(57)【要約】【課題】形状規定部材の歪みの発生を抑制して、鋳造することのできる引上式鋳造装置の提供。【解決手段】引上式鋳造装置（２０、３０）は、保持炉（２１）と、導出部（ＳＴ）と、形状規定部材（２２）と、冷却媒体供給部（２９）と、を備える。導出部（ＳＴ）は溶湯の湯面から溶湯（Ｍ２）を導出する。形状規定部材（２２）は湯面近傍に設置され、導出部（ＳＴ）によって導出された凝固前の溶湯である保持溶湯（Ｍ２）に外力を印加することにより、鋳造する鋳物（Ｍ３）の断面形状を規定する。冷却媒体供給部（２９）は、冷却媒体を供給する。形状規定部材（２２）は、冷却媒体が通過することのできる流路を有する。冷却媒体供給部（２９）は、冷却媒体を流路に流す。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶湯を保持する保持炉と、
前記溶湯の湯面から前記溶湯を導出する導出部と、
前記湯面近傍に設置され、前記導出部によって導出された凝固前の前記溶湯である保持溶湯に外力を印加することにより、鋳造する鋳物の断面形状を規定する形状規定部材と、
冷却媒体を供給する冷却媒体供給部と、
を備え、
前記形状規定部材は、冷却媒体が通過することのできる流路を有しており、
前記冷却媒体供給部は、前記冷却媒体を前記流路に流す引上式鋳造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、引上式鋳造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１では、鋳型を要しない画期的な鋳造方法として自由鋳造方法が開示されている。このような鋳造装置では、導出部を溶湯の表面である湯面に浸漬した後、この導出部を湯面から引き上げると、溶湯の表面膜や表面張力を利用して溶湯が導出される。ここで、湯面近傍に設置された形状規定部材を介して、溶湯を導出することにより、連続的に変化した断面形状を有する鋳物を連続鋳造することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−０６１５１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１で開示される自由鋳造装置では、形状規定部材が溶湯から熱を受けて、歪んでしまうことがある。
【０００５】
例えば、図６に示すような引上式鋳造装置がある。図６は、関連する引上式鋳造装置の模式図である。図６に示すように、引上式鋳造装置９００は、溶湯Ｍ１を保持する保持炉９０１と、溶湯Ｍ１の湯面近傍に設置された形状規定部材９０２と、溶湯Ｍ１を導出する導出部ＳＴと、冷却ノズル９０３とを有する。形状規定部材９０２は、単一の層からなる板状体である。冷却ノズル９０３は、形状規定部材９０２の上に設置される。形状規定部材９０２は溶湯Ｍ１から熱を与えられて、歪んでしまうことがある。
【０００６】
そこで、本発明は、上記した事情を背景としてなされたものであり、形状規定部材の歪みの発生を抑制して、鋳造することのできる引上式鋳造装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明にかかる引上式鋳造装置は、
溶湯を保持する保持炉と、
前記溶湯の湯面から前記溶湯を導出する導出部と、
前記湯面近傍に設置され、前記導出部によって導出された凝固前の前記溶湯である保持溶湯に外力を印加することにより、鋳造する鋳物の断面形状を規定する形状規定部材と、
冷却媒体を供給する冷却媒体供給部と、
を備え、
前記形状規定部材は、冷却媒体が通過することのできる流路を有しており、
前記冷却媒体供給部は、前記冷却媒体を前記流路に流す。
【０００８】
このような構成によれば、形状規定部材の歪みの発生を抑制して、鋳造することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、形状規定部材の歪みの発生を抑制して、鋳造することのできる引上式鋳造装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態１にかかる引上式鋳造装置の模式図である。
【図２】実施の形態１にかかる引上式鋳造装置の模式図である。
【図３】実施の形態１にかかる引上式鋳造装置の要部の模式図である。
【図４】実施の形態２にかかる引上式鋳造装置の模式図である。
【図５】実施の形態３にかかる引上式鋳造装置の模式図である。
【図６】関連する引上式鋳造装置の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の形態１．
図１〜３を参照して実施の形態１にかかる引上式鋳造装置について説明する。図１及び図２は、実施の形態１にかかる引上式鋳造装置の模式図である。より具体的には、図１は、実施の形態１にかかる引上式鋳造装置の正面断面を模式的に示す図である。図２は、実施の形態１にかかる引上式鋳造装置の側面断面を模式的に示す図である。図３は、実施の形態１にかかる引上式鋳造装置の要部の模式図である。
【００１２】
図１及び２に示すように、引上式鋳造装置１０は、保持炉１と、形状規定部材２と、冷却ノズル３と、スタータＳＴと、遮熱部６と、断熱板７と、パージノズル８と、架台９と、を含む。なお、図２では、冷却ノズル３の図示を省略している。
【００１３】
保持炉１は溶湯Ｍ１を所定の温度に保持する。ここで、鋳造の進行とともに溶湯Ｍ１の表面、つまり湯面は低下する。他方、鋳造中に保持炉１へ溶湯を随時補充して、湯面を一定の高さに保持するような構成としてもよい。溶湯Ｍ１は、例えば、アルミニウム又は、アルミニウム合金である。なお、溶湯Ｍ１は、アルミニウム以外の金属又は合金であってもよい。
【００１４】
形状規定部材２は溶湯Ｍ１の湯面に浮かぶように配置される。図１及び２の例では、形状規定部材２が湯面に接触するように配置されている。しかしながら、形状規定部材２は、それらの下側（湯面側）の主面が湯面に接触しないように設置されてもよい。形状規定部材２は、溶湯Ｍ１に外力を加えて、鋳物形状を規定する。形状規定部材２は、例えば、セラミックスやステンレス鋼からなる。形状規定部材２は、例えば、主面を貫く開口部を有する板状体である。溶湯Ｍ１をこの開口部の端部に接しながら引き上げても、外力を溶湯Ｍ１に加えることができる。また、形状規定部材２は、例えば、駆動部（図示略）に駆動力を与えられることにより、駆動することができる。形状規定部材２が駆動することで、溶湯Ｍ１に外力を与えることができる。
【００１５】
再び図１を参照すると、スタータＳＴは、引き上げ駆動装置（図示略）に、溶湯Ｍ１の湯面に接触及び離間可能に保持されている。引き上げ駆動装置は、スタータＳＴを引上駆動し、スタータＳＴとともに溶湯Ｍ１の一部を引上方向に引き上げる。スタータＳＴは、湯面近傍から湯面上方の所定の高さまで往復移動することができる。溶湯Ｍ１の一部は冷却されつつ、スタータＳＴに引き上げられる。
【００１６】
冷却ノズル３は、冷却媒体供給部（図示略）につながれており、所定の方向に冷却媒体を吹き付ける。冷却媒体として、例えば、空気、不活性ガス、水などが挙げられる。冷却ノズル３は、凝固部に冷却媒体を吹き付けることができるように、形状規定部材２の上側主面上に配置される。
【００１７】
遮熱部６は、遮熱材料からなる板状体である。遮熱材料は、例えば、セラミックスやステンレス鋼である。保持炉１の壁体に沿いつつ、距離を空けて設置される。図３に示すように、遮熱部６は、例えば、遮熱板６１、６２との２枚の板を積層した積層構造を有する。遮熱板６１と遮熱板６２とは、少なくとも流体が通過できるように間隔を空けて、積層される。図２及び３に示すように、管６３が、遮熱部６とエアー供給部（図示略）を接続する。遮熱部６は、管６３を介してエアー供給部から、エアーを供給される。エアーは、遮熱板６１と遮熱板６２との間を流れ、所定の箇所から排出される。ここで、エアーは、溶湯Ｍ１の液面を乱さないように排出されると好ましい。なお、遮熱部６は、内部に流路を有する板状体であってもよい。
【００１８】
図１及び図２に示すように、断熱板７は、断熱材料からなる板状体である。断熱材料は、例えば、セラミックスである。断熱板７は、遮熱部６に沿うように配置される。
【００１９】
パージノズル８は、管８１を介してパージ用ガス供給部（図示略）に接続されており、所定の方向を向きつつ、保持炉１の上方に配置される。パージノズル８は、パージ用ガスを形状規定部材２に噴射する。パージ用ガスとして、例えば、空気、不活性ガスなどが挙げられる。不活性ガスとしては、例えば、Ｎ２、Ａｒが挙げられる。
【００２０】
架台９は、支持部９１を介して保持炉１の上方に設置される。固定治具９４は、架台９に設置されて、形状規定部材２を移動可能に連結する。
【００２１】
ここで、引上式鋳造装置１０を用いて鋳造を行う。詳細には、まず、スタータＳＴが引き上げ駆動されて、溶湯Ｍ１の一部を保持して、引き上げる。続いて、パージノズル８がパージ用ガスを形状規定部材２に吹き付けて、形状規定部材２の熱が放散される。また、遮熱部６は、管６３を介して、エアーを供給される。エアーが遮熱板６１と遮熱板６２との間を流れ、熱が遮熱部６からエアーに伝達する。エアーは遮熱部６の外部に排出される。また、断熱板７が遮熱部６に沿うように配置されている。これらにより、溶湯Ｍ１から鋳物への輻射熱の伝達を抑制し、スタータＳＴは溶湯Ｍ１の一部を高い導出速度で導出し得る。また、高い成形精度で鋳物を鋳造し得る。導出した後、溶湯Ｍ１の一部が凝固して、凝固部が形成される。凝固部が溶湯Ｍ１から分離されて、鋳物が得られる。
【００２２】
以上、実施の形態１にかかる鋳造装置によれば、鋳物の成形精度を向上し得る。また、鋳物の導出速度を高め得る。また、形状規定部材の熱が放散されて、形状規定部材が歪みにくい。
【００２３】
実施の形態２．
次に、図４を用いて、実施の形態２にかかる引上式鋳造装置について説明する。図４は、実施の形態２にかかる引上式鋳造装置の模式図である。実施の形態２にかかる引上式鋳造装置は、実施の形態１にかかる引上式鋳造装置と、形状規定部材と冷却ノズルとを除いて、同じ構成を有する。ここでは、異なる構成について説明する。
【００２４】
図４に示すように、引上式鋳造装置２０は、形状規定部材２２を含む。形状規定部材２２は、複数の断熱層２２１を積層した積層構造を有する。形状規定部材２２の上側主面を有する層は断熱層２２１であると好ましい。また、形状規定部材２２の下側主面を有する層は断熱層２２１であると好ましい。形状規定部材２２は、内部に流路を備える。エアー供給管２４とエアー排出管２５とが、この流路にそれぞれ接続される。形状規定部材２２は、エアー供給管２４を介してエアー供給部２９に接続されており、エアーを供給される。供給されたエアーは、形状規定部材２２の流路を通過して、エアー排出管２５から排出される。なお、エアー供給部２９は、溶湯Ｍ１の熱の影響を過剰に受けないように、保持炉１から所定の距離を空けて設置されると好ましい。
【００２５】
ここで、引上式鋳造装置２０を用いて鋳造を行う。詳細には、まず、スタータＳＴが引き上げ駆動される。スタータＳＴは、溶湯Ｍ１の一部を保持して引き上げる。続いて、形状規定部材２２はエアーをエアー供給管２４から供給され、エアーは形状規定部材２２の流路を通過する。通過する間、熱が形状規定部材２２からエアーに伝達する。通過した後、エアーは、エアー排出管２５から形状規定部材２２の外側に排出される。これらにより、形状規定部材２２は、冷却されて、歪みにくくなる。また、冷却ノズル３は形状規定部材２２を介して溶湯Ｍ１の熱を受けるので、冷却ノズル３自体の温度は上がりにくい。これらにより、溶湯Ｍ１から鋳物への輻射熱の伝達を抑制し、スタータＳＴは溶湯Ｍ１の一部Ｍ２を高い導出速度で導出し得る。また、導出した後、溶湯Ｍ１の一部Ｍ２が凝固して、凝固部Ｍ３が高い成形精度で形成される。た必要に応じて、凝固部Ｍ３が切断等により分離されて、鋳物が得られる。
【００２６】
以上、実施の形態２によれば、形状規定部材は、断熱材からなる層を複数有しており、溶湯からの輻射熱を抑制する。また、冷却流体を形状規定部材の内部の流路に流して、形状規定部材における蓄熱を抑制する。これらにより、実施の形態１と同様に、鋳物の成形精度を向上し得る。また、鋳物の導出速度を高め得る。しかも、形状規定部材自体の温度上昇を抑制し、形状規定部材の歪みを抑制することができる。
【００２７】
実施の形態３．
次に、図５を用いて、実施の形態３にかかる引上式鋳造装置について説明する。図５は、実施の形態３にかかる引上式鋳造装置の模式図である。実施の形態３にかかる引上式鋳造装置は、実施の形態２にかかる引上式鋳造装置２０に、遮熱部及びパージノズルを加えた装置と同じ構成を有する。ここでは、異なる構成について説明する。
【００２８】
図５に示すように、引上式鋳造装置３０は、遮熱部２６と、パージノズル２８とを含む。遮熱部２６は、遮熱板２６１と遮熱板２６２とを積層した積層構造を有する。遮熱板２６１と遮熱板２６２と、少なくとも流体が通過できるように間隔を空けて、積層される。遮熱部２６はエアー供給部（図示略）を接続されており、エアー供給部からエアーを供給される。供給されたエアーは、遮熱板６１と遮熱板６２との間を流れ、溶湯Ｍ１の液面を乱さないように、所定の箇所から排出される。遮熱部２６は、形状規定部材２２の周囲近傍に設置される。形状規定部材２２は遮熱部２６に包囲される。
【００２９】
パージノズル２８は、パージ用ガス供給部に接続されており、パージ用ガスを所定の方向に吹くことができる。パージノズル２８は、形状規定部材２２の周囲近傍、且つ、遮熱部２６の内側に配置されている。パージノズル２８は、遮熱部２６に包囲される空間の中心に、エアーを吹き付ける。つまり、パージノズル２８は、形状規定部２２、冷却ノズル３、エアー供給管２４、エアー排出管２５等にパージ用ガスを吹き付ける。パージ用ガスとして、例えば、空気、不活性ガスを用いることができる。不活性ガスとしては、例えば、Ｎ２、Ａｒが挙げられる。
【００３０】
ここで、引上式鋳造装置３０を用いて、鋳造する。詳細には、まず、スタータＳＴが引き上げ駆動されて、溶湯Ｍ１の一部を保持して、引き上げる。続いて、パージノズル２８がパージ用ガスを吹き付ける。すると、形状規定部材２２、冷却ノズル２３及びエアー供給管２４等の熱がパージ用ガスに伝達する。つまり、形状規定部材２２、冷却ノズル２３及びエアー供給管２４等が、熱を放散する。これにより、溶湯Ｍ１からの蓄熱を放散させて、冷却を促進することができる。これらにより、溶湯Ｍ１から鋳物への輻射熱の伝達を抑制し、スタータＳＴは溶湯Ｍ１の一部Ｍ２を高い導出速度で導出し得る。導出した後、溶湯Ｍ１の一部Ｍ２が凝固して、凝固部Ｍ３が形成される。必要に応じて、凝固部Ｍ３が切断等により分離されて、鋳物が得られる。
【００３１】
以上、実施の形態３にかかる引上式鋳造装置によれば、実施の形態１及び２にかかる引上式鋳造装置と同様に、遮熱部及び断熱板を設置しており、溶湯からの輻射熱を遮断することができる。また、遮熱部の内側にエアーパージをすることで、遮熱部の内側に設置される冷却ノズルなどの蓄熱を放出させる。これらにより、鋳物の成形精度を向上し得る。また、鋳物の導出速度を高め得る。
【００３２】
また、実施の形態３にかかる引上式鋳造装置では、パージ用ガスとして不活性ガスを用いると、溶湯Ｍ１、Ｍ２の酸化が抑制される。これにより、鋳物（凝固部Ｍ３）表面の品質を高め得るのである。
【００３３】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、実施の形態２及び３にかかる鋳造装置の形状規定部材を、実施の形態１に係る鋳造装置に適用してもよい。
【符号の説明】
【００３４】
１０、２０、３０…引上式鋳造装置
１…保持炉                ２、２２…形状規定部材
３…冷却ノズル            ６、２６…遮熱部
７…断熱板                ８、２８…パージノズル
２３…冷却ノズル          ２４…エアー供給管
２５…エアー排出管        ２９…エアー供給部
２２１…断熱層            Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３…溶湯
ＳＴ…スタータ
【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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