JPH02217153A - メルト保持容器 - Google Patents

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】 葭１上夏五皿分１ 本発明は、溶融金属等のメルト（溶融液）を保持するた
めの容器に関し、特に、メルトからの、容器の側壁を通
しての伝導による熱損失を少なくするための改良された
メルト保持容器に関する。

の　　　び　　が　゛　しよ　とする　届出透気性（気
体透過性）の鋳型内に金属を反重力式に（真空作用によ
り重力に抗して）注型する真空反重力式鋳型法（単に「
反重力式鋳型法」とも称する）は、例えば米国特許第４
．３４０，１０８号、４．６０６．３９６号等の先行特
許に開示されている。そのような真空反重力式注型方法
は、多孔質の、透気性上型部材と、該上型部材に固定さ
れた下型部材を有する鋳型を用意し、真空室を透気性上
型部材に対面させるようにして該真空室を密封し、下型
部材の底面をその下の溶融金属プールに浸漬させ、真空
室を抜気して溶融金属を下型部材のゲート通路を通して
上型部材と下型部材の間の鋳型キャビティ内へ吸上げる
ことから成る。

上記真空反重力式注型法を実施するに当っては、通常、
溶融金属プールからメルトを複数個の鋳型に順次に注型
するために長い時間（例えば約５〜１０分間）溶融金属
プールをメルト保持容器内に保持する。しかしながら、
坦鉄や球状鋳鉄のメルトなそのような長い時間注型に適
する適正な温度範囲に維持することは困難である。メル
ト保持容器として、例えば、円筒形のメルト保持室を画
定する内側耐火ライニングと、それを囲繞したスチール
製支持外殻とから成る容器が提案されている。このメル
ト保持容器の場合には、必要な長い時間に亙ってメルト
の温度を注型のための望ましい温度範囲に維持するべく
メルトな加熱するためにメルト保持容器の下に配置した
誘電コイルを常時付勢しておかねばならない。しかしな
がら、メルト保持容器内のメルトからの、容器側壁を通
しての伝導による熱損失が予想外に大きいために、その
ようなメルト保持容器は、たとえ誘電コイルをその最大
容量（例えば８４０　ＫＷ）で常時付勢しておいても、
溶融金属プールからメルトな複数個の鋳型に順次に注型
するのに必要とされる長い時間に亙って鼠鉄や球状鋳鉄
のようなメルトを注型に適する適正な温度範囲に維持す
ることができなかった。

聚艶Ω且刀 本発明は、メルトな長い時間に亙って注型に適する適正
な温度範囲に維持することに随伴する従来技術の上記問
題点をを解決することを企図したものであり、その目的
は、メルトへの低レベルのエネルギー投入量でもってメ
ルトを長い時間に亙って注型に適する適正な温度範囲に
維持することができるようにメルト保持容器の耐火側壁
を通しての伝導によるメルトからの熱損失を実質的に減
少させるための改良されたメルト保持容器を提供するこ
とである。

本発明の他の目的は、メルトの温度を１つ以上の鋳型に
注型するのに適する適正な温度範囲に長い時間維持する
ことができるようにメルト保持容器の耐火側壁を通して
の伝導によるメルトからの熱損失を実質的に減少させる
態様でメルト保持容器からメルトな注型するための改良
された注型方法を提供することである。

頭重を　　　るための 上記目的を達成するために、本発明は、メルトな保持す
るメルト保持室を構成するための耐火材製の底壁と耐火
材製の直立側壁から成り、該側壁は、該メルト保持室内
のメルトからの、該側壁を通しての伝導による熱損失を
少なくするためにメルト保持室の周りにメルト保持室に
対して垂直に配置された断熱エアポケットを有すること
を特徴とするメルト保持容器を提供する。

本発明の一実施例においては、前記断熱エアポケットは
、メルト保持容器の側壁内にメルト保持室内のメルトの
液面近くの垂直方向位置に配置し、メルト保持室の周り
の周辺位置に複数個配置する。

本発明の他の実施例においては、メルト保持容器の前記
側壁は、内側耐火ダム壁部材と、該ダム壁部材との間に
前記断熱エアポケットを画定するようにダム壁部材から
離隔した外側耐火ライニングを有する構成とする。内側
耐火ダム壁部材と外側耐火ライニングは、それらの間の
断熱エアポケットの下端がメルト保持容器の底壁によっ
て閉鎖されるように該底壁上に座置させることが好まし
い。断熱エアポケットの上端は、内側耐火ダム壁部材と
外側耐火ライニング上に配置された耐火キャップによっ
て閉鎖することが好ましい。

Ｘ鳳舅 第１〜３図を参照すると、真空反重力式注型工程中メル
ト（例えば溶融金属）１２を保持するのに使用するため
の本発明のメルト保持容器１０が示されている。鋳型１
４は、多孔質の、透気性上型部材２０と、下型部材２２
とから成る。下型部材は、透気性であっても、不透気性
であってもよい。上型部材２０は、分割平面２４におい
て下型部材２２と密封係合し、下型部材との間に鋳型キ
ャビティ１８を画定する。真空ハウジング２８を、それ
によって画定される真空室３０が透気性上型部材２０に
対面するようにして鋳型１４に密封係合させる。透気性
鋳型１４の底面１６をメルト保持容器のメルト保持室１
３内に保持されたメルト１２内に浸漬させた状態で真空
室３０を抜気（真空引き）し、それによって鋳型キャビ
ティ１８を抜気すると、上記米国特許第４．３４０１０
８号及び４，６０６，３９６号に説明されているように
、メルト１２が下型部材２２の複数の底部ゲート通路３
２を通して反重力式に吸上げられ、鋳型１４の対応する
各鋳型キャビティ１８内へ充填される。鋳型１４の底面
１６をメルト１２内に浸漬させるために鋳型１４及び真
空ハウジングをメルト１２に向けて加工させるための手
段としては、やはり上記米国特許第４．３４０，１０８
号及び４，６０６．３９６号に記載されているような適
当な作動器（図示せず）を使用することができる。各鋳
型キャビティ１８にメルト１２が充填されたならば、慣
用の技法に従って鋳型１４をメルト１２から持上げ、注
型品取出し部署へ移動される。

この工程を繰返して複数の鋳型１４にメルト保持容器ｌ
ｏ内のメルト１２を順次に注型する。この注型工程中、
メルト保持容器１０内のメルト１２を注型に適する所望
の温度範囲に維持するためにメルトな臭気的に誘電加熱
により加熱する。

この目的のためにメルト保持容器１０の下に、セラミッ
ク製支持体３７に担持させた誘電コイル３６を配置する
。

幾つかの鋳型１４に注型することによってメルト保持容
器１０のメルト保持室１３内のメルト１２の液面高さ（
レベル）が所定の下限レベルにまで低下したならば、溶
融炉又はメルト保持炉からメルト保持室１３ヘメルトを
補充し、後述するようにメルトの液面を元のレベル（高
さ）にまで戻す。

本発明のメルト保持容器１０は、耐火材製の水平底壁４
０と耐火材製の直立側壁４２から成り、水平底壁４０と
直立側壁４２とで、メルトな保持するメルト保持室（単
に「室」とも称する）１３を画定する。直立側壁４２は
、第３図に示される水平断面図でみて四辺形（例えば正
方形）のメルト保持室１３を画定する平面状の直立内側
側辺４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４２ｄを有する。底壁４
０及び側壁４２の耐火材の材質は、それに接触する特定
のメルト１２の破壊的作用に耐えるように選択する。例
えばメルト１２が鼠鉄又は球状鋳鉄である場合は、れん
がの形とした慣用の高アルミナ耐火材又は成形可能な可
塑化組成物（例えば粒状の高アルミナ耐火材にプラスチ
ック材を混合したもの）が好適であることが認められて
いる。

底壁４０及び側壁４２は、円筒形直立側壁４７と水平底
壁４８を有するカップ形金属（例えばスチール）製支持
外殻４６内に支持する。この支持外殻４６を更に繊維状
セラミック材製外側断熱ジャケット４９によって包被す
る。

第２及び３図に示されるように、直立側壁４２内には断
熱エアポケット５０が形成される。断熱エアポケット５
０は、メルト保持室１３内のメルト１２からの、側壁４
２を通しての伝導による熱損失を少なくするために、メ
ルト保持室の周りにメルト保持室に対して垂直に配置す
る。好ましくは、複数個の断熱エアポケット５０をメル
ト保持室１３の周りの周辺位置に間隔をおいて例えば側
壁４２の対向する側辺４２ａと４２ｃに隣接させて（第
３図参照）、メルト保持室内のメルト１２の液面近くの
垂直方向位置（高さ位置）に配置する。断熱エアポケッ
ト５０の個数及び形状、並びにメルト保持室１３の周り
の周辺配置位置及び垂直方向位置（高さ位置）は、メル
ト保持室１３内のメルト１２からの熱損失を減少するた
めに必要に応じて選択することができる。

第２及び３図に示されるように、メルト保持容器の側壁
４２は、内側耐火ダム壁部材６０と、外側耐火ライニン
グ６２から成り、各断熱エアポケット５０は、側壁４２
の内側耐火ダム壁部材６０と、ダム壁部材から側方に離
隔した外側耐火ライニング６２の間に画定される。内側
耐火ダム壁部材６０は、外側耐火ライニング６２の直立
円弧状内側面６２ａに対して弦状に延長し、内側面６２
ａを囲う平面状の直立壁である。

各断熱エアポケット５０の下端は、底壁４０によって閉
鎖され、上端は、ダム壁部材６０の上端に形成されダム
壁部材と外側耐火ライニング６２との間に跨がる耐火キ
ャップ７０によって閉鎖される。耐火キャップ７０は、
断熱エアポケット５０からの放射による熱損失を最少限
にする。

単に例として述べれば、第１〜３図のメルト保持容器１
０は、溶融鼠鉄な約り３４３℃〜約１４２７℃（２４５
０〜２６００下）の温度に、球状鋳鉄を約１３９９℃〜
１４４１６Ｃ（２５５０〜２６２５°Ｆ）の温度に保持
するように構成した。メルト保持室１３は、断面正方形
（８６ｃｍｘ８６ｃｍ）で、約４３ｃｍの深さを有し、
メルト１２を約２０．３２ｃｍのレベル（液面高さ）に
まで収容するようにした。内側耐火ダム壁部材６０の厚
さ１＋は約５．０８ｃｍとし、外側耐火ライニング６２
の厚さｔ２は約１０．１６　ｃ　ｍとした。各断熱エア
ポケット５０は、第２．３図に示されるように側壁４２
の対向する側辺４２ａと４２ｃに隣接させて配置し、ポ
ケットの最大間隙ｔ、を約２０．３２ｃｍ、深さを約２
２．８６ｃｍとした。底壁４０の厚さは２５．４　ｃ　
ｍとした。

このメルト保持容器１０に鼠鉄のメルト（５４４ｋｇ）
を入れ、そのメルトな約６０分かけて複数個の鋳型１４
に真空反重力式に順次に注型した。メルトの温度は、誘
電コイル３６を連続して、ただしその最大定格電力（８
４０ＫＷ）より相当に下げた出力（７５％の電力）で付
勢することによって所望の温度範囲内（例えば約り３４
３℃〜約１４２７℃）に容易に制御することができた。

後に、この同じメルト保持容器１０に球状鋳鉄のメルト
（５４４ｋｇ）を入れ、そのメルトな約６０分かけて複
数個の鋳型１４に真空反重力式に順次に注型した。やは
り、メルトの温度は、誘電コイル３６を連続して、ただ
しその最大定格電力（８４０ＫＷ）より相当に下げた出
力（７５％の電力）で付勢することによって球状鋳鉄の
ための所望の温度範囲内（例えば約り３９９℃〜約１４
４１℃）に容易に制御することができた。これらの注型
実験においては、メルト１２（鼠鉄又は球状鋳鉄）を誘
電コイル３６によって加熱したとき支持外殻４６の過度
の加熱を防止するように誘電コイル３６によって創生さ
れる磁束パターンを制御した。

１几力１ 側壁４２内に断熱エアポケット５０を設けたことにより
室１３内のメルト１２からの熱損失を相当に減少させる
ことの結果として、上記注型実験における誘電コイル３
６の上述の付勢で、注型に要する長い時間鼠鉄メルトを
その望ましい注型温度範囲に、又、球状鋳鉄メルトを鼠
鉄メルトよりは高い所望の注型温度範囲に維持するのに
十分であった。このように、同じメルト保持容器１０を
鼠鉄メルトと球状鋳鉄メルト両方をそれぞれの望ましい
注型温度で注型するのに使用することができる。しかも
、メルトな注型に要する長い時間所望の注型温度範囲に
維持するのにメルトに投入すべきエネルギー所要量は、
従来のメルト保持容器に比べて少なくてすむ。

上述した実施例のメルト保持容器を製造するに当っては
、まず、支持外殻４６の直立側壁４７の内周の周りに高
アルミナ耐火れんがを側壁４７の高さに相当する高さに
まで積み上げることによって外側耐火ライニング６２を
形成した。これらのれんがは、それらに適当な高アルミ
ナ耐火プラスチック材を上塗りすることによって結合し
た。次ぎに、高アルミナ耐火れんが及び、又は手で所定
の形に成形した高アルミナ耐火プラスチック材を用いて
内側耐火ダム壁部材６０を所望の高さにまで積み上げた
。次ぎに、断熱エアポケット５０の所望の形を有する破
壊自在のプラスチックフオーム板の模型を各内側耐火ダ
ム壁部材６０と外側耐火ライナー６２の間に挿入し、高
アルミナ耐火プラスチック材を内側耐火ダム壁部材６０
及び外側耐火ライナー６２上にラムで押しつけて耐火キ
ャップ７０及び内側面４２　ａ、　４２　ｂ、　４２　
ｃ、４２ｄを形成した。次いで、この高アルミナ耐火プ
ラスチック材を加熱してそれに所要の構造的−体性を付
与するとともに、上記プラスチックフオーム板の模型を
蒸発させて消失させ、断熱エアポケット５０を形成した
。

得られたメルト保持容器を、それにメルト１２を入れる
ための準備として予備加熱した。メルト１２を容器の側
壁４２に設けた注ぎ口３５に注ぎ、側壁の一側辺４２ｄ
に形成された垂直充填チャンネル３８を通してメルト保
持室１３内に所望のレベルにまで入れた。

本発明のメルト保持容器１０はここでは１つ又はそれ以
上の鋳型に反重力式に注型する工程中メルト１２を保持
するためのものとして説明されたが、この容器は、メル
ト加熱手段３６付き、又はメルト加熱手段なしで他のい
ろいろなメルト保持又はメルト注型用途に使用すること
ができることは当業者には明らかであろう。

本発明は、上述した各実施例の構造及び形態に限定され
るものではなく、本発明の精神及び範囲から逸脱するこ
となく、いろいろな実施形態が可能であり、いろいろな
変更及び改変を加えることができることを理解されたい
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、メルトを透気性鋳型内へ反重力式に注型する
のにし余するための本発明のメルト保持容器の平面図で
ある。 第２図は、第１図の線２−２に沿ってみたメルト保持容
器と、その上に−する透気性鋳型の置所面図である。 第３図は、第２図の線２−２に沿ってみたメルト保持容
器の横断面図である。 １０：メルト保持容器 １２：メルト（溶融金属） １３：メルト保持室 １４：透気性鋳型 １８：鋳型キャビティ ２０：透気性上型部材 ２２：下型部材 ２８：真空ハウジング ３２：底部ゲート通路 ３６：誘電コイル（加熱手段） ４０：耐火材製底壁 ４２・直立側壁 ４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４２ｄ：内側面４６：支持外
殻 ：断熱エアポケット ：内側耐火ダム壁部材 外側耐火ライニング ：耐火キャップ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、メルトを保持するメルト保持室を構成するための耐
   火材製の底壁と耐火材製の直立側壁から成り、該側壁は
   、該メルト保持室内のメルトからの、該側壁を通しての
   伝導による熱損失を少なくするためにメルト保持室の周
   りにメルト保持室に対して垂直に配置された断熱エアポ
   ケットを有することを特徴とするメルト保持容器。 ２、前記断熱エアポケットは、前記側壁内に前記メルト
   保持室内のメルトの液面近くの垂直方向位置に配置され
   ていることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の
   メルト保持容器。 ３、前記断熱エアポケットは、前記側壁内に前記メルト
   保持室の周りの周辺位置に配置された複数の断熱エアポ
   ケットであることを特徴とする特許請求の範囲第２項に
   記載のメルト保持容器。 ４、前記メルトを加熱するための加熱手段を含むことを
   特徴とする特許請求の範囲第１項に記載のメルト保持容
   器。 ５、所定の液面高さにまでメルトを保持するメルト保持
   室を構成するための耐火材製の底壁と耐火材製の直立側
   壁から成り、該側壁は、（ａ）該メルト保持室の外周を
   画定する内側面と、外側面を有し、（ｂ）該メルト保持
   室内のメルトからの、該側壁を通しての伝導による熱損
   失を少なくするために、該内側面と外側面の間に、メル
   ト保持室の周囲の少なくとも一部分に亙ってメルト保持
   室内のメルトの液面に近い垂直方向位置に配置された断
   熱エアポケットを有することを特徴とするメルト保持容
   器。 ６、前記側壁は、内側耐火ダム壁部材と、該ダム壁部材
   との間に前記断熱エアポケットを画定するようにダム壁
   部材から離隔した外側耐火ライニングを有することを特
   徴とする特許請求の範囲第５項に記載のメルト保持容器
   。 ７、前記外側耐火ライニングは、円弧状の直立壁であり
   、前記内側耐火ダム壁部材は、該ライニングの円弧状の
   直立壁の内側面に対して弦状に延長した平面状の直立壁
   から成ることを特徴とする特許請求の範囲第６項に記載
   のメルト保持容器。 ８、前記内側耐火ダム壁部材と外側耐火ライニングは、
   それらの間の前記断熱エアポケットの下端が前記底壁に
   よって閉鎖されるように該底壁上に座置していることを
   特徴とする特許請求の範囲第６項に記載のメルト保持容
   器。 ９、前記断熱エアポケットの上端は、前記内側耐火ダム
   壁部材と外側耐火ライニング上に配置された耐火キャッ
   プによって閉鎖されていることを特徴とする特許請求の
   範囲第８項に記載のメルト保持容器。 １０、前記メルト保持室は、水平断面でみて四辺形の形
   に形成されていることを特徴とする特許請求の範囲第５
   項に記載のメルト保持容器。 １１、前記断熱エアポケットは、前記四辺形の一辺に隣
   接した第１エアポケットと、該四辺形の該一辺とは反対
   側の対向辺に隣接した第２エアポケットであることを特
   徴とする特許請求の範囲第１０項に記載のメルト保持容
   器。 １２、前記底壁及び側壁を囲繞する支持外殻を有するこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第５項に記載のメルト保
   持容器。 １３、前記メルトを加熱するための加熱手段を含むこと
   を特徴とする特許請求の範囲第５項に記載のメルト保持
   容器。 １４、メルトを真空反重力式に注型するための装置であ
   って、 （ａ）鋳型キャビティと、メルトを該鋳型 キャビティへ導入するための底部ゲート通路を有する透
   気性鋳型と、 （ｂ）該鋳型の下に位置しており、メルト を保持するメルト保持室を構成するための耐火材製の底
   壁と耐火材製の直立側壁から成り、該側壁は、該メルト
   保持室内の溶融金属からの、該側壁を通しての伝導によ
   る熱損失を少なくするためにメルト保持室の周りに溶融
   金属保持室に対して垂直に配置された断熱エアポケット
   を有するメルト保持容器と、 （ｃ）前記鋳型を、その底部ゲート通路を 前記メルト内に浸漬させるように、前記メルト保持室内
   に位置させるために該鋳型と前記メルト保持容器を相対
   的に移動させるための移動手段と、（ｄ）前記底部ゲー
   ト通路を前記メルト内 に浸漬させたときメルトを前記鋳型キャビティ内へ吸上
   げるために該鋳型キャビティを抜気するための抜気手段
   と、 から成る真空反重力式注型装置。 １５、前記メルトを加熱するための加熱手段を含むこと
   を特徴とする特許請求の範囲第１４項に記載の真空反重
   力式に注型。 １６、メルトを真空反重力式に注型するための方法にお
   いて、 （ａ）耐火材製の底壁と耐火材製の直立側 壁によって形成されたメルト保持室内にメルトを保持し
   、 （ｂ）該メルト保持室内のメルトを鋳型に 注型するための所望の温度範囲内に維持し、その際該メ
   ルト保持室内のメルトからの、前記側壁を通しての伝導
   による熱損失を少なくするために、メルト保持室の周り
   にメルト保持室に対して垂直に配置された断熱エアポケ
   ットを該側壁内に配設し、 （ｃ）前記メルトを鋳型内へ注型すること から成る真空反重力式注型方法。 １７、前記断熱エアポケットは、前記側壁内に前記メル
   ト保持室内のメルトの液面近くの垂直方向位置に配置す
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１６項に記載の真
   空反重力式注型方法。 １８、前記断熱エアポケットは、前記メルト保持室の周
   りの周辺位置に間隔をおいて複数個配置することを特徴
   とする特許請求の範囲第１７項に記載の真空反重力式注
   型方法。 １９、メルトを真空反重力式に注型するための方法にお
   いて、 （ａ）耐火材製の底壁と耐火材製の直立側 壁によって形成されたメルト保持室内にメルトを保持し
   、 （ｂ）複数の透気性鋳型をメルト内へ順次 に浸漬させ、該鋳型をメルト内に浸漬させたときメルト
   を各鋳型の底部ゲート通路を通して鋳型キャビティ内へ
   吸上げるために該鋳型キャビティを抜気し、 （ｃ）前記メルト保持室内のメルトを各鋳 型に順次に注型する間該メルト保持室内のメルトを鋳型
   に注型するための所望の温度範囲内に維持し、その際該
   メルト保持室内のメルトからの、前記側壁を通しての伝
   導による熱損失を少なくするために、メルト保持室の周
   りにメルト保持室に対して垂直に配置された断熱エアポ
   ケットを該側壁内に配設することから成る真空反重力式
   注型方法。 ２０、前記工程（ｃ）において前記メルトを加熱する操
   作を含むことを特徴とする特許請求の範囲第１９項に記
   載の真空反重力式注型方法。