(57)【要約】  溶融金属を鋳造するためのシステムが提供される。システムは、鋳型であって、入口を有する鋳造キャビティ、および鋳型の上面と入口との間の穴を含む鋳型を含む。システムは、漏斗と中空の軸とを含むシュラウドであって、漏斗は、上面に隣接して鋳型の外側に配設され、中空の軸は穴内に受け入れられてその中で移動可能である、シュラウドをさらに含む。持上げ機構は、鋳型の上面に配設され、シュラウドを取鍋ノズルに係合させるためにシュラウドの漏斗を上面から離れて持ち上げるように動作可能である。また、該システムを用いて溶融金属を鋳造するための方法が提供される。
2020525285.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融金属を鋳造するためのシステムであって、
鋳型であって、入口を有する鋳造キャビティ、および鋳型の上面と入口との間の穴を含む鋳型と、
漏斗と中空の軸とを含むシュラウドであって、漏斗は、上面に隣接して鋳型の外側に配設され、中空の軸は穴内に受け入れられてその中で移動可能である、シュラウドと、
鋳型の上面に配設される持上げ機構であって、シュラウドを取鍋ノズルに係合させるためにシュラウドの漏斗を上面から離れて持ち上げるように動作可能である、持上げ機構とを含むことを特徴とするシステム。
【請求項２】
シュラウドを鋳型に対して回転させるための回転機構をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
持上げ機構は、シュラウドを鋳型に対して回転させるようにさらに動作可能であることを特徴とする、請求項１または２に記載のシステム。
【請求項４】
持上げ機構は、シュラウドの持上げと関係なく独立して、シュラウドの回転を生じさせることを可能にすることを特徴とする、請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
持上げ機構は、鋳型の表面に装着される第１部分と、シュラウドの漏斗を支持する第２部分とを含み、第２部分は第１部分に対して移動可能であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項６】
第１部分の位置は、鋳型に対して固定されており、第２部分は、軸が鋳型の穴内に実質的に受け入れられる第１位置と、軸の一部が穴から持ち上げられる第２位置との間で移動可能であることを特徴とする、請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
第１部分は、鋳型に対して移動可能であり、第１部分は軸が鋳型の穴内に実質的に受け入れられる第１位置と、軸の一部が穴から持ち上げられる第２位置との間で移動可能であることを特徴とする、請求項５に記載のシステム。
【請求項８】
第１位置と第２位置との間の第１部分の移動は、軸の回転のない軸の持上げをもたらすことを特徴とする、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
持上げ機構は、第１部分と鋳型の表面との間に設けられる第３部分を含むことを特徴とする、請求項７または８に記載のシステム。
【請求項１０】
持上げ機構は、油圧または空気圧アクチュエータもしくはモータを含むことを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１１】
持上げ機構は、円筒カムを含むことを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１２】
持上げ機構は、同心の外側カラーおよび内側カラーを含み、内側カラーおよび外側カラーの一方は、シュラウドの漏斗を支持し、鋳型の上面に装着される内側および外側カラーの他方の傾斜面上に載っているホロアを有し、内側カラーおよび外側カラーの相対的回転がシュラウドの直線運動を引き起こすことを特徴とする、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
各傾斜面が内側カラーまたは外側カラーの一部にわたって周方向に延びる、複数の傾斜面が設けられることを特徴とする、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
シュラウドは、内側カラーに取付けられ、内側カラーは、外側カラーの傾斜面に載っているホロアを有することを特徴とする、請求項１２または１３に記載のシステム。
【請求項１５】
持上げ機構は、内側カラーおよび外側カラーの相対回転をもたらすハンドルをさらに含み、随意に、ハンドルは、ホロアに取り付けられる、またはホロアを構成することを特徴とする、請求項１２〜１４のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１６】
シュラウドの漏斗に配設されるガスケットをさらに含むことを特徴とする、請求項１〜１５のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１７】
穴と鋳造キャビティの入口との間に配設される１または複数のフィルタをさらに含むことを特徴とする、請求項１〜１６のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１８】
１または複数のフィルタは、穴に接続され、シュラウドの端部を受け入れるハウジング内に配設されることを特徴とする、請求項１７に記載のシステム。
【請求項１９】
ハウジングと鋳造キャビティの入口との間にランニングシステムをさらに含むことを特徴とする、請求項１８に記載のシステム。
【請求項２０】
ハウジングは、衝撃パッドを収容することを特徴とする、請求項１８または１９に記載のシステム。
【請求項２１】
少なくとも１つの出口が、シュラウドの端部に隣接する軸に設けられ、衝撃パッドは、軸に当接する表面を有する少なくとも１つの支柱を含み、シュラウドが、支柱が出口と整列して出口を閉じ出口を通る金属の流れを妨げる位置と、出口が少なくとも部分的に開く位置との間で回転可能であることを特徴とする、請求項２０に記載のシステム。
【請求項２２】
請求項１〜２１のいずれか１項に記載のシステムを提供する工程と、
溶融金属を収容する底注ぎ取鍋を、取鍋の基部のノズルがシュラウドの漏斗の略垂直方向上方に配設されるように、鋳型の上方に位置付ける工程と、
シュラウドの漏斗を鋳型の上面から持ち上げてシュラウドをノズルに係合させるように持上げ機構を操作する工程と、
ノズルを開けて、これによって溶融金属を取鍋からシュラウドに流入させる工程と、
ノズルを閉じて溶融金属の流れを止める工程と、
シュラウドの漏斗を鋳型の上面に向かって下降させてシュラウドをノズルから離脱させるように持上げ機構を操作する工程とを含むことを特徴とする溶融金属を鋳造する方法。
【請求項２３】
シュラウドの漏斗を持ち上げるように持上げ機構を操作する工程は、鋳型に対するシュラウドの回転をももたらすことを特徴とする、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
持上げ機構を操作する工程は、鋳型に対してシュラウドを回転させることなくシュラウドの漏斗を持ち上げ、
ノズルを開けた後、シュラウドを回転させる工程をさらに含むことを特徴とする、請求項２２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶融金属を鋳造するためのシステムに関する。特に、本発明は、取鍋と鋳型内の鋳造キャビティとの間で溶融金属を搬送するためのシュラウドを含む鋳造システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
金属鋳造プロセスにおける主な課題の１つは、空気の取り込みおよび表面酸化膜を回避することである。これらは気泡および酸化物バイフィルムを含む欠陥につながり得るものであり、それは鋳造品に亀裂を生じさせる。
【０００３】
中および重鋼鋳物は、従来、底注ぎ取鍋から鋳造され、これはその基部に配設されるノズルを介して溶融金属を解放する。ノズルは取鍋の底部に設けられるストッパロッドまたは摺動ゲートによって動作される。取鍋は、クレーンによって、鋳型内に供給するダウンスプルーに接続される円錐状湯だまり上に持ち上げられる。取鍋作業者は、取り付けられた油圧機構によってストッパを持ち上げるまたは摺動ゲートを開けることによってノズルを開けて注湯プロセスを開始する。この鋳造方法の主な欠点は、湯だまりが大量の空気を金属内に取り込むことである。この取り込まれた空気は、ランニングシステムを介して、そして鋳物内に気泡として溶融金属とともに移動し、酸化物バイフィルムにつながる。
【０００４】
さらに、金属酸化は、溶融金属がセラミックタイルから組み立てられる従来のゲーティングシステムを通過するときに生じるかもしれない。金属は重力下で加速するので、金属流が狭まり、これが真空効果を生み出し、空気を、ランニングシステムを形成するセラミックパイプの封止されていない継目を通って金属内に吸引させる。金属酸化はまた、金属しぶきと、鋳型内部の大気中の酸素と反応する乱流とに起因し得る。
【０００５】
溶融金属の空気との接触は、酸化を生じるだけではなく、金属中に溶解される大気中の水分から窒素ガスおよび水素をもたらし、これが鋳鋼に非常に悪い影響を与える。金属中に閉じ込められた空気の量は、注湯プロセスに応じて変化し、そして、その空気の量が、鋳物の清浄度、機械的特性および表面品質に悪影響を及ぼす重大な非金属介在物の発生源であることが分かっている。
【０００６】
空気取り込みに起因する問題に加えて、従来の鋳造プロセスのさらなる欠点は、取鍋がクレーンから吊るされ、その重心が取鍋内の金属体積に応じて変化するので、湯だまりの中央上にノズルを位置付けることが困難であるということである。他の問題は、従来方法での注湯中に、金属しぶきがすぐ近くの取鍋作業者およびスタッフに重大な危険を及ぼすことである。クレーンに保持された取鍋は、いつでも移動可能である。ノズルが湯だまり上に正確に位置付けられているか否かを判断することが困難であるので、しぶきは特にノズル開放中危険である。
【０００７】
当該技術において知られている金属鋳造プロセスにおける空気取り込みの問題に対する解決手段の１つは、接触注湯である。この技術は湯だまりの使用を除去し、代わりに、取鍋ノズルが鋳型のダウンスプルーへの入口と直接接触して配置される。したがって、取鍋ノズルとダウンスプルー入口との間の位置合わせが重要である。再び、この技術の欠点は、クレーンから吊るされた取鍋を移動させ正確に配設する必要があることである。
【０００８】
ハリソンスチールキャスティングスカンパニーは、注湯流内への空気取り込みによって生じる再酸化の問題に対する代替の解決手段を提案している。ハリソンプロセスは、底注ぎ取鍋のノズルの下に溶融シリカシュラウドを取付けることを含む。鋳型には、シュラウドを受けるためのサイドライザが設けられる。サイドライザの下には鋳造キャビティに注ぐ注ぎ井が設けられる。シュラウドを取り付けた状態で、取鍋を鋳型上に整列させ、次いでシュラウドをサイドライザ内に挿入するように下降させる。次いで、ストッパロッドを、取鍋内の溶融金属がノズルおよびシュラウドを介して鋳型内に流れ込むように開放位置に移動させる。一旦鋳型が満たされると、ストッパを閉じる。取鍋をシュラウドが鋳型から離れるまで持ち上げ、次いで次の鋳型上に移動してプロセスを繰り返す。
【０００９】
しかしながら、接触注湯法と同様に、ハリソンプロセスの重大な欠点は、シュラウドをサイドライザ内に挿入するために、取鍋をクレーン上で操作することが困難であることである。また、作業者は大きな上昇取鍋の下で作業する必要があるので、シュラウドをノズルに装着することは作業者にとって困難であり、潜在的に危険である。
【発明の概要】
【００１０】
本発明はこれらの問題を念頭において考案された。
【００１１】
本発明の第１の態様に従えば、溶融金属を鋳造するためのシステムであって、
鋳型であって、入口を有する鋳造キャビティ、および鋳型の上面と入口との間の穴を含む鋳型と、
漏斗と中空の軸とを含むシュラウドであって、漏斗は、上面に隣接して鋳型の外側に配設され、中空の軸は穴内に受け入れられてその中で移動可能である、シュラウドと、
鋳型の上面に配設される持上げ機構であって、シュラウドを取鍋ノズルに係合させるためにシュラウドの漏斗を上面から離れて持ち上げるように動作可能である、持上げ機構とを含む、システムが提供される。
【００１２】
シュラウドの使用は、取鍋と鋳型との間の注湯時の金属の再酸化を低減し、これによって鋳物への介在物の導入を減少させる。また、シュラウドは金属の流れの乱流を制御するとともに低減し、これは空気の取り込みおよび鋳型の摩耗の可能性を低減し、次に介在物のレベルを減少させる。介在物およびラップ欠陥のレベルを低減することは、全体的に改善された鋳物表面仕上げをもたらす。しかしながら、シュラウディングは一般的によく知られているけれども、本発明の利点は、シュラウドを鋳型自体内（すなわち鋳型の表面と鋳造キャビティとの間に延びる穴内）に配設することによって、そして取鍋に係合するように、鋳型上にシュラウドを上方に持ち上げる持上げ機構を設けることによって達成される。
【００１３】
これは、シュラウドを取鍋ノズルに固定し、シュラウドを鋳型に近接させるために取鍋全体を下降させる先行技術のシステムに対して多数の利点を有する。第一に、本発明は、極めて危険である、シュラウドを取鍋に取付けるために大きな上昇取鍋の下で作業者が作業する必要性を回避する。第二に、鋳造前にシュラウドを取鍋に装着したり、シュラウドを各鋳型キャビティ内に下降させ、注湯後再び持ち上げたりする時間の無駄がないので、鋳造プロセスの効率が著しく改善される。本発明の持上げ機構は、シュラウドの取鍋ノズルとの素早く安全な係合および離脱を可能にする。また、これは注湯直後に取鍋からスラグを空にすることを可能にし、よりきれいな取鍋をもたらす。第三に、各鋳型キャビティはそれ自体シュラウドを収容しており、シュラウドは取鍋ノズルと係合するために上方に持ち上げるので、本発明は、取鍋を、各鋳型内に、予め取り付けられたシュラウドとともに正確に操作する必要性を回避する。これは、注湯間の取鍋の操作性をより容易にし、また恒久的に取鍋に固定されるシュラウドの挿入および取出しによって鋳型を損傷させる危険性を低減する。
【００１４】
持上げ機構は、鋳型の上面に装着され、取鍋のノズルと係合しているシュラウドの漏斗を持ち上げるように機能する。シュラウドの軸は鋳型の穴内で移動可能であるので、シュラウド全体が持上げ機構の操作によって上方に持ち上げることができる。
【００１５】
いくつかの実施形態において、システムは、シュラウドを鋳型に対して回転させるための回転機構をさらに含む。回転機構は、持上げ機構と組み合わされてもよい。たとえば、持上げ機構によるシュラウドの上方は、またシュラウドの回転をもたらしてもよく、シュラウドの回転は持上げをもたらしてもよい。したがって、いくつかの実施形態において、持上げ機構は、シュラウドを鋳型に対して回転させるようにさらに動作可能である。いくつかの実施形態において、持上げ機構は、シュラウドの持上げと関係なく独立して、シュラウドを回転させるように動作可能である。
【００１６】
いくつかの実施形態において、持上げは、鋳型の表面に（直接的または間接的に）装着される第１部分と、シュラウドの漏斗を支持する第２部分とを含み、第２部分は第１部分に対して移動可能である。
【００１７】
いくつかの実施形態において、第１部分の位置は、鋳型に対して固定されており、第２部分の移動は、鋳型から離れ取鍋ノズルに係合する漏斗の持上げをもたらす。いくつかの実施形態において、第２部分は、軸が鋳型の穴内に実質的に受け入れられる第１位置と、軸の一部が穴から持ち上げられる第２位置との間で移動可能である。
【００１８】
いくつかの実施形態において、第１部分は、鋳型に対して移動可能であり、第１部分は軸が鋳型の穴内に実質的に受け入れられる第１位置と、軸の一部が穴から持ち上げられる第２位置との間で移動可能である。いくつかの実施形態において、第１部分は、第２部分の移動なしで第１位置と第２位置との間で移動可能である。第１位置と第２位置との間の第１部分の移動は、第２部分および／または軸の回転のない軸の持上げをもたらしてもよい。
【００１９】
いくつかの実施形態において、持上げ機構は、第１部分と鋳型の表面との間に設けられる第３部分をさらに含む。第３部分は、鋳型に対する第１部分の移動を容易にしてもよい。
【００２０】
いくつかの実施形態において、持上げ機構の第１部分または第３部分（存在すれば）は、鋳型の上面に固定される基部を含み、またはから成り、これによって持上げ機構を鋳型に固定する。
【００２１】
持上げ機構が第１部分に対する第２部分の移動、または鋳型および任意に第２および／または第３部分に対する第１部分の移動を提供するように実施可能である多数の方法があることは理解されるであろう。たとえば、持上げ機構は、ねじまたはカム式機構、ジャッキ（パンタグラフジャッキ）、または伸縮線形アクチュエータなどの機械的アクチュエータを含んでもよい。あるいは、持上げ機構は、油圧または空気圧アクチュエータもしくはピストンを含んでもよい。いくつかの実施形態において、持上げ機構はモータを含む。
【００２２】
いくつかの実施形態において、基部と鋳型の上面との間にシールが設けられる。
【００２３】
いくつかの実施形態において、持上げ機構の第２部分とシュラウドの漏斗との間にシールが設けられる。
【００２４】
いくつかの実施形態において、持上げ機構の第１部分と、第２および／または第３部分との間に実質的に間隙はない。
【００２５】
取鍋ノズルとシュラウド漏斗との間、持上げ機構と鋳型との間、持上げ機構とシュラウドの漏斗との間にシールをすることによって、そして持上げ機構の第１部分と第２および／または第３部分との間に、実質的に間隙がないか、非常に狭い間隙があることによって、金属が取鍋からシュラウドを介して鋳型内の鋳造キャビティに流れることができる実質的に閉じたシステムを提供することができる。これは、再酸化を低減し、鋳物内への介在物の形成を低下させる。しかしながら、システムを完全に気密にすることはできないことは理解されるであろう。
【００２６】
いくつかの実施形態において、持上げ機構は、円筒カムを含む。当該技術において知られているように、円筒カムは、ホロアがシリンダの表面に乗るカムである。表面は傾斜しており、スパイラルまたはヘリックスを形成する。表面は、シリンダの湾曲壁または湾曲面内に形成される溝として形成されてもよく、シリンダの端部を形成してもよい。ホロアは、表面に沿って乗るとき、シリンダの長手軸に平行な並進運動を受け、それによって回転運動を直線運動に変換する。
【００２７】
いくつかの実施形態において、持上げ機構は、同心の外側カラーおよび内側カラーを含み、内側カラーおよび外側カラーの一方は、シュラウドの漏斗を支持し、鋳型の上面に（直接的または間接的に）装着される内側および外側カラーの他方の傾斜面または螺旋面（すなわちカム）上に載っているホロアを有し、内側カラーおよび外側カラーの相対的回転がシュラウドの直線運動を引き起こす。
【００２８】
いくつかの実施形態において、傾斜面は、内側カラーまたは外側カラーの上端部に形成される。
【００２９】
いくつかの実施形態において、シュラウドは、内側カラーに取付けられ、内側カラーは、鋳型の上面に（直接的または間接的に）装着される外側カラーの傾斜面に載っているホロアを有する。いくつかの実施形態において、外側カラーは、第１部分に対応するようにみなされてもよく、内側カラーは持上げ機構の第２部分に対応するようにみなされてもよい。
【００３０】
いくつかの実施形態において、外側カラーの位置は、鋳型に対して固定され、外側カラーに対する内側カラーの回転は、シュラウドの直線運動を引き起こす。このような実施形態において、シュラウドそれ自体も持ち上げられるにつれて回転することは理解されるであろう。
【００３１】
いくつかの実施形態において、外側カラーは鋳型および内側カラーに対して移動可能である。これは、第１部分と鋳型の表面との間に第３部分を設けることによって促進されてもよい。このような実施形態において、外側カラーの回転は、内側カラーおよびそこに支持されるシュラウドの回転のないシュラウドの直線運動をもたらす。次いで、内側および外側カラーの両方の回転（それらの間の相対運動がない）は、直線運動のないシュラウドの回転を引き起こす。この構成は、金属の流れをよりよく制御するために使用することができる。たとえば、外側カラーの回転によるシュラウドの持ち上げは、シュラウドを通る金属の流れを可能にしてもよく、シュラウドのその後の回転は、追加の出口を開け、金属の流れを増加させるために使用されてもよい。
【００３２】
いくつかの実施形態において、複数の傾斜面が設けられる。各傾斜面は、カラーの一部に周方向にわたって延びてもよい。いくつかの実施形態において、２つ、３つまたは４つの傾斜面が設けられる。たとえば、３つの傾斜面が設けられてもよく、それぞれ周方向に約１２０°の角度にわたって延びてもよい。
【００３３】
いくつかの実施形態において、持上げ機構は、内側カラーおよび／または外側カラーの相対回転をもたらすハンドルをさらに含む。いくつかの実施形態において、ハンドルは、ホロアに取り付けられる、またはホロアを構成する。
【００３４】
持上げ機構は、任意の適切な材料から成っていてもよい。いくつかの実施形態において、持上げ機構の少なくとも一部は、鋼などの金属から成る。
【００３５】
シュラウドの漏斗は、形状が部分的に球状（凹状）である内面を有してもよい。これは、取鍋ノズルとのボールソケット様係合を可能にする。これは、たとえ取鍋ノズルおよびシュラウド、ならびに／またはシュラウドおよび鋳型が完全に整列していなくても、取鍋ノズルとの安全な接続を提供する。
【００３６】
いくつかの実施形態において、システムは、シュラウドの漏斗に配設されるガスケットをさらに含む。ガスケットは、シュラウドとノズルとの間の接続を封止することを確保するのに役立つ。
【００３７】
シュラウドは、溶融鉄および鋼などの高温の溶融金属に耐えることが可能な任意の耐火材料から製造されてもよい。適切な耐火材料は、溶融シリカ、プレキャストコンクリート、および等静圧圧縮炭素結合耐火物を含む。いくつかの実施形態において、シュラウドは、溶融シリカから成る。
【００３８】
適切な熱および物理的特性を有することに加えて、シュラウドは、高い寸法精度で作られなければならず、これは特定の製造方法（たとえば、シュラウドを形成する材料がストリッピングおよび焼成の前に鋳型内で部分的に硬化され養生されるスリップキャスティング）が他のものよりもより適切であることを意味する。
【００３９】
シュラウドの中空の軸が移動可能に受け入れられる鋳型の穴は、鋳型の上面と鋳造キャビティの入口との間に延びる。「間に延びる」ことによって、穴は鋳型の上面と鋳造キャビティの入口との間の全距離にわたって延びてもよく、穴はその距離の一部だけ延びていてもよい。
【００４０】
シュラウドの軸は、ほんの少しの間隙をあけて穴内に受け入れられる。いくつかの実施形態において、シュラウドの軸は穴の全長にわたって延びる。シュラウドを密着させ、実質的に全長にわたって延びる軸を有することによって、金属の流れを効果的に制御し、しぶきをなくし、再酸化を減少させることができる。シュラウドと穴との間の間隙に存在する空気は、金属の流れと直接接触せず、したがって空気の取り込みがない。この狭い空隙は、金属が鋳型に入るときにランニングシステムの換気も可能にする。
【００４１】
いくつかの実施形態において、鋳造システムはフィルタをさらに含む。フィルタは、穴と鋳造キャビティの入口との間に配設されてもよい。フィルタは、溶融金属から任意の介在物を取り除くように機能する。フィルタは、フローモディファイアとしても作用し、溶融金属が鋳造キャビティに流れ込む前に、溶融金属の乱流を減少させる。フィルタは、当業者に知られた任意の適切な材料から成ってもよい。いくつかの実施形態において、フィルタはジルコニアから成る。
【００４２】
いくつかの実施形態において、フィルタは、ハウジング内に配設される。ハウジングは、穴に（直接的または間接的に）接続されてもよい。いくつかの実施形態において、ハウジングは、シュラウドの軸の端部（すなわち漏斗とは反対側の端部）を受け入れる。これらの実施形態において、溶融金属は、穴内に受け入れられるシュラウドを通り、ハウジング内に、鋳造キャビティ内に入る前にフィルタを通って流れる。
【００４３】
ハウジングは、断面が正方形状、長方形状、三角形状、六角形状、八角形状または円形状であってもよい。したがって、いくつかの実施形態において、ハウジングは、３つ、４つ、６つまたは８つの側壁を有する。１以上の側壁は、そこに溶融金属が鋳造キャビティまで流れる出口を有してもよい。フィルタは各出口に隣接して配設されてもよい。したがって、ハウジングおよびフィルタ構造は、鋳造キャビティの特定の要件に従って選択可能である。
【００４４】
ハウジングは、溶融シリカ、プレキャストコンクリート、耐火粘土および化学結合砂を含む任意の適切な耐火材料から製造されてもよい。いくつかの実施形態において、ハウジングは溶融シリカから成る。
【００４５】
いくつかの実施形態において、ハウジングは、耐火衝撃パッドを収容する。これは、溶融金属がシュラウドの端部から流出するときに、溶融金属による鋳型の腐食を防ぐ。
【００４６】
シュラウドの（漏斗とは反対側の）端部は、完全に開いていてもよい。あるいは、端部には、溶融金属が通過して流れる開口を有する基部または端部キャップが設けられてもよい。使用時に、基部または端部キャップは、シュラウドが持ち上がる前に、衝撃パッドに取付けられる。
【００４７】
衝撃パッドは、溶融シリカ、プレキャストコンクリート、耐火粘土および化学結合砂を含む、溶融金属の熱衝撃および物理的衝撃に耐えることができる任意の適切な耐火材料から製造されてもよい。いくつかの実施形態において、衝撃パッドは、溶融シリカから成る。
【００４８】
いくつかの実施形態において、少なくとも１つの出口が、シュラウドの端部に隣接する軸に設けられる。少なくとも２つ、３つまたは４つの出口が設けられてもよい。出口はシュラウドの軸まわりに規則的に離間していてもよい。これらの「水平方向」出口は、シュラウドの端部の開口に加えて、溶融金属がシュラウドを出るためのさらなる流路を提供し、したがって全ての出口が開いているときにより大きな流量を可能にする。
【００４９】
軸内の出口を通る金属の流れを制御するための流れ制御手段が設けられてもよい。シュラウドは、各出口が整列し流れ制御手段によって閉鎖され、これによって出口を通る金属の流れを妨げる位置と、各出口が開き（そしてもはや流れ制御手段と整列しない）、これによって金属が出口を通って流れるのを可能にする位置との間で回転可能であってもよい。開放位置と閉鎖位置との間に、出口が部分的に開放している一連の（たとえば連続する）位置があってもよいことは理解されるであろう。このような実施形態において、シュラウドの回転は、金属の鋳物への流量を制御するために有利に使用することができる。
【００５０】
いくつかの実施形態において、流れ制御手段は、衝撃パッドによって提供される。
【００５１】
いくつかの実施形態において、衝撃パッドは、シュラウドの軸に当接する表面であって、その高さおよび幅が出口を完全に覆うのに十分である表面を有する少なくとも１つの支柱または壁を含んでもよい。支柱または壁の高さは、軸が持上げ機構によって持ち上げられるときに表面が出口を完全に覆うように選択されなければならないことは理解されるであろう。
【００５２】
いくつかの実施形態において、シュラウドは、出口を閉鎖しそこを通って流れる金属を妨げるように（各）支柱が出口（またはその各出口）と整列する位置と、その（または各）出口が少なくとも部分的に開放している位置との間で回転可能である。好ましくは、支柱の数は、出口の数に対応する。いくつかの実施形態において、軸は４つの出口を含み、衝撃パッドは４つの支柱を含む。
【００５３】
いくつかの実施形態において、衝撃パッドは、シュラウドの軸まわりに延びる壁（すなわちリングを形成する）を含む。壁は、シュラウドの軸において出口と少なくとも部分的に整列可能なように位置付けられる１以上の孔を含む。このような実施形態において、シュラウドは、出口を閉鎖しそこを通る金属の流れを妨げるように出口が壁によって覆われる位置と、その（または各）出口が壁の孔（またはその各孔）と少なくとも部分的に整列し、したがって少なくとも部分的に開放する位置との間で回転可能であり、これによって金属を出口および孔を介してシュラウドから流出させる。
【００５４】
いくつかの実施形態において、衝撃パッドの表面は、シュラウドの基部と形状が相補的である領域を含む。この領域は、シュラウドの基部と表面との間の嵌合が衝撃パッドに対するシュラウドの特定の向きにおいてのみ可能であるように形成されてもよい。たとえば、軸の出口が流れ制御手段と整列するときにだけ、基部と表面との間の嵌合が可能であってもよい。したがって、基部と衝撃パッドとの間の相補性は、軸の出口が閉鎖されるときに決定する有用な手段を提供する。支柱または壁は、衝撃パッドの表面から上方に向かって延びてもよい。
【００５５】
いくつかの実施形態において、システムは、ハウジングと鋳造キャビティの入口との間にランニングシステムをさらに含む。
【００５６】
いくつかの実施形態において、システムは、鋳造キャビティに流体連通するライザをさらに含む。ライザは、鋳型に形成されるキャビティを含む天然砂ライザであってもよく、または一般にフィーダまたは押湯スリーブと呼ばれる補助ライザであってもよい。押湯スリーブは、典型的には、化学結合耐火物形状であり、絶縁性および／または発熱性であってもよい。ライザは、鋳造キャビティと鋳型の上面との間に延びてもよい。ライザまたは押湯スリーブは開放し、大気に露出していてもよく、または天井または蓋を有して閉鎖されていてもよい。いくつかの実施形態において、鋳型は複数のライザを含む。
【００５７】
いくつかの実施形態において、システムは、サイドライザを含む。サイドライザは鋳造キャビティに隣接して位置してもよい。サイドライザは、鋳型の下部、すなわち鋳型の上面に対して離れて位置してもよい。シュラウドの軸の端部は、サイドライザに、鋳造キャビティと流体連通して配設されてもよい。
【００５８】
いくつかの実施形態において、鋳造キャビティは底部供給される。「底部供給されることによって」、鋳造キャビティは、ランニングシステムから鋳造キャビティの底部に入る溶融金属によって上方に向かって充填される。
【００５９】
いくつかの実施形態において、ランニングシステムは、鋳型内の１以上の導管またはランナを含み、各導管は、ハウジングまたはサイドライザの出口と鋳造キャビティとの間に延びる。
【００６０】
本発明の鋳造システムは、任意のノズル付き底注ぎ取鍋に適用可能であってもよい。いくつかの実施形態において、取鍋のノズルは形状が部分球状（凸状）または上面が平らなドーム状である。
【００６１】
さらに、単一の万能ノズル直径がありとあらゆる鋳造のために使用されてもよい。
【００６２】
底注ぎ取鍋から注湯可能な金属の割合または量は、使用されているノズルの直径によって制限される。シュラウドが取り付けられると、次いで金属の流れはシュラウドの軸の内径または穴にさらに応じて制限されてもよい。
【００６３】
シュラウドが取鍋に固定され、次いで複数の鋳型を鋳造するために使用される従来の用途では、金属流量は各鋳造に対して同じである。著しく異なるサイズの鋳物が同じ取鍋から鋳造されようとする場合、流量が特定の大きいまたは小さい鋳造サイズには不適当であり、最適化されていない鋳型充填および増加する鋳造欠陥または不良品をもたらす可能性がある。これは、金属の各取鍋に対して、同様のサイズの鋳物が同じ必要ノズルサイズおよび単一のシュラウド直径を用いて製造されなければならないことを意味する。
【００６４】
本発明の鋳造システムでは、鋳造毎に新しいシュラウドが使用され、これによって、様々な異なるサイズおよび寸法の鋳物を単一のラン（取鍋）から製造することが有利に可能になる。なぜなら各鋳型はそれ自体のシュラウドを収容し、そのサイズおよび穴直径は鋳物サイズに応じて選択可能であるからである。したがって、使用されるシュラウドのタイプは、取鍋またはノズルタイプ（直径）によって決定されるのではなく、個々の鋳造に最適化されている。たとえば、８０ｍｍの穴直径を有するシュラウドと、４０ｍｍの穴直径を有するシュラウドとは、ともにそれらを単一のノズルに取付けることが可能な同じ漏斗寸法を有しており、したがって、万能ノズルが取り付けられた同じ取鍋から鋳造するように使用することができる。
【００６５】
したがって、本発明のシステムは、より多くの可撓性を有し、現在使用されている典型的なシステムよりも短い鋳造ランに適用可能である。さらなる利点は、清浄なシュラウドが鋳造毎に使用され、したがって介在物の存在をさらに減少させる。
【００６６】
したがって、いくつかの実施形態において、システムは、複数の鋳型を含む。各鋳型のシュラウドは、同一の長さおよび／または直径であってもよい。あるいは、異なる鋳型が異なる長さおよび／または直径のシュラウドを収容してもよい。
【００６７】
したがって、シュラウドの長さおよび直径は、鋳造のタイプに応じて選択されることは理解されるであろう。たとえば、小形鋳物は３０ｍｍの内部穴直径を有するシュラウドを用いて鋳造されてもよいが、大形鋳物は７０ｍｍの穴直径を有するシュラウドを必要としてもよい。異なる穴径の異なるシュラウドは、万能ノズルとともに使用可能である。
【００６８】
いくつかの実施形態において、シュラウドの穴直径は、２０ｍｍ〜１００ｍｍ、３０ｍｍ〜８０ｍｍ、または４０〜７０ｍｍである。
【００６９】
シュラウドを鋳型自体内に含め、個々の鋳物に応じてシュラウドを選択することによって、使用されるシュラウドの長さに関して制限がなくなる。いくつかの実施形態において、シュラウドの長さは、１〜３メートル、または１．５〜２メートルである。
【００７０】
鋳型は、金属鋳造において一般的に使用されるような従来の砂型であってもよい。したがって、本発明の鋳造システムは、任意の適切な鋳造鋳物砂システムを用いることによって調製可能である。
【００７１】
鋳物砂は、２つの主なカテゴリに分類可能である：化学結合（有機または無機結合剤に基づく）または粘土結合。化学結合鋳物砂結合剤は、典型的には、結合剤および化学硬化剤が砂と混合され、結合剤および硬化剤は直ちに反応し始めるが、砂をパターンプレートのまわりに形作られるのを可能にするのに十分にゆっくりであり、次いで取外しおよび鋳造のために十分に硬化させる、自己硬化システムである。粘土結合造型システムは、結合剤として粘土および水を用い、「生」すなわち未乾燥状態で使用可能であり、一般に生砂と呼ばれる。生砂混合物は、圧縮力下のみにおいては、すぐに流れず、または容易に移動しないので、パターンの周りに生砂を詰め込み、鋳型に十分な強度特性を与えるために、ジョルティング（jolting）、バイブレーティング（vibrating）、スクイージング（squeezing）およびラミング（ramming）の様々な組み合わせが、高い生産性で一様な強度の鋳型を製造するのに適用される。
【００７２】
化学結合鋳物砂は、小容量ならびに／または中および大サイズの鉄鋼鋳物の製造に最適であり、典型的には、生砂システムと比較してより高い強度を有する。
【００７３】
鋳造練習はよく知れており、たとえばFoseco Ferrous Foundryman’s Handbook (ISBN 075064284 X)の第１２章および第１３章に記載されている。ノーベークまたは常温効果プロセスとして知られている典型的なプロセスは、砂を、液体樹脂またはケイ酸塩結合剤と適切な触媒とともに、通常、連続ミキサで混合することである。次いで混合砂がバイブレーションおよびラミングの組み合わせによってパターンの周りに詰め込まれ、次いで放置され、その間に触媒が結合剤と反応し始め、砂混合物の硬化をもたらす。鋳型が取扱い可能な強度に達すると、鋳型がパターンから取り外され、化学反応が完了するまで硬化し続ける。押湯スリーブが採用される場合、押湯スリーブはパターンプレート上に配置され、押湯スリーブの周りに混合砂が塗布荒れてもよく、または押湯スリーブは、パターンからの取外し後、鋳型のキャビティ内に挿入されてもよい。同様に、フィルタハウジングおよびフィルタが、適所に取り付けられてもよく、または後で挿入されてもよい。
【００７４】
鋳型は、典型的には２つの部分で形成され、次いで鋳造前に組み立てられる。より大きくより複雑な鋳造のためではあるけれども、鋳型はともに組み立てられる３以上の部分を含んでもよい。鋳型は、典型的には、水平方向に分割されるが、いくつかの鋳物形状のために垂直方向に分割されてもよい。
【００７５】
砂型は、金属枠内で製造されてもよい。これは鋳型に対する支持を提供する。枠にはハンドルが設けられてもよい。ハンドルは、２つの鋳型部分を持ち上げ、完全鋳型を組立て操作するために使用可能である。
【００７６】
本発明の鋳造システムは、鋼鋳物の製造に特に適しているけれども、ねずみ鋳鉄、青銅、銅、亜鉛、マグネシウム、アルミニウムおよびアルミニウム合金などの他の金属を鋳造するためにも使用可能である。
【００７７】
いくつかの実施形態において、鋳型は、永久鋳型または金型であってもよい。永久鋳型または金型は、鋳鉄、鋼または当業者に知られている任意の他の適切な材料から成っていてもよい。これらの実施形態は、アルミニウムおよびアルミニウム合金鋳物の製造に適している。
【００７８】
本発明のさらなる態様に従えば、第１の態様のシステムを用いた鋳造方法が提供される。
【００７９】
方法は、
本発明の第１の態様のシステムを提供する工程と、
溶融金属を収容する底注ぎ取鍋を、取鍋の基部のノズルがシュラウドの漏斗の略垂直方向上方に配設されるように、鋳型の上方に位置付ける工程と、
シュラウドの漏斗を鋳型の上面から持ち上げてシュラウドをノズルに係合させるように持上げ機構を操作する工程と、
ノズルを開けて、これによって溶融金属を取鍋からシュラウドに流入させる工程と、
ノズルを閉じて溶融金属の流れを止める工程と、
シュラウドの漏斗を鋳型の上面に向かって下降させてシュラウドをノズルから離脱させるように持上げ機構を操作する工程とを含んでもよい。
【００８０】
いくつかの実施形態において、シュラウドの漏斗を持ち上げるように持上げ機構を操作する工程は、鋳型に対するシュラウドの回転をももたらす。
【００８１】
代替実施形態において、持上げ機構を操作する工程は、鋳型に対してシュラウドを回転させることなくシュラウドの漏斗を持ち上げる。このような実施形態において、方法は、ノズルを開けた後、シュラウドを回転させる工程をさらに含んでもよい。
【００８２】
いくつかの実施形態において、方法は、鋳型をアルゴンなどの不活性ガスで洗浄することをさらに含む。不活性ガスを保持するために、鋳型は、注湯前に換気を防ぐように閉じられなければならない。たとえば、いくつかの実施形態において、単にシートまたは紙またはカードを通気口の上に配置することによって、任意の開いているライザまたは通気口を閉じる必要があるかもしれない。アルゴンは空気よりも重いので、一旦鋳型が閉じられると、アルゴンは注湯前に漏出することがない。
【００８３】
本明細書に記載されたいずれかの実施形態は、そうでないことが述べられていない限り、任意の他の実施形態と適宜組み合わされてもよい。
【００８４】
本発明の実施形態が、添付の図面を参照して説明される。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】シュラウドの漏斗が取鍋ノズルと係合していない、本発明の第１の態様に従う鋳造システムの斜視図である。
【図２】個々の構成要素を示す、図１のハウジングの分解斜視図である。
【図３】図３ａおよび図３ｂは、図１の持上げ機構を含む２つの構成要素の斜視図である。
【図４】シュラウドの漏斗が取鍋ノズルと係合している、図１の鋳造システムの斜視図である。
【図５】図５ａおよび図５ｂは、鋳型と取鍋との間でずれがある状況における、図１の取鍋ノズルとシュラウドとの間の接続を示す断面図である。
【図６】本発明の代替実施形態における３部品持上げ機構の第３構成要素の斜視図である。
【図７ａ】本発明の代替実施形態における、３部品持上げ機構およびそれによって支持されるシュラウドの漏斗の断面図である。
【図７ｂ】異なる回転段階における図７ａの持上げ機構の斜視図であり、回転前の機構を示す。
【図７ｃ】異なる回転段階における図７ａの持上げ機構の斜視図であり、回転後の機構を示す。
【図８ａ】本発明の実施形態に従うシュラウドの端部の斜視図である。
【図８ｂ】図８ａのシュラウドで使用される衝撃パッドの斜視図である。
【図８ｃ】ハウジングおよび図８ｂの衝撃パッドと組み立てられた、部分的に開いた位置と完全に開いた位置との間の遷移を示す、図８ａのシュラウドの斜視図であり、部分的に開いた位置を示す。
【図８ｄ】ハウジングおよび図８ｂの衝撃パッドと組み立てられた、部分的に開いた位置と完全に開いた位置との間の遷移を示す、図８ａのシュラウドの斜視図であり、完全に開いた位置を示す。
【発明を実施するための形態】
【００８６】
図１を参照して、本発明に従う鋳造システム１０の実施形態は、鋳造キャビティ１４が形成される鋳型１２を含む。鋳型は、分割線１３において水平方向に接合される、上部１２ａおよび下部１２ｂから成る。鋳造キャビティ１４は、２つの入口１６を介して底部供給される。溶融金属は、シュラウド２０を通って鋳物キャビティ１４に供給され、金属を大気から保護することによって金属の再酸化を防ぐ。シュラウド２０は、溶融金属が注がれる漏斗２２と、金属を鋳造キャビティ１４内に供給する長尺の中空の軸２４とを含む。漏斗２２は鋳型１２の外側に配設されるので、使用時に取鍋（図示せず）のノズル２６と係合することができる。シュラウド２０の軸２４は、鋳型１２の上面３２に形成される穴３０内に受け入れられ、そこに実質的に垂直に延びる。穴３０は、シュラウド２０の直線運動を依然として可能にしながら、実質的に間隙がないように、シュラウド２０を受け入れるような大きさにされる。鋳造キャビティ１４と鋳型１２の上面３２との間に延びる、開放した押湯スリーブ１５が、鋳造キャビティ１４と流体連通する。
【００８７】
穴３０は、上面３２と、鋳型１２内に配設されるハウジング３４との間に延びる。ハウジング３４は形が直方体であり、互いに固定される４つのプリズム形状部分を含み、上壁３６と下壁３８と４つの側壁４０とを有する。ハウジング３４は、溶融シリカなどの適切な耐火材料から成っていてもよい。シュラウド２０の軸２４は、漏斗２２とは反対側のシュラウド２０の端部４４がハウジング３４内に受け入れられるように、上壁３６の開口部４２を通過する。４つの側壁４０のうちの２つは、出口４６を有する。フィルタ（図示せず）は、溶融金属がハウジング３４から出ていくとき、溶融金属がフィルタを通過するように、各出口４６に隣接して配設されてもよい。
【００８８】
一対の導管５０を含むランニングシステム４８は、１つの導管５０が各出口４６から通じた状態でフィルタハウジング３４から側方に延びる。導管５０は、上方に曲がって鋳造キャビティ１４の入口に接合し、各導管５０は別々の入口１６に入る。したがって、シュラウド２０の漏斗２２および軸２４を下方に向かって通り、フィルタハウジング３４内に入り、フィルタを通ってフィルタハウジングから出て出口４６を通って、導管５０を通り、上方に向かって鋳造キャビティ１４に入る溶融金属の経路が提供される。
【００８９】
上述のように、シュラウド２０は、取鍋ノズル２６との係合のために上方に向かって持ち上げ可能なように、穴３０内で直線運動可能である。シュラウド２０は、鋳型１２の上面３２に配設される持上げ機構５２によって持ち上げられる。
【００９０】
図２は、互いに嵌合してハウジング３４を形成する４つの個別セグメント３５ａ，３５ｂを示す。２つのセグメント３５ａは、側壁４０に出口４６を有し、他の２つ３５ｂには出口はない。各セグメント３５ａ，３５ｂは、三角形基部３９と、側壁４０と、１／４円（すなわち９０°）切欠き４３を有する、三角形状天井部３７とを有する。各片が互いに嵌合すると、４つの天井セグメントがハウジングの上壁３６を形成し、切欠き４３が、シュラウド２０の軸２４が通過する円形開口部４２を形成する。同様に、４つの三角形基部３９は互いに嵌合してハウジングの下壁３８を形成する。２つのハウジングセグメント３５ａは、セラミック発泡フィルタ４７を適所に保持する隆起形状フレーム４５を側壁４０の内面４０ａに一体化し、フィルタ４７の中心が側壁の出口を覆って位置決めされる。使用時には、セグメント３５ａ，３５ｂは、ハウジング３４の４つの側壁４０の周りに金属バンド（図示せず）を結び付け締め付けることによって互いに固定される。
【００９１】
図３ａおよび図３ｂをさらに参照して、持上げ機構５２は、外側カラー５６内に同心状に着座する内側カラー５４を含む。内側カラー５４は、円形リム６０によって囲まれる環状シート５８を含む。使用時には、シュラウド２０の漏斗２２は、シュラウド２０の軸２４がシート５８の中央孔６２を通過した状態で、環状シート５８に支持される。円形リム６０の外表面６３には、２つのペグ６４が設けられ、ペグ６４およびハンドル６６から離間して設けられる。
【００９２】
外側カラー５６は、環状基部７０によって囲まれる円筒壁６８を含む。基部７０は、使用時に、鋳型１２の上面に取付けられる。鋳型１２の作成中、外側カラー５６は適所に配置され、鋳物砂が養生し硬化するとき適所に保持される。円筒壁６８の上端６９の部分は、３つの傾斜面または螺旋面７２を提供するように切り取られる。図示された実施形態において、各螺旋面７２は、円筒壁６８の円周の約１２０°の周りに延びる。
【００９３】
持上げ機構５２が組み立てられると、内側カラー５４のペグ６４およびハンドル６６は、外側カラー５６の螺旋面７２に載る。内側カラー５４をハンドル６６を用いて回転させると、ペグ６４およびハンドル６６が螺旋面７２に沿って移動し、内側カラー５４、したがって内側カラー５４によって支持されるシュラウド２０を上方に持ち上げることがわかる。したがって、内側および外側カラー５４，５６は、円筒カムとして機能し、ペグ６４およびハンドル６６はホロアを構成する。
【００９４】
図１において、持上げ機構５２の内側カラー５４は第１位置にあり、ペグおよびハンドルは螺旋面７２の最低点にある。この位置において、シュラウド２０は、軸２４がハウジング３４のほぼ底面まで延び、漏斗は取鍋ノズルと係合しないように下降される。約９０°の角度にわたる内側カラー５４の反時計回りの回転は、ペグおよびハンドルを外側カラー５６の螺旋面７２に沿って上方に移動させ、これによって、持上げ機構５２を図４に示されるような第２位置まで移動させることがわかる。第２位置において、内側カラー５４およびそこに配置される漏斗２２は、鋳型１２の上面３２から離間して上方に持ち上げられ、漏斗２２は取鍋ノズル２６と係合する。漏斗２２とは反対側のシュラウド２０の端部４４は、ハウジング３４の下壁３８から離間して持ち上げられるが、ハウジング３４内に残る。したがって、内側カラー５４が回転する角度は、漏斗２２をノズル２６に接触させるために必要な、内側カラー５４およびシュラウド２０の垂直運動の程度に依存し、鋳型１２の高さおよび取鍋の位置決めに応じて変化してもよいことは理解されるであろう。持上げ機構５２は、ハンドル６６が螺旋面７２に沿って下方に移動することを防ぐように、作業者がハンドル６６を保持することによって、注湯中、第２位置に手動で保持されてもよい。しかしながら、いくつかの実施形態において、持上げ機構５２を第２位置に保持するためのロックが設けられてもよいことは理解されるであろう。
【００９５】
図５ａおよび図５ｂを参照して、取鍋と鋳型１２との間の完全な整列は、垂直方向のずれがあるように、常に達成されていなくてもよい。図５ａに示される実施形態において、取鍋ノズル２６の長手軸線Ｌ１は、シュラウド２０の長手軸線（Ｌ２）から５°だけずれている。図５ｂにより明確に示されているように、取鍋ノズル２６の先端７４は、形状が部分的に球状または上面が平らなドーム状である。シュラウド２０の漏斗２２は、形状が部分的に球状でもあり、平らな底面７８と湾曲した側面８０とを有する内面７６を有する。漏斗２２の内面７６は、ガスケット８２で裏打ちされている。ノズル２６、漏斗２２およびガスケット８２の部分的球状は、たとえ取鍋と鋳型１２との間のずれが生じても、接続が気密に封止されることを確保する。
【００９６】
上述の本発明の実施形態において、持上げ機構５２の内側カラー５４の外側カラー５６（鋳型１２に対して固定されたまま）に対する回転によって、シュラウド２０の同時回転とともに取鍋ノズル２６との係合のためにシュラウド２０を持ち上げる。しかしながら、代替実施形態において、シュラウドは、内側カラーおよびシュラウドが持上げ中に回転しないように、外側カラーの回転によって持ち上げられてもよい。これを容易にするために、３部品持上げ機構を提供するために、第３構成要素が設けられてもよい。図６は、円形リム９４によって囲まれる環状基部９２を含む第３構成要素または取付けリング９０を示す。図示される実施形態において、円形リム９４の上面９６は、リム９４の全高を通して下方に延びる一連の孔９８を有する。孔９８は、取付けリング９０を鋳型の表面１１２に固定するための爪または金属ピン９９を受け入れる。使用時には、持上げ機構の内側および外側カラーは、取付けリング９０の中および上に同心状に嵌合する。
【００９７】
図７ａを参照して、３構成要素持上げ機構１５２は、外側カラー１５６内に同心状に着座する内側カラー１５４を含む。次に、外側カラーは、鋳型（図示せず）の上面に固定される取付けリング１９０の円形リム１９４内に同心状に着座する。したがって、図３の実施形態とは異なり、外側カラー１５６は鋳型の上面に固定されていないが、上面に対して回転可能であり、取付けリング１９０に対しても回転可能である。
【００９８】
図７ｂは、回転前の持上げ機構１５２を示す。外側カラー１５６の時計回りの回転は、図７ｃに示される位置への、内側カラー１５４の回転のない内側カラー１５４の垂直運動をもたらす。したがって、内側カラー１５４によって支持されるシュラウドは、シュラウドの回転なしで簡単に持ち上げられる。その後、内側カラー１５４と外側カラー１５６との両方を一緒に回転させると、シュラウドが回転する。３部品持上げ機構は、図３の２部品持上げ機構と同様に、すなわち内側カラー１５４とその内部に支持されるシュラウドとを同時に持ち上げながら内側カラー１５４を反時計回りに回転させるように操作されてもよいことは理解されるであろう。
【００９９】
図８ａは、図７の持上げ機構１５２と共に使用されてもよい、シュラウド１２０の下端部１４４（すなわちノズルとは反対側）を示す。シュラウド１２０の穴は、内部に中央開口部１２６を有する基部１２２によって閉鎖される。４つの水平方向出口１２８が、基部１２２に隣接するシュラウド１２０の軸１２４に設けられる。基部１２２は、中央開口部１２６から基部１２２が軸１２４と交わる箇所の周辺部まで放射状に広がる４つの花弁状の窪みを有して成形される。
【０１００】
図８ｂは、図８ａのシュラウド１２０とともに使用される衝撃パッド１３２を示す。衝撃パッド１３２は、上面１３６を有する略正方形状ブロック１３４を含む。上面１３６は、形がシュラウド１２０の基部１２２の形に相補的である中央領域１３８を有する。４つの支柱１４０が、上面１３６から上方に向かって垂直に延び、１つの支柱１４０が衝撃パッド１３２の各角部にある。支柱１４０は、断面が略三角形であり、各三角形の頂点は、正方形状ブロック１３４の角部にほぼ整列する。各支柱の内側に面する表面１４２はわずかに湾曲し、曲率の程度はシュラウド１２０の軸１２４の曲率に一致するように選択される。支柱１４０の高さおよび間隔、ならびに内側に面する表面１４２の幅は、支柱１４０が組み立てられたシステムにおいてシュラウド１２０の水平方向出口１２８を完全に覆うことができるように選択される。シュラウド１２０の基部１２２および衝撃パッド１３２の上面１３６の中央領域１３８の成形は、水平方向出口１２８および支柱１４０間の正確な整列を容易にする。シュラウド１２０と衝撃パッド１３２との間の嵌め合いは、支柱１４０および出口１２８が整列する（シュラウドが昇降される）ときに、支柱１４０が水平方向出口１２８を通る金属の流れを妨げることができるが、シュラウド１２０が依然として衝撃パッド１３２に対して回転可能であるようなものでなければならないことは理解されるであろう。
【０１０１】
図８ｃおよび図８ｄは、衝撃パッド１３２およびフィルタハウジング１４６の２つのセグメント（簡略化のために他の２つのセグメントは図示せず）と組み立てられたシュラウド１２０の下端部を示す。一方のセグメントは適切な位置にフィルタ１４７とともに示され、他方のセグメントはハウジング出口１４８が見えるようにフィルタなしで示されるが、フィルタは使用時には存在してもよいことは理解されるであろう。持上げ機構（図示せず）の操作時における中間部分開放位置（図８ｃ）から完全開放位置（図８ｄ）への遷移が示される。
【０１０２】
図７および図８を参照して、使用時には、持上げ機構１５２によるシュラウド１２０の持上げ前に、シュラウド１２０の基部１２２は、衝撃パッド１３２の上面１３６の相補的な中央領域１３８と噛み合うので、基部１２２の中央開口部１２６は閉鎖される。軸１２４の水平方向出口１２８はまた、支柱１４０と整列して閉鎖され、これによってシュラウド１２０からの金属の流れを妨げることを確保する。
【０１０３】
持上げ機構１４２の外側カラー１５６が回転すると、内側カラー１５４およびその内部に支持されるシュラウド１２０は上方に持ち上げられる。したがって、シュラウド１２０の基部１２２は、もはや衝撃バッド１３２の上面には接触せず、これによって中央開口部１２６を通る金属の流れを可能にする。しかしながら、シュラウド１２０の回転は生じないので、水平方向出口１２８は支柱１４０によって閉鎖されたままである。鋳造時、底注ぎ取鍋のストッパは開放され、金属はノズルを通ってシュラウド１２０内に流れ込む。金属は、基部１２２の中央出口１２６を介してシュラウド１２０を出て、シュラウド１２０と衝撃パッド１３２との間の間隙を通って流れ、フィルタハウジングに存在するフィルタ（図示せず）をプライミングし、その後、ランニングシステム（図示せず）内に流れ込み始める。
【０１０４】
内側カラー１５４および外側カラー１５６は、その後、取付けリング１９０および鋳型に対して一緒に回転する。これは、鋳型（または取鍋ノズル）に対してその垂直方向位置を変化させることなく、シュラウド１２０を回転させる。回転前、シュラウド１２０は、水平方向出口１２８が衝撃パッドの支柱１４０によって塞がれる。シュラウド１２０の回転時、水平方向出口１２８は、支柱１４０との整列から外れて移動し、部分的に開放し（図８ｃ）、その後完全に開放し（図８ｄ）、これによって、フィルタハウジング１４６、鋳型内のランニングシステムおよび鋳造キャビティ内への金属の流れを着実に増加させる。
【０１０５】
シュラウドの回転が、衝撃パッドに対する回転によって開放および閉鎖可能なシュラウドの水平方向出口の提供とともに、持上げとは独立して行うことができる持上げ機構を使用すると、金属の流れをより大きく制御するという利点が与えられる。まず、鋳型キャビティが空であり、背圧がないときには、シュラウドの基部の中央出口だけを開放することによって低流量を使用することができる。その後、鋳型キャビティ内の金属レベルが水平方向出口を開放することによって上昇するにつれて、流量を増加させることができる。これは、注湯中、システム全体内の金属圧力を保持し制御する。また、金属が最初にフィルタハウジングに入るときの流れを制御することは、フィルタに対する衝撃および金属圧力を減少させ、したがってフィルタ破損およびフィルタ背後の乱流の可能性を低減させる。本発明は、シュラウドを加圧したままこれらの利点を達成することを可能にし、これは典型的には取鍋ノズルを完全に開放したままにすることによって行われる。
【０１０６】
実施例
試験は、建設業車両用大型鋼鋳物を製造するヨーロッパの鋼鋳物工場で行われた。
【０１０７】
比較例１
７５０ｋｇの鋳造重量を有する従来の注型鋼鋳物が、鋳造キャビティの周囲に等間隔に配置され、ダウンスプルーの基部に３つのランナによって接続された３つの等しい大きさの接線方向インゲートを介して底部供給された。３つの開口発熱ライザ（フィーダ）が、鋳造キャビティの頂部の上方にかつ直接流体連通して位置付けられた。水平分割鋳型が、酸硬化フラン樹脂結合再生クロマイト砂から造型され、鋳造前にアルゴンでパージされた。鋳物は、鋳型の注湯カップおよびダウンスプルーの上方に位置付けられたノズルが鋳型の表面の上方３００ｍｍ未満であるように、鋳型の上方に配置された従来の底注ぎ取鍋から注湯された。液体金属は、１５５５℃の注湯温度で底注ぎ取鍋から注湯された。
【０１０８】
実施例１
比較例１のランニングシステムは、長さ１２５０ｍｍ、外径８０ｍｍ、内（穴）径４０ｍｍの寸法を有する溶融シリカシュラウドを収容するように修正された。シュラウドの漏斗は、図３に従う、鋳型の頂部に嵌め込まれた持上げ機構内に配置された。ダウンスプルーの基部に、３つの側壁を有する三角柱状溶融シリカハウジングが配設された。これらの壁のそれぞれは出口を有し、STELEX Zrブランドでフォセコによって製造販売されている１００ｍｍ×１００ｍｍ×２５ｍｍのジルコニア系１ｐｐｉ発泡フィルタが出口近傍に配設された。出口は、比較例１のインゲートと同様に、鋳造キャビティの底部に接続された。鋳型はアルゴンでパージされ、シュラウドは、持上げ機構を用いて、シュラウドの漏斗が、底注ぎ取鍋の基部に取付けられる、商標VAPEXでフォセコによって販売される等圧粘土グラファイトノズルと係合するように、持上げ機構を用いて持上げた。シュラウドの漏斗とノズルの端部とは、黒鉛化ガスケットによって封止された。液体金属は、１５５５℃の注湯温度で底注ぎ取鍋から注湯された。注湯時間は、取鍋開口部のストッパから閉まるまでの２８秒であった。
【０１０９】
実施例１のシステムによって製造された鋳物は、比較例１のシステムによって製造された鋳物よりもかなりきれいであるように見えたので、ショットブラスト処理の直後かつ熱処理および研削の前に最初の磁気検査を行うことができた。実施例１の鋳物表面の磁気粒子検査（ＭＰＩ）は、たとえ熱処理および研削の後であっても、比較例よりも著しくきれいであることを示した。さらに、鋼鋳物は、エンドユーザの顧客に出荷される前に、磁気検査によって検出された介在物および表面欠陥を除去するために、一連の溶接サイクルを行わなければならない。従来の注湯によって製造された比較例の鋳物に対して、典型的には、鋳物は少なくとも５回の溶接サイクルを経なければならなかった。これに対して、本発明（実施例１）の鋳造システムによって製造された鋳物は、焼入れおよび出荷準備前のＤＣ磁気制御の前の数個のスポット欠陥の単一溶接サイクルを必要とするだけであり、これは３０時間（鋳造当たり）を超える溶接時間の短縮に相当し、鋳造工場にかなりのコスト削減とエンドユーザの顧客への納期の大幅な短縮をもたらした。
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図４】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図６】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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【図７ｃ】
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【図８ａ】
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【図８ｂ】
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【図８ｃ】
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【図８ｄ】
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【国際調査報告】
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