JPH01138052A - 二層管の遠心鋳造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は二層管の遠心鋳造方法に関する。

〔従来の技術〕

二層管は、外層と内層との金属の種類、成分組成を適宜
に選択することよって、各種用途に応じた管特性を作り
出すことができるので、各種用途の専用管として用いら
れている。

この二層管の製造方法として遠心鋳造法が利用されるこ
とは公知である。第３図において、（１０）は遠心鋳造
用鋳型、（２０）は鋳型の両端に嵌装され、ピン（３０
）で固定された湯止めハンド、（４０）は鋳込み用ホッ
パである。鋳型（１０）は回転駆動ローラ　（５０，５
０）上に担持され、ローラ　（５０，５０）の回転駆動
により軸心を回転中心として所定の回転速度で回転する
。鋳型（１０）内には、外層（Ａ）を形成するための溶
湯（外層溶湯）が、一端側の湯止めバンド（２０）の注
湯孔（２１）から鋳型（１０）内をわずかにのぞくよう
に配備された鋳込みホッパ（４０）を通して注湯される
。鋳型（１０）内に注湯された外層溶湯は鋳型の回転に
よる遠心力の作用で鋳型（１０）の内周面に沿った溶湯
シリンダを形成する。そして、外層溶湯のシリンダが凝
固した時点で、内層を形成するための溶湯（内層溶湯）
を、鋳込みホッパ（４０）を通して注湯し、前記外層（
Ａ）の鋳造と同様に、鋳型（１０）の回転による遠心力
の作用で外層（Ａ）の内周面に沿う内層溶湯シリンダを
形成し凝固させることにより、第４図に示すように外層
（Ａ）と内層（Ｂ）とが融着した二層管が得られる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このように鋳造された二層管が、二層積層構造体として
所望の管特性を発揮するためには、外層（Ａ）と内層（
Ｂ）のそれぞれが全周全長に亘って所定の設計層厚を有
すると共に、両層がその界面において冶金学的に密着し
た強固な結合関係を有していなければならない。

しかるに、鋳造された二層管は、第４図に示すように、
湯元側（Ｘ）に、外層（Ａ）の層厚が薄く、外層金属と
内層金属とが混合した部分（Ｄｌ）を、他方湯先側（Ｙ
）には外層（Ａ）と内層（Ｂ）の界面接合が不完全な部
分（Ｄ２）を形成することがある。

湯元側（Ｘ）に混合部（Ｄｌ）が生じるのは、外層（Ａ
）の凝固後に注湯される内層溶湯の落下流（Ｍｂｓ）の
衝撃と熱的影響によって落下流直下およびその近傍の外
層（Ａ）が過度に再溶融し内周側がえぐられるからであ
る。他方、湯先側（Ｙ）に接合不良部（Ｄ２）が生じる
のは、鋳型内に注湯された内層溶湯（Ｍｂ）が湯元側（
Ｘ）から外層（Ａ）表面に沿って湯先側（Ｙ）に流れ広
がっていく途中で、徐々に熱を奪われ、湯先側（Ｙ）に
達した時点で、外層（Ａ）と融着するに足る熱量を失っ
ていることによる。この湯先側の接合不良は、内層溶湯
（Ｍｂ）の注入量が少ない程、また鋳造長さが長い程、
発生し易い。

湯元側（Ｘ）の混合部（ＤＩ）の発生を防止するには、
外層（Ａ）が十分に冷却するまで、内層溶湯の注湯時期
を遅らせればよいが、それでは湯先側の接合不良が一層
生じ易くなる。また湯元側の接合不良を防止すべく、内
層溶湯の注湯時期を早めると、上記説明から明らかなよ
うに、湯元側の混合部（Ｄｌ）が、−層顕著に現れるこ
とになる。結局、従来の鋳造方法では、混合部（ＤＩ）
や接合不良部（Ｄ２）のない二層管を鋳造することは極
めて困難であり、その鋳造体から、それらの欠陥部分を
切断除去せざるを得す、それだけ鋳造歩留まりの低下と
コストアップを余儀なくされている。

本発明は上記問題点を解決するための二層管の遠心鋳造
方法を提供する。

〔問題点を解決するための手段］ 本発明の二層管の遠心鋳造方法は、軸心を回転中心とす
る鋳型の回転下に、外層溶湯を注湯することにより外層
を鋳造し、ついで外層の内面に内層溶湯を注湯すること
により内層を鋳造することからなる二層管の遠心鋳造方
法において、外層鋳造の後、鋳型内に臨む長尺溶湯穢、
または鋳型の少なくとも一方を鋳型の軸心方向に移動さ
せつつ、該長尺溶湯樋を介して、その先端部から流下す
る内層溶湯の流下位置を鋳型の軸心方向に変化させなが
ら内層溶湯の注湯を行うことを特徴とする。

第１図および第２図は本発明による遠心鋳造方法の説明
図を示す。

ここで、第３図に示す従来例に相当する個所には同符号
を付して説明は省略する。

図中（４０′）は、鋳型（１０）の一端側の湯止めハン
ド（２０）の注湯孔（２１）側に配備された外層注湯用
ホッパである。（６０）は、鋳型（１０）の他端側の湯
止めハンド（２０）の注湯孔（２２）側に配備された内
層注湯用ホッパである。また、この内層注湯用ホッパ（
６０）には、鋳型（１０）の軸心と軸心を一致しである
とともに、鋳型（１０）の胴長さに相当する長尺溶湯樋
（８０）が取付けられている。さらに、このホッパ（６
０）の下部には、レール（７０）と転勤関係にある車輪
（９０）が取付けられており、この車輪（９０）を介し
て該ホッパ（６０）を鋳型（１０）の軸心に沿う方向に
進退移動させれば、前記長尺溶湯樋（８０）を鋳型（１
０）内で移動できるようになっている。また、内層注湯
用ホッパ（６０）には、内層溶湯（Ｍｂ）を収容可能に
した取鍋（１００）が付帯され、移動する内層注湯用ホ
ッパ（６０）に内層溶湯（Ｍｂ）を連続供給できるよう
になっている。この取鍋（１００）は、例えば内層注湯
用ホッパ（６０）の枠体（図示せず）に取付けられた支
軸（１０１）を中心に傾動可能であり、傾動操作装置（
図示せず）を操作し、該取鍋（１００）を傾動させるこ
とによって、収容された溶湯（Ｍｂ）を内層注湯用ホッ
パ（６０）内に流し込み可能となっている。

本発明によれば、回転する鋳型（１０）内に、まず外層
溶湯を、外層の設計層厚に相当する量だけ外層注湯用ホ
ッパ（４０）を通して注湯する。この時点では、内層注
湯用ホッパ（６０）は、鋳型（１０）から離隔した位置
にあり、該ホッパ（６０）の長尺溶湯樋（８０）は鋳型
（１０）内から離脱した待機状態となっている。

外層注湯用ホッパ（４０’）を通して鋳型（１０）内に
注湯された外層溶湯は、鋳型（１０）内面に落下し、遠
心力によって鋳型（１０）内面に沿って拡散して、鋳型
内面に溶湯シリンダを形成し、しだいに凝固して外層（
Ａ）を形成する。この外層溶湯が凝固するまでの待ち時
間の間に内層注湯用ホッパ（６０）を鋳型（１０）に近
接移動させ、長尺溶湯樋（８０）を鋳型（１０）内に挿
入状態にする。

そして、外層溶湯が凝固した時点で、取鍋（１００）を
傾動させ、取鍋（１００）内の内層溶湯（Ｍｂ）を内層
注湯用ホッパ（６０）に流し込んで、長尺溶湯樋（８０
）先端から、内層溶湯（Ｍｂ）を外層（Ａ）内面に注湯
する。この注湯と同時に内層注湯用ホッパ（６０）を鋳
型（１０）から離隔する方向へ移動させると、この移動
によって長尺溶湯樋（８０）は鋳型（１０）内から抜は
出す方向に移動し、この移動に伴って内層溶湯（Ｍｂ）
の落下位置を外層（Ａ）の一端内面から他端内面まで変
遷しながら、内層溶湯（Ｍｂ）を注湯する。注湯された
内層溶湯（Ｍｂ）は、外層（Ａ）内面に遠心力によって
拡散して、外層（Ａ）の内面を覆う内層溶湯シリンダを
形成し、しだいに凝固して内層（Ｂ）を形成する。内層
溶湯シリンダの凝固が完了した後、外層（Ａ）、内層（
Ｂ）が接合した鋳造体を鋳型（１０）から抜き取る。こ
うして、外層（Ａ）と内層（Ｂ）との積層体である二層
管が得られる。

〔作用〕

本発明によれば、外層（Ａ）の鋳造に続いて鋳型（１０
）内に注湯される内層溶湯（Ｍｂ）の落下流（Ｍｂｓ）
は、凝固直後の外層（Ａ）の同一個所に続けて注湯され
ないで、外層（Ａ）の一端内面から他端内面に内層溶湯
（Ｍｂ）の落下位置を変えながら注湯される。そのため
、外層（Ａ）に与える衝撃と熱的影響が小さく、同一個
所に続けて注湯される場合と異なって、外層内面が深（
えぐられることがない。

従って、第４図に示したような混合部（Ｄ２）が生しる
ことはなく、内層（Ｂ）および外層（Ａ）のいずれも設
計層厚に形成される、また、上記のように内層溶湯（Ｍ
ｂ）の落下流（Ｍｂｓ）による外層のえくれ・混合層の
発生の懸念がないから、内層溶湯の注湯を、外層（Ａ）
の凝固直後すなわち、外層（Ａ）が十分な熱量を保有し
ている間に行うことができ、従って、外層内面全領域に
亘って、外層（Ａ）と内層（Ｂ）との完全な冶金学的接
合が形成され、その鋳造サイズが長尺である場合や、内
層層厚が薄肉である場合にも、第４図に示したような湯
先側（Ｙ）に接合不良（Ｄ２）の生じるおそれはない。

〔実施例〕

第１図に示す遠心鋳造機を使用した本発明方法による二
層管の鋳造を行った。

（１）鋳造サイズ 外層：外径１００φ、肉厚６ｔ、長さ４０００β（ｍｍ
）内層：内径８０φ、肉厚４ｔ、長さ４０００　Ｉ！、
（ｍｍ）（２）鋳造材料および鋳込み温度 外層：炭素鋼（ＳＣ４５）　、　１６００°Ｃ内層：耐
熱鋼（）（Ｋ　４０　）　、　１５５０”Ｃ第１表は、
本発明方法と従来法とによって得た二層管の内層肉厚と
、外層肉厚とを、該二層管の一端から他端までを等間隔
毎に測定した結果を示す。この表の測定結果は、内層肉
厚値を分母に、外層肉厚を分子に記入して、両層の肉厚
関係を示している。ここで、両肉厚は、超音波探傷法に
より測定したものである。また、測定対象である二層管
の材質および鋳造サイズは同一である。

この表からもわかるように、従来方法で得られた二層管
は、湯元側つまり一端側におけるえぐれ・混合層がある
ことを示し、湯先側つまり他端側において、内、外層の
融着不良のために、測定値の記載はない。これに対して
、本発明方法で得られた二層管は、外層のえぐれ・混合
層、および接合不良のいずれも皆無であり、全周全長に
亘り、所定の設計層厚を有し、層間は冶金学的に接合し
ている。

なお、上記実施例では、長尺溶湯樋（８０）を鋳型（１
０）内から引き抜く方向に、内層溶湯を外層（Ａ）の内
面に注湯するものについて説明したが、本発明はこれに
限らず、内層注湯用ホッパ（６０）は固定しておき、こ
のホッパ（６０）に対して鋳型側を移動させて、外層（
Ａ）の一端内面から他端内面まで内層溶湯（Ｍｂ）の落
下位置を変えながら注湯してもよく。この場合、上記実
施例と同様の作用効果を奏する。

〔発明の効果〕

本発明方法によれば、層厚が均一で層間接合の完全な二
層管が得られ、その鋳造歩留まりは従来法に比し飛躍的
に向上する。本発明方法は、各種用途の構造材料、例え
ば耐摩耗管、圧延用ロールの胴部、高温高圧反応管、ガ
ス、液化ガス、液体の輸送管等の製造方法として有用で
あり、その高歩留まりにより製造コストの大幅な低減に
奏効すると共に、その鋳造品質の健全性により構造部材
としての安定性・信頼性を保証する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による遠心鋳造法の実施例を示す軸方向
断面図、第２図は本発明方法により得られる二層管の例
を示す軸方向断面図、第３図は従来の二層管の遠心鋳造
法を示す軸方向断面図、第４図は従来法により得られる
二層管とその鋳造欠陥を模式的に示す軸方向断面図であ
る。 １０：鋳型、６０：内層注湯用ホッパ、８０：長尺溶湯
樋、Ａ：外層、Ｂ：内層、Ｄｌ：えぐれ・混合部、Ｄ２
：接合不良部、Ｍｂ：内層溶湯。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）軸心を回転中心とする鋳型の回転下に、外層溶湯
   を注湯することにより外層を鋳造し、ついで外層の内面
   に内層溶湯を注湯することにより内層を鋳造することか
   らなる二層管の遠心鋳造方法において、外層鋳造の後、
   鋳型内に臨む長尺溶湯樋、または鋳型の少なくとも一方
   を鋳型の軸心方向に移動させつつ、該長尺溶湯樋を介し
   て、その先端部から流下する内層溶湯の流下位置を鋳型
   の軸心方向に変化させながら内層溶湯の注湯を行うこと
   を特徴とする二層管の遠心鋳造方法。