(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
断熱材から成る外側断熱層、及び当該外側断熱層の内側に一体成形された耐火物から成る内側耐火層の少なくとも２層を有し、容器形状に形成されて所定容量の溶融金属を保持可能な２層式溶融金属保持容器であって、
前記外側断熱層の内周側壁面又は前記内側耐火層の外周側壁面に形成された凹部と、
前記内側耐火層の外周側壁面又は前記外側断熱層の内周側壁面に形成され、前記凹部内に突出形成される凸部と、
を具備するとともに、前記凹部を構成する底面と側面との間の角度が９０°より大きく設定され、又は当該凹部を構成する側面と前記外側断熱層の内周側壁面又は前記内側耐火層の外周側壁面との間にＲ状の面取り形状が形成されたことを特徴とする２層式溶融金属保持容器。
【請求項２】
前記凹部を構成する底面と側面との間の角度が１１０〜１５０°に設定されたことを特徴とする請求項１記載の２層式溶融金属保持容器。
【請求項３】
前記凹部は、前記外側断熱層の内周側壁面に形成されるとともに、
前記外側断熱層を成形する第１成形工程と、
該第１成形工程で得られた外側断熱層を乾燥固化する第１乾燥固化工程と、
該第１乾燥固化工程で乾燥固化された外側断熱層内に前記内側耐火層を一体的に成形する第２成形工程と、
該第２成形工程で得られた内側耐火層を乾燥固化する第２乾燥固化工程と、
を経ることにより得られることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の２層式溶融金属保持容器。
【請求項４】
前記外側断熱層と内側耐火層との間にペーパー状のセラミック材を介在させて成ることを特徴とする請求項１〜３の何れか１つに記載の２層式溶融金属保持容器。
【請求項５】
前記外側断熱層及び内側耐火層の角部に所定の面取りが施され、当該外側断熱層及び内側耐火層の肉厚が略均等化されたことを特徴とする請求項１〜４の何れか１つに記載の２層式溶融金属保持容器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、断熱材から成る外側断熱層、及び当該外側断熱層の内側に一体成形された耐火物から成る内側耐火層の少なくとも２層を有し、容器形状に形成されて所定容量の溶融金属を保持可能な２層式溶融金属保持容器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鋳造に使用されるアルミニウム溶融金属を所定量保持するための溶融金属保持容器は、従来より、断熱材から成る外側断熱層、及び当該外側断熱層の内側に一体成形された耐火物から成る内側耐火層の少なくとも２層を有して成るものが用いられており、例えば特許文献１にて開示されたものが挙げられる。かかる２層式溶融金属保持容器は、耐火物を所定の容器形状の成形型にて流し込んで内側耐火層を成形し、その内側耐火層を乾燥固化した後、当該内側耐火層を更に大きな別の容器形状の成形型に固定させる。そして、内側耐火層と当該成形型との間に断熱材を流し込むことによりインサート成形し、内側耐火層の外側に外側断熱層が一体化された２層式溶融金属保持容器を得るのである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−１８２９５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の２層式溶融金属保持容器においては、長期使用或いは強い衝撃が付与されることによって外側断熱層から内側耐火層が離間して浮いた状態となってしまう虞があり、外側断熱層と内側耐火層とが相対的にずれてしまい、その空間（隙間）に溶融金属が入り込み、外側断熱層のクラック等より炉外へ漏れだしてしまう虞がある。
【０００５】
然るに、外側断熱層（又は内側耐火層）の内周側壁面に凹部を形成するとともに、内側耐火層（又は外側断熱層）の外周側壁面に、凹部内に突出形成される凸部を形成するようにして、長期使用或いは強い衝撃が付与されることによって外側断熱層から内側耐火層が離間して浮いた状態となっても、凹部と凸部とが嵌合状態となっているため、内側耐火層が外側断熱層から脱落してしまうのを回避することが考えられる。しかし、この場合、凹部が形成される外側断熱層（又は凹部が形成される内側耐火層）を成形する際、当該凹部の角部（凹部を構成する底面と側面との間の角部）に空気が溜まってしまうことに起因する材料の充填不足の虞があり、精度よく外側断熱層又は内側耐火層を成形することができないという問題が考えられる。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、長期使用或いは強い衝撃が付与されることによって外側断熱層から内側耐火層が離間する力が働く状態となっても、内側耐火層が外側断熱層から脱落してしまうのを回避することができるとともに、精度よく外側断熱層及び内側耐火層を成形することができる２層式溶融金属保持容器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１記載の発明は、断熱材から成る外側断熱層、及び当該外側断熱層の内側に一体成形された耐火物から成る内側耐火層の少なくとも２層を有し、容器形状に形成されて所定容量の溶融金属を保持可能な２層式溶融金属保持容器であって、前記外側断熱層の内周側壁面又は前記内側耐火層の外周側壁面に形成された凹部と、前記内側耐火層の外周側壁面又は前記外側断熱層の内周側壁面に形成され、前記凹部内に突出形成される凸部とを具備するとともに、前記凹部を構成する底面と側面との間の角度が９０°より大きく設定され、又は当該凹部を構成する側面と前記外側断熱層の内周側壁面又は前記内側耐火層の外周側壁面との間にＲ状の面取り形状が形成されたことを特徴とする。
【０００８】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の２層式溶融金属保持容器において、前記凹部を構成する底面と側面との間の角度が１１０〜１５０°に設定されたことを特徴とする。
【０００９】
請求項３記載の発明は、請求項１又は請求項２記載の２層式溶融金属保持容器において、前記凹部は、前記外側断熱層の内周側壁面に形成されるとともに、前記外側断熱層を成形する第１成形工程と、該第１成形工程で得られた外側断熱層を乾燥固化する第１乾燥固化工程と、該第１乾燥固化工程で乾燥固化された外側断熱層内に前記内側耐火層を一体的に成形する第２成形工程と、該第２成形工程で得られた内側耐火層を乾燥固化する第２乾燥固化工程とを経ることにより得られることを特徴とする。
【００１０】
請求項４記載の発明は、請求項１〜３の何れか１つに記載の２層式溶融金属保持容器において、前記外側断熱層と内側耐火層との間にペーパー状のセラミック材を介在させて成ることを特徴とする。
【００１１】
請求項５記載の発明は、請求項１〜４の何れか１つに記載の２層式溶融金属保持容器において、前記外側断熱層及び内側耐火層の角部に所定の面取りが施され、当該外側断熱層及び内側耐火層の肉厚が略均等化されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１の発明によれば、外側断熱層の内周側壁面又は内側耐火層の外周側壁面に形成された凹部と、内側耐火層の外周側壁面又は外側断熱層の内周側壁面に形成され、凹部内に突出形成される凸部とを具備することにより、長期使用或いは強い衝撃が付与されることによって外側断熱層から内側耐火層が離間する力が働く状態となっても、内側耐火層が外側断熱層から脱落してしまうのを回避することができる。
【００１３】
加えて、凹部を構成する底面と側面との間の角度が９０°より大きく設定され、又は当該凹部を構成する側面と外側断熱層の内周側壁面又は内側耐火層の外周側壁面との間にＲ状の面取り形状が形成されたので、凹部が形成された外側断熱層又は内側耐火層を成形する際に当該凹部に空気が溜まってしまって材料充填不足による成形不良が生じてしまうのを抑制でき、精度よく外側断熱層及び内側耐火層を成形することができる。
【００１４】
請求項２の発明によれば、凹部を構成する底面と側面との間の角度が１１０〜１５０°に設定されたので、凹部が形成された外側断熱層又は内側耐火層を成形する際に当該凹部に空気が溜まってしまうことに起因する成形不良をより確実に抑制でき、更に精度よく外側断熱層及び内側耐火層を成形することができる。
【００１５】
請求項３の発明によれば、凹部は、外側断熱層の内周側壁面に形成されるとともに、第１成形工程にて外側断熱層を成形し、第１乾燥固化工程を経た後、第２成形工程にて内側耐火層を成形するので、当該第２成形工程後の第２乾燥固化工程時、外側断熱層にクラック等が発生してしまうのを防止することができる。
【００１６】
請求項４の発明によれば、外側断熱層と内側耐火層との間にペーパー状のセラミック材を介在させて成るので、セラミック材が所謂パッキンの機能を果たし、長期使用によって内側耐火層にクラック等の割れが発生しても、内部の溶融金属が外部に漏れてしまうのを抑制することができるとともに、セラミック材の介在によって凹部と凸部との嵌合をより確実に行わせることができる。
【００１７】
請求項５の発明によれば、外側断熱層及び内側耐火層の角部に所定の面取りが施され、当該外側断熱層及び内側耐火層の肉厚が略均等化されているので、肉厚の不均等に起因するクラック等の発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態に係る２層式溶融金属保持容器を示す平面図
【図２】図１におけるＩＩ−ＩＩ線断面図
【図３】同２層式溶融金属保持容器における外側断熱層の成形のための成形型を示す断面模式図
【図４】同外側断熱層を成形するための断熱材が成形型内に流し込まれた状態を示す断面模式図
【図５】同外側断熱層を成形型から離型した後の状態を示す断面模式図
【図６】同２層式溶融金属保持容器における内側耐火層を成形するための中子を示す断面模式図
【図７】同内側耐火層を成形するための耐火物がキャビティ内に流し込まれた状態を示す断面模式図
【図８】同内側耐火層が外側断熱層の内側に形成された２層式溶融金属保持容器を成形型から離型した後の状態を示す断面模式図
【図９】同２層式溶融金属保持容器における外側断熱層に形成された凹部を示す正面図
【図１０】同２層式溶融金属保持容器における外側断熱層に形成された凹部を示す縦断面図
【図１１】本発明の他の実施形態に係る２層式溶融金属保持容器における凹部を示す縦断面図
【図１２】本発明の更に他の実施形態に係る２層式溶融金属保持容器を示す断面模式図
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら具体的に説明する。
本実施形態に係る２層式溶融金属保持容器は、図１、２に示すように、断熱材から成る外側断熱層１、及び当該外側断熱層１の内側に一体成形された耐火物から成る内側耐火層２の少なくとも２層を有し、上方に開口して内側に収容空間Ｓを有した容器形状に形成されて所定容量の溶融金属を保持可能なものであり、本実施形態においては、アルミニウム鋳造品を得るためのアルミニウム溶融金属を保持し得るよう構成されている。そして、２層式保持容器を傾斜させることにより、内部に保持されたアルミニウム溶融金属が鋳造型に流し込まれるようになっている。
【００２０】
外側断熱層１は、例えばケイ酸カルシウム質断熱材から成るもので、本実施形態においては、その化学成分として、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）が４０（％）、二酸化珪素（ＳｉＯ２）が３０（％）、酸化カルシウム（ＣａＯ）が３０（％）から成る断熱材を用いている。尚、断熱効果に富み、所謂「断熱材」と称されるものであれば、他の化学成分から成る材料を用いるようにしてもよい。
【００２１】
内側耐火層２は、低セメント系不定形耐火物から成るもので、例えば炭化珪素質不定形耐火物（例えば、ＳｉＣが８０％、ＳｉＯ２が７％、Ａｌ２Ｏ３が１２％、Ｆｅ２Ｏ３が１％の化学成分から成るもの）、高アルミナ質不定形耐火物（例えば、ＳｉＯ２が７％、Ａｌ２Ｏ３が９３％の化学成分から成るもの）、又はジルコン質不定形耐火物（例えば、ＺｒＯ２が６０％、ＳｉＯ２が３５％、Ａｌ２Ｏ３が５％の化学成分から成るもの）を用いることができる。なお、他の材質で内部の溶融金属に適していれば、上記の化学成分にこだわる必要はない。
【００２２】
ここで、本実施形態においては、図２、９に示すように、外側断熱層１の内周側壁面１ａａに形成された凹部１ｂと、内側耐火層２の外周側壁面に形成され、凹部１ｂ内に突出形成される凸部２ａとを具備している。而して、凹部１ｂ内に凸部２ａが入り込んで形成されることにより、当該凹部１ｂと凸部２ａとが嵌合した状態とされており、長期使用或いは強い衝撃が付与されることによって外側断熱層１から内側耐火層２が離間する力が働く状態となっても、使用時において内側耐火層２が外側断熱層１から脱落してしまうのを回避することができる。
【００２３】
更に、本実施形態においては、図１０に示すように、凹部１ｂを構成する底面１ｂｂと側面１ｂａとの間の角度αが９０°より大きく設定されており、好ましくは角度αが略１１０〜１５０°に設定されている。これにより、凹部１ｂが形成された外側断熱層１を成形する際に当該凹部１ｂ（特に、凹部１ｂを構成する底面１ｂｂと側面１ｂａとの間の角部）に空気が溜まってしまうことに起因する成形不良を抑制でき、精度よく外側断熱層１を成形することができる。
【００２４】
次に、本実施形態に係る２層式溶融金属保持容器の製造方法について説明する。
まず、図３に示すように、外側断熱層１の形状に対応したキャビティＣ１を有した成形型Ｍ１（型Ｍ１ａ及び中子Ｍ１ｂから成る）の当該キャビティＣ１内に外側断熱層１の材料である断熱材を流し込む。これにより、図４に示すように、キャビティＣ１内において外側断熱層１が成形される（第１成形工程）。尚、キャビティＣ１に流し込む断熱材は、略３５〜４０％の混水率のスラリー状とされており、混水量が多いため収縮が比較的大きい状態とされている。
【００２５】
本実施形態においては、成形型Ｍ１における中子Ｍ１ｂの側面に凸部Ｐが形成されており、外側断熱層１が成形される際、当該凸部Ｐの形状が転写されて凹部１ｂが形成される。これにより、第１成形工程において、内周側壁面１ａａに凹部１ｂが形成された外側断熱層１を得ることができる。尚、凹部１ｂは、既述の如く、凹部１ｂを構成する底面１ｂｂと側面１ｂａとの間の角度αが９０°より大きく設定されており、好ましくは角度αが略１１０〜１５０°に設定されている。
【００２６】
その後、図５に示すように、成形された外側断熱層１を成形型Ｍ１から取り出し、例えば１５０〜２００℃で４８時間の乾燥を行った後、８００℃で４８時間の焼成を行うことにより、外側断熱層１を乾燥固化させる（第１乾燥固化工程）。この第１乾燥固化工程における乾燥により、混練時の水分が蒸発して収縮率が大きくなっている。そして、かかる第１乾燥固化工程を経た外側断熱層１の内側１ａに防水剤を塗布する（防水剤塗布工程）。尚、かかる防水剤は、塗布後に内側１ａに塗膜が形成されるもの或いは浸透系のもの等、防水効果があるものであれば何れの剤であってもよい。防水剤は、次工程で施工する耐火物の水分が乾燥して断熱層側へ吸収されることを防止し、耐火物のセメント水和反応を十分に行わせる働きをする。
【００２７】
次に、図６に示すように、第１乾燥固化工程及び防水剤塗布工程を経た外側断熱層１を中子Ｍ２の外側に固定させ、当該外側断熱層１の内側１ａと中子Ｍ２ｂとの間に内側耐火層２の形状に対応したキャビティＣ２を形成させ、かかるキャビティＣ２内に内側耐火層２の材料である耐火物を流し込む。これにより、図７に示すように、外側断熱層１内に内側耐火層２をインサート成形させ、当該外側断熱層１内に内側耐火層２を一体的に成形させることができる（第２成形工程）。尚、耐火物は、略４〜６％の混水率のスラリー状とされており、混水量が少ないため収縮が比較的小さい状態とされており、外側断熱層１の所定部位に孔を明けてキャビティＣ内に流し込まれるようになっている。
【００２８】
然るに、内側耐火層２の材料である耐火物をキャビティＣ２に流し込む際、外側断熱層１に形成された凹部１ｂ内に当該耐火物が流れ込むこととなり、インサート成形時、内側耐火層２の外側側壁面において当該凹部１ｂ内に突出形成される凸部が形成される。その後、図８に示すように、外側断熱層１及び内側耐火層２を成形型Ｍ２から取り出し、例えば１５０〜２００℃で４８時間の乾燥を行った後、８００℃で４８時間の焼成を行うことにより、内側耐火層２を乾燥固化させる（第２乾燥固化工程）。本実施形態によれば、第１乾燥固化工程後、外側断熱層１の内側１ａに防水剤を塗布する防水剤塗布工程を有し、その後、第２成形工程が施されるので、内側耐火層２の成形時、外側断熱層１との境界面において、内側耐火層２側の水分が乾燥している断熱層１側に吸収されないため、十分な水和反応を行わせることができる。
【００２９】
以上の工程を経ることにより、内周側壁面１ａａに凹部１ｂが形成されるとともに断熱材から成る外側断熱層１、及び当該外側断熱層１の内側１ａに一体成形され、凹部１ｂ内に突出形成された凸部２ａを有するとともに耐火物から成る内側耐火層２の少なくとも２層を有し、上方に開口して内側に収容空間Ｓを有した容器形状に形成されて所定容量の溶融金属を保持可能な２層式溶融金属保持容器が製造される。
【００３０】
本実施形態によれば、第１成形工程にて外側断熱層１を成形し、第１乾燥固化工程を経た後、第２成形工程にて内側耐火層２を成形するので、当該第２成形工程後の第２乾燥固化工程時、外側断熱層１にクラック等が発生してしまうのを防止することができる。また、本実施形態においては、図１に示すように、平面視において、外側断熱層１及び内側耐火層２の角部に所定の面取りが施され、当該外側断熱層１及び内側耐火層２の肉厚が略均等化されているので、肉厚のばらつきに起因するクラック等の発生を抑制することができる。
【００３１】
上記実施形態によれば、外側断熱層１の内周側壁面１ａａに形成された凹部１ｂと、内側耐火層２の外周側壁面に形成され、凹部１ｂ内に突出形成される凸部２ａとを具備することにより、２層式溶融金属保持装置の長期使用或いは強い衝撃が付与されることによって外側断熱層１から内側耐火層２が離間する力が働く状態となっても、使用時に内側耐火層２が外側断熱層１から脱落してしまうのを回避することができる。
【００３２】
加えて、本実施形態によれば、凹部１ｂを構成する底面１ｂｂと側面１ｂａとの間の角度αが９０°より大きく設定されたので、凹部１ｂが形成された外側断熱層１を成形する際に当該凹部１ｂに空気が溜まってしまうのを抑制でき、精度よく外側断熱層１及び内側耐火層２を成形することができる。更に、凹部１ｂを構成する底面１ｂｂと側面１ｂａとの間の角度が略１１０〜１５０°に設定されたので、凹部１ｂが形成された外側断熱層１を成形する際に当該凹部１ｂに空気が溜まってしまうことに起因する成形不良をより確実に抑制でき、更に精度よく外側断熱層１及び内側耐火層２を成形することができる。
【００３３】
以上、本実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば内側耐火層２の外周側壁面に凹部を形成するとともに、外側断熱層の内周側壁面に当該凹部内に突出形成される凸部が形成されるものであってもよい。この場合であっても、凹部と凸部とが嵌合した状態となるので、２層式溶融金属保持装置の長期使用或いは強い衝撃が付与されることによって外側断熱層１から内側耐火層２が離間する力が働く状態となっても、使用時に内側耐火層２が外側断熱層１から脱落してしまうのを回避することができる。
【００３４】
また、図１１に示すように、側面１ｂ’ａと外側断熱層１の内周側壁面１ａａ（内側耐火層２の外周側壁面に凹部を形成するとともに、外側断熱層の内周側壁面に当該凹部内に突出形成される凸部が形成されものにおいては、内周耐火層２の外周側壁面）との間にＲ状の面取り形状（例えば、厚み１０（ｍｍ）に対して５〜１０Ｒ程度の面取り）が形成された凹部１ｂ’としてもよい。この場合、凹部１ｂ’を構成する側面１ｂ’ａと外側断熱層１の内周側壁面１ａａ（又は内側耐火層の外周側壁面）との間にＲ状の面取り形状が形成されたので、上記実施形態と同様、凹部１ｂ’が形成された外側断熱層１（又は内側耐火層２）を成形する際に当該凹部１ｂ’に空気が溜まってしまうことに起因する成形不良を抑制でき、精度よく外側断熱層１及び内側耐火層２を成形することができる。
【００３５】
また、防水剤塗布工程において、外側断熱層１の内側１ａにペーパー状のセラミック材３を付着（接着剤等で貼着等）させ、当該セラミック材３上に防水剤を塗布するようにした後、第２成形工程及び第２乾燥固化工程を経ることにより、図１２に示すように、外側断熱層１と内側耐火層２との間にセラミック材３を介在させたものとしてもよい。これにより、セラミック材３が所謂パッキンの機能を果たし、長期使用によって内側耐火層２にクラック等の割れが発生しても、内部の溶融金属が外部に漏れてしまうのを抑制することができるとともに、セラミック材３の介在によって凹部１ｂと凸部２ａとの嵌合をより確実に行わせることができる。一方、凸部及び凹部は、外側断熱層又は内側耐火層の内周側壁面又は外周側壁面に形成されていれば足り、例えば側壁面の幅方向に亘って帯状に延設された凸部及び凹部としてもよい。
【００３６】
更に、外側断熱層１及び内側耐火層２を成す材料は、本実施形態のものに限定されず、所望の性質を有し所要の機能を果たすものであれば何れの材料から成るものであってもよい。また更に、内側耐火層２を成形し乾燥固化させた後、外側断熱層１をインサート成形するようにしてもよく、或いは本実施形態における第１乾燥固化工程及び第２乾燥固化工程とは異なる条件で乾燥固化させるようにしてもよい。尚、本実施形態においては、アルミニウム溶融金属を保持する容器に適用されているが、他の溶融金属を保持するものに適用してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
外側断熱層の内周側壁面又は内側耐火層の外周側壁面に形成された凹部と、内側耐火層の外周側壁面又は前記外側断熱層の内周側壁面に形成され、凹部内に突出形成される凸部とを具備するとともに、凹部を構成する底面と側面との間の角度が９０°より大きく設定され、又は当該凹部を構成する側面と外側断熱層の内周側壁面又は内側耐火層の外周側壁面との間にＲ状の面取り形状が形成された２層式溶融金属保持容器であれば、外観形状が異なるもの或いは他の機能が付加されたもの等にも適用することができる。
【符号の説明】
【００３８】
１  外側断熱層
１ｂ  凹部
１ｂａ  側面
１ｂｂ  底面
２  内側耐火層
２ａ  凸部
３  セラミック材
【図１】
0005593559.tif 000002
【図２】
0005593559.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
0005593559.tif 000007
【図７】
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【図８】
0005593559.tif 000009
【図９】
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【図１０】
0005593559.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
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