JPH09216045A - 低圧鋳造機の不活性ガス吹込装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 不活性ガス吹込口を形成している上部ストー
クの上端面において溶融金属が凝固したり、溶損したり
することを防止でき、前記吹込口を一定の大きさに保持
して不活性ガスの供給量を制御することができる低圧鋳
造機の不活性ガス吹込装置を提供する。 【解決手段】貫通孔１１ａを有する固定プラテン１１の
上に鋳造金型１が配置され、この金型１の流入口１ａの
外縁部には湯口板４２が取り付けられている。この湯口
板４２の下面には、不活性ガス吹込板４が接合されてい
る。不活性ガス吹込板４の内周面にはセラミックスペー
サ５が嵌合されており、その下面には複数個の溝が放射
状に延びるように形成されている。また、不活性ガス吹
込板４の下面には、上部ストーク９が配置されており、
この上部ストーク９の上端面には、リング状のセラミッ
クス板６が嵌合されている。不活性ガス吹込板４の溝と
セラミックス板６の上面とにより不活性ガスの流路が形
成される。

Description

【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及びマ
グネシウム等の金属又は合金の低圧鋳造機において、金
型のキャビティ及び溶融金属の供給管であるストーク内
を不活性ガスに置換する低圧鋳造機の不活性ガス吹込装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図７は、従来の低圧鋳造機の不活性ガス
吹込装置を示す断面図である（特願平６−１０８９
号）。この図７に示すように、低圧鋳造機では、貫通孔
５１ａを有する固定プラテン５１の上に、溶融金属の流
入口４１ａが貫通孔５１ａの上方に位置するように鋳造
金型４１が配置されている。また、この金型４１の流入
口４１ａの外縁部には湯口板４２がボルト５５によって
取り付けられており、この湯口板４２の下面は、歪防止
治具４８により係止されている。そして、湯口板４２の
下面には、不活性ガス吹込板４４が接合されている。不
活性ガス吹込板４４の側面には不活性ガス供給管４７が
連結されている。不活性ガス吹込板４４の下面には、ボ
ルト５６により上部ストーク４９が固定されており、こ
の上部ストーク４９の下端には、バネ５７により下部ス
トーク５０が上部ストーク４９に押圧され連結されてい
る。また、下部ストーク５０の下部は溶融金属が満たさ
れたルツボ（図示せず）内に挿入されている。

【０００３】図８は、不活性ガス吹込板４４を拡大して
示す断面図である。この図８に示すように、不活性ガス
吹込板４４は円輪板状をなし、その内周面には、リング
状のセラミックスペーサ４５が嵌合されている。このセ
ラミックスペーサ４５は、その内周面が上部ストーク４
９の内周面と整合する内径を有し外周面は段状に形成さ
れており、上部の外径よりも下部の外径が大きくなって
いる。また、セラミックスペーサ４５の下面には、複数
個の溝（図示せず）が放射状に延びるように形成されて
いる。更に、不活性ガス吹込板４４の下面のセラミック
スペーサ４５と接する部分には環状溝５２が形成されて
おり、この環状溝５２はセラミックスペーサ４５の下面
の放射状溝に連通している。更にまた、不活性ガス吹込
板４４にはその側面から中心方向に延びる不活性ガス吹
込孔５３が形成されており、この吹込孔５３の先端部は
環状溝５２に連通している。また、吹込孔５３は不活性
ガス吹込板４４の外周面において若干拡開し、不活性ガ
ス供給管４７の先端部が挿入される挿入部４７ａとなっ
ている。不活性ガス吹込板４４とセラミックスペーサ４
５との間には環状のガスケット５８が設けられており、
不活性ガス吹込板４４とセラミックスペーサ４５との間
の気密性が保持されている。また、不活性ガス吹込板４
４の下面にもガスケット５９が設けられていて、不活性
ガス吹込板４４と上部ストーク４９との間が気密的にシ
ールされている。

【０００４】以上のように構成された不活性ガス吹込装
置のガス吹込部においては、不活性ガス供給源から供給
管４７を介して不活性ガスを吹込孔５３に供給する。そ
うすると、この不活性ガスは環状溝５２に充満し、セラ
ミックスペーサ４５の下面に設けられた放射状の溝と上
部ストーク４９の上面とによって形成された不活性ガス
の流路を通流して、上部ストーク４９及び不活性ガス吹
込板４４の内側に不活性ガスが吹き込まれる。これによ
り、金型４１のキャビティ並びに上部ストーク４９及び
下部ストーク５０内が不活性ガスで満たされることとな
る。そこで、ルツボ内の湯面に圧力を印加し、ルツボ内
の溶湯を下部ストーク５０及び上部ストーク４９を介し
て金型４１のキャビティ内に供給し、低圧鋳造する。そ
うすると、溶融金属の酸化物の生成及び酸化燃焼を防止
することができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、通常、
上部ストーク４９は鋼材により成形されているため、従
来の低圧鋳造機によりアルミニウム等を低圧鋳造する
と、不活性ガスの流路の一部を形成している上部ストー
ク４９の上端面には溶融金属が凝固して付着したり、溶
損等が発生する。このため、前記流路の端部（不活性ガ
ス吹込口）の大きさが変動してしまい、不活性ガスの供
給量を制御することが困難となる。

【０００６】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、不活性ガス吹込口を形成している上部スト
ークの上端面において溶融金属が凝固したり、溶損した
りすることを防止でき、前記吹込口を一定の大きさに保
持して不活性ガスの供給量を制御することができる低圧
鋳造機の不活性ガス吹込装置を提供することを目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に係る低圧鋳造機
の不活性ガス吹込装置は、鋳造金型と、この金型内へ溶
融金属を供給する湯口板と、この湯口板に連通するスト
ークとを有する低圧鋳造機の前記ストーク内に不活性ガ
スを供給する低圧鋳造機の不活性ガス吹込装置におい
て、前記湯口板と前記ストークとの間に配設された円輪
板状の不活性ガス吹込板と、この不活性ガス吹込板の内
側に嵌合されたリング状の第１のセラミックス板と、前
記ストークの上端面に嵌合され前記第１セラミックス板
に重ねられるリング状の第２のセラミックス板とを有
し、前記第１セラミックス板における前記第２セラミッ
クス板との接触面には不活性ガスの流路となる溝が形成
されていることを特徴とする。

【０００８】また、本発明に係る他の低圧鋳造機の不活
性ガス吹込装置は、鋳造金型と、この金型内へ溶融金属
を供給する湯口板と、この湯口板に連通するセラミック
ス製のストークとを有する低圧鋳造機の前記ストーク内
に不活性ガスを供給する低圧鋳造機の不活性ガス吹込装
置において、前記湯口板と前記ストークとの間に配設さ
れた円輪板状の不活性ガス吹込板と、この不活性ガス吹
込板の内側に嵌合され前記ストークの上面に重ねられる
リング状のセラミックス板とを有し、前記セラミックス
板における前記ストークとの接触面に不活性ガスの流路
となる溝が形成されていることを特徴とする。更に、前
記溝の深さは１０乃至２００μｍであることが好まし
い。

【０００９】本発明においては、湯口板とストークとの
間に配設された不活性ガス吹込板の内側にリング状の第
１セラミックス板が嵌合されており、前記ストーク上端
面にはリング状の第２セラミックス板が嵌合されてい
る。前記第１セラミックス板に前記第２セラミックス板
を重ねることにより、前記第１セラミックス板の溝と前
記第２セラミックス板の接触面とにより、不活性ガスの
流路が形成される。このように、本発明においては不活
性ガスの流路が耐食性、濡れ性及び強度が優れた第１及
び第２セラミックス板により形成されているので、前記
流路の端部、即ち不活性ガス吹込口に溶融金属が付着し
たり、前記吹込口が溶損したりすることを防止できる。
これにより、前記吹込口の大きさの変動を防止すること
ができ、不活性ガスをストーク内に安定的に供給するこ
とができる。

【００１０】また、前記第２セラミックス板を使用せず
に、ストーク自体をセラミックスで製造してもよい。こ
の場合、前記ストークの上面が前記第２セラミックス板
と同様の機能を発揮する。即ち、不活性ガス吹込板の内
側に嵌合されたセラミックス板を前記ストークの上面に
重ねることにより、前記セラミックス板の溝と前記スト
ークの接触面とにより、不活性ガスの流路が形成され
る。これにより、上述と同様に不活性ガスをストーク内
に安定的に供給することができる。

【００１１】更に、不活性ガスを安定的に供給するため
には、前記第１セラミックス板及び前記セラミックス板
に形成された溝の深さが所定の大きさであることが好ま
しい。つまり、溝の深さが１０μｍ未満であると、不活
性ガスを十分に供給することができず、一方２００μｍ
を超えると、鋳造時において溶融金属が前記吹込口に浸
入してしまう場合がある。従って、溝の深さは１０乃至
２００μｍであることが好ましい。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について、
添付の図面を参照して具体的に説明する。図１は、本発
明の第１実施例に係る低圧鋳造機の不活性ガス吹込装置
を示す断面図である。この図１に示すように、低圧鋳造
機では、貫通孔１１ａを有する固定プラテン１１の上に
金型定盤１５が設置されると共に、溶融金属の流入口１
ａが貫通孔１１ａの上方に位置するように鋳造金型１が
配置されている。また、この金型１の流入口１ａの外縁
部には湯口板２が取り付けられており、この湯口板２の
下面は歪防止治具８により係止されている。そして、湯
口板２の下面には、不活性ガス吹込板４が接合されてい
る。この不活性ガス吹込板４の側面には不活性ガス供給
管７が連結されている。また、不活性ガス吹込板４の下
面には、上部ストーク９が固定されており、この上部ス
トーク９の上端面には、リング状のセラミックス板６が
嵌合されている。上部ストーク９の下端には、セラミッ
クスからなる下部ストーク１０が連結されている。この
下部ストーク１０の下部は、密閉された炉内に設置され
溶融金属が満たされたルツボ（図示せず）内に挿入され
ている。

【００１３】図２は不活性ガス吹込板４を拡大して示す
断面図であり、図３は図２のＡ−Ａ線断面図である。こ
の図２に示すように、不活性ガス吹込板４は円輪板状を
なし、その内周面には、リング状のセラミックスペーサ
５が嵌合されている。このセラミックスペーサ５は、そ
の内周面が上部ストーク９の内周面と整合する内径を有
し外周面は段状に形成されており、上部の外径よりも下
部の外径が大きい。つまり、セラミックスペーサ５の上
部の小径部５ａが不活性ガス吹込板４の小径貫通孔４ａ
に嵌合され、一方下部の大径部５ｂが不活性ガス吹込板
４の大径貫通孔４ｂに嵌合されている。セラミックスペ
ーサ５の大径部５ｂの下面には、図２及び３に示すよう
に、下方に開口した複数個の溝１４がセラミックスペー
サ５の中心部から放射状に延びるように形成されてい
る。

【００１４】また、不活性ガス吹込板４には、その側面
から大径貫通孔４ｂの中心方向に延びる不活性ガス吹込
孔１３が形成されている。この吹込孔１３の先端部は大
径貫通孔４ｂに連通している。また、吹込孔１３は不活
性ガス吹込板４の外周面側において若干拡開し、不活性
ガス供給管７の先端部が挿入される挿入部７ａとなって
いる。更に、不活性ガス吹込板４の大径貫通孔４ｂは、
その直径がセラミックスペーサ５の大径部５ｂの直径よ
りも大きく形成されており、吹込板４の貫通孔４ａ、４
ｂにセラミックスペーサ５を嵌合すると、大径貫通孔４
ｂの周面とセラミックスペーサ５の大径部５ｂの外周面
との間に環状溝１２が形成される。この環状溝１２は放
射状の溝１４に連通している。

【００１５】なお、本実施例において使用するセラミッ
クスペーサ５及びセラミックス板６の材質として、耐食
性、濡れ性及び強度を考慮すると、窒化珪素セラミック
ス若しくは窒化ホウ素セラミックス又はこれらの複合材
が好ましい。

【００１６】次に、このように構成された低圧鋳造機の
不活性ガス吹込装置の動作について説明する。

【００１７】先ず、低圧鋳造機に金型１を設置した後、
鋳造を開始する前に、図１に示すように、不活性ガス供
給源から供給管７を介して白抜き矢印の方向に不活性ガ
スを通流させる。そうすると、不活性ガスは、図３に示
すように、不活性ガス吹込板４の吹込孔１３を通流し環
状溝１２に供給される。そして、この環状溝１２から、
セラミックスペーサ５の下面に設けられた放射状の溝１
４と、セラミックス板６の上面とにより形成された不活
性ガスの流路を不活性ガスが通流して、セラミックスペ
ーサ５の内側に供給される。これにより、金型１のキャ
ビティ並びに上部ストーク９及び下部ストーク１０内が
不活性ガスで満たされることとなる。

【００１８】その後、不活性ガスの供給を停止し、密閉
された炉内におけるルツボ内の溶融金属の表面に圧力を
印加する。そうすると、溶融金属は下部ストーク１０及
び上部ストーク９内を上昇し、更に炉内を加圧すること
により、溶融金属は更に上昇し金型１のキャビティが溶
融金属で満たされる。そして、キャビティの溶融金属が
凝固し始め、湯口３の部分の溶融金属が凝固した時点で
炉内の加圧を停止し、炉内の雰囲気を大気圧に戻す。そ
うすると、この減圧により湯口３の下方における上部ス
トーク９及び下部ストーク１０内の溶融金属は下降して
ルツボ内に戻る。

【００１９】また、鋳造を連続して行う場合において、
不活性ガスの供給は前回の鋳造（前ショット）における
炉内の加圧を停止してから次ショットにおける加圧の開
始までの時間内に行う。なお、型締めから加圧の開始ま
での時間を制御することにより金型１のキャビティに適
量の不活性ガスを供給することができる。

【００２０】このように、本実施例においては、金型１
のキャビティ並びに上部ストーク９及び下部ストーク１
０内に供給する不活性ガスの流路が、セラミックスペー
サ５の溝１４とセラミックス板６とにより形成されてい
るため、セラミックスペーサ５の内周面における前記流
路の端部、即ち不活性ガス吹込口に溶融金属が凝固して
付着したり、前記吹込口が溶損したりすることがない。
このため、前記吹込口を一定の大きさに保持することが
でき、金型１のキャビティ並びに上部ストーク９及び下
部ストーク１０内に安定的に不活性ガスを供給すること
ができる。

【００２１】次に、本発明の第２実施例について説明す
る。本実施例は、不活性ガス吹込板と接するストークの
上端面にセラミックス板を設けずに、前記ストーク自体
をセラミックスで製造したものである。図４は、本実施
例に係る低圧鋳造機の不活性ガス吹込装置を示す断面図
である。また、図５は不活性ガス吹込板を拡大して示す
断面図であり、図６は図５のＢ−Ｂ線断面図である。な
お、上述の第１実施例と同様に作用する部分には同一の
符号を付して、その詳述を省略する。

【００２２】図４及び５に示すように、不活性ガス吹込
板４の貫通孔４ａ、４ｂには、リング状のセラミックス
ペーサ５が嵌合されており、このセラミックスペーサ５
の下面には下方に開口した複数個の溝１４がセラミック
スペーサ５の中心部から放射状に延びるように形成され
ている。また、このセラミックスペーサ５の下面に、上
端面を重ね合わせるようにしてセラミックストーク１０
が配置されている。これにより、セラミックスペーサ５
の溝１４とセラミックストーク１０の上端面との間に、
不活性ガスの流路が形成される。

【００２３】このため、上述した第１実施例と同様に、
鋳造時において不活性ガス吹込口に溶融金属が凝固して
付着したり、前記吹込口が溶損したりすることを防止す
ることができ、金型１のキャビティ及びストーク１０内
に安定的に不活性ガスを供給することができる。

【００２４】

【実施例】次に、上述した第１実施例の不活性ガス吹込
装置を有する低圧鋳造機を使用して、実際にアルミニウ
ム合金（ＪＩＳ ＡＣ４ＣＨ）を鋳造した結果について
説明する。

【００２５】本実施例において、不活性ガスの流路は、
図１〜３に示すように、セラミックスペーサ５の溝１４
とセラミックス板６とにより形成されており、これらの
セラミックスペーサ５及びセラミックス板６には窒化珪
素セラミックスを使用した。一方、比較例１としては、
実施例と同一のセラミックスペーサ５を使用するもの
の、セラミックス板６の代わりに鉄板（ＳＫＤ６１）を
使用し、また比較例２としては、セラミックスペーサ５
及びセラミックス板６の代わりに鉄製のスペーサ（ＳＫ
Ｄ６１）及び鉄板（ＳＫＤ６１）を使用して鋳造を行っ
た。

【００２６】各不活性ガス吹込装置における吹込口の耐
食性、吹込口における溶融金属の凝固、不活性ガスの供
給、及び溶融金属の酸化について、以下の基準により評
価した。

【００２７】耐食性不活性ガスの吹込口における耐食性
について評価した。吹込口が連続鋳造を行っても溶損す
ることがなかった場合、若干溶損が生じた場合及び溶損
が生じた場合を夫々優良、良好及び不良として、下記表
１に夫々「◎」、「○」及び「△」で示す。

【００２８】溶融金属の凝固 不活性ガスの吹込口における溶融金属の凝固の有無につ
いて評価した。溶融金属の加圧を停止して、溶融金属が
ストーク９内を下降した後、吹込口に凝固した溶融金属
が付着していない場合、若干付着している場合及び付着
している場合を夫々優良、良好及び不良として、下記表
１に夫々「◎」、「○」及び「△」で示す。

【００２９】ガスの供給 不活性ガスがストーク及び金型のキャビティに安定して
供給できたか否かについて評価した。つまり、不活性ガ
スの吹込口が溶損したり、吹込口に凝固した溶融金属が
付着が付着すると、吹込口の大きさが変わるため、不活
性ガスを安定的に供給することができなくなる。そこ
で、吹込口において溶損及び溶融金属の付着が生じず、
安定して不活性ガスを供給することができた場合、若干
安定して供給することができなかった場合及び安定して
供給することができなかった場合を夫々優良、良好及び
不良として評価し、下記表１に夫々「◎」、「○」及び
「△」で示す。

【００３０】溶融金属の酸化 ストーク内の溶融金属に酸化が生じたか否かについて評
価した。つまり、不活性ガスが安定して供給されない
と、溶融金属の酸化を防止することができず、その結果
鋳造品に欠陥が発生してしまう。そこで、溶融金属に酸
化が生じなかった場合、若干酸化が生じた場合及び酸化
が生じた場合を夫々優良、良好及び不良として評価し、
下記表１に夫々「◎」、「○」及び「△」で示す。

【００３１】

【表１】

【００３２】上記表１に示すように、本実施例において
は、耐食性、溶融金属の凝固、ガスの供給及び溶融金属
の酸化についていずれも優れていることがわかる。

【００３３】一方、比較例１及び２は、いずれの評価項
目に関しても実施例に比べて評価が低かった。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
不活性ガス吹込板の不活性ガスの吹込口は、第１のセラ
ミックス板の溝と、ストーク上端面に設けられた第２の
セラミックス板又はセラミックスからなるストーク自体
とにより形成されているので、吹込口が溶損したり、溶
融金属が吹込口に付着したりすることを防止することが
でき、吹込口の大きさを一定に保持することができる。
このため、金型のキャビティ及びストーク内に安定的に
不活性ガスを供給することができ、鋳造時に不純物が生
成することを防止して、高品質の鋳造品を製造すること
ができる。

【００３５】また、前記溝を所定の深さとすることによ
り、金型のキャビティ及びストーク内に安定的に不活性
ガスを供給することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る低圧鋳造機の不活性ガス
吹込装置を示す断面図である。

【図２】前記不活性ガス吹込装置における不活性ガス吹
込板を拡大して示す断面図である。

【図３】図２のＡ−Ａ線断面図である。

【図４】本発明の他の実施例に係る低圧鋳造機の不活性
ガス吹込装置を示す断面図である。

【図５】前記不活性ガス吹込装置における不活性ガス吹
込板を拡大して示す断面図である。

【図６】図５のＢ−Ｂ線断面図である。

【図７】従来の低圧鋳造機の不活性ガス吹込装置を示す
断面図である。

【図８】前記不活性ガス吹込装置における不活性ガス吹
込板を拡大して示す断面図である。

【符号の説明】

１，４１；金型 １ａ，４１ａ；流入口 ２，４２；湯口板 ３，４３；湯口 ４，４４；不活性ガス吹込板 ４ａ，４ｂ，４４ａ，４４ｂ，４５ａ；貫通孔 ５，４５；セラミックスペーサ ６；セラミックス板 ７，４７；不活性ガス供給管 ７ａ，４７ａ；不活性ガス供給管の挿入部 ８，４８；歪防止治具 ９，１０，４９，５０；ストーク １１，５１；固定プラテン １２，５２；環状溝 １３，５３；不活性ガス吹込孔 １４，５４；溝 １５；金型定盤 ５５，５６；ボルト ５８，５９；ガスケット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山口 宏 大阪府枚方市中宮大池一丁目１番１号 株 式会社クボタ枚方製造所内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鋳造金型と、この金型内へ溶融金属を供
   給する湯口板と、この湯口板に連通するストークとを有
   する低圧鋳造機の前記ストーク内に不活性ガスを供給す
   る低圧鋳造機の不活性ガス吹込装置において、前記湯口
   板と前記ストークとの間に配設された円輪板状の不活性
   ガス吹込板と、この不活性ガス吹込板の内側に嵌合され
   たリング状の第１のセラミックス板と、前記ストークの
   上端面に嵌合され前記第１セラミックス板に重ねられる
   リング状の第２のセラミックス板とを有し、前記第１セ
   ラミックス板における前記第２セラミックス板との接触
   面には不活性ガスの流路となる溝が形成されていること
   を特徴とする低圧鋳造機の不活性ガス吹込装置。
2. 【請求項２】 鋳造金型と、この金型内へ溶融金属を供
   給する湯口板と、この湯口板に連通するセラミックス製
   のストークとを有する低圧鋳造機の前記ストーク内に不
   活性ガスを供給する低圧鋳造機の不活性ガス吹込装置に
   おいて、前記湯口板と前記ストークとの間に配設された
   円輪板状の不活性ガス吹込板と、この不活性ガス吹込板
   の内側に嵌合され前記ストークの上面に重ねられるリン
   グ状のセラミックス板とを有し、前記セラミックス板に
   おける前記ストークとの接触面に不活性ガスの流路とな
   る溝が形成されていることを特徴とする低圧鋳造機の不
   活性ガス吹込装置。
3. 【請求項３】 前記溝の深さは１０乃至２００μｍであ
   ることを特徴とする請求項１又は２に記載の低圧鋳造機
   の不活性ガス吹込装置。