溶湯保持炉
【課題】レードル法、電磁誘導ポンプ法、ストッパ法によらずに出湯する溶湯保持炉を提供する。
【解決手段】溶湯保持炉２０は、出湯口２２を有し、軸心Ｃ回りに回転可能なルツボ２１と、該ルツボ２１内の軸心Ｃからオフセットした位置に溶湯Ｍを供給可能な溶湯供給樋２９とを備え、この溶湯供給樋２９から供給される溶湯を遠心力でルツボ２１の炉壁に押し付け、該ルツボ内に溶湯Ｍを保持可能な構成とする。
【解決手段】溶湯保持炉２０は、出湯口２２を有し、軸心Ｃ回りに回転可能なルツボ２１と、該ルツボ２１内の軸心Ｃからオフセットした位置に溶湯Ｍを供給可能な溶湯供給樋２９とを備え、この溶湯供給樋２９から供給される溶湯を遠心力でルツボ２１の炉壁に押し付け、該ルツボ内に溶湯Ｍを保持可能な構成とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、底注ぎ式の溶湯保持炉に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、溶湯保持炉に溶湯を保持し、保持した溶湯を出湯する方法としては、アームの先端にルツボを取り付けたレードル機構を備え、アームを移動することにより、溶湯を貯留した炉からルツボで溶湯を汲み上げ、鋳型の湯口にルツボ内の溶湯を出湯するレードル法がある（例えば、特許文献１参照）。また、溶湯を貯留した炉と鋳型の湯口とを圧送パイプでつなぎ、配管に電磁誘導ポンプを設け、電磁誘導ポンプを作動させることにより、出湯する電磁誘導ポンプ法や、溶湯保持炉の出湯口を形成するノズルをストッパで開閉するストッパ法（例えば、特許文献２参照）がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特公昭６０−０２５２２０号公報
【特許文献２】特開平６−０７９４３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、レードル法は、レードル機構が大きく、レードル機構を配置する溶解室を小さくできないので、溶解室内の圧力、温度、気体の種類等の雰囲気を制御する場合には向かない。
電磁誘導ポンプ法では、電磁誘導ポンプの溶湯推進力が弱いので、１回分の溶湯を計量する精度が悪い。溶湯推進力を強くするには、電磁誘導ポンプの電源装置が大規模化し、コストやスペースの観点で生産性を悪化させてしまう。また、圧送パイプの熱膨張対応やメンテナンスにもコストが嵩む。
ストッパ法では、ストッパのシール面への異物の付着により、ストッパとノズルとの間のシール性が下がり、溶湯漏れを起こすおそれがある。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、レードル法、電磁誘導ポンプ法、ストッパ法によらずに出湯する溶湯保持炉を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明は、出湯口を有し、軸心回りに回転可能なルツボと、該ルツボ内の軸心からオフセットした位置に溶湯を供給可能な溶湯供給樋とを備え、この溶湯供給樋から供給される溶湯を遠心力で前記ルツボの炉壁に押し付け、該ルツボ内に溶湯を保持可能としたことを特徴とする。
上記構成によれば、出湯口を有し、軸心回りに回転可能なルツボと、ルツボ内の軸心からオフセットした位置に溶湯を供給可能な溶湯供給樋とを備えたため、回転するルツボに溶湯供給樋から溶湯が供給されると、ルツボ内に供給された溶湯を、遠心力でルツボの炉壁に押し付けて出湯口から離し、ルツボ内に保持できる。
【０００６】
上記構成において、前記溶湯供給樋が溶湯を前記ルツボの内周面に衝突させて供給してもよい。
上記構成によれば、溶湯供給樋が溶湯をルツボの内周面に衝突させて供給するため、溶湯を出湯口から離して供給できるので、溶湯をルツボ内に供給する際に溶湯が出湯口からこぼれることを防止できる。
【０００７】
上記構成において、前記ルツボが該ルツボの出湯口に連なる外部出湯口を有した密閉部材で覆われ、この密閉部材内が加圧され、前記外部出湯口に出湯時の溶湯の熱で貫通する閉塞部材を備えてもよい。
上記構成によれば、ルツボがルツボの出湯口に連なる外部出湯口を有した密閉部材で覆われ、この密閉部材内が加圧され、外部出湯口に出湯時の溶湯の熱で貫通する閉塞部材を備えたため、出湯直前まで閉塞部材で密閉部材内を密閉できるとともに、出湯口を瞬時に開くことができる。
【０００８】
上記構成において、前記ルツボが該ルツボ内と前記出湯口とを連通する中空状の回転軸を備え、この回転軸の外周が軸受けにより回転自在に支持されていてもよい。
上記構成によれば、ルツボがルツボ内と出湯口とを連通する中空状の回転軸を備え、この回転軸の外周が軸受けにより回転自在に支持されているため、ルツボが回転中に軸心からぶれないので、ルツボを安定して回転させることができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、出湯口を有し、軸心回りに回転可能なルツボと、ルツボ内の軸心からオフセットした位置に溶湯を供給可能な溶湯供給樋とを備えたため、回転するルツボに溶湯供給樋から溶湯が供給されると、ルツボ内に供給された溶湯を、遠心力でルツボの炉壁に押し付けて出湯口から離し、ルツボ内に保持できる。したがって、ルツボの回転を止めることで、レードル法、電磁誘導ポンプ法、ストッパ法によらずに出湯できる。
【００１０】
また、溶湯供給樋が溶湯をルツボの内周面に衝突させて供給するため、溶湯を出湯口から離して供給できるので、溶湯をルツボ内に供給する際に溶湯が出湯口からこぼれることを防止でき、溶湯をルツボ内に確実に保持できる。
【００１１】
また、ルツボがルツボの出湯口に連なる外部出湯口を有した密閉部材で覆われ、この密閉部材内が加圧され、外部出湯口に出湯時の溶湯の熱で貫通する閉塞部材を備えたため、出湯直前まで閉塞部材で密閉部材内を密閉できるとともに、出湯口を瞬時に開くことができ、その結果、密閉部材内の雰囲気を出湯直前まで制御できる。
【００１２】
また、ルツボがルツボ内と出湯口とを連通する中空状の回転軸を備え、この回転軸の外周が軸受けにより回転自在に支持されているため、ルツボが回転中に軸心からぶれないので、ルツボを安定して回転させることができ、溶湯が出湯口からこぼれることを確実に防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る溶湯保持炉を適用した鋳造装置を模式的に示す図である。
【図２】溶湯供給樋の配置構造を図１の溶湯保持炉の側方から示す図である。
【図３】溶湯供給樋の配置構造を図１の溶湯保持炉の上方から示す図である。
【図４】溶湯が溶湯保持炉に供給された鋳造装置を模式的に示す図である。
【図５】出湯時の鋳造装置を模式的に示す図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係る溶湯保持炉を適用した鋳造装置を模式的に示す図である。
【図７】出湯時の鋳造装置を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
＜第１の実施の形態＞
図１は、第１の実施の形態に係る溶湯保持炉を適用した鋳造装置を模式的に示す図である。
鋳造装置１は、鋳型１０と、溶湯保持炉２０とを備えて大略構成されている。鋳型１０は、鋳物の一例として２本のカムシャフトを鋳造する銅製の金型であり、鋳型１０には、図示しない冷却手段が設けられている。鋳型１０は、固定型１０Ａ（例えば鋳型１０の紙面垂直方向下半分）及び可動型１０Ｂ（例えば鋳型１０の紙面垂直方向上半分）を有し、固定型１０Ａ及び可動型１０Ｂが互いに開閉可能に構成されている。なお、図１は、固定型１０Ａを可動型１０Ｂ側から示す図である。鋳型１０は、固定型１０Ａと可動型１０Ｂとの合わせ面に、湯口１１、メインランナ１２、サブランナ１３、チョーク１４、フィルタ１５、ガス抜き孔１６、ゲート１７、及び、キャビティ１８を備えている。鋳型１０の構成は、メインランナ１２に対して左右対称となっている。
【００１５】
湯口１１は、例えば鋳鉄材料を溶かした溶湯Ｍの注入口である。メインランナ１２は、湯口１１から注入された溶湯Ｍを左右のサブランナ１３に供給する湯道である。サブランナ１３は、メインランナ１２からの溶湯Ｍをキャビティ１８に供給する湯道である。チョーク１４は、サブランナ１３の入口側に設けられ、サブランナ１３に供給された溶湯Ｍの流速を減速させる絞り部である。フィルタ１５は、サブランナ１３においてチョーク１４とゲート１７との間に設けられ、溶湯Ｍ中のガスや異物を除去する。ガス抜き孔１６はサブランナ１３に接続され、溶湯Ｍから発生したガスを排出する。ゲート１７は、サブランナ１３の出口側に設けられ、キャビティ１８に接続される。左右のゲート１７は、キャビティ１８の数に対応し、それぞれ１個設けられている。鋳型１０は、キャビティ１８の上部が開放された開放型の金型である。
【００１６】
溶湯保持炉２０は、溶湯Ｍを溜めるルツボ２１を備えている。ルツボ２１は上面が開放した有底円筒状に形成され、軸心Ｃ周りに回転可能に構成されている。ルツボ２１の底部２１Ａには、軸心Ｃ近傍に、出湯口２２を構成するノズル２３が形成されている。ルツボ２１内の溶湯Ｍは、破線矢印で示すように、出湯口２２から鋳型１０に出湯される。ルツボ２１は、鋳型１０の上方に、出湯口２２が湯口１１に対向するように配置されている。
ルツボ２１は底部２１Ａ及び炉壁２１Ｂを外装体２４に覆われている。外装体２４の底部には、出湯口２２より大きい開口２４Ａが形成されており、この開口２４Ａから、ルツボ２１のノズル２３が外部に円筒状に延出している。ノズル２３の外周には円筒状の摺動部材２５が固定されている。ノズル２３及び摺動部材２５は回転軸２６を構成している。回転軸２６の外周は軸受け２７により回転自在に支持され、軸受け２７は図示しない固定部に固定されている。
【００１７】
ルツボ２１は、電動機６１によって、水平に、かつ、一方向のみに回転されるよう構成されている。本実施の形態では、回転方向Ｘで示すように、ルツボ２１が平面視で右回転するものとして説明するが、回転方向はこれに限定されない。電動機６１は、図示しない固定部に固定されている。
外装体２４の外周には、電動機６１の回転が伝達される回転伝達部２８が周方向に渡って設けられている。回転伝達部２８は、略水平な水平面２８Ａと、水平面２８Ａに向かって斜めに延出する傾斜面２８Ｂと、略鉛直に延出して水平面２８Ａ及び傾斜面２８Ｂを結ぶ鉛直面２８Ｃとを有している。水平面２８Ａに少なくとも１つ（本実施の形態では、２つ）の第１ローラ６２が配置され、傾斜面２８Ｂに少なくとも１つ（本実施の形態では、２つ）の第２ローラ６３が配置され、回転伝達部２８が第１及び第２ローラ６２，６３に挟まれた状態で回転可能に支持される。第１及び第２ローラ６２，６３の軸６２Ａ，６３Ａは図示しない固定部に回転可能に支持されている。
【００１８】
第２ローラ６３の１つは、その軸６３Ａが電動機６１に接続されている。電動機６１の回転は、第２ローラ６３を介して回転伝達部２８に伝達され、ルツボ２１が軸心Ｃ回りに回転することとなる。ルツボ２１の回転数（回転速度）は、ルツボ２１の内径、１回に供給される溶湯Ｍの重量、出湯口２２の径等の条件によって異なり、ルツボ２１内の溶湯Ｍを保持している間に、出湯口２２から溶湯Ｍが流出しないように、実験やシミュレーション等から決定される。
ルツボ２１の側方には、鉛直面２８Ｃに対向するように、ルツボ２１の回転を停止するブレーキ５４が配置されている。ブレーキ６４は、矢印Ｙで示すように、ルツボ２１の半径方向に移動可能に、図示しない固定部に支持されている。ブレーキ６４は、鉛直面２８Ｃを押さえるブレーキパッド６４Ａを備えている。電動機６１、第１ローラ６２、第２ローラ６３、及びブレーキ６４は、回転駆動機構６０を構成している。
【００１９】
溶湯保持炉２０には、溶湯Ｍをルツボ２１内に供給する溶湯供給樋２９が設けられている。溶湯供給樋２９は、外部から溶湯Ｍを受ける溶湯受け部２９Ａと、受けた溶湯Ｍをルツボ２１内に供給する樋部２９Ｂとを備えて構成されている。
図２は溶湯供給樋２９の配置構造を図１の溶湯保持炉２０の側方から示す図であり、図３は溶湯供給樋２９の配置構造を図１の溶湯保持炉２０の上方から示す図である。なお、図２及び図３では、軸受け２７及び回転駆動機構６０を省略する。
【００２０】
樋部２９Ｂは、軸心Ｃからオフセットした位置のルツボ２１内に溶湯Ｍを供給可能に設けられている。すなわち、樋部２９Ｂは、図２に示すように、炉壁２１Ｂの底部２１Ａ近傍に向けて傾斜して配置されている。樋部２９Ｂの傾斜角度は、実験やシミュレーション等によって決定され、本実施の形態では、水平面からの傾斜角度θが約３０度に設定されている。
また、樋部２９Ｂは、図３に示すように、溶湯Ｍの水平方向における供給方向Ｓが直交する直径Ｄに沿って、供給方向Ｓがルツボ２１の回転方向Ｘと同じになる正方向側Ｒに、軸心Ｃからオフセットして配置される。樋部２９Ｂは、軸心Ｃからルツボ２１の半径方向外方にできるだけ寄せて設けられるのが望ましい。
【００２１】
次に、図１−図５を参照し、本実施の形態の作用について説明する。図４は溶湯Ｍが溶湯保持炉２０に供給された鋳造装置１を模式的に示す図であり、図５は出湯時の鋳造装置１を模式的に示す図である。
まず、図１を参照し、固定型１０Ａ及び可動型１０Ｂが型締めされるとともに、電動機６１が作動され、ルツボ２１が回転される。なお、このとき、ブレーキ６４は、ルツボ２１の半径方向外側に位置しており、ブレーキパッド６４Ａが鉛直面２８Ｃから離れているので、ルツボ２１は回転可能な状態になっている。ルツボ２１の回転数が所定回転数に到達すると、溶湯供給樋２９から１回分の溶湯Ｍがルツボ２１内に供給される。
【００２２】
このとき、溶湯供給樋２９は、軸心Ｃからオフセットした位置のルツボ２１内に溶湯Ｍを供給可能に設けられているため、溶湯Ｍをルツボ２１内に供給するときに、溶湯Ｍが出湯口２２から流出することを防止できる。また、樋部２９Ｂは、図２に示すように、炉壁２１Ｂの底部２１Ａ近傍に向けて傾斜して設けられているため、炉壁２１Ｂの底部２１Ａ近傍に供給できるので、溶湯Ｍがルツボ２１の上部からこぼれることを防止できる。供給された溶湯Ｍは、図４に示すように、矢印Ｇで示す重力によって底部２１Ａに押し付けられるとともに、矢印Ｆで示す遠心力により、ルツボ２１の炉壁２１Ｂに押し付けられて出湯口２２から離れるので、ルツボ２１内に保持される。
【００２３】
また、溶湯供給樋２９は、図３に示すように、溶湯Ｍの水平方向における供給方向Ｓがルツボ２１の回転方向Ｘに沿う正方向側Ｒ１に、軸心Ｃからオフセットして設けられている。これにより、ルツボ２１に溶湯Ｍが供給されるときに、溶湯Ｍの水平速度の多くが角速度となるので、樋部２９Ｂを軸心Ｃから正方向側Ｒ１にオフセットしない場合に比べ、溶湯Ｍの角速度の初速度を速くすることができる。その結果、溶湯Ｍにより大きな遠心力をかけることができるので、溶湯Ｍをルツボ２１内に確実に保持きる。
【００２４】
出湯するには、図５に示すように、ブレーキ６４がルツボ２１の半径方向内側に移動される。これにより、ブレーキパッド６４Ａが鉛直面２８Ｃを押さえ、ルツボ２１の回転を停止する。ルツボ２１の回転の停止に伴い溶湯Ｍにかかる遠心力がなくなるので、炉壁２１Ｂに溶湯Ｍは、重力によって出湯口２２から流れ出て、出湯口２２の真下にある湯口１１から鋳型１０内に注ぎ込まれる。ルツボ２１の回転を急激に止めることで、出湯口２２からすばやく鋳型１０に注湯できる。このように、軸心Ｃ回りに回転可能なルツボ２１と、ルツボ２１内の軸心Ｃからオフセットした位置に溶湯Ｍを供給可能な溶湯供給樋２９とを備えたため、ルツボ２１の回転時には遠心力により溶湯Ｍを保持し、ルツボ２１の回転を停止することで出湯できる。本実施の形態の溶湯保持炉２０は、レードル法や電磁誘導ポンプ法に比べてコンパクトでシンプルな構成となるとともに、ストッパ法に対して溶湯漏れを防止できる。
【００２５】
ルツボ２１の内径が１５０ｍｍ、出湯口２２の径が２０ｍｍである溶湯保持炉２０に、１０ｋｇの溶湯Ｍを供給するシミュレーションを行った結果、ルツボ２１を１０００ｒｐｍの回転数で回転した場合に溶湯Ｍを保持でき、ルツボ２１の回転を停止することで出湯することができた。なお、ルツボ２１を１０００ｒｐｍで回転させる場合には、ブレーキ６４によりルツボ２１の回転を停止させても、ルツボ２１の回転が完全に止まりきる前に、ルツボ２１内の溶湯Ｍの全てが出湯口２２から流れ出る。
【００２６】
以上説明したように、本実施の形態によれば、出湯口２２を有し、軸心Ｃ回りに回転可能なルツボ２１と、ルツボ２１内の軸心Ｃからオフセットした位置に溶湯Ｍを供給可能な溶湯供給樋２９とを備え、この溶湯供給樋２９から供給される溶湯Ｍを遠心力でルツボ２１の炉壁２１Ｂに押し付け、ルツボ２１内に溶湯Ｍを保持可能とする構成とした。この構成により、回転するルツボ２１に溶湯供給樋２９から溶湯Ｍが供給されると、ルツボ２１内に供給された溶湯Ｍを、遠心力でルツボ２１の炉壁２１Ｂに押し付けて出湯口２２から離し、ルツボ２１内に保持できる。そして、ルツボ２１の回転を止めることで、レードル法、電磁誘導ポンプ法、ストッパ法によらずに出湯できる。
【００２７】
また、本実施の形態によれば、溶湯供給樋２９が溶湯Ｍをルツボ２１の内周面に衝突させて供給するため、溶湯Ｍを出湯口２２から離して供給できるので、溶湯Ｍをルツボ２１内に供給する際に溶湯Ｍが出湯口２２からこぼれることを防止でき、溶湯Ｍをルツボ２１内に確実に保持できる。
【００２８】
また、本実施の形態によれば、ルツボ２１がルツボ２１内と出湯口２２とを連通する中空状の回転軸２６を備え、この回転軸２６の外周が軸受け２７により回転自在に支持されているため、ルツボ２１が回転中に軸心Ｃに対してぶれないので、ルツボ２１を安定して回転させることができ、その結果、溶湯Ｍが出湯口２２からこぼれることを確実に防止できる。
【００２９】
＜第２の実施の形態＞
次に、図６及び図７を参照し、本発明の第２の実施の形態について説明する。
図１に示す鋳造装置１では、ルツボ２１を開放していたが、図６及び図７に示す第２の実施の形態の鋳造装置１００では、ルツボ２１を密閉部材７０内に配置している。なお、図６及び図７では、図１に示す鋳造装置１と同一部分には同一の符号を付して説明を省略する。
鋳型１１０は、図６に示すように、キャビティ１８が密閉された密閉型の金型であり、キャビティ１８が密閉されている以外は図１に示す鋳型１０と同一に構成されている。
【００３０】
溶湯保持炉１２０は、略箱状の密閉部材７０を備えている。密閉部材７０の天部には、樋部２９Ｂを貫通させる貫通孔７１が形成されている。樋部２９Ｂと貫通孔７１との間には、密閉部材７０内の密閉状態を維持できるように図示しないパッキンが設けられている。本実施の形態では、溶湯受け部２９Ａが図示を省略した蓋部材により気密に閉塞される。
密閉部材７０には、ルツボ２１の出湯口２２に対向するように、外部出湯口７２が形成されている。密閉部材７０には、密閉部材７０内を加圧する加圧手段４１が加圧経路４１Ａを介して接続されている。加圧経路４１Ａは、密閉部材７０を貫通して密閉部材７０内に連通しており、図示しないシール材により気密に密閉部材７０に接続されている。
【００３１】
密閉部材７０は、外部出湯口７２が鋳型１１０の湯口１１に対向するように、鋳型１１０上に配置される。鋳型１１０と密閉部材７０との間には、湯口１１及び出湯口２２を囲うようにシール部材１５３Ａ，１５３Ｂが設けられ、鋳型１１０内及び密閉部材７０内が密閉されるようになっている。シール部材１５３Ａ，１５３Ｂは、ゴム等の弾塑性材で形成されている。シール部材１５３Ａ，１５３Ｂの間に、外部出湯口７２を塞ぎ、密閉部材７０内と鋳型１１０内とを仕切る薄板（閉塞部材）５０が配置される。
【００３２】
薄板５０は、出湯時に溶湯Ｍの熱によって貫通するように構成されている。薄板５０が、紙や樹脂等の可燃物で形成された場合には、出湯時に溶湯Ｍの熱で燃焼して貫通する。また、薄板５０が、溶湯Ｍよりも融点の低い金属で形成された場合には、出湯時に溶湯Ｍの熱で溶けて貫通する。また、薄板５０が、溶湯Ｍよりも融点の高い金属で形成された場合には、出湯時に溶湯Ｍの熱で薄板５０の強度が下がり、溶湯Ｍの勢いで簡単に破れて貫通する。例えば、溶湯Ｍがアルミ合金の場合、薄板５０は、消失させる仕切りとして、紙、又は、ＰＥＴやポリエステル等の樹脂で形成され、強度を下げる仕切りとしてアルミ箔で形成される。また、例えば、溶湯Ｍが鉄系合金の場合には、薄板５０は、消失させる仕切りとして、紙、樹脂、又はアルミ箔で形成され、強度を下げる仕切りとしてステンレス箔で形成される。
【００３３】
ところで、外部出湯口７２に出湯時に溶湯Ｍの熱で貫通する薄板５０を設ける場合、溶湯Ｍが薄板５０を貫通するのに時間が掛かると、薄板５０上に溶湯Ｍが溜まり、外部出湯口７２周囲に溶湯Ｍが触れてしまい、外部出湯口７２周辺が損傷するおそれがある。そこで、本実施の形態では、薄板５０の厚さが、溶湯Ｍが瞬時に貫通して外部出湯口７２周囲に溶湯Ｍが触れることのない薄さに設定されている。また、薄板５０の厚さは、加圧されたルツボ２１内と外部との差圧に耐えられるように設定されている。
【００３４】
次に、本実施の形態の作用について説明する。
まず、固定型１０Ａ及び可動型１０Ｂが型締めされ、この鋳型１１０上に、湯口１１を囲うようにシール部材１５３Ｂが配置される。シール部材１５３Ｂ上に薄板５０が配置され、薄板５０上に、湯口１１を囲うようにシール部材１５３Ａが配置される。そして、密閉部材７０が、出湯口２２が湯口１１に対向するように鋳型１１０上に配置される。これにより、密閉部材７０と鋳型１１０が密着するとともに、薄板５０が密閉部材７０と鋳型１１０との間にシール部材１５３Ａ，１５３Ｂを介して挟持されることとなる。
【００３５】
溶湯保持炉１２０においては、図１に示す溶湯保持炉２０と同様に溶湯Ｍがルツボ２１内に供給される。１回分の溶湯Ｍの供給が終了すると、溶湯受け部２９Ａが図示を省略した蓋部材によって閉められ、密閉部材７０内が加圧手段４１により加圧される。密閉部材７０内の圧力が所定圧力まで上昇すると、ブレーキ６４がルツボ２１の半径方向内側に移動される。これにより、ブレーキパッド６４Ａが鉛直面２８Ｃを押さえ、ルツボ２１の回転を停止する。ルツボ２１の回転の停止に伴い溶湯Ｍにかかる遠心力がなくなるので、炉壁２１Ｂに溶湯Ｍは、重力によって出湯口２２から流れ出て、図７に示すように、出湯口２２から流れ出た溶湯Ｍの熱で薄板５０が貫通する。このとき、薄板５０は、溶湯Ｍの熱で着火して燃焼する又は溶けることで貫通する。あるいは、薄板５０は、溶湯Ｍの熱で強度が下がり、溶湯Ｍの運動エネルギーにより、容易に破られて貫通する。そして、溶湯Ｍは、密閉部材７０内と鋳型１１０内との圧力差及び重力により、鋳型１１０に円滑に注湯される。鋳物の成型が終了すると、密閉部材７０が移動され、薄板５０が外される。
【００３６】
本実施の形態では、図１に示す鋳造装置１と同様に、ルツボ２１を回転させて溶湯Ｍを保持することによる作用及び効果が得られる。それに加え、外部出湯口７２を塞ぎ、出湯時に溶湯Ｍの熱で貫通する薄板５０を設けたため、機密性を容易に維持できるとともに、外部出湯口７２を瞬時に開くことができるので、密閉部材７０内の圧力を出湯直前まで制御できる。これにより、注湯時に、密閉部材７０内を加圧できるようになるため、出湯速度を速くし、鋳型１１０内の湯廻りを向上できる。なお、密閉部材７０内の圧力は、所望の出湯速度となるような所定圧力に設定される。
【００３７】
薄板５０は、ルツボ２１の出湯口２２から離間して設けられているため、薄板５０が溶湯Ｍの熱により消失することを防止する冷却部材を設ける必要がなく、部品点数を削減できるとともに、製造工程を簡略化できる。また、薄板５０は、密閉部材７０の外部出湯口７２を鋳型１１０の湯口１１に密着させる際に、密閉部材７０と鋳型１１０の間に挟持されるため、薄板５０を固定する固定部材を設ける必要がなく、部品点数を削減し、製造工程を簡略化できる。さらに、薄板５０の取り付け部分にシール部材１５３Ａ，１５３Ｂを配置することで、密閉部材７０内の機密性をより高めることができる。
【００３８】
薄板５０は、溶湯Ｍが瞬時に貫通して外部出湯口７２周囲に溶湯Ｍが触れることのない薄さに形成されているため、溶湯Ｍが薄板５０を貫通するのに時間が掛からず、薄板５０上に溶湯Ｍが溜まり、外部出湯口７２周辺が損傷することを防止できる。また、薄板５０は薄く形成されているため、薄板５０が溶湯Ｍによって溶かされる際、あるいは、薄板５０の強度が熱で下げられる際に、溶湯Ｍの温度低下はごくわずかとなるので、溶湯Ｍの温度低下によって鋳物品質が悪化することがなく、溶湯Ｍの温度を高くする必要もない。
【００３９】
また、本実施の形態では、密閉部材７０の外部出湯口７２を鋳型１１０の湯口１１に密着させた状態で、密閉部材７０内の圧力を出湯直前まで制御できるため、注湯完了後も、密閉部材７０内の圧力は高くなっている。したがって、引け巣対策のために、注湯完了後に密閉部材７０内を再度加圧する場合にも、密閉部材７０内の圧力を直ぐに高くすることができるので、鋳物に生じる引け巣を確実に防止できる。
また、密閉部材７０内及び鋳型１１０内が密閉されているため、溶湯供給樋２９に溶湯供給管等を接続して溶湯Ｍをルツボ２１内に供給することで、溶湯Ｍが外気に晒されることによる溶湯Ｍの酸化や温度低下を防止できる。
【００４０】
以上説明したように、本実施の形態によれば、ルツボ２１がルツボ２１の出湯口２２に連なる外部出湯口７２を有した密閉部材７０で覆われ、この密閉部材７０内が加圧され、外部出湯口７２に出湯時の溶湯Ｍの熱で貫通する薄板５０を備えたため、出湯直前まで薄板５０で密閉部材７０内を密閉できるとともに、外部出湯口７２を瞬時に開くことができ、その結果、密閉部材７０内の圧力を出湯直前まで制御できる。
【００４１】
なお、本実施の形態では、本発明が、密閉部材７０内の雰囲気として圧力を調整する鋳造装置１００に適用されたが、これに限定されず、密閉部材７０内の雰囲気として、温度を調整する鋳造装置や、空気を他の気体に置換する鋳造装置に適用されてもよい。
また、本実施の形態では、密閉部材７０に加圧手段４１を接続したが、加圧手段４１に変えて、あるいは、この加圧手段４１とともに鋳型１１０に減圧手段を接続してもよい。いずれの場合にも、注湯時には、鋳型１１０内の圧力に対して密閉部材７０内を加圧すればよい。
【符号の説明】
【００４２】
２０，１２０ 溶湯保持炉
２１ ルツボ
２１Ｂ 炉壁
２１Ｂ１ 内周面
２２ 出湯口
２３ ノズル
２７ 軸受け
２９ 溶湯供給樋
５０ 薄板（閉塞部材）
７０ 密閉部材
７２ 外部出湯口
Ｃ 軸心
Ｍ 溶湯
【技術分野】
【０００１】
本発明は、底注ぎ式の溶湯保持炉に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、溶湯保持炉に溶湯を保持し、保持した溶湯を出湯する方法としては、アームの先端にルツボを取り付けたレードル機構を備え、アームを移動することにより、溶湯を貯留した炉からルツボで溶湯を汲み上げ、鋳型の湯口にルツボ内の溶湯を出湯するレードル法がある（例えば、特許文献１参照）。また、溶湯を貯留した炉と鋳型の湯口とを圧送パイプでつなぎ、配管に電磁誘導ポンプを設け、電磁誘導ポンプを作動させることにより、出湯する電磁誘導ポンプ法や、溶湯保持炉の出湯口を形成するノズルをストッパで開閉するストッパ法（例えば、特許文献２参照）がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特公昭６０−０２５２２０号公報
【特許文献２】特開平６−０７９４３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、レードル法は、レードル機構が大きく、レードル機構を配置する溶解室を小さくできないので、溶解室内の圧力、温度、気体の種類等の雰囲気を制御する場合には向かない。
電磁誘導ポンプ法では、電磁誘導ポンプの溶湯推進力が弱いので、１回分の溶湯を計量する精度が悪い。溶湯推進力を強くするには、電磁誘導ポンプの電源装置が大規模化し、コストやスペースの観点で生産性を悪化させてしまう。また、圧送パイプの熱膨張対応やメンテナンスにもコストが嵩む。
ストッパ法では、ストッパのシール面への異物の付着により、ストッパとノズルとの間のシール性が下がり、溶湯漏れを起こすおそれがある。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、レードル法、電磁誘導ポンプ法、ストッパ法によらずに出湯する溶湯保持炉を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明は、出湯口を有し、軸心回りに回転可能なルツボと、該ルツボ内の軸心からオフセットした位置に溶湯を供給可能な溶湯供給樋とを備え、この溶湯供給樋から供給される溶湯を遠心力で前記ルツボの炉壁に押し付け、該ルツボ内に溶湯を保持可能としたことを特徴とする。
上記構成によれば、出湯口を有し、軸心回りに回転可能なルツボと、ルツボ内の軸心からオフセットした位置に溶湯を供給可能な溶湯供給樋とを備えたため、回転するルツボに溶湯供給樋から溶湯が供給されると、ルツボ内に供給された溶湯を、遠心力でルツボの炉壁に押し付けて出湯口から離し、ルツボ内に保持できる。
【０００６】
上記構成において、前記溶湯供給樋が溶湯を前記ルツボの内周面に衝突させて供給してもよい。
上記構成によれば、溶湯供給樋が溶湯をルツボの内周面に衝突させて供給するため、溶湯を出湯口から離して供給できるので、溶湯をルツボ内に供給する際に溶湯が出湯口からこぼれることを防止できる。
【０００７】
上記構成において、前記ルツボが該ルツボの出湯口に連なる外部出湯口を有した密閉部材で覆われ、この密閉部材内が加圧され、前記外部出湯口に出湯時の溶湯の熱で貫通する閉塞部材を備えてもよい。
上記構成によれば、ルツボがルツボの出湯口に連なる外部出湯口を有した密閉部材で覆われ、この密閉部材内が加圧され、外部出湯口に出湯時の溶湯の熱で貫通する閉塞部材を備えたため、出湯直前まで閉塞部材で密閉部材内を密閉できるとともに、出湯口を瞬時に開くことができる。
【０００８】
上記構成において、前記ルツボが該ルツボ内と前記出湯口とを連通する中空状の回転軸を備え、この回転軸の外周が軸受けにより回転自在に支持されていてもよい。
上記構成によれば、ルツボがルツボ内と出湯口とを連通する中空状の回転軸を備え、この回転軸の外周が軸受けにより回転自在に支持されているため、ルツボが回転中に軸心からぶれないので、ルツボを安定して回転させることができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、出湯口を有し、軸心回りに回転可能なルツボと、ルツボ内の軸心からオフセットした位置に溶湯を供給可能な溶湯供給樋とを備えたため、回転するルツボに溶湯供給樋から溶湯が供給されると、ルツボ内に供給された溶湯を、遠心力でルツボの炉壁に押し付けて出湯口から離し、ルツボ内に保持できる。したがって、ルツボの回転を止めることで、レードル法、電磁誘導ポンプ法、ストッパ法によらずに出湯できる。
【００１０】
また、溶湯供給樋が溶湯をルツボの内周面に衝突させて供給するため、溶湯を出湯口から離して供給できるので、溶湯をルツボ内に供給する際に溶湯が出湯口からこぼれることを防止でき、溶湯をルツボ内に確実に保持できる。
【００１１】
また、ルツボがルツボの出湯口に連なる外部出湯口を有した密閉部材で覆われ、この密閉部材内が加圧され、外部出湯口に出湯時の溶湯の熱で貫通する閉塞部材を備えたため、出湯直前まで閉塞部材で密閉部材内を密閉できるとともに、出湯口を瞬時に開くことができ、その結果、密閉部材内の雰囲気を出湯直前まで制御できる。
【００１２】
また、ルツボがルツボ内と出湯口とを連通する中空状の回転軸を備え、この回転軸の外周が軸受けにより回転自在に支持されているため、ルツボが回転中に軸心からぶれないので、ルツボを安定して回転させることができ、溶湯が出湯口からこぼれることを確実に防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る溶湯保持炉を適用した鋳造装置を模式的に示す図である。
【図２】溶湯供給樋の配置構造を図１の溶湯保持炉の側方から示す図である。
【図３】溶湯供給樋の配置構造を図１の溶湯保持炉の上方から示す図である。
【図４】溶湯が溶湯保持炉に供給された鋳造装置を模式的に示す図である。
【図５】出湯時の鋳造装置を模式的に示す図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係る溶湯保持炉を適用した鋳造装置を模式的に示す図である。
【図７】出湯時の鋳造装置を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
＜第１の実施の形態＞
図１は、第１の実施の形態に係る溶湯保持炉を適用した鋳造装置を模式的に示す図である。
鋳造装置１は、鋳型１０と、溶湯保持炉２０とを備えて大略構成されている。鋳型１０は、鋳物の一例として２本のカムシャフトを鋳造する銅製の金型であり、鋳型１０には、図示しない冷却手段が設けられている。鋳型１０は、固定型１０Ａ（例えば鋳型１０の紙面垂直方向下半分）及び可動型１０Ｂ（例えば鋳型１０の紙面垂直方向上半分）を有し、固定型１０Ａ及び可動型１０Ｂが互いに開閉可能に構成されている。なお、図１は、固定型１０Ａを可動型１０Ｂ側から示す図である。鋳型１０は、固定型１０Ａと可動型１０Ｂとの合わせ面に、湯口１１、メインランナ１２、サブランナ１３、チョーク１４、フィルタ１５、ガス抜き孔１６、ゲート１７、及び、キャビティ１８を備えている。鋳型１０の構成は、メインランナ１２に対して左右対称となっている。
【００１５】
湯口１１は、例えば鋳鉄材料を溶かした溶湯Ｍの注入口である。メインランナ１２は、湯口１１から注入された溶湯Ｍを左右のサブランナ１３に供給する湯道である。サブランナ１３は、メインランナ１２からの溶湯Ｍをキャビティ１８に供給する湯道である。チョーク１４は、サブランナ１３の入口側に設けられ、サブランナ１３に供給された溶湯Ｍの流速を減速させる絞り部である。フィルタ１５は、サブランナ１３においてチョーク１４とゲート１７との間に設けられ、溶湯Ｍ中のガスや異物を除去する。ガス抜き孔１６はサブランナ１３に接続され、溶湯Ｍから発生したガスを排出する。ゲート１７は、サブランナ１３の出口側に設けられ、キャビティ１８に接続される。左右のゲート１７は、キャビティ１８の数に対応し、それぞれ１個設けられている。鋳型１０は、キャビティ１８の上部が開放された開放型の金型である。
【００１６】
溶湯保持炉２０は、溶湯Ｍを溜めるルツボ２１を備えている。ルツボ２１は上面が開放した有底円筒状に形成され、軸心Ｃ周りに回転可能に構成されている。ルツボ２１の底部２１Ａには、軸心Ｃ近傍に、出湯口２２を構成するノズル２３が形成されている。ルツボ２１内の溶湯Ｍは、破線矢印で示すように、出湯口２２から鋳型１０に出湯される。ルツボ２１は、鋳型１０の上方に、出湯口２２が湯口１１に対向するように配置されている。
ルツボ２１は底部２１Ａ及び炉壁２１Ｂを外装体２４に覆われている。外装体２４の底部には、出湯口２２より大きい開口２４Ａが形成されており、この開口２４Ａから、ルツボ２１のノズル２３が外部に円筒状に延出している。ノズル２３の外周には円筒状の摺動部材２５が固定されている。ノズル２３及び摺動部材２５は回転軸２６を構成している。回転軸２６の外周は軸受け２７により回転自在に支持され、軸受け２７は図示しない固定部に固定されている。
【００１７】
ルツボ２１は、電動機６１によって、水平に、かつ、一方向のみに回転されるよう構成されている。本実施の形態では、回転方向Ｘで示すように、ルツボ２１が平面視で右回転するものとして説明するが、回転方向はこれに限定されない。電動機６１は、図示しない固定部に固定されている。
外装体２４の外周には、電動機６１の回転が伝達される回転伝達部２８が周方向に渡って設けられている。回転伝達部２８は、略水平な水平面２８Ａと、水平面２８Ａに向かって斜めに延出する傾斜面２８Ｂと、略鉛直に延出して水平面２８Ａ及び傾斜面２８Ｂを結ぶ鉛直面２８Ｃとを有している。水平面２８Ａに少なくとも１つ（本実施の形態では、２つ）の第１ローラ６２が配置され、傾斜面２８Ｂに少なくとも１つ（本実施の形態では、２つ）の第２ローラ６３が配置され、回転伝達部２８が第１及び第２ローラ６２，６３に挟まれた状態で回転可能に支持される。第１及び第２ローラ６２，６３の軸６２Ａ，６３Ａは図示しない固定部に回転可能に支持されている。
【００１８】
第２ローラ６３の１つは、その軸６３Ａが電動機６１に接続されている。電動機６１の回転は、第２ローラ６３を介して回転伝達部２８に伝達され、ルツボ２１が軸心Ｃ回りに回転することとなる。ルツボ２１の回転数（回転速度）は、ルツボ２１の内径、１回に供給される溶湯Ｍの重量、出湯口２２の径等の条件によって異なり、ルツボ２１内の溶湯Ｍを保持している間に、出湯口２２から溶湯Ｍが流出しないように、実験やシミュレーション等から決定される。
ルツボ２１の側方には、鉛直面２８Ｃに対向するように、ルツボ２１の回転を停止するブレーキ５４が配置されている。ブレーキ６４は、矢印Ｙで示すように、ルツボ２１の半径方向に移動可能に、図示しない固定部に支持されている。ブレーキ６４は、鉛直面２８Ｃを押さえるブレーキパッド６４Ａを備えている。電動機６１、第１ローラ６２、第２ローラ６３、及びブレーキ６４は、回転駆動機構６０を構成している。
【００１９】
溶湯保持炉２０には、溶湯Ｍをルツボ２１内に供給する溶湯供給樋２９が設けられている。溶湯供給樋２９は、外部から溶湯Ｍを受ける溶湯受け部２９Ａと、受けた溶湯Ｍをルツボ２１内に供給する樋部２９Ｂとを備えて構成されている。
図２は溶湯供給樋２９の配置構造を図１の溶湯保持炉２０の側方から示す図であり、図３は溶湯供給樋２９の配置構造を図１の溶湯保持炉２０の上方から示す図である。なお、図２及び図３では、軸受け２７及び回転駆動機構６０を省略する。
【００２０】
樋部２９Ｂは、軸心Ｃからオフセットした位置のルツボ２１内に溶湯Ｍを供給可能に設けられている。すなわち、樋部２９Ｂは、図２に示すように、炉壁２１Ｂの底部２１Ａ近傍に向けて傾斜して配置されている。樋部２９Ｂの傾斜角度は、実験やシミュレーション等によって決定され、本実施の形態では、水平面からの傾斜角度θが約３０度に設定されている。
また、樋部２９Ｂは、図３に示すように、溶湯Ｍの水平方向における供給方向Ｓが直交する直径Ｄに沿って、供給方向Ｓがルツボ２１の回転方向Ｘと同じになる正方向側Ｒに、軸心Ｃからオフセットして配置される。樋部２９Ｂは、軸心Ｃからルツボ２１の半径方向外方にできるだけ寄せて設けられるのが望ましい。
【００２１】
次に、図１−図５を参照し、本実施の形態の作用について説明する。図４は溶湯Ｍが溶湯保持炉２０に供給された鋳造装置１を模式的に示す図であり、図５は出湯時の鋳造装置１を模式的に示す図である。
まず、図１を参照し、固定型１０Ａ及び可動型１０Ｂが型締めされるとともに、電動機６１が作動され、ルツボ２１が回転される。なお、このとき、ブレーキ６４は、ルツボ２１の半径方向外側に位置しており、ブレーキパッド６４Ａが鉛直面２８Ｃから離れているので、ルツボ２１は回転可能な状態になっている。ルツボ２１の回転数が所定回転数に到達すると、溶湯供給樋２９から１回分の溶湯Ｍがルツボ２１内に供給される。
【００２２】
このとき、溶湯供給樋２９は、軸心Ｃからオフセットした位置のルツボ２１内に溶湯Ｍを供給可能に設けられているため、溶湯Ｍをルツボ２１内に供給するときに、溶湯Ｍが出湯口２２から流出することを防止できる。また、樋部２９Ｂは、図２に示すように、炉壁２１Ｂの底部２１Ａ近傍に向けて傾斜して設けられているため、炉壁２１Ｂの底部２１Ａ近傍に供給できるので、溶湯Ｍがルツボ２１の上部からこぼれることを防止できる。供給された溶湯Ｍは、図４に示すように、矢印Ｇで示す重力によって底部２１Ａに押し付けられるとともに、矢印Ｆで示す遠心力により、ルツボ２１の炉壁２１Ｂに押し付けられて出湯口２２から離れるので、ルツボ２１内に保持される。
【００２３】
また、溶湯供給樋２９は、図３に示すように、溶湯Ｍの水平方向における供給方向Ｓがルツボ２１の回転方向Ｘに沿う正方向側Ｒ１に、軸心Ｃからオフセットして設けられている。これにより、ルツボ２１に溶湯Ｍが供給されるときに、溶湯Ｍの水平速度の多くが角速度となるので、樋部２９Ｂを軸心Ｃから正方向側Ｒ１にオフセットしない場合に比べ、溶湯Ｍの角速度の初速度を速くすることができる。その結果、溶湯Ｍにより大きな遠心力をかけることができるので、溶湯Ｍをルツボ２１内に確実に保持きる。
【００２４】
出湯するには、図５に示すように、ブレーキ６４がルツボ２１の半径方向内側に移動される。これにより、ブレーキパッド６４Ａが鉛直面２８Ｃを押さえ、ルツボ２１の回転を停止する。ルツボ２１の回転の停止に伴い溶湯Ｍにかかる遠心力がなくなるので、炉壁２１Ｂに溶湯Ｍは、重力によって出湯口２２から流れ出て、出湯口２２の真下にある湯口１１から鋳型１０内に注ぎ込まれる。ルツボ２１の回転を急激に止めることで、出湯口２２からすばやく鋳型１０に注湯できる。このように、軸心Ｃ回りに回転可能なルツボ２１と、ルツボ２１内の軸心Ｃからオフセットした位置に溶湯Ｍを供給可能な溶湯供給樋２９とを備えたため、ルツボ２１の回転時には遠心力により溶湯Ｍを保持し、ルツボ２１の回転を停止することで出湯できる。本実施の形態の溶湯保持炉２０は、レードル法や電磁誘導ポンプ法に比べてコンパクトでシンプルな構成となるとともに、ストッパ法に対して溶湯漏れを防止できる。
【００２５】
ルツボ２１の内径が１５０ｍｍ、出湯口２２の径が２０ｍｍである溶湯保持炉２０に、１０ｋｇの溶湯Ｍを供給するシミュレーションを行った結果、ルツボ２１を１０００ｒｐｍの回転数で回転した場合に溶湯Ｍを保持でき、ルツボ２１の回転を停止することで出湯することができた。なお、ルツボ２１を１０００ｒｐｍで回転させる場合には、ブレーキ６４によりルツボ２１の回転を停止させても、ルツボ２１の回転が完全に止まりきる前に、ルツボ２１内の溶湯Ｍの全てが出湯口２２から流れ出る。
【００２６】
以上説明したように、本実施の形態によれば、出湯口２２を有し、軸心Ｃ回りに回転可能なルツボ２１と、ルツボ２１内の軸心Ｃからオフセットした位置に溶湯Ｍを供給可能な溶湯供給樋２９とを備え、この溶湯供給樋２９から供給される溶湯Ｍを遠心力でルツボ２１の炉壁２１Ｂに押し付け、ルツボ２１内に溶湯Ｍを保持可能とする構成とした。この構成により、回転するルツボ２１に溶湯供給樋２９から溶湯Ｍが供給されると、ルツボ２１内に供給された溶湯Ｍを、遠心力でルツボ２１の炉壁２１Ｂに押し付けて出湯口２２から離し、ルツボ２１内に保持できる。そして、ルツボ２１の回転を止めることで、レードル法、電磁誘導ポンプ法、ストッパ法によらずに出湯できる。
【００２７】
また、本実施の形態によれば、溶湯供給樋２９が溶湯Ｍをルツボ２１の内周面に衝突させて供給するため、溶湯Ｍを出湯口２２から離して供給できるので、溶湯Ｍをルツボ２１内に供給する際に溶湯Ｍが出湯口２２からこぼれることを防止でき、溶湯Ｍをルツボ２１内に確実に保持できる。
【００２８】
また、本実施の形態によれば、ルツボ２１がルツボ２１内と出湯口２２とを連通する中空状の回転軸２６を備え、この回転軸２６の外周が軸受け２７により回転自在に支持されているため、ルツボ２１が回転中に軸心Ｃに対してぶれないので、ルツボ２１を安定して回転させることができ、その結果、溶湯Ｍが出湯口２２からこぼれることを確実に防止できる。
【００２９】
＜第２の実施の形態＞
次に、図６及び図７を参照し、本発明の第２の実施の形態について説明する。
図１に示す鋳造装置１では、ルツボ２１を開放していたが、図６及び図７に示す第２の実施の形態の鋳造装置１００では、ルツボ２１を密閉部材７０内に配置している。なお、図６及び図７では、図１に示す鋳造装置１と同一部分には同一の符号を付して説明を省略する。
鋳型１１０は、図６に示すように、キャビティ１８が密閉された密閉型の金型であり、キャビティ１８が密閉されている以外は図１に示す鋳型１０と同一に構成されている。
【００３０】
溶湯保持炉１２０は、略箱状の密閉部材７０を備えている。密閉部材７０の天部には、樋部２９Ｂを貫通させる貫通孔７１が形成されている。樋部２９Ｂと貫通孔７１との間には、密閉部材７０内の密閉状態を維持できるように図示しないパッキンが設けられている。本実施の形態では、溶湯受け部２９Ａが図示を省略した蓋部材により気密に閉塞される。
密閉部材７０には、ルツボ２１の出湯口２２に対向するように、外部出湯口７２が形成されている。密閉部材７０には、密閉部材７０内を加圧する加圧手段４１が加圧経路４１Ａを介して接続されている。加圧経路４１Ａは、密閉部材７０を貫通して密閉部材７０内に連通しており、図示しないシール材により気密に密閉部材７０に接続されている。
【００３１】
密閉部材７０は、外部出湯口７２が鋳型１１０の湯口１１に対向するように、鋳型１１０上に配置される。鋳型１１０と密閉部材７０との間には、湯口１１及び出湯口２２を囲うようにシール部材１５３Ａ，１５３Ｂが設けられ、鋳型１１０内及び密閉部材７０内が密閉されるようになっている。シール部材１５３Ａ，１５３Ｂは、ゴム等の弾塑性材で形成されている。シール部材１５３Ａ，１５３Ｂの間に、外部出湯口７２を塞ぎ、密閉部材７０内と鋳型１１０内とを仕切る薄板（閉塞部材）５０が配置される。
【００３２】
薄板５０は、出湯時に溶湯Ｍの熱によって貫通するように構成されている。薄板５０が、紙や樹脂等の可燃物で形成された場合には、出湯時に溶湯Ｍの熱で燃焼して貫通する。また、薄板５０が、溶湯Ｍよりも融点の低い金属で形成された場合には、出湯時に溶湯Ｍの熱で溶けて貫通する。また、薄板５０が、溶湯Ｍよりも融点の高い金属で形成された場合には、出湯時に溶湯Ｍの熱で薄板５０の強度が下がり、溶湯Ｍの勢いで簡単に破れて貫通する。例えば、溶湯Ｍがアルミ合金の場合、薄板５０は、消失させる仕切りとして、紙、又は、ＰＥＴやポリエステル等の樹脂で形成され、強度を下げる仕切りとしてアルミ箔で形成される。また、例えば、溶湯Ｍが鉄系合金の場合には、薄板５０は、消失させる仕切りとして、紙、樹脂、又はアルミ箔で形成され、強度を下げる仕切りとしてステンレス箔で形成される。
【００３３】
ところで、外部出湯口７２に出湯時に溶湯Ｍの熱で貫通する薄板５０を設ける場合、溶湯Ｍが薄板５０を貫通するのに時間が掛かると、薄板５０上に溶湯Ｍが溜まり、外部出湯口７２周囲に溶湯Ｍが触れてしまい、外部出湯口７２周辺が損傷するおそれがある。そこで、本実施の形態では、薄板５０の厚さが、溶湯Ｍが瞬時に貫通して外部出湯口７２周囲に溶湯Ｍが触れることのない薄さに設定されている。また、薄板５０の厚さは、加圧されたルツボ２１内と外部との差圧に耐えられるように設定されている。
【００３４】
次に、本実施の形態の作用について説明する。
まず、固定型１０Ａ及び可動型１０Ｂが型締めされ、この鋳型１１０上に、湯口１１を囲うようにシール部材１５３Ｂが配置される。シール部材１５３Ｂ上に薄板５０が配置され、薄板５０上に、湯口１１を囲うようにシール部材１５３Ａが配置される。そして、密閉部材７０が、出湯口２２が湯口１１に対向するように鋳型１１０上に配置される。これにより、密閉部材７０と鋳型１１０が密着するとともに、薄板５０が密閉部材７０と鋳型１１０との間にシール部材１５３Ａ，１５３Ｂを介して挟持されることとなる。
【００３５】
溶湯保持炉１２０においては、図１に示す溶湯保持炉２０と同様に溶湯Ｍがルツボ２１内に供給される。１回分の溶湯Ｍの供給が終了すると、溶湯受け部２９Ａが図示を省略した蓋部材によって閉められ、密閉部材７０内が加圧手段４１により加圧される。密閉部材７０内の圧力が所定圧力まで上昇すると、ブレーキ６４がルツボ２１の半径方向内側に移動される。これにより、ブレーキパッド６４Ａが鉛直面２８Ｃを押さえ、ルツボ２１の回転を停止する。ルツボ２１の回転の停止に伴い溶湯Ｍにかかる遠心力がなくなるので、炉壁２１Ｂに溶湯Ｍは、重力によって出湯口２２から流れ出て、図７に示すように、出湯口２２から流れ出た溶湯Ｍの熱で薄板５０が貫通する。このとき、薄板５０は、溶湯Ｍの熱で着火して燃焼する又は溶けることで貫通する。あるいは、薄板５０は、溶湯Ｍの熱で強度が下がり、溶湯Ｍの運動エネルギーにより、容易に破られて貫通する。そして、溶湯Ｍは、密閉部材７０内と鋳型１１０内との圧力差及び重力により、鋳型１１０に円滑に注湯される。鋳物の成型が終了すると、密閉部材７０が移動され、薄板５０が外される。
【００３６】
本実施の形態では、図１に示す鋳造装置１と同様に、ルツボ２１を回転させて溶湯Ｍを保持することによる作用及び効果が得られる。それに加え、外部出湯口７２を塞ぎ、出湯時に溶湯Ｍの熱で貫通する薄板５０を設けたため、機密性を容易に維持できるとともに、外部出湯口７２を瞬時に開くことができるので、密閉部材７０内の圧力を出湯直前まで制御できる。これにより、注湯時に、密閉部材７０内を加圧できるようになるため、出湯速度を速くし、鋳型１１０内の湯廻りを向上できる。なお、密閉部材７０内の圧力は、所望の出湯速度となるような所定圧力に設定される。
【００３７】
薄板５０は、ルツボ２１の出湯口２２から離間して設けられているため、薄板５０が溶湯Ｍの熱により消失することを防止する冷却部材を設ける必要がなく、部品点数を削減できるとともに、製造工程を簡略化できる。また、薄板５０は、密閉部材７０の外部出湯口７２を鋳型１１０の湯口１１に密着させる際に、密閉部材７０と鋳型１１０の間に挟持されるため、薄板５０を固定する固定部材を設ける必要がなく、部品点数を削減し、製造工程を簡略化できる。さらに、薄板５０の取り付け部分にシール部材１５３Ａ，１５３Ｂを配置することで、密閉部材７０内の機密性をより高めることができる。
【００３８】
薄板５０は、溶湯Ｍが瞬時に貫通して外部出湯口７２周囲に溶湯Ｍが触れることのない薄さに形成されているため、溶湯Ｍが薄板５０を貫通するのに時間が掛からず、薄板５０上に溶湯Ｍが溜まり、外部出湯口７２周辺が損傷することを防止できる。また、薄板５０は薄く形成されているため、薄板５０が溶湯Ｍによって溶かされる際、あるいは、薄板５０の強度が熱で下げられる際に、溶湯Ｍの温度低下はごくわずかとなるので、溶湯Ｍの温度低下によって鋳物品質が悪化することがなく、溶湯Ｍの温度を高くする必要もない。
【００３９】
また、本実施の形態では、密閉部材７０の外部出湯口７２を鋳型１１０の湯口１１に密着させた状態で、密閉部材７０内の圧力を出湯直前まで制御できるため、注湯完了後も、密閉部材７０内の圧力は高くなっている。したがって、引け巣対策のために、注湯完了後に密閉部材７０内を再度加圧する場合にも、密閉部材７０内の圧力を直ぐに高くすることができるので、鋳物に生じる引け巣を確実に防止できる。
また、密閉部材７０内及び鋳型１１０内が密閉されているため、溶湯供給樋２９に溶湯供給管等を接続して溶湯Ｍをルツボ２１内に供給することで、溶湯Ｍが外気に晒されることによる溶湯Ｍの酸化や温度低下を防止できる。
【００４０】
以上説明したように、本実施の形態によれば、ルツボ２１がルツボ２１の出湯口２２に連なる外部出湯口７２を有した密閉部材７０で覆われ、この密閉部材７０内が加圧され、外部出湯口７２に出湯時の溶湯Ｍの熱で貫通する薄板５０を備えたため、出湯直前まで薄板５０で密閉部材７０内を密閉できるとともに、外部出湯口７２を瞬時に開くことができ、その結果、密閉部材７０内の圧力を出湯直前まで制御できる。
【００４１】
なお、本実施の形態では、本発明が、密閉部材７０内の雰囲気として圧力を調整する鋳造装置１００に適用されたが、これに限定されず、密閉部材７０内の雰囲気として、温度を調整する鋳造装置や、空気を他の気体に置換する鋳造装置に適用されてもよい。
また、本実施の形態では、密閉部材７０に加圧手段４１を接続したが、加圧手段４１に変えて、あるいは、この加圧手段４１とともに鋳型１１０に減圧手段を接続してもよい。いずれの場合にも、注湯時には、鋳型１１０内の圧力に対して密閉部材７０内を加圧すればよい。
【符号の説明】
【００４２】
２０，１２０ 溶湯保持炉
２１ ルツボ
２１Ｂ 炉壁
２１Ｂ１ 内周面
２２ 出湯口
２３ ノズル
２７ 軸受け
２９ 溶湯供給樋
５０ 薄板（閉塞部材）
７０ 密閉部材
７２ 外部出湯口
Ｃ 軸心
Ｍ 溶湯
【特許請求の範囲】
【請求項１】
出湯口を有し、軸心回りに回転可能なルツボと、該ルツボ内の軸心からオフセットした位置に溶湯を供給可能な溶湯供給樋とを備え、この溶湯供給樋から供給される溶湯を遠心力で前記ルツボの炉壁に押し付け、該ルツボ内に溶湯を保持可能としたことを特徴とする溶湯保持炉。
【請求項２】
前記溶湯供給樋が溶湯を前記ルツボの内周面に衝突させて供給することを特徴とする請求項１に記載の溶湯保持炉。
【請求項３】
前記ルツボが該ルツボの出湯口に連なる外部出湯口を有した密閉部材で覆われ、この密閉部材内が加圧され、前記外部出湯口に出湯時の溶湯の熱で貫通する閉塞部材を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の溶湯保持炉。
【請求項４】
前記ルツボが該ルツボ内と前記出湯口とを連通する中空状の回転軸を備え、この回転軸の外周が軸受けにより回転自在に支持されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の溶湯保持炉。
【請求項１】
出湯口を有し、軸心回りに回転可能なルツボと、該ルツボ内の軸心からオフセットした位置に溶湯を供給可能な溶湯供給樋とを備え、この溶湯供給樋から供給される溶湯を遠心力で前記ルツボの炉壁に押し付け、該ルツボ内に溶湯を保持可能としたことを特徴とする溶湯保持炉。
【請求項２】
前記溶湯供給樋が溶湯を前記ルツボの内周面に衝突させて供給することを特徴とする請求項１に記載の溶湯保持炉。
【請求項３】
前記ルツボが該ルツボの出湯口に連なる外部出湯口を有した密閉部材で覆われ、この密閉部材内が加圧され、前記外部出湯口に出湯時の溶湯の熱で貫通する閉塞部材を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の溶湯保持炉。
【請求項４】
前記ルツボが該ルツボ内と前記出湯口とを連通する中空状の回転軸を備え、この回転軸の外周が軸受けにより回転自在に支持されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の溶湯保持炉。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−１７９６２１（Ｐ２０１２−１７９６２１Ａ）
【公開日】平成２４年９月２０日（２０１２．９．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−４３０９６（Ｐ２０１１−４３０９６）
【出願日】平成２３年２月２８日（２０１１．２．２８）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【公開日】平成２４年９月２０日（２０１２．９．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月２８日（２０１１．２．２８）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
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