(57)【要約】【課題】表面品質を含めて優れた品質のマグネシウム合金鋳塊を機構上の無理なく得ることができる製造方法及び製造装置を提供する。【解決手段】マグネシウム合金の溶湯を注湯ノズルの注湯口から鋳型内へ注入して凝固させることにより鋳塊とするようにしたマグネシウム合金鋳塊の製造装置において、外筒と内筒とが双方の間に空間を存してその上部でリング片を介し連結された２重構造のカバーケースと、該内筒の内周部に設けられた断熱筒と、該断熱筒の内側にて該内筒の軸線方向へ貫挿された注湯ノズルと、該注湯ノズルの外周部に巻かれたヒータと、該カバーケース及び該注湯ノズルの下方に配置された鋳型と、該鋳型のリング形の蓋体に前記カバーケースの外筒を臨んで設けられたシール材と、該カバーケースの昇降装置とを備え、昇降装置の作動により、カバーケースの外筒が鋳型の蓋体に設けられたシール材に対し摺動する状態で注湯ノズルと一体的に昇降するようにした。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マグネシウム合金の溶湯を注湯ノズルの注湯口から鋳型内へ注入して凝固させることにより鋳塊とするようにしたマグネシウム合金鋳塊の製造装置において、外筒と内筒とが双方の間に空間を存してその上部でリング片を介し連結された２重構造のカバーケースと、該内筒の内周部に設けられた断熱筒と、該断熱筒の内側にて該内筒の軸線方向へ貫挿された注湯ノズルと、該注湯ノズルの外周部に巻かれたヒータと、該カバーケース及び該注湯ノズルの下方に配置された鋳型と、該鋳型のリング形の蓋体に前記カバーケースの外筒を臨んで設けられたシール材と、該カバーケースの昇降装置とを備え、昇降装置の作動により、カバーケースの外筒が鋳型の蓋体に設けられたシール材に対し摺動する状態で注湯ノズルと一体的に昇降するようにして成ることを特徴とするマグネシウム合金鋳塊の製造装置。
【請求項２】
断熱筒と注湯ノズルとの間にヒータを包み込む状態で断熱材が充填された請求項１記載のマグネシウム合金鋳塊の製造方装置。
【請求項３】
リング形の蓋体の外周部にシール材と相対する位置にて水冷ジャケットが設けられた請求項１又は２記載のマグネシウム合金鋳塊の製造装置。
【請求項４】
リング形の蓋体に吸気口が設けられた請求項１〜３のいずれか一つの項記載のマグネシウム合金鋳塊の製造装置。
【請求項５】
カバーケースが鉄製のものである請求項１〜４のいずれか一つの項記載のマグネシウム合金鋳塊の製造装置。
【請求項６】
断熱筒がアルミナ製のものである請求項１〜５のいずれか一つの項記載のマグネシウム合金鋳塊の製造装置。
【請求項７】
シール材が樹脂製又はゴム製のものである請求項１〜６のいずれか一つの項記載のマグネシウム合金鋳塊の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はマグネシウム合金鋳塊の製造装置に関し、更に詳しくは表面品質を含めて優れた品質のマグネシウム合金鋳塊を機構上の無理なく得ることができる製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、Ｍｇ−Ａｌ系、Ｍｇ−Ｚｎ系、Ｍｇ−希土類元素系等、比較的低融点であるマグネシウム合金の鋳塊を得るための製造装置として一般に、溶解炉と、ポンプと、給湯管と、注湯ノズルと、鋳型とを備え、溶解炉からポンプで汲出したマグネシウム合金の溶湯を給湯管を介して注湯ノズルへと送り、この注湯ノズルの注湯口から鋳型内へ注入して凝固させることにより鋳塊とするようにしたものが知られている。しかし、かかる従来一般の製造装置には、鋳型内を臨んで上方に配置した注湯ノズルの注湯口から溶湯を鋳型内へ落下させるため、溶湯がその落下時に鋳型内の湯面と衝突して飛沫が発生し、これが鋳型の内周面に不均一に付着して固化するので、得られる鋳塊の表面が凹凸になったり、表面に二重凝固肌が発生するという問題があり、また溶湯の落下時に鋳型内の湯面が不規則に乱れ、凝固が不均一に起こったり、雰囲気ガスを巻き込んで凝固するので、得られる鋳塊の表面に湯じわが発生したり、巣が発生するという問題がある。前記した従来一般の製造装置では、得られるマグネシウム合金鋳塊の表面品質が悪いのである。
【０００３】
かかる問題を改善するため、鋳型を昇降可能に支持し、マグネシウム合金の溶湯の注入に合わせて鋳型を下降させることにより、溶湯を鋳型内へ注入する注湯ノズルの注湯口と鋳型内における湯面との距離を一定に保ち、よって溶湯の注入による落下時に飛沫が発生したり、湯面が不規則に乱れるのを抑えるようにした製造装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。ポンプを使用せず、中間に取鍋を配置している点が相違するものの、同様の製造装置は、アルミニウム合金鋳塊や亜鉛合金鋳塊の製造装置としても提案されている（例えば特許文献２参照）。しかし、かかる従来の製造装置には、固定的な注湯ノズルに対して鋳型を昇降させるため、共に相当の高温状態になる双方の間のシール性を確保するのが難しく、結果として鋳型内を実質的に無酸素雰囲気とするのが難しいため、マグネシウム合金溶湯やその鋳塊が酸化され易く、品質劣化し易いという問題がある。また従来の製造装置には、大型の鋳塊を製造する場合や上下方向に寸法の長い鋳塊を製造する場合、これらに相応する鋳型を昇降可能に支持する必要があるが、これには機構上の著しい無理があるという問題がある。
【特許文献１】特開２００４−６６３０２号公報
【特許文献２】特開平８−２９４７６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする課題は、表面品質を含めて優れた品質のマグネシウム合金鋳塊を機構上の無理なく得ることができる製造装置を提供する処にある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記の課題を解決する本発明は、マグネシウム合金の溶湯を注湯ノズルの注湯口から鋳型内へ注入して凝固させることにより鋳塊とするようにしたマグネシウム合金鋳塊の製造装置において、外筒と内筒とが双方の間に空間を存してその上部でリング片を介し連結された２重構造のカバーケースと、該内筒の内周部に設けられた断熱筒と、該断熱筒の内側にて該内筒の軸線方向へ貫挿された注湯ノズルと、該注湯ノズルの外周部に巻かれたヒータと、該カバーケース及び該注湯ノズルの下方に配置された鋳型と、該鋳型のリング形の蓋体に前記カバーケースの外筒を臨んで設けられたシール材と、該カバーケースの昇降装置とを備え、昇降装置の作動により、カバーケースの外筒が鋳型の蓋体に設けられたシール材に対し摺動する状態で注湯ノズルと一体的に昇降するようにして成ることを特徴とするマグネシウム合金鋳塊の製造装置に係る。
【０００６】
本発明に係るマグネシウム合金鋳塊の製造装置（以下単に本発明の製造装置という）も、従来の製造装置と同様、マグネシウム合金の溶湯を注湯ノズルの注湯口から鋳型内へ注入して凝固させることにより鋳塊とするようになっている。通常は溶解炉と、ポンプと、給湯管と、注湯ノズルと、鋳型とを備え、溶解炉からポンプで汲出したマグネシウム合金の溶湯を給湯管を介して注湯ノズルへと送り、この注湯ノズルの注湯口から鋳型内へ注入して凝固させることにより鋳塊とするようになっている。
【０００７】
本発明の製造装置は、注湯ノズルと鋳型との間に２重構造のカバーケースを備えている。このカバーケースは外筒と該外筒との間に空間を存して並設された内筒とを有し、双方は上部のリング片を介して連結されている。内筒の内周部には断熱筒が設けられており、該断熱筒の内側には該内筒の軸線方向へ注湯ノズルが貫挿されている。注湯ノズルは全体として内筒により包囲され、したがってその内周部の断熱筒によっても包囲されているが、注湯口は該断熱筒を抜けて該内筒の先端から外部に取り出されており、該内筒により包囲されている該注湯ノズルの外周部にヒータ、例えばシースヒータが巻かれている。
【０００８】
鋳型はカバーケース及び注湯ノズルの下方に配置されており、該鋳型は本体とこれに被着されたリング形の蓋体とを有している。リング形の蓋体の内周部にはカバーケースの外筒を臨んでシール材が設けられており、また通常は軸受も設けられていて、カバーケースは昇降装置に取付けられている。昇降装置の作動により、カバーケースの外筒が鋳型の蓋体の内周部に設けられたシール材に対し摺動する状態で注湯ノズルと一体的に昇降する構成となっている。
【０００９】
本発明の製造装置では、カバーケースの内筒の内周部に設けた断熱筒により、またこれに併せて該カバーケースの内筒と外筒との間に形成した空間により、相当の高温状態になる注湯ノズルの熱が該外筒の摺動するシール材に伝わるのを抑えるため、シール材の材質をその適用温度が相応に低温のものにまで広げることができ、これにより該外筒と鋳型の蓋体との間のシール性を確保し易くなるので、それだけ該鋳型内を実質的に無酸素雰囲気にし易くなり、結果としてマグネシウム合金溶湯やその鋳塊が酸化されるのを防止して品質劣化を防止する。また本発明の製造装置では、鋳型内の湯面の上昇に合わせて、昇降装置の作動によりカバーケースと一体的に注湯ノズルを上昇させ、これにより注湯口を湯面に近接させた状態とし、好ましくは注湯口を湯面の下の溶湯中に少しだけ浸漬した状態とすることができるので、溶湯の注入による落下時に飛沫が発生したり、湯面が不規則に乱れるのを機構上の無理なく防止でき、結果として優れた表面品質のマグネシウム合金鋳塊を機構上の無理なく得ることができる。本発明の製造装置によると、表面品質を含めて優れた品質のマグネシウム合金鋳塊を機構上の無理なく得ることができるのである。
【００１０】
本発明の製造装置において、断熱筒と注湯ノズルとの間には、該注湯ノズルの外周部に巻かれたヒータを包み込む状態で、アルミナ粉体、マグネシア粉体、ガラスウール等の断熱材を充填するのが好ましい。これらの断熱材により断熱筒を補助して断熱効果を更に高めることができるからである。またリング形の蓋体の外周部にはシール材と相対する位置にて水冷ジャケットを設けるのが好ましい。かかる水冷ジャケットによりシール材を冷却して、使用可能なシール材の材質をより低温域のものにまで広げ、シール性を高めることができるからである。更にリング形の蓋体には吸気口を設けるのが好ましい。かかる吸気口を例えば真空ポンプへと接続して該真空ポンプを作動させることにより鋳型内を実質的に無酸素雰囲気とすることができ、場合によっては鋳型内にマグネシウム合金溶湯を吸引することもできるからである。また本発明の製造装置において、カバーケースは鉄製のものとするのが好ましく、シール材は樹脂製又はゴム製のもの、なかでも合成樹脂製又は合成ゴム製のもの、特にシリコンゴム製のものとするのが好ましい。いずれも、経済性を考慮しつつ、それに求められる所期の効果を充分に発現させるためである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の製造装置によると、表面品質を含めて優れた品質のマグネシウム合金鋳塊を機構上の無理なく得ることができる。
【実施例】
【００１２】
図１は本発明の製造装置を一部縦断面で例示する正面図、図２は図１と同じ本発明の製造装置を示す部分拡大縦断面図、図３は図１と同じ本発明の製造装置をその作用状態を含めて示す部分拡大縦断面図である。図示した本発明の製造装置は、溶解炉１１と、ポンプ１２と、継手を介して接続された給湯管１３と、注湯ノズル２１と、カバーケース３１と、昇降装置４１と、鋳型５１とを備え、溶解炉１１からポンプ１２で汲出したマグネシウム合金の溶湯Ａを給湯管１３を介し注湯ノズル２１へと送り、この注湯ノズル２１の注湯口から鋳型５１内へ注入して凝固させることにより鋳塊とするようになっており、かかる鋳塊の製造に際して、詳しくは後述するように、注湯ノズル２１がカバーケース３１と一体的に昇降装置４１により昇降するようになっている。図１では、溶解炉１１やポンプ１２を示したが、溶解炉１１に代えて取鍋やターンディッシュ等を用いることができ、これらを注湯ノズル２１よりも上方に配置する場合にはポンプを省略することもできる。
【００１３】
カバーケース３１は注湯ノズル２１と鋳型５１との間に装備されており、このカバーケース３１は外筒３２とこの外筒３２との間に空間３３を存して並設された内筒３４とを有する２重構造に形成されていて、外筒３２及び内筒３４は上部のリング片３５を介して連結されている。内筒３４の内周部には断熱筒３６が設けられており、断熱筒３６の内側にはこの断熱筒３６及び内筒３４の軸線方向へ注湯ノズル２１が貫挿されている。したがって注湯ノズル２１は全体として内筒３４及び断熱筒３６により包囲されているが、先端の注湯口２２は断熱筒３６を抜けて内筒３４の先端から外部に取り出されており、内筒３４及び断熱筒３６により包囲されている注湯ノズル２１の外周部にヒータ２３が巻かれている。
【００１４】
鋳型５１はカバーケース３１及び注湯ノズル２１の下方に配置されており、この鋳型５１は本体５２とこれに被着されたリング形の蓋体５３とを有している。リング形の蓋体５３の内周部には筒形の内壁が立ち上げられており、この内壁の内周部にカバーケース３１の外筒３２を臨んでシール材６１及びこれを挟んで軸受６２が設けられていて、カバーケース３１のリング片３５は昇降装置４１に取付けられている。昇降装置４１の作動により、カバーケース３１の外筒３２が鋳型５１の蓋体５３の内壁の内周部に設けられたシール材６１に対し摺動する状態で注湯ノズル２１と一体的に昇降する構成となっている。
【００１５】
図示した本発明の製造装置では、断熱筒３６と注湯ノズル２１との間に、注湯ノズル２１の外周部に巻かれたヒータ２３を包み込む状態で、アルミナ粉体２４が充填されている。またリング形の蓋体５３の内壁の外周部にはシール材６１と相対する位置にて水冷ジャケット６３が設けられている。更にリング形の蓋体５３には図示しない真空ポンプへと接続された吸気口６４が設けられている。そしてカバーケース３１と鉄製のものとなっており、断熱筒３６はアルミナ製のものとなっていて、シール材６１はシリコンゴム製のオーリングとなっている。
【００１６】
図示した本発明の製造装置では、カバーケース３１の内筒３４の内周部に設けた断熱筒３６により、またこれに併せてカバーケース３１の内筒３４と外筒３２との間に形成した空間３３により、更には水冷ジャケット６３により、ヒータ２３で加熱されて相当の高温状態になる注湯ノズル２１の熱が外筒３２の摺動するシール材６１に伝わるのを抑えると共にシール材６１を冷却するため、シール材６１の材質をその適用温度が相応に低温のものにまで広げることができ、これにより外筒３２と鋳型５１の蓋体５３との間のシール性を確保し易くなるので、それだけ鋳型５１内を実質的に無酸素雰囲気にし易くなり、結果としてマグネシウム合金溶湯やその鋳塊が酸化されるのを防止して品質劣化を防止する。また図示した本発明の製造装置では、鋳型５１内の湯面の上昇に合わせて、昇降装置４１を作動させることによりカバーケース３１と一体的に注湯ノズル２１を上昇させ、これにより注湯口２２を湯面の下の溶湯中に少しだけ浸漬した状態とすることができるので（図２から図３の状態）、溶湯の注入による落下時に飛沫が発生したり、湯面が不規則に乱れるのを機構上の無理なく防止でき、結果として優れた表面品質のマグネシウム合金鋳塊を機構上の無理なく得ることができる。図示した本発明の製造装置によると、表面品質を含めて優れた品質のマグネシウム合金鋳塊を機構上の無理なく得ることができるのである。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の製造装置を一部縦断面で例示する正面図。
【図２】図１と同じ本発明の製造装置を示す部分拡大縦断面図。
【図３】図１と同じ本発明の製造装置をその作用状態を含めて示す部分拡大縦断面図。
【符号の説明】
【００１８】
１１  溶解炉
１２  ポンプ
１３  給湯管
２１  注湯ノズル
２２  注湯口
２３  ヒータ
３１  カバーケース
３２  外筒
３３  空間
３４  内筒
３５  リング片
４１  昇降装置
５１  鋳型
５２  本体
５３  蓋体
６１  シール材
６２  軸受
６３  水冷ジャケット
６４  吸気口
Ａ    溶湯
【図１】
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【図２】
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【図３】
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