特許 7458655 低圧鋳造用溶湯保持炉

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-03-22

(45)【発行日】2024-04-01

(54)【発明の名称】低圧鋳造用溶湯保持炉

(51)【国際特許分類】

   B22D 18/04 20060101AFI20240325BHJP

   B22D 18/06 20060101ALI20240325BHJP

   B22D 45/00 20060101ALI20240325BHJP

   F27D 1/00 20060101ALI20240325BHJP

【ＦＩ】

B22D18/04 U

B22D18/06 509W

B22D45/00 B

F27D1/00 D

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2022028473

(22)【出願日】2022-02-25

(65)【公開番号】P2023124603

(43)【公開日】2023-09-06

【審査請求日】2023-04-24

(73)【特許権者】

【識別番号】516016632

【氏名又は名称】株式会社アクセル技研

(74)【代理人】

【識別番号】100100170

【弁理士】

【氏名又は名称】前田 厚司

(72)【発明者】

【氏名】村上 浩一

(72)【発明者】

【氏名】外園 義晃

【審査官】中西 哲也

(56)【参考文献】

【文献】特開昭５７－１７１５６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－０６６０３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０１２１３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０９４６２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０５－３０９４７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５７－０７００７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－３１３５４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２１－１４６３８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０２－２４７４９２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２２Ｄ １８／００－１８／０８

Ｆ２７Ｄ １／００－ １／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

開閉自在な溶湯供給口を備えた溶湯保持室とストークを備えた溶湯加圧室とが当該溶湯保持室の炉床に設けた開閉自在な溶湯流路開口を介して連通接続され、
前記溶湯加圧室が、不定形耐火材からなる溶湯貯留容器と当該溶湯貯留容器の裏面側に位置する断熱層とからなる炉内壁構造を備え、
前記溶湯加圧室内の空間に加圧気体を導入して、前記ストークを介して所定温度に維持された溶湯を金型のキャビティに供給する低圧鋳造用溶湯保持炉であって、
前記溶湯加圧室の前記溶湯貯留容器が、上部溶湯貯留容器と下部溶湯貯留容器とに接合部を介して区画され、
前記接合部の炉内側接合端が、溶湯の下限溶湯面より下方で、かつ、ストークの下端面より上方に位置し、
前記断熱層が、当該断熱層内に配置された圧力隔壁部材を介して、加圧領域の第１断熱層と非加圧領域の第２断熱層に区画され、
前記圧力隔壁部材は、一方端部が前記接合部内に位置し、他方端が炉殻に接続固定され
ていることを特徴とする低圧鋳造用溶湯保持炉。

【請求項2】

ストークと開閉自在な溶湯供給口とを備え、
炉内壁が、不定形耐火材からなる溶湯貯留容器と当該溶湯貯留容器の裏面側に位置する断熱層とから構成され、
炉内空間に加圧気体を導入して、前記ストークを介して所定温度に維持された溶湯を金型のキャビティに供給する低圧鋳造用溶湯保持炉であって、
前記溶湯貯留容器が、上部溶湯貯留容器と下部溶湯貯留容器とに接合部を介して区画され、
前記接合部の炉内側接合端が、溶湯の下限溶湯面より下方で、かつ、ストークの下端面より上方に位置し、
前記断熱層が、当該断熱層内に配置された圧力隔壁部材を介して、加圧領域の第１断熱層と非加圧領域の第２断熱層に区画され、
前記圧力隔壁部材は、一方端部が前記接合部内に位置し、他方端が炉殻に接続固定されていることを特徴とする低圧鋳造用溶湯保持炉。

【請求項3】

前記圧力隔壁部材が鋼板であることを特徴とする請求項１又は２に記載の低圧鋳造用溶湯保持炉。

【請求項4】

前記接合部の炉内側接合端が溶湯の下限溶湯面の下方近傍に位置することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の低圧鋳造用溶湯保持炉。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、低圧鋳造法によりアルミニウム合金等の鋳造品を製造するのに好適な低圧鋳造用溶湯保持炉に関する。

【背景技術】

【0002】

低圧鋳造用溶湯保持炉として、２室型の低圧鋳造用溶湯保持炉と、単室型の低圧鋳造用溶湯保持炉とがある。

【0003】

２室型の低圧鋳造用溶湯保持炉は、開閉自在な溶湯供給口を備えた溶湯保持室とストークを備えた溶湯加圧室とが開閉自在の溶湯流路を介して連通接続された構造である。鋳造操作では、溶湯流路を開いて溶湯保持室内の溶湯を加圧室内に導入し、溶湯加圧室内の溶湯面が所定高さに達したことを湯面センサが検知した時点で、溶湯流路を閉じた後、溶湯加圧室内に乾燥空気等の加圧気体を導入して、ストークを介して所定温度に維持された溶湯を金型のキャビティに供給することを繰り返し、溶湯保持室内の溶湯が所定量まで減少した時点で、溶湯供給口を開いて、新たな溶湯を溶湯保持室に供給する。

【0004】

単室型の低圧鋳造用溶湯保持炉は、溶湯保持室と溶湯加圧室を兼用する構造である。鋳造操作では、１回の鋳造が完了する毎に、溶湯供給口を開いて、新たな所定量の溶湯を供給することを繰り返す。

【0005】

これらの低圧鋳造用溶湯保持炉の炉内壁は、不定形耐火材からなる溶湯貯留容器と、当該溶湯貯留容器の裏面側、即ち、炉殻（鉄皮）と溶湯貯留容器との間に位置する断熱ボード等の断熱層とで構成されている。例えば、特許文献１には、炭化珪素系不定形耐火材からなる溶湯貯留容器と、当該溶湯貯留容器の外面にセラミックファイバー層、耐アルミナ耐火板（セラミックファイバーブランケット）、高温用耐熱板（珪酸カルシウム保温板）、充填剤（多孔性粒状耐火材）、及び低温用断熱板（パーライトボード）を順次積層した断熱層とからなる溶湯貯留槽が開示されている。なお、溶湯貯留容器の不定形耐火材として、アルミナ系不定形耐火材も使用される。

【0006】

低圧鋳造用溶湯保持炉の炉内壁は、まず断熱層を施工した後、当該断熱層に対向するように型枠を設置し、型枠と断熱層とで形成される空間に水等で混錬した不定形耐火材を流し込み、所定時間放置して脱枠し、所定の昇温曲線で乾燥焚きすることで、溶湯貯留容器を成形する。なお、溶湯貯留容器は、予め別工程で成形し、乾燥・焼成したものを組み込む方式もある。

【0007】

このため、溶湯貯留容器と断熱層から構成される炉内壁は、通気性を有する。この結果、加圧室内を大気開放して減圧したときには、炉内壁中の気体圧力が溶湯圧力より高圧となり、炉内壁中に存在する加圧気体が炉内壁の表面から溶湯中に放出して発泡現象を生じる。

【0008】

この発泡現象は、溶湯中に酸化物等の異物を生成する結果、溶湯への長期清浄が確保できず、鋳造作業の長期安定化が困難になるばかりか、ストーク内への異物の持ち込み、或いはストーク内における微細気泡の残留が生じて製品不良を招来するという問題があった。

【0009】

そこで、本願出願人は、特許文献２において、加圧室の炉内壁の表面からの加圧気体の放出に起因する発泡現象を回避することを提案している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0010】

【文献】特公平５－８３８３５号公報

【文献】特開２０２１－１４６３８１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0011】

特許文献２の炉内壁構造は、溶湯加圧室内に導入された加圧気体が炉内壁中に流入しないことから、炉内壁の表面からの加圧気体の放出に起因する発泡現象は完全に防止できる。しかしながら、ファインセラミックの製造には、化学組成、微細組織、形状および製造工程を精密に制御することが必須であり、さらにファインセラミックからなる円筒体を製造するには、特殊な型枠を作成して成形しなければならず、ファインセラミック製円筒体の製造費用の増大に伴って、低圧鋳造用溶湯保持炉が高価にならざるを得ないという問題があった。また、ファインセラミックからなる中空体は円筒形状に特定されるという問題があった。

【0012】

本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、実操業においては、発泡現象を完全に防止する必要はなく、少なくとも炉床及びストークの下端より下方の炉内壁の表面からの加圧気体の放出を防止すれば、操業上で何ら支障がないとの知見に基づき、設備費の軽減及び加圧気体の消費量の低減を図り、しかも加圧気体として乾燥空気を使用するに際しては、酸化物等の異物の生成を抑止して、溶湯の清浄度を長期に維持できるとともに、発泡現象に起因する鋳造不良等を防止できる低圧鋳造用溶湯保持炉を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0013】

前記課題を解決するための第１の手段として、本発明は、
開閉自在な溶湯供給口を備えた溶湯保持室とストークを備えた溶湯加圧室とが当該溶湯保持室の炉床に設けた開閉自在な溶湯流路開口を介して連通接続され、
前記溶湯加圧室が、不定形耐火材からなる溶湯貯留容器と当該溶湯貯留容器の裏面側に位置する断熱層とからなる炉内壁構造を備え、
前記溶湯加圧室内の空間に加圧気体を導入して、前記ストークを介して所定温度に維持された溶湯を金型のキャビティに供給する低圧鋳造用溶湯保持炉であって、
前記溶湯加圧室の前記溶湯貯留容器が、上部溶湯貯留容器と下部溶湯貯留容器とに接合部を介して区画され、
前記接合部の炉内側接合端が、溶湯の下限溶湯面より下方で、かつ、ストークの下端面より上方に位置し、
前記断熱層が、当該断熱層内に配置された圧力隔壁部材を介して、加圧領域の第１断熱層と非加圧領域の第２断熱層に区画され、
前記圧力隔壁部材は、一方端部が前記接合部内に位置し、他方端が炉殻に接続固定され
ていることを特徴とする。

【0014】

前記課題を解決するための第２の手段として、本発明は、
ストークと開閉自在な溶湯供給口とを備え、
炉内壁が、不定形耐火材からなる溶湯貯留容器と当該溶湯貯留容器の裏面側に位置する断熱層とから構成され、
炉内空間に加圧気体を導入して、前記ストークを介して所定温度に維持された溶湯を金型のキャビティに供給する低圧鋳造用溶湯保持炉であって、
前記溶湯貯留容器が、上部溶湯貯留容器と下部溶湯貯留容器とに接合部を介して区画され、
前記接合部の炉内側接合端が、溶湯の下限溶湯面より下方で、かつ、ストークの下端面より上方に位置し、
前記断熱層が、当該断熱層内に配置された圧力隔壁部材を介して、加圧領域の第１断熱層と非加圧領域の第２断熱層に区画され、
前記圧力隔壁部材は、一方端部が前記接合部内に位置し、他方端が炉殻に接続固定されていることを特徴とする。

【0015】

前記圧力隔壁部材が鋼板であることが好ましい。

【0016】

前記接合部の炉内側接合端が溶湯の下限溶湯面の下方近傍に位置することが好ましい。

【発明の効果】

【0017】

請求項１及び請求項２の発明によれば、加圧室内（溶湯貯留容器内）に加圧気体を導入する際には、加圧気体が上部溶湯貯留容器中及び第１断熱層中にのみ流入し、下部溶湯貯留容器中及び第２断熱層中に流入しないので、加圧気体の消費量が大幅に低減できる一方、加圧室内（溶湯貯留容器内）を大気開放する際には、加圧気体が炉内壁の表面から溶湯中に放出する部位はストークの下端より上方となり、気泡がストークに流入することを防止でき、また加圧気体の放出量が低減するに伴い、酸化物等の異物の生成を抑止して、溶湯の清浄度を長期に維持できるとともに、発泡現象に起因する鋳造品への異物の混入及び鋳物巣の発生等の鋳造不良等を防止できるという効果を有している。

【0018】

請求項３の発明によれば、圧力隔壁部材が鋼板であるため、圧力隔壁部材の耐久性及び製作性が向上し、加圧気体が下部溶湯貯留容器中及び第２断熱層中に流入するのを確実に防止できるという効果を有している。

【0019】

請求項４の発明によれば、発泡現象が発生する領域が下限溶湯面の下方近傍のみとなり、酸化物等の異物及び気泡がストーク内に流入することを確実に防止できる。また、接合部の炉内側接合端が溶湯の下限溶湯面の下方近傍に位置するため、接合部より上方の上部溶湯貯留容器中及び第１断熱層中への加圧気体の流入量が最小限になり、加圧気体の消費量をより大幅に低減できるという効果を有している。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本発明の第１実施形態に係る２室型の低圧鋳造用溶湯保持炉の断面図。

【図2】図１のII-II線における断面図。

【図3】上部溶湯貯留容器と下部溶湯貯留容器の接合部の拡大断面図。

【図4】圧力隔壁部材の斜視図。

【図5】圧力隔壁部材と炉殻との接合部の拡大断面図。

【図6】圧力隔壁部材と炉殻との接合部の変形例を示す拡大断面図。

【図7】上部溶湯貯留容器と下部溶湯貯留容器の接合部の変形例の拡大断面図。

【図8】低圧鋳造用溶湯保持炉の製造工程を示す図。

【図9】図８に続く低圧鋳造用溶湯保持炉の製造工程を示す図。

【図10】低圧鋳造用溶湯保持炉の操業における加圧時（ａ）及び大気開放時（ｂ）の動作を示す拡大断面図。

【図11】本発明の第２実施形態に係る単室型の低圧鋳造用溶湯保持炉の断面図。

【図12】圧力隔壁部材と炉殻との接合部の拡大断面図。

【図13】圧力隔壁部材と炉殻との接合部の変形例を示す拡大断面図。

【図14】低圧鋳造用溶湯保持炉の製造工程を示す図。

【図15】図１４に続く低圧鋳造用溶湯保持炉の製造工程を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、本発明の実施形態を添付図面に従って説明する。

【0022】

＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る２室型の低圧鋳造用溶湯保持炉（以下、単に「溶湯保持炉」という。）１を示す。溶湯保持炉１は、溶湯保持室１０と溶湯加圧室２０とを備え、両室は溶湯流路３０を介して連通接続されている。

【0023】

溶湯保持炉１の炉内壁２は、炉殻３の内側に、溶湯を貯留する溶湯貯留容器４と、当該溶湯貯留容器４の裏面側、即ち炉殻３と溶湯貯留容器４の間に位置する断熱層５とからなっている。

【0024】

溶湯貯留容器４は、不定形耐火材から構成されている。不定形耐火材としては、例えばカルデリス株式会社製の商品名：ＡＬＫＯＮ ＣＡＳＴ（アルコン キャスト）等のアルミナ質が好適である。

【0025】

断熱層５は、多層断熱構成で、シリカ質、ケイ酸カルシウム質等の断熱ボードが好適である。

【0026】

図２に示すように、溶湯加圧室２０の溶湯貯留容器４は、上部溶湯貯留容器４ａと下部溶湯貯留容器４ｂとに上下に区画されている。上部溶湯貯貯留容器４ａの下端面と下部溶湯貯留容器４ｂの上端面は、接合部６を形成している。上部溶湯貯留容器４ａは、上端と下端が開口した円筒形であり、図３に示すように、下端面には環状凹部６ａが形成されている。上部溶湯貯留容器４ａの上端面は、溶湯の定溶湯面（ＮＬ）より上方に位置している。下部溶湯貯留容器４ｂは、上端が開口し、図３に示すように、上端面には上部溶湯貯留容器４ａの環状凹部６ａに係合する環状凸部６ｂが形成されている。接合部６の炉内側接合端は、溶湯の下限溶湯面（ＬＬ）より下方で、かつ、ストーク２８の下端面より上方に位置している。接合部６の炉内側接合端は、加圧気体の低減化及びこの低減に伴う酸化物等の抑止の観点から、可能な限り下限溶湯面（ＬＬ）の下方近傍とすることが好ましい。

【0027】

溶湯加圧室２０の断熱層５は、上部溶湯貯留容器４ａ側に位置する加圧領域である第１断熱層５ａと、上部溶湯貯留容器４ａ側の一部及び下部溶湯貯留容器４ｂ側に位置する非加圧領域である第２断熱層５ｂとに圧力隔壁部材７を介して上下に区画されている。圧力隔壁部材７は、鋼板、例えばステンレス鋼板（厚さ：２～４ｍｍ）で形成され、図４に示すように、４つの側面からなる側面部７ａと、当該側面部７ａの下端に接合された底面部７ｂとからなる矩形箱形で、Ｌ字形の縦断面形状を有し、側面部７ａの上端には、矩形枠状の保持部７ｄが溶接連結され、底面部７ｂには開口部７ｃが形成されている。圧力隔壁部材７の側面部７ａは、円形箱形状であってもよい。保持部７ｄは、図５に示すように、炉殻３の天板３ａ及び天蓋２１に溶接により接続固定されている。底面部７ｂの内周縁は、図３に示すように、上部溶湯貯留容器４ａの下端と下部溶湯貯留容器４ｂの上端との間の接合部６に挟持されている。

【0028】

図１に示すように、溶湯保持室１０は、上部に天井断熱蓋１１と、該天井断熱蓋１１に形成された溶湯供給口１１ａを開閉可能にする断熱蓋１２とを備えるとともに、内部に浸漬チューブヒータ１３が配置され、内部に貯えた溶湯を所定温度範囲に保持する。また、溶湯保持室１０の内部に貯えた溶湯は、上限溶湯面（ＵＬ）と下限溶湯面（ＬＬ）の間に保持されている。

【0029】

溶湯加圧室２０は、上部に開口部２１ａを有する天蓋２１を備えている。溶湯加圧室２０は、貯留部２２と、該貯留部２２の上方の出湯部２３とからなり、出湯部２３の横断面積が貯留部２２の横断面積より小になるように形成されている。貯留部２２は、内部に浸漬チューブヒータ２４が配置され、内部に貯えた溶湯を所定温度範囲に保持する。溶湯加圧室２０には、天蓋２１の上に、ダイベース２５が固定され、該ダイベース２５の上に金型２６が固定されている。天蓋２１には、出湯部２３に加圧気体を導入する加圧ポート２１ｂが設けられている。

【0030】

図２に示すように、ダイベース２５には出湯部２３を覆う断熱蓋２７が設けられ、該断熱蓋２７を貫いて筒状のストーク２８と、定溶湯面レベルセンサ２９とが設けられている。ストーク２８は、下端が出湯部２３の溶湯に浸漬され、上端が金型２６のキャビティ２６ａの湯口２６ｂと連通している。これにより、金型２６のキャビティ２６ａの湯口２６ｂと出湯部２３とはストーク２８を介して連通している。定溶湯面レベルセンサ２９は、下端が出湯部２３の溶湯の定溶湯面（ＮＬ）に位置し、出湯部２３の溶湯の定溶湯面レベルＮＬを検出するようになっている。

【0031】

図１に戻ると、溶湯流路３０は、溶湯保持室１０の底と、溶湯加圧室２０の貯留部２２の側面とを連通するように形成されている。溶湯流路３０の溶湯保持室１０側の開口３１に弁座３２が形成され、該弁座３２の上方には、溶湯保持室１０の天井断熱蓋１１を昇降可能に貫いて、溶湯流路３０を開閉する遮断弁３３が設けられている。すなわち、遮断弁３３は、下降時に弁座３２を押圧して溶湯流路３０を閉じ、上昇時に弁座３２から離れて溶湯流路３０を開く。

【0032】

図６は、炉殻３と圧力隔壁部材７との接続構造の変形例を示す。図６中、圧力隔壁部材７以外は、簡略のためハッチングは省略されている。図６（ａ）では、圧力隔壁部材７の側面部７ａの上端は炉殻３の天板３ａの内側面に溶接により接続固定されている。また、図６（ｂ）では、天蓋２１はボルト９の貫通口を有し、圧力隔壁部材７の保持部７ｄは雌ネジが形成されている。保持部７ｄと天板３ａとが溶接により接続固定され、保持部７ｄと天蓋２１がパッキン８を介してボルト９で固定されている。図６（ｃ）では、天板３ａは雌ネジが形成され、天蓋２１と圧力隔壁部材７の保持部７ｄはボルト９の貫通口を有している。保持部７はパッキン８ｂを介して炉殻３の天板３ａに載置され、保持部７ｄの上にパッキン８ａを介して天蓋２１が載置され、天蓋２１と保持部７ｄとが炉殻３の天板３ａにボルト９で固定されている。

【0033】

図７は、圧力隔壁部材７と溶湯貯留容器４の接合部６との接続構造の変形例を示す。図７中、圧力隔壁部材７以外は、簡略のためハッチングは省略されている。図７（ａ）では、上部溶湯貯留容器４ａの下端面の外周側に環状凹部６ａが形成される一方、下部溶湯貯留容器４ｂの上端面が平坦に形成されて、上部溶湯貯留容器４ａの環状凹部６ａと下部溶湯貯留容器４ｂの上端面の間に圧力隔壁部材７の底面部７ｂの内周縁がモルタルＳを介して挟持されている。図７（ｂ）では、下部溶湯貯留容器４ｂの上端面の内周側に環状凹部６ｂが形成され、この環状凹部６ｂに、上部溶湯貯留容器４ａの下端面と、圧力隔壁部材７の底面部７ｂの内周縁から下方に延びる円筒部７ｅがモルタルＳを介して係合されている。図７（ｃ）では、上部溶湯貯留容器４ａの下端面に環状溝６ｃが形成される一方、下部溶湯貯留容器４ｂの上端面に環状溝６ｃに係合する環状突起６ｄが形成されて、上部溶湯貯留容器４ａの環状溝６ｃと下部溶湯貯留容器４ｂの環状突起６ｄが係合されて、上部溶湯貯留容器４ａの炉殻３側に位置する下端面と下部溶湯貯留容器４ｂの炉殻３側に位置する上端面との間に圧力隔壁部材７の底面部７ｂの内周縁がモルタルＳを介して挟持されている。

【0034】

第１実施形態の溶湯保持炉１の炉内壁６は、以下の手順で施工する。

【0035】

まず、図８（ａ）に示すように、炉殻３の内側に、断熱ボード等で第２断熱層５ｂを形成する。

【0036】

続いて、第２断熱層５ｂの内側に下部溶湯貯留容器４ｂ用の型枠を配置し、第２断熱層５ｂと型枠とで形成される空間内に混錬した不定形耐火材を流し込み、養生後に型枠を取り外して、図８（ｂ）に示すように下部溶湯容器４ｂを形成する。

【0037】

下部溶湯貯留容器４ｂの上端面にモルタルＳを塗布した後、予め製造しておいた圧力隔壁部材７を載置する一方、保持部７ｄを炉殻３の天板３ａの表面に溶接固定する。

【0038】

次に、下部溶湯貯留容器４ｂと圧力隔壁部材７の上に、上部溶湯貯留容器４ａ用の型枠を配置し、この型枠内に混錬した不定形耐火材を流し込み、養生後に型枠を取り外して、図９（ａ）に示すように上部溶湯貯留容器４ａを成形する。上部溶湯貯留容器４ａは、予め型枠を用いて成形した上部溶湯貯留容器４ａを載置してもよい。

【0039】

圧力隔壁部材７と上部溶湯貯留容器４ａの間に、図９（ｂ）に示すように、断熱ボード等で第１断熱層５ａを形成した後、圧力隔壁部材７の保持部７ｄの上に天蓋２１を載置し、保持部７ｄと天蓋２１とを溶接固定する。この状態で、溶湯貯留容器４（上部溶湯貯留容器４ａと下部溶湯貯留容器４ｂ）を所定の昇温曲線で乾燥焚きする。

【0040】

なお、上部溶湯貯留容器４ａは、予め別工程で成形し、乾燥・焼成したものを組み込んでもよい。この場合、下部溶湯容器４ｂは、型枠の取外した後所定の昇温曲線で乾燥焚きしておき、上部溶湯貯留容器４ａの環状凹部６ａを下部溶湯貯留容器４ｂの環状凸部６ｂに係合するとともに、上部溶湯貯留容器４ａの下端面を圧力隔壁部材７の底面部７ｂの上面にモルタルＳを介して載置するとともに、上部溶湯貯留容器４ａの嵌合凹部６ａを下部溶湯貯留容器４ｂの嵌合凸部６ｂの上にモルタルＳを介して載置する。

【0041】

次に、第１実施形態の溶湯保持炉１の作用を説明する。

【0042】

溶湯加圧室２０内（溶湯貯留容器４内）の溶湯を金型２６に供給するために、加圧ポート２１ｂ（図１参照）から溶湯加圧室２０内（溶湯貯留容器４内）に加圧気体を導入すると、図１０（ａ）に示すように、加圧気体の一部は、炉内壁２中に流入する。すなわち、天蓋２１の隙間、第１断熱部５ａの内表面及び湯面より上方の第１溶湯貯留容器４ａの内表面から、加圧気体が上部溶湯貯留容器４ａ中及び第１断熱層５ａ中に流入する。一方、下部溶湯貯留容器４ｂの内表面は、溶湯に浸漬しているので、下部溶湯貯留容器４ｂ中には、加圧気体は流入しない。また、上部溶湯貯留容器４ａの下端面は、環状凹部６ａと環状凸部６ｂを介して下部溶湯貯留容器４ｂと係合しているうえ、環状凹部６ａと環状凸部６ｂの間の隙間に流入する溶湯が加圧気体に対するシール効果を有するので、上部溶湯貯留容器４ａから下部溶湯貯留容器４ｂへの加圧気体の流入は抑制される。さらに、第２断熱層５ｂは、圧力隔壁部材７により第１断熱層５ａと隔絶されているので、加圧気体は流入しない。

【0043】

炉内壁２中に含まれる気体の圧力変化は、溶湯圧力変化に比べて、炉内壁２の通気抵抗による遅れを生じ、応答圧力と炉内壁２中の気体圧力との間に圧力差が生じる。この結果、炉内を大気開放して減圧したとき、炉内壁２中の気体圧力が溶湯圧力より高圧となり、図１０（ｂ）に示すように、第１断熱層５ａ及び上部溶湯貯留容器４ａ中に存在する加圧気体が上部溶湯貯留容器４ａの表面から放出されて気泡が発生する。

【0044】

上部溶湯貯留容器４ａと下部溶湯貯留容器４ｂとの接合部６は、溶湯浸漬部位にあって、ストーク２８の下端より上方にあるので、上部溶湯貯留容器４ａの内表面から溶湯中に流入した気泡は、ストーク２８内に流入しない。一方、前述したように下部溶湯貯留容器４ｂ中には加圧気体が存在しないので、下部溶湯貯留容器４ｂの内表面からの発泡現象は防止される。

【0045】

このように、溶湯加圧室２０内（溶湯貯留容器４内）に加圧気体を導入する際には、加圧気体が上部溶湯貯留容器４ａ中及び第１断熱層中５ａにのみ流入し、下部溶湯貯留容器４ｂ中及び第２断熱層５ｂ中に流入しないので、加圧気体の消費量が大幅に低減できる一方、溶湯加圧室２０内（溶湯貯留容器４内）を大気開放する際には、加圧気体が炉内壁の内表面から溶湯中に放出する部位はストーク２８の下端より上方となり、気泡がストーク２８に流入することを防止でき、また加圧気体の放出量が低減するに伴い、酸化物等の異物の生成を抑止して、溶湯の清浄度を長期に維持できるとともに、発泡現象に起因する鋳造品への異物の混入及び鋳物巣の発生等の鋳造不良等を防止できる。

【0046】

＜第２実施形態＞
図１１は、本発明の第２実施形態に係る単室型の低圧鋳造用溶湯保持炉（以下、単に「溶湯保持炉」という。）１Ａを示す。溶湯保持炉１Ａは、第１実施形態のような溶湯保持室１０が並設されておらず、溶湯加圧室２０のみを有する。

【0047】

溶湯加圧室２０の炉内壁２は、溶湯貯留容器４と断熱層５とから構成されている。溶湯貯留容器４は、上部溶湯貯留容器４ａと、下部溶湯貯留容器４ｂとからなり、図１２に示すように、上部溶湯貯留容器４ａの下端面と、下部溶湯貯留容器４ｂの上端面は、環状凹部６ａと環状凸部６ｂの係合により接合されている。上部溶湯貯留容器４ａの側面には、溶湯供給口３４が設けられ、この溶湯供給口３４はカバー３５により開閉可能になっている。断熱層５は、加圧領域となる第１断熱層５ａと、非加圧領域となる第２断熱層５ｂとに、圧力隔壁部材７を介して上下に区画されている。

【0048】

溶湯保持炉１Ａの炉殻３は、上部炉殻３ｂと下部炉殻３ｃとから２分割で構成されている。上部炉殻３ｂの下端と下部炉殻３ｃの上端は、矩形枠状の接合部材（フランジ）３ｄ、３ｅが設けられ、上部炉殻３ｂと下部炉殻３ｃの接合部材（フランジ）３ｄ、３ｅに貫通口を有し、下部炉殻３ｃの接合部材（フランジ）３ｅの貫通口には雌ネジが形成され、上部炉殻３ｂと下部炉殻３ｃとは互いにボルト３６で固定されている。

【0049】

圧力隔壁部材７は、中央が開口した板状で、内周縁は、上部溶湯貯留容器４ａと下部溶湯貯留容器４ｂの接合部６に挟持され、外周縁は、上部炉殻３ｂの接合部材３ｄと下部炉殻３ｃの接合部材３ｅの間にパッキン３７ａ、３７ｂを介して挟持されている。

【0050】

炉内壁２の各部材の詳細な構成は、第１実施形態の溶湯保持炉１のものと実質的に同一であるので、省略する。

【0051】

図１３は、圧力隔壁部材７と炉殻３との接続構造の変形例を示す。図１３中、圧力隔壁部材７以外は、簡略のためハッチングは省略されている。図１３（ａ）では、圧力隔壁部材７の外周縁部は下部炉殻３ｃの接合部材３ｅにパッキンを介さずに直接載置され、圧力隔壁部材７の外周縁部の上に上部炉殻３ｂの接合部材３ｄがパッキン３７を介して載置されている。図１３（ｂ）では、炉殻３は上下に分割せずに一体とし、炉殻３の内面にボルト３６用の貫通口を有する支持部材３８が溶接固定され、この支持部材３８に圧力隔壁部材７の外周縁がパッキン３７を介して支持され、さらに圧力隔壁部材７の上にボルト３６用の貫通口を有するバックアッププレート３９が設置されて、支持部材３８とバクアッププレート３９の間に圧力隔壁部材７がボルト３６及びナット３６ａで固定されている。図１３（ｃ）では、図１３（ｂ）と同様に、炉殻３は上下に分割せずに一体とし、炉殻３の内面に支持部材３８が溶接固定され、この支持部材３８の上に圧力隔壁部材７の外周縁が溶接して固定されている。

【0052】

第２実施形態の溶湯保持炉１Ａの炉内壁２は、以下の手順で施工する。

【0053】

まず、図１４（ａ）に示すように、下部炉殻３ｃの内側に、断熱ボード等で第２断熱層５ｂを形成する。

【0054】

続いて、第２断熱層５ｂの内側に、下部溶湯貯留容器４ｂ用の型枠を配置し、第２断熱層５ｂと型枠とで形成される空間内に混錬した不定形耐火材を流し込み、養生後に型枠を取り外して、図１４（ｂ）に示すように下部溶湯容器４ｂを形成する。

【0055】

圧力隔壁部材７の外周縁を下部炉殻３ｃの接合部材３ｅ上にパッキン３７ｂを介して載置する一方、内周縁部を下部溶湯貯留容器４ｂの上端面にモルタルＳを介して載置する。

【0056】

図１４（ｃ）に示すように、上部炉殻３ｂを圧力隔壁部材７の上にパッキン３７ａを介して載置し、上部炉殻３ｂの接合部材３ｄと、圧力隔壁部材７と、下部炉殻３ｃの接合部材３ｅとをパッキン３７ａ、３７ｂを介してボルト３６で一体に固定する。続いて、図１５（ａ）に示すように、上部炉殻３ｂの内側に断熱ボード等で第１断熱層５ａを形成する。なお、第１断熱層５ａは、予め上部炉殻３ｂに取り付けておいてもよい。

【0057】

次に、予め上部溶湯貯留容器４ａ用の型枠内に混錬した不定形耐火材を流し込み、養生後に型枠を取り外した上部溶湯貯留容器４ａを、図１５（ｂ）に示すように、下部溶湯貯留容器４ｂの上に載置する。

【0058】

この状態で、溶湯貯留容器４（上部溶湯貯留容器４ａと下部溶湯貯留容器４ｂ）を所定の昇温曲線で乾燥焚きする。

【0059】

なお、上部溶湯貯留容器４ａと下部溶湯貯留容器４ｂは、予め別工程で成形し、乾燥・焼成したものを組み込んでもよい。この場合、上部溶湯貯留容器４の環状凹部６ａを下部溶湯貯留容器４ｂの環状凸部６ｂに係合するとともに、上部溶湯貯留容器４ａの下端面を圧力隔壁部材７の底面部７ｂの上面にモルタルＳを介して載置するとともに、上部溶湯貯留容器４ａの嵌合凹部７ａを下部溶湯貯留容器４ｂの嵌合凸部７ｂの上にモルタルＳを介して載置する。

【0060】

第２実施形態の溶湯保持炉１Ａの作用、特に気泡発生の抑制作用については、第１実施形態の溶湯保持炉１と同様であるので、説明を省略する。

【符号の説明】

【0061】

１，１Ａ…溶湯保持炉
２…炉内壁
３…炉殻
３ａ…天板
３ｂ…上部炉殻
３ｃ…下部炉殻
３ｄ…接続部材
３ｅ…接続部材
４…溶湯貯留容器
４ａ…上部溶湯貯留容器
４ｂ…下部溶湯貯留容器
５…断熱層
５ａ…第１断熱層
５ｂ…第２断熱層
６…接合部
６ａ…環状凹部
６ｂ…環状凸部
７…圧力隔壁部材
７ａ…側面部
７ｂ…底面部
７ｃ…開口部
７ｄ…保持部
１０…溶湯保持室
１１ａ…溶湯供給口
２０…溶湯加圧室
２６…金型
２６ａ…キャビティ
２８…ストーク
３０…溶湯流路
３４…溶湯供給口

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】