(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下部に溶湯取入口が形成され、該溶湯取入口が湯面下に位置するように炉内に配設される密閉ポットと、
該密閉ポットの直上に配設される鋳造機と、
密閉ポット上に液密状に保持されて、上端を金型キャビティと連通し、下端を密閉ポット内と連通するストークスと、
密閉ポットへの加圧ガスの供給制御を行うガス供給路と、
溶湯取入口を開閉するバルブと、該バルブを開放位置と閉鎖位置とに変換する駆動装置と、溶湯取入口を閉鎖した状態でバルブを回動するバルブ回転機構とを備えた、溶湯取入口を開閉するための開閉制御装置とを備え、
金型キャビティへ出湯する場合には、溶湯取入口を閉鎖するように開閉制御装置を駆動し、ガス供給路を開放して、密閉ポット内へ加圧ガスを供給するようにしたことを特徴とする鋳造用溶湯金属保持炉。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アルミニウム、アルミニウム合金等の溶湯金属を鋳造機の金型キャビティに圧入する機能を備えた鋳造用溶湯金属保持炉に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車部品等のアルミニウム、アルミニウム合金を鋳造する鋳造機にあって、溶湯金属保持炉内の湯面に圧力を加えることにより金属溶湯を鋳型に充填するようにした構成は、実公平２-３５３９９等のように公知である。
さらには、溶湯金属保持炉内に、下部に給湯管を接続し、給湯管の入口端を炉内に開口して、溶湯金属保持炉内と連通する密閉ポットを浸漬すると共に、溶湯金属保持炉から離間した位置に配設した金型キャビティを、出湯管により、密閉ポット内と連通し、溶湯金属保持炉内で給湯管の入口端と、密閉ポット内で出湯管の入口端とを、夫々開閉弁により開閉制御することにより、密閉ポット内に所定量の溶湯を供給し、かつ該溶湯を金型キャビティ内に供給するようにした構成のものは、特開２００１−２７６９６４で開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで上述の構成は、いずれも溶湯を金型キャビティ内にO.５〜１.Okg/cm2の圧力で、供給する構成に係るものである。すなわち、かかる構成にあっては、溶湯金属保持炉に使用する耐火材の強度や気孔率の関係で、溶湯に上述の範囲の圧力しか加えることができない。すなわち、圧力を高くすると、溶湯が炉壁耐火材の気孔に侵入して耐火材に割れやひびが発生する。一方、逆に加圧力が低いと、金型キャビティ内での湯回りが十分に行われない。特に、金型の形状が複雑になるほどキャビティ内各部での圧力が不均一となり、収縮巣の原因となったり鋳物にくぼみや、痩せが発生する。
【０００４】
さらには、溶湯金属保持炉内に、下部に給湯管を接続し、給湯管の入口端を保持炉内に開口して溶湯金属保持炉内と連通するようにした密閉ポットを配設すると共に、溶湯金属保持炉外に配設した金型キャビティを、出湯管により、密閉ポット内と連通し、給湯管の入口端と出湯管の入口端とを、夫々開閉制御弁により開閉制御するようにしてなる構成が、特開２００１−２７６９６４で開示されている。このものは、給湯管の入口端を開放して、密閉ポット内に溶湯金属保持炉と同じ湯面レベルとなるまで、溶湯を供給した後、給湯管の入口端を閉じ、さらに出湯管の入口端を開放した後、密閉ポット内に圧力を印加して、湯面センサーによって一回の出湯に必要な所定湯面レベルに降下するまで、溶湯を炉外の金型キャビティ内に供給した後、出湯管の入口端を閉鎖するようにしている。そして、これにより出湯量の調整を行っているものである。
【０００５】
かかる構成にあっては、密閉ポット内を加圧するものであるから、溶湯金属保持炉に使用する耐火材の強度や気孔率への圧力の影響を回避できる。ところで、この構成は、溶湯金属保持炉外に配設した鋳造機に、密閉ポット内の溶湯を供給する構成である。すなわち、出湯管内には、管内の酸化を防止するために、常に溶湯が充填した状態とする必要があり、このため、その出湯量を、密閉ポット内での湯面レベルにより制御して金型キャビティの容積と一致させ、所定湯面レベル（所定出湯量）となると、出湯管の入口端を閉鎖して、出湯管内には常に溶湯が充填されている状態とし、溶湯の戻り流を阻止するようにしている。
【０００６】
このためかかる構成にあっては、次の問題点がある。
1)この構成は、溶湯金属保持炉外に配設した鋳造機に、密閉ポット内の溶湯を供給するものであり、出湯管が長く、管の結合部でのシールドの限界から、１.Okg/cm2以上の圧力で、給湯することができないものである。すなわち、溶湯を金型キャビティ内にO.５〜１.Okg/cm2の圧力で、供給することを前提とする構成に係るものである。
2)出湯管の入口端を開閉制御する開閉制御弁、湯面センサーなどの装置を要して、構造が複雑となる。
3)炉外に引き出される出湯管内の溶湯が、冷却固化されないように、金型キャビティに至る長尺の出湯管の周囲にヒーターを配設する必要を生じて、設備が大がかりとなる。
【０００７】
すなわち、上述の特開２００１−２７６９６４に係る密閉ポットを炉内に配設した構成は、炉外に配設した金型キャビティへの出湯量を制御するためのものであり、高圧給湯には向かず、かつ構成が複雑で、大がかりとなる。
【０００８】
本発明は、構造が簡単で、しかも高い圧力で溶湯を供給して、高精度の鋳造ができる鋳造用溶湯金属保持炉を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本願発明は、下部に溶湯取入口が形成され、該溶湯取入口が湯面下に位置するように炉内に配設される密閉ポットと、
該密閉ポットの直上に配設される鋳造機と、
密閉ポット上に液密状に保持されて、上端を金型キャビティと連通し、下端を密閉ポット内と連通するストークスと、
密閉ポットへの加圧ガスの供給制御を行うガス供給路と、
溶湯取入口を開閉するバルブと、該バルブを開放位置と閉鎖位置とに変換する駆動装置と、溶湯取入口を閉鎖した状態でバルブを回動するバルブ回転機構とを備えた、溶湯取入口を開閉するための開閉制御装置とを備え、
金型キャビティへ出湯する場合には、溶湯取入口を閉鎖するように開閉制御装置を駆動し、ガス供給路を開放して、密閉ポット内へ加圧ガスを供給するようにしたことを特徴とする鋳造用溶湯金属保持炉である。
【００１０】
かかる構成にあって、溶湯取入口を開放して給湯室内の溶湯を密閉ポット内に導入し、溶湯取入口を閉鎖した後、窒素ガスや、乾燥空気などの溶湯金属と反応しにくい、不活性な加圧ガスを密閉ポット内に送り、高圧を溶湯面に付与することにより、密閉ポット内のストークスから、溶湯が金型キャビティ内に注入される。該金型キャビティで溶湯金属が固化すると、加圧ガスによる圧力印加を解除し、溶湯取入口を開放する。これにより、ストークス内で残留した溶湯が降下し、さらに密閉ポット内へ溶湯が流入し、湯面レベルが上昇する。
【００１１】
また、かかる構成にあっては、密閉ポット内にのみ圧力を加えるものであり、しかも密閉ポット外へ出湯管を引き出すものではなく、管の結合部が無いから、１.Okg/cm2以上の高圧を印加することができる。このため、鋳造機のキャビティ内に溶湯を円滑に流すことができるとともに溶湯と鋳造機の密着性が向上して鋳造肌が良好となり、さらに緻密で、強度が高く、かつ巣のない鋳造品を得ることができる。
【００１２】
また、単に密閉ポット内に圧力を加えるだけでよいから、出湯量の管理を要せず、制御機構が簡単となる。
【００１３】
ここで、溶湯取入口を開閉する開閉制御装置を、溶湯取入口を開閉するバルブと、該バルブを開放位置と閉鎖位置とに変換する駆動装置と、溶湯取入口を閉鎖した状態でバルブを回動するバルブ回転機構とで構成している。このバルブ回転機構によるバルブの回転により、溶湯取入口に固化した溶湯が除去される。これによりバルブ溶湯取入口の周縁との密着性が向上し、密閉ポット内の遮閉性が高まる。このため密閉ポットに高圧を印加しても、溶湯が密閉ポット内から、漏出することはなく、高圧鋳造に最適な開閉機構となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例を添付図面に従って詳述する。
図１、図２および図４に示すように、本発明の鋳造用溶湯金属保持炉１は、保持室２と該保持室２と連通する給湯室３とから構成されている。
【００１５】
保持室２の上端部には湯入蓋４が設けられており、蓋開閉装置５により開閉駆動するようになっている。そして、ほぼ定期的に湯入蓋４を開放して、別に設けた溶解炉(図示せず)から溶湯を保持室２内に注入追加する。保持室２の底部付近には必要本数のヒーター６が取付けられており、溶湯金属を常時所定の温度に保持している。なお、保持室２はフィルター１０等により給湯除塵室と保持温調室に区分されることもある。
【００１６】
保持室２には溶湯遮断弁７が設けられ、給湯室３との間の開口８を開閉することにより鋳造に必要な量の溶湯を保持室２から給湯室３へ送り込むようにしている。この溶湯遮断弁７はシャフトの下部にダイスを取付けた構造からなり、上部に取付けたシリンダー９に連結され、シリンダー９の駆動により昇降して開口８を開閉する。
【００１７】
給湯室３の底部付近にはヒーター１１が設けられており、溶湯を常に鋳造に適した温度に保持している。本発明は、この給湯室３に中心部に直管状ストークス１９を保持する密閉ポット１２を、その下部が湯面下に浸漬するよう配置したことを要部とするものである。以下本発明の要部につき説明する。
【００１８】
ここで、前記直管状ストークス１９は、密閉ポット１２の直上に液密状に保持されて、上端を金型キャビティ４１と連通し、下端を密閉ポット１２内と連通している。すなわち、密閉ポット１２の直上には、上型S１と下型S２を備え、その間に金型キャビティ４１を形成している鋳造機４０が配設される。そして、金型キャビティ４１と連通する接続管４２をストークス１９の上端に接続するようにしている。
【００１９】
また、密閉ポット１２は、内部に１０kg/cm2程度の圧力を加えても破損せず、また溶湯が密閉ポット１２の材質内に浸入しないような、セラミック材料で製作される。この密閉ポット１２の下方部には開口１２ａと連通する溶湯取入口１３が形成され、この溶湯取入口１３を介してほぼ一回の鋳造に必要な量だけの溶湯が給湯室３から密閉ポット１２内に導入される。
【００２０】
この溶湯取入口１３は、図３で拡大して示す開閉制御装置により、その開閉制御が行われる。ここで、溶湯取入口１３は、シリンダー１５の駆動により進退駆動する杆状バルブ１４により開閉される。さらに詳細に述べれば、中央部を軸受１６ａに傾動可能に支持されたアーム１６の、その一端にシリンダー１５のロッド１５ａを枢支すると共に、該アーム１６の他端に設けた回動保持部１６ｂに杆状バルブ１４の上端を回動可能に保持する。この杆状バルブ１４は、給湯室３を遮蔽する蓋体２０に形成され、傾斜状に上下方向への案内作用を生じるガイド２２に挿入されている。またその下端には、球状端面１４ａが形成されている。そして、シリンダー１５のロッド１５ａを進出駆動すると、軸受１６ａを中心としてアーム１６が図中時計方向へ傾動し、これに伴って杆状バルブ１４がガイド２２に沿って下方移動して、杆状バルブ１４の球状端面１４ａが口部２７に圧接して溶湯取入口１３が遮蔽される。この溶湯取入口１３の口部２７も球面加工が施されており、これにより球状端面１４ａは、溶湯取入口１３に整一に面接触する。また、同様に、シリンダー１５のロッド１５ａを退避駆動すると、アーム１６が反時計方向へ傾動して、杆状バルブ１４は上方移動し、溶湯取入口１３が開放される。而して、シリンダー１５の制御により、溶湯取入口１３の開閉が制御され、これにより開閉制御装置２５が構成される。かかる構成にあって、密閉ポット１２内には、従来のように、０．５〜１．０kg/cm2の低い圧力ではなく、上述した１０kg/cm2（適用範囲としては、１．０kg/cm2〜１１kg/cm2）程度の高圧が印加される。このため、かかる圧力に抗して溶湯取入口１３を遮断し得る圧接力が要求される。
【００２１】
ここで、バルブ１４で溶湯取入口１３を完全に密閉するために、杆状バルブ１４の球状端面１４ａを溶湯取入口１３に押し付けた後、バルブ回転機構１７でバルブ１４を回転させて締め付けるようにしている。この回転機構１７は、図３で拡大して示すように、杆状バルブ１４の上端をアーム１６の他端に設けた回動保持部１６ｂの凹溝に回動可能に支持し、かつ回動シリンダ２４のロッド２４ａをリンク２６を介して杆状バルブ１４と、その接線方向で連係するようにし、該回動シリンダ２４の進退駆動により、杆状バルブ１４を往復回動するようにしてなるものである。尚、かかる機構の作動を円滑とするために、その連結部には夫々遊びが設けられている。而して、杆状バルブ１４の球状端面１４ａが溶湯取入口１３の内周縁に密接した状態で、回動シリンダ２４の駆動により該杆状バルブ１４が回動して、溶湯取入口１３との密接が確保され、溶湯取入口１３が密閉化して、密閉ポット１２内の遮閉性が向上することとなる。このため、上述したように、密閉ポット１２内に高圧を印加しても、溶湯が密閉ポット１２内から、漏出することはない。
【００２２】
密閉ポット１２は、その開口をハウジング３０で遮蔽し、かつ該ハウジング３０により直管状のストークス１９の上端が液密状に保持されて、ストークス１９の下端を該密閉ポット１２の内部下方に開口している。また、該ハウジング３０によりストークス１９を加熱するヒーター３１が保持されている。尚、このヒーター３１は、溶湯保持炉外にある鋳造機の金型キャビティへ出湯管により密閉ポットからの溶湯を供給する構成に比して保温長が短く、しかも、周囲雰囲気が高温であることから、簡易構造とすることが可能となり、かつ温度制御が簡単となるという優れた利点がある。また、場合によっては、該ヒーターを省略することも可能である。
【００２３】
また、密閉ポット１２の上方にはガス供給路１８が接続されており、鋳造時には杆状バルブ１４により、溶湯取入口１３が密閉された状態で、１０kg/cm2程度の窒素、乾燥空気等の不活性気体からなる加圧ガスが送られて、溶湯の湯面を加圧するようにしている。溶湯が加圧されると、ストークス１９の下端開口から、密閉ポット１２上方に設置した上型S１と下型S２間で構成される金型キャビティ４１内に溶湯が注入される。
【００２４】
次に図を用いて本発明による鋳造用溶湯金属保持炉１の操業例について説明する。溶湯がラドル等で保持炉１まで運ばれてくると、蓋開閉装置５を作動して湯入蓋４を開き、溶湯を保持室２内に注入したのち、再び湯入蓋４を閉じる。そして、溶湯はヒーター６により均一に加熱され、温度むらが解消される。溶湯遮断弁７は通常開口８を閉じているが、進行中の鋳込作業が完了するとシリンダー９を作動して溶湯遮断弁７を上昇させ、開口８を開いて次回の鋳込みに必要な量だけの溶湯を給湯室３に移す。レベルセンサー(図示せず)等で定量の溶湯が給湯室３に移動したことを検知すると、溶湯遮断弁７を降下し開口８を閉じる。
【００２５】
上述した構成により、給湯室３内には、常に一定レベルの溶湯が蓄えられている。型S１、S２の金型キャビティ４１ヘの鋳込を開始するに際しては、まずシリンダー１５を作動してバルブ１４を上昇させ、溶湯取入口１３を開放状態にする。これにより、給湯室３の湯面レベルと等しくなるまで溶湯が給湯室３から密閉ポット１２内に入り、密閉ポット１２内に少なくとも一回の鋳造に必要なだけの溶湯が補給される。この場合、吸引ポンブ(図示せず)等を用いて溶湯を密閉ポット１２内に強制的に吸い上げてもよい。出湯に必要な量の溶湯が密閉ポット１２内に入ると、シリンダー１５を作動し、アーム１６を介して杆状バルブ１４を下降させ、溶湯取入口１３に球状端面１４ａを押し付けて閉鎖状態とする。この溶湯取入口１３の密閉状態を完全なものにするために、その後、回転機構１７で杆状バルブ１４を回転して、密着性を高める。
【００２６】
次いで加圧ポンプによりガス供給路１８を通して不活性ガスを密閉ポット１２内に送り込み、１０kg/cm2程度の圧力を溶湯面に加える。不活性ガスとしては窒素や乾燥空気を用いる。この加圧により溶湯はストークス１９を介して上型S１と下型S２で構成される金型キャビティ４１内に流れ込み、鋳込が行われる。鋳込中は継続して密閉ポット１２内に一定の圧力を加え続ける。このときヒーター３１によりストークス１９が加熱され、溶湯の固化が防止される。鋳込作業が完了すると、ガス供給路１８から不活性ガスを放出して密閉ポット１２内の圧力を開放する。これにより、ストークス１９内に残留していた溶湯は流下することとなる。そして再びバルブ１４を溶湯取入口１３より離し、次回に必要な溶湯を密閉ポット１２内に導入する。上記のような動作を繰り返しながら鋳込作業を続行する。
【００２７】
かかる鋳込作業にあって、セラミック製の密閉ポット１２を設けて、該密閉ポット１２内に圧力を加えるようにしたから、圧力により溶湯が炉壁耐火材の気孔に侵入することはない。しかも密閉ポット外へ出湯管を引き出すものではなく、管の結合部が無いから、１.Okg/cm2〜１１kg/cm2以上の高圧を印加することができる。このため、溶湯金属に高圧を加えながらストークス１９から金型キャビティ４１内に流し、高圧での押力状態に維持でき、その結果、溶湯と金型キャビティ４１内面との密着性が向上してその間の熱伝導性がよくなり、金型キャビティ４１内での溶湯の凝固制御を適正に行うことができる。そして鋳肌表面層に発生する微小な収縮巣が改善されることとなる。また押し湯力があがるため、溶湯補給不足による収縮巣も解消でき、強度も向上する。
【００２８】
【発明の効果】
上述したように、本発明は、炉内に、中心部にストークスが配設される密閉ポットを設けて、該密閉ポットの直上に鋳造機を配設し、金型キャビティとストークスとを接続するようにして、該密閉ポット内に圧力を加えるようにしたものであり、溶湯が炉壁耐火材の気孔に侵入して、炉壁損傷が発生する危惧もなく、外部に引き出される出湯管を備えるものでもないから、密閉ポット内に１.Okg/cm2以上の高圧力を印可することが可能となる。このため、溶湯金属に高圧を加えながらストークスから金型キャビティ内に流すことにより、溶湯と型面の密着性が向上して熱伝導性がよくなる。また、鋳造用溶湯金属保持炉の炉壁構造を変えたり複雑にすることなく、安価な設備費で高精度の鋳造が可能になる。
さらに出湯管の入口端を開閉制御する開閉制御弁などの装置が不要となり、また、炉外に引き出される出湯管内の温度管理も不要となって、設備が簡易低廉となる。
【００２９】
ここで、溶湯取入口を開閉する開閉制御装置を、溶湯取入口を開閉するバルブを、溶湯取入口を閉鎖した状態で回動するバルブ回転機構を備えたものとしたから、バルブと溶湯取入口の周縁とが密着し、密閉ポット内の遮閉性が向上して、密閉ポットに高圧を印加しても、溶湯が密閉ポット内から、漏出することはなく、高圧鋳造に最適な開閉機構となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の鋳造用溶湯金属保持炉１の縦断面図である。
【図２】給湯室３の縦断側面図である。
【図３】要部の拡大縦断側面図である。
【図４】鋳造用溶湯金属保持炉１の平面図である。
【符号の説明】
１   鋳造用溶湯金属保持炉
２  保持室
３  給湯室
１２  密閉ポット
１３  取入口
１４  バルブ
１５  シリンダー
１８  ガス供給路
１９  ストークス
４０  鋳造機
４１  金型キャビティ
【図１】
0004139127.tif 000002
【図２】
0004139127.tif 000003
【図３】
0004139127.tif 000004
【図４】
0004139127.tif 000005