側押出しピン駆動手段１３を駆動させて上側押出しピン８ａ、８ｂを上動させるとともに、中子ピン駆動手段１２を駆動させて中子ピン５を図示右方向に後退させ、該中子ピン５を鋳造成形品から引き抜く。次いで、下側押出しピン駆動手段１４を駆動させて下側押出しピン８ｃ、８ｄを上昇させる。これにより、鋳造成形品が下型２から押出されて離型し、成形品が取出される。
【００２７】
次に、本例において使用する中子ピンについて、図２を用いて説明する。
【００２８】
本例において使用する中子ピン５は、図に示すように、アウターピン２１とインナーピン２２との２ピンで形成されている。アウターピン２１の外周面２１１は、上記説明した図１における中子ピン５の外周面を形成する面であり、その基端部２１１ａから先端部２１１ｂにかけて径が小さくなるようにテーパーがつけてある。また、アウターピン２１の内部には、軸方向にわたって径がほぼ一定の円柱状の軸方向凹部２１２が形成されており、該軸方向凹部２１２の側周面がアウターピンの内周面２１２ａとされる。尚、アウターピン２１の外周面２１１において、図示範囲Ｃで示す部分は、鋳造時に保温が必要な保温面である。そして、この保温面に対応するアウターピン内周面２１２ａには、凹部としての周方向溝２１３が形成されている。従って、保温面Ｃに対応するアウターピン２１の内周面部分は、周方向溝２１３の底面２１３ａとなる。
【００２９】
インナーピン２２は、根元部２２１及び先端部２２２とよりなる。根元部２２１は、図に示すようにアウターピン２１の左側に配置されている。先端部２２２は、その外径がアウターピン２１に形成された軸方向凹部２１２の径にほぼ等しくなるように設計されており、根元部２２１の図示左端部から延在して軸方向凹部２１２内に挿入され、その先端面は軸方向凹部２１２の底部に当接している。また、図より明らかなように、周方向溝２１３の底面２１３ａはインナーピン２２の先端部２２２の外周面２２２ａと離間されており、この部分で間隙空間Ｄを形成している。
【００３０】
インナーピン２２の内部には、根元部２２１から先端部２２２にかけて軸方向に円筒状の有底凹部２２３が形成されている。この有底凹部２２３は、インナーピン２２の先端部２２２内部に形成された小径部２２３ａと、根元部２２１内部に形成され小径部２２３ａよりも大径の大径部２２３ｂとよりなる。尚、この有底凹部２２３は、後述するように冷却水が流動する冷却通路としての機能を果たす。
【００３１】
有底凹部２２３内には冷却ノズル２３が配設されている。冷却ノズル２３は、基部２３１及びノズル部２３２とよりなる。基部２３１は、有底凹部２２３の大径部２２３ｂ内に配設されている。ノズル部２３２は、基部２３１の図示左端面に連結されて有底凹部２２３の小径部２２３ａに延在しており、該有底凹部２２３の底面付近まで形成されている。
【００３２】
また、インナーピン２２の根元部２２１には、冷却水導入通路２４１及び冷却水排出通路２４２が形成されている。両通路２４１及び２４２は、共に根元部２２１の外周面から有底凹部２２３の大径部２２３ｂに開口しているが、このうちの冷却水導入通路２４１は冷却ノズル２３の基部２３１が配設されている部分に開口するように形成され、冷却水排出通路は基部２３１が配設されていない大径部２３１ｂ内の空間に開口するように形成されている。また、基部２３１内には、冷却水導入通路２４１の内周面開口部に対応する外周部分から、図示左端面のノズル部２３２が連結している部分にかけて連絡通路２４３が形成されている。
【００３３】
上記構成において、中子ピン５を冷却するための冷却水は、冷却水導入通路２４１から導入される。冷却水は、冷却水導入通路２４１、連絡通路２４３、ノズル部２３２のノズル内空間を経て該ノズル部２３２の先端部分から冷却通路である有底凹部２２３の底部に向かって噴出される。そして、冷却水は、該有底凹部２２３の底面からノズル部２３２の外側空間を流れる。このとき、溶湯が充填されるアウターピン２１の外側からの熱は、ノズル部２３２の外側空間を流れる冷却水に受け渡され、冷却が行われる。熱を受け取った冷却水は、その後冷却水排出通路２４２から排出されていく。
【００３４】
ところで、中子ピン５においても、金型と同じようにある特定部分、例えば図２の範囲Ｃで示す保温面のように、鋳物の望むべき凝固進行上保温が必要となる部分が生じる。この場合、保温面Ｃ以外の部分は、図に示すようにアウターピン２１とインナーピン２２とが直接接触しているので、アウターピン２１の外側に充填される溶湯の熱はアウターピン２１、インナーピン２２を経て冷却通路を流れる冷却水に受け渡される。ところが、保温面Ｃの内面側には周方向溝２１３が形成され、周方向溝２１３の底面２１３ａはインナーピン２２の先端部２２２外周と離間されており、この部分で間隙空間Ｄを形成している。このため間隙空間Ｄが断熱空間として作用し、アウターピン２１からインナーピン２２への熱の伝達が遮断される。このように間隙空間Ｄが断熱空間として作用するので、アウターピン２１の保温面Ｃに伝達された熱が間隙空間Ｄに蓄積され、間隙空間Ｄを経てインナーピン２２に伝達される熱量が極力小さく抑えられる。従って、この部分で冷却水に受け渡される熱量も極力小さく抑えられ、保温面Ｃでの保温が達成されるものである。
【００３５】
図３に、本例における中子ピンと従来の中子ピン（保温面に塗型層を形成したもの）との、保温効果を比較したグラフを示す。尚、図３のグラフにおいて、縦軸は、鋳造する鋳物の該当部位における冷却速度（℃／ｓｅｃ．）、該当部位としては、保温面以外の部位で凝固する鋳物の部位（グラフＡ）、従来の中子ピンの保温面に当接する部位で凝固する鋳物の部位（グラフＢ）、本例における中子ピンの保温面に当接する部位で凝固する鋳物の部位（グラフＣ）とした。また、また、鋳物合金としては、ＪＩＳＡＣ４Ｃ合金を用い、７３０℃に溶解したものを注湯、凝固させた。冷却速度は、該当部位の鋳造組織の形態により推定した。
【００３６】
図３より、従来の中子ピンでは、保温面における鋳物冷却速度が８．０℃／ｓｅｃ．であり、一方本例における中子ピンでは、保温面における鋳物冷却速度は６．０℃／ｓｅｃ．である。尚、保温面以外の部位の鋳物冷却速度は１２．０℃／ｓｅｃ．である。このように、本例における中子ピンは、従来の中子ピンよりも２５％保温性が向上し、また非保温部位の半分の冷却速度を維持できることがわかる。
【００３７】
以上のように、本例によれば、内部に冷却水通路としての有底凹部２２３が形成された鋳造用中子ピン５において、鋳造用中子ピン５の外周面を構成するアウターピン外周面２１１は部分的に保温が必要な保温面Ｃを持ち、該保温面Ｃと有底凹部２２３との間には断熱空間としての間隙空間Ｄが形成されているので、保温面Ｃから有底凹部２２３を流れる冷却水への熱伝達は間隙空間Ｄの存在によって遮断され、保温面Ｃでの保温が達成される。従って、保温面Ｃと冷却水通路としての有底凹部２２３との間に間隙空間Ｄを形成するという簡単且つ安価な構成で所望の領域の保温が可能であり、中子ピンの温度分布を操作可能とすることができるものである。
【００３８】
また、鋳造用中子ピン５を、内部に軸方向凹部２１２が形成されたアウターピン２１と、内部に冷却通路としての有底凹部２２３が形成されるとともに軸方向凹部２１２内に挿入された先端部２２２を有するインナーピン２２とを具備した２ピン構成とし、アウターピン２１の外周面２１１は部分的に保温が必要な保温面Ｃを持ち、該保温面Ｃに対応するアウターピン２１の内周面である周方向溝２１３の底部２１３ａとインナーピン２２の先端部２２２の外周面との間には断熱空間としての間隙空間Ｄが形成された構造とした。このように、アウターピン２１とインナーピン２１の２つの構造部材の機械的な結合によって断熱空間としての間隙空間Ｄを構成するため、従来のように保温面に塗型層を形成したものよりも、長時間にわたって保温効果が一層安定するものである。
【００３９】
また、本例によれば、アウターピンの内周面に周方向溝２１３を形成することにより間隙空間Ｄを構成している。間隙空間Ｄは、インナーピン側に凹部を形成しても、またはアウターピンとインナーピンの対面部分にぞれぞれ凹部を形成しても構成することができるが、本例のようにアウターピンの内周面に凹部としての周方向溝２１３を形成するようにすれば、保温面Ｃの部分に該当するアウターピンの熱容量がより低減でき、保温効果がより向上するものである。
【００４０】
（第２実施形態例）
次に、本発明の第２実施形態例について、図４、図５に基づいて説明する。尚、本例で説明する中子ピンを使用した鋳造装置の全体構成は、上記第１実施形態例で説明した図１に示すものと同一であるので、その説明は省略し、本例では中子ピンの構造のみについて説明する。
【００４１】
図４は、本例における中子ピン５の断面図である。中子ピン５は、図に示すように、ピン本体３１及び該ピン本体３１の図示左端に連結配置される根元部３２からなる。ピン本体３１の外周面３１１は、中子ピン５の外周面を形成する面であり、その基端部３１１ａから先端部３１１ｂにかけて径が小さくなるようにテーパーがつけてある。また、ピン本体３１の内部には、軸方向に円筒状の有底凹部３１２が形成されている。この有底凹部３１２は、後述するように冷却水が流動する冷却通路としての機能を果たす。
【００４２】
また、ピン本体３１の外周面３１１において、図示範囲Ｃで示す部分は、鋳造時に保温が必要な保温面である。この保温面Ｃに該当する外周面３１１の部分には周方向溝３１３が形成されている。そして、周方向溝３１３には被覆部材３５が接合されている。
【００４３】
被覆部材の断面図を図５に示す。図５からわかるように、被覆部材３５は、中空の円錐台形形状であり、側周面を形成する被覆部３５１、被覆部３５１の一端（図示右端）から内方に延在したフランジ状の第１接合部３５２、被覆部３５１の他端（図示左端）から内方に延在したフランジ状の第２接合部３５３からなる。第１接合部３５２の外径は、ピン本体３１に形成された周方向溝３１３の図示左側面の外径と等しくされ、第２接合部３５３の外径は、周方向溝３１３の図示右側面の外径と等しくされている。また、被覆部３５１の軸方向長さは、周方向溝３１３の幅と同じになるように設計される。従って、この被覆部材３５は、ピン本体３１に形成された周方向溝にぴったりと嵌まり込み、嵌まり込んだ後は、ピン３１の外周面３１１と面一となる。このとき、図３に示すように、周方向溝３１３と被覆部材３５との間に空間Ｅが形成される。
【００４４】
尚、被覆部材３５をピン本体３１に嵌め込む際には、該被覆部材３５を２つに分割して半円形状とし、この２つの半円形状の被覆部材を周方向溝３１３に両側から嵌め込む。そして、それぞれの被覆部材とピン本体３１との当接部分及び、両被覆部材どうしの当接部分を溶接等の接合手段で接合し、この接合部分をならしてピン本体３１の外周面３１１と面一にする。
【００４５】
根元部３２は外周及び内周を持つ円筒状に形成されており、その一端面は前述のようにピン本体３１の図示左端面に連結配置されている。また、根元部３２の内周空間はピン本体３１に形成された有底凹部３１２に連通しているとともに、その内径は有底凹部３１２の径よりも大きくされている。
【００４６】
有底凹部３１２及び根元部３２の内周空間内には冷却ノズル３３が配設されている。冷却ノズル３３は、基部３３１及びノズル部３３２とよりなる。基部３３１は、根元部３２の内周空間内に配設されている。ノズル部３３２は、基部３３１の図示左端面から左方に延在し、有底凹部３１２の底面付近まで形成されている。
【００４７】
根元部３２には、冷却水導入通路３４１及び冷却水排出通路３４２が形成されている。両通路３４１及び３４２は、共に根元部３２の外周面から内周面に開口しているが、このうちの冷却水導入通路３４１は冷却ノズル３３の基部３３１が配設されている部分に開口するように形成され、冷却水排出通路３４２は基部３３１が配設されていない内周空間に開口するように形成されている。また、基部３３１内には、冷却水導入通路３４１の内周面開口部に対応する外周部分から図示左端面のノズル部３３２が連結している部分にかけて連絡通路３４３が形成されている。
【００４８】
上記構成において、中子ピン５を冷却するための冷却水は、冷却水導入通路３４１から導入される。冷却水は、冷却水導入通路３４１、連絡通路３４３、ノズル部３３２のノズル内空間を経て該ノズル部３３２の先端部分から冷却通路である有底凹部３１２の底部に向かって噴出される。そして、冷却水は、該有底凹部３１２の底面からノズル部３３２の外側空間を流れる。このとき、溶湯が充填されるピン本体３１の外側からの熱は、ノズル部３３２の外側空間を流れる冷却水に受け渡され、冷却が行われる。熱を受け取った冷却水は、その後冷却水排出通路３４２から排出されていくものである。
【００４９】
ところで、本例における中子ピン５においても、上記第１実施形態例と同じようにある特定部分、例えば図３の範囲Ｃで示す保温面のように、鋳物の望むべき凝固進行上保温が必要となる部分生じる。この場合、保温面Ｃ以外の部分では、ピン本体３１の外側に充填される溶湯の熱がピン本体３１から直接有底凹部３１２を流れる冷却水に受け渡される。一方、保温面Ｃの部分では、ピン本体３１の外側に充填される溶湯の熱は、まず被覆部材３５に伝達される。しかし、被覆部材３５の内面側には、被覆部材３５と該被覆部材３５が嵌め込まれた周方向溝３１３とで画成される空間Ｅが形成されているので、この空間Ｅが断熱空間として作用し、被覆部材３５からピン本体３１への熱の伝達が遮断される。このように空間Ｅが断熱空間として作用するので、被覆部材３５に伝達された熱が空間Ｅに蓄積され、間隙Ｅを経てピン本体３１に伝達される熱量が極力小さく抑えられる。このため、この部分で冷却水に受け渡される熱量も極力小さく抑えられ、保温面Ｃでの保温が達成されるものである。
【００５０】
このように、本例によれば、内部に冷却水通路としての有底凹部３１２が形成された鋳造用中子ピン５において、鋳造用中子ピン５の外周面を構成するピン本体３１は部分的に保温が必要な保温面Ｃを持ち、該保温面Ｃと有底凹部２２３との間には断熱空間としての空間Ｅが形成されているので、保温面Ｃから有底凹部３１２を流れる冷却水への熱伝達は空間Ｅの存在によって遮断され、保温面Ｃでの保温が達成される。このため、保温面Ｃと冷却水通路としての有底凹部３１２との間に空間Ｅを形成するという簡単且つ安価な構成で所望の領域の保温が可能であり、中子ピンの温度分布を操作可能とすることができるものである。
【００５１】
また、鋳造用中子ピン５は、内部に冷却通路としての有底凹部３１２が形成されるとともに外周面に凹部としての周方向溝３１３が形成されたピン本体３１と、周方向溝３１３に接合されて該周方向溝３１３を覆う被覆部材３５とを具備し、周方向溝３１３と被覆部材３５とで画成される空間で断熱空間としての空間Ｅを構成している。このため、従来から使用している中子ピンに周方向溝を形成して、この周方向溝を被覆部材で覆い、周方向溝と被覆部材とで画成される空間で断熱空間を構成でき、従来から使用している中子ピンも、これを改造するだけで本発明を実現することができる。
【００５２】
また、本例において、ピン本体３１と被覆部材３５とは同一材質（ＳＫＤ６１；熱間ダイス鋼）とした。本例のように両者を同一材質とした場合、両者の熱膨張係数が同一であるので、鋳造時に加えられる熱によって発生する熱応力が極小に抑えられ、鋳造用中子ピンの長寿命化を促進することができる。
【００５３】
【発明の効果】
本発明によれば、鋳造用中子ピンにおいて、簡単且つ安価な構成で所望の領域の保温が長時間可能であり、中子ピンの温度分布を操作可能にすることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態例及び第２実施形態例における、鋳造用中子ピンを使用した鋳造装置の全体概略断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態例における、鋳造用中子ピンの断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態例における中子ピンと従来の中子ピン（保温面に塗型層を形成したもの）との、保温効果を比較したグラフである。
【図４】本発明の第２実施形態例における、鋳造用中子ピンの断面図である。
【図５】本発明の第２実施形態例における、被覆部材の拡大断面図である。
【符号の説明】
５・・・中子ピン（鋳造用中子ピン）
２１・・・アウターピン、 ２１１・・・外周面
２１２・・・軸方向凹部、 ２１２ａ・・・内周面
２１３・・・周方向溝、 ２１３ａ・・・底面（内周面）
２２・・・インナーピン、 ２２１・・・根元部、 ２２２・・・先端部、 ２２２ａ・・・外周面
３１・・・ピン本体、 ３１１・・・外周面
２２３・・・有底凹部（冷却通路）
３１２・・・有底凹部（冷却通路）
３１３・・・周方向凹部（凹部）
３５・・・被覆部材
Ｃ・・・保温面
Ｄ・・・間隙空間（断熱空間）
Ｅ・・・空間（断熱空間）
Claims (2)
- 内部に冷却水通路が形成された鋳造用中子ピンにおいて、
前記鋳造用中子ピンの外周面は部分的に保温が必要な保温面を持ち、
該保温面と前記冷却水通路との間には、内部に冷却通路が形成されるとともに外周面に周方向凹部が形成されたピン本体と、
前記周方向凹部に接合されて前記周方向凹部を覆う被覆部材とを具備し、
前記周方向凹部と前記被覆部材とで画成される空間で断熱空間が形成されていることを特徴とする鋳造用中子ピン。 - 内部に冷却水通路が形成された鋳造用中子ピンにおいて、
前記鋳造用中子ピンの外周面は部分的に保温が必要な保温面を持ち、
前記鋳造用中子ピンは、内部に冷却通路が形成されるとともに外周面に凹部が形成されたピン本体と、
前記凹部に接合されて該凹部を覆う被覆部材とを具備し、
前記凹部と前記被覆部材とで画成される空間で前記断熱空間を構成することを特徴とする鋳造用中子ピン。
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