JP2002263813A - 遠心力鋳造による管の製造方法 - Google Patents

遠心力鋳造による管の製造方法

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JP2002263813A
JP2002263813A JP2001061017A JP2001061017A JP2002263813A JP 2002263813 A JP2002263813 A JP 2002263813A JP 2001061017 A JP2001061017 A JP 2001061017A JP 2001061017 A JP2001061017 A JP 2001061017A JP 2002263813 A JP2002263813 A JP 2002263813A
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centrifugal casting
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Mutsuo Uchida
睦雄 内田
Yasuo Nishiura
康夫 西浦
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Kubota Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】遠心力鋳造する場合、金枠内で製品組織内にセ
メンタイトを晶出させにくい温度勾配で管を冷却させ、
また、管引き抜きの後、金枠内面に厚く耐火物スラリー
コーティングを塗布できるようにし、もって効率良く遠
心力鋳造を行うことを課題とする。 【解決手段】内面に耐火物系スラリーコーティングを施
した金枠2で管の遠心力鋳造を行い、鋳造後、鋳造管の
セメンタイトの晶出の抑制のため、金枠2ならびに鋳造
管の冷却速度を遅くするよう散水量を制限しつつ前記金
枠2をシャワー散水により水冷し、前記セメンタイトの
晶出温度帯域を緩徐な温度勾配で冷却し終わった後、鋳
造した管を金枠から引き抜き、次いで耐火物系スラリー
コーティングを厚く塗布し得る一定の温度帯域まで金枠
温度を迅速に低下させ、余熱を利用して前記耐火物系ス
ラリーを前記金枠内面に塗布した後再び遠心力鋳造を行
うものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は遠心力鋳造におけ
る管の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】管状製品の鋳造手段として遠心力鋳造法
が一般に知られている。この遠心力鋳造法に使用される
鋳造装置として、図2に示したように水冷ジャケット1
を備えた金枠2を用いた鋳造装置が知られている。
【0003】この鋳造装置は、溶湯を貯留できる鋳込取
鍋3を矢印Aの方向へ傾動させることで、この鋳込取鍋
3の注ぎ口4から溶湯を流出させ、この流出した溶湯を
シュート5、トラフ6を介して軸周囲に回転する水平方
向の金枠2に、この金枠2を点線で示す位置から軸方向
へ移動させつつ奥方向から順に開口方向に流し込んで供
給するようにしたものである。
【0004】ところで、上記金枠2は、遠心力により管
を鋳造した後は、外部から冷却する必要がある。このた
め、従来では、図示のように金枠2を冷却スリーブ1a
内に設置し、金枠2と冷却スリーブ1aとの間に冷却水
Wを供給するようにしたロータリーウォータジャケット
方式とされたものが使用されている。
【0005】なお、図中7は、金枠2で成形された管の
引き抜き機を示す。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかし、生産性が高い
とされる上記ロータリーウォータジャケット方式の遠心
力鋳造装置では、金枠2が常時水冷されているので、鋳
造後は金枠2の温度がすぐに下がってしまい、金枠内面
に耐火物コーティングの層厚を厚くするのが困難とな
り、具体的には厚くてもせいぜい0.5mm程度の塗布
厚さとしか出来ず、金型2の断熱を有効に行うための
0.5〜1.0mmといった厚い層にコーティング層と
するのは困難となる問題があった。
【0007】また、金枠温度がすぐに低下するので、鋳
造した管の冷却速度も速くなり、このため製品組織中に
セメンタイトが晶出しやすくなり、材質が硬くて脆くな
る問題があった。
【0008】そこで、生地組織に晶出したセメンタイト
を分解してフェライト化するため、焼鈍炉による焼鈍が
必須工程とされている。しかし、この焼鈍工程を行うと
その分処理に時間がかかり、焼鈍炉も必要なので製造コ
ストもかかるといった問題があった。
【0009】この発明は、上記問題を解消し、金枠内で
製品組織内にセメンタイトを晶出させにくい温度勾配で
管を冷却させ、また、管引き抜きの後、金枠内面に厚く
耐火物スラリーコーティングを塗布できるようにし、も
って効率良く遠心力鋳造を行うことを課題としてなされ
たものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解消するた
め、請求項1の遠心力鋳造による管の製造方法は、シャ
ワー水冷式の金枠を用いて鋳鉄管を鋳造するに際し、鋳
造後、鋳造管におけるセメンタイト晶出の抑制のため、
金枠ならびに鋳造管の冷却速度を低下させるように散水
量を制限しつつ前記金枠をシャワー散水により冷却する
ことを特徴とするものである。
【0011】従って、この方法によれば、金枠の冷却水
の散布量を少なくすれば冷却の温度降下を少なくでき、
セメンタイトを晶出させることなくフェライト化させる
ことが可能となる。
【0012】請求項2の遠心力鋳造による管の製造方法
は、請求項1に記載の遠心力鋳造による管の製造方法に
おいて、冷却後に管を金枠から引き抜き、その後にシャ
ワー散水量を制限させて金枠の冷却速度を調整すること
で、この金枠に余熱を保持させ、この余熱を利用して、
この金枠内面に、この金枠によって次に鋳造される管の
冷却速度を低下させるために必要な厚さの耐火物系スラ
リーコーティングを施すことを特徴とするものである。
【0013】この発明によれば、フェライト化させた後
の金枠の温度は、例えば700℃以上を保っているの
で、この段階からは冷却水の散布量を急激に増加し、耐
火物系スラリーを厚くコーティングし得る温度帯域まで
迅速に温度低下させ、その後は冷却水量を低下させ、余
熱を利用して厚く耐火物系スラリーコーティングを施す
ことも可能となり、耐火物系スラリーの塗布層による断
熱効果を金型に付与することができる。
【0014】請求項3の遠心力鋳造による管の製造方法
は、請求項2の遠心力鋳造による管の製造方法におい
て、耐火物系スラリーコーティングの厚さを0.5〜
1.0mmとすることを特徴とするものである。
【0015】金型の余熱を利用して、従来では得られな
い厚さの耐火物系スラリーコーティングが可能となる。
請求項4の遠心力鋳造による管の製造方法は、請求項1
〜3までの何れか一つの遠心力鋳造による管の製造方法
において、鋳造後に、金枠ならびに鋳造管の冷却速度を
低下させるように散水量を制限しつつ前記金枠をシャワ
ー散水により冷却することで鋳造管を徐冷し、管の温度
が900℃〜1000℃まで低下した時点で、金枠から
管を引き抜き、この引き抜かれた管を保温炉に投入して
自己焼鈍を行うことを特徴とするものである。
【0016】従って、この発明によれば、徐冷すること
によりセメンタイトを晶出させることなくフェライト化
させた鋳造管を、その温度状態のまま保温炉に投入して
自己焼鈍を行わせるので焼鈍炉が不要となり、設備や過
熱のためのコストが不用となる。
【0017】請求項5の遠心力鋳造による管の製造方法
は、上記請求項4の遠心力鋳造による管の製造方法おい
て、鋳造した管の温度が共晶変体温度以下である約11
50℃以下まで下がれば、シャワー散水量を増大させる
ことにより管の冷却速度を上昇させて、この管の温度を
900℃〜1000℃まで低下させることを特徴とする
ものである。
【0018】徐冷により共晶変体温度以下まで管の温度
が下がれば、それ以後は冷却により急速に温度降下させ
ても問題はない。従って、自己焼鈍に移行させるまでの
冷却時間が省略でき、製造時間の短縮化が図れる。
【0019】
【発明の実施の形態】次に、この発明の実施の形態を説
明する。図1は、この発明の方法を実施するためのシャ
ワー水冷式遠心力鋳造装置の一部破断断面図である。
【0020】金枠2は孔明き金属スリーブ10内にセッ
トボルト11…11を介して同心状に固定され、この孔
明き金属スリーブ10は金枠2と共に防水ケーシング1
4内に回転可能に軸支されている。
【0021】上記孔明き金属スリーブ10には多数の貫
通孔12…12が設けられ、装置の上部に配設された散
水装置13からのシャワー散水Wが回転する孔明き金属
スリーブの貫通孔12を通じて金枠2に降りかかるよう
にされている。
【0022】なお、図1の符号14aは防水隔壁を示
し、シャワー散水された水が、金枠2内へ飛び散ったり
流れ落ちたりするのを防止している。なお、図示はされ
ていないが、同様な防水隔壁が金枠2の他端側のケーシ
ング内にも設けられている。
【0023】また、15は流れ落ちた冷却水の貯留タン
クを示し、ここに一時貯留された冷却水は排水口16か
らバルブ17を介して外部へ排出される。なお、この実
施の形態では、上記金枠2を収納したケーシング14は
基礎20に据え付けられて固定されているので、金枠2
内に溶湯を注入する取鍋3、シュート5、トラフ6なら
びに引き抜き機7が、金枠2に対し進退移動するように
されている。
【0024】次に、この発明の遠心力鋳造による管の製
造方法を説明する。まず、前回の鋳造時の余熱を利用
し、耐火物系コーティング材、例えば、珪藻土と水ガラ
スとを混合したスラリーなどからなる耐火物系スラリー
コーティング材を、金枠2の内周面に層厚0.5〜1.
0mm程度に厚く塗布し、次いで金枠2を回転させ、そ
の中に取鍋3から炭素(C):3.10%〜3.95
%、シリカ(Si):2.0%〜3.8%の成分の溶湯
をシュート5、トラフ6を通じ、これらを金枠2に対し
軸方向に相対移動させながら流し込み、遠心力によって
金枠2内面に均等に行き渡らせて管を遠心力鋳造する。
【0025】次いで冷却硬化させる段階に入れば、金枠
2に対するシャワー散水を停止させるあるいは散水量を
少なくさせる。従って、厚く塗布された耐火物系コーテ
ィング層の断熱効果と相俟って冷却速度を遅くすること
ができ、これによって急激な冷却に起因する凝固時のセ
メンタイトの晶出は防止される。
【0026】鋳造が終了すれば、金枠2にシャワー散水
するが、その際、散水量を制限しつつ水冷し、鋳造管の
組織内にセメンタイトが晶出しないような冷却温度勾配
となるように緩徐に冷却する。
【0027】鋳造した管の温度が共晶変態温度である約
1150℃以下まで下がれば、セメンタイトの晶出の恐
れはほとんど無くなるので、シャワー散水量を増加し金
枠2の冷却を早め、管の温度を900〜1000℃まで
下がる時間を短縮する。従って、さらに生産性を高める
ことができる。
【0028】そして、前記900〜1000℃まで温度
が下がった時点で、鋳造された管を引き抜き機7で金枠
2から取り出し、その後すぐに保温炉、例えば断熱材で
覆われた囲い(図示せず)の中に入れることにより自己
焼鈍を行う。
【0029】そして、自己焼鈍では、保温炉の保温効果
によって管の温度低下が緩徐におこなわれるため共析変
態温度(Ac1変態点)を通過するときの冷却速度を遅
くすることができる。従って、セメンタイトの晶出をわ
ずかに抑えられることから自己焼鈍だけで、本格的な焼
鈍を行わなくても生地組織をフェライト化することがで
きる。よって、自己焼鈍だけで後のフェライト化がで
き、焼鈍炉が不用となることから製造コストの低減化が
図られる。
【0030】また、管の温度が650℃以下まで下がれ
ば、生地組織の変態は起こることがないので、以後は保
温炉から管を取り出しても良い。そして、管を金枠2か
ら取り出した後、金枠2に対しては前記シャワー散水量
を増減調節して前記金枠2の冷却速度を調節し、耐火物
系スラリーコーティングを厚く塗布し得る一定の温度帯
域、例えば200℃〜300℃前後まで金枠2の温度を
迅速に低下させ、その段階で散水を停止ないしは減量し
て、前記温度よりの温度低下を遅くし、上述した耐火物
系スラリーコティングを施すのである。
【0031】従って、耐火物スラリーに含まれる水分
は、前述した高温のために速やかに蒸発し、これにより
スラリーは速やかに硬化するので層厚1mmに至るコー
ティング層であっても容易に塗布することが可能とな
り、金枠に十分な断熱効果を付与することができ、鋳造
時の徐冷性を向上させることができる。
【0032】そして、このコーティングが終了後は、再
びシャワー散水量を増加させるなどして鋳造前に適した
任意の温度にまで金枠温度を迅速に低下させることがで
き、金枠温度を容易に管理できるのである。実施例次に
この発明の実施例を説明する。
【0033】まず、鋳造後の余熱の残る金枠に、シャワ
ー散水量を制御することにより200〜300℃の余熱
を持たせた金枠内面に、珪藻土スラリーを厚さ0.6〜
0.8mmに塗布し、この金枠を遠心力成形する回転数
まで回転させ、その中に、炭素(C)3.8%、シリカ
(Si)3.0%の溶融鋳鉄を流し込み鋳鉄管を鋳造し
た。
【0034】鋳造後、シャワー散水量を調整することに
よって緩徐に冷却し、管の温度が950℃まで下がった
時点で引き抜き機で管を金枠から引き抜き、すぐに保温
炉に設置し650℃まで徐冷した。
【0035】得られた管の生地組織は90質量%以上が
フェライトで占められ、セメンタイトは3質量%以下と
なっていた。また、この管について材質試験を行ったと
ころFCD400−10相当の材質であることが判明し
た。
【0036】
【発明の効果】以上説明したように、請求項1の遠心力
鋳造による管の製造方法によれば金枠をシャワー散水に
よる冷却方式とし、シャワー散水量を少なくしたり多く
したりして冷却時の冷却速度を調節することによって、
鋳造管生地組織内のセメンタイト晶出を抑制する事がで
き、保温炉での自己焼鈍だけで焼鈍フェライト化が可能
となり、焼鈍炉を用いることなく目的とする材質の鋳鉄
管を得ることができ、製造コストの低減化が図れる。
【0037】請求項2、請求項3の遠心力鋳造による管
の製造方法によれば、管を抜き出したあとの金枠内面
に、金枠に対する散水量の調節により調整された余熱を
利用して分厚く耐火物系スラリーコーティングを塗布す
ることができるので、断熱材として機能するこれらコー
ティング層によって、鋳造管の凝固時の冷却速度をさら
に低下させることができ、セメンタイト晶出を抑制する
事ができ、強度に優れる鋳鉄管を生産性良く迅速に製造
できる。
【0038】請求項4、請求項5の遠心力鋳造による管
の製造方法によれば、鋳造した管の温度管理が迅速に行
えるので、自己焼鈍によるコスト低減化に加え、製造時
間の短縮化も図ることができる効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の方法を実施するためのシャワー水冷
式遠心力鋳造装置の一部破断断面図である。
【図2】従来使用されている、水冷ジャケット方式遠心
力鋳造装置の一部破断断面図である。
【符号の説明】
2 金枠 3 取鍋 5 シュート 6 トラフ 7 引き抜き機 10 孔明き金属スリーブ 11 セットボルト 12 貫通孔 13 散水装置 14 ケーシング
───────────────────────────────────────────────────── 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) C21D 1/26 C21D 1/26 A 5/00 5/00 Z 9/08 9/08 E // B22D 30/00 B22D 30/00

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】シャワー水冷式の金枠を用いて鋳鉄管を鋳
    造するに際し、鋳造後、鋳造管におけるセメンタイト晶
    出の抑制のため、金枠ならびに鋳造管の冷却速度を低下
    させるように散水量を制限しつつ前記金枠をシャワー散
    水により冷却することを特徴とする遠心力鋳造による管
    の製造方法。
  2. 【請求項2】冷却後に管を金枠から引き抜き、その後に
    シャワー散水量を制限させて金枠の冷却速度を低下させ
    ることで、この金枠に余熱を保持させ、この余熱を利用
    して、この金枠内面に、この金枠によって次に鋳造され
    る管の冷却速度を低下させるために必要な厚さの耐火物
    系スラリーコーティングを施すことを特徴とする請求項
    1に記載の遠心力鋳造による管の製造方法。
  3. 【請求項3】耐火物系スラリーコーティングの厚さを
    0.5〜1.0mmとすることを特徴とする請求項2に
    記載の遠心力鋳造による管の製造方法。
  4. 【請求項4】鋳造後に、金枠ならびに鋳造管の冷却速度
    を低下させるように散水量を制限しつつ前記金枠をシャ
    ワー散水により冷却することで鋳造管を徐冷し、管の温
    度が900℃〜1000℃まで低下した時点で、金枠か
    ら管を引き抜き、この引き抜かれた管を保温炉に投入し
    て自己焼鈍を行うことを特徴とする請求項1から3まで
    のいずれか1記載の遠心力鋳造による管の製造方法。
  5. 【請求項5】鋳造した管が共晶変体温度以下まで下がっ
    た時点で、シャワー散水量を増大させることにより管の
    冷却速度を上昇させて、この管の温度を900℃〜10
    00℃まで低下させることを特徴とする請求項4に記載
    の遠心力鋳造による管の製造方法。
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