JPS6272471A - 鋳物の製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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ら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Ｃ１Ｅ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、Ａ、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、
鋳造品の型バラク後、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ＡＩ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って
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
型バラン後鋳造品を略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、鋳造品の型バラク後の温度は、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、型バラク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Ａ
Ｉ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
の凝固後に型バラクして鋳造品を作る金型鋳造機と、型
バラク後の鋳造品をオーステナイト化処理する加熱炉と
、型バラク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、型バラク後の鋳造品の
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っ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、型バラクサイ
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
、型バラク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
ってＡ１変態点以下の温度の鋳造品が加熱炉へ搬入され
たときに金型鋳造機の型バラクサイクルを短かくするよ
うにしたので、注湯から型バラクに至る時間が短かくな
って、後続の鋳造品の型バラク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
下になったときには、金型鋳造機の型バラクサイクルを
短かくなるように制御して注湯から型バラクに至る時間
を短縮するので、Ａ。

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
節単化し、熱処理不良品の発生を極力防くことが出来る
。

（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！ｈ造装置１
、搬送ロボット２、均熱炉３、搬送ロボット４．２組の
ソルト炉５と低温炉６、搬送ロボ、ドア及び恒温炉８が
設けられており、また型バラク後の鋳造品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の型バラクサイクルを制御する
コントロールユニット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
ークリテーブルｌｌ上に放射状に配設された８Ｈの同一
の金型ユニット１２を有し、ロークリテーブル１１を４
５６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ｌａ・１ｂにおいて注湯器１３か
ら溶湯を金型１２ａ・１２ｂ内へ注湯し、第３及び第４
ステージＩＣ・１ｄにおいて溶湯を凝固させ、第５ステ
ージ１ｅにおいて型バラクされた鋳造品Ｗを搬送ロボッ
ト２で取出し、第６ステージ１ｒにおいてエアブロ−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１ｈにおいて金型１２ａ−１２ｂ
を型締めするようになっており、この金型鋳造装置ｌ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７）１２の外側の分割金型１２ａはホル
ダ１２Ｃによりロークリテーブル１１に固定され、内側
の分割金型１２ｂは油圧シリンダ１３のピストンロッド
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によっ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ク位置とに位置切換される
ようになっている。

そして、上記各金型ユニット１２の電磁方向切ｔＡ弁１
４　ハコントロールユニソト１０によってロータリテー
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。

上記ロークリテーブル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上を
転勤するようになっており、ロークリテーブル１１の下
側外周部の環状ラック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
クリテーブル１１を間欠的に回転駆動するようになって
いる。

上記搬送ロボット２は、４〜６軸の自由度を有する走行
式の工業用ロボットからなり、金型鋳造装置１の第５ス
テージ１ｅにおいて型バラクされた筒部状態の鋳造品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、搬送ロボット２で搬入される鋳造品
Ｗを順々にピン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２３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ァン２
５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及びシープ
３０を介してコンヘア２３の作動と連動して上下に開閉
されるようになっている。

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３２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ンク形成部
３２Ａが一体的に設けられ、このラック形成部３２Ａの
隅丸長方形開口部の内周に沿ってラック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のラック３５に噛み合い
、上記ピニオン３６とランク３５との噛み合いが外れな
いよう、こラック形成部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、」二記モータ
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
になっている。

上記固定ビーム３１と可動ビーム３２の上面には鋳造品
Ｗの形状に応して鋳造品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はラック３５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、上記ラック・ピニオン機構を介して
固定ビーム３１上の全部の鋳造品Ｗを１ピンチずつ下流
側・＼ピッ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図のようにランク・ビ
ニオン機構により左右の可動ビーム３２が固定ビーム３
１の上面上へ突出する高レベル位置へ上界して全部の鋳
造品Ｗが可動ビーム３２上に載置され、ピニオン３６は
ラック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図のようにランク・ビニオン機
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はラック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
ラック３５の上流側の上部コーナ部へ移り、更にモータ
３３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ヘア２３
によって均熱炉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内を通って鋳造品Ｗを送るコンヘア
として、上記以外の各種のウオーキングビーム式コンヘ
アや各種のチェーンコンヘア等ヲ用い得ることは言うま
でもない。

上記搬送ロボット４は、均熱炉３のコンベア２３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
投入するだめのものである。

上記ソルト炉５は、溶融塩化物中へ鋳造品Ｗを浸清して
所定温度まで冷却するためのもので、２２０〜４５０°
Ｃ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、フェ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置す
ると連続的に：ハＩ質などを行なうことが可能となる。

上記搬送ロボット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°Ｃの温度範囲で使用可能になっている
。

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
て型バラクされた鋳造品Ｗの温度が検出され、その検出
信号がコントロールユニット１０へ出力される。

上記鋳造品製造プラントによって、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９
００〜９５０°Ｃの温度で型バラクされると、搬送ロボ
ット２によっ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、
フェ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）を存する組織である。

上記鋳造品Ｗは搬送ロボット２で搬送中に若干温度低下
するが、原則としてＡ、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−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°Ｃ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１
１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、搬送ロボット２による搬送時間、鋳造品の形
状・寸法などの要因によって均熱炉３へ投入されるＳｌ
ｊ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−溶ｊＭ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により型バラク直後の鋳造品
Ｗの温度が検出され、この検出温度がＡ。

変態点（約７８０℃）に搬送中の温度降下（例えば約５
０℃）を加えた温度（例えば８２０℃）以下のときつま
り灼熱炉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、コントロールユニット１０によって
金型鋳造装置１のモータ２２及び切換弁Ｉ４を制御する
ことにより金型鋳造装置１の型バラクサイクルが短かく
設定される。

つまりロークリテーブル１１を４５°ずつ間欠的に回転
駆動してピ・ソチ送りするピッ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１
４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の型バラクサイクルを
短（設定する場合に、ピッ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、型バラク直後の鋳造品Ｗの温度が低下し
たときに金型鋳造装置１の型バラクサイクルを短かく設
定することにより、注湯から型バラクまでの時間を短縮
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、Ａ、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、ツル１−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°Ｃ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°Ｃ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°Ｃ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ζこ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ＳＲ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
は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ット１０とによ
って、均熱炉３へ搬入される鋳造品の温度がＡ、変態点
以下になるときには、金型鋳造品装置１の型バラクサイ
クルを短かく設定し、注湯から型バラクまでの時間を短
縮するので、所定温度よりも低温の鋳造品Ｗが製作され
るのを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Ｖ−Ｖ線断
面図、第６図は第４図Ｖｌ−ＶＩ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・・關送
ロボット、　３・・均熱炉、　９・・温度検出器、　　
ＩＯ・・コントロールユニット、１２・・金型ユニット
、　　１２ａ・１２ｂ・・金型、　　二３・・油圧シリ
ンダ、　　１４・・切換弁、２０・・ラック、　　２１
・・ピニオン、　　２２・・モータ。 特　許　出　願　人　　マツダ株式会社第８図 時　　間

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Ａ＿１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。