JPH0130587B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、遠心力鋳造方法、特に各層が所定の
均一な層厚を有し、かつ層間の密着性にすぐれた
二層遠心鋳造管を製造する方法に関する。

二層遠心鋳造管は、二種の異なる金属を同心円
状に鋳造して二層構造とすることにより、各層の
金属の特長を活かし、苛酷な使用条件に耐え得る
ようにしたものであり、例えば炭化水素類の熱分
解・改質用反応管、いわゆるクラツキングチユー
ブなどとして用いられている。この二層遠心鋳造
管に所期の性能、特性を発揮させるには、鋳造工
程において、両層の金属の混り合いを防ぎ、各層
を所定の均一な層厚に形成せしめるとともに、両
層を境界面で金属学的に密着させ強固な結合状態
にすることが必要である。

二層遠心鋳造管は、遠心鋳造鋳型内に、外層
（第１層）としての金属溶湯を注入したのち、そ
の内側面にフラツクスを投与し、ついで内層（第
２層）となる金属溶湯を注入することにより製造
されるが、その場合に、第２層金属溶湯の注入を
比較的早い時点で行なうと、第１図に示すよう
に鋳型Ｍ内の第１層金属１はその表層部１，１が
未凝固状態にあり、従つて第１層と第２層２は融
合により容易に密着するものの、第１層の凝固層
１，２も高温状態であるために第２層溶湯の熱を
受けて再溶融する。その結果、同図に示すよう
に、最終的に形成される第１層１′は所期の層厚
より薄いものとなり、一方第２層２′は第１層金
属の多量の混入により、層厚が過大となるととも
に、当初の化学成分組成とは異なつたものになつ
てしまう。

上記の不都合を回避するには、第１層を内側面
まで完全に凝固させ、かつ第２層溶湯の熱を受け
ても再溶融しない温度に降温したのちに第２層溶
湯を注入するようにすればよいが、そうすると両
層間の密着性に問題が生ずる。すなわち、第２図
に示すように、注入された第１層金属溶湯１の内
側面にフラツクスＦを投与し、その状態で第１層
１を凝固させたのち（同図）、第２層金属溶湯
２を注入すると（同図）、該第２層は第１層と
の接触面に薄い凝固殻（チル層）２，１を形成す
る（同図）。その場合、フラツクスＦの大部分
は第２層溶湯の注入とともにその表面に浮上する
が、凝固殻２，１が早期に形成されるため、一部
のフラツクスは浮上しきれず、そのまま第１層１
と第２層２の間に残留した状態で各層の凝固が完
了する（同図）。この傾向は、特に、第２層金
属の溶融点が第１層金属のそれより高い程、顕著
に現われる。このため、両層間の結合状態は極め
て不完全なものとなり、両層間に残留したフラツ
クスは得られた二層管の致命的欠陥となる。これ
を防ぐ方法としては、第２層金属溶湯の鋳造温度
を高めて該溶湯の保有熱量を高めることによつて
凝固殻２，１の形成を遅らせるか、もしくはその
再溶融を図ることも考えられるが、溶湯温度をそ
れ程高めることはできないから、その効果には限
度があり、結局健全な二層管を得ることはできな
い。

本発明は上記にかんがみてなされたものであ
り、厚薄任意の均一な所定の層厚を有し、かつ両
層間の密着性にすぐれた二層管を得るための遠心
力鋳造法を提供する。

以下、本発明方法について説明する。

本発明方法によれば、水平に設置された遠心力
鋳造用回転鋳型内にて、まず所定の層厚を有する
第１層を鋳造し、その内側面まで凝固したのち、
第２層の鋳造を行なう。第２層の鋳造に際して注
入される第２層溶湯量は、第１層との境界部に生
ずる第２層のチル層を、該第２層溶湯自身の保有
熱にて再溶融させるに足る量とする。なお、第１
層鋳造後その内側に、常法に従つてフラツクスを
投与してもよい。

上記のように第２層溶湯はチル層を再溶融させ
得る熱量を有するので、チル層と第１層との間に
フラツクスの一部が捕足されても、チル層の再溶
融によつて第２層溶湯上面に浮上し分離される。
すなわち、本発明においては、第２層溶湯は、チ
ル層溶融のための熱源としての役割をも兼ねる。
この熱量をまかなうに要する該溶湯の注入量は適
宜定められるが、通常その溶湯層厚が、第１層の
層厚の約1/2以上となる量であることが好ましい。

第２層溶湯は時間の経過とともにその外側（第
１層と接する側）から順次凝固していく。むろん
その凝固層厚は、該溶湯注入後の経過時間によつ
て定まる。この第２層の注入溶湯層厚が、鋳造肉
厚の設計値より大きい場合には、所定時間の経過
により凝固層厚が設計値に到達した時点で、余剰
の未凝固溶湯（残湯）を鋳型外に排出する。

上記余剰の第２層残湯の排出は、例えば第３図
に示すように、鋳型Ｍを水平面に対し適当な角度
θだけ傾斜させるとともに（図中、傾斜のための
駆動機構および鋳型を軸心を中心に回転させる駆
動機構は省略）、鋳型Ｍの端部に装着されている
溶湯飛散防止用端板３の一方を取はずして、その
下端側開口部より残湯４を流出させ、適当な容器
５内に排出すればよい。これにより、所定層厚の
第１層１および第２層２からなる二層管が得られ
る。

残湯排出の別法として第４図に示されるごとき
方法によつてもよい。同法は、鋳型Ｍのまわり
に、鋳型に対面する側が開口したリング状の容器
５′を水平に設置するとともに、鋳型Ｍをその長
手方向中央部Ｃを軸として水平面内で回転させる
駆動手段（図示せず）を設けておき、所定の層厚
の第２層２が形成された時点で、鋳型両端部の端
板３，３を取はずすと同時に、軸Ｃを中心に回転
させ、その遠心力により鋳型内の残湯４を周囲の
容器５′内に排出するようにしたものである。

ところで、第２層の凝固層厚が設計肉厚に達し
たのちは、該層厚の不必要な増加を避けるため
に、残湯の排出は迅速に行なうべきである。この
場合、その設計肉厚が大きいほど、設計肉厚の凝
固層が形成されるまでの経過時間が長くなるの
で、それに伴なつて残湯の温度降下も大きく、粘
稠化の度合いも増大する。従つて、前記第３図の
傾斜法によつて残湯を排出する場合は、第２層の
設計肉厚が大きい程、鋳型Ｍの傾斜角θを大きく
するとこによつて残湯の流出を促し、一方第４図
の回転法による場合は、回転数を増やして残湯に
対する遠心力を高めてやるとよい。

なお、本発明方法では、他の鋳造条件に特別の
制限はなく、例えば第１層および第２層の鋳造温
度も常法どおり設定すればよい。

次に本発明の実施例について説明する。

実施例 １ 第３図に示されるように鋳型を傾斜させる駆動
機構を備えた遠心力鋳造装置を用い、まず常法に
より、0.4％Ｃ―25％Cr―20％Ni―Fe溶湯22Kgを
注入し、層厚15mmの第１層を鋳造し（鋳造温度
1630℃）、内面の酸化防止のためのフラツクスを
投入した。第１層の内側面まで凝固したのち、18
％Cr鋼溶湯9.6Kgを注入した（鋳造温度1600℃）。
その溶湯層厚は８mmである。ついでチル層の再溶
融を見計つて、鋳型を傾斜（傾斜角度θ：50゜）
させるとともに下端側端板を取はずして、層厚６
mmに相当する溶湯を排除したのち、端板を再装着
するとともに鋳型を水平位置に復帰させ、凝固を
完了させることにより、外径134mm、第１層厚15
mm、第２層厚２mmの二層管を得た。

実施例 ２ 第４図に示されるように鋳型を長手方向の中央
部を回転軸心として水平面内に回転させる駆動機
構を備えた遠心力鋳造装置にて、まず0.4％Ｃ―
25％Cr―20％Ni―Fe溶湯22Kgを注入して層厚15
mmの第１層を鋳造し（鋳造温度1650℃）、内面酸
化防止のフラツクスを投与した。第１層の内側面
まで凝固したのち、18％Cr鋼溶湯12Kgを注入し
た（鋳造温度1590℃）。その溶湯層厚は10mmであ
る。ついでチル層の再溶融を見計つて、鋳型両端
の端板を取はずすと同時に、長手方向の中央部を
中心に、回転速度100rpmにて水平面内で回転さ
せ、層厚８mmに相当する溶湯を排除したのち、上
記回転を停止するとともに端板を再装着し、その
まま凝固させ、外径134cm、第１層厚15mm、第２
層厚２mmの二層管を得た。

上記各実施例で得られた二層管は、いづれも各
層金属相互の混り合いがなく、所定の成分組成と
設計肉厚とを有し、また層間の密着性も完全であ
ることが確認された。

以上のように、本発明方法によれば、第１層が
内側面まで凝固したのち第２層溶湯が注入される
ので、両層間の金属の混り合いによる第１層厚の
減少や各層金属の化学成分組成の変化を生ずるこ
とがない。また、第１層に接して生成するチル層
は再溶融されるので、たとえその部分にフラツク
スが捕捉されていてもこれを浮上分離させるとと
もに両層の密着性を金属学的にも完全ならしめ強
固な結合状態とすることができる。更に、第２層
は残湯の排除によつて容易に望む層厚とすること
ができ、かくして所定の化学成分と厚薄任意の各
層厚を備えた密着性の良好な二層遠心鋳造管が得
られる。

また、従来においては、第１層と第２層の混り
合いを防ぐ目的で本発明のごとく第１層内側面凝
固後に第２層溶湯を注入すると、両層間の密着性
が不完全となり、その傾向は、第１層金属より溶
融点の高い金属を第２層として用いる場合に顕著
となることは前述したとおりであり、従つて各層
金属の材質選択に強い制限をうけていたが、本発
明方法によれば、そのような制限はうけないか
ら、任意の材質を組合せた二層管の製造が可能で
あり、各種用途における多様な要求特性にも随意
応じることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図，および第２図，，，は遠
心鋳造用回転鋳型内の各層金属の凝固状況を示す
断面説明図、第３図および第４図はそれぞれ本発
明方法における鋳型内残湯排出法の具体例を示す
断面説明図である。 １：外層（第１層）、２：内層（第２層）、４：
残湯、５，５′：容器、Ｍ：遠心鋳造用鋳型。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 第１層とその内側面に積層された第２層とか
   らなる二層管の遠心力鋳造法であつて、遠心力鋳
   造用鋳型内に、まず第１層を鋳造してその内側面
   まで凝固したのち、第１層との境界部に生ずる第
   ２層のチル層（凝固殻）を再溶融させるに足る量
   の第２層金属溶湯を注入し、第２層のチル層を第
   ２層金属溶湯の保有熱により再溶融させるととも
   に、第２層溶湯の凝固層厚がその設計肉厚に達し
   た時点でただちに余剰の第２層未凝固溶湯を鋳型
   外に排出することを特徴とする二層管の遠心力鋳
   造方法。 ２ 鋳型を傾斜させ、その下端側から流出させる
   ことにより、余剰の第２層未凝固溶湯を鋳型外に
   排出することを特徴とする上記第１項に記載の二
   層管の遠心力鋳造方法。 ３ 鋳型を、その長手方向中央部を回転軸心とし
   て水平面内で回転させ、その遠心力にて余剰の第
   ２層未凝固溶湯を鋳型外に排出することを特徴と
   する上記第１項に記載の二層管の遠心力鋳造方
   法。