JPH11309544A - Coating agent - Google Patents

Coating agent

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JPH11309544A
JPH11309544A JP13107998A JP13107998A JPH11309544A JP H11309544 A JPH11309544 A JP H11309544A JP 13107998 A JP13107998 A JP 13107998A JP 13107998 A JP13107998 A JP 13107998A JP H11309544 A JPH11309544 A JP H11309544A
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JP
Japan
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mold
casting
molten metal
temperature
coating agent
Prior art date
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Pending
Application number
JP13107998A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroaki Iwabori
弘昭 岩堀
Yoji Awano
洋司 粟野
Yoshio Sugiyama
義雄 杉山
Hitoshi Onishi
均 大西
Kazuo Nishidate
和雄 西舘
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Toyota Motor Corp
Toyota Central R&D Labs Inc
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Toyota Central R&D Labs Inc
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Publication date
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Publication of JPH11309544A publication Critical patent/JPH11309544A/en
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  • Mold Materials And Core Materials (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a casting of excellent quality capable of demonstrating an excellent pin hole preventive effect, and free from any defective pin holes even when the temperature of molten metal is lower than 1300 deg.C. SOLUTION: Casting is achieved after applying on the cavity surface of a mold a coating agent containing at least one kind to be selected among gilsonite, engine oil and phenol resin which are substances to generate hydrocarbon gas through pyrolysis at a temperature lower than 1300 deg.C. These substances generate hydrocarbon gas at temperatures around 200 deg.C, reduces water contained in the mold, and changes it into stable molecular hydrogen. Water in the mold is brought into direct contact with the molten metal to prevent hydrogen absorption to cause generation of pin holes.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、鋳鉄鋳物を鋳造す
るための鋳型に用いられる塗型剤に関し、特に、溶湯が
1300℃より低い温度で充填される際の鋳造欠陥の防
止に有効な塗型剤に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a coating composition used in a mold for casting a cast iron casting, and more particularly to a coating composition effective for preventing casting defects when a molten metal is filled at a temperature lower than 1300 ° C. With regard to molds.

【0002】[0002]

【従来の技術】生砂型を用いて鋳鉄鋳物を鋳造する場合
に、鋳肌近傍部にピンホールと呼ばれる欠陥が発生する
ことが問題となっている。鋳造現場では、ピンホール欠
陥の発生率が増加すると、鋳造材の組成、接種、配合材
料、鋳型組成、鋳造法案等の見直し、改良を行うこと
で、欠陥発生率の低減を図っている。しかしながら、現
状では、ピンホール欠陥の発生原因が明らかとなってお
らず、これを確実に防止する方法は知られていない。
2. Description of the Related Art When casting a cast iron casting using a green sand mold, there is a problem that a defect called a pinhole occurs near a casting surface. At the casting site, when the incidence of pinhole defects increases, the defect incidence is reduced by reviewing and improving the composition, inoculation, compounding material, mold composition, casting method, etc. of the casting material. However, at present, the cause of the occurrence of the pinhole defect has not been clarified, and no method for reliably preventing this has been known.

【0003】従来より、鋳鉄鋳物の品質を向上するため
に、種々の方法が提案されており(特開平7−1005
81号公報、特開昭54−41226号公報等)、ピン
ホール欠陥の防止に比較的効果的な方法としては、ベ
ンガラ(Fe2 3 )の生砂型表面への塗布、または生
砂中への添加、炭酸塩、石炭粉の生砂中への添加、と
いった方法が知られている。
Hitherto, various methods have been proposed for improving the quality of cast iron castings (Japanese Patent Laid-Open No. Hei 7-1005).
No. 81, Japanese Patent Application Laid-Open No. 54-41226, etc.). As a relatively effective method for preventing pinhole defects, there is a method of applying bengara (Fe 2 O 3 ) to the surface of a green sand mold or into green sand. , Addition of carbonate, and addition of coal powder to green sand are known.

【0004】これらおよびの方法によるピンホール
防止のメカニズムは必ずしも解明されているとは言えな
いが、溶湯は鋳型内で生砂中の水分と反応して(式
(1))、 溶湯〔M〕+H2 O→MO+2H・・・(1) 多くの水素を吸収すると考えられていることから、水素
吸収した鋳鉄溶湯が凝固時の液相と固相との水素溶解度
差によってピンホールが発生するとの仮定のもとに、以
下のように推論されている。まず、のベンガラは、熱
分解により放出される酸素が原子状水素を酸化し(式
(2)、(3))、 3Fe2 3 →2Fe3 4 +O・・・(2) 2H+O→H2 O・・・(3) 溶湯中への水素の溶解を防止するか、放出された酸素が
溶解することによって平衡する水素溶解度を低下させ
る、と考えられる。また、の炭酸塩、石炭粉の添加
は、これら添加物の熱分解によって鋳型内におけるC
O、CO2 のガス圧力が高まり、還元雰囲気が強くなる
ために、水素の発生が抑制されるものと考えられてい
る。
Although the mechanism of preventing pinholes by these methods and these methods is not necessarily elucidated, the molten metal reacts with the moisture in the raw sand in the mold (formula (1)), and the molten metal [M] + H 2 O → MO + 2H (1) Since it is considered that a large amount of hydrogen is absorbed, it is considered that a pinhole is generated due to a difference in hydrogen solubility between the liquid phase and the solid phase in the molten cast iron molten metal. Under the assumption, it is inferred as follows. First, in the red iron oxide, oxygen released by thermal decomposition oxidizes atomic hydrogen (formulas (2) and (3)), and 3Fe 2 O 3 → 2Fe 3 O 4 + O (2) 2H + O → H 2 O (3) It is considered to prevent the dissolution of hydrogen in the molten metal or reduce the equilibrium hydrogen solubility by dissolving the released oxygen. In addition, the addition of carbonates and coal powders causes the decomposition of C in the mold by the thermal decomposition of these additives.
It is considered that the generation of hydrogen is suppressed because the gas pressure of O and CO 2 increases and the reducing atmosphere becomes strong.

【0005】しかしながら、のベンガラの添加は、比
較的注湯温度が高い場合はその効果が確認されている
が、注湯温度を低く設定した場合や鋳型内での溶湯温度
の低下が大きい場所ではその効果が小さくなる。具体的
には溶湯温度が1300℃を下回るとピンホール防止効
果はほとんど失われてしまう。これはベンガラの熱分解
温度が1300℃付近に存在するためで、その温度以下
では反応が進行しなくなるためと考えられる。また、
の添加剤は、熱分解温度がベンガラより低温であるため
鋳鉄鋳造条件の温度範囲ではベンガラのような問題は生
じない。しかしながら、ベンガラに比べるとピンホール
防止効果が不十分であり、ピンホール欠陥の発生率を十
分小さくすることは難しい。
[0005] However, the addition of red iron oxide has been confirmed to be effective when the pouring temperature is relatively high. However, when the pouring temperature is set low or when the temperature of the molten metal in the mold is large, the effect is large. The effect is reduced. Specifically, when the temperature of the molten metal falls below 1300 ° C., the effect of preventing pinholes is almost lost. This is because the thermal decomposition temperature of Bengala is around 1300 ° C., and it is considered that the reaction does not proceed below that temperature. Also,
The additive has a lower thermal decomposition temperature than Bengala, so that there is no problem like Bengala in the temperature range of cast iron casting conditions. However, the effect of preventing pinholes is insufficient as compared with the case of Bengala, and it is difficult to sufficiently reduce the incidence of pinhole defects.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかして、本発明の目
的は、1300℃より低い温度条件においても、優れた
ピンホール防止効果を発揮し、より広い鋳造条件範囲に
おいて、ピンホール欠陥のない高品質の鋳物を得るため
の手段を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an excellent pinhole prevention effect even at a temperature lower than 1300 ° C. It is to provide a means for obtaining a quality casting.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記実情
に鑑みて鋭意検討を行い、1300℃より低い温度で熱
分解して炭化水素系ガスを発生する物質として、ギルソ
ナイト、エンジンオイル、およびフェノールレジンから
選ばれる少なくとも一種を含有する塗型剤を使用するこ
とで、ピンホール欠陥の低減に著しい効果が得られるこ
とを見出した(請求項1)。
Means for Solving the Problems The present inventors have conducted intensive studies in view of the above-mentioned circumstances, and as a substance which is thermally decomposed at a temperature lower than 1300 ° C. to generate a hydrocarbon gas, gilsonite, engine oil, It has been found that the use of a mold wash containing at least one selected from phenolic resin and phenolic resin has a remarkable effect in reducing pinhole defects (claim 1).

【0008】ギルソナイト、エンジンオイル、フェノー
ルレジンといった物質は、200℃前後の温度で炭化水
素系ガスを発生する。この炭化水素系ガスは、鋳型内に
含まれる水分を還元して安定な分子状水素に変化させる
作用を有する。従って、これら物質を含有する塗型剤を
用いて鋳型表面に塗型を行えば、鋳型内の水分が溶湯と
直接接触して、ピンホールの発生原因となる水素を吸収
するのを防止することができる。よって、注湯温度が1
300℃以上である場合はもちろん、1300℃より低
い場合においても優れたピンホール防止効果を発揮し、
より広い鋳造条件範囲においてピンホールの発生を防止
して、鋳物の品質を大幅に向上することができる。
[0008] Substances such as Gilsonite, engine oil and phenolic resin generate hydrocarbon gases at a temperature of about 200 ° C. This hydrocarbon-based gas has an action of reducing water contained in the mold to change it into stable molecular hydrogen. Therefore, if a mold is applied to a mold surface using a mold wash containing these substances, it is possible to prevent the water in the mold from directly contacting the molten metal and absorbing hydrogen, which causes pinholes. Can be. Therefore, pouring temperature is 1
Exhibits an excellent pinhole prevention effect not only when the temperature is 300 ° C. or higher but also when the temperature is lower than 1300 ° C.
The generation of pinholes can be prevented in a wider range of casting conditions, and the quality of the casting can be greatly improved.

【0009】本発明では、鋳型表面に塗布されて鋳物の
鋳造欠陥を防止する塗型剤として、1300℃より低い
温度で溶融して鋳型表面に低融点被膜を形成する低融点
ガラスを含有する塗型剤を用いることによっても、同様
のピンホール防止効果を得ることができる(請求項
2)。
In the present invention, a coating composition containing a low-melting glass, which is applied to the surface of a mold to prevent casting defects in a casting, melts at a temperature lower than 1300 ° C. to form a low-melting film on the surface of the mold. The same effect of preventing pinholes can be obtained by using a mold agent (claim 2).

【0010】低融点ガラスは1300℃より低い温度で
溶融し、鋳型表面にガラス状の被膜を形成する。この低
融点被膜により、鋳型内の水分が溶湯と直接接触して酸
化反応を起こし、ピンホールの発生原因となる水素を吸
収するのを防止することができる。よって、注湯温度が
1300℃より低い場合においても優れたピンホール防
止効果を発揮し、より広い鋳造条件範囲において、ピン
ホール欠陥のない高品質の鋳物を得ることができる。
The low melting glass melts at a temperature lower than 1300 ° C. and forms a glassy film on the surface of the mold. The low-melting-point coating prevents the water in the mold from directly contacting the molten metal to cause an oxidation reaction, thereby preventing absorption of hydrogen, which causes pinholes. Therefore, even when the pouring temperature is lower than 1300 ° C., an excellent pinhole prevention effect is exhibited, and a high-quality casting free of pinhole defects can be obtained in a wider range of casting conditions.

【0011】本発明では、鋳型表面に塗布されて鋳物の
鋳造欠陥を防止する塗型剤として、1300℃より低い
温度で鋳型中の成分と反応して鋳型表面に低融点の反応
生成物被膜を形成する物質である、CuO、KMn
4 、Ag2 O、NiO、およびZnOから選ばれる少
なくとも一種を含有する塗型剤を用いることもでき、同
様のピンホール防止効果を得ることができる(請求項
3)。
According to the present invention, a low melting point reaction product film is formed on the surface of a mold by reacting with a component in the mold at a temperature lower than 1300 ° C. as a coating agent applied to the surface of the mold to prevent casting defects. CuO, KMn, which are substances to be formed
A mold wash containing at least one selected from O 4 , Ag 2 O, NiO, and ZnO can be used, and the same effect of preventing pinholes can be obtained (claim 3).

【0012】CuO、KMnO4 、Ag2 O、NiO、
ZnOは、鋳型内に含まれるSiO2 と反応して低融点
の反応生成物被膜を鋳型表面に形成する。これにより、
鋳型内の水分が溶湯と直接接触して酸化反応を起こし、
ピンホールの発生原因となる水素を吸収するのを防止す
ることができる。よって、注湯温度が1300℃より低
い場合においても優れたピンホール防止効果を発揮し、
より広い鋳造条件範囲において、ピンホール欠陥のない
高品質の鋳物を得ることができる。
CuO, KMnO 4 , Ag 2 O, NiO,
ZnO reacts with SiO 2 contained in the mold to form a low-melting reaction product film on the mold surface. This allows
Moisture in the mold comes into direct contact with the molten metal, causing an oxidation reaction,
It is possible to prevent the absorption of hydrogen that causes pinholes. Therefore, even when the pouring temperature is lower than 1300 ° C., an excellent pinhole preventing effect is exhibited,
In a wider range of casting conditions, a high quality casting without pinhole defects can be obtained.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】本発明の塗型剤は、鋳鉄鋳物等を
鋳造するための鋳型表面に塗布されて、鋳物の鋳造欠陥
を防止するもので、1300℃より低い温度で熱分解し
て炭化水素系ガスを発生する物質、例えば、ギルソナイ
ト、エンジンオイル、およびフェノールレジンから選ば
れる少なくとも一種を含有する。これら物質は、水素吸
収源となる鋳型内の水分を還元してピンホールの発生を
防止する作用を有する。本発明の塗型剤が適用可能な鋳
型としては、鋳造用として一般的な生砂型が挙げられ
る。生砂型は、基材となる鉱物砂、例えば、珪砂に、ベ
ントナイト、石炭粉、水分等を添加混練し、成型してな
る。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The mold wash of the present invention is applied to the surface of a casting mold for casting a cast iron casting or the like to prevent casting defects in the casting, and is thermally decomposed at a temperature lower than 1300 ° C. It contains a substance that generates a hydrocarbon gas, for example, at least one selected from gilsonite, engine oil, and phenolic resin. These substances have an action of reducing the moisture in the mold serving as a hydrogen absorption source and preventing the generation of pinholes. Examples of the mold to which the mold wash of the present invention can be applied include a green sand mold generally used for casting. The green sand mold is formed by adding and kneading bentonite, coal powder, moisture and the like to mineral sand as a base material, for example, silica sand.

【0014】ここで、ギルソナイトは、いわゆる天然ア
スファルトとして天然に産出するものであり、その主な
組成は、炭素:86%、硫黄:0.3%、窒素:1.5
%で揮発分量の多いことを特徴としている。この揮発分
のガス組成を分析すると、400℃程度の低温でメタン
やタール等の炭化水素系物質の発生量が多く、高温での
水素の発生量が少ない。
Here, Gilsonite is naturally produced as so-called natural asphalt, and its main composition is 86% carbon, 0.3% sulfur, 1.5% nitrogen.
It is characterized by high volatile content in%. Analysis of the gas composition of the volatile matter shows that a large amount of hydrocarbon-based substances such as methane and tar are generated at a low temperature of about 400 ° C., and a small amount of hydrogen is generated at a high temperature.

【0015】エンジンオイルとしては、一般に、自動車
用エンジンオイルとして使用されるいずれのエンジンオ
イルを用いることもできる。これらエンジンオイルは、
通常、鉱油系または合成系基油に、酸化防止剤、清浄分
散剤といった各種の添加剤を添加してなり、鋳造時に熱
分解して炭化水素系ガスを発生する。好ましくは、低温
で熱分解し、炭化水素系ガスの発生量が多いエンジンオ
イルを用いるのがよい。
[0015] As the engine oil, any engine oil generally used as an engine oil for automobiles can be used. These engine oils
Usually, various additives such as an antioxidant and a detergent-dispersant are added to a mineral oil-based or synthetic base oil, and are thermally decomposed during casting to generate a hydrocarbon-based gas. Preferably, an engine oil that is thermally decomposed at a low temperature and generates a large amount of hydrocarbon-based gas is used.

【0016】フェノールレジンは、低温度で揮発し、炭
化水素系ガスを発生する。具体的には、フェノールノボ
ラック樹脂が好適に用いられる。
The phenol resin volatilizes at a low temperature and generates a hydrocarbon-based gas. Specifically, a phenol novolak resin is preferably used.

【0017】これらギルソナイト、エンジンオイル、フ
ェノールレジンは、単独あるいは複数組み合わせて使用
されて、本発明の塗型剤を構成する。これらギルソナイ
ト、エンジンオイル、フェノールレジンの一種以上を含
む本発明の塗型剤は、通常、アルコール、水等の溶剤を
用いて液状とし、鋳型のキャビティ面に塗布される。塗
型方法は塗型剤の性状に応じて適宜選択することがで
き、例えば、液状のエンジンオイルはそのまま塗布する
こともできる。ギルソナイトは、通常、微粉状であり、
アルコール系塗型剤と混合して溶液状としたものを、ス
プレーガンまたは刷毛塗りにより塗布すればよい。フェ
ノールレジンは、通常、粒状であり、液状としたものを
鋳型表面に散布後、圧着すればよい。あるいは、鋳型を
構成する鉱物砂に添加混合することもできる。塗型は、
通常、鋳造に先立って行われ、塗型剤の鋳型への塗布量
を0.01g/cm2 以上0.1g/cm2 以下とする
と、ピンホール欠陥の防止効果が大きい。
These Gilsonite, engine oil and phenolic resin may be used alone or in combination of two or more to constitute the coating composition of the present invention. The mold wash of the present invention containing one or more of these gilsonites, engine oils and phenolic resins is usually made into a liquid form using a solvent such as alcohol or water, and is applied to the cavity surface of the mold. The coating method can be appropriately selected according to the properties of the coating agent. For example, a liquid engine oil can be applied as it is. Gilsonite is usually finely divided,
What was made into a solution by mixing with an alcohol-based coating agent may be applied by a spray gun or brush coating. The phenolic resin is usually in the form of granules, and the phenolic resin may be sprayed on the surface of the mold and then pressed. Alternatively, it can be added to and mixed with the mineral sand constituting the mold. The mold is
Usually, it is performed prior to casting, and when the application amount of the coating agent to the mold is 0.01 g / cm 2 or more and 0.1 g / cm 2 or less, the effect of preventing pinhole defects is large.

【0018】また、本発明では、上述したギルソナイト
等、鋳型中の水分を還元する炭化水素系ガスを発生する
物質を含む塗型剤以外に、鋳型表面に低融点被膜を形成
して溶湯と水分との接触を防止する物質を含む塗型剤を
用いることもできる。このような物質としては、例え
ば、1300℃より低い温度で溶融して、鋳型表面に低
融点被膜を形成する低融点ガラスが挙げられ、この低融
点ガラスを含有する塗型剤を用いることによって、ピン
ホールを防止する同様の効果が得られる。ここで、使用
可能な低融点ガラスとしては、例えば、硼砂を20%程
度添加した瓶ガラスが挙げられる。この主な成分は、S
iO2 :75%、CaO:8%、Na2 O:13%で、
融点は1200℃程度である。
Further, in the present invention, in addition to a mold wash containing a substance that generates a hydrocarbon-based gas that reduces moisture in the mold, such as the above-mentioned Gilsonite, a low-melting coating is formed on the mold surface to form molten metal and water. A mold wash containing a substance that prevents contact with the mold can also be used. Examples of such a substance include a low-melting glass that melts at a temperature lower than 1300 ° C. and forms a low-melting coating on the surface of a mold, and by using a mold wash containing the low-melting glass, A similar effect of preventing pinholes can be obtained. Here, as a usable low melting point glass, for example, a bottle glass to which about 20% of borax is added can be mentioned. The main component is S
iO 2 : 75%, CaO: 8%, Na 2 O: 13%,
The melting point is about 1200 ° C.

【0019】あるいは、鋳造時に鋳型内に含まれるSi
2 と反応して低融点の反応生成物被膜を鋳型表面に形
成する物質を含む塗型剤を用いることもできる。このよ
うな物質としては、CuO、KMnO4 、Ag2 O、N
iO、およびZnOが挙げられ、これらから選ばれる少
なくとも一種を含有する塗型剤を用いることで、同様の
効果が得られる。
Alternatively, Si contained in the mold at the time of casting
A mold wash containing a substance that reacts with O 2 to form a low-melting-point reaction product film on the mold surface can also be used. Such materials include CuO, KMnO 4 , Ag 2 O, N
The same effect can be obtained by using a mold wash containing at least one selected from iO and ZnO.

【0020】これら低融点被膜を形成する物質を含む塗
型剤を用いる場合にも、同様に、アルコール、水等の溶
剤を用いて液状としたものを、スプレーガンまたは刷毛
塗り等により、鋳型のキャビティ面に塗布すればよい。
Similarly, when using a mold wash containing a substance that forms a low melting point film, a mold made from a liquid using a solvent such as alcohol or water may be sprayed with a spray gun or brush or the like to form a mold. It may be applied to the cavity surface.

【0021】本発明の塗型剤を構成する上記各種物質
は、単独で使用しても、あるいは、複数組み合わせて使
用してもよい。また、炭化水素系ガスを発生する物質と
低融点被膜を形成する物質とを組み合わせて使用するこ
ともできる。この時、鋳型内で水分を還元して分子状の
水素に変える物質と、ガラス質膜を生成させて溶湯と水
分が直接接触するのを妨げる物質とを併用することで、
より確実に溶湯の水素吸収を抑制する効果が期待でき
る。他の塗型剤、添加剤等を含むこともできる。
The above various substances constituting the coating composition of the present invention may be used alone or in combination of two or more. In addition, a substance that generates a hydrocarbon-based gas and a substance that forms a low-melting point coating can be used in combination. At this time, by using a substance that reduces water in the mold to convert it into molecular hydrogen and a substance that forms a vitreous film and prevents direct contact between the molten metal and water,
The effect of more reliably suppressing the hydrogen absorption of the molten metal can be expected. It can also contain other coating agents, additives and the like.

【0022】鋳造は、通常の方法によって行い、本発明
の塗型剤で塗型した鋳型を、鋳造される金属に応じて加
熱保持し、加熱溶解した金属溶湯を注いで、凝固させ
る。この鋳型の昇温過程で、本発明の塗型剤に含まれる
ギルソナイト、エンジンオイル、またはフェノールレジ
ンの熱分解により、炭化水素系ガスが発生し、ピンホー
ル欠陥を防止する。あるいは低融点被膜の作用によりピ
ンホール欠陥を防止する。この作用について、次に説明
する。
The casting is carried out by a usual method, and the mold coated with the coating composition of the present invention is heated and held in accordance with the metal to be cast, and the molten metal which has been heated and melted is solidified. During the process of raising the temperature of the mold, the pyrolysis of gilsonite, engine oil, or phenolic resin contained in the mold wash of the present invention generates hydrocarbon-based gas and prevents pinhole defects. Alternatively, pinhole defects are prevented by the action of the low melting point coating. This operation will be described below.

【0023】鋳鉄鋳造において、溶解鋳造工程での溶湯
の水素量変化を追跡分析した結果、炉修直後の溶湯は、
5〜6ppm程度の水素を溶解しており、ピンホール欠
陥発生率が高いことを確認した。また、通常の溶湯でも
2ppm前後の水素を溶解しており、この溶湯が鋳型内
で1〜2ppm程度の水素を溶解、吸収し、最終的に
は、3〜4ppm程度の水素となる。一方、一般的に使
用される生砂型にはベントナイト、石炭粉とともに2〜
4%程度の水分が添加されており、この水分が溶湯の水
素吸収源となって、ピンホールの発生原因になっている
と考えられる。
In a cast iron casting, a change in the amount of hydrogen in the molten metal in the melting and casting process was traced and analyzed.
About 5 to 6 ppm of hydrogen was dissolved, and it was confirmed that the pinhole defect generation rate was high. Further, even a normal molten metal dissolves about 2 ppm of hydrogen, and this molten metal dissolves and absorbs about 1 to 2 ppm of hydrogen in the mold, and finally becomes about 3 to 4 ppm of hydrogen. On the other hand, green sand types commonly used include bentonite and coal powder along with 2 to 2.
It is considered that about 4% of water is added, and this water serves as a hydrogen absorption source of the molten metal and causes pinholes.

【0024】本発明の塗型剤は、この水分による水素吸
収を低減させる作用を有し、鋳型内で水分(H2 O)
を還元して分子状の水素(H2 )に変える、または鋳
型(生砂)表面にガラス質膜を生成させて溶湯と水分が
直接接触することを妨げることにより、ピンホール欠陥
を防止するものである。すなわち、注湯された高温の溶
湯が、その熱量によって鋳型を加熱すると、鋳型内に添
加されている水分が水蒸気となって鋳型砂粒間に充満す
る。この時、鋳型表面に塗型がない場合には、水蒸気が
溶湯と直接接触して(1)式に示す酸化反応が生じ、発
生期の活性な水素(H)が溶湯中に溶解する。 溶湯〔M〕+H2 O→MO+2H・・・(1)
The mold wash of the present invention has an effect of reducing the absorption of hydrogen by the water, and the water (H 2 O)
To reduce pinhole defects by reducing hydrogen to molecular hydrogen (H 2 ) or by forming a vitreous film on the surface of the mold (green sand) to prevent direct contact between molten metal and water. It is. That is, when the poured high-temperature molten metal heats the mold by the calorific value, the water added in the mold becomes steam and fills between the mold sand particles. At this time, if there is no mold on the surface of the mold, steam directly contacts the molten metal to cause an oxidation reaction represented by the formula (1), and active hydrogen (H) in the nascent phase is dissolved in the molten metal. Molten metal [M] + H 2 O → MO + 2H ... (1)

【0025】これに対し、の塗型剤は、水蒸気(H2
O)を還元する物質としてギルソナイト、エンジンオイ
ル、フェノールレジンを有し、これら物質は200℃前
後の温度で炭化水素系ガスを発生し、鋳型砂粒間で
(4)式のように反応して水蒸気(H2 O)を安定な分
子状水素(H2 )に変化させる。 H2 O+CH→CO+2H2 ・・・(4)
On the other hand, the coating agent is water vapor (H 2
O) has gilsonite, engine oil, and phenolic resin as reducing substances. These substances generate hydrocarbon-based gas at a temperature of about 200 ° C. and react between the sand grains of the mold as shown in equation (4) to produce steam. (H 2 O) is converted into stable molecular hydrogen (H 2 ). H 2 O + CH → CO + 2H 2 (4)

【0026】の塗型剤は、1300℃より低温で軟化
もしくは溶融して鋳型表面にガラス状の被膜を形成する
か、あるいは、鋳型中の珪砂(SiO2 )と反応して低
融点の反応生成物被膜を形成する。このような物質とし
て、低融点ガラス粉、あるいは、CuO、KMnO4
Ag2 O、NiO、およびZnOがあり、溶湯が水蒸気
と直接接触して酸化反応することを防止して、水素吸収
を低減することができる。
The mold wash agent softens or melts at a temperature lower than 1300 ° C. to form a glassy film on the surface of the mold, or reacts with silica sand (SiO 2 ) in the mold to form a low-melting reaction. An object film is formed. Such materials include low melting glass powder, or CuO, KMnO 4 ,
There are Ag 2 O, NiO, and ZnO, which can prevent the molten metal from coming into direct contact with water vapor and causing an oxidation reaction, thereby reducing hydrogen absorption.

【0027】[0027]

【実施例】(実施例1〜9、比較例1〜3)図1に示す
試験型を用いて鋳鉄鋳物を鋳造し、ピンホールの発生度
合いを評価した。試験に用いた鋳型は、珪砂にベントナ
イト5.5%、石炭粉3%、水分3%を添加、混練した
生砂型で、厚さ20mm、直径110mmの円板状の鋳
物を鋳造することができる。また、鋳造に先立ち、この
生砂型のキャビティ面に、図2に実施例1〜9として示
す種々の塗型剤を塗布した。これら塗型剤をそれぞれ
2.5g秤量し、アルコール系塗型溶液で希釈して生砂
型表面に刷毛塗りした。液状物質の場合は、そのまま塗
布した。ここで、実施例3のレジンはフェノールノボラ
ック樹脂であり、実施例9のガラス粉としては、硼砂を
20%程度添加した低融点の瓶ガラスを用いた。
EXAMPLES (Examples 1 to 9 and Comparative Examples 1 to 3) Cast iron castings were cast using the test mold shown in FIG. 1 to evaluate the degree of pinhole occurrence. The mold used for the test was a sand mold prepared by adding 5.5% of bentonite, 3% of coal powder, and 3% of water to silica sand and kneading the same, and can cast a disk-shaped casting having a thickness of 20 mm and a diameter of 110 mm. . Prior to casting, various mold wash agents shown as Examples 1 to 9 in FIG. 2 were applied to the cavity surface of the green sand mold. 2.5 g of each of these coating agents was weighed, diluted with an alcohol-based coating solution, and brush-coated on the surface of a green sand mold. In the case of a liquid substance, it was applied as it was. Here, the resin of Example 3 was a phenol novolak resin, and the glass powder of Example 9 was a low melting point glass bottle to which about 20% borax was added.

【0028】溶湯は、1400℃および1280℃の普
通鋳鉄溶湯で、水素量を5ppmまで増加させたピンホ
ールの発生しやすい溶湯を用いた。この溶湯を、各種塗
型剤で塗型した図1の試験型の湯口から注湯し、鋳造を
行って、試験片を作製した。得られた鋳鉄鋳物の上面1
mmを切削することにより発生する直径0.5mm以上
のピンホールの数を調べ、結果を図2(a)、(b)に
示した。
As the molten metal, a normal cast iron molten metal at 1400 ° C. and 1280 ° C. was used in which the amount of hydrogen was increased to 5 ppm and pinholes were easily generated. The molten metal was poured from the gate of the test mold shown in FIG. 1 coated with various coating agents, and cast to prepare a test piece. Upper surface 1 of the obtained cast iron casting
The number of pinholes having a diameter of 0.5 mm or more generated by cutting mm was examined, and the results are shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b).

【0029】また、比較例1として、塗型剤を用いなか
った場合(塗型無し)について、さらに、比較例2、3
として、従来使用されている塗型剤であるベンガラとC
aCO3 を用いた場合についても、同様の方法で試験片
を作製し、ピンホールの発生度合いを調べた。結果を、
図2(a)、(b)に併記する。
As Comparative Example 1, the case where no mold wash was used (without mold wash) was further compared with Comparative Examples 2 and 3.
As a conventionally used coating agent, bengara and C
In the case of using aCO 3 , a test piece was prepared in the same manner, and the degree of pinhole generation was examined. The result
2 (a) and 2 (b).

【0030】図2(a)、(b)に明らかなように、比
較例1の塗型無しの場合には、溶湯温度1280℃、1
400℃のいずれも、200個程度のピンホールが発生
した。これに対し、溶湯温度1280℃で、ギルソナイ
ト、エンジンオイル、フェノールレジンを塗型した場合
には、ピンホール数が10〜30個と大幅に低減し、塗
型剤によるピンホール防止効果が認められた。溶湯温度
1400℃の場合においてもほぼ同様の効果が認められ
る。
As apparent from FIGS. 2 (a) and 2 (b), when there was no coating in Comparative Example 1, the melt temperature was 1280.degree.
At 200 ° C., about 200 pinholes were generated. On the other hand, when gilsonite, engine oil, and phenolic resin were applied at a melt temperature of 1280 ° C., the number of pinholes was significantly reduced to 10 to 30, and the effect of the coating agent to prevent pinholes was observed. Was. Almost the same effect can be observed when the temperature of the molten metal is 1400 ° C.

【0031】また、低融点ガラス粉、およびCuO、K
MnO4 、Ag2 O、NiO、ZnOを塗型した場合、
溶湯温度1280℃で、ピンホール数が5〜20個であ
り、ピンホール防止効果が大きい。溶湯温度1400℃
の場合も同様であった。
Further, low melting glass powder, CuO, K
When MnO 4 , Ag 2 O, NiO, and ZnO are applied,
At a molten metal temperature of 1280 ° C., the number of pinholes is 5 to 20, and the effect of preventing pinholes is great. Melt temperature 1400 ° C
The same was true for the case.

【0032】これに対し、従来の塗型剤であるベンガラ
を塗型した場合(比較例3)、溶湯温度1400℃で
は、ピンホール防止効果が見られるが、溶湯温度128
0℃におけるピンホール防止効果が大幅に低下してい
る。また、CaCO3 を用いた場合(比較例2)には、
溶湯温度1280℃、1400℃のいずれも、十分なピ
ンホール防止効果が見られなかった。
On the other hand, when Bengala, a conventional coating agent, was applied (Comparative Example 3), a pinhole prevention effect was observed at a molten metal temperature of 1400 ° C.
The effect of preventing pinholes at 0 ° C. is significantly reduced. When CaCO 3 was used (Comparative Example 2),
None of the molten metal temperatures of 1280 ° C. and 1400 ° C. exhibited a sufficient pinhole preventing effect.

【0033】(実施例10、比較例4)本発明の塗型剤
を、実際に炉修直後の自動車用鋳物の鋳造装置に適用し
てその効果を調べた。鋳造装置の溶解保持炉に用いられ
る耐火物は、通常、数年に一度の割合で張り替えが行わ
れる。この炉修直後は、溶湯に含まれる水素量が定常操
業時より増加して、ピンホール発生率が高くなることが
知られている。そこで、本発明の塗型剤としてCuOを
用い、これをアルコール系塗型溶液に溶解したものを、
炉修直後の鋳造装置の、ピンホールが発生しやすい部位
にスプレー塗型して鋳造した。鋳造数:N=300とし
た時の自動車用鋳物の加工面に発生した不良率を、定常
時および炉修直後で塗型剤を用いない場合(比較例4)
の結果とともに、表1に示す。
Example 10 and Comparative Example 4 The effect of the mold wash of the present invention was examined by applying it to a casting apparatus for automobile castings immediately after furnace repair. Refractories used in melting and holding furnaces of casting equipment are usually replaced once every several years. Immediately after the furnace repair, it is known that the amount of hydrogen contained in the molten metal increases from the time of normal operation, and the pinhole generation rate increases. Therefore, CuO was used as a mold wash agent of the present invention, and this was dissolved in an alcohol-based mold wash solution.
Immediately after the furnace repair, spray casting was applied to a portion of the casting apparatus where pinholes are likely to occur, and casting was performed. When the number of castings: N = 300, the defective rate generated on the machined surface of the casting for automobiles was determined in a steady state and immediately after furnace repair without using a mold wash (Comparative Example 4).
The results are shown in Table 1 below.

【0034】[0034]

【表1】 [Table 1]

【0035】表1に明らかなように、本発明の塗型剤を
用いた場合は、不良率が定常時とほぼ同じであり、塗型
剤を用いない場合に比較して、ピンホール欠陥の防止に
高い効果を有することが確認された。
As is evident from Table 1, when the mold wash of the present invention was used, the defect rate was almost the same as in the steady state, and the pinhole defect was smaller than when the mold wash was not used. It was confirmed that it had a high effect on prevention.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】図1は実施例で使用した試験型の全体構成図で
ある。
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a test mold used in an embodiment.

【図2】図2は塗型剤とピンホ−ル欠陥の発生率の関係
を示すもので、(a)は溶湯温度1400℃、(b)は
溶湯温度1280℃の場合を示す図である。
FIGS. 2A and 2B show the relationship between the mold wash and the incidence of pinhole defects. FIG. 2A shows a case where the molten metal temperature is 1400 ° C., and FIG. 2B shows a case where the molten metal temperature is 1280 ° C.

フロントページの続き (72)発明者 粟野 洋司 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の1株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 杉山 義雄 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の1株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 大西 均 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 西舘 和雄 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内Continuing from the front page (72) Inventor Yoji Awano 41, Chuchu-Yokomichi, Nagakute-cho, Aichi-gun, Aichi Prefecture Inside Toyota Central Research Institute, Inc. No. 1 Toyota Central Research Institute, Inc. (72) Inventor Hitoshi Onishi 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Inside Toyota Motor Corporation (72) Inventor Kazuo Nishidate 1 Toyota Town Toyota City, Toyota City Toyota Motor Stock In company

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 鋳型表面に塗布されて鋳物の鋳造欠陥を
防止する塗型剤であって、1300℃より低い温度で熱
分解して炭化水素系ガスを発生する物質として、ギルソ
ナイト、エンジンオイル、およびフェノールレジンから
選ばれる少なくとも一種を含有することを特徴とする塗
型剤。
1. A coating agent applied to the surface of a mold to prevent casting defects in a casting, wherein the substance which is thermally decomposed at a temperature lower than 1300 ° C. to generate a hydrocarbon-based gas includes gilsonite, engine oil, And at least one selected from phenolic resins.
【請求項2】 鋳型表面に塗布されて鋳物の鋳造欠陥を
防止する塗型剤であって、1300℃より低い温度で溶
融して鋳型表面に低融点被膜を形成する低融点ガラスを
含有することを特徴とする塗型剤。
2. A mold-coating agent which is applied to the surface of a mold to prevent casting defects in a casting, and contains a low-melting glass which melts at a temperature lower than 1300 ° C. to form a low-melting film on the surface of the mold. Coating agent characterized by the following.
【請求項3】 鋳型表面に塗布されて鋳物の鋳造欠陥を
防止する塗型剤であって、1300℃より低い温度で鋳
型中の成分と反応して鋳型表面に低融点の反応生成物被
膜を形成する物質として、CuO、KMnO4 、Ag2
O、NiO、およびZnOから選ばれる少なくとも一種
を含有することを特徴とする塗型剤。
3. A mold-coating agent applied to a surface of a mold to prevent casting defects in a casting, and reacts with components in the mold at a temperature lower than 1300 ° C. to form a low-melting reaction product film on the surface of the mold. CuO, KMnO 4 , Ag 2
A mold wash containing at least one selected from O, NiO, and ZnO.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11007566B2 (en) 2014-08-29 2021-05-18 Hitachi Metals, Ltd. Casting green sand mold, and method for producing cast article using it

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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