JP2002178134A - Method for micronizing cast structure and micronizing device - Google Patents
Method for micronizing cast structure and micronizing deviceInfo
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- Refinement Of Pig-Iron, Manufacture Of Cast Iron, And Steel Manufacture Other Than In Revolving Furnaces (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、鋳造組織の微細化
方法及び微細化装置に係り、特に、鋳造により形成した
シリンダライナの、鋳造組織を微細化する方法及び鋳造
組織を微細化する装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and an apparatus for refining a cast structure, and more particularly to a method and an apparatus for refining a cast structure of a cylinder liner formed by casting. Things.
【0002】[0002]
【従来の技術】片状黒鉛鋳鉄は、鋳造性が良好であると
共に、比較的安価であり、また、黒鉛による自己潤滑作
用を有する他に、合金成分によっては(例えば、ボロン
鋳鉄など)、ハードフェイズ(hard phase:セメンタイ
トとステダイト(Fe3 P)の混合相)と呼ばれる硬質
相(例えば、炭化物など)が分散する鋳造組織となるた
め、耐摩耗性が要求される鋳造品(例えば、シリンダラ
イナ)などに賞用されている。2. Description of the Related Art Flaky graphite cast iron has good castability and is relatively inexpensive. In addition to having a self-lubricating effect of graphite, depending on the alloy components (for example, boron cast iron), hard flake graphite cast iron is hard. A cast structure in which a hard phase (eg, carbide) dispersed in a so-called “hard phase (mixed phase of cementite and steadite (Fe 3 P)”) is required. ) Has been awarded.
【0003】近年、エンジン、特に、ディーゼルエンジ
ンの高出力化の要求が高まっている。ディーゼルエンジ
ンの高出力化は、シリンダライナに加わる爆発ガス圧の
上昇を招くことから、シリンダライナの耐摩耗性および
耐焼付性などについて、種々のトライボロジィ(摩擦・
摩耗)対策を講ずる必要がある。また、シリンダライナ
に作用する力は、通常、爆発ガス圧によるライナ円周方
向の引張応力、ライナ取付フランジの曲げ応力、および
ピストンに働く側圧の他、熱応力であり、これらの力と
放散熱量などを考慮して、シリンダライナの寸法(特に
肉厚)が決められている。In recent years, there has been an increasing demand for higher output of engines, especially diesel engines. Increasing the output of a diesel engine causes an increase in the explosive gas pressure applied to the cylinder liner. Therefore, various tribological (friction,
Wear) measures need to be taken. The forces acting on the cylinder liner are usually tensile stress in the circumferential direction of the liner due to the explosive gas pressure, bending stress of the liner mounting flange, side pressure acting on the piston, and thermal stress. The dimensions (particularly the wall thickness) of the cylinder liner are determined in consideration of such factors.
【0004】ここで、片状黒鉛鋳鉄の黒鉛形状は切欠き
作用を有していると共に、良好な自己潤滑作用を発現さ
せる黒鉛形状と靱性を損なわない黒鉛形状の整合が難し
いことから、エンジンの高出力化に伴って、シリンダラ
イナの強度不足が問題となっている。その解決策として
耐摩耗性・耐焼付性に優れる鋳鉄材を内層とし、強靱性
に優れる鋳鋼を外層とする複合シリンダが提案されてい
る(特開昭60−169654号公報参照)。[0004] Here, the graphite shape of flaky graphite cast iron has a notch effect, and it is difficult to match a graphite shape exhibiting a good self-lubricating effect with a graphite shape which does not impair toughness. With the increase in output, insufficient strength of the cylinder liner has become a problem. As a solution, there has been proposed a composite cylinder having a cast iron material having excellent wear resistance and seizure resistance as an inner layer and a cast steel having excellent toughness as an outer layer (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-169654).
【0005】この複合シリンダライナは遠心鋳造法によ
って鋳造されるものであって、最初に鋳鋼材で外層を鋳
造形成し、外層が凝固した後、外層の内面に鋳鉄材で内
層を鋳造形成する。この時、内層および外層の溶着一体
化不良や、外層内面のスラグやドロスの介在・巻込み等
といった問題を防ぐべく、溶湯の冷却速度を調節すると
いった改善策も提案されている(特開平5−28559
9号公報参照)。The composite cylinder liner is cast by a centrifugal casting method. First, an outer layer is formed from a cast steel material, and after the outer layer is solidified, an inner layer is formed from a cast iron material on the inner surface of the outer layer. At this time, in order to prevent problems such as poor integration of the inner layer and the outer layer by welding and interposition and entanglement of slag and dross on the inner surface of the outer layer, an improvement measure such as adjusting a cooling rate of the molten metal has been proposed (Japanese Patent Laid-Open No. Hei 5 (1994)). -28559
No. 9).
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、遠心鋳
造法は、装置構成や製造工程などが、置注ぎ法と比較し
て複雑であるため、製造コストが高くなってしまうとい
う問題があった。However, the centrifugal casting method has a problem in that the manufacturing cost is high because the apparatus configuration and the manufacturing process are complicated as compared with the pouring method.
【0007】また、遠心鋳造法は、内層の凝固速度の制
御が困難であること及び鋳造時に遠心力を負荷すること
から、強度と自己潤滑性のバランスが良好なA型黒鉛組
織を得にくいという問題があった。Further, in the centrifugal casting method, it is difficult to control the solidification rate of the inner layer and to apply a centrifugal force during casting, so that it is difficult to obtain an A-type graphite structure having a good balance between strength and self-lubricating property. There was a problem.
【0008】さらに、船舶、トラック等の大型ディーゼ
ルエンジンのシリンダライナは、肉厚な鋳造品となるた
め、凝固完了までに長い時間を要する(凝固速度が遅
い)。その結果、粗大な片状黒鉛およびハードフェイズ
の晶出を招いてしまう。片状黒鉛およびハードフェイズ
は、一旦粗大に晶出してしまうと微細化することができ
ず、その結果、得られる鋳造品においては、高い強度は
有するものの、材料スペック通りの伸び、即ち良好な靭
性が得られないという問題があった。Further, since cylinder liners of large diesel engines such as ships and trucks are thick cast products, it takes a long time to complete solidification (slow solidification speed). As a result, coarse flaky graphite and hard phase crystallization are caused. Flake graphite and hard phase cannot be refined once they are coarsely crystallized. As a result, the resulting cast product has high strength, but elongation according to the material specifications, that is, good toughness. There was a problem that can not be obtained.
【0009】以上の事情を考慮して創案された本発明の
目的は、鋳造品の耐摩耗性、耐焼付性、強度、及び靭性
が良好で、かつ、製造コストが安価な鋳造組織の微細化
方法および微細化装置を提供することにある。An object of the present invention, which has been made in view of the above circumstances, is to provide a cast product having good wear resistance, seizure resistance, strength, and toughness, and a fine cast structure which is inexpensive to manufacture. An object of the present invention is to provide a method and a miniaturization device.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく本
発明に係る鋳造組織の微細化方法は、ターンテーブル上
に鋳型を設け、その鋳型内に金属溶湯を注湯し、鋳型面
に若干の凝固シェルを形成させた後、そのターンテーブ
ルを低速回転・停止させながら鋳造するものである。In order to achieve the above object, a method for refining a cast structure according to the present invention is to provide a mold on a turntable, pour molten metal into the mold, and slightly apply a molten metal to the mold surface. After the solidified shell is formed, the turntable is cast while rotating and stopping at a low speed.
【0011】以上の方法によれば、鋳型内に金属溶湯を
注湯した後、鋳型内で凝固中の金属溶湯に、流れを生じ
させることができる。According to the above method, after pouring the molten metal into the mold, a flow can be generated in the molten metal solidified in the mold.
【0012】また、ターンテーブルを正転、停止、逆
転、停止と順次繰り返し、鋳型内の金属溶湯に回転中心
まわりの正逆の流れを生じさせて金属溶湯を凝固させる
ことが好ましい。It is preferable that the turntable is sequentially rotated forward, stop, reverse, and stop so as to cause the molten metal in the mold to flow forward and reverse around the rotation center to solidify the molten metal.
【0013】また、回転速度が6〜10rpmで、回転
角度が90°以上又は回転時間が3秒間以上であること
が好ましい。Preferably, the rotation speed is 6 to 10 rpm, the rotation angle is 90 ° or more, or the rotation time is 3 seconds or more.
【0014】また、正転と逆転の間又は逆転と正転の間
の停止時間が、0.8〜5秒であることが好ましい。The stop time between the forward rotation and the reverse rotation or between the reverse rotation and the forward rotation is preferably 0.8 to 5 seconds.
【0015】また、鋳型内に金属溶湯を注湯後、鋳型内
壁に凝固シェルが形成された後、ターンテーブルを低速
回転・停止させることが好ましい。It is preferable that after the molten metal is poured into the mold, after the solidified shell is formed on the inner wall of the mold, the turntable is rotated and stopped at a low speed.
【0016】また、注湯後、20〜120分の間隔をあ
けて、ターンテーブルを低速回転・停止させることが好
ましい。It is preferable that the turntable is rotated at a low speed and stopped at intervals of 20 to 120 minutes after pouring.
【0017】また、鋳型がシリンダライナ用鋳型である
と共に、金属溶湯が鋳鉄溶湯であってもよい。Further, the mold may be a cylinder liner mold and the molten metal may be cast iron.
【0018】一方、本発明に係る鋳造組織の微細化装置
は、金属溶湯を鋳込む鋳型と、その鋳型が載置される回
転手段と、その回転手段の回転・停止を制御する制御手
段を備えたものである。On the other hand, the apparatus for refining a cast structure according to the present invention comprises a mold for casting a molten metal, rotating means on which the mold is placed, and control means for controlling rotation and stop of the rotating means. It is a thing.
【0019】以上の構成によれば、回転手段に載置され
た鋳型を、制御手段で回転・停止と制御しながら回転さ
せることができる。According to the above arrangement, the mold placed on the rotating means can be rotated while being controlled to rotate and stop by the control means.
【0020】また、回転手段が、鋳型を載置するターン
テーブルと、そのターンテーブルを正逆方向に回転させ
ると共に停止させる駆動装置を備えているのが好まし
い。Preferably, the rotating means includes a turntable on which the mold is placed, and a drive device for rotating and stopping the turntable in forward and reverse directions.
【0021】[0021]
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適一実施の形態
を添付図面に基いて説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A preferred embodiment of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
【0022】本発明に係る鋳造組織の微細化装置の斜視
概略図を図1に、図1の回転手段の部分拡大図を図2に
示す。FIG. 1 is a schematic perspective view of an apparatus for refining a cast structure according to the present invention, and FIG. 2 is a partially enlarged view of the rotating means of FIG.
【0023】図1,2に示すように、本発明に係る鋳造
組織の微細化装置1は、金属溶湯を鋳込む鋳型(図1中
では、シリンダライナ用砂型)2を、回転手段3の上に
載置・固定し、その回転手段3のモータ(後述)13に
制御手段4を接続したものである。ここで、鋳型2は鋳
枠5a,5b,5cと中子6からなり、また、鋳型2と
回転手段3は、固定治具7で固定されている。As shown in FIGS. 1 and 2, a casting structure refining apparatus 1 according to the present invention includes a casting mold (a sand mold for a cylinder liner in FIG. 1) 2 for casting a molten metal. The control means 4 is connected to a motor (described later) 13 of the rotating means 3. Here, the casting mold 2 includes casting frames 5a, 5b, 5c and a core 6, and the casting mold 2 and the rotating means 3 are fixed by a fixing jig 7.
【0024】回転手段3は、鋳型2を載置するターンテ
ーブル11と、そのターンテーブル11を支持する支持
部12と、ターンテーブル11を正逆方向に回転させる
と共に停止させるモータ(駆動装置)13で構成され
る。モータ13はブレーキを有する減速機14を備えて
おり、モータ13のギア部15が、ターンテーブル11
の下面のギア部16と噛合する。The rotating means 3 includes a turntable 11 on which the mold 2 is placed, a support portion 12 for supporting the turntable 11, and a motor (drive device) 13 for rotating and stopping the turntable 11 in forward and reverse directions. It consists of. The motor 13 is provided with a speed reducer 14 having a brake.
Meshes with the gear portion 16 on the lower surface of.
【0025】制御手段4としては、モータ13を間欠的
に、かつ、正逆方向に回転させることができるものであ
れば特に限定するものではないが、間欠の間隔、回転速
度、および回転角度(又は回転時間)を自在に調節する
ことができるものが好ましい。The control means 4 is not particularly limited as long as it can rotate the motor 13 intermittently and in the forward and reverse directions, but the intermittent interval, rotation speed, and rotation angle ( Or the rotation time) can be freely adjusted.
【0026】次に、本発明に係る鋳造組織の微細化方法
を図1,2に基いて説明する。Next, a method for refining a cast structure according to the present invention will be described with reference to FIGS.
【0027】回転手段3のターンテーブル11の上に鋳
型(例えば、内径580〜620mm、外径890〜9
30mmのシリンダライナ用鋳型)2を載置・固定した
後、この鋳型2内に、懸堰(タンディッシュ)21を用
いた落し込みにより、金属溶湯(例えば、鋳鉄溶湯)2
2を注湯する。その後、鋳型2の押湯部23への発熱・
保温処置を行い、鋳造品(例えば、シリンダライナ)の
鋳造を行う。A mold (for example, an inner diameter of 580 to 620 mm and an outer diameter of 890 to 9
After placing and fixing a 30 mm cylinder liner mold 2, the metal melt (for example, cast iron melt) 2 is dropped into the mold 2 by using a suspension weir (tundish) 21.
Pour 2 Then, heat is generated in the feeder portion 23 of the mold 2.
A heat insulation treatment is performed, and a casting (for example, a cylinder liner) is cast.
【0028】注湯後、鋳型2および回転手段3を、その
ままの状態で20〜120分間静置し、鋳型2の内壁に
厚さ5〜15mmの凝固シェル層を形成させる。この凝
固シェル層は、A型黒鉛組織にハードフェイズが分散晶
出した組織構造であり、耐摩耗性および耐焼付性を有し
ている。After the pouring, the mold 2 and the rotating means 3 are allowed to stand for 20 to 120 minutes as they are to form a solidified shell layer having a thickness of 5 to 15 mm on the inner wall of the mold 2. The solidified shell layer has a structure in which a hard phase is dispersed and crystallized in an A-type graphite structure, and has abrasion resistance and seizure resistance.
【0029】その後も鋳型2および回転手段3を静置す
ると、凝固シェル層の表面では樹枝状晶(デンドライ
ト)が成長し、また、鋳鉄溶湯22内では片状黒鉛が晶
出し続ける。ここで、船舶、トラック用のシリンダライ
ナ等は非常に大きな部材であるため、凝固完了までに長
い時間を要する(凝固速度が遅い)。このため、粗大な
デンドライトおよび片状黒鉛が、成長・晶出しやすい。
その結果、A型黒鉛組織に粗大なハードフェイズおよび
片状黒鉛が晶出してしまい、材料スペック通りの伸びが
得られなくなってしまう。Thereafter, when the mold 2 and the rotating means 3 are allowed to stand still, dendrites (dendrites) grow on the surface of the solidified shell layer, and flaky graphite continues to crystallize in the molten cast iron 22. Here, since the cylinder liners for ships and trucks are very large members, it takes a long time to complete the solidification (solidification speed is low). For this reason, coarse dendrites and flaky graphite tend to grow and crystallize.
As a result, a coarse hard phase and flaky graphite are crystallized in the A-type graphite structure, and the elongation according to the material specifications cannot be obtained.
【0030】そこで、本発明に係る鋳造組織の微細化方
法においては、鋳型2の内壁に凝固シェル層を形成させ
た後、モータ13を駆動してターンテーブル11を低速
回転・停止させながら鋳鉄溶湯23の凝固を行う。この
時、ターンテーブル11の低速回転は、正転、停止、逆
転、停止、…と順次繰り返される。また、ターンテーブ
ル11は、モータ13の減速機14のブレーキ機能によ
り、瞬時に正転状態から停止状態又は逆転状態から停止
状態となる。これによって、ターンテーブル11が惰性
で回転することはない。Therefore, in the method for refining the casting structure according to the present invention, after forming a solidified shell layer on the inner wall of the mold 2, the motor 13 is driven to rotate the turntable 11 at a low speed and stop while the molten cast iron melts. 23 is coagulated. At this time, the low-speed rotation of the turntable 11 is sequentially repeated in the order of forward rotation, stop, reverse rotation, stop,. Further, the turntable 11 is instantaneously changed from the forward rotation state to the stop state or from the reverse rotation state to the stop state by the braking function of the speed reducer 14 of the motor 13. Thus, the turntable 11 does not rotate due to inertia.
【0031】ターンテーブル11を回転始動させて鋳型
2を回転させると、最初は鋳型2及び凝固シェル層のみ
が回転するため、鋳型2内の凝固シェル層と未凝固の鋳
鉄溶湯22との界面(以下、凝固界面と示す)にズレが
生じる。しかし、すぐに、鋳鉄溶湯22の粘性により、
鋳鉄溶湯22自体も鋳型2及び凝固シェル層の回転に追
従して流動し始める。ターンテーブル11の回転を、正
転、停止、逆転、停止、…と順次繰り返すことで、鋳型
2内の鋳鉄溶湯22に回転中心まわりの正逆の流れが生
じる。When the mold 2 is rotated by starting the rotation of the turntable 11, only the mold 2 and the solidified shell layer are initially rotated. Therefore, the interface between the solidified shell layer in the mold 2 and the unsolidified molten cast iron 22 ( Hereinafter, this will be referred to as a solidification interface). However, immediately due to the viscosity of the molten cast iron 22,
The molten cast iron 22 itself starts to flow following the rotation of the mold 2 and the solidified shell layer. By sequentially repeating the rotation of the turntable 11 in the normal rotation, stop, reverse rotation, stop,..., A forward and reverse flow around the rotation center occurs in the molten cast iron 22 in the mold 2.
【0032】その後、このターンテーブル11の正転、
停止、逆転、停止、…という操作を、鋳鉄溶湯23の凝
固が完了するまで(例えば、前述したシリンダライナ用
鋳型で約6時間)継続して行う。凝固の完了は、鋳鉄溶
湯22の凝固が鋳型2の底部外周部から押湯部23の内
周部に向かって進行することから、押湯部23の内周部
の状態から、凝固完了の判断を行う。After that, the normal rotation of the turntable 11
The operations of stopping, reversing, stopping,... Are continuously performed until the solidification of the cast iron melt 23 is completed (for example, about 6 hours with the above-described cylinder liner mold). Completion of solidification is determined by the state of the inner peripheral portion of the feeder portion 23 because solidification of the molten cast iron 22 proceeds from the outer peripheral portion of the bottom of the mold 2 toward the inner peripheral portion of the feeder portion 23. I do.
【0033】ここで、鋳型2内への金属溶湯22の注湯
方法としては、落し込みに限定するものではなく、全て
の慣用の置注ぎ法を適用することができ、例えば、むく
り上げ等が挙げられる。Here, the method of pouring the molten metal 22 into the mold 2 is not limited to dropping, but any conventional pouring method can be applied. Is mentioned.
【0034】次に、本発明に係る鋳造組織の微細化方法
の作用を説明する。Next, the operation of the method for refining a cast structure according to the present invention will be described.
【0035】鋳型2及び凝固シェル層の回転に追従して
流動する鋳鉄溶湯22は、ターンテーブル11の回転
(鋳型2の回転)を停止させた後も、しばらくの間、慣
性により流動し続ける。The molten cast iron 22 flowing following the rotation of the mold 2 and the solidified shell layer continues to flow by inertia for a while after the rotation of the turntable 11 (the rotation of the mold 2) is stopped.
【0036】この時、ターンテーブル11の回転角度が
小さく、かつ、ターンテーブル11の停止時間が非常に
短いと、慣性による流動中に、ターンテーブル11が逆
転を終え、再び正転し始めることになる。この場合、鋳
鉄溶湯22は、逆方向に流動することはなく、一方向の
みに流動し続けることになる。また、ターンテーブル1
1の停止時間が長いと、その間に慣性による流動は停止
するが、停止時間中に凝固が進行してしまう。At this time, if the rotation angle of the turntable 11 is small and the stop time of the turntable 11 is very short, during the flow due to inertia, the turntable 11 finishes reverse rotation and starts to rotate forward again. Become. In this case, the molten cast iron 22 does not flow in the opposite direction but continues to flow only in one direction. Also, turntable 1
If the stop time of 1 is long, the flow due to inertia stops during that time, but solidification proceeds during the stop time.
【0037】ここで、鋳型2及び凝固シェル層の回転に
追従した鋳鉄溶湯22の流動と、成長途上のデンドライ
ト及び晶出途上の片状黒鉛の分断・破砕は、ターンテー
ブル11の加速度(回転速度)、鋳型2内の凝固界面に
おけるズレの距離(ターンテーブル11の回転角度)、
およびターンテーブル11の停止時間と深く関係してい
る。Here, the flow of the molten cast iron 22 following the rotation of the mold 2 and the solidified shell layer, and the separation and crushing of the growing dendrites and the flake graphite during the crystallization are caused by the acceleration (rotational speed) of the turntable 11. ), The displacement distance at the solidification interface in the mold 2 (the rotation angle of the turntable 11),
And the stoppage time of the turntable 11.
【0038】成長途上のデンドライト及び晶出途上の片
状黒鉛を分断・破砕する効果は、停止状態の鋳鉄溶湯2
2を流動させる時に得られるものであって、鋳型2の回
転方向と鋳鉄溶湯22の流動方向が同じ時は殆ど得られ
ない。The effect of dividing and crushing the growing dendrite and the flake graphite during the crystallization is as follows.
2 is obtained when the mold 2 is caused to flow, and is hardly obtained when the rotational direction of the mold 2 and the flow direction of the molten cast iron 22 are the same.
【0039】ターンテーブル11の回転速度および回転
角度は、鋳鉄溶湯22の流動開始までの時間、流動速
度、鋳型2の安定性、及び溶湯の粘性などに応じて適宜
調節されるものであり、例えば、船舶、トラック等の大
型のシリンダライナの場合で、回転速度は6〜10rp
m、好ましくは7〜9rpm、回転角度は90〜240
°(回転時間にすると4〜7秒間、好ましくは5〜6秒
間)となる。The rotation speed and rotation angle of the turntable 11 are appropriately adjusted according to the time until the flow of the cast iron melt 22 starts flowing, the flow speed, the stability of the mold 2 and the viscosity of the melt. For large cylinder liners such as ships, trucks, etc., the rotation speed is 6-10 rpm
m, preferably 7 to 9 rpm, and the rotation angle is 90 to 240.
(Rotation time is 4 to 7 seconds, preferably 5 to 6 seconds).
【0040】また、船舶、トラック等の大型のシリンダ
ライナの場合、鋳鉄溶湯22の慣性による流動時間は
0.8〜1.5秒となるため、ターンテーブル11の停
止時間は少なくとも0.8秒以上必要となる。さらに、
ターンテーブル11の停止時間が5秒よりも長いと、停
止時間中に、粗大なデンドライトの成長や片状黒鉛の凝
集が生じてしまい、シリンダライナの鋳造組織の微細化
を大きく阻害してしまう。このため、ターンテーブル1
1の停止時間は、0.8〜5秒、好ましくは0.8〜2
秒必要となる。In the case of a large cylinder liner such as a ship or a truck, the flow time of the molten cast iron 22 due to inertia is 0.8 to 1.5 seconds, so that the stop time of the turntable 11 is at least 0.8 seconds. This is necessary. further,
If the stop time of the turntable 11 is longer than 5 seconds, coarse dendrite growth and flake graphite agglomeration occur during the stop time, which greatly hinders the refinement of the cast structure of the cylinder liner. For this reason, turntable 1
The stop time of 1 is 0.8 to 5 seconds, preferably 0.8 to 2 seconds.
Seconds.
【0041】さらに、鋳造組織の微細化を効果的に行う
には、停止時間を挟んで、ターンテーブル11を正逆方
向に交互に回転させるのが好ましいが、ターンテーブル
11の回転は一方向のみであってもよい。この場合にお
いても、ターンテーブル11の停止時間が非常に短い
と、鋳鉄溶湯22が慣性により流動している最中に、再
び鋳型2が回転し始め、鋳鉄溶湯22が一方向のみに流
れ続けることになって、成長途上のデンドライト及び晶
出途上の片状黒鉛の分断・破砕効果が得られなくなって
しまう。Further, in order to effectively reduce the size of the cast structure, it is preferable to alternately rotate the turntable 11 in the forward and reverse directions with a stop time interposed therebetween. However, the turntable 11 is rotated only in one direction. It may be. Also in this case, if the stop time of the turntable 11 is very short, the mold 2 starts rotating again while the molten cast iron 22 is flowing by inertia, and the molten cast iron 22 continues to flow in only one direction. As a result, the effect of cutting and crushing dendrites during growth and flake graphite during crystallization cannot be obtained.
【0042】以上、本発明に係る鋳造組織の微細化方法
によれば、鋳型2の内壁に凝固シェル層を形成させた
後、ターンテーブル11を低速回転・停止させながら鋳
鉄溶湯23の凝固を行っている。凝固シェル層を形成さ
せた後に、ターンテーブル11を低速回転・停止させる
ことで、凝固時に、鋳型2内を流動する鋳鉄溶湯22と
鋳型2の内壁(砂壁)が直接接触することがなくなり、
鋳鉄溶湯22中に砂が巻き込まれるのを防ぐことができ
る。この凝固シェル層は、通常の置注ぎ法で形成した凝
固シェル層と同じA型黒鉛組織からなるものであって、
良好な耐摩耗性及び耐焼付性を有している。As described above, according to the method for refining the cast structure according to the present invention, after the solidified shell layer is formed on the inner wall of the mold 2, the molten cast iron 23 is solidified while the turntable 11 is rotated and stopped at a low speed. ing. By rotating and stopping the turntable 11 at a low speed after the solidified shell layer is formed, the molten cast iron 22 flowing in the mold 2 does not directly contact the inner wall (sand wall) of the mold 2 during solidification.
Sand can be prevented from being caught in the molten cast iron 22. This solidified shell layer has the same A-type graphite structure as the solidified shell layer formed by the ordinary pouring method,
Has good abrasion and seizure resistance.
【0043】また、鋳鉄溶湯22の凝固の際に、ターン
テーブル11を、正転、停止、逆転、停止、…と順次繰
り返し低速回転させることで、鋳型2内で凝固中の鋳鉄
溶湯22が回転中心まわりに正逆に流動し、この鋳鉄溶
湯22の流動により、成長途上のデンドライト及び晶出
途上の片状黒鉛が分断・破砕される。Further, when the molten cast iron 22 is solidified, the turntable 11 is repeatedly rotated at a low speed in the order of normal rotation, stop, reverse rotation, stop, and so on, so that the molten cast iron 22 being solidified in the mold 2 rotates. It flows around the center in the opposite direction, and the flow of the molten cast iron 22 causes the dendrite during growth and the flake graphite during crystallization to be divided and crushed.
【0044】さらに、この分断・破砕により、鋳鉄溶湯
22の凝固速度はゆっくりとしたままであるが、粗大な
デンドライトおよび片状黒鉛が成長・晶出することがな
く、その結果、粗大なハードフェイズおよび片状黒鉛の
晶出のない微細な鋳造組織となる。その結果、従来、凝
固速度が遅い等の理由により、粗大な鋳造組織となって
いた肉厚鋳造品であっても、材料スペック通りの伸びを
有した強靭な鋳造品となる。よって、前述したように、
外層が鋳鋼、内層が鋳鉄からなる二層構造の複合シリン
ダとすることなく、エンジンの高出力化に対応すること
ができる。Further, the solidification rate of the molten cast iron 22 is kept low by the cutting and crushing, but coarse dendrites and flake graphite do not grow and crystallize. As a result, a coarse hard phase is formed. And a fine cast structure without crystallization of flake graphite. As a result, even a thick cast product having a coarse cast structure due to a low solidification rate or the like can be a tough cast product having elongation according to the material specifications. Therefore, as described above,
It is possible to cope with an increase in engine output without using a two-layer composite cylinder having an outer layer made of cast steel and an inner layer made of cast iron.
【0045】また、本発明に係る鋳造組織の微細化方法
は、複合シリンダや従来の大型中空円筒状鋳物(例え
ば、鋳鉄管、ロール等)の製造法である遠心鋳造法と比
較して、製造がシンプルで、かつ、容易であり、製造コ
ストが安価となる。Further, the method for refining the cast structure according to the present invention is more effective than the centrifugal casting method which is a method for producing a composite cylinder or a conventional large hollow cylindrical casting (for example, cast iron pipe, roll, etc.). Is simple and easy, and the manufacturing cost is low.
【0046】[0046]
【実施例】(実施例1)ターンテーブル上に、外径93
0mm、内径620mm、高さ500mmの鋳型を載置
・固定した後、この鋳型内に、化学成分組成が3.3C-1.2
Si-0.8Mn-0.3P-0.03B-1.2Cu-Feの鋳鉄溶湯を注湯する。
その後、鋳型の押湯部への発熱・保温処置を行い、その
ままの状態で60分間静置し、鋳型の内壁に厚さ15m
mの凝固シェル層を形成させる。(Embodiment 1) An outer diameter 93 is placed on a turntable.
After placing and fixing a mold having a size of 0 mm, an inner diameter of 620 mm, and a height of 500 mm, a chemical composition of 3.3 C-1.2 was set in the mold.
Pour molten cast iron of Si-0.8Mn-0.3P-0.03B-1.2Cu-Fe.
After that, the mold is heated and kept warm for the riser part, and is left still for 60 minutes.
m of a solidified shell layer is formed.
【0047】凝固シェル層の形成後、モータを駆動して
ターンテーブルを低速で、正転、停止、逆転、停止、…
と操作しながら鋳鉄溶湯の凝固を行う。この時、ターン
テーブルの回転速度は8rpm、回転角度は180°、
ターンテーブルの停止時間は1秒とした。その後、ター
ンテーブルの正転、停止、逆転、停止、…という操作
を、鋳鉄溶湯の凝固が完了するまで継続して行い、鋳造
試験片を作製する。 (実施例2)ターンテーブルの停止時間を5秒とする以
外は、実施例1と同様にして鋳造試験片を作製する。 (比較例1)ターンテーブル上に、外径930mm、内
径620mm、高さ500mmの鋳型を載置・固定した
後、この鋳型内に、化学成分組成が3.3C-1.2Si-0.8Mn-
0.3P-0.03B-1.2Cu-Feの鋳鉄溶湯を注湯する。その後、
鋳型の押湯部への発熱・保温処置を行い、そのままの状
態で2400分間静置し、鋳造試験片を作製する。After the formation of the solidified shell layer, the motor is driven to rotate the turntable at low speed, such as forward rotation, stop, reverse rotation, stop,.
To solidify the molten cast iron. At this time, the rotation speed of the turntable is 8 rpm, the rotation angle is 180 °,
The stop time of the turntable was 1 second. Thereafter, operations such as forward rotation, stop, reverse rotation, and stop of the turntable are continuously performed until solidification of the molten cast iron is completed, thereby producing a cast test piece. (Example 2) A cast test piece is prepared in the same manner as in Example 1 except that the stop time of the turntable is set to 5 seconds. (Comparative Example 1) A mold having an outer diameter of 930 mm, an inner diameter of 620 mm, and a height of 500 mm was placed and fixed on a turntable, and the chemical composition was 3.3C-1.2Si-0.8Mn- in this mold.
Pour molten cast iron of 0.3P-0.03B-1.2Cu-Fe. afterwards,
Heating and heat retaining treatment is performed on the riser part of the mold, and the mold is allowed to stand still for 2400 minutes to produce a cast test piece.
【0048】実施例1,2及び比較例1の各鋳造試験片
に対して、引張試験及び伸び試験をそれぞれ施し、引張
強度(MPa)及び引張伸び(%)を測定し、その測定
結果をそれぞれ図3,4に示す。また、実施例1,2及
び比較例1の各鋳造試験片の鋳造組織の観察を行い、そ
の観察図をそれぞれ図5,6,7に示す。Each of the cast test pieces of Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 was subjected to a tensile test and an elongation test, and the tensile strength (MPa) and the tensile elongation (%) were measured. As shown in FIGS. Further, the cast structures of the cast test pieces of Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 were observed, and the observation diagrams are shown in FIGS.
【0049】図3,4に示すように、ターンテーブルを
低速回転・停止させながら鋳鉄溶湯の凝固を行った実施
例1,2の鋳造試験片は、それぞれ、引張強度が200
MPa、180MPaであり、引張伸びが0.38%、
0.17%であった。また、図5,6に示すように、実
施例1,2の鋳造試験片の鋳造組織においては、微細な
ハードフェイズhと、短くて、かつ、“いも虫状”を呈
した片状黒鉛Gが晶出していた。なお、図6に示したよ
うに、実施例2の鋳造試験片においては、片状黒鉛Gが
やや凝集していた。As shown in FIGS. 3 and 4, the cast test pieces of Examples 1 and 2 in which the molten cast iron was solidified while the turntable was rotated / stopped at a low speed had a tensile strength of 200%.
MPa, 180 MPa, tensile elongation 0.38%,
0.17%. Further, as shown in FIGS. 5 and 6, in the casting structure of the cast test pieces of Examples 1 and 2, a fine hard phase h, a short and flaky graphite G exhibiting a "worm-like" shape were obtained. Had crystallized. As shown in FIG. 6, in the cast test piece of Example 2, the flaky graphite G was slightly aggregated.
【0050】これに対して、ターンテーブルの回転・停
止という操作を行わなかった比較例1の鋳造試験片は、
引張強度が120MPaであり、引張伸びが0.28%
であった。また、図7に示すように、比較例1の鋳造試
験片の鋳造組織においては、粗大なハードフェイズh
と、長大な片状黒鉛Gが晶出していた。On the other hand, the cast test piece of Comparative Example 1 in which the operation of turning and stopping the turntable was not performed was as follows:
Tensile strength is 120 MPa, tensile elongation is 0.28%
Met. Further, as shown in FIG. 7, in the casting structure of the casting test piece of Comparative Example 1, the coarse hard phase h
, Long flaky graphite G was crystallized.
【0051】以上の結果より、実施例1の鋳造試験片
は、比較例1の鋳造試験片と比較すると、引張強度が6
7%、引張伸びが36%向上していた。また、実施例2
の鋳造試験片は、比較例1の鋳造試験片と比較すると、
引張伸びはやや劣るものの、引張強度が50%向上して
いた。From the above results, the cast test piece of Example 1 has a tensile strength of 6 as compared with the cast test piece of Comparative Example 1.
7% and tensile elongation were improved by 36%. Example 2
Of the cast test piece of Comparative Example 1
Although the tensile elongation was slightly inferior, the tensile strength was improved by 50%.
【0052】よって、ターンテーブルを低速回転・停止
させながら鋳鉄溶湯の凝固を行うことで、粗大なハード
フェイズおよび片状黒鉛の晶出のない微細な鋳造組織が
得られ、引張強度及び引張伸びが高い鋳造品が得られる
ことが確認できた。Thus, by solidifying the molten cast iron while rotating and stopping the turntable at a low speed, a coarse hard phase and a fine cast structure without flake graphite crystallization can be obtained, and the tensile strength and tensile elongation can be reduced. It was confirmed that a high casting was obtained.
【0053】以上、本発明の実施の形態は、上述した実
施の形態に限定されるものではなく、他にも種々のもの
が想定されることは言うまでもない。As described above, the embodiments of the present invention are not limited to the above-described embodiments, and it is needless to say that various other embodiments are also conceivable.
【0054】[0054]
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、鋳型内に
金属溶湯を注湯した後、鋳型内で凝固中の金属溶湯に流
れを生じさせることで、鋳造組織が微細な鋳造品を得る
ことができるという優れた効果を発揮する。In summary, according to the present invention, after casting a molten metal in a mold, a flow is caused in the molten metal being solidified in the mold to obtain a cast product having a fine casting structure. The effect is excellent.
【図1】本発明に係る鋳造組織の微細化装置の斜視概略
図である。FIG. 1 is a schematic perspective view of an apparatus for refining a cast structure according to the present invention.
【図2】図1の回転手段の部分拡大図である。FIG. 2 is a partially enlarged view of the rotating means of FIG.
【図3】実施例1,2および比較例1の鋳造品の引張強
度を示す図である。FIG. 3 is a view showing the tensile strength of the cast products of Examples 1 and 2 and Comparative Example 1.
【図4】実施例1,2および比較例1の鋳造品の引張伸
びを示す図である。FIG. 4 is a view showing tensile elongation of cast products of Examples 1 and 2 and Comparative Example 1.
【図5】本発明に係る鋳造組織の微細化方法により鋳造
した実施例1の鋳造品の組織観察図である。FIG. 5 is a structure observation diagram of a cast product of Example 1 cast by a method for refining a cast structure according to the present invention.
【図6】本発明に係る鋳造組織の微細化方法により鋳造
した実施例2の鋳造品の組織観察図である。FIG. 6 is a structural observation view of a cast product of Example 2 cast by a method for refining a cast structure according to the present invention.
【図7】従来の鋳造法により鋳造した比較例1の鋳造品
の組織観察図である。FIG. 7 is a structural observation view of a cast product of Comparative Example 1 cast by a conventional casting method.
1 微細化装置 2 鋳型 3 回転手段 4 制御手段 11 ターンテーブル 13 駆動装置 22 鋳鉄溶湯(金属溶湯) DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Refining apparatus 2 Mold 3 Rotation means 4 Control means 11 Turntable 13 Drive device 22 Cast iron molten metal (metal molten metal)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井上 和彦 兵庫県相生市相生5292 石川島播磨重工業 株式会社相生総合事務所内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Kazuhiko Inoue 5292 Aioi, Aioi-shi, Hyogo Pref.
Claims (9)
型内に金属溶湯を注湯し、そのターンテーブルを低速回
転・停止させながら鋳造することを特徴とする鋳造組織
の微細化方法。1. A method for refining a cast structure, comprising: providing a mold on a turntable, pouring a molten metal into the mold, and performing casting while rotating and stopping the turntable at a low speed.
止と順次繰り返し、鋳型内の金属溶湯に回転中心まわり
の正逆の流れを生じさせて金属溶湯を凝固させる請求項
1記載の鋳造組織の微細化方法。2. The casting structure according to claim 1, wherein the turntable is sequentially rotated in a normal rotation, a stop, a reverse rotation, and a stop, and a forward and reverse flow around the rotation center is generated in the molten metal in the mold to solidify the molten metal. Method of miniaturization.
が90°以上又は回転時間が3秒間以上である請求項1
又は2記載の鋳造組織の微細化方法。3. The rotation speed is 6 to 10 rpm, the rotation angle is 90 ° or more, or the rotation time is 3 seconds or more.
Or the method for refining a cast structure according to item 2.
止時間が、0.8〜5秒である請求項1から3いずれか
に記載の鋳造組織の微細化方法。4. The method for refining a cast structure according to claim 1, wherein a stop time between normal rotation and reverse rotation or between reverse rotation and normal rotation is 0.8 to 5 seconds.
凝固シェルが形成された後、ターンテーブルを低速回転
・停止させる請求項1から4いずれかに記載の鋳造組織
の微細化方法。5. The method according to claim 1, wherein the molten metal is poured into the mold, and after the solidified shell is formed on the inner wall of the mold, the turntable is rotated and stopped at a low speed. .
て、ターンテーブルを低速回転・停止させる請求項1か
らいずれかに記載の鋳造組織の微細化方法。6. The method for refining a cast structure according to claim 1, wherein the turntable is rotated at a low speed and stopped at intervals of 20 to 120 minutes after pouring.
に、金属溶湯が鋳鉄溶湯である請求項1から6いずれか
に記載の鋳造組織の微細化方法。7. The method for refining a cast structure according to claim 1, wherein the mold is a cylinder liner mold and the molten metal is a cast iron melt.
置される回転手段と、その回転手段の回転・停止を制御
する制御手段を備えたことを特徴とする鋳造組織の微細
化装置。8. An apparatus for refining a casting structure, comprising: a mold for casting a molten metal; rotating means on which the mold is placed; and control means for controlling rotation and stop of the rotating means. .
ブルと、そのターンテーブルを正逆方向に回転させると
共に停止させる駆動装置を備えた請求項8記載の鋳造組
織の微細化装置。9. The apparatus for refining a cast structure according to claim 8, wherein the rotating means includes a turntable on which the mold is placed, and a drive device for rotating and stopping the turntable in forward and reverse directions.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000387117A JP2002178134A (en) | 2000-12-20 | 2000-12-20 | Method for micronizing cast structure and micronizing device |
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Cited By (1)
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---|---|---|---|---|
KR101731678B1 (en) * | 2014-10-29 | 2017-05-11 | (주)제이코어 | Flange cast-forging installation, flange cast-foring method and flange casting apparatus used therein |
-
2000
- 2000-12-20 JP JP2000387117A patent/JP2002178134A/en active Pending
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