(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
減圧吸引鋳造方法であって、少なくとも１つの鋳物を成型する鋳型が準備され、前記鋳型内には、互いに連通するキャビティ及び流路が設けられ、（ａ）吸上げ管を有する平板を溶解炉の上端に被せるステップと、ここで、前記溶解炉内には、溶融した溶湯が充填されており、前記吸上げ管の底端は、前記溶湯中に進入しており、（ｂ）鋳型上に前記キャビティに連通する空気通路を形成し、前記鋳型を前記平板上に設置し、前記鋳型の流路と前記吸上げ管の上端とを連通させ、前記鋳型は、砂型であり、前記鋳型上の空気通路は、前記砂型の各砂粒の隙間であるステップと、（ｃ）カバー体を前記鋳型及び前記平板の上方に被せ、前記カバー体内の空気を抽出して前記カバー体及び前記キャビティ内の空気圧力を下げ、前記吸上げ管から前記溶解炉内の前記溶湯を上方に吸上げて前記キャビティ内に流入させるステップと、（ｄ）所定時間静置し、前記流路と前記キャビティとの間の堰(gate)を凝固させ、キャビティ内に溶湯が完全に凝固していない時、前記カバー体内の空気の減圧状態を解放し、前記流路中の前記溶湯を前記溶解炉内に逆流させ、溶湯が溶解炉内に完全に逆流した後、カバー体を移動させ、鋳型と平板とを分離させ、鋳型内の溶湯を継続して冷却するステップと、を含むことを特徴とする減圧吸引鋳造方法。
【請求項２】
前記溶解炉内の前記溶湯を溶融する温度は、１４００℃〜１６００℃の間であることを特徴とする請求項１に記載の減圧吸引鋳造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋳造方法に関し、特に、減圧によって溶湯を吸い上げて鋳型内に進入させ、鋳物を形成する減圧吸引鋳造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図５を参照する。図５は、従来の鋼鉄鋳造工場における重力鋳造方法を示す断面図である。従来の重力鋳造方法では、先ず、溶解炉で鋼材を１４５０℃〜１７００℃に溶融した後、高温の溶湯を鋳込みバケットｄ内に充填する。次に、バケットｄを傾斜させて溶湯を予め製作した鋳型ａ内に鋳込みし、重力によって流路ｂの湯溜まり部ｂ１、湯口ｂ２及び湯道ｂ３を通過させ、堰(gate)ｂ４からキャビティｃ内に進入させる。溶湯が冷却されて凝固した後、鋳型ａから取り出し、適切な清掃及び加工を行うと、所望の鋳物が取得される。
【０００３】
上述の従来の鋳造方法は、主に鉄鋼の鋳造に使用される。しかし、鋳造のコスト及び品質に関して以下（１）〜（３）に示す欠点を有する。
【０００４】
（１）肉厚が約３．５ｍｍ以下の鋳物を鋳造する場合に欠点を有する。重力によって溶湯が砂型内に鋳込みされる際、溶湯が流路を通過する必要があるが、キャビティ内の空気によって阻止されるため、溶湯の流速があまり速くならず、肉厚が薄いほど、流速が遅くなり、流路が長いほど、溶湯が早く冷却されるため、溶湯の温度が低くて流動性が不足する場合、鋳物を肉薄に成型するのが難しく、優良な製品を鋳造するのが難しい。
【０００５】
（２）溶解温度が１７００℃より高い温度になると、溶湯の流動性が増すため、肉薄の鋳物を鋳造しやすくなるが、溶解温度を高くするためには、電力を多く使用する必要がある上、溶解炉の耐火材料の寿命が大幅に短くなり、耐火材料の交換頻度が高くなる。これにより、耐火材料の交換にコストが多くかかる上、交換することによって生産を中断する必要があるため、生産能力が低下する。また、溶湯の溶解温度が１７００℃を超えた場合、溶解炉内の耐火材料が溶湯内に溶け出すため、溶湯内の酸化物を含む不純物が増加し、鋳物の純度及び機械的性能が影響を受ける。
【０００６】
（３）鋳込み過程中、溶湯を湯溜まり部、湯口、湯道などの流路に充満させなければ、キャビティ内に流れない。しかし、流路内の溶湯は、キャビティ内の溶湯と同時に冷却されて凝固する。即ち、溶湯が流路に残留するために、溶湯が浪費され、鋳物と鋳込みした溶湯の総量との比率（即ち歩留まり）を有効に高めることができない。即ち、溶湯を有効に節約し、資源を有効に節約して生産コストを低下させることができない。
【０００７】
上述の従来技術の欠点に鑑み、本発明の発明者は、長年に渡る経験及び弛まぬ研究から、本発明を案出した。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１４−３４０５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の第１の目的は、従来技術における溶湯の温度が低い場合、肉薄の鋳物を成型することが難しい問題を解決することができ、鋳物の薄型化を実現することができる減圧吸引鋳造方法を提供することにある。
本発明の第２の目的は、従来技術における溶解温度が高すぎる場合の欠点を解決することができ、消費電力を低減し、耐火材料の損壊及び交換頻度を減少させ、鋳物の純度及び機械的性能を高め、生産コストを低下させることができる減圧吸引鋳造方法を提供することにある。
本発明の第３の目的は、従来技術における過多の溶湯が流路内に停留して歩留まりを高められない問題を解決することができ、溶湯を回収して再製造するコストを節約し、生産量を有効に高めることができる減圧吸引鋳造方法を提供することにある。
本発明の第４の目的は、従来技術の鋳造がバケットで鋳込みを行わなければならない欠点を解決することができ、バケット及び関連設備を使用する必要がなく、生産コストを低下させることができる減圧吸引鋳造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述の課題を解決するために、本発明は、減圧吸引鋳造方法を提供するものである。本発明の減圧吸引鋳造方法には、少なくとも１つの鋳物を成型する鋳型が準備される。鋳型内には、互いに連通するキャビティ及び流路が設けられる。本発明の減圧吸引鋳造方法は、以下（ａ）、（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）のステップを含む。
（ａ）吸上げ管を有する平板を溶解炉の上端に被せる。溶解炉内には、溶融した溶湯が充填されており、吸上げ管の底端は、溶湯中に進入している。
（ｂ）鋳型上にキャビティに連通する空気通路を形成し、鋳型を平板上に設置し、鋳型の流路と吸上げ管の上端とを連通させる。
（ｃ）カバー体を鋳型及び平板の上方に被せ、カバー体内の空気を抽出してカバー体及びキャビティ内の空気圧力を下げ、吸上げ管から溶解炉内の溶湯を上方に吸上げてキャビティ内に流入させる。
（ｄ）所定時間静置し、流路とキャビティとの間の堰を凝固させ、カバー体内の空気の減圧状態を解放し、流路中の溶湯を溶解炉内に逆流させる。
【００１１】
本発明は、ステップ（ｄ）の後、カバー体を移動させ、鋳型と平板とを分離させるステップを更に含む。
【００１２】
鋳型は、砂型である。鋳型上の空気通路は、砂型の各砂粒の隙間である。溶解炉内の溶湯を溶融する温度は、１４００℃〜１６００℃の間である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、以下（１）〜（５）に示す効果を実現することができる。
（１）本発明は、減圧吸引する方式で溶湯をキャビティ内に吸入するため、鋳物の肉厚を２．５ｍｍ以下に縮減させることができる。即ち、鋳物の薄型化を実現させることができるため、特殊な製品の製作にも対応することができる。
（２）本発明は、減圧吸引する方式で溶湯をキャビティ内に吸入するため、溶湯の温度が１４００℃〜１６００℃の間でも流路内をスムーズに流動させることができる。即ち、溶湯の溶解温度を下げることによって電力消費量を低減させて省エネを実現することができ、耐火材料が損壊して溶湯内に溶入するのを減少させることができるため、鋳物の純度及び機械的性能を高めることができる上、溶解炉の耐火材料の交換頻度を減少させて生産コストを低減させることができる。
（３）本発明は、鋳造が完了した後、凝固していない溶湯が溶解炉内に逆流して次回の鋳造に使用することができるため、歩留まりを有効に高め、回収して再製造するコストを低減させ、生産量を高めることができる。
（４）本発明は、減圧吸引する方式で溶湯をキャビティ内に吸入するため、溶湯の溶解温度を下げることができ、流路を短くすることができるため、凝固していない溶湯が溶解炉内に逆流する際、溶湯内に不純物が混合することがない。即ち、不純物が鋼材鋳物の機械的性能に影響を与えることがない。
（５）本発明の溶解炉は、コイルで加熱する溶解炉であるため、溶解した溶湯を直接提供し、吸上げ管によって吸上げて鋳物に成型することができる。即ち、鋳造工程を簡単で効率的にすることができ、バケット及び関連設備を使用する必要がないため、生産コストを低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明を実施する際に使用される各部材を示す分解断面図である。
【図２】本発明を実施する際に使用される各部材を示す断面図である。
【図３】本発明の減圧時の状態を示す断面図である。
【図４】本発明の溶湯が溶解炉に逆流する状態を示す断面図である。
【図５】従来の砂型鋳造法の鋳型内に溶湯を鋳込みする状態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の目的、特徴及び効果を示す実施形態を図面に沿って詳細に説明する。
【００１６】
図１〜図４を参照する。図１〜図４に示すように、本発明の減圧吸引鋳造方法は、以下（ａ）、（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）のステップを含む。
【００１７】
（ａ）吸上げ管４を有する平板３を溶解炉２の上端に被せる。溶解炉２内には、溶融した溶湯９が充填されており、吸上げ管４の底端は、溶湯９中に進入している。
【００１８】
（ｂ）鋳型５上にキャビティ５１に連通する空気通路５２を形成し、鋳型５を平板３上に設置し、鋳型５の流路５３と吸上げ管４の上端とを連通させる。
【００１９】
（ｃ）カバー体６を鋳型５及び平板３の上方に被せ、カバー体６内の空気を抽出してカバー体６及びキャビティ５１内の空気圧力を下げ、吸上げ管４から溶解炉２内の溶湯９を上方に吸上げてキャビティ５１内に流入させて鋳物を成型する。
【００２０】
（ｄ）所定時間静置し、流路５３とキャビティ５１との間の堰５４を凝固させ、カバー体６内の空気の減圧状態を解放し、流路５３中の溶湯９を溶解炉２内に逆流させる。
【００２１】
ステップ（ａ）の溶解炉２は、コイルで加熱する溶解炉である。溶湯９の溶融温度は、１４００℃〜１６００℃の間に制御する。吸上げ管４は、平板３を垂直に貫通する。吸上げ管４の底端の開口は、溶湯９中に進入する。吸上げ管４の上端の開口と平板３の上面とは、略同一平面上に位置する。
【００２２】
ステップ（ｂ）の鋳型５は、砂型である。鋳型５上の空気通路５２は、砂型の各砂粒間の隙間であり、通気性を有する。鋳型５の流路５３の入口５３１は、鋳型５の底面に形成される。これにより、鋳型５を平板３上に設置すると、入口５３１が吸上げ管４の上端の開口に位置合わせされ、鋳型５の流路５３と吸上げ管４の上端とが連通する。
【００２３】
ステップ（ｃ）中、カバー体６は、底面に開口が形成された中空容器である。カバー体６の上端には、吸気管６１が接続される。これにより、カバー体６が鋳型５及び平板３の上方に被せられると、真空ポンプでカバー体６内の空気を抽出することができる。この際、鋳型５が通気性を有するため、カバー体６内の空気圧力は、キャビティ５１、流路５３及び吸上げ管４内の空気圧力と同一となる。
これにより、溶解炉２内の溶湯９を減圧吸引し、溶湯９を吸上げ管４から上方に流動させ、流路５３からキャビティ５１内に流入させることができる。実施時、キャビティ５１を複数設置し、複数の鋳物を同時に成型することができる。
【００２４】
ステップ（ｄ）中、溶湯９をキャビティ５１内に流入させた後、先ず、所定時間静置し、キャビティ５１内の溶湯９が完全に凝固しておらず、流路５３とキャビティ５１との間の堰５４が凝固した際、カバー体６内の空気減圧状態を解放し、流路５３中の凝固していない溶湯９を溶解炉２内に逆流させる。
【００２５】
溶湯９が溶解炉２内に完全に逆流した後、カバー体６を移動させ、鋳型５と平板３とを分離させ、鋳型５内の溶湯９を継続して冷却する。また、平板３上に新しい鋳型５を設置し、次の鋳造作業を行う。
【００２６】
本発明は、以下（１）〜（５）に示す効果を実現することができる。
【００２７】
（１）本発明は、減圧吸引する方式で溶湯をキャビティ内に吸入するため、鋳物の肉厚を２．５ｍｍ以下に縮減させることができる。即ち、鋳物の薄型化を実現させることができるため、特殊な製品の製作にも対応することができる。
【００２８】
（２）本発明は、減圧吸引する方式で溶湯をキャビティ内に吸入するため、溶湯の温度が１４００℃〜１６００℃の間でも流路内をスムーズに流動させることができる。即ち、溶湯の溶解温度を下げることによって電力消費量を低減させて省エネを実現することができ、耐火材料が損壊して溶湯内に溶入するのを減少させることができるため、鋳物の純度及び機械的性能を高めることができる上、溶解炉の耐火材料の交換頻度を減少させて生産コストを低減させることができる。
【００２９】
（３）本発明は、鋳造が完了した後、凝固していない溶湯が溶解炉内に逆流して次回の鋳造に使用することができるため、歩留まりを有効に高め、回収して再製造するコストを低減させ、生産量を高めることができる。
【００３０】
（４）本発明は、減圧吸引する方式で溶湯をキャビティ内に吸入するため、溶湯の溶解温度を下げることができ、流路を短くすることができるため、凝固していない溶湯が溶解炉内に逆流する際、溶湯内に不純物が混合することがない。即ち、不純物が鋼材鋳物の機械的性能に影響を与えることがない。
【００３１】
（５）本発明の溶解炉は、コイルで加熱する溶解炉であるため、溶解した溶湯を直接提供し、吸上げ管によって吸上げて鋳物に成型することができる。即ち、鋳造工程を簡単で効率的にすることができ、バケット及び関連設備を使用する必要がないため、生産コストを低減させることができる。
【００３２】
上述の説明から分かるように、本発明は、所望の目的を実現することができ、鋳物の薄型化を実現し、生産コストを低下させ、生産量を高め、製造工程を簡素化し、鋳物の品質を高めることができる減圧吸引鋳造方法を提供するものである。本発明は、極めて高い産業上の利用性を有する。
【符号の説明】
【００３３】
２  溶解炉
３  平板
４  吸上げ管
５  鋳型
５１  キャビティ
５２  空気通路
５３  流路
５３１  入口
５４  堰
６  カバー体
６１  吸気管
９  溶湯
ａ  鋳型
ｂ  流路
ｂ１  湯溜まり部
ｂ２  湯口
ｂ３  湯道
ｂ４  堰
ｃ  キャビティ
ｄ  バケット
【要約】
【課題】鋳物の薄型化を実現し、生産コストを低下させ、生産量を高め、製造工程を簡素化し、鋳物の品質を高めることができる減圧吸引鋳造方法を提供する。
【解決手段】先ず、溶解炉２内に溶融した溶湯９を充填し、吸上げ管４を有する平板３を溶解炉２の上端に被せ、吸上げ管４の底端を溶湯９中に進入させる。次に、通気性を有する鋳型５を平板３上に設置し、鋳型５の流路５３と吸上げ管４の上端とを連通させる。次に、カバー体６を鋳型５及び平板３の上方に被せ、カバー体６内の空気を抽出してカバー体６及びキャビティ５内の空気圧力を下げる。キャビティ５内が減圧されることにより、溶解炉２内の溶湯９が吸上げ管４及び流路５３からキャビティ５１内に吸入され、冷却された後、鋳物が成型される。
【選択図】図１【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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