WO2021131293A1 - 鋳造方法及び鋳造装置 - Google Patents

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casting
hot water
shaped portion
standby position
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直恭 本橋
義一 厚澤
歩 手塚
伊藤　康之
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本田金属技術株式会社
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    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C9/00—Moulds or cores; Moulding processes
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    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D7/00—Casting ingots, e.g. from ferrous metals

Definitions

  • the present invention relates to a casting method and a casting apparatus.
  • Patent Document 1 A technique for obtaining a cast product by pressure-pouring molten metal into a mold is known (see, for example, Patent Document 1 (FIG. 1)).
  • FIG. 7 is a basic configuration diagram of a conventional casting apparatus.
  • the casting apparatus 100 includes an upper mold 106, a lower mold 108 having a base 107, a sleeve 111 arranged so as to face the base 107, and a heater 112 surrounding the sleeve 111. It is composed of a plunger 113 housed in a sleeve 111, a vacuum container 114 surrounding all of them, and vacuum pumps 115 and 116 attached to the vacuum container 114.
  • the upper die 106 has a first cavity 101, a second cavity 102, a first runway 103, a second runner 104, and a cutter 105.
  • the inside of the vacuum vessel 114 is depressurized by the vacuum pump 115, and the first cavity 101 and the second cavity 102 are depressurized by the vacuum pump 116.
  • the aluminum raw material is packed in the sleeve 111 and melted by the heater 112. After melting, the sleeve 111 is advanced and the tip of the sleeve 111 is brought into contact with the mouthpiece 107. Advance the plunger 113 to push out the molten metal.
  • a part of the molten metal flows in the order of mouthpiece 107 ⁇ first runway 103 ⁇ first cavity 101.
  • the rest of the molten metal flows in the order of mouthpiece 107 ⁇ second runway 104 ⁇ second cavity 102.
  • the cutter 105 is advanced (lowered in the figure) to cut the runner portion of the casting.
  • the cut runner portion passes through the base 107, falls to the sleeve 111, and is reused for the next melting.
  • the base 107 is made of ceramics having excellent heat insulating performance (Patent Document 1, paragraph 0019).
  • the conventional casting apparatus 100 has the following advantages. Since the first cavity 101 and the second cavity 102 are depressurized, the hot water circulation performance is improved. In addition, since the pressure is reduced, there is no residual air in the first cavity 101 and the second cavity 102, and the generation of cavities in the casting is suppressed.
  • the conventional casting apparatus 100 has the following drawbacks.
  • the molten metal that has passed through the base 107 collides with the cutter 105 and changes its direction by 90 ° to the left and right, but a sudden change in the flow direction creates a difference between the left flow and the right flow. This difference causes casting defects.
  • the ceramics that make up the base 107 are vulnerable to thermal shock, as typified by pottery. As a result, the life of the base 107 is relatively short. The frequency of replacement of the base 107 increases, which causes a rise in manufacturing cost.
  • the casting apparatus 100 becomes expensive.
  • a casting technique capable of equalizing the flow after the shunting is required.
  • An object of the present invention is to provide a casting technique capable of equalizing the flow after the split in casting in which the molten metal is split.
  • the invention according to claim 1 is a casting method in which the molten metal is made to stand by at a standby position between casting and the next casting, and at the time of casting, the molten metal is shunted from one hot water inlet to a plurality of hot water channels. There, The runner is branched at a V-shaped portion that exhibits a V-shape, and is branched. The standby position of the molten metal is set higher than the V-shaped portion, During repeated casting, the V-shaped portion is filled with the molten metal.
  • the invention according to claim 2 is a casting apparatus including a mold, a hot water branch block, an electromagnetic pump for supplying molten metal, and a control unit for controlling the electromagnetic pump.
  • the hot water branch block has one hot water inlet and a plurality of hot water channels branched by a V-shaped portion having a V shape.
  • the electromagnetic pump is driven by an AC power supply.
  • the control unit maintains the standby position of the molten metal above the V-shaped portion.
  • the invention according to claim 3 is preferably the casting apparatus according to claim 2.
  • the hot water branch block is made of ceramics.
  • the invention according to claim 4 is preferably the casting apparatus according to claim 2 or 3.
  • the control unit maintains the standby position of the molten metal on substantially the upper surface of the molten metal branch block.
  • the V-shaped portion is filled with the molten metal. If the molten metal collides with the V-shaped portion each time it is cast, turbulence will occur and a difference will occur in the flow after branching. In the present invention, since the molten metal does not collide with the V-shaped portion, there is no difference in the flow after branching.
  • the present invention provides a casting technique capable of equalizing the flow after the split in the casting in which the molten metal is split.
  • the following effect is added to the effect of claim 1.
  • the electromagnetic pump is driven by an AC power supply, minute pressure fluctuations are applied to the molten metal. Due to this pressure fluctuation, the molten metal is less likely to solidify. That is, since the electromagnetic pump is adopted, the fluidity of the molten metal is increased, and the standby position of the molten metal can be maintained higher than the V-shaped portion without raising the temperature of the molten metal.
  • the hot water branch block is made of ceramics. Ceramics have a much lower thermal conductivity than metals. Since the ceramic hot water branch block has good heat retention, the temperature drop of the molten metal is suppressed.
  • control unit maintains the standby position of the molten metal on substantially the upper surface of the molten metal branch block.
  • the V-shaped portion is filled with molten metal. Since the molten metal does not collide with the V-shaped portion, there is no difference in the flow after branching.
  • the ceramic hot water branch block is rich in heat insulation, but is vulnerable to thermal shock.
  • the molten metal is constantly flowed or stored in the ceramic hot water branch block, the temperature change is reduced and the thermal shock is suppressed. As a result, the life of the ceramic hot water branch block can be significantly extended.
  • FIG. (A) is a cross-sectional view of the packing before compression
  • (b) is a cross-sectional view taken along the line 6b-6b of FIG.
  • FIG. (A) is a cross-sectional view of the packing before compression
  • (b) is a cross-sectional view taken along the line 6b-6b of FIG.
  • the casting apparatus 10 includes a mold 11, a hot water branch block 40, an electromagnetic pump 20, a control unit 32 for controlling the electromagnetic pump 20, and a heater 12, and the molten aluminum 13 is provided. It is composed of a holding furnace 14 for storing. In this example, the steel frame 15 is placed on the holding furnace 14, and the electromagnetic pump 20 is supported by the steel frame 15. However, the form in which the electromagnetic pump 20 is attached to the holding furnace 14 is arbitrary.
  • the holding furnace 14 is a facility that keeps the temperature of the molten metal 13 at a predetermined value.
  • the holding furnace 14 may be a container for storing aluminum in a molten state, such as a melting furnace, a hot water discharge furnace, and a ladle, and is not limited to a holding furnace in a narrow sense.
  • the electromagnetic pump 20 includes a base flange 21, a hot water guide pipe 22 extending vertically through the base flange 21, and an iron core member 23 housed in the hot water guide pipe 22.
  • the lower coil 24 that surrounds the lower part of the hot water guide pipe 22, the lower case 25 that is suspended from the base flange 21 while surrounding the lower coil 24, the upper coil 26 that surrounds the upper part of the hot water guide pipe 22, and the upper coil 26.
  • An upper case 27 mounted on the base flange 21 while enclosing, a discharge pipe 28 extending upward from the hot water guide pipe 22, a hot water level gauge 29 surrounding the discharge pipe 28, and an upper flange 30 connected to the upper case 27. It has.
  • the molten metal (FIG. 1, reference numeral 13) is pulled up according to Fleming's left-hand rule.
  • the upper coil 26 is energized and the lower coil 24 is de-energized, the molten metal is pulled up to the molten metal level 29.
  • the level of the total water level 29 becomes the "temporary standby level".
  • the electromagnetic pump 20 is a pressurized hot water pouring mechanism that pumps the molten metal 13 stored in the holding furnace 14 and supplies it to the mold 11.
  • the present inventors paid attention to the pressure phenomenon peculiar to the electromagnetic action in the electromagnetic pump 20 as the pressurized hot water pouring mechanism. This phenomenon will be described with reference to FIG.
  • the molten metal 13 flows upward in the passage between the hot water guide pipe 22 and the iron core member 23.
  • the magnetic field 31 reaching the iron core member 23 from the upper end portion 26a of the upper coil 26 has a curved shape so as to be convex upward.
  • the degree of this curvature varies. If the feeding frequency is 50 Hz, the degree of curvature doubles at 100 Hz. Due to the fluctuation (displacement) of the magnetic field 31, the pressure (discharge pressure) of the molten metal 13 fluctuates minutely in a fine cycle (100 Hz). That is, fine pulsations are inevitably generated in the molten metal 13.
  • the hot water branch block 40 includes a ceramic 41 having a substantially triangular or trapezium cross section, a metal case 42 for accommodating the ceramic 41, and a metal lid 43 for closing the upper surface of the metal case 42. There is.
  • Example 1 (1-1) Classification: Ceramics (1-2) Types of ceramics: Zirconia (ZrO 2 ) (1-3) Thermal conductivity ⁇ : 3W / (m ⁇ K) (2)
  • Example 2 (2-1) Classification: Ceramics (2-2) Types of ceramics: Alumina (Al 2 O 3 ) (2-3) Thermal conductivity ⁇ : 30 W / (m ⁇ K) (3)
  • the ceramics 41 includes one hot water inlet 44, a downwardly convex V-shaped portion 45, and a first runner 46 and a second runner 47 branched by the V-shaped portion 45.
  • a connecting pipe 48 of an appropriate length is placed between the upper flange 30 and the hot water inlet 44. However, it is permissible to omit the connecting pipe 48 and directly connect the hot water inlet 44 to the upper flange 30.
  • the connecting pipe 48 may be integrated with the hot water branch block 40.
  • the V-shaped portion 45 becomes a Y-shaped portion. Therefore, the V-shaped portion 45 may be a Y-shaped portion.
  • the number of branched runways is not limited to two (first runner 46 and second runway 47), and may be three or more.
  • the metal lid 43 is fitted with the ceramic collar 49.
  • Ceramic collar 49 enhances heat insulation.
  • the first packing 51 is sandwiched between the connecting pipe 48 and the metal case 42 to seal the divided portion.
  • a second packing 52 is sandwiched between the metal case 42 and the metal lid 43 to seal the divided portion.
  • a third packing 53 is sandwiched between the metal lid 43 and the mold 11 to seal the divided portion.
  • the molten metal flows in from the hot water inlet 44, is divided by the V-shaped portion 45, passes through the first hot water channel 46 and the second hot water channel 47, and reaches the mold 11.
  • the V-shaped portion 45 plays the role of the bow of the ship, the molten metal is neatly divided, and there is no difference between the flow of the first runway 46 and the flow of the second runner 47. ..
  • a uniform molded product can be obtained according to the present invention.
  • the molten metal is made to stand by outside the mold 11 in preparation for the next casting. That is, between the casting and the next casting, the molten metal is made to stand by at the standby position.
  • the standby position is set to substantially the upper surface P1 of the hot water branch block 40 so that the hot water branch block 40 is filled with the molten metal during the repeated casting. Since the hot water branch block 40 is constantly heated by the molten metal, the temperature of the hot water branch block 40 does not change and it is not subjected to thermal shock. As a result, the life of the hot water branch block 40 is significantly extended.
  • the standby position may be level P1 on the substantially upper surface of the hot water branch block 40, and may be level P2 on the lower surface of the metal lid 43.
  • the ceramics 41 may be filled with the molten metal.
  • the electromagnetic pump 20 when the electromagnetic pump 20 is driven by an AC power source, a minute pressure fluctuation is applied to the molten metal. Due to this pressure fluctuation, the molten metal is less likely to solidify. Then, the molten metal reaches the end of the cavity of the mold even if the temperature is lower than the conventional one. The lower the temperature of the molten metal, the smaller the thermal shock. If there is no concern that the ceramics 41 will crack, the standby position of the molten metal is not limited to level P1 and level P2.
  • the standby position of the molten metal is examined. It is assumed that the standby position of the molten metal is lowered to the level P3 near the connecting pipe 48. In this case, the rising molten metal is diverted at the V-shaped portion 45, and immediately before this divergence, the molten metal collides with the V-shaped portion 45, albeit on a small scale. This collision causes turbulence in the flow, albeit on a small scale. It is desirable that there is no disturbance even if it is small.
  • the standby position of the molten metal is set to the upper level P4 of the V-shaped portion 45. This will eliminate the collision.
  • the undisturbed flow is neatly divided by the V-shaped portion 45.
  • Making the molten metal stand by at level P4 is easily carried out by current control by the control unit (FIG. 1, reference numeral 32).
  • the first packing 51 is a composite packing composed of an inner ring portion 55 closer to the molten metal and an outer ring portion 56 surrounding the inner ring portion 55 from the outside.
  • the ceramic release agent 57 is applied to the inner peripheral surface of the inner ring portion 55.
  • FIG. 6 (b) is a sectional view taken along line 6b-6b of FIG. 5, and FIG. 6 (a) is an exploded view of FIG. 6 (b).
  • the outer ring portion 56 is a thin donut plate made of fine ceramic cotton.
  • Silica (SiO 2 ) is a kind of fine ceramics. Minerals containing silica (SiO 2 ) as the main component are melted into fine threads, and these threads are collected to make cotton. A binder is added to this cotton and formed into a plate having a thickness of about 4 mm to obtain a donut plate.
  • Silica (SiO 2 ) has a heat resistant temperature of more than 1000 ° C. Cotton is rich in cushioning.
  • the fine ceramics may be alumina or zirconia. That is, the outer ring portion 56 may be made of fine ceramic cotton.
  • the inner ring portion 55 is a woven cloth made of long glass fibers (outer diameter of 10 ⁇ m). Heat resistant rubber may be applied to the woven fabric in order to improve workability.
  • As the glass alumina glass having a softening point of about 840 ° C. is preferable.
  • the ceramic release agent 57 may be of any type as long as it is a mold release agent for casting.
  • the first packing 51 is interposed between the connecting pipe 48 and the metal case 42, and the metal case 42 is relatively close to the connecting pipe 48. With this approach, the outer ring portion 56 is compressed to about half the thickness.
  • connection portion between the connecting pipe 48 and the metal case 42 was sealed with the first packing 51.
  • the molten metal is primarily blocked by the ceramic release agent 57 and secondarily blocked by the inner ring portion 55. Since the inner ring portion 55 is a woven cloth, even if it comes into contact with the molten metal, it cannot be easily scraped (not peeled off).
  • the molten metal does not reach the outer ring portion 56. Since the outer ring portion 56 is rich in cushioning property, it exhibits sealing performance. Therefore, the first packing 51 suppresses leakage of the molten metal over a long period of time. If the second packing 52 and the third packing 53 have the same configuration as the first packing 51, leakage of the molten metal can be suppressed for a long period of time.
  • the inner ring portion 55 and the outer ring portion 56 are indispensable components, but the ceramic release agent 57 is not indispensable.
  • the ceramic release agent 57 has a heat insulating effect that makes it difficult to transfer the heat of the molten metal to the inner ring portion 55 and lowers the temperature of the inner ring portion 55, and a protective action that alleviates the attack of the molten metal on the inner ring portion 55. It is desirable to apply the ceramic release agent 57 to the inner peripheral surface of the inner ring portion 55 in order to exhibit the above.
  • the ceramic release agent 57 is most attacked by the molten metal, so that it is significantly peeled off and worn. However, since the ceramic release agent 57 is applied to the exposed surface, it can be easily reapplied. Therefore, the inner ring portion 55 and the outer ring portion 56 are protected for a long period of time by reapplying the ceramic release agent 57 appropriately or in a timely manner.
  • the molten metal is made to stand by at the standby position between the casting and the next casting, and at the time of casting, a plurality of runners (for example, a plurality of runways (for example) from one hot water inlet 44).
  • a plurality of runners for example, a plurality of runways (for example) from one hot water inlet 44.
  • This is a casting method in which the molten metal is shunted into the first runner 46 and the second runner 47).
  • the runner is branched at the V-shaped portion 45, and the standby position of the molten metal is at a level P4 higher than the V-shaped portion 45.
  • the V-shaped portion 45 is filled with molten metal while the casting is repeated.
  • the molten metal may be a molten aluminum alloy, a molten copper alloy, a molten steel, or the like, regardless of the type.
  • the present invention is suitable for casting in which molten metal is diverted from one hot water inlet to a plurality of hot water channels.

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Abstract

鋳造と次の鋳造との間では、溶湯を待機位置で待機させ、鋳造のときは、一つの湯入口（44）から複数本の湯道（46、47）へ前記溶湯を分流させる鋳造方法であって、前記湯道（46、47）は、Ｖ字形を呈するＶ字部（45）で分岐され、前記溶湯の待機位置が、前記Ｖ字部（45）より上位（P1、P2、P4の何れか）に設定され、繰り返し鋳造が実施される間、前記Ｖ字部（45）は前記溶湯で満たされている。

Description

鋳造方法及び鋳造装置
　本発明は、鋳造方法及び鋳造装置に関する。
　金型へ溶湯を加圧注湯することにより、鋳造品を得る技術が、知られている（例えば、特許文献１（図１）参照）。
　特許文献１を次図に基づいて説明する。
　図７は従来の鋳造装置の基本構成図である。
　図７に示されるように、鋳造装置１００は、上型１０６と、口金１０７を有する下型１０８と、口金１０７に対向するように配置されるスリーブ１１１と、このスリーブ１１１を囲うヒータ１１２と、スリーブ１１１に収納されるプランジャ１１３と、これらの全てを囲う真空容器１１４と、真空容器１１４に付属する真空ポンプ１１５、１１６とからなる。
　上型１０６は、第１キャビティ１０１、第２キャビティ１０２、第１湯道１０３、第２湯道１０４及びカッター１０５を有する。
　真空ポンプ１１５で真空容器１１４内を減圧し、真空ポンプ１１６で第１キャビティ１０１及び第２キャビティ１０２を減圧する。
　アルミニウム原料が、スリーブ１１１に詰められ、ヒータ１１２で溶解される。溶解後、スリーブ１１１が前進され、スリーブ１１１の先端が口金１０７に当てられる。プランジャ１１３を前進して、溶湯を押し出す。
　溶湯の一部は、口金１０７→第１湯道１０３→第１キャビティ１０１と流れる。
　溶湯の残部は、口金１０７→第２湯道１０４→第２キャビティ１０２と流れる。
　溶湯が固まったら、カッター１０５を前進（図では下降）し、鋳物の湯道部分を切断する。切断された湯道部分は、口金１０７を通って、スリーブ１１１へ落下し、次の溶解に再利用される。
　次の溶解までは、口金１０７の回りに溶湯は存在しない。口金１０７は断熱性能に優れたセラミックス（特許文献１、段落００１９）で構成される。
　従来の鋳造装置１００は、次に述べる利点を有する。
　第１キャビティ１０１及び第２キャビティ１０２が減圧されているため、湯回り性能が高まる。加えて、減圧されているため、第１キャビティ１０１及び第２キャビティ１０２に残留空気が無く、鋳物において巣の発生が抑制される。
　一方、従来の鋳造装置１００は、次に述べる欠点を有する。
　第１に、口金１０７を通った溶湯は、カッター１０５に衝突して、左と右へ９０°向きを変えるが、流れ方向の急変によって、左の流れと右の流れとに差ができる。この差は鋳造欠陥の要因となる。
　第２に、口金１０７を構成するセラミックスは、陶器に代表されるように、熱衝撃に弱い。結果、口金１０７の寿命は比較的短くなる。口金１０７の交換頻度が高まり、製造コストの高騰要因となる。
　第３に、真空容器１１４や真空ポンプ１１５、１１６が必須であるため、鋳造装置１００は高価になる。
　複数本の湯道へ溶湯を分流させる鋳造において、分流後の流れを均等にすることができる鋳造技術が求められる。
特開平１０－２９６４２４号公報
　本発明は、溶湯を分流させる鋳造において、分流後の流れを均等にすることができる鋳造技術を提供することを課題とする。
　請求項１に係る発明は、鋳造と次の鋳造との間では、溶湯を待機位置で待機させ、鋳造のときは、一つの湯入口から複数本の湯道へ前記溶湯を分流させる鋳造方法であって、
　前記湯道は、Ｖ字形を呈するＶ字部で分岐され、
　前記溶湯の待機位置が、前記Ｖ字部より上位に設定され、
　繰り返し鋳造が実施される間、前記Ｖ字部は前記溶湯で満たされている。
　請求項２に係る発明は、金型と、湯分岐ブロックと、溶湯を供給する電磁ポンプと、この電磁ポンプを制御する制御部とからなる鋳造装置であって、
　前記湯分岐ブロックは、一つの湯入口と、Ｖ字形を呈するＶ字部により分岐された複数本の湯道とを有し、
　前記電磁ポンプは、交流電源で駆動され、
　前記制御部は、前記溶湯の待機位置を、前記Ｖ字部より上位に維持する。
　請求項３に係る発明は、好ましくは、請求項２記載の鋳造装置であって、
　前記湯分岐ブロックは、セラミックスで構成されている。
　請求項４に係る発明は、好ましくは、請求項２又は請求項３記載の鋳造装置であって、
　前記制御部は、前記溶湯の待機位置を、前記湯分岐ブロックのほぼ上面に維持する。
　請求項１に係る発明では、Ｖ字部は溶湯で満たされている。
　仮に、鋳造の度に溶湯がＶ字部に衝突すると、乱れが発生し、分岐後の流れに差が発生する。本発明では、溶湯がＶ字部に衝突しないため、分岐後の流れに差が発生しない。
　加えて、Ｔ字部に比較して、Ｖ字部であれば、流れの方向の変化が少ないため、流れの一層の均一化が図れる。
　よって、本発明により、溶湯を分流させる鋳造において、分流後の流れを均等にすることができる鋳造技術が提供される。
　請求項２に係る発明では、請求項１の効果に次の効果が加わる。
　電磁ポンプを交流電源で駆動すると、溶湯に微小な圧力変動が加わる。この圧力変動により、溶湯が固まりにくくなる。
　すなわち、電磁ポンプを採用したので、溶湯の流動性が高まり、溶湯の温度を上げること無く、溶湯の待機位置を、Ｖ字部より上位に維持することができる。
　請求項３に係る発明では、湯分岐ブロックは、セラミックスで構成されている。セラミックスは、金属に比較して熱伝導率が格段に小さい。セラミックス製湯分岐ブロックは、保温性が良いので、溶湯の温度低下が抑制される。
　請求項４に係る発明では、制御部は、溶湯の待機位置を、湯分岐ブロックのほぼ上面に維持する。Ｖ字部は溶湯で満たされている。溶湯がＶ字部に衝突しないため、分岐後の流れに差が発生しない。
　また、セラミックス製湯分岐ブロックは、断熱性に富む反面、熱衝撃に弱い。本発明では、セラミックス製湯分岐ブロックに、常に溶湯を流す又は貯めるため、温度変化が少なくなり、熱衝撃が抑制される。結果、セラミックス製湯分岐ブロックの寿命を大幅に延ばすことができる。
本発明に係る鋳造装置の基本構成図である。 電磁ポンプの断面図である。 図２の３部拡大図である。 湯分岐ブロックの断面図である。 図４の５－５矢視図である。 （ａ）は圧縮前のパッキンの断面図、（ｂ）は図５の６ｂ－６ｂ線断面図である。 従来の鋳造装置の基本構成図である。
　本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。
　図１に示されるように、鋳造装置１０は、金型１１と、湯分岐ブロック４０と、電磁ポンプ２０と、この電磁ポンプ２０を制御する制御部３２と、ヒータ１２を備えてアルミニウムの溶湯１３を貯留する保持炉１４とからなる。
　この例では、保持炉１４に鋼製フレーム１５を載せ、この鋼製フレーム１５で電磁ポンプ２０が支えられている。しかし、保持炉１４に電磁ポンプ２０を取付ける形態は、任意である。
　なお、保持炉１４は、溶湯１３の温度を所定値に保つ設備である。保持炉１４は、溶解炉、出湯炉、取鍋（とりべ）などのアルミニウムを溶融状態で貯留する容器であればよく、狭義の保持炉に限定されない。
　電磁ポンプ２０の詳細な構造を、図２に基づいて説明する。
　図２に示されるように、電磁ポンプ２０は、ベースフランジ２１と、このベースフランジ２１を貫通して上下に伸びている導湯管２２と、この導湯管２２に収納される鉄心部材２３と、導湯管２２の下部を囲う下部コイル２４と、この下部コイル２４を囲いつつベースフランジ２１に吊るされる下部ケース２５と、導湯管２２の上部を囲う上部コイル２６と、この上部コイル２６を囲いつつベースフランジ２１に載っている上部ケース２７と、導湯管２２から上へ伸びる吐出管２８と、この吐出管２８を囲う湯面計２９と、上部ケース２７に繋がっている上部フランジ３０とを備えている。
　下部コイル２４に通電すると、フレミングの左手の法則で、溶湯（図１、符号１３）が引き上げられる。
　次に、上部コイル２６に通電し、下部コイル２４を非通電にすると、溶湯が湯面計２９まで引き上げられる。湯面計２９のレベルが「仮待機レベル」になる。
　フレミングの左手の法則により、電流を増すと、力が増加する。
　上部コイル２６の電流をさらに増すと、溶湯は湯面計２９を超えて、吐出管２８より上へ吐出される。すると、図１に示す湯分岐ブロック４０を通って、金型１１に注湯される。
　よって、電磁ポンプ２０は、保持炉１４に貯留した溶湯１３を汲み上げて、金型１１へ供給する加圧注湯機構である。
　本発明者らは、加圧注湯機構としての電磁ポンプ２０に、電磁作用特有の圧力現象があり、この現象に注目した。この現象を、図３に基づいて説明する。
　図３に示されるように、導湯管２２と鉄心部材２３との間の通路を、溶湯１３が上向きに流れている。上部コイル２６の上端部２６ａから鉄心部材２３へ達する磁場３１は上に凸になるように湾曲形状になる。この湾曲の程度は変化する。給電の周波数が５０Ｈｚであれば、湾曲の度合いは、２倍の１００Ｈｚで変動する。
　この磁場３１の変動（変位）に起因して、溶湯１３の圧力（吐出圧力）が、細かい周期（１００Ｈｚ）で、微小変動する。すなわち、溶湯１３に細かな脈動が不可避的に発生する。
　次に、図４に基づいて、湯分岐ブロック４０の構造を詳しく説明する。
　図４に示されるように、湯分岐ブロック４０は、略三角形又は台形断面のセラミックス４１と、このセラミックス４１を収納する金属ケース４２と、この金属ケース４２の上面を塞ぐ金属蓋４３とを備えている。
　湯分岐ブロック４０にセラミックス４１を採用した理由を、次に述べる。
　材料を比較検討するために、実施例１ではジルコニア、実施例２ではアルミナ、比較例では炭素鋼とした。
１．基礎データ：
（1）実施例１：
（1-1）分類：セラミックス
（1-2）セラミックスの種類：ジルコニア（ＺｒＯ2）
（1-3）熱伝導率λ：３Ｗ／（ｍ・Ｋ）
（2）実施例２：
（2-1）分類：セラミックス
（2-2）セラミックスの種類：アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）
（2-3）熱伝導率λ：３０Ｗ／（ｍ・Ｋ）
（3）比較例：
（3-1）分類：金属
（3-2）金属の種類：炭素鋼
（3-3）熱伝導率λ：４３Ｗ／（ｍ・Ｋ）
２．評価：
・熱伝導率λが小さい程、溶湯の温度低下が小さくなる。金属に比べてセラミックスは熱伝導率λが小さくて、好ましい。
・セラミックスの中では、アルミナに比べてジルコニアは熱伝導率λが小さくて、好ましい。
　なお、冷たい陶器に熱湯を掛けると、陶器が割れることは知られている。ジルコニアは陶器と同じセラミックスであるため、熱衝撃に弱いという欠点を有する。アルミナも同様に、熱衝撃に弱いという欠点を有する。
　図４に示されるように、セラミックス４１は、一つの湯入口４４と、下に凸のＶ字部４５と、このＶ字部４５で分岐された第１湯道４６と第２湯道４７と、を有する。
　この実施例では、適当な長さの連結管４８が上部フランジ３０と、湯入口４４との間に置かれている。ただし、連結管４８は省いて、直接的に上部フランジ３０に湯入口４４を繋ぐことは差し支えない。
　また、連結管４８を、湯分岐ブロック４０に一体化してもよい。一体化した場合は、Ｖ字部４５は、Ｙ字部となる。よって、Ｖ字部４５はＹ字部であっても差し支えない。
　また、分岐された湯道の本数は、２本（第１湯道４６と第２湯道４７）に限定されずに、３本以上であってもよい。
　第１湯道４６の出口と第２湯道４７の出口において、好ましくは、金属蓋４３に、セラミックス製カラー４９を嵌める。セラミックス製カラー４９で断熱性を高める。
　連結管４８と金属ケース４２との間に第１パッキン５１を挟んで、分割部位をシールする。
　金属ケース４２と金属蓋４３との間に第２パッキン５２を挟んで、分割部位をシールする。
　金属蓋４３と金型１１との間に第３パッキン５３を挟んで、分割部位をシールする。
　溶湯（図１、符号１３）は、湯入口４４から流入し、Ｖ字部４５で分流され、第１湯道４６と第２湯道４７を通って、金型１１に至る。
　このときに、Ｖ字部４５が、船の舳先（へさき）の役割を果たすために、溶湯が綺麗に分流され、第１湯道４６の流れと第２湯道４７の流れに差がでない。
　金型１１で複数（例えば２個）の成形品を得る場合、本発明により、均等な成形品を得ることができる。
　なお、金型１１への注湯が終わったら、次の鋳造に備えて、溶湯を金型１１の外で待機させる。すなわち、鋳造と次の鋳造との間では、溶湯を待機位置で待機させる。
　先に説明したように、セラミックス４１は、熱衝撃に弱い。そこで、以下に述べる対策を講じた。
　繰り返し鋳造が実施される間、湯分岐ブロック４０が溶湯で満たされるように、待機位置を、湯分岐ブロック４０のほぼ上面Ｐ１に設定する。湯分岐ブロック４０が溶湯で常に加熱されるため、湯分岐ブロック４０の温度変化はなく、熱衝撃を受けない。結果、湯分岐ブロック４０の寿命は、大幅に延びる。
　なお、待機位置は、湯分岐ブロック４０のほぼ上面のレベルＰ１であればよく、金属蓋４３の下面のレベルＰ２であってもよい。要は、セラミックス４１が溶湯で満たされればよい。
　ところで、図３で説明したように、電磁ポンプ２０を交流電源で駆動すると、溶湯に微小な圧力変動が加わる。この圧力変動により、溶湯が固まりにくくなる。すると、従来よりも低温であっても、溶湯は金型のキャビティの末端まで到達する。
　溶湯の温度が低いほど熱衝撃が小さくなる。セラミックス４１が割れる心配がなければ、溶湯の待機位置は、レベルＰ１やレベルＰ２に限定されない。
　そこで、溶湯の待機位置を検討する。
　仮に、溶湯の待機位置を、連結管４８付近のレベルＰ３まで下げたとする。この場合、上昇する溶湯は、Ｖ字部４５で分流されるが、この分流の直前に、小規模ではあるが、Ｖ字部４５に溶湯が衝突する。この衝突により、規模は小さいが流れに乱れが生じる。小さくても乱れは、無いことが望まれる。
　そこで、溶湯の待機位置を、Ｖ字部４５の上位のレベルＰ４に設定する。これで、衝突は解消される。乱れの無い流れが、Ｖ字部４５で綺麗に分流される。レベルＰ４に溶湯を待機させることは、制御部（図１、符号３２）による電流制御で容易に実施される。
　次に、第１～第３パッキン５１、５２、５３の構造を、図５、図６に基づいて説明する。
　図５に示されるように、第１パッキン５１は、溶湯に近い方の内環部５５と、この内環部５５を外から囲う外環部５６とからなる複合パッキンである。好ましくは、内環部５５の内周面にセラミックス系離型剤５７を塗布する。
　図６（ｂ）は、図５の６ｂ－６ｂ線断面図であり、図６（ａ）は、図６（ｂ）の分解図である。
　図６（ａ）において、外環部５６は、ファインセラミックスの綿からなる薄いドーナッツ板である。
　シリカ（ＳｉＯ2）は、ファインセラミックスの一種である。シリカ（ＳｉＯ2）を主成分とする鉱物を溶融し、細い糸にし、この糸を集めて綿にする。この綿にバインダーを添加して４ｍｍ程度の厚さＴの板状に成形して、ドーナッツ板を得る。
　シリカ（ＳｉＯ2）は、耐熱温度が１０００℃を超える。綿は、クッション性に富む。ファインセラミックスは、アルミナ又はジルコニアであってもよい。すなわち、外環部５６は、ファインセラミックスの綿であればよい。
　内環部５５は、ガラス長繊維（１０μｍ外径）の織布である。加工性を高めるために、織布に耐熱ゴムを塗布してもよい。ガラスは、軟化点が約８４０℃であるアルミナガラスが好適である。
　セラミックス系離型剤５７は、酸化チタンと植物油を主成分とし、これらに鉱油、ポリ（オキシエチレン）＝アルキルエーテル、黒鉛を添加してなるアルミ鋳造用金型離型剤である。なお、セラミックス系離型剤５７は、鋳造用の離型剤であれば、種類は問わない。
　連結管４８と金属ケース４２との間に、第１パッキン５１を介在させ、連結管４８に金属ケース４２を相対的に接近させる。この接近で、外環部５６が半分程度の厚さになるように圧縮される。
　図６（ｂ）に示されるように、連結管４８と金属ケース４２との接続部が、第１パッキン５１でシールされた。
　溶湯は、セラミックス系離型剤５７で一次遮断され、内環部５５で二次遮断される。内環部５５は織布であるため、溶湯が接触したとしても、簡単には削られない（剥がれない）。
　結果、外環部５６には、溶湯が到達しない。外環部５６は、クッション性に富むため、シール性能を発揮する。よって、第１パッキン５１は、長期間に渡って溶湯の漏れを抑制する。
　第２パッキン５２及び第３パッキン５３も、第１パッキン５１と同構成とすれば、長期間に渡って溶湯の漏れが抑制される。
　なお、第１～第３パッキン５１～５３において、内環部５５及び外環部５６は必須の構成要素であるが、セラミックス系離型剤５７は必須ではない。
　しかし、セラミックス系離型剤５７は、溶湯の熱を内環部５５へ伝えにくくして内環部５５の温度を下げる断熱作用と、溶湯が内環部５５へアタックすることを緩和するプロテクト作用とを発揮するため、セラミックス系離型剤５７を内環部５５の内周面に塗布することは望ましいことである。
　セラミックス系離型剤５７は、最も溶湯でアタックされるため、剥離、損耗が著しい。しかし、セラミックス系離型剤５７は、露出面に塗布されるため、容易に再塗布が可能である。よって、セラミックス系離型剤５７を適宜又は適時再塗布することで、長期間にわたって内環部５５及び外環部５６が保護される。
　以上に鋳造装置１０の構成を説明したが、この鋳造装置１０又は別の形式の周知の鋳造装置を用いて実施する鋳造方法を次に説明する。
　この鋳造方法は、図４に示されるように、鋳造と次の鋳造との間では、溶湯を待機位置で待機させ、鋳造のときは、一つの湯入口４４から複数本の湯道（例えば、第１湯道４６と第２湯道４７）へ溶湯を分流させる鋳造方法であって、湯道は、Ｖ字部４５で分岐され、溶湯の待機位置が、Ｖ字部４５より上位のレベルＰ４に設定され、繰り返し鋳造が実施される間、Ｖ字部４５は溶湯で満たされている。
　この鋳造方法は、電磁ポンプ２０を備えている鋳造装置１０で容易に実施されるが、電磁ポンプを有しない重力金型鋳造法又は低圧鋳造法で実施してもよい。
　また、溶湯は、アルミニウム合金溶湯の他、銅合金溶湯、鉄鋼溶湯などでもよく、種類は問わない。
　本発明は、一つの湯入口から複数本の湯道へ溶湯を分流させる鋳造に好適である。
　１０…鋳造装置、１１…金型、１３…溶湯、２０…電磁ポンプ、３２…制御部、４０…湯分岐ブロック、４１…セラミックス、４４…湯入口、４５…Ｖ字部、４６…湯道（第１湯道）、４７…湯道（第２湯道）、Ｐ１…溶湯の待機位置（湯分岐ブロックのほぼ上面のレベル）、Ｐ４…溶湯の待機位置（Ｖ字部より上位のレベル）。

Claims (4)

  1. 　鋳造と次の鋳造との間では、溶湯を待機位置で待機させ、鋳造のときは、一つの湯入口から複数本の湯道へ前記溶湯を分流させる鋳造方法であって、
    　前記湯道は、Ｖ字形を呈するＶ字部で分岐され、
    　前記溶湯の待機位置が、前記Ｖ字部より上位に設定され、
    　繰り返し鋳造が実施される間、前記Ｖ字部は前記溶湯で満たされている鋳造方法。
  2. 　金型と、湯分岐ブロックと、溶湯を供給する電磁ポンプと、この電磁ポンプを制御する制御部とからなる鋳造装置であって、
    　前記湯分岐ブロックは、一つの湯入口と、Ｖ字形を呈するＶ字部により分岐された複数本の湯道とを有し、
    　前記電磁ポンプは、交流電源で駆動され、
    　前記制御部は、前記溶湯の待機位置を、前記Ｖ字部より上位に維持する鋳造装置。
  3. 　請求項２記載の鋳造装置であって、
    　前記湯分岐ブロックは、セラミックスで構成されている鋳造装置。
  4. 　請求項２又は請求項３記載の鋳造装置であって、
    　前記制御部は、前記溶湯の待機位置を、前記湯分岐ブロックのほぼ上面に維持する鋳造装置。
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