JPH0422531A

JPH0422531A - 有機粘結剤を使用した鋳造用金属粒鋳型製造法

Info

Publication number: JPH0422531A
Application number: JP12663990A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Koie; 小家　隆之; Yoshinari Watanabe; 渡辺　嘉也
Original assignee: HISAGOYA KK; Nippon Steel Corp
Current assignee: HISAGOYA KK; Nippon Steel Corp
Priority date: 1990-05-18
Filing date: 1990-05-18
Publication date: 1992-01-27

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鋳造分野の鋳型に関する。

更にいえば、鋳物が適切な凝固形態を示し、鋳造欠陥が
なく、健全な成品を低コストで得るために、金属粒又は
、金属粒と砂の混合物から成型するための、有機粘結鋳
型の製造法に関する。

従来の技術鋳物の製造において肉厚部の冷却速度が遅いと凝固組織
が粗大化し、凝固速度差に起因して引は巣や亀裂等の鋳
造欠陥が発生する。

また、薄肉の鋳物でも所定の凝固速度が得られないと必
要とする材料強度が確保できない。

そこで所定の冷却速度を確保するために専用金型等の金
属製鋳型を用いて鋳造している。

一方、中子に鋳造欠陥防止および又は材料強度確保のた
めに、芯部の中子に板或いは塊状の冷し金又は専用金型
を用いるといった方法が採られている。しかし、■冷し
金又は専用金型を製作する費用および期間を必要とする
、■金型の場合凝固収縮時に中子の充分な可縮性を確保
出来ず鋳造割れにつながる、■中子が焼着して型ばらし
工数が増加するといった問題がある。

安価で且つ短期間に鋳型、中子或いは冷し金を製造する
方法として金属粒又は金属粒と砂の混合物を何らかの方
法で成型し、上記の代用とする方法が報告されている。

その例として、■金属粒を熱硬化樹脂を利用して成型す
る方法が特開昭４８−２１８２２号で示されている。■
金属粒をｐｂ、ｏ４等を利用して成型する方法が特公昭
４８−３８２８８号で示されている。■金属粒を磁力を
利用して成型する方法が特公昭５５−２１３８号で示さ
れている。■金属粒と砂の混合物を酸硬化へインターと
硬化剤を利用して成型する方法が特公昭６１−２４５２
号で示されている。

発明が解決しようとする課題前述した鋳型、中子或いは冷し金は、■内面形状および
成品用途に応じて、その都度それに見合った形状の冷し
金又は専用金型等の鋳型を機械加工等により製作する必
要があり、コスト削減および納期面での阻害要因となる
、■内面形状によっては冷却速度を部位によって変える
必要があるため同一厚みの冷し金又は金型を使用できず
、冷却速度コントロールが難しい、■冷し金を使用する
場合、成型に多大な時間を要する、■冷し金又は専用金
型を使用した場合、内面形状にＪっでは、凝固収縮時に
中子が充分な可縮性を確保出来ず、凝固現象を拘束し鋳
造割れに繋がる。

一方、安価で且つ短期間に鋳型、中子或いは冷し金を製
造する方法として、金属粒を熱硬化樹脂およびＰｂ３Ｏ
４等を利用して成型する方法は所定の形状を比較的簡単
に得ることが出来るが、中子の崩壊性が悪いため焼着し
て型ばらし工数が増加したり、他の形状を作る場合金属
粒の再使用が難しいといった問題がある。

また、金属粒を磁力を利用して成型する方法は前述の問
題を解決するものであるが、一定期間磁化されたもの又
は永久磁石の金属粒を用いるため金属粒自体のコストが
高くなり、一般の鋳物製造には不向きである。

さらに金属粒と砂の混合物を酸硬化バインダーと硬化剤
を利用して成型する方法は金属粒のみを成型する方法の
欠点を補うものであるが、金属粒と砂の混合物のため所
定金型と同一の冷却効果を得るためには厚みが大となり
作業スペースに制約が出てきたり、金属粒と砂の混合比
が規制されるため、凝固速度コントロールが難しい、さ
らに酸硬化バインダーを使用しているため、金属粒およ
び枠として使用している金枠が酸で腐蝕される。

金属粒表面に錆が発生したものを再使用すると。

焼着しゃいため金属粒は崩壊後回収されるものの再使用
は２〜３回に限定される。同様に金枠寿命も従来の半分
以下になるといった問題があった。

本発明の目的は、かかる課題を解決し、■所定形状の成
型が簡単、■崩壊性に優れる鋳型、■金属粒の再使用が
可能、＠低コストの鋳型製造法を提供することである。

課題を解決するための手段本発明はアルカリ硬化バインダーと硬化剤を用いて、金
属粒又は、金属粒と砂の混合物から鋳造用鋳型、中子或
いは冷し金等を成型するための、有機粘結鋳型の製造法
であり、金属粒は粒直径が０．（ＩＩ　−１０，０ｍｍのものが
適用可能である。また凝固速度の制御等の理由で金属粒
と砂の混合物を使用する場合の砂は鋳物砂と［７て用い
られるすべての公知の砂を用いることができる。

アルカリ硬化バインダーおよび硬化剤とＬ７てはアルカ
リ性フェノール樹脂および有機エステル等の鋳物砂用と
して使用される全ての公知のバインダーおよび硬化剤を
用いることができる。

作用鋳型、中子或いは冷し金等は所要とする内面形状に合わ
せて、薄鉄板等で外径を成型し、その内部にアルカリ硬
化バインダーおよび硬化剤を混練した、金属粒又は金属
粒と砂の混合物を装入す゛ることにより、簡単に成型す
ることができる。

金属粒は経済性および入手の容易さよりスチールシ！ッ
トが好適で、形状が球形のため常に一定強度の鋳型が得
られるといった利点もある。

アルカリ硬化バインダーおよび硬化剤は従来の成型用粘
結剤に比べ、■窒素、硫黄等のガスを発生しない、■可
縮性に優れる、■耐水性、耐酸化性に優れる、■酸化お
よび水分による加水分解による強度劣化がなく鋳型の強
度保持性が良好である、■解体時の崩壊性が極めて良好
である、■高温での鋳型強度に優れ高温の注湯に耐え得
る。■バインダーおよび硬化剤とも安全性、環境性に優
れる、■これまで使用しているミキサー混線が可能、■
金属粒および砂の材質を選ばない、０硬化剤による腐蝕
の問題がない、といった特徴がある。

また末法は、金属粒又は金属粒と砂の混合物で構成され
ているため、■金属粒のみで成型した場合は、板或いは
塊状の冷し金又は専用金型と同一の冷却効果が得られる
、■金属粒と砂の混合物で成型することにより金属粒単
独よりも冷却速度を遅くできるため、同一厚みでも金属
粒と砂の混合比を変える事により任意の冷却速度を得る
ことができる。■自由な形状を確保できるため、冷却速
度コントロールが容易、■可縮性に優れるため、凝固収
縮時の鋳造割れが防止できる、■崩壊性に優れるため、
型ばらし時間が短縮でき且つ焼着の危険性が少ない、■
金属粒の再使用が可能なため、コスト低減に役立つ、と
いった特徴が有り、鋳造用鋳型、中子或いは冷し金を金
属粒又は金属粒と砂の混合物から成型するためには最適
のものである。

実施例実施例１直径１腸層のスチールショットを表１に示す条件で混線
後、鋳物砂試験片を成型し、特性調査な実施した。特性
調査結果をフラン自硬性鋳型と比較して第１図に示す。

末法は第１図（ａ）よりフラン自硬性鋳型に比べ熱膨張
速度が遅く、可縮性に優れることを示している。また第
１図（ｂ）及び（Ｃ）よりフラン自硬性鋳型に比べ鋳型
の強度劣化がなく、高温での鋳型強度に優れていること
を示している。

実施例２直径５ｍｍのスチールショットを表１に示す条件で混練
後、第２図に示す中子を成型した。鋳造寸法トシテハ、
胴径φ１２５０ｍｍ、胴長２５００ｍｍ、中子の芯径φ
５００＋＋＋ｍである。その後、表２に示す注入条件で
スリーブロールを製作した。そのテスト結果を従来法と
比較して表３に示す。

従来法では内面材料強度を確保するため、鉄ブロックと
砂を用いて中子を成型していた。そのためブロックの積
み上げ、砂の混線を交互に行う必要があり作業性が極め
て悪く造型に長時間を要していた。また中子の崩壊性が
悪く且つ成品と中子の焼着のため解体性も悪いといった
問題があった。

本発明では混練したショツト粒を中子造型枠の中に流し
込み、突き固めるだけで成型が可能なため、造型時間が
従来法の１０分の１以下で達成できた。また中子の崩壊
性は極めて良好で焼着もなく解体時間が従来法の３０分
の１以下で達成できた。

ロール成品としては、鋳造割れもなく内面材料強度も従
来法と同等の強度が得られた。

実施例３直径［ｌのスチールショットを表１に示す条件で混練後
、種々の形状の冷し金を成型した。この冷し金を肉厚部
およびコーナ一部に配し使用したが従来使用していた物
と遜色のない効果を示した０丈た金属粒は腐蝕がないた
め５０回以上の再使用が可能となった。

実施例４直径１璽腸のスチールシミツトおよび同サイズのスチー
ルショットと砂サイズ４号のけい砂を混合比１対１で表
１に示す条件で混線後、第３図に示す排滓タンク用鋳型
を成型し、普通鋳鉄材を鋳造した。従来は、コーナ一部
分は肉厚になるため冷し金を配し、その他の部分は鋳物
砂で鋳型を成型していた。

本発明では金属粒層と金属粒と砂の混合層との組み合せ
により冷却速度をコントロールしているため、鋳造割れ
等の欠陥もなく且つ組織の微細化が図られているため、
従来品に比べ使用寿命が約３倍に向上した。

実施例５直径１ｍｍのスチールショットを表１に示す条件で混練
後、第４図に示すカリバーチラーを成型した。造型寸法
としては、胴径φ１５００ｍｍ、胴長１．０００■、カ
リバ一部内径φ１０００ｍｍである。その後、表４に示
す注入条件でカリバーロールを製作した。

そのテスト結果を従来法と比較して表５に示す。

従来法ではカリバ一部材料強度を確保するため、鉄ブロ
ックでチラーを製作し、それを金型内面に溶接止めして
使用していた。この方法は専用のカリバーを製作する必
要があリチラー費用と製作日数に問題があった。また溶
接止めのため金型損耗が激しく且つ解体後チラーを溶断
して除去する必要があった０本発明では混練したショツ
ト粒を金型内面で突き固めて一体成型するため、チラー
費用が従来法の４分の１以下で達成でき、製作日数に制
約を受けない。造型時間が従来法の１０分の１以下で達
成できた。

また一体数型のため金型損耗がなく、崩壊性も良好で解
体時間が従来法の２分の１以下で達成できた。ロール成
品としては、鋳造割れもなく内面材料強度も従来法と同
等の強度が得られた。

（以下余白）発明の効果以上のごとく、本発明によれば、金属粒又は、金属粒と
砂の混合物で有機粘結鋳型を製造することにより、■所
定形状の成型が簡単、■崩壊性に優れる鋳型、■金属粒
の再使用が可能、■低コストの鋳型を提供することが可
能となった。さらに、適用範囲は鋳造分野の多岐にわた
るため、工業的効果は極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は末法鋳型とフラン鋳型の特性調査比較結果を示
すグラフである。（ａ）は熱膨張率、（ｂ）及び（Ｃ）
は鋳型安定性を示す図である。第２図はスリーブロール造型方案を示す断面図である。第３図は排滓タンク用鋳型方案を示す説明図である。第４図はカリバーロール造型方案を示す断面図である。１−・・中子、２・・・胴塗型、３・・−胴金型、４・
・・注入管、５・・・下型、６・・拳鋳型、７〜１０−
・・金属粒層、１１−１３− ・金属粒と砂の混合層、１４・、ｅ上型、１５．・・カリバーチラー

Claims

【特許請求の範囲】

鋳造用鋳型、中子或いは冷し金等をアルカリ硬化バイン
ダーと硬化剤を用いて、金属粒又は、金属粒と砂の混合
物から成型することを特徴とする、有機粘結剤を使用し
た鋳造用金属粒鋳型製造法。