JP3592286B2

JP3592286B2 - Reduction casting method

Info

Publication number: JP3592286B2
Application number: JP2001332625A
Authority: JP
Inventors: 恵介伴; 晃一荻原; 昭春原
Original assignee: Nissin Kogyo Co Ltd
Current assignee: Nissin Kogyo Co Ltd
Priority date: 2001-10-30
Filing date: 2001-10-30
Publication date: 2004-11-24
Anticipated expiration: 2021-10-30
Also published as: JP2003136224A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は還元鋳造方法に関し、より詳細には還元鋳造の際に使用する還元性化合物の活性化を図り、これによってより好適な還元鋳造を可能にする還元鋳造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鋳造方法には、重力鋳造法（ＧＤＣ）、低圧鋳造法（ＬＰＤＣ）、ダイキャスト（ＤＣ）、スクイズ（ＳＣ）、チクソモールドなど様々な方法がある。これらはいずれも成形型のキャビティ内に溶湯を注入して所定形状に成形するものである。これらの鋳造方法のうち、溶湯の表面に酸化皮膜が形成されやすいもの、たとえばアルミニウム鋳造などでは、溶湯の表面に形成された酸化皮膜によって表面張力が大きくなり、溶湯の流動性、湯周り性、溶着性が低下し、溶湯の未充填、湯じわ等の鋳造欠陥が生じることが問題となる。
【０００３】
これらの問題を解決する方法として、本出願人はアルミニウムの溶湯の表面に形成される酸化皮膜を還元して鋳造する還元鋳造方法を提案した（特開２０００−２８００６３号公報）。この還元鋳造方法は、窒素ガスとマグネシウムガスとから強い還元性を有するマグネシウム窒素化合物（Ｍｇ_３Ｎ_２）を生成し、このマグネシウム窒素化合物をアルミニウムの溶湯に作用させて鋳造することを特徴とする。マグネシウム窒素化合物を成形型のキャビティの表面に析出させて溶湯を注入すると、キャビティの表面に溶湯が接触する際に溶湯の表面の酸化皮膜がマグネシウム窒素化合物の還元作用によって還元され、溶湯の表面が純粋なアルミニウムとなって溶湯の表面張力が低下し、溶湯の流動性が高められる。この結果、湯周り性が良好となり、鋳造欠陥がなく、湯じわ等のないすぐれた外観の鋳造製品を得ることが可能になる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このように、還元鋳造方法による場合はきわめて湯周り性が良いことから、成形型を高温に加熱して保持する必要がなく、成形型を常温程度の低温で鋳造することが可能であり、積極的に成形型を冷却して、できるだけ短時間のうちに溶湯を凝固させて鋳造させるといった方法が可能になる。これによって、成形型を加熱する装置が不要となり、鋳造時間を短縮させて生産効率を向上させることができるといった多くの利点が得られる。
【０００５】
還元鋳造方法においてはマグネシウム窒素化合物といった還元性化合物を溶湯に作用させて溶湯の表面の酸化皮膜を還元することが作用の要点であり、還元鋳造時に還元性化合物による還元作用が溶湯に十分に作用するようにすることが重要である。ところが、還元性化合物の還元作用についてみた場合、成形型を室温程度の低温に冷却した状態で還元鋳造すると、還元性化合物の還元作用が十分に作用しない場合があるという問題がある。
【０００６】
たとえば還元性化合物としてマグネシウム窒素化合物を使用する場合、成形型のキャビティにマグネシウムガスを導入し、次いで窒素ガスを導入してキャビティ内にマグネシウム窒素化合物（Ｍｇ_３Ｎ_２）を析出させるが、型温が低いとマグネシウム窒素化合物が十分に活性化されず、マグネシウム窒素化合物の還元作用が十分に作用しないことが起こり得る。マグネシウム窒素化合物は高温の場合は気体状であるが、低温になるとともに液体状、固体粒状となり、微細な粒子状となってこれらの表面に還元性物質を生成した状態となって必ずしも活性化された状態にならないからである。
【０００７】
そこで、本発明はこれらの課題を解決すべくなされたものであり、その目的とするところは、成形型を室温程度に冷却して鋳造するような場合であっても還元性化合物の還元作用を溶湯に確実に作用させることができて、効果的な還元鋳造を可能にする還元鋳造方法を提供するにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するため次の構成を備える。
すなわち、金属の溶湯を成形型のキャビティに注湯し、キャビティ内で溶湯と還元性化合物とを接触させて溶湯の表面に形成された酸化皮膜を還元しつつ鋳造する還元鋳造法において、前記還元性化合物を生成する金属ガスおよび反応性ガスを加熱体に接触させ、あるいは生成後の還元性化合物を加熱体に接触させて、還元性化合物を活性化した後、溶湯に還元性化合物を作用させて鋳造することを特徴とする。
また、前記溶湯の金属よりも還元性の強い金属ガスを溶湯に作用させ、溶湯表面の酸化皮膜を前記金属ガスにより還元して鋳造する還元鋳造方法において、前記金属ガスを加熱体に接触させて金属ガスを活性化させた後、溶湯に金属ガスを作用させて鋳造することを特徴とする。
【０００９】
また、前記還元鋳造方法において、前記加熱体を成形型内に設けること、前記加熱体が少なくともキャビティの一部もしくはキャビティ内に配置される中子であることにより還元性化合物を容易に加温して活性化することができる。
また、前記還元鋳造方法において、成形型の型本体を室温程度に冷却して鋳造することは、鋳造時間を短縮してかつ還元性化合物の還元作用を確実に作用させて好適な鋳造ができる点で好適である。
また、前記還元鋳造方法において、成形型の外部で還元性化合物を加熱体に接触させた後、キャビティに還元性化合物を導入することにより、還元性化合物を活性化させて還元鋳造することができる。
また、前記還元鋳造方法は、溶湯がアルミニウムまたはアルミニウム合金、還元性化合物がマグネシウム窒素化合物であるアルミニウム鋳造、また、前記溶湯がアルミニウムまたはアルミニウム合金であるアルミニウム鋳造に好適に適用することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明に係る還元鋳造方法により鋳造する鋳造装置の構成例を示す説明図であり、本実施形態はアルミニウム鋳造に適用した例を示す。
１０は割型構造に形成された成形型であり、１２ａ、１２ｂが左右の割型、１４が中子、１６がキャビティである。これらの割型１２ａ、１２ｂおよび中子１４は成形操作ごとに型閉じされてキャビティ１６に溶湯が注入され、溶湯が凝固したところで型開きして鋳造品が取り出されるように制御される。１０ａがアルミニウムの溶湯の注湯口、１８がほぞである。
【００１１】
本実施形態の成形型１０は型本体１１にキャビティ１６に通じるエアベント１９を設け、割型１２ａ、１２ｂの各々と型本体１１のエアベント１９が開口する側面との間に連通空間２０を設けている。２２ａ、２２ｂは連通空間２０に連通して割型１２ａ、１２ｂに各々設けた導入孔である。
【００１２】
アルミニウムの還元鋳造方法では金属ガスとしてマグネシウムガス、反応性ガスとして窒素ガスを使用し、マグネシウム窒素化合物をキャビティ内で析出させて鋳造する。
３０はマグネシウムガスのキャリアガスとして使用するアルゴンガスを供給するためのアルゴンガスボンベである。３２はマグネシウム金属を加熱してマグネシウムガスを発生させる発生器としての加熱炉である。加熱炉３２はマグネシウムの沸点温度以下、すなわち１０９０℃以下で、かつマグネシウムの融点以上すなわち６４８．８℃以上に加熱され、炉内においてマグネシウム金属は溶融されて液体状態となっている。
【００１３】
加熱炉３２とアルゴンガスボンベ３０とはバルブ３４を介装した配管３６により接続される。また、加熱炉３２と成形型１０とは配管３８を介して接続される。配管３８が割型１２ａ、１２ｂに設けた導入孔２２ａ、２２ｂに連結されることにより加熱炉３２と成形型１０の連通空間２０、２０とが連通する。３９は配管３８の中途に介装したバルブである。
４０は反応性ガスとしての窒素ガスを供給する窒素ガスボンベである。窒素ガスボンベ４０は配管４４を介してバルブ３９よりも下流側で配管３８に接続する。これによって窒素ガスボンベ４０は配管４４と配管３８を経由して成形型１０に連通する。４２は配管４４に介装したバルブである。
【００１４】
本実施形態の鋳造装置において特徴的な構成は、成形型１０の型本体は強制的に冷却して型温を室温程度に保持するのに対して、中子１４については加温している点にある。中子１４を加温しているのは、これによって還元性化合物であるマグネシウム窒素化合物を活性化してマグネシウム窒素化合物の還元作用が確実に溶湯に作用させるようにするためである。
【００１５】
本実施形態の鋳造装置を用いてアルミニウム鋳造を行う場合は次のようにして行う。
まず、型閉じし、注湯口１０ａをほぞ１８によって閉止した状態で、窒素ガスボンベ４０から窒素ガスをキャビティ１６に注入し、キャビティ１６内の空気を窒素ガスによってパージする。バルブ３９は閉じている。これによってキャビティ１６内が窒素ガス雰囲気となり実質的に非酸素雰囲気となる。キャビティ１６を窒素ガスによってパージした後、バルブ４２を閉じる。
【００１６】
次いで、バルブ３４を開きアルゴンガスボンベ３０からアルゴンガスを加熱炉３２に送入し、バルブ３９を開いてキャビティ１６にマグネシウムガスを送入する。加熱炉３２内で溶融しているマグネシウムはアルゴンガスをキャリアガスとして配管３８を経由してキャビティ１６に送入される。加熱炉３２から送出されるマグネシウムガスは完全に気体状となったものの他に、液体状、粒状（ミスト状）のものが含まれている。配管３８を介して連通空間２０、２０に送入されたマグネシウムガスは、エアベント１９からキャビティ１６に送入される。
【００１７】
キャビティ１６にマグネシウムガスを送入した後、バルブ３９を閉じ、次にバルブ４２を開いてキャビティ１６に窒素ガスボンベ４０から窒素ガスを送入する。これによってキャビティ１６内でマグネシウムガスと窒素ガスとが反応し、還元性化合物であるマグネシウム窒素化合物（Ｍｇ_３Ｎ_２）が生成される。
次いで、ほぞ１８を開き注湯口１０ａから溶湯をキャビティ１６に注入する。キャビティ１６に注入されたアルミニウムの溶湯は、キャビティ１６内で生成されたマグネシウム窒素化合物と接触し、マグネシウム窒素化合物が溶湯表面の酸化皮膜から酸素を奪って、溶湯表面が純粋なアルミニウムに還元されてキャビティ１６に充填され、所定形状に成形される（還元鋳造）。
【００１８】
本実施形態の鋳造装置においては、中子１４を加温した状態でマグネシウムガスと窒素ガスを導入してキャビティ１６内でマグネシウム窒素化合物を生成させている。中子１４を加温したことによりマグネシウムガスと窒素ガスとが加温され、これによってマグネシウム窒素化合物が活性化され、マグネシウム窒素化合物による還元作用がアルミニウムの溶湯に十分に作用して良品を得ることが可能になる。
【００１９】
図２は、実施形態の成形型１０で型本体１１の型温を３０℃〜４０℃とし、中子１４の温度を変えて鋳造品の状態を観察した結果を示す。同図に示すように、中子１４の温度が高くなるにしたがって、鋳造品の鋳造状態が良好になる。評点２は鋳造品の外面に湯じわが目立つ状態、評点４は鋳造品の外面に一部湯じわが残っている状態、評点５は鋳造品の外面の全面が金属光沢となった状態を示す。この実験例では、中子１４の温度を１８０℃〜２００℃程度にすることで良品が得られる。
【００２０】
このように、中子を使用する成形型の場合には、型本体については強制的に冷却して溶湯の凝固を速める一方、中子については一定温度まで加温することによって良品を得ることが可能となる。中子を加温して良品を得ることができるのは、上述したように、還元性化合物（実施形態ではマグネシウム窒素化合物）が加温されて活性化されたこと、あるいは還元性化合物を生成するマグネシウムガスおよび窒素ガスが加温されることによって、活性化された還元性化合物が得られたことによるものと考えられる。
とくに成形型に設ける中子は、本実施形態のように、キャビティ内に突出して配置されるから、キャビティに導入されるマグネシウムガスや窒素ガスはガス導入時に中子に必ず接触し、これによって効果的に加温されて反応するようになるという利点がある。
【００２１】
もちろん、成形型１０に金属ガスであるマグネシウムガスと反応性ガスである窒素ガスとを導入した際に、マグネシウムガスと窒素ガスを加温する方法は上記実施形態のように中子を加温する方法に限定されるものではない。すなわち、成形型１０内に加熱体を設け、この加熱体にマグネシウムガスと窒素ガスをと接触させることによってマグネシウムガスと窒素ガスとを加温して活性化された還元性化合物（マグネシウム窒素化合物）を生成することが可能である。
【００２２】
なお、還元性化合物を溶湯に作用させるかわりに、溶湯の金属よりも還元性の強い金属ガスを溶湯に作用させて溶湯表面の酸化皮膜を金属ガスによって還元して鋳造する場合も、上記例と同様に、金属ガスを加熱体に接触させて加温することによって金属ガスによる好適な還元作用を溶湯に作用させて確実に還元鋳造を行うことが可能である。
【００２３】
マグネシウムガス等の金属ガス、窒素ガス等の反応性ガスを作用させる場合は、上記実施形態のように成形型１０の内部で加熱体に接触させて加温させる方法の他に、成形型１０の外部で加熱体に接触させて加温させた後、成形型１０に導入して還元性化合物を生成させるという方法も可能である。
また、成形型１０の内部で還元性化合物を生成する方法とは別に、成形型１０の外部で還元性化合物を生成し、生成された還元性化合物を成形型１０に導入して還元鋳造することも可能である。この場合も、還元性化合物を加温させることで活性化させ、還元性化合物による還元作用を確実に溶湯に作用させるようにすることができる。
【００２４】
図３は、キャビティの外部で還元性化合物を生成し、還元性化合物をキャビティ１６に送入して還元鋳造する実施形態を示す。この実施形態では、金属ガスであるマグネシウムガスと反応性ガスである窒素ガスとを反応させる反応チャンバー５０を設け、反応チャンバー５０から還元性化合物であるマグネシウム窒素化合物を送出する際に還元性化合物を加温する加温部５２を設けたことを特徴とする。加温部５２は還元性化合物が通流する管体内に加熱体５４を複数個並置したもので、加温部５２から送出される還元性化合物の温度を制御する温度コントロール部５６が設けられている。
【００２５】
加温部５２から送出される還元性化合物は、成形型１０のキャビティ１６内の空気を窒素ガスボンベ４０から送出される窒素ガスによりパージした後、アルゴンガスをキャリアガスとしてキャビティ１６に送入される。還元性化合物を加温部５２で加温することにより、還元性化合物は活性化された状態でキャビティ１６に送入される。これによって、キャビティ１６に注入される溶湯に対して確実に還元作用が作用し、好適な還元鋳造がなされる。
【００２６】
図４は、反応チャンバー５０自体を加熱して還元性化合物を加温するように構成した実施形態を示す。同図で５４が加熱体、５６が温度コントロール部である。この反応チャンバー５０は、反応チャンバー５０に金属ガスであるマグネシウムガスと反応性ガスである窒素ガスを送入して反応させる際に、反応チャンバー５０自体を加熱することにより還元性化合物を活性化するように構成したものである。
【００２７】
図５は、成形型１０の内部に加熱チャンバー６０を設け、反応チャンバー５０から成形型１０のキャビティ１６に送入される還元性化合物を加熱チャンバー６０で加温して送入するように構成した実施形態を示す。５０は成形型１０の前段に設けた反応チャンバーであり、加熱炉３２からアルゴンガスをキャリアガスとしてマグネシウムガスが送入されるとともに、窒素ガスボンベ４０から窒素ガスが送入されて、還元性化合物のマグネシウム窒素化合物が生成される。
【００２８】
加熱チャンバー６０の内部には加熱体６２が配置され、反応チャンバー５０から送入されてくる還元性化合物はこの加熱体６２によって加温された後、型本体１１に設けられたエアベント１９からキャビティ１６に送入される。
本実施形態の還元鋳造方法の場合も、還元性化合物が加温されてキャビティ１６に送入されることにより、型本体１１が室温程度に冷却されている場合でも還元性化合物が活性化されて、好適な還元鋳造を行うことができる。
【００２９】
【発明の効果】
本発明に係る還元鋳造方法によれば、上述したように、溶湯に作用させて溶湯の表面の酸化皮膜を還元する還元性化合物を活性化することができ、酸化被膜を還元して鋳造する還元鋳造を効果的に行うことができる。とくに、成形型を室温程度に冷却して鋳造する際であっても還元性化合物の還元作用を損なうことなく好適な還元鋳造が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る還元鋳造方法の一実施形態を示す説明図である。
【図２】中子の温度による鋳造品の品質の相違を実験した結果を示すグラフである。
【図３】還元鋳造方法の他の実施形態を示す説明図である。
【図４】反応チャンバーを加熱する構成を示す説明図である。
【図５】還元鋳造方法のさらに他の実施形態を示す説明図である。
【符号の説明】
１０成形型
１１型本体
１２ａ、１２ｂ割型
１４中子
１６キャビティ
１９エアベント
２０連通空間
２２ａ、２２ｂ導入孔
３０アルゴンガスボンベ
３２加熱炉
４０窒素ガスボンベ
５０反応チャンバー
５２加温部
５４加熱体
５６温度コントロール部
６０加熱チャンバー
６２加熱体[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a reduction casting method, and more particularly to a reduction casting method that activates a reducing compound used in reduction casting, thereby enabling more suitable reduction casting.
[0002]
[Prior art]
There are various casting methods such as gravity casting (GDC), low pressure casting (LPDC), die casting (DC), squeeze (SC), and thixomold. In each of these methods, a molten metal is injected into a cavity of a molding die and molded into a predetermined shape. Among these casting methods, those in which an oxide film is easily formed on the surface of the molten metal, for example, in aluminum casting, the surface tension is increased by the oxide film formed on the surface of the molten metal. There is a problem in that the weldability is reduced and casting defects such as unfilled molten metal and hot lines are generated.
[0003]
As a method for solving these problems, the present applicant has proposed a reduction casting method in which an oxide film formed on the surface of a molten aluminum is reduced and cast (JP-A-2000-280063). This reduction casting method is characterized in that a magnesium nitrogen compound (Mg ₃ N ₂ ) having a strong reducing property is generated from nitrogen gas and magnesium gas, and the magnesium nitrogen compound is caused to act on a molten aluminum to perform casting. . When the magnesium nitrogen compound is deposited on the surface of the mold cavity and the molten metal is injected, when the molten metal comes into contact with the cavity surface, the oxide film on the surface of the molten metal is reduced by the reducing action of the magnesium nitrogen compound, and the surface of the molten metal is reduced. It becomes pure aluminum, the surface tension of the molten metal is reduced, and the fluidity of the molten metal is enhanced. As a result, it becomes possible to obtain a cast product having excellent appearance, having no cast defects and excellent appearance without hot water wrinkles.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, when the reduction casting method is used, since the molten metal has extremely good meltability, it is not necessary to heat and hold the mold at a high temperature, and it is possible to cast the mold at a low temperature of about room temperature. It is possible to cool the forming die and solidify and cast the molten metal in as short a time as possible. This eliminates the need for a device for heating the mold, and provides many advantages such as shortening the casting time and improving production efficiency.
[0005]
The key point of the reduction casting method is to reduce the oxide film on the surface of the molten metal by causing a reducing compound such as a magnesium nitrogen compound to act on the molten metal, and the reducing action of the reducing compound sufficiently acts on the molten metal during the reduction casting. It is important to do so. However, when considering the reducing action of the reducing compound, there is a problem that if the casting is performed while the mold is cooled to a low temperature of about room temperature, the reducing action of the reducing compound may not work sufficiently.
[0006]
For example, when a magnesium nitrogen compound is used as a reducing compound, a magnesium gas is introduced into a cavity of a mold, and then a nitrogen gas is introduced to precipitate a magnesium nitrogen compound (Mg ₃ N ₂ ) in the cavity. If the value is too low, the magnesium nitrogen compound may not be sufficiently activated, and the reduction action of the magnesium nitrogen compound may not sufficiently act. Magnesium-nitrogen compounds are gaseous at high temperatures, but become liquid or solid particles at low temperatures, become fine particles, and are not necessarily activated when they generate reducing substances on their surfaces. It is because it does not become a state.
[0007]
Therefore, the present invention has been made to solve these problems, and an object of the present invention is to reduce the reducing action of a reducing compound even when casting a mold by cooling it to about room temperature. It is an object of the present invention to provide a reduction casting method that can reliably act on a molten metal and enables effective reduction casting.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The present invention has the following configuration to achieve the above object.
That is, in the reduction casting method, a molten metal is poured into a cavity of a mold, and the molten metal is brought into contact with a reducing compound in the cavity to reduce the oxide film formed on the surface of the molten metal and cast. The metal gas and the reactive gas that generate the reducing compound are brought into contact with the heating element, or the reducing compound that has been generated is brought into contact with the heating element, and the reducing compound is activated. It is characterized by casting.
Further, in a reduction casting method in which a metal gas having a higher reducing property than the metal of the molten metal is applied to the molten metal and an oxide film on the surface of the molten metal is reduced and cast by the metal gas, the metal gas is brought into contact with a heating element. After activating the metal gas, casting is performed by applying the metal gas to the molten metal.
[0009]
In the reduction casting method, the heating element is provided in a mold, and the heating element is a core disposed at least in part of the cavity or in the cavity, so that the reducing compound can be easily heated. Can be activated.
Further, in the reduction casting method, casting by cooling the mold body of the molding die to about room temperature shortens the casting time and ensures that the reducing action of the reducing compound acts to perform suitable casting. Is preferred.
Further, in the reduction casting method, after the reducing compound is brought into contact with the heating body outside the mold, the reducing compound is activated by introducing the reducing compound into the cavity, thereby performing reduction casting. .
Further, the reduction casting method can be suitably applied to aluminum casting in which the molten metal is aluminum or an aluminum alloy, the reducing compound is a magnesium nitrogen compound, or aluminum casting in which the molten metal is aluminum or an aluminum alloy .
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is an explanatory view showing a configuration example of a casting apparatus for casting by a reduction casting method according to the present invention. This embodiment shows an example applied to aluminum casting.
Reference numeral 10 denotes a molding die formed in a split mold structure, 12a and 12b denote left and right split dies, 14 denotes a core, and 16 denotes a cavity. The split dies 12a and 12b and the core 14 are controlled so that the mold is closed for each molding operation, the molten metal is poured into the cavity 16, and the molten metal is solidified to open the mold and take out the cast product. 10a is a pouring port for molten aluminum, and 18 is a tenon.
[0011]
In the molding die 10 of the present embodiment, an air vent 19 communicating with the cavity 16 is provided in the mold main body 11, and a communication space 20 is provided between each of the split dies 12a and 12b and a side surface of the mold main body 11 where the air vent 19 opens. . Reference numerals 22a and 22b are introduction holes respectively provided in the split dies 12a and 12b so as to communicate with the communication space 20.
[0012]
In the reduction casting method of aluminum, magnesium gas is used as a metal gas and nitrogen gas is used as a reactive gas, and a magnesium nitrogen compound is precipitated in a cavity and cast.
Reference numeral 30 denotes an argon gas cylinder for supplying argon gas used as a carrier gas for magnesium gas. Reference numeral 32 denotes a heating furnace as a generator for heating magnesium metal to generate magnesium gas. The heating furnace 32 is heated to a temperature lower than the boiling point of magnesium, that is, 1090 ° C. or lower, and higher than the melting point of magnesium, that is, higher than 648.8 ° C., and the magnesium metal is melted in the furnace to be in a liquid state.
[0013]
The heating furnace 32 and the argon gas cylinder 30 are connected by a pipe 36 having a valve 34 interposed. The heating furnace 32 and the mold 10 are connected via a pipe 38. By connecting the pipe 38 to the introduction holes 22a and 22b provided in the split dies 12a and 12b, the heating furnace 32 and the communication spaces 20 and 20 of the forming die 10 communicate with each other. Reference numeral 39 denotes a valve interposed in the middle of the pipe 38.
Reference numeral 40 denotes a nitrogen gas cylinder for supplying a nitrogen gas as a reactive gas. The nitrogen gas cylinder 40 is connected to the pipe 38 via the pipe 44 on the downstream side of the valve 39. Thereby, the nitrogen gas cylinder 40 communicates with the molding die 10 via the pipe 44 and the pipe 38. Reference numeral 42 denotes a valve interposed in the pipe 44.
[0014]
A characteristic configuration of the casting apparatus of the present embodiment is that the mold body of the mold 10 is forcibly cooled to maintain the mold temperature at about room temperature, while the core 14 is heated. It is in. The reason why the core 14 is heated is to activate the magnesium nitrogen compound, which is a reducing compound, to ensure that the reducing action of the magnesium nitrogen compound acts on the molten metal.
[0015]
When aluminum casting is performed using the casting apparatus of the present embodiment, the casting is performed as follows.
First, with the mold closed and the pouring port 10a closed by the tenon 18, nitrogen gas is injected into the cavity 16 from the nitrogen gas cylinder 40, and the air in the cavity 16 is purged with nitrogen gas. Valve 39 is closed. As a result, the inside of the cavity 16 becomes a nitrogen gas atmosphere and becomes a substantially non-oxygen atmosphere. After purging the cavity 16 with nitrogen gas, the valve 42 is closed.
[0016]
Next, the valve 34 is opened to supply argon gas from the argon gas cylinder 30 to the heating furnace 32, and the valve 39 is opened to supply magnesium gas to the cavity 16. Magnesium melted in the heating furnace 32 is fed into the cavity 16 via the pipe 38 using argon gas as a carrier gas. The magnesium gas delivered from the heating furnace 32 includes a liquid state and a granular state (mist form) in addition to a completely gaseous state. The magnesium gas sent into the communication spaces 20, 20 via the pipe 38 is sent from the air vent 19 to the cavity 16.
[0017]
After feeding the magnesium gas into the cavity 16, the valve 39 is closed, and then the valve 42 is opened, and the nitrogen gas is fed into the cavity 16 from the nitrogen gas cylinder 40. As a result, the magnesium gas reacts with the nitrogen gas in the cavity 16 to generate a magnesium nitrogen compound (Mg ₃ N ₂ ) that is a reducing compound.
Next, the tenon 18 is opened, and the molten metal is injected into the cavity 16 from the pouring port 10a. The molten aluminum injected into the cavity 16 comes into contact with the magnesium-nitrogen compound generated in the cavity 16, and the magnesium-nitrogen compound removes oxygen from the oxide film on the surface of the molten metal, and the surface of the molten metal is reduced to pure aluminum. The cavity 16 is filled and formed into a predetermined shape (reduction casting).
[0018]
In the casting apparatus of the present embodiment, a magnesium nitrogen compound is generated in the cavity 16 by introducing a magnesium gas and a nitrogen gas while the core 14 is heated. By heating the core 14, the magnesium gas and the nitrogen gas are heated, whereby the magnesium nitrogen compound is activated, and the reducing action by the magnesium nitrogen compound sufficiently acts on the molten aluminum to obtain a good product. Becomes possible.
[0019]
FIG. 2 shows the result of observing the state of the cast product by changing the temperature of the core 14 with the mold temperature of the mold body 11 being 30 ° C. to 40 ° C. in the mold 10 of the embodiment. As shown in the figure, the higher the temperature of the core 14, the better the casting state of the cast product. A score of 2 indicates a condition in which hot water lines are conspicuous on the outer surface of the casting, a rating of 4 indicates a condition in which some hot water remains on the outer surface of the casting, and a rating of 5 indicates a condition in which the entire outer surface of the casting has a metallic luster. . In this experimental example, a good product can be obtained by setting the temperature of the core 14 to about 180 ° C. to 200 ° C.
[0020]
Thus, in the case of a molding die using a core, a good product can be obtained by forcibly cooling the mold body to accelerate solidification of the molten metal, while heating the core to a certain temperature. It becomes possible. A good product can be obtained by heating the core because, as described above, the reducing compound (in the embodiment, the magnesium nitrogen compound) is heated and activated, or the reducing compound is generated. It is considered that the activated reducing compound was obtained by heating the magnesium gas and the nitrogen gas.
In particular, since the core provided in the mold is disposed so as to protrude into the cavity as in the present embodiment, magnesium gas or nitrogen gas introduced into the cavity always comes into contact with the core at the time of gas introduction. There is an advantage that it is heated and reacts.
[0021]
Of course, when the magnesium gas as the metal gas and the nitrogen gas as the reactive gas are introduced into the mold 10, the method of heating the magnesium gas and the nitrogen gas involves heating the core as in the above embodiment. The method is not limited. That is, a reducing element (magnesium nitrogen compound) activated by providing a heating element in the mold 10 and heating the magnesium gas and nitrogen gas by contacting the heating element with magnesium gas and nitrogen gas Can be generated.
[0022]
In addition, instead of allowing the reducing compound to act on the molten metal, a case in which a metal gas having a higher reducibility than the metal of the molten metal is caused to act on the molten metal to reduce the oxide film on the surface of the molten metal with the metal gas and cast the same, as in the above example. Similarly, by bringing the metal gas into contact with the heating element and heating it, it is possible to cause the suitable reducing action of the metal gas to act on the molten metal, thereby reliably performing reduction casting.
[0023]
When a metal gas such as a magnesium gas or a reactive gas such as a nitrogen gas is allowed to act, in addition to the method of contacting a heating body inside the mold 10 to heat it as in the above embodiment, It is also possible to use a method in which the material is heated by being brought into contact with a heating body outside and then introduced into the mold 10 to generate a reducing compound.
Further, separately from the method of producing a reducing compound inside the molding die 10, a reducing compound is produced outside the molding die 10, and the produced reducing compound is introduced into the molding die 10 for reduction casting. Is also possible. In this case as well, the reducing compound can be activated by heating it, so that the reducing action of the reducing compound can be reliably applied to the molten metal.
[0024]
FIG. 3 shows an embodiment in which a reducing compound is generated outside the cavity, and the reducing compound is fed into the cavity 16 for reduction casting. In this embodiment, a reaction chamber 50 for reacting a magnesium gas, which is a metal gas, with a nitrogen gas, which is a reactive gas, is provided. When the magnesium nitrogen compound, which is a reducing compound, is sent from the reaction chamber 50, the reducing compound is used. A heating unit 52 for heating is provided. The heating unit 52 includes a plurality of heaters 54 arranged in parallel in a pipe through which the reducing compound flows, and is provided with a temperature control unit 56 for controlling the temperature of the reducing compound sent from the heating unit 52. I have.
[0025]
The reducing compound delivered from the heating unit 52 is purged of the air in the cavity 16 of the mold 10 with nitrogen gas delivered from the nitrogen gas cylinder 40, and then delivered to the cavity 16 using argon gas as a carrier gas. . By heating the reducing compound in the heating unit 52, the reducing compound is sent into the cavity 16 in an activated state. Thereby, the reducing action acts on the molten metal injected into the cavity 16 reliably, and suitable reduction casting is performed.
[0026]
FIG. 4 shows an embodiment in which the reaction chamber 50 itself is heated to heat the reducing compound. In the figure, reference numeral 54 denotes a heating body, and 56 denotes a temperature control unit. The reaction chamber 50 activates the reducing compound by heating the reaction chamber 50 itself when the reaction gas is fed into the reaction chamber 50 by reacting magnesium gas, which is a metal gas, with nitrogen gas, which is a reactive gas. It is configured as follows.
[0027]
FIG. 5 shows a configuration in which a heating chamber 60 is provided inside the mold 10, and the reducing compound fed from the reaction chamber 50 to the cavity 16 of the mold 10 is heated in the heating chamber 60 and fed. 1 shows an embodiment. Reference numeral 50 denotes a reaction chamber provided in the former stage of the molding die 10. A magnesium gas is supplied from the heating furnace 32 using argon gas as a carrier gas, and a nitrogen gas is supplied from the nitrogen gas cylinder 40 to form a reducing compound. Magnesium nitrogen compounds are produced.
[0028]
A heating element 62 is disposed inside the heating chamber 60, and the reducing compound sent from the reaction chamber 50 is heated by the heating element 62, and then is heated from the air vent 19 provided in the mold body 11 to the cavity 16. Will be sent to
Also in the case of the reduction casting method of the present embodiment, the reducing compound is heated and fed into the cavity 16 so that the reducing compound is activated even when the mold body 11 is cooled to about room temperature. , Suitable reduction casting can be performed.
[0029]
【The invention's effect】
According to the reduction casting method of the present invention, as described above, it is possible to activate the reducing compound that acts on the molten metal to reduce the oxide film on the surface of the molten metal, and reduces the oxide film to cast by reduction. Casting can be performed effectively. In particular, suitable reduction casting can be performed without impairing the reducing action of the reducing compound, even when the casting is performed by cooling the mold to about room temperature.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory view showing one embodiment of a reduction casting method according to the present invention.
FIG. 2 is a graph showing a result of an experiment on a difference in quality of a cast product depending on a temperature of a core.
FIG. 3 is an explanatory view showing another embodiment of the reduction casting method.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a configuration for heating a reaction chamber.
FIG. 5 is an explanatory view showing still another embodiment of the reduction casting method.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Mold 11 Mold main body 12a, 12b Split mold 14 Core 16 Cavity 19 Air vent 20 Communication space 22a, 22b Inlet hole 30 Argon gas cylinder 32 Heating furnace 40 Nitrogen gas cylinder 50 Reaction chamber 52 Heating unit 54 Heating body 56 Temperature control unit 60 Heating chamber 62 Heating body

Claims

金属の溶湯を成形型のキャビティに注湯し、キャビティ内で溶湯と還元性化合物とを接触させて溶湯の表面に形成された酸化皮膜を還元しつつ鋳造する還元鋳造方法において、
前記還元性化合物を生成する金属ガスおよび反応性ガスを加熱体に接触させ、あるいは生成後の還元性化合物を加熱体に接触させて、還元性化合物を活性化した後、
溶湯に還元性化合物を作用させて鋳造することを特徴とする還元鋳造方法。The molten metal is poured into the cavity of the mold, in the reduction casting how to contacting the molten metal with a reducing compound to cast while reducing an oxide film formed on the surface of the molten metal in the cavity,
After contacting the heating gas with the metal gas and the reactive gas that generates the reducing compound, or by contacting the generated reducing compound with the heating member, and activating the reducing compound,
A reduction casting method comprising casting a molten metal by causing a reducing compound to act on the molten metal.

溶湯の金属よりも還元性の強い金属ガスを溶湯に作用させ、溶湯表面の酸化皮膜を前記金属ガスにより還元して鋳造する還元鋳造方法において、
前記金属ガスを加熱体に接触させて金属ガスを活性化させた後、
溶湯に金属ガスを作用させて鋳造することを特徴とする還元鋳造方法。A reduction casting method in which a metal gas having a higher reducing property than the metal of the molten metal is caused to act on the molten metal, and an oxide film on the surface of the molten metal is reduced and cast by the metal gas.
After activating the metal gas by contacting the metal gas with a heating element,
A reduction casting method characterized by casting by applying a metal gas to a molten metal.

請求項１または２記載の還元鋳造方法において、前記加熱体を成形型内に設けることを特徴とする還元鋳造方法。3. The reduction casting method according to claim 1, wherein the heating element is provided in a molding die.

請求項３記載の還元鋳造方法において、前記加熱体が少なくともキャビティの一部もしくはキャビティ内に配置される中子であることを特徴とする還元鋳造方法。4. The reduction casting method according to claim 3, wherein the heating element is at least a part of a cavity or a core disposed in the cavity.

請求項１、２、３または４記載の還元鋳造方法において、成形型の型本体を室温程度に冷却して鋳造することを特徴とする還元鋳造方法。5. The reduction casting method according to claim 1, wherein the casting is performed by cooling the mold body of the mold to about room temperature.

請求項１または２記載の還元鋳造方法において、成形型の外部で還元性化合物を加熱体に接触させた後、キャビティに還元性化合物を導入することを特徴とする還元鋳造方法。3. The reduction casting method according to claim 1, wherein the reducing compound is introduced into the cavity after the reducing compound is brought into contact with the heating body outside the mold.

請求項１記載の還元鋳造方法において、前記溶湯がアルミニウムまたはアルミニウム合金、還元性化合物がマグネシウム窒素化合物であることを特徴とする還元鋳造方法。In the reduction casting method according to claim 1 Symbol placement, the molten aluminum or aluminum alloy, reduction casting method, wherein the reducing compound is magnesium nitride compound.

請求項２記載の還元鋳造方法において、前記溶湯がアルミニウムまたはアルミニウム合金であることを特徴とする還元鋳造方法。3. The reduction casting method according to claim 2, wherein the molten metal is aluminum or an aluminum alloy.