JPH02290915A - 球状黒鉛鋳鉄の薄肉鋳造品の熱処理装置 - 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〕 本発明は球状黒鉛訪鉄の薄肉鋳造品を製造するのに適し
た熱処理装置に関する。

〔従来の技術〕

最近、機械的強度の向上を目的として、薄肉部材を鋳造
により製造する試みがなされている。

しかし、薄肉球状黒鉛鋳鉄品は鋳型に注入した溶湯の冷
却速度が早いため、多《の場合チルが析出する。チルが
析出した薄肉球状黒鉛訪鉄品は切削性が著しく悪く、し
かも伸びがなく耐衝撃性に乏しいので容易に破損する。

そのため、常温近くまで冷却した球状黒鉛鋳鉄の薄肉鋳
造品を、Ａ，変態点以上の温度、例えば８５０〜９５０
℃程度に再加熱し、チル消しの熱処理が行われている。

これにより、セメンタイトが分解され、基地中のパーラ
イトのフエライト化が行われる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、上述の方法では、一次晶出の黒鉛も同時に基地
に拡散し、その黒鉛の周囲に微細な空隙が生じるため、
機械的性質、特に疲労強度が低下することがわかった。

また常温まで冷却した薄肉球状黒鉛鋳鉄品を再び高温に
加熱するため、多くの熱エネルギーを必要とするので、
極めて不経済でもある。

このような問題を解決する方法として、本出願人は、先
に、球状黒鉛鋳鉄組成を有する溶湯を鋳型に注入し、前
記溶湯のＶ固完了後鋳造品のほぼ全体がまだ八，変態点
以上の状態にあるときに型バラシを行い、得られた鋳造
品を直ちに八〇変態点以上の温度に保持された連続炉の
均熱域に入れ、そこで基地中のセメンタイトを分解する
ために前記鋳造品を３０分以下保持し、次いで前記鋳造
品を前記連続炉の冷却域に移送して、前記基地のフエラ
イト化を達成する冷却速度で、前記鋳造品を冷却するこ
とにより、パーライトが面積率で１０％以下のフェライ
ト基地中に球状黒鉛粒子が分敗し、前記球状黒鉛粒子と
前記フエライト基地との間に微細な空隙が実質的に存在
しない薄肉強靭球状黒鉛鋳鉄を製造する方法を出願した
（特願平１−２３４４８５号（国内優先日：昭和６３年
９月９日））ｏしかして、上述の熱処理を効率的に遂行
するための装置が求められている。

従って本発明の目的は、良好な機械的性質を有し、特に
疲労強度が大きな球状黒鉛鋳鉄の薄肉鋳造品を、熱効率
よく製造することができる熱処理装置を提供することで
ある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的に鑑み鋭意研究の結果、本発明者らは、球状黒
鉛鋳鉄の薄肉鋳造品を、型バラシ後室温まで冷却するこ
となしに、Ａ，変態点以上の温度で短時間熱処理し、次
いで冷却速度を制御して冷却することにより、球状黒鉛
粒子が周囲のフエライト基地へ拡敗するのを有効に防止
しつつ、基地のフェライＦ化処理を行うことができ、も
って基地中の球状黒鉛粒子の周囲に微細な空隙が実質的
にない薄肉球状黒鉛鋳鉄を得ることができること、及び
かかる薄肉球状黒鉛鋳鉄は優れた機械的性質、特に疲労
強度を有することを発見し、本発明を完成した。

すなわち、本発明の球状黒鉛鋳鉄の薄肉鋳造品の熱処理
装置は、鋳型から球状黒鉛鋳鉄の薄肉鋳造品を取り出す
型ばらし装置と、前記型ばらし装置に近接した位置に導
入口を有する連続炉と、前記型ばらし装置と連続炉の導
入口との間に設けられた鋳造品の移載装置と、前記連続
炉内を移動する前記鋳造品の搬送装置とを有し．、前記
連続炉は前記球状黒鉛鋳鉄のＡ３変態点以上の温度に保
持された均熱域とそれに続く冷却域とからなり、前記訪
造品は、鋳型から取り出された後、直ちに前記移載装置
により前記搬送装置まで運ばれ、搬送装置に移し換えら
れて前記連続炉内に導入されることを特徴とする。

〔実施例〕

以下本発明の実施例を添付図面を参照して詳細に説明す
る。

まず、第１図〜第４図によって説明すれば、本発明の熱
処理装置は、鋳造品取り出し装置（型ばらし装置）１と
、鋳造品移載装置５と、鋳造品搬送装置６と、連続炉７
を有する。

鋳造品取り出し装置１は、複数の支柱２に支持された架
台３上を移動自在な上部支持部材１１と、上部支持部材
１１のシリンダー１１ａ内を自由に昇降し得るロッド１
２を介して上部支持部材ｌ１から懸吊されている懸架装
置１３と、懸架装置１３上を移動自在の移動部材１４と
からなる。

第１図に示すように、上部支持部材１１は四角にローラ
ｌｌｂを有し、各ローラＩｌｂは架台３上を移動し得る
ようになっている。また上部支持部材１１の一端には、
横行シリンダー２０のロッド２１が結合されており、横
行シリンダー２０のロツド２１の動きにより、上部支持
部材１１は鋳型の進行方向に対して横方向に移動する。

懸架装置１３は、前述の通りシリンダー１１ａ内を昇降
自在のロッド１２を介して上部支持部材１１と連結して
おり、その昇降位置は昇降シリンダー２２により設定さ
れる。昇降シリンダー２２は上部支持部材Ｉ１に固定さ
れており、シリンダー２２のロツド２３の下端部は懸架
装置１３の上端部に接合されている。

懸架装置１３は一対のガイドレール１３ａを有し、その
上に複数のローラ１４ａを有する移動部材１４が前後方
向に移動自在に載置されている。移動部材■４の後端に
は前後動シリンダー２４のロッド２５が接合されており
、また前後動シリンダー２４は懸架装置１３に固定され
ている。

移動部材１４の下端部には鋳造品と係合してそれを鋳型
から取り出すための爪１４ｂが設けられている。

鋳造品移載装置５は、駆動源（図示せず）により間欠的
に駆動されるエンドレスチェーン５１と、エンドレスチ
ェーン５１の行路を設定する複数のブーリ５２とからな
り、エンドレスチェーン５１には適宜の間隔をおいて一
対の懸吊ピン５３が複数組取り付けられている。また、
第３図に示すように、移載装置５は砂落し振動機５４を
備えている。

第４図に示すように、エンドレスチェーン５１と直交す
る方向に延在している搬送装置６は、エンドレスチェー
ン５１と直交するガイド６１と、ガイド６１に沿って移
動自在な搬送チェーン６２と、搬送チェーン６２に一定
間隔で設けられた複数のトロリーハンガー６３とからな
る。ガイド６ｌは直線状でもよいが、占有面積を低減す
るために、１ケ所以上で折れ曲がった形状の方が好まし
い。

ガイド６１に沿って、連続炉７が設けられている。

連続炉７の導入口７ａは、鋳造品の冷却をできるだけ防
止するために、エンドレスチェーン５１のすぐ近くにあ
る必要がある。また連続炉７は均熱域７１と冷却域７２
とからなる。

第５図は、砂落し振動機１５を有する移動部材１４の例
を示す。本実施例では、砂落し振動機１５は、昇降シリ
ンダー２２のロッド２３の下端に接続しており、ニュー
マチックハンマーｌ７と、ニューマチックハンマー１７
の周囲に設けられた円筒部材１８ａと、円筒部材１８ａ
を支持する中空シリンダー１８ｂからなる。

次に、以上の構成からなる熱処理装置の作用を説明する
。

まず、無枠式縦型造型ラインで造型された鋳型８に溶湯
が注入され、・矢印方向（第２図及び第４図参照）に移
動する。

ここで、型ばらし装置１の昇降シリンダー２２のロンド
２３が降下し、紡造品取り出し爪１４ｂが鋳造品Ａの湯
口１９と同一の高さになったところで、前後勤シリンダ
ー２４０ロッド２５が伸長して、鋳造品取り出し爪１４
ｂが湯口ｌ９に係合する。

鋳造品取り出し爪１４ｂが湯口１９に係合すると同時に
（中空シリンダー１８ｂが作動して円筒部材１８ａが降
下し、鋳造品Ａの湯口１９を押圧固定する。

ここで圧縮空気が送給されて、二二一マチックハンマー
１７が作動する。それによってニューマチックハンマー
１７の先端が湯口１９に振動を与え、鋳造品Ａに付着し
ている鋳物砂が除去される。

次に、昇降シリンダー２２のロッド２３が上昇した後、
横行シリンダー２０のロッド２１が伸長し、鋳造品Ａは
エンドレスチェーン５１の一対の懸吊ピン５３に懸架さ
れる。

ここで、鋳造品移載装置５の駆動源が作動し、エンドレ
スチェーン５１が移動して、鋳造品Ａは砂落し振動機５
４の位置で停止する。この位置で砂落し振動機５４が作
動して、鋳造品Ａに付着している鋳物砂が取り除かれる
。

次いで、エンドレスチェーン５１が再び移動して、鋳造
品Ａは連続炉７用のトロリーハンガー６３の真下で停止
し、連続移動しているトロリーハンガー６３に懸吊され
て、連続炉７の中に搬入される。

鋳造品Ａは均熱域７ｌと冷却域７２を通過し、そこで熱
処理される。

鋳型８は約１５秒毎に移動しており、鋳造品Ａの温度が
＾，変態点以下の温度まで低下しないように、鋳造品Ａ
を鋳型８から取り出した後、迅速に連続炉７のトロリー
ハンガー６３に懸吊する。

本発明の装置を用いた熱処理工程において、球状黒鉛鋳
鉄組成を有する鋳造品Ａは、そのほぼ全体がＡ，変態点
（約８５０℃）以上の温度にある間に鋳型８から取り出
し、Ａ，変態点以上融点以下の温度に保持された連続炉
７の均熱域７１に入れて、短時間保持し、次いで冷却速
度を制御しながら冷却する。

なお、鋳型から取り出された鋳造品Ａは、移載装置５に
より迅速に連続炉７内に入れられ、それに要する時間は
、約４０秒以内である。

Ａ，変態点以上の温度に保持された連続炉７の均熱域７
ｌにおいて、鋳造品Ａは３０分以下、好ましくは１〜２
５分間、より好ましくは５〜２０分間保持する。均熱域
７１の温度は、好ましくは８５０〜９５０℃である。型
ばらし後、直ちにこの熱処理を行うことにより、鋳造品
Ａの急速な冷却を防止し、もってチルの析出を防止する
ことができる。均熱域７ｌにおける鋳造品Ａの保持時間
が３０分を超えると、鋳造品Ａの歪みが増大し、かつ経
済的にも意味がない。

驚くべきことに、Ａ，変態点以上の温度での熱処理の時
間が３０分以下と短かくても、型バラシ後鋳造品が実質
的に八〇変態点より低い温度まで冷却される前に行えば
、ほとんど全てのセメンタイトを分解除去することがで
きることがわかった。一方、室温のような低い温度にま
でいったん冷却した後で熱処理を行う場合、セメンタイ
ト相の分解にははるかに長時間を要し、通常２〜３時間
近く必要である。セメンタイトの分解をこのように短時
間で行うことができる理由については必ずしも明ら゛か
ではないが、鋳造品を低温まで冷却しない場合、セメン
タイト相があまり形成されないとともに、分解しやすい
状態にあるためであると考えられる。

一般に、薄肉の鋳造品は急速に冷却する傾向にあるので
、冷却過程において多量のセメンタイトが形成される恐
れがある。従って、型バラシ後直ちにこの熱処理を行う
ことにより、鋳造品の急速な冷却を防止し、もって多量
のセメンタイトの形成を防止することができる。

冷却域７２においては、４０℃／分以下、好ましくは５
〜２５℃／分の冷却速度で、鋳造品Ａを冷却する。冷却
速度が４０℃／分を超えると、球状黒鉛鋳鉄を硬化させ
、その靭性及び切削性を低下させる。

連続炉７から取り出された鋳造品Ａは、Ａｒ．変態点く
約７００℃》以下の温度、特に６５０℃以下の温度とな
っているのが望ましい。

このようにして製造した訪造品において、球状黒鉛粒子
は２０μｓ以下の平均粒径及び６０μｓ以下の最大粒径
を有する。球状黒鉛粒子の平均粒径が２０μｍを超える
と、薄肉鋳造品の疲労強度は低い。球状黒鉛粒子の好ま
しい平均粒径は１５一以下である。

またこの鋳造品において、フエライト基地中のパーライ
トの量は著しく低下している。基地中のパーライトの含
有量は面積率で１０％以下、特に５％以下である。

なおこのような組織を有する球．状黒鉛鋳鉄は、一般に
重量比で、３．５０〜３．９０％（７）Ｃ，　２．０　
〜３．０％のＳｉ，　ＯＪ５％以下のＭｎ，　０．１０
％以下のＰ，０．０２％以下のＳ，０．０２５〜０．０
６％のＭｇ及び残部実質的にＦｅ及び不可避的不純物か
らなる組成を有する。

なお本明細書において使用する用語「薄肉鋳造品」とは
、その大部分の厚さが１２ｍｍ以下、好ましくは８ｍｍ
以下、特に２〜５ｍｍの薄肉鋳造品を意味し、部分的に
リブのように太い部分があってもよい。

薄肉鋳造品の厚さが１２ｍｍ以下の場合、急速に冷却さ
れる傾向を示すので、基地中に多量のセメンタイトが形
成される。急速に冷却された球状黒鉛鋳鉄を８５０〜９
５０℃まで再加熱すると、一次晶出黒鉛粒子は周囲のフ
エライト基地に拡敗し、もって黒鉛粒子とフエライト基
地との間に微細な空隙を形成する。このようにして、従
来の球状黒鉛鋳鉄は、薄肉の場合、比較的機械的性質に
劣っている。この問題は、本発明により解決された。す
なわち、本発明の装置で熱処理することにより、球状黒
鉛粒子とフエライト基地との間に徴細な空隙が形成され
るのが防止される。というのは、球状黒鉛Ｈ鉄を、凝固
完了後３０分以下という短い時間で、Ａ３変態点以上の
温度で熱処理するからである。

このような球状黒鉛鋳鉄の薄肉鋳造品は、自動車のサス
ペンション部品のように、薄肉部を有するとともに強靭
性が必要な鋳造品等に好適である。

本発明を以下の実施例によりさらに詳細に説明する。

実施例１ （１）化学成分 鉄と不可避的不純物と下記の成分とからなる材料から、
厚さ３　＋ｎｍの試験片を製作した。

（２）熱処理 鋳型に上記球状黒鉛鋳鉄組成の１４２０℃の溶湯を注入
し、５分後に試験片を取り出し、８５０℃に加熱された
連続炉に装入し、均熱域で１０分間保持した後、冷却域
で２０分かけて６５０℃まで冷却し、連続炉外へ取り出
した。

上記熱処理によって得られた試験片は、ブリネル硬さ１
５６の良好な完全フエライト地の球状黒鉛鋳鉄品（ＪＩ
Ｓ，　Ｇ５５０２、ＦＣＤ３７）であった。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、本発明の球状黒鉛鋳鉄
の薄肉鋳造品の熱処理装置は、従来のように鋳造品を一
旦冷却した後、再加熱するのではなく、鋳型に注入され
た溶湯が凝固した後、直ちに鋳型内の鋳造品を取り出し
、鋳造品移載装置により、連続炉に大炉するものである
。

従って、得られた薄肉鋳造品は、球状黒鉛粒子の周囲に
空隙が実質的にないため、機械的性質がきわめて良好で
ある。その上消費熱エネルギーが著しく節減し得るのみ
ならず、従来の注湯後の冷却ラインも不要となる。

なお、移動部材には砂落し手段が設けられていると、鋳
造品の取り出しと同時に砂落しが行われ、全工程の効率
を向上することができる。また、上述の鋳造品移載装置
の砂落し振動機により、砂落しがさらに効果的に行われ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例による熱処理装置における
鋳造品取り出し装置を示す正面図であり、第２図は鋳造
品取り出し装置を示す側面図であり、 第３図は上記熱処理装置の紡造品移載装置を示す正面図
であり、 第４図は上記熱処理装置を示す斜視図であり、第５図は
砂落し手役を具備する鋳造品取り出し装置を示す一部断
面正面図である。 １・　・鋳造品取り出し装置 １４・　・移動部材 １４ｂ・・・鋳造品取り出し爪 ５・・・鋳造品移載装置 ６・・・搬送装置 ７・・・連続炉 ７１・　・均熱域 ７２・　・冷却域 ８・・・鋳型 Ａ・・・鋳造品

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）鋳型から球状黒鉛鋳鉄の薄肉鋳造品を取り出す型
   ばらし装置と、前記型ばらし装置に近接した位置に導入
   口を有する連続炉と、前記型ばらし装置と連続炉の導入
   口との間に設けられた鋳造品の移載装置と、前記連続炉
   内を移動する前記鋳造品の搬送装置とを有し、前記連続
   炉は前記球状黒鉛鋳鉄のＡ＿３変態点以上の温度に保持
   された均熱域とそれに続く冷却域とからなり、前記鋳造
   品は、鋳型から取り出された後、直ちに前記移載装置に
   より前記搬送装置まで運ばれ、搬送装置に移し換えられ
   て前記連続炉内に導入されることを特徴とする熱処理装
   置。
2. （２）請求項１に記載の薄肉鋳造品の熱処理装置におい
   て、前記均熱域における前記鋳造品の滞留時間が３０分
   以下で、かつ前記冷却域における前記鋳造品の冷却速度
   が４０℃／分以下となるように、前記連続炉の長さ及び
   前記搬送装置の速度が調節されていることを特徴とする
   球状黒鉛鋳鉄の薄肉鋳造品の熱処理装置。
3. （３）請求項１又は２に記載の薄肉鋳造品の熱処理装置
   において、さらに砂落し手段を有することを特徴とする
   熱処理装置。
4. （４）請求項１乃至３のいずれかに記載の薄肉鋳造品の
   熱処理装置において、前記搬送装置は前記連続炉内で前
   記鋳造品を懸吊して移送する手段であることを特徴とす
   る熱処理装置。
5. （５）請求項１乃至４のいずれかに記載の薄肉鋳造品の
   熱処理装置において、前記移載装置は前記型ばらし装置
   と前記搬送装置との間を移動するエンドレスチェーンか
   らなり、前記エンドレスチェーンには前記鋳造品を懸吊
   する複数対のピンが設けられていることを特徴とする熱
   処理装置。
6. （６）請求項１乃至５のいずれかに記載の薄肉鋳造品の
   熱処理装置において、前記型ばらし装置は前記鋳造品を
   鋳型から取り出すための爪を有する移動部材を有し、前
   記移動部材には、取り出した鋳造品の砂を落とすための
   装置が設けられていることを特徴とする熱処理装置。