WO2020039465A1 - 鋳造装置及び連続鋳造方法 - Google Patents
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- B22D27/00—Treating the metal in the mould while it is molten or ductile ; Pressure or vacuum casting
- B22D27/15—Treating the metal in the mould while it is molten or ductile ; Pressure or vacuum casting by using vacuum
Definitions
- the present invention relates to a casting apparatus and a continuous casting method for continuously performing a step of melting a base metal and a step of filling and solidifying the melted base metal in a mold.
- the inside has a melting crucible that melts the ingot, and the bottom has It has a melting chamber in which a communication port through which the metal melted in the melting crucible is formed, and a mold inside, and the upper part of the melting metal in communication with the communication port formed in the bottom of the melting chamber is a mold.
- An inlet for introducing and filling into the chamber is formed, and a mold chamber arranged so as to be airtightly connected to the bottom of the melting chamber, and an atmosphere in the melting chamber, that is, a vacuum in the melting chamber, and a rare gas as an inert gas.
- a casting apparatus which includes first atmosphere control means for controlling the internal pressure by replacing the atmosphere, and second atmosphere control means for controlling the internal pressure by replacing the atmosphere in the mold chamber, that is, the mold chamber with a vacuum, and replacing the rare gas.
- first atmosphere control means for controlling the internal pressure by replacing the atmosphere
- second atmosphere control means for controlling the internal pressure by replacing the atmosphere in the mold chamber, that is, the mold chamber with a vacuum, and replacing the rare gas.
- a casting method using such a casting apparatus is performed in the following steps. First, metal is supplied into the melting crucible with the melting chamber and the mold chamber opened. Next, the melting chamber and the mold chamber are closed, the melting chamber is evacuated by the first atmosphere control means, replaced with a rare gas, and the melting chamber is pressurized to a predetermined pressure with an inert gas. Dissolve. Similarly, the mold chamber is evacuated by the second atmosphere control means, replaced with a rare gas, and pressurized inside the mold chamber with the rare gas.
- the melted metal in the melting crucible When the metal in the melting crucible is melted, the melted metal is melted from the melting crucible through the communication port formed at the bottom of the melting chamber and the inlet formed at the top of the mold chamber. Then, the mold is filled into the mold, the rare atmosphere gas in the mold chamber is discharged by the second atmosphere control means, and the pressure in the mold chamber is reduced. When the melted metal is filled into the mold, the solidified melted metal is solidified, the mold is removed from the mold chamber, and one cycle of the casting operation is completed.
- the next casting operation is performed by setting the next mold in the mold chamber, opening the melting chamber, supplying metal into the melting crucible, and entering the same casting cycle as described above.
- An object of the present invention is to prevent the oxidation of the melting crucible and to shorten the casting operation cycle time by enabling the metal to be supplied to the melting crucible in the melting chamber under the same atmosphere as the melting chamber. It is an object of the present invention to provide a casting apparatus and a continuous casting method that can be used.
- the casting apparatus has a communication port through which a melting crucible for melting a slab is disposed, and a bottom through which the smelting metal melted by the melting crucible is passed.
- a melting chamber in which is formed, a mold is placed inside, and the upper part can be filled into the mold by introducing a melted metal in communication with the communication port formed at the bottom of the melting chamber.
- a mold chamber arranged so as to be air-tightly connected to the bottom of the melting chamber, a first atmosphere control means for controlling an atmosphere in the melting chamber, and controlling an atmosphere in the mold chamber.
- a casting apparatus provided with a second atmosphere control means, wherein the melting chamber includes a bullion storage chamber for storing bullion for supplying bullion to the melting crucible, and the bullion storage chamber can be sealed.
- the melting chamber includes a bullion storage chamber for storing bullion for supplying bullion to the melting crucible, and the bullion storage chamber can be sealed.
- a supply port for supplying the metal stored in the metal storage chamber to the melting crucible by communicating the melting chamber with the metal storage chamber is formed, and the supply port is provided with a sealable opening / closing means.
- a third atmosphere control means for controlling an atmosphere in the bullion storage room.
- the metal in a state where the supply port formed between the melting chamber and the metal storage chamber is sealed by the opening / closing means, the metal is stored in the metal storage chamber. And the lid is sealed in the metal storage chamber, and the third atmosphere control means controls the atmosphere in the metal storage chamber to be an inert gas atmosphere, so that the metal atmosphere is placed in the melting chamber.
- the supply port is opened to supply the metal to the melting crucible, the melting chamber does not come into contact with the atmosphere. Thereby, even if the melting crucible is in a high temperature state, it is possible to prevent a situation in which the melting crucible is oxidized and deteriorated by reacting with oxygen in the atmosphere.
- the lid of the metal storage chamber is sealed, so that the heat in the melting chamber is not released to the atmosphere, and the temperature of the metal melting crucible does not drop. Can be efficiently dissolved.
- the opening / closing means of the supply port is opened from the metal storage chamber in a closed state controlled to an inert gas atmosphere by the third atmosphere control means, and the melting is performed. Since the metal can be supplied to the melting crucible arranged in the chamber, there is no possibility that oxygen enters the mold chamber, and the supply of the metal to the melting crucible is performed to the mold of the melted metal.
- the third atmosphere control means includes a vacuum exhaust mechanism for depressurizing the metal storage chamber, and an inert gas in the metal storage chamber. And an inert gas supply pressurizing mechanism for pressurizing by supplying gas.
- the evacuating mechanism is operated to evacuate the sealed metal storage chamber, and the inert gas supply pressurizing mechanism is operated to store the metal.
- the atmosphere in the bullion storage room can be easily changed to the inert gas atmosphere.
- the third atmosphere control means includes a vacuum exhaust mechanism for depressurizing the metal storage chamber, the metal storage chamber and the melting.
- a communication mechanism for communicating with the chamber so as to be able to be shut off.
- the evacuating mechanism is operated to evacuate the sealed metal storage chamber, and the communication mechanism is operated to control the metal storage chamber and the melting chamber.
- the inert gas in the melting chamber flows into the bullion storage chamber in a vacuum state, and the bullion storage chamber is controlled under an inert gas atmosphere by the first control means.
- the inert gas atmosphere may be the same as the atmosphere in the melting chamber.
- a melting chamber in which a melting crucible for melting the metal is disposed inside, and a melting chamber in which a communication port through which the metal melted in the melting crucible is formed is formed at the bottom.
- a mold is placed inside, and an upper opening is provided at an upper portion to allow the melted metal to be introduced into the mold by being communicated with the communication port formed at the bottom of the melting chamber and to be filled in the mold.
- a mold chamber arranged to be airtightly connected to the bottom of the melting chamber; first atmosphere control means for controlling the atmosphere in the melting chamber; and second atmosphere control means for controlling the atmosphere in the mold chamber.
- the melting chamber comprises a bullion storage chamber for storing bullion for supplying bullion to the melting crucible, the bullion storage chamber has a sealable lid, the melting chamber Between the metal storage chamber and the melting chamber and the metal storage chamber.
- a supply port for supplying the bullion stored in the bullion storage chamber to the melting crucible is formed, and the supply port is provided with a sealable opening / closing means.
- step S7 the supply port of the bullion storage chamber is kept in a closed state.
- the cover is opened and the bullion is charged into the bullion storage chamber, the bullion storage chamber is exposed to the atmosphere, but the melting chamber does not come into contact with the atmosphere, whereby the melting crucible is in a high temperature state. Even if it does, it is possible to prevent a situation in which it is oxidized and degraded by reacting with oxygen in the atmosphere.
- the melting chamber is not opened when the metal is put into the metal storage chamber, the temperature of the melting crucible does not decrease, and the casting operation time can be shortened.
- step S5 after the bullion is charged into the bullion storage chamber, the lid is closed to seal the bullion storage chamber, and in step S6, the atmosphere in the bullion storage chamber is changed to the atmosphere. Since the inert gas atmosphere is set by the third atmosphere control means, in the step S7, when the metal is supplied to the melting crucible, oxygen does not enter the melting chamber, and thus the melting crucible has a high temperature. Even in the state, it is possible to prevent a situation in which it reacts with oxygen in the air and is oxidized and deteriorated.
- the lid is closed and the melting chamber is not opened, so that the temperature of the melting crucible does not decrease, and the casting operation time can be reduced.
- the atmosphere in the metal storage chamber is an inert gas atmosphere, and since the lid is closed, no oxygen enters the mold chamber, Immediately after the filling of the molten metal in the mold in the mold in step S2 is completed, there is no possibility that the metal in the mold filled is oxidized and the quality of the product is deteriorated.
- the ingot can be put into the melting crucible. Thereby, the cooling of the mold in the step 3 and the melting of the metal in the step 1 can be performed in parallel, so that the conventional casting in which the melting of the metal is started after the cooling of the mold is completed. Compared with the method, the number of products that can be manufactured per time is dramatically improved, and a large amount of high-quality products can be manufactured in a short time.
- the third atmosphere control means for controlling an atmosphere in the metal slab is a vacuum exhaust mechanism for reducing the pressure in the metal slab.
- an inert gas supply pressurizing mechanism that pressurizes by supplying an inert gas into the bullion storage chamber. After the bullion storage chamber is sealed in step S5, in step S6, The metal evacuating mechanism is evacuated by operating the vacuum evacuation mechanism, and the inert gas supply / pressurizing mechanism is operated to supply an inert gas into the metal bullion chamber, thereby increasing the pressure.
- the indoor atmosphere is an inert gas atmosphere.
- step S5 after the metal storage chamber is sealed, in step S6, the vacuum exhaust mechanism is operated to allow the metal storage chamber to be closed. Vacuum, pressurize by operating the inert gas supply and pressurizing mechanism to supply inert gas into the metal storage chamber, and pressurize the metal storage chamber by using an inert gas atmosphere.
- step S7 when the supply port formed between the melting chamber and the metal storage chamber is opened, it is possible to easily and reliably prevent oxygen from entering the melting chamber.
- the third atmosphere control means for controlling the atmosphere in the metal storage chamber according to claim 4 is a vacuum exhaust mechanism for reducing the pressure in the metal storage chamber. And a communication mechanism that allows the metal storage chamber and the melting chamber to communicate with each other in a shuttable manner.
- the vacuum evacuation mechanism is closed. Operating the metal storage chamber to a vacuum, operating the communication mechanism to connect the metal storage chamber and the melting chamber, and changing the atmosphere in the metal storage chamber to the same atmosphere as the atmosphere in the melting chamber. It is characterized by doing.
- the vacuum evacuation mechanism is operated in the step S6 so that the metal storage chamber is closed.
- the communication mechanism operating the communication mechanism to communicate the metal storage chamber and the melting chamber, and setting the atmosphere in the metal storage chamber to the same inert gas atmosphere as the atmosphere in the melting chamber,
- S7 when the supply port formed between the melting chamber and the metal storage chamber is opened, it is possible to easily and reliably prevent oxygen from entering the melting chamber.
- the cover part was closed and the bullion storage room was sealed, and the virgin metal storage room could be made into an inert gas atmosphere by 3rd atmosphere control means. Therefore, when the supply port formed between the melting chamber and the metal storage chamber is opened in order to supply the metal from the metal storage chamber to the melting crucible arranged in the melting chamber, the melting chamber is in the atmosphere. Accordingly, it is possible to prevent a situation in which the melting crucible in a high temperature state is oxidized and deteriorated by reacting with oxygen in the atmosphere.
- the lid is closed even when the supply port is opened, heat in the melting chamber is not released to the atmosphere, so that the temperature of the melting crucible can be prevented from lowering, and melting of the metal can be performed efficiently. it can.
- the supply of the metal to the melting crucible having the melting chamber is performed immediately after the metal melted in the melting crucible is introduced into the mold placed in the mold chamber and filled. This makes it possible to perform the cooling of the mold until the molten metal previously filled in the mold solidifies and the melting of the metal supplied to the melting crucible in parallel. As compared with the conventional casting method, the number of products that can be manufactured per time is dramatically improved, and a large amount of high-quality products can be manufactured in a short time.
- the supply port is opened to the melting crucible in the melting chamber after filling the molten metal in the mold, and the metal is discharged from the metal storage chamber.
- FIG. 3 is a schematic cross-sectional explanatory view showing a state in which the state of FIG.
- a schematic cross-sectional description showing a state in which a bullion storage chamber into which bullion is charged is sealed and the bullion storage chamber is evacuated.
- the mold in which the filled metal has solidified is lowered, the mold chamber is removed from the melting chamber, and another mold having another mold is provided. It is an outline sectional explanatory view showing the state exchanged with a room.
- FIG. 1 is a schematic sectional explanatory view showing a first example of an embodiment of a casting apparatus according to the present invention.
- the casting apparatus 1 of the first example melts and casts the base metal A under an inert gas atmosphere, and includes a melting chamber 2 for melting the base metal A and a mold 3 for filling the melted base metal A. It has a mold chamber 4 to be removably mounted.
- the inert gas in the present invention refers to a rare gas or a nitrogen gas. Carbon dioxide is not used as an inert gas in the present invention because oxygen may be generated by the reaction.
- the type of the rare gas to be used is not particularly limited, and can be selected from helium, neon, argon, krypton, or the like.
- a melting crucible 5 for melting the metal A is disposed, and a communication port 6 for passing the metal A melted in the melting crucible 5 is formed at the bottom.
- the melting crucible 5 has an opening 7 at the top for receiving the metal A, and an outlet 8 for discharging the melted metal A at the bottom.
- a closing rod 9 that moves up and down in the melting crucible 5 to open and close the outlet 8 is arranged.
- a heating unit 10 for heating the melting crucible 5 is arranged on the outer surface of the melting crucible 5.
- the mold chamber 4 is provided with an inlet 11 at the upper part, through which the melted metal A is introduced in communication with the communication port 6 of the melting chamber 2 and which can be filled into the mold 3 placed inside. It is arranged so as to be airtightly connected to the bottom of the melting chamber 2. Then, in a state where the mold chamber 4 is connected to the bottom of the melting chamber 2, the mold 8 is placed in the outlet 8 formed at the bottom of the melting crucible 5 disposed inside the melting chamber 2 and the inside of the mold chamber 4. The filling port 12 opened in the casting mold 3 is aligned with the vertical direction.
- the melting chamber 2 is provided with first atmosphere control means 13 for controlling the atmosphere in the melting chamber 2.
- first atmosphere control means 13 for controlling the atmosphere in the melting chamber 2.
- the inside of the melting chamber 2 is evacuated and replaced with an inert gas to control the internal pressure.
- the first atmosphere control means 13 includes a vacuum evacuation mechanism 14 for depressurizing and evacuating the inside of the melting chamber 2, an inert gas supply / pressurizing mechanism 15 for feeding and pressurizing an inert gas into the melting chamber 2, It has a pressure sensor 16 for detecting the internal pressure, and comprises a control unit 17 for controlling the evacuation mechanism 14 and the inert gas supply and pressurization mechanism 15 based on the detected pressure.
- the evacuation mechanism 14 includes an evacuation line 18 for evacuating the melting chamber 2 and an evacuation pump 19.
- the inert gas supply / pressurization mechanism 15 has one end connected to the inert gas source 20 and the other end connected to the melting chamber 2. And a pressurizing pump 22 for pressurizing and sending an inert gas into the melting chamber 2.
- the inert gas supply and pressurizing mechanism 15 may be configured to send the inert gas into the melting chamber 2 using the original pressure of the inert gas source 20 without using the pressurizing pump 22.
- the control unit 17 opens and closes the on-off valves 23 and 24 provided on the exhaust line 18 and the pressurizing line 21 based on the pressure in the melting chamber 2 detected by the pressure sensor 16, and operates the exhaust pump 19 and the pressurizing pump.
- the atmosphere in the melting chamber 2 is controlled by operating the nozzle 22.
- the mold chamber 4 includes second atmosphere control means 25 for controlling the atmosphere in the mold chamber 4.
- the inside of the mold chamber 4 is evacuated and replaced with an inert gas to control the internal pressure.
- the second atmosphere control means 25 has a configuration similar to that of the first atmosphere control means 13, and includes a vacuum exhaust mechanism 26 for reducing the pressure in the mold chamber 4 to evacuate it, and feeding an inert gas into the mold chamber 4.
- a control unit that has an inert gas supply pressurizing mechanism 27 for pressurizing and a pressure sensor 28 that detects the pressure in the mold chamber 4, and controls the vacuum exhaust mechanism 26 and the inert gas supply pressurization mechanism 27 based on the detected pressure 29.
- the evacuation mechanism 26 includes an evacuation line 30 for evacuating the mold chamber 4 and an evacuation pump 31.
- the inert gas supply and pressurization mechanism 27 has one end connected to the inert gas source 20 and the other end connected to the mold chamber 4. And a pressurizing pump 33 for pressurizing and sending an inert gas into the mold chamber 4.
- the inert gas supply and pressurizing mechanism 27 may be configured to send the inert gas into the melting chamber 2 using the original pressure of the inert gas source 20 without using the pressurizing pump 33.
- control unit 29 opens and closes the on-off valves 34 and 35 provided on the exhaust line 30 and the pressurizing line 32 based on the pressure in the mold chamber 4 detected by the pressure sensor 28, and operates the exhaust pump 31 and the pressurizing pump.
- the atmosphere in the mold chamber 4 is controlled by operating 33.
- the exhaust line 30 and the pressure line 32 both pass through the wall of the melting chamber 2, and the mold chamber 4 is connected to the bottom of the melting chamber 2 at the bottom of the melting chamber 2.
- the pressure sensor 28 is provided at the bottom of the melting chamber 2 and connected to the bottom of the melting chamber 2 so that the mold chamber 4 is connected to the introduction chamber 11. It is arranged so as to be exposed in the introduction port 11 which is opened at the upper part.
- the melting chamber 2 includes a metal storage chamber 36 for storing the metal A for supplying the metal A to the melting crucible 5.
- the bullion storage chamber 36 has a lid 37 that can be sealed.
- a supply port 38 that communicates the melting chamber 2 with the metal storage chamber 36 and supplies the metal A stored in the metal storage chamber 36 to the melting crucible 5 is provided.
- the supply port 38 is provided with a sealable opening / closing means 39.
- the opening / closing means 39 is constituted by a shielding plate 40 which turns to close the supply port 38 in an airtight manner.
- a guide portion 41 for guiding the metal A entering the melting chamber 2 from the supply port 38 to the receiving port 7 of the melting crucible 5.
- the bullion storage chamber 36 includes third atmosphere control means 42 for controlling the atmosphere in the bullion storage chamber 36.
- the atmosphere in the bullion storage chamber 36 is controlled by evacuating the bullion storage chamber 36 and replacing it with an inert gas to control the internal pressure.
- the third atmosphere control means 42 evacuates the bullion storage chamber 36 to evacuate the bullion storage chamber 36, and the third atmosphere control means 42 does not It has an inert gas supply and pressurization mechanism 44 for feeding and pressurizing the active gas, and a pressure sensor 45 for detecting the pressure in the metal storage chamber 36.
- the evacuation mechanism 43 and the inert gas supply and pressurization mechanism are detected by the detected pressure.
- the control unit 46 controls the control unit 44.
- the third atmosphere control means 42 opens the inside of the metal storage chamber 36 to the atmosphere without opening the lid 37 after the evacuation by the evacuation mechanism 43, thereby setting the atmosphere to an atmospheric pressure atmosphere. May be provided.
- the vacuum exhaust mechanism 43 includes an exhaust line 47 for evacuating the metal storage chamber 36 and an exhaust pump 48.
- the inert gas supply and pressurizing mechanism 44 has one end connected to the inert gas source 20 and the other end grounded.
- a pressurizing line 49 connected to the gold storage chamber 36 and a pressure pump 50 for pressurizing and sending an inert gas into the metal storage chamber 36 are provided. Note that the inert gas supply and pressurizing mechanism 44 may be configured to send the inert gas into the bullion storage chamber 36 using the original pressure of the inert gas source 20 without using the pressurizing pump 50. .
- control unit 46 opens and closes the on-off valves 51 and 52 provided on the exhaust line 47 and the pressurizing line 49 based on the pressure in the bullion storage chamber 36 detected by the pressure sensor 45, and controls the exhaust pump 48 By operating the pressure pump 50, the atmosphere in the metal storage chamber 36 is set to an inert gas atmosphere.
- two mold chambers 4 are provided.
- the other mold chamber 4 is located at a position off the bottom of the melting chamber 2.
- it is movably supported by the support mechanism 53.
- the support mechanism 53 is constituted by two support rods 54 and 55 arranged along the melting chamber 2.
- One of the mold chambers 4 is supported by the support rod 54 via a support portion 56 so as to be able to move up and down and rotatably in the circumferential direction of the support rod 54, and the other of the mold chambers 4 is supported by the support rod 55 via a support portion 57. 4 is supported so as to be able to move up and down and rotate around the support rod 55.
- the mold chambers 4, 4 By raising and lowering the mold chambers 4 and 4 supported by the support rods 54 and 55, the upper portions of the mold chambers 4 and 4 can be joined to and separated from the bottom of the melting chamber 2. , 4, the mold chambers 4, 4 can be alternately positioned at the bottom of the melting chamber 2, and can be positioned at positions off the bottom of the melting chamber 2.
- the supply port 38 formed between the melting chamber 2 and the metal storage chamber 36 is opened, The metal A stored in the metal storage chamber 36 is put into the melting chamber 2, and the metal A is supplied to the melting crucible 5 arranged in the melting chamber 2. Then, the atmosphere in the melting chamber 2 is controlled by the first atmosphere control means 13 and the mold chamber is controlled by the second atmosphere control means 25 so that the melting crucible 5 and the melted metal A, which have become hot, are not deteriorated by oxidation.
- the atmosphere in 4 is an inert gas atmosphere.
- the melting crucible 5 is heated by the heating unit 10 to melt the metal A supplied to the melting crucible 5, and when the melting of the metal A is completed, the melted metal A is filled into the mold 3 of the mold chamber 4. I do. Then, the mold 3 is taken out of the mold chamber 4 after the molten metal A is solidified. When the mold 3 is taken out, the mold chamber 4 is opened. In order to prevent the melting crucible 5 in a high temperature state from being oxidized, the inert gas supply and pressurizing mechanism 15 is operated to put the inert gas into the melting chamber 2. Is supplied, and gas is ejected from the outlet 8 to prevent oxygen from entering the melting chamber 2. With the above steps, one cycle of the casting operation is completed.
- the cover 37 of the metal storage chamber 36 is closed while the supply port 38 formed between the melting chamber 2 and the metal storage chamber 36 is sealed. Open, the bullion A is put into the bullion storage chamber 36, and then the cover 37 is closed to seal the bullion storage chamber 36. Then, the vacuum evacuation mechanism 43 of the third atmosphere control means 42 is operated to evacuate the metal storage chamber 36, and the inert gas supply and pressurization mechanism 44 is operated to supply inert gas into the metal storage chamber 36. The supply is pressurized, the atmosphere in the metal storage chamber 36 is changed to an inert gas atmosphere, and then the supply port 38 is opened to release the metal A stored in the metal storage chamber 36 into the melting crucible 5 in the melting chamber 2. After the supply, the supply port 38 is sealed.
- the casting apparatus 1 of the first example while the supply port 38 formed between the melting chamber 2 and the metal storage chamber 36 is sealed, the metal is stored in the metal storage chamber 36. Is charged, and the bullion storage chamber 36 is sealed with the lid portion 37, and the inside of the bullion storage chamber 36 is set to an inert gas atmosphere by the third atmosphere control means 42. Therefore, the melting crucible arranged in the melting chamber 2 When the supply port 38 is opened to supply the base metal A to 5, the inside of the melting chamber 2 does not come into contact with the atmosphere. Thus, even if the melting crucible 5 is in a high temperature state, it is possible to prevent a situation in which the melting crucible 5 reacts with oxygen in the atmosphere to be oxidized and deteriorated.
- the metal A can be efficiently melted without lowering the temperature of the melting crucible 5.
- the opening / closing means 39 of the supply port 38 is opened from the closed metal storage chamber 36 controlled to the inert gas atmosphere by the third atmosphere control means 42 to open the inside of the melting chamber 2.
- the metal A can be supplied to the melting crucible 5 arranged in the mold, so that there is no possibility that oxygen enters the mold chamber 4 and the supply of the metal A to the melting crucible 5 3 can be performed immediately after the completion of filling.
- the time required for the solidification can be reduced as compared with the conventional casting apparatus.
- the number of products that can be manufactured per unit is dramatically improved, and high-quality products can be mass-produced in a short time.
- two mold chambers 4 are provided.
- the other mold chamber 4 is located at a position off the bottom of the melting chamber 2. Since the metal A is movably supported by the support mechanism 53, the molten metal A filled in the mold 3 is concurrently with the process of melting the metal A in the melting crucible 5 provided in the melting chamber 2.
- the mold chamber 4 can be moved to a position deviated from the bottom of the melting chamber 2 and the other mold chamber 4 can be moved and positioned at the bottom of the melting chamber 2, thereby shortening the casting operation time. And the number of products that can be manufactured per hour can be further improved.
- FIG. 2 is a schematic sectional explanatory view showing a second example of the embodiment of the casting apparatus according to the present invention.
- the basic configuration of the casting apparatus 1 of the second example is the same as that of the casting apparatus 1 of the first example, and the same components as those of the first example will be described with the same reference numerals.
- the difference between the second example and the first example lies in the configuration of the third atmosphere control means 42 provided in the bullion storage chamber 36.
- the third atmosphere control means 42 of the second example includes a vacuum evacuation mechanism 58 for depressurizing the bullion storage chamber 36, a communication mechanism 59 for allowing the bullion storage chamber 36 and the melting chamber 2 to be shut off, and a bullion metal.
- the control unit 61 includes a pressure sensor 60 for detecting the pressure in the storage chamber 36, and controls a vacuum exhaust mechanism 58 and a communication mechanism 59 based on the detected pressure.
- the third atmosphere control means 42 of the second example is evacuated by the vacuum evacuation mechanism 43 to the atmosphere without opening the lid 37 after the evacuation by the evacuation mechanism 43 as in the first example.
- An air release mechanism for releasing the atmosphere to an atmospheric pressure atmosphere may be provided.
- the vacuum exhaust mechanism 58 includes an exhaust line 62 for exhausting the inside of the metal storage chamber 36 and an exhaust pump 63.
- the exhaust line 62 is provided with an on-off valve 64.
- the communication mechanism 59 includes a communication line 65 having one end connected to the melting chamber 2 and the other end connected to the metal storage chamber 36, and the communication line 65 is provided with an on-off valve 66.
- the control unit 61 operates to open and close the on-off valves 64 and 66 provided in the exhaust line 62 and the communication line 65 and to operate the exhaust pump 63 based on the pressure in the ingot storage chamber 36 detected by the pressure sensor 60.
- the atmosphere in the gold storage chamber 36 is controlled to be the same as the atmosphere in the melting chamber 2 controlled by the first atmosphere control means 13.
- the control of the atmosphere in the bullion storage chamber 36 by the third atmosphere control means 42 of the casting apparatus 1 of the second example configured as described above closed the on-off valves 64 and 66 provided with the exhaust line 62 and the communication line 65.
- the pressure in the closed metal storage chamber 36 is detected by the pressure sensor 60, and first, the control unit 61 operates the evacuation mechanism 58 to evacuate the metal storage chamber 36 to a vacuum. After confirming this, the communication mechanism 59 is operated to open the on-off valve 66 provided on the communication line 65 to communicate the metal storage chamber 36 and the melting chamber 2.
- the inert gas in the melting chamber 2 flows into the metal storage chamber 36 in a vacuum state. And the same inert gas atmosphere as the inside atmosphere.
- the other configuration and operation and effect are the same as those of the first example, so the first example will be referred to, and description thereof will be omitted.
- 3 to 9 are process drawings showing one casting operation cycle in which the continuous casting method is performed.
- the casting apparatus 1 uses the casting apparatus 1 of the first example, and the casting apparatus 1 shown in FIGS. 3 to 9 is a schematic view, and the configuration is omitted in detail. In the description, the configuration of the casting apparatus 1 of the first example will be described. In addition, the continuous casting method of this example can use the casting apparatus 1 of the second example.
- the continuous casting method of the present example includes a step S1 of melting the metal A supplied to the melting crucible 5 in the melting chamber 2 and a step S2 of introducing the melted metal A into the mold chamber 4 and filling the mold 3 with the melt.
- a step S3 of cooling the mold 3 a step S4 of taking out the mold 3 from the mold chamber 4 after the solidification of the metal A by cooling the mold 3, and a lid of the metal storage chamber 36 in which the supply port 38 is closed.
- the part 37 is opened, the bullion A is thrown into the bullion storage chamber 36, and then the cover 37 is closed to seal the bullion storage chamber 36, and the bullion storage chamber 36 storing the bullion A is opened.
- step S6 the atmosphere in the chamber is changed to an inert gas atmosphere by the third atmosphere control means 42.
- step S2 the supply port 38 is opened, and the metal A stored in the metal storage chamber 36 is melted in the melting crucible. 5 and seal the supply port 38 after the supply is completed.
- Tsu includes a flop S7, the.
- step S6 of the continuous casting method of this example the evacuating mechanism 43 of the third atmosphere control means 42 is operated to evacuate the bullion storage chamber 36, and the inert gas supply and pressurization mechanism 44 is operated to store the bullion.
- the atmosphere in the metal storage chamber 36 becomes an inert gas atmosphere.
- the vacuum evacuation mechanism 58 is operated to evacuate the bullion storage chamber 36, and the communication mechanism 59 is operated to evacuate the bullion storage chamber 36.
- the melting chamber 2 are communicated with each other, and the atmosphere in the metal storage chamber 36 is set to the same atmosphere as the atmosphere in the melting chamber 2 controlled to an inert gas atmosphere by the first atmosphere control means 13 as described later. Thereby, an inert gas atmosphere is obtained.
- FIGS. 3 to 9 show one casting operation cycle of the continuous casting method according to the present embodiment from preparation of supply of the metal to the melting crucible to solidification of the metal and removal of the mold. Since the continuous casting method of this example has a feature that the above-described steps are performed in parallel, for convenience of explanation, FIG. 3 showing a state in which the metal supplied to the melting crucible in the melting chamber is being melted will be described. Is started, the mold in which the filled ingot is solidified is lowered, the mold chamber is removed from the melting chamber, and the process shown in FIG. 9 showing the state where the mold chamber is replaced with another mold chamber having another mold is completed. 1 shows two casting work cycles.
- the metal A supplied to the melting crucible 5 in the melting chamber 2 is melted (step S1).
- the atmosphere in the melting chamber 2 is an inert gas atmosphere by the first atmosphere control means 13.
- the atmosphere in the melting chamber 2 is an inert gas atmosphere by the first atmosphere control means 13 even in the steps of FIGS.
- the bullion A is stored in the bullion storage chamber 36, the inside of the bullion storage chamber 36 is sealed, and the atmosphere is controlled to an inert gas atmosphere by the third atmosphere control means 42. (Step S6).
- step S1 when the melting of the metal A (step S1) performed in the process of FIG. 3 is completed, the process proceeds to the process of FIG.
- the outlet 8 of the melting crucible 5 is opened, and the metal A melted in step S1 is introduced into the mold chamber 4 and filled in the mold 3 (step S2).
- step S2 when the filling of the molten metal A into the mold 3 (step S2) performed in the step of FIG. 4 is completed, the process proceeds to the step of FIG.
- step S3 the outlet 8 of the melting crucible 5 is closed, and the mold 3 is cooled (step S3).
- the supply port 38 of the bullion storage chamber 36 in which the bullion A is stored in the process of FIG. 3 is opened, and the bullion A is supplied to the melting crucible 5 (step S7).
- melting of the metal A is started (step S1).
- the melting of the metal A can be started in the steps of FIGS. 6 to 9 described later, but can be performed without lowering the temperature of the melting crucible 5 for an efficient casting operation. It is desirable to start step S1 in the process of FIG.
- step S7 when the supply of the bullion A from the bullion storage chamber 36 to the melting crucible 5 performed in the process of FIG. 5 (step S7) is completed, the process proceeds to the process of FIG.
- the supply port 38 is sealed (step S7).
- the atmosphere in the metal storage chamber 36 is evacuated by the vacuum exhaust mechanism 43 of the third atmosphere control means 42, and thereafter, is released to the atmosphere by the atmospheric release mechanism, thereby obtaining an atmospheric pressure atmosphere.
- the metal A is melted in the melting chamber 2 (step S1), and the mold 3 is cooled in the mold chamber 4 (step S3).
- Step S7 when the sealing of the supply port 38 (Step S7) performed in the process of FIG. 6 is completed, the process proceeds to the process of FIG.
- the cover 37 is opened, and the bullion A is put into the bullion storage chamber 36 (step S5).
- the bullion A since the inside of the bullion storage chamber 36 is set to the atmospheric pressure atmosphere in the process of FIG. 6, the bullion A can be safely inserted into the bullion storage chamber 36.
- the metal A is melted in the melting chamber 2 (step S1), and the mold 3 is cooled in the mold chamber 4 (step S3).
- step S5 when the loading of the bullion A into the bullion storage chamber 36 (step S5), which is performed in the process of FIG. 7, is completed, the process proceeds to the process of FIG.
- the cover 37 is closed to seal the metal storage chamber 36 (step S5).
- the inside of the metal storage chamber 36 is evacuated by operating the vacuum evacuation mechanism 43 of the third atmosphere control means 42 and the metal storage chamber 36 is operated by operating the inert gas supply and pressurization mechanism 44.
- Pressure is supplied by supplying an inert gas into the inside 36, and the atmosphere in the metal storage chamber 36 is set to an inert gas atmosphere (step S6).
- the metal A is melted in the melting chamber 2 (step S1), and the mold 3 is cooled in the mold chamber 4 (step S3).
- step S3 when the metal A filled in the mold 3 is solidified by the cooling of the mold 3 (step S3) started in the process of FIG. 4, the process proceeds to the process of FIG.
- the mold 3 is taken out of the mold chamber 4 (step S4), and another mold 3 is set in the mold chamber 4.
- the metal A is melted in the melting chamber 2 (step S1).
- the inert gas supply and pressurizing mechanism 15 is operated to prevent the melting crucible 5 in a high temperature state and the metal A being melted from being oxidized.
- An inert gas is supplied to the inside of the dissolution chamber 2 so as to blow out the gas from the outlet 8 so that oxygen does not enter the melting chamber 2.
- the continuous casting method of the present example performs a continuous casting operation while performing a plurality of steps in parallel.
- the supply port 38 of the bullion storage chamber 36 is closed in step S7 of the process of FIG. 6, so that step S5 of the process of FIG.
- the metal A is charged into the metal storage chamber 36
- the melting crucible 5 is in a high temperature state, it is possible to prevent a situation in which the melting crucible 5 reacts with oxygen and is oxidized and deteriorated.
- step S5 of the process of FIG. 8 after the bullion A is put into the bullion storage chamber 36, the cover 37 is closed to seal the bullion storage chamber 36, and in step S6, the bullion storage chamber 36 is closed. Since the atmosphere in the chamber is set to be an inert gas atmosphere by the third atmosphere control means 42, when the metal A is supplied to the melting crucible 5 in step S7 of the process of FIG. Accordingly, even when the melting crucible 5 is in a high temperature state, it is possible to prevent a situation in which the melting crucible 5 reacts with oxygen and is oxidized and deteriorated.
- the lid 37 is closed and the melting chamber 2 is not opened, so that the temperature of the melting crucible 5 does not decrease and the casting operation time can be reduced. it can.
- the atmosphere in the metal storage chamber 36 is an inert gas atmosphere and the lid 37 is closed, so that oxygen enters the mold chamber 4. Since there is no possibility that the metal A filled in the mold 3 is oxidized and the quality of the product is degraded, the molten metal A in the process of FIG. 4 is filled into the mold 3 (step S2). Immediately after the completion of the above, as shown in the process of FIG. 4, the metal A can be charged into the melting crucible 5 (step S7). Thus, the cooling of the mold 3 (step S3) and the melting of the metal A (step S1) can be performed in parallel, so that the melting of the metal is started after the cooling of the conventional mold is completed. Compared with the casting method, the number of products that can be manufactured per hour is dramatically improved, and a large amount of high-quality products can be manufactured in a short time.
Abstract
不活性ガス雰囲気下で溶解坩堝に地金を供給できるようにし、溶解坩堝の酸化防止と時間単位あたりの製品の製造可能量を向上させた鋳造装置及び連続鋳造方法を得ることを目的とする。そのために、内部に溶解坩堝５を配置し、底部には溶解した地金を通す連通口６を形成した溶解室２と、内部に鋳型３を載置し、上部には連通口６と連通して溶解した地金を導入し鋳型３に充填可能とする導入口１１が開口した鋳型室４と、溶解室２内の雰囲気を制御する第１雰囲気制御手段１３と、鋳型室４内の雰囲気を制御する第２雰囲気制御手段２５とを備える鋳造装置１に、地金を貯留する地金貯留室３６を設け、地金貯留室３６には密閉可能な蓋部３７と地金を溶解坩堝５へ供給する供給口３８を設け、供給口３８には密閉可能な開閉手段３９を設け、さらに地金貯留室３６内の雰囲気を制御する第３雰囲気制御手段４２を設けた。
Description
本発明は、地金を溶解させる工程と溶解した地金を鋳型に充填し凝固させる工程とを連続して行う鋳造装置及び連続鋳造方法に関する。
従来、地金を溶解させる工程と溶解した地金を鋳型に充填し凝固させる工程とを連続して行うことができる鋳造装置として、内部に地金を溶解する溶解坩堝を有し、底部には溶解坩堝で溶解した地金を通す連通口が形成されている溶解室と、内部に鋳型を有し、上部には溶解室の底部に形成された連通口と連通して溶解した地金を鋳型に導入して充填する導入口が形成され、溶解室の底部に気密に連結するように配置された鋳型室と、溶解室内の雰囲気、即ち溶解室内を真空にし、不活性ガスである希ガスと置換し内部圧力を制御する第１雰囲気制御手段と、鋳型室内の雰囲気、即ち鋳型室内を真空にし、希ガスと置換し内部圧力を制御する第２雰囲気制御手段とを備えた鋳造装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
このような鋳造装置用いた鋳造方法は、次のような工程で行われている。
先ず、溶解室と鋳型室とが開けられた状態で、溶解坩堝内に地金を供給する。
次に、溶解室と鋳型室とを密閉し、第１雰囲気制御手段により溶解室内を真空にし、希ガスと置換し、不活性ガスにより溶解室内を所定圧力に加圧し、溶解坩堝内の地金を溶解する。同様に、第２雰囲気制御手段により鋳型室内を真空にし、希ガスと置換し、希ガスにより鋳型室内を加圧する。
先ず、溶解室と鋳型室とが開けられた状態で、溶解坩堝内に地金を供給する。
次に、溶解室と鋳型室とを密閉し、第１雰囲気制御手段により溶解室内を真空にし、希ガスと置換し、不活性ガスにより溶解室内を所定圧力に加圧し、溶解坩堝内の地金を溶解する。同様に、第２雰囲気制御手段により鋳型室内を真空にし、希ガスと置換し、希ガスにより鋳型室内を加圧する。
溶解坩堝内の地金が溶解したら、溶解した地金を溶解室の底部に形成されている連通口と鋳型室の上部に形成されている導入口とを通して、溶解坩堝から溶解した地金を鋳型内に導入して鋳型に充填し、第２雰囲気制御手段により鋳型室内の希ガスを排出して、鋳型室内を減圧する。
溶解した地金を鋳型内へ充填したら、溶解した地金の凝固をまって、鋳型室から鋳型を取り出して、鋳造作業の１サイクルが終了する。
溶解した地金を鋳型内へ充填したら、溶解した地金の凝固をまって、鋳型室から鋳型を取り出して、鋳造作業の１サイクルが終了する。
次の鋳造作業は、鋳型室に次の鋳型をセットし、そして、溶解室を開けて溶解坩堝内に地金を供給し、前記と同様の鋳造サイクルに入ることにより行われる。
しかしながら、特許文献１に例示されるこの種の鋳造装置及び鋳造方法では、１つの鋳造サイクルが終了し、次の鋳造サイクルに入る際、溶解室が開放された状態で溶解坩堝内に地金を供給するため、溶解室内が大気に晒され、溶解室内の溶解坩堝が大気中の酸素に触れることになる。この結果、溶解坩堝が高温状態にあると、酸素と反応して酸化し劣化してしまうといった問題があった。
このような溶解坩堝の酸化を防止するためには、できるだけ溶解坩堝の温度が低下することを待って溶解室を開け溶解坩堝内に地金を供給することが考えられるが、その場合、溶解坩堝の温度の低下を待つ時間と、地金の供給後に溶解坩堝の温度を上昇させる時間が必要となる。その結果、鋳造作業サイクル時間が長くなり、作業効率が悪くなるといった問題があった。
本発明の目的は、溶解室と同じ雰囲気の下で溶解室内の溶解坩堝に地金を供給できるようにすることにより、溶解坩堝の酸化防止を図るとともに、鋳造作業サイクル時間の短縮を図ることができる鋳造装置及び連続鋳造方法を提供することにある。
上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明である鋳造装置は、内部に地金を溶解する溶解坩堝が配置され、底部には前記溶解坩堝で溶解した地金を通す連通口が形成されている溶解室と、内部に鋳型が載置され、上部には前記溶解室の前記底部に形成された前記連通口と連通して溶解した地金を導入し前記鋳型に充填可能とする導入口が開口し、前記溶解室の前記底部に気密に連結するように配置された鋳型室と、前記溶解室内の雰囲気を制御する第１雰囲気制御手段と、前記鋳型室内の雰囲気を制御する第２雰囲気制御手段とを備える鋳造装置であって、前記溶解室は、前記溶解坩堝へ地金を供給するための地金を貯留する地金貯留室を備え、前記地金貯留室は密閉可能な蓋部を有し、前記溶解室と前記地金貯留室との間には、前記溶解室と前記地金貯留室とを連通させて前記地金貯留室に貯留した地金を前記溶解坩堝へ供給する供給口が形成され、前記供給口には、密閉可能な開閉手段が設けられており、さらに、前記地金貯留室内の雰囲気を制御する第３雰囲気制御手段が備えられていることを特徴とする。
請求項１に記載の鋳造装置によれば、前記溶解室と前記地金貯留室との間に形成されている前記供給口を前記開閉手段で密閉した状態で、前記地金貯留室内に地金を投入し、前記蓋部で前記地金貯留室を密封し、前記第３雰囲気制御手段で、前記地金貯留室内の雰囲気を制御して不活性ガス雰囲気とすることにより、前記溶解室内に配置されている前記溶解坩堝へ地金を供給するために前記供給口を開いたとき、前記溶解室内が大気に触れることはない。これにより、前記溶解坩堝が高温状態にあっても大気中の酸素と反応して酸化し劣化してしまうといった事態を防止することができる。
また、前記供給口を開いても前記地金貯留室の前記蓋部は密閉されているので、前記溶解室内の熱が大気に放出されず、前記溶解坩堝の温度が下がるといったことがなく地金の溶解を効率よく行うことができる。
また、従来の鋳造装置は、地金の溶解室への供給時に、溶解室が大気に晒され、鋳型室にも酸素が入り込むおそれがあるため、鋳型に充填された地金が凝固し、溶解状態の地金の酸化による製品の質の低下が生じない段階になった後でなければ、次の鋳造作業のサイクルに入ることができなかった。しかし、請求項１に記載の鋳造装置によれば、前記第３雰囲気制御手段により不活性ガス雰囲気に制御された密閉状態の前記地金貯留室から前記供給口の前記開閉手段を開いて前記溶解室内に配置されている前記溶解坩堝へ地金を供給することができるので、前記鋳型室に酸素が入り込むおそれがなく、前記溶解坩堝への地金の供給を、溶解した地金の前記鋳型への充填の完了直後に行うことができる。また、このことにより、前記鋳型に充填した溶解した地金の凝固と前記溶解坩堝に供給した地金の溶解を並行して行うことができるので、従来の鋳造装置と比較して、時間あたりの製品の製造可能数が飛躍的に向上し、短時間で高品質の製品を大量に製造することができる。
請求項２に記載の発明である鋳造装置は、請求項１に記載の、前記第３雰囲気制御手段は、前記地金貯留室の減圧を行う真空排気機構と、前記地金貯留室内に不活性ガスを供給することにより加圧する不活性ガス供給加圧機構とを有することを特徴とする。
請求項２に記載の鋳造装置によれば、前記真空排気機構を操作して密閉した状態にある前記地金貯留室内を真空にし、前記不活性ガス供給加圧機構を操作して前記地金貯留室内に不活性ガスを供給することにより、前記地金貯留室内の雰囲気を容易に不活性ガス雰囲気とすることができる。
請求項３に記載の発明である鋳造装置は、請求項１に記載の、前記第３雰囲気制御手段は、前記地金貯留室の減圧を行う真空排気機構と、前記地金貯留室と前記溶解室とを遮断可能に連通する連通機構とを有することを特徴とする。
請求項３に記載の鋳造装置によれば、前記真空排気機構を操作して密閉した状態にある前記地金貯留室内を真空にし、前記連通機構を操作して前記地金貯留室と前記溶解室とを連通することにより、前記溶解室内の不活性ガスが真空状態にある前記地金貯留室内に流入し、前記地金貯留室内を前記第１制御手段により不活性ガス雰囲気下に制御された前記溶解室内の雰囲気と同じ不活性ガス雰囲気とすることができる。
請求項４に記載の発明である連続鋳造方法は、内部に地金を溶解する溶解坩堝が配置され、底部には前記溶解坩堝で溶解した地金を通す連通口が形成されている溶解室と、内部に鋳型が載置され、上部には前記溶解室の前記底部に形成された前記連通口と連通して溶解した地金を前記鋳型に導入し前記鋳型に充填可能とする導入口が開口し、前記溶解室の前記底部に気密に連結するように配置された鋳型室と、前記溶解室内の雰囲気を制御する第１雰囲気制御手段と、前記鋳型室内の雰囲気を制御する第２雰囲気制御手段とを備え、前記溶解室は、前記溶解坩堝へ地金を供給するための地金を貯留する地金貯留室を備え、前記地金貯留室は密閉可能な蓋部を有し、前記溶解室と前記地金貯留室との間には、前記溶解室と前記地金貯留室とを連通させて前記地金貯留室に貯留した地金を前記溶解坩堝へ供給する供給口が形成され、前記供給口には、密閉可能な開閉手段が設けられており、 さらに、前記地金貯留室内の雰囲気を制御する第３雰囲気制御手段が備えられている鋳造装置を用いて行う連続鋳造方法であって、前記溶解室内の前記溶解坩堝に供給された地金を溶解するステップＳ１と、溶解した地金を前記鋳型室に導入し前記鋳型に充填するステップＳ２と、前記鋳型を冷却するステップＳ３と、前記鋳型の冷却による地金の凝固を待って前記鋳型を前記鋳型室から取り出すステップＳ４と、前記供給口が密閉状態にある前記地金貯留室の前記蓋部を開き、前記地金貯留室内へ地金を投入し、その後、前記蓋部を閉じて前記地金貯留室を密閉するステップＳ５と、地金を貯留した前記地金貯留室内の雰囲気を、前記第３雰囲気制御手段により、不活性ガス雰囲気とするステップＳ６と、前記ステップＳ２の完了後、前記供給口を開き、前記地金貯留室に貯留している地金を前記溶解坩堝へ供給し、供給の完了後に供給口を密閉するステップＳ７と、を含むことを特徴とする。
請求項４に記載の発明である連続鋳造方法によれば、前記ステップＳ７において、前記地金貯留室の前記供給口を密閉状態にしているので、前記ステップＳ５において、前記地金貯留室の前記蓋部を開き前記地金貯留室内へ地金を投入したとき、前記地金貯留室内は大気に晒されるが、前記溶解室内が大気に触れることはなく、これにより、前記溶解坩堝が高温状態にあっても大気中の酸素と反応して酸化し劣化してしまうといった事態を防止することができる。
また、前記地金貯留室内へ地金を投入したときに、前記溶解室が開放されないので、前記溶解坩堝の温度が低下せず、鋳造作業時間の短縮を図ることができる。
また、前記ステップＳ５において、前記地金貯留室内へ地金を投入した後、前記蓋部を閉じて前記地金貯留室を密閉し、前記ステップＳ６において、前記地金貯留室内の雰囲気を、前記第３雰囲気制御手段により不活性ガス雰囲気とするので、前記ステップＳ７において、前記溶解坩堝へ地金を供給したときに、前記溶解室に酸素が入り込むことがなく、これによって、前記溶解坩堝が高温状態にあっても空気の酸素と反応して酸化し劣化してしまうといった事態を防止することがでる。
また、前記溶解坩堝へ地金を供給したときに、前記蓋部を閉じており、前記溶解室が開放されないので、前記溶解坩堝の温度が低下せず、鋳造作業時間の短縮を図ることができる。
また、前記溶解坩堝へ地金を供給したときに、前記地金貯留室内の雰囲気が不活性ガス雰囲気であり、また前記蓋部を閉じているので、前記鋳型室内に酸素が入り込むことがなく、前記鋳型に充填された地金が酸化して製品の質が劣化してしまうといったおそれがないため、前記ステップＳ２の溶解した地金の前記鋳型への充填の完了直後に、前記ステップＳ７の前記溶解坩堝への地金の投入を行うことができる。このことにより、前記ステップ３の前記鋳型の冷却と前記ステップ１の地金の溶解を並行して行うことができるので、従来の、鋳型の冷却が完了した後に地金の溶解を開始するといった鋳造方法と比較して、時間あたりの製品の製造可能数が飛躍的に向上し、短時間で高品質の製品を大量に製造することができる。
請求項５に記載の発明である連続鋳造方法は、請求項４に記載の、前記地金貯留室内の雰囲気を制御する第３雰囲気制御手段は、前記地金貯留室内の減圧を行う真空排気機構と、前記地金貯留室内に不活性ガスを供給することにより加圧する不活性ガス供給加圧機構とを有し、前記ステップＳ５で、前記地金貯留室を密閉した後、前記ステップＳ６で、前記真空排気機構を操作して前記地金貯留室内を真空にし、前記不活性ガス供給加圧機構を操作して前記地金貯留室内に不活性ガスを供給することにより加圧し、前記地金貯留室内の雰囲気を不活性ガス雰囲気とすることを特徴とする。
請求項５に記載の発明である連続鋳造方法によれば、前記ステップＳ５で、前記地金貯留室を密閉した後、前記ステップＳ６で、前記真空排気機構を操作して前記地金貯留室内を真空にし、前記不活性ガス供給加圧機構を操作して前記地金貯留室内に不活性ガスを供給することにより加圧し、前記地金貯留室内の雰囲気を不活性ガス雰囲気とすることにより、前記ステップＳ７で、前記溶解室と前記地金貯留室との間に形成されている前記供給口を開いたとき、前記溶解室内へ酸素が入り込むことを容易に且つ確実に防ぐことができる。
請求項６に記載の発明である連続鋳造方法は、請求項４に記載の、前記地金貯留室内の雰囲気を制御する第３雰囲気制御手段は、前記地金貯留室内の減圧を行う真空排気機構と、前記地金貯留室と前記溶解室とを遮断可能に連通する連通機構とを有し、前記ステップＳ５で、前記地金貯留室を密閉した後、前記ステップＳ６で、前記真空排気機構を操作して前記地金貯留室内を真空にし、前記連通機構を操作して前記地金貯留室と前記溶解室を連通させ、前記地金貯留室内の雰囲気を前記溶解室内の雰囲気と同一の雰囲気にすることを特徴とする。
請求項６に記載の発明である連続鋳造方法によれば、前記ステップＳ５で、前記地金貯留室を密閉した後、前記ステップＳ６で、前記真空排気機構を操作して前記地金貯留室内を真空にし、前記連通機構を操作して前記地金貯留室と前記溶解室を連通させ、前記地金貯留室内の雰囲気を前記溶解室内の雰囲気と同一の不活性ガス雰囲気にすることにより、前記ステップＳ７で、前記溶解室と前記地金貯留室との間に形成されている前記供給口を開いたとき、前記溶解室内へ酸素が入り込むことを容易に且つ確実に防ぐことができる。
本発明に係る鋳造装置及び連続鋳造方法によれば、蓋部を閉じて地金貯留室を密閉し、第３雰囲気制御手段により地金貯留室内を不活性ガス雰囲気とすることができるようにしたので、地金を地金貯留室から溶解室内に配置された溶解坩堝へ供給するために、溶解室と地金貯留室との間に形成されている供給口を開いたとき、溶解室内が大気に触れることがなく、これにより、高温状態にある溶解坩堝が大気中の酸素と反応して酸化し劣化してしまうといった事態を防止することができる。
また、供給口を開いても蓋部を閉じているため、溶解室内の熱が大気に放出されないので、溶解坩堝の温度が下がることを防ぐことができ、地金の溶解を効率よく行うことができる。
また、鋳型室内に酸素が入り込むおそれがないため、溶解室内に有する溶解坩堝への地金の供給を、溶解坩堝で溶解した地金を鋳型室内に載置された鋳型に導入し充填した直後に行うことができ、このことにより、先に鋳型に充填した溶解した地金が凝固するまでの鋳型の冷却と、その後溶解坩堝に供給された地金の溶解とを並行して行うことが可能となり、従来の鋳造方法と比較して、時間あたりの製品の製造可能数が飛躍的に向上し、短時間で高品質の製品を大量に製造することができる。
以下、本発明に係る鋳造装置及び連続鋳造方法について説明する。
まず、鋳造装置の実施の形態の一例を図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明に係る鋳造装置の実施の形態の第１例を示す概略断面説明図である。
図１は本発明に係る鋳造装置の実施の形態の第１例を示す概略断面説明図である。
第１例の鋳造装置１は、地金Ａを不活性ガス雰囲気下で溶解鋳造するものであり、地金Ａを溶解するための溶解室２と、溶解した地金Ａを充填する鋳型３を取り外し自在に載置する鋳型室４を有している。
ここで、本発明における不活性ガスとは、希ガスや窒素ガスのことをいう。二酸化炭素については反応により酸素が生成されるおそれがあるため、本発明では不活性ガスとして用いない。なお、使用する希ガスの種類は特に限定されず、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン等から選択して用いることができる。
ここで、本発明における不活性ガスとは、希ガスや窒素ガスのことをいう。二酸化炭素については反応により酸素が生成されるおそれがあるため、本発明では不活性ガスとして用いない。なお、使用する希ガスの種類は特に限定されず、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン等から選択して用いることができる。
溶解室２は、内部に地金Ａを溶解する溶解坩堝５が配置され、底部には溶解坩堝５で溶解した地金Ａを通す連通口６が形成されている。
溶解坩堝５は上部に地金Ａを受け入れる受入口７が開口しており、底部に溶解した地金Ａを流出させる流出口８が形成されている。
溶解坩堝５には、溶解坩堝５内を上下に移動して流出口８を開閉する閉鎖ロッド９が配置されている。
また、溶解坩堝５の外面には、溶解坩堝５を加熱する加熱部１０が配置されている。
溶解坩堝５は上部に地金Ａを受け入れる受入口７が開口しており、底部に溶解した地金Ａを流出させる流出口８が形成されている。
溶解坩堝５には、溶解坩堝５内を上下に移動して流出口８を開閉する閉鎖ロッド９が配置されている。
また、溶解坩堝５の外面には、溶解坩堝５を加熱する加熱部１０が配置されている。
鋳型室４は、上部に溶解室２の連通口６と連通して溶解した地金Ａを導入し、内部に載置している鋳型３に充填可能とする導入口１１が開口しており、溶解室２の底部に気密に連結するように配置されている。
そして、溶解室２の底部に鋳型室４を連結した状態で、溶解室２の内部に配置されている溶解坩堝５の底部に形成されている流出口８と、鋳型室４内に載置している鋳型３に開口している充填口１２が上下方向に一致するようになっている。
そして、溶解室２の底部に鋳型室４を連結した状態で、溶解室２の内部に配置されている溶解坩堝５の底部に形成されている流出口８と、鋳型室４内に載置している鋳型３に開口している充填口１２が上下方向に一致するようになっている。
さらに、溶解室２は、溶解室２内の雰囲気を制御する第１雰囲気制御手段１３を備えている。溶解室２内の雰囲気の制御は、溶解室２内を真空にし、不活性ガスと置換し内部圧力を制御するようになっている。
第１雰囲気制御手段１３は、溶解室２内を減圧して真空にする真空排気機構１４と、溶解室２内に不活性ガスを送り込み加圧する不活性ガス供給加圧機構１５と、溶解室２内の圧力を検出する圧力センサー１６を有し、検出した圧力により真空排気機構１４と不活性ガス供給加圧機構１５を制御する制御部１７で構成されている。
真空排気機構１４は、溶解室２内を真空排気する排気ライン１８と排気ポンプ１９からなり、不活性ガス供給加圧機構１５は、一端を不活性ガス源２０に接続し他端を溶解室２に接続した加圧ライン２１と、加圧して不活性ガスを溶解室２内に送り込む加圧ポンプ２２からなる。
なお、不活性ガス供給加圧機構１５は、加圧ポンプ２２を用いず、不活性ガス源２０の元圧を利用して不活性ガスを溶解室２内に送り込む構成とすることもできる。
なお、不活性ガス供給加圧機構１５は、加圧ポンプ２２を用いず、不活性ガス源２０の元圧を利用して不活性ガスを溶解室２内に送り込む構成とすることもできる。
そして、制御部１７は、圧力センサー１６で検出した溶解室２内の圧力により、排気ライン１８と加圧ライン２１上に設けた開閉弁２３，２４の開閉操作と、排気ポンプ１９と加圧ポンプ２２を操作して溶解室２内の雰囲気を制御するものとなっている。
溶解室２と同様に、鋳型室４は、鋳型室４内の雰囲気を制御する第２雰囲気制御手段２５を備えている。鋳型室４内の雰囲気の制御は、鋳型室４内を真空にし、不活性ガスと置換し内部圧力を制御するようになっている。
第２雰囲気制御手段２５は、第１雰囲気制御手段１３と同様の構成となっており、鋳型室４内を減圧して真空にする真空排気機構２６と、鋳型室４内に不活性ガスを送り込み加圧する不活性ガス供給加圧機構２７と、鋳型室４内の圧力を検出する圧力センサー２８を有し、検出した圧力により真空排気機構２６と不活性ガス供給加圧機構２７を制御する制御部２９で構成されている。
真空排気機構２６は、鋳型室４内を真空排気する排気ライン３０と排気ポンプ３１からなり、不活性ガス供給加圧機構２７は、一端を不活性ガス源２０に接続し他端を鋳型室４に接続した加圧ライン３２と、加圧して不活性ガスを鋳型室４内に送り込む加圧ポンプ３３からなる。
なお、不活性ガス供給加圧機構２７は、加圧ポンプ３３を用いず、不活性ガス源２０の元圧を利用して不活性ガスを溶解室２内に送り込む構成とすることもできる。
なお、不活性ガス供給加圧機構２７は、加圧ポンプ３３を用いず、不活性ガス源２０の元圧を利用して不活性ガスを溶解室２内に送り込む構成とすることもできる。
そして、制御部２９は、圧力センサー２８で検出した鋳型室４内の圧力により、排気ライン３０と加圧ライン３２上に設けた開閉弁３４，３５の開閉操作と、排気ポンプ３１と加圧ポンプ３３を操作して鋳型室４内の雰囲気を制御するものとなっている。
第１例では、排気ライン３０、加圧ライン３２は、いずれも溶解室２の壁部を通り、溶解室２の底面で、溶解室２の底部に鋳型室４を連結した状態にある鋳型室４の上部に開口する導入口１１内に連通するように開口し、また、圧力センサー２８は、溶解室２の底面で、溶解室２の底部に鋳型室４を連結した状態にある鋳型室４の上部に開口する導入口１１内に露出するように配置されている。
溶解室２は、溶解坩堝５へ地金Ａを供給するための地金Ａを貯留する地金貯留室３６を備えている。地金貯留室３６は密閉可能な蓋部３７を有している。溶解室２と地金貯留室３６との間には、溶解室２と地金貯留室３６を連通し、地金貯留室３６に貯留した地金Ａを溶解坩堝５へ供給する供給口３８が形成されており、供給口３８には、密閉可能な開閉手段３９が設けられている。開閉手段３９は、第１例では回動して供給口３８を気密的に閉鎖する遮蔽板４０で構成されている。
また、溶解室２内には、供給口３８から溶解室２内に入った地金Ａを溶解坩堝５の受入口７へ案内する案内部４１が設けられている。
また、溶解室２内には、供給口３８から溶解室２内に入った地金Ａを溶解坩堝５の受入口７へ案内する案内部４１が設けられている。
地金貯留室３６は、地金貯留室３６内の雰囲気を制御する第３雰囲気制御手段４２を備えている。地金貯留室３６内の雰囲気の制御は、地金貯留室３６内を真空にし、不活性ガスと置換し内部圧力を制御するようになっている。
第１例では、第３雰囲気制御手段４２は、第１雰囲気制御手段１３と同様に、地金貯留室３６内を排気して真空にする真空排気機構４３と、地金貯留室３６内に不活性ガスを送り込み加圧する不活性ガス供給加圧機構４４と、地金貯留室３６内の圧力を検出する圧力センサー４５を有し、検出した圧力により真空排気機構４３と不活性ガス供給加圧機構４４を制御する制御部４６で構成されている。
また、図示しないが、第３雰囲気制御手段４２は、真空排気機構４３による真空排気後、地金貯留室３６内を蓋部３７を開けることなく大気に開放して大気圧雰囲気とする大気開放機構を備えたものとすることもできる。
また、図示しないが、第３雰囲気制御手段４２は、真空排気機構４３による真空排気後、地金貯留室３６内を蓋部３７を開けることなく大気に開放して大気圧雰囲気とする大気開放機構を備えたものとすることもできる。
真空排気機構４３は、地金貯留室３６内を真空排気する排気ライン４７と排気ポンプ４８からなり、不活性ガス供給加圧機構４４は、一端を不活性ガス源２０に接続し他端を地金貯留室３６に接続した加圧ライン４９と、加圧して不活性ガスを地金貯留室３６内に送り込む加圧ポンプ５０からなる。
なお、不活性ガス供給加圧機構４４は、加圧ポンプ５０を用いず、不活性ガス源２０の元圧を利用して不活性ガスを地金貯留室３６内に送り込む構成とすることもできる。
なお、不活性ガス供給加圧機構４４は、加圧ポンプ５０を用いず、不活性ガス源２０の元圧を利用して不活性ガスを地金貯留室３６内に送り込む構成とすることもできる。
そして、制御部４６は、圧力センサー４５で検出した地金貯留室３６内の圧力により、排気ライン４７と加圧ライン４９上に設けた開閉弁５１，５２の開閉操作と、排気ポンプ４８と加圧ポンプ５０を操作して地金貯留室３６内の雰囲気を、不活性ガス雰囲気とするものとなっている。
また、第１例では、鋳型室４は２個備えられ、一方の鋳型室４が溶解室２の底部に位置しているとき、他方の鋳型室４は溶解室２の底部から外れた位置になるように支持機構５３により移動可能に支持されている。
詳細には、支持機構５３は溶解室２に沿って配置された２本の支持ロッド５４，５５で構成されている。支持ロッド５４には支持部５６を介して一方の鋳型室４が昇降可能で且つ支持ロッド５４の周方向に回動可能に支持され、支持ロッド５５には支持部５７を介して他方の鋳型室４が昇降可能で且つ支持ロッド５５の周囲を回動可能に支持されている。
そして、支持ロッド５４，５５に支持されている鋳型室４，４を昇降させることにより、鋳型室４，４の上部を溶解室２の底部に接合・離反させることができ、また、鋳型室４，４を回動させることにより、鋳型室４，４を交互に溶解室２の底部に位置させ、また、溶解室２の底部から外れた場所に位置させることができるようになっている。
このように構成された第１例の鋳造装置１を用いた鋳造は、最初の鋳造作業では、まず、溶解室２と地金貯留室３６との間に形成されている供給口３８を開き、地金貯留室３６内に貯留している地金Ａを溶解室２へ入れ、溶解室２内に配置されている溶解坩堝５へ地金Ａを供給する。そして、高温になった溶解坩堝５や溶解された地金Ａに酸化による劣化が生じないように、第１雰囲気制御手段１３で溶解室２内の雰囲気を、第２雰囲気制御手段２５で鋳型室４内の雰囲気を不活性ガス雰囲気とする。それから、加熱部１０で溶解坩堝５を加熱して溶解坩堝５に供給された地金Ａを溶解し、地金Ａの溶解が完了したら、溶解した地金Ａを鋳型室４の鋳型３に充填する。そして、溶解した地金Ａの凝固を待って鋳型３を鋳型室４から取り出す。鋳型３の取り出し時には鋳型室４を開放することになるので、高温状態の溶解坩堝５が酸化することを防ぐために、不活性ガス供給加圧機構１５を操作して溶解室２内に不活性ガスを供給し、流出口８からガスを噴出させて溶解室２内に酸素が入らないようにしている。以上の工程で、鋳造作業の１サイクルが完了する。
そして、連続して次の鋳造作業に入る場合は、溶解室２と地金貯留室３６との間に形成されている供給口３８を密閉した状態で、地金貯留室３６の蓋部３７を開き、地金貯留室３６内へ地金Ａを投入し、その後、蓋部３７を閉じて地金貯留室３６を密閉する。
そして、第３雰囲気制御手段４２の真空排気機構４３を操作して地金貯留室３６内を真空にし、不活性ガス供給加圧機構４４を操作して地金貯留室３６内に不活性ガスを供給することにより加圧し、地金貯留室３６内の雰囲気を不活性ガス雰囲気としてから供給口３８を開き、地金貯留室３６に貯留している地金Ａを溶解室２内の溶解坩堝５へ供給し、供給後は供給口３８を密閉する。
そして、第３雰囲気制御手段４２の真空排気機構４３を操作して地金貯留室３６内を真空にし、不活性ガス供給加圧機構４４を操作して地金貯留室３６内に不活性ガスを供給することにより加圧し、地金貯留室３６内の雰囲気を不活性ガス雰囲気としてから供給口３８を開き、地金貯留室３６に貯留している地金Ａを溶解室２内の溶解坩堝５へ供給し、供給後は供給口３８を密閉する。
このように、第１例の鋳造装置１によれば、溶解室２と地金貯留室３６との間に形成されている供給口３８を密閉した状態で、地金貯留室３６内に地金を投入し、蓋部３７で地金貯留室３６を密封し、地金貯留室３６内を第３雰囲気制御手段４２で不活性ガス雰囲気とするので、溶解室２内に配置されている溶解坩堝５へ地金Ａを供給するために供給口３８を開いたとき、溶解室２内が大気に触れることはない。これにより、溶解坩堝５が高温状態にあっても大気中の酸素と反応して酸化し劣化してしまうといった事態を防止することができる。
また、供給口３８を開いても溶解室２内の熱が大気に放出されないので、溶解坩堝５の温度が下がるといったことがなく地金Ａの溶解を効率よく行うことができる。
また、従来の鋳造装置は、地金の溶解室への供給時に、溶解室が大気に晒され、鋳型室にも酸素が入り込むおそれがあるため、鋳型に充填された地金が凝固し、溶解状態の地金の酸化による製品の質の低下が生じない段階になった後でなければ、次の鋳造作業のサイクルに入ることができなかった。しかし、本例の鋳造装置１によれば、第３雰囲気制御手段４２により不活性ガス雰囲気に制御された密閉状態の地金貯留室３６から供給口３８の開閉手段３９を開いて溶解室２内に配置されている溶解坩堝５へ地金Ａを供給することができるので、鋳型室４に酸素が入り込むおそれがなく、溶解坩堝５への地金Ａの供給を、溶解した地金Ａの鋳型３への充填の完了直後に行うことができる。また、このことにより、鋳型３に充填した溶解した地金Ａの凝固と溶解坩堝５に供給した地金Ａの溶解を並行して行うことができるので、従来の鋳造装置と比較して、時間あたりの製品の製造可能数が飛躍的に向上し、短時間で高品質の製品を大量に製造することができる。
また、第１例では、鋳型室４は２個備えられ、一方の鋳型室４が溶解室２の底部に位置しているとき、他方の鋳型室４は溶解室２の底部から外れた位置になるように支持機構５３により移動可能に支持されているので、溶解室２内に有する溶解坩堝５で地金Ａを溶解する工程と並行して、鋳型３に充填されている溶解した地金Ａが凝固したとき鋳型室４を溶解室２の底部から外れた位置に移動させるとともに、他方の鋳型室４を移動して溶解室２の底部に位置させることが可能となり、鋳造作業時間の短縮を図ることができ、時間あたりの製品の製造可能数をさらに向上させることができる。
図２は本発明に係る鋳造装置の実施の形態の第２例を示す概略断面説明図である。
第２例の鋳造装置１は、第１例の鋳造装置１と基本構成において変わるところはなく、第１例と同一の構成については同一の符号を付して説明する。
第２例の鋳造装置１は、第１例の鋳造装置１と基本構成において変わるところはなく、第１例と同一の構成については同一の符号を付して説明する。
第２例と第１例との違いは、地金貯留室３６に備えた第３雰囲気制御手段４２の構成にある。
第２例の第３雰囲気制御手段４２は、地金貯留室３６の減圧を行う真空排気機構５８と、地金貯留室３６と溶解室２とを遮断可能に連通する連通機構５９と、地金貯留室３６内の圧力を検出する圧力センサー６０を有し、検出した圧力により真空排気機構５８と連通機構５９を制御する制御部６１で構成されている。
また、図示しないが、第２例の第３雰囲気制御手段４２は、第１例と同様に、真空排気機構４３による真空排気後、地金貯留室３６内を蓋部３７を開けることなく大気に開放して大気圧雰囲気とする大気開放機構を備えたものとすることもできる。
第２例の第３雰囲気制御手段４２は、地金貯留室３６の減圧を行う真空排気機構５８と、地金貯留室３６と溶解室２とを遮断可能に連通する連通機構５９と、地金貯留室３６内の圧力を検出する圧力センサー６０を有し、検出した圧力により真空排気機構５８と連通機構５９を制御する制御部６１で構成されている。
また、図示しないが、第２例の第３雰囲気制御手段４２は、第１例と同様に、真空排気機構４３による真空排気後、地金貯留室３６内を蓋部３７を開けることなく大気に開放して大気圧雰囲気とする大気開放機構を備えたものとすることもできる。
真空排気機構５８は、地金貯留室３６内を排気する排気ライン６２と排気ポンプ６３からなり、排気ライン６２には開閉弁６４が設けられている。連通機構５９は、一端を溶解室２に接続し他端を地金貯留室３６に接続した連通ライン６５からなり、連通ライン６５には開閉弁６６が設けられている。
そして、制御部６１は、圧力センサー６０で検出した地金貯留室３６内の圧力により、排気ライン６２と連通ライン６５設けた開閉弁６４，６６の開閉操作と、排気ポンプ６３を操作して地金貯留室３６内の雰囲気を第１雰囲気制御手段１３で制御されている溶解室２内の雰囲気と同じ雰囲気に制御するものとなっている。
このように構成された第２例の鋳造装置１の第３雰囲気制御手段４２による地金貯留室３６内の雰囲気の制御は、排気ライン６２と連通ライン６５設けた開閉弁６４，６６を閉じた状態で、密閉状態にある地金貯留室３６内の圧力を圧力センサー６０で検出し、先ず、制御部６１で真空排気機構５８を操作して地金貯留室３６内を真空にし、真空になったことを確認してから、連通機構５９を操作して連通ライン６５に設けた開閉弁６６を開いて地金貯留室３６と溶解室２とを連通させることにより行う。
地金貯留室３６と溶解室２とを連通させることにより、溶解室２内の不活性ガスが真空状態にある地金貯留室３６内に流入するので、地金貯留室３６内を溶解室２内の雰囲気と同一の不活性ガス雰囲気とすることができる。
その他の構成、作用効果は第１例と同様なので第１例を援用し、その説明を省略する。
その他の構成、作用効果は第１例と同様なので第１例を援用し、その説明を省略する。
次に、鋳造装置１を用いた連続鋳造方法の実施の形態の一例を詳細に説明する。
図３乃至図９は、連続鋳造方法を実施した１つの鋳造作業サイクルを示す各工程図である。
図３乃至図９は、連続鋳造方法を実施した１つの鋳造作業サイクルを示す各工程図である。
鋳造装置１は、第１例の鋳造装置１を用いており、図３乃至図９に示す鋳造装置１は概略図であって、細部において構成を省略しているが、図３乃至図９の説明に当たり、第１例の鋳造装置１の構成をもって説明する。
なお、本例の連続鋳造方法は、第２例の鋳造装置１を用いることもできる。
なお、本例の連続鋳造方法は、第２例の鋳造装置１を用いることもできる。
本例の連続鋳造方法は、溶解室２内の溶解坩堝５に供給された地金Ａを溶解するステップＳ１と、溶解した地金Ａを鋳型室４に導入し鋳型３に充填するステップＳ２と、鋳型３を冷却するステップＳ３と、鋳型３の冷却による地金Ａの凝固を待って鋳型３を鋳型室４から取り出すステップＳ４と、供給口３８が密閉状態にある地金貯留室３６の蓋部３７を開き、地金貯留室３６内へ地金Ａを投入し、その後、蓋部３７を閉じて地金貯留室３６を密閉するステップＳ５と、地金Ａを貯留した地金貯留室３６内の雰囲気を第３雰囲気制御手段４２により、不活性ガス雰囲気とするステップＳ６と、ステップＳ２の完了後、供給口３８を開き、地金貯留室３６に貯留している地金Ａを溶解坩堝５へ供給し、供給の完了後に供給口３８を密閉するステップＳ７と、を含む。
本例の連続鋳造方法のステップＳ６は、第３雰囲気制御手段４２の真空排気機構４３を操作して地金貯留室内３６を真空にし、不活性ガス供給加圧機構４４を操作して地金貯留室３６内に不活性ガスを供給することにより加圧して、地金貯留室３６内の雰囲気を不活性ガス雰囲気とする。
なお、第２例の鋳造装置１を用いた場合には、ステップＳ６は、真空排気機構５８を操作して地金貯留室３６内を真空にし、連通機構５９を操作して地金貯留室３６と溶解室２を連通させ、地金貯留室３６内の雰囲気を、後述する通り第１雰囲気制御手段１３により不活性ガス雰囲気に制御されている溶解室２内の雰囲気と同一の雰囲気にすることにより、不活性ガス雰囲気とする。
なお、第２例の鋳造装置１を用いた場合には、ステップＳ６は、真空排気機構５８を操作して地金貯留室３６内を真空にし、連通機構５９を操作して地金貯留室３６と溶解室２を連通させ、地金貯留室３６内の雰囲気を、後述する通り第１雰囲気制御手段１３により不活性ガス雰囲気に制御されている溶解室２内の雰囲気と同一の雰囲気にすることにより、不活性ガス雰囲気とする。
上記のステップＳ１からステップＳ７を含む連続鋳造方法の１つの鋳造作業サイクルを図３乃至図９に示す各工程図で説明する。
図３乃至図９は、地金の溶解坩堝への供給の準備から地金を凝固し鋳型の取り出しを行うまでの、本例の連続鋳造方法の１つの鋳造作業サイクルを示すものである。本例の連続鋳造方法は、上記した各ステップを並行して行うといった特徴を有するため、説明の便宜上、溶解室内の溶解坩堝に供給された地金を溶解している状態を示す図３から説明を開始し、充填した地金が凝固した鋳型を降下させ、鋳型室を溶解室から外し、別の鋳型を有する別の鋳型室と交換している状態を示す図９の工程に至るまでに１つの鋳造作業サイクルを示す。
図３乃至図９は、地金の溶解坩堝への供給の準備から地金を凝固し鋳型の取り出しを行うまでの、本例の連続鋳造方法の１つの鋳造作業サイクルを示すものである。本例の連続鋳造方法は、上記した各ステップを並行して行うといった特徴を有するため、説明の便宜上、溶解室内の溶解坩堝に供給された地金を溶解している状態を示す図３から説明を開始し、充填した地金が凝固した鋳型を降下させ、鋳型室を溶解室から外し、別の鋳型を有する別の鋳型室と交換している状態を示す図９の工程に至るまでに１つの鋳造作業サイクルを示す。
先ず、図３の工程では、溶解室２内の溶解坩堝５に供給された地金Ａを溶解している（ステップＳ１）。このとき、溶解室２内の雰囲気は第１雰囲気制御手段１３により不活性ガス雰囲気となっている。なお、溶解室２内の雰囲気は、図４乃至図９の工程にあっても、第１雰囲気制御手段１３により不活性ガス雰囲気となっている。
また、図３の工程では、地金貯留室３６に地金Ａが収容された状態にあり、地金貯留室３６内は密閉され、第３雰囲気制御手段４２により不活性ガス雰囲気に制御されている（ステップＳ６）。
また、図３の工程では、地金貯留室３６に地金Ａが収容された状態にあり、地金貯留室３６内は密閉され、第３雰囲気制御手段４２により不活性ガス雰囲気に制御されている（ステップＳ６）。
次に、図３の工程で行っている地金Ａの溶解（ステップＳ１）が完了したら、図４の工程に移る。
図４の工程では、溶解坩堝５の流出口８を開き、ステップＳ１により溶解した地金Ａを鋳型室４に導入し鋳型３に充填する（ステップＳ２）。
図４の工程では、溶解坩堝５の流出口８を開き、ステップＳ１により溶解した地金Ａを鋳型室４に導入し鋳型３に充填する（ステップＳ２）。
次に、図４の工程で行った溶解した地金Ａの鋳型３への充填（ステップＳ２）が完了したら、図５の工程に移る。
図５の工程では、ステップＳ２の完了後、溶解坩堝５の流出口８を閉じ、鋳型３の冷却を行う（ステップＳ３）。
また、これと並行して図３の工程において地金Ａが収容された状態になっている地金貯留室３６の供給口３８を開き、地金Ａを溶解坩堝５へ供給し（ステップＳ７）、地金Ａの溶解を開始する（ステップＳ１）。なお、地金Ａの溶解の開始は、後述する図６乃至図９の工程において行うこともできるが、効率的な鋳造作業のためには、溶解坩堝５の温度を下げることなく行うことができる図５の工程においてステップＳ１を開始することが望ましい。
図５の工程では、ステップＳ２の完了後、溶解坩堝５の流出口８を閉じ、鋳型３の冷却を行う（ステップＳ３）。
また、これと並行して図３の工程において地金Ａが収容された状態になっている地金貯留室３６の供給口３８を開き、地金Ａを溶解坩堝５へ供給し（ステップＳ７）、地金Ａの溶解を開始する（ステップＳ１）。なお、地金Ａの溶解の開始は、後述する図６乃至図９の工程において行うこともできるが、効率的な鋳造作業のためには、溶解坩堝５の温度を下げることなく行うことができる図５の工程においてステップＳ１を開始することが望ましい。
次に、図５の工程で行った地金貯留室３６から溶解坩堝５への地金Ａの供給（ステップＳ７）が完了したら、図６の工程に移る。
図６の工程では、まず供給口３８を密閉する（ステップＳ７）。また、本例では地金貯留室内３６の雰囲気を、第３雰囲気制御手段４２の真空排気機構４３により真空排気し、その後、大気開放機構により大気に開放して、大気圧雰囲気としている。
また、このとき溶解室２内では地金Ａの溶解が行われており（ステップＳ１）、鋳型室４では鋳型３の冷却が行われている（ステップＳ３）。
図６の工程では、まず供給口３８を密閉する（ステップＳ７）。また、本例では地金貯留室内３６の雰囲気を、第３雰囲気制御手段４２の真空排気機構４３により真空排気し、その後、大気開放機構により大気に開放して、大気圧雰囲気としている。
また、このとき溶解室２内では地金Ａの溶解が行われており（ステップＳ１）、鋳型室４では鋳型３の冷却が行われている（ステップＳ３）。
次に、図６の工程で行った、供給口３８の密閉（ステップＳ７）が完了したら、図７の工程に移る。
図７の工程では、蓋部３７を開き、地金貯留室３６内へ地金Ａを投入する（ステップＳ５）。このとき、本例では地金貯留室３６内を、図６の工程で大気圧雰囲気にしているので、地金貯留室３６内への地金Ａの投入を安全に行うことができる。
また、このとき溶解室２内では地金Ａの溶解が行われており（ステップＳ１）、鋳型室４では鋳型３の冷却が行われている（ステップＳ３）。
図７の工程では、蓋部３７を開き、地金貯留室３６内へ地金Ａを投入する（ステップＳ５）。このとき、本例では地金貯留室３６内を、図６の工程で大気圧雰囲気にしているので、地金貯留室３６内への地金Ａの投入を安全に行うことができる。
また、このとき溶解室２内では地金Ａの溶解が行われており（ステップＳ１）、鋳型室４では鋳型３の冷却が行われている（ステップＳ３）。
次に、図７の工程で行った、地金貯留室３６内への地金Ａの投入（ステップＳ５）が完了したら、図８の工程に移る。
図８の工程では、蓋部３７を閉じて地金貯留室３６を密閉する（ステップＳ５）。
それから、地金貯留室３６内を第３雰囲気制御手段４２の、真空排気機構４３を操作して地金貯留室内３６を真空にし、不活性ガス供給加圧機構４４を操作して地金貯留室３６内に不活性ガスを供給することにより加圧し、地金貯留室３６内の雰囲気を不活性ガス雰囲気としている（ステップＳ６）。
また、このとき溶解室２内では地金Ａの溶解が行われており（ステップＳ１）、鋳型室４では鋳型３の冷却が行われている（ステップＳ３）。
図８の工程では、蓋部３７を閉じて地金貯留室３６を密閉する（ステップＳ５）。
それから、地金貯留室３６内を第３雰囲気制御手段４２の、真空排気機構４３を操作して地金貯留室内３６を真空にし、不活性ガス供給加圧機構４４を操作して地金貯留室３６内に不活性ガスを供給することにより加圧し、地金貯留室３６内の雰囲気を不活性ガス雰囲気としている（ステップＳ６）。
また、このとき溶解室２内では地金Ａの溶解が行われており（ステップＳ１）、鋳型室４では鋳型３の冷却が行われている（ステップＳ３）。
次に、図４の工程において開始した、鋳型３の冷却（ステップＳ３）によって、鋳型３に充填された地金Ａが凝固したら、図９の工程に移る。
図９の工程では、鋳型３を鋳型室４から取り出し（ステップＳ４）、鋳型室４に別の鋳型３をセットする。
また、このとき溶解室２内では地金Ａの溶解が行われている（ステップＳ１）。
さらに、このとき鋳型室４を開放することになるので、高温状態の溶解坩堝５及び溶解中の地金Ａが酸化することを防ぐために、不活性ガス供給加圧機構１５を操作して溶解室２内に不活性ガスを供給し、流出口８からガスを噴出させて溶解室２内に酸素が入らないようにしている。
図９の工程では、鋳型３を鋳型室４から取り出し（ステップＳ４）、鋳型室４に別の鋳型３をセットする。
また、このとき溶解室２内では地金Ａの溶解が行われている（ステップＳ１）。
さらに、このとき鋳型室４を開放することになるので、高温状態の溶解坩堝５及び溶解中の地金Ａが酸化することを防ぐために、不活性ガス供給加圧機構１５を操作して溶解室２内に不活性ガスを供給し、流出口８からガスを噴出させて溶解室２内に酸素が入らないようにしている。
そして、図９の工程で行った鋳型室４への別の鋳型３のセットが完了したら、再度、図３の工程に移る。このようにして本例の連続鋳造方法は、複数のステップを並行して行いながら、連続的に鋳造作業を行う。
以上に記載したような、本例の連続鋳造方法によれば、図６の工程のステップＳ７において、地金貯留室３６の供給口３８を密閉状態にしているので、図７の工程のステップＳ５において、地金貯留室３６内へ地金Ａを投入したときに、溶解室２内が大気に晒されることなく、溶解室２及び鋳型室４内に酸素が入り込むことを防ぐことができ、これによって、溶解坩堝５が高温状態にあっても酸素と反応して酸化し劣化してしまうといった事態を防止することができる。
また、地金貯留室３６内へ地金Ａを投入したときに、溶解室２が開放されないので、溶解坩堝５の温度が低下せず、鋳造作業時間の短縮を図ることができる。
また、図８の工程のステップＳ５において、地金貯留室３６内へ地金Ａを投入した後、蓋部３７を閉じて地金貯留室３６を密閉し、ステップＳ６において、地金貯留室３６内の雰囲気を、第３雰囲気制御手段４２により不活性ガス雰囲気としているので、図５の工程のステップＳ７において、溶解坩堝５へ地金Ａを供給したときに、溶解室２に酸素が入り込むことがなく、これによって、溶解坩堝５が高温状態にあっても酸素と反応して酸化し劣化してしまうといった事態を防止することがでる。
また、溶解坩堝５へ地金Ａを供給したときに、蓋部３７を閉じており、溶解室２が開放されないので、溶解坩堝５の温度が低下せず、鋳造作業時間の短縮を図ることができる。
また、溶解坩堝５へ地金Ａを供給したときに、地金貯留室３６内の雰囲気が不活性ガス雰囲気であり、また蓋部３７を閉じているので、鋳型室４内に酸素が入り込むことがなく、鋳型３に充填された地金Ａが酸化して製品の質が劣化してしまうといったおそれがないため、図４の工程の溶解した地金Ａの鋳型３への充填（ステップＳ２）の完了直後に、図４の工程に示すように、溶解坩堝５への地金Ａの投入（ステップＳ７）を行うことができる。このことにより、鋳型３の冷却（ステップＳ３）と地金Ａの溶解（ステップＳ１）を並行して行うことができるので、従来の、鋳型の冷却が完了した後に地金の溶解を開始するといった鋳造方法と比較して、時間あたりの製品の製造可能数が飛躍的に向上し、短時間で高品質の製品を大量に製造することができる。
１ 鋳造装置
２ 溶解室
３ 鋳型
４ 鋳型室
５ 溶解坩堝
６ 連通口
７ 受入口
８ 流出口
９ 閉鎖ロッド
１０ 加熱部
１１ 導入口
１２ 充填口
１３ 第１雰囲気制御手段
１４ 真空排気機構
１５ 不活性ガス供給加圧機構
１６ 圧力センサー
１７ 制御部
１８ 排気ライン
１９ 排気ポンプ
２０ 不活性ガス源
２１ 加圧ライン
２２ 加圧ポンプ
２３、２４ 開閉弁
２５ 第２雰囲気制御手段
２６ 真空排気機構
２７ 不活性ガス供給加圧機構
２８ 圧力センサー
２９ 制御部
３０ 排気ライン
３１ 排気ポンプ
３２ 加圧ライン
３３ 加圧ポンプ
３４，３５ 開閉弁
３６ 地金貯留室
３７ 蓋部
３８ 供給口
３９ 開閉手段
４０ 遮蔽板
４１ 案内部
４２ 第３雰囲気制御手段
４３ 真空排気機構
４４ 不活性ガス供給加圧機構
４５ 圧力センサー
４６ 制御部
４７ 排気ライン
４８ 排気ポンプ
４９ 加圧ライン
５０ 加圧ポンプ
５１，５２ 開閉弁
５３ 支持機構
５４，５５ 支持ロッド
５６，５７ 支持部
５８ 真空排気機構
５９ 連通機構
６０ 圧力センサー
６１ 制御部
６２ 排気ライン
６３ 排気ポンプ
６４ 開閉弁
６５ 連通ライン
６６ 開閉弁
Ａ 地金
２ 溶解室
３ 鋳型
４ 鋳型室
５ 溶解坩堝
６ 連通口
７ 受入口
８ 流出口
９ 閉鎖ロッド
１０ 加熱部
１１ 導入口
１２ 充填口
１３ 第１雰囲気制御手段
１４ 真空排気機構
１５ 不活性ガス供給加圧機構
１６ 圧力センサー
１７ 制御部
１８ 排気ライン
１９ 排気ポンプ
２０ 不活性ガス源
２１ 加圧ライン
２２ 加圧ポンプ
２３、２４ 開閉弁
２５ 第２雰囲気制御手段
２６ 真空排気機構
２７ 不活性ガス供給加圧機構
２８ 圧力センサー
２９ 制御部
３０ 排気ライン
３１ 排気ポンプ
３２ 加圧ライン
３３ 加圧ポンプ
３４，３５ 開閉弁
３６ 地金貯留室
３７ 蓋部
３８ 供給口
３９ 開閉手段
４０ 遮蔽板
４１ 案内部
４２ 第３雰囲気制御手段
４３ 真空排気機構
４４ 不活性ガス供給加圧機構
４５ 圧力センサー
４６ 制御部
４７ 排気ライン
４８ 排気ポンプ
４９ 加圧ライン
５０ 加圧ポンプ
５１，５２ 開閉弁
５３ 支持機構
５４，５５ 支持ロッド
５６，５７ 支持部
５８ 真空排気機構
５９ 連通機構
６０ 圧力センサー
６１ 制御部
６２ 排気ライン
６３ 排気ポンプ
６４ 開閉弁
６５ 連通ライン
６６ 開閉弁
Ａ 地金
Claims (6)
- 内部に地金を溶解する溶解坩堝が配置され、底部には前記溶解坩堝で溶解した地金を通す連通口が形成されている溶解室と、
内部に鋳型が載置され、上部には前記溶解室の前記底部に形成された前記連通口と連通して溶解した地金を導入し前記鋳型に充填可能とする導入口が開口し、前記溶解室の前記底部に気密に連結するように配置された鋳型室と、
前記溶解室内の雰囲気を制御する第１雰囲気制御手段と、前記鋳型室内の雰囲気を制御する第２雰囲気制御手段とを備える鋳造装置であって、
前記溶解室は、前記溶解坩堝へ地金を供給するための地金を貯留する地金貯留室を備え、前記地金貯留室は密閉可能な蓋部を有し、
前記溶解室と前記地金貯留室との間には、前記溶解室と前記地金貯留室とを連通させて前記地金貯留室に貯留した地金を前記溶解坩堝へ供給する供給口が形成され、前記供給口には、密閉可能な開閉手段が設けられており、
さらに、前記地金貯留室内の雰囲気を制御する第３雰囲気制御手段が備えられていることを特徴とする鋳造装置。 - 前記第３雰囲気制御手段は、前記地金貯留室の減圧を行う真空排気機構と、前記地金貯留室内に不活性ガスを供給することにより加圧する不活性ガス供給加圧機構とを有することを特徴とする請求項１に記載の鋳造装置。
- 前記第３雰囲気制御手段は、前記地金貯留室の減圧を行う真空排気機構と、前記地金貯留室と前記溶解室とを遮断可能に連通する連通機構とを有することを特徴とする請求項１に記載の鋳造装置。
- 内部に地金を溶解する溶解坩堝が配置され、底部には前記溶解坩堝で溶解した地金を通す連通口が形成されている溶解室と、
内部に鋳型が載置され、上部には前記溶解室の前記底部に形成された前記連通口と連通して溶解した地金を前記鋳型に導入し前記鋳型に充填可能とする導入口が開口し、前記溶解室の前記底部に気密に連結するように配置された鋳型室と、
前記溶解室内の雰囲気を制御する第１雰囲気制御手段と、前記鋳型室内の雰囲気を制御する第２雰囲気制御手段とを備え、
前記溶解室は、前記溶解坩堝へ地金を供給するための地金を貯留する地金貯留室を備え、前記地金貯留室は密閉可能な蓋部を有し、前記溶解室と前記地金貯留室との間には、前記溶解室と前記地金貯留室とを連通させて前記地金貯留室に貯留した地金を前記溶解坩堝へ供給する供給口が形成され、前記供給口には、密閉可能な開閉手段が設けられており、さらに、前記地金貯留室内の雰囲気を制御する第３雰囲気制御手段が備えられている鋳造装置を用いて行う連続鋳造方法であって、
前記溶解室内の前記溶解坩堝に供給された地金を溶解するステップＳ１と、
溶解した地金を前記鋳型室に導入し前記鋳型に充填するステップＳ２と、
前記鋳型を冷却するステップＳ３と、
前記鋳型の冷却による地金の凝固を待って前記鋳型を前記鋳型室から取り出すステップＳ４と、
前記供給口が密閉状態にある前記地金貯留室の前記蓋部を開き、前記地金貯留室内へ地金を投入し、その後、前記蓋部を閉じて前記地金貯留室を密閉するステップＳ５と、
地金を貯留した前記地金貯留室内の雰囲気を、前記第３雰囲気制御手段により、不活性ガス雰囲気とするステップＳ６と、
前記ステップＳ２の完了後、前記供給口を開き、前記地金貯留室に貯留している地金を前記溶解坩堝へ供給し、供給の完了後に供給口を密閉するステップＳ７と、
を含むことを特徴とする連続鋳造方法。 - 前記地金貯留室内の雰囲気を制御する第３雰囲気制御手段は、前記地金貯留室内の減圧を行う真空排気機構と、前記地金貯留室内に不活性ガスを供給することにより加圧する不活性ガス供給加圧機構とを有し、前記ステップＳ５で、前記地金貯留室を密閉した後、前記ステップＳ６で、前記真空排気機構を操作して前記地金貯留室内を真空にし、前記不活性ガス供給加圧機構を操作して前記地金貯留室内に不活性ガスを供給することにより加圧し、前記地金貯留室内の雰囲気を不活性ガス雰囲気とすることを特徴とする請求項４に記載の連続鋳造方法。
- 前記地金貯留室内の雰囲気を制御する第３雰囲気制御手段は、前記地金貯留室内の減圧を行う真空排気機構と、前記地金貯留室と前記溶解室とを遮断可能に連通する連通機構とを有し、前記ステップＳ５で、前記地金貯留室を密閉した後、前記ステップＳ６で、前記真空排気機構を操作して前記地金貯留室内を真空にし、前記連通機構を操作して前記地金貯留室と前記溶解室を連通させ、前記地金貯留室内の雰囲気を前記溶解室内の雰囲気と同一の雰囲気にすることを特徴とする請求項４に記載の連続鋳造方法。
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|---|---|---|---|
| PCT/JP2018/030601 WO2020039465A1 (ja) | 2018-08-20 | 2018-08-20 | 鋳造装置及び連続鋳造方法 |
| JP2020537901A JPWO2020039465A1 (ja) | 2018-08-20 | 2018-08-20 | 鋳造装置及び連続鋳造方法 |
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|---|---|---|---|
| PCT/JP2018/030601 WO2020039465A1 (ja) | 2018-08-20 | 2018-08-20 | 鋳造装置及び連続鋳造方法 |
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|---|---|
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ID=69591908
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/JP2018/030601 WO2020039465A1 (ja) | 2018-08-20 | 2018-08-20 | 鋳造装置及び連続鋳造方法 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112139511A (zh) * | 2020-09-29 | 2020-12-29 | 长沙新材料产业研究院有限公司 | 一种气雾化制粉连续投料装置及方法 |
Citations (5)
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| JPH02173221A (ja) * | 1988-12-26 | 1990-07-04 | Shinko Electric Co Ltd | 原料投入装置 |
| JPH0663721A (ja) * | 1992-08-11 | 1994-03-08 | Yuuwa Sangyo Kk | 軽比重金属の高差圧超細密鋳造方法 |
| JP2005211927A (ja) * | 2004-01-29 | 2005-08-11 | Univ Aichi Gakuin | 底部出湯式鋳造装置 |
| JP2006061951A (ja) * | 2004-08-27 | 2006-03-09 | Kobe Steel Ltd | 溶解鋳造装置 |
| JP2009101392A (ja) * | 2007-10-24 | 2009-05-14 | Ihi Corp | 鋳造装置 |
-
2018
- 2018-08-20 JP JP2020537901A patent/JPWO2020039465A1/ja active Pending
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Patent Citations (5)
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