JPH0237952A - 遠心鋳造鋳型の溶湯注入装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、取鍋中の溶湯を溶湯注入装置を介して遠心
鋳造鋳型に注入するに際し、当該溶湯中に混在するスラ
グ等の非金属介在物が該鋳型に溶湯と共に鋳込まれて、
鋳造品に内在する微小欠陥となり、品質に好ましくない
影響を及ぼすのを有効に回避し得るようにした遠心鋳造
鋳型の溶湯注入装置に関するものである。

従来技術 引は巣やブローホール等の鋳造欠陥の少ない緻密な鋳造
品を鋳込む手段の一つとして、遠心鋳造方法が広く採用
されている。この遠心鋳造方法は、横置きまたは縦置き
した遠心鋳造鋳型を高速度で回転させながら、該鋳型中
に溶湯を注湯口を介して注ぎ込み、その鋳型回転時の遠
心力によって溶湯を鋳型内壁面に層状に密着させ１次い
でこれを冷却固化させることにより、パイプ、チューブ
やボール弁等の中空鋳造品を製造する手段である。

なお、遠心鋳造鋳型への溶湯注入には、一般にボアリン
グカップと称する溶湯注入装置が使用される。この場合
、溶解金属（溶湯）１０は、第５図に示す如く、取鍋１
２に注入された後、遠心鋳造鋳型１４を据付けた鋳造場
まで搬送され、ここで溶湯注入装置１６を介して、前記
鋳型１４の注湯口１８に注ぎ込まれる。この溶湯注入袋
Ｗ１６は、溶湯１０を直接受けるカップ本体２０と、該
本体２０から溶湯１０を鋳型１４の注湯口１８に注ぎ込
む溶湯注入管２２とから構成されている。

発明が解決しようとする課題 前述した遠心鋳造方法は、組織の緻密な中空鋳造品を容
易に鋳込み得る点で優れている。しかし、該遠心鋳造鋳
型に流し込まれる溶湯には、スラグ等の微量非金属介在
物が浮遊混在し易いので、この非金属介在物が鋳型に溶
湯と共に鋳込まれると、鋳造品に内在する微小欠陥とな
り、製品品質に好ましくない影響を与えることが知られ
ている。

しかし、前記非金属介在物が溶湯と共に遠心鋳造鋳型に
鋳込まれても、該鋳型は高速度で回転させられるために
、質量の軽い非金属介在物は、得られた中空鋳造品の主
として内側に偏在することになる。しかも多くの場合、
当該鋳造品の内側および外側は、後処理としての切削加
工により除去されるものであるために、前記非金属介在
物が鋳造品の金属組織中に多量に取込まれてしまう事態
は比較的少ない。

しかし非金属介在物は、その全てが鋳造品の内側に集中
的に偏在し、かつ切削加工により略完全に除去し得ると
いうものではなく、鋳造品の内部にそのまま微小欠陥と
して残留することも往々にしてあり得る。このような微
小欠陥の残留は、当該の鋳造品が、高度の信頼性と耐久
性とを要求されるものである場合に大きな問題となり、
放射線検査による内部品質の確認が義務付けられている
。

それに対応するためには、従来方法では充分ではない。

また前記溶湯注入装置を使用して、溶湯を遠心鋳造鋳型
に注入するに際し、当該溶湯は落差のために鋳型内部で
飛散して踊る場合が多い。このとき、溶湯は大気中の酸
素と接触して酸化を促進され、前記非金属介在物として
の酸化生成物を生じ、これも微小欠陥の原因となること
が究明されている。

発明の目的 この発明は、前述した課題に鑑み提案されたものであっ
て、溶湯注入装置を使用して遠心鋳造鋳型に取鍋から溶
湯を注入するに際し、当該溶湯に混在している非金属介
在物が溶湯と共に遠心鋳造鋳型中に注入されるのを極力
防止して、鋳造品の強度その他の品質低下に及ぼす好ま
しくない影響を有効に回避し得る溶湯注入装置を提供す
ることを目的とする。更に本発明の別の目的は、溶湯を
取鍋から鋳型中に注ぎ込むに際し、当該溶湯が大気と接
触するのを極力防止して、大気酸化による製品欠陥の発
生を抑制することにある。

課題を解決するための手段 前記課題を克服し、所期の目的を好適に達成するため１
本願の発明者は種々検討を行なった結果、スラグ等の非
金属介在物は溶湯に比し極めて軽いために、当該溶湯の
表面部に浮遊する点に着目し、取鍋から注がれる溶湯を
溶湯注入装置のカップ本体に所定量だけ貯留させて、当
該非金属介在物を溶湯の表層部分に浮遊させ、非金属介
在物の存在していない溶湯の下方部分からのみ溶湯を注
入管を介して引き出し、遠心鋳造鋳型の注湯口がら注入
することにより、非金属介在物の存在しない溶湯の鋳込
みが達成されることを突き止めた。すなわち本発明は、
取鍋から注がれる溶湯を直接受けるカップ本体と、この
カップ本体中の溶湯を遠心鋳造鋳型の注湯口に注ぎ込む
溶湯注入管とからなる溶湯注入装置において、 前記溶湯注入管を逆Ｕ字状に折曲形成して、その一方の
開口端部をカップ本体の底部近傍で下方に指向させて臨
ませると共に、該注入管の本体部をカップ本体の外方に
導出し、その他方の開口端部を前記遠心鋳造鋳型の注湯
口に臨ませるよう構成したことを特徴とする。

実施例 次に、本発明に係る遠心鋳造鋳型の溶湯注入装置につき
、好適な実施例を挙げて、添付図面を参照しながら以下
説明する。なお、第５図に関して説明した部材と同一の
部材については、同じ符号で指示する。第１図に好適な
実施例として概略的に示す溶湯注入装置１６は、前述の
如くカップ本体２ｏと溶湯注入管２２とから基本的に構
成されている。但し、カップ本体２０に連通接続される
溶湯注入管２２は１本体部２２ａにおいて逆Ｕ字状に折
曲形成され、その一方の開口端部２２ｂを下方に指向さ
せて、カップ本体２０の底部近傍に臨ませている。また
、溶湯注入管２２の本体部２２ａは、カップ本体２０の
外方に導出されて下方に延在し、その他方の開口端部２
２ｃを竪型配置した遠心鋳造鋳型１４の注湯口１８に臨
ませるよう構成されている。

なお溶湯注入管２２におけるカップ本体２０内に臨む一
方の開口端部２２ｂに、溶湯中に混在する非金属介在物
を濾去するための耐熱性フィルタ２４、例えばセラミッ
クフィルタを配設するのが好ましい。

第２図は、実施例に係る溶湯注入装置を使用して、回転
中心を水平に延在させた横型遠心鋳造鋳型に注湯してい
る状態を示す縦断面図である。この場合、カップ本体２
０から外方に引き出された溶湯注入管２２は、他方の開
口端部２２ｃを該鋳型１４の注湯口１８に臨ませている
。

前述した構成によれば、後に説明する如く、溶湯１０中
にスラグ等の非金属介在物が殆ど混在しない状態で、遠
心鋳造鋳型１４への注湯を行なうことができる。しかし
、第１図に示す構成では、溶湯注入管２２の開口端部２
２ｃと、遠心鋳造鋳型１４の内底部１４ａとの間には相
当の落差が存在する。このため、該注入管２２から鋳型
１４の注湯口１８に向は放出される溶湯１０は、その放
出落下される途中で大気に接触し、かつ鋳型内底部１４
ａで飛散して踊ることになり、先に述べた如く酸化生成
物を生じて微小欠陥の原因となる。

そこで、第３図に示すように、前記溶湯注入管２２がカ
ップ本体２０の外方に延在する本体部２２ａにおける管
長を充分大きく設定し、その開口端部２２ｃが、竪型遠
心鋳造鋳型１４の注湯口１８を介して内底部１４ａの近
傍にまで臨ませることが提案される。これによれば、該
注入管２２を介して放出される溶湯１０が大気に接触す
る機会を最小に抑えることができ、酸化生成物による微
小欠陥の発生が防止される。

また、この本体部２２ａの管長を充分大きく設定してな
る前記溶湯注入管２２において、第４図に示すように、
その管端部２２ｃを半径方向外方に折曲させて、遠心鋳
造鋳型１４の内底部１４ａ近傍に沿わせるよう構成すれ
ば、該注入管２２から鋳型１４に向は放出される溶湯１
０は、鋳型゛１４の内底部１４ａで半径方向外方に案内
されつつ拡散するので、鋳型内底部１４ａでの飛散によ
り酸化が促進される不都合な現象が回避される。

更に、この第３図または第４図に示す構成の如く、前記
溶湯注入管２２の管端部２２ｃを遠心鋳造鋳型１４の注
湯口１８に臨ませた状態において、当該鋳型１４の内部
に、アルゴン等の不活性気体を充満させ、空気を鋳型内
部から追出した状態の下で溶湯１０の注入を行なうよう
にすれば、−層好適である。

実施例の作用 次に、本実施例に係る遠心鋳造鋳型の溶湯注入装置の作
用につき説明する。第１図に示す如く、竪型配置した遠
心鋳造鋳型１４の注湯口１８に、溶湯注入装置１６の外
方に導出した注入管２２の開口端部２２ｃを垂直に臨ま
せた後、溶湯１０が汲まれた取鍋１２をカップ本体２０
の上方で傾動させる。これにより溶湯１０は溶湯注入装
置１６のカップ本体２ｏに注がれて、液位は次第に上昇
する。そしてこの溶湯１０は、カップ本体２０の底部近
傍に臨む溶湯注入管２２の一方の開口端部２２ｂにも侵
入して液位上昇し、該注入管２２の逆Ｕ字状折曲部にお
けるレベルＬに達すると、これを越えて注入管本体２２
ａを流下して、注湯口１８を経て遠心鋳造鋳型１４に注
入される。

この場合、溶湯注入管２２の本体部２２ａは、逆Ｕ字状
に折曲形成されてカップ本体２０から外方に導出されて
いるから、カップ本体２０の底部近傍に臨む一方の開口
端部２２ｂのレベルＬよりも、鋳型１４の注湯口１８に
臨む他方の開口端部２２ｃのレベルｂが下方に位置して
いる限り、カップ本体２０中の溶湯は該管体２２からの
流出を続ける。また、取鍋１２からカップ本体２ｏへの
溶湯１０の注入は継続されるので、該カップ本体２０中
で溶湯１０は限界近くまで液位上昇を続け、該溶湯１０
の上部付近にスラグ等の非金属介在物は層状に分離した
状態で浮遊する。

しかるに溶湯１０は、前記非金属介在物が混在していな
い下層部、すなわちカップ本体２０の底部近傍のレベル
乙において、ここに位置する溶湯注入管２２の開口端部
２２ｂからのみ汲み出される。従って、遠心鋳造鋳型１
４に注入される溶湯１０には殆どスラグ等の非金属介在
物は混在しておらず、得られる鋳造品には前記非金属介
在物に起因する微小欠陥の発生は未然に防止される。な
お、カップ本体２０を液位上昇して、注入管２２の開口
端部２２ｂに侵入する最初の溶湯１０の部分には、若干
の非金属介在物が存在するが、前述の如く、開口端部２
２ｂに例えば耐熱性に富むセラミックフィルタ２４を配
設しておけば、この初期混入に係る非金属介在物を濾去
することができ、−層好適である。また、取鍋１２から
の湯供給が絶たれ、カップ本体２０中の溶湯１ｏの液位
が図示のレベルＬまで低下すると、その流出は停止する
。

この実施例に係る溶湯注入装置１６は、第２図に示すよ
うに、溶湯注入管２２の本体部の形状を僅かに変更する
だけで、横型遠心鋳造鋳型１４への溶湯注入に応用可能
である。このように第１図および第２図に示す溶湯注入
装置によれば、遠心鋳造鋳型１４に注入される溶湯１０
における非金属介在物の混入を抑制し得るものであるが
、この構成に加えて、第３図および第４図に示した構造
を採用すれば、該溶湯１０が大気に接触して酸化生成物
を生ずる現象も有効に防ぐことができる。

発明の効果 以上に説明した如く、本発明に係る遠心鋳造鋳型の溶湯
注入装置によれば、取鍋中の溶湯を溶湯注入装置を介し
て遠心鋳造鋳型に注入するに際し、カップ本体に１次的
に貯留される溶湯の内、比重差によりスラグ等の非金属
介在物が殆ど混在していない下層部からのみ汲み出すよ
うにしたので、鋳込み後の鋳造品に、該非金属介在物に
起因する微小欠陥を生ずることがない。従って、鋳造品
の強度その低品質に好ましくない影響を及ぼすのを有効
に回避し得る有益な利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の好適な実施例に係る溶湯注入装置の
概略的な構成を使用状態で示す縦断面図、第２図は、実
施例に係る溶湯注入装置を使用して横型遠心鋳造鋳型に
注湯している状態を示す縦断面図、第３図および第４図
は、実施例に係る溶湯注入装置から溶湯を遠心鋳造鋳型
に注入するに際し、大気との接触を最小限に抑えて酸化
による微小欠陥の発生を防止し得る構成を示す縦断面図
、第５図は従来技術に係る遠心鋳造鋳型の溶湯注入装置
の概略構成を、横型遠心鋳造鋳型に注湯している状態で
示す縦断面図である。 １０・・・溶湯　　　　１２・・・取鍋１４・・・遠心
鋳造鋳型 １６・・・溶湯注入装置 １８・・・注湯口　　　２２・・・溶湯注入管２２ａ・
・・本体部 ２２ｂ、２２ｃ・・・開口端部 ２４・・・耐熱性フィルタ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 〔１〕取鍋から注がれる溶湯を直接受けるカップ本体と
   、このカップ本体中の溶湯を遠心鋳造鋳型の注湯口に注
   ぎ込む溶湯注入管とからなる溶湯注入装置において、 前記溶湯注入管を逆Ｕ字状に折曲形成して、その一方の
   開口端部をカップ本体の底部近傍で下方に指向させて臨
   ませると共に、 該注入管の本体部をカップ本体の外方に導出し、その他
   方の開口端部を前記遠心鋳造鋳型の注湯口に臨ませるよ
   う構成した ことを特徴とする溶湯注入装置。 〔２〕溶湯注入管のカップ本体内に臨む一方の開口端部
   に、耐熱性に富む材質からなるフィルタを配設し、これ
   により溶湯中に混在する非金属介在物を濾去可能とした
   請求項１記載の遠心鋳造鋳型における溶湯注入装置。 〔３〕前記溶湯注入管のカップ本体外方に延在する本体
   部の管長を充分大きく設定し、その開口端部が遠心鋳造
   鋳型の注湯口を介して鋳型底部近傍にまで臨ませてなる
   請求項１または２記載の遠心鋳造鋳型における溶湯注入
   装置。 〔４〕本体部の管長を充分大きく設定してなる前記溶湯
   注入管において、その管端部を遠心鋳造鋳型の底部近傍
   で半径方向外方に折曲させてなる請求項１または３記載
   の遠心鋳造鋳型における溶湯注入装置。 〔５〕前記溶湯注入管の管端部を遠心鋳造鋳型の注湯口
   に臨ませた後、当該遠心鋳造鋳型に不活性気体を充満さ
   せ、この不活性気体の充満状態の下で溶湯の注入を行な
   う請求項１記載の遠心鋳造鋳型における溶湯注入装置。