JPH07266025A - 注湯流制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 薄肉で複雑形状でも不廻りや境などを発生さ
せず、注湯時間を短縮でき、注入歩留を良くし、更に鋳
型上面に溶湯を飛散させない注湯流制御装置を提得る。 【構成】 前記傾動取鍋からの注湯流の蓄積を少なくし
て前記鋳型の湯口に向け放出するノズル部と、注湯流の
ガイド部を有する注湯流制御装置を傾動取鍋と鋳型間に
配設する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、薄肉で複雑形状で健全
な鋳物を得るための、傾動取鍋内の金属溶湯を鋳型の湯
口に向け注入する注湯流制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】金属溶湯を保持して鋳型キャビティ内に
注湯する取鍋の一つとして、取鍋を傾けて注湯する傾動
（扇形を含む）取鍋がある。図３は、従来の傾動取鍋で
の鋳造を示す要部断面図である。傾動取鍋２を傾け鋳型
３の湯口カップ８に向け注湯流４を注入する。傾動取鍋
２の角度や出湯口２ａの先端位置が変わるため注湯流４
の流線が変化する。注湯流４を湯口カップ８内に納める
ため、湯口カップ８を大きくして注湯流を受ける必要が
ある。そして、湯口カップ８に貯留した溶湯は湯道７か
らキャビティ５に流入し、押湯１０により溶湯を補給し
つつ冷却凝固する。

【０００３】薄肉で複雑な形状のキャビティ５を持つ鋳
物の鋳造では、注湯流４が湯口カップ８から湯口７を経
てキャビティ５の溶湯最終充填部に到達するまでに温度
低下し、不廻りや湯境が発生し易く、また、特に薄肉で
溶湯の補給が少ない部分は一層冷却されてチル化し、正
常な組織が得られないなどの不具合が発生し易い。この
ような不廻り、湯境やチルなどの不具合を出さないよう
にするため、傾動取鍋２内の溶湯保持温度を高めて注湯
したり、キャビティ５への溶湯補給のための押湯１０を
大きく、また数多く設けたりしている。

【０００４】また、傾動取鍋２による注湯作業は、傾動
取鍋２内の残留溶湯や出湯口へのノロ付着状況に応じて
傾動角度や傾動速度を変化させながら行う。このとき傾
動角度や傾動速度の変化によって、注湯流４の流線と流
速が変化する。そのため、湯口カップ８を大きくして注
湯流４の流線変化を吸収したり、傾動速度を流線の変化
を抑えるように細かく制御している。取鍋２の傾動角と
湯口カップ８位置を計算して注湯流４の流線が変動しな
いようコンピュータ制御する自動注湯機もある。

【０００５】一方、取鍋から鋳型の湯口カップ位置に正
確に注湯するものとして、中間樋方式や掛堰方式があ
る。中間樋方式は取鍋から溶湯を樋に出湯し、樋の開口
部から鋳型の湯口カップに向け、ストッパなどを開閉し
て落下させる方式であり、掛堰方式は鋳型上部に取鍋か
らの溶湯を一旦貯留し、ストッパを開閉して溶湯を湯口
カップに落下させる方式である。

【０００６】この掛堰方式として、特開平３−１２４３
６３号公報には、鋳型の上部に掛堰の落下ノズルと密着
される砂型ノズルを分離して設け、この砂型のノズルに
湯口を設け、この湯口に掛堰の溶湯落下ノズルを貫通し
て挿入されたストッパと密着係合するストッパ当接座部
を設けて、取鍋から掛堰に溶湯を定量供給した後、この
溶湯を掛堰の溶湯落下ノズルから鋳型の湯口に注湯する
注湯装置の開示がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
取鍋内の溶湯保持温度を高めて鋳造するのは熱エネルギ
を大きく浪費する。また、湯口カップを大きくしたり、
押湯を増やしたり大きくして設けるのは注入歩留を低下
させて生産性を悪くする。また、注湯流の流線を変動し
ないようコンピュータ制御しようとする自動注湯機で
も、取鍋内面の侵食状況や発生したノロの付着状況によ
って流線が変動するため制御がより難しくなり、流線の
変化は抑えられても注湯流量が一定しないため、鋳造さ
れる鋳物の品質に悪影響を与え易い。

【０００８】中間樋方式や掛堰方式では、溶湯が樋や堰
にある間で温度低下し易い。また、傾動取鍋から中間樋
や掛堰に溶湯を受けると、中間樋または掛堰と鋳型間の
落差が少なくなり、溶湯をキャビティの溶湯最終充填部
まで到達させる力が不足する。そのため、薄肉で複雑形
状の鋳物の場合、キャビティ内の溶湯最終充填部まで溶
湯が到達し難く、不廻りや湯境などの鋳造不良が発生し
易い。本発明は上記従来の注湯装置の課題を解決し、薄
肉で複雑形状でも不廻りや境などを発生させず、注湯時
間を短縮でき、注入歩留を良くし、更に鋳型上面に溶湯
を飛散させない注湯流制御装置を提供することを目的と
する。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明者らは上記課題
を解決すべく鋭意研究した結果、傾動取鍋と鋳型間に、
溶湯が鋳型の湯口に注入される以前に注湯流が変化する
範囲で受け、その注湯流を貯留することなく鋳型の湯口
直上から鉛直下方に溶湯を落とし込む注湯流制御装置を
介することで、傾動取鍋と鋳型間の大きな落差が確保で
き、この大きな落差により薄肉で複雑形状鋳物でもキャ
ビティの溶湯最終充填部まで溶湯が一気に注入され、し
かも取鍋と鋳型間の注湯流の流線の変化を気にすること
なく注湯できることを見い出し本発明に想到した。

【００１０】すなわち本発明の注湯流制御装置は、傾動
取鍋と鋳型間に配設し、傾動取鍋からの注湯流の蓄積を
少なくして前記鋳型の湯口に向け放出するノズル部を有
することを特徴とする。注湯流制御装置には、傾動取鍋
からの注湯流のガイド部を有する。そして、ノズル部お
よび／またはガイド部を黒鉛とする。

【００１１】

【作用】ガイド部は取鍋から広がり乱れ目標の流線から
外れた注湯流を当てて溶湯の横方向ベクトルを無くして
垂直方向のベクトルとしてガイド部の中央付近に戻す。
注湯流の蓄積を少なくするように形成したノズル部は、
溶湯を柱状として一気に鋳型の湯口内に注入する。すな
わち、傾動取鍋から鋳型までの大きな落差によって、注
湯流は速度を落とさずに注湯され、キャビティの溶湯最
終充填部まで溶湯温度低下を少なくして短時間に充填さ
れる。ノズル部を黒鉛製とすると、溶湯付着を少なくな
り注湯流制御装置の耐久性を向上する。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例を詳細に説明する。 （実施例１）図１は本発明の一実施例の注湯流制御装置
を示す要部側面断面図である。１は注湯流制御装置であ
り、１ａは耐火材からなるガイド部、１ｂは黒鉛からな
るノズル部、１ｃはガイド部１ａおよびノズル部１ｂを
収納する鋼板製のケース、２は溶湯を保持す傾動取鍋、
３は鋳型、４は注湯流、５はキャビティ、７はノズル部
１ｂから溶湯の注入を受ける湯口である。傾動取鍋２を
傾動すると傾動取鍋２内の溶湯４ａは、出湯口２ａから
注湯流４となる。注湯流４は、落下する途中で注湯流制
御装置１のガイド部１ａの前方壁や後方受に当り中央部
付近に集められる。その後注湯流はガイド部１ａの下部
に設けたノズル部１ｂから鋳型３の湯口７に注入され
る。出湯口２ａから鋳型３までの落差Ｈ１が大きいの
で、注湯流４は速度の低下が少なく一気に湯口７に注湯
され、キャビティ５の溶湯最終充填部まで溶湯温度低下
を少なくして短時間に充填される。

【００１３】（実施例２）図２は本発明の別の実施例の
注湯流制御装置を示す要部側面断面図である。１は注湯
流制御装置であり、鋳型３の湯口７上部の載置してい
る。注湯流制御装置１は、傾動取鍋２からの注湯流４の
蓄積を少なくする逆円錐で傾動取鍋からの注湯流の流入
に干渉する部分を除去したガイド部１ａと、鋳型３の湯
口７に向け放出するノズル部１ｂとを有し、耐火材によ
り一体成形している。傾動取鍋２を傾動すると傾動取鍋
２内の溶湯４ａは、出湯口２ａから注湯流４となる。注
湯流４が落下する途中で、注湯流制御装置１のガイド部
１ａの前方壁や後方受に当り中央部付近に集められる。
その後溶湯はガイド部１ａの下部に設けたノズル部１ｂ
から鋳型３の湯口７に注入される。傾動取鍋２から鋳型
３までの落差Ｈ２が大きいので、注湯流は速度の低下が
少ないので一気に湯口７内に注湯され、キャビティ５の
溶湯最終充填部まで溶湯温度低下を少なくして短時間に
充填される。このように、鋳型３上に注湯流制御装置１
を載置することでも、実施例１と同様の効果、即ち、注
湯流４の捕集、キャビティ５内急速充填、注湯時間の短
縮を図ることができる。

【００１４】（実施例３）図４に示す３個取りの鋳造方
案により球状黒鉛鋳鉄（ＦＣＤ５００）からなるケース
５０を鋳造した。用いた鋳型３は、湯口７の直径が３５
ｍｍ、注入重量が約５０ｋｇである。内径６００ｍｍ×
深さ９００ｍｍある傾動取鍋２に溶湯５００ｋｇを保持
し、この傾動取鍋２と鋳型３間に、図１の注湯流制御装
置１を配設した。そして、傾動取鍋１から１４００℃の
溶湯４ａを注湯流制御装置に向け出湯した。

【００１５】比較のため、図３に示す従来の方法で、鋳
型の湯口カップ８に向けて傾動取鍋１から注湯した。比
較例においては、押湯１０を更に増やし設けている。そ
して、実施例と比較例について、注湯の平均時間、不廻
りの発生数、湯境発生数、注入歩留、および鋳型上への
溶湯の飛散状況を調べた。その結果を表１に示す。

【００１６】 （表１）
区 分 注湯流制御装置 注湯時間 不廻り 湯 境 注入歩留 溶湯飛散 (sec) (%) 実施例１ あり ６ なし なし ６０ なし 比較例２ なし ６ なし ３／３ ５０ 激しい 〃 ３ 〃 ８ ３／３ 調査不能 ５０ 大きい

【００１７】表１に示すように、比較例２の注湯流制御
装置を用いず注湯時間を６ｓｅｃで行ったものは、不廻
りは無かったものの湯境が全数発生した。注入歩留は５
０％と低く、更に鋳型上への溶湯飛散が激しく、鋳造
後、鋳型上に飛散凝固した溶湯の清掃除去が必要であっ
た。

【００１８】また、比較例３の注湯流制御装置を用いず
注湯時間を８ｓｅｃで行ったものは、不廻りが全数発生
し、湯境は不廻りのため調査不能であった。比較例２と
同じく注入歩留は５０％と低く、鋳型上への溶湯飛散も
大きく、鋳造後、鋳型上に飛散凝固した溶湯の清掃除去
が必要であった。不廻りや湯境の発生は、図３に示す湯
口カップ８から鋳型３までの落差ｈが少なく、注湯流の
速度が遅いために溶湯がキャビティの最終充填部まで到
達する間に冷却されることも一因である。一方、本発明
の注湯流制御装置を用いた実施例１は注湯時間が６ｓｅ
ｃでも不廻りや湯境の無い全数が健全なケースが得ら
れ、また、注入歩留が６０％と向上し、更に鋳型上への
溶湯の飛散も防止できている。

【００１９】

【発明の効果】以上詳細に説明の通り、本発明の注湯流
制御装置は、傾動取鍋からの注湯流の蓄積を少なくして
鋳型の湯口に向け放出するノズル部、更にこれに加え注
湯流のガイド部により、注湯流が傾動取鍋から鋳型まで
の大きな落差を持って一気に鋳型の湯口内に速度を落と
さずに注入され、キャビティの溶湯最終充填部まで溶湯
温度低下を少なくして短時間に充填されので、注湯時間
が短縮され、また注入歩留も向上し、薄肉で複雑形状の
鋳物でも不廻りや湯境の少ない健全な鋳物が得られ、更
に溶湯の飛散も防止できるので、産業上有用である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の注湯流制御装置を示す要部
側面断面図である。

【図２】本発明の別の実施例の注湯流制御装置を示す要
部側面断面図である。

【図３】従来の傾動取鍋での鋳造を示す要部断面図であ
る。

【図４】３個取りの鋳造方案により球状黒鉛鋳鉄（ＦＣ
Ｄ５００）からなるケース５０の鋳造を示す図である。

【符号の説明】

１：注湯流制御装置、 １ａ：ガイド部、 １ｂ：
ノズル部、１ｃ：ケース部、 ２：傾動取
鍋、 ３：鋳型、４：注湯流、 ４
ａ：溶湯、 ５：キャビティ、７：湯口、
８：湯口カップ、 １０：押湯、５
０：ケース、 ７０：湯口、 ９
０：押湯、Ｈ１、Ｈ２、ｈ：落差。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 傾動取鍋と鋳型間に配設し、前記傾動取
   鍋からの注湯流の蓄積を少なくして前記鋳型の湯口に向
   け放出するノズル部を有することを特徴とする注湯流制
   御装置。
2. 【請求項２】 前記傾動取鍋からの注湯流のガイド部を
   有することを特徴とする請求項１記載の注湯流制御装
   置。
3. 【請求項３】 前記ノズル部および／またはガイド部が
   黒鉛からなることを特徴とする請求項１または請求項２
   記載の注湯流制御装置。