(57)【要約】【課題】  溶湯保持炉に保持されている溶湯に酸化不純物が発生するのを抑制できる技術を提供する。【解決手段】  差圧鋳造用のストーク２５は、下端開口２９を溶湯保持炉１４内の溶湯３５に浸漬するとともに上端開口３２を鋳型２０のキャビティ１９に連通させて用いられる。そのストーク２５は、溶湯保持炉１４内圧力とキャビティ１９内圧力との差を利用して溶湯保持炉１４内の溶湯３５をキャビティ内に導入する。ストーク２５は、管状に形成されており、所定位置から下端開口２９までの溶湯通過断面積が、下端開口２９に向かって連続的に減少している。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
下端開口を溶湯保持炉内の溶湯に浸漬するとともに上端開口を鋳型のキャビティに連通させ、溶湯保持炉内圧力とキャビティ内圧力の差を利用して溶湯保持炉内の溶湯をキャビティ内に導入する差圧鋳造用ストークであり、
管状に形成されており、所定位置から下端開口までの溶湯通過断面積が下端開口に向かって連続的に減少していることを特徴とする差圧鋳造用ストーク。
【請求項２】
キャビティを有する鋳型と、
溶湯保持炉と、
差圧鋳造用ストークを備えている差圧鋳造装置であり、
その差圧鋳造用ストークは、溶湯保持炉内圧力とキャビティ内圧力との圧力差を利用して溶湯保持炉内の溶湯をキャビティ内に導入するために、下端開口を溶湯保持炉内の溶湯に浸漬するとともに上端開口を鋳型のキャビティに連通させて用いられ、管状に形成されており、所定位置から下端開口までの溶湯通過断面積が下端開口に向かって連続的に減少しており、その所定位置が溶湯保持炉内に保持されている溶湯の湯面よりも上方に位置していることを特徴とする差圧鋳造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、差圧鋳造用ストークと差圧鋳造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
差圧鋳造用のストークが知られている。ストークは、管状に形成されており、下端開口を溶湯保持炉内の溶湯に浸漬するとともに、上端開口を鋳型のキャビティに連通させた状態で用いられる。溶湯保持炉内圧力よりもキャビティ内圧力を低くすることによって、溶湯保持炉内に保持されている溶湯がストークを通過してキャビティに導入される（鋳込まれる）。溶湯がキャビティに導入されると、ストーク内の溶湯は、落下して溶湯保持炉に戻る。
ストーク内の溶湯は、ストーク内を勢いよく落下する。勢いよく落下するために、ストーク内を落下する溶湯には気泡が巻き込まれやすい。気泡を巻き込んだ溶湯が落下すると、溶湯保持炉に保持されている溶湯に空気が混ざり込む。また、気泡を巻き込んで落下した溶湯は、溶湯保持炉の湯面全体を波立たせる。溶湯保持炉の湯面が波立つことによって、溶湯保持炉内に保持されている溶湯にさらに空気が混ざり込む。
溶湯に空気が混ざり込むと、酸化不純物が発生する。溶湯に酸化不純物が発生すると、良質な成形品を鋳造することができない。
従来の技術では、鋳造サイクルを繰返すと、即ち、ストーク内の溶湯がストーク内を勢いよく落下する現象が繰返されると、溶湯に酸化不純物が発生し、良質な成形品を鋳造することができなくという問題を持っている。
特許文献１には、ストークの下端部分に水平管を設ける技術が記載されている。この技術によれば、ストーク内を落下した溶湯は、水平管によって水平方向に偏向される。溶湯が水平方向に偏向されると、溶湯保持炉の底に沈殿しているノロや酸化物が巻き上がるのを防止する効果があると主張している。しかしながら、この技術でも、ストーク内の溶湯はストーク内を勢いよく落下し、気泡を巻き込んだ溶湯が溶湯保持炉に戻される。また、水平方向に偏向されてストークから流出する溶湯は、溶湯の湯面を強く波立たせる。このため、酸化不純物が多く発生してしまうことがある。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２９３５４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、その問題を解決するためになされたものであり、溶湯保持炉内に保持されている溶湯に酸化不純物が発生するのを抑制できる技術を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者らは、ストーク内の溶湯がストーク内を勢いよく落下するために溶湯に気泡が巻き込まれやすいことに着目した。本発明の一つの技術的ポイントは、溶湯がストーク内を落下する速度を低速化し、溶湯に気泡が巻き込まれにくくする。本発明の他の一つの技術的ポイントは、溶湯に巻き込まれた気泡が抜けてから溶湯保持炉内に戻されるようにする。その２つの技術的ポイントは組合わせて用いると、溶湯保持炉内に保持されている溶湯に酸化不純物が発生するのを効果的に抑制できることを活用する。
【０００６】
本発明は、差圧鋳造用ストークに関するものである。差圧鋳造用ストークは管状に形成されており、下端開口を溶湯保持炉内の溶湯に浸漬するとともに上端開口を鋳型のキャビティに連通させて用いられる。その状態で、溶湯保持炉内圧力とキャビティ内圧力の間に圧力差を発生させると、その圧力差によって溶湯保持炉内の溶湯がキャビティ内に導入される。
本発明が提供する差圧鋳造用のストークは、管状に形成されており、所定位置から下端開口までの溶湯通過断面積が下端開口に向かって連続的に減少していることを特徴としている。
【０００７】
この差圧鋳造用ストークを用いるときには、ストーク内の溶湯が落下するときの溶湯保持炉の溶湯の湯面が、前記した所定位置と下端開口の間に位置するように用いる。
この差圧鋳造用ストークは、下端開口の溶湯通過断面積が絞られており、溶湯がストーク内を落下する速度が低速化される。ストーク内を落下する溶湯に気泡が巻き込まれにくい。
また、ストーク内を落下する溶湯は、溶湯通過断面積が下方に向って連続的に減少している部分（下端開口に向かって窄まっている部分）に接触してから、溶湯保持炉内の湯面下に戻される。溶湯保持炉内の湯面下に戻される溶湯速度が低速化されているために、溶湯に混入した気泡が排除されやすい。溶湯保持炉内の湯面下に戻される溶湯からは気泡がすでに排除されている。
また、溶湯保持炉内の湯面下に戻される溶湯速度が低速化されているために、ストーク内を落下する溶湯に起因して生じる湯面全体の波立ちも小さくなる。
以上のことが相乗して、溶湯に酸化不純物が発生するのを効果的に抑制することができる。
【０００８】
本発明は、新規な差圧鋳造装置を実現したということもできる。本発明で実現された差圧鋳造装置は、キャビティを有する鋳型と、溶湯保持炉と、差圧鋳造用ストークを備えている。その差圧鋳造用ストークは、溶湯保持炉内圧力とキャビティ内圧力との圧力差を利用して溶湯保持炉内の溶湯をキャビティ内に導入するために、下端開口を溶湯保持炉内の溶湯に浸漬するとともに上端開口を鋳型のキャビティに連通させて用いられる。差圧鋳造用ストークは、管状に形成されており、所定位置から下端開口までの溶湯通過断面積が下端開口に向かって連続的に減少している。その所定位置は、溶湯保持炉内に保持されている溶湯の湯面よりも上方に位置している。
この差圧鋳造装置によれば、溶湯がストーク内を落下する速度が低速化される。またストーク内を落下する溶湯は、ストークの溶湯通過断面積が下端開口に向かって連続的に減少している部分に接触してから溶湯保持炉内の湯面下に戻される。溶湯保持炉内の湯面下に戻される溶湯から気泡が排除されやすい。さらに、ストーク内を落下する溶湯に起因して生じる湯面全体の波立ちも小さくなる。
以上のことが相乗して、溶湯保持炉内の溶湯に酸化不純物が発生するのを効果的に抑制することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の技術によれば、差圧鋳造サイクルを繰返しても、即ち、ストーク内の溶湯が溶湯保持炉に戻される現象が繰返されても、溶湯保持炉内の溶湯に酸化不純物が発生することを抑制することができ、良質な成形品を鋳造し続けることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の好適な実施形態を例示する。
（形態１）
ストークの下端開口を溶湯保持炉内の溶湯に浸漬するとともに上端開口を鋳型のキャビティに連通させて用いる差圧鋳造方法であり、
ストークは、管状であるとともに所定位置から下端開口までの通過断面積が下端開口に向かって連続的に減少しており、
キャビティ内圧力と溶湯保持炉内圧力の差を利用して溶湯保持炉内の溶湯をキャビティ内に導入する工程と、
溶湯をキャビティに導入し終えてから、溶湯保持炉の溶湯の湯面高さが前記所定位置と下端開口との間にある状態で、ストーク内の溶湯を溶湯保持炉に落下させる工程と、
を備えることを特徴とする差圧鋳造方法。
【実施例】
【００１１】
図１は、本実施例の差圧鋳造装置１２を示している。差圧鋳造装置１２は、溶湯保持炉１４、鋳型２０、チャンバ２３、減圧機２６、ストーク２５を有している。溶湯保持炉１４には、溶けた金属である溶湯１５が保持されている。溶湯保持炉１４は、図示しない加熱源によって加熱されている。鋳型２０は、チャンバ２３内に配置されている。鋳型２０は、上型１６と下型１８を持っている。上型１６と下型１８は砂型であり、通気性を有している。下型１８には、上下方向に貫通する複数の湯口２１が設けられている。湯口２１は、チャンバ２３に設けられている開口３６を介して外部と連通されている。図１は、上型１６と下型１８が型閉めされた状態を図示しており、その状態では、鋳型２０内にキャビティ１９が形成される。キャビティ１９は、鋳造する成形品に対応した形状に形成されている。減圧機２６は、減圧経路２８を介してチャンバ２３と連通されている。
ストーク２５は、上ストーク２２と下ストーク２４から構成されている。上ストーク２２は、下部が開放された略スリ鉢状に形成されている。上ストーク２２は、開口３６を覆うようにしてチャンバ２３の下部に固定されている。この状態では、ストーク２５内と鋳型２０のキャビティ１９は、湯口２１によって連通されている。下ストーク２４は、円管状に形成されている。下ストーク２４の下端には、下端開口２９が設けられている。下ストーク２４は、所定位置２７から下端開口２９に向かって通過断面積が減少している（下端開口２９に向かって窄まっている）。下ストーク２４の下端開口２９は、溶湯保持炉１４に保持されている溶湯１５に浸漬されている。なお、上ストーク２２と下ストーク２４は別部材を接続した構成とされているが、上ストーク２２と下ストーク２４を一体で構成することもできる。
【００１２】
差圧鋳造装置１２で成形品を鋳造するときには、減圧機２６を動作させることによって、チャンバ２３内を減圧する。チャンバ２３内を減圧すると、通気性を有する上型１６と下型１８を介して、キャビティ１９内も減圧される。キャビティ１９内が減圧されると、溶湯１５が下端開口２９からストーク２５に吸い込まれる。吸い込まれた溶湯１５は、ストーク２５を通過してから、下型１８の湯口２１からキャビティ１９に鋳込まれる。溶湯１５がキャビティ１９に鋳込まれる過程で、溶湯保持炉１４の湯面３５は低下する。そのときには、湯面３５は、下ストーク２４の所定位置２７と下端開口２９との間の高さに配置される。
キャビティ１９に溶湯１５を鋳込んでから、チャンバ２３内の減圧状態を解除する。チャンバ２３内の減圧状態を解除すると、チャンバ２３に形成されている空気通路（図示省略）を通過してストーク２５内に空気が入り込む。すると、ストーク２５内の溶湯（以下「残溶湯３３」と言う）は、気泡を巻き込みながら落下する。ストーク２５が下端開口２９に向かって窄まっていることによって、残溶湯３３の落下速度が遅くなる。残溶湯３３の落下速度が遅くなると、巻き込まれた気泡が排除されやすい。また、残溶湯３３の落下速度が遅くなると、残溶湯３３と溶湯保持炉１４に保持されている溶湯１５は弱く衝突する。残溶湯３３の落下速度が遅いと、湯面３５全体の波立ちも小さくなる。残溶湯３３に巻き込まれた気泡が排除されやすく、湯面３５全体の波立ちも小さいと、溶湯１５に空気が混ざり込むことによる酸化不純物の発生を抑制することができる。残溶湯３３が落下すると、湯面３５は上昇する。上昇した湯面３５は、下ストーク２４の所定位置２７よりも下方に位置される。すなわち、湯面３５は、鋳型２０のチャンバ２３に溶湯１５が鋳込まれて低下しときも、残溶湯３３が落下して上昇したときも、下ストーク２４の所定位置２７と下端開口２９の間の高さに位置される。
【００１３】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】差圧鋳造装置の模式的断面図。
【符号の説明】
【００１５】
１２：差圧鋳造装置
１４：溶湯保持炉
１５：溶湯
１６：上型
１８：下型
１９：キャビティ
２０：鋳型
２１：湯口
２２：上ストーク
２３：チャンバ
２４：下ストーク
２５：ストーク
２６：減圧機
２７：所定位置
２８：減圧経路
２９：下端開口
３２：上端開口
３３：残溶湯
３５：湯面
３６：開口
【図１】
2006205221.tif 000003