JPS5820349A - 鋳造用鋳型 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は新、ａｔ揚湯口を有する鋳造用鋳！ｌに関する
亀のである。

周知の如く、鋳造期鍔部は砂層・金型等で組み立てられ
、はとんどの鋳型が湯口系を付属して成る。受口に続く
湯口系は一般には湯口・湯口底・湯道および堰に区分さ
れ、湯口は所定時間内に鋳物の全型量分の溶湯が通過す
るよう、又湯口底・湯道および堰は溶湯の流体抵抗によ
るエネルギー損失が最小に：′＆るよう即ち溶湯がその
中を速くかつ静かに流れるよう配慮し設計される。′＆
お１本発ＷＩＡＫおける湯口系とは上記湯口・湯口底・
湯道および堰のすべて又はその一部で構成されるものを
いう。

そのため従来より湯口系は一般に、小型鋳物では砂で造
瀧し砂表面の保饅と平滑性を確保する目的で塗型材が塗
られており、中大型鋳物では長さａＯＯへ４００勝１度
の陶管又はシャモット管を使用して継ぎ足し方式にて組
み立てられている。

しかしながら、これら従来法には次の如き問題がある。

即ち鋳物の品質面および鋳込み時の問題としては、湯口
壁・湯口底等における砂の洗われや第４１１１Ｃみられ
る加重陶管又はシャそット管の溶損が生じ島く、これら
は砂嗜みりｊ噛みとして鋳物製品不ｊｌｌＫ直結する。

これら不良要因を回避する方法として予め鋳物に余肉を
何社てお自。

この部分に上記噛み込みを集めて後工徊の機械加工で除
去する方法もあるが、これとて製品歩１りの低下はもと
より工数増から来る製品のコストアップは避けられない
、又これら洗われ・溶損の甚しい場合は湯漏れ・湯道の
閉塞を惹起して、以後の鋳込みを不能にする。

他方、造型作業および工数面から見ると、湯道・堰を鋳
造方案上理想とする位置に取り付けようとしても、陶管
又はシャモット管方式では継ぎ足し方式であること、管
の長さおよび継ｖ目の形状に支配されて自由度がなく取
り付は位置が制限されるなどの問題がある。更に、これ
らを固定するためと鋳込み時６溶湯の衝突および熱衝撃
、又溶湯静圧等による割れを防止するために、通常鋳鉄
製の金枠を使用し中間部を結合剤を配合しえ砂でう々ン
グ等虻より強１ｉＫ固めているが、このう２ンダ作業時
に継ぎ目でのずれ・破損等が発生し作業能率が低下する
ばかりか、湯漏れの原因にもなる。

したがってこのずれ・破損を防止し、造型工数を低減す
るために長い一本物の管の開発が強く畳求されて来たが
、製作上・輸送取扱い中の破損・；スト等の問題がある
′ため、精々４００ＷＩｋ程度の限られた長さのものし
か提供さｈていないのが現状である。これに対して自由
度のある砂を使用すれば造型上熟練・工数を畳すること
の捻か前記洗われｋよる砂嗜みの危険が増加する。これ
を改善せんとして上記陶管又はシャモット管が用いられ
るに至ったが、上述の如き新たな問題が生じているので
ある。

本発−は上記従来技術のもつ諸欠点を解決する新規な鋳
造用鋳型を提供せんとするものであり。

その４Ｉ徴とするところは、溶湯に＠する面がＵ拡散禎
覆鋼にて成る湯口系を付属するととにある。

以下実験結果に基づき詳述す′る。

本発明者尋は先ず造型作業・工数面の諸問題を解決する
目的で、従来の陶管に代えて実開昭何−４ｔｏｏｔ号公
報および実公昭亭ツー１１コ０埼公報に開示された鋼管
湯口によや鋳込み実験を実施した。

使用した鋼管は市販の普通鋼鋼管（Ｂテｗａｒｙ）ｓｏ
ム（外径４０．２Ｎｌｌｋ、犀＠ｓ、Ｊｓ）であり、溶
湯はダクタイル鋳鉄ｔ００即である。！お実開昭何−６
りＯｏり号公報Ｓ１図には溶湯重量コ０ＯＫＰＫ対して
鋼管厚さＪ、０１Ｂの記ｌ！があるが１本奥験に供し光
・ダクタイル鋳鉄の溶湯注入一度ｉｓ＊ｏ℃に対して１
１！−昭ｑ−４デ００？号公報［！１＠示されたのは鋳
鋼であり、その溶湯温度は約ＡＩＤ℃高いと推定される
ので、鋼管が湯口として使用可能と予想したからである
。

しかし愈から鋳込み時間はわずかお秒であったが、鋳物
の凝固後場口部を解体し調査したところ。

第り図のように湯口鋼管は全（原形を止めぬまでに溶損
し、湯口周囲の砂に多量の湯差しがあり。

少くとも湯口として不適であることが判−した。

この原因は、ダクタイル鋳鉄の炭素一度が鋼管の約ｌｓ
倍と高いため、溶湯から湯口鋼管素地中に炭素が拡散し
、つまり加炭した結果銅管は低融点°≧なり、この加炭
現象と注入流の侵食作用とか相乗作用しえ九めに急速に
溶損する忙到うたものと４１ｅ１断される。

次に＠この加炭現象を防止せんとして、ＡＪＪＯ。

粉末等の耐火物を上記鋼管内面に被覆して同様に実験し
た。

本被覆処理は特公ｖ８ｓ＊−ｔｔｔｉ号、　ｓ参−ｔｒ
ｏｔ号公報号公報記法および市販の鋳鉄用塗渥材（商品
名セラモールド＃および才力（−ルド）を用い。

０、コ〜ｉ、ｏ鰺１度の厚さで実施し良が、いずれも溶
損が観察され大、これは注湯時の熱価撃、耐火物被覆層
と鋼管本体との着しい熱膨張率の差および注入流の侵食
作用の九めに耐火物被覆層が剥離し鋼管表面が露出する
結果、加炭現象な防止出来なか９た良めと考えられる−
１にお剥離・Ｓ損のない実用に耐える耐火物被覆鋼管製
の湯口等は未だ市販島として一発されていない。

゛　一方、従来より鉄鋼材料の高温耐酸化性を改善する
方法として、その表＠ＫＭｊを拡散被覆する処理法が実
施されており、この躯層鋼を高温耐酸化性雰囲気に曝せ
ば、ｙ＠すＪ合金層（以上１・−１層と呼ぶ）の更に外
表面の薄いが緻密なＡＪＪｏＪＩＩＩｌ［が酸素原子の
侵入を阻止して鉄鋼の酸化を防止するというものである
。

本発明者等は基礎実−の結果、とのａ拡散普覆処履を施
した鉄鋼材料が、ｌｌ来の陶管・シャモット管に代わり
最適な湯口系を構成するものであり。

洗われは無論のとと注湯中溶損のない材料であることを
知見したのである。

即ち上記ｕ１０２被膜は溶湯とのなじみ性（濡れ性）が
極めて悪く、従って注湯中溶湯の溶着かなくその侵食作
用から鉄鋼素地を効果的Ｋｉｌ！する作用を果たすので
あるｅａｊ図は実施例１の湯口下部を切断して示す写真
であるが、ｊＬＪｔ散被覆管にて成る湯口管と湯口金属
との間ＫｉｔｌらかＫｌ１間を示す黒−が認められる（
Ｊｌｌｉｌ微銃測定によってその幅は０．０！〜０．ｌ
＃−であることが確認される）が、このＩＩＩ％＃ｌの
存在は上述のなじみ性（濡れ性）の悪さを如実に実証す
るものである・ 一方′、前述の如く該ＡＪＪＯＪ＊膜は酸素原子の侵入
を阻止するＩＩＫ緻密であるので、溶湯成分のうち酸素
よりもはるかに原子半径の大きい金属原子はもとより、
や−大きい炭素原子の侵入を許さず。

したがって前述の加炭現象を防止すると考えられ又、高
炭素鋼のＭ鉱散被種処理時において１合一層と鉄−素地
境界付近に炭素の濃縮ゾーンが生じるが、このことはν
・す１層に、は炭素は固溶しカいことを示しており、し
たがってこの層の存在も又上記加炭現象を阻止する作用
忙寄与しているものと考えられる。

又ＡＪＪＯＪは鉄鋼中で不純物として単体で存在するこ
とで明らかな如く、溶湯と化合物をつくらないので、そ
のＪ０３０℃という高融点が麺持され、よく注入流の侵
食作用に耐えるのである。

この様な好ましい性質を持つ、　ＡＪ、ｏ、被膜と１・
−１層および１・す１層と鉄鋼素地との強固な金属学的
固着は注入流の侵食・摩耗作用に対して抵抗となるはか
、鋳込−の熱衝撃および各層の熱膨張率の差による自壊
作用が生じる恐れがなく、保−被膜として有効に作用す
るのである。

本発明の鋳造用鋳！ｌは１以上説明したＭ呟散被覆処理
を施し丸鉄鋼材料で湯口系、４１にその溶湯に接する面
を構成するのであるが、以下＠面および実施例に基づｔ
＆更に詳しく説明する。

ｓ／＠は従来の陶管を用いたロール鋳造用鋳型の例であ
る。受口Ｉより注入された溶湯は湯ロコ。

湯口底１′、湯道１＃および堰Ｊｌｌを経由して鋳型本
体部Ｊ　＊　Ｊ’に導入される・ここで湯口−および湯
口底コ′は真直を陶管参を２本と１字形陶管参′を継ぎ
足して作られるが、これらは通常厚肉重量金枠！。

ｓ′中に納められ、中間部は結合剤を配合した砂（通常
裏砂と呼ばれる）４がう電ンダにより■められるが、こ
のう電ンダ時に継目での陶管のずれ。

破損等が発生し易＜、またう之ングおよび取扱いの都合
上金枠を長尺一本化出来ず工数を要する。

湯道Ｊ＃および堰コ１の部分は、これを陶管で作るとす
れけう５２７時に破損の恐れのあること、鋳造方案上こ
の部分の形状は特に重要でああが陶管は加工が困難で自
由度が小さいこと、解体−に砂６′中に破片が混入し砂
の品質が低下すること等のために夢６′で造瀾し塗雪材
が塗られゐが、なお洗われ−す（われが発生し易い。

ＷｋＪ図に本発明の思想と特徴を示す実施例Ｉのロール
鋳造用鋳■を示す０図忙おいて湯口系は湯口−を構成す
る長尺一体物で直管の１１散被覆管りと、湯ロ膨−−′
、湯道ｌ、堰コ１を一体に構成する１字形の魂散被覆管
デ′とからなり、前記ａ拡散波陶管７は軽量の補強用鋼
管ｔＫより外側から補強され、一方Ｊ牢形のり拡散被覆
管ｔ′は砂６′の中Ｋｌｌ設される。従ってこの場合本
発明の湯口コはｓ１図における従来の厚内重量金枠を用
いず軽量の補強用鋼管ｌを使用して成るばかりか、ｌ拡
散被覆管ｔを１！＃固定するａ砂を食（使用し愈（でも
よい。

即ち上述の如（ｌ拡散被覆管にて成る湯口管７は゛熱衝
撃による破□損、侵食による溶損の恐れがな　、いので
、通常これに備える裏砂や厚内重量金枠を用いる必要は
ない、しかし溶湯の高熱を受けて湯口管ＩＩも高温とな
り０強度の低下によって変形の恐れがＴｏるので、これ
を補強するに足る鋼管を等の若干の補強材を要すること
もある。この場合。

湯口管ツと鋼管ｔとの間に、解体時両者を分離出来る一
度の隙間ｔを設けた構造とすれば、銅管Ｉの反豐使用が
可能となる。ｔｋおＩＩＫは示されていないが必要に応
じて湯口上部及び１部に管ｔとＩの間ＫＩＳＩＩＩ隙片
を設けてもよい−勿論小蓋鋳物で鋳込み時間の短いもの
、あるいは湯口長さの短い場合は輔強−鋼管ｌを省いて
湯口コを構成することも°可能となり、この場合は更に
合理化されるのである。

即ち本発明の鋳造用鋳型は、湯口の構築には必ず裏砂を
用いるという従来の常識を覆し９Ｍｋ業者の１想をｌｌ
！現したものである。　′この結果従来法で問題であっ
九陶管の破損・溶損、砂の洗われに匍因する不良鋳物の
発生が防止出来ると共に、長大一本物の採用と裏砂厚肉
重量金枠の廃止は造蓋作業の簡略化即ち造麗工数の大幅
低減を持たらす。

又、ｌ拡散被覆管は容易に切断出来、ガスバーナー等で
加熱することで曲げ加工も、又溶接部み立てが出来る等
造腫作業時の自由変電向上するので、方案上！ｌ想的な
位置に湯道等を設置゛することが可能である。

更に又、使用後材料は従来の陶管又はシャ彎ツ・ト管の
如（破砕の必要もなくその壕へ鋳包みされた湯口系と共
に鉄源として再利用出、来るので、省工数、省資源とな
るはか１．破砕屑の鋳物砂への混入がなくなるので砂の
品質を劣化させる弊害もない等々数々の利点を有するの
である。

以上−例を挙げて本発明の構成および作用効果を説明し
て来たが、他の実施態様として実施例コおよびＪの鋳造
用錆層方案を各々第３図、第４１図に示す。

１１ＬｓＷＩＪは比較的大蓋−−ルを鋳造する場合の本
発明の他の適用例で、この場合は４散被覆して成る湯口
管７と補強用鋼管ｔの間に結合剤を含まない砂１０を充
填し湯口管テの高温における強度不足を補なう、ここで
は湯口系は湯口１７．７字管り′、湯道管デで構成され
る。＠において／ｌおよび／／’はＪ字管７′と湯口管
デおよび湯口管りと受口ｌの夫々接続用耐火物成形品て
補強用鋼管ｔと湯口管りの間隔片を兼ねる。か（するこ
とｋより砂１０は結合剤で固化する必要がな（、砂質を
問題とする必要４ないので、真砂、浜砂等を上部より流
し込むだけで補強の役を果し得るのであり、これによっ
て従来の厚肉重量金棒を組み立てなからう電ンダにより
砂を搗き固める煩雑な作業が省略され。

重量物運搬、ＩＩＲ扱いの工数を滅じるなど、鋳置成蓋
コスシが著しく低減されるのである。

かくして本発明のよう忙湯口系ＫＭ拡散被覆管を用いる
ときは通常はｓａ図の場合のように裏砂を全く用いる必
要はないが１本発明は裏砂な用いない場合に限られるの
ではな（第３図のよ５にこれを用いる場合もその範囲内
に含まれる。しかし本発明では裏砂を用いる場合でも上
述のように結合剤を含まず、砂質な間ふ必要が危いので
あるから、従来の場合よりすぐれているととに変りはな
−１゜ Ｓ参図は本発明による鋳鋼ホイールの鋳造用鋳型のＩ’
ｌｌである０図において上型１５には纒散被後して成る
直管／Ｊを、下ｍＫは同じくＪ字形管ｉｓ’を砂ｌり、
／？′中Ｋｌｉ設して湯口系／Ｊ、／コ′を形成した。

なお／ＩＩはホイール本体である。

これにより従来のシャモット管、砂ｌｌＫよる湯口系に
みちれた造型時の破損、鋳物の砂噛みおよび解体時の破
片による砂汚染といった問題が解消されるのである。

以上主として湯口にｌ拡散被覆管を担いた本発明の鋳Ｗ
＃ｃついて述べたが、鋳物の形状は複雑多岐にわ良り、
１ｍ１目的な湯道等を形成せんとすれば鋳物砂の強度の
みではな（洗われて実用に耐えない場合が生ずる。この
様な苛酷な任務を課される部分に＠うて、１８ｆｔ散被
覆して成る任意形状の鋼材を組み込むことによ１て、砂
の洗われが完全に防止され砂嗜みの危険がなく！ｌ］目
的な湯道等を持つ鋳型を得ることが可能となった。

以上本発明鋳造用鋳型を図面に基づき説明したが、以下
にその実施例を示す。

実施例１ 第Ｊ図に示す圧延用ロール鋳造鋳膠方案によって鋳鉄四
−ルを鋳造し喪、鋳造請条件を次に示す。

ロール胴部鋳討法；直＠１００１１ｍ、長さ１４００Ｍ
１１に注入溶湯量：　３１００即 ０．０１参　コ、４０　　０．９Ｉ　　　Ｏ，１／注入
温度ｔｓｚｏ℃　　　注入時間　１分３０秒ＡＪｖ＆散
被覆管；外径６０．Ｉ霞、肉厚コ、Ｊ鰺外　側　鋼　管
；外径？４．２勝、肉厚亭、！−なお１ｕ拡散被覆処履
は粉末法即ちＵ粉を主成分とし滲透促進剤善を含む滲透
剤と普通鋼鋼管（−テｉｓ）を鉄箱に入れ、　１０００
℃炉中にて７！時間保持して行１ｋｇ良。

鋳造冷却後鋳型を解体して湯口部等を切断調査した結果
、ＩＩｓ図に示す如く、いずれの部分も饅全であり、溶
損、湯漏れが全く見られなかった。

本発明鋳造鋳型を適用し良こと虻より、従来の如き伊勢
の介在物の噛み込みのないことはもとより、造型工数等
による費用は従来法の約’ｌｓ　Ｋ減少した。

比較例１ 第１図の従来の■−ル鋳造用鋳！ＩＩにおいて、陶管（
内径社霞、肉厚ｌ！鱒、長さｔｒｙｓ）参を継ぎたして
湯口部を構成した鋳型に１本実施例１と同一成分および
一度の溶湯を注入し、鋳造冷却後鋳型を解体した後の湯
口１の外観は写真１１１４図ａのとおりである。陶管が
溶湯洋入中に於ける破横と湯もれこそないが図の右下に
剥離しており、湯漏れこ七発生していないが、陶管の一
部は内面が溶損して恥において白くみえるように湯口金
属忙付着している。ＳらＫ１１Ａ１１ｂは湯口金属に付
着した陶管を剥ぎとり、陶管の内表面の状況を示すもの
であるが、黒い斑状にみえるように溶損していることが
わかる。これら第６図の状況から陶管ダは溶損するとと
もに、鋳型解体の際は容易に破損して破片が鋳物砂中Ｋ
ｍ人しやすいことは明らかである。

比較例１ 次忙第１図の鋳［において湯口部を陶管参の代りに肩鉱
散被覆していない長尺の普通鋼鋼管８２１ｓｏ　（外径
ｉｏ、ｚｗｍ、肉厚コ、　ｓ　ｍ　）を用いて後述の第
２図類似形状の鋳型とし、本実施例１と同一成分の溶湯
を同−条件忙て注入し、鋳造冷却後鋳型を解体した後の
湯口の断面状況は第ツーに示す写真のとおりである。芯
部の鋳鉄ロール材の外局には前記第ｊｒｉ！ＪＫて述べ
たような鋼管は全くみられず溶損している。そして外周
には轟初鋼管の外周に充填されていた砂の中忙鋳鉄ロー
ル材溶湯が滲透してできた砂の結合層がみもれる。

実施例− 下記の鋳造諸条件により比較的大型の圧延用アダマイト
ロールをｍｓ図の本発明鋳造用鋳型を用いて鋳造し九例
を示す、このロールも従来は第１図で示すように湯口系
を陶管亭、４１′と砂４’［よって構築した鋳型を用い
ていｆｃが１本実施例ではＵ拡散波後管り、７′、７′
を用いて構成し鋳造した・鋳造諸条件 ロール胴部鋳放寸法；直径１ｉ７簡−長さｉｚｏσ鵬注
入溶湯量；参４Ｉ００即 ０．００９　０．１，７　　　／、０！　　　０．ココ
注入温度：　１４１４４０℃　注入時間；弘分７秒ａ拡
散被覆管；外径４Ｊ、ｊｍ、肉厚３．コｌ鋳造冷却後＃
型を解体して調査した結果、■拡散被覆管の損傷は全く
見られず、鋳造ロールも健全であった。又解体時に陶管
の破片の混入による鋳物砂の品質劣化がないので、砂は
有効に再生使用出来るほか、造型工数等による費用は従
来の約ｌるｋなった。

実施例Ｊ Ｓ参図に示す本発明の鋳造用＃渥方案により鋳鋼ホイー
ルを鋳造した例を次に示す、＃造語条件は次のとおりで
ある。

ホや惧外輪鋳放寸法；外＠ｒｏｏｍ、輻噸霞、肉厚リー
注入溶湯量；ダ００即 ｏ、ｏｔｂ　ｏ、ｉ参〇、０亭０．０ダ注入温度；　１
ｚｚｏ℃　注入時間；何秒ｌ拡散被験管：外径亭ｆ、Ａ
ｌ１１．肉厚コ、ＪｌｌＩ鋳造冷却後調査したところ、
ホイール本体、Ｌ１３拡散被覆管共健全であり１本発明
鋳造用鋳型の構成材料である４散被覆鋼は鋳鋼に適用出
来ることが明らかになった。

以上説明したように１本発−の鋳造用鋳型は伊勢の介妻
物による不良鋳物の発生を紡出するほか。

造型作業面での自由度の増加、また造型工数の減少、鋳
物砂の有効利用、使用後材料の再利用等々による製造コ
スト低減など数々の優れた効果なもつものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は湯口系を従来法で構築したロール鋳型の断面図
、第１図はＩＭ！−例／ＩＣ用い九本発＠８０−ル鋳造
用鋳型の断面シ、ｔＡｓ図は同じ〈実施例−の本発明ロ
ール鋳造用鋳型の断面図、ｓ参図は実施例Ｊの本発明ホ
イール鋳造用鋳型の断ｍｌ＋、Ｉ！ｚｒＥＪは実施例／
に係る鋳造冷却後の湯口部所面状態を示す写真である。 第１図ａは比較例／に示したり来の陶管の湯口を使用し
た後の溶損状態を示す写真、１１！４図りは同内面を示
す写真、第７図は比較例１に示した普通鋼鋼管を使用し
たときの湯口の断面を示す写真である− ｌ・・・受口、コ、ｌコ・・・湯口、コ′・・・湯口底
、！・・・湯道、ａ′・・・堰、　Ｊ　、　Ｊ’・Ｐ・
鋳型、ダ　ｑｌ・・・陶管、！。 Ｓ′・・・金枠、４．４′、Ｌ！、ＩＯ，ｌり、ｌり′
０・砂、　７　、７′、デー／、７．／、？’・・・ｌ
拡散被覆管、ｔ・・・鋼管。 出願入代恩人　　猪　　股　　　　　清誕Ｉ図　　　　
名２図 第　３　図 第４　図 ■

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 溶湯Ｋｌｌするｍがａ拡散被覆鋼にて成る湯口系を有す
   ることを特徴とする鋳造用鋳型・