JP6586994B2 - 鋳鉄鋳物、鋳鉄鋳物の製造方法、及び、鋳鉄鋳物製造設備 - Google Patents

Description

本発明は、鋳鉄鋳物、鋳鉄鋳物の製造方法、及び、鋳鉄鋳物製造設備に関する。

金属製品の表面に、耐食性、耐摩耗性、又は、耐熱性等を付与するための技術として、めっき処理及び琺瑯処理が存在する。そして、鋳鉄鋳物の表面にめっき処理及び琺瑯処理を施す場合、鋳物表面の黒鉛及び遊離セメンタイトの存在が、これらの処理に対して悪影響を及ぼすという問題が知られており、この問題を解決するための技術若しくは研究が以前より行われている。

特許文献１には、鉄鋼製品の表面を清浄化及び活性化した後、還元反応を促進する触媒を付与してめっきを行うことが開示されている。

特許文献２には、純Ｆｅ薄板を鋳造物と接する鋳型の表面部に張り付けて、溶融球状黒鉛鋳鉄を鋳型に鋳込み、鋳型表面における純Ｆｅ薄板を溶解させて、鋳物の表面に黒鉛の形成を阻害する表面層を形成した後、亜鉛めっきを行うことが開示されている。

特許文献３には、めっき液中に鋳鉄材料を浸漬した状態で超音波振動を与え、鋳鉄材料の表面を洗浄し、その表面に存在する黒鉛を破砕し、めっき液中に放散させた後、その表面に黒鉛が分散した状態で含まれているめっき被膜を形成することが開示されている。

非特許文献１には、鋳鉄への琺瑯処理において鋳物表面付近の黒鉛が酸化して発生する一酸化炭素並びに二酸化炭素が気泡状の欠陥の原因であることを示唆している。

非特許文献２には、欠陥の発生する金属組織は、徐冷されて肥大化した黒鉛と、逆に急冷されて黒鉛の成長が妨げられたものとであり、これらの組織を改善するために琺瑯処理前に脱ガス熱処理を行うことが効果的であることが開示されている。

非特許文献３には、粗大黒鉛組織の箇所、レデブライトが晶出している箇所、琺瑯処理時の昇温によりセメンタイトが分解してテンパーカーボンが晶出している箇所に欠陥が多く発生しており、これを改善するために低炭素飽和度として黒鉛の粗大化を防止するとともにリンの含有量を高めにしてレデブライトの晶出を防止させるとともに琺瑯処理時のセメンタイト分解を抑制し、さらにこれらの対策を行った鋳物を琺瑯処理前に脱ガス熱処理を行うことで、気泡状の欠陥を大幅に抑制することが開示されている。

特許文献４及び５には、ホーロー鋳鉄の製造において、鋳鉄表面組織に無黒鉛層が生成されたものは泡欠陥が少ないこと、低炭素で高シリコン組成の片状黒鉛鋳鉄の鋳鉄は泡欠陥が少ないこと、高炭素、低シリコン組成であってもチタンを添加することで泡欠陥の発生を低減できることが開示されている。

以上の内容からも、鋳鉄鋳物の表面にめっき処理若しくは琺瑯処理を施すにあたり、鋳物表面付近の黒鉛並びに遊離セメンタイトが悪影響を及ぼすことは明らかである。そして、黒鉛並びに遊離セメンタイトによる悪影響を抑えるためには、化学的、物理的、熱的に鋳物を処理して黒鉛などを除去するか、鋳造後鋳物表面付近に黒鉛を含まない被膜を形成するか、溶湯と接触する鋳型表面に純Ｆｅ薄板を貼り付けた状態で注湯して鋳物表面付近に無黒鉛層を形成するか、若しくは、鋳物の化学組成を制御し合金を添加することにより鋳物表面付近に無黒鉛層を形成するか等の方法がある。

化学的、物理的、熱的に鋳物を処理して黒鉛などを除去する方法は、それぞれ鋳造後に鋳物表面付近の黒鉛などを除去する工程が別途必要となる。また、それぞれの鋳物製品に合わせて細かく処理条件を設定する必要がある。そのため、生産性を低下させ、製造コストを上昇させる原因となる。鋳造後鋳物表面付近に黒鉛を含まない被膜を形成する方法は、被膜直下の鋳鉄材料の表面に存在している黒鉛は除去されないまま存在している。このため、黒鉛とめっき被膜との密着性が損なわれ、その部分から腐食が発生し、その近傍のめっき被膜が膨れたり、剥がれたりするおそれがある。

溶湯と接触する鋳型表面に純Ｆｅ薄板を貼り付けた状態で注湯して鋳物表面付近に無黒鉛層を形成する方法は、あらかじめ薄板を鋳物形状に合わせて成形しておき、それを鋳型表面に貼り付ける作業が必要となる。そのため、適用できる形状はごく単純なものに限られ、さらに薄板を貼り付けるなどの作業により、生産性が低下する問題がある。鋳物の化学組成を制御し合金を添加することにより鋳物表面付近に無黒鉛層を形成する方法は、製品の適用範囲を制限することになるため、要求される仕様によっては、この方法を採用することが不可能である。

一方で、粘結剤を含まない鋳型砂を使用する鋳型内を減圧した状態で注湯を行う鋳型造型法において、鋳物付近に空気の流れを作って製造される鋳物の金属組織並びに機械的性質を改善する技術が知られている。例えば、特許文献６では、原形部材の遮蔽面に遮蔽部材を密着し、この遮蔽部材の内側または外側に耐熱性粒子状物を充填し、この耐熱性粒子物側を負圧にして遮蔽部材を上記耐熱性粒子物側に吸着し、ついで原形部材を離型しキャビティを形成し、このキャビティ内に溶湯を注湯する鋳造方法に於いて、上記溶湯の注湯完了後該溶湯の表面層が凝固し始めた時に、上記耐熱性粒子物側に空気を導入することを特徴とする鋳造方法が開示されている。

また、特許文献７では、乾燥状態の珪砂を使用して造型した鋳型に溶湯を注入し、注入した溶湯が凝固した後、溶湯の凝固により成る鋳物素材を包囲する乾燥状態の珪砂に空気を貫流させて鋳物素材を冷却することを特徴とする鋳造法が開示されている。

これらの技術は、注湯後減圧状態に保持される鋳型では空気を介した熱伝達が上手く行われず、鋳型の冷却速度が他の造型法と比較して著しく遅くなる問題を解決するために為されたもので、鋳鉄の凝固温度である１２００℃付近で減圧状態を解除し、代わりに大気若しくは圧縮空気を導入することで、冷却速度を速める効果を得たものである。しかしながら、これらの方法はいずれも黒鉛の晶出を防止して代わりにセメンタイトを晶出させることを目的としたものであり、鋳物表面付近の脱炭を目的として為されたものではない。したがって、このような方法で製造された鋳物表面付近にはめっき処理若しくは琺瑯処理に悪影響を及ぼす遊離セメンタイトが存在しているので、これらの鋳物表面にめっき処理若しくは琺瑯処理を施工しても良好な被膜は得られないことは、上記特許文献１ないし５及び非特許文献１ないし３の内容より明らかである。

特開平８−１７０１７８号公報 特開２００１−２００３５０号公報 特開２００４−１４３５５２号公報 特開２０１５−４２７７４号公報 特開２０１５−４２７７５号公報 特開昭５８−２２４０６６号公報 特開昭６３−１００６２号公報 桜井泰 「鋳物ほうろう」 窯業協會誌 ６７集７５９号 １９５９年 米倉勇雄 「鋳鉄製厨房用品へのカラー琺瑯施工技術」 岩手県工業技術センター研究報告 第１０号 ２００３年 米倉勇雄、齋藤裕之 「カラー琺瑯被膜の健全性に及ぼす基地鋳物の性質と表面処理の影響」 岩手県工業技術センター研究報告 第１１号 ２００４年

以上の理由により、従来技術はいずれも様々な問題点を有している。したがって本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであって、生産性の低下や製造コストの上昇を招かずに、鋳鉄鋳物の仕様に関係なくその表面に欠陥のないめっき処理若しくは琺瑯処理を施すことができる鋳鉄鋳物、鋳鉄鋳物の製造方法、及び、鋳鉄鋳物製造設備を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、鋳型砂を減圧することにより、鋳型を造型する工程と、鋳型内に溶湯を注湯する工程と、前記溶湯により形成される鋳物の温度がＡ_１変態点以下になるまで前記鋳型内を減圧する工程と、を含むこと、を特徴とする。

また、本発明は、鋳型砂を減圧して造型された鋳型内に注湯を行い、鋳鉄鋳物を製造する鋳鉄鋳物製造設備において、少なくとも１つの鋳型と、鋳型を移動させる枠送り装置と、鋳型の停止時に、鋳型内を減圧する少なくとも１つの固定吸引装置と、鋳型の移動時に、固定吸引装置の代わりに鋳型内を減圧しながら移動する少なくとも１つの可動吸引装置と、を備え、鋳型は、注湯後の鋳型内の鋳物温度がＡ_１変態点以下になるまで、枠送り装置による移動と停止を繰り返すこと、を特徴とする。

また、本発明は、鋳型砂を減圧して造型された鋳型内に注湯を行う鋳型造型法において、注湯後鋳型内の鋳物温度がＡ_１変態点以下になるまで鋳型内を減圧し続けることにより製造されること、を特徴とする。

本発明によれば、めっき処理若しくは琺瑯処理に悪影響を及ぼす鋳物表面付近の黒鉛を酸化するとともに遊離セメンタイトの発生を防ぐことができるので、容易かつ安価にめっき処理若しくは琺瑯処理時の欠陥を抑制することが可能となる。

また、本発明によれば、鋳物の化学組成を制御したり合金を添加したりする必要がないので、鋳物の肉厚や要求品質などに関係なく適用することが可能となる。

第１の実施の形態にかかる鋳鉄鋳物製造設備の構成を示す模式図である。 可動吸引装置が枠送り装置で送られる鋳型に追随して移動した後の状態を示す模式図である。 原位置に復帰直後の固定吸引装置と可動吸引装置の状態を示す模式図である。 第２の実施の形態にかかる鋳型周りの概略断面図である。 第３の実施の形態にかかる鋳型周りの概略断面図である。

以下に添付図面を参照して、本発明にかかる鋳鉄鋳物、鋳鉄鋳物の製造方法、及び、鋳鉄鋳物製造設備の最良の形態を詳細に説明する。本発明における鋳鉄鋳物の製造方法は、粘結剤を含まない鋳型砂を使用する鋳型を減圧して造型し、注湯後、鋳型に内蔵される鋳物の温度がＡ_１変態点以下になるまで鋳型内を減圧し続けるものである。

本発明は、めっき処理若しくは琺瑯処理に対して悪影響を及ぼす黒鉛および遊離セメンタイトを、鋳型内を減圧し続けて鋳物表面に空気が流れ続ける状態を作り出して酸化させることによって、鋳物表層付近に無黒鉛層を作り出すことを目的としている。そのためには共析反応が完全に終了する温度、すなわち準安定系におけるＡ_ｃｍ変態点か、安定系におけるＡ_１変態点以下の温度になるまでその状態を保つことが必要となる。本発明においては、対象とする材質が鋳鉄であり、強制急冷させるなどＦｅ−Ｃ系二元合金状態図における準安定系の凝固反応となるような操作を行っていないので、安定系の共析反応完了温度であるＡ_１変態点以下になるまで鋳型内を減圧し続けている。

なお、Ｆｅの磁気変態点であるＡ_２変態点、結晶構造が体心立方格子から面心立方格子に変化するＡ_３変態点、及び、結晶構造が面心立方格子から再び体心立方格子に変化するＡ_４変態点では、各々それ以下の温度で黒鉛もしくはセメンタイトの共晶もしくは共析反応が起こる。そのため、それぞれの変態点以下の温度になるまで鋳型内を減圧し続けた後で減圧状態を解除しても不十分である。

本発明における粘結剤を含まない鋳型砂を使用する鋳型内を減圧した状態で注湯を行う鋳型造型法には、原形模型板の表面に遮蔽部材を密着する遮蔽部材密着工程と、密着した遮蔽部材上に造型枠体を載置すると共に造型枠体内に粘結剤を含まない鋳型砂を充填する工程と、鋳型砂の上面を密閉して造型枠体内を負圧にし、もって遮蔽部材を鋳型砂側に吸着して遮蔽部材を成形する工程と、ついで原形模型板を遮蔽部材から離型して造型面を有する半割鋳型を造型する工程と、半割鋳型と同様にして造型したもう一つの半割鋳型と型合せして鋳造キャビティを形成する工程と、鋳造キャビティ内に溶融金属（溶湯）を注入する工程（注湯工程）と、しかる後造型枠体内の負圧状態を解除して鋳物を取り出す工程と、を有する鋳型造型・注湯プロセスである減圧鋳型造型法（以下、「Ｖプロセス」という）がある。また、樹脂製の発泡体からなる模型を、粘結剤を含まない鋳型砂に埋設し、内部を減圧することで成形した鋳型に減圧した状態のままで樹脂製の発泡体を溶融しながら注湯する、消失模型鋳造法も含まれる。

本発明において、脱炭層を形成するためには鋳物表面に常に空気が流れる状態を作り出す必要がある。しかしながら、鋳型の減圧圧力を極端に大気圧に近い状態にすると、鋳型砂が鋳物表面に落下してしまうので、鋳物表面に常に空気が流れる状態を作り出すことができない。一方、減圧圧力を極端に真空に近い状態にすると、鋳物表面に常に空気が流れる状態を作り出すことはできるが、溶湯が鋳型砂粒間の空隙に浸透して、著しい差込欠陥の原因となる。そのため、減圧圧力は−１０ｋＰａ〜−７０ｋＰａの間であることが望ましい。

また、本発明における鋳型砂は、硅砂、オリビンサンド、クロマイトサンド、ジルコンサンド、セラミック系人工砂などその種類を問わない。しかしながら、減圧した状態で鋳物表面付近を脱炭するためには、鋳型として充填した際の通気性が高いものが好適であるため、鋳型砂における５３μｍ未満の直径の粒子の割合が少ないものが好適である。鋳型砂における５３μｍ未満の直径の粒子の割合が過剰のものでは、鋳型の通気性が不足し、鋳物表面付近に十分な空気の流れが起こらず、脱炭層を形成することができなくなる。そのため、５３μｍ未満の直径の粒子の割合は、１０％以下であることが望ましい。

注湯後、鋳型に内蔵される鋳物の温度がＡ_１変態点以下になるまで要する時間は、製品の質量並びに肉厚によって異なる。注湯後、鋳型に内蔵される鋳物の温度がＡ_１変態点以下になるまで行うのに必要な枠数分の固定吸引装置と可動吸引装置を有する鋳鉄鋳物の製造設備においては、鋳型内の鋳物Ｃの表面温度を直接測定できないので、鋳物の温度がＡ_１変態点以下になるまで要する時間は、あらかじめ鋳造条件を設定した上で鋳造シミュレーションにより確認するか、若しくは試験的に鋳造を行い、実際にＡ_１変態点以下になるまで要する時間を測定し、確認しておく必要がある。

（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態にかかる鋳鉄鋳物製造設備の構成を示す模式図である。
鋳鉄鋳物製造設備１は、Ｖプロセスを用いて鋳鉄鋳物を製造する設備であり、粘結剤を含まない鋳型砂を使用する鋳型２と、鋳型定盤３と、枠送り装置４と、固定吸引装置５と、可動吸引装置６と、を備えて構成されている。なお、鋳型２は、造型枠体内に鋳型砂により鋳型が形成されたものである。ここで、図１は鋳型２が移動直前の時点の固定吸引装置５と可動吸引装置６の状態を示している。鋳型２が停止中は固定吸引装置５が各鋳型２を吸引して鋳型２内を減圧し、鋳型２が移動する際は固定吸引装置５が離脱し、代わりに可動吸引装置６が鋳型２に密着して鋳型２を吸引して鋳型２内を減圧する。その後、可動吸引装置６は鋳型２に追随して移動し、移動完了後は可動吸引装置６が離脱し、代わりに固定吸引装置５が鋳型２に密着して鋳型２を吸引して鋳型２内を減圧する。これらの動作を、注湯後、鋳型に内蔵される鋳物の温度がＡ_１変態点以下になるまで行うのに必要な枠数分の数だけ、少なくとも固定吸引装置５と可動吸引装置６を有する。

図１において、鋳型２は図の右側から左側に移動するものとし、右端の鋳型２は注湯直後の状態であり、左端の鋳型２は、注湯後、鋳型に内蔵される鋳物の温度がＡ_１変態点以下になるまで減圧された状態にある。右端の鋳型２に注湯後鋳型２を移動させるためには、まず枠送り装置４がそれぞれ両端の鋳型２を戴置した鋳型定盤３にそれぞれ密着し、両側から鋳型定盤３を固定する。また、鋳型２は、図示されていない吸引源に配管７と連通している固定吸引装置５が密着することにより、減圧状態に保たれる。さらに、図示されていない吸引源に自在に移動するホース８と連通している可動吸引装置６が鋳型２に密着して、鋳型２を減圧すると同時に、固定吸引装置５が離脱する。

次いで、枠送り装置４が作動して、鋳型定盤３に戴置した鋳型２（造型枠）を移動させる。図２は、可動吸引装置６が枠送り装置４で送られる鋳型２に追随して移動した後の状態を示す模式図である。可動吸引装置６は、図示されていない連結機構により枠送り装置４と連結しているため、枠送り装置４の動作に追随して移動する。こうして、鋳型２は移動中も可動吸引装置６により減圧状態に保たれる。

次に、一枠分の移動が完了すると、左端の鋳型２は図示されていない搬送装置によって、次工程である二次冷却工程若しくは解枠工程に搬送される。また、右端には、図示されていない吸引装置を具備する搬送装置によって、前工程である造型工程から、新たな未注湯枠が搬送されてくる。さらに、固定吸引装置５が鋳型２に密着して、鋳型２を減圧すると同時に、可動吸引装置６が離脱する。こうして、固定吸引装置５によって、鋳型２の減圧状態は保たれる。その後、枠送り装置４による鋳型定盤３の密着が解除され、枠送り装置４が原位置に復帰するのに追随して可動吸引装置６も移動し、原位置に復帰する。図３は、原位置に復帰直後の固定吸引装置５と可動吸引装置６の状態を示す模式図である。

原位置に復帰した時、枠送り装置４で密着固定される一連の鋳型定盤３に戴置した鋳型２の数は、鋳型を造型するのに要する時間であるサイクルタイムと、注湯後、鋳型に内蔵される鋳物の温度がＡ_１変態点以下になるまでの時間によって決定される。例えばサイクルタイムが３分／枠で、鋳造シミュレーションで確認したか若しくは試験的に鋳造を行い求めた注湯後、鋳型に内蔵される鋳物の温度がＡ_１変態点以下になるまでの時間が１５分であるとするならば、注湯後、鋳型に内蔵される鋳物の温度がＡ_１変態点以下になるまで減圧状態に保つ必要のある鋳型２の数は、１５÷３＝５枠ということになる。

また図３では、枠送り装置４で密着固定される一連の鋳型定盤３に戴置した鋳型２はいずれも固定吸引装置５並びに可動吸引装置６により減圧状態に保たれたままで冷却されるが、これに限らない。例えば上記のように注湯後、鋳型に内蔵される鋳物の温度がＡ_１変態点以下になるまで減圧状態に保つ必要のある鋳型２の数は５枠であるとすると、６枠目以降は二次冷却工程として鋳型を吸引せずに枠送り装置５によって移動させてもよい。

（第２の実施の形態）
第２の実施の形態は、第１の実施の形態の鋳鉄鋳物製造設備１における鋳型２周りの構成に関するものである。第２の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。本実施の形態にかかる鋳鉄鋳物製造設備の構成のうち、第１の実施の形態と異なる部分を説明する。他の部分については第１の実施の形態と同様であるので、上述した説明を参照し、ここでの説明を省略する。

鋳鉄鋳物製造設備１は、鋳型２と、鋳型定盤３と、枠送り装置４と、固定吸引装置５と、可動吸引装置６と、を備えて構成されている。図４は、第２の実施の形態にかかる鋳型２周りの概略断面図である。図４は、粘結剤を含まない鋳型砂９を使用する鋳型２と、固定吸引装置５と、温度感知器１０と、制御装置１１で構成され、温度感知器１０を鋳型２内の鋳物Ｃの最も肉厚の箇所に挿入接触させた状態のＶプロセス鋳型を示している。温度感知器１０は、あらかじめ鋳型２外の鋳物Ｃの最も肉厚の箇所の直上で待機している。温度感知器１０の待機位置は製品によって変わるので、あらかじめ図示されていない記憶装置にそれぞれの最も肉厚となる箇所の水平方向の位置と基準面からの高さを記憶させておき、その情報に基づいて制御装置１１が温度感知器１０を移動させている。また、鋳型２は固定吸引装置５並びに配管７を介して、図示されていない吸引源と連通している。

注湯が完了したとの情報が制御装置１１に入力されると、温度感知器１０は、図示されていない挿脱装置によって、鋳型２内の鋳物Ｃの最も肉厚の箇所に挿入接触される。これにより、鋳物Ｃ表面の温度情報が、制御装置１１に入力される。

温度感知器１０からの情報で制御装置１１が鋳物Ｃの製品表面温度がＡ_１変態点以下に達したことを感知すると、制御装置１１は固定吸引装置５を鋳型２より離脱させ、減圧状態を解除する。次いで、図示されていない挿脱装置によって、温度感知器１０を抜脱する。

なお、注湯が完了したとの情報を制御装置１１に入力する手段には特に制限は無く、例えば注湯完了後に作業者が制御装置１１に接続されている押釦を押して注湯が完了したとの情報を入力しても構わないし、揚がり上面の温度を非接触の温度計で測定し、揚がり上面の温度の情報を制御装置１１で監視して、揚がり上面が溶湯温度まで上昇したことで注湯完了と判断して温度感知器１０を挿入接触させてもよい。

（第３の実施の形態）
第３の実施の形態は、第２の実施の形態と同じく、第１の実施の形態の鋳鉄鋳物製造設備１における鋳型２周りの構成に関するものである。第３の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。本実施の形態にかかる鋳鉄鋳物製造設備の構成のうち、第２の実施の形態と異なる部分を説明する。他の部分については第２の実施の形態と同様であるので、上述した説明を参照し、ここでの説明を省略する。

鋳鉄鋳物製造設備１は、鋳型２と、鋳型定盤３と、枠送り装置４と、固定吸引装置５と、可動吸引装置６と、を備えて構成されている。図５は、第３の実施の形態にかかる鋳型２周りの概略断面図である。図５は、粘結剤を含まない鋳型砂９を使用する鋳型２と、温度感知器１０と、制御装置１１と、警告灯１２と、二方弁１３で構成され、温度感知器１０を鋳型２内の鋳物Ｃの最も肉厚の箇所に挿入接触させた状態のＶプロセス鋳型を示している。温度感知器１０は第２の実施の形態と同様にあらかじめ鋳型２外の鋳物Ｃの最も肉厚の箇所の直上で待機している。温度感知器１０の待機位置は製品によって変わるので、あらかじめ図示されていない記憶装置にそれぞれの最も肉厚となる箇所の水平方向の位置と基準面からの高さを記憶させておき、その情報に基づいて制御装置１１が温度感知器１０を移動させている。また、鋳型２は容易に着脱可能なホース８で二方弁１３と接続されており、二方弁１３は配管７を介して、図示されていない吸引源と連通している。

第２の実施の形態と同様に注湯が完了したとの情報が制御装置１１に入力されると、図示されていない挿脱装置によって、鋳型内の鋳物Ｃの最も肉厚の箇所に温度感知器１０を挿入接触させる。これにより、鋳物Ｃ表面の温度情報が、制御装置１１に入力される。

温度感知器１０からの情報で制御装置１１が鋳物Ｃの製品表面温度がＡ_１変態点以下に達したことを感知すると、制御装置１１は警告灯１２を点灯させる。警告灯１２が点灯したことを作業者が確認すると、手動で二方弁１３を閉じて、ホース８を鋳型２より抜脱して減圧状態を解除する。次いで、図示されていない挿脱装置によって、温度感知器１０を抜脱する。

なお、注湯が完了したとの情報を制御装置１１に入力する手段には特に第２の実施の形態と同様制限は無く、例えば注湯完了後に作業者が制御装置１１に接続されている押釦を押して注湯が完了したとの情報を入力しても構わないし、揚がり上面の温度を非接触の温度計で測定し、揚がり上面の温度情報を制御装置１１で監視して、揚がり上面が溶湯温度まで上昇したことで注湯完了と判断して温度感知器１０を挿入接触させてもよい。

なお、第１〜３の実施の形態では、いずれもＶプロセスにおける例を示したが、消失模型鋳造法の場合でも、設備の構成並びに動作は同様である。

また、第１〜３の実施の形態では、粘結剤を含まない鋳型砂を使用しているが、鋳型内を減圧した状態で、鋳物表面に空気が流れ続ける状態を作り出すことができる限り、微量な粘結剤が鋳型砂に含まれていてもよい。

上記の説明から明らかなように、本発明は、鋳造後その表面にめっき処理若しくは琺瑯処理を行う鋳鉄鋳物の製造方法において、粘結剤を含まない鋳型砂を使用し、鋳型内を減圧した状態で注湯を行う鋳型造型法を用いて、注湯後、鋳型に内蔵される鋳物の温度がＡ_１変態点以下になるまで鋳型内を減圧し続けるため、常に鋳物表面を空気が流れる状態となる。そのため、高温の状態の鋳物において、表面付近に存在する黒鉛は速やかに酸化されるので、鋳物表面付近に脱炭層が形成される。一方で、鋳型は減圧された状態であるので、急冷されることで生じる遊離セメンタイトが生じることもない。そのため、めっき処理や琺瑯処理を行う際に悪影響を及ぼす、鋳物表面付近の異常組織は形成されないこととなり、本発明の効果は当業者において非常に多大なものであることは明らかである。

１ 鋳鉄鋳物製造設備
２ 鋳型
３ 鋳型定盤
４ 枠送り装置
５ 固定吸引装置
６ 可動吸引装置
７ 配管
８ ホース
９ 鋳型砂
１０ 温度感知器
１１ 制御装置
１２ 警告灯
１３ 二方弁

Claims (9)

1. 鋳型砂を減圧することにより、鋳型を造型する工程と、
   鋳型内に溶湯を注湯する工程と、
   前記溶湯により形成される鋳物の温度がＡ_１変態点以下になるまで前記鋳型内を減圧する工程と、を含むこと、を特徴とする鋳鉄鋳物の製造方法。
2. 前記鋳型砂は粘結剤を含まないこと、を特徴とする請求項１に記載の鋳鉄鋳物の製造方法。
3. 前記鋳型内の圧力を、−１０ｋＰａ〜−７０ｋＰａの間で保持すること、を特徴とする請求項１または２に記載の鋳鉄鋳物の製造方法。
4. 粘結剤を含まない前記鋳型砂における５３μｍ未満の直径の粒子の割合は、１０％以下であること、を特徴とする請求項２に記載の鋳鉄鋳物の製造方法。
5. 鋳型砂を減圧して造型された鋳型内に注湯を行い、鋳鉄鋳物を製造する鋳鉄鋳物製造設備において、
   少なくとも１つの鋳型と、
   前記鋳型を移動させる枠送り装置と、
   前記鋳型の停止時に、前記鋳型内を減圧する少なくとも１つの固定吸引装置と、
   前記鋳型の移動時に、前記固定吸引装置の代わりに前記鋳型内を減圧しながら移動する少なくとも１つの可動吸引装置と、を備え、
   前記鋳型は、注湯後の鋳型内の鋳物温度がＡ_１変態点以下になるまで、前記枠送り装置による移動と停止を繰り返すこと、を特徴とする鋳鉄鋳物製造設備。
6. 前記鋳型が複数存在し、
   前記枠送り装置が複数の前記鋳型を同時に移動させ、
   前記固定吸引装置及び前記可動吸引装置を、少なくとも前記鋳型と同じ数だけ備えること、を特徴とする請求項５に記載の鋳鉄鋳物製造設備。
7. 前記鋳物の製品表面温度を測定する温度感知器と、
   前記鋳物の製品表面温度がＡ_１変態点以下に達した時点で、前記固定吸引装置を前記鋳型から離脱させて減圧状態を解除するように制御する制御装置と、をさらに備えたこと、を特徴とする請求項５または６に記載の鋳鉄鋳物製造設備。
8. 前記温度感知器は、前記鋳型内の鋳物の最も肉厚の箇所に接触するように、前記鋳型内に挿入されること、を特徴とする請求項７に記載の鋳鉄鋳物製造設備。
9. 前記制御装置の指示により点灯する警告灯をさらに備えたこと、を特徴とする請求項７または８に記載の鋳鉄鋳物製造設備。