JP5062637B2 - Intermediate Stoke Manufacturing Method - Google Patents

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本発明は、アルミニウム鋳物等の製造に用いられる低圧鋳造装置の中間ストークに関するものである。   The present invention relates to an intermediate stalk of a low-pressure casting apparatus used for manufacturing an aluminum casting or the like.

従来の低圧鋳造装置の基本的な構成を図2に示す。図2において、1は低圧鋳造装置を構成する溶湯容器(ルツボ)、2はアルミニウム溶湯、3は炉蓋、4はストーク管、5は中間ストーク、6は外部ヒーター、7は金型である。溶湯容器1内のアルミニウム溶湯2は、図示しない加熱手段により加熱され、溶融状態となっている。   A basic configuration of a conventional low pressure casting apparatus is shown in FIG. In FIG. 2, 1 is a molten metal container (crucible) constituting a low pressure casting apparatus, 2 is a molten aluminum, 3 is a furnace lid, 4 is a stalk tube, 5 is an intermediate stalk, 6 is an external heater, and 7 is a mold. The molten aluminum 2 in the molten metal container 1 is heated by a heating means (not shown) and is in a molten state.

上記低圧鋳造装置によって鋳造するには、溶湯2の溶湯面に図示しない手段により矢印Pで示す加圧空気の圧力を加え、この圧力作用で溶湯2をストーク管4および中間ストーク5の湯路を経て金型7に向けて押し上げる。なお、図示してないが、金型の上部には空気抜き穴があり、そこから余分な空気が抜けるようになっている。   For casting with the low-pressure casting apparatus, the pressure of pressurized air indicated by an arrow P is applied to the molten metal surface of the molten metal 2 by means not shown, and the molten metal 2 passes through the molten water passages of the stalk pipe 4 and the intermediate stalk 5 by this pressure action. Then push up toward the mold 7. Although not shown, an air vent hole is provided in the upper part of the mold so that excess air can escape therefrom.

金型7内には、鋳造しようとする製品に対応した鋳型が配置されており、押し上げられた溶湯はこの鋳型内に流れ込む。そして適当なタイミングで金型を冷却することで鋳造品(アルミニウム鋳物)を得る。ここでは、溶湯を押し上げて金型に供給する低圧鋳造装置の構造を示しているが、金型内を減圧し、その減圧作用で溶湯を吸い上げる構造のものや金型内を減圧しつつ、正圧にて溶湯を押し上げる構造の低圧鋳造装置などもある。   A mold corresponding to the product to be cast is disposed in the mold 7, and the pushed-up molten metal flows into the mold. And a casting (aluminum casting) is obtained by cooling a metal mold | die at an appropriate timing. Here, the structure of a low-pressure casting machine that pushes up the molten metal and supplies it to the mold is shown. However, the pressure inside the mold is reduced, and the structure that sucks up the molten metal by the pressure-reducing action or the pressure inside the mold is reduced. There is also a low-pressure casting device with a structure that pushes the molten metal under pressure.

前記低圧鋳造装置においては、ストーク管4および中間ストーク5は溶湯の温度に耐えるものでなければならない。一般にストーク管4は鋳鉄やファインセラミックスで構成されている。一方、中間ストーク5は成形のし易さから鋳鉄で構成されている場合が多い。   In the low pressure casting apparatus, the stalk pipe 4 and the intermediate stalk 5 must be able to withstand the temperature of the molten metal. In general, the Stoke tube 4 is made of cast iron or fine ceramics. On the other hand, the intermediate stalk 5 is often made of cast iron for ease of molding.

上記ストーク管4は、安定して溶湯を供給するため、その内径は数cm〜数10cm程度である。それに対し金型7の湯口はストーク管内径より大きなものであったり、湯口が複数個に分かれるものがある。そこで、ストーク管4から金型7の湯口への溶湯の流れを円滑に進行させるために、中間湯溜まりとして機能する中間ストーク5が必要となる。中間ストーク5がないと、金型の湯口への溶湯の進入が不均一になったり、湯口詰まりを生じるおそれがある。そのため、得られる鋳造製品の材質の均一性が損なわれ、いわゆる“す”が形成されたりする問題が発生する場合がある。   The stalk tube 4 stably supplies molten metal, and therefore has an inner diameter of about several centimeters to several tens of centimeters. On the other hand, the gate of the mold 7 is larger than the inner diameter of the Stoke tube, or the gate is divided into a plurality. Therefore, in order to smoothly advance the flow of the molten metal from the stalk tube 4 to the gate of the mold 7, an intermediate stalk 5 that functions as an intermediate hot water pool is required. If there is no intermediate stalk 5, there is a possibility that the molten metal enters the gate of the mold unevenly or the gate is clogged. Therefore, the uniformity of the material of the obtained cast product may be impaired, and so-called “su” may be formed.

一般に、上記低圧鋳造装置の溶湯容器1内のアルミニウム溶湯の温度は600℃〜700℃程度である。当然のことながら、溶湯が金型内に導かれるまでの溶湯の温度は所定の湯温に保たれることが必要である。   Generally, the temperature of the molten aluminum in the molten metal container 1 of the low pressure casting apparatus is about 600 ° C to 700 ° C. As a matter of course, the temperature of the molten metal until the molten metal is introduced into the mold needs to be maintained at a predetermined temperature.

しかし、大型製品の場合は金型も大きくなり、金型の湯口側の中間ストークもまた大きくしなければならない。そうすると、中間ストークにおいて溶湯の移動距離や外皮材(ケーシング)の表面積が大きくなり、中間ストークからの放熱量が増え、溶湯の温度が低下してしまう問題が発生する。   However, in the case of a large product, the mold becomes large, and the intermediate stalk on the mold gate side must also be increased. If it does so, the movement distance of a molten metal and the surface area of a shell material (casing) will become large in intermediate | middle stalk, the heat dissipation from intermediate | middle stalk will increase, and the problem that the temperature of a molten metal will fall occurs.

また、鋳造時においては、金型に入りきらなかった溶湯が中間ストーク5およびストーク管4に戻るが、中間ストークの温度低下があると、そこで溶湯が固化し、付着、堆積してしまうという問題も発生する。   Further, at the time of casting, the molten metal that has not been able to enter the mold returns to the intermediate stalk 5 and the stalk pipe 4, but if the temperature of the intermediate stalk is lowered, the molten metal is solidified and adhered and deposited there. Also occurs.

一般には、中間ストークの内面に溶湯が固化した金属材料や酸化物が付着することは避けられず、定期的な除去やメンテナンスで対応している。上記の温度低下の問題はストーク管4においても発生するが、中間ストークにおいて顕著なものとなる。このような問題を解決する手段として、ストーク管や中間ストークを外部より電気ヒーターやガスバーナーによって加熱し、溶湯が冷えないようにする方法がある。   In general, it is inevitable that a molten metal material or oxide adheres to the inner surface of the intermediate stalk, and it is dealt with by periodic removal and maintenance. The above temperature drop problem also occurs in the Stoke tube 4, but becomes significant in intermediate Stoke. As a means for solving such a problem, there is a method in which the stalk tube and the intermediate stalk are heated from the outside by an electric heater or a gas burner so that the molten metal is not cooled.

溶湯としてアルミニウムを用いる場合、その溶湯温度は600℃〜700℃である。鋳造の結果得られる製品を均一なものとするためには、このアルミニウム溶湯の温度を中間ストークにおいて低下させないようにするとともに、溶湯の温度をある一定の範囲でコントロールし、安定した溶湯の流れが得られるよう配慮する必要がある。
しかしながら、前記した外部加熱のシステムでは、ヒーターまたはバーナーのON−OFF時、いわゆる立ち上がりおよび立ち下り時の湯温変動は避けられず、製品の均一性や製品歩留まりには、おのずと限界が出てしまうこととなる。
When aluminum is used as the molten metal, the molten metal temperature is 600 ° C to 700 ° C. In order to make the product obtained as a result of casting uniform, the temperature of the molten aluminum is not lowered in the intermediate stalk, and the molten metal temperature is controlled within a certain range, so that a stable molten metal flow is achieved. It is necessary to consider so that it can be obtained.
However, in the above-described external heating system, fluctuations in the hot water temperature at the rise and fall of the heater or burner are unavoidable, and the product uniformity and product yield are naturally limited. It will be.

また、外部加熱システムを用いて湯温を低下させないようにする場合、中間ストークを800℃〜900℃に加熱することが必要となる。しかしながら、鋳鉄の中間ストークを加熱した場合、上述した加熱温度では、中間ストーク外皮材(ケーシング)自体の耐久性を低下(材質の劣化)させてしまう問題が発生する。また、外皮材(ケーシング)の材質が溶湯へ溶け出すことによる汚染が発生する。また、加熱により外皮材(ケーシング)である鋳鉄が歪み、シール機構に不具合が生じる。   Moreover, when it is made not to reduce hot water temperature using an external heating system, it is necessary to heat intermediate | middle stalk to 800 to 900 degreeC. However, when the intermediate stalk of cast iron is heated, the above-described heating temperature causes a problem that the durability of the intermediate stalk skin material (casing) itself is deteriorated (deterioration of the material). Further, contamination occurs due to the material of the casing material (casing) being melted into the molten metal. In addition, the cast iron, which is the outer skin material (casing), is distorted by heating, and a malfunction occurs in the seal mechanism.

上記問題の内、中間ストークの変形や汚染発生を防止するには、中間ストークの外皮材(ケーシング)を高耐熱性セラミックスで構成すれば良いが、中間ストークは溶湯容器側のストーク管に比べて形状が複雑となり、必然的に高価なものとなってしまうという別の問題が発生する。また、高耐熱性セラミックスの形状が複雑な場合、繰り返しの熱履歴(ヒステリシス)、局部加熱による応力割れ、金型の耐荷重性などの問題を考慮した設計が必要となる。
なお、セラミックス製外皮材(ケーシング)を採用した場合には、鋳鉄製など金属製のそれと比較して熱を伝えにくくなるため、外部加熱による熱が伝わりにくくなり、溶湯温度の変化の幅が大きくなることが予想され、製品の均一性や歩留まりに影響を及ぼすことが懸念される。
To prevent deformation and contamination of the intermediate stalk, the intermediate stalk outer shell (casing) may be made of high heat-resistant ceramics, but the intermediate stalk is more than the stalk tube on the molten metal container side. Another problem arises that the shape becomes complicated and inevitably expensive. In addition, when the shape of the high heat-resistant ceramic is complicated, it is necessary to design in consideration of problems such as repeated thermal history (hysteresis), stress cracking due to local heating, and load resistance of the mold.
In addition, when a ceramic outer casing (casing) is used, it becomes difficult to transfer heat compared to that made of metal such as cast iron, so it is difficult to transfer heat due to external heating, and the range of changes in molten metal temperature is large. This is expected to affect the uniformity and yield of products.

これに対して、外部加熱システムを用いることなく中間ストーク内での溶湯の温度低下を抑制する手段として、特許文献1や特許文献2が開示されている。具体的に、特許文献1には、中間ストークA内に断熱層7と浸漬ヒーター10を備えたものが開示されており、特許文献2には、中間ストーク7にスリーブ11と断熱材料12の2層の断熱層を備えたものが開示されている(符号は、各特許文献の図面に記載のもの)。   On the other hand, Patent Document 1 and Patent Document 2 are disclosed as means for suppressing the temperature drop of the molten metal in the intermediate stalk without using an external heating system. Specifically, Patent Document 1 discloses an intermediate stalk A including a heat insulating layer 7 and an immersion heater 10, and Patent Document 2 discloses an intermediate stalk 7 having a sleeve 11 and a heat insulating material 12. The thing provided with the heat insulation layer of the layer is disclosed (a code | symbol is what is described in drawing of each patent document).

特開2000−271722号公報JP 2000-271722 A 実開平04−047856号公報Japanese Utility Model Publication No. 04-047856

本発明は、上記特許文献と同様に、外部加熱システムを用いることなく中間ストークに実施して、中間ストーク内での溶湯の温度低下を抑制する点で共通する。しかし、より性能・品質等を向上させた中間ストークを開発することで、鋳造ごとの溶湯温度をさらに一定に保つことができ、製品の均一性や製品歩留まりを向上させることが可能な中間ストークを使用した低圧鋳造装置を提供することを目的としている。   Similar to the above-mentioned patent document, the present invention is common in that it is implemented in intermediate stalk without using an external heating system to suppress the temperature drop of the molten metal in the intermediate stalk. However, by developing intermediate stalk with improved performance, quality, etc., it is possible to maintain a more constant molten metal temperature for each casting, and to improve the product uniformity and product yield. It aims at providing the low-pressure casting apparatus used.

上記目的を達成するため、第一の発明は、低圧鋳造装置に用いられる中間ストークにあって、金属製の外皮材の内側を、溶湯に対して非濡性・耐溶損性および断熱性を兼ね備えた耐火断熱材でライニングするとともに、外皮材と耐火断熱材の間に、互いの熱膨張差を調整吸収する無機質材を挟み込んだ構造とするものである。ここで、「中間ストーク」は別に「湯口入れ子」や「ディストリビューター」等と表現されることもあり、「外皮材」は「ケーシング」等と表現されることもある。また、本発明において「無機質材」は、例えば、無機繊維と無機バインダと適度な水分を含んだ柔軟性のある材料をパテ材として外皮材に塗って「無機質材からなる層」を形成してもよいが、施工性を考慮すると、例えば、シート状又はペーパー状に予め成形された無機質ペーパーが好ましい。
第二の発明は、耐火断熱材が、気孔率20〜80%,密度0.5〜2.0kg/mであることを特徴するものである。
第三の発明は、耐火断熱材が、珪酸カルシウム質および/またはシリカ質を主材とし、これにアルミナセメント系結合材と水を加えて混練して得た不定形耐火断熱材であることを特徴とするものである。
第四の発明は、耐火断熱材が、無機質繊維とアルミナ系粉末を主材とし、これに非濡れ性向上材としてマイカ、カーボン、炭化珪素又は窒化珪素粉末を加え、シリカまたはアルミナ系の無機バインダと増粘材および水を加えて混練して得たペースト状の不定形耐火断熱材であることを特徴とするものである。
第五の発明は、無機質材が、加熱により膨張する加熱膨張性シートであることを特徴とするものである。
本発明において、加熱膨張性シートとは、例えば、300〜400℃にて膨張を開始し、厚さ方向に膨張するシートをいう。その膨張率は厚さ方向に2倍以上あればよく、本発明のおいては、膨張率は2〜4倍であれば良い。膨張率2倍以下では、熱膨張差により生じるおそれのある外皮材と耐火断熱材との隙間を十分にふさぐことができず、期待する断熱効果が得られないこと懸念され、4倍以上であると、膨張が大きすぎて耐火断熱材ライニング材を壊してしまうことが懸念される。
また、加熱膨張性シートは、例えば、セラミックファイバー20〜40質量%、未焼成のバーミキュライト40〜70質量%、有機バインダ5〜20質量%を含むシート材であれば良く、その密度は500〜800kg/cm、好ましくは600〜700kg/cmであればよい。
本発明において、無機質ペーパーは、上述した加熱膨張性シート以外に、セラミック繊維、アルミナ繊維、ロックウール、ガラス繊維といった無機繊維90〜98質量%と、有機バインダー2〜10質量%とを含むシート材などであっても良い。こうしたシート材の密度は100〜300kg/cmである。
第六の発明は、これら中間ストークを備えた低圧鋳造装置である。
第七の発明は、低圧鋳造装置に用いられる中間ストークの製造方法にあって、金属製の外皮材の内側に、熱膨張差を調整吸収する無機質材を貼り付ける工程と、無機質材に撥水処理を施す工程と、撥水処理を施した無機質材に溶湯に対して非濡性・耐溶損性および断熱性を兼ね備えた耐火断熱材をライニングする工程とを備えたものである。
In order to achieve the above object, a first invention is an intermediate stalk used in a low-pressure casting apparatus, and the inside of a metal outer shell material has non-wetting property, erosion resistance, and heat insulation properties against molten metal. In addition, it is structured such that an inorganic material that adjusts and absorbs the mutual thermal expansion difference is sandwiched between the outer skin material and the refractory heat insulating material. Here, “intermediate stalk” is sometimes expressed as “Yuguchi nesting”, “distributor” or the like, and “outer material” is sometimes expressed as “casing” or the like. In the present invention, the “inorganic material” is formed by, for example, applying a flexible material containing inorganic fibers, an inorganic binder, and appropriate moisture to the outer skin material as a putty material to form an “inorganic material layer”. However, in consideration of workability, for example, an inorganic paper pre-formed into a sheet shape or a paper shape is preferable.
The second invention is characterized in that the refractory heat insulating material has a porosity of 20 to 80% and a density of 0.5 to 2.0 kg / m 3 .
According to a third aspect of the invention, the refractory heat insulating material is an amorphous refractory heat insulating material obtained by kneading a calcium silicate and / or siliceous main material with an alumina cement binder and water added thereto. It is a feature.
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a refractory heat insulating material mainly composed of inorganic fibers and alumina powder, and mica, carbon, silicon carbide or silicon nitride powder as a non-wetting improver, and silica or alumina inorganic binder. It is a paste-like amorphous refractory heat insulating material obtained by adding a thickener and water and kneading.
The fifth invention is characterized in that the inorganic material is a heat-expandable sheet that expands by heating.
In the present invention, the heat-expandable sheet refers to a sheet that starts expanding at 300 to 400 ° C. and expands in the thickness direction, for example. The expansion coefficient only needs to be twice or more in the thickness direction, and in the present invention, the expansion coefficient may be 2 to 4 times. If the expansion coefficient is 2 times or less, it is feared that the gap between the outer skin material and the refractory heat insulating material that may be caused by a difference in thermal expansion cannot be sufficiently closed, and the expected heat insulating effect cannot be obtained, and is 4 times or more. Then, there is a concern that the expansion is too large and the refractory heat insulating material lining material is broken.
The heat-expandable sheet may be a sheet material containing, for example, ceramic fibers 20 to 40% by mass, unfired vermiculite 40 to 70% by mass, and organic binder 5 to 20% by mass, and the density is 500 to 800 kg. / Cm 3 , preferably 600 to 700 kg / cm 3 .
In the present invention, the inorganic paper is a sheet material containing 90 to 98% by mass of inorganic fibers such as ceramic fiber, alumina fiber, rock wool, and glass fiber and 2 to 10% by mass of an organic binder in addition to the above-described heat-expandable sheet. It may be. The density of such a sheet material is 100 to 300 kg / cm 3 .
The sixth invention is a low pressure casting apparatus provided with these intermediate stalks.
A seventh invention is a method for producing intermediate stalk used in a low-pressure casting apparatus, the step of attaching an inorganic material that adjusts and absorbs a difference in thermal expansion to the inside of a metallic outer skin material, and a water repellent property to the inorganic material A step of performing a treatment, and a step of lining a refractory heat insulating material having non-wetting property, erosion resistance, and heat insulating property with respect to the molten metal on the inorganic material subjected to water repellent treatment.

本発明によれば、次のような効果を得られる。
(1)中間ストークからの放熱が抑制され、溶湯の温度低下が防止される。従って、外部ヒーターを使用しなくて良くなる。
(2)外部ヒーターを使用しないため、鋳造ごとの熱バランスが等しくなり、常に同じ条件での鋳造が行える。つまり、製品品質の均一化が図れる。
(3)中間ストークは、非濡性、耐溶損性、気密性を兼ね備えており、ストーク内面への溶湯の付着やストーク内部の浸透は防止される。
(4)外皮材と耐火断熱材の間に、互いの熱膨張差を調整吸収する無機質材を挟み込むことで、熱膨張差による耐火断熱材の亀裂を防止できる。また、加熱により膨張する加熱膨張性シートを無機質材に用いることで、熱膨張差により外皮材と耐火断熱材の間に生じるおそれのある間隙をふさぎ、断熱効果の劣化を防止できる。
(5)複雑な形状の中間ストークでも容易に得ることができる。
(6)外部ヒーターを用いないため、従来の中間ストークに較べ中間ストークの耐用寿命を長くすることができる。
According to the present invention, the following effects can be obtained.
(1) Heat dissipation from the intermediate stalk is suppressed, and the temperature drop of the molten metal is prevented. Therefore, it becomes unnecessary to use an external heater.
(2) Since an external heater is not used, the heat balance for each casting is equal, and casting can always be performed under the same conditions. That is, the product quality can be made uniform.
(3) The intermediate stalk has non-wetting properties, erosion resistance and airtightness, and adhesion of molten metal to the stalk inner surface and penetration into the stalk are prevented.
(4) By sandwiching an inorganic material that adjusts and absorbs the mutual thermal expansion difference between the outer skin material and the refractory heat insulating material, cracking of the refractory heat insulating material due to the thermal expansion difference can be prevented. Moreover, by using a heat-expandable sheet that expands by heating as the inorganic material, it is possible to close a gap that may be generated between the outer skin material and the refractory heat insulating material due to a difference in thermal expansion, and to prevent deterioration of the heat insulating effect.
(5) Even intermediate stalks with complicated shapes can be easily obtained.
(6) Since an external heater is not used, the service life of intermediate stalk can be extended as compared with conventional intermediate stalk.

本発明の一実施例を示す低圧鋳造装置の断面模式図。The cross-sectional schematic diagram of the low-pressure casting apparatus which shows one Example of this invention. 従来の低圧鋳造装置の断面模式図。The cross-sectional schematic diagram of the conventional low pressure casting apparatus.

本発明の好ましい実施の形態としては、図1に示すように、溶湯容器1内のアルミニウム溶湯2をストーク管4および中間ストークAを経て金型7に送り込んで鋳造を行う低圧鋳造装置において、前記中間ストークAの内側を、互いの熱膨張差を調整吸収する目的で加熱膨張性シートCを介して、非濡性・耐溶損性および断熱性を兼ね備えた耐火断熱材Bでライニングして構成する。   As a preferred embodiment of the present invention, as shown in FIG. 1, in the low pressure casting apparatus that performs casting by feeding the molten aluminum 2 in the molten metal container 1 into the mold 7 through the stalk pipe 4 and the intermediate stalk A, The inner side of the intermediate stalk A is lined with a refractory heat insulating material B having non-wetting properties, erosion resistance and heat insulation properties through a heat-expandable sheet C for the purpose of adjusting and absorbing the difference in thermal expansion between each other. .

図1に示す実施形態について説明する。なお、図2と同一または類似する部材には同じ符号が付されている。図1において、1は溶湯容器、2はアルミニウム溶湯、3は炉蓋、4は窒化珪素質セラミックスストーク管、Aは中間ストーク、7は金型である。   The embodiment shown in FIG. 1 will be described. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same or similar member as FIG. In FIG. 1, 1 is a molten metal container, 2 is a molten aluminum, 3 is a furnace lid, 4 is a silicon nitride ceramic stalk tube, A is an intermediate stalk, and 7 is a mold.

前記中間ストークAは、外皮材(ケーシング)を従来通りの鋳鉄製とし、互いの熱膨張差を調整吸収するために加熱膨張製シートCを介して、溶湯に対して非濡性・耐溶損性および断熱性を兼ね備えた耐火断熱材Bでライニングして構成されている。   The intermediate stalk A is made of a conventional cast iron outer shell material (casing), and is adjusted to absorb and absorb the difference in thermal expansion between each other through a sheet C made of heat expansion to make it non-wettable and resistant to damage to molten metal. And a refractory heat insulating material B having both heat insulation properties.

前記物性を有する耐火断熱材Bとしては、代表的には、珪酸カルシウム質やシリカ質を主材とし、これにアルミナセメント系結合材と水を加えて混練して得た不定形耐火断熱材(弊社製:商品名「ルミサル」等)や、アルミノシリケート質セラミックファイバーとアルミナ系粉末を主材とし、これにシリカまたはアルミナ系無機バインダと水を加えて混練したペースト状の不定形耐火断熱材(弊社製:商品名「ルミキャスト」等)の使用が好ましい。このペースト状不定形耐火断熱材には、非濡れ性の向上を狙い、マイカやカーボン、炭化珪素、窒化珪素粉末等が添加される。
これらの不定形耐火断熱材の使用によれば、型込め成形手段により複雑な形状をもつ中間ストーク部Aでも容易に成形可能であり、次いで、その成形物を加熱乾燥することによって製品化できる。
As the refractory heat insulating material B having the above-mentioned physical properties, an amorphous refractory heat insulating material (mainly composed of calcium silicate or siliceous material, kneaded by adding an alumina cement binder and water) Made by our company: trade name "Lumisar" etc.), paste-like unshaped refractory heat insulation material (mainly aluminosilicate ceramic fiber and alumina powder, kneaded with silica or alumina inorganic binder and water) It is preferable to use the product name “Lumicast” manufactured by our company. Mica, carbon, silicon carbide, silicon nitride powder and the like are added to the paste-like amorphous fireproof heat insulating material for the purpose of improving non-wetting.
According to the use of these irregular refractory heat insulating materials, the intermediate stalk portion A having a complicated shape can be easily formed by the mold forming means, and then the product can be commercialized by heating and drying.

その場合、中間ストーク外皮材(ケーシング)8を外枠型とし、その中に内枠型を組み付け、両枠型の間に前記耐火断熱材またはペースト状耐火断熱材を充填することにより、目的とする中間ストークAを得ることができる。また、別に不定形耐火断熱材により所定の形状の耐火断熱構造体を予め作製しておき、それを外皮材(ケーシング)内に嵌め込んでもよい。   In that case, the intermediate stalk skin material (casing) 8 is an outer frame type, the inner frame type is assembled therein, and the fireproof heat insulating material or the paste-like fireproof heat insulating material is filled between both frame types. Intermediate stalk A can be obtained. Alternatively, a fire-resistant and heat-insulating structure having a predetermined shape may be prepared in advance by using an amorphous fire-resistant heat insulating material, and the structure may be fitted into a skin material (casing).

この際、外皮材(ケーシング)8の内側に無機質材C(無機質ペーパーまたは無機質シート)を貼り付けておくことで、互いの熱膨張差を調整吸収するための層を設けることができる。この無機質材Cの層を設けることで、熱膨張差による耐火断熱材Bの亀裂を防止できるのである。すなわち、耐火断熱材Bと外皮材(ケーシング)8では熱膨張率に違いがあり、耐火断熱材Bと外皮材(ケーシング)8を直接貼り合わせた場合に、強度的に劣る耐火断熱材Bに負荷がかかり、亀裂が生じやすくなるのである。それが、無機質材Cを介在させることで、無機質材Cが緩衝材としての役割を果たし、耐火断熱材Bの亀裂を防止できることになる。
また、加熱により膨張する加熱膨張性シートを無機質材に用いることで、熱膨張差により外皮材と耐火断熱材の間に生じるおそれのある間隙をふさぎ、断熱効果の劣化を防止できるのである。
さらにまた、無機質材は予め撥水処理されていても良いし、金属製の外皮材の内側に、熱膨張差を調整吸収する無機質材を貼り付けた後に、無機質材に撥水処理を施してもよい。こうした撥水処理には公知の技術が用いられれば良いが、例えば、無機質材にシリコーンやパラフィン、スプレーオイルといった撥水性を示す材料を塗布または含浸すればよい。こうした撥水処理によれば、水分を含んだ不定形耐火断熱材をライニングするにあたって、シートが吸水することによって起きるライニング材の流れ性の悪さや不用意なボイド(空隙)発生などの不具合が解消される。
Under the present circumstances, the layer for adjusting and absorbing a mutual thermal expansion difference can be provided by affixing the inorganic material C (inorganic paper or an inorganic sheet) inside the outer shell material (casing) 8. By providing this layer of inorganic material C, it is possible to prevent cracking of the refractory heat insulating material B due to a difference in thermal expansion. That is, there is a difference in the coefficient of thermal expansion between the refractory heat insulating material B and the outer skin material (casing) 8, and when the refractory heat insulating material B and the outer skin material (casing) 8 are directly bonded together, the refractory heat insulating material B is inferior in strength. A load is applied and cracking is likely to occur. By interposing the inorganic material C, the inorganic material C plays a role as a buffer material, and the fire-resistant heat insulating material B can be prevented from cracking.
Further, by using a heat-expandable sheet that expands by heating as an inorganic material, it is possible to close a gap that may be generated between the outer skin material and the refractory heat insulating material due to a difference in thermal expansion, and to prevent deterioration of the heat insulating effect.
Furthermore, the inorganic material may be subjected to a water repellent treatment in advance, or after applying an inorganic material that adjusts and absorbs the difference in thermal expansion to the inside of the metallic outer skin material, the inorganic material is subjected to a water repellent treatment. Also good. For such water repellent treatment, a known technique may be used. For example, an inorganic material may be coated or impregnated with a water repellent material such as silicone, paraffin, or spray oil. Such a water-repellent treatment eliminates problems such as poor flowability of the lining material caused by water absorption by the sheet and inadvertent generation of voids (voids) when lining an amorphous fireproof insulation material containing moisture. Is done.

加えて、前記耐火断熱材でライニングされた中間ストーク部Aと金型7の湯口との間には、非濡性、耐熱性および断熱性を有する断熱ボード9を設けても良い。   In addition, a heat insulating board 9 having non-wetting properties, heat resistance and heat insulating properties may be provided between the intermediate stalk portion A lined with the fireproof heat insulating material and the gate of the mold 7.

前記断熱ボード9としては、例えば、アルミノシリケート質セラミックファイバーやゾノトライト系珪酸カルシウムを主原料とした組成物からなる断熱材の使用が好ましい。前記原料からなる断熱ボード9は中間ストーク内の溶湯の熱が金型に逃げないように阻止する断熱機能を有し、加えて溶湯に対し濡れ難く、表面に固定化した固着物もボードをそこねることなく容易に除去できる等の特性を有する。また、図示しないが、ストーク管4と中間ストークAとの間、上記断熱ボードと鋳込み型との間には、適当なパッキンが配設される。   As the heat insulating board 9, for example, it is preferable to use a heat insulating material made of a composition mainly composed of aluminosilicate ceramic fiber or zonotlite-based calcium silicate. The heat insulating board 9 made of the above raw material has a heat insulating function for preventing the heat of the molten metal in the intermediate stalk from escaping to the mold, and is hard to get wet with the molten metal. It can be easily removed without any problems. Although not shown, appropriate packing is disposed between the stalk tube 4 and the intermediate stalk A, and between the heat insulating board and the casting mold.

次に、本発明の実施例を説明する。
金属製の外皮材の内側に、熱膨張差を調整吸収する無機質材として加熱膨張性シート材(ニチアス社製 T/#6760 バーモフレックス 厚さ2.0mm、密度650kg/m(常温)、150kg/m(850℃×30分加熱後))を貼り付け、該加熱膨張性シート材の表面に撥水剤としてパラフィンを塗布して撥水処理を施した。撥水剤が乾燥した後に、内型を嵌め込み、内型と加熱膨張性シート材が貼り付けられた外皮材との間に表1に記載の配合からなる不定形耐火断熱物を振動を与えながら流し込んだ。養生後に脱型し350℃で焼成を行い中間ストークを得た。
本実施例では、耐火断熱材Bについて表1または表2に示す実施例1〜5と参考例1〜2を準備した。ここで、実施例1〜3は、シリカ粉末等を主材とする不定形耐火断熱材であり、請求項3に記載の耐火断熱材に該当する。実施例4〜5は、無機繊維とアルミナ系粉末を主材とする不定形耐火断熱材であり、請求項4に記載の耐火断熱材に該当する。また、参考例1は、炭化珪素粉末を主材とする不定形耐火物である。参考例2は、反応焼結窒化珪素セラミックスRBS(品川ファインセラミックス社製)にて予め成形体を作成して、外皮材(ケーシング)にはめ込んだものである。

Figure 0005062637
Next, examples of the present invention will be described.
Heat expandable sheet material (Nichias T / # 6760 Vermoflex thickness 2.0mm, density 650kg / m 3 (room temperature), 150kg) / M 3 (after heating at 850 ° C. for 30 minutes)) was applied, and paraffin was applied as a water repellent to the surface of the heat-expandable sheet material to perform water repellent treatment. After the water repellent is dried, the inner mold is fitted, and the amorphous fireproof insulation composed of the composition shown in Table 1 is vibrated between the inner mold and the outer skin material to which the heat-expandable sheet material is attached. Poured. After curing, the mold was removed and baked at 350 ° C. to obtain an intermediate stalk.
In this example, Examples 1 to 5 and Reference Examples 1 to 2 shown in Table 1 or Table 2 were prepared for the refractory heat insulating material B. Here, Examples 1 to 3 are irregular refractory heat insulating materials mainly composed of silica powder or the like, and correspond to the refractory heat insulating materials according to claim 3. Examples 4 to 5 are irregular refractory heat insulating materials mainly composed of inorganic fibers and alumina powder, and correspond to the refractory heat insulating materials according to claim 4. Reference Example 1 is an amorphous refractory mainly composed of silicon carbide powder. In Reference Example 2, a molded body was prepared in advance using reaction-sintered silicon nitride ceramics RBS (manufactured by Shinagawa Fine Ceramics Co., Ltd.) and fitted into an outer skin material (casing).
Figure 0005062637

比較例として、実施例1で用いた不定形耐火断熱材を、金属製の外皮材の内側に熱膨張差を調整吸収する加熱膨張性シート材を貼り付けないで施工した。実施例1〜5及び参考例1〜2は実際に使用しても何ら支障がなかったが、比較例は操業後2〜3ショットで、ライニング材に割れが生じて実用に耐えることができないことが確認された。

Figure 0005062637
As a comparative example, the amorphous refractory heat insulating material used in Example 1 was applied without attaching a heat-expandable sheet material that adjusts and absorbs the difference in thermal expansion to the inside of the metal skin material. Examples 1 to 5 and Reference Examples 1 and 2 had no problem even if they were actually used, but the comparative example had a few shots after operation, and the lining material was cracked and could not withstand practical use. Was confirmed.
Figure 0005062637

上記のような実施例および比較例を使用した物性は、次の表2に示す通りである。
実施例1〜5は、気孔率20〜80%,密度0.5〜2.0kg/m3の範囲の物性を備え、放散熱量(表2記載の所定の条件下、以下同じ)は、10,000kcal/mhを下回っている。これに対して、比較例1〜2は、気孔率20%未満,密度2.0kg/m以上の物性を備え、放散熱量は、10,000kcal/mhを2〜3倍上回っている。ここで、放散熱量は、JIS A 9501「保温保冷工事施工標準」に準じて算出した。
従って、このことから、中間ストークのライニング材として用いられる耐火断熱材の物性は、気孔率20〜80%,密度0.5〜2.0kg/mの範囲であることが好ましいことが分かった。
The physical properties using Examples and Comparative Examples as described above are as shown in Table 2 below.
Examples 1 to 5 have physical properties in the range of porosity 20 to 80% and density 0.5 to 2.0 kg / m 3, and the amount of heat dissipated (the same applies below under the predetermined conditions described in Table 2) is 10. It is lower than 000 kcal / m 2 h. In contrast, Comparative Examples 1 and 2 have physical properties of a porosity of less than 20% and a density of 2.0 kg / m 3 or more, and the amount of heat dissipated is 2-3 times higher than 10,000 kcal / m 2 h. . Here, the amount of heat dissipated was calculated according to JIS A 9501 “Insulation Standard for Thermal Insulation / Construction”.
Therefore, it was found that the physical properties of the refractory heat insulating material used as the intermediate stalk lining material are preferably in the range of porosity 20 to 80% and density 0.5 to 2.0 kg / m 3 . .

本発明は、低圧鋳造装置の中間ストークとして幅広く利用できるものであり、ヒーター(外部、内部を問わない)を必要としない低圧鋳造装置のヒーターレスシステムを普及させることのできる実用性の高いものである。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be widely used as an intermediate stalk of a low pressure casting apparatus, and has high practicality capable of spreading a heaterless system of a low pressure casting apparatus that does not require a heater (whether external or internal). is there.

1 溶湯容器(ルツボ)
2 アルミニウム溶湯
3 炉蓋
4 ストーク管
5 中間ストーク
6 外部ヒーター
7 金型
8 外皮材(ケーシング)
9 断熱ボード
A 中間ストーク(内部ライニング品)
B 耐火断熱材(ライニング材)
C 加熱膨張性シート
1 Molten metal container (crucible)
2 Molten aluminum 3 Furnace lid 4 Stoke tube 5 Intermediate stalk 6 External heater 7 Mold 8 Outer material (casing)
9 Insulation board A Intermediate stalk (internal lining product)
B Fireproof insulation (lining material)
C Heat-expandable sheet

Claims (5)

低圧鋳造装置に用いられる中間ストークの製造方法であって、
金属製の外皮材の内側に、熱膨張差を調整吸収する無機質材を貼り付ける工程と、
中間ストーク外皮材を外枠型とし、その中に内枠型を組み付け、両枠型の間に耐火断熱材またはペースト状耐火断熱材を充填する工程と備えることを特徴とするとともに、
前記無機質材が加熱により膨張する加熱膨張性シートであって、厚さ方向への膨張率が2〜4倍であることを特徴とする中間ストークの製造方法。
A method for producing intermediate stalk used in a low pressure casting apparatus,
A process of attaching an inorganic material that adjusts and absorbs the difference in thermal expansion to the inside of the metal skin material;
An intermediate stalk skin material is used as an outer frame mold, and an inner frame mold is assembled therein, and a step of filling a fireproof heat insulating material or a paste-like fireproof heat insulating material between both frame molds is provided .
A method for producing intermediate stalk, wherein the inorganic material is a heat-expandable sheet that expands by heating, and has an expansion coefficient in the thickness direction of 2 to 4 times .
低圧鋳造装置に用いられる中間ストークの製造方法であって、
金属製の外皮材の内側に、熱膨張差を調整吸収する無機質材を貼り付ける工程と、
不定形耐火断熱材により所定の形状の耐火断熱構造体を予め作製しておき、それを外皮材内に嵌め込む工程と備えることを特徴とするとともに、
前記無機質材が加熱により膨張する加熱膨張性シートであって、厚さ方向への膨張率が2〜4倍であることを特徴とする中間ストークの製造方法。
A method for producing intermediate stalk used in a low pressure casting apparatus,
A process of attaching an inorganic material that adjusts and absorbs the difference in thermal expansion to the inside of the metal skin material;
A fireproof heat insulation structure of a predetermined shape is prepared in advance with an amorphous fireproof heat insulating material, and it is provided with a step of fitting it into the outer skin material ,
A method for producing intermediate stalk, wherein the inorganic material is a heat-expandable sheet that expands by heating, and has an expansion coefficient in the thickness direction of 2 to 4 times .
耐火断熱材が、気孔率20〜80%,密度0.5〜2.0kg/mであることを特徴する請求項1又は2記載の中間ストークの製造方法The method for producing intermediate stalk according to claim 1 or 2, wherein the refractory heat insulating material has a porosity of 20 to 80% and a density of 0.5 to 2.0 kg / m 3 . 耐火断熱材が、珪酸カルシウム質および/またはシリカ質を主材とし、これにアルミナセメント系結合材と水を加えて混練して得た不定形耐火断熱材であることを特徴とする請求項1,2又は3記載の中間ストークの製造方法The refractory heat insulating material is an amorphous refractory heat insulating material obtained by mixing and kneading an alumina cement-based binder and water with calcium silicate and / or siliceous as a main material. , 2 or 3 A method for producing an intermediate stalk. 耐火断熱材が、無機質繊維とアルミナ系粉末を主材とし、これに非濡れ性向上材としてマイカ、カーボン、炭化珪素又は窒化珪素粉末を加え、無機バインダと増粘材および水を加えて混練して得た不定形耐火断熱材であることを特徴とする請求項1,2又は3記載の中間ストークの製造方法Refractory heat insulation material is mainly composed of inorganic fiber and alumina powder, and mica, carbon, silicon carbide or silicon nitride powder is added to this as non-wetting improver, and inorganic binder, thickener and water are added and kneaded. The method for producing an intermediate stalk according to claim 1, 2 or 3, which is an irregular refractory heat insulating material obtained in the above.
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