JP2019198879A - Casting mold made of cast iron and method for producing ingot using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、精錬工程で使用される鋳造用の鋳鉄製鋳型及びこれを用いた鋳塊の製造方法に関する。 The present invention relates to a cast iron mold for casting used in a refining process and an ingot manufacturing method using the same.
鋳型に注ぎ込んだ熔湯を冷ますことで鋳塊の成型を行う鋳造法では、一般的に鋳型からの鋳塊の剥離性を向上させる目的で予め鋳型表面に離型材を塗布することが行われている。例えば特許文献1には、多結晶シリコン半導体の鋳造用鋳型として黒鉛製の長方形の底板と、その4辺にそれぞれ設けた黒鉛製の4枚の側面板とからなる鋳型が開示されており、それらの互いに隣接するもの同士はねじ止めにより分割可能に組み立てられている。
In casting methods in which the ingot is molded by cooling the molten metal poured into the mold, a mold release material is generally applied to the mold surface in advance for the purpose of improving the peelability of the ingot from the mold. ing. For example,
この特許文献1の鋳型は、内側面がシリコンの酸化物、窒化物、又は炭化物で被覆されており、これにより鋳塊が鋳型に融着するのを防止できると記載されている。一方、Ni/Fe/Cu合金等の熔融メタルを連続的に鋳造する精錬工程で使用される鋳造用鋳型は、一般的に安価な鋳鉄製の鋳型が用いられる。この場合も鋳型の内側面には予め離型材を塗布することが行われている。
The mold of this
上記の熔融メタルの精錬工程で使用される鋳鉄製の鋳造用鋳型の離型材には、様々な材料が提案されている。しかしながら、炉体の樋口から鋳型に向けて熔融メタルを注ぎ込む際の落下の衝撃により、予め鋳型の内側面に塗布した離型材が鋳型の内側面から剥がれる現象が発生していた。この現象は熔融メタルが落下する場所及びその近傍で顕著に発生しており、その部分は鋳鉄製鋳型の底面が損耗する起点になっていた。 Various materials have been proposed as mold release materials for cast iron casting molds that are used in the molten metal refining process. However, a phenomenon that the release material previously applied to the inner surface of the mold peels off from the inner surface of the mold due to the impact of dropping when the molten metal is poured into the mold from the mouth of the furnace body. This phenomenon occurred remarkably in the place where the molten metal dropped and in the vicinity thereof, and this portion was the starting point for wear of the bottom surface of the cast iron mold.
また、離型材が剥がれると鋳鉄製の鋳型が熔融メタルに直接接触することになるため、鋳塊と鋳型が熔着して鋳塊の取り出しが困難になることがあった。特に融点が概ね1400〜1450℃のNi/Fe/Cu合金が主成分の金属等の高融点金属の精錬工程では、融点が1500℃程度の鋳鉄製鋳型であっても熔けることがあり、冷えて凝固する際に鋳塊と鋳型とが熔着して外れにくくなる不具合が発生することがあった。本発明は上記した従来の鋳型が抱える問題に鑑みてなされたものであり、鋳塊の取り外し時に問題となる鋳鉄製鋳造用鋳型への鋳塊の熔着を防ぐことが可能な鋳鉄製鋳造用鋳型を提供することを目的とする。 Further, when the release material is peeled off, the cast iron mold comes into direct contact with the molten metal, so that the ingot and the mold are welded and it may be difficult to take out the ingot. In particular, in a refining process of a high melting point metal such as a metal whose main component is a Ni / Fe / Cu alloy having a melting point of approximately 1400 to 1450 ° C., even a cast iron mold having a melting point of about 1500 ° C. may be melted and cooled. When solidifying, the ingot and the mold are sometimes welded to each other so that it is difficult to come off. The present invention has been made in view of the problems of the above-described conventional mold, and for cast iron casting capable of preventing the ingot from being welded to the cast iron casting mold, which is a problem when removing the ingot. The object is to provide a mold.
上記目的を達成するため、本発明に係る鋳鉄製鋳造用鋳型は、上面に黒鉛層を備えた台座と、前記台座の周縁部から立設し、内側面に離型膜を備えた枠体とからなることを特徴としている。 In order to achieve the above object, a cast iron casting mold according to the present invention includes a pedestal provided with a graphite layer on an upper surface thereof, a frame body provided with a release film on an inner surface thereof standing from the peripheral edge of the pedestal. It is characterized by consisting of.
また、本発明に係る鋳塊の製造方法は、上面に板状の黒鉛層が設置された台座と、内側面に離型材を塗布して乾燥させた枠体とを用意し、前記黒鉛層の周縁部を前記台座の上面と前記枠体の下端面とによって挟み込みながらこれら台座と枠体とを結合して鋳型を構成し、該鋳型内に熔融メタルを流し込んで冷却により固化した後、該鋳型を傾けて鋳塊を取り出すことを特徴としている。 The ingot manufacturing method according to the present invention includes a pedestal having a plate-like graphite layer installed on the upper surface, and a frame body coated with a release material on the inner surface and dried, A mold is formed by joining the pedestal and the frame while sandwiching the peripheral edge between the upper surface of the pedestal and the lower end surface of the frame, and after casting the molten metal into the mold and solidifying by cooling, the mold It is characterized by taking out the ingot by tilting.
本発明によれば、凝固した鋳塊が鋳鉄製鋳造用鋳型に熔着しにくくなるので鋳塊を容易に取り外すことが可能になる。 According to the present invention, since the solidified ingot is hardly welded to the cast iron casting mold, the ingot can be easily removed.
以下、図1を参照しながら本発明の鋳鉄製鋳造用鋳型の一具体例について説明する。この図1に示す鋳型1は、上面に黒鉛層を備えた平板状の台座10と、該台座10の周縁部から立設し、内側面に離型膜を備えた枠体20とから構成され、該鋳型1の内部にその上方から流し込まれる熔融メタルを受け入れて冷やし固めることでメタルの成形を行う。このようにして加工された鋳塊は、鋳型1を傾けることで容易に取り出すことができる。
Hereinafter, a specific example of the cast iron casting mold of the present invention will be described with reference to FIG. The
より具体的に説明すると、台座10は鋳造用鋳型として一般的に用いられている比較的安価な鋳鉄製からなり、その上面11にほぼ均一な深さの凹部が形成されている。この凹部内に板状の黒鉛層12が嵌装されている。これにより、炉体の樋口から落下する熔融メタルの衝撃によって離型材が剥離する従来の鋳型が抱える問題をなくすことができる。すなわち、黒鉛層12が鋳込みに際して炉体の樋口から落下する熔融メタルの遮断壁(バリア)になるので、鋳鉄製の台座10が熔体の影響を直接受けて損耗するのを防ぐことができる。
More specifically, the
特に、黒鉛を主成分とする黒鉛層12を用いることによって、融点1400℃程度の高融点の金属を鋳造する場合であっても、その熔融メタルに対する耐熱性に優れ、且つ台座10を構成する成分が鋳塊に不純物として混入する問題を防ぐことも可能になる。この板状の黒鉛層12の厚みは、厚み1mm程度のカーボンシートのように薄いと熔融メタルの落下による衝撃で破れるおそれがあるので10mm以上あることが望ましい。但し、厚過ぎると鋳型内に受け入れる熔融メタルの容量が減ってしまうので、30mm以下であるのが好ましい。
In particular, by using the
上記の台座10の周縁部から立設する枠体20は、複数のネジ30によるネジ止めによって台座10に結合されている。この枠体20の台座10への結合は、上記ネジ止めに代えてあるいはネジ止めに加えて、金属製の固定用ベルト31を用いても良い。この固定用ベルト31は、台座10と枠体20とを固定するため、通常は図1に示すように鋳型1の両端部の2箇所において周囲を巻き付けるようにして固定する。そのとき、固定用ベルト31は特に枠体20の内側にはみ出ないように巻きつけることが好ましい。この枠体20は、上方に向かうに従って内側が広くなるように内側面21が傾斜したテーパー構造になっており、これにより固化後の鋳塊の取り出しが容易になる。
The
この内側面21がテーパー構造の枠体20の下端面22における内周縁部は、板状の黒鉛層12の外周縁部よりも内側に位置している。これにより、上記のネジ止め等により枠体20を台座10に結合したとき、枠体20の下端面22と台座10の上面11とで板状の黒鉛層12の周縁部を挟み込んで固定することが可能になる。よって、鋳塊の取り出し時に鋳型1を傾けても黒鉛層12が落下することがないうえ、鋳込んだ熔解メタルが鋳鉄製の台座10に接触するのを防ぐことができる。
The inner peripheral edge portion of the
上記の枠体20の内側面21には全面に亘って離型膜23が設けられている。この離型膜23は、シリコン樹脂系、ボロンナイトライド系、硫酸バリウム系、黒鉛系、ジルコニア/アルミナ/シリカ混合系、又は第3リン酸カルシウム系等を主成分とする離型材を塗布した後、乾燥することで形成することができる。塗布する際は厚さ2mm以上でムラなく均一に塗布するのが好ましいが、厚く塗布し過ぎると費用が嵩むうえ、固化した時に剥がれ落ちるおそれがあるので厚さ5mm以下が好ましい。融点が1400℃を超える高融点原料からなる熔解メタルを受け入れる場合は、上記のうち黒鉛系又はジルコニア/アルミナ/シリカ混合系を主成分とするものが適している。
A
図1に示すような鋳鉄製鋳造用鋳型1内に、図示しない炉体を傾動させることでその樋口から熔融メタルを注ぎ込んだ。この熔融メタルは融点が1400℃を超える高融点の物質を含む原料(Fe/Cr/Ni合金)を高周波誘導熔解炉で熔融して作製した。なお、この鋳鉄製鋳型1を構成する平面視略矩形の台座10の上面11に設けた平面視略矩形の凹部には、黒鉛を99.9質量%以上含有し、灰分を0.1質量%以下含有する平面視略矩形の板状の黒鉛層12を嵌装した。また、枠体20の4つの内側面21にはオリエンタル産業株式会社製の黒鉛系の離型材(型番:トヨカゾールWGS‐225)を厚さ2mm程度でムラなく均一になるようにヘラを使って塗布し、塗布後は離型材中に含まれる水分によって発生する爆裂を防止するためガスバーナーで加熱することで余分な水分を除去した。
The molten metal was poured into the
この鋳鉄製鋳型1に鋳込んだ熔融メタルを冷却して固化させた後、得られた鋳塊を鋳鉄製鋳型1を傾けることで取り出した。その結果、鋳塊は該鋳鉄製鋳型1を水平面から70°程度傾けることで滑り落ちるように鋳型から外れた。上記と同様の条件で熔融メタルを鋳鉄用鋳型1に鋳込んで冷却・固化し、鋳塊を取り出す鋳造加工を7回繰り返したが、鋳型1と冷却後の鋳塊が熔着する不具合は発生しなかった。また、鋳塊を鋳型1から取り出すのに要した時間はいずれの回も30秒以内であった。
After the molten metal cast into the
比較のため、従来の鋳鉄製鋳造用鋳型を用いたこと以外は上記と同様にして鋳造加工を行った。その際、鋳鉄製鋳型の台座の上面及び枠体の内側面には主成分が黒鉛系からなるオリエンタル産業株式会社製の離型材(型番:トヨカゾールWGS‐225)を厚さ2mm程度でムラなく均一になるようにヘラを使って予め塗布し、上記と同様にガスバーナーで加熱して余分な水分を除去した。この従来の鋳鉄製鋳型の場合は、鋳塊が鋳造用鋳型に熔着したため、冷却後に鋳型を傾けても鋳塊を取り出すことができなかった。この熔着した鋳塊を鋳鉄製鋳型から分離して取り外すため、鋳鉄製鋳型を上下逆にして台座の底面を大ハンマーで叩くことを連続して行い、約2時間かけてようやく外すことができた。 For comparison, casting was performed in the same manner as described above except that a conventional cast iron casting mold was used. At that time, a mold release material (model number: Toyokazol WGS-225) manufactured by Oriental Sangyo Co., Ltd., the main component of which is made of graphite, is uniformly distributed with a thickness of about 2 mm on the upper surface of the cast iron mold base and the inner surface of the frame Then, it was applied in advance using a spatula and heated with a gas burner in the same manner as described above to remove excess water. In the case of this conventional cast iron mold, since the ingot was welded to the casting mold, the ingot could not be taken out even if the mold was tilted after cooling. To separate and remove the welded ingot from the cast iron mold, the cast iron mold is turned upside down and the bottom of the pedestal is continuously struck with a large hammer and can be finally removed in about 2 hours. It was.
1 鋳鉄製鋳造用鋳型
10 台座
11 上面
12 黒鉛層
20 枠体
21 内側面
22 下端面
23 離型膜
30 ねじ
31 固定用ベルト
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JP2018095142A JP2019198879A (en) | 2018-05-17 | 2018-05-17 | Casting mold made of cast iron and method for producing ingot using the same |
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JP2018095142A Pending JP2019198879A (en) | 2018-05-17 | 2018-05-17 | Casting mold made of cast iron and method for producing ingot using the same |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115301903A (en) * | 2022-09-05 | 2022-11-08 | 江西万泰铝业有限公司 | Do benefit to refrigerated aluminium ingot mould |
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2018
- 2018-05-17 JP JP2018095142A patent/JP2019198879A/en active Pending
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