JP5670034B2 - 薄肉球状黒鉛鋳鉄製品の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、薄肉球状黒鉛鋳鉄製品の製造方法に関し、特に極薄の球状黒鉛鋳鉄の球状黒鉛組織を良好に保つことができる鋳造方法に関する。

鋳鉄は、鉄に比べ熱の伝導性が良好で熱の拡散性もよいばかりでなく、熱容量も大きいことから温まりやすく冷めにくい。また、析出した黒鉛（グラファイト）が多く油脂との馴染みもよい。また、黒鉛を加熱することで発生する遠赤外線の量も多いといわれている。

これらの理由から、鋳鉄製の加熱用調理容器が用いられ、ムラのない均一な加熱が可能となることが知られていた。また、また油馴染みが良いことから、焦げ付きにくいという特徴もある。さらに、長年使っても変形しにくい。そのため、プロ含む調理人にも多く使われている。

しかしながら、従来の鋳鉄製の加熱調理容器は、スキレットやダッチオーブン、或いは厚みが１０ｍｍ以上あるステーキパンのような厚くて重いものが中心であった。鋳鉄製のフライパンもあるにはあったが、通常４．５〜５．０ｍｍ程度の厚みがあり、質量も２〜３ｋｇ或いはこれをはるかに超したため、通常は煮込みなど置きっ放しで調理することが多く、揺り動かして調理する料理には適してなかった。特に女性などには、重くて取り扱いにくいという問題があった。

そこで、本発明者は、特許文献１に示すように、球状黒鉛鋳鉄製の底部の厚さ１．２ｍｍ〜２．０ｍｍのフライパンを開発し、続いて、０．３〜１．２ｍｍのテストも行い、チル化せずに鋳造できることを確認した。

このような技術により、とりわけ厚さ１．０〜１．２ｍｍの超薄肉のものにより、これまでの鋳鉄製のフライパンでは決して達成しえなかった軽量なフライパンを実現できた。これは、単に薄くしたものではなく、黒鉛を球状化することで薄くても割れにくく変形し難いものとしたものである。もともと鋳鉄は熱伝導率がよく、かつ熱の拡散性・均一性などに優れているので均一な加熱ができるが、従来の厚い鋳造品では、暖まりにくいという問題があった。これに比べ、このフライパンは肉薄のため温度上昇が早く、素早く調理に取り掛かれる。また、超薄肉でありながら熱容量が大きいため、食材を投入しても温度低下が少なく温度が安定している。また薄くても、黒鉛の含有量が多く遠赤外線の発生も大きいため、料理の全体を均一に加熱することができる。そのため、これまでにない画期的なフライパンを提供することができた。

ところで、従来でもこのような球状黒鉛鋳鉄の鋳造に金型を使用することが考えられた。しかしながら、球状黒鉛鋳鉄は凝固するときに膨張する性質があり、型に大きな力がかかるため、分厚い大きなブロック状の金型を用いていた。この場合、特に薄肉の球状黒鉛鋳鉄では、注湯したら金型により急激な温度低下が生じ、薄肉部にセメンタイト組織を形成させチル化を生じて球状黒鉛鋳鉄にはならなかった。チル化は、硬いが極めて脆く、球状の黒鉛も生じないため、上述のような特長はなくなり、フライパンの材質としては不適当なものとなってしまう。

また、金型は通気性がなく、湯まわり・加圧・吸引などにより空気を強制的に排出し、溶湯を金型内に導入する必要があった。特に湯回りのみに依存する大気鋳造での超薄肉の製品では、湯回りを良好にするため、溶湯の温度を上昇させることが考えられるが、溶湯の高温化はさらにチル化を強く促進することになってしまう。

このような理由から、一般にダイキャスト製法が用いられているアルミニウムやマグネシウム、錫、亜鉛の鋳造などと異なり、鋳鉄、とりわけ薄肉の球状黒鉛鋳鉄の鋳造には、砂型やシェル鋳型などが用いられ、金型は使用できないというのが当業者の技術常識であった。

そこで、従来は、特許文献２にも記載されているように、鋳型はレジンなどの熱硬化剤が混合又はコーティングされた砂を焼き固めて形成したシェル鋳型を製作して、ここに１５００℃以上の高温に加熱した溶湯を注湯していた。このようなシェル鋳型は多孔質となっている。そのため、断熱効果から急激な温度低下を招かないためチル化も生じにくく、また、キャビティ内の気体の排出も円滑で、さらにある程度変形させることもできるため球状黒鉛鋳鉄の凝固時の膨張に対しても変形により対応できる。

特開２００３−１９００２１ 特開２００５−２６２２４３

このようにシェル鋳型を用いることで、薄肉の鋳鉄製品、特に良質な球状黒鉛鋳鉄製品を製造することができた。
ところが、製品完成後は、鋳型を割って製品を取り出すので、製品を１個作るたびに、鋳型を製作し、また鋳型を破壊するので、極めて煩雑な作業となっていた。

そこで本発明の目的は、製品１個ごとにする鋳型の製作、破壊が不要な金型でありながら、高品質の鋳鉄製品、とりわけ高品質の超薄肉の球状黒鉛鋳鉄製品を容易に効率よく鋳造することができる薄肉球状黒鉛鋳鉄製品の製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、請求項１に係る薄肉球状黒鉛鋳鉄製品の製造方法では、厚みが２ｍｍ以下の薄板状の部分を有する薄肉球状黒鉛鋳鉄製品を大気鋳造により製造するため、球状黒鉛鋳鉄から形成され、固定側金型と可動側金型は鉛直方向に沿った分割面で分割されるとともに、前記薄肉球状黒鉛鋳鉄製品の薄板状の部分におけるキャビティの金型の厚みを５０ｍｍ以内の均一の厚みに形成された加熱部を有する鋳造用金型と、当該金型の加熱部を外部から加熱する加熱手段と、当該金型の温度を測定する温度測定手段と、当該温度測定手段により測定された温度に基づいて金型の温度を制御する制御手段とを備えた薄肉球状黒鉛鋳鉄製品の製造装置を用いて、前記鋳造用金型の固定側金型と可動側金型を用いて、分割面をはさんで型締めする型締め工程と、前記制御手段が前記温度測定手段により当該薄肉球状黒鉛鋳鉄製品の鋳造用金型の温度を測定しつつ、加熱手段により予め設定された設定温度以上で予め加熱する金型予熱工程と、当該加熱した金型に、１４００°Ｃを超えない温度であって、且つ前記金型を予熱する設定温度との差が６００°Ｃより小さくなるように予め設定した温度で溶解した元湯を注湯する注湯工程と、注湯した元湯を硬化させる鋳物凝固工程と、注湯した元湯が硬化後、固定側金型と可動側金型とを前記分割面で分離して鋳造された薄肉鋳鉄製品を取り出す型抜き工程とを備えたことを要旨とする。
ことを要旨とする。

この発明では、金型の厚みを一定にした加熱部を設けたため、外部からの加熱・冷却によりキャビティの内面の温度が均一に管理できるので、キャビティ内の鋳物の表面全体に対して適切な温度管理ができる。

したがって、このような構成の金型を使用することで、初めて、球状黒鉛鋳鉄のような温度管理が厳しい鋳物でも最適な温度条件で鋳込みができる。
なお、本請求項で「薄肉球状黒鉛鋳鉄製品」でいう「薄肉」とは、製品の厚みが２ｍｍ以下のものをいう。０．３〜１．５ｍｍのもの、とりわけ、１．０〜１．２ｍｍのものは、フライパンには理想的であり、本願の金型によって初めて量産を達成できたものである。なお、このような薄肉の部分が一部にあれば、他の部分にそれよりも厚みの厚い部分を備えていてもよい。例えば、フライパンの鍋部本体の厚みが２ｍｍ以下であれば、たとえ柄の部分が１０〜５０ｍｍであってもここで言う「薄肉球状黒鉛鋳鉄製品」である。

また、本発明では、「球状黒鉛鋳鉄」とは、このような金型を用いて製造される基本的には「ＪＩＳ Ｇ ５５０２」で特定されるものに準じるチルのない薄肉の球状黒鉛鋳鉄をいう。

「キャビティ」とは、「薄肉鋳鉄製品」を形成するための空間であって、湯口、湯道などを除いた部分である。
金型の厚みは、基本的にキャビティ内面のその位置における法線の方向に測った厚みをいう。

「均一の厚み」とは、本発明の目的である、キャビティ内の温度管理が可能な範囲で、熱伝導に大きな影響を与えなければ厚みが異なったり、リブや孔、ボス、溝などが形成されたりしていてもよい。

本発明では、薄肉鋳鉄製品の鋳造用金型において、前記キャビティの薄板状部分の金型の加熱部の均一の厚みが、５０ｍｍ以内に形成されていることを要旨とする。

この発明では、厚みが５０ｍｍ以下であるため、キャビティ内までの加熱が容易であり、且つ厚みが均一であるため、均一な条件で金型を急速に加熱し、冷却することができる。また、厚みが薄いので球状黒鉛鋳鉄固有の凝固時の膨張に応じて型が多少変形するので、型にストレスが掛からない。さらに、金型の厚みが薄ければ、キャビティ内外に連通する通気孔を形成しやすい。

５０ｍｍとしたのは、金型の強度から考えれば厚ければ厚いほど好ましいといえるが、本願発明の課題から、外部からキャビティまで熱を伝導させてキャビティ以内の温度を管理するために、加熱する外部の加熱部の位置（ここから全方向に拡散して伝導する）と加熱されるキャビティ内壁の位置関係の対応から、５０ｍｍを超えると対応が難しくなることを考慮したものである。

さらに、加熱した熱エネルギーが予め設定されたキャビティ内壁まで伝導する時間と減衰から経験的に求められたものである。なお、望ましくは２０ｍｍ以内が加熱・放熱の効率が良く、金型の強度も高く歪を抑制できる。なお、強度が確保できれば１０ｍｍ以内でもよい。さらに、材質を選定し細かく温度管理を行なえば、もっと薄い金型としてもよい。

本発明の薄肉鋳鉄製品の鋳造用金型において、前記薄肉鋳鉄製品の薄板状の加熱部のキャビティの厚み方向の内寸が２ｍｍ以下であることを要旨とする。

この発明では、極めて薄い薄肉鋳鉄製品であれば、鋳造製品の温度変化や凝固時の状態変化における体積の変化の絶対値が小さくなり、金型へのストレスも小さく、型を疲労させることも少なくなる。２ｍｍを越えると、厚み方向への体積変化が大きくなり、金型へのストレスが大きくなる。また、２ｍｍを超える厚みの部分は湯流れもよく、部分的な温度低下も生じ難いため製造も容易であるので、本発明を適用する意義が小さい。つまり、超薄肉の球状黒鉛鋳鉄を薄型の金型で温度管理を厳密に鋳造する点が本願が究極的に目的とするところである。

本発明の鋳造用金型は、球状黒鉛鋳鉄から形成されていることを要旨とする。

この発明では、球状黒鉛鋳鉄を鋳造する場合は、鋳物と型が同じ熱収縮率をもつため、溶融した球状黒鉛鋳鉄の加熱・冷却過程で生じる金型との熱膨張の違いから生じるストレスを抑制できる。

また、鋳造により金型ができるので、たとえば鉄のブロックからの削り出しに比べて、同一形状の複雑な金型を低コストで量産することが容易である。
また、鋳鉄の中でも引張り強度が高く、金型の強度を高めることができる。

なお、急冷すると組織が変化しやすいが、焼きなましても球状化した黒鉛粒は維持され変質しにくく、むしろ黒鉛の球状化を促進するため、本願の条件の繰り返しの加熱に対しても耐久力がある。

本発明の薄肉球状黒鉛鋳鉄製品の鋳造用金型は大気鋳造用に構成され、固定側金型と可動側金型は鉛直方向に沿った分割面で分割されていることを要旨とする。

この発明では、加圧・吸引などの動力なしに、重力を生かして型内の湯流れを良好にすることができる。また固定側金型と可動側金型により型抜きも極めて容易で、鋳造時の鋳ばりも周縁に形成されるため、鋳ばり取り作業が容易になる。そのため、薄肉鋳鉄製品を容易に量産することができる。

本発明の薄肉球状黒鉛鋳鉄製品の製造装置では、金型の加熱部を加熱する加熱手段を備えたことを要旨とする。

この発明では、加熱手段を設けたため、金型の温度調整が容易にできる。

本発明では、薄肉球状黒鉛鋳鉄製品の製造装置において、前記金型の温度を測定する温度測定手段と、当該温度測定手段により測定された金型の温度に基づいて、前記加熱手段を制御して金型を予め設定された温度にする制御手段とを備えたことを要旨とする。

この発明では、温度計を備えるため、金型の温度が測定できるが、本発明の金型は均一の肉厚を備えるため、金型の表面温度を測定することでも、キャビティ内の温度を容易に推定することができる。そのため、この表面温度に基づき制御手段によりキャビティ内の温度管理が自動的に適時に適温でできる。

この発明では、温度管理が厳しく、チル化やフェーディングを考慮しなくてはならない特殊な球状黒鉛鋳鉄においても、均一な厚みの加熱部を備えた特殊な形状の金型を使用することで、キャビティ内の均一な加熱・冷却を容易にしつつ、所望の温度管理を容易にすることで、極めて薄い形状の鋳物の部分であっても急激な温度低下による湯回りの悪化や、チル化を有効に抑制でき、かつ速やかに凝固させてフェーディングを有効に抑制して多数の良好な球状黒鉛を生成させ、良好なフェライト組織やパーライト組織を形成した球状黒鉛鋳鉄を形成できる。

そして、１つの金型があれば、鋳造毎の鋳型の製作・破壊をすることなしに連続して効率よく均質なフライパンなどの薄肉鋳鉄製品を量産できる。

本発明の薄肉球状黒鉛鋳鉄製品の製造方法において、前記金型予熱工程において、加熱手段は、前記金型の加熱部を含め、部分に応じて予め設定された温度で加熱を行ってもよい。

この発明では、たとえばフライパンの本体部と柄部のような肉厚の違い、湯口からの距離による温度低下の抑制、その他湯回りを起因とする流速の違いなどに応じて、部分により温度条件を変えるようにすることができる。

本発明の薄肉球状黒鉛鋳鉄製品の製造方法において、前記金型予熱工程において、前記予め設定された設定温度は、薄肉球状黒鉛鋳鉄製品の融点より低くするとともに、注湯時に大きな温度変化により生じ、チル化を生じない温度であるとすることができる。

この発明では、予熱温度を融点より低くすることで、金型へのダメッジを防止するとともに、注湯した溶湯が急激に冷却してチル化を生じない温度とすることで、本願のチル化防止の目的が達成できる。この温度は、実験的に明らかにすることができるが、一旦この温度に設定することで、量産時にも確実に温度管理ができチル化を防止することができる。
本発明の薄肉球状黒鉛鋳鉄製品の製造方法において、前記注湯工程において、前記加熱された金型に注湯する溶湯の温度が、１４００°Ｃを超えないことを要旨とする。
この発明では、特に１４００°Ｃを超える溶湯の高温化により接種物質の急激な減少により生じるため、そのような凝固時のチル化を有効に防止することができる。
本発明では、前記注湯工程において、前記金型の予熱温度と、注湯する溶湯の温度との差が、６００°Ｃより小さいことを要旨とする。
この発明では、注湯時の溶湯と予熱した金型の温度差が予熱しないときに比較して小さくなり、溶湯の急冷が有効に防止できるため、注湯時のチル化を抑制できる。

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の薄肉球状黒鉛鋳鉄製品の製造方法において、前記金型予熱工程において、前記予め設定された設定温度は、金型が赤熱を開始する温度以上であることを要旨とする。

この発明では、実験的に赤熱する温度であれば、チル化を有効に防止することができ、かつ目視でタイミングがわかるため、現場での製造時の管理・確認が容易となる。
請求項３に記載の発明では、請求項１に記載の薄肉球状黒鉛鋳鉄製品の製造方法において、前記金型予熱工程において、前記予め設定された設定温度は、７００°Ｃ以上に設定されることを要旨とする。

この発明では、赤熱温度が概ね７００°Ｃであるため、温度測定手段で設定が容易で、かつ制御装置により自動的に確実にチル化を防止することができる。
請求項４に記載の発明では、請求項１に記載の薄肉球状黒鉛鋳鉄製品の製造方法において、前記金型予熱工程において、前記予め設定された設定温度は、Ａ１変態点を所定温度超える温度に設定されることを要旨とする。

この発明では、金型を変態点を超える温度で予熱することで、確実にセメンタイトの析出を防止する。ここで、Ａ１変態点とは、共析変態温度で、共析変態とは、オーステナイトからフェライトとセメンタイトが同時に析出し、パーライトを形成する変態である。ここで、鋳鉄の変態点はＳｉ、Ｍｎに対して次式で計算される。

変態点Ｔ（Ａ１）（°Ｃ）＝７２７＋Ｓｉ（ｗ％）−７×Ｍｎ（ｗ％）
例えば、球状黒鉛鋳鉄ＦＣＤ４００の場合では、Ｓｉ：２．４〜３．０％、Ｍｎ：０．３５〜０．４５％以下であるので、７２７＋３．０＜Ｔ（Ａ１）＜７２７＋２．４−７×０．４５となり、よって、７３０＞Ｔ（Ａ１）＞７２６．３５である。「所定温度超える温度」は、生産開始時に初めて金型を加熱して、金型内部がまだ冷え切っているような場合では、加熱部の伝導速度と加熱部の厚み、加熱時間などから計算するか、実験により、想定される表面温度とキャビティ内の温度の差から加算する所定温度を求める。

請求項５に記載の発明では、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の薄肉球状黒鉛鋳鉄製品の製造方法において、前記金型予熱工程において、前記予め設定された設定温度は、固相点を超えないように設定することを要旨とする。

この発明では、金型の固体が維持される融点である固相点（成分により変動するが、概ね１１５０°Ｃ）を超えないことで、重大な強度不足による変形や耐久性の低下を防止できる。

請求項６に記載の発明では、請求項１に記載の薄肉球状黒鉛鋳鉄製品の製造方法において、前記金型予熱工程において、前記予め設定された設定温度は、８５０以上、９００°Ｃ未満に設定されることを要旨とする。

この発明の温度の８５０°Ｃ以上、９００°Ｃ未満は、セメンタイトを軟化する温度であり、余裕をもって確実にセメンタイトが形成されないことから、この温度に設定することで、少なくとも注湯時には薄肉球状黒鉛鋳鉄製品の薄肉部はチル化しない。

請求項７に記載の発明では、請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の薄肉球状黒鉛鋳鉄製品の製造方法において、前記金型予熱工程における前記加熱手段が注湯前の予熱から、注湯後も金型の加熱を行い、金型を予め設定された設定温度に維持する金型保温工程とをさらに備えたことを要旨とする。

この発明では、注湯後の金型が自然冷却によると急激に温度が低下してチル化を生じるような場合には、金型を加熱することで保温し、緩やかな温度低下としてチル化を防止することができる。通常のシェルモールドを含む砂型や、ブロック状の金型では、一般に自然冷却では冷却速度が遅く、強制的に送風など冷媒で冷却するような場合があった。しかしながら、本願に係る発明では、極めて肉薄の金型であるため、自然冷却でも短時間で冷却される。この場合、自然冷却では、鋳物の温度低下速度が大きく、チル化を生じてしまう場合がある。そのような場合には、加熱手段を備えているため、注湯後も加熱を連続して或いは断続的に加熱して金型を保温し、チル化を防止する。

請求項８に記載の発明では、請求項７に記載の薄肉球状黒鉛鋳鉄製品の製造方法において、前記金型保温工程において、注湯後の金型の加熱は、予熱と異なる予め設定された設定温度とすることを要旨とする。

この発明では、予熱と保温とを同じ温度に設定したときに、鋳物の凝固時間が長くなり過ぎるときには、フェーディングの可能性も生じる。また、チル化をしない範囲では、型抜きは早ければ早いほうが生産性が高まる。そこで、本発明では鋳物の凝固時間に応じて、金型加熱の設定温度を低くすることができる。

請求項９に記載の発明では、請求項７又は請求項８に記載の薄肉球状黒鉛鋳鉄製品の製造方法において、前記金型保温工程において、前記予め設定された設定温度を、注湯後の時間経過に伴って漸次低下させていくことを要旨とする。

この発明では、予熱により注湯後直後のチル化を防止しつつ、さらに金型を保温することでチル化を防止しつつ早期に凝固をさせるために、注湯直後の急激な温度低下は避けつつ、漸次保温温度を低下させることで、チル化の防止と早期凝固を達成するものである。

請求項１０に記載の発明では、請求項７乃至請求項９のいずれか１項に記載の薄肉球状黒鉛鋳鉄製品の製造方法において、前記金型保温工程において、前記予め設定された設定温度を、注湯から薄肉鋳鉄製品の凝固までが１分以上２分以内となるように温度設定することを要旨とする。

ここで、１分以上としたのは、これより短い時間で凝固させると、経験的にチル化の虞が大きいからである。一方、２分以内としたのは、これより長いと品質の差が無いのにもかかわらず生産性が低くなるからである。

請求項１１に記載の発明では、請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載の薄肉球状黒鉛鋳鉄製品の製造方法において、前記注湯工程において、前記加熱された金型に注湯する溶湯の温度が、１２３０°Ｃ以上１３８０°Ｃ 以下とすることを要旨とする。

請求項１２に記載の発明では、請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載の薄肉球状黒鉛鋳鉄製品の製造方法において、前記注湯工程において、前記加熱された金型に注湯する溶湯の温度が、薄肉鋳鉄製品の融点より５０°Ｃ高い温度以上、かつ融点より２００°Ｃ度高い温度未満であることを要旨とする。

この発明では、融点（液相点・およそ１１８０°Ｃ）より５０°Ｃ高く、粘度が下がり流動性を確保できる温度（およそ１２３０°Ｃ）とし、かつ、チル化しにくい融点より２００°高い温度（およそ１３８０°Ｃ）未満とすることで、好ましい流動性と、有効なチル化防止のいずれもが達成できる。

そのため、具体的には、球状黒鉛鋳鉄の場合は加熱された金型に注湯する溶湯の温度が、１２３０°Ｃ以上１３８０°Ｃ 以下が好ましい。

請求項１３に記載の発明では、請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載の薄肉球状黒鉛鋳鉄製品の製造方法において、前記注湯工程において、前記加熱された金型に注湯する溶湯の温度が、融点より５０°Ｃ高い温度以上、かつ融点より１００°Ｃ度高い温度未満であることを要旨とする。

この発明では、融点（液相点・およそ１１８０°Ｃ）より５０°Ｃ高く、十分に粘度が低下して流動性を確保できる温度（およそ１２３０°Ｃ）とし、かつ、チル化しにくい融点より１００°高い温度（およそ１２８０°Ｃ）より低い温度とすることで、より好ましい流動性と、より有効なチル化防止のいずれもが高いバランスで達成できる。

請求項１４に記載の発明では、請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載の薄肉球状黒鉛鋳鉄製品の製造方法において、前記注湯工程において、前記金型の予熱温度と、注湯する溶湯の温度との差が、４００°Ｃより小さいことを要旨とする。

この発明では、注湯時の溶湯と予熱した金型の温度差が予熱しないときに比較して極めて小さくなり、溶湯の急冷が有効に防止できるため、注湯時のチル化をさらに抑制できる。

請求項１５に記載の発明では、請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載の薄肉球状黒鉛鋳鉄製品の製造方法において、前記注湯工程において、前記金型の予熱温度と、注湯する溶湯の温度との差が、２００°Ｃより小さいことを要旨とする。

この発明では、例えば、注湯時の溶湯１２５０°Ｃ、予熱した金型の温度を１０５０°Ｃとしてその温度差を２００°Ｃ以内とすれば、溶湯と予熱した金型との温度の差がほとんどなく、溶湯の急冷が有効に防止できるため、注湯時のチル化を防止できる。

本発明の薄肉球状黒鉛鋳鉄製品の製造方法によれば、製品１個ごとにする鋳型の製作、破壊が不要な金型でありながら、薄肉で高品質の鋳鉄製品、とりわけフライパンなどの高品質の球状黒鉛鋳鉄製品を容易に効率よく鋳造することができる。

本実施形態の鋳造用の金型と、この金型により鋳造した薄肉鋳鉄製品であるフライパンと、鋳造後の後処理を示す斜視図。 閉じた状態の金型と、加熱手段を示す正面図。 閉じた状態の金型を示す平面図。 可動側金型を分割面側から見た左側面図。 固定側金型を分割面側から見た右側面図。 図４のＡ−Ａ線から見た可動側金型の断面図。 図５のＢ−Ｂ線から見た固定側金型の断面図。 （ａ）本実施形態の通気調整部材を示す斜視図。（ｂ）Ｃ−Ｃ線から見た断面図。 本実施形態の通気孔の構成を示す断面図。 通気孔の第２の実施例の構成を示す断面図。 通気孔の第３の実施例の構成を示す断面図。 通気孔の第４の実施例の構成を示す断面図。 通気孔の第５の実施例の構成を示す断面図。 本実施形態の金型による鋳造の工程図。 本実施形態の薄肉鋳鉄製品の製造装置の平面図。 本実施形態の溶融炉の断面図。 本実施形態の注湯工程を示す斜視図。 本実施形態の金型及び型締め装置の側面図。

（第１の実施形態） 以下、本発明を具体化した薄肉鋳鉄製品である球状黒鉛鋳鉄製のフライパンの鋳造用金型及びこれを用いた製造装置、及び鋳造方法の一実施形態を図１〜図９、図１４〜１８を参照して説明する。本実施形態では、特に、薄肉鋳鉄製品の特性を好適に生かした球状黒鉛鋳鉄製の厚さ１．２ｍｍのフライパンＦを例として本発明を説明する。

（金型の概要） 本実施形態では、鋳型として、金型２を採用している。その理由として、従来は砂型やシェル鋳型などのように製品を１個作るたびに鋳型を製作し、また製品完成後は鋳型を破壊するので、極めて煩雑な作業となっていたからである。そこで、本発明は、固定側金型３と可動側金型４を備え、型締め、型開放を繰り返し、連続的に鋳込みができる特殊な構成の金型２を採用することでこれを実現した。

（球状黒鉛鋳鉄） ここで球状黒鉛鋳鉄について説明する。鋳鉄の中には白鋳鉄、ねずみ鋳鉄、ＣＶ鋳鉄、球状黒鉛鋳鉄などの種類があるが、球状黒鉛鋳鉄は、基本的には「ＪＩＳ Ｇ ５５０２」で特定されるものである。この球状黒鉛鋳鉄は組織中に球状の黒鉛（グラファイト）を含んだ鋳鉄であり、ねずみ鋳鉄などと比較して基地が連続しているため強靭な性質を有し、ダクタイル鋳鉄とも言われている。その製造法は、溶解したＣ、Ｓｉを高度に含んだＦｅに、ＭｇやＣｅを接種して元湯を生成し、フェロシリコン（Ｆｅ−Ｓｉ）を接種し、緩慢に冷却して凝固時に析出するグラファイトを球状化させるものである。球状黒鉛鋳鉄では基地組織のパーライトとフェライトの割合を制御することでＦＣＤ８００からＦＣＤ４００までを作り分けている。パーライト量を多くするには、パーライト安定化元素であるＣｕ、Ｓｎ、Ｍｇ、Ｃｒ、Ｍｎなどを適当量添加する手法が一般的である。これに対してフェライト基地にするには、パーライト安定化元素の含有量をできるだけ少なくして、Ｓｉなどの黒鉛化元素を多めにする。特にＭｎを０．４５％から０．３５％以下に抑えることで、ＦＣＤ４００−１０とＦＣＤ４００−１５のように、伸びが変化する。本実施形態では、フライパンの特性として、硬度よりも割れにくい粘りを重視するため、フライパンＦの基地は主にフェライトが中心となっている。なお、これらの成分によっても溶湯の流動性や、融点・凝固点が変化する。

なお、球状黒鉛鋳鉄は、鋳込み時に急速に温度が低下すると、球状のグラファイトが析出せず、セメンタイト（Ｆｅ３Ｃ）となって白化してしまい、硬いが脆くなってしまう（このように球状黒鉛を析出しないでセメンタイトとして凝固することを「チル化」するという。）。また、長時間高温で溶解したままにすると、溶融しているＭｇが酸化や蒸発により減少してしまうため、黒鉛が球状化しない（「フェーディング」という。）という性質がある。

また、球状黒鉛鋳鉄では凝固時に球状黒鉛が析出するため体積が増加するという特徴があり、さらに凝固後は温度の低下とともに体積が減少する。このため、鋳型はこの体積の変化に対応できなければならない。

このように、鋳造用鋳型、特に球状黒鉛鋳鉄の鋳型には、通常の白鋳鉄や、ねずみ鋳鉄やＣＶ鋳鉄のような鋳物と比較して、さらに極めて厳しい条件が課せられる。
このため、球状黒鉛鋳鉄の鋳造は、原料の選択、時間管理と温度管理に加え、鋳型の構成が極めて重要となってくる。

このような球状黒鉛鋳鉄を金型で鋳造することは困難であったのを、本実施形態では、以下に述べるような種々の技術的な特徴を有する鋳型の構成で可能としたものである。
さて、本実施形態の金型について、図１〜９を参照して、以下詳細に説明する。

（金型外形形状） 図１に示す金型２は、大気鋳造用（重力鋳造用）に構成され、溶湯を圧入したり吸引したりする設備は基本的に不要である。金型２は、固定側金型３と可動側金型４を備える。固定側金型３と可動側金型４は、鉛直方向に沿った分割面３３，４３で分割される。

図２に示すように固定側金型３と可動側金型４とは、分割面３３，４３が相互に当接する状態でキャビティ面３２，４２の内面によりフライパンＦの形状のキャビティ２５（図２参照）であるが形成される。

また、図２、図３に示すように、鋳込み時には、ロート状の注湯口３８，４８が上面の湯口３４、４４に合わせた位置に取り付けられ、湯口３４、４４への溶湯Ｍの注湯を容易にしている。

図１８に示すように、固定側金型３を所定位置に固定し、注湯のため可動側金型４を固定側金型３に対して当接して型締し、また型抜きのため離間して開放するとともに分割面を下方に反転して鋳上がったフライパンＦを下方に離脱させるように支持する金型支持装置６０を備えている。詳細は後述する。

（金型の材質） この金型２は、溶湯Ｍの温度と、凝固時の応力と、予熱や保温における繰り返しの加熱・冷却に対応できれば、材質は問わないが、実施形態では、フライパンＦの材質と近い球状黒鉛鋳鉄から形成されている。但し、完全に同一ということではなく、熱膨張率が略同一な材質で、金型として耐久性、特に加熱時の強度が落ちないような材質が好ましい。また、鋳込み時の鋳物の収縮に対して、割れを生じないで変化を吸収できる材質が要求される。また、鋳物であれば、他の種類でも同一の金型を量産するのに適している。一方、銑鉄によれば耐熱性に優れるが、削り出しの必要から量産に難点がある。

（湯口、湯道、堰口） 図４、図５に示すように、固定側金型３、可動側金型４には、湯口３４，４４が分割面３３，４３に沿って鉛直方向に刻設されている。湯口３４，４４は、その最下部にそれぞれ湯口底３４ａ、４４ａを備え、その若干上部から水平に湯道３５，４５がそれぞれ設けられ、湯道３５，４５は、本体キャビティ面３２ａ、４２ａの側端部に配置された堰口３６，４６を経て、キャビティ２５に連通している。堰口３６，４６は、湯道３５，４５からの溶湯Ｍの速度を制御し、ゆっくりとキャビティ２５内にゆっくり流入させる目的で断面積が湯道３５，４５より小さくなっている。

（キャビティ） 従来は、直方体の鋳物ブロックに製品の形状に応じたキャビティを彫り込んで形成していた。図６、図７に示すように本実施形態の金型２では、固定側金型３、可動側金型４のキャビティ面３２，４２の厚み方向に金型の厚みＤ１を均一の厚みに形成した。その厚みＤ１は、例えばフライパンＦの薄板状の本体１１部分（図１参照）のキャビティ面３２，４２部分において一律にＤ１＝２０ｍｍとなっている。その他のフレーム３１，４１部分で概ね厚みＤ２＝３０ｍｍ程度とした。

（フライパン形状） キャビティ２５は、基本的にフライパンＦの形状の空間からなる。ここで、フライパンＦの形状を説明すると、図１に示すように平らな円盤状の内底部１４を備え、周縁部１３が立ち上がった皿状の本体１１と、この本体１１と一体に形成された柄１２が斜め上方に向けて突設されている一般的なフライパンである。そして、この本体１１は、直径がおよそ２６ｃｍで、厚みが内底部１４も周縁部１３もいずれも鋳鉄フライパンとしては異例に薄い１．２ｍｍで、均一の厚みになっている。

また、図１に示すフライパンＦでは見えないが、その外底部１５は、同図の固定側金型３のキャビティ面３２や、図４に示す固定側金型３のキャビティ面３２に示されるように、外底部１５の周囲を囲む円形のリブ３２ｃと、この円内を２２．５度ごとの扇状に均等に分割するリブ３２ｄとを備えている。

一方、柄１２は、概ね断面形状が楕円形をなしている。そして、本体１１につながる基部から、先端に向かって幅が２ｃｍから３．５ｃｍ程度に次第に広がっている。最大およそ１ｃｍの厚みがあり、そして先端は円周状に丸く形成され、ここには収納用の掛止孔１６が開口されている。

（キャビティ形状） 次に、キャビティ２５の形状を説明する。上述のとおり、キャビティ２５の形状はフライパンＦと同形の空間を有している。そして、キャビティ面３２，４２は、フライパンＦの本体１１に対応する本体キャビティ面３２ａ，４２ａと、フライパンＦの柄１２に対する柄キャビティ面３２ｂ、４２ｂとから構成される。従って、本体１１に対応するキャビティ２５の空間の厚みは、１．２ｍｍとなっている。また、図１に示すように本体キャビティ面３２ａ，４２ａ部分が下部に、柄キャビティ面３２ｂ、４２ｂの部分は上部になるように配置されている。

図２、図３に破線で示すように、本体の周縁部１３が、固定側金型３と可動側金型４の分割面３３、４３と一致するように配置されている。そして、フライパンＦの外底部１５側が固定側金型３側に突き出しており、固定側金型３のキャビティ面３２には、本体１１の外底部１５の形状に沿った凹部が形成されている。

一方、可動側金型４のキャビティ面４２には、本体１１の内底部１４の形状に沿った分割面４３から凸部が形成される。
また、図１の固定側金型３に示すように、柄１２の形状に沿って、固定側金型３の分割面３３の鉛直な一般面から可動側金型４側に突出するように分割面３３の凸部３３ａが形成されている。また、図７に示すように、可動側金型４にはこの分割面の凸部３３ａに対応する形状で分割面４３の鉛直な一般面からへこんだ凹部４３ａが形成されている。そして、図２に示すように、この分割面の凸部３３ａ、凹部４３ａに、柄１２に対応する柄キャビティ面３２ｂ、４２ｂが形成される。

ところで、図４、図５に示すように、湯道３５、４５と連通する堰口３６，４６がキャビティ面３２，４２の側端部に開口されている。このため、溶湯Ｍは、フライパンＦの本体１１の側端部から流れ込んで下部から充填され、次いで柄１２が充填される。

なお、分割面３３，４３の凸部３３ａ、凹部４３ａは０．５ｍｍ程度離間して吐かせ湯のための空間が形成されている。
（補強リブ） 図１の可動側金型４の本体キャビティ面４２ａ（不図示）の金型外部には、金型補強リブ４９が設けられている。この金型補強リブ４９は、本体キャビティ面４２ａ部分の金型の壁の厚みを２０ｍｍと一定に保ったままで、補強のために設けたものである。図４、図６に示すように、固定側金型３の本体キャビティ面３２ａの金型外側にも、鉛直方向と水平方向に延びた突条である金型補強リブ３９が形成されている。金型補強リブ３９，４９は、厚みが、本体キャビティ面３２ａ，４２ａの金型の壁の厚みと同程度の２０ｍｍである。ここでは本体１１を十字形に補強しているが、もちろん薄肉鋳鉄製品の形状や求められる強度に合わせて適宜位置・幅・高さ・数などは決定されるものである。特に、加熱部２４において、加熱による歪み方向に沿って設けたり、三角トラスとなるように設けることも効果的である。

（通気孔） 図６、図７に示すように、金型２は、注湯時の金型２内部の気体を排気するため、キャビティ２５内と、外気を連通する内径３〜１０ｍｍ、ここでは６ｍｍ程度の多数の通気孔５が穿設されている。

この通気孔５は、実施形態では、図４、図５に示すように、キャビティ面３２，４２には薄肉部である本体１１に対応する本体キャビティ面３２ａ，４２ａのみならず、厚肉部である柄１２に対応する柄キャビティ面３２ｂ，４２ｂにも設けられている。また、密度は概ね１ｃｍ^２当たり１個／以上の密度で配置されていることが好ましいが、これに限定されるものではない。さらに、実施形態では、本体１１に対応する本体キャビティ面３２ａ，４２ａでは、同心円状に通気孔を所定間隔おきに設けているが、マトリクス状や、三角形を構成するような配置でもよく、配置する密度を変更して気体の溜まりやすい部分に集中して設けてもよい。ここで、気体は、空気に限らず、不活性ガス、水蒸気や溶湯Ｍから蒸発した金属の気体も含まれる。いずれにしても、気体の存在は湯回りを悪化させたり気泡の原因となったりするため、排気すべきであるからである。

（通気調整部材） ここで、図８に本実施形態の通気調整部材６を示す。この通気調整部材６は、材質は鉄で、通気孔５に挿入されて通気孔５の孔の断面積を調整するための金型本体とは別部材からなる。図８（ａ）に示すように、通気調整部材６は、外形形状が、その外径が通気孔５の内径と略同じで、一方が開放した概ね円筒形で、打ち込み側端部には、先端に行くに従って断面積が小さくなるような逆円錐台状のテーパ６ａが付いている。キャビティ側端面は閉じられるとともに、４つのスリットが平行に設けられている。具体例としては、アルミ合金の低圧鋳造用ガス抜きベントとして開発された、住重フォージング株式会社製の商品名「ＧＨベント」のような鋳造用ベントホールなどが挙げられる。

また、図８（ｂ）に示すように、内部は中空で、キャビティ側端部には、４本のスリット６ｂから外部と内部を連通するようにテーパ状の空間が形成されている。スリット６ｂの幅は０．１ｍｍ〜０．５ｍｍ程度であり、好ましくは０．３ｍｍ程度である。０．１ｍｍより小さいと目詰まりしやすくシェル鋳型などと比較して通気性が下がってしまうことがある。０．５ｍｍよりスリット幅が大きいと、通気性はよくても耐圧強度や平面性の点から不利となる。このことから特に、スリット６ｂは、０．３ｍｍ程度が望ましい。

なお、０．３〜０．５ｍｍ程度のスリット幅や、さらに大きなスリット幅であっても、このスリット内部に後述するようなセラミックスを充填して、ボンドコートを施すことで、通気性はもちろん、耐圧強度や平面性の点の問題も解決できる。さらに、鋳肌もスリット跡を完全に消失させることができる。

また、耐圧性を確保しつつ、目詰まりしにくく、加工しやすいことからスリットとしているが、通気量と強度が確保できれば、スリットに限定されるものでなく、円形の多数の孔やメッシュ状でもよい。

（通気調整部材の装着方法） 次に、図９に示すように、この通気調整部材６は、この通気調整部材６の外径と概ね同径の内径とされた通気孔５に挿入される。金型２に開口された円形の通気孔５にこの通気調整部材６がスリット６ｂがキャビティ面３２，４２側になるように、キャビティ面３２，４２側から圧入される。このとき、通気調整部材６は下端部にテーパ６ａが付けられているため、容易に圧入され、その位置で通気調整部材６の外周と通気孔５の内周とが密着して固定される。そして、スリット６ｂのある面が、キャビティ面３２，４２の一般面と面一か、面一より多少（例えば１ｍｍ程度）へこむ程度まで押し込む。

また、面一とするときでも、通気調整部材６は、キャビティ面３２，４２の一般面より０．１〜０．２ｍｍ程度突出させて、グラインダなどで研削し、面一としてもよい。
（セラミックスの充填） そして通気調整部材６をへこませた場合には、この凹みに多孔質材料、たとえば多孔質セラミックス７を均すように充填する。この多孔質セラミックスは、キャビティ面３２，４２の内面に、少なくとも通気孔５のキャビティ面３２，４２側の開口部を含む部分に充填される。さらに、通気孔５以外の部分にコーティングしてもよい。この多孔質セラミックス７は、たとえばアルミナの粉末を水練りして充填し、自然乾燥で固める。このセラミックスは、気体は通過させるが、溶湯Ｍとの濡れ性が低く、溶湯Ｍが微細な気孔や間隙に進入することがない。

（ボンドコート） そしてこの上から、クロムニッケルのボンドコート８ａを行なう。ボンドコート８ａは耐熱性が高いが、通気性は劣るので、例えば０．０５ｍｍを超えない程度とする。

（中間コート） ボンドコート８ａの上には中間コート８ｂが重ねられるが、中間コート８ｂは、ニッケル６０％、アルミナ・ジルコニア４０％の配合で、膜厚は０．１ｍｍとする。

（トップコート） トップコート８ｃは、中間コート８ｂよりアルミナ・ジルコニアの割合を増やして、ニッケルを減らし通気性を高め、膜厚は０．１ｍｍ〜０．１５ｍｍとする。

（三層コーティング） これで、ボンドコート８ａと、中間コート８ｂと、トップコート８ｃの合計三層で０．２５ｍｍ〜０．３ｍｍの膜厚になる。
キャビティ２５内は、できるだけ研磨して平滑にしておくことが望ましい。もし、コーティングが剥がれやすいような場合には、コーティングに先立ち、キャビティ面３２，４２の内面をサンドブラストやビーズのブラストで表面に微細な凹凸を形成し、コーティングが剥がれ難いようにしてもよいが、湯流れを損なうことがないようにしなければならない。

この発明では、特に金型の素材が、鋳物と同じ球状黒鉛鋳鉄の場合は、例えば耐熱性の高いＮｉ系のボンドコートを行なうことが極めて好ましい。三層のボンドコートにより、通気性を妨げないようにしつつ、キャビティを有効に熱から保護する。

そして、金型内を極めて平滑にすることで、湯回りを良好にし、薄肉鋳鉄製品の鋳肌を極めて平滑にすることができ、後加工なしでも光沢のある製品を簡単に製造することができる。

さらに、ボンドコートは離型性を極めて良好にする。そして、このボンドコートがあれば、次項の塗型剤なしでも、好適に薄肉鋳造製品を鋳造することができる。
さらに本願の発明者は、このＮｉ−アルミナ・ジルコニアのボンドコートを行なうことで、金型の耐久性を著しく高め、寿命を極めて長くすることを見出した。

（塗型剤） キャビティ面３２，４２内には、鋳肌を美しくし、焼付きを防止するため、塗型剤９を塗布する。塗型剤９は、例えば、黒鉛系塗型剤である金型鋳造用塗型剤（具体例：岡崎鑛産物株式会社製商品名オカガードＲ−５１改）や、アルミナ系塗型剤であるアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）系金型鋳造用塗型剤（具体例：岡崎鑛産物株式会社製商品名オカガードＳ−７１）などが使用できるが、実施形態では、黒鉛塗型剤を使用している。

なお、上述のようなボンドコートを施したような場合は、塗型剤を省略することができる。
塗布に当たっては、三層にコーティングされた上から更に塗型剤を１２０〜２００°Ｃに予熱した金型にエアースプレーにて塗布する。なお、コーティングなしの金型に塗布する場合は、剥離対策上、出来るだけサンド・ガラスビーズ等にてブラスティング及びワイヤーブラシ処理等を行った後、１２０〜２００°Ｃに予熱した金型にエアースプレーにて塗布する。膜厚は０．１〜０．２ｍｍとする。塗膜は使用前にガスバーナー等で、軽く焼成して水分を除去する。

なお、図９において、多孔質セラミックス７、ボンドコート８ａ、中間コート８ｂ、トップコート８ｃ、塗型剤９の厚みは説明のため誇張している。
（金型の加熱装置２０） 図２に示すように、加熱装置２０，２０が、金型２を両側から挟むように近接して配置される。

加熱装置２０は、ガスバーナ−を備え、金型２の本体キャビティ面３２ａ，４２ａの外面に設けられた固定側金型加熱部３２ｅ、可動側金型加熱部４２ｃ（以下まとめて「加熱部２４」という。）の表面を矢印方向に直接炎で加熱する。

ガスバーナーは、主バーナー２０ａと種火バーナー２０ｂを備える。主バーナー２０ａは、複数のガスノズルを備え、図示しないバルブがそれぞれ制御手段である制御装置２３により開閉されてガス供給装置２２から供給される可燃ガスを噴射する。種火バーナー２０ｂは、主バーナー２０ａの点火のために、金型２の加熱部２４に向けて常時点火されている。この種火バーナー２０ｂは、主バーナー２０ａが消火している場合に、金型２、２の温度が急激に下がらないように、漸次温度が低下する程度に加熱することができる。

金型２，２の近傍には、温度測定手段として、金型２，２の外面の表面温度を測定する放射温度計２１が設けられ、金型２から発する赤外線から、遠隔で金型２の加熱部２４の表面温度を測定する。

この放射温度計２１により測定された金型２，２の表面温度に基づいて、加熱装置２０を制御する制御装置２３を備える。制御装置２３は、周知のコンピュータを備え、予め記憶されたプログラムに従い、所定のタイミングで、金型２，２を所定の温度に予熱し、保温する。

なお、本実施形態の金型２では、加熱部２４を備え、固定側金型３、可動側金型４のキャビティ面３２，４２の厚み方向に測った金型の厚みＤ１を均一の厚みに形成した。その厚みＤ１は、例えばフライパンＦの薄板状の本体１１部分（図１参照）のキャビティ面３２，４２部分において加熱部２４を形成し一律にＤ１＝２０ｍｍとなっている。その他のフレーム３１，４１部分で厚みＤ２＝３０ｍｍ程度とした。そのため、固定側金型加熱部３２ｅ、可動側金型加熱部４２ｃを均一に加熱すれば、金型２の表面から均一かつ速やかに金型２の内部に熱が伝導し、キャビティ面３２，４２の内壁に同時に熱が到達し、均一に温度上昇する。そのため、キャビティ２５内部で実際に温度を測定しなくても、固定側金型加熱部３２ｅ、可動側金型加熱部４２ｃ、つまり加熱部２４の表面温度を測定すれば、容易にキャビティ面３２，４２の温度管理ができる。

特にこの金型２は、球状黒鉛鋳鉄製であり、熱伝導が良好で固定側金型加熱部３２ｅ、可動側金型加熱部４２ｃを加熱すれば速やかにキャビティ面３２，４２内部の温度を上昇させることができる。また、球状黒鉛鋳鉄は熱容量が大きく、キャビティ２５内部の溶湯Ｍに対して安定した熱環境を与える。さらに、球状黒鉛鋳鉄は加熱・冷却に対して、鋳物と同等の熱膨張・熱収縮をするため、鋳物の冷却時点でのストレスが極めて小さい。そして、球状黒鉛鋳鉄は、砂型は言うまでもなく他の金属鋳物に比べても引張り強度が大きい（ＪＩＳ Ｇ５５０２参照）。したがって金型２が薄くても、大きな熱変化において、破損しにくい。

このように構成された加熱装置２０では、放射温度計２１の測定結果に基づき、制御装置２３により加熱装置２０で金型２を加熱する。このとき、溶湯Ｍの温度が下がりやすい下流側を強く温めたり、キャビティ２５内部の狭くて流動性が悪化しやすい場所を重点的に加熱したりすることも望ましい。

逆に、凝固しにくい、厚みのあるフライパンＦの柄１２の部分などは、加熱しないような構成としてもよい。
さらに、金型全体の熱変形に応じて、特定部分を加熱し、或いは加熱しないようにして金型のストレスを抑制することも望ましい。

なお、具体的な設定温度については後述する。
（金型支持装置） 図１５に示すように、複数の金型支持装置６０は、それぞれ金型２を支持している。各金型支持装置６０は、支持した金型２の注湯口４８を、溶融炉５０の近傍の注湯ポイント５６に移動できるように、レール６１，６１上を移動可能に構成されている。

図１８に示すように、レール６１上を移動できるように、機台６２は、両端に車輪６３，６３を備えた車軸６４を有し、モータ６５により駆動される。
固定側金型３を支持する固定側金型支持部６６は、機台６２の一端側に配置され、固定側金型３の背面には加熱装置２０が配置される。

また、可動側金型４を支持する可動側金型支持部６７は、機台６２の他端側に配置され、可動側金型４の背面にも加熱装置２０が配置される。
可動側金型支持部６７は、移動機構６８を介して可動側金型４を支持しており、可動側金型４は、固定側金型３と型締め・型開き可能に移動される。また、可動側金型支持部６７は、水平に配置された回動軸６９ａを備えた回動機構６９を備え可動側金型４を９０度回転させて、分割面４３を鉛直下方に向けることができる。分割面４３が鉛直下方に向けられた可動側金型４の鉛直下方には、ベルトコンベア７０が配設され、型抜きされ、落下されたフライパンＦを載せて、次工程に搬送する。なお、可動側金型４の背面にも加熱装置２０が配置されている。

（溶融炉） 本実施形態では、図１６に示すような超小型の溶融炉５０を用いて原料を溶解する。溶融炉５０は、高周波誘導炉で、高周波誘導加熱コイル５１、浮揚用コイル５２を備え、浮揚用コイル５２で原料を浮遊させて、高周波誘導加熱コイル５１の渦電流で加熱・溶解する。溶融炉５０の側壁５０ａは、冷却パイプ５８が内部に設けられ、冷却液が循環して側壁５０ａを冷却している。

この溶融炉５０は、炉台５９上に固着され、炉台５９は、回動軸５９ａを軸に傾動し、注湯ポイント５６にある金型２の注湯口４８に、溶融炉５０内で浮揚している溶湯Ｍを注湯する。

また、図１５に示すように、溶融炉に電力を供給する電源装置５３、冷却パイプ５８に冷媒を循環させる冷却装置５４、溶融炉５０の加熱、注湯のための炉台５９の傾動制御などを行なう溶融炉制御装置５５が、溶融炉５０の近傍に配置されている。

（金型による鋳造方法）
図１４のフローチャートに沿って、以上のように構成された金型２による薄肉鋳鉄製品であるフライパンＦの鋳造方法を説明する。

（製造方法の概略） 図１４に示すように、フライパンＦの製造方法は、この製造装置を用いて、以下のように行なう。まず、フライパンＦの金型２の固定側金型３と可動側金型４を用いて、分割面３３，４３をはさんで型締めする型締め工程（Ｓ１）を行う。次に、制御装置２３が放射温度計２１により金型２の加熱部の表面温度を測定しつつ、加熱装置２０により金型２を予め設定された設定温度に加熱する金型予熱工程（Ｓ２）を行う。そして、元湯生成工程（Ｓ３）では、予め溶融炉５０（図１５、１６参照）で元湯を溶解しておく。この溶解した元湯を、加熱した金型２に、を注湯（図１７参照）する金型注湯工程（Ｓ４）を行なう。続いて、注湯した金型を急冷させないための金型保温工程（Ｓ５）を行なう。そして、注湯した元湯を硬化させる鋳物凝固工程（Ｓ６）を行う。そして、鋳物硬化後に、固定側金型３と可動側金型４とを分割面３３，４３で分離する金型開放工程（Ｓ７）に続き、鋳造されたフライパンＦを取り出す型抜き工程（Ｓ８）を行う（図１８参照）。最後に、抜き出したフライパンＦの鋳ばり取りなどを行なう後処理工程（Ｓ９）とを行う。

（型締め工程（Ｓ１））
図１８に示すように、金型支持装置６０に予めセットされた可動側金型４は、固定側金型３に対して、移動機構６８により、接離自在に支持されている。図１８において可動側金型４は開放した状態である。まず、この状態で、金型２に必要があればキャビティ内に塗型剤を再塗布し、１２０〜２００°Ｃで乾燥する。

次に、図１８に示す状態から、移動機構６８により可動側金型４を図上左方向に移動させて分割面３３，４３を当接させ、さらに移動機構６８の図示しない油圧機構で分割面４３を分割面３３に圧接させ、図２に示すように金型２を型締めする型締め工程（Ｓ１）を行なう。

（金型予熱工程（Ｓ２））
（金型の予熱） さらに型締めした金型を予め設定された設定温度まで加熱する金型予熱工程（Ｓ２）を行なう。この金型予熱工程（Ｓ２）では、型締めした金型２を挟むように近接配置した加熱装置２０，２０により矢印で示した方向に金型２の全体を加熱する。もちろんこのとき、溶湯Ｍの温度が下がりやすい下流側を強く温めたり、キャビティ２５内部の狭くて流動性が悪化しやすい場所を重点的に加熱したりすることも望ましいが、ここでは単一の設定温度とする。

（予熱温度の設定）
金型２の予熱における課題は、第１に急激な冷却により黒鉛が球状化しないセメンタイトの生成を防止することにある。

第２には、金型内での湯回りの改善にある。たとえ、チル化が起きなくても、キャビティの幅が０．５〜１．５ｍｍという超薄肉の球状黒鉛鋳鉄であると、流動性の低下が、そのまま欠けやヒケ、ピンポールなどの原因となる。そのため、湯回りの過程でも高い流動性を維持できるように、溶湯が金型から熱を吸収されないようにすることが必要である。この意味では、金型の予熱は高ければ高いほどよい。

第３には、金型２の予熱により金型自体が変形するが、鋳物の寸法精度を許容範囲より低下させない温度設定とすることである。
第４には、金型２の予熱により、金型２自体の組織構造を変化させて強度を低下させたり、耐久性を低下させないことである。

以上の点を鑑みて、予熱温度の設定をする。
まず、第１の課題を達成するために、第１の方法として、注湯された溶湯Ｍが金型２に接触しても、セメンタイトが生成されないで、パーライト組織若しくはフェライト組織となる温度であるＡ１変態点以上に金型２内部の温度を維持することが効果的である。この変態点は成分によっても変化するが、一般に球状黒鉛鋳鉄では、およそ７２７°Ｃ近傍である。

しかしながら、金型２内部の正確な温度は測定が困難であることから、金型２の表面温度をもって、キャビティ内部の温度を推定する。本実施形態では、厚みが薄く均一な加熱部２４を備えた金型２を用いたから、外部からの温度管理が可能となっている。

金型内部の温度をＡ１変態点とするためには、シミュレーションを行い、表面温度と、加えた熱エネルギー、加熱時間等のパラメータから金型２の内部の温度を推定する。
次に、第２の方法として、球状黒鉛鋳鉄がおよそ７００°Ｃ前後から赤熱する物理的性質を利用することが簡易である。赤熱は、目視或いはＣＣＤカメラなどで撮影して画像解析することで認識可能である。この場合は、放射温度計２１での温度検出なしでも管理できる。簡易ではあるが、金型２の内部が十分に温度が上がった状態を把握できる。

第３の方法として、放射温度計２１により、７００度を検出した段階で、金型２内部の温度が十分に上がったと判断する方法である。この場合は、表面から加熱された熱が内部にまで伝導する時間を確保するため、例えば、１分以上の継続時間など、加熱時間された時間を考慮することが好ましい。

第４の方法として、さらに、エネルギー効率は下がるが、金型２の表面温度が８５０〜９００°Ｃになるまで加熱する、或いは９５０°Ｃまで加熱することが、種々の要因から予想される内部と外部の温度差を考えても安全な十分に高い温度とする。

第５の方法として、温度は高ければ高いほどチル化防止には有効であるので、９５０°Ｃを超える温度としてもよい。但し、この場合、少なくとも球状黒鉛鋳鉄の固相点（配合により異なるが概ね１１５０°Ｃ）を超えると急激に強度が低下するため、この温度を超えないものとする。また、固相点に近づくと漸次強度が低下することから、その意味から前記第４の方法で示す８５０〜９００°Ｃ程度が好ましい。

なお、上記第１〜４の方法では、いわゆる焼きなましの温度帯であり、黒鉛は球状化する。そのため、加熱による金型の劣化は少ない。また、固相点に近い温度では、炭素の減少も考えられることからも第１〜４の方法が好ましい。

（実験例１）
ここで、実施例１における鋳造を、温度条件を以下のとおりとして予熱した。（単位°Ｃ）予熱は、十分な時間をかけ、金型深部まで均一な温度となるようにした。

予熱温度 Ａ：２０°Ｃ（無加熱・常温）、Ｂ：３００、Ｃ：５００、Ｄ：７００（赤熱）、Ｅ：７２７（Ａ１変態点）、Ｆ：８５０（セメンタイト軟化点）、Ｇ：９００、Ｈ：９５０、Ｉ：１０５０、Ｊ：１１５０（固溶点）
溶湯温度１５００°Ｃ
金型保温：なし
判断基準
（チル化） ×：不良、△：一部不良、○：ほぼ良好 ◎：良好
（湯回り） ×：不良（欠け、ピンホール等）、○：形状良好 ◎：鋳肌良好
（耐久性（１００回使用））
×：変形大、△：変形が認められる、○：精度上問題なし、◎：変化なし

以上の実験の結果から、（１） ７００°Ｃ未満はチル化や湯回りに問題がある。好ましい予熱温度は、７００°Ｃ以上、１０５０°Ｃである。

（２）また、チル化防止の点からは、特に７２７°Ｃ（Ａ１変態点）以上が好ましい。
（３）一方、金型の耐久性を考慮すると、１０５０°Ｃ未満が好ましい。特に９５０°Ｃ以下の温度が好ましい。

（４）総合的に判断すると、７２７°Ｃ（Ａ１変態点）が最適である。
（元湯生成工程（Ｓ３））
一方、Ｓ１、Ｓ２と並行して、次の金型注湯工程（Ｓ４）のための球状黒鉛鋳鉄の元湯（溶湯Ｍ）を準備する。

元湯自体は、どのような方法で生成してもよい。ここでは、前述した溶融炉５０を用いて溶湯Ｍを生成する。
従来の方法では、溶湯Ｍの温度は、１４００°Ｃ以上、望ましくは１５００〜１６００°Ｃまで加熱して流動性を高めるのが、湯回りの見地から好ましかった。

本実施形態では、フェーディング及びチル化防止の観点から、金型２を加熱することで、溶湯の温度を１２８０°Ｃとしても超薄型のフライパンＦを製造することができた。
（実験２）
金型予熱を８５０°Ｃとして、溶融から注湯温度を以下のようにして一定時間（約３０分）後に注湯した。

判断基準
（チル化） ×：不良、△：一部不良、○：ほぼ良好 ◎：良好
（フェーディング） ×：球状化不良、△：球状化劣化、○：球状化やや劣化、◎：球状化良好
（湯回り） ×：不良（欠け、ピンホール等）、△：やや不良（ヒケ）、○：形状良好 ◎：鋳肌良好

以上の結果から
（１）チル化の観点からは、温度が１２３０°Ｃ以上が、金型に注入後の温度低下を防止して好ましい。

（２）一方、温度が１２８０°Ｃより高いと、チル化しやすくなる。特に、１４００°Ｃになると、チル化が目立つ。
（３）フェーディングの観点からは、温度が１２８０°Ｃ以下では、球状化が良好であったが、１３３０°Ｃ以上は、やや球状化に劣化が見られる。１３８０°Ｃでは、球状化の劣化が見られ、１４００°Ｃになると消失が始まる。

（４）湯回りの観点からは、温度が高ければ流動性がよくなるが、金型を加熱した影響からか、１２８０°Ｃ以上では鋳肌が良好で、１２３０°Ｃでも、問題は無かった。１１８０°Ｃでは、流動性が悪く湯回りが十分ではなかった。

（５）以上、総合的に判断すると、溶湯は１２３０°Ｃから１３８０°が好ましく、１２８０°Ｃが最も好ましい。
（金型注湯工程（Ｓ４））
上述のように、元湯を生成したら（Ｓ３）、図１７に示すように、既に型締めし（Ｓ１）、予熱した（Ｓ２）金型２を注湯ポイント５６に移動し、溶融炉５０を炉台５９を回動軸５９ａを軸に傾動させて注湯口３８，４８により形成された湯口カップに溶融炉５０から直接元湯（溶湯Ｍ）を注湯する。

（実施例１）このとき、実施例１では、溶湯Ｍの温度は、１２５０°Ｃであり、金型２は、１０５０°Ｃに予熱してあり、その温度差は、２００°Ｃとなっている。この場合、溶湯Ｍの温度は、比較的低温であり、チル化やフェーディングが生じ難いいっぽうで、金型が十分に予熱してあり、湯回りが低下しない。

（実施例２）また、この温度差を４００°Ｃとした場合、例えば、溶湯Ｍを１３００°Ｃ、金型２の予熱を９００°とすると、溶湯Ｍを注湯した場合の、溶湯Ｍと金型の温度差が大きくなるので、溶湯Ｍが急冷されチル化が生じやすくなる。しかしながら、実施例１と比較して、溶湯Ｍの流動性は向上して湯回りが良くなり、金型２への熱の負担も小さくできる。

（実施例３） さらに、この温度差を６００°Ｃとした場合、例えば、溶湯Ｍを１３００°Ｃ、金型２の予熱を７００°とすると、溶湯Ｍを注湯した場合の、溶湯と金型の温度差が大きくなるので、さらに溶湯Ｍが急冷されチル化が生じやすくなる。しかしながら、実施例１と比較して、溶湯Ｍの流動性は向上して湯回りが良くなり、金型２への熱の負担もさらに小さくできる。

（金型保温工程（Ｓ５）、鋳物凝固工程（Ｓ６））
次に、溶湯Ｍが冷却されて凝固される鋳物凝固工程（Ｓ６）を行なう。予め加熱しておいた金型２により、緩慢に温度が低下する溶湯Ｍは、球状の黒鉛を析出しながら冷却していく。しかしながら注湯した金型は肉厚が薄いため、従来の砂型やシェル鋳型はもちろん、圧肉のブロック状の金型と比較しても比較的放熱が良好なため、そのままの状態でも、概ね１分以内で凝固する（Ｓ５）。このとき、予め加熱された金型２とフライパンＦとは、同様の膨張率であるので、温度低下とともに同様に熱収縮していき、金型２に歪が生じにくい。

注湯後は、自然冷却により、鋳物凝固工程（Ｓ６）に移行して金型２内の溶湯Ｍの温度が低下して溶湯Ｍが凝固するが、本実施形態では、これに加えて、加熱装置２０，２０が注湯後も金型２の加熱を行い、金型２を予め設定された設定温度に保温する金型保温工程（Ｓ５）を行なう。

この金型保温工程では、溶湯Ｍの温度低下をコントロールして、急激な温度低下によるチル化を抑制する。そのため、設定温度はこのような観点を考慮して設定される。
予熱と異なる温度、例えば予熱より低い設定温度とする。この場合、黒鉛の球状化が良好に行われるような、溶湯Ｍの冷却が行なわれるような温度条件とする。

また、設定温度を、注湯後の時間経過に伴って漸次低下させていくことにより、黒鉛の球状化が良好に行われるような温度条件とすることも好ましい。
この条件は、必ずしも厳密な温度管理でなくても、例えば加熱時間を調整するようにしてもよい。

本実施形態では、予熱温度を９００°Ｃとして、注湯後は、５００°Ｃに保温する。保温は、本実施形態では、鋳物が完全に凝固するＡ１変態点以下に到達する時間を、１分以上２分以内とする。ここで保温を終了しても良いし、そのまま次の注湯まで保温を継続してもよい。このように保温を継続することで、次の鋳込み時の金型２の予熱時間を短縮し、鋳込みのサイクル時間を短縮できるという効果もある。

（金型開放工程（Ｓ７））
鋳物がＡ１変態点となれば、組織が固定され、硬化する。硬化したら、図示しない型締め装置により金型２を開放する金型開放工程（Ｓ６）を行う。

（型抜き工程（Ｓ８））
続いて、可動側金型４を固定側金型３から離間するとともに、分割面４３を下方に向けて回動させフライパンを型抜きする型抜き工程（Ｓ７）を行なう。必要に応じて、金型にノックピンを設けて型抜きをしてもよい。

（後処理工程（Ｓ９））
続いて、後処理工程（Ｓ８）が行なわれる。本実施形態では、鋳造後に、可動側金型４の可動方向と平行な方向（つまり、抜き方向）から、薄肉鋳鉄製品に対してレーザ光により薄肉鋳鉄製品の周縁にできた鋳ばりを溶断する鋳ばり取り工程を行なう。

図１に示すように、型抜きしたフライパンＦには、本体１１の周縁や柄１２の周縁に、分割面３３，４３に沿って鋳ばりが生じているので、これをＮＣ制御のレーザ加工機２７から射出されるレーザ光線ＬＢで溶断する鋳ばり取り工程を行なう。この鋳ばりは、分割面３３，４３に沿って生じるため、可動側金型４の可動方向と垂直な方向に突出しているので、可動方向と平行な方向、つまりフライパンＦの内底部１４と垂直な方向からフライパンＦの周縁部１３や柄１２に沿ってレーザ光線ＬＢを平行移動させながら照射すれば、１回の照射で鋳ばりが溶断処理できる。この溶断された鋳ばりは、エッジが無く手に優しいので、このレーザ加工のみでもグラインダなどによる研削は必要がない。また、砂型やシェル鋳型の場合は、グラインダなどで各方向から手作業で削って仕上げ作業をしていたが、金型では鋳肌がきれいであるのでこのため、この作業も省略することができる。以上で薄肉鋳鉄製品であるフライパンＦが完成する。

必要に応じて、防錆や装飾を目的とした塗装を行なうことは妨げないが、必須ではない。
上記実施形態の金型２及び、金型２を用いたフライパンＦの製造方法によれば、以下のような効果を得ることができる。

（１）金型２によれば、外部からの加熱・冷却によりキャビティ面３２，４２の温度管理ができるので、キャビティ２５内のフライパンＦの本体１１の全体に対して最適な温度管理ができる。もちろん均一に外側を加熱すれば、均一な金型の壁を介してキャビティ面３２，４２を均一に加熱する。また特に、強い加熱が必要な場所とそうでない場所との温度差も管理できる。したがって、球状黒鉛鋳鉄のような温度管理が厳しい鋳物のフライパンＦでも、製品のすべての部分で最適な条件で鋳込みができる。

（２）特に、金型２の本体キャビティ面３２ａ，４２ａの厚みが２０ｍｍであるため、キャビティ内までの急速な加熱が容易であり、またチル化しない程度に急速に冷却することができる。

（３）また、金型２の厚みが薄いので球状黒鉛鋳鉄固有の凝固時の膨張に応じて型が多少変形するので、型にストレスが掛かりにくい。
（４）さらに、金型の厚みが薄いので、キャビティ２５内外に連通する通気孔５を形成しやすい。

（５）一方、金型２の厚みが２０ｍｍあれば、鋳込みに必要な強度も確保でき、精度の高いフライパンを制作することができる。
（６）金型補強リブ３９，４９を設けたことから、金型２の肉薄の部分の強度を上げて金型の歪みを抑制することができる。

（７）特に、フライパンＦの本体の厚みが１．０〜１．２ｍｍであるので、温度変化や凝固時の状態変化における体積の変化の絶対値が小さくなり、金型へのストレスも小さく、型を疲労させることも少なくなる。

（８）金型２は、フライパンと１と同様の球状黒鉛鋳鉄となっているので、同じ熱収縮率をもつため、溶融した球状黒鉛鋳鉄の冷却過程で生じる金型との熱膨張の違いから生じるストレスを抑制できる。

（９）金型２は、多数の通気孔５を備えるため、金属製の鋳型でありながら、砂型、シェル鋳型に匹敵する通気性を持ち、型内の気体の排出を容易にして湯流れを良好にする。その結果、製品全体が隅々まで均質な製品とすることができる。

（１０）また、通気孔５には、通気調整部材６が挿入されているため、直接金型に微細な通気孔を形成することなく、通気調整部材６に通気孔を形成できるため、製造が容易となる。さらに、この通気調整部材を変更することで１つの金型でも異なる通気性を備えた金型として使用することができ、通気性の調整も容易である。また、目詰まりした場合は交換も可能である。

（１１）特に、通気孔５をスリット６ｂとすることで、目詰まりをしにくくできる。
（１２）金型２では、通気孔５とキャビティ面３２，４２の一般面との面を多孔質セラミックス７により面一にしたため、フライパンＦの表面に通気孔の跡が転写されることなく、美しい表面のフライパンＦとすることができる。

（１３）特に、通気孔５は、１ｃｍ^２当たり１個以上の密度で配置されているので、十分な通気性を得ることができ、従来の多孔質なシェル鋳型と同等の鋳込ができる。
（１４）通気孔５に充填された多孔質セラミックス７は、効果的に気体のみをキャビティ２５から排出し、溶湯Ｍの流出を防止し、高い耐熱性を持ち、金属の溶出なども生じない。

（１５）ボンドコート８ａと、中間コート８ｂと、トップコート８ｃは、通気性を保ちながら、耐熱性を高めて、金型２の耐熱性を良好にしている。
（１６）そして、さらに塗型剤９を塗布しているので、鋳肌が美しく、焼付きを起こしにくく離型を容易にする。

（１７）金型２は、大気鋳造（重力鋳造）を可能としているため、加圧や吸引などの設備無しで、簡易な設備で実施することができる。
（１８）固定側金型３と可動側金型４により鋳造するため、フライパンＦを鋳型から取り出すのが極めて容易である。

（１９）また、型抜きのたび、鋳型を破壊することもないため、作業が極めて簡易となり、作業環境も顕著に良好となる。
（２０）また、鋳型も繰り返し使用できるので、作業効率も良好となる。さらに、金型鋳造であれば、生産の機械化・自動化も容易となり、さらに効率的な生産が可能となる。

（２１）固定側金型３と可動側金型４により、鋳造することで、鋳造時の鋳ばりが、周縁に形成されるため、鋳バリ取り作業が容易になる。
（２２）特に、鋳ばりの除去をレーザ加工で溶断することで、作業が簡易となるだけでなく、生産されたフライパンＦの柄１２も、握った感触が良好となる。

（２３）なお、鋳ばり処理のみならず、この金型を使った鋳造では鋳肌がきれいであるため、砂型やシェル鋳型のようなグラインダによる研削も必要が無く、塗装やコーティングの基本的に不要であるため、後処理が著しく簡単になっている。

（２４）また、金型２を、加熱装置２０で予熱しているため、注湯した溶湯Ｍの急冷によるチル化を有効に防止することができる。
（２６）さらに、金型２を、加熱装置２０で予熱することで、溶湯が金型２内で金型２により冷却され、湯回りの段階での温度低下が少なく、金型２内で均一の鋳物を生成できる。特に、加熱部２４により超薄肉の部分での湯周りを良好にすることができる。

（２７）その結果、注湯する元湯の温度を下げることが可能となり、元湯の高温化による、球状化物の減少によるチル化やフェーディングを抑制することが可能となる。
（２８）また、金型２を注湯後に保温することで、よりチル化を抑制し、球状黒鉛の良好な析出を促進できる。

（２９）とくに、加熱装置２０は、放射温度計２１により、金型２の表面温度を測定して、温度を管理しているが、均一の厚みの薄肉の金型により、表面温度を測定し、加熱装置２０を制御して管理することで、キャビティ内面やここにある溶湯Ｍの温度を正確に管理することができる。

（３０）そして、正確な温度管理により、良質かつ均質な球状黒鉛鋳鉄製の超薄型のフライパンを大量に製造することができる。また、品質ばかりでなく、品質を維持できる範囲で最も時間効率的によい温度条件で生産を管理することも可能となる。

（３１）これらの効果が相俟って、製品１個ごとにする鋳型の製作、破壊が不要な金型でありながら、高品質の鋳鉄製品、とりわけ高品質の超薄肉の球状黒鉛鋳鉄製品を容易に効率よく鋳造することができる薄肉鋳鉄製品の鋳造用金型及び薄肉鋳鉄製品の製造装置、薄肉球状黒鉛鋳鉄製品の製造方法を提供することができる。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・ 上述した本実施形態の（実施例１）では、通気孔５には、通気調整部材６と、多孔質セラミックス７、ボンドコート８ａと、中間コート８ｂと、トップコート８ｃ、塗型剤９を重ねているが、必ずしもすべて揃える必要はない。また、厚さ、その組み合わせ、コーティングの順序、他の種類の膜や下処理など、例えば、以下の実施例２〜５に例示するように適宜組み合わせることができる。

・ （実施例２）図１０に示すように、通気調整部材６はキャビティ面３２，４２の一般面と面一となるように配置固定しておけば、キャビティ面３２，４２内面全体を、例えば、塗型剤９のみを塗布した構成でもよい。

・また、実施例２では、塗型剤９に替えて、多孔質セラミックス７、ボンドコート８ａと、中間コート８ｂと、トップコート８ｃのいずれか又は、これらの組み合わせでもよい。

・ （実施例３）また、図１１に示すように、通気調整部材６を用いず、通気孔５自体の径を例えば、０．３〜３ｍｍ程度に細くして、ここに多孔質のセラミックス７を充填することで、通気性を確保しつつ、溶湯Ｍの流出を防止する。

このように構成することで、構造が簡易になり、金型の製造が容易になる。
・ （実施例４）さらに、図１２に示すように、通気孔５自体を０．３ｍｍ程度まで径を細くして、キャビティ面３２，４２全体にセラミックス７のコーティングをすることで、通気性を確保しつつ、通気孔５に充填物なしで溶湯Ｍの流出を防止するようにしてもよい。このように構成することで構成がさらに簡易になり、金型の製造が容易になる。

・ （実施例５）そして、図１３に示すように、通気孔５をセラミックス７で充填するとともに、ボンドコート８ａなどを施すようなものでもよい。
・通気調整部材６は、金属に限らず、それ自身をセラミックスで構成してもよい。

・これら実施例２〜５において、液体や固体の塗型剤を使用してもよい。塗型剤には、黒鉛の他、シリコーン、ジルコンフラワーなども使用できる。
・ 薄肉鋳鉄製品は、フライパンＦを例に挙げたが、これに限らず、各種の精密機械部品や工具、冶具などにも適用できることは言うまでもない。

・ 金型の方案については、製品により適宜変更される。また、フライパンＦであっても、本実施形態に限定されるものではない。
・ その他特許請求の範囲を逸脱しない範囲で、当業者が本発明の構成を付加し省略し、変更して実施できることが言うまでもない。

・ 加熱装置の熱源としては、天然ガス・ＬＰＧなどのガスバーナーを例示したが、ガスバーナー換えてオイルバーナーでも良い。
・ また、加熱手段は、高周波、低周波の誘導コイルにより金型を渦電流で加熱するように構成してもよい。

・ また、加熱手段は、セラミックヒーター・ハロゲンヒータ・ニクロム線その他電気発熱体により前記金型を加熱するようにしてもよい。さらに、加熱装置は、金型内部に配置して、直接金型を加熱するようにすることもできる。

・ 温度測定手段は、遠隔の赤外線放射温度計に限らず、熱電対、抵抗温度計などのコンタクト型でもよく、金型内部に配置することも妨げない。

２…金型、３…固定側金型、４…可動側金型、５…通気孔、６…通気調整部材、６ｂ…スリット、７…多孔質セラミックス、８ａ…ボンドコート、８ｂ…中間コート、８ｃ…トップコート、９…塗型剤、１１…本体、１２…柄、１３…周縁部、１４…内底部、１５…外底部、２０…加熱装置、２０ａ…主バーナー、２０ｂ…種火バーナー、２１…放射温度計、２４…加熱部、２５…キャビティ、２７…レーザ加工機、３２…キャビティ面、３２ａ…本体キャビティ面、３２ｂ…柄キャビティ面、３２ｃ…リブ、３２ｄ…リブ、３２ｅ…固定側金型加熱部、３３…分割面、３５…湯道、３８…注湯口、３９…金型補強リブ、４２…キャビティ面、４２ａ…本体キャビティ面、４２ｂ…柄キャビティ面、４２ｃ…可動側金型加熱部、４３…分割面、４５…湯道、４８…注湯口、４９…金型補強リブ、５０…溶融炉、５５…溶融炉制御装置、６０…金型支持装置、６６…固定側金型支持部、６７…可動側金型支持部、６８…移動機構、６９…回動機構、７０…ベルトコンベア、ＬＢ…レーザ光線、Ｆ…フライパン、Ｍ…溶湯。

Claims (15)

1. 厚みが２ｍｍ以下の薄板状の部分を有する薄肉球状黒鉛鋳鉄製品を大気鋳造により製造するため、球状黒鉛鋳鉄から形成され、固定側金型と可動側金型は鉛直方向に沿った分割面で分割されるとともに、前記薄肉球状黒鉛鋳鉄製品の薄板状の部分におけるキャビティの金型の厚みを５０ｍｍ以内の均一の厚みに形成された加熱部を有する鋳造用金型と、
   当該金型の加熱部を外部から加熱する加熱手段と、
   当該金型の温度を測定する温度測定手段と、
   当該温度測定手段により測定された温度に基づいて金型の温度を制御する制御手段とを備えた薄肉球状黒鉛鋳鉄製品の製造装置を用いて、
   前記鋳造用金型の固定側金型と可動側金型を用いて、分割面をはさんで型締めする型締め工程と、
   前記制御手段が前記温度測定手段により当該薄肉球状黒鉛鋳鉄製品の鋳造用金型の温度を測定しつつ、加熱手段により予め設定された設定温度以上で予め加熱する金型予熱工程と、
   当該加熱した金型に、１４００°Ｃを超えない温度であって、且つ前記金型を予熱する設定温度との差が６００°Ｃより小さくなるように予め設定した温度で溶解した元湯を注湯する注湯工程と、
   注湯した元湯を硬化させる鋳物凝固工程と、
   注湯した元湯が硬化後、固定側金型と可動側金型とを前記分割面で分離して鋳造された薄肉鋳鉄製品を取り出す型抜き工程と
   を備えたことを特徴とする薄肉球状黒鉛鋳鉄製品の製造方法。
2. 前記金型予熱工程において、
   前記予め設定された設定温度は、金型が赤熱を開始する温度以上に設定されることを特徴とする請求項１に記載の薄肉球状黒鉛鋳鉄製品の製造方法。
3. 前記金型予熱工程において、
   前記予め設定された設定温度は、７００°Ｃ以上に設定されることを特徴とする請求項１に記載の薄肉球状黒鉛鋳鉄製品の製造方法。
4. 前記金型予熱工程において、
   前記予め設定された設定温度は、Ａ１変態点を所定温度超える温度に設定されることを特徴とする請求項１に記載の薄肉球状黒鉛鋳鉄製品の製造方法。
5. 前記金型予熱工程において、
   前記予め設定された設定温度は、固相点を超えないように設定することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の薄肉球状黒鉛鋳鉄製品の製造方法。
6. 前記金型予熱工程において、
   前記予め設定された設定温度は、８５０°Ｃ以上、９００°Ｃ未満に設定されることを特徴とする請求項１に記載の薄肉球状黒鉛鋳鉄製品の製造方法。
7. 前記鋳物凝固工程において
   前記加熱手段が注湯後も金型の加熱を行い、金型を予め設定された設定温度に保温する金型保温工程と
   をさらに備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の薄肉球状黒鉛鋳鉄製品の製造方法。
8. 前記金型保温工程において、
   注湯後の金型の加熱は、予熱と異なる予め設定された設定温度とすることを特徴とする請求項７に記載の薄肉球状黒鉛鋳鉄製品の製造方法。
9. 前記金型保温工程において、
   前記予め設定された設定温度を、注湯後の時間経過に伴って漸次低下させていくことを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の薄肉球状黒鉛鋳鉄製品の製造方法。
10. 前記金型保温工程において、
    前記予め設定された設定温度を、注湯から薄肉球状黒鉛鋳鉄製品の凝固までが１分以上２分以内となるように温度設定することを特徴とする請求項７乃至請求項９のいずれか１項に記載の薄肉球状黒鉛鋳鉄製品の製造方法。
11. 前記注湯工程において、
    前記加熱された金型に注湯する溶湯の温度が、１２３０°Ｃ以上１３８０°Ｃ以下とすることを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載の薄肉球状黒鉛鋳鉄製品の製造方法。
12. 前記注湯工程において、
    前記加熱された金型に注湯する溶湯の温度が、薄肉球状黒鉛鋳鉄製品の融点より５０°Ｃ高い温度以上、かつ融点より２００°Ｃ度高い温度未満であることを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載の薄肉球状黒鉛鋳鉄製品の製造方法。
13. 前記注湯工程において、
    前記加熱された金型に注湯する溶湯の温度が、薄肉球状黒鉛鋳鉄製品の融点より５０°Ｃ高い温度以上、かつ融点より１００°Ｃ度高い温度未満であることを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載の薄肉球状黒鉛鋳鉄製品の製造方法。
14. 前記注湯工程において、
    前記金型の予熱温度と、注湯する溶湯の温度との差が、４００°Ｃより小さいことを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載の薄肉球状黒鉛鋳鉄製品の製造方法。
15. 前記注湯工程において、
    前記金型の予熱温度と、注湯する溶湯の温度との差が、２００°Ｃより小さいことを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載の薄肉球状黒鉛鋳鉄製品の製造方法。

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