(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属ガスと反応性ガスとを反応させて生成した還元性化合物により溶湯表面の酸化被膜を還元して鋳造する還元鋳造装置に用いる金属ガス発生装置であって、
前記金属ガスとなる金属を貯蔵する第１のタンクと、
前記金属を気化する気化装置と、
該気化装置へ前記金属を導入する不活性ガスを貯蔵する第２のタンクとを備え、
該第２のタンクと前記気化装置とを接続する管路の中途から分岐して、前記第１のタンクから前記管路内に前記金属を流入可能に前記第１のタンクを接続したことを特徴とする金属ガス発生装置。
【請求項２】
前記第１のタンクと前記第２のタンクとを、前記第２のタンクに貯蔵された不活性ガスにより前記第１のタンクを加圧して前記管路内に前記金属を流入可能に接続したことを特徴とする請求項１記載の金属ガス発生装置。
【請求項３】
金属ガスと反応性ガスとを反応させて生成した還元性化合物により溶湯表面の酸化被膜を還元して鋳造する還元鋳造装置に用いる金属ガス発生装置であって、
前記金属ガスを発生させる金属を溶融して気化させる気化装置と、
該気化装置の上部に気化装置に連通して設置され、外気を遮断して気密に保持されると共に前記金属の金属片を貯蔵するガスロック室と、
前記気化装置とガスロック室との間を連通遮断してガスロック室から気化装置への前記金属片の供給を制御する仕切り板とを備えることを特徴とする金属ガス発生装置。
【請求項４】
前記気化装置内に不活性ガスをキャリアとして導入し、該気化装置内で気化された金属ガスを成形型のキャビティに導入可能に設けられていることを特徴とする請求項１、２または３記載の金属ガス発生装置。
【請求項５】
前記気化装置に導入される前記不活性ガスの流量を制御する流量制御手段が設けられていることを特徴とする請求項１、２、３または４記載の金属ガス発生装置。
【請求項６】
前記金属として、マグネシウムを用いることを特徴とする請求項１、２、３、４または５記載の金属ガス発生装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は溶湯表面の酸化被膜を還元して鋳造する還元鋳造装置に使用する金属ガス発生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鋳造方法には、重力鋳造法（ＧＤＣ）、低圧鋳造法（ＬＰＤＣ）、ダイキャスト（ＤＣ）、スクイズ（ＳＣ）、チクソモールドなど様々な方法がある。これらはいずれも成形型のキャビティ内に溶湯を注入して所定形状に成形するものである。これらの鋳造方法のうち、溶湯の表面に酸化被膜が形成されやすいもの、たとえばアルミニウム鋳造などでは、溶湯の表面に形成された酸化被膜によって表面張力が大きくなり、溶湯の流動性、湯周り性、溶着性が低下し、溶湯の未充填、湯じわ等の鋳造欠陥が生じることが問題となっている。
【０００３】
これらの問題を解決する方法として、本出願人は還元鋳造方法によりアルミニウムの溶湯の表面に形成される酸化被膜を還元して鋳造する方法を開発した。この還元鋳造方法では、窒素ガスとマグネシウムガスとを用いて強い還元性を有するマグネシウム窒素化合物（Ｍｇ３Ｎ２）を生成し、このマグネシウム窒素化合物をアルミニウムの溶湯に作用させ、溶湯の表面に形成される酸化被膜を還元して鋳造する。マグネシウム窒素化合物を成形型のキャビティの表面に析出させた状態で溶湯を注入することによって、溶湯がキャビティの表面に接触する際に溶湯の表面の酸化被膜を還元して溶湯の表面張力を低減させ、溶湯の流動性と濡れ性を向上させることができ、これによって、鋳造欠陥がなく、湯じわ等のないすぐれた外観の鋳造製品を容易に製造することが可能になる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記の還元鋳造方法では、マグネシウム窒素化合物といった還元性化合物を溶湯に作用させることによって溶湯の表面に形成される酸化被膜を還元することが特徴である。この還元性化合物は還元性が強いことから非酸素雰囲気下で生成する必要があるが、同時に、還元性化合物を生成するためのマグネシウムガス等の金属ガスについても、これらが酸素と反応しやすいことから非酸素雰囲気下で取り扱う必要がある。
還元性化合物のマグネシウム窒素化合物を生成する場合は、マグネシウムガス等の金属ガスと窒素ガス等の反応性ガスとを反応させて生成する。マグネシウムガス等の金属ガスはきわめて酸素と反応しやすいから、還元性化合物を溶湯に作用させて効果的に還元鋳造できるようにするには、非酸素雰囲気下で金属ガスを生成し、成形型のキャビティに金属ガスを導入できるようにする必要がある。
【０００５】
還元鋳造方法では、マグネシウム窒素化合物に限らずいろいろな還元性化合物を使用して還元鋳造することが可能である。溶湯材料にくらべて酸化性が強い物質であれば金属ガスとして反応性ガスと反応させて還元性化合物を生成することが可能である。
本発明は、このような還元鋳造に好適に利用することができ、溶湯の表面に形成される酸化被膜を還元して鋳造することによって高品質の鋳造製品を容易にかつ効率的に製造することができる還元鋳造装置に利用できる金属ガス発生装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するため次の構成を備える。
すなわち、金属ガスと反応性ガスとを反応させて生成した還元性化合物により溶湯表面の酸化被膜を還元して鋳造する還元鋳造装置に用いる金属ガス発生装置であって、前記金属ガスとなる金属を貯蔵する第１のタンクと、前記金属を気化する気化装置と、該気化装置へ前記金属を導入する不活性ガスを貯蔵する第２のタンクとを備え、該第２のタンクと前記気化装置とを接続する管路の中途から分岐して、前記第１のタンクから前記管路内に前記金属を流入可能に前記第１のタンクを接続したことを特徴とする。
また、前記第１のタンクと前記第２のタンクとを、前記第２のタンクに貯蔵された不活性ガスにより前記第１のタンクを加圧して前記管路内に前記金属を流入可能に接続したことを特徴とする。
【０００７】
また、金属ガスと反応性ガスとを反応させて生成した還元性化合物により溶湯表面の酸化被膜を還元して鋳造する還元鋳造装置に用いる金属ガス発生装置であって、前記金属ガスを発生させる金属を溶融して気化させる気化装置と、該気化装置の上部に気化装置に連通して設置され、外気を遮断して気密に保持されると共に前記金属の金属片を貯蔵するガスロック室と、前記気化装置とガスロック室との間を連通遮断してガスロック室から気化装置への前記金属片の供給を制御する仕切り板とを備えることを特徴とする。
また、前記気化装置内に不活性ガスをキャリアとして導入し、該気化装置内で気化された金属ガスを成形型のキャビティに導入可能に設けられていることにより、気化装置からキャビティに容易に金属ガスを輸送することができる。
また、前記気化装置に導入される前記不活性ガスの流量を制御する流量制御手段が設けられていることにより、気化装置への金属の供給、気化装置から成形型のキャビティへの金属ガスの輸送が的確になされる。
また、前記金属として、マグネシウムを用いることは、マグネシウムが効果的な還元作用を有すること、気化されやすく、鋳造時の高温から常温の範囲にわたって安定している等の点で有効である。
【０００８】
【発明の概要】
本発明に係る金属ガス発生装置は、溶湯の表面に形成される酸化被膜を還元する還元性化合物を生成するための金属を外気を遮断した状態で気化させ、金属ガスを成形型のキャビティ等へ移送可能とすることを目的とする。
図１は、本発明に係る還元鋳造装置における主要構成部分である第１のタンク６０と気化装置７０と第２のタンク６５を、外気を遮断した状態で金属を気化する構成として配管接続したものである。なお、本発明でいう金属ガスは、窒素ガス等の反応性ガスと反応して強い還元作用を有する還元性化合物を生成するものの意味であり、金属という場合はこの金属ガスを生成する金属を意味する。
【０００９】
第１のタンク６０はたとえばマグネシウム等の金属を貯蔵する装置であり、気化装置７０は第１のタンク６０から導入される金属を気化する装置であり、第２のタンク６５はアルゴンガス等の不活性ガスを貯蔵する装置である。第２のタンク６５に貯蔵された不活性ガスは、第１のタンク６０から気化装置７０に金属を輸送し、あるいは、気化装置７０内で気化した金属ガスを成形型９０のキャビティ等へ輸送する作用を奏する。
【００１０】
第２のタンク６５と気化装置７０とは中間に流量制御装置８０を介装した配管７１及び配管７２を介して接続される。流量制御装置８０は第２のタンク６５に貯蔵されている不活性ガスの流量及び圧力等を制御する弁機構、流量計等を備える。なお、流量制御装置８０は必ずしも配管７１と７２の中間に配置しなくてもよい。８２、８４は配管７１、７２に各々介装したバルブである。
第１のタンク６０と気化装置７０とは、流量制御装置８０から分岐する配管７４を介して接続される。８６は配管７４に介装したバルブである。
第２のタンク６５と第１のタンク６０はまた、バルブ８２の上流側で配管７１から分岐する配管７８を介して接続される。配管７４が第１のタンク６０の流量制御装置８０に面する側に接続されるのに対し、配管７８は第１のタンク６０の他端側に接続されている。８８は配管７８に介装したバルブである。
【００１１】
第１のタンク６０から気化装置７０へ金属を導入するには、バルブ８６とバルブ８４の開閉操作によって行うことができる。また、バルブ８８を開きバルブ８２を閉じた状態で第２のタンク６５に貯蔵されている不活性ガスのガス圧により第１のタンク６０から気化装置７０へ金属（粉末）を導入することもできる。バルブ８６とバルブ８４の開閉操作と、流量制御装置８０を利用することによって気化装置７０へ導入する金属（粉末）の量を制御することができる。
【００１２】
気化装置７０では、気化装置７０内に導入された金属を加熱して気化させる。金属がマグネシウムの場合は、マグネシウムが７００℃〜８５０℃程度で昇華してマグネシウムガスとなるから、気化装置７０はこの程度まで昇温させればよい。気化装置７０は金属ガスを生成するため所定温度まで加熱するためのヒータ等の加熱手段を備えている。また、気化装置７０は外気が侵入しないよう密閉空間に形成し、金属ガスが酸素と反応しないよう非酸素雰囲気とする。気化装置７０を非酸素雰囲気とするには、バルブ８２、８４、８７を開いて第２のタンク６５から気化装置７０に不活性ガスを流入させ、気化装置７０内の空気を気化装置７０から排出するようにすればよい。なお、気化装置７０を減圧して非酸素雰囲気とすることも可能である。
気化装置７０内を非酸素雰囲気にした状態でバルブ８７を閉じ、第１のタンク６０から気化装置７０に金属（粉末）を導入した後、バルブ８４を閉じて、気化装置７０内で金属を気化させる。
【００１３】
気化装置７０内では第１のタンク６０から導入された金属粉末をそのまま昇華させ、金属ガスを成形型９０へ向けて送出させるようにすることも可能であるが、第１のタンク６０から供給された金属（粉末）を気化装置７０内でいったん溶融させ、気化した金属ガスを不活性ガスをキャリアとして成形型９０へ送出させるようにすることも可能である。気化装置７０内で金属を溶融して金属ガスを成形型９０へ送出させる場合は、気化装置７０内で溶融された金属が一定量貯溜されているように金属を補給するようにする。金属を補給する方法としては金属粉末を不活性ガスとともに輸送する方法も可能であるし、たとえばマグネシウム片等の金属片を気化装置７０に供給して補給するといったことも可能である。金属片を補給する方法は、金属粉末を使用する場合とは異なり、気化装置７０から金属ガスを成形型９０に送出する際に金属粉末が混入するといったことがないという利点がある。
【００１４】
気化装置７０内で気化した金属ガスを成形型９０へ導入するには、バルブ８２、８４、８７を開き、バルブ８６を閉じて、第２のタンク６５に貯蔵されている不活性ガスを気化装置７０に流入させ、配管７６を介して成形型９０のキャビティに不活性ガスとともに送入すればよい。バルブ８２、８４、８７の開閉と流量制御装置８０を利用して、第２のタンク６５から気化装置７０に流入させる不活性ガスの流量及び圧力を制御して金属ガスを成型型９０に導入することができる。
【００１５】
なお、成形型９０のキャビティに金属ガスを導入する際には、キャビティ内で金属ガスと酸素とが反応しないようにキャビティ内を非酸素雰囲気とする必要がある。このためには、キャビティを減圧する方法、キャビティに不活性ガス等を流入してキャビティ内の空気を排出する方法等が利用できる。
【００１６】
第２のタンク６５に貯蔵する不活性ガスとしては、アルゴンガス等の不活性ガスが有効に利用できる。アルゴンガス等の不活性ガスを使用すればマグネシウム等の金属（粉末）と反応することがなく、気化装置７０に金属（粉末）を導入する操作を行うことができる。
【００１７】
還元鋳造方法においては、マグネシウムガスと窒素ガスとを反応させてマグネシウム窒素化合物（Ｍｇ３Ｎ２）を生成するといったように強い還元作用を有する還元性化合物を生成し、この還元性化合物を溶湯に作用させて鋳造する。したがって、還元鋳造方法ではマグネシウム等の金属を気化させる操作が必須である。マグネシウムガス等の金属ガスを生成することができれば、窒素ガス等の反応性ガスと反応させて還元性化合物を生成することは可能であり、金属ガスを輸送する操作ができれば、成形型のキャビティに金属ガスを導入し、キャビティ内で還元性化合物を生成させるといった操作が可能になる。
【００１８】
本発明に係る金属ガス発生装置は、上記のように、マグネシウム等の金属を外気を遮断して気化させ、アルゴンガス等の不活性ガスにより移送することを可能として、還元鋳造方法を実現したものである。なお、マグネシウム等の金属を気化させた金属ガスは、成型型に導入して利用する他、貯溜部等に貯溜されている溶湯に還元性化合物を作用させるといった場合にも、貯溜部に設置したバブリング装置に金属ガスを送入して利用するといったことも可能である。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る金属ガス発生装置を還元鋳造方法を利用したアルミニウム鋳造に適用した実施形態について説明する。
図２は、成形型のキャビティにマグネシウムガスと窒素ガスを個別に導入してキャビティ内に還元性化合物を生成した後、アルミニウムの溶湯をキャビティに注入して鋳造する方法を適用する鋳造装置１０を示す。
１２は成形型であり、注湯槽１４に接続され、ほぞ１６が引き上げられることにより、注湯槽１４から所要量のアルミニウムの溶湯１８が注湯されるようになっている。成形型１２はキャビティの内面が金属面が露出して形成されたものである。
【００２０】
２０は窒素ガスボンベであり、成形型１２に配管２２を介して接続され、バルブ２４を開放することにより、成形型１２内に窒素ガスを導入し、成形型１２内の空気を排出できるようになっている。
２５は第２のタンク６５たるアルゴンガスボンベであり、配管２６を通じて加熱炉２８に接続されており、バルブ３０を開放することにより加熱炉２８内にアルゴンガスを導入できるようになっている。アルゴンガスボンベ２５と加熱炉２８との間には、流量制御手段８０が介装され、アルゴンガスの流量及び圧力が制御される。３２は加熱炉２８内を加熱するヒータであり、炉内温度は、後述するマグネシウム粉末が昇華する８００℃以上に設定されている。
【００２１】
アルゴンガスボンベ２５はまたバルブ３３が介装された配管３４により、マグネシウム粉末が収容されている第１のタンク６０たるタンク３６に接続され、タンク３６は配管３８により、バルブ３０よりも下流側の配管２６に接続されている。配管３８にはバルブ４０が介装されている。加熱炉２８は、配管４２及び、ほぞ１６を貫通して成形型１２内に通じるパイプ４４を介して成形型１２に接続している。配管４２にはバルブ４５が介装されている。
【００２２】
図３（ａ）、（ｂ）は、配管２２と成形型１２との接続口１３の構造を示す。接続口１３は図３（ａ）に示すように、成形型１２の外壁に外側に向けて広がるテーパ孔に形成され、このテーパ孔に配管２２先端に取り付けられた接続プラグ（図示せず）が着脱自在に当接される。
また接続口１３は、通常の成形型１２の空気抜き孔１５を通じて成形型１２内に通じている。
【００２３】
上記鋳造装置１０による鋳造方法を以下説明する。
まずバルブ２４を開放し、窒素ガスボンベ２０から配管２２を経て成形型１２内に窒素ガスを導入し、成形型１２内の空気を窒素ガスによって排出する。成形型１２内の空気は成形型上部の空気抜き孔（図示せず）から排出され、成形型１２内が非酸素雰囲気となる。成形型１２内を排気した後、バルブ２４をいったん閉じる。
【００２４】
成形型１２内の空気を排出している際に、バルブ３０を開放して加熱炉２８内にアルゴンガスを導入し、加熱炉２８内を非酸素雰囲気にしておく。
次いで、バルブ３０を閉じ、バルブ４０を開放し、アルゴンガス圧によりタンク３６内のマグネシウム粉末をアルゴンガスと共に加熱炉２８内に送り込む。加熱炉２８は、ヒータ３２によりマグネシウム粉末が昇華する８００℃以上の炉内温度になるように加熱されているから、加熱炉２８に送り込まれたマグネシウム粉末は昇華してマグネシウムガスとなる。
【００２５】
次に、バルブ４０を閉じ、バルブ３０及びバルブ４５を開放し、アルゴンガス圧力、流量を調節して配管４２、パイプ４４を経てマグネシウムガスを成形型１２内に導入する。
成形型１２内にマグネシウムガスを導入した後、バルブ４５を閉じ、バルブ２４を開放して成形型内に窒素ガスを導入する。成形型１２内に窒素ガスを導入することにより、マグネシウムガスと窒素ガスとが成形型１２のキャビティ内で反応しマグネシウム窒素化合物（Ｍｇ３Ｎ２）が生成される。このマグネシウム窒素化合物はキャビティの表面に粉体として析出する。
【００２６】
この状態で、次にほぞ１６を引き上げ、注湯槽１４中のアルミニウムの溶湯を成形型１２内に供給する。
成形型１２内に注湯されたアルミニウムの溶湯は、キャビティの表面上に析出しているマグネシウム窒素化合物とキャビティの表面上にて反応し、マグネシウム窒素化合物がアルミニウムの溶湯の表面に形成された酸化被膜から酸素を奪うことによって、アルミニウムの溶湯の表面が純粋なアルミニウムに還元される。成形型１２内に残存する酸素、あるいはアルミニウムの溶湯内に混入している酸素は酸化マグネシウムあるいは水酸化マグネシウムとなり、溶湯中に取り込まれる。これら酸化マグネシウム等は少量であり、また安定な化合物であるので、アルミニウム鋳造製品の品質に悪影響は与えない。
【００２７】
アルミニウムの溶湯が凝固する際に、キャビティの表面に析出していたマグネシウム窒素化合物が、アルミニウムの溶湯の表面の酸化被膜から酸素を奪いとって純粋なアルミニウムを形成するので、表面にアルミニウムの酸化被膜が形成されない状態で鋳造される。キャビティの表面で金属面がそのまま露出するように成形型１２を製作したことによって、キャビティの表面に生成されるマグネシウム窒素化合物が消失したりすることなく、キャビティの表面に保持され、アルミニウムの溶湯に対して確実に還元作用を作用させることができる。鋳造製品の仕上がりはキャビティの表面での作用がもっとも大きく影響を与えるから、キャビティの表面にマグネシウム窒素化合物が確実に生成されて保持されるようにすることは良品の鋳造製品を得る上できわめて重要である。
【００２８】
キャビティの表面に生成されたマグネシウム窒素化合物の作用によってアルミニウムの溶湯の表面に酸化被膜が形成されないことから、アルミニウムの溶湯の表面張力を低減させ、これによって、溶湯の濡れ性、流動性、湯周り性が良好となって、転写性（平滑性）が向上し、湯ジワ等のない高品質のアルミニウム鋳造製品を得ることができる。
【００２９】
なお、本実施の形態では成形型１２内の空気を排出するため、窒素ガスボンベ２０から窒素ガスをキャビティ内に導入したが、窒素ガスのかわりにアルゴンガス等の不活性ガスを使用して排気してもよい。キャビティ内の空気を排出するのは、キャビティ内に生成されるマグネシウム窒素化合物ができるだけ酸素と反応しないようにさせるためである。
【００３０】
上記実施形態は、重力鋳造法によって鋳造した例であるが、図４は還元鋳造方法の他の実施の形態として、成形型１２を、上型５０と、押圧型５１で構成した加圧鋳造による鋳造方法を示す。成形型１２は、図２に示した重力鋳造法に用いる成形型とくらべて気密性が高いものとなっている。
この実施の形態の鋳造装置は、窒素ガスボンベ２０と成形型１２とを接続する配管２２の中途に配管５３を分岐させて真空ポンプ５２を接続し、配管２２の中途にバルブ５４を設け、成形型１２の内外を配管５５にて接続し、配管５５にバルブ５６を設けている。
【００３１】
本実施の形態の鋳造装置を使用して鋳造する場合は、まず、バルブ２４、５６を閉じ、バルブ５４を開放して真空ポンプ５２を作動させることにより成形型１２内を真空として成形型１２のキャビティ内を非酸素雰囲気にするとともに、アルゴンガスボンベ２５から加熱炉２８にアルゴンガスを導入し、さらにバルブ３３を開放してタンク３６にアルゴンガスを導入し、タンク３６からマグネシウム粉末を加熱炉２８に送り込んでマグネシウム粉末を昇華させてマグネシウムガスとし、バルブ５４、５６を閉じた状態で、バルブ４５を開いてアルゴンガスによってマグネシウムガスを成形型１２内に導入する。
次いで、バルブ４５を閉じ、バルブ２４、５４を開いて窒素ガスボンベ２０から成形型１２内に窒素ガスを導入する。成形型１２内に窒素ガスが導入されることによってマグネシウムガスと窒素ガスとが反応し、キャビティの内面にマグネシウム窒素化合物の粉体が生成する。
【００３２】
この状態で、押圧型５１を押し上げることによってアルミニウムの溶湯が所定のキャビティ形状に鋳造される。この鋳造時に、上型５０と押圧型５１の内面によって形成されているキャビティの表面にはマグネシウム窒素化合物が析出しているから、前述した実施の形態とまったく同様の作用によってアルミニウムの溶湯の表面に酸化被膜が形成されることを防止して鋳造することができる。
【００３３】
本実施の形態の成形型１２は、キャビティの表面を熱処理して成形型の表面を四酸化鉄としたものである。図で１２ａは成形型の処理膜を示す。四酸化鉄はキャビティの表面に生成されるマグネシウム窒素化合物とまったく反応せず、したがって、マグネシウム窒素化合物の還元作用が損なわれず、アルミニウムの溶湯の表面に形成される酸化被膜を還元する作用が好適に作用する。成形型の処理としては熱処理の他、窒化処理によって処理することも有効である。なお、この場合、アルミニウムの溶湯導入時および加圧鋳造時には、バルブ５６を開弁することによって、アルミニウムの溶湯を導入しやすくする。
【００３４】
図５は成形型９０に金属ガスとしてマグネシウムガスと窒素ガスとを個別に導入してキャビティ内に還元性化合物を生成し、アルミニウムの溶湯をキャビティに注入して鋳造する鋳造装置のさらに他の実施形態を示す。この実施形態の鋳造装置は、気化装置としての加熱炉２８にマグネシウムの金属片１００を供給し、加熱炉２８内でマグネシウムを溶融し、加熱炉２８内で気化したマグネシウムガスを成形型９０のキャビティに送出するように構成したことを特徴とする。
加熱炉２８の上部には、マグネシウムの金属片１００を貯蔵する外気から気密に遮断されたガスロック室１０２を設け、ガスロック室１０２から金属片１００を適宜分量ずつ加熱炉２８に投下して補給するように構成されている。１０４はガスロック室１０２の底部の開口部を開閉する仕切り板である。仕切り板１０４の開閉操作によりガスロック室１０２から所定量ずつ金属片１００が加熱炉２８に投下される。
【００３５】
１０６はガスロック室１０２の開閉蓋であり、ガスロック室１０２に金属片１００を補充する際に開閉される。ガスロック室１０２はアルゴンガスボンベ２５に接続するとともに、排気管１０８が取り付けられ、アルゴンガスボンベ２５からアルゴンガスを流入させるとともに排気管１０８から排気することによってガスロック室１０２内がアルゴンガスによって置換されるように形成されている。ガスロック室１０２及び加熱炉２８はマグネシウムと酸素が反応しないよう非酸素雰囲気とする必要がある。ガスロック室１０２に一定量の金属片（マグネシウム）１００を補充した後、開閉蓋１０６を閉め、ガスロック室１０２内にアルゴンガスを流入させながら排気管１０８から排気することによりガスロック室１０２をアルゴンガスによって置換してガスロック室１０２内を非酸素雰囲気とすることができる。
【００３６】
ガスロック室１０２から加熱炉２８に投下された金属片１００は加熱炉２８内で溶融し、気化してマグネシウムガスとなる。加熱炉２８から成形型９０のキャビティにマグネシウムガスを輸送する方法は上述した実施形態と同様にアルゴンガスをキャリアとし、バルブ３０、４５を開いて成形型９０のキャビティへ送出すればよい。加熱炉２８に導入される不活性ガスの流量を制御する流量制御手段を設け、加熱炉２８からキャビティに送出されるマグネシウムガスの流量を制御するように構成することももちろん可能である。
一方、窒素ガスボンベ２０から成形型９０のキャビティ内に窒素ガスを導入し、これによってキャビティ内でマグネシウムガスと窒素ガスとが反応しマグネシウム窒素化合物が生成される。この状態でアルミニウムの溶湯を成形型９０に注入して鋳造する。
【００３７】
本実施形態の鋳造装置では、マグネシウムの金属片１００を気化装置である加熱炉２８に供給し、加熱炉２８内でマグネシウムが溶融されて常時一定量のマグネシウムが貯溜されている状態で鋳造を行う。マグネシウムガスが溶融されて貯溜されているから鋳造操作に合わせて所要量のマグネシウムガスを供給することができ、マグネシウムの貯溜量が減ってきたらガスロック室１０２からマグネシウムの金属片を補給するようにすればよい。マグネシウムの金属片１００を使用することによって、マグネシウムの粉末を使用した場合にマグネシウムの粉末が成形型９０に送られるおそれがあるという問題を解消することができる。
【００３８】
以上説明した鋳造装置では成形型のキャビティにマグネシウムガスと窒素ガスとを個別に導入し、キャビティ内でマグネシウムガスと窒素ガスとを反応させてマグネシウム窒素化合物（Ｍｇ３Ｎ２）を生成させ、マグネシウム窒素化合物をアルミニウムの溶湯に作用させて還元鋳造を行う。
図６は、成形型のキャビティ内でマグネシウム窒素化合物を生成し、キャビティに溶湯を注入して鋳造する工程を示す。同図で横軸が経過時間、縦軸が流量を示す。
Ｔ（Ａ）は成形型を型締めした時点、Ｔ（Ｂ）は注湯開始した時点、Ｔ（Ｃ）は注湯終了した時点を示す。グラフＡは、キャビティに導入する金属ガスの制御を示す。金属ガスはアルゴンガス等の不活性ガスをキャリアとしてキャビティに導入される。金属ガスは型締め後、キャビティに導入開始し、注湯完了まで略一定流量で導入する。
【００３９】
グラフＢは、反応性ガスの制御を示す。Ｂ１はキャビティに金属ガスを導入する際にキャビティ内を非酸素雰囲気にするため、窒素ガス、不活性ガス等を導入する方法が利用できることを示す。グラフＣは、金属ガスを導入した後にキャビティ内を減圧する操作を行うことを示す。金属ガスがキャビティ内に導入されはじめたところで、キャビティ内を減圧することによって金属ガスがキャビティ内で拡散してキャビティ内にむらなく行き渡るようになる。減圧操作は、キャビティ内にむらなく金属ガスを行き渡らせて、反応性ガスを導入した際にキャビティの内面にむらなく還元性化合物が生成されるようにする意味がある。
【００４０】
グラフＢ２は、減圧した後、窒素ガス等の反応性ガスを導入することを示す。反応性ガスを導入することによって金属ガスと反応してキャビティ内に還元性化合物が生成される。
反応性ガスを一定量流入させたところで反応性ガスの流入を終了し、注湯開始する。キャビティ内に還元性化合物が生成されているから、溶湯の表面の酸化被膜が還元されながら鋳造される。
注湯開始後、注湯完了時まで金属ガスを導入するようにしているのは、注湯時には溶湯とともに外気が入り込む可能性があるため、注湯完了まで金属ガスを流して溶湯に還元性化合物による還元作用が確実に作用するようにするためである。
【００４１】
【発明の効果】
本発明に係る金属ガス発生装置によれば、上述したように、溶湯の表面に形成される酸化被膜を還元する還元性化合物を生成するために窒素ガス等の反応性ガスと反応させる金属ガスを外気を遮断した状態で生成することができ、成形型のキャビティ等へ金属ガスを輸送するといったことが容易に可能となり、還元鋳造装置において還元鋳造方法を効果的に作用させて鋳造することを可能にする等の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る還元鋳造装置の主要部の構成例を示す説明図である。
【図２】還元鋳造装置の実施形態を示す説明図である。
【図３】成形型に接続する接続口の構成を示す断面図及び正面図である。
【図４】還元鋳造装置の他の実施形態を示す説明図である。
【図５】気化装置に金属片を供給して鋳造する鋳造装置の構成例を示す説明図である。
【図６】成形型のキャビティに導入するマグネシウムガス、窒素ガス等の制御を示すグラフである。
【符号の説明】
１０  鋳造装置
１２  成形型
１８  溶湯
２０  窒素ガスボンベ
２２  配管
２５  アルゴンガスボンベ
２８  加熱炉
３２  ヒータ
３６  タンク
４４  パイプ
５０  上型
５１  押圧型
５２  真空ポンプ
６０  第１のタンク
６５  第２のタンク
７０  気化装置
８０  流量制御装置
９０  成形型
１００  金属片
１０２  ガスロック室
１０４  仕切り板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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