(57)【要約】【課題】低圧鋳造用溶湯保持炉の溶湯収納容器を構成する材質内へ侵入した加圧気体が溶湯中へ気泡として放出された際、放出された気泡が金型内へ注入される溶湯へ流入することを防止し、鋳造品の品質低下を防ぐ。【解決手段】溶湯収納容器内の底部に、前記溶湯収納容器よりも気孔率の低い材料からなる板状部材を出湯口の略直下にくるように配置する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
通気性を有する材料からなる溶湯収納容器を有する低圧鋳造用溶湯保持炉において、前記溶湯収納容器内の底部に、前記溶湯収納容器よりも気孔率の低い材料からなる板状部材を出湯口の略直下にくるように配置することにより、溶湯収納容器を構成する材質内へ侵入した後溶湯中へ放出され気泡となった気体が、出湯口から金型内へ注入される溶湯へ流入することを防止する低圧鋳造用溶湯保持炉。
【請求項２】
請求項1に記載の発明において、前記板状部材はセラミックスからなる低圧鋳造用溶湯保持炉。
【請求項３】
請求項1に記載の発明において、前記溶湯保持炉は、溶湯保持室と加圧室との間に位置する溶湯流路口を開閉する遮断弁を備えることを特徴とする低圧鋳造用溶湯保持炉。
【請求項４】
請求項1および3に記載の発明において、前記溶湯保持炉は、加圧室が、溶湯の上面に圧縮気体により圧力を作用させる加圧部と、加圧された溶湯を金型のキャビティに流し込む出湯部とに区画されており、加圧部の内面に、耐熱性一体焼成物である加圧管が装着されることを特徴とする低圧鋳造用溶湯保持炉。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低圧鋳造用溶湯保持炉に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１のように、溶湯と直接接触する溶湯収納容器が、定形耐火物や不定形耐火物など、通気性を有する材料からなる低圧鋳造用保持炉が公知である。
低圧鋳造においては、空気もしくはアルゴン、窒素などの不活性ガスを、溶湯を有する保持炉内へ供給し加圧することにより、炉内の溶湯を金型のキャビティに充填し、鋳造を行う。通気性を有する材料からなる溶湯収納容器を有する低圧鋳造用保持炉においては、前記加圧気体を供給する工程において、溶湯収納容器を構成する材質内へ加圧気体が侵入し保持された後、加圧気体の供給を停止し保持炉内から排気する工程において、前記侵入した気体が溶湯収納容器の収納する溶湯中へ気泡として放出される。その際、気泡は周囲の溶湯を酸化させながら上昇し、出湯口を有するストーク内へ流入する。ストーク内に流入した気泡（酸化物）は、再度保持炉内へ加圧気体を供給する際、出湯口から金型のキャビティに流入して、鋳造される製品にハードスポットを生じさせるなど、製品品質低下の原因となっていた。
【０００３】
特許文献２には、溶湯保持室と加圧室との間に位置する溶湯流路口を開閉する遮断弁を備え、前記加圧室が互いに底部で連通する加圧部と出湯部とを有し、前記加圧部および前記出湯部の内壁面がファインセラミックス製一体焼成物で構成されている低圧鋳造用保持炉が開示されている。
同公報記載の低圧鋳造用保持炉は、加圧部の内壁面が非通気性のファインセラミックスで構成されているため、溶湯収納容器への加圧気体の浸入を防止することが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−１４０８８７号公報
【特許文献２】特許４６１５３００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献２に記載の低圧鋳造用保持炉において、ファインセラミックス製一体焼成物は、定形耐火物や不定形耐火物に比べて高価なため、低圧鋳造用保持炉のコストが高くなるという問題があった。
また、加圧部の内壁面を非通気性のファインセラミックスで構成したとしても、ヒートショックおよびメンテナンス等の際の物理的な衝撃により、ファインセラミックスに罅（ひび）や亀裂等が入り、非通気性が失われることがあり、結果溶湯中に発生した気泡は製品品質低下の原因となり得ていた。
【０００６】
本発明は、以上の問題点を鑑み、溶湯収納容器を構成する材質内へ侵入した加圧気体が溶湯中へ気泡として放出された場合、放出された気泡が、金型内へ注入される溶湯へ流入することを防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の低圧鋳造用保持炉は、通気性を有する材料からなる溶湯収納容器を有する低圧鋳造用保持炉において、前記溶湯収納容器内の底部に、前記溶湯収納容器よりも気孔率の低い材料からなる板状部材を、出湯口の略直下にくるように配置する。前記板状部材は、例えば溶湯収納容器の底部に設けた窪みに、セメントなどの充填材を介して設置される。
【０００８】
これにより、溶湯収納容器を構成する材質内へ侵入した気体は、溶湯収納容器を構成する材質よりも気孔率の低い前記板状部材の接する面からは溶湯中へ放出することができず、板状部材の接していない箇所から溶湯中へ放出するか、または溶湯収納容器の外側に位置する、溶湯収納容器よりも気孔率の高い材料からなる耐火層および／もしくは断熱層へと放出される。
【０００９】
このように、溶湯収納容器を構成する材質内へ侵入した気体が、出湯口から金型内へ注入される溶湯へ流入することを防止する構成とした。
【発明の効果】
【００１０】
本発明にかかる低圧鋳造用保持炉によれば、加圧気体が溶湯収納容器を構成する材質内へ侵入した場合、前記溶湯収納容器内の底部には、前記溶湯収納容器よりも気孔率の低い材料からなる板状部材が出湯部の略直下にくるように配置されているため、溶湯収納容器を構成する材質内へ侵入した気体は、溶湯収納容器を構成する材質よりも気孔率の低い前記板状部材の接する面からは放出することができず、板状部材の接していない箇所から放出するか、または溶湯収納容器の外側に位置する、溶湯収納容器よりも気孔率の高い材料からなる耐火層および／もしくは断熱層へと放出する。
【００１１】
これにより、出湯口の略直下にあたる溶湯収納容器からの泡の放出を防ぐことが可能になるため、出湯口から金型内へ注入される溶湯内へ流入する気泡の量を低減することが可能になる。
【００１２】
また、溶湯収納容器から溶湯へと放出する気泡の総量は、溶湯収納容器から耐火層および／もしくは断熱層へと放出する分だけ少なくなるため、板状部材がない場合と比べて、溶湯へ放出される気泡の総量を低減することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１の実施形態の低圧鋳造用溶湯保持炉。
【図２】第１の実施形態において、板状部材の断面形状が台形となる構成。
【図３】第１の実施形態において、窪みの断面形状が台形となる構成。
【図４】第１の実施形態において、板状部材および窪みの断面形状が台形となる構成。
【図５】本発明の第２の実施形態の低圧鋳造用溶湯保持炉。
【図６】本発明の第３の実施形態の低圧鋳造用溶湯保持炉。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。
【００１５】
図１は、本発明の第１の実施形態の低圧鋳造用溶湯保持炉１を示している。
溶湯保持炉１は溶湯収納容器１２を備えており、溶湯収納容器１２はアルミナ系の不定形耐火物など、通気性を有する材料により成形される。この実施形態においては、溶湯収納容器１２は、例えば粉状のアルミナと水とを混ぜ合わせ、所定の形状に成形し、養生・乾燥することにより成形される。
【００１６】
溶湯収納容器１２の外側には、順に耐火層１４および断熱層１６が位置しており、その外側は、底面および側面および上面を鉄皮１８が覆っている。耐火層１４は、アルミナやその他の耐火物を水と混ぜ合わせ、成形・乾燥することで成形される。断熱層１６は、耐火性の布帛を貼りつけて構成する。
【００１７】
溶湯収納容器１２の内部空間である溶湯保持室２０には、上部に出湯口２４を有し、出湯口２４は円筒状のストーク２６により構成される。溶湯保持室２０は、側壁部にチューブヒータ２８を備えており、内部に貯えた溶湯を一定の温度範囲内で保持することができる。溶湯保持室２０は、上部に給気ポート２１と排気ポート２２を備えており、加圧気体を溶湯保持室内に給排気できる。
【００１８】
溶湯収納容器１２は、底部に窪み８が設けられており、窪み８内には、アルミナセメントなどの充填材６を介して板状部材４が設置される。板状部材４は、出湯口２４の略直下にあたる溶湯収納容器１２の底部を覆っており、底部全体が覆われていてもよい。板状部材４は、例えば炭化ケイ素系のセラミックスやファインセラミックスなどからなり、例えば10〜40mm程度の厚みのものを設置する。窪み８は、板状部材４を設置できるだけの深さと幅があればよい。
【００１９】
板状部材４および／もしくは窪み８は、例えば図２〜図４のように、断面形状が台形となる構成も本発明から排除しない。板状部材４および／もしくは窪み８の断面形状が台形となるよう構成することで、板状部材４の窪み８からの浮き上がりを防止することが可能である。なお、板状部材４を上から治具で押さえるなど、その他の方法で浮き上がりを防止する構成も本発明から排除しない。
【００２０】
次に、図１を参照しつつ、第１の実施形態での動作方法を説明する。
【００２１】
この動作方法では、予め、溶湯保持室２０には溶湯が充填されている。
まず、図示されない加圧装置により、給気ポート２１を介して、アルゴン、窒素などの不活性ガスなどの加圧気体が溶湯保持室２０に送り込まれる。この際、溶湯収納容器１２はアルミナ系の不定形耐火物など通気性を有する材料により成形されているため、溶湯収納容器１２を構成する材質内へ加圧気体が浸入する。
【００２２】
溶湯保持室２０に送り込まれた加圧気体により、溶湯の液面Ｍが加圧され、溶湯はストーク２６内を上昇して、出湯口２４を介し、図示されない鋳造用金型内に形成されたキャビティに圧入される。
【００２３】
鋳造完了後、給気ポート２１からの加圧気体の供給は停止され、溶湯保持室２０内の加圧気体は、排気ポート２２から排気される。このとき、溶湯収納容器１２内に保持されていた加圧気体は、溶湯中や耐火層１４および／もしくは断熱層１６へと放出される。この際、板状部材４の気孔率は溶湯収納容器１２を構成する材質よりも低いため、加圧気体は充填材６を介して板状部材４が接する面からは溶湯中へ放出することができず、板状部材４の接していない箇所から溶湯中へ放出するか、または溶湯収納容器１２の外側に位置する、溶湯収納容器１２よりも気孔率の高い材料からなる耐火層１４および／もしくは断熱層１６へと気泡として放出される。板状部材４の接していない箇所から溶湯中へ放出された前記気泡は、周囲の溶湯を酸化させながら上昇するが、出湯口２４の略直下を避けて放出されているため、ストーク２６内へ流入し難くなる。
【００２４】
溶湯保持室２０へ再度加圧気体を供給する工程で、ストーク２６内への気泡（酸化物）の流入量は少ないため、出湯口２４を介しキャビティに圧入される溶湯への気泡（酸化物）の流入量も少なくなる。
このようにして、キャビティ内へ注入される溶湯内へ流入する気泡（酸化物）の量を低減することが可能になる。
【００２５】
また、溶湯収納容器１２から溶湯へと放出する気泡の総量は、溶湯収納容器１２から耐火層１４および／もしくは断熱層１６へと放出する分だけ少なくなるため、板状部材４がない場合と比べると、溶湯中へと放出される気泡の総量を低減することが可能になる。
【００２６】
第２の実施形態として、溶湯収納容器１２の内部空間を、溶湯保持室２０と加圧室３０とに区画することも可能である。
【００２７】
図５は、この第２の実施形態における全体図である。
【００２８】
溶湯保持室２０と加圧室３０との間には、溶湯流路口３２を開閉する昇降式遮断弁３４を備えており、昇降式遮断弁３４は、空圧等による昇降駆動機構に連結され、制御される。加圧室は、加圧室チューブヒータ３１を備えており、内部に貯えた溶湯を一定の温度範囲内で保持することができる。
【００２９】
この第２の実施形態においては、遮断弁３４を閉じた状態で、補給口蓋３５の開閉および加圧室３０への加圧気体の注入を同時に行うことが可能であり、生産効率を上昇させることが可能である。
【００３０】
加圧気体は溶湯収納容器１２を構成する材質内へ侵入し、一定期間保持された後気泡となって溶湯へ放出されるが、板状部材４が設置されている出湯口２４の略直下からは気泡が放出しない。そのため、第１の実施形態と同様、気泡が出湯口２４から金型のキャビティ内に流入して、製品品質低下の原因となることを防ぐことが可能である。
【００３１】
第３の実施形態として、溶湯収納容器１２の内部空間を、遮断弁３４により溶湯保持室２０と加圧室３０とに区画し、加圧室３０を、溶湯の上面に圧縮気体により圧力を作用させる加圧部３６と、加圧された溶湯を金型のキャビティに流し込む出湯部３８とに区画することも可能である。
【００３２】
図６は、この第３の実施形態における全体図である。
【００３３】
加圧部３６と出湯部３８とは互いに底部で連通しており、加圧部の内面には、耐熱性一体焼成物である加圧管４０が装着され、出湯部３８の内面には、耐熱性一体焼成物である出湯管４２が装着される。
【００３４】
加圧管４０は、例えばファインセラミックスのような非通気性の材料か、もしくは例えば炭化ケイ素系セラミックスのような幾分の通気性を有する材料により成形される。
【００３５】
加圧管４０を非通気性の材料により成形した場合、溶湯収納容器１２を構成する材質内への加圧気体の浸入および溶湯中への気泡の放出は、基本的に防止できる。また、ヒートショックおよび／もしくはメンテナンス等の際の物理的な衝撃によってファインセラミックスに罅（ひび）や亀裂等が入り、加圧管４０の非通気性が失われた場合も、板状部材４が設置されていることにより、板状部材４が設置されている出湯口２４の略直下からは気泡が発生しない。そのため、第１および第２の実施形態と同様、気泡が出湯口２４から金型のキャビティ内に流入して、製品品質低下の原因となることを防ぐことが可能である。
【００３６】
また、加圧管４０を幾分の通気性を有する材料により成形した場合、加圧気体は溶湯収納容器１２を構成する材質内へ侵入し、一定期間保持された後気泡となって溶湯へ放出されるが、板状部材４が設置されている出湯口２４の略直下からは気泡が放出しない。そのため、第１および第２の実施形態と同様、気泡が出湯口２４から金型のキャビティ内に流入して、製品品質低下の原因となることを防ぐことが可能である。
【００３７】
この第３の実施形態においては、第２の実施形態と同様、遮断弁３４を閉じた状態で補給口蓋３５の開閉および加圧室３０への加圧気体の注入を同時に行うことが可能であり、生産効率を上昇させることが可能である。
【符号の説明】
【００３８】
１…溶湯保持炉
４…板状部材
６…充填材
８…窪み
１２…溶湯収納容器
１４…耐火層
１６…断熱層
１８…鉄皮
２０…溶湯保持室
２１…給気ポート
２２…排気ポート
２４…出湯口
２６…ストーク
２８…チューブヒータ
３０…加圧室
３１…加圧室チューブヒータ
３２…溶湯流路口
３４…昇降式遮断弁
３５…補給口蓋
３６…加圧部
３８…出湯部
４０…加圧管
４２…出湯管
Ｍ…溶湯の液面
【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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