JPH0220652A

JPH0220652A - マグネシウム合金の溶解鋳造方法

Info

Publication number: JPH0220652A
Application number: JP16965588A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Ota; 厚太田; Minoru Uozumi; 稔魚住; Hirokazu Onishi; 宏和大西
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1988-07-07
Filing date: 1988-07-07
Publication date: 1990-01-24

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野この発明は、反応性が高く、かつ溶解時に精錬を必要と
するマグネシウム合金の溶解鋳造方法に関するものであ
る。

従来の技術従来のマグネシウム合金の鋳造方法としては、アルミニ
ウムと同憬にダイカスト法、低圧鋳造法、金型鋳造法が
用いられてきた。そのうち、低圧Ｍ造法は、自動車用マ
グネシウムホイール等を詩造する方法として使用されて
いる。この低圧荷造法は、例えば第３図に示すように、
密閉可能な＠造の保持炉１に精煉済みのマグネシウム合
金の溶湯２を貯留保持させるとともに、上端をＭ型３の
キャビティ４に連通するように接続されたストーク５の
下端側を、前記保持炉１の溶湯２の湯面下に配置した構
成となっており、注湯時に保持炉１の上部空間にエアを
吹込んで内圧を高めることにより、溶湯２がストーク５
内を押し上げられて鋳型２のキャビティ４に注湯される
ようになっている。

このように、保持炉１をシールしてエアの圧力によって
保持炉中の溶湯２を鋳型３に充填する鋳造方法は、押湯
効果があるためひけ栄が少なく、かつ溶湯の歩留りが良
いという長所がある。

弁明が解決しようとする課題しかし、前述の低圧Ｎ造波は、保持炉１をシールしてエ
ア圧力により保持炉１内の溶湯２を詩型３内に充填する
ため、保持炉１以外の炉で溶解しかつ精錬した溶湯２を
保持炉１に補給する際に、鋳造作業を一時的に中断しな
けばならない。また、アルミニウム合金等のように反応
性の低い金属の溶湯の場合には、保持炉１への補給等の
溶湯の移送時に外気に触れても問題は少ないが、マグネ
シウム合金のように反応性が高く、またインゴットの溶
解時に′Ｉ＃錬を必要とする合金においては、移送中に
溶湯２が外気に触れて反応する危険がある。

また、精錬したマグネシウム合金を保持炉１に移送する
時に精錬済みの溶湯２に不純物が混入して汚れる等の虞
れもある。このため、外気との接触や不純物の混入をさ
けるために溶解したマグネシウム合金の溶湯を保持炉内
で精錬する方法も考えられるが、低圧鋳造法においては
、前述のように保持炉をシールして内部を昇圧する必要
があるが、溶解炉から保持炉への溶湯の移送中や、保持
炉での♂渇の功錬中は、保持炉が大気圧下に開放される
ため、鋳型への注湯等の鋳造作業を行なうことができず
、その結果、鋳造設備の稼動率が低下して製品のコスト
アップの要因となるという問題があった。また、溶解炉
と精錬炉および保持炉を一体に形成して、各炉間の溶湯
の移送を不要とすることも考えられるが、低圧鋳造法で
は、保持炉と他の溶解炉等とが一体であると、保持炉を
シールすることが困難であり、現状では実現不可能であ
る。

また特開昭６３−３８５１３号公報には、連続溶解・精
錬製鋼法について記載されている。これは、鋼屑を主原
料としたキューボラでの連続溶銑を、連続的に説！ａ処
理および酸素精錬して粗溶鋼とし、この粗溶罰を取鍋に
受鋼するとともにこの取鋼を回転させつつ成分調整およ
び清浄化を行なって高品質な溶鋼とした後、この溶鋼を
鋳型に注湯して連続鋳造するものである。そのため、こ
の連続溶解・ｉ錬製鋼法によれば、反応性の低い溶鋼の
場合には高品質鋼を得ることができるが、この連続溶解
・精錬法をマグネシウム合金等の反応性の高い金属の鋳
造に適用するには、溶湯が外気と触れる機会が多いため
不適である。

この発明は上記した技術的背景の下になされたもので、
マグネシウム合金の溶解、ｙｒ４錬、保持および鋳造の
各作業を連続的に行ない、生産性および製品品質を向上
させることのできる溶解鋳造方法を提供することを目的
としている。

課題を解決するための手段上記課題を解決するための手段としてこの発明の方法は
、マグネシウム合金を溶解鋳造するにあたり、溶解室と
精！ａ至と保持室との３室が連続して形成された炉の前
記溶解室にマグネシウム合金原材料を投入して溶解し、
このマグネシウム合金の溶湯を次の精錬室にて精錬した
後、次の保持室に保持するとともに、この保持室に保持
された溶湯を、減圧された金型内部へ、ストークを介し
て吸引注湯して製品をｖＩ造することを特徴としている
。

作　　　用上記の方法を採ることにより、溶解室と精錬室と保持室
とを備えた炉の前記溶解室に投入されたマグネシウムイ
ンゴットは、先ず溶解室で溶解され、溶湯は、精錬室に
流入して′＃ｌ錬される。そして、精錬された溶湯は外
気に触れることなく隣接の保持室に流入して保持される
。そして、鋳型をシールして内部を減圧するか、または
鋳型をチャンバ内に収容してこのチャンバ内を減圧して
収容した鋳型の内部を減圧すると、保持室中の溶湯がス
トークを介して吸い上げられ、鋳型内に充填されて製品
の鋳造が行なわれる。また、前記溶解室にマグネシウム
および合金添加材料のインゴットを追加投入することに
より、溶解・精錬が連続的に行なわれて精錬済みの溶湯
が保持室に順次補給されるため、鋳造作業を中断せずに
連続操業が可能となる。

実施例以下、この発明の実施例を第１図および第２図に基づい
て説明する。

第１図は第１実施例のマグネシウム合金の溶解鋳造方法
を行なうのに用いられる鋳造機を示すもので、鋳造機１
０は、鋼製の炉部１１と鋳造部１２とから構成されてい
る。前記炉部１１の内部は、溶解室１３と精錬室１４と
保持室１５との連続する３室に仕切られており、溶解室
１３は、その上部にマグネシウムおよび合金添加材料の
インゴット１６の投入口１３ａを備えるとともに、この
溶解室１３と隣接する精錬室１４とは、下部に連通口１
７ａを有する仕切板１７により仕切られている。また、
前記精錬室１４には、攪拌機１８の攪拌羽根１８ａが上
方から挿入されており、この精錬室１４と隣接する保持
室１５とは、上下から垂直に設けられた２枚の仕切板１
９．１９により連通路１９ａが形成されるように仕切ら
れている。

また炉部１１は全体をヒータ１１ａにより加熱されてい
る。そして、マグネシウムおよび合金添加材料のインゴ
ット１６を前記溶解室１３に投入すると、投入されたイ
ンゴット１６は溶解室１３にて溶解されて精錬室１４に
流入し、精！Ｉｉ至１４に流入した溶湯１６−は精錬さ
れた後、保持室１５に流入するようになっている。

一方、前記保持室１５の上方には前記鋳造部１２が配設
されており、この鋳造部１２は気密構造のチャンバ２０
を有し、このチャンバ２０内には開閉ｄ構（図示せず）
を備えた金型２１が収容されている。また金型２１内に
は中子２１ａとによってキャビティ２１ｂが形成される
とともに、キャビティ２１ｂの下端には湯口２１ｃが形
成されている。さらに、湯口２１ｃには前記保持室１５
内に下端側を垂直に挿入したｇｌ製のストーク２２の上
端が接続されている。そして、前記金型２１を内部に収
容したチャンバ２０の上部には、減圧口２０ａが設けら
れており、この減圧口２０ａより空気を吸引排出してチ
ャンバ２０内を減圧することによって金型２１のキャビ
ティ２１ｂ内を減圧できるようになっている。

次に、本実施例のマグネシウム合金の溶解鋳造方法を、
上記のように構成される鋳造Ｒ１０を用いて行なった場
合について説明する。

炉部１１の溶解室１３にマグネシウムおよび合金添加材
料のインゴット１６が投入されると、投入されたインゴ
ット１６は溶解して溶湯１６−となり、下部の連通口１
７ａを通って隣接の精錬室１４内に流入する。幕錬至１
４に流入した溶湯１６−は、撹拌櫨１８の回転する撹拌
羽根１８ａによって撹拌されて、精錬される。この攪拌
羽根１８ａの回転数は６００〜８００　ｒｐｍが適当で
あり、回転数が低いと精錬状態が悪く、回転数が高すぎ
ても溶湯１６−が乱れて精錬状態が悪化する。また、￥
ｉｉ錬至１４内の溶湯１６′の湯面には、微量の六フフ
化イオウガス（ＳＦ６）や不活性ガスが吹き付けられて
おり、溶湯１６′が大気に触れて燃焼するのを防止して
いる。また、精錬により生じて湯口に浮遊するノロは、
￥ｌｉＷ室１４室上４の開口から順次取り除かれる。そ
して精錬された溶湯１６′は、精錬室１４から連通路’
１９ａを通って隣接の保持室１５内に流入する。

そして、鋳造を行なう際には、鋳造部１２のチャンバ２
０内の空気を減圧口２０ａが吸引排出すると、このチャ
ンバ２０内に収容された金型２１のキャビティ２１ｂ内
も減圧される。したがって、金型２１のキャビティ２１
ｂ内が減圧されると、下端側を保持室１５の溶湯１６−
の湯面下に配設したストーク２２内を溶湯１６−が吸い
上げられて前記キャビティ２Ｉｂ内に充填される。そし
て、前記キＰごティ２１ｂ内充填された溶湯１６−が冷
えて凝固した後、チャンバ２０内の減圧を解除すると、
ストーク２２内の凝固していない溶湯１６′は自重によ
り下降して保持室１５に戻る。

また、鋳造を行なうことにより保持室１５内の溶湯量が
減少した際には、溶解室１３にインゴット１６を順次投
入することにより、鋳造作業を行ないながら溶湯１６−
を保持室７５に補給でき、操業を中断することなく連続
的に溶解、精錬、鋳造を行なうことができる。

また第２図は、第２実施例のマグネシウム合金の溶解鋳
造方法を行なうのに用いられる鋳造機を示すもので、前
記第１実施例で用いた貸造握と同一の構成部分には同一
の符号を付して説明する。

蒋造擺３０は、４降装置３１ａ上に載置された！Ｍ製の
炉部３１と、この炉部３１の近傍に設けられた鋳造部３
２とから構成されている。前記炉部３１は第１実施例に
おいて使用された猜造別の炉部と同様に、その内部が溶
解室１３と精錬室１４と保持室１５との連続する３室に
、その一部を連通させた状態に仕切られており、溶！至
１３は、その上部にマグネシウムおよび合金添加材料の
インゴット１６の投入口１３ａを備えている。また、前
記精錬室１４には、攪拌１１８の攪拌羽根１８ａが上方
から挿入されている。そして、溶解室１３に投入された
インゴット１６は溶解室１３にて溶解されて精錬室１４
に流入し、精課至１４に流入した溶湯１６′は精錬され
た後、保持室１５に流入するようになっている。

方、前記鋳造部３２は、炉部３１の保持室１５側の返済
に配設されており、この荷造部３２は、開閉機溝（図示
せず）を備えるとともに、外周をシールされた金型４１
を有している。また金型４１内にはキャビティ４１ｂが
形成されるとともに、キャビティ４１ｂの下端の湯口に
はＳ字形のストーク４２の一端が接続されており、この
ストーク４２の他端側は、Ｓ字形に折曲されて一旦金型
２１の湯口より高く配設された後、前記保持室１５の上
方から下方へ垂直に配設されてその下端が保持室１５内
の溶湯１６′の湯面下に配設されている。そして、外周
を気密にシールされた前記金型４１の上部には、真空ポ
ンプ（図示ずに）に接続されたエアホース４０が、金型
４１内の空気を吸引可能に接続され、金型４１のキャビ
ティ４１ｂ内を減圧するようになっている。また、金型
４１の湯口付近には、六フッ化イオウ（ＳＦ６）等の熱
的にも化学的にも安定した不活性ガスを供給するガス管
４３が配管されており、非鋳造時においてこのガス管４
３から不活性ガスを放出することにより前記ストーク４
２内に残留した溶湯１６−の反応を防止するようになっ
ている。さらに、前記Ｓ字形のストーク４２の外周には
ヒータ４２ａが設けられて、ストーク４２内の溶湯１６
−が凝固しないように加熱するようになっている。また
ヒータ４２ａの代りにバーナで加熱するようにもできる
。

次に、上記のように構成される鋳造Ｒ３０を用いてマグ
ネシウム合金の溶解ｙ遣方法を行なった場合について説
明する。

炉部３１の溶解室１３に投入されたマグネシウムおよび
合金添加材料のインゴット１６は、前記第１実施例の場
合と同様に溶解して溶湯１６−となってｍｉ至１４内に
流入する。精錬全１４に流入した溶湯１６−は、６００
〜８００ｒｐＩＩｌの回転数で回転する攪拌ぼ１８の攪
拌羽根１８ａによって撹拌されて精錬され、￥＃錬によ
り生じて湯面に浮遊するノロは、憤錬至１４の上部の開
口から順次取り除かれる。また、゛債煉された前記溶湯
１６′は、精錬室１４から保持室１５内に流入する。

そして、荷造を行なう際には、昇降装置３１ａにより炉
部３１の高さを調節して、この炉部３１内の溶湯１６−
の濡面（特に保持室１５内の溶湯面）が、荷造部３２の
金型４１の湯口直下に保持されるように調節した後、先
ず、エアホース４０を介して真空ポンプによりシールし
た金型４１のキャビティ４Ｉｂ内を減圧する。キャビテ
ィ４１ｂ内が減圧されると、保持室１５内の溶湯１６−
がストーク４２により吸い上げられてキャどティ４１ｔ
）内に充填される。

このように、開口の高さに対して保持炉１５内の溶湯１
６′の湯面の高さを一定にすることにより初期溶湯面が
一定となるために工程が安定して高品質の荷造が行なえ
るとともに、不良品の発生率を減少させることができる
。また、ストーク４２の外周にヒータ４２ａ等を設けて
加熱できるようになっているため、ストーク４２内の溶
湯１６−を良好な温度状態に保つことができることから
、さらに高品質の製品を鋳造することができる。

また、鋳造を行なうことにより保持室１５内の溶凋量が
減少した際には、溶解室１３にインゴット１６を順次投
入することにより、鋳造作業を行ないながら溶湯１６−
を保持室１５に補給でき、操業を中断することなく連続
的に溶解、精錬、鋳造を行なうことができる。

なお、前記第１実施例および第２実施例において鋳造を
行なった結果を、従来のマグネシウム合金の鋳造方法に
より鋳造した場合（但し、第１実施例の鋳造条件は、材
質ＪＩＳＭＣ２、溶湯濡度６８０℃、金型温度３００　
’Ｃ１減圧度３００ａＩｎＨ！Ｊ、また第２実施例の鋳
造条件は、材質Ｊ　Ｉｓ　Ｍ　Ｃ６、溶湯温度６６０　
’Ｃ、金型温度２９０℃、減圧度２００　ｚｍｌｌ（１
、また比較例の鋳造条件は、材質ＪＩＳＭＣ２、溶１温
度７００’Ｃ１金型４　度３８０℃、加圧力０．３Ｋｇ
／ｃｔＡとする。）とを比較すると、両実施例の場合に
は、精錬後の溶湯の移送工程がないため、比較例の不良
品率が約１０％であるのに対して、第１実施例は不良品
率が約５％と半減し、さらに第２実施例では２〜３％に
減少した。

また、両実施例の場合には鍔造作業を行なっている間に
も並行して溶湯の補給が実施できるため、比較例の場合
に比べて生産性が約１５％向上した。

発明の詳細な説明したようにこの発明のマグネシウム合金の溶解鋳
造方法は、溶解至と精錬室と保持室との３室が連続して
形成された炉の前記溶解室にマグネシウム合金原材料を
投入して溶解し、このマグネシウム合金の溶湯を次の精
練苗にてＷＪ錬した後、次の保持室に保持するとともに
、この保持室に保持された溶湯を、減圧された金型内部
へ、ストークを介して吸引注湯して製品を鋳造するので
、鋳造作業と溶湯の補給作業とを並行して行えることか
ら生産性が大幅に向上するとともに、精錬された後のマ
グネシウム合金の溶湯が大気に触れることなく金型内に
注湯できるため、製品の品質を向上させることができる
。

また、キャビティ内を減圧して溶湯を充填するため、低
圧猜造波のように加圧して充填する方法の場合に比べて
ａＵり性が向上し、より薄肉の製品の鋳造が可能となる
等の効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの北門の方法の第１実施例を行なうのに用い
る鋳造例の断面図、第２図はこの北門の方法の第２実施
例を行なうのに用いる鋳造例の断面図、第３図は従来の
マグネシウム合金の、鋳造方法を行なうのに用いる祷造
該の一例を示す断面図である。１０．３０・・・鋳造別、　１１．３１・・・炉部、１
２．３２・・・鋳造例、　　１３・・・溶解至、　１４
・・・悄伸至、　１５・・・保持室、　１６・・・イン
ゴット、１８・・・攪拌握、　２０・・・チャンバ、　
２１．４１・・・金型、　２１ｂ、４１ｂ・・・キセビ
テイ、　２２・・・ストーク、　３１ａ・・・昇降装置
、　４２・・・Ｓ字形のストーク、　　４２ａ・・・ヒ
ータ。第１図出願人　　トヨタ自動車株式会社代理人　　弁理士　　窒　１）武久（ばか１名）

Claims

【特許請求の範囲】

マグネシウム合金を溶解鋳造するにあたり、溶解室と精
錬室と保持室との３室が連続して形成された炉の前記溶
解室にマグネシウム合金原材料を投入して溶解し、この
マグネシウム合金の溶湯を次の精錬室にて精錬した後、
次の保持室に保持するとともに、この保持室に保持され
た溶湯を、減圧された金型内部へ、ストークを介して吸
引注湯して製品を鋳造することを特徴とするマグネシウ
ム合金の溶解鋳造方法。