JPH09206913A - 密閉式給湯装置および給湯方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 ラドル移送中の溶湯の滴下が無く、かつ、給
湯精度が高く、酸化物の混入や空気の巻き込みがない高
品質の溶湯を連続安定的に供給できる密閉式給湯装置お
よび給湯方法を提供する。 【解決手段】 アルミニウム合金の溶湯を射出スリーブ
内へ給湯する装置であって、溶湯の溶解保持炉１０内に
浸漬懸架され底部側方に設けた吸入口２０ｃと弁棒２２
と弁棒シリンダ２４とからなる開閉装置を外部に備えた
ラドル２０と、ラドル懸垂支持昇降手段６０と、一端が
ラドル内に他端が射出スリーブ内へ挿入された導管２８
と、溶湯液面を加圧するガスの注入手段３０とを備える
とともに、加圧ガスの温度調節装置９０を備えてなり、
導管の溶湯吐出側は、下方に向かって傾斜させるととも
に、ラドルの昇降方向を射出スリーブと平行に傾斜させ
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、アルミニウム合金
またはマグネシウム合金などの溶湯をダイカストマシン
などの成形装置の射出スリーブへ給湯する密閉式給湯装
置および密閉式給湯装置の給湯方法に係り、特に給湯精
度の向上に配慮した密閉式給湯装置および密閉式給湯装
置の給湯方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、ダイカストマシンの射出スリーブ
へアルミニウム合金やマグネシウム合金などの溶湯を給
湯するには、従来、図６に示すように、溶解保持炉１０
内の溶湯を酌み取ったラドル２０を機械的機構を使用し
て上昇、または円弧状軌跡を描きながら横移動して傾斜
した射出スリーブ２００の位置まで移動し、しかる後、
ラドル２０内の溶湯を射出スリーブ内へ注湯するラドル
反転方式が採用されていた。また、図７に示すような上
部に蓋２０ａを有し底部に開口部（吸入口２０ｃ）を備
え、蓋２０ａに空気抜き２０ｄを有する密閉式でないラ
ドル２０を溶解保持炉１０内へ浸漬し、底部の開口部２
０ｃよりラドル２０内へ溶湯を侵入させた後に開口部２
０ｃを閉塞した後、傾斜した射出スリーブ２００の位置
までラドル２０を移動し、射出スリーブ２００の軸線に
合わせてラドル２０を傾斜しつつラドル底部を射出スリ
ーブ２００内へ装入してから、底部の開口部２０ｃを閉
塞状態から開放状態にしてラドル内部の溶湯を自然落下
させて射出スリーブ２００内へ供給する（給湯する）方
法も採用されていた。この方式は底抜きラドル方式と呼
ばれている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ラドル反転方式や底抜きラドル方式のいずれにおいて
も、射出スリーブへの注湯口（ラドルの吐出口）は、溶
湯をラドル内へ入れる場合にラドル本体を溶解保持炉内
へ浸漬するため、ラドル内部に溶湯が入るだけでなくラ
ドルの外周に溶湯が付着し、ラドルを射出スリーブの位
置まで移動し、その後の注湯動作中にラドル外周に付着
した溶湯と空気中の酸素とが反応して酸化物を生成し、
かつ、これが注湯中に滴下してラドル内部の溶湯ととも
に射出スリーブ内へ落下することとなる。この溶湯落下
物は空気に触れて酸化物を形成し、したがって、ダイカ
スト成形後の鋳造品にこの酸化物が混入して、品質の低
下を招くという問題があった。また、上述のラドル反転
方式や底抜きラドル方式のいずれにおいても、ラドル内
へ取り込む給湯量の精度が粗く、毎回の射出スリーブへ
の給湯量がばらつくために成形品品質が一定しないこと
から鋳造品品質を均一に保つことができないという難点
があり、給湯精度の向上が成形品品質の向上に欠かせな
いという背景があった。また、底抜き方式では、開口部
（吸入口２０ｃ）が底部中央に下側に向かって開口して
おり、ラドル内への溶湯の取り込み後の開閉装置のシー
ルが不完全であるとき、射出スリーブまでのラドルの移
送時に溶湯の滴下が起こり、危険であるばかりでなく作
業環境を著しく汚染するという問題があった。さらに、
上述のラドル（図６のラドル２０や図７のラドル２０）
では、給湯の初期に射出スリーブ内に落下する溶湯の落
下高さが大きく、大きな落下高さの際に周囲の空気の巻
き込みを誘発して鋳造品にブローホールなどの鋳造欠陥
を生じる惧れがあった。

【０００４】

【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
めに、本発明（第１の発明）においては、アルミニウム
合金またはマグネシウム合金の溶湯をダイカストマシン
などの射出スリーブ内へ給湯する密閉式給湯装置であっ
て、溶湯の溶解保持炉内に浸漬されて懸架され底部側方
に突出して設けた上方に開口した連通遮断自在な溶湯の
吸入口を備えるとともに該吸入口を連通遮断する弁棒と
弁棒昇降用の弁棒シリンダとからなる開閉装置をラドル
本体の外部に備えたラドルと、該ラドル懸垂支持昇降手
段と、一端が該ラドル内に収納され他端が該ラドルより
突出して前記射出スリーブ内へ挿入され該ラドル内の溶
湯を前記射出スリーブへ注湯する導管と、該ラドル内の
溶湯液面を加圧する加圧ガスの注入手段とを備えるとと
もに、該加圧ガスの温度調節装置を備えてなり、前記導
管の溶湯吐出側は、下方に向かって傾斜させるととも
に、前記ラドル懸垂支持昇降手段の昇降方向を傾斜した
前記射出スリーブと平行に傾斜させた構成とした。ま
た、第２の発明の密閉式給湯装置の給湯方法では、第１
の発明の密閉式給湯装置において、溶解保持炉内に浸漬
されたラドル内に注入する加圧ガスの温度を一定の温度
範囲に温度調節した後に、該加圧ガスを該ラドル内に注
入しつつ給湯するようにした。

【０００５】

【発明の実施の態様】本発明の密閉式給湯装置において
は、アルミニウム合金またはマグネシウム合金の溶湯を
ダイカストマシンなどの射出スリーブ内へ給湯する密閉
式給湯装置であって、溶湯の溶解保持炉内に浸漬されて
懸架され底部側方に突出して設けた上方に開口した連通
遮断自在な溶湯の吸入口を備えるとともに該吸入口を連
通遮断する弁棒と弁棒昇降用の弁棒シリンダとからなる
開閉装置をラドル本体の外部に備えたラドルと、該ラド
ル懸垂支持昇降手段と、一端が該ラドル内に収納され他
端が該ラドルより突出して前記射出スリーブ内へ挿入さ
れ該ラドル内の溶湯を前記射出スリーブへ注湯する導管
と、該ラドル内の溶湯液面を加圧する加圧ガスの注入手
段とを備えるとともに、該加圧ガスの温度調節装置を備
えてなり、前記導管の溶湯吐出側は、下方に向かって傾
斜させるとともに、前記ラドル懸垂支持昇降手段の昇降
方向を傾斜した前記射出スリーブと平行に傾斜させた構
成としてある。したがって、ラドルを溶湯の入った溶解
保持炉内に浸漬して、ラドル底部側方に突出して設けた
溶湯吸入口より溶湯をラドル内に吸入して取り込んだあ
とラドル本体を通過することなく、ラドル本体の側方を
上下方向に昇降自在な弁棒と弁棒昇降用の弁棒シリンダ
とからなる開閉装置で吸入口を閉塞するので、従来の底
抜きラドル方式であってラドル内を密閉する密閉蓋を備
えた底抜きラドル方式では密閉蓋と弁棒とのガスシール
が必要であるが、本発明においては弁棒が密閉蓋を貫通
する構造になっていないので、弁棒とラドル密閉蓋との
ガスシールを考慮する必要がない。ラドル内への溶湯の
取り込みが完了した後、ラドル懸垂支持昇降手段を操作
してラドルを移送しラドルに連結された導管吐出側先端
を射出スリーブ底部のプランジャチップ上面近くまで挿
入し、たとえば不活性ガスのような加圧ガスをあらかじ
め加熱してラドル内温度に近い所定の温度に温度調節し
た後、ラドル内に吹き込んでこの押圧力によりラドル内
の溶湯を導管を経由して射出スリーブ内へ給湯する。し
たがって、加圧ガスがラドル内に注入されても加圧ガス
の温度変化が少なく、そのため加圧ガスに与える圧力の
変化が少ないので給湯量の精度が高く、毎回の射出スリ
ーブへの給湯量が均一化され、鋳造品品質が良好に保持
されることになる。したがって、本発明の密閉式給湯装
置では、従来技術に比べて、給湯作業が簡便化され、毎
回の給湯条件が均一化されるとともに、給湯精度が高
く、ラドル移送中の溶湯の滴下も少なく、かつ溶湯酸化
物の混入も少ないので鋳造品品質が良好に維持できる。

【０００６】

【実施例】以下図面に基づいて本発明の実施例の詳細に
ついて説明する。図１〜図５はいずれも本発明の実施例
に係り、図１は密閉式給湯装置の全体構成図、図２は密
閉式給湯装置（給湯中）の要部拡大縦断面図、図３は密
閉式給湯装置（酸化物除去清掃中）の要部拡大縦断面
図、図４は図２のＡ−Ａ視を示す非作業中の酸化物除去
装置の正面図、図５は図３のＢ−Ｂ視の作業中の酸化物
除去装置の位置状態を示す密閉式給湯装置の要部拡大縦
断面図である。

【０００７】図１に示すように、第１の発明である密閉
式給湯装置１は、直立円筒状のラドル２０を建屋（また
は構造物）５０に傾斜して固設されたラドル懸垂支持昇
降シリンダ６０のピストンロッド６０ａの先端に接続さ
れて懸架され、溶解保持炉１０内にその大部分が浸漬さ
れるように保持したもので、ラドル２０は上端部を天蓋
２０ａと密閉蓋２０ｂとでそれぞれボルトナットを介し
て接合されて密閉されるとともに、底部側方に突出して
設けられ、溶解保持炉１０内の溶湯Ｍがラドル２０内へ
吸入するための上方に開口した開口部（吸入口２０ｃ）
を備えるとともに、吸入口２０ｃと溶解保持炉１０とを
連通遮断するための弁棒２２と、天蓋２０ａに取り付け
られたサポート２４ａに載置固設された弁棒２２の昇降
手段である弁棒シリンダ２４とからなる開閉装置４０を
備えている。

【０００８】一方、天蓋２０ａと密閉蓋２０ｂには、一
端がラドル２０内へ下向きに貫通し、他端が湾曲してダ
イカストマシンの射出スリーブ２００の傾斜した軸線Ｘ
−Ｘに沿って傾斜して下降する導管２８が取り付けられ
るとともに、Ｎ₂ ガスやＡｒガス、ＣＯ₂ ガスなどの不
活性ガス供給装置７０から供給される不活性ガスなどの
加圧ガスをラドル２０内へ注入する不活性ガス配管３０
が設けられる。密閉蓋２０ａの上部に取り付けられたラ
ドルサポート２６は前記したようにラドル懸垂支持昇降
シリンダ６０のピストンロッド６０ａの先端に連結さ
れ、ラドル懸垂支持昇降シリンダ６０の操作によりラド
ル２０や導管２８は一体的に傾斜した軸線Ｘ−Ｘに沿っ
て昇降自在になっている。

【０００９】加圧ガスとしては、不活性ガスのほか、工
場内の廃棄ガスや燃焼ガスや通常の空気を使用すること
も出来るが、溶湯の酸化を防止するためには、酸素を含
まない不活性ガス（Ｎ₂ ガス、Ａｒガス、ＣＯ₂ ガスな
ど）が望ましい。不活性ガス配管３０は、不活性ガス供
給装置７０を出た後、温度調節装置９０を通過して所望
の温度に昇温されるよう構成され、不活性ガス供給制御
装置８０により昇温温度や供給時間を任意に制御できる
よう構成される。また、３つの液圧シリンダである、ラ
ドル懸垂支持昇降シリンダ６０と弁棒シリンダ２４と後
述する酸化物除去装置１００の掃除具昇降シリンダ１１
０の油圧配管は、各々独立して図示しない油圧ユニット
に接続されるとともに、該油圧ユニットは、図示しない
プログラマブルコントローラと接続され、動作指令をプ
ログラマブルコントローラから受信して作動する。

【００１０】また、図２〜図５に示すように、導管２８
の吐出部先端２８ａ外周に付着した溶湯や溶湯酸化物を
除去清掃する酸化物除去装置１００が、サポート２６の
導管吐出側に配設される。酸化物除去装置１００は、図
４〜図５に示すような、導管２８の外周を把持して導管
軸方向に摺動する左右一対の掃除具１２２を備えた掃除
具開閉シリンダ１２０と掃除具開閉シリンダ１２０を導
管軸方向に昇降させる掃除具昇降シリンダ１１０とより
構成され、溶湯の給湯中は掃除具開閉シリンダ１２０は
図２に示すように上方に後退させて置き、給湯作業終了
後毎回、図３に示すように導管２８の吐出側先端部２８
ａに掃除具１２２を上下に摺動させて、導管外周に付着
した溶湯や溶湯酸化物を剥離除去する。なお、掃除具昇
降シリンダ１１０と掃除具開閉シリンダ１２０は油圧シ
リンダでなく、エアシリンダとしてもよい。

【００１１】以上のように構成された本発明の密閉式給
湯装置１の作動について説明する。まず、図２のような
状態に保持されたラドル２０において、弁棒シリンダ２
４を操作して弁棒２２を上昇して吸入口２０ｃを開状態
にしてラドル２０内の気体を排出しつつ溶解保持炉１０
の溶湯Ｍをラドル２０内に自然吸入させる。ラドル２０
内に吸入する溶湯量は、ラドル内に設置した溶湯液面セ
ンサ１５０、すなわち具体的には湯面検知棒１５０ａを
使用するか、またはレーザ光センサ１６０や超音波セン
サ１７０を使用して溶湯液面レベルの変化により検出す
る。この場合、ラドル２０内の溶湯液面は、図２に示す
ように、密閉蓋２０ｂの下面と接するか、もしくは、下
面とすれすれの状態になるある一定に高さに保持し、ラ
ドル２０内に封入される不活性ガスなどの加圧ガス量を
出来るだけ少なくすると、ラドル２０内へ注入される加
圧ガスの温度変化が少ない。

【００１２】次に、ラドル２０内への溶湯の充満が終了
した後、吸入口２０ｃを閉じ、ラドル懸垂支持昇降シリ
ンダ６０を操作して導管２８の吐出部先端（導管吐出側
先端部）２８ａを下降させ、射出スリーブ２００内のプ
ランジャチップ２００ａの上面に導管２８の吐出部先端
２８ａを近接するよう調節したうえ、あらかじめ、たと
えば１．２ｋｇ／ｃｍ² 程度の低圧に加圧された不活性
ガスを、不活性供給制御装置７０を介して不活性ガス供
給装置７０により不活性ガス配管３０を通じてラドル２
０内へ注入すると、ラドル２０内の溶湯液面は加圧され
導管２８を流れ導管２８の吐出部先端２８ａより落下し
て射出スリーブ２００内へ注湯され始める。この際、不
活性ガスは、温度調節装置９０により溶湯温度に近接し
た、たとえば、２５０〜７００℃の範囲の中の一定の温
度状態に加熱して供給することにより、不活性ガスがラ
ドル２０内に入ってもラドル内雰囲気温度との温度差異
が少なく、したがって不活性ガスの温度変化による圧力
変化がほとんど無いので給湯条件が安定することにな
る。

【００１３】加圧ガス（不活性ガス）のラドル内注入に
よる注湯作業が開始されるとともに射出スリーブ２００
内に入った溶湯液面が次第に上昇し始めるので、導管２
８の吐出部先端２８ａがこの溶湯液面に約２０ｍｍ程浸
漬された後、溶湯液面の上昇速度と同一速度で導管２８
が上昇するようにラドル２０を上昇させる。こうするこ
とにより、吐出部先端２８ａの溶湯浸漬深さを前述の約
２０ｍｍの一定値に保持しながら射出スリーブ２００内
へ給湯することになる。この浸漬深さは、通常２０ｍｍ
〜５０ｍｍの範囲でできるだけ少ない方が導管吐出側先
端部外周に付着する溶湯を少なくできるので好ましい。
このようにして、ラドル内溶湯レベルの降下を溶湯液面
レベル検出センサ１５０（具体的には、湯面検知棒１５
０ａ、レーザ光センサ１６０、超音波センサ１７０な
ど）により検出し、溶湯液面レベルがあらかじめ設定し
た設定値に達したとき、加圧ガスの供給を停止して、射
出スリーブ２００への給湯を完了する。また、別の給湯
方法として、前記のラドル２０内に設置の湯面検知棒１
５０ａやレーザ光センサ１６０、超音波センサ１７０な
どの溶湯液面レベルセンサ１５０を使用して溶湯を規定
量だけ供給し、これを全部射出スリーブ２００へ供給す
る方法を採用することもできる。

【００１４】以上述べた一連の作業手順（溶解保持炉１
０へのラドル２０の浸漬、弁棒２２の上昇によるラドル
内溶湯吸入作業、弁棒下降による吸入口２０ｃ閉止、導
管吐出部先端２８ａの射出スリーブ内挿入、加圧ガスの
ラドル内注入、給湯中の導管上昇、加圧ガスのラドル内
注入停止など）の順序起動停止プログラムをあらかじめ
プログラマブルコントローラに入力して、このプログラ
ムに則り作業を自動的に継続させることもできる。な
お、毎回の給湯の終了の度毎に、定期的に酸化物除去装
置１００を使用して、導管吐出側先端部２８ａ外周を清
掃し、発生した溶湯酸化物を除去しておくことが望まし
い。

【００１５】さらに、射出スリーブ２００内への給湯時
に、導管２８の吐出側先端部２８ａの浸漬深さをほぼ一
定に保って注湯するようにすれば、溶湯の射出スリーブ
２００内への落下による撥ね飛びや飛沫がなく、空気巻
き込みが少ない。また、吐出側先端部２８ａの外側に付
着する溶湯の状況が毎回一定するとともに、その付着し
た溶湯や溶湯酸化物を毎回除去するようにすれば、溶湯
酸化物の成形品への混入がほとんど無くなる。

【００１６】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の密閉式給湯
装置においては、ラドル移送中の滴下がほとんど無く、
かつ、加圧ガスをあらかじめラドル内雰囲気温度に近い
一定の温度にしてからラドル内に吹き込むから、加圧ガ
ス温度の変化が少なく所定の一定圧力で加圧することが
出来るので、給湯精度が向上するとともに、酸化物の混
入がほとんどなく、注湯時の空気巻き込みも極力防止さ
れるので、鋳造欠陥のない高品質の鋳造品を連続安定的
に供給できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る密閉式給湯装置の全体構
成図である。

【図２】本発明の実施例に係る密閉式給湯装置（給湯
中）の要部拡大縦断面図である。

【図３】本発明の実施例に係る密閉式給湯装置（酸化物
除去清掃中）の要部拡大縦断面図である。

【図４】図２のＡ−Ａ視を示す非作業中の酸化物除去装
置の正面図である。

【図５】図３のＢ−Ｂ視の作業中の酸化物除去装置の位
置状態を示す密閉式給湯装置の要部拡大縦断面図であ
る。

【図６】従来の給湯装置の説明図である。

【図７】従来の給湯装置の説明図である。

【符号の説明】

１ 密閉式給湯装置 １０ 溶解保持炉 １０ａ るつぼ ２０ ラドル ２０ａ 天蓋 ２０ｂ 密閉蓋 ２０ｃ 吸入口 ２２ 弁棒 ２４ 弁棒シリンダ ２４ａ サポート ２６ ラドルサポート ２８ 導管 ２８ａ 吐出部先端（吐出側先端部） ３０ 不活性ガス配管 ４０ 開閉装置 ５０ 建屋（または構造物） ６０ ラドル懸垂支持昇降シリンダ ６０ａ ピストンロッド ７０ 不活性ガス供給装置 ８０ 不活性ガス供給制御装置 ９０ 温度調節装置 １００ 酸化物除去装置 １０２ サポート １１０ 掃除具昇降シリンダ １２０ 掃除具開閉シリンダ １２２ 掃除具 １５０ 溶湯液面レベルセンサ １５０ａ 湯面検知棒 １６０ レーザ光センサ １７０ 超音波センサ ２００ 射出スリーブ ２００ａ プランジャチップ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アルミニウム合金またはマグネシウム合
   金の溶湯をダイカストマシンなどの射出スリーブ内へ給
   湯する密閉式給湯装置であって、 溶湯の溶解保持炉内に浸漬されて懸架され底部側方に突
   出して設けた上方に開口した連通遮断自在な溶湯の吸入
   口を備えるとともに該吸入口を連通遮断する弁棒と弁棒
   昇降用の弁棒シリンダとからなる開閉装置をラドル本体
   の外部に備えたラドルと、該ラドル懸垂支持昇降手段
   と、一端が該ラドル内に収納され他端が該ラドルより突
   出して前記射出スリーブ内へ挿入され該ラドル内の溶湯
   を前記射出スリーブへ注湯する導管と、該ラドル内の溶
   湯液面を加圧する加圧ガスの注入手段とを備えるととも
   に、該加圧ガスの温度調節装置を備えてなり、 前記導管の溶湯吐出側は、下方に向かって傾斜させると
   ともに、前記ラドル懸垂支持昇降手段の昇降方向を傾斜
   した前記射出スリーブと平行に傾斜させたことを特徴と
   する密閉式給湯装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の密閉式給湯装置を用い
   て、射出スリーブ内へ溶湯を給湯する密閉式給湯装置の
   給湯方法であって、 溶解保持炉内に浸漬されたラドル内に注入する加圧ガス
   の温度を一定の温度範囲に温度調節した後に、該加圧ガ
   スを該ラドル内に注入しつつ給湯することを特徴とする
   密閉式給湯装置の給湯方法。