(57)【要約】【課題】インゴット表面のしま模様の発生を最小限に抑え、またインゴット表面に大きな引き巣を生じさせることなく、平滑な表面を有する小型金インゴットを再現性よく製造する鋳造用バーナー装置および鋳造方法を提供する。【解決手段】２種類のガスバーナーが熔解した金を鋳造する鋳型を載置する定盤に設置され、バーナーの角度や高さを任意に変更できる支柱に固定されている。また各バーナーの配管には、流量調節弁および電磁弁が設置されている。さらに電磁弁はタイマーにより制御され、各バーナーの燃焼時間を任意に調節可能な構造となっている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金が鋳込まれる直方体形状の鋳型を載置する定盤と、鋳型の斜め上方に配置した水素ガスバーナーと、さらに水素ガス以外の燃焼ガスを使用するガスバーナーを有することを特徴とする小型金インゴットの鋳造用バーナー装置。
【請求項２】
水素ガスバーナーを鋳型の長辺方向中心線上の高さ５ｃｍ〜１０ｃｍ、角度３０〜８０°斜め上方より鋳型中央に向け設置し、もう一方のガスバーナーを鋳型中央部の高さ１０ｃｍ〜２０ｃｍ上方より垂直に配置したことを特徴とする請求項１記載の小型金インゴットの鋳造用バーナー装置。
【請求項３】
請求項１記載の小型金インゴット鋳造用バーナー装置による小型金インゴットの鋳造方法であって、２種類のバーナーの燃焼時間を切り替えて、始めに圧力０．１〜０．２ＭＰａ  流量１０〜６０ＮＬ／ｍｉｎの水素ガスバーナーを１秒〜５秒間燃焼させ、続いて圧力０．５〜０．９ＭＰａ  流量２０〜５００ＮＬ／ｍｉｎのガスバーナーを３０〜６０秒間燃焼させることを特徴とする小型金インゴットの鋳造方法。
【請求項４】
水素ガス以外の燃焼ガスにプロパンガスを用いることを特徴とする請求項３記載の小型金インゴットの鋳造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、小型金インゴットを製造する際に、鋳型に鋳込まれた金をガスバーナーの炎で金表面を覆いながら凝固させることにより、インゴット表面のしま模様の発生を最小限に抑え、またインゴット表面に大きな引き巣を生じさせることなく、平滑な表面を有する小型金インゴットを再現性よく製造する鋳造用バーナー装置および鋳造方法を提供するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般市場向けに販売される金インゴットで質量が１ｋｇ未満のものは、総じて小型金インゴットと呼ばれている。このような、小型金インゴットを鋳造する際には、鋳型に鋳込んだ金の表面をバーナーの炎で覆って、表面を徐冷する方法が採られている。
【０００３】
これは鋳込まれた金の表面をしま模様の少ない、あるいは亀甲紋状の模様が少なく、平滑な状態にすることと、また凝固による引き巣が発生することを抑制することが目的で行われている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
鋳型に鋳込まれた金の表面を徐冷する方法として従来は、作業者がバーナーを手に持って鋳込み面に対して燃焼させていたが、作業者によってやり方に差があり、鋳造後の小型金インゴットの表面状態に大きなバラツキを生じさせていた。
【０００５】
また、特開平１−２６９８１５号では角度調節可能な１つのバーナーを用いた装置が提案されている。この場合には、鋳造後の小型金インゴット表面の一カ所に引き巣が集中して大きく窪んでしまい、製造番号や純度、製造元名などの打刻作業において刻印が正確に表示されない恐れがあった。
【０００６】
これらの問題を解決する手段として、特許２８７４５２５号（特開平７−０１６７０７号）では鋳型の長手方向中心線に並列して向くように斜め上方に配置した複数のバーナー口を有する水素ガスバーナーと、水素ガスの流出量を調節するように水素ガスバーナーに設けられたマスフローメータとを有することを特徴とする金インゴット鋳造用バーナー装置を開発し、効果をあげている。
【０００７】
この発明によって、刻印作業において刻印が正確に表示されない等の問題は、改善された。しかし複数のバーナー口を設けたことで、鋳型に鋳込んだ後に徐令している金表面の揺れが収まりにくく、小型金インゴット表面にしま模様が残存してしまい、外観上の問題点となっていた。
【０００８】
また、しま模様を少なくするため長時間水素ガスバーナーの燃焼下に溶解した金を置いておくと、製造された小型金インゴットの比重が小さくなり、製品の品質規格である１９．２ｇ／ｃｍ３を下回る場合があった。
【特許文献１】特開平１−２６９８１５号
【特許文献２】特許第２８７４５２５号
【０００９】
小型金インゴット表面のしま模様は、鋳型に鋳込まれてから凝固するまでのバーナーによる影響が大きいことが判っている。そこで本発明は、鋳型に鋳込まれた後の金表面の揺れを抑えてインゴット表面のしま模様を小さくし、かつ熔解滓等が表面に残留することがなく平滑な表面を有し、長時間のバーナー燃焼でも製品の比重が規格以下とならない小型金インゴットを再現性よく鋳造可能な鋳造用バーナー装置および鋳造方法の提供を目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明では、鋳型に鋳込んだ金の表面を覆うバーナーに２種類のガスを用いることが特徴である。２種類のガスバーナーは、熔解した金を鋳造する鋳型を載置する定盤に設置され、バーナーの角度や高さを任意に変更できる支柱に固定されている。また各バーナーの配管には、流量調節弁および電磁弁が設置されている。さらに電磁弁はタイマーにより制御され、各バーナーの燃焼時間を任意に調節可能な構造となっている。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図面を参照して本発明を説明する。図１は、本発明の小型金インゴット鋳造用バーナーの概略斜視図である。鋳型１は、その内壁面に予め離型材を施された状態で定盤２の上に水平に載置されている。鋳型の窪んだ部分（概略寸法１１６×５０×１４ｍｍ）には、１２００〜１３００°Ｃの適切な温度で熔解された金（例えば、小型金インゴットの場合には、概略寸法が１１６×５０×８ｍｍの容積である）が、ロボットにより鋳込まれる。
【００１２】
金を鋳込んだ後に、金が急激に凝固しないよう徐冷用バーナーが２種類用意されている。バーナーの種類は、鋳込まれた金の表面に浮かぶ熔解滓を除去するには、水素ガス１３がよく、もう一方の金の表面を徐冷するバーナーには、大きくて緩やかな炎をつくるガスであれば何でも良い。本発明では、プロパンガスを実施例として上げている。
【００１３】
水素ガス通路１３は、水素バーナー火口３、逆火防止弁４、流量調整用のマスフローメータ５，電磁弁７およびタイマー８で構成されている。一方、プロパンガス通路１４は、プロパンガス火口９、定量バルブ１０、電磁弁１１およびタイマー８で構成されている。タイマー８は、ロボットと連動しており鋳込み動作の終了を受けて自動的にガス経路の電磁弁を制御する仕様となっている。さらに水素ガス電磁弁７およびプロパンガス電磁弁１１はタイマーにより開閉し、任意に燃焼時間が変更可能な構造となっている。
【００１４】
またガスを燃焼させるので、安全を確保するために炎センサー１２が設けられている。さらに、ガスの燃焼が行われない時には、ガスの流出は自動的に止められるようになっている。また鋳型が定盤上に載置したことを検知する接触式のセンサー（図示せず）も設けられている。
【００１５】
本発明のバーナー装置は、点火バーナーを使用しないものであり、バーナー口から流出したガスが、鋳型に鋳込まれた高温の金に接触することにより点火するようになっている。従って、あまり離れ過ぎていては点火が不安定となるので、バーナー口から金までの距離は適切に決められる。一般に、この距離が１５ｃｍ以下であれば確実に点火される。なお５ｃｍ以下では、バーナー口が返り炎で痛んでしまい、またロボットハンドの操作の邪魔になるので、５ｃｍを超える値であることが望ましい。
【００１６】
鋳型に対するバーナー火口の位置は、小型金インゴットのしま模様に大きく影響を及ぼすため、バーナー火口の位置および角度は調節可能な構造となっている。
【００１７】
具体的には、水素バーナー火口３は鋳型の長辺方向中心線上に位置され、高さ５ｃｍ〜１０ｃｍで角度３０〜８０°斜め上方より鋳型中央に向け設置されている。またプロパンバーナー火口は、鋳型中央部の高さ１０ｃｍ〜２０ｃｍ上方より垂直に配置されている。
【００１８】
またタイマーにより任意に設定できる燃焼時間の制御方法は、始めに圧力０．１〜０．２ＭＰａ  流量１０〜６０ＮＬ／ｍｉｎの水素ガスバーナーを１秒〜５秒間燃焼させ、続いて圧力０．５〜０．９ＭＰａ  流量２０〜５０ＮＬ／ｍｉｎのプロパンガスバーナーを３０〜６０秒間燃焼させるものである。なお２種類のガスバーナーが切り替わる際の時間ロスは無く、切り替わりは瞬時に行われる。
【００１９】
上記したような鋳造方法を行うことにより、鋳型に鋳込まれた金をガスバーナーの炎で金表面を覆いながら緩やかに凝固させることにより、インゴット表面のしま模様の発生を最小限に抑え、またインゴット表面に大きな引き巣を生じさせることなく、平滑な表面を有する小型金インゴットを再現性よく製造することができる。
【００２０】
【発明の効果】
以上のような鋳造用バーナー装置および鋳造方法で小型金インゴットを製造した結果、インゴット表面にしま模様が少なく、かつ熔解時の滓が表面に残らず、しかも製品比重が１９．２５〜１９．２９ｇ／ｃｍ３と製品規格を下回ることのない小型金インゴットを製造することが出来た。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のインゴット鋳造用バーナーである。
【符号の説明】
１．鋳型
２．定盤
３．水素バーナー火口
４．逆火防止弁
５．マスフローメータ
６．コック
７．水素ガス用電磁弁
８．タイマー
９．プロパンガスバーナー火口
１０．定量バルブ
１１．プロパンガス用電磁弁
１２．炎センサー
１３．水素ガス供給管
１４．プロパンガス供給管
【図１】
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