JPH0751270B2 - 溶融金属の給湯方法と給湯装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、溶融金属を貯留した保温炉の溶湯を保温炉内
の加圧あるいは、保温炉に連通された給湯管外部に設置
された電磁ポンプ等の輸送方法を利用することにより給
湯する溶融金属の給湯方法と給湯装置に関するものであ
る。

［従来技術及びその問題点］ 従来、金属溶湯を金型あるいはダイカストマシンのプラ
ンジャスリーブに給湯する方法として各種のものが知ら
れている。

これらの内、第２図に示す給湯方法は、金属溶湯（２）
を貯留する保温炉（１）の上部に汲み出し口（30）を設
けるとともに、発熱体（14）を配置し、自動機械化され
たラドル（ヒシャク）（31）を用いて汲み出し口（30）
から金属溶湯（２）を汲み上げて、例えばダイカストマ
シンのプランジャスリーブ（７）に給湯する装置であ
る。この種の給湯装置は、Mg等のように化学的に不安定
な金属溶湯を除いた一般的な金属溶湯に適用される。

しかし、上記ラドルを用いた給湯方法では、保温炉
（１）内の金属溶湯（２）表面を常に攪拌し、該表面に
浮遊する酸化物等の雑多な異物が溶湯とともに供給され
る問題点があった。

又、第３図に示す給湯方法は、金属溶湯（２）を貯留す
る密閉された保温炉（１）内に、給湯管（３）を設ける
とともに、該保温炉（１）内の上部に発熱体（14）をを
配置し、かつ金属溶湯（２）を供給するための自動計量
装置（35）を備え、更に給湯管（３）の溶湯流出口（3
3）に金属溶湯（２）を検知する電極（32）を配置した
装置である。そして、給湯管（３）から流出した溶湯
は、樋（34）を用いてダイカストマシンのプランジャス
リーブ（７）に給湯される。

しかし、上記自動計量装置（35）を用いた給湯方法で
は、保温炉（１）下部の清浄な溶湯を供給し、温度的に
も優れているが、給湯管（３）の出口で一旦外部に解放
し、樋（34）へ流しているために、前記の樋（34）への
流出時あるいはプランジャスリーブ（７）への流入時に
おいて、酸化物が生成したり、ガス成分の巻込み、吸収
が増加したりする問題点があった。又、第４図に示す給
湯装置は、金属溶湯（２）を貯留する密閉された保温炉
（１）内の上部に発熱体（14）を配置し、かつ下部側よ
り溶湯を外部に供給するための給湯管（３）を設け、こ
の給湯管（３）の外側に電磁ポンプ（25）を装備した装
置である。電磁ポンプ（８）により給湯管（３）内を流
れた溶湯は、ダイカストマシンのプランジャスリーブ
（７）に下、部側から給湯される。この種の給湯方法
は、Mg等のように化学的に不安定な金属溶湯の給湯に適
用され、プランジャスリーブ（７）等の場合において、
下部側より静かに給湯できるため、外気との接触面が限
定され、かつ乱流を生ぜず、酸化物の生成、ガス成分の
巻込み、吸収等の点において適切なものである。

しかし、上記電磁ポンプ（８）を用いた給湯方法は、構
造上において給湯管（３）の横引き部分が長くなり、給
湯管（３）内での凝固の危険性が高く、また保温炉
（１）と給湯管（３）との接続部分、給湯管（３）どう
しでの接続部分において破損の危険性が高くなる問題点
等を生じるおそれがあった。また、上記問題等が生じた
時における保全性が悪く、かつその費用も多額になる恐
れがある。

更に、第５図に示す給湯方法は、金属溶湯（２）を貯留
する密閉された保温炉（１）内に給湯管（３）を設ける
とともに、該保温炉（１）内の金属溶湯（２）を供給す
るための自動計量装置（35）を備え、かつ給湯管（３）
内の溶湯の通過を検知する電磁センサ（９）を配置した
方法である。そして、自動計量装置（35）により加圧制
御され給湯管（３）内を上昇した溶湯は、ダイカストマ
シンのプランジャスリーブ（７）に下部側から給湯され
る。この装置による給湯が異物が混入しない清浄で、か
つ温度的にも十分管理された金属溶湯を途中で酸化物の
生成、ガス成分の巻込み、吸収等を少なくして給湯で
き、保全上も適切なものである。

しかし、上記の電磁センサを用いて保温炉内の加圧を制
御する方式は、電磁センサの溶湯の通過の検知精度が設
定された位置±10mmが現在の技術水準であるといわれて
いる。したがって、この電磁センサ検知精度が一般的に
給湯精度として要求される±２％の値の確保に難点を生
じさせることとなる。

そして、第６図に示す給湯方法は、金属溶湯（２）を貯
留する密閉された保温炉（１）内に給湯管（３）を設け
るとともに、外部に電磁ポンプ（８）を装着した輸送管
（８）を備え、該保温炉（１）内の金属溶湯をスリーブ
連結管（６）の定位置へ圧縮空気で輸送するための加圧
制御装置（26）とスリーブ連結管定位置への溶湯の到達
を検知する電磁センサー（９）とスリーブ連結管定位置
への溶湯の到達を検知すると同時に電磁ポンプ（８）を
駆動し溶湯を更にダイカストマシン下部のプランジャス
リーブに給湯する中央制御装置を有した金属溶湯の給湯
方法である。

しかし、上記の炉内を加圧する方法と、電磁ポンプによ
る輸送を併用した方法は構造ならびに、制御システムが
複雑であり、設備として割高となり、その上耐久性など
で種々の難点を有する。

［発明の目的］ 本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、異物が混
入しない清浄で、かつ温度的に十分管理された金属溶湯
を、途中でガス成分の巻込み、吸収をできるだけ少なく
し、量的に精度よく給湯でき、設備全体の価格が相当に
安価にできあがり、高品質の鋳物の生産が可能になる溶
融金属の給湯方法及び装置を提供することを目的とす
る。

［問題点を解決するため手段］ 以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら説
明する。

（１）第１図（ａ）は本発明の請求項に関する概念図
である。同図において給湯管（３）は電磁ポンプのよう
な金属溶湯（２）を輸送する手段を外部に装備して保温
炉の貯留された金属溶湯に浸った位置に溶湯流入口を配
置するか、あるいは金属溶湯を外部からの気体を用いた
加圧による金属溶湯の外部への輸送手段を持った密閉式
保温炉の貯留された金属溶湯に浸った位置に溶湯流入口
を配置するか、あるいは又金属溶湯を貯留する保温炉内
の容積置換給湯室へ一定体積の容積を持つ固形物を挿入
することにより挿入された固形物の容積と同容積の金属
溶湯が給湯管（３）を介して押出される容積置換式金属
溶湯輸送手段を持った保温炉の貯留された金属溶湯に浸
った位置に溶湯流入口を配置するか、あるいはその他類
似の金属溶湯輸送方法を持った保温炉の貯留された金属
溶湯に浸った位置に溶湯流入口を配置し、溶湯流出口
（33）を横形ダイカストマシンプランジャスリーブ側部
受湯口（40）に接して配置されている。

保温炉に貯留された金属溶湯は前記の輸送手段ののいず
れか或いは類似した金属溶湯の輸送手段によって給湯管
内を保温炉から上昇し溶湯流出口（33）から流出し、横
形ダイカストマシンプランジャスリーブ側部受湯口（4
0）から横形ダイカストマシンプランジャスリーブ
（７）に流入する。

ここで、横形ダイカストマシンプランジャスリーブ側部
受湯口（40）の開口下部（51）は横形ダイカストマシン
プランジャスリーブ（７）の中心線（60）から時計回り
方向90度位置、ただし横形ダイカストマシンプランジャ
スリーブ（７）内の金属溶湯充填率を上げる場合には70
度位置に当たるので、横形ダイカストマシンプランジャ
スリーブ側部受湯口（40）から横形ダイカストマシンプ
ランジャスリーブ（７）内に流入してきた金属溶湯
（２）は横形ダイカストマシンプランジャスリーブ
（７）の中心線（60）から時計回り方向90度位置から70
度位置の範囲に開口下部（51）が位置するように開口さ
れた横形ダイカストマシンプランジャスリーブ（７）の
内面を横形ダイカストマシンプランジャスリーブ（７）
内底部の金属溶湯溜まり部分（52）へと滑らかに流れ
る。

このことは、第２図或いは第３図において金属溶湯が横
形ダイカストマシンプランジャスリーブ（７）の上部方
向から流れ落ちるのに比べてはるかに横形ダイカストマ
シンプランジャスリーブ（７）内での衝突攪拌等による
空気との接触、巻き込み吸収、泡の発生の機会、時間共
少なくなり、第４図、第５図、第６図に準じた沈静な状
態を保った給湯が可能となるであろうことは容易に推測
できる。

このことの実現によって、酸化物の発生が少なく、低圧
低速で鋳造できるダイカスト鋳物の製造がシステム価格
の高くない、保全性良いシステムとして実現することが
可能となった。

（２）第１図（ｂ）は請求項の給湯方法を実現するた
めの溶融金属の給湯装置の一実施例に係る構造を示す図
である。同図において保温炉（１）は、耐火性、断熱性
を有する材質からなり、内部に溶融金属（２）を貯留す
るための槽として、ほぼ箱型に形成されている。この保
温炉（１）の一側部には、溶湯受入口（16）が形成さ
れ、この溶湯受入口（16）を覆い密閉にする蓋（15）が
設けられている。上記保温炉（１）内の上部には、棒状
炭化珪素あるいはニクロム線を配した抵抗式の発熱体
（14）が設けられ、この発熱体（14）は、サイリスタ式
等の電力調整器（13）を介して電源に接続されている。
また、上記保温炉（１）にはその溶湯受入口（16）側の
横側壁を斜めに貫通して検出端が、該保温炉（１）の金
属溶湯（２）内に配置された溶湯温度測温体（11）が設
けられている。そして、上記溶湯温度測温体（11）は温
度調節計（12）を介して、上記サイリスタ式等の電力調
整器（13）に接続されている。すなわち、上記溶湯温度
測温体（11）は溶融金属（２）の温度を検出し、温度調
節計（12）で設定された温度とを比較して、その比較温
度に基づきサイリスタ式等の電力調整器（13）で発熱体
（14）への熱量を制御（例えばオン・オフ制御）するこ
とにより温度制御を行う。上記保温炉（１）の上部には
気体を導入して、この保温炉（１）内を自動計量装置
（35）からの指令に基づいて図示されていない加圧源か
ら加圧あるいは図示されていない排気弁を介して排圧す
る加圧・排圧制御口（41）が設けられている。上記加圧
・排圧制御口（41）は外部において配管され、途中に図
示されていない加圧弁を介装して図示されていない加圧
源に接続されている。この加圧源は、例えばコンプレッ
サにより圧縮された空気あるいは不活性ガスボンベ等の
圧力気体を供給できる装置等である。上記図示されてい
ない加圧弁は後述する自動計量装置（35）の所定の制御
信号に基づいて開閉する、電磁弁等である。また、上記
加圧・排圧制御口（41）は外部において配管により図れ
るようになっている。上記排気弁は、自動計量装置（3
5）の所定の制御信号に基づいて、開閉する、電磁弁等
である。

さらに、上記保温炉（１）には、耐熱性の材質からなる
給湯管（３）が設けられている。この給湯管（３）は、
その一端部が溶湯流入口（４）として、該保温炉（１）
の側壁部を貫通して配置され保温炉（１）の外部におい
て横形ダイカストマシンプランジャスリーブ側部受湯口
（40）に接している。

上記給湯管（３）外側部には、溶湯の到達を検知する電
磁センサ（９）が設けられている。この電磁センサ
（９）は給湯管（３）の外部に設けられた電磁センサ本
体（9a）と、増幅パルス発信器（9b）とから構成されて
おり、この増幅パルス発信器（9b）が上記自動計量装置
（35）に溶湯の到達信号を伝達する。上記電磁センサ
（９）は、電磁流量計の原理を応用したものである。即
ち、磁界中に置かれた管内を導電性液体が流れると、流
れと磁界の方向に垂直な位置の管壁に対向して設けられ
ている１対の電極間にファラデーの法則により液体中に
生じた電位勾配に基づく起電力が発生する。この起電力
を検知することにより溶湯の到達を検知できるものであ
る。

また、電磁センサ（９）は後に説明する所定の制御が行
われるよう自動計量装置（35）に接続されている。

次に、上記構成の給湯装置の動作について説明する。ま
ず給湯に必要な量の金属溶湯（２）が溶湯受入口（16）
から入れられ、蓋（15）を閉めて保温炉（１）を密閉す
る。ついで、温度調節計（12）を保温に必要な温度にセ
ットしてから、サイリスタ式等の電力調整器（13）によ
り発熱体（14）に電力が供給され、溶湯温度が管理され
る。被供給側であるダイカストマシン等の鋳造機から給
湯要求信号が自動計量装置（35）に到達すると、図示さ
れていない加圧弁が開き、同時に図示されていない排気
弁が閉じる。これにより、図示されていない圧力源から
気体が導入され保温炉（１）内の圧力が上昇し、金属溶
湯（２）は保温炉（１）から給湯管（３）を上昇し前記
の給湯管（３）の外部電磁センサ本体（9a）の取付けら
れた電磁センサ検知位置に到達し、電磁センサ本体（9
a）により溶湯の到達がパルスとして増幅パルス発信器
（9b）から自動計量装置（35）に伝達される。

自動計量装置（35）はダイカストマシン等の鋳造機が必
要とする溶湯量としてあらかじめ設定されている給湯量
を自動的に電磁センサ（９）が給湯管（３）内の溶湯を
検知位置で検知した以降の増圧量と加圧停止後の保持時
間を自動的に演算し、所要の給湯量を横形ダイカストマ
シンプランジャスリーブ側部受湯口（40）を介してダイ
カストマシンに供給したならば図示していない排気弁を
開放することにより加圧・排気制御口（41）を介して保
温炉（１）の炉内圧を大気に排出し、給湯管（３）内の
溶湯は保温炉（１）内へ戻る。

この間の給湯において、第４図・第５図及び第６図のダ
イカストマシンプランジャスリーブの真下から供給する
システムに匹敵する、溶湯と外気との接触絶大量を少な
くし、酸化物の発生を最小限度に押え、第２図及び第３
図の例のようにダイカストマシンプランジャスリーブ上
部より供給するシステムの場合に持っている乱れた流れ
による外気の巻き込みを、横形ダイカストマシンプラン
ジャスリーブ（７）の水平円筒下方部分への溶湯の供給
の実現によって完全に防ぐことができる。

このことの実現によって、酸化物の発生の少ない高品質
の溶湯を用いて、鋳造温度を低くおさえ、低圧で鋳造で
きるダイカスト鋳物の製造がシステム価格の高くない、
保全性良いシステムとして実現することが可能となっ
た。

（３）第１図（ｃ）は請求項の給湯方法を実現するた
めの溶融金属の給湯装置の一実施例に係る構造を示す図
である。

空圧を使用するのでなく電磁ポンプを使用した例である
が、電磁ポンプを使用した場合においても、横形ダイカ
ストマシンプランジャスリーブ側部受湯口（40）溶湯を
供給することは、安価で保全性の良いシステムを供給す
ることを実現することとなる。

当然、本発明は金型ないしは砂型等の重力鋳造の分野に
おいても、鋳型の湯口形状に若干の工夫を加えることに
より適用できることは当然、容易に考えられる。

なお、上記実施例において、電磁センサ（９）は溶融金
属（２）の到達を検知できるものであればよい。

なお、保温炉（１）は溶融金属（２）の温度が管理され
た密閉炉であればよく、その形状、構造等も実施例のも
のに限定されない。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によって密閉された保持炉
において、異物が混入しない清浄で、かつ温度的にも十
分管理された金属溶湯を、途中で酸化物の生成、ガス成
分の巻込み、吸収等を少なくして量的精度よく給湯で
き、高品質の鋳物の生産が可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明の請求項に関わる溶融金属の給
湯方法の概念を示す図、 第１図（ｂ）は本発明の請求項の給湯方法を実現する
ための溶融金属の給湯装置の一実施例に係る構造を示す
図、 第１図（ｃ）は本発明の請求項の給湯方法を実現する
ための溶融金属の給湯装置の一実施例に係る構造を示す
図、 第２図はラドルを用いた従来例の給湯装置の構造を示す
図、 第３図は加圧式の自動計量装置を用いた従来例の、ダイ
カストマシンプランジャスリーブの上部から給湯する給
湯装置の構造を示す図、 第４図は電磁ポンプを用いた従来例の給湯装置の構造を
示す図、 第５図は電磁センサを用いて加圧式の自動計量装置を用
いた従来例の、ダイカストマシンプランジャスリーブの
下部から給湯する給湯装置の構造を示す図である。 第６図は炉内圧力の加圧により電磁センサの位置まで一
度溶湯を押し上げしかる後、電磁ポンプによってダイカ
ストマシンのプランジャスリーブの下部から給湯する給
湯方法の構造を示す図。 １……保温炉、２……金属溶湯、３……給湯管、４……
溶湯流入口、５……輸送管、６……スリーブ連結管、７
……横形ダイカストマシンプランジャスリーブ（横型ダ
イカストマシンショツトスリーブ） ８……電磁ポンプ、９……電磁センサ、9a……電磁セン
サ本体、9b……増幅パルス発信器、10……電磁センサ検
知位置、11……溶湯温度測温体、12……温度調節計、13
……サイリスタ式等の電力調整器、14……発熱体、15…
…蓋、16……溶湯受入口、26……加圧制御装置、27……
中央制御装置、30……溶湯汲み出し口、31……ラドル、
32……電極、33……溶湯流出口、34……樋、35……自動
計量装置。 40……横形ダイカストマシンプランジャスリーブ側部受
湯口 41……加圧・排気制御口 50……横形ダイカストマシンプランジャスリーブ上部受
湯口 51……開口下部 52……金属溶湯溜まり部分 （60）……中心線 尚、図中同一符号は同一又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】金属溶湯を貯留する保温炉から金属溶湯を
   横形ダイカストマシンプランジャスリーブ（７）に給湯
   する溶融金属の給湯方法において、横形ダイカストマシ
   ンプランジャスリーブ（７）の横形ダイカストマシンプ
   ランジャスリーブ側部受湯口（40）の開口下部（51）を
   中心線（60）から時計方向回り方向90度位置から70度位
   置の範囲に位置するようにすると共に該横形ダイカスト
   マシンプランジャスリーブ側部受湯口（40）下部に、溶
   湯流出口（33）が接しかつ溶湯流出口（33）が溶湯流入
   口より高い位置に位置するようにほぼ直管状の給湯管
   （３）を配置し、給湯管（３）の溶湯流出口（33）から
   横形ダイカストマシンプランジャスリーブ（７）内底部
   の金属溶湯溜まり部分（52）へ横形ダイカストマシンプ
   ランジャスリーブ（７）内壁に沿いかつ最短距離にて到
   るように滑らかに給湯することを特徴とする溶融金属の
   給湯方法。