JP5489065B2 - 給湯装置及び給湯方法 - Google Patents
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Description
ところで、大気圧や外気温の変化やラドルの温度上昇等の運転環境が変化するとこれら構成機器のシール特性も変化し、シール隙間からの外気の吸入量と真空吸引量とのバランスが崩れ、ラドル内を保持している吸引圧力を容易に変動させる。そして、ラドル給湯口のシール部に酸化膜が形成された状態でラドル内の圧力が変動して所定の圧力よりも高くなると、表面張力が崩れ溶湯が漏出し、また、ラドル内の圧力が所定の圧力よりも低くなると、シール部から外気を溶湯中に吸引することとなる。
このようなラドル内の圧力変動に対処するため、運転環境の変化に連動して発生するラドル内の圧力の微少変動を検出して真空吸引量を補正する運転制御方法もあるが、微少な圧力の変動を検出して所望の圧力に制御することは煩雑であり、且つ実用的でもなく、さらには給湯装置のコスト高を招くといった問題を有している。
また、ラドルは射出スリーブへ注湯完了後に溶湯が残留しない構造としたので、溶湯に侵食されず、且つ熱伝導率が低い耐火材質又はセラミック等を使用することができる。また、ラドル底部に設けた導管の下端部を保持炉に浸漬して溶湯を取り込むので、酸化物に汚染されていない清浄な溶湯を射出スリーブへ供給できる。
また、射出スリーブに注湯するときに不活性ガスをラドルに供給するので、溶湯の酸化を防ぐことができる。
ラドル101は、上部が拡径をなし下部が縮径をなしていて内部に溶湯を貯留する外筒101aと、外筒の下端と外周部とが連続する底面板の中央下方向に延在し外径が外筒の下部の内径より小さな円筒状の導管108と、導管108を貫通してラドル101の内径と連通する溶湯の通路で形成される給湯口109を有している。
給湯口開閉手段118は、先端に弁駒103を着脱自在に設けた弁棒104、弁棒104を上下に駆動する流体圧シリンダ105により構成される。
溶湯量検知手段106と湯面検知手段107は、制御装置が電気信号として溶湯の湯面位置を検出できる電極や熱伝対等を用いることが好ましい。また、蓋板102にはラドル101内の気体を吸引して真空状態とする真空吸引装置130、及び、不活性ガスをラドル101内に供給するための不活性ガス供給手段140の配管が接続される接続口110が設けられている。
弁棒104の先端に設けた弁駒103は流体圧シリンダ105の下方移動により給湯口109のラドル101開口部で当接してシール部を形成する構成となっており、ラドル101内に溶湯を取り込んだときに給湯口109から溶湯が漏れ出すことがない。射出スリーブ内に溶湯を注湯するときは流体圧シリンダ105の上方移動により給湯口109を開口して溶湯の流路を確保する。
そして、蓋板102には図示しないラドルユニット100の移動手段、例えば多関節型ロボットが取り付けられ、ラドルユニット100は保持炉115と射出スリーブとの間を移動自在として溶湯Mを搬送する構成となっている。
エア回路120は、弁棒を駆動する流体圧シリンダ105の操作回路とラドル101内を真空吸引する真空吸引装置により構成される。図示しない空気圧縮機などにより加圧圧縮(例えば、大気圧を基準として0.1〜0.7MPa)されたエアを供給するエア供給源を備えている。流体圧シリンダ105の操作回路は開閉弁122及びサイレンサ123により構成される。ノーマル状態で流体圧シリンダ105はピストンを下降方向に動作して弁棒104を下降させ、弁駒103で給湯口109を塞いでいる。給湯口109を開放するときは、開閉弁122のソレノイドを励磁し流体圧シリンダ105のピストンを上昇させ、弁駒103を上方へ移動させて溶湯の流路を確保する。
弁駒103の上方移動を開閉弁122のソレノイドを励磁して行なう構成としたが、これに限られるものではなく、開閉弁のソレノイドを消磁することにより動作する構成であってもよい。
開閉弁132により圧力調整タンク128と開閉弁129とストップ弁127を介して連通する。これにより、圧力調整タンク128及びラドル101内の真空状態が作り出される。そして、吸引ラインの真空度は圧力検出器131により検出される。
不活性ガス供給装置140は、不活性ガスボンベ、減圧弁143、144、流量調整弁146、147、及び開閉弁141、142により構成される。減圧弁144は溶湯をラドル101から排出するときの圧力を設定し、減圧弁144は溶湯をラドル101から排出後に残湯をパージするときの圧力を設定する。又、圧力調整弁146は溶湯をラドル101から排出するときの流量を設定し、圧力調整弁146は溶湯をラドル101から排出後に残湯をパージするときの流量を設定する。開閉弁141は溶湯の排出と残湯のパージ操作の切り替え用であり、開閉弁142は不活性ガスのラドル101への供給及び遮断用である。
以上説明した開閉弁、溶融量検知手段、湯面検知手段、圧力検出器は図示しない制御装置と電気的に接続されており、制御装置からの指令信号に基づいて作動し、制御装置に信号を送信することによりダイカストマシンの一連の鋳造動作と連動して給湯動作を行なう構成となっている。
先ず、鋳造作業開始前の準備段階では、開閉弁122のソレノイドを励磁して流体圧シリンダ105を駆動、弁駒103を上昇させ給油口109を開く。次いで、開閉弁142のソレノイドを励磁してガスボンベ内の不活性ガスをラドル101内に供給する。開閉弁142のソレノイドの励磁時間は予め定めた所定の値に設定されており、ラドル101内が不活性ガスで充満するタイミングで消磁される。この操作は、ラドル101内から酸素を含む空気を排出して不活性ガスで置換することにより、溶湯を取り込んだ際に溶湯の酸化を防ぐ目的で行なわれる。
このような操作では、ラドル101の底面を湯面に浸漬させるとラドルの外表面に溶湯が付着することがなく、付着した酸化物が射出スリーブ116内に落下して混入して溶湯が汚染されることがなく、清浄な溶湯を供給することができる。
溶湯量検知手段106による湯面検出と圧力調整タンク128との連通を同じタイミングで行なうと、湯面検知位置と取り込んだ湯面(湯量)との間に誤差が生じる。湯面検知手段が湯面を検知する直前とは、湯面検知位置におけるラドル101内の吸引圧力よりも2〜4KPa高い圧力を検出するタイミングで設定される。この操作により、湯面検知位置で高い精度の溶湯の取り込みを完了することができる。
圧力調整タンク128の容積V1とラドル101に溶湯の取り込みを完了した後の空間容積V2(空隙)との比率は0.5〜10の範囲が好ましく、1.0〜6.0の範囲がより好ましい。
比率が0.5より小さいとラドル内の圧力変動を溶湯を保持する圧力に維持することができず湯漏れを起こし、比率が10より大きいと真空吸引工程における圧力検出後に圧力調整タンク128とラドル101が連通したときに、湯面の検知位置圧力となるまでの時間を要しサイクル効率が悪くなる。
注湯するときの不活性ガスの圧力は上記数値に限定されるものではなく、好適な給湯速度が得られる圧力範囲(例えば、0.01〜0.05MPa)に設定することができる。
射出スリーブ位置での注湯が完了後、ラドルユニット100を再び保持炉位置へ移動させ、次の鋳造に備えて給湯作業を行なう。
また、ラドル底面に湯溜まりを設けない構造とするとともに、射出スリーブへ注湯した後に不活性ガスで残湯をパージする構成としたので、ラドル内に溶湯が残ることがなく全量を排出することができ、残湯による酸化膜がラドル内に形成されることがない。
なお、図5において溶湯を横型の射出スリーブに注湯する構成としたが、これに限られるものではなく竪型の射出スリーブにラドルの細径部を挿入して注湯する構成であっても良い。
101 ラドル
101a 外筒
102 蓋板
103 弁駒
104 弁棒
105 流体圧シリンダ
106 溶湯量検出手段
107 湯面検出手段
108 導管
109 給湯口
110 接続口
115 保持炉
116 射出スリーブ
118 給湯口開閉手段
120 エア回路
128 圧力調整タンク
130 真空吸引装置
140 不活性ガス供給装置
151 開閉弁
M 溶湯
Claims (5)
- 金型装置のキャビティ内へ射出充填する金属の溶湯を射出スリーブへ供給する給湯装置において、内部に溶湯を貯留するラドルと、該ラドルの下端部に設けられた開閉可能な給湯口と、該給湯口を開閉する給湯口開閉手段と、前記ラドルの上側に取り付けられた蓋板と、該蓋板に支持されラドル内の溶湯の湯面を検知する溶湯量検知手段と、前記蓋板に設けられ前記ラドル内の気体を吸引する接続口に配管接続された真空吸引装置と、を備えるとともに、溶湯の取り込みを完了した後のラドル内気体圧力の変動を低減する圧力調整タンクを前記真空吸引装置に設けたことを特徴とする給湯装置。
- 前記ラドルは、上部が拡径をなし下部が縮径をなしていて内部に溶湯を貯留する外筒と、該外筒の下端と外周部とが連続する底面板の中央下方向に延在し外径が前記外筒の下部の内径より小さな円筒状の導管と、該導管を貫通して前記ラドルの内径と連通する溶湯の通路で構成される給湯口からなり、前記給湯口開閉手段が前記蓋板の上側で支持されるとともに、蓋板を貫通して上下動自在に設けた弁棒を下降して前記給湯口のラドル側開口部に押し付けて給湯口を閉じ、前記弁棒を上昇させて前記給湯口を開放する構成としたことを特徴とする請求項1に記載の給湯装置。
- ラドル内に不活性ガスを供給するための不活性ガス供給装置を、前記蓋板の接続口に配管接続して設けたことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の給湯装置。
- 金型装置のキャビティ内へ射出充填する金属の溶湯を射出スリーブへ供給する給湯方法において、ラドル底面板の中央部にある給湯口を開いた状態で導管を保持炉の溶湯内に浸漬して前記ラドル内の気体を真空吸引することで保持炉内の溶湯をラドル内に吸引し、前記ラドル内の溶湯の湯面が上昇して溶湯量検知手段が検知し、前記給湯口を閉じてラドル内への溶湯の取り込みを完了するとともに、前記溶湯量検知手段が湯面を検知する直前のラドル内気体圧力を検出して前記ラドルと圧力調整タンクを連通することを特徴とする給湯方法。
- ラドルと圧力調整タンクが連通した状態で前記ラドルを保持炉から引き上げ、射出スリーブまで移送して前記圧力調整タンクとの連通を遮断し、前記給湯口を開くとともにラドル内に不活性ガスを供給して射出スリーブ内に溶湯を注湯することを特徴とする請求項4に記載の給湯方法。
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