JPH035061A - 減圧吸引鋳造法 - 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】 （技術分野） 本発明は、溶湯炉等から所定の金属溶湯を直接鋳型内に
吸引して鋳造する減圧吸引鋳造法に関するものである。

（背景技術） 近年、鋳物製造法の一つとして提案されている減圧吸引
鋳造法は、特開昭５５−７７９６８号公報や実公平１−
１０１４２号公報等に明らかにされているように、鋳型
の通気性を利用して減圧吸引することにより、鋳型のキ
ャビティ内に所定の金属溶湯を吸引充満せしめて鋳造す
るようにしたものであって、従来の砂型鋳造プロセスで
は製造の困難であった、薄肉で、形状が複雑な鋳物を比
較的容易に製造し得る特徴を有している。

ところで、この減圧吸引鋳造法では、基本的には、通気
性の鋳型をチャンバに保持させた後、該チャンバを移動
して、かかる鋳型の下部を所定の金属溶湯に浸漬せしめ
る一方、該チャンバ内を滅圧しで、鋳型の下部に設けら
れた吸引孔から金属溶湯を吸引し、該鋳型内のキャビテ
ィを充満せしめ、更にその後、該鋳型を金属溶湯から引
き上げて、前記チャンバを型落し場まで移動させ、そし
て該型落し場にてチャンバから鋳型を取り出すことから
なる工程を連続的に繰り返すことにより、目的とする鋳
物を順次鋳造するようにしている。

より具体的には、例えば（１）通気性のあるシェル鋳型
または一般の砂型を、鉄製のチャンバにて保持する工程
と、（２）そのチャンバを溶解炉等の溶湯収容炉まで移
動させ、鋳型を溶湯に浸漬させる工程と、（３）チャン
バ内を減圧して溶湯を吸引し、所定時間保持する工程と
、（４）チャンバを溶湯から引き上げ、型落し場まで移
動させる工程と、（５）チャンバから鋳型を取り出す工
程とを含んで鋳造の１サイクルを構成し、そのサイクル
を繰り返すことにより、鋳物を順次製造するようにして
いる。

しかしながら、このような減圧吸引鋳造法においては、
その１サイクル工程時間が１．０〜１．５分程度であり
、そしてそのサイクルが繰り返されるところから、チャ
ンバ温度は時間と共に上昇するようになる。そして、そ
れに伴い、チャンバに保持される鋳型に割れを生じたり
、チャンバに接触する鋳型部分のバインダ結合力が弱ま
り、チャンバと鋳型との間でのニアリーク量が多くなっ
て、湯回り不良等の鋳造欠陥が生じ易い問題があった。

また、高温のチャンバによるバインダの分解、特に有機
バインダにて硬化させた鋳型では、チャンバへの鋳型取
付けから溶湯吸引までの間に有機バインダの熱分解が顕
著になり、Ｃｏ、Ｈ，等の分解ガスが鋳型の隙間や割れ
目等から吸引された溶湯を火種として象、激に燃焼し、
それによって爆発が生じ易い問題も内在するものであっ
た。

（解決課題） ここにおいて、本発明は、かかる事情を背景にして為さ
れたものであって、その解決課題とするところは、減圧
吸引鋳造法において、従来から内在していた上述の如き
問題、即ち湯回り不良等の鋳造欠陥や、分解ガスの象、
激な燃焼による爆発の問題を回避することにある。

（解決手段） そして、本発明は、上記の課題解決のために、通気性の
鋳型をチャンバに保持させた後、該チャンバを移動して
前記鋳型の下部を所定の金属溶湯に浸漬せしめる一方、
該チャンバ内を減圧して該鋳型の下部に設けられた吸引
孔から前記金属溶湯を吸引し、かかる鋳型内のキャビテ
ィを充満せしめ、更にその後、該鋳型を金属溶湯から引
き上げて前記チャンバを型落し場まで移動させ、そして
該型落し場にてチャンバから鋳型を取り出すことからな
る工程を連続的に繰り返すことにより、目的とする鋳物
を順次鋳造する減圧吸引鋳造法において、前記型落し場
での鋳型の取出しから前記鋳型の溶湯浸漬に至るまでの
道程に冷却手段を設け、前記鋳型が取り出された後のチ
ャンバ若しくは新たな鋳型が保持せしめられたチャンバ
が該冷却手段にて冷却せしめられるようにしたのである
。

（作用） このように、本発明では、鋳型を保持するチャンバに対
して適当な冷却手段を設け、それによって、先の鋳造操
作にて温度の高くなったチャンバが冷却せしめられるも
のであるところから、減圧吸引鋳造サイクルが多数回繰
り返されても、チャンバ温度の上昇が回避され、以て保
持される鋳型に対する熱による悪影響が効果的に回避さ
れ得るのである。

（具体的構成・実施例） 以下、本発明を、図面に示す具体例に基づいて詳細に説
明することとする。

先ず、第１図は、減圧吸引鋳造法の一例における各工程
を示しており、その（ａ）は鋳型セット工程を示してい
る。そこにおいて、鋳型２は、所定の鋳物砂を用いて形
成された上型４と下型６とから構成されてなるものであ
って、それら上型４及び下型６は、通常の造型手法によ
って成形され、生型、シェル鋳型、自硬性鋳型等の通気
性を有する鋳型である。また、それら両型にて形成され
る鋳型キャビティ８内には、中子１０が配置されており
、この中子１０とそれら両型の内面とに製品鋳造空間が
形成されている。更に、その製品鋳造空間に連通して、
一般に複数の溶湯吸引孔１２が下型６に設けられて、図
示の如く下型６の下面に開口せしめられている。そして
、このような構造の鋳型２が、回転テーブル１４上に支
持されて、減圧容器であるチャンバの開口部にねしこま
れるようになっている。なお、チャンバ１６の開口部に
は、メネジ部１６ａが設けられ、チャンバ１６と回転テ
ーブル１４に支持された鋳型２との相対的な回転により
、そのようなメネジ部１６ａに鋳型２の外周部がねじこ
まれ、以て鋳型２がチャンバ１６内に保持せしめられる
ようになっているのである。

また、第１図（ｂ）は、鋳込み（減圧吸引）工程を示す
ものであって、上記のようにして鋳型２を保持したチャ
ンバ１６を移動せしめて、鋳型２を構成する下型６の溶
湯吸引孔１２を溶解炉（誘導炉）１８等の炉内に収容さ
れている所定の金属溶湯２０中に浸漬する一方、チャン
バ１６内を減圧して上型４側から吸引を行なうことによ
り、溶湯吸引孔１２を通じて金属溶湯２０を吸い上げ、
鋳型２内の鋳造空間（８）内に充満させて、所定時間保
持して鋳造を行なうのである。

さらに、上述のように、鋳型２内に所定の金属溶湯２０
を減圧吸引した後、鋳型２は溶湯２０から引き上げられ
、所定の型落し場まで移動せしめられる。なお、この鋳
型の溶湯２０からの引き上げに際して、鋳型２内に吸引
された溶湯は擬固しでいるところから、その引き上げ時
に外部に流出するようなことはない。そして、型落し場
においては、鋳型２がノックアウトピン２２の突き出し
作動等によってチャンバ１６から取り外されるのである
。また、このチャンバ１６から取り外された鋳型２は、
その後、型ばらしされ、鋳型２内において凝固して形成
された目的とする鋳物製品２４が取り出されることとな
る。

そして、減圧吸引鋳造手法では、このような第１図（ａ
）、（ｂ）及び（ｃ）の各工程が順次繰り返され、新し
い鋳型２を用いた鋳造操作が順次行なわれることによっ
て、目的とする鋳物製品が連続的に取り出されることと
なるのである。

本発明は、このような連続的な減圧吸引鋳造操作におい
て、チャンバ１６の高温化を避けるものであって、その
ために、前記型落し場での鋳型２の取出しから前記溶解
炉１８中の金属溶湯２０への鋳型２の浸漬に至るまでの
道程に、所定の冷却手段を設けたのである。

例えば、第２図に示されるように、溶解炉１８での溶湯
２０の減圧吸引の後に型落し場に移動せしめられ、そこ
で鋳造操作の終了した鋳型２を取り外した後、鋳型回転
テーブル１４上にチャンバ１６を移動せしめ、そこで新
たな鋳型２をセットせしめた後、再び溶解炉１８まで移
動せしめて、鋳型２への溶湯２０の減圧吸引を行なうサ
イクルにおいて、鋳型回転テーブル１４の周りに、冷却
手段としての空気吹出しノズル２６を設け、かかるノズ
ル２６から吹き出される空気を、回転テーブル１４上に
移動せしめられたチャンバ１６に吹き付け、以てその冷
却が図られ得るようになっているのである。

なお、かかる空気吹出しノズル２６は、第３図から明ら
かなように、圧縮空気配管（本管）２８に立設された金
属パイプ３０と該金属パイプ３０の先端部に取り付けら
れた流量コントロール弁３２から構成されており、圧縮
空気配管２８から供給される圧縮空気が、金属パイプ３
０を通じて、流量コントロール弁３２から制御された吹
出し量においてチャンバ１６の側面に吹き付けられるよ
うになっており、これにより、先の鋳造過程において昇
温したチャンバ１６が冷却され、その高温化が抑制乃至
は阻止されるのである。

なお、この具体例においては、空気吹出しノズル２６は
、回転テーブル１４の周りに通数本設けられ、型落し場
から移動せしめられたチャンバ１６に対して冷却用空気
が吹き付けられるようになっているが、かかる空気吹付
はノズル２６は、型落し場から溶解炉１８に至るまでの
道程の一部若しくは全体に設けられていてもよいことは
勿論、そのような道程の何れの位置に配設されていても
、空気吹付はノズル２６から吹き出された空気がチ０ ャンバ１６に吹き付けられるようになっておれば、同様
な冷却効果を期待することが出来る。尤も、チャンバ１
６の有効な冷却を行ない、セットされる鋳型２に対する
影響を可及的に排除するには、そのような空気吹出しノ
ズル２６による冷却は、鋳型回転テーブル１４による新
たな鋳型２がセットされるまでのチャンバ１６に対して
実施されるのが望ましい。

また、空気吹出しノズル２６の構造としては、例示の具
体例の如く、金属パイプ３０の先端に流量コントロール
用の弁３２を設けて、吹き出される圧縮空気量を制御し
て、チャンバ１６の冷却の程度を調節し得るようにする
ことが望ましいが、単に金属パイプを適当な本数設置し
て、簡便な空気吹出し口として用いることも可能であり
、更には他の公知の吹出し装置も適宜に採用され得るも
のである。

さらに、例示の具体例では、冷却手段として空気吹出し
ノズル２６を設け、それからの空気の吹付けによってチ
ャンバ１６が冷却せしめられるようになっているが、本
発明では、そのような空気の吹付けによる冷却の他、他
の適当な冷却気体の如き冷却用流体をチャンバ１６に吹
き付けるようにすることも出来、また水等の適当な液体
を噴霧状に吹き付けて、チャンバ１６を冷却せしめるよ
うにした構成も採用することが可能である。

このように、本発明にあっては、チャンバの冷却のため
に各種の形態を採用することが可能であり、例示の具体
例以外にも、本発明の趣旨に従って、当業者の知識に基
づき種々なる変更を加えて実施され得るものであること
が、理解されるべきである。

実験例 １トン誘導炉にて溶解して得られた５Ｃ３Ｉ３からなる
溶鋼を用いて、第１図（ａ）、（ｂ）及び（Ｃ）に示さ
れる手法に従って、１５０型（肉厚２．５　ｍｍの排気
マニホールド試片）の連続減圧吸引鋳造を行なった。な
お、チャンバ（１６）に鋳型（２）をねじ込むための鋳
型回転テーブル（１４）付近に、第２図及び第３図に示
される如く、１ ２ 空気吹出しノズル（２６）を配置し、型落し場がら回転
テーブル（１４）上に移動せしめられたチャンバ（１６
）に対して、それらノズル（２６）から冷却用空気が５
００１　／ｍｉｎの割合で吹き付けられるようにした。

また、鋳型（２）は、全て外径が４５０ｍｍのものであ
り、シェル造型機にて作製されたものである。また、比
較のために、そのような空気吹出しノズル（２６）を設
けず、従って冷却用空気がチャンバ（１６）に吹き付け
られない方式においても、１５０型の鋳込みを行なった
。

この結果、空気吹出しノズル（２６）を設けなかった方
式では、１５０型の鋳込み時点でチャンバ（１６）の温
度が約７００°Ｃとなり、爆発現象や湯回り不良が生じ
易くなったために、１５０型の鋳込み完了までに途中で
２回鋳込みを中断し、チャンバ（１６）を冷却せざるを
得なかった。これに対して、本発明に従って空気吹出し
ノズル（２６）を設けた方式では、チャンバ温度は４５
０°Ｃ以上には上昇せず、爆発現象や湯回り不良の発生
等の問題を生じることなく、順調に鋳込みを完了させる
ことが出来た。

なお、それら両方式の鋳造能率の比較が、第４図に鋳造
時間において示されているが、空気吹出しノズル（２６
）を設けなかった比較方式では、爆発によってチャンバ
（１６）へ付着した地金の除去に２０分、チャンバの冷
却に２０分の、合計４０分のロスタイムがあった。

さらに、第５図には、それら両方式における湯回り不良
発生率の結果が示されているが、それより明らかなよう
に、空気吹出しノズル（２６）を設けた本発明方式では
湯回り不良は皆無であったが、空気吹出しノズル（２６
）を設けない方式では４．７％の湯回り不良が生じた。

（発明の効果） 以上の説明から明らかなように、本発明は、減圧吸引鋳
造工程において、型落し場での鋳型の取出しから鋳型の
溶湯浸漬に至るまでの、チャンバが移行する道程の一部
または全体に、冷却手段を設けて、それによってチャン
バを冷却して、チャ３ ４ ンバが高温になるのを抑制乃至は阻止するようにしたも
のであって、それにより、チャンバに保持される鋳型の
バインダの分解を回避し、また鋳型の割れ等の欠陥の発
生を抑制乃至は阻止して、鋳型の爆発を回避し、また湯
回り不良等の鋳造欠陥の発生を効果的に抑制乃至は阻止
し得るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）、（ｂ）及び（Ｃ）は、それぞれ、減圧吸
引鋳造法の各工程を示す断面説明図であり、第２図は、
空気吹出しノズルの配置形態の一例を示す平面説明図で
あり、第３図は、空気吹出しノズルを用いたチャンバの
冷却形態を示す模式図であり、第４図及び第５図は、そ
れぞれ、空気吹出しノズルを設置した場合と設置しない
場合における１５０型鋳造時の鋳造能率及び湯回り不良
発生率の結果を示すグラフである。 ２：鋳型　　　　　４：上型 ６；下型　　　　　８：鋳型吸引 ５ １０：中子　　　　１２：溶湯吸引孔 １４：鋳型回転テーブル １６：チャンバ　　１８：溶解炉 ２０：金属溶湯　　２２：ノックアウトピン２４：鋳物
製品　　２６：空気吹出しノズル２８：圧縮空気配管 ３０：金属バイブ ３２：流量コントロール弁

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 通気性の鋳型をチャンバに保持させた後、該チャンバを
   移動して前記鋳型の下部を所定の金属溶湯に浸漬せしめ
   る一方、該チャンバ内を減圧して該鋳型の下部に設けら
   れた吸引孔から前記金属溶湯を吸引し、かかる鋳型内の
   キャビティを充満せしめ、更にその後、該鋳型を金属溶
   湯から引き上げて前記チャンバを型落し場まで移動させ
   、そして該型落し場にてチャンバから鋳型を取り出すこ
   とからなる工程を連続的に繰り返すことにより、目的と
   する鋳物を順次鋳造する減圧吸引鋳造法において、 前記型落し場での鋳型の取出しから前記鋳型の溶湯浸漬
   に至るまでの道程に冷却手段を設け、前記鋳型が取り出
   された後のチャンバ若しくは新たな鋳型が保持せしめら
   れたチャンバが該冷却手段にて冷却せしめられるように
   したことを特徴とする減圧吸引鋳造法。