JP4519806B2 - ２室型低圧鋳造用溶湯保持炉 - Google Patents
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Description
本発明は、例えばアルミニウム合金等の鋳物製品を低圧鋳造方法により製造するのに好適な２室型低圧鋳造用溶湯保持炉に関するものである。
従来、溶湯保持室と加圧室とを備えた２室型低圧鋳造用溶湯保持炉が公知である（例えば、特許文献１参照。）。
特開平１１−１３８２５０号公報
特許文献１では、低圧鋳造用溶湯保持炉が溶湯保持室と加圧室との２室で構成され、両室を連通させる溶湯流路口を溶湯保持室の底部に設け、この溶湯流路口を開閉する昇降式遮断弁を備え、前記加圧室は互いに底部で連通する加圧部と出湯部とを有し、かつ、前記溶湯保持室内及び前記加圧室内にチューブヒータをそれぞれ配置し、前記加圧部の溶湯面に加圧気体により圧力を作用させて、前記出湯部の溶湯を金型のキャビティ内に充填する２室型低圧鋳造用溶湯保持炉が開示されている。通常、この種の溶湯保持炉では、溶湯と直接接触する内壁面は、アルミナ系の不定形耐火物で形成されている。
溶湯に直接接触する内壁面を構成する前記不定形耐火物は、多孔質で通気性を有するため、長期の使用で前記不定形耐火物内への溶湯の浸透は避けられず、この浸透により前記不定形耐火物に亀裂或いは破損が生じる。この亀裂や破損が加圧部や出湯部に発生すると、鋳造作業に支障を来すという問題がある。
具体的には、加圧部における亀裂や破損は、加圧気体がこの亀裂部や破損部から漏れることになり、その結果、出湯部の溶湯を金型のキャビティに充填させるのに必要な圧力が加圧室内で確保できなくなる。一方、出湯部における亀裂や破損は、加圧室内の圧力を確保しているにもかかわらず、出湯部の溶湯が金型のキャビティ内に完全に充填されず、鋳物が不良品となってしまう。
本発明は、かかる従来の問題点を解消することを課題としてなされたもので、加圧部及び出湯部における各内壁面の亀裂或いは破損を防止して、加圧部での圧力を安定して確保し、また、出湯部での溶湯漏れを防止することが可能な２室型低圧鋳造用溶湯保持炉を提供しようとするものである。
前記課題を解決するために、本発明は、溶湯保持室と加圧室とを連通させる溶湯流路口を開閉する昇降式遮断弁を備え、前記加圧室が互いに底部で連通する加圧部と出湯部とを有し、かつ、前記溶湯保持室内及び前記加圧室内にチューブヒータを配置し、前記溶湯保持室の溶湯が前記溶湯流路口の開状態下で前記加圧部の定湯面レベルまで導入され、その後、前記溶湯流路口の閉状態下で前記加圧部の溶湯面に加圧気体により圧力を作用させて前記出湯部の溶湯を金型のキャビティ内に充填する２室型低圧鋳造用溶湯保持炉において、前記加圧部及び前記出湯部の各内壁面が筒状のファインセラミックス製一体焼成物からなる内張部材で構成され、前記加圧部の内張部材の下端を前記キャビティ内への溶湯充填完了時における湯面レベル以下の位置とする一方、前記出湯部の内張部材の上端を前記溶湯保持室の上限湯面レベル以上の位置とするとともにその下端を前記加圧部内の加圧開放時における湯面レベル以下の位置とし、前記加圧部の定湯面レベルを前記溶湯保持室の下限湯面レベルに設定したことを特徴とするものである。
本発明の２室型低圧鋳造用溶湯保持炉において、前記ファインセラミックス製一体焼成物は窒化珪素からなることが好ましい。
本発明にかかる２室型低圧鋳造用溶湯保持炉によれば、加圧部及び出湯部の各内壁面を筒状のファインセラミックス製一体焼成物からなる内張部材で構成し、前記加圧部及び出湯部の各内張部材の下端が各部における最低湯面レベルより低い位置であるため、加圧部及び出湯部の各内壁面への溶湯の浸透による内壁面の亀裂や破損が長期間にわたって確実に防止できることになり、安定した長期間操業性の確保と良好な鋳物製品の製造が可能になる。
また、前記出湯部の内張部材の上端位置を前記溶湯保持室の上限湯面レベル以上としているため、操業開始時における溶湯供給の際に、仮に、金型との接続不良やその接続部のシール不良が生じていたとしても、出湯部の上端からの溶湯の流出を回避することができる。
さらに、加圧部の定湯面レベルを前記溶湯保持室の下限湯面レベルに設定してあるため、加圧部の定湯面管理を行うことで溶湯保持室の下限湯面管理を同時に行え、鋳造作業時の湯面管理系を簡単なものにできる。
加えて、前記ファインセラミックス製一体焼成物を窒化珪素で形成すれば、加圧部及び出湯部の各内壁面の耐久性をより一層向上させることができる。
次に、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。
図１は、本発明にかかる２室型低圧鋳造用溶湯保持炉（以下、単に「溶湯保持炉」という。）１の全体構成を示す。この溶湯保持炉１は、外側の鉄皮Ｗ１から順に、耐火層Ｗ２、断熱層Ｗ３及び溶湯収納容器Ｗ４からなる多層の内張構造を有し、前記溶湯収納容器Ｗ４はアルミナ系の不定形耐火物で形成されており、そして、収容溶湯流路口２４を介して互いに連通する溶湯保持室１１と加圧室１２とを備えている。溶湯流路口２４は、溶湯保持室１１の底部に設けられ、昇降式遮断弁２７によって開閉可能になっている。
図１は、本発明にかかる２室型低圧鋳造用溶湯保持炉（以下、単に「溶湯保持炉」という。）１の全体構成を示す。この溶湯保持炉１は、外側の鉄皮Ｗ１から順に、耐火層Ｗ２、断熱層Ｗ３及び溶湯収納容器Ｗ４からなる多層の内張構造を有し、前記溶湯収納容器Ｗ４はアルミナ系の不定形耐火物で形成されており、そして、収容溶湯流路口２４を介して互いに連通する溶湯保持室１１と加圧室１２とを備えている。溶湯流路口２４は、溶湯保持室１１の底部に設けられ、昇降式遮断弁２７によって開閉可能になっている。
溶湯保持室１１の上部開口は、保持室蓋２１で覆われており、この保持室蓋２１の一部が溶湯補給口を開閉可能に覆う補給口蓋２０になっている。保持室蓋２１には、溶湯保持室１１内の溶湯の上限湯面レベルＬ１１を検出するレベルセンサ２５が吊持されている。また、溶湯保持室１１は、側壁部に２つのチューブヒータ２２と温度センサ２３とを備えている。これにより、溶湯保持室１１は、内部に貯えた溶湯を一定温度範囲内に保持できるようになっている。なお、溶湯保持室１１内の下限湯面レベルが一点鎖線Ｌ１２で示されている。
加圧室１２は、溶湯流路口２４に通じる下部流通路３１を介して互いに底部で連通する加圧部３２と出湯部３３とを備えている。加圧部３２と出湯部３３の各内壁面は、不定形耐火物Ｗ４からなる壁面を覆うように設けられた円筒状のファインセラミックス（例えば窒化珪素）製一体焼成物からなる内張部材３４，３５でそれぞれ構成されている。また、下部流通路３１には、チューブヒータ３６が設けられている。
加圧部３２の上部開口を塞ぐ密閉蓋３７には、加圧気体用流路３８が設けられるとともに、一対のレベルセンサ３９が吊持されている。このレベルセンサ３９によって、加圧部３２内での定湯面レベルＬ２１が検出されるようになっている。この定湯面レベルＬ２１は、溶湯保持室１１の下限湯面レベルＬ１２と同じ高さに設定されている。また、出湯部３３の上部に固定される下部ダイベース４１上には、図示しない金型が固定される。前記金型は、内部に鋳物に対応したキャビティを有すると共に、前記キャビティを前記出湯部３３に連通させる通湯路を有している。
加圧部３２において、金型への溶湯充填時には、加圧気体用流路３８から導入された加圧気体によって溶湯面に圧力を作用させて溶湯を押し出すことで溶湯面が定湯面レベルＬ２１から湯面レベルＬ２２まで低下するが、加圧部３２の内張部材３４の下端３４ａは前記湯面レベルＬ２２以下の位置としてある。
一方、出湯部３３においては、金型への溶湯充填完了時から所定時間後に加圧部３２を大気圧開放した時には、金型への充填分だけ加圧室１２内の溶湯が減ることによって溶湯面が定湯面レベルＬ３１から湯面レベルＬ３２に降下するが、出湯部３３の内張部材３５の下端３５ａは前記湯面レベルＬ３２以下の位置としてあると共に、その上端３５ｂは溶湯保持室１１の上限湯面レベルＬ１１以上の位置としてある。
続いて、上記構成からなる溶湯保持炉１の操業方法について説明する。
まず、遮断弁２７を上昇させて溶湯流路口２４を開いた状態で、補給口蓋２０を開いて溶湯保持室１１に溶湯を供給する。溶湯保持室１１に供給された溶湯は、溶湯流路口２４を介して加圧室１２に流入して貯留されてゆき、やがて加圧部３２において溶湯面が定湯面レベルＬ２１に達したことがレベルセンサ３９で検出されると、遮断弁２７を下降させて溶湯流路口２４を閉じる。このとき、出湯部３３における溶湯もまた、前記定湯面レベルＬ２１と同一高さの定湯面レベルＬ３１になっている。さらに、溶湯保持室１１への溶湯供給を継続して、溶湯面が上限湯面レベルＬ１１に達したことがレベルセンサ２５で検出されると、溶湯の供給を停止して補給口蓋２０を閉じる。これにより、鋳造工程の準備が完了する。
まず、遮断弁２７を上昇させて溶湯流路口２４を開いた状態で、補給口蓋２０を開いて溶湯保持室１１に溶湯を供給する。溶湯保持室１１に供給された溶湯は、溶湯流路口２４を介して加圧室１２に流入して貯留されてゆき、やがて加圧部３２において溶湯面が定湯面レベルＬ２１に達したことがレベルセンサ３９で検出されると、遮断弁２７を下降させて溶湯流路口２４を閉じる。このとき、出湯部３３における溶湯もまた、前記定湯面レベルＬ２１と同一高さの定湯面レベルＬ３１になっている。さらに、溶湯保持室１１への溶湯供給を継続して、溶湯面が上限湯面レベルＬ１１に達したことがレベルセンサ２５で検出されると、溶湯の供給を停止して補給口蓋２０を閉じる。これにより、鋳造工程の準備が完了する。
次に、鋳造工程では、加圧気体用流路３８から加圧用気体（例えば乾燥空気、Ｎ２ガス、Ａｒガス等）を加圧部３２内に供給して、溶湯面に例えば０．２〜０．５気圧程度の圧力を作用させて出湯部３３の溶湯を押し上げ、これにより出湯部３３の溶湯が金型のキャビティ内に充填される。このとき、加圧部３２の溶湯面が定湯面レベルＬ２１から湯面レベルＬ２２まで降下する。
金型への溶湯充填完了から所定時間経過した後に、加圧気体用流路３８を介して加圧部３２内を大気圧開放する。これにより、出湯部３３では溶湯の戻りが生じるが、加圧室１２の溶湯は１回の鋳造作業に要した分だけ減少しているため、出湯部３３及び加圧部３２の各溶湯面は各定湯面レベルＬ３１，Ｌ２１よりも低い各湯面レベルＬ３２，Ｌ２２となる。
その後、遮断弁２７を上昇させて溶湯流路口２４を開くと、溶湯保持室１１と加圧室１２との湯面レベルの高低差により、溶湯保持室１１の溶湯が加圧室１２に流入する。そして、加圧部３２の湯面レベルが上昇して定湯面レベルＬ２１に達したことをレベルセンサ３９で検出すると、遮断弁２７を下降させて溶湯流路口２４を閉じる。このとき、出湯部３３での溶湯面は、加圧部３２の定湯面レベルＬ２１と同一高さの定湯面レベルＬ３１になっている。これにより、次の鋳造工程の準備が完了する。
上述したような鋳造工程を繰り返し行うことで、溶湯保持室１１内の溶湯が順次段階的に減少してゆき、溶湯流路口２４を開いても加圧部３２の溶湯面が定湯面レベルＬ２１にまで上昇しなくなると、レベルセンサ３９で定湯面レベルＬ２１を検出できなくなることで、溶湯の補給時期が来たことを判断でき、溶湯補給蓋２０を開いて溶湯保持室１１に溶湯が自動または人手で補給される。
上述したように、本実施形態の溶湯保持炉１によれば、加圧部３２及び出湯部３３の各内壁面を筒状のファインセラミックス製一体焼成物からなる内張部材３４，３５で構成し、加圧部３２及び出湯部３３の各内張部材３４，３５の下端３４ａ，３５ａが各部における最低湯面レベルＬ２２，Ｌ３２より低い位置であるため、加圧部３２及び出湯部３３の各内壁面への溶湯の浸透による内壁面の亀裂や破損が長期間にわたって確実に防止できることになり、安定した長期間操業性の確保と良好な鋳物製品の製造が可能になる。
また、出湯部３３の内張部材３５の上端３５ｂの位置を溶湯保持室１１の上限湯面レベルＬ１１以上としているため、操業開始時における溶湯供給の際に、仮に、金型との接続不良やその接続部のシール不良が生じていたとしても、出湯部３３の上端からの溶湯の流出を回避することができる。
さらに、加圧部３２の定湯面レベルＬ２１を溶湯保持室１１の下限湯面レベルＬ１２に設定してあるため、加圧部３２の定湯面管理を行うことで溶湯保持室１１の下限湯面管理を同時に行え、鋳造作業時の湯面管理系を簡単なものにできる。
加えて、ファインセラミックス製一体焼成物３４，３５を窒化珪素で形成すれば、加圧部３２及び出湯部３３の各内壁面の耐久性をより一層向上させることができる。
なお、上記では、加圧部３２においてレベルセンサ３９で定湯面レベルＬ２１を検出できなくなったときに溶湯保持室１１への溶湯補給を行うようにしたが、溶湯保持室１１での初期溶湯貯留量が判明しており、かつ、１回の鋳造工程に要する溶湯量も判明していることから、溶湯面が下限湯面レベルＬ１２に達する前に、それまで行った回数分の鋳造に要した溶湯量を適宜に補給するようにしてもよい。
また、上記では、溶湯保持室１１と加圧室１２との湯面レベルの高低差を利用して溶湯保持室１１の溶湯を加圧室１２に流入させるようにしたが、溶湯保持室１１に加圧気体用流路を設け、溶湯面に加圧気体による圧力を作用させて溶湯を流入させるようにしてもよい。
１ ２室型低圧鋳造用溶湯保持炉
１１ 溶湯保持室
１２ 加圧室
２０ 補給口蓋
２１ 保持室蓋
２２ チューブヒータ
２３ 温度センサ
２４ 溶湯流路口
２７ 遮断弁
３１ 下部流通路
３２ 加圧部
３３ 出湯部
３４，３５ 内張部材
３４ａ，３５ａ 内張部材の下端
３５ｂ 内張部材の上端
３６ チューブヒータ
３７ 上部密閉蓋
３８ 加圧気体用流路
３９ レベルセンサ
４１ 下部ダイベース
Ｌ１１ 上限湯面レベル
Ｌ１２ 下限湯面レベル
Ｌ２１，Ｌ３１ 定湯面レベル
Ｌ２２ 金型のキャビティへの溶湯充填完了時における加圧部内の最低湯面レベル
Ｌ２３，Ｌ３２ 加圧部内の加圧開放時における湯面レベル
Ｗ１ 鉄皮
Ｗ２ 耐火層
Ｗ３ 断熱層
Ｗ４ 溶湯収納容器
１１ 溶湯保持室
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３９ レベルセンサ
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Ｌ２１，Ｌ３１ 定湯面レベル
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Claims (2)
- 溶湯保持室と加圧室とを連通させる溶湯流路口を開閉する昇降式遮断弁を備え、前記加圧室が互いに底部で連通する加圧部と出湯部とを有し、かつ、前記溶湯保持室内及び前記加圧室内にチューブヒータを配置し、前記溶湯保持室の溶湯が前記溶湯流路口の開状態下で前記加圧部の定湯面レベルまで導入され、その後、前記溶湯流路口の閉状態下で前記加圧部の溶湯面に加圧気体により圧力を作用させて前記出湯部の溶湯を金型のキャビティ内に充填する２室型低圧鋳造用溶湯保持炉において、
前記加圧部及び前記出湯部の各内壁面が、筒状のファインセラミックス製一体焼成物からなる内張部材で構成され、前記加圧部の内張部材の下端を前記キャビティ内への溶湯充填完了時における湯面レベル以下の位置とする一方、前記出湯部の内張部材の上端を前記溶湯保持室の上限湯面レベル以上の位置とするとともにその下端を前記加圧部内の加圧開放時における湯面レベル以下の位置とし、前記加圧部の定湯面レベルを前記溶湯保持室の下限湯面レベルに設定したことを特徴とする２室型低圧鋳造用溶湯保持炉。 - 前記ファインセラミックス製一体焼成物が窒化珪素からなることを特徴とする請求項１に記載の２室型低圧鋳造用溶湯保持炉。
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| JP2006147018A JP4519806B2 (ja) | 2006-05-26 | 2006-05-26 | ２室型低圧鋳造用溶湯保持炉 |
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