(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
押し上げられた溶湯が金型に送り込まれる湯路の少なくとも一部が、溶湯に対して非濡性、耐溶損性を兼ね備えた耐火断熱材で形成され、前記耐火断熱材で形成された湯路に溶湯を直接加熱する浸漬ヒーターが配置されていることを特徴とする低圧鋳造装置。
【請求項２】
前記湯路がストークおよび中間ストークから成り、前記中間ストークが、珪酸カルシウム質および／またはシリカ質を主材とし、これにアルミナセメント系結合材と水を加えて混練して得た不定形耐火断熱材から成形されたストーク部と、その外表面を覆う気密質材とからなる請求項１に記載の低圧鋳造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アルミニウム鋳物等の製造に用いられる低圧鋳造装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の低圧鋳造装置の基本的な構成を、図２に示す。
図２において、１は低圧鋳造装置を構成する溶湯容器（ルツボ）、２はアルミニウム溶湯、３は炉蓋、４はストーク、５は中間ストーク、６は金型である。
溶湯容器１内のアルミニウム溶湯２は、図示しない加熱手段により加熱され、溶融状態となっている。
【０００３】
上記低圧鋳造装置によって鋳造するには、溶湯２の溶湯面に矢印Ｐで示す加圧空気の圧力を加え、この圧力作用で溶湯２をストーク４および中間ストーク５の湯路を経て金型６に向けて押し上げる。なお、図示してないが、金型の上部には空気抜き穴があり、そこから余分な空気が抜けるようになっている。
【０００４】
金型６内には、鋳造しようとする製品に対応した鋳型が配置されており、押し上げられた溶湯はこの鋳型内に流れ込む。そして適当なタイミングで金型を冷却することで鋳造品（アルミニウム鋳物）を得る。
ここでは、溶湯を押し上げて金型に供給する構造を示しているが、金型内を減圧し、その減圧作用で溶湯を吸い上げる構造もある。
【０００５】
前記低圧鋳造装置においては、ストーク４および中間ストーク５は溶湯の温度に耐えるものでなければならない。一般にストーク４は鋳鉄やセラミックスで構成されている。一方、中間ストーク５は成形のし易さから鋳鉄で構成されている。
【０００６】
上記ストーク４は、安定して溶湯を供給するため、その内径は数ｃｍ〜１０数ｃｍ程度である。それに対し金型６の湯口はストーク内径より大きなものである。そこで、ストーク４から金型６の湯口への溶湯の流れを円滑に進行させるために中間湯溜まりとして機能する中間ストーク５が必要となる。
中間ストーク５がないと、金型の湯口への溶湯の進入が不均一になったり、湯口詰まりを生じるおそれがあり、得られる鋳造製品の材質の均一性が損なわれ、巣が形成されたりする問題が発生する場合がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、上記低圧鋳造装置の溶湯容器１内のアルミニウム溶湯の温度は６００℃〜７００℃程度である。当然のことながら、溶湯が金型内に導かれるまでの溶湯の温度は所定の湯温に保たれることが必要である。
【０００８】
しかし、金型が大きくなった場合、金型の湯口側の中間ストークもまた大きくしなければならない。そうすると、中間ストークにおいて、溶湯の移動距離や表面積が大きくなり、中間ストークからの放熱量が増え、そこで溶湯の温度が低下してしまう問題が発生する。
【０００９】
また、鋳造時においては、金型に入りきらなかった溶湯が中間ストーク５およびストーク４に戻るが、中間ストークの温度低下があると、そこで溶湯が固化し、付着、堆積してしまうという問題も発生する。
【００１０】
一般には、中間ストークの内面に溶湯が固化した金属材料や酸化物が付着することは避けられず、定期的な除去やメンテナンスで対応している。
上記の温度低下の問題はストーク４においても発生するが、中間ストークにおいて顕著なものとなる。
このような問題を解決する手段として、ストークや中間ストークを外部よりヒータやバーナーによって加熱し、溶湯が冷えないようにする方法がある。例えば、実開平３−１２０９５号公報には、ストークをヒーターによって加熱する構成が開示されている。また、特開昭５８−５０１６７号公報には、サブライザー（中間ストーク）を高周波加熱によって加熱する構成が開示されている。
【００１１】
溶湯としてアルミニウムを用いる場合、その溶湯温度は６００℃〜７００℃である。そして、このアルミニウム溶湯の温度を中間ストークにおいて低下させないようにするには、中間ストークを８００℃〜９００℃に加熱することが必要となる。
しかしながら、鋳鉄の中間ストークを加熱した場合、上述した加熱温度では、中間ストーク自体の耐久性を低下（材質の劣化）させてしまう問題が発生する。また、中間ストークの材質が溶湯へ溶け出すことによる汚染が発生する。
また、加熱により中間ストークを構成する鋳鉄が歪み、シール機構に不具合が生じる。
【００１２】
上記問題の発生を防止するには、中間ストーク自体を高耐熱性セラミックスで構成すればよいが、中間ストークは溶湯容器側のストークに較べて形状が複雑となり、必然的に高価なものとなってしまうという別の問題が発生する。また、高耐熱性セラミックスの形状が複雑な場合、繰り返しの熱履歴（ヒステリシス）、局部加熱による応力割れ、金型の耐荷重性などの問題を考慮した設計が必要となる。
【００１３】
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、特に前記中間ストークに実施して、中間ストーク内での溶湯の温度低下を抑制することができ、さらに中間ストーク内において溶湯を積極的に加熱し、溶湯を昇温させることができる低圧鋳造装置を提供することを主たる目的としている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１の発明は、押し上げられた溶湯が金型に送り込まれる湯路の少なくとも一部が、溶湯に対して非濡性、耐溶損性を兼ね備えた耐火断熱材で形成され、前記耐火断熱材で形成された湯路に溶湯を直接加熱する浸漬ヒーターが配置されていることを要旨としている。
【００１５】
また、請求項２の発明は、請求項１において、前記湯路がストークおよび中間ストークから成り、前記中間ストークが、珪酸カルシウム質および／またはシリカ質を主材とし、これにアルミナセメント系結合材と水を加えて混練して得た不定形耐火断熱材から成形されたストーク部と、その外表面を覆う気密質材とからなることを要旨としている。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の好ましい実施の形態としては、図１に示すように、溶湯容器１内のアルミニウム溶湯２をストーク４および中間ストークＡを経て金型６に送り込んで鋳造を行う低圧鋳造装置において、前記中間ストークＡを、溶湯に対して非濡性、耐溶損性を兼ね備えた耐火断熱材で成形されたストーク部７と、その外表面を覆う気密質材である金属ケース８とで構成し、前記断熱材製ストーク部７の湯路に溶湯を直接加熱する浸漬ヒーター１０を配置して構成する。
【００１７】
【実施例】
図１に、本発明の一実施例を示す。なお、図２と同一または類似する部材には同じ符号が付されている。
図１において、１は溶湯容器、２はアルミニウム溶湯、３は炉蓋、４は窒化珪素質セラミックスストーク、Ａは中間ストーク、６は金型である。
【００１８】
前記中間ストークＡは、溶湯に対して非濡性、耐溶損性を兼ね備えた耐火断熱材で成形されたストーク部７と、その外表面を覆う鉄板等の金属ケース８とで構成されている。金属ケース８で外表面を覆うのは中間ストークＡの高気密性を保つためである。
【００１９】
前記物性を有する耐火断熱材としては、代表的には、珪酸カルシウム質やシリカ質を主材とし、これにアルミナセメント系結合材と水を加えて混練して得たペースト状の不定形耐火断熱材で成形されるものや、アルミシリケート質セラミックファイバーを主材とし、これにアルミナセメント系結合材と水を加えて混練したペースト状の不定形耐火断熱材の使用が好ましい。これらの材料でなる不定形耐火断熱材は、溶湯（一般にアルミニウムやアルミニウム合金の溶湯）に対する非濡性や耐溶損性に優れているが、密度が低く気密性に問題がある。そこで、金属ケース８によって外表面を覆うことで、中間ストークＡの気密性を得ている。これらの不定形耐火断熱材の使用によれば、型込め成形手段により、複雑な形状をもつ前記ストーク部７を容易に成形可能であり、次いで、その成形物を加熱乾燥することによって製品化できる。
【００２０】
その場合、前記金属ケース８を外枠型とし、その中に内枠型を組み付け、両枠型の間に前記ペースト状耐火断熱材を充填することにより、金属ケース付きストーク部７を得ることができる。また、別に不定形耐火断熱材により所定の形状の耐火断熱構造体を予め作製しておき、それを金属ケース内に嵌め込んでもよい。
【００２１】
図示の例では、前記金属ケース８は、前記耐火断熱材製ストーク部７の外周面を覆うケース部分８ａとストーク部７の頂面および底面部に向けて鍔状に屈曲して覆うケース部分８ｂ，８ｃとで形成されている。この形状によれば、前記ケース部分８ｂで重量ある金型６を直接支えることが可能となり、耐火断熱材ストーク部への荷重の軽減が図れる。また、金属ケース８のケース部分８ｃは溶湯が金属ケースに直接触れない長さにとどめられている。
【００２２】
加えて、前記耐火断熱材製ストーク部７と金型６の湯口との間には、非濡性、耐熱性を有する環状の断熱ボード９が設けられている。
【００２３】
前記断熱ボード９としては、例えば、アルミナシリカ系セラミックスファイバーやゾノトライト系けい酸カルシウムを主原料とした組成物からなる断熱材の使用が好ましい。
前記原料からなる断熱ボード９は中間ストーク内の溶湯の熱が金型に逃げないように阻止する断熱機能を有し、加えて溶湯に対し濡れ難く、表面に固定化した固着物もボードをそこねることなく容易に除去できる等の特性を有する。
また、図示しないが、ストーク４と金属ケース８のケース部分８ｃとの間、ストーク部７の上面と金属ケース８のケース部分８ｂとの間には、適当なパッキンが配設される。
【００２４】
前記耐火断熱材製ストーク部７の湯路には溶湯を直接加熱する浸漬ヒーター１０が配設されている。このヒーター１０は、溶湯に対し優れた非濡性および耐溶損性を有する窒化珪素質セラミックス製の保護管内に発熱体を内蔵させて構成したヒーターである。
【００２５】
上記浸漬ヒーター１０は、中間ストークＡの外側から金属ケース８および耐火断熱材製ストーク部７にあけられた通孔に差し込まれ、ストーク部の湯路内に位置するように配置される。また、ヒーター差し込み部分には、溶湯の漏れ止め用シール材（図示してない）が施される。
【００２６】
上記実施例に示すように、低圧鋳造装置の中間ストークＡを、珪酸カルシウム質やシリカ質を主材とし、これにアルミナセメント系結合材と水を加えて混練して得たペースト状の不定形耐火断熱材で成形した構成によれば、下記の通りの効果が得られる。
【００２７】
１）中間ストークからの放熱が抑制され、溶湯の温度低下が防止される。
２）前記材料で構成された中間ストークは、非濡性、耐溶損性、高気密性を兼ね備えており、ストーク内面への溶湯の付着やストーク内部の浸透は防止される。
３）複雑な形状の中間ストークを容易に得ることができる。
４）中間ストークの湯路に配置した浸漬ヒーターにより、中間ストーク内において溶湯を積極的に加熱し、溶湯を昇温させることができる。
また、金型に送り込む溶湯の温度の制御が可能となる。
５）従来の鋳鉄製中間ストークに較べ中間ストークの耐用寿命を長くすることができる。
【００２８】
上記実施例は、本発明を中間ストークに実施した例であるが、本発明は、湯路を形成する他のストーク部分にも前記と同様に実施することができる。
また、図１に示すような構造において、ストーク部分の溶湯に触れる面の少なくとも一部に窒化珪素や炭化珪素でなるセラミックスタイルを張り付けた構造とすることもできる。
【００２９】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、特に中間ストークに実施して、中間ストーク内での溶湯の温度低下を抑制することができ、さらに中間ストーク内において溶湯を積極的に加熱し、溶湯を昇温させることができる低圧鋳造装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す低圧鋳造装置の断面図である。
【図２】従来の低圧鋳造装置の断面図である。
【符号の説明】
１  溶湯容器（ルツボ）
２  アルミニウム溶湯
３  炉蓋
４  ストーク
５  中間ストーク
６  金型
Ａ  中間ストーク
７  ストーク部
８  金属ケース
８ａ  ケース部分
８ｂ  ケース部分
８ｃ  ケース部分
９  断熱ボード
１０  浸漬ヒーター
【図１】
0003549430.tif 000002
【図２】
0003549430.tif 000003