JP5455008B2 - Centrifugal casting method - Google Patents
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Description
本発明は、水平軸の回りに回転する鋳造金型内に鉄系金属の溶湯を鋳込む横型の遠心鋳造方法に関する。 The present invention relates to a horizontal centrifugal casting method in which a molten metal based iron is cast into a casting mold that rotates about a horizontal axis.
鋳鉄管等の比較的長尺の中空鋳物を製造する際には、水平軸の回りに回転する円筒状の鋳造金型内に注湯樋を一端側から挿入し、これらの鋳造金型と注湯樋を軸方向に相対移動させて、鉄系金属の溶湯を注湯樋から注湯し、遠心力を利用して鋳造金型の内周面に溶湯を一端側から他端側へ鋳込む横型の遠心鋳造方法が多く採用されている(例えば、特許文献1参照)。 When manufacturing relatively long hollow castings such as cast iron pipes, a pouring tub is inserted from one end into a cylindrical casting mold that rotates around a horizontal axis, and these casting molds and castings are poured. The hot metal is moved relative to the axial direction, the molten metal is poured from the pouring bath, and the molten metal is cast from one end to the other using the centrifugal force on the inner peripheral surface of the casting mold. A horizontal centrifugal casting method is often employed (see, for example, Patent Document 1).
このような横型の遠心鋳造方法では、高温の鉄系金属の溶湯から鋳造金型を保護するために、黒鉛、珪砂、珪藻土等の粉末状の耐火材料を水に溶いたスラリー状の塗布液を予め金型の内面にコーティングするウェットスプレーコーティング法(例えば、特許文献2参照)と、鋳造金型と相対移動する注湯樋に付設されたノズルから、フェロシリコン等の粉末状の接種剤を、溶湯が注湯される手前側で金型の内面に散布してコーティングするドライコーティング法(例えば、特許文献3参照)とが多く採用されている。ドライコーティング法は、接種剤の接種効果によって、鋳物材質を安定化できる利点がある。 In such a horizontal centrifugal casting method, in order to protect the casting mold from the molten iron-based metal at high temperature, a slurry-like coating solution in which powdered refractory material such as graphite, silica sand and diatomaceous earth is dissolved in water is used. Wet spray coating method that coats the inner surface of the mold in advance (see, for example, Patent Document 2), and a powdered inoculant such as ferrosilicon from a nozzle attached to a pouring bath that moves relative to the casting mold, A dry coating method (see, for example, Patent Document 3) in which the molten metal is sprayed and coated on the inner surface of the mold on the front side where the molten metal is poured is often employed. The dry coating method has an advantage that the casting material can be stabilized by the inoculation effect of the inoculum.
特許文献2に記載されたウェットスプレーコーティング法を採用した遠心鋳造方法は、金型の内面に予めコーティングされる耐火材料によって、鋳造金型を溶湯から保護することができるが、鋳造工程の前に別途のコーティング工程や乾燥工程を必要とするので、生産効率が劣る問題がある。
The centrifugal casting method employing the wet spray coating method described in
一方、特許文献3に記載されたドライコーティング法を採用した遠心鋳造方法は、鋳造しながら接種剤を金型の内面にコーティングするので、生産効率は優れているが、フェロシリコン(Fe−Si)等の接種剤は、耐熱性が耐火材料よりも劣り、熱伝導率も高いので、鋳造金型を溶湯から十分に保護することができず、金型が割れ等の発生によって損耗しやすくなるとともに、鋳造時の冷却速度が速くなって、湯境、ピンホール等の鋳造欠陥も発生しやすくなる問題がある。金型に割れが発生したときは、その補修のために却って生産効率が低下する。
On the other hand, the centrifugal casting method adopting the dry coating method described in
そこで、本発明の課題は、優れた生産効率を確保でき、かつ、鋳造金型を溶湯から十分に保護して、鋳造欠陥の発生を抑制できる横型の遠心鋳造方法を提供することである。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a horizontal centrifugal casting method that can ensure excellent production efficiency and can sufficiently protect the casting mold from the molten metal and suppress the occurrence of casting defects.
上記の課題を解決するために、本発明は、水平軸の回りに回転する円筒状の鋳造金型内に鉄系金属の溶湯を鋳造金型の軸方向に移動しながら注湯し、遠心力を利用して前記鋳造金型の内周面へ溶湯を鋳込む遠心鋳造方法において、前記鋳造金型の内面に前記溶湯の鋳込み温度よりも溶融温度が高い粉末状の耐火材料を散布し、その散布は、前記溶湯の注湯と同時に、かつその注湯と同一の前記軸方向に同時に移動しながら前記溶湯を鋳込む前の鋳造金型内面に行なう方法を採用した。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention pours molten iron metal into a cylindrical casting mold rotating around a horizontal axis while moving in the axial direction of the casting mold, and centrifugal force In a centrifugal casting method in which a molten metal is cast on the inner peripheral surface of the casting mold using a powder, a powdered refractory material having a melting temperature higher than the casting temperature of the molten metal is sprayed on the inner surface of the casting mold, spraying, simultaneously with the pouring of the molten metal, and to adopt a method of performing the casting mold inner surface of the front casting the molten metal while moving the pouring same said axial simultaneously and.
すなわち、溶湯を鋳込む前に、鋳造金型の内面に溶湯の鋳込み温度よりも溶融温度が高い粉末状の耐火材料を散布することにより、優れた生産効率を確保でき、かつ、鋳造金型を溶湯から十分に保護して、鋳造欠陥の発生を抑制できるようにした。 That is, before casting the molten metal, it is possible to ensure excellent production efficiency by spraying a powdery refractory material having a melting temperature higher than the casting temperature of the molten metal on the inner surface of the casting mold, and Fully protected from the molten metal, it was possible to suppress the occurrence of casting defects.
前記鉄系金属の溶湯の鋳込み温度は1350℃程度以下であり、これよりも溶融温度が高い耐火材料としては、アルミナ(Al2O3)、マグネシア(MgO)、ケイ化モリブデン(MoSi2)、フォルステライト(2MgO・SiO2)、炭化チタン(TiC)、ジルコン(ZrO2・SiO2)等を挙げることができる。 The casting temperature of the molten iron-based metal is about 1350 ° C. or less, and as a refractory material having a higher melting temperature, alumina (Al 2 O 3 ), magnesia (MgO), molybdenum silicide (MoSi 2 ), Forsterite (2MgO.SiO 2 ), titanium carbide (TiC), zircon (ZrO 2 .SiO 2 ) and the like can be mentioned.
前記鋳造金型内に溶湯を注湯する注湯樋を一端側から挿入し、これらの鋳造金型と注湯樋を軸方向に相対移動させて、前記鋳造金型の一端側と他端側のいずれかからもう一方側へ溶湯を注湯し、前記注湯樋と一緒に軸方向へ前記鋳造金型と相対移動して前記溶湯の注湯と同一の前記軸方向に同時に移動し、前記耐火材料を鋳造金型の内面に散布する耐火材料散布手段を設けて、前記溶湯が注湯される手前側で、前記耐火材料を前記溶湯を鋳込む前の鋳造金型の内面に散布することにより、溶湯を鋳込む前に効率よく耐火材料を鋳造金型の内面に散布することができる。 Insert a pouring bath for pouring the molten metal into the casting mold from one end side, and move the casting mold and the pouring bath relative to each other in the axial direction so that one end side and the other end side of the casting mold. The molten metal is poured from one of the above to the other side, and moved relative to the casting mold in the axial direction together with the molten metal and moved simultaneously in the same axial direction as the molten metal poured , A refractory material spraying means for spraying the refractory material on the inner surface of the casting mold is provided, and the refractory material is sprayed on the inner surface of the casting mold before casting the molten metal on the side before the molten metal is poured. Thus, the refractory material can be efficiently dispersed on the inner surface of the casting mold before casting the molten metal.
前記粉末状の耐火材料を接種剤と混合し、この接種剤と混合した耐火材料を前記鋳造金型の内面に散布することにより、接種剤の接種効果によって、鋳物材質を安定化することができる。 By mixing the powdery refractory material with an inoculum and spraying the refractory material mixed with the inoculum on the inner surface of the casting mold, the casting material can be stabilized by the inoculation effect of the inoculum. .
前記耐火材料の混合比率は、2質量%以上、好ましくは5質量%以上とするとよい。耐火材料の混合比率が2質量%未満では、耐火材料の金型保護効果を十分に期待できないからである。 The mixing ratio of the refractory material is 2% by mass or more, preferably 5% by mass or more. This is because if the mixing ratio of the refractory material is less than 2% by mass, the mold protection effect of the refractory material cannot be sufficiently expected.
前記耐火材料を、前記接種剤よりも比重が大きいものとすることにより、遠心力によって、比重の大きい耐火材料を外周側に偏析させて、金型の保護効果を高めるとともに、接種剤を内周側に偏析させて溶湯と接触させ、接種効率を高めることができる。 By making the refractory material have a specific gravity greater than that of the inoculum, the refractory material having a higher specific gravity is segregated to the outer peripheral side by centrifugal force, increasing the protective effect of the mold, It can be segregated to the side and brought into contact with the molten metal to increase the inoculation efficiency.
前記耐火材料はアルミナとするとよい。アルミナは比較的安価に手に入れることができる。 The refractory material may be alumina. Alumina can be obtained relatively inexpensively.
本発明に係る遠心鋳造方法は、溶湯を鋳込む前に、鋳造金型の内面に溶湯の鋳込み温度よりも溶融温度が高い粉末状の耐火材料を散布するようにしたので、優れた生産効率を確保でき、かつ、鋳造金型を溶湯から十分に保護して、鋳造欠陥の発生を抑制することができる。 In the centrifugal casting method according to the present invention, the powdered refractory material having a melting temperature higher than the casting temperature of the molten metal is sprayed on the inner surface of the casting mold before casting the molten metal. The casting mold can be sufficiently protected from the molten metal and the occurrence of casting defects can be suppressed.
以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。図1は、本発明に係る遠心鋳造方法を採用した遠心鋳造装置を示す。この遠心鋳造装置はダクタイル鋳鉄管を鋳造する横型のものであり、円筒状の鋳造金型1が一対の回転駆動ローラ2に支持されて水平軸の回りに高速回転し、鉄系金属の溶湯Aが供給される取鍋3と、取鍋3から溶湯Aを投入され、鋳造金型1内に一端側から挿入される注湯樋4が、走行台車5によって鋳造金型1の軸方向に移動するようになっている。また、注湯樋4の横側には、耐火材料散布手段としての耐火材料散布管6が平行に並設され、注湯樋4と一緒に軸方向に移動するようになっている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a centrifugal casting apparatus employing a centrifugal casting method according to the present invention. This centrifugal casting apparatus is of a horizontal type that casts a ductile cast iron pipe. A cylindrical casting mold 1 is supported by a pair of
前記耐火材料散布管6はフレキシブルホース7を介して圧送タンク8に接続されている。圧送タンク8には、粉末状の耐火材料としてのアルミナ(比重:約3.97g/cm3)と、接種剤としてのフェロシリコン(比重:約2.20g/cm3)との混合物Bが定量供給機9から供給されるとともに、給気管10から圧縮空気Cが供給され、空気搬送によって混合物Bが耐火材料散布管6の先端のノズル6aから散布されるようになっている。
The refractory
図1中に矢印で示すように、前記ダクタイル鋳鉄管を鋳造するときは、走行台車5が鋳造金型1から後退するその鋳造金型1軸方向の左方向に走行しながら、鋳造金型1に挿入された注湯樋4の先端から溶湯Aが注湯され、ダクタイル鋳鉄管が鋳造金型1の右奥側から左手前側へ向かって鋳込まれる。この実施形態では、鋳造金型1の軸方向位置を固定し、注湯樋4を走行台車5で軸方向に移動させるようにしたが、注湯樋4の軸方向位置を固定し、鋳造金型1を軸方向に移動させるようにしてもよい。
As shown by the arrows in FIG. 1, when casting the ductile cast iron pipe, the casting carriage 1 travels to the left of the casting mold 1 axial direction in which the traveling carriage 5 moves backward from the casting mold 1. Molten metal A is poured from the tip of the
図2に拡大して示すように、前記耐火材料散布管6のノズル6aは、注湯樋4の先端から少し後退した位置に設けられて注湯樋4の横側に並設されているため、注湯樋4が左方へ後退しながら溶湯Aを注湯するときに、溶湯Aの注湯と同一方向に同時に移動しながらその手前側の鋳造金型1の内面にその注湯と同時にアルミナとフェロシリコンの混合物Bが散布される。このとき、高速回転する鋳造金型1の内面に散布された混合物Bは、遠心力によって比重の大きいアルミナが外周側へ、比重の小さいフェロシリコンが内周側へ偏析する。したがって、外周側へ偏析するアルミナによって鋳造金型1の内面が溶湯Aから十分に保護されるとともに、内周側へ偏析するフェロシリコンが効率よく溶湯Aに接種される。
As shown in an enlarged view in FIG. 2, the
上述した遠心鋳造装置を用いて、ダクタイル鋳鉄管を鋳造した。前記混合物Bにおける耐火材料としてのアルミナの混合比率は10質量%とした。アルミナには焼結アルミナを粉末状に粉砕したものを用い、その粒度は325mesh以下とした。この粉末状のアルミナのかさ比重は3.62である。 A ductile iron pipe was cast using the centrifugal casting apparatus described above. The mixing ratio of alumina as the refractory material in the mixture B was 10% by mass. As the alumina, powdered sintered alumina was used, and the particle size was 325 mesh or less. The bulk specific gravity of this powdery alumina is 3.62.
前記ダクタイル鋳鉄管を同じ鋳造金型で800回繰り返して鋳造し、使用後の金型の内面と、鋳造されたダクタイル鋳鉄管の鋳造欠陥を調べた。この結果、金型の内面には割れ等の損耗は観察されず、ダクタイル鋳鉄管の鋳造欠陥もほとんど認められなかった。以上の結果より、本発明に係る遠心鋳造方法は、鋳造金型の内面を溶湯から十分に保護して、その補修期間を延長できるとともに、鋳造欠陥も抑制できることが確認された。ダクタイル鋳鉄管の材質も安定化していることが確認された。 The ductile cast iron pipe was cast repeatedly with the same casting mold 800 times, and the inner surface of the mold after use and the casting defect of the cast ductile cast iron pipe were examined. As a result, no wear such as cracks was observed on the inner surface of the mold, and almost no casting defects were found in the ductile cast iron pipe. From the above results, it was confirmed that the centrifugal casting method according to the present invention can sufficiently protect the inner surface of the casting mold from the molten metal, extend the repair period, and suppress casting defects. It was confirmed that the material of the ductile cast iron pipe was also stabilized.
また、前記混合物Bにおけるアルミナの混合比率を2質量%とした場合についても、同様の鋳造を行ったが、金型の損耗もダクタイル鋳鉄管の鋳造欠陥も問題なく、良好な鋳造結果が得られた。これは、アルミナによる金型に対する断熱効果が減少して、金型の内表面に細かいクラックが生じやすくなるものの、粉末状の細かいアルミナがこの細かいクラックに入り込むことで金型の内表面が平滑化され、鋳造された鋳鉄管に影響しなかったものと考えられ、鋳造後の鋳鉄管もスムーズに金型から引き抜くことができた。 Further, when the mixing ratio of alumina in the mixture B was set to 2% by mass, the same casting was performed, but there was no problem with the wear of the mold and the casting defect of the ductile iron pipe, and a good casting result was obtained. It was. This is because the heat insulation effect on the mold by alumina is reduced and fine cracks are likely to occur on the inner surface of the mold, but the fine powdery alumina gets into the fine cracks and the inner surface of the mold is smoothed. It was considered that the cast iron pipe was not affected, and the cast iron pipe after casting could be smoothly pulled out from the mold.
上述した実施形態では、粉末状の耐火材料に接種剤を混合して散布するようにしたが、耐火材料のみを散布することもできる。この場合は、接種剤を注湯樋の溶湯に混入させることもできる。 In the above-described embodiment, the inoculant is mixed and dispersed in the powdered refractory material, but only the refractory material can be dispersed. In this case, the inoculum can be mixed in the molten metal of the pouring bath.
1 鋳造金型
2 回転駆動ローラ
3 取鍋
4 注湯樋
5 走行台車
6 耐火材料散布管
6a ノズル
7 フレキシブルホース
8 圧送タンク
9 定量供給機
10 給気管
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