专利名称：中间升液件、其制造方法以及低压铸造装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及在铝铸件等的制造中使用的低压铸造装置的中间升液件 (intermediate stoke)以及其制造方法。
背景技术：
如图6所示，在铝铸件等的制造中使用的低压铸造装置是经由升液管104以及中 间升液件103将熔融金属容器101内的铝熔融金属102送入金属模105进行铸造的装置 100。在低压铸造装置100中使用的中间升液件103中要求能够承受600 700°C的熔 融金属温度、不需要外部加热系统等，因此，近年来公知有利用耐火隔热构件123覆盖金属 制的外皮构件113的内侧而形成的中间升液件103。在JP特开2006-272448号公报中公开了具有如下结构的中间升液件103以及具 有该中间升液件103的低压铸造装置100，该中间升液件103利用耐火隔热构件123覆盖 金属制的外皮构件113的内侧，并且在外皮构件113与耐火隔热构件123之间夹入用于对 相互的热膨胀差进行调整吸收的无机材料133。根据该中间升液件103以及低压铸造装置 100，会起到如下等效果能够抑制从中间升液件103的散热，从而防止熔融金属的温度降 低；通过在外皮构件113与耐火隔热构件123之间夹入用于对相互的热膨胀差进行调整吸 收的无机材料133，能够防止因热膨胀差引起的耐火隔热构件123的龟裂；由于将加热而膨 胀的加热膨胀性片用作无机材料133，所以能够堵塞因热膨胀差而有可能在外皮构件113 与耐火隔热构件123之间产生的间隙，从而能够防止隔热效果的劣化。
发明内容
发明要解决的问题但是，对于JP特开2006-272448号公报的中间升液件103以及具有该中间升液件 103的低压铸造装置100，因为利用外皮构件113无间隙地覆盖耐火隔热构件的外侧，所以 加热时耐火隔热构件123的脱水差，从而耐火隔热构件123有可能因所含有的水分的气化 膨胀而被破坏。另外，虽然是夹入了用于对相互的热膨胀差进行调整吸收的无机材料133 的结构，但利用这样的无机材料133吸收耐火隔热构件123与金属制的外皮构件113之间 的热膨胀率差的能力不足，由于实际使用时的加热，有时在耐火隔热构件123上产生龟裂。 另外，在为了进行更换而破坏耐火隔热构件123时，因为在金属制的外皮构件113上也承担 了过度的力，所以有时在外皮构件113产成伤痕或者变形。另外，在进行制造时或者实际使 用时的最初加热时，用于粘贴无机材料133的粘接剂或者无机材料133的防浸水剂(防水 剂)分解而产生烟或者气味。此外，所说的耐火隔热构件所含有的水分包括在耐火隔热构件制造过程中进行覆 盖时使用的配合水的残留部分和在保管放置时耐火件吸收的大气中的水分这两种。因而，本发明的目的在于提供如下的中间升液件、其制造方法以及低压铸造装置，即，加热时耐火构件的脱水好，不会出现爆裂，不存在因耐火构件与金属制的外皮构件的热 膨胀率差而引起的耐火构件的龟裂的问题，并且耐火构件易于更换。用于解决问题的手段在这种实际情况下，本发明人们进行了认真地钻研，结果发现在中间升液件中，如 果将预制耐火构件能够自由装卸地嵌入金属制的外皮构件的内侧，并且在俯视下的该外皮 构件与该预制耐火构件之间设置用于排出空气的间隙，则加热时耐火构件的脱水好，不会 出现爆裂，不存在因耐火构件与金属制的外皮构件的热膨胀率差而引起的耐火构件的龟裂 的问题，并且耐火构件易于更换等，从而完成了本发明。即，本发明提供一种中间升液件，在低压铸造装置中使用，其特征在于，具有金属 制的外皮构件；在该金属制的外皮构件的内侧能够自由装卸地嵌入该外皮构件中的预制耐 火构件；在俯视下的该外皮构件与该预制耐火构件之间设置有用于排出空气的间隙。另外，本发明提供一种低压铸造装置，其特征在于，具有所述中间升液件。另外，本发明提供一种中间升液件的制造方法，用于低压铸造装置，其特征在于， 通过将预先制作为如下形状的预制耐火构件嵌入金属制的外皮构件的内侧来进行制作，该 形状为在将所述预制耐火构件嵌入金属制的外皮构件内侧时，在俯视下在该外皮构件与该 预制耐火构件之间形成有用于排出空气的间隙。发明的效果根据本发明的中间升液件以及低压铸造装置，因为将预制耐火构件能够自由装卸 地嵌入金属制的外皮构件的内侧，并且在俯视下的该外皮构件与该预制耐火构件之间设置 有用于排出空气的间隙，所以加热时耐火构件的脱水好，不会出现爆裂，不存在因耐火构件 与金属制的外皮构件的热膨胀率差而引起的耐火构件的龟裂的问题，并且耐火构件易于更 换。另外，因为没有维护中的耐火构件的更换工序，所以不会出现伴随更换使金属制外皮构 件损伤。另外，根据本发明的中间升液件的制造方法，因为预制耐火构件不是以金属制的外 皮构件作为型箱进行制造，所以能使制造场所和制造装置等便利，由此制造的自由度高。另 外，因为实际上仅将预制耐火构件嵌入金属制的外皮构件就能够制作成中间升液件，所以 能够降低制造成本。
图1是本实施例的中间升液件的剖视图，图2是图1的中间升液件的俯视图，图3 是表示中间升液件中的预制耐火构件的固定方法的一个例子的图，图3的(A)是图2中用 双点划线包围的部分的其他方式的俯视图，图3的⑶是图3的(A)的主视图，图3的(C) 是被按压板固定的部分的主视图，图3的(D)是图3的(C)的俯视图，图4是说明本发明的 中间升液件的制造方法的图，图5是本发明的低压铸造装置的概略图，图6是以往的低压铸 造装置的概略图。
具体实施例方式下面，参照图1 图5说明本发明的实施方式的中间升液件以及具有该中间升液 件的低压铸造装置。图1是本例的中间升液件的剖视图，图2是图1的中间升液件的俯视 图，图3是表示中间升液件中的预制耐火构件的固定方法的一个例子的图，图3的(A)是图
42中用双点划线包围的部分的其他方式的俯视图，图3的⑶是图3的(A)的主视图，图3 的(C)是被按压板固定的部分的主视图，图3的⑶是图3的(C)的俯视图，图4是说明本 发明的中间升液件的制造方法的图，图5是低压铸造装置的概略图。中间升液件10在低压铸造装置中使用。中间升液件10具有深度比较浅的保持槽 形状的金属制的外皮构件2，其具有开口直径大的上部开口 27和开口直径小于该上部开口 27的下部开口 28 ；形状与外皮构件2大致相似的预制耐火构件1，其在金属制的外皮构件2 的内侧，能够自由装卸地嵌入外皮构件2中。对于以往的中间升液件，利用耐火构件对金属 制的外皮构件的内侧进行覆盖处理，所以以金属制的外皮构件作为型箱来进行制造。因此， 制造条件受到制约，但本发明的中间升液件因为不是以金属制的外皮构件作为型箱来进行 制造，所以能使制造方法和制造装置等便利，制造的自由度高。另外，因为没有维护中的耐 火构件的更换工序，所以不会伴随更换使金属制外皮构件损伤。金属制的外皮构件2的材质不用特别限制，与以往相同，列举铸铁制的外皮构件。 金属制的外皮构件2的形状不用特别限制，可以与以往相同，优选在底部的开口部具有用 于支撑预制耐火构件1的平坦状的水平部21。由于在底部开口部的周围设置有平坦状的水 平部21，所以提高了具有平坦状的水平底部的预制耐火构件1的设置稳定性。在本发明的中间升液件10中，预制耐火构件1在金属制的外皮构件2的内侧能够 自由装卸地嵌入外皮构件2中。预制耐火构件1与金属制的外皮构件2的嵌合方式只要是 在俯视下外皮构件2与预制耐火构件1之间形成有用于排出空气的间隙3，可以是任意的嵌 合方式。本例的中间升液件10是通过底部支撑预制耐火构件1的结构。即，在预制耐火构 件1底部的开口周围的外侧形成有平坦状的水平底部11，预制耐火构件1的平坦状的水平 底部11经由密封构件4设置在金属制的外皮构件2的平坦状的水平部21上。由于在这样 两个构件的支撑部(抵接部)之间具有密封构件4，所以能够防止熔融金属通过预制耐火构 件1与金属制的外皮构件2之间的间隙漏出。作为密封构件例如能够列举包含20 40质量％的陶瓷纤维、40 70质量％的 未烧制的蛭石、5 20质量％的有机粘合剂的片材。该加热膨胀性片的密度优选500 800kg/cm3，尤其是 600 700kg/cm3。预制耐火构件1与金属制的外皮构件2的嵌合方式除了上述方式之外，还可以是 用金属制的外皮构件2内侧面(内周面)的一部分支撑预制耐火构件1外侧面(外周面) 的一部分的方式，例如，利用金属制的外皮构件2内侧面的大致下半部分支撑预制耐火构 件1外侧面的大致下半部分。即使这样的内周面与外周面的一部分接触的情况，因为也具 有使空气向上部排出的间隙，所以不会妨碍加热时耐火构件的脱水。本发明的中间升液件10在俯视下的外皮构件2与预制耐火构件1之间设置有用 于排出空气的间隙3。如图2所示，所说的俯视下的间隙是指在从上面观察中间升液件10 的状态下，在金属制的外皮构件2与预制耐火构件1之间能够观察到间隙3。通过在俯视下 的外皮构件2与预制耐火构件1之间设置有用于排出空气的间隙3，则加热时耐火构件的脱 水好，不会出现爆裂，不存在因耐火构件与金属制的外皮构件的热膨胀率差而引起的耐火 构件龟裂的问题，并且耐火构件易于更换。在中间升液件10中，间隙3为0. 5mm以上，优选1. 0mm以上，特别为2. 0mm以上。 间隙3的上限值未特别限制，但若过大，则预制耐火构件1的设置稳定性低，因此间隙3的
5上限值大约为5mm。另外，俯视下的外皮构件2与预制耐火构件1之间的间隙3即可以形成 在整周中的一部分上，另外，也可以形成在金属制的外皮构件2与预制耐火构件1之间的整 周上。其中，从易于设计、预制耐火构件1的设置稳定性这方面考虑，优选在金属制的外皮 构件2与预制耐火构件1间的整周上都形成间隙的方式。另外，如图1所示，可以使金属制的外皮构件2与预制耐火构件1之间的间隙3和 形成在金属制的外皮构件2内侧的侧部的内周面25与预制耐火构件1外侧的侧部的外周 面15之间的内部间隙3a连续。另外，如上所述，在例如是利用金属制的外皮构件2内侧面 的大致下半部分支撑预制耐火构件1外侧面的大致下半部分的结构的情况下，使金属制的 外皮构件2与预制耐火构件1之间的间隙3和由金属制的外皮构件2内侧面的大致上半部 分与预制耐火构件1外侧面的大致上半部分形成的间隙连续。预制耐火构件1能够使用公知的隔热件料。另外，预制耐火构件1也适于使用不 定形耐火材料。作为不定形耐火材料，能够列举以硅酸钙物质或者二氧化硅物质作为主要 材料并且在其中加入矾土水泥(alumina cement)类结合材料和水混勻而获得的材料，或者 以无机物质纤维和矾土类粉末作为主要材料并且作为防浸水性好的材料在其中加入云母、 碳、碳化硅粉末或者氮化硅粉末，然后再加入二氧化硅或者矾土类的无机粘合剂和增粘材 料以及水混勻获得的膏状的材料等。本发明的中间升液件10可以在预制耐火构件1的外周面形成隔热构件。通过在 预制耐火构件1的外周面形成(覆盖)隔热构件，能够提高中间升液件的隔热性，从而能够 避免因熔融金属温度低而产生的缺陷的情况。另外，这样形成的隔热构件还发挥防止熔融 金属通过预制耐火构件1的裂缝渗出的填缝构件的功能。作为这样的隔热构件能够列举称 为无机纤维制毛毡(felt)或者毯(blanket)的无机纤维结合体等，作为无机纤维能够列举 陶瓷纤维、二氧化硅纤维或者矾土纤维等。即使是在预制耐火构件1的外周面形成有隔热 构件的中间升液件，也在俯视下的金属制的外皮构件2与形成有隔热构件的预制耐火构件 1之间具有用于排出空气的间隙3，另外，可以在金属制的外皮构件2内侧的侧部的内周面 25与预制耐火构件1的隔热构件外侧的侧部的外周面之间形成内部的间隙3a。另外，本发明的中间升液件10可以是如下结构，S卩，在金属制的外皮构件2与预 制耐火构件1之间的一部分上尤其是下半部分的一部分上，夹入具有柔性且加热而膨胀的 加热膨胀性片。由此，提高预制耐火构件1的设置稳定性。加热膨胀性片是例如在300 400°C开始膨胀，并在厚度方向上膨胀的片。该膨胀率在厚度方向上为2倍以上，优选2 4 倍。如果膨胀率处于该范围内，则能够防止夹持有加热膨胀性片的部分上的金属制的外皮 构件2与预制耐火构件1间的间隙，达到设置稳定和隔热这两个效果。此外，在图1中，附 图标记5是金属制的外皮构件2的把持部。在本发明的中间升液件10中，可以利用按压板从上面固定嵌入在金属制的外皮 构件2内侧的预制耐火构件1的4角中的4处或者一对位于对角线上的两处。由此，稳定 地固定预制耐火构件1。参照图3说明利用按压板的固定方法。在中间升液件10上端的 一个角部，从上面观察的形状为大致三角形，在深度方向以规定的尺寸形成有切缺部6。切 缺部6包括金属制的外皮构件2的切缺部分61和预制耐火构件1的切缺部分62。在金属 制的外皮构件2的切缺部分61上形成有螺钉孔7 (图3的(A))。准备形状能够嵌入到该 切缺部6的形状中的按压板8。在按压板8上形成有贯通孔，该贯通孔用于贯通平头螺钉
6(flush bolt)9，并且处于与设置后的螺钉孔7相向的位置(图3的(B))。并且，如果将按 压板8嵌入切缺部6而紧固螺钉，则通过位于底面的具有柔性的密封构件4的反弹作用，预 制耐火构件1被牢固地固定在金属制的外皮构件2上(图3的(C)和图3的(D))。下面，说明本发明的中间升液件的制造方法。本发明的中间升液件10是通过将预 先制作成如下形状的预制耐火构件1嵌入金属制的外皮构件2的内侧而制作的，该形状为 在嵌入金属制的外皮构件2的内侧时，在俯视下在金属制的外皮构件2与预制耐火构件1 之间形成有用于排出空气的间隙3。预制耐火构件1是由在上述本发明的中间升液件10中说明的不定形耐火材料制 造的。预制耐火构件1因为不是以金属制的外皮构件2作为型箱进行制造的，所以能使制 造方法和制造装置等便利，由此制造的自由度高。另外，在如以往的中间升液件那样将金属 制的外皮构件2与耐火构件形成一体的结构的情况下，若提高制造时的加热温度，则金属 制的外皮构件2氧化或变形，所以需要将该加热温度限制得低。在这种情况下，在实际使用 时耐火构件会发生残留水分蒸发或者加热收缩，所以有可能损伤耐火件。但是，本发明的中 间升液件10的制造方法因为不是以金属制的外皮构件2作为型箱进行制造，所以能够预先 高温烧制预制耐火构件1。因此，在实际使用时耐火构件不会出现残留水分的蒸发或者加热 收缩。另外，因为实质上仅将预制耐火构件1嵌入金属制的外皮构件2中就能够制作中间 升液件10，所以能够降低制造成本。在中间升液件10具有密封构件4的情况下，在嵌入预制耐火构件1之前，只要将 密封构件4嵌入中间升液件10底面的开口部周围的规定位置即可(参照图4)。由此，能够 通过简单的方法制造中间升液件10。本发明的低压铸造装置20具有中间升液件10。S卩，如图5所示，本发明的低压铸 造装置20具有熔融金属容器(坩埚)31，其装入熔融金属32 ；炉盖36，其封闭熔融金属容 器；升液管34，其在炉盖36的中央部贯通炉盖36，下部的开口部设置为与熔融金属32内相 对；中间升液件10，其以中间升液件10的底部开口与升液管34的上部开口连通的方式设 置在升液管34的上方；金属模35，其设置在中间升液件10的上方。在本发明的低压铸造装置20中，熔融金属容器31内的熔融金属32通过未图示的 加热装置被加热而变为熔融状态。另外，在熔融金属32的熔融金属面通过未图示的装置施 加有箭头P所示的加压空气的压力，通过该压力作用使熔融金属32经由升液管34以及中 间升液件10的熔液流路推至金属模35中。此外，在金属模35的上部具有未图示的空气排 出孔，从这里排出多余的空气。在金属模35内配置有与要铸造的制品对应的铸型，被推上来的熔融金属32流入 该铸型内。然后，在适当的时刻(timing)使金属模冷却，从而能够获得例如铝铸件等铸造 品。在这里，示出了将熔融金属推上供给至金属模的低压铸造装置的结构，但也可以是使金 属模35内减压，通过该减压作用吸上熔融金属的结构的低压铸造装置，或者是一边使金属 模35内减压，一边通过正压推上熔融金属的结构的低压铸造装置等。根据本发明的低压铸造装置20，因为俯视下的该外皮构件与该预制耐火构件之间 设置有用于排出空气的间隙，所以加热时耐火构件的脱水好，不会出现爆裂，不存在因耐火 构件与金属制的外皮构件的热膨胀率差而引起的耐火构件的龟裂的问题，并且耐火构件易 于更换。另外，因为没有维护中的耐火构件的更换工序，所以不会伴随更换使金属制外皮构
7件损伤。实施例下面，列举实施例具体说明本发明，这仅是例示，不限制本发明。第一实施例(预制耐火构件的制造)向将二氧化硅物质作为主要材料以矾土水泥作为结合材料的不定形耐火物中配 合适量的水而混勻，来制作灰浆。接着，将所述灰浆注入规定形状的树脂制的成形模中，在 25°C,80% RH的环境下保持一昼夜而使其硬化。接着，使硬化后的成形物以110°C干燥24 小时，然后以600°C烧制12小时，从而制造成图1以及图2所示形状的预制耐火构件。(中间升液件的制造(组装))在如图1和图2所示形状的铸铁制的外皮构件的底部配置有陶瓷纤维制的片材 (密封构件)，该陶瓷纤维制的片材设置有与外皮构件的底部开口部相同形状的孔，且含有 未烧制的蛭石。在配置有该密封构件的铸铁制的外皮构件的内侧设置有用上述方法制造的 预制耐火构件，在铁皮构件上部且对角的两角上安装按压板，从而制造中间升液件。该中间 升液件在俯视下的外皮构件与预制耐火构件之间的整周上形成有3. 0mm的间隙。第一比较例利用由机粘接剂将含有未烧制的蛭石的陶瓷纤维性片材粘贴在图1和图2所示形 状的铸铁制的外皮构件的内周的整个表面上。接着，在该铁皮构件的内部配置用于形成中 间升液件的内面部(内侧的覆盖构件)的型芯。然后，将在第一实施例中使用的灰浆注入 铁皮构件与型芯之间，在25°C、80%RH的环境下保持一昼夜而使其硬化。然后，在取出型芯 后，以110°C干燥24小时。该中间升液件在俯视下的外皮构件与覆盖构件之间没有间隙。(评价方法)假设实际安装在低压铸造机上时，使用煤气燃烧器将中间升液件的内部快速加热 而使环境达到900°C，此时，第一比较例产生因有机粘接构件引起的白烟。另外，目视确认加 热后的耐火构件，确认了由可推测是热膨胀差所引起的龟裂和爆裂而使耐火构件脱落。另 一方面，在第一实施例中使用上述同样的评价，确认了在加热中、加热后都未出现异常。附图标记的说明
1预制耐火构件
2金属制的外皮构件
3用于排出空气的间隙
4密封构件
5把持部
10、103中间升液件
20、100低压铸造装置
31熔融金属容器(坩埚)
32熔融金属
34升液管
35金属模
36炉盖
产业上的可利用性根据本发明的中间升液件以及低压铸造装置，加热时耐火构件的脱水好，不会出 现爆裂，不存在因耐火构件与金属制的外皮构件的热膨胀率差而引起的耐火构件的龟裂的 问题，因此适于铝铸件等的制造。另外，根据本发明的中间升液件的制造方法，因为预制耐 火构件不是以金属制的外皮构件作为型箱进行制造，所以能使制造场所和制造装置等便 利，由此制造的自由度高。
权利要求
一种中间升液件，在低压铸造装置中使用，其特征在于，具有金属制的外皮构件；在该金属制的外皮构件的内侧能够自由装卸地嵌入该外皮构件中的预制耐火构件；在俯视下的该外皮构件与该预制耐火构件之间设置有用于排出空气的间隙。
2.如权利要求1所述的中间升液件，其特征在于，在该外皮构件与该预制耐火构件之间的整周上形成有0. 5mm以上的间隙。
3.如权利要求1或2所述的中间升液件，其特征在于， 在该预制耐火构件的外周面形成隔热构件。
4.如权利要求1 3中任一项所述的中间升液件，其特征在于，在该中间升液件底面的开口部周围，在该预制耐火构件与该外皮构件之间设置有用于 防止熔融金属侵入的密封构件。
5.一种低压铸造装置，其特征在于，具有权利要求1 4中任一项所述的中间升液件。
6.一种中间升液件的制造方法，用于低压铸造装置，其特征在于，通过将预先制作为如下形状的预制耐火构件嵌入金属制的外皮构件的内侧来进行制 作，该形状为在将所述预制耐火构件嵌入金属制的外皮构件内侧时，在俯视下在该外皮构 件与该预制耐火构件之间形成有用于排出空气的间隙。
全文摘要
一种中间升液件(10)，在低压铸造装置中使用，具有金属制的外皮构件(2)；在该金属制的外皮构件(2)的内侧能够自由装卸地嵌入外皮构件(2)中的预制耐火构件(1)；在俯视下的外皮构件(2)与预制耐火构件(1)之间设置有用于排出空气的间隙(3)。根据本发明，能够提供加热时耐火构件的脱水好，不会出现爆裂，不存在因耐火构件与金属制的外皮构件的热膨胀率差而引起的耐火构件的龟裂的问题，并且耐火构件易于更换的中间升液件、制造方法以及低压铸造装置。
文档编号B22D18/04GK101801563SQ200980100377
公开日2010年8月11日 申请日期2009年6月12日 优先权日2008年7月11日
发明者中间茂, 井手裕贵, 伊藤义幸, 木原规浩, 深濑宗彦, 藤田康平 申请人:霓佳斯株式会社;丰田自动车株式会社