JP2003311389A

JP2003311389A - 金属の鋳造方法とそれに用いる鋳造装置

Info

Publication number: JP2003311389A
Application number: JP2002120089A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Yanagimoto; 茂柳本; Tomoo Uchida; 友生内田
Original assignee: Showa Denko KK
Current assignee: Resonac Holdings Corp
Priority date: 2002-04-23
Filing date: 2002-04-23
Publication date: 2003-11-05

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】鋳型をほぼ水平状態から垂直方向に起こす鋳造
法であって、高品質の金属鋳塊を安定かつ容易に生産性
良く鋳造する。【解決手段】溶湯受槽に設けられた開閉栓を有する注湯
口から金属溶湯が注入されるように注湯口の下方に鋳型
の注入口が配設され、注入口から金属溶湯を注入するに
つれて鋳型をほぼ水平状態から垂直方向に起こす鋳型傾
斜角駆動装置と、溶湯受槽内の金属溶湯の湯面レベルを
測定する湯面レベル測定器と、鋳型傾斜角度を測定する
鋳型傾斜角度測定器と、溶湯受槽に金属溶湯を配給する
溶湯配給装置と、開閉栓の開度調整をおこなう開閉栓開
度調整装置と、湯面レベルデータと鋳型傾斜角度データ
と開閉栓の開度データが入力され、溶湯配給装置と鋳型
傾斜角駆動装置と開閉栓開度調整装置とを作動させる指
示情報を出力し、鋳型壁面に接触して流下する金属溶湯
の流速と流量とを鋳型の形状に合わせて調整する自動制
御装置を含む金属の鋳造装置からなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鋳型を利用して金
属、特に非鉄金属を素材とする金属成型物の製造方法に
関するものであり、より詳細には、アルミニウム（以下
合金を含む）やマグネシウム、亜鉛などの非鉄金属等の
溶湯を傾斜可能な鋳型を用いて鋳造する方法および鋳造
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】各種金属の鋳物製品の鋳造方式として
は、砂型鋳造法、金型鋳造法、ダイカスト鋳造法が代表
的な方法として挙げられるが、中でも金型鋳造法は引け
巣やミクロシュリンケージの発生が少ない良好な品質の
製品を得る方法として一般的である。この金型鋳造法で
は、固定された鋳型に溶湯を注入する定置式鋳造法や、
傾動可能な鋳型に溶湯を注ぎ込む傾斜式鋳造法が有る。
傾斜式鋳造法の一つの方法が特開２００１−３５３５５
４号公報に開示されている。ここには鋳型の注湯口に湯
だまりを設け、概ね水平に位置された鋳型を湯口が上に
なるように垂直に起こしながら、湯だまり内の金属溶湯
を金型に充填する鋳造方法と得られた鋳塊を鍛造プレス
に投入して鍛造品を得る方法とが開示されている。

【０００３】この傾斜鋳造法では、一般的に鋳型の傾斜
角度を調整しながら溶湯を鋳型壁面に添わせて静かに流
し込むことができるので、注ぎ込まれた溶湯が鋳型の中
で乱れることが無く、いきなり垂直に置かれた鋳型内に
溶湯を注ぎ込むよりも金属の酸化物の発生量は少なく、
結果として得られる鋳塊内部には、非金属介在物や空気
の巻き込みによる空洞欠陥などの発生がないとされてい
る。

【０００４】そしてこの傾斜式鋳造法では、金型に充満
した後に湯だまりに残った溶湯が押し湯として働くので
凝固収縮によって生じた金属組織内のミクロ的な引け部
へ溶湯が供給される。その結果、鋳造された鋳塊内部の
欠陥を消滅することができる。この押し湯効果は湯だま
りに残る押し湯の湯面の高さが高い程高い効果が得られ
るので、品質をより高めるためにはより高い湯面の押し
湯が設けられる。

【０００５】更に最近の技術として、特許第３２４７２
６５号公報には冷却板上に鋳型を配置し、該鋳型の上部
に設けた溶湯受槽から閉塞された該鋳型内に、注入口を
通して空隙を残すことなく金属溶湯を充満させ、次いで
注入口を開閉栓によって遮断して、冷却板の冷却により
金属を一方向凝固させる鋳造方法が開示されている。こ
の鋳造法によると、鋳型内に充満された溶湯は冷却板か
らの抜熱によって注湯口に向けて一方向凝固するので、
鋳塊内部には空洞欠陥、引け巣欠陥、ミクロシュリンケ
ージ等の鋳造欠陥が無い健全な鋳塊が得られる。しか
も、注湯後に開閉栓を遮断することによって鋳型内溶湯
と、溶湯受槽内の溶湯とを分離するので、得られた鋳塊
に押し湯が付いていない。そして繰り返し作業による連
続的な鋳造が可能であるので生産性は高い。又、鋳型内
の容積が一定なので得られた鋳塊の体積は一定であり、
鍛造用素材の体積のばらつきは小さくなるので、製品の
寸法精度の向上や、鍛造金型寿命の延長などの利点をも
たらす。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記のような傾斜鋳造
方法においては、湯溜まりと一体化した鋳型を徐々に起
こしつつ、鋳型キャビティー内の溶湯に激しい攪乱を起
こさないように湯溜まり内の金属溶湯を鋳型壁面に添わ
せながら鋳型に注ぎ込む。この時、鋳型の傾斜角度の変
化量によって湯溜まりからの出湯量が変化するので、傾
斜角度を少しずつ変えれば出湯量の変化は小さく、大き
く変えれば出湯量は急速に増えることとなる。鋳型壁面
が流下を妨げる突起が無い形状であれば、注入された金
属溶湯は鋳型内にすでに充填された溶湯面に加速度がつ
いて流入し、充填された溶湯面に到達した時の速度は最
大となることになる。特に、鋳造工程の後半になって鋳
型が垂直に近づくと鋳型壁面の勾配が大きくなるために
鋳型壁面を流下する溶湯の流速は鋳造開始時に比して非
常に大きなものとならざるを得ない。

【０００７】特にキャビティーが先端部（鋳型の奥）で
狭く、注入口側で広い形状を有する鋳型を用いた場合
は、鋳造工程の初期では鋳型の勾配は構造的により小さ
くなるので鋳型壁面を流下する溶湯の速度は遅くなり、
少ない溶湯量を攪乱することなく流し込むことができ
る。しかし、後半になって鋳型が立ってくると流速は早
まり、早いスピードで多くの溶湯量が注ぎ込まれること
になるので、鋳型内で品質上の問題を起こすことにな
る。

【０００８】この時、注入された金属溶湯が湯面にて攪
乱を発生する速度を超えて到達すると、溶湯と空気中の
酸素とが反応して金属の酸化物（非金属介在物）が発生
し、それらが、溶湯表面に浮遊して凝固後に鋳塊表面に
巻き込まれたり、鋳塊内部に巻き込まれたりして、品質
を低下させるおそれがあった。

【０００９】逆に、注入口近傍は狭く、先端（鋳型の
奥）で幾つかに分岐したキャビティー形状を有する鋳型
を用いた場合は、分岐部分で容積が急に増えるのでキャ
ビティー内部への溶湯流入が遅くなり、先に充填された
キャビティー内の溶湯の一部が凝固を開始するために未
凝固溶湯との間に不連続的な凝固が起きて湯境などの鋳
造欠陥が発生するおそれがある。それを防止するため
に、傾斜角度を大きくして、出湯量を多くして分岐した
キャビティーのそれぞれに速やかに溶湯を充足させる方
法を用いることになる。しかし、傾斜角度を増やすこと
によって出湯量は増えるものの、傾斜角度が立ってくる
ために溶湯の流速も早まり、特に、傾斜角度が垂直に近
づくと流下する溶湯に加速度がつき、大きな流速となっ
てキャビティー内の溶湯中に激しく落下して前述した品
質上の問題を起こす。

【００１０】一方、加速度をつけずに遅い流速で常に溶
湯を流入しようとすると、いかなる傾斜角度においても
一定の溶湯量を湯溜まりから流出する必要があるので、
湯溜まりを極めて大きなものとし、保有溶湯量を多量に
蓄えざるをえない。その結果押し湯として捨てられる不
良部分が増加することとなり、使用する溶湯量が増加す
るので生産性を著しく悪化させる。

【００１１】この様に、鋳型の傾斜角度を垂直方向へ上
昇しながら行う傾斜鋳造法では、傾斜角度の任意の場所
で、流速を遅くしたまま流量を必要量確保するというこ
とは構造上困難であった。

【００１２】この発明は上記に鑑み提案されたもので、
鋳型の注入口から金属溶湯を注入するにつれて鋳型をほ
ぼ水平状態から垂直方向に起こす鋳造法であって、鋳型
キャビティー形状に応じて、傾動する鋳型に注入された
溶湯の鋳型壁面を流下する流速と流量とを独立して制御
することを可能とし、従来では得られなかった高品質の
金属鋳塊を安定かつ容易に生産性良く鋳造する装置と、
その製造方法を提供することを目的とする。

【００１３】

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は以下の構成を採用した。１）上記課題を解決するための第１の発明は、溶湯受槽
に設けられた開閉栓を有する注湯口から金属溶湯が注入
されるように注湯口の下方に鋳型の注入口が配設され、
注入口から金属溶湯を注入するにつれて鋳型をほぼ水平
状態から垂直方向に起こす鋳型傾斜角駆動装置と、溶湯
受槽内の金属溶湯の湯面レベルを測定する湯面レベル測
定器と、鋳型傾斜角度を測定する鋳型傾斜角度測定器
と、溶湯受槽に金属溶湯を配給する溶湯配給装置と、開
閉栓の開度調整をおこなう開閉栓開度調整装置と、該湯
面レベル測定器から得られる湯面レベルデータと鋳型傾
斜角度測定器から得られる鋳型傾斜角度データと開閉栓
開度調整装置から得られる開閉栓の開度データが入力さ
れ、溶湯配給装置と鋳型傾斜角駆動装置と開閉栓開度調
整装置とを作動させる指示情報を出力し、鋳型壁面に接
触して流下する金属溶湯の流速と流量とを鋳型の形状に
合わせて調整する鋳造自動制御装置とを含み、鋳型に溶
湯が充満される直前では、溶湯受槽を構成する部材の下
面と開閉栓を有する注湯口とで該鋳型の注入口が閉塞さ
れるような状態に鋳型が設置されていること、を特徴と
する金属の鋳造装置である。２）上記課題を解決するための第２の発明は、前記鋳型
傾斜角度駆動装置が、駆動源の直線運動を回転軸の回転
運動に変換させる機構、駆動源の回転運動の速度を変じ
て回転軸の回転運動に変換する機構、回転軸に直接駆動
源の回転運動を与える機構から選ばれるいずれか１種ま
たは２種以上の組み合わせを有する装置であること、を
特徴とする１）に記載の金属の鋳造装置である。３）上記課題を解決するための第３の発明は、配給装置
が、柄杓によるバッチ式装置であることを特徴とする
１）または２）に記載の金属の鋳造装置である。４）上記課題を解決するための第４の発明は、配給装置
が、外部溶湯保持炉と受槽とを溶湯供給配管によって結
んだサイホン式配給装置、動力ポンプ式配給装置、溶湯
保持炉湯面への圧力付加による湯面加圧ポンプ式配給装
置、または溶湯受槽の側面に設けた溶湯供給孔に樋もし
くは供給配管から供給する配給装置から選ばれるいずれ
か１種または２種以上の組み合わせた配給装置であるこ
とを特徴とする１）または２）に記載の金属の鋳造装置
である。５）上記課題を解決するための第５の発明は、前記注湯
口の出口下端部と注入された金属溶湯が最初に到達する
鋳型壁面との高さの差ｈが２００mm以下であることを特
徴とする１）乃至４）のいずれか１項に記載の金属の鋳
造装置である。６）上記課題を解決するための第６の発明は、注入中の
溶湯受槽内に貯留された金属溶湯の湯面の高さＨが、注
湯口の出口下端から少なくとも１０ｍｍ以上であること
を特徴とする１）乃至５）のいずれか１項に記載の金属
の鋳造装置である。７）上記課題を解決するための第７の発明は、開閉栓を
閉じる直前の溶湯受槽内に貯留された金属溶湯の湯面の
高さＨ１が、注湯口の出口上端部から少なくとも１０ｍ
ｍ以上であることを特徴とする１）乃至６）のいずれか
１項に記載の金属の鋳造装置である。８）上記課題を解決するための第８の発明は、注入中の
鋳型傾斜角度αが垂直方向から水平方向に１０〜９０°
であることを特徴とする１）乃至７）のいずれか１項に
記載の金属の鋳造装置である。９）上記課題を解決するための第９の発明は、溶湯受槽
内に貯留されている溶湯の開放湯面が、Ａｒガス、窒素
ガスから選ばれる不活性ガスのいずれか１種または２種
以上にて覆われていることを特徴とする１）乃至８）の
いずれか１項に記載の金属の鋳造装置である。１０）上記課題を解決するための第１０の発明は、溶湯
受槽、注湯口、開閉栓、開閉栓の開閉機構および溶湯受
槽を囲む加熱炉が開閉可能な密閉容器内に収納されてお
り、密閉容器には気体流入バルブを介して加圧気体供給
装置が接続され、密閉容器には容器外へ気体を排出する
排気バルブが設けられ、鋳型内への溶湯が充満した後に
排気バルブを閉じた状態で気体流入バルブを開いて気体
を流入して密閉容器内の圧力を高め、次いで開閉栓を閉
じた後に、気体流入バルブを閉じてあった排気バルブを
開いて密閉容器内の圧力を除圧するバルブ制御機構を有
していることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１
項に記載の金属の鋳造装置である。１１）上記課題を解決するための第１１の発明は、密閉
容器内への圧力の付加が、加圧した気体によるものであ
って、気体が空気、窒素ガス、Ａｒガスから選ばれるい
ずれか１種または２種以上の気体であることを特徴とす
る１０）に記載の金属の鋳造装置である。１２）上記課題を解決するための第１２の発明は、密閉
容器内の溶湯受槽内の湯面へ付加される圧力の大きさ
が、０．００１〜５メガパスカルであることを特徴とす
る１０）または１１）に記載の金属の鋳造装置である。１３）上記課題を解決するための第１３の発明は、鋳型
の材質が鉄、鋳鉄、耐熱鋼、銅、およびそれぞれの合金
から選ばれるいずれか１種または２種以上の組み合わせ
であることを特徴とする１）乃至１２）のいずれか１項
に記載の金属の鋳造装置である。１４）上記課題を解決するための第１４の発明は、鋳型
の注入口から金属溶湯を注入するにつれて鋳型をほぼ水
平状態から垂直方向に起こす鋳造方法において、鋳型の
注入口を、溶湯受槽に設けられた開閉栓を有する注湯口
から金属溶湯が注入されるように注湯口の下方に配設
し、注湯口の出口下端部と溶湯受槽内に貯留された金属
溶湯の湯面の高さの差と、鋳型の傾斜角度と、開閉栓の
開度とを制御することにより、鋳型壁面に接触しながら
鋳型内を流下する金属溶湯の流速と流量とを調整しなが
ら金属溶湯を注入し、該鋳型の注入口が溶湯受槽を構成
する部材の下面と開閉栓を有する注湯口とで閉塞される
ような状態で、鋳型内に注入された注入口の溶湯が最終
凝固部として凝固が完了する直前に開閉栓を閉じて凝固
を完了することと、を特徴とする金属の鋳造方法であ
る。１５）上記課題を解決するための第１５の発明は、金属
がアルミニウムもしくはアルミニウム合金であること、
を特徴とする１４）に記載の金属の鋳造方法である。

【００１５】

【発明の実施の形態】先ず、この発明の製造装置の一例
を図１に基づいて説明する。図１は、溶湯受槽に設けら
れた開閉栓を有する注湯口から金属溶湯が注入されるよ
うに注湯口の下方に鋳型の注入口が配設され、鋳型傾斜
角駆動装置と、湯面レベル測定器と、鋳型傾斜角度測定
器と、溶湯配給装置と、開閉栓開度調整装置と、鋳造自
動制御装置とを含み、鋳型に溶湯が充満される直前で
は、溶湯受槽を構成する部材の下面と開閉栓を有する注
湯口とで該鋳型の注入口が閉塞されるような状態に鋳型
が設置されていること、を特徴とする金属の鋳造装置の
１例である。

【００１６】図１は、溶湯受槽１と鋳型７とが一体にな
って傾動する傾斜鋳造装置を用いて鋳造中の装置の断面
概略図である。

【００１７】溶湯受槽１は電気抵抗加熱体５’を装備し
た電気炉５内にスペーサー１６と溶湯受槽下部の固定板
１５によって固定設置されている。固定板１５に受槽下
部のその細径部１５’が嵌合されている。また、炉内の
熱放散を防ぐ為に、炉の上部は蓋８０にて覆われてい
る。溶湯受槽１の最上部内面には、溶湯受槽を傾動した
ときに溶湯が溶湯受槽外に流出しないように、受槽の中
心軸に向けて突起状部１’が少なくとも半周以上設置さ
れているのが好ましい。

【００１８】溶湯受槽１下部には注湯口４が設けられて
おり、注湯口は昇降可能な開閉栓２を有している。これ
の開閉度を制御することによって溶湯受槽内の溶湯３が
注湯口から出湯する量を調整することができる。開閉栓
開度調整装置７０は、ベース板１４に設置された支柱１
３の上部に取り付けられた電動式シリンダー１１とそれ
に連接したピストン１１’とから構成される。開閉栓２
は、開閉栓開度調整装置７０のピストン１１’に支持棒
１２を介して接続される。例えば、支持棒１２先端に開
閉栓２はボルト４１で固定され、開閉栓開度調整装置に
よって上下動する。なお、開閉栓の先端から注湯口まで
の拒離Ｌを制御することで開閉栓の開度を調整すること
ができる。

【００１９】開閉栓開度調整装置７０と鋳造自動制御装
置７１との間には、電動式シリンダー１１から鋳造自動
制御装置の入力装置５０の端子Ｘ２へ入力情報として開
閉栓２の位置情報を送り、一方、鋳造自動制御装置の出
力装置５２の端子Ｙ１から電動式シリンダー１１へ鋳造
自動制御装置の演算装置５１より与えられた開閉栓開度
の情報を元にした開閉栓２の開度制御指示情報が送られ
るように、制御線が接続されている。開閉栓開度調整装
置は、この開度制御指示情報により、電動シリンダー１
１を作動させて開閉栓２を所定の位置に移動することが
できる。

【００２０】電動式シリンダー１１は、位置情報の出力
と、外部からの制御指示情報の入力による位置の制御が
一体の装置でできるので好ましい。開閉栓昇降機構７０
の動力源としては、電動式シリンダー以外には、リニヤ
ーモーター、電動式ステッピングモーター、油圧式シリ
ンダー、水圧式シリンダー、空圧式シリンダー等が挙げ
られる。電動式シリンダー、リニヤーモーター、電動式
ステッピングモーターは位置精度に優れるので好まし
い。

【００２１】溶湯３中に湯面レベル測定器が挿入されて
いる。本図では湯面レベル測定器のの例として、電磁式
液面計１７が挿入されている。電磁式液面計１７からの
検出信号を鋳造自動制御装置に伝送する制御線が鋳造自
動制御装置の入力装置５０のターミナルＸ１接続されて
いる。液面計はベース板１４に設置された支持棒１８の
先端にボルト４２で固定されている。溶湯受槽１内の湯
面３’のレベルは、電磁式液面計１７にて測定され、そ
のデータは鋳造自動制御装置７に送られる。

【００２２】湯面レベル測定器は、電磁式液面計以外
に、発信器付き浮き子式液面計、レーザー式液面計、光
電式液面計を挙げることができる。

【００２３】鋳型７は、鋳型が傾斜したときに下方に位
置する下部鋳型７Ａ、上方に位置する上部鋳型７Ｂから
なり、上部鋳型７Ｂと下部鋳型７Ａは鋳型分割面６にて
接合され注入時に一体化されている構造のものが好まし
い。

【００２４】鋳型の材質としては、熱伝導率が高く、耐
熱強度と耐溶湯反応性が高いものを用いることが好まし
い。鋳型の材質としては、鉄、鋳鉄、耐熱鋼、銅および
それぞれの合金を挙げることができる。全体を同一の材
質のものを用いても良いが、分割して各部分を別々な材
質の組み合わせとしても良い。高い熱伝導率と、鋳型の
変形防止、溶湯による浸食の防止からＪＩＳ規格のＳＫ
Ｄ６１等の耐熱鋼が好ましい。

【００２５】注入口から金属溶湯を注入するにつれて鋳
型をほぼ水平状態から垂直方向に起こすための鋳型傾斜
角駆動装置は、例えば、直線運動を行う動力源として油
圧式シリンダー、電動式シリンダー、水圧式シリンダ
ー、空圧式シリンダー、電動式チェーンブロック等が用
いられ、これらがベース板や鋳造機の一部に付属したア
ームに設置した回転自在の結合ピンを介して鋳型に結合
されていて、直線運動を鋳型の回転運動に変換する機構
を有した装置を用いることができる。直線運動を行う動
力源のうち、油圧式シリンダーは傾動速度を変化させる
ための自由度や、位置制御の精確さにおいては最も優れ
るので好ましい。電動式シリンダーは、装置を小型に出
来るので使用に便利であるので好ましい。

【００２６】さらに、駆動源の運動を、速度を変じて回
転軸の回転運動に変換する機構としては、回転軸に直接
装着された電動機付き減速機等が挙げられる。更に駆動
源として回転軸に直接回転運動を与える機構としては、
回転軸に直結された低速度の電動機等が挙げられる。

【００２７】図１の例では、鋳型をほぼ水平状態から垂
直方向に旋回させる動作は、直線運動の動力源である油
圧シリンダー２３のピストン２４の動作によって行われ
る。オイル２７はオイルタンク２６に貯蔵され、オイル
ポンプ２２の稼動によってサクション２８から送油管２
９を通って油圧シリンダー２３に供給される。下部鋳型
７Ａは、鋳型固定台１９に固定されている（固定冶具は
図示せず）。鋳型固定台１９はベース板１４の一部を構
成し、支柱２１に設置された回転軸２０に結合されてい
る。

【００２８】これにより、ピストン２４は前進して、ベ
ース板１４を上方へと持ち上げて鋳型７を垂直方向へと
起こす。ピストン２４の長さは、初期状態で鋳型の長手
方向がほぼ水平状態となるように調整されている。油圧
シリンダー上部のオイルは戻り配管３０を通ってオイル
タンクへと戻る。

【００２９】戻り配管３０の途中には鋳造自動制御装置
の出力装置５２の端子Ｙ２と制御線で結ばれた絞り弁２
５が設けてある。鋳造自動制御装置の出力装置５２の端
子Ｙ２から発信された信号によって絞り弁２５の開度を
制御することができ、それによって鋳型の傾斜角度αを
所定の値に制御したり、鋳型の傾斜角度の変化スピード
を制御することができる。

【００３０】回転の軸芯の位置は、図１に示したベース
板１４と鋳型固定台１９との交接部の位置に限られたも
のではない。鋳造装置の機能に対して支障をきたさない
範囲で設定することができる。例えば注湯口を含む位置
の水平方向の軸で回転させても良く、更に、受槽上端近
傍の位置を軸芯として回転させても良い。更には、後述
するように溶湯の供給が溶湯受槽に接続した樋や配管に
よる場合（図７）には、樋や配管の断面の重心の位置に
回転軸を設けて旋回させても良い。

【００３１】下型固定台１９には、鋳造自動制御装置の
入力装置５０の端子Ｘ３と制御線で結ばれた鋳型傾斜角
度測定器３１が設置してある。鋳型傾斜角度測定器３１
で測定した鋳型が傾斜している随時の傾斜角度αの情報
をリアルタイムで鋳造自動制御装置に送ることができ
る。鋳型傾斜角度測定器３１としては、エンコーダー／
発信器付きラックピニオン方式角度測定器、発信器付き
リニヤーゲージなどが挙げられる。

【００３２】注湯口４から注入された金属溶湯８は、下
部鋳型７Ａの鋳型壁面５３に添って鋳型内へと流入す
る。注入された金属溶湯は、流速が鋳型の傾きによって
加速されて鋳型壁面に接触して流下する。記号９は鋳型
内に流入した金属溶湯である。図１では、受槽と鋳型と
を鋳型の注入口内に受槽の注湯口が含まれるように配置
して溶湯受槽１と鋳型７とが一体になって傾動するの
で、この図は溶湯受槽に設けられた開閉栓を有する注湯
口から金属溶湯が注入されるように注湯口の下方に鋳型
の注入口が配設された装置の一例である。

【００３３】鋳造自動制御装置の出力装置の端子Ｙ３
は、溶湯受槽に金属溶湯を配給する溶湯配給装置に接続
している。溶湯配給装置は、鋳造自動制御装置の出力装
置のＹ３端子からの制御信号により溶湯の供給量を制御
できるものであれば公知の方法を用いることができる。

【００３４】溶湯受槽への金属溶湯の配給装置が、柄杓
式供給装置のようなバッチ式であると、鋳造工程の都度
受槽に一定温度で一定量の金属溶湯を供給出来るので好
ましい。

【００３５】図６（ａ）は、外部の溶湯保持炉から金属
溶湯が柄杓によってくみ出され、受槽へと配給されてい
る様子を示す。

【００３６】他の金属溶湯の配給装置として、以下のよ
うな装置を挙げることができる。外部に設置した溶湯保
持炉と受槽とを溶湯供給配管によって接続した場合、サ
イホン式配給装置、動力式ポンプ配給装置、該溶湯保持
炉湯面への圧力付加による加圧ポンプ配給装置が用いる
ことができる。

【００３７】もしくは受槽の側面に設けた溶湯供給孔に
樋あるいは給湯配管を接続して、連続配給する装置を挙
げることができる。図７（ａ）は、受槽の側壁を開放し
て溶湯供給孔を設け、そこに樋を結合し樋から受槽へと
溶湯を配給している様子を示す。

【００３８】外部の溶湯保持炉と受槽とを結ぶサイホン
方式や、動力ポンプを装着した供給装置は金属溶湯の受
槽への移送時に溶湯が空気に触れないので、金属酸化物
の発生を抑えることができるので、常に清浄な金属溶湯
を使用することができるので好ましい。

【００３９】これらの溶湯の配給装置は単体で用いても
良いが組み合わせて用いても良い。

【００４０】受槽への溶湯の配給は、鋳造工程の任意の
段階で実施することが可能である。例えば、配給量の調
整も以下のように可能である。鋳型内へと注湯された量
の受槽への配給は、受槽内に設置された湯面レベル測定
器１７のデータを鋳造自動制御装置の入力装置５０に入
力し、出力装置５２の端子Ｙ３からの信号によって溶湯
供給装置を間欠的に作動しても良い。あるいは、サイホ
ン装置や動力式ポンプを間歇的に作動しても良い。

【００４１】注湯口から流出する溶湯の注湯量と流速を
一定とする場合は、この受槽内の湯面レベルを鋳造工程
中に一定に保つように連続的に溶湯を供給しても良い。
あるいは、注湯中には受槽内の湯面レベルを低下させた
状態とし鋳型内への注湯速度を低下させ、次に注湯が完
了した時点で湯面レベルを上昇させるように溶湯受槽内
に溶湯を配給して、受槽内の溶湯による押し湯効果を充
分に高めるという操作も可能である。鋳型への注湯を行
いつつ、鋳型を寝かせたまま受槽に溶湯を受けても良
く、立てながら受けても良い。

【００４２】ほぼ水平に寝かせた鋳型に注入を行うと同
時に、受槽に配給を受けても良い。あるいはほぼ垂直状
態の鋳型に注入を行なうと同時に、受槽に配給を受けて
も良い。

【００４３】このように溶湯受槽内への溶湯の配給量を
制御しながら連続的に供給することにより、鋳型内の最
終凝固部に最大の押し湯効果を与えることが可能にな
り、高品質の鋳塊を得ることが出来る。

【００４４】これらのサイホン、あるいはポンプ配給装
置、給湯配管にあっては、装置、管内の溶湯が該溶湯の
凝固開始温度以下に達しないように保温されているか必
要に応じて加熱されているのが好ましい。

【００４５】受槽と鋳型とが一体となって傾斜する場合
には、動力ポンプ式供給装置が溶湯の品質を損なわず、
簡便で利用しやすい。後述するような溶湯受槽が回転し
ないで鋳型だけが傾斜する場合（図５）には、受槽に接
続された樋が簡便で使用しやすい。

【００４６】受槽と鋳型とが一体となって傾斜する場合
には、溶湯供給配管や供給樋の受槽との回転接合部から
溶湯が流出しないようにその箇所にシール処理を施すこ
とで、受槽が傾斜しても溶湯を受槽へと安定して供給す
ることができる。

【００４７】鋳造自動制御装置は、該湯面レベル測定器
から得られる湯面レベルデータと鋳型傾斜角度測定器か
ら得られる鋳型傾斜角度データと開閉栓開度調整装置か
ら得られる開閉栓の開度データが入力され、溶湯配給装
置と鋳型傾斜角駆動装置と開閉栓開度調整装置とを作動
させる指示情報を出力し、鋳型壁面に接触して流下する
金属溶湯の流速と流量とを鋳型の形状に合わせて調整す
る装置である。

【００４８】演算装置５１は入力装置５０に入力された
溶湯受槽の溶湯面レベル３’の情報と、鋳型傾斜角度α
と、開閉栓２の位置情報とから、鋳型形状に合わせた最
適な鋳型壁面に接触して流下する金属溶湯の流速と流量
とが得られるような開閉栓２による注湯口の開度と、鋳
型を起こす量と、湯面レベルとを決定し、出力装置５２
から各装置に指令情報を送る。この指令情報に基づい
て、開閉栓開度調整装置７０と鋳型傾斜駆動装置の絞り
弁２５と配給装置（図示せず）とが作動する。

【００４９】演算装置では、入力情報を基に、鋳型内キ
ャビティの形状に対して最適な鋳型壁面に接触して流下
する金属溶湯の流速となる注湯口４での溶湯の平均初速
度、および鋳型キャビティの形状に対して最適な流量を
得るために、制御パラメータの目標値を算出して出力装
置に出力する。目標値を算出するために、最適な平均初
速度、流量と、出力する制御パラメータとの関係をテー
ブルの形のデータベースとして内蔵することが好まし
い。入力された情報に対して最適な出力を瞬時に得るこ
とができるからである。

【００５０】例えば、受槽内の湯面の高さＨと開閉栓の
開度を制御する開閉栓と注湯口までの距離Ｌと鋳型の傾
斜角αとから出湯口から流出する溶湯の平均初速度Ｖを
予め実験的に求めておき、平均初速度Ｖを得るためのこ
れらのパラメータ（Ｈ、Ｌ、α）の組み合わせを予め求
めておく。また、その時の流量Ｑを予め実測しておく。
さらに、平均初速度Ｖ、流量Ｑを変更した場合の凝固が
完了した鋳塊の品質を予め調べておく。これらの結果に
基づき、パラメーター（Ｈ、Ｌ、α、Ｖ、Ｑ）の組み合
わせと凝固の結果とを関連づけたデータベースを作製し
て、演算装置の記憶装置に内蔵しておく。実際の運転時
には、各測定装置から各パラメーターのその時点の値が
入力装置に入力され、演算装置において入力された各パ
ラメーターの値から逆に品質を満足する最適な平均初速
度、流量となるような各パラメータの目標値をデーター
ベースから比較参照をして求め、その値が得られるよう
に各装置を制御する出力情報を出力して、各装置を制御
する。その結果、鋳込まれる鋳塊の品質が求める水準を
満足することになる。

【００５１】金属溶湯を注入する際に、鋳造自動制御装
置によって、鋳型壁面に接触しながら鋳型内を流下する
金属溶湯の流速と流量とを鋳型形状に合わせて調整する
方法を、図２を例に説明する。

【００５２】鋳型の傾斜角αが大きくて水平に近ければ
鋳型内壁面５３に添って流下する溶湯の流速は遅くなる
ので、良好な品質の鋳塊を得ることが出来るが、遅すぎ
ると注湯時間がかかるだけでなく、鋳型からの抜熱量が
大きくなって鋳型の途中で凝固が開始されて湯境や湯廻
り不良などの鋳造不良が発生する。傾斜角αが小さくて
鋳型が垂直に近くなると、流下する溶湯の流速は早くな
って鋳造時間は短縮されて生産性は上がるが、溶湯は鋳
型底部に激しく衝突し、空気巻き込みや非金属介在物の
巻き込み等による鋳塊品質の劣化が起きることになる。

【００５３】注湯口から流出する溶湯の平均初速度Ｖ
は、受槽内の溶湯３’のレベルによって生じた静水圧の
ために、注湯口からの湯面の高さに比例して大きくな
る。鋳型壁面に到達する溶湯は既に、平均初速度Ｖを持
って壁面に到達するから、溶湯は平均初速度を持って壁
面を流下する。注入された金属溶湯は、流速が鋳型の傾
きによって加速されて鋳型壁面に接触して流下するの
で、鋳塊内部に欠陥を発生させないようにするために
は、平均初速度を加味した鋳型の傾斜角αを決定する必
要がある。

【００５４】次いで、注湯口からの流出する溶湯量は、
開閉栓による注湯口の開度によっても決定される。開閉
栓が注湯口に完全に挿入されると開閉栓の開度は０にな
り出湯量は０となる。開閉栓が注湯口の充分に上部に有
ると、開閉栓の開度は全開となる。開閉栓がそれらの中
間にあると注湯口を部分的に塞ぐ形となるので、開閉栓
昇降装置１１によって開閉栓の位置を適宜制御すること
によって開閉栓の開度が制御され、任意の出湯量を得る
ことができる。

【００５５】さらには、例えば、図１に示すように、下
部鋳型の内面に突起状部１０が有る場合には、流れる金
属溶湯の流速が早いと溶湯が突起部１０でジャンプする
ので溶湯は激しく攪乱し、溶湯中への空気の巻き込みや
非金属介在物の巻き込みが発生する。その為、突起状部
１０が鋳型内の溶湯の湯面９’にて覆われるまでは鋳型
の傾動角度を大きくしておき、突起１０が湯面９’に隠
れてからは、溶湯内に空気や酸化物の巻き込みが発生し
ない程度に鋳型を垂直方向に立てて傾動角度を小さくす
ることが好ましい。

【００５６】以上説明したように、本発明の鋳造装置
は、鋳型の傾斜角度とは独立して注入量を調整する機能
を備えた鋳造装置であるから、鋳型をほぼ水平な状態に
したまま注湯を行うことが可能である。さらに鋳型への
注湯を流量を変えても溶湯の流速ほ変化を抑えることが
可能となる。

【００５７】入力装置には、上記以外に下部鋳型の上端
部近傍部等の温度を測定する温度測定装置からの情報を
入力させて、鋳造自動制御装置の演算部における動作の
トリガとすることが好ましい。

【００５８】外部の溶湯保持炉からの溶湯の汲み出し、
鋳型の傾動、注湯の開始、開閉栓の開度調整、凝固完了
後の鋳型の開放と鋳塊の取り出し、鋳型のリセット、鋳
型内に組み込まれたあるいは外部に設置された（図示せ
ず）鋳型の冷却タイミング等の鋳造工程の動作タイミン
グを、演算装置内のタイマーの時間設定によって制御す
るのが、制御装置を簡単にすることができるので好まし
い。更に後述する不活性ガスの密閉容器への充満、密閉
容器内の気体加圧付加時に気体の流入と排除を行うタイ
ミングと連動させることもできる。

【００５９】次ぎに図１の出湯口部付近を拡大した図２
をもとに本装置を用いた場合の溶湯の注入動作を説明す
る。

【００６０】注湯口４の出口下端部１０１と鋳型に注入
された金属溶湯１０３が最初に到達する鋳型壁面との高
さｈは１００mm以下（より好ましくは７０mm以下。）で
あることが好ましい。注湯口の出口下端部と鋳型内壁面
５３との落差が小さくなるので、内壁面に落下した溶湯
が激しく攪乱することがないので、鋳塊内部に溶湯攪乱
に伴う欠陥の無い良好な品質の金属鋳塊を得ることがで
きるからである。鋳型注入口を構成する鋳型壁面を注湯
口の出口下端部に近づけて配設することにより注湯口の
出口下端部と注入された金属溶湯が最初に到達する鋳型
壁面との高さｈを１００ｍｍ以下としている。

【００６１】注湯口の出口上端部１０５から受槽内の湯
面までの高さＨ１は、少なくとも０以上（より好ましく
は１５mm 以上。）であることが好ましい。高さＨ１が
マイナスになると注湯中に注湯口４が大気にさらされて
注湯口内面に金属の酸化物（非金属介在物）が発生し、
それが異物となって鋳塊内に巻き込まれるか、開閉栓２
と注湯口の摺り合わせ面に挟まって閉止が不完全となる
などの問題を発生させるおそれがあるからである。受槽
内の溶湯量を、鋳塊を形成するのに必要な量以上とする
か、溶湯供給装置によって溶湯を連続的に補給すること
により、注湯口の出口上端部から受槽内の湯面までの高
さＨ１を少なくとも０ｍｍ以上としている。

【００６２】開閉栓閉時直前の受槽内湯面３’の、注湯
口の出口下端部１０１からの高さＨが１０mm以上（より
好ましくは１５mm以上。）であることが好ましい。受槽
内の溶湯が充分に最終凝固部に押し湯の効果を作用させ
ることができ、鋳塊内部の引け欠陥を抑えた健全な金属
鋳塊を得ることができるからである。溶湯受槽内の溶湯
量を、鋳塊を形成するのに必要な量以上として予め蓄え
ておくか、溶湯供給装置によって溶湯を連続的に補給す
ることにより開閉栓閉時直前の受槽内湯面の、注湯口の
出口下端部からの高さＨを１０mm以上としている。

【００６３】流量は、開閉栓２の先端１０６の、出湯口
４の入口上端部１０７からの距離Ｌを制御することによ
って調整できる。距離Ｌが０の時、もしくは開閉栓先端
が出湯口内に挿入された時には出湯量は０となり、距離
Ｌが充分に大きければ流量は最大となる。距離Ｌをその
間の任意の値とすることにより、開度が制御されて流量
が調整される。即ち、出湯量は距離Ｌを調整することに
よって、鋳型の傾斜角度αとは無関係に行うことができ
る。

【００６４】注湯中の鋳型傾斜角αが垂直方向から水平
方向に１０〜９０°（より好ましくは２０〜７５°。）
であることが好ましい。鋳型キャビティー５５内に流入
する金属溶湯１０４に激しい攪乱が起きないので、内部
品質に優れた金属鋳塊を得ることができるからである。
例えば、図１の装置を用いた場合は、ベース板の端部に
結合された油圧シリンダー２３のピストン２４を収縮さ
せることによって、回転軸２０を中心にして受槽１と一
体化した鋳型７を傾動することにより、注湯中の傾斜角
αを垂直方向から水平方向に対して１０〜９０°として
いる。

【００６５】金属溶湯の出湯口出口での平均初速度Ｖが
１〜１５０ｃｍ／ｓ（より好ましくは１０〜１５０ｃｍ
／ｓ。）であることが好ましい。出湯口から放出される
金属溶湯が激しく攪乱することがないので内部品質に優
れた金属鋳塊を得ることができるからである。溶湯受槽
内の溶湯量を、鋳塊を形成するのに必要な量以上として
予め蓄えておくか、溶湯供給装置によって溶湯を連続的
に補給して、溶湯液面高さを所定より下げないこと、開
閉栓の開度を制御すること、鋳型の傾斜角度を制御する
ことにより金属溶湯の注湯口出口での平均初速度Ｖを１
〜１５０ｃｍ／ｓとしている。

【００６６】次に、別の実施例として、溶湯受槽が傾斜
せずに鋳型だけが傾斜する装置の例を図５にて説明す
る。図５は、受槽と鋳型が一体でなく、受槽が傾斜せず
に鋳型だけが傾斜することとした以外は、図１と同様の
構成である。回転軸１５４を軸としており、該軸は受槽
下面１５５に軸芯を含んでいる。鋳型１５１がほぼ水平
状態から垂直になったときには鋳型頂部１５６Ａ、１５
６Ｂは受槽下面に密接して、鋳型の注入口１５３が受槽
を構成する部材の下面１５５と開閉栓２とを有する注湯
口４とで閉塞されるような状態を形成する。注湯口４か
ら平均初速度Ｖで出湯された溶湯１０３は、鋳型壁面１
５０に沿って速度を増しながら流下する。このとき、速
度は鋳型キャビティー内形状に合わせて傾斜角度αを制
御することによって鋳塊の内部品質が一定の水準となる
ように調整される。符号１５１Ａは下部鋳型、１５１Ｂ
は上部鋳型である。図５の例においても、開閉栓２の端
面１０６と注湯口４の入口上端部１０７との距離Ｌを調
整することによって、出湯量の調整を鋳型の傾斜角度α
とは無関係に行うことができる。

【００６７】このように本発明の装置は、鋳型の傾斜角
度とは独立して注入量の調整機能を備えた鋳造装置であ
るので、溶湯の流速を抑えて鋳型キャビティーの形状に
合わせて出湯量を変更し、鋳型内での溶湯の攪乱を防い
で鋳造欠陥の発生を防止したり、逆に流速を上げずに流
量を増やして注湯時間を短縮することが可能となる。た
とえば、鋳型の傾斜角αを変動させることなく、たとえ
ば鋳型を水平な状態に固定した状態で、流量の調整を実
施することができる。あるいは傾斜角の変動と、開閉栓
開放度の変動と、湯面レベルとを組み合わせて流速を変
えながら実施することもできる。これにより高品質の鋳
塊を得ることができる。鋳型を横にしたままで注湯を行
なって鋳型壁面を遅い流速で充填し、充填完了近くで鋳
型を起こして充満を完了したりできる。大きな押し湯効
果を得た後で、受槽内に残った溶湯を次の鋳造に利用す
ることができる。

【００６８】次ぎに、この装置を用いて本発明の製造方
法の一例について説明する。金属溶湯の原料は、アルミ
ニウムもしくはアルミニウム合金であるが、これ以外
に、マグネシウム（以下合金を含む）、銅、亜鉛等の非
鉄金属でも利用できる。該金属は、あらかじめ溶解炉
（図示せず）にて溶解し、必要な成分に調整した金属溶
湯としておく。

【００６９】溶湯を受槽に供給する時、受槽内への溶湯
の移送は、溶湯受槽内での非金属介在物の発生や、溶湯
中の水素量の上昇を防止するために、静かに行われるこ
とが好ましい。

【００７０】図６に、図１の装置を用いて、鋳型７と受
槽１とが一体になって軸２０を回転軸として傾斜して鋳
造する一連の工程の例の概略を示す。

【００７１】図６（ａ）は、外部の溶湯保持炉から金属
溶湯が柄杓１７０によってくみ出され、受槽１へと配給
されている工程を示す。

【００７２】図６（ｂ）は、回転軸２０を軸にして鋳型
をほぼ水平方向に傾斜させて、開閉栓を開放して受槽内
の溶湯を注湯口より鋳型の注入口からキャビティーに注
ぎ込んでいる工程を示す。この時点では、注湯口の出口
下端部と溶湯受槽内に貯留された金属溶湯の湯面の高さ
の差Ｈと、鋳型の傾斜角度αと、開閉栓の開度Ｌとを制
御することによって、鋳型壁面に接触しながら鋳型内を
流下する金属溶湯の流速と流量とが調整されながら金属
溶湯は注入されている。

【００７３】図６（ｃ）は、鋳型内のキャビティーへ溶
湯が充満されるとともに鋳型を垂直方向に起こし、充満
が完了した時点の工程を示す。この時点では、鋳型は垂
直になって、開閉栓２は開放した状態であって、鋳型の
注入口が溶湯受槽を構成する部材の下面と開閉栓を有す
る注湯口とで閉塞されており、受槽内の溶湯によって押
し湯が効いている。符号１７２は凝固したもの、符号１
７３は溶湯状態のものである。

【００７４】図６（ｄ）は、鋳型内に注入された注入口
の溶湯が最終凝固部として凝固が完了する直前に開閉栓
を閉じて凝固を完了させた後に、上部金型７Ｂを開いて
鋳塊１７４を取り出す工程を示す。上部鋳型７Ｂの駆動
装置、鋳塊１７４の取り出し装置は図示していない。

【００７５】図７に、図５の装置を用いて、受槽１が固
定され鋳型７が軸１５４を回転軸として傾斜させて鋳造
する一連の工程の例の概略を示す。

【００７６】図７（ａ）は、受槽の側壁に配給孔を設け
てそこに樋１８０を結合し、樋から受槽へと溶湯１８１
を配給している工程を示す。

【００７７】図７（ｂ）は、回転軸を軸にして鋳型をほ
ぼ水平方向に傾斜させて、開閉栓を開放して受槽内の溶
湯を注湯口より鋳型の注入口からキャビティーに注ぎ込
んでいる工程を示す。この時点では、図５に拡大して図
示した注湯口の出口下端部と溶湯受槽内に貯留された金
属溶湯の湯面の高さの差Ｈと、鋳型の傾斜角度αと、開
閉栓の開度とを制御することによって、鋳型壁面に接触
しながら鋳型内を流下する金属溶湯の流速と流量とが調
整されながら金属溶湯は注入されている。なお、注湯口
から出湯された溶湯が直接下部鋳型の壁面に接触しない
ように、注湯口と鋳型壁面の間に、鋳型壁面の傾斜角度
を緩和するような角度に、外部から傾斜板を挿入しても
良い。溶湯がまず傾斜板に接触することにより流速の加
速を抑えることができるからである。また、鋳型壁面の
溶湯による浸食を防止することができるからである。傾
斜板が注湯時に挿入され、終了時に撤去されるという一
連の動作は、鋳型の傾斜動作と連動して行われるのが好
ましい。

【００７８】図７（ｃ）は、鋳型内のキャビティーへ溶
湯が充満されるとともに鋳型を垂直方向に起こし、充満
が完了した時点の工程を示す。この時点では、鋳型は垂
直になって、開閉栓は開放した状態であって、鋳型の注
入口が溶湯受槽を構成する部材の下面と開閉栓を有する
注湯口とで閉塞されており、受槽内の溶湯によって押し
湯が効いている。鋳型と受槽下面との接合後の固定装置
は図示していない。

【００７９】図７（ｄ）は、鋳型内に注入された注入口
の溶湯が最終凝固部として凝固が完了する直前に開閉栓
を閉じて凝固を完了させた後に、下部鋳型１５１Ａを開
いて鋳塊１７４を取り出す様子を示す。下部鋳型１５１
Ａの駆動装置、鋳塊１７４の取り出し装置は図示してい
ない。

【００８０】鋳型を、鋳型の注入口を、溶湯受槽に設け
られた開閉栓を有する注湯口から金属溶湯が注入される
ように注湯口下方に配設する。図１，２の装置を用いた
場合は、受層と鋳型が一体もしくは接触しているので注
湯口から金属溶湯が注入される。

【００８１】また、図５の装置を用いた場合は、傾動し
ている鋳型の下部鋳型１５１Ａの内壁１５０から溶湯１
０３が流出しないように配置することにより注湯口４か
ら金属溶湯が注入され、鋳型の注入口１５３から金属溶
湯を注入するにつれて鋳型をほぼ水平状態から垂直方向
に起こす。

【００８２】さらに、鋳型の注入口が溶湯受槽を構成す
る部材の下面と開閉栓を有する注湯口とで閉塞されるよ
うな状態で、鋳型内に注入された注入口の溶湯が最終凝
固部として凝固が完了する直前に開閉栓を閉じて凝固が
完了する。

【００８３】上述したように、例えば、図６（ｃ）や図
７（ｃ）に示すように鋳型内溶湯が未凝固状態で開閉栓
を開放することによって、受槽内の溶湯による押し湯の
効果を利かせることができる。その状態で、図６
（ｄ）、図７（ｄ）に示すように、鋳型内溶湯の凝固完
了直前に開閉栓を閉じて、冷却後鋳塊を取り出す。この
ように鋳型内の未凝固部を最終凝固部として凝固を完了
させるので、凝固の最後迄押し湯を効かせたことにな
り、鋳塊内の欠陥を抑えた健全な金属鋳塊を得ることが
できる。

【００８４】図１の鋳型７の冷却は、一方向的に凝固が
進行して注湯口直下にて凝固が完了するようにおこなわ
れる。一方向的な凝固が進行する場合は自然冷却とする
のが好ましい。一方向的に凝固が進行するのが困難な場
合、例えば、注湯口直下で凝固が完了しない場合には、
注湯後に鋳型外周に冷却水シャワーを掛けて鋳型の冷却
を促進するか、鋳型内部に冷却媒体用の通路を穿設して
冷却媒体として冷却水や空気などを通して冷却を制御す
るのが好ましい。例えば、後述する図８、９、１０に示
すような装置を使用して鋳型の抜熱分布を制御して、鋳
型内キャビティーに充満した金属溶湯の凝固界面を一方
向的に進行させることを必要に応じて行うことが好まし
い。

【００８５】ここで、平均初速度Ｖ、流量Ｑが実際に使
用される鋳型で鋳込まれる鋳塊の品質が求める水準を満
足するように、注湯口の出口下端部と溶湯受槽内に貯留
された金属溶湯の湯面の高さの差Ｈと、開閉栓の開度を
決める開閉栓２の端面１０６と注湯口４の入口上端部１
０７との距離Ｌと、鋳型の傾斜角αとを制御して溶湯を
注入して鋳造する。例えば、受槽内の湯面の高さＨと開
閉栓の開度Ｌとから出湯口から、流出する溶湯の平均初
速度Ｖを予め実験的に求めておき、平均初速度Ｖを得る
ための上記パラメータ（Ｈ、Ｌ、α）の組み合わせを予
め求めておく。また、その時の流量Ｑを予め実測してお
く。さらに、平均初速度Ｖ、流量Ｑを変更した場合の凝
固が完了した鋳塊の品質を予め調べておく。これらの予
め求めておいた情報をもとに、逆に、品質を満足する最
適な平均初速度、流量となるように各装置の制御項目の
目標値を設定して各装置を制御する。その結果、鋳込ま
れた鋳塊の酸化物やミクロシュリンケージなどの鋳造欠
陥レベルについて求められる水準を満足することにな
る。

【００８６】特に、金属溶湯の注湯口出口での平均初速
度Ｖは、鋳型内に流下する溶湯の攪乱を防ぐ為に１〜１
５０ｃｍ／ｓであることが好ましい。

【００８７】流量は、キャビティー内部に狭窄部が有る
と、該部位を通過することによって流速が早まるために
鋳型内面で溶湯が激しく混じり合ったり、鋳型壁面の突
部や、底部に激しく衝突する。この様な事態が発生しな
いように予め出湯量を調整することが好ましい。

【００８８】次ぎに、受槽内を不活性ガスで覆う装置と
する実施例について説明する。受槽内を不活性ガスで覆
うことにより、湯面が受槽内面を移動したり、変動した
ときに空気中の酸素と反応して生成される金属の酸化物
が積層状に堆積することを抑えることができるので好ま
しい。例えば図３を基に装置の構成と動作を説明する。
加熱炉５の蓋８０に不活性ガス供給パイプ１２０が設置
されていて、パイプの先端は炉内に開放されており、パ
イプの元は配管１２１により不活性ガス供給装置１２３
に連結していて、ガスボンベ１２８から不活性ガスを一
定量供給することができるように、供給装置１２３に減
圧弁１２４，および流量計１２５が設けてある。受槽内
を常に不活性雰囲気１２６とすることが可能となる。そ
れによって受槽１内の湯面３’が受槽１の内面１２７と
接触する境界線１２９に金属の酸化物が積層状に堆積す
ることを抑えることができる。

【００８９】不活性ガスとしては、Ａｒガス、窒素ガス
を挙げることができる。不活性能力の点からは、Ａｒガ
スが好ましい。

【００９０】さらに、注湯完了後に湯面に気体加圧を与
える装置を用いた実施例について説明する。注湯完了後
に湯面に気体加圧を与えることにより受槽内の溶湯によ
る押し湯効果が更に高められるので、鋳型内の最終凝固
部に外的な圧力が加わって凝固中の組織に充分に溶湯を
供給することができる。その結果、ミクロシュリンケー
ジを抑えた良質の金属鋳塊を得ることができるからであ
る。例えば図４を基に気体加圧装置の構成と動作を説明
する。開閉栓２と開閉栓の開閉機構（図中省略）と受槽
１を備えた加熱炉５とが、その一部に開閉可能な蓋１３
０を備えた密閉容器１３２内に収納されている。鋳型７
内への溶湯９が充満した後、加圧気体供給装置１３４と
密閉容器１３２とを結ぶ気体供給配管１３５によって密
閉容器１３２内へと加圧気体が流入される。気体は配管
１３５の中間に設置された気体流入バルブ１３１を直ち
に開いて流入される。これにより密閉容器１３２内の圧
力が高められる。次いで開閉栓が閉じた後に気体流入バ
ルブ１３１を閉じ、その後閉じてあった排気バルブ１３
３を開いて大気に開放して除圧する。除圧された気体は
加圧気体供給装置１３４に配管によって戻されて再使用
することも可能である。なお湯面に掛けられた気体加圧
によって、鋳型内溶湯を通して鋳型の分割面が開かない
ように、鋳型に締め付け荷重を加えることが必要に応じ
て実施される。

【００９１】蓋１３０は密閉容器１３２内の受槽１へ溶
湯を注湯することと、受槽１を含めた装置のメンテナン
スを行う為のものであって、気体加圧前に蓋１３０は閉
じて、封止金具１３７にて封止・密閉される。

【００９２】そして、封止金具の閉止状況を発信する装
置１３８からの入力情報や、加圧制御装置１３６に内蔵
されたタイマーや、湯面レベル測定器の一例である電磁
式液面計１７からの湯面の変化率が一定値以下に達した
という入力情報などから、加圧制御装置１３６からの出
力信号によって不活性ガス開閉バルブの開閉タイミング
が自動的に操作されるのが好ましい。

【００９３】溶湯面へ付加される圧力の大きさは、０．
００１〜５メガパスカル（より好ましくは０．０１〜３
メガパスカル。）であることが好ましい。押し湯効果に
加えて鋳型内の未凝固溶湯への溶湯の供給が充分に行わ
れるので、ミクロシュリンケージを抑えた健全な金属鋳
塊を得ることができるからである。

【００９４】加圧に使用する気体としては、溶湯に対し
て安定であり、金属と反応して燃焼したり有害なガスを
発生させない空気、窒素ガス、Ａｒガスから選ばれるい
ずれか１種または２種以上の気体を挙げることができ
る。利用しやすさという点からは、空気が好ましい。安
価な不活性ガスという点からは、窒素ガスが好ましい。
不活性度が高いという点からは、Ａｒガスが好ましい。

【００９５】次ぎに、鋳型からの抜熱分布を鋳塊形状に
合わせて調整する鋳型の実施例について説明する。

【００９６】鋳型内の溶湯が注湯口直下付近にて最後に
凝固することによって、受槽内溶湯の押し湯効果が未凝
固溶湯に有効に作用する。注湯口直下付近以外の部位が
最終凝固部になると、最終凝固部には押し湯が効かない
ので凝固収縮に伴う鋳巣やミクロシュリンケージ等の鋳
造欠陥が発生し、健全な鋳塊が得られない。これを防ぐ
には、鋳型底部から上部の方向に一方向的に凝固が進む
ように鋳型からの抜熱分布を鋳塊形状に合わせて調整す
るのが好ましい。

【００９７】図８に示すようなキャビティーの中間で一
部がくびれている金型を例としてあげる。注入時に、鋳
型１９０Ａと鋳型１９０Ｂとは分割面１９６で接して一
体化されている。鋳型１９０Ａの鋳型内部には冷却水を
通す通路１９１が設けられ、鋳型の中間部ではくびれ部
で金属溶湯が他の部位に先んじて優先的に凝固を開始し
ないように発熱体を装着した通路１９２が設けられ、さ
らに発熱体１９２を挟んだ上部と下部には断熱性に優れ
た中空通路１９３が穿設されている。鋳型１９０Ｂも同
様な構造となっている。鋳型内の溶湯１９７が鋳型の底
部より凝固１９４し、その凝固界面１９５が注湯口に向
けて移動している。通路に付した（）付き符号は、同じ
（）付き符号どうしが同等のものであることを意味す
る。

【００９８】この凝固界面が注湯口下部で最終凝固部と
なるように、配設されているそれぞれの通路の形状や
数、水量、発熱体の出力、中空通路の気体の流量は、事
前に実施した凝固解析シミュレーションデータや、実験
データーなどを基にして決定することができる。これら
の条件は、例えば、予め鋳型キャビティー内に数本の熱
伝対を挿入したまま溶湯を注入し、キャビティーの底か
ら注入口に向かって順次液相線温度と固相線温度とを切
りながら凝固が進行していることを確認しながら、各通
路の形状や数、水量、発熱体の出力、中空通路の気体の
流量のバランスの組み合わせを決定することができる。

【００９９】次ぎに、鋳型からの抜熱分布を鋳塊形状に
合わせて調整する別の鋳型の実施例について説明する。

【０１００】図９に示すように、固定鋳型２００Ａに対
して、移動鋳型２００Ｂ（鋳型移動装置は図示せず）が
あって、中空通路２０２があり、該移動鋳型２００Ｂの
一部が分割しており、分割した鋳型２０３の内部に冷却
水通路２０１を、かつ発熱体２０４を含む分割鋳型２０
５が、電動シリンダーＡ（２０６）、電動シリンダーＢ
（２０８）のピストン２０７、２０９に連接して前進と
後退が可能となっている。固定鋳型２００Ａ内のそれぞ
れの通路に付した（）付き符号は、移動鋳型２００Ｂお
よび分割鋳型２０３、２０５の同じ（）付き符号と対応
して同等のものであることを意味する。金属溶湯はこれ
らの鋳型が密閉された状態で注湯されるが、凝固が進行
するに伴ってエアーギャップが発生する。エアーギャッ
プは鋳塊と鋳型との熱伝達率を低下させるので金型の冷
却能や加熱能を低下させる。鋳型と鋳塊との間のエアー
ギャップを縮めるために、分割鋳型２０３，２０５をキ
ャビティー側へと前進させて鋳塊表面に接触させる。こ
れにより、分割鋳型による鋳塊の冷却、もしくは加熱能
力が高まり、凝固界面２１１を注湯口方向へ前進させ注
湯口直下を最終凝固部とすることが出来る。分割鋳型が
前進するタイミングや前進するストローク、後進すると
きのタイミングやそのストロークは、記載されていない
制御装置によって鋳型内溶湯の凝固界面の位置に合わせ
て作動する。鋳型内に埋め込まれた熱伝対による温度の
実測データーから凝固界面の位置を推定しながら、動作
させることができる。または、界面の進行時間を予め実
験的に求めておいてタイマー制御によって作動させるこ
ともできる。

【０１０１】次ぎに、鋳型からの抜熱分布を鋳塊形状に
合わせて調整する他の鋳型の実施例について説明する。

【０１０２】図１０に例を示す。鋳型は固定鋳型２２０
と移動鋳型２２２と移動鋳型の一部が分割してシリンダ
ー２２３によって前後稼動する分割鋳型２２１とからな
る。注入時の分割鋳型２２１は固定鋳型２２０と移動鋳
型２２２と一体になっている。キャビティー下部に上部
より大きな溶湯溜まりがある形状の場合には、該部位の
凝固が完了しないうちに他の部位からの凝固が開始して
注湯口に向かって前進するために、凝固終了部位が注湯
口直下付近以外にも発生する。その結果、大きな湯溜ま
り部には鋳巣やミクロシュリンケージ等の鋳造欠陥が発
生する。これを防止するために、該湯溜まり部位に対応
する部位の分割鋳型２２１をシリンダー２２３によって
退去して鋳塊を露出させて、露出させた鋳塊２３２の鋳
肌面２３３に冷却水スプレー２２５から放出される噴霧
状の冷却水２２６を接触させて鋳塊を強制的に冷却す
る。冷却水スプレーは冷却水ポンプ２２９と配管２２７
で接合され、電磁弁２２８によってバルブが開閉されて
オン／オフされる。これらの一連の動作は、鋳型２２０
に挿入された熱伝対２３１によって鋳型の温度を測定
し、予め実験的に求めた鋳型内凝固界面位置と温度の関
係より、冷却水スプレー２２５の稼動のタイミングを与
えることで実現できる。この結果、一つの凝固界面２３
５を移動させていって、注湯口直下付近を最終凝固部と
して溶湯２３４の凝固を完了することができる。例え
ば、熱伝対２３１からの情報を制御盤ＸＡ１に入力し、
それに基づいて、設定してある条件によりシリンダー２
２３を作動させて分割鋳型２２１を後退させる信号ＹＡ
２および冷却水スプレー２２５を鋳肌面２３３に対向さ
せるように転回して（転回装置は省略）噴霧２２６を行
う信号ＹＡ１を各装置に出力して動作させることで可能
である。

【０１０３】なお、凝固界面を一つとして鋳型内の溶湯
の凝固を完了さようとする手段は、上記各実施例単独だ
けでなく、個々の実施例を組み合わせて最適な冷却条件
にて実施することが可能である。

【０１０４】又、鋳型に溶湯を充填する際に、特に溶湯
受槽と鋳型とが一体になって傾斜する装置にあっては、
溶湯受槽を構成する部材の下面と開閉栓を有する注湯口
とで該鋳型の注入口が閉塞されるようなキャビティー内
に溶湯が流入するので、溶湯とキャビティー内の空気と
の置換が円滑に行われることが好ましい。例えば、鋳型
の分割面、および溶湯受槽と鋳型との接触面には、キャ
ビティー内の空気を逃がすための通路を設けることが好
ましい。鋳型の分割面、鋳型の受槽下面と接触する面、
受槽下面の鋳型と接触する面から選ばれる任意の面また
は任意に組み合わせた面の位置に、スペーサーを挟む
か、機械的に段差または隙間を設けるかの何れか一つも
しくは二つを組み合わせて通路を設けるのが好ましい。
スペーサーの材質は、ステンレスなどの金属、板厚は
０．０３〜０．１mm、段差または隙間についてはその高
さは０．０３〜０．１mmの範囲であるのが好ましい。
０．０３mm未満では、空気の逃げが悪くて溶湯の流入が
不充分になり、０．１mmを超えると溶湯が隙間に流入し
て通路を塞ぎ、空気が流出できなくなるおそれがあるの
で好ましくない。

【０１０５】更に、金属溶湯による鋳型の浸食を防止す
るために、鋳型壁面に離型材を塗布することが必要に応
じて行われるのが好ましい。

【０１０６】なお本発明はこれらの実施例に限定して解
釈されるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない限り
において、各種の変更、修正、改良を加えることができ
る。

【０１０７】

【発明の効果】本発明の鋳造装置は、溶湯受槽に設けら
れた開閉栓を有する注湯口から金属溶湯が注入されるよ
うに注湯口の下方に鋳型の注入口が配設され、注入口か
ら金属溶湯を注入するにつれて鋳型をほぼ水平状態から
垂直方向に起こす鋳型傾斜角駆動装置と、溶湯受槽内の
金属溶湯の湯面レベルを測定する湯面レベル測定器と、
鋳型傾斜角度を測定する鋳型傾斜角度測定器と、溶湯受
槽に金属溶湯を配給する溶湯配給装置と、開閉栓の開度
調整をおこなう開閉栓開度調整装置と、該湯面レベル測
定器から得られる湯面レベルデータと鋳型傾斜角度測定
器から得られる鋳型傾斜角度データと開閉栓開度調整装
置から得られる開閉栓の開度データが入力され、溶湯配
給装置と鋳型傾斜角駆動装置と開閉栓開度調整装置とを
作動させる指示情報を出力し、鋳型壁面に接触して流下
する金属溶湯の流速と流量とを鋳型の形状に合わせて調
整する鋳造自動制御装置とを含み、鋳型に溶湯が充満さ
れる直前では、溶湯受槽を構成する部材の下面と開閉栓
を有する注湯口とで該鋳型の注入口が閉塞されるような
状態に鋳型が設置されていること、を特徴とする金属の
鋳造装置であるので、鋳型キャビティー形状に応じて、
傾動する鋳型に注入された溶湯の鋳型壁面を流下する流
速と流量とを独立して制御することが可能となるから、
従来では得られなかった高品質の金属鋳塊を生産性高く
鋳造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の鋳造装置の一例の概略図である。

【図２】本発明の鋳造装置の動作の説明図である。

【図３】本発明の鋳造装置の別の実施例の概略図であ
る。

【図４】本発明の鋳造装置の他の実施例の概略図であ
る。

【図５】本発明の鋳造装置の他の一例の概略図である。

【図６】本発明の鋳造方法の工程の一例の説明図であ
る。（ａ）は受槽への配給の工程の図、（ｂ）は鋳型を
起こしながら注入している工程の図、（ｃ）は鋳型が充
満して凝固が進行している工程の図、（ｄ）は凝固が完
了して鋳塊を取り出している工程の図である。

【図７】本発明の鋳造方法の工程の他の例の説明図であ
る。（ａ）は受槽への配給の工程の図、（ｂ）は鋳型を
起こしながら注入している工程の図、（ｃ）は鋳型が充
満して凝固が進行している工程の図、（ｄ）は凝固が完
了して鋳塊を取り出している工程の図である。

【図８】本発明に用いる鋳型の実施例の概略断面図であ
る。

【図９】本発明に用いる鋳型の別の実施例の概略断面図
である。

【図１０】本発明に用いる鋳型の他の実施例の概略断面
図である。

【符号の説明】

１：溶湯受槽、１’：流出防止突起状部２：開閉栓、３：溶湯受槽内の溶湯３’：溶湯受槽１内の湯面４：注湯口、５：電気炉、５’：電気抵抗加熱体、６：鋳型分割面７：鋳型７Ａ：下部鋳型７Ｂ：上部鋳型７Ｂ：上部金型８：金属溶湯９：鋳型内の金属溶湯９’：鋳型内の金属溶湯の湯面１０：下部鋳型の内面の突起状部１１：電動式シリンダー１１’：ピストン１２：支持棒１３：支柱１４：ベース板、１５：固定板、１５’：受槽下部の細径部、１６：スペーサー、１７：電磁式液面計１８：支持棒１９：鋳型固定台２０：回転軸２１：支柱２２：オイルポンプ２３：油圧シリンダー２４：ピストン２５：絞り弁２６：オイルタンク２７：オイル２８：サクション２９：送油管３０：オイルの戻り配管３１：鋳型傾斜角度測定器４１：固定用ボルト４２：固定用ボルト５０：鋳造自動制御装置の入力装置５１：鋳造自動制御装置の演算装置５２：鋳造自動制御装置の出力装置５３：下部鋳型７Ａの鋳型壁面５５：鋳型キャビティー７０：開閉栓開度調整装置７１：鋳造自動制御装置８０：蓋１０１：注湯口の出口下端部１０３：金属溶湯１０４：流入する金属溶湯１０５：注湯口の出口上端部１０６：開閉栓の先端１０７：注湯口の入口上端部１２０：不活性ガス供給パイプ１２１：配管１２３：不活性ガス供給装置１２４：減圧弁１２５：流量計１２６：不活性雰囲気の受槽内部１２７：受槽の内面１２８：ガスボンベ１２９：受槽内の湯面が受槽の内面と接触する境界線１３０：開閉可能な蓋１３１：気体流入バルブ１３２：密閉容器１３３：排気バルブ１３４：加圧気体供給装置１３５：気体供給配管１３６：加圧制御装置１３７：封止金具１３８：封止金具の閉止状況の発信装置１５０：下部鋳型の内壁面１５１：鋳型１５１Ａ：下部鋳型１５１Ｂ：上部鋳型１５３：鋳型の注入口１５４：回転軸１５５：受槽を構成する部材の下面１５６Ａ、１５６Ｂ：鋳型頂部１７０：柄杓１７２：凝固中の状態１７３；溶湯の状態１７４：鋳塊１８０：樋１８１：溶湯１９０Ａ：鋳型１９０Ｂ：鋳型１９１、１９２：通路１９３：中空通路１９６：分割面１９７：鋳型内の溶湯１９４：凝固した鋳塊１９５：凝固界面２００Ａ：固定鋳型２００Ｂ：移動鋳型２０１：冷却水通路２０２：中空通路２０３、２０５：分割鋳型２０４：発熱体２０５：分割鋳型２０６：電動シリンダーＡ２０８：電動シリンダーＢ２０７、２０９：ピストン２１１：凝固界面２２０：固定鋳型２２０：鋳型２２１：分割鋳型２２２：移動鋳型２２３：シリンダー２２５：冷却水スプレー２２６：噴霧状の冷却水２２７：配管２２８：電磁弁２２９：冷却水ポンプ２３１：熱伝対２３２：露出させた鋳塊２３３：鋳肌面２３４：溶湯２３５：凝固界面Ｌ：開閉栓の先端から注湯口までの拒離Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３：入力装置の入力端子Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３：出力装置の出力端子 α：鋳型の傾斜角度Ｖ：注湯口から流出する溶湯の平均初速度Ｑ：注湯口から流出する溶湯の流量Ｈ：注湯口の出口下端からの溶湯受槽内に貯留された金
属溶湯の湯面の高さＨ１：注湯口の出口上端からの溶湯受槽内に貯留された
金属溶湯の湯面の高さｈ：注湯口の出口下端部と注入された金属溶湯が最初に
到達する鋳型壁面との高さの差ＸＡ１：制御盤入力端子ＹＡ１、ＹＡ２：制御盤出力端子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｂ２２Ｄ 35/00 Ｂ２２Ｄ 35/00 Ｂ 37/00 37/00 Ｂ 39/02 39/02 Ａ 41/04 41/04 41/06 41/06 41/14 41/14

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】溶湯受槽に設けられた開閉栓を有する注湯
口から金属溶湯が注入されるように注湯口の下方に鋳型
の注入口が配設され、注入口から金属溶湯を注入するに
つれて鋳型をほぼ水平状態から垂直方向に起こす鋳型傾
斜角駆動装置と、溶湯受槽内の金属溶湯の湯面レベルを
測定する湯面レベル測定器と、鋳型傾斜角度を測定する
鋳型傾斜角度測定器と、溶湯受槽に金属溶湯を配給する
溶湯配給装置と、開閉栓の開度調整をおこなう開閉栓開
度調整装置と、該湯面レベル測定器から得られる湯面レ
ベルデータと鋳型傾斜角度測定器から得られる鋳型傾斜
角度データと開閉栓開度調整装置から得られる開閉栓の
開度データが入力され、溶湯配給装置と鋳型傾斜角駆動
装置と開閉栓開度調整装置とを作動させる指示情報を出
力し、鋳型壁面に接触して流下する金属溶湯の流速と流
量とを鋳型の形状に合わせて調整する鋳造自動制御装置
とを含み、鋳型に溶湯が充満される直前では、溶湯受槽
を構成する部材の下面と開閉栓を有する注湯口とで該鋳
型の注入口が閉塞されるような状態に鋳型が設置されて
いること、を特徴とする金属の鋳造装置。
【請求項２】前記鋳型傾斜角度駆動装置が、駆動源の直
線運動を回転軸の回転運動に変換させる機構、駆動源の
回転運動の速度を変じて回転軸の回転運動に変換する機
構、回転軸に直接駆動源の回転運動を与える機構から選
ばれるいずれか１種または２種以上の組み合わせを有す
る装置であること、を特徴とする請求項１に記載の金属
の鋳造装置。
【請求項３】配給装置が、柄杓によるバッチ式装置であ
ることを特徴とする請求項１または２に記載の金属の鋳
造装置。
【請求項４】配給装置が、外部溶湯保持炉と受槽とを溶
湯供給配管によって結んだサイホン式配給装置、動力ポ
ンプ式配給装置、溶湯保持炉湯面への圧力付加による湯
面加圧ポンプ式配給装置、または溶湯受槽の側面に設け
た溶湯供給孔に樋もしくは供給配管から供給する配給装
置から選ばれるいずれか１種または２種以上の組み合わ
せた配給装置であることを特徴とする請求項１または２
に記載の金属の鋳造装置。
【請求項５】前記注湯口の出口下端部と注入された金属
溶湯が最初に到達する鋳型壁面との高さの差ｈが２００
mm以下であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれ
か１項に記載の金属の鋳造装置。
【請求項６】注入中の溶湯受槽内に貯留された金属溶湯
の湯面の高さＨが、注湯口の出口下端から少なくとも１
０ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１乃至５のい
ずれか１項に記載の金属の鋳造装置。
【請求項７】開閉栓を閉じる直前の溶湯受槽内に貯留さ
れた金属溶湯の湯面の高さＨ１が、注湯口の出口上端部
から少なくとも１０ｍｍ以上であることを特徴とする請
求項１乃至６のいずれか１項に記載の金属の鋳造装置。
【請求項８】注入中の鋳型傾斜角度αが垂直方向から水
平方向に１０〜９０°であることを特徴とする請求項１
乃至７のいずれか１項に記載の金属の鋳造装置。
【請求項９】溶湯受槽内に貯留されている溶湯の開放湯
面が、Ａｒガス、窒素ガスから選ばれる不活性ガスのい
ずれか１種または２種以上にて覆われていることを特徴
とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の金属の鋳
造装置。
【請求項１０】溶湯受槽、注湯口、開閉栓、開閉栓の開
閉機構および溶湯受槽を囲む加熱炉が開閉可能な密閉容
器内に収納されており、密閉容器には気体流入バルブを
介して加圧気体供給装置が接続され、密閉容器には容器
外へ気体を排出する排気バルブが設けられ、鋳型内への
溶湯が充満した後に排気バルブを閉じた状態で気体流入
バルブを開いて気体を流入して密閉容器内の圧力を高
め、次いで開閉栓を閉じた後に、気体流入バルブを閉じ
てあった排気バルブを開いて密閉容器内の圧力を除圧す
るバルブ制御機構を有していることを特徴とする請求項
１乃至９のいずれか１項に記載の金属の鋳造装置。
【請求項１１】密閉容器内への圧力の付加が、加圧した
気体によるものであって、気体が空気、窒素ガス、Ａｒ
ガスから選ばれるいずれか１種または２種以上の気体で
あることを特徴とする請求項１０に記載の金属の鋳造装
置。
【請求項１２】密閉容器内の溶湯受槽内の湯面へ付加さ
れる圧力の大きさが、０．００１〜５メガパスカルであ
ることを特徴とする請求項１０または１１に記載の金属
の鋳造装置。
【請求項１３】鋳型の材質が鉄、鋳鉄、耐熱鋼、銅、お
よびそれぞれの合金から選ばれるいずれか１種または２
種以上の組み合わせであることを特徴とする請求項１乃
至１２のいずれか１項に記載の金属の鋳造装置。
【請求項１４】鋳型の注入口から金属溶湯を注入するに
つれて鋳型をほぼ水平状態から垂直方向に起こす鋳造方
法において、鋳型の注入口を、溶湯受槽に設けられた開
閉栓を有する注湯口から金属溶湯が注入されるように注
湯口の下方に配設し、注湯口の出口下端部と溶湯受槽内
に貯留された金属溶湯の湯面の高さの差と、鋳型の傾斜
角度と、開閉栓の開度とを制御することにより、鋳型壁
面に接触しながら鋳型内を流下する金属溶湯の流速と流
量とを調整しながら金属溶湯を注入し、該鋳型の注入口
が溶湯受槽を構成する部材の下面と開閉栓を有する注湯
口とで閉塞されるような状態で、鋳型内に注入された注
入口の溶湯が最終凝固部として凝固が完了する直前に開
閉栓を閉じて凝固を完了すること、を特徴とする金属の
鋳造方法。
【請求項１５】金属がアルミニウムもしくはアルミニウ
ム合金であること、を特徴とする請求項１４に記載の金
属の鋳造方法。