JPH08257684A - 金型鋳造方法 - Google Patents

金型鋳造方法

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JPH08257684A
JPH08257684A JP6651295A JP6651295A JPH08257684A JP H08257684 A JPH08257684 A JP H08257684A JP 6651295 A JP6651295 A JP 6651295A JP 6651295 A JP6651295 A JP 6651295A JP H08257684 A JPH08257684 A JP H08257684A
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JP
Japan
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molten metal
product
level
level sensor
inert gas
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Application number
JP6651295A
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English (en)
Inventor
Nobuki Matsuo
伸樹 松尾
Haruki Kodama
春喜 小玉
Takao Watanabe
敬夫 渡辺
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Honda Motor Co Ltd
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Honda Motor Co Ltd
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  • Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)
  • Molds, Cores, And Manufacturing Methods Thereof (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【構成】 金型2に形成したガス流通可能な通孔8…を
介して金型2の製品部3及び方案部4に不活性ガスを充
填し、次いで、方案部4を介して製品部3に溶湯を注入
するようにした金型鋳造方法において、注入した溶湯が
予め設定した製品部3の部位に達した時の湯面レベルを
レベルセンサ51により検出し、その検出信号によって
不活性ガスの供給を入・切制御するようにしたことを特
徴とする金型鋳造方法。 【効果】 製品部のポケット部などの所定の部位に湯面
レベルが達する直前に不活性ガスを流すことができ、製
品部に残存しているエアを不活性ガスと確実に置換する
ことができる。ポケット部へ溶湯が流れ込む直前に、局
部的に不活性ガスを供給するので、エアとの置換性が高
まり鋳造品の品質が向上する。しかも、不活性ガスの消
費量は微小ですむ。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は溶湯の酸化を防止するよ
うにした鋳造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】アルミニウム合金等を鋳造する際に、溶
湯が空気と接触して酸化すると、溶湯の流動性(湯回
り)が低下したり品質が低下する恐れがある。これを防
止するために、金型の製品部に不活性ガスを充填した状
態で溶湯を注入している。しかし、製品部の形状が複雑
な箇所など(以下、「ポケット部」と称する。)は不活
性ガスとエアとの置換が十分にできず、エアが残留しや
すい。
【0003】この問題点を解消するために、例えば特開
平6−91341号公報「鋳造装置および鋳造方法」の
技術が開示されており、同技術は上記公報の図1及び図
2に示されるように、製品部3のうちポケット部と金型
1外部とをガス流通可能な複数の通孔5…(…は複数を
示す。以下同じ。)で連通し、これらの通孔5…を介し
て金型1の製品部3及び方案部2に不活性ガスとしての
窒素ガスを充填し、次いで、方案部2を介して製品部3
に溶湯を注入するものである。方案部2及び製品部3へ
の窒素ガスの供給は、金型を閉じた時点で開始し、注湯
直前に停止する。そして、製品部3内の窒素ガスは、供
給停止と同時に外部に排出される。窒素ガスの供給・排
出の切換えは単一の切換バルブ12による。ここで、製
品部3はいわゆるキャビティのことである。また、方案
部2は製品部3を除いた部分を言うものとし、湯口、湯
道、せき等である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、製品部3への
注湯直前に切換バルブ12を切換えて窒素ガスの供給を
停止するので、切換えタイミングが早いと、金型は一般
に高温に保持されているので窒素ガスは少し時間をおく
と暖められ対流で上昇してしまい、外部から製品部3に
エアが侵入する。また、製品部3内の窒素ガスを外部に
排出する切換えタイミングが遅れると、窒素ガスが残存
するので溶湯が製品部3内に均一に流れ難く、このた
め、湯回り不良が発生したり湯じわ等の鋳造欠陥が発生
する恐れがある。このように、切換バルブ12の切換え
操作は容易でない。本発明の目的は、製品部への不活性
ガスの供給の入・切タイミングを改善すること、鋳造品
の品質を向上することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段及び作用】本発明者らは、
金型鋳造方法に要求される特性を詳しく研究して、注入
した溶湯レベルが予め設定した製品部の部位に達した時
に不活性ガスの供給を開始したり停止する方法を創案す
ることに成功した。具体的には、金型に形成したガス流
通可能な通孔を介して金型の製品部及び方案部に不活性
ガスを充填し、次いで、方案部を介して製品部に溶湯を
注入するようにした金型鋳造方法において、前記注入し
た溶湯が予め設定した製品部の部位に達した時の湯面レ
ベルをレベルセンサにより検出し、その検出信号によっ
て不活性ガスの供給を入・切制御する。
【0006】また、前記湯面レベルの検出は、製品部か
ら上方へ延び製品部を直接見ることのできる覗窓を介し
て非接触式レベルセンサにて計測する。
【0007】
【実施例】本発明の実施例を添付図に基づいて以下に説
明する。図1は本発明に係る金型鋳造装置の構成図であ
り、金型鋳造装置1は金型2と、この金型2にガス・エ
アを供給するガス・エア供給部20と、金型2に注湯す
る注湯機構30と、ガス・エア供給部20並びに注湯機
構30を制御する制御機構50とからなる。金型2は図
示しないが固定型と可動型とからなる分離タイプであ
る。この金型2には製品部3と、この製品部3に連なる
方案部4と、製品部3の上部から外方へ臨む押湯部5
と、ガス抜き孔6とが形成される。先に述べた通り、製
品部3はいわゆるキャビティのことである。また、方案
部4は製品部を除いた部分を言うものとし、湯口、湯
道、せき等である。方案部4の途中には、溶湯に含まれ
たスラグ等の不純物を濾過する多孔質フィルタ7が介在
し、この多孔質フィルタ7は、例えばセラミックフィル
タからなる。
【0008】製品部3には、袋小路状の部分、複雑な形
状の部分、空隙の薄い部分(鋳造品の薄肉部位を形成す
る部分)などのエアが残存し易い複数の箇所3a…(以
下、「ポケット部3a…」と称する。)が形成されてい
る。これらのポケット部3a…は鋳造品の形状に対応す
るものであり、例えば、自動車用ナックルアームを鋳造
品とした場合には、タイロッドアーム部分や車軸部など
に3〜4箇所設けられる。本実施例においては、上下4
個のポケット部3a…が設けられる。これらのポケット
部3a…は、互いに独立した通孔8…で金型2の外部に
連通される。すなわち、金型2に形成された複数の通孔
8…はガスが流通可能な大きさであり、製品部3とつな
がる内側開口が小径に絞られ、金型2の外部につながる
外側開口がガス・エア供給部20に接続される。
【0009】ガス・エア供給部20は、金型2に不活性
ガスを供給するガスボンベ等のガス供給源21と、金型
2に高圧のエアを供給するエアコンプレッサ等のエア源
22と、切換弁としての複数の四方弁23A〜23D
(ポケット部3a…に合せた第1,第2,第3,第4四
方弁)とからなる。各四方弁23A〜23Dは、第1ポ
ートaがガス供給源21に接続され、第2ポートb…が
エア源22に接続され、第3ポートcが通孔8…の外側
開口に接続され、第4ポートdが大気に開放される。こ
のため、各四方弁23A〜23Dは内蔵した弁体が作動
することにより、第1ポートaと第3ポートcとが連通
すると「ガス供給経路」が開となり、第2ポートbと第
3ポートcとが連通すると「エア供給経路」が開とな
り、第3ポートcと第4ポートdとが連通すると「大気
開放経路」が開となる。不活性ガスとしては、好ましく
はエアより比重が大きいアルゴンガスを使用する。
【0010】注湯機構30は溶湯を入れる注湯炉31
と、この注湯炉31の注湯口31aを開閉する弁体32
と、この弁体32を駆動するエアシリンダ等の駆動源3
3と、溶湯に添加するための接種剤を収納するホッパ4
1と、このホッパ41の下部から所定量の接種剤を供給
するフィーダ42と、このフィーダ42から注湯口31
aへ接種剤を自然落下にて送る送給管43とからなる。
接種剤は安定した黒鉛組織を得るためのものであり、例
えば、Fe−Si合金等からなる。
【0011】制御機構50は、製品部3の湯面レベルを
検出するレベルセンサ51と、このレベルセンサ51の
検出信号にて湯面レベルを表示又は記録する表示部52
と、レベルセンサ51の検出信号に基づいてガス・エア
供給部20並びに注湯機構30を制御する制御部53と
からなる。レベルセンサ51は、製品部3から上方へ延
び製品部3を直接見ることのできる覗窓(押湯部5が覗
窓の役割を果たす。)を介して湯面レベルを計測する非
接触式レベルセンサからなり、好ましくは、光学式レベ
ルセンサである。光学式レベルセンサは、例えば変調光
型赤外線、レーザ光を投射しその反射距離を計測するこ
とにより湯面レベルを計測する赤外線式やレーザ式レベ
ルセンサである。なお、表示部52の有無は問わず、制
御部53がレベルセンサ51の検出信号を直接入力する
構成でもよい。
【0012】制御部53は、具体的には、注入した溶湯
が予め設定した製品部3の複数の部位L1〜L5(以
下、「第1〜第5設定レベル」と称する。)に達した時
の湯面レベルをレベルセンサ51で検出し、その検出信
号によって不活性ガスの供給を入・切制御するように各
四方弁23A〜23Dを制御するものである。また、制
御部53は、レベルセンサ51の検出信号に基づいて駆
動源33とフィーダ42とを制御するものである。
【0013】設定レベルL1〜L5は、次のように設定
される。すなわち、第1設定レベルL1は最下部のポケ
ット部3aに溶湯が流入する直前のレベル、第2設定レ
ベルL2は下から2番目のポケット部3aに溶湯が流入
する直前のレベル、第3設定レベルL3は下から3番目
のポケット部3aに溶湯が流入する直前のレベル、第4
設定レベルL4は最上部のポケット部3aに溶湯が流入
する直前のレベル、第5設定レベルL5は製品部3の最
上端のレベルに設定される。
【0014】次に、上記構成の金型鋳造装置1を用いた
金型鋳造方法の代表的な使用例を説明する。先ず、第1
使用例を図2及び図3に基づき説明する。図2(a)〜
(d)は本発明に係る金型鋳造方法の第1使用例の前段
を示す説明図、図3(a)〜(c)は本発明に係る金型
鋳造方法の第1使用例の後段を示す説明図である。先
ず、図2(a)に示すように、金型2の固定型と可動型
とを閉じ、制御部53(図1参照)を、例えば注湯開始
と同時に作動させる。すなわち、制御部53は作動した
時点で、レベルセンサ51に製品部3内の湯面レベルの
検出を開始させるとともに、各四方弁23A〜23Dに
切換信号を送り、同時に駆動源33とフィーダ42とに
作動信号を送る。以下、これを詳述する。レベルセンサ
51は製品部3内の湯面レベルの検出を開始する。そし
て、制御部53は、各四方弁23A〜23Dに切換信号
を送り、最下部にある第1四方弁23Aを「ガス供給経
路」開に作動させ、他の四方弁23B〜23Dを閉塞さ
せる。従って、不活性ガスはガス供給源21→第1四方
弁23A→通孔8の経路で製品部3(ポケット部3a…
を含む)及び方案部4に流れて充填される。
【0015】同時に、方案部4を介して製品部3に溶湯
の注入を開始する。すなわち、図1に示す制御部53
は、駆動源33とフィーダ42とに作動信号を送る。こ
のため、弁体32は駆動源33で引上げられて注湯口3
1aを開き、フィーダ42はホッパ41内の接種剤の供
給を開始する。従って、溶湯が方案部4に注入されると
ともに、フィーダ42から供給された接種剤が注入途中
の溶湯に添加される。
【0016】その後、図2(b)に示すように、レベル
センサ51で検出された溶湯Yの湯面レベルL0が、第
1設定レベルL1に達した時点で、制御部53は第1四
方弁23Aを「大気開放経路」開に作動させ、下から2
番目の第2四方弁23Bを「ガス供給経路」開に作動さ
せる。このため、湯面レベルL0の上昇に伴い、最下部
のポケット部3a内の不活性ガスは溶湯で押され第1四
方弁23Aを介して大気放出される。そして、制御部5
3は湯面レベルL0が第2設定レベルL2に達した時点
で、図2(c)に示すように第2四方弁23Bを「大気
開放経路」開に作動させ、下から3番目の第3四方弁2
3Cを「ガス供給経路」開に作動させる。また、図示し
ないが、湯面レベルL0が第3設定レベルL3に達した
時点で、第3四方弁23Cを「大気開放経路」開に作動
させ、最上部の第3四方弁23Cを「ガス供給経路」開
に作動させる。このようにして、制御部53は湯面レベ
ルL0が第4設定レベルL4に達した時点で、図2
(d)に示すように全ての四方弁23A〜23Dを「大
気開放経路」開に作動させる。
【0017】その後、制御部53は湯面レベルL0が第
5設定レベルL5に達した時点で、図3(a)に示すよ
うに製品部3への溶湯の注入を停止させる。すなわち、
図1に示す制御部53は、駆動源33とフィーダ42と
に停止信号を送る。このため、弁体32は駆動源33で
引下げられて注湯口31aを閉じ、フィーダ42は停止
する。次に、図3(b)に示すように、製品部3内の鋳
造品61が半凝固状態(表層に殻状の凝固層を形成し、
内部が未凝固状態)で金型2を開き、鋳造品61を取り
出す。
【0018】最後に、図3(c)に示すように、制御部
53は全ての四方弁23A〜23Dを「エア供給経路」
開に作動させる。このため、エアはエア供給源22→四
方弁23A〜23Dの経路で通孔8…に噴射する。従っ
て、通孔8…はエアブローされ、内部に溜まっている凝
固物等の異物を除去される。以上で金型鋳造工程が終了
する。この第1使用例によれば、局部的に真に必要な量
だけ不活性ガスを供給するので、不活性ガスの消費量を
大幅に節減することができる。
【0019】実験によれば、自動車用ナックルアームを
鋳造品とした場合に、第1使用例では各設定レベルL1
〜L5間での不活性ガスの供給時間は01.〜1.0s
ecとすることができた。このため、不活性ガスの消費
量は、従来例では1ショット当たり10リットル(l)
であるのに対して、第1使用例では1ショット当たり2
(l)ですみ、節減量が極めて多いという結果が出た。
【0020】次に、第2使用例を図4に基づき説明す
る。図4(a)〜(d)は本発明に係る金型鋳造方法の
第2使用例を示す説明図である。先ず、(a)に示すよ
うに金型2を閉じ、制御部53を注湯開始と同時に作動
させる。すなわち、制御部53は作動した時点で、レベ
ルセンサ51に製品部3内の湯面レベルの検出を開始さ
せるとともに、各四方弁23A〜23Dに切換信号を送
り、同時に駆動源33とフィーダ42とに作動信号を送
る。以下、これを詳述する。レベルセンサ51は製品部
3内の湯面レベルの検出を開始する。そして、制御部5
3は、各四方弁23A〜23Dを「ガス供給経路」開に
作動させる。従って、不活性ガスはガス供給源21→四
方弁23A〜23D→通孔8…の経路で製品部3(ポケ
ット部3a…を含む)及び方案部4に流れて充填され
る。同時に、第1使用例と同様に方案部4を介して製品
部3に溶湯の注入を開始する。
【0021】その後、制御部53はレベルセンサ51で
検出された湯面レベルL0が、(b)にて示される第1
設定レベルL1に達した時点で第1四方弁23Aを「大
気開放経路」開に作動させる。このため、湯面レベルL
0の上昇に伴い、最下部のポケット部3a内の不活性ガ
スは溶湯Yで押され第1四方弁23Aを介して大気放出
される。同様に湯面レベルL0が、第2設定レベルL2
に達した時点で第2四方弁23Bが作動し、第3設定レ
ベルL3に達した時点で第3四方弁23Cが作動し、
(c)にて示される第4設定レベルL4に達した時点で
第4四方弁23Dが作動し、それぞれ「大気開放経路」
を開とする。
【0022】また、制御部53は湯面レベルL0が
(d)にて示される第5設定レベルL5に達した時点
で、上記第1使用例と同様に製品部3への溶湯の注入を
停止させる。その後の工程は、上記図3(b),(c)
に示す第1使用例と同一工程であり、説明を省略する。
以上で金型鋳造工程が終了する。この第2使用例によれ
ば、製品部3(ポケット部3a…を含む)内のエアをよ
り確実に不活性ガスと置換できる。
【0023】なお、上記実施例における金型鋳造方法
は、注入した溶湯が予め設定した製品部の部位に達した
時の湯面レベルをレベルセンサにより検出し、その検出
信号によって不活性ガスの供給を入・切制御するもので
あり、上記第1・第2使用例以外にすることは自由であ
る。
【0024】また、金型2の覗窓は、製品部3から上方
へ延びて製品部3を直接見ることができ、レベルセンサ
51にて湯面レベルL0を計測可能なものであり、例え
ば、図5に示す構成でもよい。図5(a),(b)は本
発明に係る金型(主要部)の変形例図である。(a)は
製品部3と連通し製品部3に沿って上方へ延びる覗窓1
1を形成し、この覗窓11を介して製品部3内の湯面レ
ベルL0を計測する。(a)の構成によれば、製品部3
が複雑な形状のために押湯部5で覗窓の役割を果たすこ
とができない場合でも、湯面レベルL0を自由に計測で
きる。(b)は上記(a)の変形例であり、覗窓11の
下部11aを方案部4に連通した構成である。下部11
aは、レベルセンサ51にて第1設定レベルL1〜第5
設定レベルL5(図1参照)を計測可能な位置に形成さ
れる。(b)の構成によれば、(a)の構成よりも覗窓
11の長さが短いので、覗窓11内に溜まる余分な溶湯
が少なくてすむ。
【0025】
【発明の効果】本発明の製造方法は、次に記載する効果
を奏する。請求項1の金型鋳造方法は、注入した溶湯が
予め設定した製品部の部位に達した時の湯面レベルをレ
ベルセンサにより検出し、その検出信号によって不活性
ガスの供給を入・切制御するようにしたことにより、製
品部への不活性ガスの供給の入・切タイミングを確実に
することができるので、製品部のポケット部などの所定
の部位に湯面レベルが達する直前に不活性ガスを流すこ
とができ、製品部に残存しているエアを不活性ガスと確
実に置換することができる。そして、溶湯が流れ込んだ
部分のみ不活性ガスを排気することができるので、他の
部分の不活性ガスが排出されることがなく、ポケット部
へ溶湯が流れ込む直前に、局部的に不活性ガスを供給す
るので、エアとの置換性が高まり鋳造品の品質が向上す
る。しかも、不活性ガスの消費量は微小ですむ。
【0026】請求項2の金型鋳造方法は、湯面レベルの
検出を、製品部から上方へ延び製品部を直接見ることの
できる覗窓を介して非接触式レベルセンサにて計測する
ことにより、湯面レベルを高精度で計測できるので、所
定のレベルに湯面が達する直前まで不活性ガスを流す場
合に最適である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る金型鋳造装置の構成図
【図2】本発明に係る金型鋳造方法の第1使用例の前段
を示す説明図
【図3】本発明に係る金型鋳造方法の第1使用例の後段
を示す説明図
【図4】本発明に係る金型鋳造方法の第2使用例を示す
説明図
【図5】本発明に係る金型(主要部)の変形例図
【符号の説明】
1…金型鋳造装置、2…金型、3…製品部、3a…ポケ
ット部、4…方案部、5…覗窓(押湯部)、20…ガス
・エア供給部、21…ガス供給源、22…エア供給源、
23A〜23D…切換弁(四方弁)、30…注湯機構、
50…制御機構、51…レベルセンサ、L0…湯面レベ
ル、L1〜L5…設定レベル、Y…溶湯。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 金型に形成したガス流通可能な通孔を介
    して金型の製品部及び方案部に不活性ガスを充填し、次
    いで、方案部を介して製品部に溶湯を注入するようにし
    た金型鋳造方法において、前記注入した溶湯が予め設定
    した製品部の部位に達した時の湯面レベルをレベルセン
    サにより検出し、その検出信号によって不活性ガスの供
    給を入・切制御するようにしたことを特徴とする金型鋳
    造方法。
  2. 【請求項2】 前記湯面レベルの検出は、製品部から上
    方へ延び製品部を直接見ることのできる覗窓を介して非
    接触式レベルセンサにて計測することを特徴とする請求
    項1記載の金型鋳造方法。
JP6651295A 1995-03-24 1995-03-24 金型鋳造方法 Pending JPH08257684A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1481748A1 (de) * 2003-05-28 2004-12-01 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Metallgiessanlage und-verfahren
WO2006094901A1 (de) * 2005-03-07 2006-09-14 Hydro Aluminium Alucast Gmbh GIEßFORM, VORRICHTUNG UND VERFAHREN ZUM VERGIEßEN VON METALLSCHMELZE
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