JP5460854B2 - 鋳造のためのモールドおよびそれを用いる方法 - Google Patents
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Description
モールドキャビティの形状に相補的な周囲面を有するパターンを提供することと、
前記パターンを適切なモールド材料で囲むことと、
前記モールド材料を固めることと、
前記パターンを前記モールドから取り除くこととを含む。
モールドであって、その内部にキャビティを有し、前記キャビティは、鋳造部と、前記鋳造部の上流で鋳造部に隣接するランニングシステムとを有し、前記ランニングシステムは、上流の入口部、下流の出口部、および前記入口部と出口部との間に設けられた渦流チャンバを含み、フィルタが前記渦流チャンバと前記出口部との境界に設けられ、前記フィルタは、金属が渦流チャンバ内部において使用中に回転する軸に平行に配置され、前記入口部の縦軸は、前記フィルタを通過する、モールドを形成することと、
溶融金属を入口部を通って渦流チャンバに流れるように、溶融金属をキャビティ内に注湯することと、
渦流チャンバ内の溶融金属に回転運動を誘導し、それによって金属内部の介在物を渦流チャンバにおいて凝集させることと、
溶融金属を、フィルタを通過させてランニングシステムの出口部に入れ、その後、モールドキャビティの鋳造部に入れることと、
溶融金属を硬化させることと、
鋳造物をモールドから分離させることとを含む。
フィルタを含む標準的なモールド(Comp.Ex.1Aおよび1B)、および本発明の実施形態に従うモールド(Ex.1)を使用して、全注湯重量68kgを有する鋼鉄の鋳造物(スプリングバスケット)を作る試みを行った。それぞれの場合において、FosecoによってSTELEX PrOの商品名で販売されている、寸法が50mm×50mm×20mmであり、多孔率が10ppiの炭素結合発泡フィルタが使用された。Ex.1は、図4A、図4B、および図9に示されるモールド50を使用した。Comp.Ex.1Aは、図8Aに詳しく示したように、金属が下向き湯口からフィルタの表面に直接に流れるように、フィルタが水平に配置されたモールドを使用した。Comp.Ex.1Bは、図8Bに示したように、金属が下向き湯口を通って、その後、フィルタを通って水平に流れるように、フィルタが鉛直に配置されたモールドを使用した。
Comp.Ex.1Aは、成功しなかった。注湯温度1600℃において、フィルタがモールド充填中に目詰まりを起こし、鋳造キャビティを金属で完全に充填することが不可能であった。注湯温度を1640℃に上昇させたが、モールドが充填される前に、フィルタが目詰まりを起こした。フィルタが、より薄い型(50mm×50mm×15mm)に置き換えられたとき、冶金学的特性における多少の改善(鋳造物中の酸化物介在物の減少)が見られたが、注湯されたモールドの大部分に対して、モールドが充填される前に、依然として、フィルタが目詰まりを起こした。
Comp.Ex.1Bが、上出来の鋳造物を作ることはなかった。注湯時間が増加し、注湯が行われた多くのモールドで、フィルタの目詰まりが再び発生した。このことは、注湯温度1600℃および1640℃の両方に対して観察された。
図4A、図4B、および図9に示されるモールドを使用して、1620℃の注湯温度で上出来の鋳造物が作られた。フィルタは、目詰まりを起こすことがなく、もたらされた鋳造物は、不純物を含まず、欠陥がなかった。1600℃の注湯温度において、同様の結果が観察された。
実施例1よりも大きく、重い鋳造物が、図4Aに示されたランニングシステムに対応するランニングシステムを有するモールドを使用して作られた。注湯温度1620℃の溶融鉄鋼が、モールド50に注湯され、ランニングシステムを通って、鋳造部(図4Aにおいては図示せず)に注湯された。STELEX PrO炭素結合発泡フィルタ62は、注湯に関して、目詰まりを起こすことがなく、さらに、フィルタなしの鋳造と比較して、目詰まりを起こさず、または流量の減少がなく、鋳造部全体が充填され、236kgの鋳造物を生成した。上述のように、フィルタ62の表面積は、23.04cm2である。したがって、フィルタ処理能力は、少なくとも10.24kgcm−2である。検査によってフィルタの破損も金属のパイパスもないことが示された。
実施例2に記載された鋳造物が、図2に示されたランニングシステムを使用して作られた。溶融鉄鋼が、モールド20に注湯され、ランニングシステムを通って鋳造部(図2においては図示せず)に注湯された。炭素結合フィルタ32は、注湯を妨げることがなく、鋳造部全体が、フィルタが目詰まりを起こすことなく充填された。
Claims (17)
- 金属を鋳造するためのモールド(1;50)であって、その内部にキャビティを有し、前記キャビティは、鋳造部(12)と、前記鋳造部(12)の上流で鋳造部に隣接するランニングシステム(4)とを有し、前記ランニングシステム(4)は、上流の入口部(6;58)、下流の出口部(10;60)、および前記入口部および出口部(6,10;58;60)との間に設けられた渦流チャンバ(7;54)を含み、前記渦流チャンバ(7;54)が、互いに真っすぐで平行な側壁を有し、金属の回転は、概して、互いに平行な側壁に垂直な軸の回りであり、フィルタ(8;62)が前記渦流チャンバ(7;54)と前記出口部(10;60)との境界に設けられたモールドにおいて、
前記フィルタ(8;62)は、溶融金属が回転する前記軸に平行に配置され、前記入口部(6;58)の縦軸は、前記フィルタ(8;62)を通過することを特徴とするモールド。 - 入口部(6;58)が、鉛直であることを特徴とする、請求項1に記載のモールド。
- 渦流チャンバ(54)が、サンプ(68)を含むことを特徴とする、請求項2記載のモールド。
- 入口部(58)の縦軸とフィルタ(62)の上流面(64)の平面とによって規定される角度が、渦流チャンバ(54)から見て、90°より大きく、180°より小さいことを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載のモールド。
- フィルタ(62)の(cm2の単位で測定された)作業表面積が、(cm3の単位で測定された)渦流チャンバの容積の15%以下であることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項に記載のモールド。
- フィルタ(62)の作業表面積(cm2)が、渦流チャンバの容積(cm3)の2%以上であることを特徴とする、請求項1〜5のいずれか1項に記載のモールド。
- 側壁の間の距離が、対応する平面において測定したフィルタ幅の150%よりも小さいことを特徴とする、請求項1に記載のモールド。
- フィルタ(8,62)が、発泡フィルタであることを特徴とする、請求項1〜7のいずれか1項に記載のモールド。
- フィルタ(8,62)が、渦流チャンバ(54)の周囲面に配置されていることを特徴とする、請求項1〜8のいずれか1項に記載のモールド。
- 渦流チャンバが、2つの出口部と2つのフィルタとを含み、各フィルタが、渦流チャンバと出口部との境界に配置されていることを特徴とする、請求項1〜9のいずれか1項に記載のモールド。
- 請求項1〜10のいずれか1項に記載のモールドの渦流チャンバ(54)、ならびに渦流チャンバに隣接する入口部および出口部(58,60)の部分を形成するためのパターン(70)であって、前記パターン(70)の周囲面は、前記渦流チャンバ(54)の形状を規定し、前記フィルタ(62)、および前記入口部および出口部(58,60)の部分は、前記渦流チャンバに隣接することを特徴とするパターン。
- 請求項1〜10のいずれか1項に記載のモールドにおける使用のための耐火ハウジングであって、前記ハウジングは、入口部(174)と出口部(176)との間に設けられた渦流チャンバ(172)を含み、前記渦流チャンバ(172)が、互いに真っすぐで平行な側壁を有し、金属の回転は、概して、互いに平行な側壁に垂直な軸の回りであり、前記ハウジングは、フィルタを受容するように構成される耐火ハウジングであって、前記入口部および出口部(174,176)は、同一平面内にあり、溶融金属が回転する前記軸に垂直であることを特徴とする耐火ハウジング。
- 出口部(176)が、渦流チャンバ(172)の周囲面に配置されていることを特徴とする、請求項12に記載のハウジング。
- フィルタ(178)を追加的に含み、前記フィルタは、渦流チャンバ(172)と出口部(176)との間の境界に設けられ、前記フィルタは、溶融金属が回転する前記軸に平行に配置され、前記入口部(174)の縦軸は、前記フィルタを通ることを特徴とする、請求項12または13に記載のハウジング
- 請求項1〜10のいずれか1項に記載のモールド(50)を作る方法であって、
モールドキャビティの形状を規定する周囲面を有するパターン(70)を提供することと、
前記パターン(70)を適切なモールド材料で囲むことと、
前記モールド材料を固めることと、
前記パターン(70)を前記モールド(50)から取り除くこととを含むことを特徴とする方法。 - 金属鋳造物を形成する方法であって、
モールド(1;50)であって、その内部にキャビティを有し、前記キャビティは、鋳造部(12)と、前記鋳造部(12)の上流で鋳造部に隣接するランニングシステム(4)とを有し、前記ランニングシステム(4)は、上流の入口部(6;58)、下流の出口部(10;60)、および前記入口部と出口部(6,10;58;60)との間に設けられた渦流チャンバ(7;54)を含み、前記渦流チャンバ(7;54)が、互いに真っすぐで平行な側壁を有し、金属の回転は、概して、互いに平行な側壁に垂直な軸の回りであり、フィルタ(8;62)が前記渦流チャンバ(7;54)と前記出口部(10;60)との境界に設けられ、前記フィルタ(8;62)は、溶融金属が回転する前記軸に平行に配置され、前記入口部(6;58)の縦軸は、前記フィルタ(8;62)を通過する、モールドを形成することと、
溶融金属を入口部(6;58)を通って渦流チャンバ(7;54)に流れるように、溶融金属をキャビティ内に注湯することと、
渦流チャンバ(7;54)内の溶融金属に回転運動を誘導し、それによって金属内部の介在物を渦流チャンバ(7;54)において凝集させることと、
溶融金属を、フィルタ(8;62)を通過させてランニングシステムの出口部(10;60)に入れ、その後、モールドキャビティの鋳造部(12)に入れることと、
溶融金属を硬化させることと、
鋳造物をモールド(1;50)から分離させることとを含む方法。 - フィルタ(8,62)が発泡フィルタであることを特徴とする、請求項16に記載の方法。
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