JPH0615693B2 - ベイナイト組織を含む球状黒鉛鋳鉄管の連続的製造方法及び装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ベイナイト組織を含む球状黒鉛鋳鉄管の連続
的製造方法及びその装置に係る。更に詳しくは、本発明
は、球状黒鉛鋳鉄管を連続鋳造し、該連続鋳造後に熱処
理してベイナイト組織をもつ鋳鉄管を製造する方法及び
装置に係る。1984年１月10日のフランス特許出願第8400
382号（フランス特許公開第2557820号）は、中子を使用
しない堅型底注ぎ連続鋳造による金属鋳造管の製法を開
示している。

フランス特許出願第2415501号は、管本体の内部空間を
形成するための中子を用いる堅型上注ぎ連続鋳造による
鋳鉄管の製法を開示している。

更に、フランス特許第2522291号は、遠心鋳造と熱処理
とを順次用いたベイナイト組織をもつ球状黒鉛鋳鉄の遠
心鋳鉄管の遠心鋳造法を開始している。

該特許に於ける第１の利点は、焼戻し段階を遠心チル鋳
型内で直接開始して熱処理を実施し得るので、熱処理の
時間と熱エネルギとのかなりの節約が得られることであ
り、第２の利点は、鋳鉄管の標準的フェライト組織に比
較して有利なベイナイト組織が得られることである。即
ち、球状黒鉛鋳鉄管がベイナイト組織を持つ場合、伸び
率が等しい値のときの弾性限度と破壊強度とが顕著に向
上する。また、標準的に要求される機械的特性を持つ鋳
鉄管を製造したい場合、フェライト組織をもつ公知の管
に比較してベイナイト組織を持つ鋳鉄管の肉厚を薄くし
て鋳鉄管をかなり軽量化し得る。

公知の遠心鋳造による鋳鉄管の製法は不連続方法であ
る。該方法の利点は、フランス特許第2522291号に記載
のごとくオーステナイト焼戻しを現場(in situ)、即ち
遠心チル鋳型の内部で実施し得ることである。

本発明の目的は、熱エネルギーを節減し得ると共に、ベ
イナイト組織を有する球状黒鉛鋳鉄管を連続的に製造し
得る方法及び装置を提供することにある。

本発明によれば、前述の目的は、溶融球状黒鉛鋳鉄を冷
却管状ダイの内部で鋳造してオーステナイト組織を含む
鋳鉄管を形成するステップと、前述の形成された鋳鉄管
を冷却管状ダイから引出すと共に、オーステナイト組織
のみを維持し得る温度領域の下限温度まで前述の引出さ
れた鋳鉄管を自然冷却するステップと、前述の自然冷却
された鋳鉄管をその全長に亘って500℃まで急冷して、
当該急冷された鋳鉄管内にベイナイト組織を少なくとも
部分的に形成するステップと、前述の急冷された鋳鉄管
を250℃〜450℃の範囲内の温度まで徐冷するステップ
と、前述の徐冷された鋳鉄管を所定の長さに切断するス
テップと、前述の切断された鋳鉄管を250℃〜450℃の範
囲内の一定温度に維持して、当該維持された鋳鉄管内に
均質なベイナイト組織及び均質なオーステナイト＋ベイ
ナイト組織の一方を形成させるステップとを有する、ベ
イナイト組織を含む球状黒鉛鋳鉄管を連続的に製造する
方法、及び 溶融球状黒鉛鋳鉄からオーステナイト組織を有する鋳鉄
管を形成するための冷却管状ダイを備えた鋳造装置と、
前述の形成された鋳鉄管を冷却管状ダイから引出して、
オーステナイト組織のみを維持し得る温度領域の下限温
度まで引出された鋳造管を自然冷却すべく、鋳造装置の
下流側に配置された引出し装置と、前述の引出された鋳
鉄管を通過させるべく環状に形成されており、前述の自
然冷却された鋳鉄管をその全長に亘って500℃まで急冷
して、当該急冷された鋳鉄管内にベイナイト組織を少な
くとも部分的に形成すべく、鋳造装置と引出し装置との
間に配置された流動浴と、前述の急冷された鋳鉄管の所
定の長さの部分を収容し得るように円筒状に形成されて
おり、当該収容された鋳鉄管を250℃〜450℃の範囲内の
温度まで徐冷すべく、引出し装置の下流側に配置されて
いる徐冷装置と、前述の徐冷された鋳鉄管を少なくとも
前述の所定の長さに切断すべく、引出し装置と徐冷装置
との間に配置されている切断装置と、前述の切断された
鋳鉄管を収容すると共に当該収容した鋳鉄管を250℃〜4
50℃の範囲内の一定温度に維持して、前述の維持された
鋳鉄管内に均質なベイナイト組織及び均質なオーステナ
イト＋ベイナイト組織の一方を形成すべく、徐冷装置に
隣接して設けられている温度保持炉と、前述の切断され
た鋳鉄管を温度保持炉に移送すべく、徐冷装置に取り付
けられた移送手段とを備える、ベイナイト組織を含む球
状黒鉛鋳鉄管を連続的に製造する装置により達成され
る。

本発明の方法及び装置によれば、従来技術のように鋳造
された鋳鉄管を700℃〜750℃以下の温度まで一旦冷却し
た後に、当該冷却された鋳鉄管をオーステナイト化温度
まで加熱し、次にベイナイト組織を形成させるべく前述
の加熱された鋳鉄管を冷却するという工程を採用せず
に、鋳造された鋳鉄管を最初にオーステナイト化温度ま
で冷却し、次に当該冷却された鋳鉄管内にベイナイト組
織を形成すべく、前述の冷却された鋳鉄管の冷却を更に
行うという工程を採用しており、従来技術のように鋳鉄
管を冷却した後に、この冷却された鋳鉄管を再加熱する
とう工程を行わないため、本発明の方法及び装置におい
ては、熱エネルギーを節減し得ると同時に、ベイナイト
組織を有する球状黒鉛鋳鉄管を連続的に製造し得る。

本発明の方法及び装置によれば、連続ダイスの出口で連
続的に行なわれる球状黒鉛鋳鉄管の熱交換冷却処理が完
全に均等で再現性があり、このため極めて緻密で均質な
管組織が得られる。特に、鋳鉄管の鋳造直後に耐火性粒
子の流動浴で熱処理するので、鋳鉄管を放冷し後で再加
熱して焼戻す場合よりも鋳鉄の焼入性（硬化能）が良
い。即ち、本発明方法においては、未処理組織の鋳鉄管
即ち、鋳造ダイスを出た直後の鋳鉄管から直接処理が開
始される。

本発明の別の特徴及び利点は、添付図面に示す非限定具
体例に基づく以下の説明により明らかにされるであろ
う。

第１図は、本発明を鋳鉄管Tの連続的底注ぎ鋳造に適用
した連続的鋳造装置の一具体例である。

装置は以下の構成要素を含む。

(1)サイフォンユニットによる溶融鋳鉄供給手段 耐火材例えばアルミナシリカ系から成るサイフォンユニ
ット1は、主として、上端に注湯漏斗2を有し、下端に管
T形成用ダイスの底部に開口する底注ぎオリフィス3を有
するＬ形注湯管を備えており、溶融鋳鉄を供給するため
の供給手段を構成する。

(2外部冷却ダイ 冷却管状ダイは、底注ぎオリフィス3と同じ軸線Ｘ−Ｘ
をもつように装着されている。該冷却管状ダイは、形成
すべき管Tの外径に対応する内径を有する軸線Ｘ−Ｘの
黒鉛スリーブ4と、例えば銅から成る冷却ジャケット5と
を含む。冷却水はパイプ6から流入しパイプ7から流出す
る。黒鉛スリーブ4はサイフォンユニット1に直接担持さ
れている。高さのほぼ全体にわたって黒鉛スリーブ4と
接触しつつ黒鉛スリーブ4を包囲している冷却ジャケッ
ト5は、サイフォンユニット1と直接に接触せず耐火性環
状スペーサースタンド8によってサイフォンユニット1か
ら隔てられている。冷却ジャケット5の上部は黒鉛スリ
ーブ4の上端より上方に伸びている。黒鉛スリーブ4と冷
却ジャケット5とによって冷却管状ダイが構成される。

なお、サイフォンユニット1、黒鉛スリーブ4、冷却ジャ
ケット5及び耐火性環状スペーサスタンド8は鋳造装置を
構成する。

(3)３部形式の熱処理装置 (A)被制御温度の流動媒体に鋳鉄管としての管Tを浸漬さ
せるための流動槽。

(B)管Tを断熱して管Tを徐冷するためのスリーブ。

(C)管Tの温度を維持するためのトンネル炉。

本発明によれば、流動槽は冷却管状ダイ4-5及び形成す
べき管Tの軸線Ｘ−Ｘと同軸的に冷却管状ダイ4-5の上方
即ち冷却管状ダイ4-5の下流に装着されている。流動槽
即ち容器9は、上端で大気に開口しており例えば冷却ジ
ャケット5の上縁又は図示しないフレームに担持されて
いる。流動槽９は軸線Ｘ−Ｘをもつ環状底部を有してお
り、該底部は管Tを自由に通過せしめるように管Tの外径
と対応する円形開口10を有する。即ち、円形開口10は鋳
鉄管導入用の入口開口を構成する。開口10を含む環状底
部の上方で該環状底部に平行に多孔質プレート11が固定
されている。プレート11は該底部から離間しており所定
圧力、例えば 2〜8バールの圧力の空気を受容するチャ
ンバ12を形成している。圧縮空気はパイプ13からチャン
バ12に供給される。パイプ13は例えば安全弁と図示しな
い圧力計とを含む装置14で制御されている。多孔質プレ
ート11の上方に流動化チャンバが存在し、この流動化チ
ャンバは大気に開口している。流動化チャンバは、流動
槽9の外壁の内周面と流動槽9を通過する管Tの外面とに
よって規定される環状空間を構成する。流動化チャンバ
は所定量の耐火性固体粒子15、例えば砂又はシリカ又は
アルミナを収容しており、これらの粒子を流動せしめ
る。この流動化チャンバは所定数の管状のコイル16を内
蔵しており、コイル16を流動槽9の内径と開口10の外径
との間の直径を持つ螺旋として巻かれている。冷却水は
パイプ17から流入し、コイル16を通過しパイプ18から流
出する。

なお、流動槽9、多孔質プレート11、パイプ13、耐火性
固体粒子15、コイル16及びパイプ17,18は流動浴を構成
する。

流動浴に導入される鋳鉄管Tは通常850〜1100℃の高温に
あるため、流動浴に用いられる粒子は、不活性且つ熱的
に安定であると共に熱伝導率が良くなければならない。
これらの要求を満たすものとして、耐火性固体粒子が選
択される。

本発明によれば、形成すべき管Tの外径より大きい内径
をもつシャフト33が、流動槽9の上方で流動槽9と同じ軸
線Ｘ−Ｘ上に装着されている。シャフト33は、例えば鉱
物繊維製のフェルト34から成る断熱スリーブ34を囲撓し
ている。シャフト33は管Tの自然冷却を緩徐にするため
に備えられている。断熱スリーブ34が厚いほど管Tの冷
却が緩徐になる。シャフト33の高さは切断されるべき管
Tの長さに少なくとも等しい。

シャフト33と断熱スリーブ34とは、徐冷装置を構成す
る。

本発明によればシャフト33の内面に管Tの案内兼支持ロ
ーラ35が備えられている。これらローラ35は断熱スリー
ブ34より内側に突出しており、軸線Ｘ−Ｘをもつ円筒状
のシャフト33の母線および管Tの母線と平行に配列され
ている。少なくとも一部のローラ35が駆動されて管Tを
前進せしめる。また、本発明によれば、シャフト33とシ
ャフト33に内蔵された断熱スリーブ34とは「傾動自在」
に装着されている。シャフト33の下端には関節ラグ36が
設けられているため、シャフト33は90゜の角度丈け傾動
し得る（第２図及び第３図）。

軸線Ｘ−Ｘに対して直角を成す軸線Ｙ−Ｙをもつ水平ジ
ャーナル37が関節ラグ36に固定されている。シャフト33
は傾動するために関節ラグ36の上方に傾動ラグ38を有し
ており、傾動ジャッキ40のロッド39の末端が傾動ラグ38
に枢着されている。傾動ジャッキ40のボディは公知のご
とくピストンロッド39から遠い末端のフレーム41に枢着
されている（第３図）。傾動ジャッキ40は例えば複動液
圧ジャッキである。この具体例では（第３図）、ロッド
39の伸長状態で（実線）シャフト33は鉛直（軸線Ｘ−
Ｘ）であり、ロッド39の収縮状態で（鎖線）シャフト33
は水平（軸線Ｘ1−Ｘ1）であり、後述する温度保持炉を
構成するトンネル炉44の入口の延長上に位置する。即
ち、傾動ジャッキ40はシャフト33を矢印ARの方向に傾動
させる。

ローラ35、関節ラグ36、水平ジャーナル37、傾動ラグ3
8、ピストンロッド39、傾動ジャッキ40は移送手段を構
成する。

図示のごとくトンネル炉44（第２図及び第４図）が管T
の温度維持のために備えられており、該トンネル炉44
は、シャフト33が軸線Ｘ1−Ｘ1をもつ位置に横置されて
いるときに断熱スリーブ34とシャフト33との延長上に位
置するように設けられ、軸線Ｘ1−Ｘ1又は該軸線に平行
なAR1方向に垂直なAR2方向に伸長する。両端に開口をも
つトンネル炉44は、軸線Ｘ1−Ｘ1をもつ入口用の側面開
口42と、方向AR2に平行な軸線をもつ出口用の開口43と
を有する。各管Tが軸線Ｘ1−Ｘ1(即ちAR1方向)とAR2方
向との間で90度方向転換してトンネル炉44を通過し得る
ように、トンネル炉44は連続して入って来る管Tを支持
し前進せしめる以下の手段を含む。即ち、軸線Ｘ1−Ｘ1
に平行なAR1方向に管Tを支持し前進せしめる引込み式の
ローラ45が設けており、この前進運動を行わせるために
断熱スリーブ34のローラ35とトンネル炉44のローラ45と
の少なくとも一部が、図示しない公知の方法で駆動され
る。ローラ45は鉛直ジャッキ47によって支持されてお
り、鉛直ジャッキ47はローラ45をAR2方向のトラック48
の下方に引込ませる。管Tを支持するトラック48は、ト
ンネル炉44に導入される各管Tの母線に垂直である。ト
ンネル炉44内でAR2方向に順次に管Tを前進させるため
に、一対の無端チェーン49が設けられており、該無端チ
ェーン49は図示しない方法で駆動させるホイール50によ
って支持されている。トンネル炉44は、管Tの温度維持
用加熱雰囲気を内部に生成するために所定数のバーナ
（例えばガスバーナ）を備える。

トンネル炉44、ローラ45、鉛直ジャッキ47、トラック4
8、及び無端チェーン49は温度保持炉を構成する。

(4)管引出し装置 引出し装置としての管引出し装置は流動槽9の出口の処
で管切断デバイスKの上流に配置されている。管引出し
装置は例えばシャフト33及び断熱スリーブ34と同様の断
熱スリーブ34aを備えるシャフト区分33aから成り、管T
を上向きに案内する被駆動ローラ35を必須要素として含
む。

引出し装置は、シャフト区分33a、断熱スリーブ34a及び
被駆動ローラ35によって構成される。

(5)管切断デバイス 公知の切断装置としての管切断デバイスKは、トラフを
含む流動槽9と引出し装置33a-34a-35の下流に配置され
ており、対向する２つのブレードとして図示されてい
る。管切断デバイスKは、例えば引出し装置33a-34a-35
とシャフト33との間に挿入されている。

鋳造装置は、溶融球状黒鉛鋳鉄からオーステナイト組織
を有する管Tを形成すべく、黒鉛スリーブ4と冷却ジャケ
ット5とを有する冷却管状ダイを備える。

引出し装置は、シャフ区分33a、断熱スリーブ34a及び被
駆動ローラ35とを有しており、冷却管状ダイ4-5内で形
成された管Tを当該冷却管状ダイ4-5から引出して、オー
ステナイト組織のみを維持し得る温度領域の下限温度ま
で前述の引出された管Tを自然冷却すべく、鋳造装置1-4
-5-8の下流側に配置される。

流動浴は、流動槽9、多孔質プレート11、パイプ13、耐
火性固体粒子15、コイル16及びパイプ17,18を有すると
共に前述の引出された管Tを通過させるべく環状に形成
されており、前述の自然冷却された管Tをその全長に亘
って500℃まで急冷して、当該急冷された管T内にベイナ
イト組織を少なくとも部分的に形成すべく、鋳造装置1-
4-5-8と引出し装置33a-34a-35との間に配置される。

徐冷装置は、シャフト33と断熱スリーブ34とからなると
共に、前述の急冷された管Tの所定の長さの部分を収容
し得るように円筒状に形成されており、前述の収容され
た管Tを250℃〜450℃の範囲内の温度まで徐冷すべく、
引出し装置33a-34a-35の下流側に配置される。

切断装置は、前述の徐冷された管Tを少なくとも前述の
所定の長さに切断すべく、引出し装置33a-34a-35と徐冷
装置33-34との間に配置される。

温度保持炉は、トンネル炉44、ローラ45、鉛直ジャッキ
47、トラック48及び無端チェーン49とを有しており、前
述の切断された管Tを収容すると共に当該収容した管Tを
250℃〜450℃の範囲内の一定温度に維持して、当該維持
された管T内に均質なベイナイト組織及び均質なオース
テナイト＋ベイナイト組織の一方を形成すべく、徐冷装
置33-34に隣接して設けられる。

移送手段は、ローラ35、関節ラグ36、水平ジャーナル3
7、傾動ラグ38、ピストンロッド39、傾動ジャッキ40と
を有しており、前述の切断された管Tを温度保持炉44-45
-47-48-49に移送すべく、徐冷装置33-34に取り付けられ
る。

本発明の熱処理の操作及び実施（第１図、第２図及び第
４図） 管Tの形成を開始するために鋳造装置内に溶融鋳鉄を導
入する前に、形成すべき管Tと等しい外径と等しい肉厚
とを有する管状スチールスリーブから成る（図示しな
い）擬似管を、熱処理用の流動槽9を介して冷却管状ダ
イ4-5の上部から導入し、黒鉛スリーブ4の上端のレベル
より低いレベルに到達させる。次に溶融鋳鉄を注湯漏斗
2から矢印fの方向に注入し、冷却管状ダイ4-5の黒鉛ス
リーブ4の上部よりやや低いレベルNに到達させる。この
溶融鋳鉄は以下の重量組成を有する。炭素2.5〜4％、ケ
イ素2〜4％、マンガン０．１〜０．６％、モリブラン
０．５％以下、ニッケル３．５％以下、銅11％以下、マ
グネシウム０．５％以下、イオウ０．１％以下、リン0.
06％以下及び残分鉄。擬似管がレベルＮより下方に浸漬
すると直ちに、擬似管の導入以前には空であった流動槽
9の流動化チャンバに固体粒子15を導入する。即ち擬似
管が、それまで存在しなかった砂収納用の管状内壁を与
えるので、それまで導入できなかった固体粒子15の導入
が可能になる。冷却水はパイプ6,7を介して冷却ジャケ
ット5に出入し、パイプ17,18を介してコイル16に出入す
る。

公知のごとく鋳鉄は、ほぼ円錐台形の凝固面Sに沿って
黒鉛スリーブ4と接触して冷却され擬似管に付着する。
擬似管はシャフト33a及びシャフト33の動力ローラ35に
よって順次引上げられ、これに伴って凝固鋳鉄部分が、
管Tの起端の形状で段階的に引上げられる。

次に、擬似管がまだ矢印f1の方向で流動槽9内で移動中
に、圧縮空気又は窒素をパイプ13から流動化ガス導入用
チャンバ12に送る。流動浴に埋込まれていたコイル16の
全周囲で固体粒子が流動化され、流動槽9の上端レベル
に近いレベルに到達する。

従って流動化以前の不活動状態の固体粒子15のレベルよ
りかなり上方に到達する。流動槽9の内部で擬似管に代
替して管Tの起端が矢印f1の方向上昇し始めると、矢印f
1の方向の該管Tの上昇に伴って管Tの熱処理が開始され
て連続的に進行する。

管Tのベイナイト化用熱処理は、第５図に示す温度変化
を伴う条件下でフランス特許第2522291号に記載のごと
く実施される。

ベイナイト化焼戻しの第１段階(abc) 第５図のグラフで、Ｙ軸は温度（Ｔ℃）を示し、Ｘ軸は
時間（ｔ）を示す。第５図のグラフa……hは、本発明の
熱処理の際の球状黒鉛鋳鉄管の温度変化を示す。

流動槽9内で、流動化された固体粒子15からなる流動浴
の温度が所望の組織を得るに必要な値（例えばベイナイ
ト組織では100〜200℃）に調節されているときに、熱処
理の第１段階が実施される。この段階は冷却管状ダイ4-
5から出る管Tからの熱を利用した加熱を伴わないベナイ
ト化焼戻しである。

100〜200℃の流動化された固体粒子15からなる流動浴の
温度は、パイプ17,18に20℃程度の温度の水を循環させ
ることにより一定に維持される。流動浴の冷却度は、パ
イプ13から流入する流動化用空気の流量と水の循環速度
とに依存する。流動化用空気の流量と水循環速度とは調
節自在である。従って、出発点a(冷却管状ダイ4〜5の出
口)に於ける管Tは、まだ形成凝固直後の温度1100℃にな
っている。点ａとｂとの間（多孔質プレート11のレベ
ル）で管Tの温度は、約1100℃から約850℃又はやや高い
温度まで急激に低下する。点a及びbに於いては、管Tの
組織はオーステナイトである。点b(流動浴の入口)から
点c(流動浴の出口)までの管Tの温度低下は、極めて短時
間で急激に生じる(850℃から約 500℃まで)。管Tが流動
槽9を通過する間に管Tの全表面が、コイル16によって10
0℃〜200℃程度の温度に維持された流動化された固体粒
子15からなる流動浴と接触する。これがベイナイト化焼
戻しである。このように流動浴は、形成された管Tから
極めて強力な熱排出を達成する。しかもこの熱排出は、
管Tの各点が等しい熱処理を受けるように、流動浴に浸
漬された管Tの壁全体に亘って均等である。

(2)流動槽9を出て引出し装置とシャフト33とを通過する
中間段階(cde) 流動槽9を出た管Tは直ちに引出し装置33a-34a-35にはい
る。引出し装置33a-34a-35は管Tを冷却から保護しつつ
動力ローラ35によって案内し、切断デバイスKを通過し
て放冷及び徐冷用のシャフト33に到達させる。シャフト
33は鉛直状態に配置されている。第５図の温度グラフ
で、点dはシャフト33の入口に対応する。従って流動槽9
とシャフト33との間の切断デバイスKと引出し装置33a-3
4a-35とを通過する区間がグラフの部分cdに対応し、こ
こで管Tの外壁の温度が若干低下する。点dの温度はほぼ
480℃である。シャフト33が断熱スリーブ34を備えるの
で、シャフト33内の管Tの冷却は緩徐である。点eでシャ
フト33を離れるときの管Tの温度は、350℃程度である。
シャフト33内で管Tが所望の長さになると、切断デバイ
スKによって管Tの切断が行なわれる。

(3)温度維持を行なう熱処理の第３段階（第５図のグラ
フの部分e1f1とe2f2との間の領域） 上記段階で得られたベイナイト組織を強化又は固体する
ために、切断された管Tは、傾動したシャフト33の水平
軸Ｘ1−Ｘ1に平行なAR1方向に切断された管Tを動かすよ
うに構成されたトンネル炉44の内部に搬送される。この
ためには（第２図及び第３図）、管TをデバイスKで所望
の長さに切断後、傾動ジャッキ40を操作してシャフト33
と該シャフト33に収容支持された管Tとを、ジャーナル3
7の軸線ＹＹの回りで矢印ARの方向に90度回動させる。
シャフト33は傾動ジャッキ40のピストンロッド39のスト
ロークの終点（第３図の鎖線部分）まで回動する。従っ
て軸線Ｘ−Ｘの鉛直状態から軸線Ｘ1−Ｘ1の水平状態、
即ちトンネル炉44の入口42の延長上又はその近傍に到達
する。この傾動中及び新しい位置Ｘ1−Ｘ1で、ローラ35
によって支持されている管Tはトンネル炉44に導入可能
な状態になる。動力ローラ35と動力ローラ45とが順次回
転駆動され、管Tをトンネル炉44に導入する。トンネル
炉44内で管Tは水平状態で前進を続け、管Tをトンネル炉
44の出口43に案内する新しい方向AR2に90度方向転換す
る。この方向転換は以下の順序で行なわれる。ジャッキ
47がローラ45をトラック48の下方に後退させる。管Tは
トラック48と無端駆動チェーン49とによって支承され
る。無端駆動チェーン49は、管Tを新しい方向AR2でトン
ネル炉44の出口43まで案内する。トンネル炉44は、（無
端駆動チェーン49の案内速度を調節することによって）
調節自在な速度でトンネル炉44に沿って前進する管Tが
２つの限界値（２つの等温線）間の一定の等温線温度に
維持されるような温度にガスバーナ46によって加熱され
る。限界値の１つは上限値（第５図の部分e1f1即ち450
℃の等温線）であり、もう１つは下限値（部分e2f2即ち
250℃の等温線）である。250℃〜450℃の中間部分、即
ち等温線ef（第５図）に沿って管Tの温度が限界値e1f1
〜e2f2間に維持される。管Tはシャフト33の内部で、温
度d（シャフト33の入口）から温度e（シャフト33の出口
でトンネル炉44の入口）に変わる。温度ｅはe1とe2との
間の温度である。e1は450℃でありe2は250℃である。こ
のトンネル炉44の熱処理段階で、組織マトリックスのベ
イナイトの安定性及び残存する可能性のあるオーステナ
イトの安定性が確保される。この熱処理段階は、均質な
ベイナイト組織又は均質なベイナイト＋オーステナイト
組織を確保するベイナイト化の継続である。点f1はf2を
通過後、管Tは(4)で後述するごとく冷却される。

管Tは点f1とf2との間の450℃〜250℃の温度でトンネル
炉44を出て、第３段階即ち最終段階で(4)で後述するご
とく冷却される。従って管Tが一定温度に維持されるの
は、第５図の部分e1f1とe2f2との間の斜線領域（点線部
分ef）である。ベイナイト組織又は場合によりベイナイ
ト＋オーステナイト組織は均質であり、フランス特許第
2522291号に記載の最適機械的特性を与える。

(3)大気中での冷却を行う最終第３段階（部分f1gh又はf
2gh） トンネル炉44を出た管Tは、部分f1gに於いて例えば5〜2
5℃の常温まで短時間で大気中で冷却され、最終的にこ
の温度即ち大気温度に維持される（部分gh）。従って球
状黒鉛鋳鉄管Tは、ベイナイト組織又はベイナイト＋オ
ーステナイトの混合組織をもつ。

従って肉厚5〜20mmで、公称直径600〜2500mm特に1000〜
1600mmの鋳鉄管、好ましくは給水管の形成及び熱処理が
可能である。本発明の方法及び装置は、大きい直径もつ
比較的薄肉の鋳鉄管の製造に特に有利である。

本発明のベイナイト組織を含む球状黒鉛鋳鉄管を連続的
に製造する方法は、溶融球状黒鉛鋳鉄を冷却管状ダイ4-
5の内部で鋳造してオーステナイト組織を含む管Tを形成
する段階と、当該形成された管Tを冷却管状ダイ4-5から
引き出すと共に、オーステナイト組織のみを維持し得る
温度領域の下限温度まで前述の引き出された管Tを自然
冷却する段階と、当該自然冷却された管Tをその全長に
亘って500℃まで急冷して、当該急冷された管T内にベイ
ナイト組織を少なくとも部分的に形成する段階と、当該
急冷された管Tを250℃〜450℃の範囲内の温度まで徐冷
する段階と、当該徐冷された管Tを所定の長さに切断す
る段階と、当該切断された管Tを250℃〜450℃の範囲内
の一定温度に維持して、当該維持された管T内に均質な
ベイナイト組織及び均質なオーステナイト＋ベイナイト
組織の一方を形成させる段階とを有している。

利 点 焼戻しの第１段階は、形成された管Tの熱を利用して第
５図のグラフの点bで加熱を要せずに開始される。ここ
で管Tは約800〜850℃の温度になる。

冷却管状ダイ4-5と流動槽9との組合わせによって、ベイ
ナイト焼戻しを行うために放冷と温度800〜850℃の再加
熱とを実施する球状黒鉛鋳鉄管Tの焼戻し性よりも遥か
にすぐれた焼戻し性が得られる。

固体粒子15を含む流動槽9を使用するので管Tの全長及び
円筒状壁全体にわたって均等な温度が確保され従って熱
処理の信頼性及び再現性が確保される。

更に、冷却水の代わりに固体粒子15、又はそれ以外の適
当な固体粒子の浴を管Tから外部への放熱即ち熱排出媒
体として使用するので、鋳鉄浴Ｆの近傍での安全性も高
い。

前述のごとく、冷却管状ダイ4-5と流動槽9とが直接連続
しているため、即ち互いに接続しているため、言い換え
ると冷却管状ダイ4-5と流動槽9とを組合わせているた
め、管Tの形成開始直後、即ち冷却管状ダイ4-5の出口で
（第５図の部分bc）ベイナイト化焼戻しが可能である。

従って共折温度(700℃〜750℃)より低温まで放冷し、次
に850℃まで再加熱して後処理的にベイナイト焼戻しを
実施する管の焼戻し性に比較して、遥かに優れた焼戻し
性が得られる。本発明によれば、所望のベイナイト組織
が確実に得られる。

また、後述するごとく流動浴の温度次第で、別の組織を
確実に得ることも可能である。流動浴の温度の調節が容
易であり（管状コイル16の循環水の温度と流量とを調節
すればよい）、またこの流動浴で処理される管Tの温度
が管全長にわたって均等なのでこの熱処理の信頼性は高
くかつ工業的に再現性がある。

変形例 第６図の具体例は鋳鉄管Tの竪型上注ぎ連続鋳造に本発
明の熱処理方法及び装置を適用したものである。

このタイプの装置はフランス特許第2415501号に記載さ
れており、連続鋳造軸線Ｘ−Ｘをもつように構成されて
いる。

装置は、溶融鋳鉄供給手段と、鋳鉄管形成手段と、鋳管
の熱処理装置とを含む。

(1)溶融鋳鉄供給手段（一部図示） 装置上端の湯溜19は図示しない低圧トリベの一部又は電
気反射炉の一部であり、内部に窒素又はアルゴンのごと
き不活性ガスの圧力が作用している。湯溜19の下端は軸
線Ｘ−Ｘの入湯口20をもつ。

(2)鋳鉄管形成手段 入湯口20の軸方向に黒鉛製の中子21が挿入されており、
該中子は形成すべき管Tの内側形状を規定するように設
けられており、同様に黒鉛から成る管状ダイ23のヘッド
22は形成すべき管Tの外形を規定するように設けられて
いる。中子21は例えば水冷コイルの形状の誘導子24から
成る加熱デバイスを内蔵する中空円筒である。中子21と
管状ダイ23とは、形成すべき管Tの内寸及び外寸に対応
する環状空間25を形成する。該環状空間25の内部で、鋳
鉄Fは管状ダイ23の壁の凝固面に沿って徐々に凝固す
る。管状ダイ23のヘッド22は入湯口20と共に、耐火性の
断熱スリーブ26が充填された環状スペースを形成し、断
熱スリーブ26は、溶融鋳鉄冷却用媒体流を湯溜19から流
出させないための障害物を形成する。管状ダイ23の下端
は中子21の下端と等しい高さであり、銅のごとき熱伝導
性のよい金属又は金属合金の管状のケーシング27によっ
て環状間隙を伴って包囲されている。ケーシング27の上
端はフレア状に拡大して湯溜28を形成しており、ケーシ
ング27は、ヘッド22を除く管状ダイ23の全長にわたって
管状ダイ23と密接に接触している低融点の溶融金属（例
えば鉛又は錫）のジャケット29の容器として機能してい
る。低融点溶融金属のジャケット29の供給はパイプ30を
介して上部から又はパイプ31を介して底部から行なわれ
る。また必要な場合パイプ31は、冷却用溶融金属29の排
出を行う。ケーシング27は、更に水循環を含む中空冷却
スリーブ32でぴったりと包囲されており、該スリーブ32
の内壁がケーシング27の外壁と接触している。

公知のごとく、中子21と管状ダイ23との間の管状スペー
ス25の丁度出口で、管Tが完全に形成凝固される。

湯溜19、管状ダイヘッド22及び断熱スリーブ26は供給手
段を構成し、管状ダイ23、管状ケーシング27及び中空冷
却スリーブ32は冷却管状ダイを構成する。

前記供給手段19,22,26、前記冷却管状ダイ23,27,32及び
中子21は鋳造装置を構成する。

(3)熱処理装置 管状ダイ23の下方に管状ダイ23の下部から適当に離間し
て、軸線Ｘ−Ｘをもつ流動槽9が装着されている。流動
槽9は、管T導出用開口10と、同じく管T導出用開口をも
つ環状の多孔質プレート11とを含む環状底部を有する。
多孔質プレート11の上方で流動槽9は、水冷コイル16を
含む螺旋管状コイルで冷却される耐火性の固体粒子15の
層15を含む。固体粒子15は、固体粒子15の層を流動化さ
せるための手段（図示せず）によって流動化される。前
述の具体例と違って流動槽9は開口10からでなく流動槽
の上部から管Tを受容する。

流動槽9、多孔質プレート11、固体粒子15の層、水冷コ
イル16及びパイプ17,18は流動浴を構成する。

流動槽9通過以前及び通過中の管Tの温度変化は、第５図
の点abcを通る同じグラフで示される。（ベイナイト化
焼戻し処理）流動槽9の次に断熱ジャケット34bと動力駆
動ローラ35とを有する引出し装置33bと、断熱スリーブ3
4をもつシャフト33とが順次配置されており、次いでガ
スバーナをもつ温度保持用のトンネル炉が配置されてい
る。該炉は図示されていないが第２図及び第４図のトン
ネル炉44と同様である。引出装置33bとシャフト33との
間に管Tの切断デバイスKが挿入されている。第１図〜第
３図に示すようにシャフト33の下端は、ラグ36及び傾動
軸Ｙ−Ｙをもつジャーナル37とラグ38及び90度の傾動を
与える図示しない手段とを備える。

本変形例の熱処理の全段階は、第１、２、３、及び４図
に示した具体例と同じ条件下で、第５図に示した３つの
段階で実施される。即ち、先ず管状ダイ23と流動槽9と
の間で部分abに沿ってオーステナイト化−ベイナイト化
焼戻し段階が行なわれ、流動槽9内での急激な温度低下
によって部分bcに沿ったベイナイト化段階が行なわれ、
最後に管Tの切断後に温度保持用のトンネル炉44内部で
水平部分ef（又は等温線ef）に沿った安定化段階が行な
われる。水平部分efは、上限等温線e1f1(450℃)と下限
等温線e2f2(250℃)との間の斜線領域である。熱処理
は、トンネル炉44をでた管Tを大気中で冷却する最終段
階f1gh又はf2ghで完了する。熱処理に関しては前述の具
体例と同様の利点が得られるが、唯一の違いは管Tの製
造に中子21を使用し管Tを矢印f2の方向に下降させるこ
とである。

参考例 ベイナイト以外の組織の生成 ベイナイト以外の組織、例えば完全に制御された比率の
パーライトを含有するベイナイト＋パーライト組織また
はフェライト＋パーライト組織を所望する場合、従来の
熱処理では各処理バッチごとまたは管の一端から他端ま
でパーライトの比率を再現することは不可能であった
が、本参考例の処理によればこれらの比率の忠実で工業
的な再現が可能である。フェライト＋パーライト組織の
場合、装置からシャフト33を削除し得る。

同様に本参考例の処理によれば、ベイナイト＋フェライ
ト組織を再現することも可能である。

ベイナイト＋フェライト組織の場合は、耐火性固体粒子
15の槽の温度としてベイナイ単独を生成させる場合と同
様100〜200℃が必要である。

フェライト相とパーライト相との各々が所定の比率で含
まれるフェライト＋パーライト組織を得るためには、耐
火性の固体粒子15の層の温度は、この層を通過する管T
の冷却温度が一定になるように選択する必要がある。換
言すれば、管Tが、一定の冷却速度で第７図の加熱曲線
図の斜線部分で示すアルファ＋ガンマ＋黒鉛の３相帯を
通過するよう冷却されると、冷却速度に対応するフェラ
イトとパーライトとの所定の比率が得られる（この３相
帯「鉄、炭素、ケイ素」の三元状態図の３つの相、フェ
ライト、オーステナイト及び黒鉛が共存する鋳鉄の共析
変態領域を示すのでα＋γ＋gバンドと指称される）。

管Tが耐火性の固体粒子15の層を一定の速度で通過する
と、３相帯（α＋γ＋ｇ）を一定の冷却速度で通過する
ことになる。

これにより、フェライトとパーライトの各相の予め決め
られた一定の比率が保証される。ベイナイト焼戻しの場
合と同じく、流動化用空気の流量とコイル16内の水循環
速度との選択によって冷却度を調節するとよい。冷却度
を低減した場合、コイル16の水循環を停止するか又はコ
イル16を加熱手段に代える。これら加熱手段は、例えば
耐火性の固体粒子15の層に埋込まれるか又は流動槽9を
囲撓する電気加熱用抵抗体、又は流動化空気を加熱すべ
く配置された電気加熱用抵抗体でもよい。

加熱手段としてガスバーナを使用してもよい。

このようなフェライト＋パーライト組織を得るには第７
図の温度時間線図に従って処理する。

第１段階(abc) この図で点ａは、管Tが冷却管状ダイ4-5から出る位置に
対応する（第１図参照）。このことは具体例（第５図）
と同様である。温度は1100℃である。流動浴の入口の点
ｂでの管Tの温度は、第５図同様850℃である。流動浴の
出口の点ｃで、管Tの温度は600℃よりやや高い温度まで
下がる。第７図によれば点ｂと点ｃとの間の温度低下
は、第５図の処理よりも遥かに緩徐で漸減的であること
が理解されよう。点ｂ〜ｃ間は管Tの冷却速度が一定に
維持された温度範囲770℃〜810℃の３相帯（α＋γ＋
ｇ）である（鋳鉄の共析変態領域）。３相帯（α＋γ＋
ｇ）は斜線部分で示される。

最終第２段階 管Tは流動浴の出口で大気に突入し、シャフト33を通過
する必要がないので、グラフ部分ckで示されるように大
気中で自然冷却される。

本参考例の連続熱処理によれば、以下のパラメータを一
定に維持することによって、存在する各相（フェライト
相及びパーライト相）の比率を正確に調節し得る。

−管Tの引出し速度、 −管Tの冷却速度、 −点a（管Tが冷却管状ダイ4-5から出る点） と点c（管Tが流動浴から出る点）との間の装置の全部の
点での温度。

本発明の製造方法と装置によれば、熱エネルギーを節減
し得ると共に、ベイナイト組織を有する球状黒鉛鋳鉄管
を連続的に製造し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は嵌合口をもたない管の底注ぎ連続鋳造用に使用
される本発明装置の概略断面図、第２図は、本発明の熱
処理装置を示す第１図を補完する概略断面図、第３図
は、本発明の熱処理装置の機械的細部を示す概略立面
図、第４図は、熱処理装置の一部を示す第２図の４−４
線に沿った概略部分断面図、第５図は、ベイナイト組織
を得るための熱処理中の鋳鉄管の温度変化曲線を示す熱
処理状態図、第６図は、嵌合口をもたない鋳鉄管の上注
ぎ連続鋳造用に使用される本発明装置の変形例の概略部
分断面図、第７図は、フェライト＋パーライト組織を得
るための熱処理中の温度変化曲線を示す第５図同様の熱
処理状態図である。 4-5……冷却管状ダイ、9……流動槽、 15……耐火性固体粒子、16……コイル、 21……中子、33……シャフト、 34……断熱スリーブ、 35……ローラ、36……ラグ、 44……トンネル炉。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ２２Ｃ 37/04 (72)発明者 イヴ・グールメル フランス国、54700・ポンタ・ムーソン、 ブルノ‐レ‐ポンタ‐ムーソン、リユ・サ ン・テプヴル、12 (72)発明者 ミシエル・ピエレル フランス国、54700・ポンタ・ムーソン、 メデイエール、リユ・ドユ・ボワ・ル・プ レトル、12 (56)参考文献 特開 昭56−9354（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−13421（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−194240（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−7359（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−157551（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−81925（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−39727（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−5917（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−40413（ＪＰ，Ａ)

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】溶融球状黒鉛鋳鉄を冷却管状ダイの内部で
   鋳造してオーステナイト組織を含む鋳鉄管を形成するス
   テップと、 前記形成された鋳鉄管を前記冷却管状ダイから引き出す
   と共に、前記オーステナイト組織のみを維持し得る温度
   領域の下限温度まで前記引出された鋳鉄管を自然冷却す
   るステップと、 前記自然冷却された鋳鉄管をその全長に亘って500℃ま
   で急冷して、当該急冷された鋳鉄管内にベイナイト組織
   を少なくとも部分的に形成するステップと、 前記急冷された鋳鉄管を250℃〜450℃の範囲内の温度ま
   で徐冷するステップと、 前記徐冷された鋳鉄管を所定の長さに切断するステップ
   と、 前記切断された鋳鉄管を250℃〜450℃の範囲内の一定温
   度に維持して、前記維持された鋳鉄管内に均質なベイナ
   イト組織及び均質なオーステナイト＋ベイナイト組織の
   一方を形成させるステップとを有する、ベイナイト組織
   を含む球状黒鉛鋳鉄管を連続的に製造する方法。
2. 【請求項２】前記冷却管状ダイの出口における前記形成
   された鋳鉄管の温度が実質的に1100℃である特許請求の
   範囲第１項に記載の方法。
3. 【請求項３】前記温度領域の前記下限温度が実質的に85
   0℃である特許請求の範囲第１項又は第２項に記載の方
   法。
4. 【請求項４】溶融球状黒鉛鋳鉄からオーステナイト組織
   を有する鋳鉄管を形成するための冷却管状ダイを備えた
   鋳造装置と、前記形成された鋳鉄管を前記冷却管状ダイ
   から引出して、前記オーステナイト組織のみを維持し得
   る温度領域の下限温度まで前記引出された鋳鉄管を自然
   冷却すべく、前記鋳造装置の下流側に配置された引出し
   装置と、前記引出された鋳鉄管を通過させるべく環状に
   形成されており、前記自然冷却された鋳鉄管をその全長
   に亘って500℃まで急冷して、当該急冷された鋳鉄管内
   にベイナイト組織を少なくとも部分的に形成すべく、前
   記鋳造装置と前記引出し装置との間に配置された流動浴
   と、前記急冷された鋳鉄管の所定の長さの部分を収容し
   得るように円筒状に形成されており、前記収容された鋳
   鉄管を250℃〜450℃の範囲内の温度まで徐冷すべく、前
   記引出し装置の下流側に配置されている徐冷装置と、前
   記徐冷された鋳鉄管を少なくとも前記所定の長さに切断
   すべく、前記引出し装置と前記徐冷装置との間に配置さ
   れている切断装置と、前記切断された鋳鉄管を収容する
   と共に当該収容した鋳鉄管を250℃〜450℃の範囲内の一
   定温度に維持して、前記維持された鋳鉄管内に均質なベ
   イナイト組織及び均質なオーステナイト＋ベイナイト組
   織の一方を形成すべく、前記徐冷装置に隣接して設けら
   れている温度保持炉と、前記切断された鋳鉄管を前記温
   度保持炉に移送すべく、前記徐冷装置に取り付けられた
   移送手段とを備える、ベイナイト組織を含む球状黒鉛鋳
   鉄管を連続的に製造する装置。