JPH0628776B2 - Casting mold - Google Patents
Casting moldInfo
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- JPH0628776B2 JPH0628776B2 JP766486A JP766486A JPH0628776B2 JP H0628776 B2 JPH0628776 B2 JP H0628776B2 JP 766486 A JP766486 A JP 766486A JP 766486 A JP766486 A JP 766486A JP H0628776 B2 JPH0628776 B2 JP H0628776B2
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Description
【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明はチタン、ジルコニウムなどの活性金属やそれら
の合金(以下本明細書において合金をも単に金属という
ことがある)或いはクロム、バナジウム等の高融点金属
の鋳造を行うに好適な鋳型に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial field of application] The present invention relates to active metals such as titanium and zirconium, alloys thereof (hereinafter, alloys may be simply referred to as metals in the present specification), chromium, vanadium and the like. The present invention relates to a mold suitable for casting a high melting point metal.
従来の技術及び先行技術 カルシア質耐火物は熱力学的に高温でも安定であると共
に、特有の精錬作用を有するので、本発明者らにより種
々の高融点金属、高活性金属の溶製に適用し得ることが
明らかにされつつある。Prior art and prior art Since the calcia refractory is thermodynamically stable at high temperatures and has a unique refining action, the present inventors applied it to the melting of various refractory metals and highly active metals. It is becoming clear that you will get it.
本発明者は次の,の溶製方法を提供している。The present inventor provides the following melting method.
内面がカルシア質炉材で構成された容器内のクロム又
はクロム基合金の溶湯中に、真空又はアルゴン雰囲気下
でアルミニウムとランタンとを存在せしめることを特徴
とする高純度のクロム又はクロム基合金の製造方法(特
願昭60−225450号) 内面がカルシア質炉材で構成された容器内のクロム溶
湯中に、真空又はアルゴン雰囲気下で希土類元素を存在
せしめることを特徴とする高純度クロムの製造方法(特
願昭60−64307号) かかる溶製方法によれば、いずれも従来法では溶製が困
難であった高活性及び/又は高融点金属の溶製を容易に
行うことができる。しかも、得られる合金溶湯は極めて
高清浄なものである。In a molten chromium or chromium-based alloy in a container whose inner surface is composed of calcia-based furnace material, aluminum and lanthanum are allowed to exist under vacuum or argon atmosphere, and high purity chromium or chromium-based alloy Production method (Japanese Patent Application No. 60-225450) Production of high-purity chromium characterized in that a rare earth element is allowed to exist in a molten chromium in a container whose inner surface is made of calcia furnace material under vacuum or argon atmosphere. Method (Japanese Patent Application No. 60-64307) According to such a melting method, it is possible to easily carry out melting of a highly active and / or high melting point metal, which was difficult to melt by the conventional method. Moreover, the obtained molten alloy is extremely clean.
しかして、高清浄な鋳造体を得るには、高清浄金属溶湯
を溶製すると共に、溶湯を汚染することのない鋳型を用
いる必要がある。従来、活性金属であるチタン或いはジ
ルコニウムの金属(合金を含む)の鋳造用鋳型として
は、ラムド型、インベストメント型、水冷銅、砂型(ジ
ルコン砂、オリビン砂などを用いる)などが知られてい
る。ラムド型は黒鉛粉末を骨材とし、炭素系又は樹脂系
のバインダーで成型乾燥後に焼成されたものである。イ
ンベストメント型は、タングステン粉末被覆鋳型と称さ
れるスラリーにタングステンを使用し、金属質のバイン
ダーを用いたものと、酸化物鋳型といわれる酸化物系の
スラリーに酸化物のバインダーを組み合わせたもの、そ
して黒鉛系のスラリーに炭素を含有するバインダーで固
めた黒鉛鋳型の3種類がある。In order to obtain a highly clean cast body, it is necessary to melt a highly clean metal melt and use a mold that does not contaminate the melt. BACKGROUND ART Conventionally, as casting molds for titanium or zirconium metals (including alloys) which are active metals, lamd type, investment type, water-cooled copper, sand type (using zircon sand, olivine sand, etc.) are known. The lamdo type has graphite powder as an aggregate and is molded and dried with a carbon-based or resin-based binder and then baked. The investment type uses tungsten in a slurry referred to as a tungsten powder coating mold, uses a metallic binder, and a combination of an oxide-based slurry called an oxide mold and an oxide binder, and There are three types of graphite molds in which graphite-based slurry is solidified with a binder containing carbon.
また、チタン又はチタン合金の鋳型材料として、純マグ
ネシア又はマグネシアを主成分とするマグネシア鋳型材
料やマグネシアを主成分とする骨材にアルカリ金属の炭
酸水素塩等の硬化促進剤やアルミニウム粉末を添加した
鋳型材料も公知とされている(特公昭58−5749、
特開昭59−218237)。As a titanium or titanium alloy template material, pure magnesia or a magnesia template material containing magnesia as a main component or an aggregate containing magnesia as a main component, to which a hardening accelerator such as a hydrogen carbonate of an alkali metal or aluminum powder was added. Template materials are also known (Japanese Patent Publication No. 58-5749,
JP-A-59-218237).
[発明が解決しようとする問題点] しかしながら、これらの鋳型へ活性金属を鋳込むと、鋳
型材との反応がおこり、黒鉛質の鋳型材の場合には炭素
が、またマグネシア質やジルコニア質の鋳型の場合には
酸素の汚染がおこり、鋳肌の汚染が生ずる。また、イン
ベストメント型のうち酸化物バインダ系のもは酸素のみ
ならず窒素の侵入がある。このような鋳肌表面の汚染
は、鋳物表面の汚染層の除去工程が必要となり、鋳物工
程が甚だ煩雑となる。また、水冷銅による鋳造方法で
は、鋳型が高価であると共に漏水による水蒸気爆発の危
険性という問題がある。[Problems to be Solved by the Invention] However, when an active metal is cast into these molds, a reaction occurs with the mold material, and in the case of the graphite mold material, carbon, and in the magnesia or zirconia material, In the case of a mold, oxygen contamination occurs and casting surface contamination occurs. In addition, among the investment type, the oxide binder type has the penetration of not only oxygen but also nitrogen. Such contamination of the surface of the casting surface requires a step of removing the contamination layer on the surface of the casting, which makes the casting step extremely complicated. Further, the casting method using water-cooled copper has a problem that the mold is expensive and there is a risk of steam explosion due to water leakage.
更に、水冷銅以外の酸化物或いは黒鉛系などの鋳型にお
いては、熱伝導度が大きいので引け巣の発生が大きく、
鋳造歩留まりが悪くなるという問題がある。また、これ
ら酸化物系或いは黒鉛系の鋳型にあっては、いずれも緻
密なものであるので、耐熱衝撃性が低く、割れが生じ易
く、耐久性にも乏しい、繰り返し使用に不向きであるな
どの問題があった。Furthermore, in molds such as oxide-based or graphite-based materials other than water-cooled copper, the thermal conductivity is large, so shrinkage cavities are large,
There is a problem that the yield of casting becomes poor. In addition, since all of these oxide-based or graphite-based molds are dense, they have low thermal shock resistance, are easily cracked, have poor durability, and are not suitable for repeated use. There was a problem.
また、鋳型材として高カルシア材を用いれば、上記問題
点は相当程度解決されると推察されるが、カルシアには
消化ないし水和という問題があり、実用に際しネックと
なる。It is speculated that if a high-calcia material is used as the casting material, the above problems will be solved to a considerable extent, but calcia has a problem of digestion or hydration, which is a bottleneck in practical use.
[問題点を解決するための手段及び作用] 本発明の鋳型は、鋳型本体と、該鋳型本体の溶湯と接す
る面に形成された高カルシア質耐火材料層とからなる鋳
型であって、該高カルシア質耐火材料がCaOを40重
量%以上含むカルシア質耐火材料であり、かつ、前記鋳
型本体が次の〜のいずれかで構成されていることを
特徴とする。黒鉛;カルシア以外の耐熱性酸化物;
CaO含有率40%未満の低カルシア質材料。[Means and Actions for Solving Problems] A mold of the present invention is a mold composed of a mold body and a high calcia refractory material layer formed on a surface of the mold body in contact with the molten metal. The calcia-based refractory material is a calcia-based refractory material containing 40% by weight or more of CaO, and the mold body is constituted by any one of the following items. Graphite; heat-resistant oxides other than calcia;
Low calcia material with a CaO content of less than 40%.
本発明の鋳型は、その溶湯と接する面が高融点でしかも
高温で熱力学的に安定な高カルシア質耐火材料であるの
で、高融点及び/又は高活性金属の鋳造を容易に行うこ
とができ、鋳肌表面の汚染のない鋳物を得ることが可能
である。Since the mold of the present invention is a high calcia refractory material whose surface in contact with the molten metal has a high melting point and is thermodynamically stable at high temperature, it is possible to easily cast a high melting point and / or highly active metal. Therefore, it is possible to obtain a casting having no surface contamination on the casting surface.
また、本発明の鋳型は、溶湯と接する面以外の部分は、
従来用いられている鋳型材で構成することができるの
で、既存の設備の有効利用を図ることができ、しかも、
カルシア質耐火材の強度、水和性等における欠点を補う
ことができる。Further, the mold of the present invention, the portion other than the surface in contact with the molten metal,
Since it can be composed of the conventional mold material, it is possible to effectively use the existing equipment, and moreover,
It is possible to make up for defects in the strength and hydration of the calcia refractory material.
以下本発明について更に詳細に説明する。The present invention will be described in more detail below.
本発明の鋳型は、鋳型本体の溶湯と接する面に高カルシ
ア質耐火材の層が設けられている。In the mold of the present invention, a layer of high calcia refractory material is provided on the surface of the mold body that contacts the molten metal.
本発明の鋳型は、鋳型本体の溶湯と接する面がCaOを
40%以上含む高カルシア質耐火材層であれば良く、こ
の高カルシア質耐火材層の設置形態としては、第1図
(a)〜(c)のようなものが例示される。In the mold of the present invention, the surface of the mold body in contact with the molten metal may be a high calcia refractory material layer containing 40% or more of CaO. As a form of installation of this high calcia refractory material layer, FIG. 1 (a) Examples such as ~ (c) are illustrated.
即ち、 第1図(a)の如く、黒鉛等の非カルシア質又は低カ
ルシア質の鋳型本体1の溶湯接触面に高カルシア質耐火
材層2を形成したもの。That is, as shown in FIG. 1 (a), a high calcia refractory material layer 2 is formed on the molten metal contact surface of a non-calcia or low calcia mold body 1 such as graphite.
第1図(b)の如く、鋳型本体1に、CaO含有率の
比較的低い中間層3を介在させて高カルシア質耐火材層
2を形成したもの。この場合、中間層3は鋳型本体1の
材質と耐火材層2の材質との中間の成分からなるものと
するのが好ましい。As shown in FIG. 1 (b), a high calcia refractory material layer 2 is formed on a mold body 1 with an intermediate layer 3 having a relatively low CaO content interposed. In this case, the intermediate layer 3 is preferably made of an intermediate component between the material of the mold body 1 and the material of the refractory material layer 2.
第1図(c)の如く、鋳型本体1にCaO含有率が溶
湯接触面側に向けて徐々に上昇するような高カルシア質
耐火材層2を形成したもの。この場合、耐火材層2の鋳
型本体1側は鋳型本体1の材質に近似したのとするのが
好ましい。As shown in FIG. 1 (c), a mold body 1 is provided with a high calcia refractory material layer 2 in which the CaO content gradually increases toward the molten metal contact surface side. In this case, it is preferable that the mold body 1 side of the refractory material layer 2 be close to the material of the mold body 1.
である。Is.
なお、第1図の(d)、(e)、(f)図はそれぞれ
(a)、(b)、(c)図のCaO含有率分布を示す。Note that FIGS. 1 (d), (e), and (f) show the CaO content distributions in FIGS. (A), (b), and (c), respectively.
、の場合には、鋳型本体1と高カルシア質耐火材層
2とのなじみが良くなり、耐火材層の剥離等の危険性を
解消することができる。In the case of, the mold body 1 and the high calcia refractory material layer 2 become more compatible with each other, and the risk of peeling of the refractory material layer can be eliminated.
本発明において、高カルシア質耐火材層の厚さは、特に
制限はなく、鋳型の規模、鋳造する金属の活性度又は融
点等に応じて適宜決定されるが、一般には、0.3〜2
cm程度とする。In the present invention, the thickness of the high calcia refractory material layer is not particularly limited and is appropriately determined depending on the scale of the mold, the activity or melting point of the metal to be cast, etc., but generally 0.3 to 2
It is about cm.
本発明の鋳型に形成される耐火材層のカルシアは、前述
の如く高融点であり、かつ高温でも熱力学的に安定であ
る。本発明の鋳型は、高カルシア質耐火材層のCaO含
有量が高まるにつれその安定性及び耐熱性が向上するの
で、本発明において、鋳型本体に形成される高カルシア
質耐火材層の高カルシア質耐火材は、CaOを少なくと
も40重量%(以下、特に断わらない限り%は重量%を
示す。)、好ましくは50%以上とりわけ60%以上含
有するようにするのが好適である。The calcia of the refractory layer formed in the mold of the present invention has a high melting point as described above and is thermodynamically stable even at high temperatures. Since the mold of the present invention has improved stability and heat resistance as the CaO content of the high calcia refractory layer increases, in the present invention, the high calcia refractory layer of the high calcia refractory layer formed in the mold body has high calcia. The refractory material preferably contains at least 40% by weight of CaO (hereinafter,% means% by weight unless otherwise specified), preferably 50% or more, and particularly 60% or more.
この高カルシア質耐火材層は、CaO以外にハロゲン化
物、CaO以外の酸化物、炭化物、窒化物、炭素(C)
を含むことができる。This high calcia refractory layer is made of halides other than CaO, oxides other than CaO, carbides, nitrides, carbon (C).
Can be included.
ハロゲン化物としては、アルカリ金属、アルカリ土類金
属や鉛のフッ化物や塩化物、あるいはそれらを含む複塩
などが挙げられる。具体的には、CaF2、MgF2、BaF2、SrF2、
NaF、LiF、KF、PbF2、CsF、Na3AlF6、CaCl2、MgCl2、NaCl、KCl等
が挙げられる。Examples of halides include fluorides and chlorides of alkali metals, alkaline earth metals and lead, and double salts containing them. Specifically, CaF 2 , MgF 2 , BaF 2 , SrF 2 ,
NaF, LiF, KF, PbF 2 , CsF, Na 3 AlF 6, CaCl 2, MgCl 2, NaCl, KCl and the like.
このようなハロゲン化物は、本来、CaOに比べ耐消化
性が格段に高く、また低融点であるから、それ自身の存
在による耐消化性向上に加えて、焼成時の素地の焼結を
促進し焼結体組織の緻密度を高める作用をなし、これら
の作用が重畳して、高カルシア質耐火材層に優れた耐消
化性を付与せしめる。また、焼結促進作用により、得ら
れる高カルシア質耐火材層の強度をも向上させる。な
お、ハロゲン化物は、粒界に多く存在し、ハロゲン化物
を多く含む層がCaO粒子を被包するようになり、これ
によっても高カルシア質耐火材層の耐消化性が向上され
るものと推察される。このハロゲン化物は、添加量が多
過ぎると鋳型の耐火度を低下させるようになるので、含
有率は8%以下、好ましくは5%以下とするのが好まし
い。また、当然ながら、添加量が少な過ぎては上述の作
用効果が得られないから、0.1%以上、好ましくは
0.3%以上の含有率とするのが好ましい。Originally, such a halide has much higher digestion resistance than CaO and has a low melting point. Therefore, in addition to improving the digestion resistance due to its own existence, it promotes the sintering of the base material during firing. It has the function of increasing the compactness of the sintered body structure, and these functions are superimposed to impart excellent digestion resistance to the high calcia refractory layer. Further, the strength of the obtained high calcia refractory material layer is also improved by the sintering promoting action. It should be noted that a large amount of halide is present at the grain boundaries, and a layer containing a large amount of halide comes to encapsulate the CaO particles, and it is speculated that this also improves the digestion resistance of the high calcia refractory layer. To be done. The content of this halide is 8% or less, preferably 5% or less, because if it is added too much, the fire resistance of the mold will be reduced. Further, as a matter of course, if the added amount is too small, the above-mentioned action and effect cannot be obtained. Therefore, it is preferable to set the content rate to 0.1% or more, preferably 0.3% or more.
また、本発明に係る高カルシア質耐火材層に含有し得る
酸化物としては、具体的にはマグネシア(MaO)やジ
ルコニア(ZrO2)等の高融点のものが好適である。
また、炭化物や窒化物としては炭化珪素、窒化珪素、窒
化アルミなどが挙げられる。炭素原料としては、黒鉛が
好適である。黒鉛には天然黒鉛と人工黒鉛とがあるが、
そのいずれをも用い得る。なお、黒鉛は鱗片状を呈して
いるため成形性が悪く、また本体、反応性に乏しくセラ
ミックボンドを形成しがたいので、得られる焼結体強度
が低下し易い。このため、黒鉛を高カルシア質耐火材料
の原料といて用いるに際しては、金属アルミニウムを少
量添加することが効果的である。アルミニウムは非酸化
性雰囲気で焼成すると、炭化アルミニウムや窒化アルミ
ニウム等の高耐食性反応生成物を生成し、耐火材の耐食
性を高めるとと共に、黒鉛と周囲組織との結合を高め耐
火材の強度が改善されるようになる。Further, as the oxide that can be contained in the high calcia refractory material layer according to the present invention, specifically, those having a high melting point such as magnesia (MaO) and zirconia (ZrO 2 ) are preferable.
Examples of carbides and nitrides include silicon carbide, silicon nitride and aluminum nitride. Graphite is suitable as the carbon raw material. There are natural graphite and artificial graphite in graphite,
Either of them can be used. Since graphite has a flaky shape, the formability is poor, and since the main body and reactivity are poor and it is difficult to form a ceramic bond, the strength of the obtained sintered body is likely to decrease. Therefore, when using graphite as a raw material for a high calcia refractory material, it is effective to add a small amount of metallic aluminum. When aluminum is fired in a non-oxidizing atmosphere, it produces reaction products with high corrosion resistance such as aluminum carbide and aluminum nitride, which not only enhances the corrosion resistance of the refractory material but also enhances the bond between graphite and the surrounding structure and improves the strength of the refractory material. Will be done.
なお、高カルシア質耐火材を形成するに用いる原料とし
ては、石灰石、これを仮焼もしくは十分に焼成した生石
灰、アーク炉で溶解させた電融カルシアの他、水酸化カ
ルシウム等をも用い得る。更に、CaOを含有する鉱
物、例えば、ラルナイト、メルウィナイト、アノルサイ
ト、ドロマイト等をも用い得る。As the raw material used to form the high calcia refractory material, limestone, calcined or sufficiently calcined lime, electrofused calcia melted in an arc furnace, calcium hydroxide, or the like may be used. Further, CaO-containing minerals such as ralnite, melwinite, anorthite and dolomite may be used.
本発明において、高カルシア質耐火材層を設ける鋳型本
体を構成する材料は、通常、鋳型材質として採用されて
いる黒鉛、又は、アルミナ等のカルシア以外の耐熱性酸
化物、或いは、CaO含有率が40%未満の低カルシア
質耐火材料である このような鋳型本体の溶湯と接する面、例えば内壁の全
面に高カルシア質耐火材の層を形成するには、前述の高
カルシア質原料と所望により前記したハロゲン化物、酸
化物、炭化物、窒化物、炭素の1種又は2種以上を併用
して主たる原料とし、この主たる原料に、必要に応じて
適宜のバインダを添加し成形材料とする。そして、 スラリー状の場合には、成形材料を鋳型本体に投入
し、成形材料を泥漿鋳込成形する(スリップキャスト
法)、 成形材料を塗布する、 あるいは、 バインダを用いずに、又は少量用いて、鋳型本体の内
壁に成形材料を押し付ける、 ことにより付着した後、焼成する。In the present invention, the material constituting the mold body provided with the high calcia refractory material layer is usually graphite, which is adopted as the mold material, or a heat-resistant oxide other than calcia such as alumina, or CaO content. It is a low calcia refractory material of less than 40%. To form a layer of the high calcia refractory material on the surface of the mold body which is in contact with the molten metal, for example, the entire inner wall, the above-mentioned high calcia raw material and, if desired, the above-mentioned One or two or more of the above-mentioned halides, oxides, carbides, nitrides, and carbon are used together as a main raw material, and an appropriate binder is added to this main raw material as required to obtain a molding material. Then, in the case of a slurry, the molding material is put into the mold body, and the molding material is subjected to slurry casting (slip casting method), the molding material is applied, or without using the binder or in a small amount. Then, the molding material is pressed against the inner wall of the mold body so that the molding material adheres and is then fired.
成形体の焼成を行う場合、必要に応じ乾燥し、次いで本
焼成温度よりも低い温度で仮焼した後、本焼成して焼結
させるのが好ましい。この焼成温度は900℃以上とり
わけ1100〜1700℃が好適である。焼成雰囲気は
被焼成物が炭素成分を含有しない場合には大気雰囲気で
良いが、他の雰囲気としても良い。In the case of firing the molded body, it is preferable to dry it if necessary, then calcinate at a temperature lower than the main firing temperature, and then perform main firing and sintering. The firing temperature is preferably 900 ° C. or higher, particularly 1100 to 1700 ° C. The firing atmosphere may be an air atmosphere when the material to be fired does not contain a carbon component, but may be another atmosphere.
なお、第1図(c)の如き耐火材層を形成する場合に
は、上記の方法において、スリップキャストの泥漿中
のCaO含有量を経時的に増加せしめることにより、容
易にCaOを含有率が表面に向って斬増する耐火材層を
形成することができる。In the case of forming a refractory layer as shown in FIG. 1 (c), the CaO content in the slip cast slurry can be increased with time in the above method to easily increase the CaO content. It is possible to form a refractory material layer that increases toward the surface.
本発明では、ホットプレスしたり、高カルシア質耐火材
をスタンプ材として用い鋳型を構成しても良い。さら
に、高カルシア質耐火材を通常の鋳物砂のように使用し
て鋳型を構成しても良い。In the present invention, hot pressing may be performed, or a mold may be configured using a high calcia refractory material as a stamp material. Further, a high calcia refractory material may be used like ordinary foundry sand to form a mold.
なお、本発明において、耐火材層の成形に用いるバイン
ダとしては、通常、非水系のものを用いる。非水系のバ
インダとしては、液体系のもの、固体系のものいずれで
も良い。液体系のものとしては、無水塩化カルシウムや
アラビアゴムなどを溶かし込んだアルコール(一価又は
多価のアルコール)、トルエンにオレイン酸を溶解させ
たもの、アルコールにオレイン酸を溶解させたもの、油
にオレイン酸を溶解させたもの、四塩化炭素に密ろうを
溶解させたもの、あるいは酢酸イソブチル等が好適であ
るが、鉱油、動物油、植物油など、カルシアを消化させ
ることのない非水系の液体であれば用いることが可能で
ある。In the present invention, the binder used for forming the refractory material layer is usually a non-aqueous binder. The non-aqueous binder may be either liquid or solid. As a liquid type, alcohol (monohydric or polyhydric alcohol) in which anhydrous calcium chloride or gum arabic is dissolved, oleic acid dissolved in toluene, oleic acid dissolved in alcohol, oil It is a non-aqueous liquid that does not digest calcia, such as mineral oil, animal oil, vegetable oil, etc., although oleic acid dissolved in, carbon tetrachloride dissolved beeswax, or isobutyl acetate is preferable. Anything can be used.
固体系のバインダとしては、ポリエチレン、ポリプロピ
レン、酢酸セルロース、アクリル系樹脂、ポリビニルア
ルコール等の熱可塑性樹脂、ノボラック等の熱硬化性樹
脂、パラフィン等を好適に用いることができるが、成形
性を付与する他の物質をも用い得る。As the solid binder, polyethylene, polypropylene, cellulose acetate, acrylic resin, thermoplastic resin such as polyvinyl alcohol, thermosetting resin such as novolac, paraffin or the like can be preferably used, but imparts moldability. Other materials may also be used.
本発明の鋳型を用いて高融点及び/又は高活性金属の鋳
造を容易に行なうことができる。高融点金属例えばクロ
ム、バナジウムの純金属、或いはそれを多量に含む合金
にあっては、鋳型の高カルシア質耐火材料層としてCa
O含有率の高いもの例えばCaOを80重量%以上含む
ものが好適である。また、高活性のチタン、ジルコニウ
ム等の純金属或いはそれを多量に含む合金を鋳造する場
合にも、CaO含有率の高い高カルシア質耐火材料層を
形成するのが好適である。High melting point and / or highly active metals can be easily cast using the mold of the present invention. In the case of a refractory metal such as a pure metal such as chromium or vanadium, or an alloy containing a large amount of it, Ca is used as the high calcia refractory material layer of the mold.
Those having a high O content, for example, those containing 80% by weight or more of CaO are suitable. Also, when casting a highly active pure metal such as titanium or zirconium or an alloy containing a large amount thereof, it is preferable to form a high calcia refractory material layer having a high CaO content.
なお、本発明の鋳型で鋳造するに好適な高融点金属合
金、高活性金属合金の構成元素としては次のようなもの
が挙げられる。Sc、Y、La、原子番号58〜71の
Ce、Pr等のランタノイド元素、Ti、Zr、Hf、
V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Mn、Tc、Re、
Ru、Os、Co、Ni、Rh,Pd、Ir、Pt。The constituent elements of the refractory metal alloy and the high activity metal alloy suitable for casting with the mold of the present invention include the following. Sc, Y, La, lanthanoid elements such as Ce and Pr having atomic numbers 58 to 71, Ti, Zr, Hf,
V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Mn, Tc, Re,
Ru, Os, Co, Ni, Rh, Pd, Ir, Pt.
また、その合金としては、これらの元素の1種又は2種
以上を含むものが挙げられる。Further, examples of the alloy include those containing one kind or two or more kinds of these elements.
なお、本発明の鋳型は、外型のみならず中子と称される
内型にも適用できる。The mold of the present invention can be applied not only to the outer mold but also to the inner mold called a core.
本発明において鋳造を行うには、雰囲気は真空或いはア
ルゴン等の不活性ガス雰囲気とするのが好適である。For casting in the present invention, the atmosphere is preferably a vacuum or an inert gas atmosphere such as argon.
[実施例] 以下実施例について説明するが、本発明はその要旨を超
えない限り以下の実施例に限定されるものではない。[Examples] Examples will be described below, but the present invention is not limited to the following examples as long as the gist thereof is not exceeded.
実施例1 焼結カルシア(CaO純度98%)を0.5mm以下に破
砕及び分級したものをCaO原料とし、その他の成分を
添加して、第1表のNO.1〜3に示す組成の成形材料を
調製し、黒鉛製鋳型本体の内壁面全面にスリップキャス
ト法によりカルシア質層を形成し、次いで、250℃で
30時間乾燥した後、真空中にて1200℃×2時間の
焼成を行い焼結を行わせ、高カルシア質耐火材層を形成
した。焼成はいずれも大気雰囲気とした。このようにし
て得られた鋳型は第2図に示す形状及び寸法のものであ
った(第2図中、1は鋳型本体、2は高カルシア質耐火
材層)。この鋳型を用いてTi80%、Ni20%より
なる合金の鋳造を行った。鋳造時の雰囲気はAr0.2
気圧、鋳造時の溶湯温度は1600℃である。鋳型内に
溶湯を鋳湯して凝固させた後、鋳物表面部分のO、N、
Cの化学分析を行った結果を第2表に示す。Example 1 Sintered calcia (CaO purity 98%) was crushed and classified to 0.5 mm or less as a CaO raw material, other components were added, and molding with a composition shown in Nos. 1 to 3 in Table 1 was performed. After preparing the material, a calcia layer is formed on the entire inner wall surface of the graphite mold body by the slip casting method, then dried at 250 ° C. for 30 hours, and then baked in vacuum at 1200 ° C. for 2 hours to be baked. Bonding was performed to form a high calcia fireproof material layer. The firing was performed in the air atmosphere. The mold thus obtained had the shape and dimensions shown in FIG. 2 (in FIG. 2, 1 is the mold body, 2 is a high calcia refractory layer). An alloy composed of Ti 80% and Ni 20% was cast using this mold. Atmosphere during casting is Ar 0.2
The atmospheric pressure and the temperature of the molten metal during casting are 1600 ° C. After casting the molten metal in the mold to solidify it, O, N, and
The results of the chemical analysis of C are shown in Table 2.
比較例1 同形状のAl2O3製鋳型、黒鉛製鋳型を用いて実施例
1と同様に鋳造を行った。 Comparative Example 1 Casting was performed in the same manner as in Example 1 using an Al 2 O 3 mold and a graphite mold having the same shape.
得られた鋳物の表面の化学分析結果を第2表に示す。Table 2 shows the results of chemical analysis of the surface of the obtained casting.
[発明の効果] 以上の説明から明らかな通り、本発明の鋳型によれば高
活性金属や高融点金属或いはそれらの合金の鋳造を容易
に行うことができる。得られる鋳物はC、O、N等のコ
ンタミネーションのない高清浄なものとなり、鋳肌汚染
層の除去等の後処理が不要である。また、本発明の鋳型
は安価であると共に、耐水和性や強度に優れるところか
ら繰り返し使用が可能であり、鋳造コストの大幅なダウ
ンを図ることが可能である。 [Effects of the Invention] As is clear from the above description, according to the mold of the present invention, a highly active metal, a high melting point metal, or an alloy thereof can be easily cast. The obtained casting becomes highly clean without contamination with C, O, N, etc., and no post-treatment such as removal of the cast skin contamination layer is required. Further, the mold of the present invention is inexpensive and can be repeatedly used because of its excellent hydration resistance and strength, and it is possible to significantly reduce the casting cost.
第1図(a)〜(c)は本発明の鋳型の高カルシア質耐
火材層の形成の形態を示す鋳型内壁部の拡大断面図、第
1図(d)〜(f)はそのCaO含有率を示すグラフで
ある。第2図は実施例で用いた鋳型の形状を示す寸法図
である。 1……鋳型本体、2……高カルシア質耐火材層、 3……中間層。1 (a) to 1 (c) are enlarged cross-sectional views of the inner wall of the mold showing the form of formation of the high calcia refractory material layer of the mold of the present invention, and FIGS. 1 (d) to 1 (f) are CaO-containing. It is a graph which shows a rate. FIG. 2 is a dimensional diagram showing the shape of the mold used in the examples. 1 ... Mold body, 2 ... High calcia refractory material layer, 3 ... Intermediate layer.
Claims (1)
に形成された高カルシア質耐火材料層とからなる鋳型で
あって、 該高カルシア質耐火材料がCaOを40重量%以上含む
カルシア質耐火材料であり、 かつ、 前記鋳型本体が下記〜よりなる群から選ばれる1種
で構成されていることを特徴とする鋳型。 黒鉛 カルシア以外の耐熱性酸化物 CaO含有率40%未満の低カルシア質材料1. A mold comprising a mold body and a layer of high calcia refractory material formed on a surface of the mold body which is in contact with the molten metal, wherein the high calcia refractory material contains 40% by weight or more of CaO. A mold, which is a high-quality refractory material, and wherein the mold body is composed of one kind selected from the group consisting of: Graphite Heat-resistant oxide other than calcia Low-calcia material with CaO content of less than 40%
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JPS62168631A JPS62168631A (en) | 1987-07-24 |
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1986
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