JPH07204824A - 不活性ガス吹込装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 鋳造の作業効率を高め得る不活性ガス吹込装
置を得る。 【構成】 本装置は湯口板４と上部ストーク１２の間に
設置され金型１と炉の間の溶湯の通路を形成する。装置
は、外周部の不活性ガス吹込板８と内周部の窒化珪素セ
ラミックス９を有して構成される。この２個の部分は接
合され板状体とされ、一方の平面の接合部に１条の溝が
形成される。この溝と連通した不活性ガス吹込孔７が不
活性ガス吹込板８に、また複数の浅溝が放射状に窒化珪
素セラミックス９の一方の平面にそれぞれ形成される。
この構成を有する板状体が上方ストーク１２の上に設置
され、内周部の溶湯の通路面に高さ略０．１ｍｍ、幅数
ｍｍの不活性ガス吹込口が形成される。本装置の内周面
は、窒化珪素セラミックス９により構成されるため、耐
久性が高く開口口における溶湯の凝固が発生し難い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、不活性ガス吹込装置に
関する。更に詳述すれば、例えば本発明は、アルミニウ
ム、マグネシウム等の金属およびそれらの合金の低圧鋳
造において、鋳造装置の内部における酸化物の生成およ
び酸化燃焼を防止させるために、金型と給湯管内の活性
雰囲気を不活性ガスに置換する装置に係わる。

【０００２】

【従来の技術】従来の低圧鋳造における金型内および給
湯管内での酸化物の生成および酸化燃焼を防止するため
の不活性ガス吹込装置の一例を、図３および図４に示し
ている。この従来の不活性ガス吹込装置の構造は、湯口
１０３の周面から径方向の外側へ間隔を設けて不活性ガ
ス吹込孔１０７と連通する環状溝１２１が形成され、こ
の環状溝１２１から径方向の内側に向かって、極めて浅
い、巾数ｍｍ深さ０．１ｍｍ程度の浅溝が放射状に複数
本形成される。この浅溝は、湯口板１０４と断熱パッキ
ン１０５との接合状態において、両者の接合部に薄い通
気路１２３を形成する。この通気路１２３は、加圧され
た溶湯が侵入できず、かつ、不活性ガスが通過し得る形
態とされる。

【０００３】上記の不活性ガス吹込装置により、金型１
０１の型閉め完了後、湯口板１０４の不活性ガス吹込孔
１０７に不活性ガスを供給する。この供給により、不活
性ガスは、不活性ガス吹込孔１０７から環状溝１２１を
経て薄い通気路１２３を通り、湯口１０３の下方の端部
の周囲の多方面から吹き込まれる。これにより、不活性
ガスを供給管１０６内および金型１０１のキャビティ内
の活性雰囲気が不活性ガスに置換される。この手順を採
ることにより、金型１０１内および給湯管１３４内での
酸化物の生成および酸化燃焼が防止される。

【０００４】上記の「低圧鋳造機の不活性ガス吹込方法
および装置」の詳細は、特公平２−２４１８３号公報に
記載されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来例は下記の問題点を有する。

【０００６】（１）通気路１２３のスリット部に溶湯が
凝固することにより、不活性ガスの供給ができなくなる
トラブルの発生頻度が高い。

【０００７】（２）不活性ガス供給による冷却効果によ
り、湯口下部で溶湯が凝固し易い。

【０００８】（３）ガス吹込部を金型と接続する湯口板
１０４に設けているため、湯口板の製作工数が多くな
り、また湯口板のメンテナンスに時間がかかる。

【０００９】これらの問題点は、鋳造作業効率の低下を
引き起こすと共に鋳造品のコストアップ要因となる。

【００１０】本発明は、鋳造の作業効率を高め得る不活
性ガス吹込装置を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
め、本発明の不活性ガス吹込装置は、低圧鋳造機で用い
られ金型の湯口と溶湯との間の通路へ不活性ガスを供給
するための不活性ガス吹込装置であり、湯口と通路とを
連通する空洞部が中心部に形成され、不活性ガスを供給
するための供給口が外周部に形成され、供給口と連通し
て空洞部へ通じ、この空洞部における開口部が低背位の
開口口に形成された不活性ガスの供給路を有し、少なく
とも開口部がセラミックスにより構成されていることを
特徴としている。

【００１２】また、不活性ガス吹込装置は板状に形成さ
れ、板状の不活性ガス吹込装置の一方の平面に浅溝が形
成され、通路と接続されて浅溝により開口口が形成され
るとよい。

【００１３】更に、不活性ガス吹込装置は外周部分と内
周部分の２つの部分により構成され、外周部分がセラミ
ックスにより形成され、外周部分と内周部分の接合部で
あり、一方の平面にリング状に溝が形成され、内周部分
の一方の平面に複数の浅溝が放射状に形成され、供給口
と溝と浅溝と開口口との間が連通して不活性ガスの供給
路を構成するとよい。

【００１４】

【作用】したがって、本発明の不活性ガス吹込装置によ
れば、不活性ガスを供給するための空洞部における開口
部が低背位の開口口に形成され、空洞部の溶湯との接触
面がセラミックスにより構成される。このため不活性ガ
スを供給する開口口の溶湯に面する部分がセラミックス
で構成される。

【００１５】

【実施例】次に添付図面を参照して本発明による不活性
ガス吹込装置および不活性雰囲気鋳造法の実施例を詳細
に説明する。図１ないし図３には、本発明の不活性ガス
吹込装置および不活性雰囲気鋳造法の実施例が示されて
いる。

【００１６】先ず図３において、本実施例の適用される
鋳造装置の全体構造を説明する。図３に示す鋳造装置
は、加熱装置を備えかつ密閉された炉３１の周辺部、金
型１、不活性ガスタンク６２の周辺部、および制御装置
６０，６５により構成される。炉３１内には溶湯３３を
収容した坩堝３２が設置され、この坩堝３２内の溶湯３
３に下部が浸漬され、炉３１を貫通して上方に突出た給
湯管３４が設けられている。給湯管３４の上方には、上
方ストーク１２、耐熱パッキン５および湯口板４を介し
て金型１が接続されている。湯口３は、金型１の下端部
と湯口板４にわたって構成される。上記の炉３１内には
加圧制御装置６０から圧縮空気が供給され、この圧縮空
気は炉３１内を加圧して溶湯３３を給湯管３４を通して
金型１内に押し上げるように構成されている。

【００１７】他方、不活性ガス吹込板８には不活性ガス
吹込孔７が形成され、不活性ガスタンク６２から不活性
ガス供給管６３を通して不活性ガスが湯口３、上部スト
ーク１２等で構成される溶湯３３の通路内へ供給され
る。この供給は、不活性ガス供給管６３に設けられた電
磁弁６４を吹込制御装置６５が制御することにより行わ
れる。

【００１８】図１は、図３における給湯管３４から金型
１に至る溶湯３３の経路と、不活性ガスの供給路をより
詳細に示したものである。図１において溶湯３３の経路
は、被鋳造物の形状を形成するための型または金型１
と、この金型１を下部固定プラテン１０へ固定する金型
定盤２、金型１内部への溶湯３３の入り口である湯口３
を金型１と供に構成する湯口板４、湯口板４と不活性ガ
ス吹込装置間の気密性を確保する耐熱パッキン５、給湯
管３４と金型１間を連結する上部ストーク１２により構
成される。また、不活性ガスの供給路は、不活性ガス供
給管６、不活性ガスを上部ストーク１２内へ供給する不
活性ガス吹込孔７、不活性ガス吹込孔７を構成するため
の不活性ガス吹込板８、不活性ガス吹込板８の内周部に
形成された窒化珪素セラミックス９、ガス吹込環状溝１
３、接合部の気密性を確保するためのガスケット１４，
１５の各部によって構成される。更に、金型１、金型定
盤２、不活性ガス供給管６等を保持する下部固定プラテ
ン１０、歪防止冶具１１を具備している。

【００１９】上記の不活性ガスの供給経路部を更に詳細
に図２が示している。図２の表す不活性ガス供給経路部
は、不活性ガス吹込板８と窒化珪素セラミックス９とに
より構成される。不活性ガス吹込板８は、中央部が空洞
の円形状とされ、不活性ガス吹込孔７、ガス吹込環状溝
１３およびガスケット１４，１５とが形成される。

【００２０】不活性ガス吹込孔７は、不活性ガス供給管
６と不活性ガス吹込板８とを連結するための孔であり、
不活性ガス吹込板８の外周から中央部の空洞部へ貫通し
た孔が少なくとも１個形成される。ガス吹込環状溝１３
は、不活性ガス吹込孔７と中央部の空洞部間のガス通過
経路を連結するための溝である。本実施例においては、
不活性ガス吹込板８の中央部の空洞部へ嵌合される窒化
珪素セラミックス９と供に、リング状の１条の溝に構成
される。このガス吹込環状溝１３は、上部ストーク１２
と当接する一方の表面部が開口しており、不活性ガスを
不活性ガス吹込板８の全周方向から上部ストーク１２内
へ供給するためのリング状の溝である。ガスケット１
４，１５は不活性ガス吹込板８と接合部材間の気密性を
保持させるための溝であり、溝に耐熱性のパッキンを挿
入し、ガスケット１４が窒化珪素セラミックス９と、ま
た、ガスケット１５が上部ストーク１２との間において
作用する。

【００２１】窒化珪素セラミックス９は、不活性ガス吹
込板８と共に浅い通気路２３を形成するための部品であ
る。この通気路２３は、上部ストーク１２との接合状態
において、ガス吹込環状溝１３と内周部間を連結する極
めて浅い、例えば巾数ｍｍ深さ０．１ｍｍ程度の、浅溝
であり、空洞部に対して放射状に複数本形成される。窒
化珪素セラミックス９が上部ストーク１２上に設置され
た場合、この浅溝により溶湯の通路の内周面に高さ略
０．１ｍｍ、幅略数ｍｍの低背位の開口口が形成され
る。この通気路２３は、加圧された溶湯３３が侵入でき
ず、かつ、不活性ガスが通過し得る形態とされる。使用
材料はセラミックスであり、実施例では、窒化珪素セラ
ミックスを用いた。

【００２２】上記の不活性ガス吹込板８と窒化珪素セラ
ミックス９との構成部品は、耐熱パッキン５と上部スト
ーク１２との間に設定され、不活性ガス供給管６が不活
性ガス吹込孔７へ接続される。この状態において不活性
ガスは、不活性ガス供給管６から不活性ガス吹込孔７を
経てガス吹込環状溝１３に達する。ガス吹込環状溝１３
に達した不活性ガスは、浅溝の通気路２３から珪化窒素
セラミックス９の溶湯３３の経路内へ達する。

【００２３】前記不活性ガスタンク６２には、例えば、
マグネシウムの鋳造時にはＣＯ₂ガスボンベ６６とＳＦ₆
ガスボンベ６７が接続される。アルミニウムの鋳造時に
はＮ₂ガスボンベ又はＡｒガスボンベが接続される。マ
グネシウムの鋳造時にはＣＯ₂ガスとＳＦ₆ガスを５０：
１で混合した混合ガスが使用される。又はＣＯ₂ガス及
びＳＦ₆を単独で使用してもよい。

【００２４】鋳造を開始する際には金型１の型閉め完了
後、吹込制御装置６５からの信号で電磁弁６４が開き、
不活性ガスタンク６２から不活性ガス供給管６を経て不
活性ガス吹込板８の不活性ガス吹込孔７に不活性ガスを
供給する。不活性ガス吹込孔７に至った不活性ガスは、
ガス吹込環状溝１３を経て薄い通気路２３を通り、窒化
珪素セラミックス９の下方の端部から溶湯３３経路の内
周へ吹き込まれる。この不活性ガスの吹込により、給湯
管３４、上部ストーク１２および金型１のキャビティ内
の活性雰囲気が不活性ガスに置換される。不活性ガスの
吹込時間は不図示のタイマーで設定される。

【００２５】次に、加圧制御装置６０から炉３１内に圧
縮空気を供給して炉３１内を加圧し、溶湯３３を給湯管
３４内に上昇させる。溶湯３３が上部ストーク１２に達
した時点で、不活性ガスの吹込を停止する。このような
不活性ガスの吹込制御は、溶湯３３が上部ストーク１２
に達した時点の加圧力を不図示の圧力計で検知すること
によって行われる。その後、引き続き加圧して溶湯３３
を金型１のキャビティ内に満たし、良好な鋳物を鋳造す
るためにさらに所定時間の加圧を行う。所定の加圧時間
の経過後に加圧を停止し、炉３１内を大気圧に戻す。こ
の減圧により溶湯３３は、給湯管３４内を下降して坩堝
３２内に戻る。

【００２６】上記の炉３１内の加圧停止と同時に不活性
ガスの吹込を再会する。この不活性ガスの吹込は、溶湯
３３の下降時に不活性ガスが給湯管３４内に吸引され容
易に行われる。また、給湯管３４内が不活性ガスの供給
により大きな負圧現象が起きないため、鋳造品を離型さ
れたときに給湯管３４内への空気の急激な流入が防止さ
れ、給湯管３４内での酸化物の生成および酸化燃焼が大
幅に低減される。

【００２７】鋳造を連続して行う場合は、炉３１内の加
圧停止時に開始する不活性ガスの吹込を、チルタイム、
型開き時にも継続する。次の鋳造工程において、型閉め
を行い炉３１内の加圧を開始し、溶湯３３が上部ストー
ク１２に再び達するまで前工程の不活性ガスの吹込を継
続して行う。以降の鋳造工程は、上記の前工程と同一で
ある。

【００２８】上記の実施例において、ガス吹き込み部の
通気路２３をセラミックスにより構成することにより、
下記の効果が生じる。

【００２９】１．セラミックスは熱膨張係数が金属より
小さく、また溶湯に対する耐食性が優れるため、通気路
の空間部の高さを安定的に保つことができる。

【００３０】２．溶湯に対して濡れ難いため、通気路へ
の溶湯の流入及び通気路の開口部での溶湯の凝固を防止
することができる。

【００３１】３．熱伝達率が小さいため、不活性ガスの
吹き込みによる窒化珪素セラミックス９の温度低下を抑
えることができ、溶湯の冷却と凝固を防止することがで
きる。

【００３２】４．耐食性の高いセラミックスを溶湯の通
路側に設置することにより、不活性ガス吹込板８をより
強固とし、長寿命化、メンテナンスの容易化がなされ
る。

【００３３】尚、上述の実施例は本発明の好適な実施の
一例ではあるが、これに限定されるものではなく、本発
明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能で
ある。例えば、不活性ガス吹込板へ窒化珪素セラミック
スを部分的に用いたが、不活性ガス吹込板も窒化珪素セ
ラミックスを用いて、一体または別体に構成してもよ
い。

【００３４】材質は窒化硅素セラミックスに限らず、シ
リコンカーバイド、アルミナカーボン、ジルコニア等を
用いてもよい。

【００３５】

【発明の効果】以上の説明より明らかなように、請求項
１〜４記載の不活性ガス吹込装置は、不活性ガスを供給
する開口口の溶湯に面する部分がセラミックスで低背位
に構成される。セラミックスは、熱伝導率および熱膨張
率が低く溶湯に対する濡れが生じ難く耐食性が高いた
め、下記の様な各種の効果が生じる。

【００３６】（１）開口口に溶湯が流入し難い。

【００３７】（２）開口口での凝固が生じ難い。

【００３８】（３）不活性ガス吹込装置の長寿命化が可
能となる。

【００３９】また請求項２記載の不活性ガス吹込装置
は、一方の平面に浅溝を形成しこの浅溝により不活性ガ
ス吹込の開口口を構成するため、 （４）構成が単純であり加工および保守が容易となる。

【００４０】請求項３記載の不活性ガス吹込装置は、内
周部と外周部の２つの部分により構成されるため、 （５）不活性ガスの供給路の形成が容易となる。

【００４１】請求項４記載の不活性ガス吹込装置は、複
数の開口口を形成するため、 （６）不活性ガスの供給能力が高まり、溶湯の降下速度
を高くすることができ、鋳造サイクルを短縮することが
可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の不活性ガス吹込装置が適用される低圧
鋳造装置の溶湯経路および不活性ガスの通路部の断面詳
細図である。

【図２】本発明の不活性ガス吹込装置を構成する不活性
ガス吹込板の断面詳細図である。

【図３】本発明の不活性ガス吹込装置が適用される低圧
鋳造装置の断面と周辺機器の構成を表した図である。

【図４】図１に対応する従来技術の不活性ガス吹込装置
が適用される低圧鋳造装置の溶湯経路および不活性ガス
の通路部の断面詳細図である。

【図５】図２に対応する従来技術の不活性ガス吹込装置
を構成する不活性ガス吹込板の断面詳細図である。

【符号の説明】

１，１０１ 金型、 ２ 金型定盤、 ３，１０３ 湯口、 ４，１０４ 湯口板、 ５，１０５ 耐熱パッキン、 ６，１０６ 不活性ガス供給管、 ７，１０７ 不活性ガス吹込孔、 ８ 不活性ガス吹込板、 ９ 窒化珪素セラミックス、 １０ 下部固定プラテン、 １１ 歪防止冶具、 １２ 上部ストーク、 １３ ガス吹込環状溝、 １４、１５ ガスケット、 ２３，１２３ 通気路、 ３１ 炉、 ３３ 溶湯、 ３２ 坩堝、 ３４ 給湯管、 ６０，６５ 制御装置、 ６２ 不活性ガスタンク、 ６３ 不活性ガス供給管、 ６４ 電磁弁、 ６６，６７ ガスボンベ、 １２１ 環状溝、 １３４ 給湯管。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 低圧鋳造機で用いられ金型の湯口と溶湯
   との間の通路へ不活性ガスを供給するための不活性ガス
   吹込装置において、 前記湯口と通路とを連通する空洞部が中心部に形成さ
   れ、 前記不活性ガスを供給するための供給口が外周部に形成
   され、 前記供給口と連通して前記空洞部へ通じ、該空洞部にお
   ける開口部が低背位の開口口に形成された前記不活性ガ
   スの供給路を有し、少なくとも前記開口部がセラミック
   スにより構成されていることを特徴とする不活性ガス吹
   込装置。
2. 【請求項２】 前記不活性ガス吹込装置は板状に形成さ
   れ、該板状の不活性ガス吹込装置の一方の平面に浅溝が
   形成され、前記通路と接続されて前記浅溝により前記開
   口口が形成されることを特徴とする請求項１記載の不活
   性ガス吹込装置。
3. 【請求項３】 前記不活性ガス吹込装置は外周部分と内
   周部分の２つの部分により構成され、該内周部分が前記
   セラミックスにより形成されていることを特徴とする請
   求項１または２に記載の不活性ガス吹込装置。
4. 【請求項４】 前記外周部分と前記内周部分の接合部で
   あり前記一方の平面に溝がリング状に形成され、前記内
   周部分の前記一方の平面に複数の前記浅溝が放射状に形
   成され、前記供給口と前記溝と前記浅溝と前記開口口と
   の間が連通して前記不活性ガスの供給路が構成されてい
   ることを特徴とする請求項３記載の不活性ガス吹込装
   置。