JPH0433540B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野） この発明は、回転金型内で微粒状のバインダー
レス耐火材のライニング（内張り）が使われる方
法による筒状金属製品の遠心鋳造での改良を与え
る。 （従来技術） 円形断面の内面を有し、その断面に垂直な軸を
中心に回転する金型内における筒状金属製品の遠
心鋳造は非常に古く、鉄製圧力管はこの方法で、
デラボー（Delavaud）やサンド・スパン（Sand
Spun）工法の登場以来鋳造されてきた。この一
般的な遠心鋳造法では、金型を保護し、鋳造金属
が金型表面から素材を剥ぎ取るのを防ぎ、更に完
成鋳造品を金型から分離可能とするため、金型の
内面つまり作用面は通常耐火材のライニングで被
覆されてきた。多くの従来法において、耐火性ラ
イニングは樹脂バインダー（固着材）又はベント
ナイト等の水性懸濁液で固着された粒子耐火材を
金型に施して形成されているが、これらの方法は
かなりの成果を挙げているにもかかわらず、鋳造
中の鋳造金属が耐火ライニング内へ不当に浸透
し、耐火物の粒子が鋳造品の表面に剥ぎ取られ
て、鋳造品の仕上げ加工が困難で高価となり、更
に鋳造品の金属中に存在する黒鉛の種類及び寸法
を制御するため、耐火材によつて与えられる熱伝
導度を制御するのが難しいという欠点を有する。
数多い出願の中で、本出願人による米国特許第
4124056号に開示された方法は、非通気金型の作
用面上に最初の耐火層を形成するのにバインダー
レスの粒状耐火材を用い、金型の回転で加わる遠
心力の作用下でその層の密度を高め、更に高密化
層を鋳造品として所望な精確な形状に倣わせるこ
とによつて、上記の欠点を解消した。この方法
は、粉砕された耐火粉末、特にジルコン粉末等の
微粒状耐火材は非常に安定したライニング層へ高
密度化できるため、例えば鋳造品の外側フランジ
を形成するのに必要な溝を、その溝の形成後も溝
壁の寸法を安定に保つて層内に切込み形成でき、
又層の高密度化と輪郭成形後耐火材の粒状物は極
めて緊密に一体状化するため、ライニングは最大
の体積密度となり、形状が変化したり、鋳造中に
溶融金属の侵入を受けないという事実を発見した
ことに基いている。 しかし、その米国特許第4124056号に記された
方法での作業は、鋳造すべき物品が次のような外
形、つまり耐火ライニングの部分が鋳造中その部
分に施される溶融金属の厚みより半径方向に厚く
なる必要のある外形を有する場合に、大きな２つ
の問題を生じた。第１の問題は、最大の体積密度
へ高密化しても、バインダーレス耐火粒子のライ
ニングがかなりの量の空気をトラツプするのに充
分な内部気孔を含み、鋳造温度が低いか又は鋳造
金属が耐火ライニングと比べて薄いと、鋳造金属
からの熱で膨張するトラツプ空気が溶融金属中
へ、その金属が液状の間だけでなく金属が固化し
始めた間も侵入し、鋳造品の過度の気孔が生じ易
いという事実に原因している。第２の問題は、例
えばバインダーレスのジルコン粉末で形成された
ライニング等の優れた絶縁性に原因しており、こ
の第２の問題は上記第１の問題を助長するだけで
なく、鋳造金属が鉄の場合に黒鉛サイズの制御を
困難とし、黒鉛サイズの厳密な制御が仕様におい
て必要となる。従つて、鋳造品が横外方へ突出す
る厚いフランジ等に隣接した薄肉部を有すると、
鋳造とその薄肉部を限定するライニング部分はフ
ランジの周囲を限定するライニング部分より大巾
に厚くしなければならず、鋳造品の薄肉部に取巻
くライニングによる熱絶縁がフランジ部のライニ
ングにより熱絶縁より大きくなる。例えば、エン
ジン気筒のライナー用鉄製半加工品を鋳造する場
合、仕様では鋳造品中の黒鉛フレーク（flakes）
が４〜６のサイズ範囲にあることを要求している
が、鋳造品の薄肉部におけるゆつくりした熱損が
サイズ３の黒鉛を生ずる。このように大きい黒鉛
フレークは、鋳造品の加工時に“抜け出し（pull
−outs）”を生じ易い。従つて、この改善が求め
られていた。 従来、耐火ライニングの熱伝導度を各種の方法
で制御することが提案されているが、成功したの
はライニング中にバインダーが使われている場合
に限られていた。そこで、耐火ライニングの各部
を別の素材で形成し、一部が他の部分と異る熱伝
達力を有するようにすることが提案されたが、こ
れは例えばその一部を高い熱伝導材製の一体リン
グとする場合にだけ使われてきており、一体リン
グの使用は好ましくない場合がある。又、異つた
粒状耐火材の混合物で、その混合物を構成する素
材が各々異つた熱伝導度を持つものを使用するこ
とも提案されているが、これは従来、バインダー
なしで形成されるライニングの場合には不可能で
あつた。何故なら、そうした素材粒子は混合物が
型方面へ施されている間に類別化する傾向を持
ち、この固有の類別化が一様の組成でなく従つて
許容し得ないライニングをもたらすからである。
つまり、比較的小粒径の第１素材と大粒径の第２
素材から成る混合物を用いると、粒径に応じ類別
化が生ずる。同様に、比重の異る２素材の粒子が
混合物として用いられる場合にも、比重のために
類別化が生じる。又筒状鋳造品の一部が耐火ライ
ニングの対応部分より小さい壁厚を有する場合、
微細に分割されたバインダーレス耐火材が使われ
ていると、微粒子が空気の流通路を塞ぎライニン
グの通気が困難となるため、耐火ライニング中に
初期トラツプされた空気を除去する必要がライニ
ング部の熱伝導度を制御する問題が複雑化する。 （発明の目的） 発明の一般的目的は、バインダーレスの粒状耐
火材で形成された鋳型ライニングを使用する遠心
鋳造法の効率と適用範囲を高めることにある。 別の目的は、ライニングがバインダーレスの粒
状耐火材で形成される場合に、ライニングの全長
にわたり鋳型ライニングの熱伝導度について正確
で信頼のある制御を達成し、更に鋳造金属中にお
ける黒鉛のサイズと形成速度の制御を達成するこ
とにある。 別の目的は、バインダーレスの粒状耐火材から
成るライニングに対して遠心鋳造する場合に、好
ましくない気孔の発生を避けられる改良方法を提
供することにある。 更なる目的は、上記ライニングに対し鉄を鋳造
する場合に、黒鉛化の制御向上を達成することに
ある。 更に別の目的は、上記ライニングに対し比較的
小径の筒状品を鋳造する場合に、生産率の上昇を
達成することにある。 更に別の目的は、鋳造品において所定の特性を
持つた表面を与えることにある。 別の目的は、鋳造中の溶融金属から金型への熱
伝達の改善された選択的制御を与える遠心鋳造金
型の改良組体を提供することにある。 （発明の構成） 方法の全ての実施例は、金型の作用面へ施さ
れ、次いで高密化と輪郭成形が行われるバインダ
ーレスの粒状耐火物製の耐火ライニングを用い、
ライニングはその所定軸方向部分の熱伝導特性が
鋳造金属中における黒鉛化の適切な制御に合わせ
て設定されるように形成され、更にライニングは
高密化と輪郭成形が成されたライニング全体の粒
子のうちの少くとも20重量％が角張つた粒子で、
ライニングのうち金型作用面と接する部分及び直
近部分における粒子の少くとも25重量％が粉砕耐
火粉末の粒子と比べ、著しく大きい粒径及び著し
く高い熱伝導度から成るグループから選んだ少く
とも１つの特性において異るように形成されるこ
とを特徴とする。特に好ましい実施例では、ライ
ニングが金型の作用面上に直接形成された少くと
も１つの主層と、この少くとも１つの主層の内面
上の表面層とから成り、これら主層と表面層の粒
子は角張つた粒子を少くとも20重量％含み、主層
内の粒状物は熱伝導度の制御に合せて選ばれ、表
面層は少くとも１つの主層よりも薄い。別の実施
例では、ライニングが破砕黒鉛等の１種の粒状耐
火材か又は耐火材の混合物から成る単層で構成さ
れ、それらの一方が熱伝導特性に合わせて運ばれ
る。 鋳造すべき物品の性質上耐火ライニングからの
空気の逃げによる気孔の問題が厳しい場合には、
金型がその作用面で限定される内部空間と金型の
外部空間を連通する複数の通気穴を備え、主層の
ガス流に対する高い透過性がライニング中の孔内
に存在する空気を逃げさせる。つまり、トラツプ
空気が鋳造金属からの熱で膨張すると、その空気
はライニングの主層中の空隙を通つて移動し、通
気穴から外部へ逃げる。 （発明の実施例） 本発明の方法は、全体１を１で示した型支持回
転装置を含む第１図に示すような一般型の装置を
使つて実施され、装置１は通常の変速駆動装置４
を介しモータ３で駆動されるローラ２を有し、こ
れらローラ２は離間した対として配置され筒状の
金型５を揺動する。金型上方に通常の如く押圧ロ
ーラ６が設けられ、金型とその長さ方向中央で係
合する。支持回転装置は更に、２組の振動ローラ
６ａを備え、これら２組のローラは図示のよう
に、押圧ローラ６からそれぞれ金型の各端へ向か
つて等距離離れている。振動ローラ６ａには縦方
向の溝が形成されてるため、金型５の外表面との
接触によりローラ６ａが高速で回転すると、金型
はローラの直径、等間隔の溝数及び金型からロー
ラへ加わる回転速度に応じた速度で振動する。ロ
ーラ６ａが金型と係合する力はパワーシリンダ７
により制御可能で、振動の振力を制御する。金型
５は通常の鋼製遠心鋳造型と同様に使れるが、真
円形の円筒状内面つまり金型作用面を有する。後
述するように、金型は無通気でも、又は金型作用
面で限定される空近と金型外部の空間を連通する
複数の通気穴を備えていてもよい。通気の必要
は、製造すべき鋳造品の性質による。 金型のライニング用であるバインダーレス粒状
耐火材が、全体を８で示したライニングと輪郭成
形組合せ装置によつて金型内へ導かれ、装置８は
耐火材を運搬し分与するトラフ９と金型の作用面
上に施された耐火材の単一又は複数の層を形成す
る輪郭成形ブレード１０を備えると共に、可動支
持台１１によつて支持され、金型を貫いて挿入可
能で且つその自由端が軸受１２で保持可能なよう
に構成されている。トラフは粒状材を放出し得る
ようにその軸を中心に制御された速度で回動可能
で、輪郭成形ブレードは非作動位置から輪郭成形
位置へ移動し得るように金型に対して半径方向に
調整可能である。粒状材がトラフから金型の作用
面上へまかれ、層の高密化及び輪郭成形前のライ
ニング層を形成するのに、通常の空圧振動器１３
が使われてトラフ９と振動させる。 上記の装置を用い、エンジン気筒のライナー半
加工品等筒状の金属製品を粉砕粉末等粒状耐火材
の高密化され輪郭成形されたライニングに対して
鋳造する場合、鋳造品の形状が例えば、溶融金属
層の厚さの約50％に等しい厚さを有する耐火ライ
ニング部に対し真円形の円筒状部を鋳造しなけれ
ばならないと、耐火ライニング中にトラツプされ
た空気が金属の固化開始時にも尚鋳造製品中へ逃
げ続けており、従つて過度の気孔を生じ易いため
と、耐火材の比較的厚い層による絶縁効果が溶融
金属の冷却を遅くし過ぎ、最終鋳造製品中の黒鉛
サイズが大きくなり過ぎる結果を生じるために、
その達成は困難である。そして、非常に微細なジ
ルコン粉末等の素材は低い熱伝導容量を有するの
で、問題が生じる。又、そうした素材は液状金属
の侵入を受けないように粒子が緊密化される程度
にまで高密化できるが、それだけ高密化しても上
記素材のライニングは例えば30％容量の空隙を有
し、従つてライニングが鋳造中の溶融金属と接触
するとき、かなりの量のトラツプ空気を放出す
る。しかも、上記素材の微粒的性質がライニング
全体をガス流に対して透過しにくくするので、通
気によつてトラツプ空気を除くのも困難である。 上記両方の問題は本発明によれば、自由流通性
のバインダーレス粒状耐火材から成る耐火ライニ
ングを金型の作用面上に施し、耐火材が次式； 等価比重＝実際の比重×Ｇ こゝでＧは次式で与えられる Ｇ＝〔（RPM）²×Ｄ〕／70400 但しＤはインチで表わした耐火層の内径 で定められる少くとも7.5の等価比重を持つよう
な大きさの遠心力を耐火材へ加える速度で金型を
回転することによつてライニングを高密化し、高
密化されたライニングを鋳造すべき製品の外表面
として、所望な形状に輪郭成形し、次いでライニ
ング全体の粒子のうち少くとも20重量％が角張つ
た粒子、つまり丸くなく尖つた粒子で、しかもラ
イニングのうち金型の作用面と接触及び直近する
部分における粒子の少くとも25重量％が粉砕耐火
粉末（参照標準）の粒子と比べ、著しく大きい粒
径及び／又は著しく高い熱伝導度を有する点で異
つている状態にある耐火ライニングに対し鋳造す
ることによつて解消されている。 本発明の一実施例によれば、ライニングの主部
がまずガス流に対する高い透過性と高い熱伝導度
を与える粒径を持つ自由流通性のバインダーレス
粒状耐火材から成る少くとも１つの主層として金
型の作用面上に形成され、その少くとも１つの主
層を高密化し、更に高密化層を鋳造品の所望形状
に少くとも近似した所定形状へ輪郭成形し、次い
で少くとも１つの主層の内面上に、同じく自由流
通性のバインダーレス粒状耐火材から成るが、鋳
造品の所望の表面特性を与える表面層を形成し、
次いで表面層が高密化され、鋳造品として所望な
正確な形状へ輪郭成形されることによつて、上記
のライニングを首尾よく形成できることが見い出
された。驚くべきことに、表面層は、少くとも１
つの主層が比較的大径の粒子を含み且つ鋳造金属
と直接接触して鋳造された場合その金属がライニ
ング中へ侵入するほど高い透過性を有していて
も、鋳造を実施できるように安定しており、更に
表面層は少くとも１つの主層をかろうじてマスク
する程度に極めて薄くでき、どんな場合でも少く
とも１つの主層の厚さより薄くされる。 少くとも１つの主層と表面層はそれぞれ、少く
とも20重量％の角張つた粒子を含む粒状耐火材か
ら成らねばならない。少くとも１つの主層は、破
砕黒鉛や鋭いシリカ砂等の単一素材、又は粒子が
角張つている１つの粒状耐火材と角張つている必
要のない大粒子を有する別の粒状耐火材との混合
物いずれから成つてもよい。従つて、フロリダジ
ルコン砂に少くとも20重量％の粉砕耐火粉末を加
えた混合物が使える。好ましくは、高い熱伝導度
とガス粒に対する高い透過性の両方を達成すべき
場合、少くとも１つの主層は、粒子のうち少くと
も25重量％、最適には少くとも40重量％が212ミ
クロンを越える最大径を有するような粒度分布を
持つ単一の粒状耐火材又は複数材の混合から成
る。熱伝導度と層を通るガス粒に対する透過性の
最適な組合せは、大粒子つまり212ミクロン好ま
しくは300ミクロンを越える最大粒を有する粒子
が、その大粒子が角張つているか又は丸いかを問
わず、ライニングの全厚を通じて実質上粒子間接
触している時に得られる。 鋳造品が特に滑らかな鋳造表面を有すべき場
合、表面層はジルコン粉末、シリカ粉末、ムライ
ト粉末、酸化マグネシウム粉末、黒鉛粉末又はこ
れらと同等の素材等の粉砕耐火粉末から成るのが
好ましい。鋳造品の機械加工を最小限化し、鋳造
表面に耐火粒子が存在する可能性を完全に避けた
い場合には、耐火粉末の粒子を106ミクロンより
大とすべきでない。好ましくは、鋳造表面の滑ら
かさを達成すべき場合、表面層の粒子のうち少く
とも40重量％を角張つた粒子とすべきで、角張つ
た粒子が75ミクロンを越えないと、特に良好な結
果が得られる。 製品が機械加工時に膨張可能なグリツパで保持
される場合等、表面層で限定される鋳造品の表面
を粗くすべきときは、比較的大きい粒子から成る
粒状耐火材で表面層を形成できる。従つて、表面
層は粉砕耐火粉末と砂の混合物で、全粒子の約60
％以下が150ミクロンを越える最大径を持つよう
な比率を持つものとできる。つまり、粗い鋳造表
面とするためには、40〜90重量％の粉砕耐火粉末
と60〜10重量％の砂の一様な混合物で表面層を形
成可能である。 耐火ライニングが、細長い円筒状表面を限定す
る領域等の比較的厚い領域と外側へ突出したフラ
ンジを限定する領域等の比較的薄い領域を含まね
ばならない場合は、少くとも１つの主層と表面層
の使用によつてライニングの絶縁効果、ひいては
ライニングの全長を通じ鋳造金属が冷却する速度
が制御可能となる。つまり表面層は、少くとも１
つの主層のうち細長い円筒状表面を限定する部分
上では薄く、またフランジの周辺を限定する部分
上では厚くでき、表面層の各部における相対厚
を、鋳造金属全体が実質上同一速度で冷却される
ように選べる。 本発明は特に、溶融鋳造金属と金型の境界面に
脱ガス剤等の粒状化学剤を施す必要がある場合に
適している。このような場合、表面層は微粒状の
バインダーレス耐火材と粒状化学剤の一様な混合
物で、耐火材が混合物のうち20〜90重量％を占め
るもので形成するのが好ましい。例えば、化学剤
はカルシウム／シリコンとして商取引周知の脱ガ
ス剤、つまりカルシウム、シリコン及び炭素又は
バリウム等から成る粒状固体物質で、大部分が
106ミクロンより小さいような粒度分布を持つも
のである。 本発明は、金型が真円形の円筒状活性面を有
し、鋳造品が円筒状の外表面部とフランジ等円筒
状表面部より径の大きい少くとも１つの横方向環
状外側突出部を有する場合に最も重要である。こ
のような場合、金型の作用面は鋳造品を金型から
簡単に抜き出せるように、鋳造品のうちフランジ
等外側突出部の周辺よりわずかに大きい直径でな
ければならないため、耐火ライニングのうち鋳造
品の円筒状表面部を限定する部分はフランジ等の
限定部分より大きい半径方向厚を持たねばなら
ず、その厚さは熱絶縁の必要よりも鋳造品を引張
る自由度の必要によつて決まる。バインダーレス
の粒状耐火材から成るライニングが比較的薄けれ
ば、空気は金属が固化し始める前でも鋳造品の溶
融金属を通つて自由に逃げられるため、ライニン
グ中に初期トラツプされた空気による気孔は通常
重要な問題とならない。しかし、耐火層の半径方
向厚が鋳造されている溶融金属の層厚の少くとも
50％に等しく、多量の空気がライニング中に初期
トラツプされていると、鋳造金属が固化し初めて
もかなりの量の空気がライニング中に残つてお
り、金属の固化中に空気が溶融金属内へ入り易
く、鋳造品中に好ましくない気孔を生ずる。本発
明に従つて形成されたライナーは、ライニングの
比較的厚い部分でも、トラツプ空気がライニング
を通つて自由に流れ、適切な通気穴を介して金型
から逃げることを保証する。又、鋳造金属中に気
孔を生ぜずにトラツプ空気が除去され、トラツプ
空気は溶融金属を通つて逃げようとしないため、
ライニングの熱伝導度の向上から冷却速度が速く
なつても気孔を生じない。 ジルコン粉末やシリカ粉末等粒状物の実質上一
様な層は特別な困難なく形成できるが、このよう
な粒状物は角張つた粒子と微細な粒度、例えば全
粒子のうち200ミクロンを越える寸法を持つのは
数重量％以下、によつて特徴付けられるため、層
内での一様性と層の寸法的安定性を達成するの
は、粒度範囲が広がつて大粒子が存在する場合、
特に粒子の大部分が角張つてなく丸い場合に困難
となる。従つて、こうした粒状物が多量回転する
金型の作用面上へ一度に付着すると、金型表面近
くで量の変動が起き、大粒子と小粒子の分離相が
生じて、大粒子が最終層の内側面に集中するとい
う結果をもたらす。この問題は本発明において、
一般にトラフ等の供給装置から粒状物を、細い流
れで鋳型表面へと移動し、一時に少量の粒子が金
型表面つまり形成層へ達して、粒子が遠心力で所
定位置へ固着されるように供給することによつて
解消される。好ましくは、トラフの回動速度は金
型の回転速度に対し、必要なだけの粒状耐火材が
供給され、金型つまり形成層上に平均的大粒子寸
法の１〜数倍の半径方向厚を有する耐火粒子の層
を形成するように、最適には一回で１粒子厚の層
を形成するように決められる。又好ましくは、金
型とトラフ又はその他供給装置の両方に、粒状物
の供給と層の形成中高周波数低振巾の振動が加え
られる。 第２〜２Ｃ図は主層が施されて輪郭成形される
方法を図式的に示しており、金型が１５、供給及
び輪郭成形組合せ装置が１６でそれぞれ示してあ
る。装置１６は一般に米国特許第4124056号に開
示されているように構成でき、細長いトラフ１７
と細長い輪郭成形ブレード１８を備え、ブレード
の作用エツジは形成すべき層の内面形状と合つた
輪郭を有する。装置１６は金型１５の軸方向に挿
入及び後退自在で、且つ金型の長手方向軸を中心
とした回転調整と金型に対する垂直方向調整の両
方が自在となるように支持されている。耐火材１
９が入れられ、金型内へ軸方向に挿入された後、
粒状耐火材を金型に付着させそれと一緒に移動さ
せるのに充分な遠心力を生じる速度で金型を回転
させながら（第２〜２Ｃ図中反時計方向）、装置
１６がその軸が金型の軸より上方にくるように第
２図に示す位置へ上昇され、次いでトラフを装置
１３で振動させながら自軸を中心に時計方向へゆ
つくり回動されて、粒状耐火材の薄い流れ２０が
重力によつてトラフの縁を越え金型の作用面上へ
供給せしめられる。流れ２０は各１回に、主層２
１を形成するのに供給されるべき全粒子の比較的
小量の増分だけを含む。トラフは流れ２０が供給
され続けるように、半回転連続的に回動され、第
２Ｂ図に示すごとく必要な全粒状材が供給され終
るまで、層２１が第２Ａ図のように施される。上
述のごとく、層の耐火材へ少くとも7.5の等価比
重を与えるように金型の回転速度を上昇させる
か、又はこの速度が最初から使われているときに
はその速度で金型を回転し続けることによつて層
２１が高密化されたら、装置１６が反時計方向に
回動され、ブレードの作用エツジを輪郭成形のた
め層２１と係合せしめ、２２で示すように過剰の
粒状耐火材がトラフへ戻される。輪郭成形が終了
すると、輪郭成形ブレードは再び垂直上方へ延
び、次いで装置１６が金型の軸と自軸が一致する
まで下げられ、層２１を高密化され輪郭成形され
た状態で残して金型１５から軸方向に引出され、
次の主層又は表面層（第２〜２Ｃ図には示してな
い）分の耐火材を受取る準備を整える。 多くの場合には、単一の主層が要求され、その
層が鋳造品にとつて所望な正確な形状に輪郭成形
される。第１の主層が例えばガス流に対する最大
の透過性と共に、第２の強化用主層が施されるま
で寸法的安定性を保持するのに必要なだけの最小
の機械的強度を与え、異つた組成の耐火粒子から
成る第２の主層が第１の主層上に施される場合等
別のケースでは、第２〜２Ｃ図を参照して説明し
た処置に加え、第２層を輪郭成形するための装置
１６の位置が適切に変更され、必要なら、異つた
輪郭を持つブレードが輪郭成形用に使われる。 表面層は、主層について上述したのとほゞ同じ
方法で施され、輪郭成形される。少くとも１つの
主層が鋳造品に与えられるべき形状と異つた形状
に輪郭成形されるときは、鋳造品として所望な形
状と等しい輪郭をつた別の輪郭成形ブレードが表
面層を輪郭成形するのに使わねばならない。一
方、少くとも１つの主層が鋳造品と等しい正確な
形状に輪郭成形された場合には、表面層を輪郭成
形するのに隣接した主層を輪郭成形するのに用い
たのと同じブレードを使え、表面層用の装置１６
の輪郭成形位置は表面層の所望厚に従つて後退さ
れる。注目すべきことに、極めて薄い表面層が、
その薄層の永続性と寸法安定性を保ちながら、し
かも表面層の素材を主層内へ顕著に侵入させるこ
となく、形成、高密化及び輪郭成形可能である。
従つて、特に表面層が粉砕耐火粉末又はかかる粉
末材とカルシウム／シリコン等の極微な粒状化学
剤の混合物から成る場合、表面層の粒状物は事実
上少くとも１つの主層の表面に向い単に拭うだけ
でよく、これによつて表面層はわずか千分の数イ
ンチの厚さとなる。 例えば、真円形の円筒状表面部と横方向の環状
端フランジを有する鋳造品の場合、少くとも１つ
の主層は鋳造品の全長にわたつて連続状とされ、
そのライニングのうち鋳造品の円筒状部に対応す
る部分が比較的厚く、又フランジが鋳造されるべ
き部分が比較的薄くされる。この場合、表面層は
第３図に示すごとく主層の肉厚及び肉薄両部分上
に延びた連続層とされ、特定の鋳造品に対する要
求に応じ、一定の厚さ又は変化する厚さとされ
る。従つて、表面層については多くの場合第３図
に示すごとく、製品の円筒状表面部が鋳造される
べき部分ではできる限り薄く、製品フランジの周
辺が鋳造されるべき部分では顕著に厚くするのが
好ましい。あるいはこれに代えて、少くとも１つ
の主層は鋳造品フランジの周辺領域で完全に又は
実質上省き、次いで表面層を全ての主層上の鋳造
品のフランジが位置すべき金型作用面の露出又は
実質的な露出部分上に施すようにしてもよい。 鋳造品が孔の機械加工時に膨張可能なグリツパ
で締付けられるべき場合等、鋳造品の外表面が特
に滑らかである必要がない場合、耐火ライニング
は表面層を含まずに単層で形成でき、この単層は
１種の粒状耐火材、好ましくは破砕黒鉛、又は少
くとも20重量％を占める粉砕耐火粉末等の素材と
残りを占める砂の混合物から成る。 以下に例証として本発明の例を示す： 例 １ 第３図の鋼性金型５を支持回転するのに第１図
にほゞ基く装置を用い、金型は真円形の円筒状内
面つまり作用面２５と、それぞれ面２５で限定さ
れる空間と金型を取巻く空間を連通する複数の半
径方向通気穴２６を有し、各孔２６はその内端に
通常の粒子フイルタ２７を備えている。第２〜２
Ｂ図を参照して説明した方法により、使用済の黒
鉛が電極を破砕して得られ且つ下記の粒度分布を
有する市販の粒状黒鉛を自由流通性のバインダー
レス粒状耐火材として用いることによつて、単一
の主層２８が形成された：

【表】 黒鉛粒子は実質上全て、方形、３角形及びロツ
ド状等の表面形状を含み角張つていた。この粒状
物は、そのサンプルにまず通常の実験用成形器で
100シヨツクを与え、次いで成形サンプルが吸収
し内部に保持した水の量を求めて測定したところ
44％の空隙率及び27 1/2°の横たわり角を示し
た。 金型の作用面２５が5.70インチ（14.5cm）の直
径を有する場合に、金型が500r.p.m.で回転され
た。第１図の振動ローラ６ａは５ 1/2インチ（14
cm）の外径を有し、７ 1/2インチ（19.1cm）の外
径を有する金型の一部上に載置されている。振動
ローラはそれぞれ、毎分34000サイクルの周波数
で金型へ振動を与えるように、各1/8インチ
（0.32cm）巾で1/8インチ深さの縦方向に延びた外
周溝を50本有する。金型を500r.p.m.で連続的に
回転させながら、破砕黒鉛が第２図に従つて供給
され、装置１６は通常の空圧振動器により毎分
12700サイクルでほゞ円周方向に振動された。装
置１６を金型内へ挿入した後、トラフ１７が非常
に遅い速度で回転され、0.4インチ（1.02cm）を
わずかに越える厚さの一様な層２８が形成される
まで、黒鉛の連続的な薄いシート状の流れつまり
フイルムを金型表面上に供給した。500r.p.m.と
いう金型の回転速度は、層２８をその形成時に高
密化するのに適している。次いで、金型の回転速
度が1000r.p.m.へ上昇され、ブレード１８が作動
されて、少くとも１つの溝３０を有し、層の厚い
部分が0.265インチ（0.673cm）厚となるような図
示の形状へ層２８輪郭成形した。 黒鉛から成る主層の熱伝導度を実証するため、
ねずみ銑鋳造用の溶融金属100ポンドが2880〓
（1582℃）で溶解され、金型５を475〓（246℃）
に保ちながら、溶融金属が2645〓（1452℃）で注
入され、層２８の部分２９上に0.4インチ（1.02
cm）に等しい半径方向厚を与えた。毎分２インチ
（5.1cm）の記録送り速度で動作する通常の記録式
光学高温度計を用いたところ、鋳造金属の温度が
共融点へ降下するまでの時間は約1.9インチ
（0.95分）で、更にその温度が共融点から100〓
（37.8℃）へ下がるまでの時間は約1.4インチ（0.7
分）であつた。 層２８と同じ破砕黒鉛の主層が再び形成され
た。但し、この主層は第１黒鉛層の厚さより
0.075インチ（0.19cm）だけ小さい厚さに輪郭成
形された。次いで第２〜２Ｃ図の手順に従い、第
３図のジルコン粉末から成る表面層２９を形成し
輪郭成形することによつて耐火ライナーが完成さ
れ、輪郭成形後の表面層厚は0.075インチ（0.19
cm）で、金型の回転速度と振動は上述と同じにさ
れた。ジルコン粉末の粒度分布は次の通り：

【表】 ジルコン粉末は粉砕生成物であるため、ほゞ全
ての粒子が角張り、30°の横たわり角度と30％の
空隙率を示した。 金属３１が本例で上述した通り正確に注入さ
れ、その冷却速度を求めるのに光学高温度計が使
われた。共融点までの時間は約5.9インチ（2.95
分）、共融点から100〓（37.8℃）への時間は更に
3.9インチ（1.95分）で、これはジルコン粉末の
薄層が存在するため冷却が著しく遅くなることを
示している。 主層２８と表面層２９から成る複合ライナーに
対して鋳造された鋳造品は、気孔を含まず又実質
上耐火材を含まない滑らかな鋳造表面を有してい
た。 例 ２ 例１に記したライニングが再形成された。但
し、主層２８は40重量％のジルコン粉末と60重量
％のフロリダジルコン砂から成る一様な混合物で
形成された。 例 ３ 例１に記したライニングが再形成された。但
し、主層２８は尖つたシリカ砂で形成された。 例 ４ 例１に記したライニングが、例１に示した破砕
黒鉛から成る主層２８と、50重量％の例１のジル
コン粉末及び50重量％の粉末状の市販カルシウ
ム／ケイ酸塩脱ガス剤で、30重量％のカルシウ
ム、60重量％のシリコン、0.5重量％の炭素を含
むものの一様な混合物から成る表面層２９とで再
形成された。 例 ５ 例１の手順が繰り返された。但し、第４図にお
ける主層２８９ａの輪郭成形が、フランジを限定
する溝部分の層の粒状物を実質上完全に除去する
ように実施され、その溝の外壁は表面層２９ａの
一部２９ｂによつてのみ限定された。 例 ６ 例１の破砕黒鉛粒子で形成された第５図の単層
３８からライニングが、例１の主層を形成するた
めの上記手順に従つて形成された。金型を500r.
p.m.で回転させながら、供給トラフが回動され、
輪郭成形前に0.265インチ（0.673cm）の半径方向
厚を有する層を形成するのに必要な合計量の破砕
黒鉛を30秒の期間供給した。つまり、破砕黒鉛が
供給されている間金型は250回回転し、金型が１
回転する毎に、破砕黒鉛の平均粒度オーダーの厚
さを有する黒鉛を被覆が層に付け加えられた。破
砕黒鉛の粒度範囲は53〜600ミクロンであるが、
完成した層は実質上一様であつた。一様になる理
由は、黒鉛の供給中各１回で金型つまり形成層へ
達する黒鉛の量が非常に少いため、供給される全
粒子が遠心力で直ちに所定位置へ固着され、従つ
て広範囲の粒度に基く類別化の機会が生じないこ
とにある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に基いて使われる一般的装置の
半図式的な側面図；第２〜２Ｃ図は本発明に基い
て耐火層が遠心鋳造金型に施される方法を示す図
式的な断面図；第３図は本発明の一実施例に基く
複合耐化ライニングの図式的な部分縦断面図；第
４図は別の実施例を示す第３図と同様の図；及び
第５図は本発明の一実施例に基く単一の耐火材か
ら形成されたライニングの部分縦断面図である。 １……型支持回転装置、５，１５……金型、
９，１７……トラフ、１０，１８……輪郭成形ブ
レード、１９……耐火材、２５……金型作用面、
２６……通気孔、２１，２８，２８ａ，２９，２
９ａ，３８……ライニング（耐火材層；２１，２
８，２８ａ：主層、２９，２９ａ；表面層）、３
１……金属。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 縦軸を横断する方向で円形断面の金型作用面
   を有する筒状金型を用意すること、該金型をその
   縦軸を中心に回転させながら、金型の作用面上に
   バインダーレス粒状耐火材の層を形成すること、
   耐火材が次式； 等価比重＝実際の比重×Ｇ こゝでＧは次式で与えられる Ｇ＝〔（RPM）²×Ｄ〕／70400 但しＤはインチで表わした耐火層の内径 で定められる少くとも7.5の等価比重を持つよう
   な大きさの遠心力を耐火材へ加えるのに充分な速
   度で金型を回転して耐火材の層を高密化するこ
   と、高密化層を鋳造すべき製品の外表面として所
   望な形状に輪郭成型すること、次いで金型の回転
   を続けながら溶融鋳造金属を導入することから成
   る方法を用いた筒状遠心鋳造金属製品の製造にお
   いて、 バインダーレス粒状耐火材から成る層を、 高密化され、輪郭成形された層全体の粒子のう
   ち少くとも20重量％が角張つた粒子で、しかも上
   記層のうち金型の作用面と接触及び直近する部分
   における粒子の少くとも25重量％が、粉砕耐火粉
   末の粒子と比べ、著しく大きい粒径及び著しく高
   い熱伝導度から成るグループから選んだ少くとも
   １つの特性において異るように形成すること；及
   び 輪郭成形の段階を、輪郭成形層が少くとも大き
   い半径方向厚を有する軸方向に延びた第１の部分
   と小さい半径方向厚を有する第２の部分を含むよ
   うに実施すること；から成る方法。 ２ 前記層を形成し、高密化し、且つ輪郭成形す
   る段階が、 まず、少くとも１つの粒状耐火材から成る主層
   を金型の作用面上に直接形成し、該主層を高密化
   し、更に主層を所定の形状に輪郭成形すること、
   及び次いで、金型の回転を続けながら、少くとも
   １つの主層の輪郭成形面上にバインダーレスの自
   由流通性粒状耐火材から成る表面層を施し、該表
   面層を高密化し、更に表面層を鋳造品として所望
   の正確な形状へ輪郭成形すること；を含み、 表面層の半径方向厚が少くとも１つの主層の半
   径方向よりも小さく； 少くとも１つの主層と表面層の両方を形成する
   粒子の少くとも20重量％が角張つた粒子で； 少くとも１つの主層を形成する粒子の少くとも
   25重量％が粉砕耐火粉末の粒子と比べ、著しく大
   きい粒径及び著しく高い熱伝導度から成るグルー
   プから選んだ少くとも１つの特性において異る；
   特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３ 少くとも１つの主層の粒子中少くとも25重量
   ％が212ミクロンを越える最大寸法を有する特許
   請求の範囲第２項記載の方法。 ４ 前記金型が、金型内の空間と金型外の空間を
   連通する複数の通気穴を備えた特許請求の範囲第
   ２項記載の方法。 ５ 少くとも１つの主層の実質上全てが角張つた
   粒子からなる特許請求の範囲第２項記載の方法。 ６ 少くとも１つの主層が破砕黒鉛と尖つたシリ
   カ砂から成るグループから選んだ粒子から形成さ
   れた特許請求の範囲第５項記載の方法。 ７ 少くとも１つの主層が、粉砕耐火粉末とジル
   コン砂及びシリコン砂から成るグループから選ん
   だ砂との一様な混合物で形成され、耐火粉末が使
   用する耐火材全重量の少くとも20％を占める特許
   請求の範囲第１項記載の方法。 ８ 前記表面層が、 粒子のうち50重量％以下が150ミクロンより大
   きい最大寸法を有する粒度分布、及び少くとも40
   重量％に等しい角張つた粒子の含有量で、該角張
   つた粒子の少くとも50重量％が75ミクロンより小
   さい最大寸法、 を有する粒状耐火材で形成された特許請求の範囲
   第２項記載の方法。 ９ 前記表面層の粒状物が実質上粉砕耐火粉末か
   ら成る特許請求の範囲第８項記載の方法。 １０ 前記表面層が、少くとも１つの微粒状耐火
   材と少くとも１つの微粒状化学剤との一様な混合
   物で形成された特許請求の範囲第２項記載の方
   法。 １１ 前記混合物が20〜90重量％の粉砕耐火粉末
   と80〜10重量％の化学剤から成る特許請求の範囲
   第１０項記載の方法。 １２ 前記少くとも１つの主層が、 金型と接触する第１の層、及び 該第１の層を被覆する第２の層を含み、 第１の層を形成する耐火材の平均粒度が第２の
   層を形成する耐火材の平均粒度より著しく大き
   く、 高密化後の第２層が第１層より著しく大きい機
   械的強度を有する特許請求の範囲第２項記載の方
   法。 １３ 鋳造すべき製品が少くとも１つの外側へ突
   出した横方向の環状拡張部と、該拡張部より顕著
   に小さい直径を持つ真円形の円筒状外面を与える
   少くとも１つの壁部とを有し、更に 少くとも１つの主層の厚さが、ライニングのう
   ち外側突出拡張部が鋳造されるべき部分における
   表面層の厚さより小さい特許請求の範囲第２項記
   載の方法。 １４ 前記少くとも１つの主層が、外側突出拡張
   部の鋳造されるべき領域中の少くとも１つの主層
   の輪郭成形によつて実質上中断されている特許請
   求の範囲第１３項記載の方法。 １５ 前記表面層が粉砕耐火粉末で形成され、製
   品の前記真円形の円筒状外面が鋳造されるべき領
   域上において千分の数インチの厚さを有する特許
   請求の範囲第１３項記載の方法。 １６ 耐火層を高密化する段階が実施されている
   間、高周波小振巾の振動が金型に加えられる特許
   請求の範囲第１項記載の方法。 １７ 粒状耐火材がトラフによつて金型へ運ば
   れ、更に粒状耐火材の運搬中、高周波小振巾の振
   動がトラフに加えられる特許請求の範囲第１６項
   記載の方法。 １８ 粒状耐火材の搬送中、高周波小振巾の振動
   がトラフに対しそのほゞ円周方向に沿つて加えら
   れる特許請求の範囲第１項記載の方法。 １９ 前記少くとも１つの主層を輪郭成形する段
   階が、鋳造品として所望な形状を正確に有する表
   面が得られるまで粒状耐火材を層から取除く所定
   の位置へ輪郭成形ブレードを移動させ、次いで輪
   郭成形ブレードを後退し、層との係分を解くこと
   によつて行われ；更に 前記表面層を輪郭成形する段階が、輪郭成形ブ
   レードを上記所定の位置へ実質上戻すことによつ
   て行われる特許請求の範囲第２項記載の方法。 ２０ 前記層が、粒状耐火材を粒子の薄い流れの
   形状で金型の作用面に供給し、所望厚の層が金型
   上に施されるまで上記供給段階を継続することに
   よつて形成され、この結果金型表面上における粒
   状耐火材の変動が最小限化され、層内における大
   粒度ゾーンと小粒度ゾーンへの粒子の分離が避け
   られた特許請求の範囲第１項記載の方法。 ２１ 層全体が、バインダーレス粒状耐火材を供
   給し、高密化し、輪郭成形するという１回の手順
   で形成され、高密化及び輪郭成形された層の組成
   が層全体を通じて実質上一様である特許請求の範
   囲第１項記載の方法。 ２２ 前記層が破砕黒鉛粒子から成る特許請求の
   範囲第２１項記載の方法。 ２３ 前記表面層の部分が、ライニングのうち外
   側突出拡張部が鋳造されるべき部分で厚く、壁部
   が鋳造されるべき部分で薄い特許請求の範囲第１
   ３項記載の方法。 ２４ 遠心鋳造で筒状の金属製品を製造するのに
   使われる内張り金型であつて、 金型の回転軸を横断する方向で円形断面の作用
   面を有する金型；及び 該金型の作用面上に支持されたバインダーレス
   粒状耐火材の高密化及び輪郭成形された層で、該
   層が少くとも20重量％が角張つた粒子である耐火
   粒子から形成され、耐火材のうち少くとも40重量
   ％が212〜750ミクロンの範囲の最大寸法を有する
   粒子であること；の組合せから成り、 上記層がガス流に対する良好な透過性と良好な
   熱伝導度を持つことを特徴とした内張り金型。 ２５ 前記層の内面上に支持されたバインダーレ
   ス粒状耐火材から成る高密化及び輪郭成形された
   表面層を更に備え、該表面層が前記層よりも薄
   く、製品が鋳造される表面に所定の表面特性を与
   える形状とサイズを持つた粒子から成る粒状耐火
   材で形成されている特許請求の範囲第２４項記載
   の内張り金型。 ２６ 前記層が単一の耐火材で形成され、該耐火
   材の実質上全てが角張つている特許請求の範囲第
   ２４項記載の内張り金型。 ２７ 前記層が少くとも２種の異つた粒状耐火材
   の混合物で形成され、そのうち１種が角張つた粒
   子を含み、別の１種が良好な熱伝達特性を与える
   大粒子であることを特徴とする特許請求の範囲第
   ２４項記載の内張り金型。