JP3000806B2 - 連続差圧鋳造法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は差圧鋳造法に係り、特
に、鋳型を交換しながら繰り返し鋳造操作を行う際の金
属溶湯の温度制御に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】鋳造法の一種に、一端が鋳型の湯口に接
続された湯口管の他端を溶湯容器内の金属溶湯に浸漬す
るとともに、それら鋳型と溶湯容器との圧力差に基づい
てその湯口管を介して上記金属溶湯を鋳型の製品キャビ
ティ内に注入し、その製品キャビティに対応する形状の
鋳造品を製造する差圧鋳造法がある。例えば、特開昭５
７−１１８８５３号公報に記載のように密閉された保熱
炉内に通常１気圧（ゲージ圧）以下の圧力を加え、湯口
管を介して鋳型の製品キャビティ内へ金属溶湯を注入す
る低圧鋳造法や、密閉されたチャンバ内に鋳型を入れて
負圧とすることにより、湯口管を介して金属溶湯を吸引
して製品キャビティ内に注入する吸引鋳造法は、上記差
圧鋳造法の一例である。

【０００３】かかる差圧鋳造法は、金属溶湯内に浸漬さ
れた湯口管を介して注湯が行われるため、溶湯表面に浮
遊するスラグやフラックス、或いは空気等の鋳型内への
巻込みが防止される。また、鋳型内で溶湯が凝固する間
も湯口管から金属溶湯が補給されるため、凝固収縮に起
因するひけ巣等の欠陥が良好に回避されるとともに、指
向性凝固により健全で気密性に優れた鋳造品が得られ
る。更に、圧力調整により静かに注湯できるため、シェ
ル中子などの砂中子が使用でき、形状が複雑な鋳造品を
製造できるなど、種々の利点がある。

【０００４】一方、このような鋳造作業においては、溶
湯温度が高過ぎるとピンホールやブローホール等の鋳巣
不良を生じ、溶湯温度が低過ぎると湯廻り不良を生じる
ため、一定品質の鋳造品を得る上で金属溶湯の温度管理
が重要であり、溶湯温度を測定して温度調整を行ってい
るのが普通である。かかる金属溶湯の温度測定に際して
は、一般に白金−白金ロジウム，アルメル−クロメル等
の熱電対が用いられ、検温部（接点）を金属溶湯に浸漬
して温度測定している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような熱電対による温度測定においては、金属溶湯に浸
漬される検温部が溶湯やスラグによって酸化，浸食，或
いは汚染を受けるので、物理的或いは化学的な劣化が激
しく、極めて寿命が短いという問題があった。特に、鉄
系やニッケル合金のように溶湯温度が非常に高い場合に
は、熱電対の寿命が著しく短く、溶湯温度を連続的に測
定することは不可能である。このため、鋳型を交換しな
がら一連の鋳造操作を繰り返して連続的に鋳造を行う場
合、最初に熱電対を用いて溶湯温度を測定することによ
り温度調整を行うことはできるが、それ以後においては
温度測定を継続することが困難で温度調整を高い精度で
行うことができず、連続鋳造回数が多くなるに従って鋳
造品の品質が悪くなるのである。

【０００６】本発明は以上の事情を背景として為された
もので、その目的とするところは、鋳造操作を連続的に
行う場合でも金属溶湯の温度を高い精度で連続的に調整
できるようにすることにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めには、金属溶湯に浸漬される湯口管の溶損の程度から
溶湯温度を推定して温度調整を行うようにすれば良く、
本発明は、一端が鋳型の湯口に接続された湯口管の他端
を溶湯容器内の金属溶湯に浸漬するとともに、それら鋳
型と溶湯容器との圧力差に基づいてその湯口管を介して
上記金属溶湯を鋳型の製品キャビティ内に注入し、その
製品キャビティに対応する形状の鋳造品を製造する一連
の鋳造操作を、共通の金属溶湯を用いて鋳型を交換しな
がら繰り返し行う連続差圧鋳造法において、（ａ）前記
金属溶湯の温度に対応して生じる前記湯口管の他端側に
おける溶損の程度を、所定回数の鋳造操作が終了する毎
に検出する溶損検出工程と、（ｂ）検出された前記溶損
の程度に基づいて、予め求められた該溶損の程度と前記
金属溶湯の温度との相関関係から溶湯温度を推定する温
度推定工程と、（ｃ）推定された推定溶湯温度に基づい
て、前記金属溶湯の温度が予め定められた設定温度とな
るように、その金属溶湯の温度調整を行う温度調整工程
とを有することを特徴とする。

【０００８】

【作用および発明の効果】このような連続差圧鋳造法に
おいては、所定回数の鋳造操作が終了する毎に湯口管の
溶損の程度を検出するとともに、その溶損の程度から金
属溶湯の温度を推定し、その推定溶湯温度に基づいて金
属溶湯の温度調整を行うようにしているため、溶湯温度
が予め定められた設定温度に高い精度で制御されるよう
になり、溶湯温度のばらつきに起因する不良品の発生が
抑制されて、一定品質の鋳造品が安定して製造されるよ
うになる。特に、本発明では湯口管の溶損の程度から溶
湯温度を推定しているため、例えば高価な消耗性熱電対
を用いて検温部を交換しながら連続的に溶湯温度を測定
する場合に比較して、温度測定に要する費用が大幅に節
減され、一定品質の鋳造品を安価に製造できる利点があ
る。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳
細に説明する。図１は、本発明の連続差圧鋳造法を好適
に実施可能な吸引鋳造装置の一例を説明する構成図で、
機枠１０は、４本の支柱１２と、それ等の支柱１２の上
端に設けられた上板１４とから構成されている。機枠１
０内には昇降台１６が設けられ、定盤２２上に載置され
た鋳型２４は、図示しない搬入装置により搬入テーブル
１８から昇降台１６上の所定位置へ搬送されて位置決め
され、鋳込み後に図示しない搬出装置により搬出テーブ
ル２０へ搬出されるようになっている。昇降台１６は、
昇降ガイドを兼ねた４本の定圧シリンダ２６の出力ロッ
ド２８上に固定されている。定圧シリンダ２６は、出力
ロッド２８を上方に突き出すように常時一定の圧力が作
用させられており、その圧力による突き出し力に抗して
押し込められない限り、出力ロッド２８を最も突き出し
た状態で、昇降台１６を搬入テーブル１８および搬出テ
ーブル２０と高さが同じとなる初期高さに支持してい
る。

【００１０】定盤２２および鋳型２４が位置決めされる
前記所定位置の下方には溶湯容器３０が配設されてお
り、加熱によって溶融状態とされた金属溶湯３２が入っ
ている。この金属溶湯３２は、本実施例では耐熱鋳鋼
（ＳＣＨ２１）を溶融したもので、鋳型２４に対する鋳
造操作が連続して５ショット行われる毎に上記耐熱鋳鋼
の鋼塊が新たに供給され、加熱されてその分が追加溶融
されるが、５ショットの鋳造操作によって使われる金属
溶湯３２の量は、供給後の全体量の略半分程度である。
溶湯容器３０の外周側には高周波誘導加熱式の加熱装置
３４が設けられており、上記鋼塊を溶融させるだけでな
く、鋳造中における金属溶湯３２の溶湯温度を予め設定
された目標溶湯温度に維持するよう加熱状態がコントロ
ーラ３６により制御されるようになっている。この加熱
装置３４に電力を供給する加熱電源３８には、周囲の気
温や湿度等に応じてコントローラ３６から制御信号ＳＨ
が出力されており、加熱装置３４への供給電力が調整さ
れることにより、金属溶湯３２を加熱したり、自然放熱
による冷却を行ったりするようになっている。なお、鋳
造操作のショット回数により溶湯容器３０における金属
溶湯３２の残量が異なるため、コントローラ３６には、
ショット数に応じてその残量に対応した制御信号ＳＨを
決定するための温度調整プログラムが予め設定されてい
る。

【００１１】また、溶湯容器３０の近傍には金属溶湯３
２の温度を測定する消耗性浸漬型の熱電対４０が配設さ
れている。この熱電対４０は、検温部（接点）が白金−
白金ロジウム，アルメル−クロメル等により構成された
もので、高温にさらされて消耗した際に交換が必要とな
るその検温部を、本体部分に装着して用いることができ
るものである。この熱電対４０は、通常は金属溶湯３２
から離間した退避位置に保持されており、作業者の手作
業或いは図示しない浸漬装置により測定時のみ上記検温
部が金属溶湯３２中に浸漬させられ、測定した測定温度
Ｔｍを表す温度信号ＳＴｍをコントローラ３６へ出力す
るようになっている。コントローラ３６は、この温度信
号ＳＴｍ等に基づいて、目標溶湯温度となるように前記
温度調整プログラムに従って制御信号ＳＨを出力する。

【００１２】前記上板１４には、油圧シリンダ４２が固
設されており、その出力ロッド４４が上板１４を貫通し
て下方に突き出しているとともに、その出力ロッド４４
の先端には、下側に開口を有する箱形状を成した気密チ
ャンバ４６が固定されている。この油圧シリンダ４２
は、出力ロッド４４の鉛直方向における位置を検出する
位置検出機構を備えたものであり、その位置検出機構に
より検出した位置検出信号ＳＺを前記コントローラ３６
へ出力するようになっている。位置検出信号ＳＺを受け
たコントローラ３６は、出力ロッド４４が予め設定され
た昇降位置制御プログラムにより算出した所定の位置で
停止するように油圧回路切換弁装置６２へ制御信号ＳＡ
を出力して油圧回路を切り換え、突き出し位置をサーボ
制御する。

【００１３】気密チャンバ４６は、油圧シリンダ４２の
作動により下降させられて定盤２２の上面に当接した状
態においては、鋳型２４の周囲を覆って定盤２２との間
で密閉できるようになっている一方、耐圧ホース４８を
介して真空ポンプ５０に接続されており、上記密閉状態
でその真空ポンプ５０が前記コントローラ３６からの制
御信号ＳＰに従って作動させられることにより、気密チ
ャンバ４６内の空気が吸引されて鋳型２４全体が減圧さ
れるようになっている。定盤２２には、その下面から下
方に突き出す状態に装着された湯口管５２が一体的に配
設されており、気密チャンバ４６が定盤２２に当接した
あと前記定圧シリンダ２６の付勢力に抗して昇降台１６
を押し下げるように、前記昇降位置制御プログラムに従
って油圧シリンダ４２が駆動されると、湯口管５２の下
端側の一部が金属溶湯３２内に浸漬させられる所定の鋳
込位置まで昇降台１６が下降させられる。このときの状
態を示す要部断面図を図２に示す。湯口管５２は、パイ
プ状を成すとともに金属溶湯３２と融点が略等しい同系
の金属（鉄）から構成されている。図２において、鋳型
２４は、通気性を有する砂型等から成る一対の上型５４
および下型５６を備えており、それらが重ね合わされた
状態で内部に製品キャビティ５８が形成されている。鋳
型２４が定盤２２上に位置決めされて載置された状態に
おいては、下型５６の下面に設けられた湯口６０と上記
湯口管５２の上端開口とが連通する状態に接続されてい
る。なお、定盤２２と当接する気密チャンバ４６のフラ
ンジ部分には、気密を充分にするためのシール部材７０
が配設されている。

【００１４】図２の状態で前記真空ポンプ５０が駆動さ
れると、鋳型２４の製品キャビティ５８内も減圧される
ため、このような鋳型２４と大気圧状態の溶湯容器３０
側との圧力差に基づいて、金属溶湯３２が湯口管５２を
介して吸い上げられて製品キャビティ５８内に注入され
る。製品キャビティ５８の全体に金属溶湯３２が充満し
た状態を図３に示す。そして、製品キャビティ５８内の
金属溶湯３２が冷えて凝固するまでの一定時間は、図３
の状態のまま昇降台１６が前記鋳込位置に維持されて真
空ポンプ５０による吸引（圧力差約６００mmHg）も持続
される。このとき、溶湯容器３０内の金属溶湯３２に浸
漬させられている湯口管５２の浸漬部長さは一定値ｓで
あるが、上記一定時間の間に一部が金属溶湯３２中で溶
解して浸漬部に溶損が生じ、例えば図４に示すように、
（ａ）の状態から（ｂ）或いは（ｃ）の状態へと溶損が
進行するため、上記浸漬長さ寸法ｓが金属溶湯３２の温
度に応じて（ｂ）の残り量寸法ｘや（ｃ）の残り量寸法
ｘへと短くなる。

【００１５】ところで、鋳型２４への鋳込みが行われる
たびに金属溶湯３２の量が所定量ずつ減少し、ショット
回数が増す毎に金属溶湯３２の表面高さは次第に低くな
るが、本実施例では、前記昇降位置制御プログラムによ
り、吸引注入後の図３の状態における湯口管５２の浸漬
長さ寸法ｓが略一定となるように、鋳込みを行う際の昇
降台１６の高さ位置、すなわち前記油圧シリンダ４２の
出力ロッド４４の突き出し位置をショット回数に応じて
変更するようになっている。

【００１６】前記一定時間の経過後に油圧シリンダ４２
の出力ロッド４４が完全に引き込まれると、昇降台１６
が溶湯容器３０から離間して前記初期高さまで上昇させ
られ、湯口管５２が金属溶湯３２から引き上げられると
ともに、気密チャンバ４６が鋳型２４よりも上方の初期
位置へ戻され、１ショットの鋳造操作が終了する。その
後、前記搬出テーブル２０上へ定盤２２および鋳型２４
が搬出されると、図１に示すように、その搬出テーブル
２０に設けられたテレビカメラ６４により、鋳込み中に
生じた湯口管５２の浸漬部における溶損の程度が撮影さ
れる。湯口管５２の浸漬部近傍には、溶損の程度を示す
前記残り量寸法ｘを読み取るためのスケール６６が配設
されている。テレビカメラ６４からの映像信号ＳＶは、
温度演算コンピュータ６８に入力される。この温度演算
コンピュータ６８内では、読み取った寸法ｘに基づいて
鋳込み中の金属溶湯３２の温度Ｔを推定する演算処理が
行われるようになっている。そして、その推定溶湯温度
Ｔを表す温度信号ＳＴに基づいて、コントローラ３６に
より次の鋳込みに備えて溶湯容器３０内に残っている金
属溶湯３２の温度調整を行いつつ連続して鋳造操作を行
うための一連の制御が、例えば図５に示すフローチャー
トに従って行われる。なお、コントローラ３６および温
度演算コンピュータ６８は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭか
らなるマイクロコンピュータを備えて構成されており、
ＲＯＭに予め記憶された前記昇降位置制御プログラムや
温度調整プログラムなどの各プログラムにしたがって、
ＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつ各種の入力信号に基
づいて種々の演算処理を行うものである。

【００１７】以下、本実施例の鋳造工程を説明する。図
５のステップＳ１においては、先ず最初に目標溶湯温度
Ｔ₀ が設定される。この目標溶湯温度Ｔ₀ の設定は、コ
ントローラ３６に設けられた設定装置等が作業者によっ
て操作されることにより行われるか、或いは予め記憶さ
れている数値が読み込まれるとともに必要に応じて作業
者が変更することにより行われ、本実施例では１５１０
℃程度に目標溶湯温度Ｔ₀ が設定される。次のステップ
Ｓ２では、金属溶湯３２の温度が上記目標溶湯温度Ｔ₀
となるように制御信号ＳＨを加熱電源３８に出力し、加
熱装置３４による加熱状態を調整して温度コントロール
を行う。ステップＳ３では、金属溶湯３２中に検温部が
浸漬させられた前記熱電対４０から温度信号ＳＴｍを取
り込んで溶湯温度Ｔｍを測定し、ステップＳ４におい
て、測定した溶湯温度Ｔｍが目標溶湯温度Ｔ₀ と略等し
いか否かを判断する。この判断は、具体的にはＴｍがＴ
₀ ±１０℃（１５００〜１５２０℃）の範囲にあるか否
かにより行う。この温度範囲から外れている場合にはス
テップＳ２以下を再び実行して溶湯温度Ｔｍが上記の温
度範囲内となるまで温度コントロールを繰り返す一方、
溶湯温度Ｔｍがこの温度範囲にある場合には次のステッ
プＳ５が実行される。なお、本実施例により鋳造される
鋳造品は、溶湯温度が１４９０℃以下になると湯廻り不
良が発生し易く、また、溶湯温度が１５３０℃以上にな
ると鋳巣不良が発生し易い。

【００１８】ステップＳ５においては、コントローラ３
６から制御信号ＳＡが油圧回路切換弁装置６２へ出力さ
れることにより油圧シリンダ４２が駆動され、昇降台１
６上に位置決めされた鋳型２４に対して気密チャンバ４
６が下降させられるとともに、湯口管５２の下端が金属
溶湯３２中に浸漬させられる所定の鋳込位置まで昇降台
１６が気密チャンバ４６と共に下降させられる。これに
続いて、コントローラ３６から制御信号ＳＰが出力され
ることにより真空ポンプ５０が駆動されると、気密チャ
ンバ４６内の減圧が開始されて金属溶湯３２が鋳型２４
内に吸引注入され、鋳型２４に対する鋳込みが行われ
る。本実施例の場合、１ショットの鋳込重量は約２０kg
で、吸引注入時間（約６秒）を含む鋳込時間は約６０秒
である。鋳込みが終了すると、油圧シリンダ４２の出力
ロッド４４が引き込まれて昇降台１６が初期高さまで上
昇させられるとともに、鋳型２４は図示しない搬出装置
により搬出テーブル２０上へ搬出される。

【００１９】ステップＳ６においては、連続鋳造ショッ
ト数ｎ（本実施例では５ショット）を終了したか否か、
すなわち連続鋳造が開始されてからの鋳込み回数がｎ回
に達したか否かが判断される。ｎショット終了時には本
フローチャートを終了するが、そうでない場合にはステ
ップＳ７以下が実行される。

【００２０】ステップＳ７では、テレビカメラ６４から
温度演算コンピュータ６８に入力された映像信号ＳＶに
基づいて、前記ステップＳ５において鋳造され且つ搬出
テーブル２０上へ搬出された鋳型２４の湯口管５２の浸
漬部の残り量ｘをスケール６６の目盛から読み取って測
定する。ステップＳ８においては、図７に示すような金
属溶湯３２の温度Ｔと湯口管５２の浸漬部の残り量ｘと
の相関関係を表すデータマップに基づいて、測定した残
り量ｘから推定溶湯温度Ｔを温度演算コンピュータ６８
が算出し、コントローラ３６へ推定温度信号ＳＴを出力
する。図７のデータマップでは、例えば溶湯温度Ｔが１
４８０℃付近では残り量ｘが１５０mm前後であるととも
に、溶湯温度Ｔが上昇するにつれて残り量ｘが減少し、
溶湯温度Ｔが１５４０℃で残り量ｘが略零となる関係と
なっている。図７のデータマップは、溶湯温度別に複数
のデータを採取して得られた図８に示す基礎データから
求められ、温度演算コンピュータ６８に予め記憶された
ものである。

【００２１】そして、ステップＳ９では、ステップＳ８
において算出された推定溶湯温度Ｔと前記目標溶湯温度
Ｔ₀ との偏差に基づいて、金属溶湯３２の温度が目標溶
湯温度Ｔ₀ となるよう前記ステップＳ２と同様に制御信
号ＳＨを出力して温度コントロールを行う。このとき、
前記熱電対４０を用いての温度測定は行わず、前記温度
調整プログラムによる鋳込みのショット数等に基づく温
度調整に上記温度偏差を加味して制御信号ＳＨを決定す
る。したがって、鋳込みの２ショット目以降において
は、昇降台１６を鋳込位置に下降させるのに先立って、
その都度推定溶湯温度Ｔに基づく温度調整を行うことと
なる。ステップＳ１０では、予め定められた待ち時間ｔ
ａを経過したか否かが判断される。この待ち時間ｔａ
は、加熱装置３４による加熱制御に対する実際の金属溶
湯３２の温度変化の応答遅れを考慮したものであり、予
め一定時間が設定されても良いが、上記制御信号ＳＨの
変化量等をパラメータとするデータマップにより設定さ
れるようにすることもできる。この待ち時間ｔａを経過
した場合には、前記ステップＳ５以下が繰り返して実行
され、鋳型２４を交換しながら同様にして連続ｎ回の鋳
造が行われる。

【００２２】本実施例においては、テレビカメラ６４お
よび温度演算コンピュータ６８により実行される上記ス
テップＳ７が溶損検出工程で、図７のデータマップに基
づいて温度演算コンピュータ６８により推定溶湯温度Ｔ
を演算するステップＳ８が温度推定工程で、コントロー
ラ３６、加熱電源３８、および加熱装置３４により実行
される上記ステップＳ９が温度調整工程である。

【００２３】ここで、前記図８の基礎データは、図１の
鋳造装置を用いて例えば図６に示すフローチャートに従
って作成される。先ずステップＳＳ１においては、デー
タ作りをするための目標溶湯温度Ｔｓとして適当と思わ
れる複数の温度、例えば前記目標溶湯温度Ｔ₀ に設定し
た１５１０℃を中心とする１４８０℃，１５００℃，１
５２０℃，１５４０℃の４温度が予めキー入力等により
定められ、その中から小さい順に１つを選択して目標溶
湯温度Ｔｓとして設定する。続くステップＳＳ２におい
て、金属溶湯３２の温度が上記目標溶湯温度Ｔｓとなる
ようにコントローラ３６が制御信号ＳＨを加熱電源３８
に出力して加熱装置３４による加熱状態を調整し、温度
コントロールを行う。ステップＳＳ３では、検温部が金
属溶湯３２中に浸漬させられた熱電対４０から温度信号
ＳＴｍを取り込み、溶湯温度Ｔｍを測定する。なお、こ
のときの熱電対４０は１回の鋳込みが行われる毎に検温
部のみが新しいものと交換され、精度の高い温度測定が
行われる。そして、ステップＳＳ４において、上記測定
した溶湯温度Ｔｍが目標溶湯温度Ｔｓと略等しいか否か
を判断する。この判断は、具体的には溶湯温度ＴｍがＴ
ｓ±２℃の範囲にあるか否かにより行う。この温度範囲
から外れている場合は、ステップＳＳ２以下を繰り返す
が、この温度範囲にある場合には次のステップＳＳ５が
実行される。

【００２４】ステップＳＳ５では、油圧シリンダ４２さ
らには真空ポンプ５０の駆動により、昇降台１６が鋳込
位置まで下降させられるとともに、その後に減圧が開始
されて鋳込みが行われる。このとき、前記と同様に湯口
管５２の浸漬部には溶湯温度Ｔｍに対応して溶損が生じ
る。ステップＳＳ６では、前記ステップＳ７と同様に、
テレビカメラ６４から温度演算コンピュータ６８に入力
された湯口管５２の浸漬部の映像信号ＳＶに基づいて、
その浸漬部の残り量ｘをスケール６６の目盛から読み取
って測定する。続くステップＳＳ７においては、ステッ
プＳＳ３で測定した溶湯温度ＴｍとステップＳＳ６で測
定した残り量ｘとから、図８に示すようなＴ−ｘ線図上
にその相関関係を表す測定点データをプロットする。そ
して、ステップＳＳ８においては、所定のＮショット
（本実施例では５ショット）を終了したか否かが判断さ
れ、Ｎショットを終了していない場合には、ステップＳ
Ｓ３へ戻って新しい熱電対４０により溶湯温度Ｔｍを測
定するとともに、ステップＳＳ２〜ＳＳ４において温度
微調整を行い、その後にステップＳＳ５〜ＳＳ７におい
て鋳込み、残り量ｘの測定、およびデータプロットの各
工程を繰り返して実行する。

【００２５】Ｎショットを終了した場合にはステップＳ
Ｓ９を実行し、前記した４つ総ての目標溶湯温度Ｔｓに
ついてデータプロットを終了したか否かを判断する。Ｔ
ｓ＝１４８０℃の場合だけしか終了していない場合には
ステップＳＳ１へ戻って次の目標溶湯温度Ｔｓとして１
５００℃を設定する。以下、同様にして１５００℃にお
けるＮショット分の測定点データをＴ−ｘ線図上にプロ
ットし、さらにＴｓ＝１５２０℃、およびＴｓ＝１５４
０℃の場合のＮショットずつの測定点データをＴ−ｘ線
図上に順次プロットし終えたところで本フローを終了す
る。このようにして、１つの目標溶湯温度Ｔｓについて
Ｎショットずつ測定点をＴ−ｘ線図上にプロットして計
４×Ｎショット分のデータを集計し、図８の基礎データ
ができあがると、その図８の基礎データに基づいて前記
図７のデータマップが温度演算コンピュータ６８内で求
められて記憶される。

【００２６】このように、本実施例の連続差圧鋳造法に
おいては、ステップＳ７の溶損検出工程においてテレビ
カメラ６４の映像信号ＳＶに基づいて温度演算コンピュ
ータ６８により鋳込みの１ショット毎に湯口管５２の残
り量ｘを測定してその溶損の程度を検出するとともに、
ステップＳ８の温度推定工程においてその残り量ｘから
図７のデータマップに基づいて金属溶湯３２の温度を推
定し、ステップＳ９の温度調整工程においてその推定溶
湯温度Ｔに基づいて加熱装置３４を制御することによ
り、金属溶湯３２の温度調整を行うようにしているた
め、溶湯温度が予め定められた目標溶湯温度Ｔ₀ に高い
精度で制御されるようになり、溶湯温度のばらつきに起
因する不良品の発生が抑制されて、一定品質の鋳造品が
安定して製造されるようになる。特に、本実施例では湯
口管５２の溶損の程度を表す浸漬部の残り量ｘから溶湯
温度Ｔを推定しているため、例えば高価な熱電対４０を
用いて検温部を交換しながら１ショット毎に溶湯温度Ｔ
ｍを測定する場合に比較して、温度測定に要する費用が
大幅に節減され、一定品質の鋳造品を安価に製造できる
利点がある。また、本実施例では鋳造現場において実際
に鋳造作業を行って図７のデータマップを作成するよう
にしているため、作業環境等の相違に起因する誤差が少
なく、高い精度で溶湯温度を推定できる。

【００２７】因に、推定溶湯温度Ｔを考慮していない従
来の連続鋳造法による鋳造品と本実施例による鋳造品と
の比較を行ったところ、それぞれ２０ショット（５ショ
ット×４回）の中で、前者は湯廻り不良が３件，鋳巣不
良が４件の計７件の不良が発生したのに対し、後者は不
良０件であった。

【００２８】次に、本発明の他の実施例について図９を
参照しつつ説明する。なお、前述の実施例と共通する部
分については、同じ符号を付して説明を省略する。

【００２９】図９の実施例では、前記昇降台１６と同様
に４本の定圧シリンダ７２の出力ロッド７４により昇降
台１６よりも低い一定の初期高さに支持された第２の昇
降台７６が配設されているとともに、その第２昇降台７
６の保持孔８０に挿し込まれた状態で湯口管７８が着脱
可能に配設されている。この湯口管７８は、上端にフラ
ンジを有するとともに前記湯口管５２に比べて１ショッ
ト当たりの溶損の程度が少ないように構成されており、
所定のショット数ｍ（＜ｎ）を終えると新しいものに交
換される。上記第２昇降台７６は、前記気密チャンバ４
６の下降に伴って第１昇降台１６が下降すると、その第
１昇降台１６上の定盤２２の下面に当接させられ、鋳型
２４の前記湯口６０（図示省略）と湯口管７８の上端開
口とが接続された状態で共に下降させられるようになっ
ている。

【００３０】そして、前述の実施例と同様に、油圧シリ
ンダ４２等の駆動により、湯口管７８の下端が金属溶湯
３２に浸漬させられる所定の鋳込位置において気密チャ
ンバ４６内が減圧されることにより鋳型２４に対する鋳
込みが行われるとともに、その鋳込み中に金属溶湯３２
に浸漬された湯口管７８の一部が溶解して溶損が生じ
る。また、鋳込みが終了して第１昇降台１６および第２
昇降台７６が上昇させられると、湯口管７８の下端が金
属溶湯３２から引き上げられる。この動作が繰り返され
て前記ｍ回の鋳造操作が終了した後においては、図示し
ないテレビカメラ等によりその鋳造操作と同じｍ回だけ
累積して溶解した湯口管７８の下端側における溶損状態
が撮影されて、そのテレビカメラからの映像信号ＳＶか
ら読み取った浸漬部の残り量寸法ｘ′（図示省略）に基
づき、図７と同様なデータマップにより金属溶湯３２の
推定溶湯温度Ｔが算出される。

【００３１】このようにして、所定のｍ回の鋳造操作毎
に湯口管７８の溶損の程度が検出され、その溶損の程度
から推定された推定溶湯温度Ｔに基づいて金属溶湯３２
の温度調整が行われることにより、溶湯温度が予め定め
られた目標溶湯温度Ｔ₀ に高い精度で制御される。特
に、本実施例では１つの湯口管７８がｍ回のショットに
共通して用いられることから経済的であり、鋳造品の製
造コストを一層低減できる利点がある。

【００３２】以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳
細に説明したが、本発明は他の態様で実施することもで
きる。

【００３３】例えば、前述の実施例においては、前記ス
テップＳ７の溶損検出工程において、テレビカメラ６４
により湯口管５２の残り量寸法ｘを読み取るための映像
を撮影するようになっていたが、このような撮影手段に
替えて、搬出テーブル２０の位置において昇降駆動させ
られる測定部材が配設され、その測定部材が湯口管５２
の先端に下方から当接してその先端位置を測定すること
によっても、予め一定に維持されている浸漬前のその先
端位置を基準として湯口管５２の残り量ｘを測定するこ
とが可能である。

【００３４】また、前述の実施例においては、湯口管５
２の残り量寸法ｘを溶損の程度を表すパラメータとして
いたが、例えば、湯口管５２の浸漬部における金属溶湯
３２の表面下の一定の深さ位置において溶損を生じた部
分の径寸法を測定したり、鋳込み後の湯口管５２を定盤
２２から取り外してその重量を測定したりして、それら
を溶損程度のパラメータとして用いることもできる。ま
た、テレビカメラ６４による撮影画面内における湯口管
５２の占有面積等に基づいて溶損の程度を検出すること
も可能である。それらを作業者が目視等で判断してデー
タマップから推定溶湯温度Ｔを読み取り、コントローラ
３６にその温度情報をキー入力等により入力するように
したり、加熱装置３４の温度調整を手作業で行うように
したりしても良い。

【００３５】また、前述の実施例においては、コントロ
ーラ３６による油圧回路切換弁装置６２の制御により、
湯口管５２の金属溶湯３２内への浸漬長さ寸法ｓが一定
とされていたが、そのような制御を省略して昇降台１６
の下降端位置（前記鋳込位置）を溶湯容器３０に対して
一定としても湯口管５２の溶損状態を検出することが可
能である。この場合、ショット毎に金属溶湯３２の表面
高さが異なることから前記浸漬長さ寸法ｓが変化して同
じ溶湯温度であっても各ショット毎に湯口管５２の溶損
状態が異なることになるが、予めショット数毎に図８の
如く基礎データを集めて図７の如くデータマップを複数
種類用意し、ショット数に応じて対応するデータマップ
を選択して金属溶湯３２の温度を推定するようにすれば
良い。

【００３６】また、前述した図１の実施例においては、
１ショット毎に溶湯温度を推定して温度調整を行ってい
たが、２ショット毎、或いは３ショット毎など、所定の
ショット数毎に湯口管５２の溶損程度から溶湯温度を推
定するとともに温度調整を行うようにしても良い。

【００３７】また、前述の実施例においては、所定のｎ
ショットを終了した後に金属溶湯３２の消費分が追加溶
融された時の金属溶湯３２の全体量のばらつきについて
何ら考慮されていなかったが、例えば、１ショット目の
鋳込みにおける金属溶湯３２の温度誤差は比較的小さい
ことから、１ショット終了後の残り量ｘに基づく温度調
整は行わず、その１ショット目の残り量ｘと予め定めら
れた標準値ｘ₀ とを比較して補正係数を求め、２ショッ
ト目以降の残り量ｘを補正してデータマップから推定溶
湯温度Ｔを算出するようにしたり、或いはデータマップ
側を補正して推定溶湯温度Ｔを算出するようにしたりす
ることにより、金属溶湯３２の連続鋳造開始前の全体量
のばらつきに拘らず、正確な溶湯温度の推定を行うこと
も可能である。

【００３８】また、前述した図９の実施例においては、
共通の湯口管７８を用いて鋳造操作を行うｍショットの
鋳込みが終了する毎に湯口管７８の溶損程度が検出され
て温度調整が行われていたが、１ショット毎に溶損程度
を検出して温度調整を行っても良い。この場合、湯口管
７８は鋳込みのショット数が増す毎に段階的に溶損程度
が増大するため、予めショット数毎に図８の如く基礎デ
ータを集めて図７の如くデータマップをそれぞれ用意
し、ショット数に応じて対応するデータマップにより金
属溶湯３２の温度を推定することになる。

【００３９】また、前述の実施例においては、前記ステ
ップＳ８の温度推定工程において用いる図７のデータマ
ップを予め求めるために、前記ステップＳＳ１において
図８に示されている４つの温度、すなわち１４８０℃，
１５００℃，１５２０℃，１５４０℃を目標溶湯温度Ｔ
ｓとして順次設定し、以下のステップにおいて各温度に
おける５ショットずつのデータを求めていたが、これら
４つの温度の設定や各温度のショット数は適宜変更され
得る。例えば、前述の実施例では温度調整工程における
実際の金属溶湯３２の調整温度範囲が１５００〜１５２
０℃であることから、最も低い温度の１４８０℃を１４
９０℃に変更したり、最も高い温度の１５４０℃を１５
３０℃に変更したりしても、温度推定に必要なデータマ
ップを作成することが可能である。なお、実際の鋳造現
場以外で鋳造作業を行うことなく、例えば温度が異なる
金属溶湯に湯口管を浸漬するだけでデータマップを作成
することもできる。

【００４０】また、前述の実施例においては、温度調整
工程において実際に金属溶湯３２の温度を調整する手段
として高周波誘導加熱型の加熱装置３４が配設されてい
たが、これに替えて低周波誘導加熱型等の他の電気エネ
ルギを利用した加熱装置も用いられ得ることは勿論、燃
焼バーナ等による火力を利用する加熱装置等が用いられ
る場合でも、それらによる発生熱量の調整が可能であれ
ば差し支えない。

【００４１】また、前述の実施例においては、湯口管５
２或いは湯口管７８が鋳型２４に対して下型５６の下面
における湯口６０に接続されるようになっていたが、こ
の他にも、上型５４側に設けられた湯口や、上型５４お
よび下型５６の両者に跨がって設けられた湯口に接続さ
れる湯口管が用いられても良い。

【００４２】また、前述の実施例においては、湯口管５
２が金属溶湯３２と同系の金属にて構成されていたが、
鋳込みの際に金属溶湯３２によって完全に溶損してしま
うことなくある程度は溶損する他の材質製の湯口管を採
用することも可能であり、溶湯温度や鋳込時間等に基づ
いて適宜定められる。

【００４３】また、前述の実施例においては、真空ポン
プ５０に接続された気密チャンバ４６により鋳型２４側
が減圧されることにより鋳型２４と溶湯容器３０との間
に圧力差が生じさせられて金属溶湯３２が製品キャビテ
ィ５８内に吸引注入される場合であったが、加圧ポンプ
等により溶湯容器３０側が加圧されることにより大気圧
状態の鋳型２４との間に圧力差を生じさせて金属溶湯３
２を圧送注入する場合（低圧鋳造）であっても、本発明
の連続差圧鋳造法を同様に適用することができる。

【００４４】また、前述の実施例においては、昇降台１
６が前記鋳込位置へ下降させられることにより湯口管５
２の下端が金属溶湯３２中に浸漬させられるようになっ
ていたが、金属溶湯３２の表面が所定の高さ位置まで上
昇するように溶湯容器３０等が昇降可能に構成されるこ
とによっても、同様に湯口管５２を浸漬させることが可
能である。昇降手段としては油圧シリンダに限らず、電
動モータと送りねじを組み合わせたものなど、種々の手
段を採用できる。

【００４５】また、前述の実施例においては、鋳込みを
所定のｎショット終了する毎に金属溶湯３２の消費分に
相当する量の鋼塊が新たに供給されて加熱装置３４によ
り溶融されるようになっていたが、予め他所において溶
融状態とされた追加分の金属溶湯が溶湯容器３０内へ供
給されるように構成されても差し支えない。

【００４６】また、前述の実施例においては、温度演算
コンピュータ６８がコントローラ３６とは別個に配設さ
れていたが、コントローラ３６に温度演算コンピュータ
６８の機能を持たせることも可能である。

【００４７】その他一々例示はしないが、本発明は当業
者の知識に基づいて種々の変更，改良を加えた態様で実
施することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の連続差圧鋳造法を好適に実施できる吸
引鋳造装置の構成およびその制御回路を説明する構成図
である。

【図２】図１の鋳造装置において鋳型と一体的に下降さ
せられた湯口管の下端が金属溶湯に浸漬させられた注湯
前の状態を示す要部断面図である。

【図３】図１の鋳造装置において金属溶湯が製品キャビ
ティ内に吸引注入された状態を示す要部断面図である。

【図４】図１の鋳造装置における湯口管の下端側を、溶
損前の状態と溶損後の状態例とを対比して示す断面図で
ある。

【図５】図１の鋳造装置が本発明方法に従って鋳造を行
う際の工程を説明するためのフローチャートである。

【図６】図８の基礎データを作成するための工程を説明
するフローチャートである。

【図７】図５のステップＳ８において溶湯温度を推定す
るために用いられるデータマップの一例で、溶湯温度と
溶損程度との相関関係を示す図である。

【図８】図６のフローチャートの実行により作成される
データで、溶湯温度および溶損程度の測定点をプロット
した基礎データである。

【図９】本発明方法を好適に実施できる他の鋳造装置を
示す図で、図１の鋳造装置に比較して湯口管が鋳型から
分離して配設された場合である。

【符号の説明】

２４：鋳型 ３０：溶湯容器 ３２：金属溶湯 ３４：加熱装置 ３６：コントローラ ３８：加熱電源 ５２，７８：湯口管 ５８：製品キャビティ ６０：湯口 ６４：テレビカメラ ６８：温度演算コンピュータ ステップＳ７：溶損検出工程 ステップＳ８：温度推定工程 ステップＳ９：温度調整工程 ｘ：残り量（溶損の程度） Ｔ：推定溶湯温度

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B22D 18/06 B22D 18/08

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一端が鋳型の湯口に接続された湯口管の
   他端を溶湯容器内の金属溶湯に浸漬するとともに、該鋳
   型と該溶湯容器との圧力差に基づいて該湯口管を介して
   該金属溶湯を該鋳型の製品キャビティ内に注入し、該製
   品キャビティに対応する形状の鋳造品を製造する一連の
   鋳造操作を、共通の金属溶湯を用いて該鋳型を交換しな
   がら繰り返し行う連続差圧鋳造法において、 前記金属溶湯の温度に対応して生じる前記湯口管の他端
   側における溶損の程度を、所定回数の鋳造操作が終了す
   る毎に検出する溶損検出工程と、 検出された前記溶損の程度に基づいて、予め求められた
   該溶損の程度と前記金属溶湯の温度との相関関係から溶
   湯温度を推定する温度推定工程と、 推定された推定溶湯温度に基づいて、前記金属溶湯の温
   度が予め定められた設定温度となるように、該金属溶湯
   の温度調整を行う温度調整工程とを有することを特徴と
   する連続差圧鋳造法。