JP2005046857A - Stainless steel casting manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ステンレス鋳物の製造方法に関し、特に、固溶化処理を行うステンレス鋳物の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
固溶化処理を必要とする例えばオーステンナイト系のステンレス鋳物は、Crにより薄い含水Cr(Fe)酸化物の不動態皮膜が表面に形成され、耐食性に優れたものとなるが、鋳造工程の冷却過程においてCr炭化物が生成しCr欠乏領域が生じ耐食されやすくなることがあるため、高温に加熱し、Cr炭化物をステンレス鋳物の組織の中にとけ込ませた固溶の状態から急冷して、高温の組織をそのまま常温の組織にする固溶化処理が行われている(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
図2は、従来のこの種のステンレス鋳物の製造方法の工程図を示す。
【0004】
図2に示すように、従来のステンレス鋳物の製造方法では、木型41より砂型45を製作する鋳型製作工程40と、ステンレス溶湯43によりステンレス鋳物44を鋳造する鋳造工程50と、ステンレス鋳物44の固溶化処理を行う固溶化処理工程60とを有し、ステンレス鋳物44の製造が行われる。
【0005】
鋳型製作工程40は、木型41を製作する手順40aと、木型41により一方の砂型45aを製作する手順40bと、木型41により溶湯注入口46付きの他方の砂型45bを製作する手順40cと、砂型45a、45bにより空洞の鋳型部41aが形成された砂型45を製作する手順40dとを有している。
【0006】
鋳造工程50は、ステンレス溶湯43が溶湯注入口46から空洞の鋳型部41aに注入される手順50aと、ステンレス溶湯43が空洞の鋳型部41aに注入され、砂型45の冷却後に砂型45の枠(図示せず)の開枠が行われ、ステンレス鋳物44が鋳造される手順50bとを有している。
【0007】
固溶化処理工程60は、加熱炉49によりCr炭化物を組織の中にとけ込ませる固溶化温度までステンレス鋳物44を加熱する手順60aと、ステンレス鋳物44を固溶化温度に一定時間保温する手順60bと、ステンレス鋳物44を急冷する手順60cとを有している。
【0008】
なお、従来のステンレス鋳物の製造方法では、鋳型製作工程40で木型41から砂型45を製作しステンレス鋳物44の製造が行われるが、木型41以外に例えば消失性模型を使用することも考えられるが、従来の消失性模型は、溶湯の注入が行われたときに消失が行われるため、消失性模型の外側に形成された鋳型の内部に炭素Cが残留する可能性があり、ステンレス鋳物の製造には適さない。
【0009】
【特許文献1】
特開2001−262228号公報
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のステンレス鋳物の製造方法には、以下に述べるような問題があった。
【0010】
従来のステンレス鋳物の製造方法は、木型41より砂型45を製作する鋳型製作工程40と、ステンレス溶湯43によりステンレス鋳物44を鋳造する鋳造工程50と、固溶化処理を行う固溶化処理工程60とでステンレス鋳物44の製造が行われるが、鋳型製作工程40では、木型41と砂型45の製作に多くの時間を必要とし、鋳造工程50では、ステンレス溶湯43が注入された後、砂の保温効果のための冷却に多くの時間を必要とし、固溶化処理工程60では、特に、ステンレス鋳物44の固溶化温度までの加熱に多くの時間を必要とし、多大の処理時間が必要であった。
【0011】
本発明は、このような従来の問題に鑑みてなされたもので、製造時間の短縮を大幅に図るステンレス鋳物の製造方法を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明のステンレス鋳物の製造方法は、セラミック基材が外側に塗布された消失性模型を加熱し、前記消失性模型を気化して前記セラミック基材の内部から排出するとともに、前記セラミック基材を焼成してセラミック鋳型を形成し、前記セラミック鋳型の内部にステンレス溶湯を注入し、注入した前記ステンレス溶湯が所定の固溶化温度になったとき、前記固溶化温度を一定時間保持し、前記セラミック鋳型を急冷することとした。
【0013】
また、前記ステンレス溶湯を注入したときから前記所定の固溶化温度になるまでの時間を予め測定し、前記ステンレス溶湯を注入したときから前記時間が経過したときを、前記所定の固溶化温度になったときとすることとした。
【0014】
また、前記セラミック鋳型の前記急冷は、強制空冷、ミスト混入の強制空冷または水冷とすることとした。
【0015】
また、前記セラミック基材を外周に塗布した前記消失性模型を60℃以下で乾燥し、前記乾燥の後に800〜900℃で焼成して前記セラミック鋳型を形成することとした。
【0016】
さらに、前記セラミック基材は、溶融シリカを少なくとも50%を含むこととした。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【0018】
図1は、本発明の実施の形態のステンレス鋳物の製造方法の工程図を示す。
【0019】
図1示すように、本発明の実施の形態のステンレス鋳物の製造方法では、合成樹脂発泡材から製作される消失性模型11によりセラミック鋳型15を製作する鋳型製作工程10と、ステンレス溶湯13によりステンレス鋳物14を鋳造し、ステンレス鋳物14の固溶化処理を行う鋳造・固溶化処理工程20とを有し、ステンレス鋳物14の製造が行われる
鋳型製作工程10は、発泡ポリスチレン(EPS)、ポリメチルメタアクリレート(PMMA)および両者の共重体などの合成樹脂発泡材から、NC加工機(図示せず)などにより消失性模型11を製作する手順10aと、消失性模型11の表面にセラミック基材を塗布し溶湯注入口16付のセラミック層15aを形成する手順10bと、表面にセラミック層15aを形成した消失性模型11を60℃程度またはそれ以下の温度で乾燥させ、加熱炉19に入れて所定の焼成温度(800℃〜900℃)で加熱し、加熱により消失性模型11は気化して排出するため消失し、内部に空洞の鋳型部11aが形成された強固なセラミック鋳型15を焼成する手順10cとを有している。
【0020】
加熱炉19による加熱は、500℃程度まで上昇させ、その温度で3時間程保持する。その後再び温度を上昇させ900℃までにする。加熱炉19内の温度を500℃に温度を保持することにより、その間に消失性模型11が気化してセラミック鋳型15に作られた複数の孔や溶湯注入口16から排出され、セラミック鋳型15の内部に炭素Cが残留する可能性はない。
【0021】
鋳造・固溶化処理工程20は、焼成によってセラミック鋳型15が高温を保っている状態で、ステンレス溶湯13が溶湯注入口16から空洞の鋳型部11aに注入される手順20aと、空洞の鋳型部11aに注入されたステンレス溶湯13の温度が固溶化温度まで低下したとき、ステンレス溶湯13の注入により内部にステンレス鋳物14が鋳造されたセラミック鋳型15を加熱炉19に入れ、固溶化温度に一定時間保温する手順20bと、セラミック鋳型15を加熱炉19から取り出し急冷する手順20cと、手順20cの急冷により、セラミック鋳型15が崩壊しステンレス鋳物14が取出される手順20dとを有している。
【0022】
セラミック鋳型15は、手順20cの急冷によりステンレス鋳物14との間の収縮率の差によって応力が発生し、セラミック鋳型15が崩壊するため、ステンレス鋳物14をセラミック鋳型15から容易に取り出すことができる。セラミック基材は、少なくとも溶融シリカを50%含ませることにより、温度低下時の収縮率が大きく、崩壊をより容易にさせることができる。
【0023】
手順20aでは高温の状態のセラミック鋳型15にステンレス溶湯13を注入しているため、ステンレス溶湯13が指向性凝固を発生させることにより、内部に引け巣、ガスブローなどの欠陥を除去したステンレス鋳物14を製造することができる。
【0024】
従来のステンレス鋳物の製造方法と、本発明の実施の形態のステンレス鋳物の製造方法とにつきステンレス鋳物の製造に要する時間を比較する。
【0025】
1.従来のステンレス鋳物の製造方法
(1)鋳型製作工程40
手順40a 20日
手順40b 1日
手順40c 手順40bと平行作業
手順40d 1日
(2)鋳造工程50
手順50a 3日(注入したステンレス溶湯43を常温に冷却するまでの時間大)
手順50b 短時間
(3)固溶化処理工程60
手順60a 0.5日(ステンレス鋳物44を固溶化温度までの加熱)
手順60b 短時間(1〜2時間)
手順60c 短時間
(4)総所要時間 約25.5日
2.本発明の実施の形態のステンレス鋳物の製造方法
(1)鋳型製作工程10
手順10a 5日
手順10b 2日(消失性模型11に塗布したセラミック基材は、60℃以下で乾燥)
手順10c 0.5日
(2)鋳造・固溶化処理工程20
手順20a 1日(固溶化温度まで低下させる時間は必要)
手順20b 短時間(1〜2時間)
手順20c 短時間
手順20d 短時間
(3)総所要時間 約8.5日
従来のステンレス鋳物の製造方法では、鋳型製作工程40で、木型41の製作と、砂型45の製作と乾燥に多くの時間を必要とし、鋳造工程50で、注入したステンレス溶湯43を常温に冷却するまでに多くの時間を必要とし、固溶化処理工程60で、ステンレス鋳物44の固溶化温度までの加熱に多くの時間を必要とし、多大のエネルギーを必要としている。
【0026】
本発明の実施の形態のステンレス鋳物の製造方法では、鋳型製作工程10で、セラミック鋳型15の製作とすることにより処理時間を時間短縮でき、鋳造・固溶化処理工程20で、セラミック鋳型15にステンレス溶湯13を注入し、固溶化温度まで低下させたとき固溶化温度を保持する固溶化処理を行うことにより処理時間を短縮でき、従来のステンレス鋳物の製造方法に対し半分以下の処理時間に短縮することができる。
【0027】
以上述べたごとく、本発明の実施の形態のステンレス鋳物の製造方法は、セラミック鋳型15にステンレス溶湯13を注入し、固溶化温度まで低下させたとき固溶化温度を保持する固溶化処理を行うことにより、製造時間の短縮を大幅に図ることができる。
【0028】
なお、以上の説明ではステンレス鋼を例にとって説明したが、本発明のステンレス鋳物の製造方法は、炭素の含有が好ましくない材質や、その他の低炭素合金鋼にも応用することができる。
【0029】
また、本発明のステンレス鋳物の製造方法では、ステンレス溶湯を注入したときから所定の固溶化温度になるまでの時間を予め測定し、ステンレス溶湯を注入したときから前記の測定時間が経過したときを、所定の固溶化温度になったときとすることもできる。
【0030】
【発明の効果】
本発明のステンレス鋳物の製造方法は、セラミック基材が外側に塗布された消失性模型を加熱し、前記消失性模型を気化して前記セラミック基材の内部から排出するとともに、前記セラミック基材を焼成してセラミック鋳型を形成し、前記セラミック鋳型の内部にステンレス溶湯を注入し、注入した前記ステンレス溶湯が所定の固溶化温度になったとき、前記固溶化温度を一定時間保持し、前記セラミック鋳型を急冷することとしたため、セラミック鋳型にステンレス溶湯を注入し、固溶化温度まで低下させたとき固溶化温度を保持する固溶化処理を行うことにより、製造時間の短縮を大幅に図ることができる。
【0031】
また、前記ステンレス溶湯を注入したときから前記所定の固溶化温度になるまでの時間を予め測定し、前記ステンレス溶湯を注入したときから前記時間が経過したときを、前記所定の固溶化温度になったときとすることとしたため、注入したステンレス溶湯の温度を直接計測することなく、所定の固溶化温度になったことを容易に検知することができる。
【0032】
また、前記セラミック鋳型の前記急冷は、強制空冷、ミスト混入の強制空冷または水冷とすることとしたため、セラミック鋳型の大きさや形状に応じて、的確な強制空冷を行うことができる。
【0033】
また、前記セラミック基材を外周に塗布した前記消失性模型を60℃以下で乾燥し、前記乾燥の後に800〜900℃で焼成して前記セラミック鋳型を形成することとしたため、適切な強度を保ち製造時間の短縮を図ることができる。
【0034】
さらに、前記セラミック基材は、溶融シリカを少なくとも50%を含むこととしたため、セラミック基材により形成されたセラミック鋳型の温度を低下させたとき収縮率が大となり崩壊するため、容易にステンレス鋳物を取り出すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態のステンレス鋳物の製造方法の工程図を示す。
【図2】従来のステンレス鋳物の製造方法の工程図を示す。
【符号の説明】
10 鋳型製作工程
11 消失性模型
11a 空洞の鋳型部
13 ステンレス溶湯
14 ステンレス鋳物
15 セラミック鋳型
15a セラミック層
16 溶湯注入口
19 加熱炉
20 鋳造・固溶化処理工程[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing a stainless steel casting, and more particularly, to a method for manufacturing a stainless steel casting that performs a solution treatment.
[0002]
[Prior art]
For example, an austenitic stainless steel casting that requires a solution treatment has a thin water-containing Cr (Fe) oxide passive film formed on the surface by Cr, and has excellent corrosion resistance. Since Cr carbide is formed in the process and a Cr-deficient region may be formed and corrosion resistance is likely to occur, heating to a high temperature and quenching from the solid solution state in which the Cr carbide is melted into the structure of the stainless casting, A solid solution treatment is performed in which the above structure is made into a normal temperature structure as it is (see, for example, Patent Document 1).
[0003]
FIG. 2 shows a process diagram of a conventional method for producing this type of stainless steel casting.
[0004]
As shown in FIG. 2, in the conventional method for producing a stainless steel casting, a
[0005]
The
[0006]
The
[0007]
The
[0008]
In the conventional method of manufacturing a stainless steel casting, a
[0009]
[Patent Document 1]
JP 2001-262228 A [Problems to be Solved by the Invention]
However, the conventional method for producing a stainless steel casting has the following problems.
[0010]
A conventional stainless steel casting manufacturing method includes a
[0011]
The present invention has been made in view of such a conventional problem, and an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a stainless steel casting that greatly reduces the manufacturing time.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The method for producing a stainless casting according to the present invention comprises heating a vanishing model having a ceramic substrate coated on the outside, vaporizing the vanishing model and discharging the ceramic substrate from the inside of the ceramic substrate. A ceramic mold is formed by firing, and a molten stainless steel is injected into the ceramic mold. When the injected molten stainless steel reaches a predetermined solution temperature, the solution temperature is maintained for a certain period of time, and the ceramic mold is maintained. It was decided to cool quickly.
[0013]
In addition, the time from when the molten stainless steel is injected to the predetermined solution temperature is measured in advance, and when the time has elapsed since the molten stainless steel is injected, the predetermined solid solution temperature is reached. I decided to do it.
[0014]
Further, the rapid cooling of the ceramic mold is forced air cooling, forced air cooling mixed with mist, or water cooling.
[0015]
Moreover, the said evanescent model which apply | coated the said ceramic base material to the outer periphery was dried at 60 degrees C or less, and decided to form the said ceramic template by baking at 800-900 degreeC after the said drying.
[0016]
Furthermore, the ceramic substrate contains at least 50% of fused silica.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below.
[0018]
FIG. 1 is a process chart of a method for producing a stainless steel casting according to an embodiment of the present invention.
[0019]
As shown in FIG. 1, in the method for manufacturing a stainless steel casting according to the embodiment of the present invention, a
[0020]
Heating in the
[0021]
The casting / solid
[0022]
The
[0023]
Since the molten
[0024]
The time required for manufacturing a stainless steel casting will be compared between a conventional manufacturing method of a stainless steel casting and a manufacturing method of a stainless steel casting according to an embodiment of the present invention.
[0025]
1. Conventional stainless steel casting manufacturing method (1)
Procedure 20c Short-
[0026]
In the method of manufacturing a stainless steel casting according to the embodiment of the present invention, the processing time can be shortened by manufacturing the
[0027]
As described above, the method for manufacturing a stainless steel casting according to the embodiment of the present invention performs the solution treatment in which the molten
[0028]
In the above description, the stainless steel has been described as an example. However, the method for producing a stainless steel casting according to the present invention can be applied to materials that do not contain carbon and other low carbon alloy steels.
[0029]
Further, in the method for producing a stainless steel casting according to the present invention, the time from when the molten stainless steel is poured to the predetermined solution temperature is measured in advance, and when the measurement time has elapsed since the molten stainless steel was poured. Alternatively, it may be when a predetermined solution temperature is reached.
[0030]
【The invention's effect】
The method for producing a stainless casting according to the present invention comprises heating a vanishing model having a ceramic substrate coated on the outside, vaporizing the vanishing model and discharging the ceramic substrate from the inside of the ceramic substrate. A ceramic mold is formed by firing, and a molten stainless steel is injected into the ceramic mold. When the injected molten stainless steel reaches a predetermined solution temperature, the solution temperature is maintained for a certain period of time, and the ceramic mold is maintained. Therefore, the manufacturing time can be greatly reduced by injecting a molten stainless steel into the ceramic mold and performing a solution treatment that maintains the solution temperature when the temperature is lowered to the solution temperature.
[0031]
In addition, the time from when the molten stainless steel is injected to the predetermined solution temperature is measured in advance, and when the time has elapsed since the molten stainless steel is injected, the predetermined solid solution temperature is reached. Therefore, it is possible to easily detect that a predetermined solution temperature has been reached without directly measuring the temperature of the injected molten stainless steel.
[0032]
Moreover, since the rapid cooling of the ceramic mold is forced air cooling, forced air cooling with mist mixing or water cooling, accurate forced air cooling can be performed according to the size and shape of the ceramic mold.
[0033]
In addition, since the vanishable model having the ceramic base material coated on the outer periphery is dried at 60 ° C. or less, and fired at 800 to 900 ° C. after the drying, the ceramic mold is formed. Manufacturing time can be shortened.
[0034]
Further, since the ceramic base material contains at least 50% of fused silica, when the temperature of the ceramic mold formed by the ceramic base material is lowered, the shrinkage rate becomes large and collapses. It can be taken out.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a process chart of a method for producing a stainless steel casting according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a process diagram of a conventional method for producing a stainless steel casting.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
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