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JP3887579B2 - Metal gas generation method and metal gas generation apparatus in reduction casting method - Google Patents

Metal gas generation method and metal gas generation apparatus in reduction casting method Download PDF

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JP3887579B2
JP3887579B2 JP2002103153A JP2002103153A JP3887579B2 JP 3887579 B2 JP3887579 B2 JP 3887579B2 JP 2002103153 A JP2002103153 A JP 2002103153A JP 2002103153 A JP2002103153 A JP 2002103153A JP 3887579 B2 JP3887579 B2 JP 3887579B2
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Japan
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metal
gas
heating furnace
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metal gas
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陽一 関
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Nissin Kogyo Co Ltd
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Nissin Kogyo Co Ltd
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は還元鋳造方法における金属ガス発生方法および金属ガス発生装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
金属ガスと反応性ガスとを反応させて生成した還元性化合物を成形型のキャビティに導入して、該還元性化合物により溶湯表面の酸化皮膜を還元して鋳物製品を鋳造する還元鋳造方法が知られている。
この還元鋳造方法によれば、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。
【0003】
また、特開2001-321916号公報には、この還元鋳造方法における金属ガス発生装置が示されている。
この金属ガス発生装置では、電熱ヒーターを備えた加熱炉内を複数枚の遮蔽板で仕切って、金属粉末(マグネシウム粉末)の舞い上がりを防止し、金属粉末が粉末のままキャビティ内に導入されるのを防止するようにしている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記還元鋳造方法には次のような課題がある。
すなわち、鋳造開始時、電熱ヒーターによって加熱炉を加温する際、加熱炉を必要温度に昇温させるまで(予備加熱)に約1時間程の長時間を要し、作業効率が悪いという課題がある。
また、上記還元鋳造方法では、粉末状のマグネシウムを用いていることから、配管が詰まったりして扱いにくく、また、粉体状のままキャビティ内に導入されるのを完全には防止できなく、鋳造品の品質低下を招くという課題がある。
そこで本発明は上記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、作業環境を向上でき、また作業効率を向上させることのできる還元鋳造方法における金属ガス発生方法および金属ガス発生装置を提供するにある。
【0005】
【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、本発明における還元鋳造方法における金属ガス発生方法では、金属ガスと反応性ガスとを反応させて生成した還元性化合物を成形型のキャビティに導入して、該還元性化合物により溶湯表面の酸化皮膜を還元して鋳物製品を鋳造する還元鋳造方法における金属ガスを発生させる方法において、加熱炉内に収容した金属を直接もしくは間接的に高周波誘導加熱により加熱して金属ガスを発生させることを特徴とする。
また、発生した金属ガスをキャリアガスによりキャビティ内に導入することを特徴とする。
また、金属にマグネシウム、キャリアガスにアルゴンガスを用いることを特徴とする。
また、金属を高周波誘導加熱により加熱される材料からなるるつぼに入れて加熱炉内に収容し、該るつぼを高周波誘導加熱して前記金属を間接的に加熱して金属ガスを発生させることを特徴とする。
さらに、温度検出部により前記加熱炉内の温度を検出して、前記加熱炉内の温度が金属ガス発生温度より低い所要設定温度を維持するようにし、キャビティ内に溶湯を注入する鋳造時、その都度加熱炉内を加熱して金属ガスを発生させるようにすることを特徴とする。
【0006】
本発明に係る還元鋳造における金属ガス発生装置では、金属ガスと反応性ガスとを反応させて生成した還元性化合物を成形型のキャビティに導入して、該還元性化合物により溶湯表面の酸化皮膜を還元して鋳物製品を鋳造する還元鋳造方法に用いる金属ガス発生装置において、前記金属が収納される加熱炉と、
該加熱炉を囲繞する加熱コイルと、該加熱コイルに電力を供給して前記加熱炉を高周波誘導加熱する電源部と、該電源部を制御する制御部と、前記加熱炉で発生した金属ガスを前記キャビティに導入する導入路とを具備することを特徴とする。
【0007】
前記加熱炉で発生した金属ガスを一時的に貯留するチャンバーを設けると好適である。
また、前記加熱炉内に金属が収容されるるつぼを備えることを特徴とする。
前記るつぼを、高周波誘導加熱により加熱される材料により構成し、該るつぼの加熱によって、前記金属を間接的に加熱して金属ガスを発生させるようにすると好適である。
前記加熱炉内にキャリアガスを導入するキャリアガス供給部を備えることを特徴とする。
金属にマグネシウム、キャリアガスにアルゴンガスを用いることを特徴とする。
さらに、前記加熱炉内の温度を検出する温度検出部を設け、前記制御部により、前記加熱炉内の温度が金属ガス発生温度より低い所要設定温度を維持するように、かつ、鋳造時、その都度加熱炉内を加熱して金属ガスを発生させるように前記電源部を制御するようにすると好適である。
【0008】
【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は鋳造装置10の全体構成を示す説明図である。
11は成形型、12はキャビティ、17は成形型11の上部に配置された注湯槽である。注湯槽17とキャビティ12とは湯口14を介して連通し、湯口14に取りつけられたほぞ15を開閉操作することによって、キャビティ12への注湯が制御される。16はほぞ15を上下方向に貫通して設けられたパイプである。
13は冷却水が通流される流路である。
【0009】
20は窒素ガスボンベで、配管22、バルブ24を介して成形型11に接続され、窒素ガス導入口11aからキャビティ12内に窒素ガスが導入可能に設けられている。11bは成形型11に設けた排気口である。排気口11bにバルブ25を介挿した配管を介して真空装置を接続し、バルブ25を開放した状態で真空装置を作動させることによってキャビティ12内を非酸素雰囲気とすることができる。
【0010】
21はアルゴンガスボンベである。アルゴンガスボンベ21は配管26を介して金属ガスを発生する加熱炉28に接続されており、配管26に設けられたバルブ30を開閉することによって加熱炉28内へのアルゴンガスの注入が制御される。
【0011】
加熱炉28は、配管49、バルブ45、およびほぞ15に取りつけられたパイプ16を介して成形型11のキャビティ12に接続する。加熱炉28でガス化されたマグネシウムガスあるいはミスト状となったマグネシウムは、配管49に介挿されたバルブ45の開閉操作と、バルブ30によるアルゴンガス圧の制御によりアルゴンガスをキャリアガスとして成形型11のキャビティ12に導入される。
【0012】
本実施の形態では、高周波誘導加熱装置29によって加熱炉28を加熱する。図2は高周波誘導加熱装置29の構成を示し、31はその高周波電源部、33は整合器、35は加熱コイルである。加熱コイル35は加熱炉28を囲繞している。37は高周波電源部31を制御する制御部である。整合器33は水冷ポンプ39によって冷却される。この高周波誘導加熱装置29は公知のものを使用できる。
【0013】
加熱炉28内の温度は熱電対等からなる温度検出部41によって検出され、検出された温度データは制御部37に入力される。制御部37では、鋳造工程中、加熱炉28内の温度が設定温度以下になった場合には、電源部31により加熱コイル35に通電し、加熱炉28内が常に設定温度(例えば600℃)になるように温度維持をしている。この600℃程度の設定温度では金属ガス(マグネシウムガス)は発生しない。なお、加熱炉28内の温度が所定の設定温度以上になった場合には、制御部37により警報装置(図示せず)が作動され、異常を報知するようになっている。
【0014】
加熱炉28内には、マグネシウムが収容されたるつぼ43(図2)が収容される。
マグネシウムは粉末状のものでなく、粒状あるいは塊状のものを使用できる。したがって、取り扱いが容易である。
るつぼ43は鉄等の磁性材料製のものが好ましい。磁性材料製のるつぼ43を用いることにより、加熱コイル35によりるつぼ43が高周波誘導加熱され、これによりマグネシウムが間接的に加熱されてガス化する。ガス化温度は800℃程度である。加熱炉28内は前記のように600℃程度の温度に維持されているから、加熱コイル35への通電は短時間でよく、るつぼ43内がガス化温度以上に容易に昇温される。
【0015】
るつぼ43は非磁性材料製であってもよい。この場合るつぼ43の材料は金属ガス(マグネシウムガス)と反応しない窒化ケイ素や窒化アルミニウムなどの非酸化性セラミックが好ましい。
るつぼ43が非磁性材料の場合には、るつぼ43内に収容されたマグネシウムが直接高周波誘導加熱されることになる。この場合、加熱条件を緩やかにすることで、マグネシウムを安定した状態で加熱することができる。
【0016】
アルゴンガスボンベ21からアルゴンガスが加熱炉28内下部に導入され、加熱炉28内で発生したマグネシウムガスはキャリアガスとしてのアルゴンガスにより配管49からキャビティ12内に導入される。
なお、加熱炉28の上部はチャンバー47に形成され、加熱炉28内で発生したマグネシウムガスが一時的に貯留される。
【0017】
図3は、制御部37による電源部31の制御状態(a)と加熱炉28内の温度を模式的に示す。
前記のように、加熱炉28内はマグネシウムガスの発生しない所要設定温度(例えば600℃)に維持される。
高周波誘導加熱装置29を用いているので、上記設定温度までの昇温(予備加熱)は短時間に行える。またこの設定温度に維持するための加熱時間もごく短時間で済む。
【0018】
そして、鋳造時、成形型11のキャビティ12内に溶湯を注入される際には、その都度加熱コイル35に通電され、加熱炉28内が短時間に加熱され、これによりマグネシウムガスが発生する。すなわち、必要時に、短時間にマグネシウムガスを発生させることができる。
このように、加熱コイル35に常時通電されるわけではないので、電力の節減が可能となる。
また高周波誘導加熱であるので、加熱装置、加熱炉も小型化でき、また加熱炉周辺が必要以上に高温になることもないので、作業環境もよくなる。
【0019】
図1に示す鋳造装置10によるアルミニウム鋳造は以下のようにしてなされる。
まず、湯口14にほぞ15が嵌合し湯口14が閉止された状態でバルブ24を開放し、窒素ガスボンベ20から配管22を経由して成形型11のキャビティ12に窒素ガスを注入する。これによって、キャビティ12内の空気がパージされ、キャビティ12内が実質的に非酸素雰囲気となる。キャビティ12を非酸素雰囲気とした後、バルブ24を閉じる。
【0020】
加熱炉28内には、粒状もしくは塊状をなすマグネシウムが収容されたるつぼ43を収容しておく。
成形型11のキャビティ12に窒素ガスを注入している際、もしくは事前に、バルブ30を開放してアルゴンガスボンベ21から加熱炉28にアルゴンガスを注入し、加熱炉28内を無酸素状態とする。加熱炉28内が無酸素状態になったか否かは酸素センサー19によりチエックするとよい。
【0021】
一方、加熱コイル35に通電し、加熱炉28内に収容したるつぼ43を加熱し、温度検出部41により加熱炉28内の温度を検出して、加熱炉28内の温度が600℃程度の設定温度に維持されるよう管理する。
この初期の昇温時間(予備加熱)は、高周波誘導加熱により数十秒程度の短時間で行えるので、作業効率が大幅に向上する。
【0022】
鋳造を行う際には、その都度制御部37により電源部31を通じて加熱コイル35に通電し、るつぼ43を高周波誘導加熱により800℃以上の温度にまで加熱して、これによりマグネシウムを加熱し、マグネシウムガスを発生させる。
次に、バルブ45を開いてアルゴンガスの圧力、流量を調節しつつ、アルゴンガスをキャリアガスとして加熱炉28から配管49を経由して成形型11のキャビティ12にマグネシウムガスを注入する。なお、マグネシウムガスとともにミスト状のマグネシウムも加熱炉28から送出される。
【0023】
キャビティ12にマグネシウムガスを注入した後、バルブ45を閉じ、次いでバルブ24を開放し、窒素ガス導入口11aからキャビティ12に窒素ガスを注入する。キャビティ12に窒素ガスを注入することにより、先に注入したマグネシウムガスと窒素ガスとがキャビティ12内で反応し、還元性化合物であるマグネシウム窒素化合物(Mg32)が生成される。マグネシウム窒素化合物は主にキャビティ12の内壁面に析出する。
【0024】
次いで、キャビティ12の内壁面にマグネシウム窒素化合物が生成された状態で、ほぞ15をあけ、湯口14からキャビティ12に溶湯18を注入し、鋳造を行うのである。
この還元鋳造方法による場合には、きわめて短時間のうちにキャビティ12に溶湯18が充填されるから、成形型11に充填された溶湯18を冷却して短時間のうちに溶湯18を凝固させるようにすることが有効である。
鋳造サイクルはキャビティ12の容量にもよるが、概ね30秒程度のサイクルで高速鋳造が可能となる。
【0025】
上記実施の形態では、マグネシウムガス、窒素ガスを直接キャビティ内に導入して、キャビティ内でマグネシウム窒素化合物を生成させたが、成形型の直前に反応チャンバを設け(図示せず)、この反応チャンバ内にアルゴンガスと共にマグネシウムガスと、窒素ガスを導入して、反応チャンバ内で反応させてマグネシウム窒素化合物を生成させ、このマグネシウム窒素化合物をキャビティ内に導入してもよい。
【0026】
また、上記実施の形態では、溶湯の還元性物質として、マグネシウム窒素化合物を例に説明したが、マグネシウム単体や、その他の還元性物質を用いることもできる。
キャリアガスもアルゴンガス以外の不活性ガスや非酸化性ガスを用いてもよい。これらを総称して非反応性ガスとする。
また、溶湯の凝固速度や充填時間は上記に限定されない。
さらに、上記実施の形態においては、アルミニウム鋳造方法について説明したが、アルミニウム鋳造に限定されるものではなく、種々のアルミニウム合金、マグネシウム、鉄等の各種金属あるいはこれらの合金を鋳造材料とする鋳造方法に適用することができる。
【0027】
【発明の効果】
本発明によれば、上述したように、高周波誘導加熱により、金属を直接もしくは間接的に加熱するようにしたので、加熱炉をあらかじめ加熱する予備加熱も短時間で行うことができ、作業効率が大幅に向上する。
また、装置全体も小型化でき、加熱炉周辺が必要以上に高温になることもないので、作業環境も向上する。
また、粒状もしくは塊状の金属を加熱炉内に収容して加熱することができ、従来のように粉末状の金属を用いなくてよく、取り扱い性がよくなる。
さらには鋳造サイクル時の加熱も短時間で行えるので、鋳造サイクルの短縮が行える等の著効を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】鋳造装置全体の概略を示す説明図である。
【図2】高周波誘導加熱装置と加熱炉の説明図である。
【図3】加熱コイルへの通電サイクルと加熱炉内温度の関係を示す模式図である。
【符号の説明】
10 鋳造装置
11 成形型
11a 窒素ガス導入口
11b 排気口
12 キャビティ
13 流路
14 湯口
15 ほぞ
16 パイプ
17 注湯槽
18 溶湯
20 窒素ガスボンベ
21 アルゴンガスボンベ
28 加熱炉
29 高周波誘導加熱装置
31 電源部
33 整合器
35 加熱コイル
37 制御部
39 水冷ポンプ
41 温度検出器
43 るつぼ
47 チャンバ
49 配管
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a metal gas generation method and a metal gas generation apparatus in a reduction casting method.
[0002]
[Prior art]
There is known a reduction casting method in which a reducing compound produced by reacting a metal gas and a reactive gas is introduced into a mold cavity, and an oxide film on the surface of the molten metal is reduced by the reducing compound to cast a cast product. It has been.
According to this reduction casting method, the surface of the molten metal becomes pure aluminum, the surface tension of the molten metal is lowered, and the fluidity of the molten metal is enhanced. As a result, it is possible to obtain a cast product with excellent appearance, free from casting defects and free from hot water wrinkles.
[0003]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-321916 discloses a metal gas generator in this reduction casting method.
In this metal gas generator, the inside of a heating furnace equipped with an electric heater is divided by a plurality of shielding plates to prevent the metal powder (magnesium powder) from rising, and the metal powder is introduced into the cavity as a powder. Try to prevent.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, the above reduction casting method has the following problems.
That is, when heating the heating furnace with an electric heater at the start of casting, it takes about 1 hour to raise the heating furnace to the required temperature (preliminary heating), and the work efficiency is poor. is there.
Further, in the above reduction casting method, since powdered magnesium is used, piping is clogged and difficult to handle, and it is not possible to completely prevent the powder from being introduced into the cavity, There is a problem that the quality of cast products is deteriorated.
Therefore, the present invention has been made to solve the above-described problems, and the object of the present invention is to improve the working environment and improve the working efficiency and the metal gas generating method and the metal gas generating in the reduction casting method. To provide the equipment.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention comprises the following arrangement.
That is, in the metal gas generation method in the reduction casting method of the present invention, a reducing compound produced by reacting a metal gas and a reactive gas is introduced into a mold cavity, and the surface of the molten metal is oxidized by the reducing compound. In the method of generating metal gas in the reduction casting method of casting a cast product by reducing the film, the metal contained in the heating furnace is directly or indirectly heated by high frequency induction heating to generate the metal gas. And
Further, the generated metal gas is introduced into the cavity by a carrier gas.
Further, magnesium is used as a metal and argon gas is used as a carrier gas.
Further, the metal is put in a crucible made of a material heated by high-frequency induction heating, and stored in a heating furnace, and the crucible is heated by high-frequency induction to indirectly heat the metal to generate a metal gas. And
Further, the temperature detection unit detects the temperature in the heating furnace so that the temperature in the heating furnace is maintained at a required set temperature lower than the metal gas generation temperature, and at the time of casting injecting molten metal into the cavity, The inside of the heating furnace is heated each time to generate a metal gas.
[0006]
In the metal gas generator in reduction casting according to the present invention, a reducing compound produced by reacting a metal gas and a reactive gas is introduced into a cavity of a mold, and an oxide film on the surface of the melt is formed by the reducing compound. In a metal gas generator used in a reduction casting method for casting a cast product by reduction, a heating furnace in which the metal is stored,
A heating coil surrounding the heating furnace, a power supply unit that supplies electric power to the heating coil to inductively heat the heating furnace, a control unit that controls the power supply unit, and a metal gas generated in the heating furnace. And an introduction path for introducing the cavity.
[0007]
It is preferable to provide a chamber for temporarily storing the metal gas generated in the heating furnace.
Moreover, the crucible which accommodates a metal in the said heating furnace is provided, It is characterized by the above-mentioned.
Preferably, the crucible is made of a material heated by high frequency induction heating, and the metal is indirectly heated to generate a metal gas by heating the crucible.
A carrier gas supply unit for introducing a carrier gas into the heating furnace is provided.
Magnesium is used for the metal and argon gas is used for the carrier gas.
Furthermore, a temperature detection unit for detecting the temperature in the heating furnace is provided, and the control unit maintains the required set temperature lower than the metal gas generation temperature by the control unit, and at the time of casting, It is preferable to control the power supply unit so that the inside of the heating furnace is heated each time to generate the metal gas.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is an explanatory diagram showing the overall configuration of the casting apparatus 10.
Reference numeral 11 denotes a molding die, 12 denotes a cavity, and 17 denotes a pouring bath disposed on the upper part of the molding die 11. The pouring bath 17 and the cavity 12 communicate with each other through the pouring gate 14, and the pouring of the cavity 12 is controlled by opening and closing the tenon 15 attached to the pouring gate 14. Reference numeral 16 denotes a pipe provided through the tenon 15 in the vertical direction.
Reference numeral 13 denotes a flow path through which the cooling water flows.
[0009]
Reference numeral 20 denotes a nitrogen gas cylinder, which is connected to the mold 11 via a pipe 22 and a valve 24, and is provided so that nitrogen gas can be introduced into the cavity 12 from the nitrogen gas inlet 11a. 11 b is an exhaust port provided in the mold 11. A vacuum device is connected to the exhaust port 11b via a pipe having a valve 25 inserted therein, and the vacuum device is operated with the valve 25 opened, whereby the inside of the cavity 12 can be made into a non-oxygen atmosphere.
[0010]
21 is an argon gas cylinder. The argon gas cylinder 21 is connected to a heating furnace 28 that generates a metal gas via a pipe 26. By opening and closing a valve 30 provided on the pipe 26, the injection of argon gas into the heating furnace 28 is controlled. .
[0011]
The heating furnace 28 is connected to the cavity 12 of the mold 11 through the pipe 49, the valve 45, and the pipe 16 attached to the tenon 15. Magnesium gas gasified in the heating furnace 28 or magnesium in a mist form is formed by using an argon gas as a carrier gas by opening / closing the valve 45 inserted in the pipe 49 and controlling the argon gas pressure by the valve 30. 11 cavities 12 are introduced.
[0012]
In the present embodiment, the heating furnace 28 is heated by the high frequency induction heating device 29. FIG. 2 shows the configuration of the high-frequency induction heating device 29, 31 is a high-frequency power supply unit, 33 is a matching unit, and 35 is a heating coil. The heating coil 35 surrounds the heating furnace 28. Reference numeral 37 denotes a control unit that controls the high-frequency power supply unit 31. The matching unit 33 is cooled by a water cooling pump 39. As this high-frequency induction heating device 29, a known device can be used.
[0013]
The temperature in the heating furnace 28 is detected by a temperature detection unit 41 made of a thermocouple or the like, and the detected temperature data is input to the control unit 37. In the control unit 37, when the temperature in the heating furnace 28 becomes lower than the set temperature during the casting process, the heating coil 35 is energized by the power supply unit 31, and the inside of the heating furnace 28 is always set temperature (for example, 600 ° C.). The temperature is maintained so that No metal gas (magnesium gas) is generated at the set temperature of about 600 ° C. In addition, when the temperature in the heating furnace 28 becomes equal to or higher than a predetermined set temperature, an alarm device (not shown) is operated by the control unit 37 to notify the abnormality.
[0014]
In the heating furnace 28, a crucible 43 (FIG. 2) containing magnesium is stored.
Magnesium is not in powder form but can be in granular or massive form. Therefore, handling is easy.
The crucible 43 is preferably made of a magnetic material such as iron. By using the crucible 43 made of a magnetic material, the crucible 43 is high-frequency induction heated by the heating coil 35, whereby magnesium is indirectly heated and gasified. The gasification temperature is about 800 ° C. Since the inside of the heating furnace 28 is maintained at a temperature of about 600 ° C. as described above, the heating coil 35 may be energized in a short time, and the temperature in the crucible 43 is easily raised to the gasification temperature or higher.
[0015]
The crucible 43 may be made of a nonmagnetic material. In this case, the material of the crucible 43 is preferably a non-oxidizing ceramic such as silicon nitride or aluminum nitride that does not react with a metal gas (magnesium gas).
When the crucible 43 is made of a nonmagnetic material, the magnesium accommodated in the crucible 43 is directly subjected to high frequency induction heating. In this case, it is possible to heat magnesium in a stable state by relaxing the heating conditions.
[0016]
Argon gas is introduced into the lower part of the heating furnace 28 from the argon gas cylinder 21, and magnesium gas generated in the heating furnace 28 is introduced into the cavity 12 from the pipe 49 by argon gas as a carrier gas.
The upper portion of the heating furnace 28 is formed in a chamber 47, and magnesium gas generated in the heating furnace 28 is temporarily stored.
[0017]
FIG. 3 schematically shows the control state (a) of the power supply unit 31 by the control unit 37 and the temperature in the heating furnace 28.
As described above, the inside of the heating furnace 28 is maintained at a required set temperature (for example, 600 ° C.) where no magnesium gas is generated.
Since the high frequency induction heating device 29 is used, the temperature rise (preheating) to the set temperature can be performed in a short time. Also, the heating time for maintaining the set temperature is very short.
[0018]
At the time of casting, when the molten metal is poured into the cavity 12 of the mold 11, the heating coil 35 is energized each time, and the inside of the heating furnace 28 is heated in a short time, thereby generating magnesium gas. That is, when necessary, magnesium gas can be generated in a short time.
Thus, since the heating coil 35 is not always energized, it is possible to save power.
Moreover, since it is high frequency induction heating, the heating device and the heating furnace can be reduced in size, and the surroundings of the heating furnace do not become unnecessarily high, and the working environment is improved.
[0019]
Aluminum casting by the casting apparatus 10 shown in FIG. 1 is performed as follows.
First, in a state where the tenon 15 is fitted to the gate 14 and the gate 14 is closed, the valve 24 is opened, and nitrogen gas is injected into the cavity 12 of the mold 11 from the nitrogen gas cylinder 20 via the pipe 22. As a result, the air in the cavity 12 is purged, and the inside of the cavity 12 becomes a substantially non-oxygen atmosphere. After the cavity 12 is in a non-oxygen atmosphere, the valve 24 is closed.
[0020]
In the heating furnace 28, a crucible 43 in which granular or lump magnesium is accommodated is stored.
When nitrogen gas is being injected into the cavity 12 of the mold 11 or in advance, the valve 30 is opened and argon gas is injected into the heating furnace 28 from the argon gas cylinder 21 to make the inside of the heating furnace 28 oxygen-free. . Whether or not the inside of the heating furnace 28 is in an oxygen-free state may be checked by the oxygen sensor 19.
[0021]
On the other hand, the heating coil 35 is energized, the crucible 43 accommodated in the heating furnace 28 is heated, the temperature in the heating furnace 28 is detected by the temperature detector 41, and the temperature in the heating furnace 28 is set to about 600 ° C. Manage to maintain temperature.
Since the initial temperature raising time (preliminary heating) can be performed in a short time of about several tens of seconds by high-frequency induction heating, the working efficiency is greatly improved.
[0022]
When casting is performed, the control unit 37 energizes the heating coil 35 through the power supply unit 31 and heats the crucible 43 to a temperature of 800 ° C. or higher by high-frequency induction heating, thereby heating the magnesium. Generate gas.
Next, the valve 45 is opened to adjust the pressure and flow rate of the argon gas, and magnesium gas is injected into the cavity 12 of the mold 11 from the heating furnace 28 via the pipe 49 while using the argon gas as a carrier gas. Mist magnesium is also sent from the heating furnace 28 together with the magnesium gas.
[0023]
After injecting magnesium gas into the cavity 12, the valve 45 is closed, then the valve 24 is opened, and nitrogen gas is injected into the cavity 12 from the nitrogen gas inlet 11a. By injecting nitrogen gas into the cavity 12, the previously injected magnesium gas and nitrogen gas react in the cavity 12 to generate a magnesium nitrogen compound (Mg 3 N 2 ), which is a reducing compound. The magnesium nitrogen compound is mainly deposited on the inner wall surface of the cavity 12.
[0024]
Next, in a state where the magnesium nitrogen compound is generated on the inner wall surface of the cavity 12, the tenon 15 is opened, and the molten metal 18 is poured into the cavity 12 from the gate 14 to perform casting.
In the case of this reduction casting method, the molten metal 18 is filled in the cavity 12 in a very short time. Therefore, the molten metal 18 filled in the mold 11 is cooled to solidify the molten metal 18 in a short time. Is effective.
Although the casting cycle depends on the capacity of the cavity 12, high-speed casting can be performed in a cycle of about 30 seconds.
[0025]
In the above embodiment, magnesium gas and nitrogen gas are directly introduced into the cavity to produce a magnesium nitrogen compound in the cavity. A reaction chamber (not shown) is provided immediately before the mold, and this reaction chamber Magnesium gas and nitrogen gas may be introduced together with argon gas and reacted in the reaction chamber to produce a magnesium nitrogen compound, which may be introduced into the cavity.
[0026]
In the above-described embodiment, the magnesium nitrogen compound has been described as an example of the reducing substance of the molten metal. However, magnesium alone or other reducing substances may be used.
As the carrier gas, an inert gas or non-oxidizing gas other than argon gas may be used. These are collectively referred to as non-reactive gases.
Further, the solidification rate and filling time of the molten metal are not limited to the above.
Furthermore, in the said embodiment, although the aluminum casting method was demonstrated, it is not limited to aluminum casting, Various aluminum alloys, various metals, such as magnesium and iron, or the casting method which uses these alloys as a casting material Can be applied to.
[0027]
【The invention's effect】
According to the present invention, as described above, the metal is directly or indirectly heated by high frequency induction heating, so that the preheating for preheating the heating furnace can be performed in a short time, and the working efficiency is improved. Greatly improved.
In addition, the entire apparatus can be reduced in size, and the working environment is improved because the temperature around the heating furnace does not become higher than necessary.
Moreover, granular or lump metal can be accommodated in a heating furnace and heated, and it is not necessary to use powder metal as in the prior art, so that handling is improved.
Furthermore, since heating during the casting cycle can be performed in a short time, the casting cycle can be shortened.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram showing an outline of an entire casting apparatus.
FIG. 2 is an explanatory diagram of a high-frequency induction heating device and a heating furnace.
FIG. 3 is a schematic diagram showing a relationship between an energization cycle to a heating coil and a temperature in a heating furnace.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Casting apparatus 11 Mold 11a Nitrogen gas introduction port 11b Exhaust port 12 Cavity 13 Channel 14 Pouring port 15 Tenon 16 Pipe 17 Pouring bath 18 Molten metal 20 Nitrogen gas cylinder 21 Argon gas cylinder 28 Heating furnace 29 High frequency induction heating apparatus 31 Power supply unit 33 Matching device 35 Heating coil 37 Control unit 39 Water cooling pump 41 Temperature detector 43 Crucible 47 Chamber 49 Piping

Claims (12)

金属ガスと反応性ガスとを反応させて生成した還元性化合物を成形型のキャビティに導入して、該還元性化合物により溶湯表面の酸化皮膜を還元して鋳物製品を鋳造する還元鋳造方法における金属ガスを発生させる方法において、
加熱炉内に収容した金属を直接もしくは間接的に高周波誘導加熱により加熱して金属ガスを発生させることを特徴とする還元鋳造方法における金属ガス発生方法。
A metal in a reduction casting method in which a reducing compound produced by reacting a metal gas and a reactive gas is introduced into a cavity of a mold, and an oxide film on the surface of the molten metal is reduced by the reducing compound to cast a cast product. In the method of generating gas,
A metal gas generation method in a reduction casting method, wherein metal contained in a heating furnace is directly or indirectly heated by high frequency induction heating to generate a metal gas.
発生した金属ガスをキャリアガスによりキャビティ内に導入することを特徴とする請求項1記載の還元鋳造方法における金属ガス発生方法。2. The method for generating metal gas in a reduction casting method according to claim 1, wherein the generated metal gas is introduced into the cavity by a carrier gas. 金属にマグネシウム、キャリアガスにアルゴンガスを用いることを特徴とする請求項2記載の還元鋳造方法における金属ガス発生方法。3. The method for generating metal gas in the reduction casting method according to claim 2, wherein magnesium is used for the metal and argon gas is used for the carrier gas. 金属を高周波誘導加熱により加熱される材料からなるるつぼに入れて加熱炉内に収容し、該るつぼを高周波誘導加熱して前記金属を間接的に加熱して金属ガスを発生させることを特徴とする請求項1、2または3記載の還元鋳造方法における金属ガス発生方法。A metal is put in a crucible made of a material heated by high-frequency induction heating, and is stored in a heating furnace, and the metal is generated by indirectly heating the metal by high-frequency induction heating. The method for generating metal gas in the reduction casting method according to claim 1, 2 or 3. 温度検出部により前記加熱炉内の温度を検出して、前記加熱炉内の温度が金属ガス発生温度より低い所要設定温度を維持するようにし、
キャビティ内に溶湯を注入する鋳造時、その都度加熱炉内を加熱して金属ガスを発生させるようにすることを特徴とする請求項1〜4いずれか1項記載の還元鋳造方法における金属ガス発生方法。
The temperature detection unit detects the temperature in the heating furnace so that the temperature in the heating furnace is maintained at a required set temperature lower than the metal gas generation temperature,
5. The metal gas generation in the reduction casting method according to claim 1, wherein the metal gas is generated by heating the inside of the heating furnace each time when casting the molten metal into the cavity. Method.
金属ガスと反応性ガスとを反応させて生成した還元性化合物を成形型のキャビティに導入して、該還元性化合物により溶湯表面の酸化皮膜を還元して鋳物製品を鋳造する還元鋳造方法に用いる金属ガス発生装置において、
前記金属が収納される加熱炉と、
該加熱炉を囲繞する加熱コイルと、
該加熱コイルに電力を供給して前記加熱炉内に収容した金属を直接もしくは間接的に高周波誘導加熱により加熱して金属ガスを発生させる電源部と、
該電源部を制御する制御部と、
前記加熱炉で発生した金属ガスを前記キャビティに導入する導入路とを具備することを特徴とする還元鋳造方法における金属ガス発生装置。
A reducing compound produced by reacting a metal gas and a reactive gas is introduced into a mold cavity, and the reducing compound is used to reduce the oxide film on the surface of the molten metal to cast a cast product. In the metal gas generator,
A heating furnace in which the metal is stored;
A heating coil surrounding the heating furnace;
A power supply unit that supplies power to the heating coil and heats the metal contained in the heating furnace directly or indirectly by high-frequency induction heating to generate a metal gas;
A control unit for controlling the power supply unit;
An apparatus for generating metal gas in a reduction casting method, comprising: an introduction path for introducing metal gas generated in the heating furnace into the cavity.
前記加熱炉で発生した金属ガスを一時的に貯留するチャンバーを備えることを特徴とする請求項6記載の還元鋳造方法における金属ガス発生装置。The metal gas generator in the reduction casting method according to claim 6, further comprising a chamber for temporarily storing the metal gas generated in the heating furnace. 前記加熱炉内に金属が収容されるるつぼを備えることを特徴とする請求項6または7記載の還元鋳造方法における金属ガス発生装置。The metal gas generator in the reduction casting method according to claim 6 or 7, further comprising a crucible in which metal is accommodated in the heating furnace. 前記るつぼが、高周波誘導加熱により加熱される材料からなり、該るつぼの加熱によって、前記金属を間接的に加熱して金属ガスを発生させることを特徴とする請求項8記載の還元鋳造方法における金属ガス発生装置。The metal in the reduction casting method according to claim 8, wherein the crucible is made of a material heated by high frequency induction heating, and the metal is indirectly heated by the heating of the crucible to generate a metal gas. Gas generator. 前記加熱炉内にキャリアガスを導入するキャリアガス供給部を備えることを特徴とする請求項6〜9いずれか1項記載の還元鋳造方法における金属ガス発生装置。The metal gas generator in the reduction casting method according to claim 6, further comprising a carrier gas supply unit that introduces a carrier gas into the heating furnace. 金属にマグネシウム、キャリアガスにアルゴンガスを用いることを特徴とする請求項10記載の還元鋳造方法における金属ガス発生装置。The metal gas generator in the reduction casting method according to claim 10, wherein magnesium is used for the metal and argon gas is used for the carrier gas. 前記加熱炉内の温度を検出する温度検出部を備え、
前記制御部により、前記加熱炉内の温度が金属ガス発生温度より低い所要設定温度を維持するように、かつ、鋳造時、その都度加熱炉内を加熱して金属ガスを発生させるように前記電源部を制御することを特徴とする請求項6〜11いずれか1項記載の還元鋳造方法における金属ガス発生装置。
A temperature detection unit for detecting the temperature in the heating furnace;
The control unit is configured to maintain the required set temperature lower than the metal gas generation temperature by the control unit and to heat the inside of the heating furnace each time during casting to generate metal gas. The metal gas generator in the reduction casting method according to any one of claims 6 to 11, wherein the part is controlled.
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