JPH0571348B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、鋳物の製造装置に関するものであ
る。

（従来技術） 従来では、鋳造品を鋳造するのに一般に砂型が
用いられて来たが、省力化・省エネルギ化・公害
対策・鋳造品の高品質化などの観点か最近では金
型鋳造法が普及しつつある。

しかし、金型鋳造法で球状黒鉛鋳鉄などの高強
度・高じん性の鋳造品を鋳造する場合には、金型
による急冷作用でチル（セメンタイト）の発生が
問題となることから、その対策として一般に高
Ｃ、Ｅ化、鋳込温度制御、金型温度制御及びチル
分解処理などが必要となる。

従来では、鋳造品を型バラシ後一旦常温まで冷
却後、加熱炉に投入して930〜950℃に加熱するこ
とにより、チル分解処理とオーステナイト化処理
し、その後幾分低い温度でオーステナイト安定化
処理してから必要に応じて各種の熱処理を施して
いた。

この場合、一旦析出し安定化したチルを分解す
る関係上、処理温度も高く、処理時間も長くなる
などの問題がある。また、型バラシ後、A₁変態
点以下の常温まで冷却すると結晶粒界に不純物、
偏析物などが生成されて結晶粒界の脆化を招きじ
ん性が低下する問題がある。

これに対して、特開昭59−157221号公報には、
鋳造品の型バラシ後、A₁変態点以上に保持した
状態で均熱処理後恒温処理することによりオース
テンパー処理する球状黒鉛鋳鉄の製造技術が記載
されている。

上記公報に記載された技術によれば、鋳造品の
A₁変態点以上の温度での保有熱を有効活用し、
チル（セメンタイト）が熱的に不安定で分解温度
も低いうちに短時間で分解処理することが可能と
なる。

そこで、上記金型鋳造法と上記球状黒鉛鋳鉄の
製造技術とに着目し、金型で鋳造する金型鋳造
機、チル分解とオーステナイト化処理する加熱炉
（均熱炉）、加熱炉から取出された高温状態の鋳造
品を所定温度まで冷却するソルト炉、ベーナイト
化処理する恒温炉及び鋳造品を搬送する搬送装置
などからなる鋳造品量産プラントであつて各種の
高品質の鋳造品を能率よく低コストで製作し得る
ような鋳造品量産プラントを構成することが考え
られる。

（発明が解決しようとする問題点） 上記のような鋳造品量産プラントにおいては、
鋳造品の型バラシ後鋳造品を略A₁変態点以上の
温度に保持した状態で、加熱炉内へ投入したチル
分解処理とオーステナイト化処理することが前提
となる。

ところで、鋳造品の型バラシ後の温度は、注湯
時の溶湯温度、溶損防止、溶湯の冷却速度の制御
のため断えず冷却されている金型温度、型バラシ
サイクル時間及び鋳造品を鋳造装置から加熱炉へ
搬送するときの雰囲気温度と搬送時間など多種の
要因から変動するので、鋳造品をA1変態点以上
の温度に保持した状態で加熱炉へ投入することは
非常に難しい。

（問題点を解決するための手段） 本発明に係る鋳物の製造装置は、金型に溶湯を
鋳込みその凝固後に型バラシして鋳造品を作る金
型鋳造機と、型バラシ後の鋳造品をオーステナイ
ト化処理する加熱炉と、型バラシ後の鋳造品を金
型鋳造機から高温状態で加熱炉へ搬送する搬送手
段とを設け、型バラシ後の鋳造品の温度を温度検
出手段で検出し、上記温度検出手段からの検出信
号を受ける制御手段によつて加熱炉へ搬入される
鋳造品の温度がA₁変態点以下のときに、型バラ
シサイクルを短かくするように金型鋳造機を制御
するようにしたものである。

（作用） 本発明に係る鋳物の製造装置においては、以上
のように、型バラシ後の鋳造品の温度を温度検出
手段で検出し、上記温度検出手段からの検出信号
を受ける制御手段によつてA₁変態点以下の温度
の鋳造品が加熱炉へ搬入されるときに金型鋳造機
の型バラシサイクルを短かくするようにしたの
で、注湯から型バラシに至る時間が短かくなつ
て、後続の鋳造品の型バラシ時の温度が高まる方
向へ制御されることになる。

（発明の効果） 本発明に係る鋳物の鋳造装置によれば、以上説
明したように、加熱炉へ搬入される鋳造品の温度
がA₁変態点以下になつたときには、金型鋳造機
の型バラシサイクルを短かくなるように制御して
注湯から型バラシに至る時間を短縮するので、
A₁変態点以下の温度の鋳造品が製造されるのを
極力抑えることが出来る。

そして、その結果加熱炉内における鋳造品の温
度管理も簡単化し、熱処理不良品の発生を極力防
ぐことが出来る。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基いて説明す
る。

第１図は、例えば球状黒鉛鋳鉄材料などの鋳鉄
鋳造品を金型鋳造法により鋳造しそれを熱処理す
る鋳造品製造プラントを示すもので、上流側から
順に金型鋳造装置１、搬送ロボツト２、均熱炉
３、搬送ロボツト４、２組のソルト炉５と低温炉
６、搬送ロボツト７及び恒温炉８が設けられてお
り、また型バラシ後の鋳造品Ｗの温度を検出する
温度検出器９とこの温度検出器９からの検出信号
を受けて金型鋳造装置１の型バラシサイクルを制
御するコントロールユニツト１０も設けられてい
る。

上記金型鋳造装置１は、第１図・第２図に示す
ようにロータリテーブル１１上に放射状に配設さ
れた８組の同一の金型ユニツト１２を有し、ロー
タリテーブル１１を45°ずつ矢印Ａ方向へ間欠的
に回転させることにより、第１及び第２ステージ
１ａ，１ｂにおいて注湯器１３から溶湯を金型１
２ａ，１２ｂ内へ注湯し、第３及び第４ステージ
１ｃ，１ｄにおいて溶湯を凝固させ、第５ステー
ジ１ｅにおいて型バラシされた鋳造品Ｗを搬送ロ
ボツト２で取出し、第６ステージ１ｆにおいてエ
アブローにより金型１２ａ，１２ｂを清掃し、第
７ステージ１ｇにおいて金型１２ａ，１２ｂの造
型空洞形成面に離型剤を塗布し、第８ステージ１
ｈにおいて金型１２ａ，１２ｂを型締めするよう
になつており、この金型鋳造装置１により鋳造品
Ｗが所定時間間隔毎に連続的に製造される。

上記各金型ユニツト１２の外側の分割金型１２
ａはホルダ１２ｃによりロータリテーブル１１に
固定され、内側の分割金型１２ｂは油圧シリンダ
１３のピストンロツド１３ａの先端に固着された
ホルダ１２ｄに固着され、油圧供給路の方向切換
弁１４を切換えることにより、上記油圧シリンダ
１３によつて半径方向へ進退駆動され、外側分割
金型１２ａに組合せた鋳造位置と外側分割金型１
２ａから内方へ退いた型バラシ位置とに位置切換
されるようになつている。

そして、上記各金型ユニツト１２の電磁方向切
換弁１４はコントロールユニツト１０によつてロ
ータリテーブル１１の間欠的回転作動と同期する
ように切換制御される。

上記ロータリテーブル１１の下側中央の旋回軸
部１１ａはベアリング１６を介してベース１７に
水平旋回自在に支持され、またロータリテーブル
１１の下側に環状に配設された２列の遊転ローラ
１８が各環状レール１９上に転動するようになつ
ており、ロータリテーブル１１の下側外周部の環
状ラツク２０にピニオン２１を噛み合わせ、ピニ
オン２１をモータ２２で駆動することによりロー
タリテーブル１１を間欠的に回転駆動するように
なつている。

上記搬送ロボツト２は、４〜６軸の自由度を有
する走行式の工業用ロボツトからなり、金型鋳造
装置１の第５ステージ１ｅにおいて型バラシされ
た高温状態の鋳造品Ｗを把んだ状態でレール２ａ
上を走行し、この鋳造品Ｗを均熱炉３のコンベア
２３上へ供給するものである。

上記均熱炉３は、鋳造品Ｗを搬送しながら熱処
理してチル分解とオーステナイト化処理（オース
テナイト均一化及び安定化）するためのもので、
例えば850〜920℃の温度範囲の所定温度レベルで
均熱処理し得るようにしたものである。

第３図に示すように、上記均熱炉３の炉壁３ａ
は耐熱壁で構成されており、搬送ロボツト２で搬
入される鋳造品Ｗを順々にピツチ送りするように
したウオーキングビーム式コンベア２３が均熱炉
３内を挿通状に設けられており、上記コンベア２
３の上流端は入口３ｂの外側へ延び、上記コンベ
ア２３の下流端は出口３ｃの外側へ延びている。

また、均熱炉３内には温度コントローラ（図示
略）で制御される電気ヒータ２４が設けられ、均
熱炉３内の上部には炉内温度を均一化するための
拡拌用の電動フアン２５が２組設けられている。

また、入口３ｂ及び出口３ｃを夫々開閉する上
下スライド式扉２６，２７がモータ２８でワイヤ
２９及びシーブ３０を介してコンベア２３の作動
と連動して上下に開閉されるようになつている。

第３図〜第６図及び第７ａ図〜第７ｄ図によ
り、上記ウオーキングビーム式コンベア２３につ
いて説明する。

上記コンベア２３は、両端近傍部において炉壁
３ａに固定された左右１対の固定ビーム３１と、
これら固定ビーム３１の内側に配設された左右１
対の可動ビーム３２とを備え、上記可動ビーム３
２の上流端及び下流端において夫々左右の可動ビ
ーム３２間に両軸電動モータ３３が左右方向向き
に配設されて支持部材３４により炉壁３ａに支持
されている。

上記各可動ビーム３２の各端部には広幅のラツ
ク形成部３２Ａが一体的に設けられ、このラツク
形成部３２Ａの隅丸長方形開口部の内周に沿つて
ラツク３５が形成されており、上記各モータ３３
の左右の出力軸に固着されたピニオン３６が可動
ビーム３２のラツク３５に噛み合い、上記ピニオ
ン３６とラツク３５との噛み合いが外れないよう
にラツク形成部３２Ａの外側にループ状の規制溝
３７ａを有する規制板３７が固着され、上記モー
タ３３の出力軸の先端部がピニオン３６よりも外
方へ延び、この出力軸の先端部が規制溝３７ａで
案内されるようになつている。

上記固定ビーム３１と可動ビーム３２の上面に
は鋳造品Ｗの形状に応じて鋳造品Ｗを支持するの
に適した支持部３１ａ，３２ａが所定間隔おきに
凹設され、固定ビーム３１の各支持部３１ａに各
鋳造品Ｗが載置されている。

第５図のように、鋳造品Ｗを搬送しない状態で
は、可動ビーム３２が固定ビーム３１の上面より
も低く位置し、このときピニオン３６はラツク３
５の下流側の上部コーナ部に位置しており、ピニ
オン３６を矢印Ｂ方向へ回転させることにより、
上記ラツク・ピニオン機構を介して固定ビーム３
１上の全部の鋳造品Ｗを１ピツチずつ下流側へピ
ツチ送りすることが出来る。

即ち、第７ａ図の状態（第５図に示す状態）か
ら２台のモータ３３を駆動すると、第７ｂ図のよ
うにラツク・ピニオン機構により左右の可動ビー
ム３２が固定ビーム３１の上面上へ突出する高レ
ベル位置へ上昇して全部の鋳造品Ｗが可動ビーム
３２上に載置され、ピニオン３６はラツク３５の
下流側の下部コーナ部に移り、更にモータ３３が
回転すると第７ｃ図のようにラツク・ピニオン機
構により可動ビーム３２は高レベル位置のまま下
流側へ１ピツチ分だけ移動され、ピニオン３６は
ラツク３５の上流側の下部コーナ部へ移り、更に
モータ３３が回転すると第７ｄ図のように可動ビ
ーム３２が固定ビーム３１の上面下へ沈んだ低レ
ベル位置へ移動するので全部の鋳造品Ｗが固定ビ
ーム３１上に載置され、ピニオン３６はラツク３
５の上流側の上部コーナ部へ移り、更にモータ３
３を回転すると可動ビーム３２は低レベル位置の
まま上流側へ１ピツチ分だけ移動され、第７ａ図
の状態に復帰することになる。

上記のように、上記ウオーキングビーム式コン
ベア２３によつて均熱炉３内の全部の鋳造品Ｗを
１ピツチずつ下流側へ間欠送りすることが出来
る。

但し、上記均熱炉３内を通つて鋳造品Ｗを送る
コンベアとして、上記以外の各種のウオーキング
ビーム式コンベアや各種のチエーンコンベア等を
用い得ることは言うまでもない。

上記搬送ロボツト４は、均熱炉３のコンベア２
３下流端に来た鋳造品Ｗを把み、それをソルト炉
５や低温炉６へ投入するためのものである。

上記ソルト炉５は、溶融塩化物中へ鋳造品Ｗを
浸漬して所定温度まで冷却するためのもので、
220〜450℃の温度範囲の所定温度で鋳造品Ｗの焼
入れ処理などに用いるものである。

上記低温炉６は、特にオーステンパー処理以外
の熱処理つまり均熱炉３におけるチル分解とオー
ステナイト安定化処理後に、フエライト焼鈍や歪
取り焼鈍等に用いるものである。この低温炉６の
前工程にオイル浴槽を配設すると連続的に調質な
どを行なうことが可能となる。

上記搬送ロボツト７は、ソルト炉５で処理した
鋳造品Ｗを恒温炉８へ搬送するためのものであ
る。

上記恒温炉８は、鋳造品Ｗの恒温変態処理を連
続的に行なうためのもので、この恒温炉８を設け
ることによりソルト炉５の設備を小形化すること
が出来る。

そして、この恒温炉８はソルト炉５に転用し得
るように100〜700℃の温度範囲で使用可能になつ
ている。

上記温度検出器９は赤外線センサからなり、こ
の温度検出器９により金型鋳造装置１の第５ステ
ージ１ｅにおいて型バラシされた鋳造品Ｗの温度
が検出され、その検出信号がコントロールユニツ
ト１０へ出力される。

上記鋳造品製造プラントによつて、例えば球状
黒鉛鋳鉄製の鋳造品Ｗを製作する場合の熱処理
は、次のようになされる。

第８図に示すように、金型鋳造装置１の第１及
び第２ステージ１ａ，１ｂにおいて溶湯が約1480
℃の温度で金型１２ａ，１２ｂ内へ注湯され、第
３及び第４ステージ１ｃ，１ｄで凝固し、第５ス
テージ１ｅにおいて約900〜950℃の温度で型バラ
シされると、搬送ロボツト２によつて高温状態の
まま均熱炉３のコンベア２３上へ搬送される。

上記金型鋳造装置１で得られた鋳造品Ｗの金属
組織は、フエライト及びパーライト地に微細な黒
鉛と多量のチル（セメンタイト）を有する組織で
ある。

上記鋳造品Ｗは搬送ロボツト２で搬送中に若干
温度低下するが、原則としてA₁変態点（約780
℃）以上の約850〜900℃の温度を保持した状態で
均熱炉３へ投入される。

そして、均熱炉３内を搬送しながら約850〜920
℃の温度で約５〜60分間均熱処理される。

この均熱処理はチル（セメンタイト）の分解と
オーステナイト均一化及びオーステナイト安定化
を目的としたものである。

仮に、上記均熱処理を約850℃以下の低温で行
なうと、チル分解が殆ど進行せずまた均一且つ安
定なオーステナイト組織とすることが出来ない
し、これとは反対に約920℃以上の高温で行なう
とチル分解は促進されるが結晶粒が粗大化して脆
化を招くことになる。

上記のように、鋳造品ＷをA₁変態点以上の適
度な温度に保持して均熱炉３に投入することが望
ましい。

しかしながら、注湯時の溶湯温度、ロータリテ
ーブル１１の間欠的回転速度、金型冷却用の冷媒
温度、外部の雰囲気温度、搬送ロボツト２による
搬送時間、鋳造品の形状・寸法などの要因によつ
て均熱炉３へ投入される鋳造品Ｗの温度はある程
度変動することになる。特に、溶湯の温度が低下
したときには、同一溶解炉から注湯される多数の
鋳造品Ｗについて温度低下を招くことになる。

そこで、前記温度検出器９により型バラシ直後
の鋳造品Ｗの温度が検出され、この検出温度が
A₁変態点（約780℃）に搬送中の温度降下（例え
ば約50℃）を加えた温度（例えば820℃）以下の
ときつまり均熱炉３へ搬入される鋳造品Ｗの温度
がA₁変態点以下になるときには、コントロール
ユニツト１０によつて金型鋳造装置１のモータ２
２及び切換弁１４を制御することにより金型鋳造
装置１の型バラシサイクルが短かく設定される。

つまりロータリテーブル１１を45°ずつ間欠的
に回転駆動してピツチ送りするピツチ送りの時間
間隔が短かく設定されまたこのタイミングに合せ
て必要な切換弁１４が切換えられることになる。

尚、上記のように金型鋳造装置１の型バラシサ
イクルを短く設定する場合に、ピツチ送りする際
のモータ２２の回転速度自体を速くすることも有
り得る。

上記のように、型バラシ直後の鋳造品Ｗの温度
が低下したときに金型鋳造装置１の型バラシサイ
クルを短かく設定することにより、注湯から型バ
ラシまでの時間を短縮して、後続の鋳造品Ｗの型
バラシ時の温度を所定温度まで回復させることが
出来る。

このように、A₁変態点以下の温度で均熱炉３
へ投入される鋳造品Ｗの数を２〜３個程度の最小
限に抑えることが出来る。

上記均熱炉３における均熱処理後、ソルト炉５
に於いて焼入れ処理し、恒温炉８に於いて鋳造品
Ｗに対して約220〜450℃の温度で0.5〜3.0時間の
恒温変態処理がなされる。

この恒温変態処理は、金属組織をベイナイト地
とし、残留オーステナイトの安定化を図るためで
ある。

仮に、約220℃以下の低温で処理すると、多量
のマルテンサイトが生じ、ベイナイト組織及びオ
ーステナイト組織が得られないし、約450℃以上
の高温で処理するとベイナイトの粗大化と残留オ
ーステナイトの分解による炭化物の析出などによ
りじん性低下を招くことになる。

上記のように、金型鋳造法により鋳造し、凝固
後引続いて均熱処理し、引続いて恒温変態処理す
るので、金型鋳造による急冷作用で黒鉛の微細化
とチル化が促進され、結晶粒界の脆化も起しにく
くなり、均熱処理において熱的に不安定な状態に
あるチル（セメンタイト）を比較的低温で分解し
て、黒鉛化を図ることが出来る。

更に、温度検出器９とコントロールユニツト１
０とによつて、均熱炉３へ搬入される鋳造品の温
度がA₁変態点以下になるときには、金型鋳造品
装置１の型バラシサイクルを短かく設定し、注湯
から型バラシまでの時間を短縮するので、所定温
度よりも低温の鋳造品Ｗが製作されるので最小限
に抑えることが出来、均熱炉３における熱処理不
良品の発生を極力抑えることが出来る。

【図面の簡単な説明】

図面は、本発明の実施例を示すもので、第１図
は鋳造品製造プラントの概略平面図、第２図は金
型鋳造装置の要部縦断面図、第３図は均熱炉の縦
断面図、第４図は均熱炉のコンベアの要部平面
図、第５図は第４図−線断面図、第６図は第
４図−線断面図、第７ａ図〜第７ｄ図は夫々
均熱炉のコンベアによる鋳造品搬送作動の各段階
を示す説明図、第８図は鋳造品に施す熱処理の温
度特性図である。 Ｗ……鋳造品、１……金型鋳造装置、２……搬
送ロボツト、３……均熱炉、９……温度検出器、
１０……コントロールユニツト、１２……金型ユ
ニツト、１２ａ，１２ｂ……金型、１３……油圧
シリンダ、１４……切換弁、２０……ラツク、２
１……ピニオン、２２……モータ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 金型に溶湯を鋳込みその凝固後に型バラシし
   て鋳造品を作る金型鋳造機と、型バラシ後の鋳造
   品をオーステナイト化処理する加熱炉と、型バラ
   シ後の鋳造品を金型鋳造機から高温状態で加熱炉
   へ搬送する搬送手段と、型バラシ後の鋳造品の温
   度を検出する温度検出手段と、上記温度検出手段
   から検出信号を受け加熱炉へ搬入される鋳造品の
   温度がA₁変態点以下のときに、型バラシサイク
   ルを短かくするように金型鋳造機を制御する制御
   手段とを備えたことを特徴とする鋳物の製造装
   置。