(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶湯を収容する炉と、溶湯を流し込む型の湯口とを溶湯の流路を形成するストークで連結し、
前記炉の内部と前記型の内部との差圧により前記ストークを介して溶湯を型の内部に流し込む鋳造装置における前記ストークの内側に装着して湯口に流れ込む前の溶湯から不純物を除去するフィルタであって、
中央部分の溶湯通過率を、その周囲の外周部分の溶湯通過率より高くし、
該溶湯通過率の高い中央部分の面積を、型の湯口の横断面積より大きくした
ことを特徴とする鋳造装置用フィルタ。
【請求項２】
前記フィルタが、底面が平坦な船底状の形状をなし、
前記底面の中央部分に開口が形成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の鋳造装置用フィルタ。
【請求項３】
溶湯を収容する炉と、溶湯を流し込む型の湯口とを溶湯の流路を形成するストークで連結し、
前記炉の内部と前記型の内部との差圧により前記ストークを介して溶湯を型の内部に流し込む鋳造装置における前記ストークの内側に装着して湯口に流れ込む前の溶湯から不純物を除去するフィルタであって、
中央部分の溶湯通過率を、その周囲の外周部分の溶湯通過率より高くし、
該溶湯通過率の高い中央部分を、一つの開口で構成した
ことを特徴とする鋳造装置用フィルタ。
【請求項４】
前記開口の面積を、型の湯口の横断面積より大きくした
ことを特徴とする請求項３に記載の鋳造装置用フィルタ。
【請求項５】
前記フィルタが、底面が平坦な船底状の形状をなし、
前記底面の中央部分に開口が形成されている
ことを特徴とする請求項３又は４に記載の鋳造装置用フィルタ。
【請求項６】
溶湯を収容する炉と、溶湯を流し込む型の湯口とをストークで連結し、
前記炉の内部と前記型の内部との差圧により前記ストークを介して溶湯を型の内部に流し込む鋳造装置において、
前記ストークの内部に、
中央部分の溶湯通過率が、その周囲の外周部分の溶湯通過率より高く、かつ、
該溶湯通過率の高い中央部分の面積が、型の湯口の横断面積より大きい
フィルタを設け、
該フィルタで炉から型内に流れ込む溶湯から不純物を除去する
ことを特徴とする鋳造装置。
【請求項７】
前記フィルタが、ストークの上端面に係止し得る縁部を備え、
前記縁部をストークの上端面と型の下端面とで挟持することによりフィルタを保持する
ことを特徴とする請求項６に記載の鋳造装置。
【請求項８】
溶湯を収容する炉と、溶湯を流し込む型の湯口とをストークで連結し、
前記炉の内部と前記型の内部との差圧により前記ストークを介して溶湯を型の内部に流し込む鋳造装置において、
前記ストークの内部に、
中央部分の溶湯通過率が、その周囲の外周部分の溶湯通過率より高く、かつ、
該溶湯通過率の高い中央部分の面積が、一つの開口で構成されている
フィルタを設け、
該フィルタで炉から型内に流れ込む溶湯から不純物を除去する
ことを特徴とする鋳造装置。
【請求項９】
前記開口の面積を、型の湯口の横断面積より大きくした
ことを特徴とする請求項８に記載の鋳造装置用フィルタ。
【請求項１０】
前記フィルタが、ストークの上端面に係止し得る縁部を備え、
前記縁部をストークの上端面と型の下端面とで挟持することによりフィルタを保持する
ことを特徴とする請求項８又は９に記載の鋳造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
炉と型を導管で連結し、該導管で溶湯の流路を形成している鋳造装置における導管の内部で型に入る前の溶湯から不純物を除去するために用いられる鋳造装置用フィルタの改良に関し、また、該フィルタを用いた鋳造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から鋳造技術では、
鋳造製品の製造工程において溶湯中の異物が溶湯と共に型キャビティ内に入り込むと製品の機械的強度が材料そのものの理論強度より低下することは従来から知られており、この製品への異物の混入を防止するためにストーク内にフィルタを設けることが提案されており、例えば、特開平２−２４１６５６号では、流路を形成するストーク内に、厚さ、気孔球径、及び気孔率が異なる二つのフィルタを上下に設けることが提案されている。
しかし、上記したようにフィルタを用いて異物を除去する場合、微細な異物を除去するためには、フィルタの目を細かくしたり孔径を微細なものにする必要があり、フィルタの目を細かくするとフィルタが簡単に目詰まりしてしまい長期間の使用に耐えられなくなり頻繁に交換する必要が生じ、その結果、製造効率が低下するという問題が生じる。
このような問題を解決するために、特開平７−２８９０４号公報では、微細フィルタの両面に粗フィルタを密着させたフィルタ組立体を流路を形成するストークの入口端部に設け、粗フィルタにより比較的大きな異物を先に除去することにより大きな異物による微細フィルタの目詰まりを防止してフィルタ組立体の寿命を長くすることが提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記したように微細フィルタの両面に粗フィルタを密着させてフィルタ組立体を構成すると、フィルタ組立体自体の製造が煩雑になり、また、製品自体のコストも高くなるという製造上の問題が生じる。
また、上記したように粗フィルタで先に大きな異物を除去するように構成したとしても、フィルタ組立体がストークを塞ぐように設けられているので、フィルタ自体がストーク内を流れる溶湯の抵抗になり、特にフィルタ組立体の中央部分に異物が詰まると溶湯の流れに対する抵抗が非常に大きくなってしまい、フィルタ全体が目詰まりしていない場合でもフィルタ組立体を交換する必要が生じるという問題がある。
さらに、上記したようにフィルタ組立体をストークの入口端部に設けると、フィルタを交換する時に、一度ストークを炉から取り外さなければならないので、交換作業が非常に煩雑になるという問題もある。
本発明は、上記した従来の問題点を解決し、フィルタの目詰まりが溶湯の流れに与える影響を最低限に抑えることができ、長期間効率よく異物を除去することができる鋳造装置用フィルタ及び該フィルタを用いた鋳造装置を提供することを目的としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、本発明の請求項１に係る鋳造装置用フィルタは、溶湯を収容する炉と、溶湯を流し込む型の湯口とを溶湯の流路を形成するストークで連結し、前記炉の内部と前記型の内部との差圧により前記ストークを介して溶湯を型の内部に流し込む鋳造装置における前記ストークの内側に装着して湯口に流れ込む前の溶湯から不純物を除去するフィルタであって、中央部分の溶湯通過率を、その周囲の外周部分の溶湯通過率より高くし、該溶湯通過率の高い中央部分の面積を、型の湯口の横断面積より大きくしたことを特徴とするものである。
また、本発明の請求項３に係る鋳造装置用フィルタは、溶湯を収容する炉と、溶湯を流し込む型の湯口とを溶湯の流路を形成するストークで連結し、前記炉の内部と前記型の内部との差圧により前記ストークを介して溶湯を型の内部に流し込む鋳造装置における前記ストークの内側に装着して湯口に流れ込む前の溶湯から不純物を除去するフィルタであって、中央部分の溶湯通過率を、その周囲の外周部分の溶湯通過率より高くし、該溶湯通過率の高い中央部分を、一つの開口で構成したことを特徴とするものである。
さらに、本発明の請求項６に係る鋳造装置は、溶湯を収容する炉と、溶湯を流し込む型の湯口とをストークで連結し、前記炉の内部と前記型の内部との差圧により前記ストークを介して溶湯を型の内部に流し込む鋳造装置において、前記ストークの内部に、中央部分の溶湯通過率が、その周囲の外周部分の溶湯通過率より高く、かつ、該溶湯通過率の高い中央部分の面積が、型の湯口の横断面積より大きいフィルタを設け、該フィルタで炉から型内に流れ込む溶湯から不純物を除去することを特徴とするものである。
さらに、本発明の請求項８に係る鋳造装置は、溶湯を収容する炉と、溶湯を流し込む型の湯口とをストークで連結し、前記炉の内部と前記型の内部との差圧により前記ストークを介して溶湯を型の内部に流し込む鋳造装置において、前記ストークの内部に、中央部分の溶湯通過率が、その周囲の外周部分の溶湯通過率より高く、かつ、該溶湯通過率の高い中央部分の面積が、一つの開口で構成されているフィルタを設け、該フィルタで炉から型内に流れ込む溶湯から不純物を除去することを特徴とするものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に示した一実施例を参照して本発明に係る鋳造装置用フィルタ及び鋳造装置の実施の形態について説明する。
図１は、本発明に係る鋳造装置用フィルタを適用した低圧鋳造装置の概略縦断面図である。
【０００６】
（低圧鋳造装置の構成の説明）
図中１は低圧鋳造装置を示している。この低圧鋳造装置１は、内部にルツボ２を収容した炉体３と、内部に鋳造製品に適合した型キャビティ４が形成された金型１０と、下部がルツボ２の底近くまで浸せきされ、上端が金型１０の湯口１０ａに連結された導管（ストーク）６とを備え、炉体３に形成されたエア導入口３ａから圧縮空気又は不活性ガスを炉体３内に導入してルツボ２内の溶湯に圧力をかけることにより、溶湯がストーク６内を重量に抗して上昇して湯口１０ａから型キャビティ４内に注入されるように構成されている。
前記した金型１０は、内部に型キャビティ４が形成された前後及び左右にスライドして分割できる４つの割型から成る型本体１１と、型キャビティ４の上端及び下端を画定する上型１２及び下型１３とから構成されており、上型ダイベース１５及び下型ダイベース１４により上下から所定の圧力で保持されている。前記湯口１０ａは、図１には一つしか示していないが、下型１３に複数形成されており、ストーク６は、全ての湯口１０ａを覆うように、その上部６ａがラッパ状に拡径されている。
上記した金型１０は、図２に示すように、ストーク６から、上側ダイベース１５及び下側ダイベース１４と共に分離できるように構成されている。
【０００７】
（フィルタの説明）
図３に詳細に示すように、上記した金型１０の下端、詳細には下型１３の下面とストーク６の上面との間には、フィルタ２０が挟持されている。
図４（ａ），（ｂ）はフィルタ２０の上面図及びＡ−Ａ断面図を示している。図４に示すように、フィルタ２０は、船底状に形成された金網から成り、その上端には、径方向外方に伸びる縁部２１が形成され、該前記縁部２１には、前後左右の４箇所に外方に伸びる固定用肩部２２が形成されている。
フィルタ２０の濾過面を構成する金網の底面２０ａの中央部分には、少なくとも使用する金型１０の湯口１０ａの総横断面積より広い開口２０ａが形成されている。
上記したように構成されたフィルタ２０は、図３に示すように、その縁部２１がストーク６の上端面に係止するようにストーク６に載置され、さらに、前記肩部２２の位置でボルト等の適当な固定部材でストーク６に固定された後、ストーク６の上面に金型１０を取り付けることにより、金型１０とストーク６とにより挟持される。
【０００８】
（フィルタ２０の作用）
次に、上記したように構成されたフィルタ付き低圧鋳造装置の作用について説明する。
金型１０をストーク６にセットした後、炉体３内に圧力をかけると、図１に示すようにルツボ２内の溶湯が重力に抗してストーク６内を上昇していく。この溶湯流は、使用する金型１０内の型キャビティ４の形状や溶湯の材料等に合わせて炉体３内にかける圧力により適当に調節された流速でストーク６内を上昇するが、基本的にストーク６の壁面６ｂでは溶湯流の流速はゼロになるため、ストーク６内では中心の流速が一番速く、中心から径方向外側に、即ち、壁面６ｂ側に近づくに従って流速が遅くなる。従って、ストーク６内での溶湯流は、図１に矢印で示すように、径方向外方に拡がりながら流れ、ストーク６の上方に形成された拡径部６ａで解放され、さらに外側に拡がる。このストーク６内での溶湯の流れにより、溶湯流中に含まれる異物は、溶湯流がストーク６内を上方に向かって流れる間にストーク６の壁面６ｂ側に押し流され、ストーク６内を流れる溶湯流の中央部分には異物が無くなる。
このストーク６内での溶湯の流れにより、異物を含まない溶湯流の中央部分はフィルタ２０の開口を通ってそのまま湯口１０ａから型キャビティ４内に注入され、また、異物を含んだ溶湯流の外側部分はフィルタ２０の金網部分を通過するため、金網部分で異物が濾過された後、型キャビティ４内に注入される。
図５は、上記したように構成されたフィルタ２０の溶湯濾過量（単重×ショット数）に対する異物（所謂、ノロ）付着量を測定した測定結果を示すグラフである。本グラフに示すように、溶湯濾過量の増加に比例して異物付着量も増加しており、フィルタ２０に十分な異物収集能力の耐久性があることが分かる。
このように、フィルタ２０の中央部分に開口２０ａを設け、実際に異物が集まる外側部分だけに金網部分が位置するようにフィルタ２０を構成することにより、フィルタ２０の金網部分に詰まる異物が溶湯に与える抵抗を最低限に抑えることが可能になり、フィルタ２０の目詰まりにより溶湯の流速が低下して溶湯回り不良を発生させることがなくなる。また、これにより、フィルタ２０が溶湯の流れに与える抵抗の経時的変化も最低限に抑えることができるので同じ鋳造条件で長期間使用してもバリの発生等の流速の変化により生じる不具合を最低限に抑えることができ品質の安定した製品が得られるという効果を奏する。
【０００９】
（実施例効果）
以上説明した本実施例では、フィルタ２０に縁部２１を設け、該縁部２１をストーク６及び下型１３で挟持できるように構成しているので、図２に示すように、金型１０を上方に持ち上げるだけで、簡単に取り外すことができ交換作業が非常に簡単であるという効果を奏する。
また、本実施例では、フィルタ２０を船底状に形成しているので、外周の濾過部分の面積を広く採ることができるという効果を奏する。
さらに、本実施例では、フィルタ２０におけるフィルタ効果に影響を及ぼさない中央部分に開口２０ａを形成しているので、フィルタ２０に係る溶湯の抵抗が小さくなり長期間使用してもフィルタ２０が変形することがないという効果を奏する。
【００１０】
（他の適用例）
上記したフィルタ２０は、例えば、上記したフィルタ２０は、使用する溶湯の材料や溶湯温度等の鋳造条件により様々な材料で形成することができ、例えば、限定的ではないが、ＳＵＳ３０４メッキが施された金網を５００゜Ｃの雰囲気中で焼いて表面を酸化させたものや、好ましくは、亜鉛メッキが施された金網を５００゜Ｃの雰囲気中で焼いて亜鉛メッキを酸化させたものや、表面をセラミックで被覆した金網等で形成され得る。
また、フィルタ２０の構成は、金網以外の構成、例えば、限定的ではないが、金網以外のメッシュ材料、例えば、エキスパンドメタル（ラス網）やパンチングメタルで構成してもよく、また、セラミックフィルタ等の形態で構成してもよい。
また、フィルタ２０の外周部分の溶湯通過率、即ち、金網で構成する場合の目の大きさ、パンチングメタルで構成する場合のパンチングの孔径、又はセラミックフィルタで構成する場合の気孔率も、使用する溶湯の材料や溶湯温等の鋳造条件により適宜決められ得る。
さらに、本実施例では、フィルタ２０は船底状に形成されているが、フィルタ２０の形状は、中央部分に開口が形成されていれば任意の形状でよく、例えば、限定的ではないが、平板状に形成してもよい。
また、上記したフィルタ２０における開口の大きさは、使用するストーク内の流路の最小横断面積の３５％以上が好ましいが、これに限定されることなく、異物が通過しない範囲の大きさで任意に決められ得る。
さらに、本実施例では、フィルタ２０をストーク６と金型１０（下型１３）との間に配置しているが、フィルタ２０の配置は本実施例に限定されることなく、ストーク６内であれば任意の位置でよく、好ましくは、ルツボ２における初期溶湯面より上方に配置され得え、ルツボ２における初期溶湯面より上方に配置すると、初期状態においてストーク内壁に異物が付着している場合でも確実に除去することができるという効果を併せて奏する。
また、本実施例では、低圧鋳造装置を例に挙げて説明しているが、鋳造装置の形式は本実施例に限定されることなく、ストークを介して溶湯を型キャビティ内に供給する形式の鋳造装置であれば任意の形式でよく、例えば、限定的ではないが、差圧鋳造法や、ストークが電磁ポンプ式のコスワース法等を実施し得る鋳造装置でもよい。
さらに、本実施例では、フィルタと鋳造装置とを別体に構成しているが、これは本実施例に限定されることなく、例えば、フィルタを交換する必要がない場合や、洗浄等によりフィルタに詰まった異物を除去することが可能な場合には、鋳造装置、例えば、ストークや金型と一体に構成してもよい。
さらにまた、本実施例では、フィルタ２０の中央部分に開口を形成しているが、これは本実施例に限定されることなく、フィルタ２０におけるフィルタ効果に影響を及ぼさない中央部分の溶湯通過率が、その周囲の外周部分の溶湯通過率より高くなるように構成されていればよく、例えば、限定的ではないが、中央部分をフィルタ効果に影響及ぼさない目の粗い網状に構成してもよい。このように、中央部分を網状に構成すると、フィルタ自体の剛性をさらに高くすることができるという効果を併せて奏する。
また、本実施例では、上部が拡径したストーク６を例に挙げて説明しているが、本発明に係るフィルタが適用できるストークの形状は本実施例に限定されることなく、直管式のストークにも適用できる。
【００１１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の請求項１に係る鋳造装置用フィルタは、溶湯を収容する炉と、溶湯を流し込む型の湯口とを溶湯の流路を形成するストークで連結し、前記炉の内部と前記型の内部との差圧により前記ストークを介して溶湯を型の内部に流し込む鋳造装置における前記ストークの内側に装着して湯口に流れ込む前の溶湯から不純物を除去するフィルタであって、中央部分の溶湯通過率を、その周囲の外周部分の溶湯通過率より高くし、該溶湯通過率の高い中央部分の面積を、型の湯口の横断面積より大きくしているので、フィルタがストークの内部を流れる溶湯流に与える抵抗を最低限に抑えることができ、目詰まり等によるフィルタの経時変化が溶湯流に与える抵抗も最低限に抑えることができる。従って、濾過効率を低下させることなくフィルタを長期間使用することが可能になるという効果を奏する。
また、本発明の請求項３に係る鋳造装置用フィルタは、フィルタの中央部分の溶湯通過率を、その周囲の外周部分の溶湯通過率より高くし、かつ、該溶湯通過率の高い中央部分を、一つの開口で構成しているので、フィルタがストークの内部を流れる溶湯流に与える抵抗を最低限に抑えることができ、目詰まり等によるフィルタの経時変化が溶湯流に与える抵抗も最低限に抑えることができる。
さらに、本発明の請求項６に係る鋳造装置は、溶湯を収容する炉と、溶湯を流し込む型の湯口とをストークで連結し、前記炉の内部と前記型の内部との差圧により前記ストークを介して溶湯を型の内部に流し込む鋳造装置において、前記ストークの内部に、中央部分の溶湯通過率が、その周囲の外周部分の溶湯通過率より高く、かつ、該溶湯通過率の高い中央部分の面積が、型の湯口の横断面積より大きいフィルタを設け、該フィルタで炉から型内に流れ込む溶湯から不純物を除去するように構成されているので、フィルタがストークの内部を流れる溶湯流に与える抵抗を最低限に抑えることができ、目詰まり等によるフィルタの経時変化が溶湯流に与える抵抗も最低限に抑えることができる。従って、濾過効率を低下させることなくフィルタを長期間使用することが可能になり、フィルタの交換回数を最低限に抑えることが可能になるという効果を奏し、これにより、製造効率を上げることができるという効果を奏する。
さらに、本発明の請求項８に係る鋳造装置は、ストークの内部に、中央部分の溶湯通過率が、その周囲の外周部分の溶湯通過率より高く、かつ、該溶湯通過率の高い中央部分の面積が、一つの開口で構成されているフィルタを設け、該フィルタで炉から型内に流れ込む溶湯から不純物を除去するように構成されているので、フィルタがストークの内部を流れる溶湯流に与える抵抗を最低限に抑えることができ、目詰まり等によるフィルタの経時変化が溶湯流に与える抵抗も最低限に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る鋳造装置用フィルタを適用した低圧鋳造装置の概略縦断面図である。
【図２】図１に示した低圧鋳造装置の金型とストークとを分離した状態を示す図である。
【図３】図１におけるフィルタ取付部分の拡大図である。
【図４】（ａ）はフィルタの上面図を、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ断面図を示している。
【図５】フィルタ２０の溶湯濾過量（単重×ショット数）に対する異物（所謂、ノロ）付着量を測定した測定結果を示すグラフである。
【符号の説明】
１    低圧鋳造装置
２    ルツボ
３    炉体
３ａ  エア導入口
４    型キャビティ
６    ストーク
６ａ  拡径部
６ｂ  内壁
１０  金型
１０ａ  湯口
１１  型本体
１２  上型
１３  下型
１４  上型ダイベース
１５  下型ダイベース
２０  フィルタ
２０ａ  開口
２１  縁部
２２  肩部
【図１】
0003614598.tif 000002
【図２】
0003614598.tif 000003
【図３】
0003614598.tif 000004
【図４】
0003614598.tif 000005
【図５】
0003614598.tif 000006