JPH0663683A - 鋳型の製造方法 - Google Patents
鋳型の製造方法Info
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- JPH0663683A JPH0663683A JP21910492A JP21910492A JPH0663683A JP H0663683 A JPH0663683 A JP H0663683A JP 21910492 A JP21910492 A JP 21910492A JP 21910492 A JP21910492 A JP 21910492A JP H0663683 A JPH0663683 A JP H0663683A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 鋳造用鋳型（主型及び中子）の製造方法に関
する。 【構成】 クロマイト砂に対して、重量部で水ガラス
を１．０〜１．５部配合し、さらにフェロシリコンを主
体とする水ガラスの硬化剤を０．５〜０．８部配合して
造型し、更に塗型を施した後に大気雰囲気にて６００〜
８００℃にて焼成する鋳型の製造方法及びポーラスア
ルミナ粒子に対して、重量部で水ガラスを３．０〜４．
５部配合し、さらにフェロシリコンを主体とする水ガラ
スの硬化剤を１．５〜２．３部配合して造型し、更に塗
型を施した後に大気雰囲気にて６００〜８００℃にて焼
成する鋳型の製造方法。
する。 【構成】 クロマイト砂に対して、重量部で水ガラス
を１．０〜１．５部配合し、さらにフェロシリコンを主
体とする水ガラスの硬化剤を０．５〜０．８部配合して
造型し、更に塗型を施した後に大気雰囲気にて６００〜
８００℃にて焼成する鋳型の製造方法及びポーラスア
ルミナ粒子に対して、重量部で水ガラスを３．０〜４．
５部配合し、さらにフェロシリコンを主体とする水ガラ
スの硬化剤を１．５〜２．３部配合して造型し、更に塗
型を施した後に大気雰囲気にて６００〜８００℃にて焼
成する鋳型の製造方法。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は鋳造用鋳型（主型及び中
子）の製造方法に関する。
子）の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】鋳造用鋳型（主型及び中子を含む）の製
造方法は鋳物の材質，鋳物の大きさ，形状及び製作個数
などに応じて種々のプロセスがあるが、比較的大型の鋳
鋼の製造に関しては、（１）フラン，フェノールなどの
有機自硬性粘結剤を使用した鋳型、（２）水ガラスを粘
結剤とした鋳型 ＣＯ2 により硬化するプロセス フェロシリコンを主体とした硬化剤を使用する自硬性
鋳型などが主に採用されている。
造方法は鋳物の材質，鋳物の大きさ，形状及び製作個数
などに応じて種々のプロセスがあるが、比較的大型の鋳
鋼の製造に関しては、（１）フラン，フェノールなどの
有機自硬性粘結剤を使用した鋳型、（２）水ガラスを粘
結剤とした鋳型 ＣＯ2 により硬化するプロセス フェロシリコンを主体とした硬化剤を使用する自硬性
鋳型などが主に採用されている。
【０００３】上記粘結剤に対して、鋳型砂も鋳物の材
質，鋳物の大きさ，形状及び製作個数などに応じて、
（１）クロマイト、（２）珪砂、（３）ジルコン（ジル
コニウムとシリコンの酸化物）、（４）上記の各種の砂
の組合せなどが使用されている。
質，鋳物の大きさ，形状及び製作個数などに応じて、
（１）クロマイト、（２）珪砂、（３）ジルコン（ジル
コニウムとシリコンの酸化物）、（４）上記の各種の砂
の組合せなどが使用されている。
【０００４】上記粘結剤及び砂の組合せにて造型した鋳
型に、マグネシアあるいはジルコンを主体とした塗型を
施し、主型と中子を組立てた後に、必要に応じて鋳型を
乾燥（例えば１２０℃で１昼夜程度）し、その後に注湯
（鋳造）するのが一般的な造型，鋳造プロセスである。
型に、マグネシアあるいはジルコンを主体とした塗型を
施し、主型と中子を組立てた後に、必要に応じて鋳型を
乾燥（例えば１２０℃で１昼夜程度）し、その後に注湯
（鋳造）するのが一般的な造型，鋳造プロセスである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】水ガラスを粘結剤とし
た無機粘結剤鋳型は注湯時及び凝固時の鋳型からのガス
発生量が比較的少ないために、ガス欠陥発生頻度も比較
的低い。しかし、鋳造後に鋳型が加熱されて、粘結剤と
して使用している水ガラスが必要以上の強度を発揮する
ために、鋳型の崩壊性が阻害され、“型ばらし”に多大
な工数を要するという問題がある。
た無機粘結剤鋳型は注湯時及び凝固時の鋳型からのガス
発生量が比較的少ないために、ガス欠陥発生頻度も比較
的低い。しかし、鋳造後に鋳型が加熱されて、粘結剤と
して使用している水ガラスが必要以上の強度を発揮する
ために、鋳型の崩壊性が阻害され、“型ばらし”に多大
な工数を要するという問題がある。
【０００６】一方、フランあるいはフェノールを粘結剤
として有機粘結剤鋳型は鋳造後の鋳型の崩壊性が良好な
反面、注湯時及び注湯後に有機粘結剤の熱分解により多
量のガスが鋳型から発生する。このために鋳物にガス欠
陥が多発する傾向にあり、このガス欠陥の補修に多くの
工数を費やすという問題がある。
として有機粘結剤鋳型は鋳造後の鋳型の崩壊性が良好な
反面、注湯時及び注湯後に有機粘結剤の熱分解により多
量のガスが鋳型から発生する。このために鋳物にガス欠
陥が多発する傾向にあり、このガス欠陥の補修に多くの
工数を費やすという問題がある。
【０００７】本発明は上記技術水準に鑑み、上記の鋳型
の崩壊性を良好に保ちながら、かつ、鋳型からのガス発
生量を減少して、ガス欠陥の発生を低減しうる鋳型の製
造方法を提供しようとするものである。
の崩壊性を良好に保ちながら、かつ、鋳型からのガス発
生量を減少して、ガス欠陥の発生を低減しうる鋳型の製
造方法を提供しようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は （１）クロマイト砂に対して、重量部で水ガラスを１．
０〜１．５部配合し、さらにフェロシリコンを主体とす
る水ガラスの硬化剤を０．５〜０．８部配合して造型
し、更に塗型を施した後に大気雰囲気にて６００〜８０
０℃にて焼成することを特徴とする鋳型の製造方法、
０〜１．５部配合し、さらにフェロシリコンを主体とす
る水ガラスの硬化剤を０．５〜０．８部配合して造型
し、更に塗型を施した後に大気雰囲気にて６００〜８０
０℃にて焼成することを特徴とする鋳型の製造方法、
【０００９】（２）ポーラスアルミナ粒子に対して、重
量部で水ガラスを３．０〜４．５部配合し、さらにフェ
ロシリコンを主体とする水ガラスの硬化剤を１．５〜
２．３部配合して造型し、更に塗型を施した後に大気雰
囲気にて６００〜８００℃にて焼成することを特徴とす
る鋳型の製造方法である。
量部で水ガラスを３．０〜４．５部配合し、さらにフェ
ロシリコンを主体とする水ガラスの硬化剤を１．５〜
２．３部配合して造型し、更に塗型を施した後に大気雰
囲気にて６００〜８００℃にて焼成することを特徴とす
る鋳型の製造方法である。
【００１０】鋳物のガス欠陥の多くは、鋳造時の鋳型か
らのガス発生によるものであり、ガス欠陥を防止するた
めには注湯前に鋳型を一度加熱（焼成）しておけばよ
い。加熱するためには、有機粘結剤は使用できず、無機
粘結剤を採用する必要があるが、無機粘結剤は注湯後の
鋳型の加熱により強度を発揮して鋳型の崩壊性を阻害す
る問題がある。そのために配合する無機粘結剤を極力少
なくする必要があるが、粘結剤を少なくすると鋳型強度
が低下するために、不足分の鋳型強度は加熱（焼成）に
より確保する。すなわち、本発明はなるべく少量の無機
粘結剤を使用して造型し、これを適当な温度で焼成する
ことにより、適当な鋳型強度と鋳型の崩壊性を維持し、
かつ鋳造時の鋳型からのガス発生量を減少させ、ガス欠
陥の発生を防止する鋳型の製造方法である。
らのガス発生によるものであり、ガス欠陥を防止するた
めには注湯前に鋳型を一度加熱（焼成）しておけばよ
い。加熱するためには、有機粘結剤は使用できず、無機
粘結剤を採用する必要があるが、無機粘結剤は注湯後の
鋳型の加熱により強度を発揮して鋳型の崩壊性を阻害す
る問題がある。そのために配合する無機粘結剤を極力少
なくする必要があるが、粘結剤を少なくすると鋳型強度
が低下するために、不足分の鋳型強度は加熱（焼成）に
より確保する。すなわち、本発明はなるべく少量の無機
粘結剤を使用して造型し、これを適当な温度で焼成する
ことにより、適当な鋳型強度と鋳型の崩壊性を維持し、
かつ鋳造時の鋳型からのガス発生量を減少させ、ガス欠
陥の発生を防止する鋳型の製造方法である。
【００１１】
【作用】本発明において、ガス発生量の少ない無機粘
結剤（水ガラス）を使用し、無機粘結剤を使用して造
型した鋳型（主型，中子）を注湯前に一度加熱（焼成）
することにより、鋳型からの発生ガスに起因する鋳物の
ガス欠陥が低減する。また、無機粘結剤の添加量を可
能な限り少なくし、崩壊性の良好な砂（クロマイト砂
またはポーラスアルミナ）を使用することによって鋳型
の崩壊性が改善される。
結剤（水ガラス）を使用し、無機粘結剤を使用して造
型した鋳型（主型，中子）を注湯前に一度加熱（焼成）
することにより、鋳型からの発生ガスに起因する鋳物の
ガス欠陥が低減する。また、無機粘結剤の添加量を可
能な限り少なくし、崩壊性の良好な砂（クロマイト砂
またはポーラスアルミナ）を使用することによって鋳型
の崩壊性が改善される。
【００１２】なお、本発明で水ガラスの硬化剤として使
用するフェロシリコンを主体とする硬化剤とは、フェロ
シリコン以外に金属シリコンが少量混在していてもよい
ことを意味する。また、本発明において一般的に使用さ
れるクロマイト砂は平均粒径０．３５mm、ポーラスアル
ミナは平均粒径０．５mm、フェロシリコンを主体とする
硬化剤は平均粒径数１０μｍのものであるが、これらの
粒径に限定されるものではない。
用するフェロシリコンを主体とする硬化剤とは、フェロ
シリコン以外に金属シリコンが少量混在していてもよい
ことを意味する。また、本発明において一般的に使用さ
れるクロマイト砂は平均粒径０．３５mm、ポーラスアル
ミナは平均粒径０．５mm、フェロシリコンを主体とする
硬化剤は平均粒径数１０μｍのものであるが、これらの
粒径に限定されるものではない。
【００１３】
【実施例】本発明の実施例の態様を以下に示す。 （実施例１）平均粒径０．３５mmのクロマイト砂に水ガ
ラスを１．２重量％、フェロシリコンを主体とする硬化
剤を０．６重量％配合して直径３０mm，高さ５０mmの試
験片を造型し、１０００℃までの各温度にて加熱（焼
成）し、一度冷却した鋳型を１１００℃の電気炉中に装
入して、発生したガス量を測定した結果を図１に示す。
図１より明らかなように、焼成温度の上昇と共に発生ガ
ス量は減少する傾向にある。しかし、焼成温度が８００
℃以上になると、水ガラスが軟化するために、鋳型が僅
かではあるが変形する傾向が認められた。これより鋳型
の焼成温度は８００℃以下であることが望ましい。
ラスを１．２重量％、フェロシリコンを主体とする硬化
剤を０．６重量％配合して直径３０mm，高さ５０mmの試
験片を造型し、１０００℃までの各温度にて加熱（焼
成）し、一度冷却した鋳型を１１００℃の電気炉中に装
入して、発生したガス量を測定した結果を図１に示す。
図１より明らかなように、焼成温度の上昇と共に発生ガ
ス量は減少する傾向にある。しかし、焼成温度が８００
℃以上になると、水ガラスが軟化するために、鋳型が僅
かではあるが変形する傾向が認められた。これより鋳型
の焼成温度は８００℃以下であることが望ましい。
【００１４】図２に各種鋳型からのガス発生量を比較し
て示す。水ガラスを１．２重量％添加して６００℃にて
３０分間焼成した鋳型を１１００℃の電気炉に装入した
とき、鋳型からのガス発生量は０．３cc／砂ｇで、有機
自硬性鋳型からのガス発生量の１／２０以下である。
て示す。水ガラスを１．２重量％添加して６００℃にて
３０分間焼成した鋳型を１１００℃の電気炉に装入した
とき、鋳型からのガス発生量は０．３cc／砂ｇで、有機
自硬性鋳型からのガス発生量の１／２０以下である。
【００１５】水ガラスを１．０〜１．５重量％（いずれ
もフェロシリコンを主体とする硬化剤は水ガラス重量割
合の１／２添加した）配合して直径３０mm，高さ５０mm
の試験片を造型し、１０００℃までの各温度にて焼成し
た鋳型の常温での圧壊強度を図３に示す。焼成温度の上
昇と共に鋳型強度が増大する。しかし、水ガラスの添加
量が１．０重量％未満では、鋳型の焼成前の強度が小さ
くてハンドリングが困難であり、また６００℃にて焼成
しても必要鋳型強度（対象とする鋳物の大きさ，形状な
どによっても異なるが、約４０kgf/cm2 以上）を確保で
きず、これより水ガラスの添加量の下限は１．０重量％
であり、また焼成温度の下限は約６００℃である。また
水ガラスの添加量が増大すると鋳型強度も増大するが、
後述するように鋳型強度が必要以上に大きいと鋳造後の
鋳型の崩壊性が悪くなる（砂落しに長時間を要する）た
め、本発明では水ガラス添加量の上限を１．５重量％と
決定した。
もフェロシリコンを主体とする硬化剤は水ガラス重量割
合の１／２添加した）配合して直径３０mm，高さ５０mm
の試験片を造型し、１０００℃までの各温度にて焼成し
た鋳型の常温での圧壊強度を図３に示す。焼成温度の上
昇と共に鋳型強度が増大する。しかし、水ガラスの添加
量が１．０重量％未満では、鋳型の焼成前の強度が小さ
くてハンドリングが困難であり、また６００℃にて焼成
しても必要鋳型強度（対象とする鋳物の大きさ，形状な
どによっても異なるが、約４０kgf/cm2 以上）を確保で
きず、これより水ガラスの添加量の下限は１．０重量％
であり、また焼成温度の下限は約６００℃である。また
水ガラスの添加量が増大すると鋳型強度も増大するが、
後述するように鋳型強度が必要以上に大きいと鋳造後の
鋳型の崩壊性が悪くなる（砂落しに長時間を要する）た
め、本発明では水ガラス添加量の上限を１．５重量％と
決定した。
【００１６】図４に示す形状の中子を造型し（主型も中
子と同一条件にて造型した）、これにジルコンを主成分
とした鋳型を施した後に６００℃にて３０分間焼成し、
鋳型が常温近傍まで冷却した後に、ＳＣ４６相当鋼を１
５７℃で約２００kg鋳造し、冷却後にサンドブラストに
て砂落しした時の各種鋳型の砂落し時間を、従来の鋳型
の場合と比較して図５に示す。前述のように水ガラスの
添加量が多いと崩壊性が悪くなり、砂落し時間の観点か
ら過度の水ガラス添加量は好ましくない。
子と同一条件にて造型した）、これにジルコンを主成分
とした鋳型を施した後に６００℃にて３０分間焼成し、
鋳型が常温近傍まで冷却した後に、ＳＣ４６相当鋼を１
５７℃で約２００kg鋳造し、冷却後にサンドブラストに
て砂落しした時の各種鋳型の砂落し時間を、従来の鋳型
の場合と比較して図５に示す。前述のように水ガラスの
添加量が多いと崩壊性が悪くなり、砂落し時間の観点か
ら過度の水ガラス添加量は好ましくない。
【００１７】以上より、クロマイト砂に対する水ガラス
の適正添加量は１．０〜１．５重量％、適正焼成温度は
約６００〜８００℃であり、焼成温度が６００℃の場合
の図４に示した中子にて鋳造した場合の中子面に発生し
た欠陥の面積率を図６に示す。本発明方法は従来のフラ
ン，フェノールの有機自硬性鋳型に比較して、欠陥が顕
著に減少しており、これに応じて欠陥補修工数が低減し
た。
の適正添加量は１．０〜１．５重量％、適正焼成温度は
約６００〜８００℃であり、焼成温度が６００℃の場合
の図４に示した中子にて鋳造した場合の中子面に発生し
た欠陥の面積率を図６に示す。本発明方法は従来のフラ
ン，フェノールの有機自硬性鋳型に比較して、欠陥が顕
著に減少しており、これに応じて欠陥補修工数が低減し
た。
【００１８】（実施例２）平均粒径が０．５mmのポーラ
スアルミナ粒子を骨材とし、これに実施例１と同様に水
ガラスと水ガラスの半分量の硬化剤を添加して造型し、
焼成温度とガス発生量，鋳型強度，崩壊性（砂落し時
間），鋳物品質等の評価を実施した。
スアルミナ粒子を骨材とし、これに実施例１と同様に水
ガラスと水ガラスの半分量の硬化剤を添加して造型し、
焼成温度とガス発生量，鋳型強度，崩壊性（砂落し時
間），鋳物品質等の評価を実施した。
【００１９】焼成温度とガス発生量の関連は実施例１の
クロマイトの場合と同様の傾向にあり、またポーラスア
ルミナの場合も焼成温度を８００℃以上にすると鋳型が
変形する傾向にある。したがって焼成温度はクロマイト
の場合と同様に６００〜８００℃とした。
クロマイトの場合と同様の傾向にあり、またポーラスア
ルミナの場合も焼成温度を８００℃以上にすると鋳型が
変形する傾向にある。したがって焼成温度はクロマイト
の場合と同様に６００〜８００℃とした。
【００２０】ポーラスアルミナの場合の水ガラスの適正
添加量は３．０〜４．５重量％である。すなわち水ガラ
ス添加量が３．０重量％より少ないと、強度不足で鋳型
のハンドリングが困難であり、また６００〜８００℃で
焼成しても必要強度（約４０kgf/cm2 以上）が得られな
い。逆に水ガラス添加量が４．５重量％より多いと、鋳
造後の鋳型の崩壊性が悪くなる。
添加量は３．０〜４．５重量％である。すなわち水ガラ
ス添加量が３．０重量％より少ないと、強度不足で鋳型
のハンドリングが困難であり、また６００〜８００℃で
焼成しても必要強度（約４０kgf/cm2 以上）が得られな
い。逆に水ガラス添加量が４．５重量％より多いと、鋳
造後の鋳型の崩壊性が悪くなる。
【００２１】実施例１と同様に図４に示した中子を使用
して、実施例１と同一条件にて鋳造した後の中子の砂落
し時間は、 水ガラス添加量 ３．０重量％の場合 ： １分 水ガラス添加量 ４．０重量％の場合 ： ２分 水ガラス添加量 ４．５重量％の場合 ： ２．５分 であり、クロマイトを使用した焼成鋳型より崩壊性が良
好である。
して、実施例１と同一条件にて鋳造した後の中子の砂落
し時間は、 水ガラス添加量 ３．０重量％の場合 ： １分 水ガラス添加量 ４．０重量％の場合 ： ２分 水ガラス添加量 ４．５重量％の場合 ： ２．５分 であり、クロマイトを使用した焼成鋳型より崩壊性が良
好である。
【００２２】またポーラスアルミナを使用した焼成鋳型
での図４に示した中子面での鋳物の表面欠陥率は０．５
〜０．８で、従来の有機自硬性鋳型に比較して顕著な欠
陥の低減が認められた。
での図４に示した中子面での鋳物の表面欠陥率は０．５
〜０．８で、従来の有機自硬性鋳型に比較して顕著な欠
陥の低減が認められた。
【００２３】
【発明の効果】本発明により以下の効果が発揮される。 （１）注湯時及び注湯後の鋳型からのガス発生量が著し
く減少するために、鋳物のガス欠陥が低減し、高品質の
鋳物の製造が可能になり、鋳物の製造コストが廉価にな
る。 （２）従来の無機粘結剤を使用した鋳型に比較して、鋳
造後の鋳型の崩壊性が良好であり、工数及び製造価格が
低減する。 （３）鋳型のガス抜きが不要であり、特に中子の造型に
関しては高度な造型技術を必要としない。
く減少するために、鋳物のガス欠陥が低減し、高品質の
鋳物の製造が可能になり、鋳物の製造コストが廉価にな
る。 （２）従来の無機粘結剤を使用した鋳型に比較して、鋳
造後の鋳型の崩壊性が良好であり、工数及び製造価格が
低減する。 （３）鋳型のガス抜きが不要であり、特に中子の造型に
関しては高度な造型技術を必要としない。
【図１】本発明の実施例１における鋳型の焼成温度とそ
の鋳型を１１００℃の温度にした時のガス発生量の関係
図表。
の鋳型を１１００℃の温度にした時のガス発生量の関係
図表。
【図２】各種鋳型を１１００℃の温度にした時のガス発
生量の比較図表。
生量の比較図表。
【図３】本発明の実施例１における鋳型の焼成温度と鋳
型強度の関係図表。
型強度の関係図表。
【図４】本発明の実施例における評価用鋳型（中子）の
斜視図。
斜視図。
【図５】各種鋳型の崩壊性（砂落し時間）の比較図表。
【図６】各種鋳型の欠陥発生量の比較図表。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 俊彰 兵庫県神戸市兵庫区和田崎町一丁目１番１ 号 三菱重工業株式会社神戸造船所内
Claims (2)
- 【請求項１】 クロマイト砂に対して、重量部で水ガラ
スを１．０〜１．５部配合し、さらにフェロシリコンを
主体とする水ガラスの硬化剤を０．５〜０．８部配合し
て造型し、更に塗型を施した後に大気雰囲気にて６００
〜８００℃にて焼成することを特徴とする鋳型の製造方
法。 - 【請求項２】 ポーラスアルミナ粒子に対して、重量部
で水ガラスを３．０〜４．５部配合し、さらにフェロシ
リコンを主体とする水ガラスの硬化剤を１．５〜２．３
部配合して造型し、更に塗型を施した後に大気雰囲気に
て６００〜８００℃にて焼成することを特徴とする鋳型
の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21910492A JPH0663683A (ja) | 1992-08-18 | 1992-08-18 | 鋳型の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21910492A JPH0663683A (ja) | 1992-08-18 | 1992-08-18 | 鋳型の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0663683A true JPH0663683A (ja) | 1994-03-08 |
Family
ID=16730323
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21910492A Withdrawn JPH0663683A (ja) | 1992-08-18 | 1992-08-18 | 鋳型の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0663683A (ja) |
Cited By (6)
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|---|---|---|---|---|
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| WO1999058269A1 (en) * | 1998-05-11 | 1999-11-18 | Dti Industri | A process for preparing a sintered article |
| WO1999058268A1 (en) * | 1998-05-11 | 1999-11-18 | Dti Industri | An infiltrated article prepared from particles covered with water glass |
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-
1992
- 1992-08-18 JP JP21910492A patent/JPH0663683A/ja not_active Withdrawn
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