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【発明の名称】 鋳造装置
【発明者】 【氏名】岡田 民雄

【氏名】佐々木 忠男

【氏名】北楯 紘二

【要約】 【課題】高品質の鋳造製品を連続的に得ることができる鋳造装置を提供する。

【構成】溶湯bを収容する密閉可能な容器2と、容器2内の溶湯bを出湯する出湯口3と、容器2から出湯口3へ溶湯bを案内する溶湯案内部4と、容器2内に押圧ガスを供給することにより、容器2内の溶湯bを出湯口3から出湯するガス供給装置20とを備え、出湯口3に鋳型11を取り付け、ガス供給装置20を作動させることにより、溶湯bを出湯して鋳型11に加圧注入する鋳造装置1であって、容器2に供給するための溶湯bを保持する溶湯保持体5を備え、溶湯保持体5は、一端部が容器2に連通し、他端側に溶湯bの給湯口6を備え、給湯口6は、出湯口3より上方に位置する鋳造装置1である。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
溶湯を収容する密閉可能な容器と、該容器内の溶湯を出湯する出湯口と、前記容器から前記出湯口へ溶湯を案内する溶湯案内部と、前記容器内の溶湯を押圧して前記容器から押し出し、前記溶湯案内部を介して前記出湯口から出湯する出湯手段とを備え、
前記出湯口に鋳型を取り付け、前記出湯手段を作動させることにより、前記容器内の溶湯を出湯して前記鋳型に加圧注入する鋳造装置であって、
前記容器に供給するための溶湯を保持する溶湯保持体を備え、
前記溶湯保持体は、一端部が前記容器に連通し、他端側に溶湯の給湯口を備え、
前記給湯口は、前記出湯口より上方に位置する鋳造装置。
【請求項2】
前記出湯手段は、前記容器内に押圧ガスを供給するガス供給手段を備える請求項1に記載の鋳造装置。
【請求項3】
前記出湯手段は、上下移動可能に前記容器内に収容されたブロック体を備える請求項1に記載の鋳造装置。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【0001】
本発明は、金属製品を鋳造する低圧鋳造装置に関する。
【背景技術】
【0002】
金属製品を鋳造する従来の低圧鋳造装置として、例えば、特許文献1に従来の技術として開示されている低圧鋳造装置が知られている。
【0003】
この低圧鋳造装置110は、図6に示すように、溶湯101を収容する気密な容器102と、容器102内の溶湯101を出湯する出湯口105と、容器102から出湯口105へ溶湯101を案内する溶湯案内部107と、容器102内に押圧ガスを供給するガス供給管103とを備えており、出湯口105に鋳型109が取り付けられた状態で、ガス供給管103から容器102内に押圧ガスを供給することにより、容器102内の溶湯101を押圧ガスの圧力P1で溶湯案内部107を介して出湯口105から出湯し、鋳型109に加圧注入して金属製品を鋳造するものである。
【特許文献1】特開平7−144263号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかし、このような低圧鋳造装置110では、鋳造作業を行うことにより容器102内の溶湯101が減少し、容器102内に溶湯101を追加する必要が生じた場合、その都度、容器102を開放して給湯しなければならないので、鋳造作業を効率良く行うことができなかった。
【0005】
また、この低圧鋳造装置110は、容器102が密閉型のバッチ操業であるため、鋳造直前のきめ細かな溶湯処理や調整が難しく、鋳造される金属製品の品質管理に限界があった。
【0006】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであって、高品質の鋳造製品を連続的に得ることができる鋳造装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の前記目的は、溶湯を収容する密閉可能な容器と、該容器内の溶湯を出湯する出湯口と、前記容器から前記出湯口へ溶湯を案内する溶湯案内部と、前記容器内の溶湯を押圧して前記容器から押し出し、前記溶湯案内部を介して前記出湯口から出湯する出湯手段とを備え、前記出湯口に鋳型を取り付け、前記出湯手段を作動させることにより、前記容器内の溶湯を出湯して前記鋳型に加圧注入する鋳造装置であって、前記容器に供給するための溶湯を保持する溶湯保持体を備え、前記溶湯保持体は、一端部が前記容器に連通し、他端側に溶湯の給湯口を備え、前記給湯口は、前記出湯口より上方に位置する鋳造装置により達成される。
【0008】
また、この鋳造装置において、前記出湯手段は、前記容器内に押圧ガスを供給するガス供給手段を備えることができる。
【0009】
あるいは、前記出湯手段は、上下移動可能に前記容器内に収容されたブロック体を備えることができる。
【発明の効果】
【0010】
本発明の鋳造装置によれば、高品質の鋳造製品を連続的に得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0011】
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。図1は、本発明の一実施形態に係る鋳造装置の断面図であり、図2は、図1に示す鋳造装置のA−A断面図である。
【0012】
この鋳造装置1は、図1に示すように、溶湯bを収容する密閉可能な容器2と、容器2内の溶湯bを出湯する出湯口3と、容器2から出湯口3へ溶湯bを案内する溶湯案内部4と、容器2内に押圧ガスを供給するガス供給装置20とを備えている。また、鋳造装置1は、容器2に供給するための溶湯bを保持する溶湯保持体5を備えている。
【0013】
容器2、溶湯案内部4および溶湯保持体5は、鉄製の外面に断熱材層が内張りされ、その内側にキャスタブル耐火材層が更に内張りされて構成されている。また、容器2、溶湯案内部4および溶湯保持体5は、伝熱効率を高める観点から、公知の黒鉛坩堝と同様の材質から構成されていてもよい。溶湯bは、鉄、アルミニウムおよび亜鉛などの溶融金属である。
【0014】
容器2は、容器2を密閉する密閉蓋12と、容器2内の溶湯bを加熱する複数の浸漬ヒーター10とを備えている。また、容器2の底部側には、溶湯bが通過するための給湯用連通口15および出湯用連通口18がそれぞれ形成されている。密閉蓋12は、容器2の上部開口を覆っており、容器2を密閉可能に構成されている。密閉蓋12と容器2との間には、密閉性を高める観点から、図示しない耐熱性のシール材が配置されていることが好ましい。また、密閉蓋12は、容器2内に押圧ガスを導入するガス導入部14を備えている。浸漬ヒーター10は、容器2の内部に配置されており、溶湯bの液面が低下しても溶湯bを加熱できるように容器2の底部近傍に配置されることが好ましい。また、浸漬ヒーター10は、溶湯bを加熱することができるものであればその構成は特に限定されないが、例えば、セラミックス製のチューブと、チューブ内に挿入されたバーナーとを備え、バーナーの燃焼によりチューブを加熱し、チューブに接触している溶湯bを加熱する公知の浸漬ヒーターを用いることができる。
【0015】
溶湯案内部4は、一端部が出湯用連通口18に連通し、連通部分から容器2の前方側へ斜め上方に延びるように構成されており、他端部に鋳型11が取り付けられる。また、溶湯案内部4の他端側には鋳型11に接続される出湯口3が形成されている。鋳型11は、鋳造される金属製品の型に形成されたキャビティー13を内部に備えており、キャビティー13は、鋳型11が溶湯案内部4に取り付けられた状態で、出湯口3に連通する。鋳型11としては、砂型や金型を用いることができる。
【0016】
ガス供給装置20は、図示しない起動/停止スイッチなどを備え、供給する押圧ガスの圧力を調整可能に構成されている。ガス供給装置20から供給される押圧ガスは、通常は空気を使用するが、容器2内の溶湯bの酸化を防止する観点から、アルゴンガスなどの不活性ガスであることがより好ましい。また、ガス供給装置20は、押圧ガスをガス導入部14へ送るガス供給ライン21を備えている。
【0017】
溶湯保持体5は、容器2の後方側の側壁22と、側壁22の上部から上方に延設された上部部材16と、容器2の底部から側壁22および上部部材16に沿って上方へ延び、側壁22および上部部材16との間に空間を有するように設けられた外側部材19とから構成されており、一端部が給湯用連通口15を介して、容器2に連通している。外側部材19は、図2に示すように、断面円弧状の部材であり、側壁22および上部部材16(図2では図示せず)に取り付けられ、側壁22および上部部材16との間に形成された空間に溶湯bを保持可能である。
【0018】
また、溶湯保持体5は、容器2との連通部分の他端側に、外側部材19および上部部材16の先端部により構成された給湯口6を備えている。給湯口6は、出湯口3より上方に位置すると共に、給湯口6を開閉可能な開閉蓋40を備えており、外部から溶湯bを供給可能に構成されている。また、給湯口6は、外側部材19および上部部材16の先端部がそれぞれ斜め上方へ延びることにより、上方に向けて漏斗状に拡開している。開閉蓋40は、溶湯保持体5内で加熱された気体を外部に逃がすための気体開放ライン41と、気体開放ライン41を開閉する開閉バルブ42とを備えている。
【0019】
次に、以上のように構成された鋳造装置1を用いて金属製品を鋳造する方法を説明する。
【0020】
まず、溶湯案内部4に鋳型11が取り付けられ、容器2内に溶湯bが収容された状態で、ガス供給装置20からアルゴンガスなどの押圧ガスを容器2内に供給する。容器2内に供給された押圧ガスは、図3の矢示Pで示すように、溶湯bの液面を押圧することにより、溶湯bを容器2から押し出す。容器2から押し出された溶湯bの一部は、出湯用連通口18を通過し、溶湯案内部4を介して出湯口3から出湯され、鋳型11のキャビティー13に加圧注入される。その後、キャビティー13に注入された溶湯bは、加圧された状態で、凝固するまで鋳型11内に保持される。
【0021】
一方、容器2から押し出された溶湯bのその他は、給湯用連通口15を通過し、溶湯保持体5内に流入し、溶湯保持体5に保持される。この時、溶湯保持体5内の溶湯bの液面は、出湯口3より上方において保持されており、液面高さと出湯口3の高さとの差に相当する圧力が鋳型11内の溶湯bに作用する。鋳型11内の溶湯bに作用する圧力を調整する場合は、ガス供給装置20から供給する押圧ガスの圧力を調整する。
【0022】
鋳型11内の溶湯bが凝固した後、ガス供給装置20からの押圧ガスの供給を止めることにより、容器2内の溶湯bに作用するガス圧が除去され、鋳型11内の溶湯bに作用する圧力が除去される。こうして、金属製品が鋳造される。
【0023】
その後、溶湯案内部4に取り付けられた鋳型11から製品を取り出し、上述した鋳造作業と同様の手順で、金属製品を鋳造する。この時、容器2内に溶湯bを追加する場合、開閉蓋40を開状態にして給湯口6に溶湯bを供給することにより、溶湯保持体5内の溶湯bを増量させる。溶湯保持体5内の溶湯bが増量すると、溶湯bの一部が給湯用連通口15を通過して容器2内に供給される。また、容器2内の溶湯bに添加剤を添加する場合、給湯口6から溶湯保持体5内の溶湯bに添加剤を添加する。溶湯bに添加された添加剤は、容器2内の溶湯bに拡散してゆく。また、容器2内の溶湯bの脱ガスを行う場合には、給湯口6を介して溶湯保持体5内の溶湯bで脱ガス処理を行う。
【0024】
本実施形態に係る鋳造装置1によれば、溶湯保持体5の一端部が容器2に連通すると共に、溶湯保持体5が溶湯bの給湯口6を備えているので、外部から溶湯bを溶湯保持体5に連続的に供給することができると共に、溶湯保持体5に供給された溶湯bを、容器2に連続的に供給することができる。したがって、容器2から溶湯bを鋳型11に連続的に供給することができる。また、溶湯bを保持する溶湯保持体5の給湯口6が出湯口3より上方に位置するので、溶湯保持体5内の溶湯bを出湯口3より上方において保持することができ、鋳型11内の溶湯bを加圧することができる。このように、本実施形態に係る鋳造装置1によれば、溶湯bを鋳型11に連続的に供給することができると共に、その溶湯bを加圧することができるので、鋳造作業を連続的に行うことができる。
【0025】
また、容器2が密閉される一方、溶湯保持体5が給湯口6を備えているので、容器2内の溶湯bが冷却されるのを防止しつつ、給湯口6から溶湯bに添加剤を添加することや、給湯口6を介して溶湯bの脱ガス処理を行うことができる。したがって、鋳造製品の品質を向上させることができる。
【0026】
このように、本実施形態に係る鋳造装置1によれば、容器2内の溶湯bを、外気との接触を抑制しつつ、鋳型11に連続供給可能なので、高品質の鋳造製品を連続的に得ることができる。
【0027】
また、密閉可能な容器2が溶湯bを加熱する浸漬ヒーター10を内部に備えているので、鋳型11に注入される溶湯bを少ない電力で高温に維持することができ、鋳造製品の品質を向上させることができる。
【0028】
また、溶湯保持体5が容器2の側壁22により構成されているので、容器2の熱を、側壁22を介して、溶湯保持体5内の溶湯bの伝達することができ、容器2に供給される溶湯bを高温に維持することができる。
【0029】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明の具体的な態様は、上記実施形態に限定されるものではない。
【0030】
例えば、本実施形態では、溶湯保持体5は、容器2の側壁22、上部部材16および外側部材19から構成されていたが、内部に溶湯bを保持することができるのであればその構成は特に限定されず、給湯用連通口15を介して容器2に連通する筒状の部材であってもよい。
【0031】
また、本実施形態では、外側部材19は、断面円弧状であったが、側壁22および上部部材16との間に形成された空間に溶湯bを保持可能であれば、その形状は特に限定されない。
【0032】
また、本実施形態では、浸漬ヒーター10により、溶湯bを加熱する加熱手段が構成されていたが、この加熱手段は、図7に示すように、容器2の底部に取り付けられた溝形インダクタ45から構成されていてもよい。溝形インダクタ45は、誘導加熱により溶湯bを加熱する公知のものを用いることができ、フランジ46を介して容器2の底部に着脱可能に固定されている。このような構成によれば、加熱手段のメンテナンスを容易に行うことができ、加熱手段の劣化を防止することができる。
【0033】
また、本実施形態では、容器2内に押圧ガスを供給するガス供給装置20により出湯手段が構成されていたが、この出湯手段は、容器2内の溶湯bを押圧して容器2から押し出し、溶湯案内部4を介して出湯口3から出湯することができる構成であれば特に限定されず、容器に収容されたブロック体であってもよい。図4は、他の実施形態に係る鋳造装置1の断面図である。図4において、図1と同様の構成部分については、同一の符号を付して説明を省略する。図4に示すように、鋳造装置1は、上下方向に移動可能なように容器2に収容されたブロック体30と、ブロック体30の上部に連結された連結棒32とを備えている。
【0034】
ブロック体30は、キャスタブル耐火材からなる円筒状の部材であり、ブロック体30を加熱する複数の内蔵ヒーター31を内部に備えている。内蔵ヒーター31としては、公知の電気ヒーターやガスヒーターを用いることができる。連結棒32は、密閉蓋12に形成された挿入孔17に挿入され、容器2の上方において、ブロック体30を上下方向に往復運動させる駆動装置(図示せず)に連結されている。連結棒32と挿入孔17との間には、容器2の密閉性を高める観点から、図示しない耐熱性のシール材が配置されていることが好ましい。
【0035】
このように構成された鋳造装置1では、まず、図5に示すように、駆動装置を作動させることにより、ブロック体30を下方へ進行させて、容器2内の溶湯bを押圧し、液面を上昇させる。溶湯bの液面は、容器2内の溶湯bに対するブロック体30の浸漬量に応じて上昇する。溶湯bの液面が上昇すると、溶湯bの一部が容器2から押し出され、出湯用連通口18を通過し、溶湯案内部4を介して出湯口3から出湯され、鋳型11のキャビティー13に加圧注入される。その後、駆動装置を停止することにより、キャビティー13に注入された溶湯bは、加圧された状態で、凝固するまで鋳型11内に保持される。
【0036】
一方、容器2から押し出された溶湯bのその他は、給湯用連通口15を通過し、溶湯保持体5内に流入し、溶湯保持体5に保持される。この時、溶湯保持体5内の溶湯bの液面は、出湯口3より上方において保持されており、液面高さと出湯口3の高さとの差に相当する圧力が鋳型11内の溶湯bに作用する。鋳型11内の溶湯bに作用する圧力を調整する場合は、容器2内の溶湯bに対するブロック体30の浸漬量を調整し、溶湯bの液面高さを調整する。
【0037】
鋳型11内の溶湯bが凝固した後、駆動装置を作動させることにより、ブロック体30を上方へ進行させる。ブロック体30が上方に移動すると、容器2および溶湯保持体5内の溶湯bの液面が下降し、鋳型11内の溶湯bに作用する圧力が除去される。こうして、金属製品が鋳造される。
【0038】
このような構成の鋳造装置1によれば、上下移動可能に容器2に収容されたブロック体30を備えているので、容器2内の溶湯bに対するブロック体30の浸漬量を調整することにより、溶湯bの液面高さを調整し、鋳型11に注入された溶湯bに作用する圧力を調整することができる。
【0039】
また、溶湯保持体5の断面積を小さくすることにより、溶湯保持体5内に保持される溶湯bの量に対して液面高さを高くすることができるので、容器2内の溶湯bに対するブロック体30の浸漬量が少なくても、鋳型11に注入された溶湯bに作用する圧力を高くすることができる。
【0040】
また、同様に、容器2における給湯用連通口15の形成される位置を上方にすることにより、溶湯保持体5内の溶湯bの液面高さを高くすることができ、鋳型11に注入された溶湯bに作用する圧力を高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【0041】
【図1】本発明の一実施形態に係る鋳造装置の断面図である。
【図2】図1に示す鋳造装置のA−A断面図である。
【図3】図1に示す鋳造装置により溶湯を鋳型に加圧注入した状態を示す断面図である。
【図4】他の実施形態に係る鋳造装置の断面図である。
【図5】図4に示す鋳造装置により溶湯を鋳型に加圧注入した状態を示す断面図である。
【図6】従来の低圧鋳造装置の断面図である。
【図7】さらに他の実施形態に係る鋳造装置の断面図である。
【符号の説明】
【0042】
1 鋳造装置
2 容器
3 出湯口
4 溶湯案内部
5 溶湯保持体
6 給湯口
10 浸漬ヒーター
11 鋳型
12 密閉蓋
20 ガス供給装置
30 ブロック体
40 開閉蓋
45 溝形インダクタ
【出願人】 【識別番号】592134871
【氏名又は名称】日本坩堝株式会社
【出願日】 平成18年7月14日(2006.7.14)
【代理人】 【識別番号】100065215
【弁理士】
【氏名又は名称】三枝 英二

【識別番号】100076510
【弁理士】
【氏名又は名称】掛樋 悠路

【識別番号】100114616
【弁理士】
【氏名又は名称】眞下 晋一


【公開番号】 特開2008−18462(P2008−18462A)
【公開日】 平成20年1月31日(2008.1.31)
【出願番号】 特願2006−193560(P2006−193560)