JPH0152106B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、鋳型に設けられた細径の長穴状キ
ヤビテイ内に効率よく金属溶湯（以下、単に溶湯
と言うこともある。）を注入し得る細径棒鋳造装
置に関する。

溶接棒のような細棒を製造するには、インゴツ
トから圧延によつて製造することが考えられる
が、インゴツトの径は例えば500〜600mmあり、こ
れから例えば２〜３mmにまで径を細くするために
は、数十回に亘つて鍛造、圧延および線引を行な
わなければならず、コスト面から不可能である。
また、硬くかつ延性に乏しいものについては、当
然鍛造、圧延および線引を行なうことができな
い。

そこで従来、この種の細棒は鋳造法により製造
されていた。この鋳造法としては、溶湯の注入
をその自重を利用して行なう方法、あるいはい
わゆる低圧鋳造法がある。

ところで、このような従来の鋳造法を用いてよ
り細い、例えば２〜３mm程度の溶接棒などを得よ
うとした場合、20cm程度以上の長さでかつ健全な
ものを得ることが困難であることが判明した。こ
れは、前述した長い溶接棒をいう要求を充足する
ものではない。

この発明は、このような２〜３mm径程度の細径
の溶接棒に対する長棒化という要望に応えるもの
である。

この発明の出発点は、長棒化を困難にしている
原因の追求にある。追求によると、この種の細径
のものにあつては、注入された溶湯自体が細径で
あるが故に全体的な熱容量が小で、冷却凝固しや
すいこと、およびキヤビテイ内に入つた溶湯に対
する抵抗力（溶湯の粘性、表面張力に基づくと思
われる。）を無視し得ないこと、によつて長棒化
が困難であることが判つた。したがつて、長棒化
のためには、溶湯が固まるまでの短時間内に注入
した溶湯を鋳型のキヤビテイ内に速く流すように
することが重要である。

そこで、この発明では溶湯の自重、それにもキ
ヤビテイを鉛直方向に沿わせることによつて効率
良く作用させるようにし、しかもこれに加えてそ
の溶湯に負圧又は正圧あるいはそれら両方を加え
ることによつて溶湯を鋳型のキヤビテイ内へ短時
間で注入することができるようにした。

まず、この発明の一実施例について説明する前
に、一実施例に適用される基本的な構成について
第１図を参照して説明する。

図中１は鋳型である。この鋳型１内には、その
鋳型１を貫通する細径のキヤビテイ２が設けられ
ている。そして、この鋳型１自体は、キヤビテイ
２をほぼ鉛直方向に合致させて設置させている。
また、鋳型１の下端面は、フイルター３が設けら
れたベツセル４が取り付けられている。そのフイ
ルタ３は次の二つの機能を有するものである。す
なわち、一つにはキヤビテイ２内へ注入された溶
湯がキヤビテイ２から漏れるのを防止する機能で
あり、また一つには溶湯から発生する金属粉末、
いわゆるスプラツシユを取り除く機能である。そ
のため、このフイルタ３は耐火物フイルタなどで
作られている。また、ベツセル４は配管５を介し
て真空ポンプ６に連結されており、ベツセル４と
真空ポンプ６との間の配管５の中途部にはベツセ
ル４側から真空ポンプ６側へ向けて電磁弁７と真
空タンク８が設置されている。電磁弁７は、溶湯
がキヤビテイ２内へ若干入つた時に開くようにな
されている。つまり、キヤビテイ２が溶湯によつ
て蓋をなされた状態で真空タンク６とキヤビテイ
２とを連結することにより、これによつて真空吸
引の効果を確実なものとしている。このように電
磁弁７はキヤビテイ２内と真空タンク８とを遮断
するものであるから、気密性を保持することがで
き、かつシヤツター機構を有するものなら他のも
のでも良い。また、その設置箇所としては、鋳型
１の上方であつても良いが、シヤツター開いた時
に、溶湯によつて蓋が形成されないうちにシヤツ
タが開くと効果的に真空吸引することができない
から注意を要する。そのためには、例えばシヤツ
タの上部に溶湯が深く溜まつてから開くように
し、かつシヤツタを鋳型１の上部に接するように
して設けると良い。

次に、以上の構成の装置を用いて溶湯を注入す
る場合について説明する。先ず、るつぼ（図示せ
ず）等から溶湯をキヤビテイ２にその上端から注
ぐ。なお、このとき、キヤビテイ２の上端開口を
ろうと状にしておくと溶湯を注入し易い。そし
て、溶湯がその自重によりキヤビテイ２内若干流
れ込んだ時に電磁弁７を開く。すると、、真空タ
ンク８によつてキヤビテイ２内が急激に真空状態
になる。しかも、真空タンク２の容量が大きいか
ら、一旦真空状態になると、その状態が持続す
る。そして、溶湯は自重及び真空吸引力によりキ
ヤビテイ２内を下方のフイルタ３までその粘性に
抗して速く流れて行き、キヤビテイ２内への溶湯
注入を完了する。

なお、この基本構成では、キヤビテイ２の下端
に負圧を与えているが、さらに、キヤビテイ２の
上端に正圧を加えるようにしても良いことは勿論
である。

ところで、この基本構成では溶湯の自重を利用
しているのであるから、るつぼからキヤビテイ２
内に溶湯を注入するとき、るつぼを鉛直方向に向
けて溶湯を注入するようにするのが好ましい。し
かし、この場合には溶湯の断切れ、あるいは溶湯
の飛散に留意する必要がある。

次に、そのような留意点に基づいて、本発明の
一実施例、すなわち前述の基本構成を応用した溶
接棒等の細径棒鋳造装置について第２図を参照し
て説明し、これによつてこの発明をより明らかに
する。なお、上記基本構成と同様な構成部分につ
いては、その説明を簡略にする。図中１１は鋳型
で、この鋳型１１は溶湯Ｍをキヤビテイ１２内へ
注入するとき以外、キヤビテイ１２の湯口１２ａ
を下方に向けてその側部を水平軸１３，１３によ
り支持台１４，１４に回転自在に支持されてい
る。そして、この状態で鋳型１１の下端部には、
るつぼホルダー１５が取り付けられている。この
るつぼホルダー１５の底部にはねじ機構によつて
上下してるつぼ１６の上端開口部１６ａを鋳型１
１に押圧するためのるつぼ押え１７が設けられて
いる。また、鋳型１１の外周の適宜箇所にはリミ
ツトスイツチたたき１８が設けられており、これ
に対応するリミツトスイツチ１９が支持台１４に
取り付けられている。このリミツトスイツチ１９
は、鋳型１１が倒立する直前に作動するようにな
されている。つまり、溶湯Ｍがキヤビテイ１２内
へ若干流れ込んだ時にリミツトスイツチ１９が作
動するようになされている。一方、溶湯１１の上
端部はフイルタ２０が取り付けられたベツセル２
１がボルト２２よつて固定されている。このベツ
セル２１は、前述した実施例と同様に、配管２２
を介して電磁弁２３、真空タンク２４及び真空ポ
ンプ２５に連結されている。なお、電磁弁２３は
前記リミツトスイツチ１９が作用すると開くよう
になされている。

そして、以上のような構成の装置を用いて細径
鋳造棒を製造する場合、先ず溶湯Ｍを入れたるつ
ぼ１６をるつぼ押え１７によつて鋳型１１に押圧
してその開口部１６ａを密着させる。次に水平軸
１３，１３を回転させてこの装置全体を回転させ
る。回転が進行すると、るつぼ１６内の溶湯Ｍが
その自重によりキヤビテイ１２内へ流れ込む。さ
らに回転してリミツトスイツチ１９が作動する
と、電磁弁２３が開き、真空タンク２４によつて
キヤビテイ１２内が真空状態になる。これによ
り、溶湯Ｍはキヤビテイ１２内を速く流れること
ができる。なお、鋳型１１はちようど反転した時
に止めておく。これによつて、溶湯Ｍの自重を最
も効果的に利用することができる。また、このよ
うな構成であると、キヤビテイ１２内の溶湯Ｍの
流速向上の他に、溶湯Ｍは最初徐々にキヤビテ
イ１２内に流れ込み、しかも、その量が適当な時
期に真空タンク２４により吸引されるから、溶湯
Ｍは断切れを生じることなく粘性の低い状態で一
気にに鋳型１１内に流入し、均一で欠陥のない凝
固体が得られる、るつぼ１６は完全に反転する
から溶湯の自重をより効果的に利用できる、る
つぼ１６は鋳型１１に押圧密着されているから溶
湯Ｍが飛び散ることがなく安全である等の効果が
得られる。

また、上記の鋳造装置においては、鋳型１１の
下端面にるつぼ１６を固定し、鋳型１１の上端面
に真空タンク２４を固定するようにしているか
ら、水平軸１３，１３の回りの回転モーメントを
バランスさせることができ、したがつて鋳型１１
を容易に回転させることができる。ちなみに、真
空タンク２４を床面上に設置し、これとるつぼ１
６とを柔軟性を有するパイプによつて接続するこ
とも考えられるが、このようにした場合には、水
平軸１３，１３にるつぼ１６による大きな回転モ
ーメントが作用し、このため鋳型１１を回転させ
るのに多大の労力、あるいは大型の回転装置が必
要になる。 ところで、この発明は、溶湯Ｍの自
重と真空タンク２４の吸引とを利用して溶湯Ｍの
細径の鋳型１１に一気に流入させることを特徴と
しており、そのためには、装置が反転してるつぼ
１６から溶湯Ｍが鋳型１１の上端面に流入するタ
イミングと弁２３を開いて真空タンク２４による
吸引を開始するタイミングとを合わせることが必
要となる。すなわち、具体的にはリミツトスイツ
チ１９の作動のタイミングが早過ぎると、溶湯Ｍ
が鋳型１１の上端面を充分に覆つておらず、流入
した一部の溶湯Ｍのみが吸引されてキヤビテイ１
２内に降下し、鋳型１１により急激に熱を奪われ
て凝固して詰まりを生じたりする。一方、弁２３
の開きが遅過ぎると、鋳型１１内の気体の逃げが
ないので、上端面に溜まつた溶湯Ｍが徐々にキヤ
ビテイ１２の内壁を伝つて流入し、断切れや詰ま
りを起こすことになる。従つて、リミツトスイツ
チ１９の取付は、溶湯Ｍの粘性が鋳型１１の寸
法、温度などを考慮して最適の位置に設定するよ
うにしており、本願では、反転完了前に作動する
ようになされているが、鋳造すべき金属溶湯の粘
性が比較的小さい場合、またキヤビテイ１２の長
さが短かい場合などには、反転完了時に作動する
ようにしておいても良い。

なお、鋳込みによる溶湯Ｍの減少に伴い、るつ
ぼ１６内の空間が拡張し、それと同時に空間の圧
力が低下する。従つて、キヤビテイ１２の上下に
おける圧力差が小さくなつて、溶湯Ｍの流入速度
が低下する。しかしながら、キヤビテイ１２は細
径であるので１回当たりの鋳込量は少なく、るつ
ぼ１６内の空間の拡張や圧力の減少の程度も少な
いので、鋳込速度を大幅に変更するような影響を
与えるものではない。そして、次回の鋳込を行う
際には、鋳型１１を交換するかあるいは凝固した
細径棒を鋳型１１から抜き出す工程が必要とな
り、そのときには、キヤビテイ１２及びそれに連
通するベツセル２１及びるつぼ１６内の空間が常
圧に戻るから鋳込が困難になることはない。

以上説明したように、この発明の細径棒鋳造装
置では、鋳型に形成したキヤビテイの軸線方向が
ほぼ鉛直方向に向けられ、金属溶湯は上方からキ
ヤビテイに注入されることになる。この場合に、
キヤビテイ内に注入された金属溶湯には真空タン
クの負圧によつて下向きに吸引力が作用する。そ
のため、溶湯自体の自重と真空タンクによる吸引
力との両者が、相まつてキヤビテイ内での溶湯の
粘性や表面張力に抗した下方への流れを促進させ
る。したがつて、キヤビテイが長くともキヤビテ
イの端末まで迅速に注湯がなされ、細くかつ長い
金属棒も問題なく鋳造することができる。

また、本発明の装置は、鋳型を鉛直面内で回転
自在に支持する支持台と、前記鋳型の一端面（キ
ヤビテイの湯口のある側の端面）にるつぼの開放
端を押し付けて密着状態にするるつぼ押えとを備
えており、まず鋳型の下方に離間しているるつぼ
に金属溶湯を入れたら、次にるつぼを鋳型の端面
に密着状態にして鋳型を回転させてキヤビテイの
上下を反転させるだけでよく、金属溶湯の飛散等
の不都合を引き起こさずに要領よく鋳込み作業を
進行させることができ、鋳造作業の安全と能率の
向上を図ることもできる。

さらに、本発明の装置は、鋳型の下端面にるつ
ぼを取り付け、鋳型の上端面部に真空タンクを取
り付けているから、鋳型を容易に反転させること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に適用される基本的
な構成の説明図、第２図は本発明の一実施例の構
成説明図である。 １１……鋳型、１２……キヤビテイ、１３……
水平軸、１４……支持台、１５……るつぼホルダ
ー、１６……るつぼ、１６ａ……開口部、１７…
…るつぼ押え、１８……リミツトスイツチたた
き、１９……リミツトスイツチ、２０……フイル
タ、２１……ベツセル、２２……配管、２３……
電磁弁、２４……真空タンク、２５……真空ポン
プ、Ｍ……金属溶湯。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 支持台と、内部に上端から下端まで貫通する
   細径棒用のキヤビテイを有し、前記支持台に水平
   な軸線を中心にして側部を反転可能に支持された
   鋳型と、この鋳型の可能面に開口部を突き合わせ
   て着脱自在に取り付けられたるつぼと、前記鋳型
   の上端面部に取り付けられ、前記キヤビテイ内の
   圧力を低下させる真空タンクと、この真空タンク
   と前記鋳型との間に設けられ、前記鋳型を反転さ
   せて鋳型内の金属溶湯が前記キヤビテイ内に若干
   入り込んだ際に前記真空タンクと前記キヤビテイ
   との連通状態を開状態とする弁と、前記鋳型の上
   端面に設けられ、鋳型からの溶湯の流出を防止す
   るとともに気体の流通を許容するフイルタとを備
   えたことを特徴とする細径棒鋳造装置。