JPH09511450A

JPH09511450A - 連続鋳造プラントの鋳型および鋳込みおよび冷却域

Info

Publication number: JPH09511450A
Application number: JP7518273A
Authority: JP
Inventors: エヌ．ハンセン，プレベン; ペデルセン，ステーン; ダヴリュー．ラスムッセン，ニールス; モゲンセン，ヴァグン; イエスペルセン，エミル
Original assignee: ゲオルグフィッチャーディサアクツイエセルスカブ
Priority date: 1994-01-03
Filing date: 1994-06-07
Publication date: 1997-11-18
Anticipated expiration: 2014-06-14
Also published as: WO1995018689A1; JP2905939B2; RU2107575C1; RO114880B1; AU6969094A; KR100196229B1; BR9408470A; ATE157917T1; EP0738192A1; DK0738192T3; CN1141013A; ES2107831T3; CN1048201C; DE69405588T2; DE69405588D1; EP0738192B1; US5836373A

Abstract

(57)【要約】垂直分割面を有する鋳型（１）において、各鋳型空隙部（２，２′）をそれ自身の後送給槽（３，１１）に太い喉を通して接続する。鋳型（１）が鋳込まれると、後送給槽（３，１１）内の金属面へダクト（１５，１９）を介してガス圧が施与される。このガス圧は堰（４）内の金属が固化してしまうか堰が他の何等かの方法で閉塞されるまでは、このガス圧が施与される面における鋳型内の金属静圧を越えることは許されない。ダクト（１５，１９）が後送給槽へ開口する位置において、鋳込まれた金属に対しては不透過性であるが、圧力ガスに対しては透過性の素子（１６，２０）によっておおわれる。堰（４）内の金属が固化してしまうか堰が他の何等かの方法で閉塞されると、ガス圧を上昇させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】金属鋳物の収縮ボイドに送給する方法および装置技術分野本発明は請求の範囲１の前段に記載した種類の方法に関する。背景金属は液体の状態においても固体の状態においても冷却されると体積が減少すること、所謂熱収縮することは一般に知られている。鋳込みの後鋳型空隙部内の熱量の分布が不均一であり、従って鋳物の全ての部分が同時に固化しない鋳型においては、このことは最も長く液体状態にとどまる鋳物部分が先に固化した鋳物部分の収縮を補償するために液体金属を放出する事態を生じさせ、鋳物の表面に凹所として現れるか鋳物内に中空部（空洞またはミクロ収縮）として現れる、一般に鋳縮みと称されるきずを鋳物に生じさせることになる。この欠陥を回避するために、当業者は多くの手段をとることができるが、そのうちの最も一般的な手段は後送給槽（ after− feeding reservoirs ）、即ち鋳込作業の間金属で充填され、この金属が鋳物の最後に固化する部分より長く液体状態にとどまるようにした寸法を有する鋳型内空隙部を、固化の間にこれらの鋳物部分へ液体金属を後送給しうるような比較的大きい断面を有するダクトによって前記鋳物部分へ接続するものである。かかる後送給槽は主として二つの形式のもの、即ち押湯、即ち鋳物へ接続するダクトから鋳型の上面まで延びた実質的に筒状の空隙部の形式のものと、鋳物の送給すべき部分のすぐ近くに設けられた、鋳型内の内部空隙部または包囲された空隙部、所謂「吸引バッド」（suction buds）の形式のものが知られている。後者に対して前者は後送給位置における金属静圧（metallostatic pressure）が高い利点を有する。即ち、上方に位置する金属柱の圧力が接続ダクトを通して送給金属を鋳物中へ押圧することによって後送給を高度に支援するのであるが、後者においては後送給の間に圧力が低下するのである。他方、後者は鋳造工程における金属の歩どまりが高い、即ち後続する再溶融（リサイクリング）のために鋳物から分離すべき金属の量が少なくてすむ利点がある。水平方向の分割面を有する鋳型にくらべて垂直方向の分割面を有する鋳型の頂面は表面積が比較的小さく、従って後者の形式の鋳型は後送給のための押湯の使用可能性が低い。従って、このため、上述した欠点、即ちダクトを通して後送給金属を鋳物へ圧送するための金属静圧が小さいという欠点があるのに上述した「吸引バッド」を使用する必要が一般にある。この欠点は軽金属鋳物、即ちアルミニウムおよびその合金またはマグネシウムおよびその合金の鋳物に後送給する場合には、これらの金属の比重が比較的小さいため、顕著になる。本発明の開示垂直分割面を有する鋳型内で軽金属鋳物を鋳造することは特に二つの場合、即ち例えばダイカストの如き永久鋳型での鋳造の場合、および例えば本出願人の製造、販売するディサマチック（Disamatic ）造型プラントの如き連続鋳造プラント（string−moulding plant）の鋳型による鋳造の場合に商業的な関心がある。このため、本発明の目的は、特にこれらの二つの場合に鑑み、請求の範囲１の前段に記載の形式の方法であって、上述した欠点を回避することができ、それと同時に金属の歩どまりを増大させる、個々の鋳型に鋳込むのに使用される金属の量を減少させる可能性を与える方法を提供することにある。本発明によれば、この目的は請求の範囲１「〜おいて」の後に記載の態様によって達成される。そこに記載のように、鋳型空隙部内で金属が固化する間、鋳型の鋳込みの直後の送給槽内の金属静圧にほぼ等しい圧力を後送給槽内に維持することによって後送給槽を鋳型空隙部に接続するダクトを通して後送給金属を圧送する圧力が形成され、この圧力は押湯内の対応する金属柱を使用することによって得ることのできる圧力に対応する。従って、鋳型に鋳込む時、この金属柱に対応する量の液体金属が節約される。施与される圧力は、後送給槽に組合された堰内の金属が固化してしまうかまたは例えば国際出願ＷＯ９３／１１８９２に記載のように何等かの他の手段によってこの堰が閉塞されてしうまでは施与される場所における平均金属静圧を越えてはならないことは言うまでもない。さもなくば、施与される高い圧力によって、鋳物に後送給するのに貢献することなく金属が堰を通して戻されることは明らかである。堰内の金属が固化してしまうか堰が閉塞されてしまうといざという時には施与されている圧力を高めて有効な後送給の確実性を高めることができる。請求の範囲１の記載から理解されるように、二つ以上の後送給槽を単一の鋳型空隙に組合せたり、二つ以上の鋳型空隙部を単一の後送給槽に組合せたり、単一の鋳型空隙部を各後送給槽に組合せたりすることができる鋳型においては、必ずしも一つの鋳型内の全ての後送給槽内の金属に圧力を施与する必要はない。液体金属をできるだけ熱く保ち、従ってできるだけ後送給に適するように保つために、請求の範囲３の方策を使用するのが好ましい。このようにすれば、リサイクルされる金属の量を更に減少させることができる。特に永久鋳型においては、後送給槽内の金属に対する圧力は純粋に機械的にまたは空気圧−機械的にまたは液圧−機械的に施すことができるが、本発明の方法の好ましい実施例が請求の範囲４に記載されている。請求の範囲５〜９はガス圧を施与する種々な方法を開示しており、特に請求の範囲７は鋳型内のガス圧が施与される金属面における金属静圧より低いガス圧を施与する方法を開示しているが、請求の範囲８は堰内の金属が固化したかどうかを確かめる方法を開示している。施与するガス圧の現実的な値は、各場合において製造すべき鋳物によるし、鋳型の形状にもよることは明らかであるが、請求の範囲１０に記載のように約０．０５〜０．５バールのガス圧に保つのが一般的に好ましい。使用する加圧されたガスは大気でありうるが、鋳造されている金属と化学的に反応しない不活性ガス（マグネシウムまたはその合金を鋳造する場合には、例えば窒素または二酸化炭素）を使用することもできる。本発明の方法の一般的に適用しうる実施例が請求の範囲１３に記載されている。請求の範囲１４は連続鋳造プラントの鋳型に使用するのに適した本発明の方法の実施例に関する。ガス圧を後送給槽に施与するチューブまたはダクトが後送給槽からの固化した金属によって詰まるのを防止するために、後送給槽は請求の範囲１５に記載のように、液体金属に対して不透過性の材料によって圧力ガス源から隔離することができる。この材料は請求の範囲１６に記載のように、例えば耐熱繊維材料の層を形成することにより、ガス圧の作用を受けた時に撓むようにし、かくして後送給工程の間、それ自身後送給槽内の金属面の輪郭に適合するようにすることができる。請求の範囲１７に記載のように、この材料は圧力ガスに対しては透過性でありうる。請求の範囲１８，１９，２０に記載のように後送給槽にはガス圧を確立するに十分な程度にガスを発生しうる薬剤を置くことができ、この薬剤は発熱するようになされていても良く、また、熱絶縁成分を含有していても良い。連続鋳造装置に使用するために、本発明は本発明の方法を実施するための、垂直分割面を有する鋳型にも関する。この鋳型は請求の範囲１の前段に記載した種類のものであって、この請求の範囲２１の「〜において」の後段に記載した構成を特徴とする。この鋳型は請求の範囲２２，２３，２４に記載した構成をも有しうる。最後に、本発明は請求の範囲２５の前段に記載した種類の鋳込みおよび冷却域に関し、本発明によればこの鋳込みおよび冷却域はこの請求の範囲２１の「〜において」の後段に記載の構成を有する。この鋳込みおよび冷却域は請求の範囲２６，２７に記載のように構成することができる。図面の簡単な説明以下の本明細書の詳細な説明の部分において、図面を参照して本発明をより詳細に説明する。図面において、図１および図２は後送給槽内の金属に機械的に圧力を施与するようにした本発明の方法の第一の実施例を非常に概略的に示す図、図３は後送給槽内の金属に圧力ガスによって圧力を施与するようにした、本発明の方法の第二の実施例を図１および図２と同様な形態で示す図、図４は鋳型を作るための造型機、この造型機によって作られたかかる鋳型の列および鋳込みおよび冷却域の一部を備えた連続鋳造プラントの一部分の概略的な縦断面図、図５は図４に示した二つの鋳型からなる鋳型に鋳込む状況を示す断面図である。好ましい実施例の説明図１は全体的に符号１で示す鋳造鋳型の断面図である。この実施例においては、鋳型１は金属からなる永久鋳型であることができ、鋳型空隙部２を有し、この鋳型空隙部２は比較的大きい流れ断面を有する短いダクトを介して送給槽３に接続されている。送給槽３は注入口装置４，５，６の堰４に接続されており、この注入口装置は受口６に開口しかつ鋳型１の頂部に設けられた垂直方向の湯口５も備えている。プランジャピストンの形をした変位体７が上方から送給槽３内に垂直方向に導入されうるように鋳型１内に動きうるように配設されており、この変位体７は重錘として記号化して示した下向きの力を、鋳型１の上部を通して上方に延びた垂直ロッド８によって受けることができる。鋳型空隙部２および送給槽３は注入口装置４，５，６を通して液体金属で充填されており、ロッド８を介してプランジャピストン７に下向きの一定の力が与えられるが、この力の大きさはプランジャピストン７によって送給槽３内の金属に及ぼされる圧力が最大でも湯口５および受入６内の金属の柱によってプランジャピストン７の下端面に及ぼされる金属静圧に等しくなるようになされている。ロッド８の下向きの力がそれ以上に大きければ、プランジャピストン７を送給槽３中へ下方に動かし、送給槽３から注入口装置４，５，６を通して金属を後方へ排出するであろう。鋳型１に注入された金属の冷却の間、堰４内の金属が最初に固化し、その後鋳型空隙部２内の金属が固化し、所望の鋳物を形成する。送給槽３の寸法はこの送給槽内およびこれを鋳型空隙部２に接続するダクト内の金属が最後に固化するように選択される。この条件は、注入作業の間に鋳型空隙部２を充填すべき全ての金属が鋳型１のこれらの部分を通して流れてこれらの部分の壁を暖めるという事実によっても支持される。即ち、鋳型空隙部２内の金属の冷却および固化の全工程の間に鋳型空隙部２内の金属の熱収縮を補うために送給槽３内に液体金属が存在することになる。この工程の間、プランジャピストン７は鋳型１の注入の直後と同じ圧力で送給槽３の金属に永久的に作用し、従って鋳型空隙部２内の鋳物へ使用されている金属を供給するように移動させつつ送給槽３内を下方に移動するので、送給槽３内に一定の圧力を維持する。このように、押湯工程の間に送給槽３内に維持される圧力は送給槽３の上壁と鋳型１の頂部との間の液体金属の柱からの圧力にほぼ対応する。かくして、本発明によれば、送給槽３はその底部から鋳型１の頂部へ延びた押湯と同様に機能する。かかる押湯を充填するためには、かなりの量の金属が必要であったし、この余分の金属は鋳型空隙部２内で作られる鋳物から後刻分離してリサイクルしなければならず、それに伴う欠点があった。このように、本発明の方法によれば、金属の利用度が高くなり、従って金属を溶融させるためのエネルギーを節約することができる。堰４内の金属が固化してしまうと、本発明の範囲内において、ロッド８およびプランジャピストン７によって上述した以上の圧力を送給槽３内の金属に及ぼすことができ、従ってより確実で効果的な後送給を行うことができる。というのは、このような高い圧力にとっては送給槽３から鋳型空隙部２へダクト（その壁面上に固化した金属のためにその流動断面積が小さくなってしまっていることがある）を通して金属を押すのが容易だからである。更に、この高い圧力部分的に固化した金属内の後送給抵抗に打勝つ傾向を増強する。図２に示す鋳型１においては、部分２〜８は図１に示した鋳型のものと実質的に同様である。しかし、図２においては、プランジャピストン７は水平方向のロッド８を介して鋳型１に向けて内方に指向される力の作用によって送給槽３内へ水平方向に動きうるようになっており、この力は重錘として記号化して示されており、板１０に枢支されたベルクランクレバー９を介してロッド８に作用する。この実施例においては、鋳型空隙部２は別の鋳型空隙部２′によって拡大されており、この鋳型空隙部２′は広い喉を通して第二の送給槽１１へ接続されて前記の別の鋳型空隙部２′中へ注入金属を後送給するようになっている。プランジャピストン１２は送給槽１１中へ水平方向に移動可能であり、水平方向のロッド１３および板１０に枢支されたベルクランクレバー１４を介して、記号化して示した重錘によって、鋳型１に向けて内方に指向された力の作用を受けるようになっている。鋳型１への注入の間、鋳型空隙部２′および送給槽１１も、鋳型空隙部２，２ ′を互いに接続する喉を通して金属が注入されるが、部分３〜８は図１について説明したのと同様に機能する。鋳型１に金属が注入されてしまうとプランジャピストン１２はロッド１３およびベルクランクレバー１４を介して次のような内向きの力を受ける。即ち、送給槽１１内の金属が鋳型１の注入の直後、最大でもプランジャピストン１２の端面に作用する金属静圧に等しい圧力を受けるような内向きの力を受けるのである。送給槽１１は送給槽３と違って鋳込工程の間に液体金属が流通することがなくその壁は加熱されないので、かつ鋳型内の鋳型空隙部およびダクトを通過した冷却された金属が注入されるので、送給槽１１は第二の鋳型空隙部２′へ後送給しうるようにするために相応した大きな寸法にしなければならない。第二の鋳型空隙部２′中に注入された金属の冷却および固化の間、プランジャピストン１２は他の点では図１の鋳型１内のプランジャピストン３について説明したのと同様に作用する。このことは、送給槽１１がその頂壁から鋳型１の頂部まで延びた押湯の埋め合わせをすることを意味する。上記の説明は鋳型１が永久的な金属鋳型でありかつプランジャピストン７，１２も同様に金属からなっているという想定に基づいているが、原理的には鋳型１はサンド鋳型であっても良く、またプランジャピストン７，１２は例えば筒状の中子砂素子であっても良いが、実際にはこれを実施するにはいくらかの困難が伴うことは否めない。他方、ロッド８および１３を介して作用する力は、記号化して示した純粋に機械的な方法に加えて、空気力学的または水力学的ピストン−シリンダユニットによって与えることもできる。本発明の方法の図３に示す実施例は永久鋳型およびサンド鋳型の両方に使用するのに適しており、図１および図３における同一部または相当部には同一符号を付している。即ち、鋳型１内には、第一の送給槽３を介して注入口装置４，５，６に接続された鋳型空隙部２と、この鋳型空隙部２に接続されかつ第二の送給槽１１を備えた別の鋳型空隙部２′とが設けられている。送給槽３の底部から鋳型１の外側へダクト１５が延びており、送給槽３からダクト１５への接続部には金属に対しては不透過性であるがガスに対しては透過性のセパレータ１６が設けられている。ダクト１５は鋳型１の外側において、鋳型の外面に流体密封係合した圧力室１７中に開口しており、この圧力室１７は減圧弁１８への導管に接続されており、この減圧弁は圧力ガス源（図示せず）に接続されている。同様に、送給槽１１の上壁はダクト１９を通して鋳型の側面の一つにおいて鋳型の外側へ接続されており、送給槽１１からダクト９への接続部にはセパレータ１６と同じ種類のセパレータ２０が設けられている。ダクト１９は鋳型１の外側と流体密封状に係合する圧力室２１へ開口しており、この圧力室２１は導管を通して減圧弁２２へ接続され、この減圧弁は圧力ガス源（図示せず）へ接続されている。図３に示す鋳型１への注入の間、この鋳型内の空隙部３，２，２′および１１は図２について説明したのと同様に注入口装置４，５，６を介して充填される。この工程の間、セパレータ１６および２０は金属がダクト１５および１９内に入ってこれを詰まらせるのを防止する。その後、ダクト１５、圧力室１７、減圧弁１８およびセパレータ１６を通して送給槽内の金属の最下面にガス圧が施与されるが、このガス圧はこの位置における鋳型１内の金属静圧を越えない。この工程の間、鋳型空隙部２内へ上昇して膨張し、不良鋳物を作ることのあるガス泡がセパレータ１６の上方に出現させるようにはガス圧を施与しないように注意を払う必要がある。これと同様に、ダクト１９、圧力室２１、減圧弁２２およびセパレータ２０を介して送給槽１１内の金属上面にガス圧が施与されるが、このガス圧はこの面における鋳型内の金属静圧を越えることは許されない。送給槽３内の金属の下面および送給槽１１内の金属の上面に作用するガス圧は図２に示した鋳型１内のプランジャピストン７および１２と同様に機能してこれらの送給槽３および１１内の金属の圧力を、空隙部２および２′内の金属の冷却および固化の間一定値に維持する。従って、送給槽３および１１内の金属は鋳型空隙部内の金属の熱収縮を補償すべくこれらの鋳型空隙部へ金属を供給することができる。この方法の実施例においても、堰４内の金属の固化の後、送給槽３および１１内の金属面へのガス圧を増大させることができるが、セパレータ１６を通して鋳型空隙部２内へガス泡が導入されないように注意する。セパレータ１６および２０は熱に耐え、金属に対しては不透過性であるが、ガスに対しては透過性である適当な能力を有する適当な材料から形成することができる。例えば、多孔セラミック板または有機または無機結合剤を含有するサンドコア、あるいは他の鉱物繊維の板またはマットから形成することができる。二つの送給槽３および１１内のガス圧は、ダクト１５および１９、圧力室１７および２１、およびセパレータ１６および２０を通る代わりに、鋳型、特に生型砂鋳型（wet-sand mould）を通って延びた送給槽へ開口しかつその内方端がガスに対しては透過性であるが、液体金属に対しては不透過性であるように例えばこれらの特性を有するプラグによって閉じて構成され、外方端が減圧弁１８または２１に接続された金属チューブを通して施与することができる。図４は本発明による鋳込みおよび冷却部を備えた連続鋳造プラントの概略的な縦断面図である。このプラントは全体的に符号２５で示され、本出願人が製造、販売するディサマチック造型機と同じ種類の造型機を備えている。何十年にもわたって市場に出され、世界中の鋳物工場で広く使用されてきたこの造型機の構造および動作の原理は当業者に良く知られまた米国特許第３００８１９９号に記載されているので、本明細書では簡単に説明するにとどめる。造型に適した湿分含有率の粘土結合された押固められていない型砂が、模型２９を担持しかつ液圧ピストン２７に固定されたスキーズ板２８と、同様に模型３１（ここでは扁平な板として示されている）が取付けられ上方に回動しうる対圧板３０（図４では上方に回動した位置に示されている）との間に形成された造型室へ供給槽２６から供給される。スキーズ板２８がピストン２７によって造型室を通して進められると、型砂はスキーズ板２８と下方に回動した対圧板３０との間、即ちこれらによって担持された模型２９，３１間で緊結され、生型砂からなる鋳型が形成される。次いで、対圧板３０が図４において右方へ動かされて模型３１が鋳型から離され、そして図４の位置へ上方に回動される。その後、鋳型３２はピストン２７によって図４において右方へ進められて先に製造した鋳型３２に対接される。その後、ピストン２７が引込められて模型２９を鋳型３２から離す。かくして、鋳型３２の列が適当な支持台３３上を矢印Ａの方向に図４において右方へ段階的に進められる。鋳型３２の下流側に向いた形状付けられた面は先に製造した鋳型３２の上流側に向いた形状付けられた面と一緒になって鋳型空隙部を形成する。これらの鋳型は鋳込みステーションＢを通して段階的に進められ、この鋳込みステーションＢにおいて、図５に断面図で概略的に示した適当な鋳込装置３４によって鋳型空隙部へ金属が注入される。その後、鋳型は冷却域Ｃを通して型ばらしグリル（図示せず）へ段階的に更に進められる。このようにして形成された生型砂鋳型はそれぞれ鋳型空隙部３５を有する。鋳型空隙部３５の底部は短かくて太いダクトを介して送給槽３６に接続されており、送給槽３６は堰３７および湯口３８からなる注入口装置に接続されている。湯口３８は鋳型の頂部において受口３９へ開口している。図示の鋳型の実施例においては、鋳型は更に鋳型空隙部３５の上部と鋳型の頂部との間の中央接続を構成する押湯４０を備えている。本発明によれば、ダクト４１が鋳型内の送給槽３６を鋳型の下面に連通させ、各鋳型のダクト４１は図３に示した実施例について説明した種類のセパレータ４２によってふさがれている。本発明によれば、鋳込みステーションＢのすぐ下流の位置から鋳型３２の列の下の支持台３３内を冷却域Ｃの少なくとも一部分に沿ってダクト４３が延びており、このダクト４３は支持台３３内で鋳型３２内のダクト４１の下方に位置している。ダクト４３には完全に鋳込まれた鋳型内のセパレータ４２上の金属静圧を越えない圧力の圧縮空気が供給され、この圧力は図３に示した送給槽３について説明した態様で送給槽３６から鋳型空隙部３５へ供給するのに貢献する。図示の鋳型においては、押湯４０は鋳型空隙部３５の上部に後送給する役目を果たすので、この押湯４０は自動鋳造装置３５においては追加的な目的を果たす。というのは、鋳型を完全に充填したことを示す押湯４０内の金属の存在は鋳込みを終了すべきであるとする信号を発生するようになされた適当な光センサまたは熱センサによって記録しうる。以上の説明において、本発明をいくつかの実施例に基づいて説明したが、本発明は請求の範囲の思想の範囲内で種々変更しうるものである。即ち、本発明の方法を水平分割面を有する鋳型について実施しうることは直ちに理解しうるであろう。外部の源から圧力ガスを供給する代わりに送給層内にガスを遊離または発生しうる物質または互いに化学的に反応してガスを発生する一組の物質を置くことによって送給槽内でガスを発生させることもできる。同様に鋳型への鋳込みは図示の重力鋳込み以外の方法、例えば国際特許出願ＷＯ９３／１１８９２に開示のように、下方から鋳型内へ金属を汲上げ、次いで注入口を閉じることによって行うこともできる。更に上述した物質は発熱反応によって発熱し、かつ適当な熱絶縁性を有する添加物を含みうる。部品のリストＡ方向／矢印Ｂ鋳込みステーションＣ冷却域１鋳型２鋳型空隙部２′ 鋳型空隙部３送給層４堰５湯口６受口７プランジャピストン／変位体８ロッド９ベルクランクレバー１０板１１送給槽１２プランジャピストン１３水平ロッド１４ベルクランクレバー１５ダクト１６セパレータ１７圧力室１８減圧弁１９ダクト２０セパレータ２１圧力室２２減圧弁２５造型機２６供給槽２７ピストン２８スキーズ板２９模型３０対圧板３１模型３２鋳型３３支持台３４鋳込装置３５鋳型空隙部３６送給槽３７堰３８湯口３９受口４０押湯４１ダクト４２セパレータ４３ダクト

【手続補正書】特許法第１８４条の７第１項【提出日】１９９５年６月１日【補正内容】請求の範囲１．一つまたはそれ以上の垂直分割面を有し、下方から軽金属鋳物を鋳込むための鋳型であって、連続鋳造プラント内の生型砂の二つの互いに対接する鋳型（３２）からなり、前記鋳型は少なくとも一つの鋳型空隙部（３５）と、この鋳型空隙部（３５）に接続された堰（３７）と、圧力ガス源に接続することができ、かつ堰（３７）より実質的に大きい断面積を有する通路を介して前記鋳型空隙部（３５）に接続された内部後送給槽（３６）とを備えた鋳型において、前記後送給槽（３６）は前記鋳型空隙部（３５）の下方に設けてその側壁の下部において堰（３７）に接続し、鋳型の外表面へ開口する通路（４１）を通して前記圧力ガス源に接続されるようになされていることを特徴とする鋳型。２．液体金属に対して不透過性の材料からなる素子（４２）を後送給槽（３６）と前記通路（４１）との間に配置し、この素子（４２）を介して後送給槽を圧力ガス源に接続しうるようにしたことを特徴とする請求の範囲１の鋳型。３．前記素子（４２）がガス圧の作用を受けた時に撓み得るものであることを特徴とする請求の範囲２の鋳型。４．前記素子（４２）がガスに対して透過性であることを特徴とする請求の範囲２または３の鋳型。５．請求の範囲１−４のいずれかに記載の鋳型およびこれらの鋳型が鋳込装置を通して段階的に進められる間に個々の鋳型に順次鋳込装置（３４）を備え、鋳込まれた鋳型を冷却するようにした連続鋳造プラントの鋳込および冷却域において、少なくとも一つの圧力ガス源に接続され、鋳込装置（３４）のすぐ下流側の位置から鋳型列の縦方向（Ａ）に延びた溝（４３）を設け、この通路（４１）は鋳型の外表面に開口する通路（４１）に連通するように鋳型に対接するようにしたことを特徴とする鋳込みおよび冷却域。６．鋳型列の縦方向（Ａ）に延びた溝（４３）を少なくとも二つの区分に分割し、鋳込まれたばかりの鋳型内の後送給槽（３６）の底部における金属静圧を越えないガス圧を有する圧力ガス源へ鋳込装置（３４）に最も近い第一の区分を接続し、この第一の区分の下流側の第二区分をより高いガス圧を有する圧力ガス源に接続するようにしたことを特徴とする請求の範囲５の鋳込みおよび冷却域。７．鋳型列の縦方向（Ａ）に延びた前記溝（４３）の前記第一の区分の前記方向（Ａ）の長さは、鋳型がこの区分を通過してしまった時に鋳型の堰（３７）および押湯（４０）内の金属が確実に固化してしまっているような長さであることを特徴とする請求の範囲６の鋳込みおよび冷却域。【手続補正書】特許法第１８４条の８【提出日】１９９５年１１月１４日【補正内容】明細書連続鋳造プラントの鋳型および鋳込みおよび冷却域技術分野本発明は請求の範囲１の前段に記載した種類の鋳型に関する。背景金属は液体の状態においても固体の状態においても冷却されると体積が減少すること、所謂熱収縮することは一般に知られている。鋳込みの後鋳型空隙部内の熱量の分布が不均一であり、従って鋳物の全ての部分が同時に固化しない鋳型においては、このことは最も長く液体状態にとどまる鋳物部分が先に固化した鋳物部分の収縮を補償するために液体金属を放出する事態を生じさせ、鋳物の表面に凹所として現れるか鋳物内に中空部（空洞またはミクロ収縮）として現れる、一般に鋳縮みと称されるきずを鋳物に生じさせることになる。この欠陥を回避するために、当業者は多くの手段をとることができるが、そのうちの最も一般的な手段は後送給槽（ after− feeding reservoirs ）、即ち鋳込作業の間金属で充填され、この金属が鋳物の最後に固化する部分より長く液体状態にとどまるようにした寸法を有する鋳型内空隙部を、固化の間にこれらの鋳物部分へ液体金属を後送給しうるような比較的大きい断面を有する通路によって前記鋳物部分へ接続するものである。かかる後送給槽は主として二つの形式のもの、即ち開放押湯、即ち鋳物へ接続する通路から鋳型の上面まで延びた実質的に筒状の空隙部の形式のものと、鋳物の送給すべき部分のすぐ近くに設けられた、鋳型内の内部空隙部または包囲された空隙部、所謂「盲押湯」の形式のものが知られている。後者に対して前者は後送給位置における金属静圧（metallostatic pressure）が高い利点を有する。即ち、「ヘッド」圧力、即ち上方に位置する金属柱の圧力が接続通路を通して送給金属を鋳物中へ押圧することによって後送給を高度に支援するのであるが、後者においては後送給の間に圧力が低下するのである。他方、後者は鋳造工程における金属の歩どまりが高い、即ち後続する再溶融（リサイクリング）のために鋳物から分離すべき金属の量が少なくてすむ利点がある。水平方向の分割面を有する鋳型にくらべて垂直方向の分割面を有する鋳型の頂面は表面積が比較的小さく、従って後者の形式の鋳型は後送給のための開放押湯の使用可能性が低い。従って、このため、上述した欠点、即ち通路を通して後送給金属を鋳物へ圧送するための金属静圧が小さいという欠点があるのに上述した「盲押湯」を使用する必要が一般にある。この欠点は軽金属鋳物、即ちアルミニウムおよびその合金またはマグネシウムおよびその合金の鋳物に後送給する場合には、これらの金属の比重が比較的小さいため、顕著になる。上述した欠点を克服するために、ＵＳ−Ａ−２５６８４２８は鋳型空隙部の一側または両側に設けられ、頂部において圧力ガス源へ接続しうる盲押湯を開示している。この圧力ガスの圧力は押湯の底部における金属静圧に加わって後送給をより効果的にする。この従来技術は請求の範囲１の前段の基礎となっている。本発明の開示垂直分割面を有する鋳型内で軽金属鋳物を鋳造することは特に例えば本出願人の製造、販売するディサマチック（Disamatic ）造型プラントの如き連続鋳造プラント（string−moulding plant）の鋳型による鋳造の場合に商業的な関心がある。このため、本発明の目的は、請求の範囲１の前段に記載の形式の鋳型であって、上述した欠点を回避することができ、それと同時に金属の歩どまりを増大させる、個々の鋳型に鋳込むのに使用される金属の量を減少させる可能性を与える方法を提供することにある。本発明によれば、この目的は請求の範囲１「〜おいて」の後に記載の構成によって達成される。そこに記載のように、鋳型空隙部内で金属が固化する間、鋳型の鋳込みの直後の送給槽内の金属静圧にほぼ等しい圧力を後送給槽内に維持することによって後送給槽を鋳型空隙部に接続する通路を通して後送給金属を圧送する圧力が形成され、この圧力は押湯内の対応する金属柱を使用することによって得ることのできる圧力に対応する。従って、鋳型に鋳込む時、この金属柱に対応する量の液体金属が節約される。施与される圧力は、後送給槽に組合された堰内の金属が固化してしまうかまたは例えば国際出願ＷＯ９３／１１８９２に記載のように何等かの他の手段によってこの堰が閉塞されてしうまでは施与される場所における平均金属静圧を越えてはならないことは言うまでもない。さもなくば、施与される高い圧力によって、鋳物に後送給するのに貢献することなく金属が堰を通して戻されることは明らかである。堰内の金属が固化してしまうか堰が閉塞されてしまうと施与されている圧力を随意に高めて有効な後送給の確実性を高めることができる。好ましくは、本発明の鋳型は請求の範囲２，３および４の構成を組入れることができる。本発明は請求の範囲５の前段に記載した種類の鋳込みおよび冷却域にも関し、本発明によればこの鋳込みおよび冷却域はこの請求の範囲５の「〜において」の後段に記載の構成を有する。この鋳込みおよび冷却域は請求の範囲６および７に記載のように構成することができる。図面の簡単な説明以下の本明細書の詳細な説明の部分において、図面を参照して本発明をより詳細に説明する。図面において、図１は鋳型を作るための造型機、この造型機によって作られたかかる鋳型の列および鋳込みおよび冷却域の一部を備えた連続鋳造プラントの一部分の概略的な縦断面図、図２は図１に示した二つの鋳型からなる鋳型に鋳込む状況を示す断面図である。好ましい実施例の説明図１は本発明による鋳型および鋳込みおよび冷却部を備えた連続鋳造プラントの概略的な縦断面図である。このプラントは全体的に符号２５で示され、本出願人が製造、販売するディサマチック造型機と同じ種類の造型機を備えている。何十年にもわたって市場に出され、世界中の鋳物工場で広く使用されてきたこの造型機の構造および動作の原理は当業者に良く知られまた米国特許第３００８１９９号に記載されているので、本明細書では簡単に説明するにとどめる。造型に適した湿分含有率の粘度結合された押固められていない型砂が、模型２９を担持しかつ液圧ピストン２７に固定されたスキーズ板２８と、同様に模型３１（ここでは扁平な板として示されている）が取付けられ上方に回動しうる対圧板３０（図１では上方に回動した位置に示されている）との間に形成された造型室へ供給槽２６から供給される。スキーズ板２８がピストン２７によって造型室を通して進められると、型砂はスキーズ板２８と下方に回動した対圧板３０との間、即ちこれらによって担持された模型２９，３１間で緊結され、生型砂からなる鋳型が形成される。次いで、対圧板３０が図１において右方へ動かされて模型３１が鋳型から離され、そして図１の位置へ上方に回動される。その後、鋳型３２はピストン２７によって図１において右方へ進められて先に製造した鋳型３２に対接される。その後、ピストン２７が引込められて模型２９を鋳型３２から離す。かくして、鋳型３２の列が適当な支持台３３上を矢印Ａの方向に図１において右方へ段階的に進められる。鋳型３２の下流側に向いた形状付けられた面は先に製造した鋳型３２の上流側に向いた形状付けられた面と一緒になって鋳型空隙部３５を形成する。これらの鋳型は鋳込みステーションＢを通して段階的に進められ、この鋳込みステーションＢにおいて、図２に断面図で概略的に示した適当な鋳込装置３４によって鋳型空隙部へ金属が注入される。その後、鋳型は冷却域Ｃを通して型ばらしグリル（図示せず）へ段階的に更に進められる。このようにして形成された生型砂鋳型はそれぞれ鋳型空隙部３５を有する。鋳型空隙部３５の底部は短かくて太い通路を介して送給槽３６に接続されており、送給槽３６は堰３７および湯口３８からなる注入口装置に接続されている。湯口３８は鋳型の頂部において受口３９へ開口している。図示の鋳型の実施例においては、鋳型は更に鋳型空隙部３５の上部と鋳型の頂部との間の中央接続を構成する開放押湯４０を備えている。本発明によれば、通路４１が鋳型内の送給槽３６を鋳型の下面に連通させ、各鋳型の通路４１はセパレータ４２によってふさがれている。このセパレータは溶融金属に対して不透過性の板状素子であってガス圧のもとに弾性的に撓むことができ、ガスに対して透過性である。本発明によれば、鋳込みステーションＢのすぐ下流の位置から鋳型３２の列の下の支持台３３内を冷却域Ｃの少なくとも一部分に沿って溝４３が延びており、この溝４３は支持台３３内で鋳型３２内の通路４１の下方に位置している。溝４３には完全に鋳込まれた鋳型内のセパレータ４２上の金属静圧を越えない圧力の圧縮空気が供給され、この空気圧は後送給槽３６内の溶融金属の下面に上向きの力を及ぼすことによって後送給槽３６から鋳型空隙部３５へ供給するのに貢献する。この空気圧は気泡が後送給槽３６および前記通路を通して鋳型空隙部３５へ上昇して不良鋳物を作ることがないように施与される。図示の鋳型においては、開放押湯４０は鋳型空隙部３５の上部に後送給する役目を果たすので、この押湯４０は自動鋳込装置３４においては追加的な目的を果たす。というのは、鋳型を完全に充填したことを示す押湯４０内の金属の存在は鋳込みを終了すべきであるとする信号を発生するようになされた適当な光センサまたは熱センサによって記録しうる。以上の説明において、本発明を実施例に基づいて説明したが、本発明は請求の範囲の思想の範囲内で種々変更しうるものである。外部の源から圧力ガスを供給する代わりに送給層内にガスを遊離または発生しうる物質または互いに化学的に反応してガスを発生する物質を置くことによって送給槽内でガスを発生させることも随意にできる。同様に鋳型への鋳込みは図示の重力鋳込み以外の方法、例えば国際特許出願ＷＯ９３／１１８９２に開示のように、下方から鋳型内へ金属を汲上げ、次いで注入口を閉じることによって行うこともできる。更に上述した物質は発熱反応によって発熱し、かつ適当な熱絶縁性を有する添加物を含みうる。部品のリストＡ方向／矢印Ｂ鋳込みステーションＣ冷却域２５造型機２６供給槽２７ピストン２８スキーズ板２９模型３０対圧板３１模型３２鋳型３３支持台３４鋳込装置３５鋳型空隙部３６送給槽３７堰３８湯口３９受口４０押湯４１通路４２セパレータ４３溝【図１】【図２】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，ＮＬ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者ラスムッセン，ニールスダヴリュー. デンマーク，ディーケー−1806 フレデリクスベルグシー，ヤコビスアレ８, ３．ティーヴィー. (72)発明者モゲンセン，ヴァグンデンマーク，ディーケー−2820 ゲントフテ，サスヴェイ６ (72)発明者イエスペルセン，エミルデンマーク，ディーケー−2600 グロストルプ，リペヴェンゲット２

Claims

【特許請求の範囲】１．好ましくは垂直分割面を有し、下方から鋳込む（上向き鋳込み）ようになされ、かつ少なくとも一つの鋳型空隙部（２，２′，３５）に接続されるかまたは各鋳型空隙部にそれぞれ接続された少なくとも一つの後送給槽（３，１１，３６）を備えた鋳型（１）内の鋳物、特に軽金属鋳物に後送給する方法において、鋳型に鋳込んだ後、少なくとも一つの後送給層（３，１１，３６）内の金属を圧力に受けさせ、この圧力は鋳型空隙部（２，３′，３５）内の金属が固化するまで維持し、場合によっては増大させ、少なくとも一つの後送給槽内に施与される圧力は、それに組合された注入口（４，３７）内の金属が少なくとも固化した後または注入口が他の態様で閉塞された後、圧力を施与する位置における鋳型（１）内の金属静圧より高く維持することを特徴とする鋳物に後送給する方法。２．鋳型として粒状材料、好ましくは生型砂の一回使用の鋳型を使用することを特徴とする請求の範囲１の鋳物に後送給する方法。３．各後送給槽または少なくともいくつかの後送給槽（３，３６）を注入口（４，３７）または各自の注入口と鋳型空隙部（２，３５）との間に設けたことを特徴とする請求の範囲１の鋳物に後送給する方法。４．圧力ガス源からのガス圧の形で、後送給層（３，１１，３６）内の金属表面に圧力を施与することを特徴とする請求の範囲１または２の鋳物に後送給する方法。５．ガス圧はこれが施与される金属面における鋳型内の金属静圧に最大でも等しく維持することを特徴とする請求の範囲４の鋳物に後送給する方法。６．注入口（４，３７）内の金属が固化してしまうまでまたは他の何等かの方法で閉塞されるまで、ガス圧をこれが施与される金属面における鋳型内の金属静圧に最大でも等しく維持し、注入口内の金属が固化した後または注入口が閉塞された後、前記圧力を増大させることを特徴とする請求の範囲４の鋳物に後送給する方法。７．ａ）鋳型に鋳込んだ直後にガス圧を施与して均一に上昇させ、この圧力を連続的に測定し、ｂ）測定する圧力上昇が止まると直ちに圧力ガスの供給を終らせ、ｃ）圧力上昇が止まる直前に測定された圧力よりいくらか低い圧力に前記ガス圧を低下させることを特徴とする請求の範囲５または６の鋳物に後送給する方法。８．ａ）請求の範囲７の順番の作業を、鋳型への鋳込みの後測定される圧力上昇がもはや止まらなくなるまで均一な時間間隔で繰り返えし、ｂ）所定のガス圧が測定されるまで圧力ガスの供給を続け、次いでこの所定のガス圧を維持することを特徴とする請求の範囲７の鋳物に後送給する方法。９．注入口（４，３７）内の金属の固化または他の方法による注入口の閉塞の後までガス圧を施与せず、このガス圧はこれが施与される金属面における鋳型内の金属静圧より高い値に維持することを特徴とする請求の範囲４の鋳物に後送給する方法。 10．ガス圧を約０．０５バールから約０．５バールに維持することを特徴とする請求の範囲４−９のいずれかの鋳物に後送給する方法。 11．圧力ガスとして大気を使用することを特徴とする請求の範囲４−１０のいずれかの鋳物に後送給する方法。 12．圧力ガスとして不活性ガスを使用することを特徴とする請求の範囲４−１０のいずれかの鋳物に後送給する方法。 13．ａ）後送給槽（１１）を鋳型空隙部（２′）の側方に設け、ｂ）ガス圧を後送給槽内の上方金属面に施与することを特徴とする請求の範囲４−１２のいずれかの鋳物に後送給する方法。 14．ａ）後送給槽（３，３６）を鋳型空隙部（２，３５）より下方に設け、ｂ）ガス圧を後送給槽内の下方金属面に施与することを特徴とする請求の範囲４− １２のいずれかの鋳物に後送給する方法。 15．各後送給槽（３，１１，３６）を液体金属に対して不透過性の材料（１６，２０，４２）によって圧力ガス源から隔離することを特徴とする請求の範囲４ −１４のいずれかの鋳物に後送給する方法。 16．隔離材料がガス圧の作用を受けた時に撓みうるものであることを特徴とする請求の範囲１５の鋳物に後送給する方法。 17．隔離材料が圧力ガスに対して透過性であることを特徴とする請求の範囲１５または１６の鋳物に後送給する方法。 18．十分高いガス圧を確立するに十分な程度にガスを発生する薬剤を後送給槽内において使用することを特徴とする請求の範囲１７の鋳物に後送給する方法。 19．発熱により熱を生じる薬剤を使用することを特徴とする請求の範囲１８の鋳物に後送給する方法。 20．熱絶縁成分を含有する薬剤を使用することを特徴とする請求の範囲１９の鋳物に後送給する方法。 21．一つまたはそれ以上の垂直分割面を有し、特に軽金属鋳物を鋳込むための、請求の範囲１−２０のいずれかの方法を実施するための鋳型であって、連続鋳造プラント内の生型砂の二つの互いに対接する鋳型（３２）からなり、前記鋳型は少なくとも一つの鋳型空隙部（３５）と、この鋳型空隙部（３５）に接続された堰（３７）と、堰（３７）より実質的に大きい断面積を有するダクトを介して前記鋳型空隙部（３５）に接続された内部後送給槽（３６）とを備えた鋳型において、前記後送給槽（３６）は前記鋳型空隙部（３５）の下方に設けてその側壁の下部において堰（３７）に接続し、鋳型の外表面へ開口するダクト（４１）を通して前記圧力ガス源に接続されるようになされていることを特徴とする鋳型。 22．液体金属に対して不透過性の材料からなる素子（４２）を後送給槽（３６）と前記ダクト（４１）との間に配置し、この素子（４２）を介して後送給槽を圧力ガス源に接続しうるようにしたことを特徴とする請求の範囲２１の鋳型。 23．前記素子（４２）がガス圧の作用を受けた時に撓み得るものであることを特徴とする請求の範囲２２の鋳型。 24．前記素子（４２）がガスに対して透過性であることを特徴とする請求の範囲２２または２３の鋳型。 25．請求の範囲２１−２４のいずれかに記載の鋳型およびこれらの鋳型が鋳込装置を通して段階的に進められる間に個々の鋳型に順次鋳込装置（３４）を備え、鋳込まれた鋳型を冷却するようにした連続鋳造プラントの鋳込みおよび冷却域において、少なくとも一つの圧力ガス源に接続され、鋳込装置（３４）のすぐ下流側の位置から鋳型列の縦方向（Ａ）に延びたダクト（４３）を設け、このダクト（４３）は鋳型の外表面に開口するダクト（４１）に連通するように鋳型に対接するようにしたことを特徴とする鋳込みおよび冷却域。 26．鋳型列の縦方向（Ａ）に延びたダクト（４３）を少なくとも二つの区分に分割し、鋳込まれたばかりの鋳型内の後送給槽（３６）の底部における金属静圧を越えないガス圧を有する圧力ガス源へ鋳込装置（３４）に最も近い第一の区分を接続し、この第一の区分の下流側の第二の区分をより高いガス圧を有する圧力ガス源に接続するようにしたことを特徴とする請求の範囲２５の鋳込みおよび冷却域。 27．鋳型列の縦方向（Ａ）に延びた前記ダクト（４３）の前記第一の区分の前記方向（Ａ）の長さは、鋳型がこの区分を通過してしまった時に鋳型の堰（３７）内の金属が確実に固化してしまっているような長さであることを特徴とする請求の範囲２６の鋳込みおよび冷却域。