JP4610529B2 - 鋳造装置 - Google Patents

Description

本発明は、金属製品を鋳造する低圧鋳造装置に関する。

金属製品を鋳造する従来の低圧鋳造装置として、例えば、特許文献１に従来の技術として開示されている低圧鋳造装置が知られている。

この低圧鋳造装置１１０は、図６に示すように、溶湯１０１を収容する気密な容器１０２と、容器１０２内の溶湯１０１を出湯する出湯口１０５と、容器１０２から出湯口１０５へ溶湯１０１を案内する溶湯案内部１０７と、容器１０２内に押圧ガスを供給するガス供給管１０３とを備えており、出湯口１０５に鋳型１０９が取り付けられた状態で、ガス供給管１０３から容器１０２内に押圧ガスを供給することにより、容器１０２内の溶湯１０１を押圧ガスの圧力Ｐ１で溶湯案内部１０７を介して出湯口１０５から出湯し、鋳型１０９に加圧注入して金属製品を鋳造するものである。
特開平７−１４４２６３号公報

しかし、このような低圧鋳造装置１１０では、鋳造作業を行うことにより容器１０２内の溶湯１０１が減少し、容器１０２内に溶湯１０１を追加する必要が生じた場合、その都度、容器１０２を開放して給湯しなければならないので、鋳造作業を効率良く行うことができなかった。

また、この低圧鋳造装置１１０は、容器１０２が密閉型のバッチ操業であるため、鋳造直前のきめ細かな溶湯処理や調整が難しく、鋳造される金属製品の品質管理に限界があった。

本発明は、上記問題を解決するためになされたものであって、高品質の鋳造製品を連続的に得ることができる鋳造装置の提供を目的とする。

本発明の前記目的は、溶湯を収容する密閉可能な容器と、該容器内の溶湯を出湯する出湯口と、前記容器から前記出湯口へ溶湯を案内する溶湯案内部と、前記容器内の溶湯を押圧して前記容器から押し出し、前記溶湯案内部を介して前記出湯口から出湯する出湯手段とを備え、前記出湯口に鋳型を取り付け、前記出湯手段を作動させることにより、前記容器内の溶湯を出湯して前記鋳型に加圧注入する鋳造装置であって、前記容器に供給するための溶湯を保持する溶湯保持体を備え、前記溶湯保持体は、一端部が前記容器に連通し、他端側に溶湯の給湯口を備え、前記給湯口は、前記出湯口より上方に位置する鋳造装置により達成される。

また、この鋳造装置において、前記出湯手段は、前記容器内に押圧ガスを供給するガス供給手段を備えることができる。

あるいは、前記出湯手段は、上下移動可能に前記容器内に収容されたブロック体を備えることができる。

本発明の鋳造装置によれば、高品質の鋳造製品を連続的に得ることができる。

以下、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、本発明の一実施形態に係る鋳造装置の断面図であり、図２は、図１に示す鋳造装置のＡ−Ａ断面図である。

この鋳造装置１は、図１に示すように、溶湯ｂを収容する密閉可能な容器２と、容器２内の溶湯ｂを出湯する出湯口３と、容器２から出湯口３へ溶湯ｂを案内する溶湯案内部４と、容器２内に押圧ガスを供給するガス供給装置２０とを備えている。また、鋳造装置１は、容器２に供給するための溶湯ｂを保持する溶湯保持体５を備えている。

容器２、溶湯案内部４および溶湯保持体５は、鉄製の外面に断熱材層が内張りされ、その内側にキャスタブル耐火材層が更に内張りされて構成されている。また、容器２、溶湯案内部４および溶湯保持体５は、伝熱効率を高める観点から、公知の黒鉛坩堝と同様の材質から構成されていてもよい。溶湯ｂは、鉄、アルミニウムおよび亜鉛などの溶融金属である。

容器２は、容器２を密閉する密閉蓋１２と、容器２内の溶湯ｂを加熱する複数の浸漬ヒーター１０とを備えている。また、容器２の底部側には、溶湯ｂが通過するための給湯用連通口１５および出湯用連通口１８がそれぞれ形成されている。密閉蓋１２は、容器２の上部開口を覆っており、容器２を密閉可能に構成されている。密閉蓋１２と容器２との間には、密閉性を高める観点から、図示しない耐熱性のシール材が配置されていることが好ましい。また、密閉蓋１２は、容器２内に押圧ガスを導入するガス導入部１４を備えている。浸漬ヒーター１０は、容器２の内部に配置されており、溶湯ｂの液面が低下しても溶湯ｂを加熱できるように容器２の底部近傍に配置されることが好ましい。また、浸漬ヒーター１０は、溶湯ｂを加熱することができるものであればその構成は特に限定されないが、例えば、セラミックス製のチューブと、チューブ内に挿入されたバーナーとを備え、バーナーの燃焼によりチューブを加熱し、チューブに接触している溶湯ｂを加熱する公知の浸漬ヒーターを用いることができる。

溶湯案内部４は、一端部が出湯用連通口１８に連通し、連通部分から容器２の前方側へ斜め上方に延びるように構成されており、他端部に鋳型１１が取り付けられる。また、溶湯案内部４の他端側には鋳型１１に接続される出湯口３が形成されている。鋳型１１は、鋳造される金属製品の型に形成されたキャビティー１３を内部に備えており、キャビティー１３は、鋳型１１が溶湯案内部４に取り付けられた状態で、出湯口３に連通する。鋳型１１としては、砂型や金型を用いることができる。

ガス供給装置２０は、図示しない起動／停止スイッチなどを備え、供給する押圧ガスの圧力を調整可能に構成されている。ガス供給装置２０から供給される押圧ガスは、通常は空気を使用するが、容器２内の溶湯ｂの酸化を防止する観点から、アルゴンガスなどの不活性ガスであることがより好ましい。また、ガス供給装置２０は、押圧ガスをガス導入部１４へ送るガス供給ライン２１を備えている。

溶湯保持体５は、容器２の後方側の側壁２２と、側壁２２の上部から上方に延設された上部部材１６と、容器２の底部から側壁２２および上部部材１６に沿って上方へ延び、側壁２２および上部部材１６との間に空間を有するように設けられた外側部材１９とから構成されており、一端部が給湯用連通口１５を介して、容器２に連通している。外側部材１９は、図２に示すように、断面円弧状の部材であり、側壁２２および上部部材１６（図２では図示せず）に取り付けられ、側壁２２および上部部材１６との間に形成された空間に溶湯ｂを保持可能である。

また、溶湯保持体５は、容器２との連通部分の他端側に、外側部材１９および上部部材１６の先端部により構成された給湯口６を備えている。給湯口６は、出湯口３より上方に位置すると共に、給湯口６を開閉可能な開閉蓋４０を備えており、外部から溶湯ｂを供給可能に構成されている。また、給湯口６は、外側部材１９および上部部材１６の先端部がそれぞれ斜め上方へ延びることにより、上方に向けて漏斗状に拡開している。開閉蓋４０は、溶湯保持体５内で加熱された気体を外部に逃がすための気体開放ライン４１と、気体開放ライン４１を開閉する開閉バルブ４２とを備えている。

次に、以上のように構成された鋳造装置１を用いて金属製品を鋳造する方法を説明する。

まず、溶湯案内部４に鋳型１１が取り付けられ、容器２内に溶湯ｂが収容された状態で、ガス供給装置２０からアルゴンガスなどの押圧ガスを容器２内に供給する。容器２内に供給された押圧ガスは、図３の矢示Ｐで示すように、溶湯ｂの液面を押圧することにより、溶湯ｂを容器２から押し出す。容器２から押し出された溶湯ｂの一部は、出湯用連通口１８を通過し、溶湯案内部４を介して出湯口３から出湯され、鋳型１１のキャビティー１３に加圧注入される。その後、キャビティー１３に注入された溶湯ｂは、加圧された状態で、凝固するまで鋳型１１内に保持される。

一方、容器２から押し出された溶湯ｂのその他は、給湯用連通口１５を通過し、溶湯保持体５内に流入し、溶湯保持体５に保持される。この時、溶湯保持体５内の溶湯ｂの液面は、出湯口３より上方において保持されており、液面高さと出湯口３の高さとの差に相当する圧力が鋳型１１内の溶湯ｂに作用する。鋳型１１内の溶湯ｂに作用する圧力を調整する場合は、ガス供給装置２０から供給する押圧ガスの圧力を調整する。

鋳型１１内の溶湯ｂが凝固した後、ガス供給装置２０からの押圧ガスの供給を止めることにより、容器２内の溶湯ｂに作用するガス圧が除去され、鋳型１１内の溶湯ｂに作用する圧力が除去される。こうして、金属製品が鋳造される。

その後、溶湯案内部４に取り付けられた鋳型１１から製品を取り出し、上述した鋳造作業と同様の手順で、金属製品を鋳造する。この時、容器２内に溶湯ｂを追加する場合、開閉蓋４０を開状態にして給湯口６に溶湯ｂを供給することにより、溶湯保持体５内の溶湯ｂを増量させる。溶湯保持体５内の溶湯ｂが増量すると、溶湯ｂの一部が給湯用連通口１５を通過して容器２内に供給される。また、容器２内の溶湯ｂに添加剤を添加する場合、給湯口６から溶湯保持体５内の溶湯ｂに添加剤を添加する。溶湯ｂに添加された添加剤は、容器２内の溶湯ｂに拡散してゆく。また、容器２内の溶湯ｂの脱ガスを行う場合には、給湯口６を介して溶湯保持体５内の溶湯ｂで脱ガス処理を行う。

本実施形態に係る鋳造装置１によれば、溶湯保持体５の一端部が容器２に連通すると共に、溶湯保持体５が溶湯ｂの給湯口６を備えているので、外部から溶湯ｂを溶湯保持体５に連続的に供給することができると共に、溶湯保持体５に供給された溶湯ｂを、容器２に連続的に供給することができる。したがって、容器２から溶湯ｂを鋳型１１に連続的に供給することができる。また、溶湯ｂを保持する溶湯保持体５の給湯口６が出湯口３より上方に位置するので、溶湯保持体５内の溶湯ｂを出湯口３より上方において保持することができ、鋳型１１内の溶湯ｂを加圧することができる。このように、本実施形態に係る鋳造装置１によれば、溶湯ｂを鋳型１１に連続的に供給することができると共に、その溶湯ｂを加圧することができるので、鋳造作業を連続的に行うことができる。

また、容器２が密閉される一方、溶湯保持体５が給湯口６を備えているので、容器２内の溶湯ｂが冷却されるのを防止しつつ、給湯口６から溶湯ｂに添加剤を添加することや、給湯口６を介して溶湯ｂの脱ガス処理を行うことができる。したがって、鋳造製品の品質を向上させることができる。

このように、本実施形態に係る鋳造装置１によれば、容器２内の溶湯ｂを、外気との接触を抑制しつつ、鋳型１１に連続供給可能なので、高品質の鋳造製品を連続的に得ることができる。

また、密閉可能な容器２が溶湯ｂを加熱する浸漬ヒーター１０を内部に備えているので、鋳型１１に注入される溶湯ｂを少ない電力で高温に維持することができ、鋳造製品の品質を向上させることができる。

また、溶湯保持体５が容器２の側壁２２により構成されているので、容器２の熱を、側壁２２を介して、溶湯保持体５内の溶湯ｂの伝達することができ、容器２に供給される溶湯ｂを高温に維持することができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明の具体的な態様は、上記実施形態に限定されるものではない。

例えば、本実施形態では、溶湯保持体５は、容器２の側壁２２、上部部材１６および外側部材１９から構成されていたが、内部に溶湯ｂを保持することができるのであればその構成は特に限定されず、給湯用連通口１５を介して容器２に連通する筒状の部材であってもよい。

また、本実施形態では、外側部材１９は、断面円弧状であったが、側壁２２および上部部材１６との間に形成された空間に溶湯ｂを保持可能であれば、その形状は特に限定されない。

また、本実施形態では、浸漬ヒーター１０により、溶湯ｂを加熱する加熱手段が構成されていたが、この加熱手段は、図７に示すように、容器２の底部に取り付けられた溝形インダクタ４５から構成されていてもよい。溝形インダクタ４５は、誘導加熱により溶湯ｂを加熱する公知のものを用いることができ、フランジ４６を介して容器２の底部に着脱可能に固定されている。このような構成によれば、加熱手段のメンテナンスを容易に行うことができ、加熱手段の劣化を防止することができる。

また、本実施形態では、容器２内に押圧ガスを供給するガス供給装置２０により出湯手段が構成されていたが、この出湯手段は、容器２内の溶湯ｂを押圧して容器２から押し出し、溶湯案内部４を介して出湯口３から出湯することができる構成であれば特に限定されず、容器に収容されたブロック体であってもよい。図４は、他の実施形態に係る鋳造装置１の断面図である。図４において、図１と同様の構成部分については、同一の符号を付して説明を省略する。図４に示すように、鋳造装置１は、上下方向に移動可能なように容器２に収容されたブロック体３０と、ブロック体３０の上部に連結された連結棒３２とを備えている。

ブロック体３０は、キャスタブル耐火材からなる円筒状の部材であり、ブロック体３０を加熱する複数の内蔵ヒーター３１を内部に備えている。内蔵ヒーター３１としては、公知の電気ヒーターやガスヒーターを用いることができる。連結棒３２は、密閉蓋１２に形成された挿入孔１７に挿入され、容器２の上方において、ブロック体３０を上下方向に往復運動させる駆動装置（図示せず）に連結されている。連結棒３２と挿入孔１７との間には、容器２の密閉性を高める観点から、図示しない耐熱性のシール材が配置されていることが好ましい。

このように構成された鋳造装置１では、まず、図５に示すように、駆動装置を作動させることにより、ブロック体３０を下方へ進行させて、容器２内の溶湯ｂを押圧し、液面を上昇させる。溶湯ｂの液面は、容器２内の溶湯ｂに対するブロック体３０の浸漬量に応じて上昇する。溶湯ｂの液面が上昇すると、溶湯ｂの一部が容器２から押し出され、出湯用連通口１８を通過し、溶湯案内部４を介して出湯口３から出湯され、鋳型１１のキャビティー１３に加圧注入される。その後、駆動装置を停止することにより、キャビティー１３に注入された溶湯ｂは、加圧された状態で、凝固するまで鋳型１１内に保持される。

一方、容器２から押し出された溶湯ｂのその他は、給湯用連通口１５を通過し、溶湯保持体５内に流入し、溶湯保持体５に保持される。この時、溶湯保持体５内の溶湯ｂの液面は、出湯口３より上方において保持されており、液面高さと出湯口３の高さとの差に相当する圧力が鋳型１１内の溶湯ｂに作用する。鋳型１１内の溶湯ｂに作用する圧力を調整する場合は、容器２内の溶湯ｂに対するブロック体３０の浸漬量を調整し、溶湯ｂの液面高さを調整する。

鋳型１１内の溶湯ｂが凝固した後、駆動装置を作動させることにより、ブロック体３０を上方へ進行させる。ブロック体３０が上方に移動すると、容器２および溶湯保持体５内の溶湯ｂの液面が下降し、鋳型１１内の溶湯ｂに作用する圧力が除去される。こうして、金属製品が鋳造される。

このような構成の鋳造装置１によれば、上下移動可能に容器２に収容されたブロック体３０を備えているので、容器２内の溶湯ｂに対するブロック体３０の浸漬量を調整することにより、溶湯ｂの液面高さを調整し、鋳型１１に注入された溶湯ｂに作用する圧力を調整することができる。

また、溶湯保持体５の断面積を小さくすることにより、溶湯保持体５内に保持される溶湯ｂの量に対して液面高さを高くすることができるので、容器２内の溶湯ｂに対するブロック体３０の浸漬量が少なくても、鋳型１１に注入された溶湯ｂに作用する圧力を高くすることができる。

また、同様に、容器２における給湯用連通口１５の形成される位置を上方にすることにより、溶湯保持体５内の溶湯ｂの液面高さを高くすることができ、鋳型１１に注入された溶湯ｂに作用する圧力を高くすることができる。

本発明の一実施形態に係る鋳造装置の断面図である。 図１に示す鋳造装置のＡ−Ａ断面図である。 図１に示す鋳造装置により溶湯を鋳型に加圧注入した状態を示す断面図である。 他の実施形態に係る鋳造装置の断面図である。 図４に示す鋳造装置により溶湯を鋳型に加圧注入した状態を示す断面図である。 従来の低圧鋳造装置の断面図である。 さらに他の実施形態に係る鋳造装置の断面図である。

符号の説明

１ 鋳造装置
２ 容器
３ 出湯口
４ 溶湯案内部
５ 溶湯保持体
６ 給湯口
１０ 浸漬ヒーター
１１ 鋳型
１２ 密閉蓋
２０ ガス供給装置
３０ ブロック体
４０ 開閉蓋
４５ 溝形インダクタ

Claims (1)

1. 溶湯を収容する密閉可能な容器と、該容器内の溶湯を出湯する出湯口と、前記容器から前記出湯口へ溶湯を案内する溶湯案内部と、前記容器内の溶湯を押圧して前記容器から押し出し、前記溶湯案内部を介して前記出湯口から出湯する出湯手段とを備え、
   前記出湯口に鋳型を取り付け、前記出湯手段を作動させることにより、前記容器内の溶湯を出湯して前記鋳型に加圧注入する鋳造装置であって、
   前記容器に供給するための溶湯を保持する溶湯保持体を備え、
   前記溶湯保持体は、一端部が前記容器に連通し、他端側に溶湯の給湯口を備え、
   前記給湯口は、前記出湯口より上方に位置し、
   前記出湯手段は、上下移動可能に前記容器内に収容されたブロック体を備え、
   前記ブロック体は、当該ブロック体を加熱する内蔵ヒーターを内部に備える鋳造装置。

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