JP2002307151A - 鋳鉄管の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 耐食性を有する鋳鉄管を低コストで得ること
ができるようにする。 【解決手段】 シャワー水冷式の金枠１１を用いて、Ｎ
ｉを０．２〜１．０質量％含有する球状黒鉛鋳鉄製の鋳
鉄管１５を鋳造する。鋳造後に、散水管１３からのシャ
ワー散水量を制御して管１５を徐冷し、管１５の温度が
１０００〜９００℃まで低下した時点で金枠１１から管
１５を引き抜く。この引き抜いた管１５を、保温炉に入
れるなどして自己焼鈍させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は鋳鉄管の製造方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】管の鋳造方法として遠心鋳造法が一般に
知られている。この遠心鋳造法に使用される鋳造装置と
して、図２に示す水平方向の金枠２を用いたものが知ら
れている。

【０００３】この鋳造装置は、溶湯を貯留した鋳込取鍋
３を傾動させることで、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を介して金枠２の内部に供給するように構成され
ている。このとき、軸心まわりに高速で回転する金枠２
を軸心方向へ移動させつつ、この軸心方向に沿って順に
溶湯を流し込むことで、管が全長にわたって鋳造され
る。鋳造された管７は、その端部の内面が引抜き装置８
によってチャックされ、その状態で金枠２が軸心方向に
移動することで、この金枠２から引き抜かれる。

【０００４】金枠２は、遠心鋳造法により管を鋳造した
後は、外部から冷却する必要がある。このため従来のも
のでは、図示のように金枠２の周囲にウォーターボック
ス９を設け、このウォーターボックス９の内部に冷却水
Ｗを供給するように構成されている。このようにウォー
ターボックス９を設けた金枠２を用いた遠心鋳造法によ
ると、冷却性が良好であるために、生産性良く管を鋳造
することができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このようなウ
ォーターボックス９を設けた金枠２を用いた遠心鋳造法
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う。このため、次回の鋳
造作業のために金枠２の内面に塗布すべき耐火物コーテ
ィングの層厚を厚くするのが困難となる。なぜなら、金
枠２の温度がすぐに下がってしまうため、塗布されたコ
ーティング材が乾燥しにくくなり、このため厚く塗布す
ることが困難となるためである。したがって、具体的に
はせいぜい０．１ｍｍ程度の塗布厚さとしかすることが
できない。

【０００６】また、金枠２の温度がすぐに低下するの
で、断熱層として機能する耐火物コーティングの層厚を
上述のように厚くできないこととの相乗作用によって、
鋳造した管７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
くなる傾向がある。

【０００７】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し、これによって材料の改質を
図るため、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、その分だけ処理に時間
がかかり、焼鈍炉が必要となるので製造コストもかかる
といった問題がある。

【０００８】しかも、鋳鉄管は何ら対策を施さないとさ
びやすく、腐食によりその肉厚が減少するいわゆる減耗
が生じるという欠点がある。そこで本発明は、上記問題
を解消し、耐食性を有する鋳鉄管を低コストで得ること
ができるようにすることを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
本発明は、シャワー水冷式の金枠を用いて、Ｎｉを０．
２〜１．０質量％含有する球状黒鉛鋳鉄製の鋳鉄管を鋳
造し、鋳造後に、シャワー散水量を制御して管を徐冷
し、管の温度が１０００〜９００℃まで低下した時点で
金枠から管を引き抜き、この引き抜いた管を、保温炉に
入れるなどして自己焼鈍させるものである。

【００１０】このようにすると、シャワー水冷式の金枠
における散水量を制御して管を徐冷することで、凝固時
のセメンタイトの晶出を抑制できる。そして、このよう
に徐冷によりセメンタイトの晶出が抑制された管は、保
温炉などにおいて自己焼鈍させるだけで必要な処理がで
きるため、加熱を要する焼鈍炉が不要となって、その分
のコストダウンを図ることができる。また、管はＮｉを
０．２〜１．０質量％含有する球状黒鉛鋳鉄にて形成さ
れているが、Ｎｉは生地組織の黒鉛化を促進する作用が
あり、しかもこの生地組織の黒鉛化によってもセメンタ
イトの晶出を抑制できるため、得られた管の機械的性質
を向上させることができる。またＮｉは十分な耐食性を
有し、Ｎｉを含有させることを原因とするコストアップ
は上述のように自己焼鈍させることによるコストダウン
によって十分に解消することができ、このため耐食性を
有する鋳鉄管を低コストで得ることができる。また、シ
ャワー水冷式の金枠における散水量を制御することで、
金枠の急激な温度低下を防止でき、このため金枠の内面
に塗布する耐火物コーティング層を良好に乾燥させるこ
とができて、その層厚を厚くすることができ、このため
耐火物コーティング層の断熱効果にもとづく管の急冷防
止効果を得ることもできる。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の方法を実施する
ためのシャワー水冷式の遠心鋳造装置の概略構成を示
す。ここで１１は水平方向の金枠であり、ローラ構造の
支持装置１２によって、軸心まわりに高速回転可能なよ
うに水平方向に支持されている。金枠１１よりも上方に
は、この金枠１１の長さ方向に沿って散水管１３が設け
られており、この散水管１３は、この散水管１３に供給
された冷却水１４を金枠１１に向けて散水して、この金
枠１１をシャワー水冷できるように構成されている。

【００１２】このような金枠１１を用いて鋳鉄管１５を
遠心鋳造する際には、まず、前回の鋳造後の余熱を利用
して、金枠１２の内周面に、耐火物系コーティング材、
たと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塗布する。こ
のとき、散水管１３からの冷却水１４の散水量を制御す
ることで、金枠１１の温度が下がり過ぎないようにする
ことができ、これによってコーティング材を厚く塗布し
てもこれを十分に乾燥させることができ、したがって厚
いコーティング層を形成することができる。具体的に
は、コーティング材を金枠２の内周面にたとえば層厚
０．４〜１．０ｍｍ程度に厚く塗布する。

【００１３】次いで金枠１１を高速で回転させ、その中
に溶湯を流し込む。この溶湯は、炭素（Ｃ）：３．１０
〜３．９５質量％、シリカ（Ｓｉ）：２．０〜３．８質
量％、ニッケル（Ｎｉ）：０．２〜１．０質量％を含有
したものとし、これを凝固させて、球状黒鉛鋳鉄製の管
を得る。

【００１４】このとき、Ｎｉは生地組織の黒鉛化を促進
する作用があり、しかもこの生地組織の黒鉛化によって
セメンタイトの晶出を抑制できるため、得られた管の機
械的性質を向上させることができる。また、Ｎｉを含有
させることによって、母材の耐食性を向上させることも
できる。

【００１５】次いで、凝固した鋳造管を冷却させる段階
に入れば、金枠１１に対する散水管１３からのシャワー
散水を停止させるあるいは散水量を少なくさせる。これ
により、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、凝固した管の冷却速度を遅くすること
ができ、このため急激な冷却に起因する凝固時のセメン
タイトの晶出を抑制できる。

【００１６】鋳造した管の温度が共晶変態温度である約
１１５０℃よりも低い温度まで下がれば、セメンタイト
の晶出の恐れはほとんど無くなるので、散水管１３から
のシャワー散水量を増加して金枠１１の冷却を早め、管
の温度が９００〜１０００℃まで下がる時間を短縮す
る。これにより、生産性を高めることができる。

【００１７】そして、前記９００〜１０００℃まで温度
が下がった時点で、鋳造された管を引抜き装置によって
金枠１１から取り出し、その後すぐに保温炉、たとえば
断熱材で覆われた空間の中に入れることにより、自己焼
鈍を行う。

【００１８】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。これにより、生地組織のパーラ
イト化を抑制することができる。

【００１９】そして、上述のように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。このように自己焼鈍だけで後のフェライ
ト化を達成でき、焼鈍炉が不要となることから、鋳鉄管
の製造コストの低減化が図られる。

【００２０】そして、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。管を引き抜いた後、
金枠１１に対しては散水管１３からのシャワー散水量を
増減調節してこの金枠１１の冷却速度を調節し、耐火物
系スラリーを厚く塗布し得る一定の温度帯域たとえば２
００〜３００℃前後まで金枠１１の温度を迅速に低下さ
せる。そして、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て、すなわち余熱を確
保して、上述のように耐火物系スラリーを厚く塗布す
る。このとき、耐火物スラリーに含まれる水分は、金枠
１１の保有する熱量によって速やかに蒸発し、これによ
りスラリーは速やかに乾燥するので、たとえば層厚１ｍ
ｍに至る厚いコーティング層であっても容易に塗布する
ことが可能となる。これによって金枠１１に十分な断熱
効果を付与することができ、次回の鋳造時の徐冷性を向
上させることができる。

【００２１】そして、このコーティングが終了した後
は、再びシャワー散水量を増加させるなどして、金枠１
１の温度を鋳造前に適した任意の温度にまで迅速に低下
させることができ、金枠１１の温度を容易に管理でき
る。

【００２２】以上のようにすることで、金枠１１を用い
て管を遠心鋳造するに際し、鋳造の生産性が高く、製造
コストのかかる焼鈍炉での焼鈍作業が不要になり、機械
的性質にすぐれた材質が得られ、かつ耐食性も向上させ
ることができる。

【００２３】製造コストに関し、Ｎｉを含有させること
はコストアップの原因となるが、この点は自己焼鈍させ
ることによるコストダウンによって十分に解消すること
ができる。

【００２４】

【実施例】鋳造後、散水管からの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
の内面に、珪藻土スラリーを厚さ０．４〜０．６ｍｍに
塗布した。次に、この金枠を高速で回転させ、その中
に、炭素（Ｃ）３．８％、シリカ（Ｓｉ）２．８％、ニ
ッケル（Ｎｉ）０．８％を含有する溶湯を流し込み、鋳
鉄管を鋳造した。

【００２５】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
時点で引き抜き装置で管を金枠から引き抜き、その後す
ぐに保温炉に搬入し、６５０℃まで徐冷した。

【００２６】得られた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。また、耐食性についても、Ｎｉを含有していること
から、これを含有しないものに比べ、約２倍の耐食性が
得られた。すなわち、腐食による減耗量が約１／２程度
であった。

【００２７】

【発明の効果】以上のように本発明によると、シャワー
水冷式の金枠を用いて、Ｎｉを０．２〜１．０質量％含
有する球状黒鉛鋳鉄製の鋳鉄管を鋳造し、鋳造後に、シ
ャワー散水量を制御して管を徐冷し、管の温度が１００
０〜９００℃まで低下した時点で金枠から管を引き抜
き、この引き抜いた管を、保温炉に入れるなどして自己
焼鈍させるため、加熱を要する焼鈍炉が不要となって、
その分のコストダウンを図ることができる。すなわち、
徐冷によって生地組織におけるセメンタイトの晶出を抑
制でき、このため自己焼鈍だけで必要な処理を行うこと
ができる。また、管はＮｉを０．２〜１．０質量％含有
する球状黒鉛鋳鉄にて形成されているが、Ｎｉは生地組
織の黒鉛化を促進する作用があり、しかもこの生地組織
の黒鉛化によってセメンタイトの析出を抑制できるた
め、得られた管の機械的性質を向上させることができ
る。またＮｉは十分な耐食性を有し、Ｎｉを含有させる
ことを原因とするコストアップは自己焼鈍させることに
よるコストダウンによって十分に解消することができ、
このため耐食性を有する鋳鉄管を低コストで得ることが
できる。また、シャワー水冷式の金枠における散水量を
制御することで、金枠の急激な温度低下を防止でき、こ
のため金枠の内面に塗布する耐火物コーティング層を良
好に乾燥させることができて、その層厚を厚くすること
ができ、したがって耐火物コーティング層の断熱効果に
もとづく管の徐冷効果をも得ることもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の鋳鉄管の製造方法を説明
するための図である。

【図２】従来の鋳鉄管の製造方法を説明するための図で
ある。

【符号の説明】

１１ 金枠 １３ 散水管 １４ 冷却水

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4K042 AA06 BA02 BA06 CA10 CA17 DA03 DA06 DB08 DC02 DD04 DE02 DE04 DE06

Claims (2)

【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、Ｎｉを
   ０．２〜１．０質量％含有する球状黒鉛鋳鉄製の鋳鉄管
   を鋳造し、鋳造後に、シャワー散水量を制御して管を徐
   冷し、管の温度が１０００〜９００℃まで低下した時点
   で金枠から管を引き抜き、この引き抜いた管を、保温炉
   に入れるなどして自己焼鈍させることを特徴とする鋳鉄
   管の製造方法。
2. 【請求項２】 Ｎｉを０．２〜１．０質量％含有する球
   状黒鉛鋳鉄にて形成されていることを特徴とする鋳鉄
   管。