JPS5825841A - 鋳型の保護被覆用組成物 - 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】 本発明は溶融金属の加工に用いられる鋳型の被覆用組成
物、核組成物で被覆された鋳型及びそれらに関連する被
覆方法に関する。

（第　５頁） 鋳型は溶鉱炉からの鋳鉄、純金属又はベントナイトもし
くは他の化学結合剤で結合された砂で形成される。次の
記載では、鋳鉄ストール（ｓｔｏｏｌ　）に置かれた鋳
鉄の鋳型に溶融鋼を鋳込むことに特に言及されている。

しかし本発明は金属鋳造、一般に鋳臘中心Ｗｉ−形成さ
れた砂に関連して使用する金属鋳造に好適で、さらに広
範に使用しうるものであることが理解される（このあと
にも論じられる）。

鋳ＷｉＫ金属を注入するＫさき立って、鋳型の表面に被
覆を施すことが溶融金属を処理する際に実際に行われて
いる。この実施はスチール工業に広く行われており、鋳
鉄インゴット鋳型はスチールインゴットの形成にさき立
って通常被覆される。

溶融スチールの処理に用いられる鋳１！普覆の目的は鋳
型層を減らし、良好な引き離し方法を可能にし、それに
よシ鋳造金属の表面の特性を保護することである。

鋳鉄鋳型及び組立てストールへの溶融スチールの注入に
おいて、浸食作用や肌あれの如き損傷は（第６　頁） 鋳鉄鋳型の表面に顕微鏡的き裂を発生させ、インゴット
又はビレット（ｂｉｌｌｅｔ）を鋳型のストール及び面
に強固に固着させる原因となる。従って、ストール／鋳
型被覆は、通常ストール／鋳型面の空隙を満たすのに用
いられうかくして得られるインゴット又はビレットを鋳
鉄鋳型と組立てス）　−ルから容易に脱離させるもので
ある。

砂鋳型の場合には、砂、一般にシリカ砂は通常化学結合
剤及び触媒と混合され、型のまわシに型付けされ所望の
形に硬化される。選択的に砂はベントナイトで結合され
、型のまわりに打ち固められて所望形状に形成される。

かかる砂鋳型は本来多孔性であり、鋳型にコーティング
をしなければ効果的な使廟はできない。というのは、そ
うしなければ砂の空隙に金属が浸入し、それにより鋳物
の表面に強固に付着した砂−金属結合体をつくるからで
ある。噴射ガスによる結合部の除去及び他ｌの好適なス
トール類がしばしば必要であるが、費用のかかる工穆で
ある。かかる砂鋳型用に各種の鋳型被覆剤が開発された
。

（第７　頁） れきせいタール、活性炭及びタルクの組合せが、その中
でも鋳型被覆に用いられた初期の物質であった。しかし
、これらは鋳型に適用するには出費と困離さを伴うので
廃止された。

より最近の被覆材料は耐火性無機フィラー、バインダー
、キャリヤー液、懸濁又はゲル化剤及び発酵防止剤を包
含している。しかし、これらの知られた大ていの被覆材
料は、溶融金属中に非金属を含有させる傾向のあること
が不利である。これは鋳型被覆がストール、鋳型又は６
型（ｃｏｒｅ　）表面に強固に接着しないとしても起こ
る。この現象の一般的理由は、鋳型の空所が、溶融金属
で充てんされ溶融金属を残留無機材に浸透させるまで、
注入された金属からの熱の発散又は対流によってバイン
ダーが破壊されることである。

現在知られた被覆材のさらに、かつ大きな不利益は注型
されたインゴットを鋳型から取りはずすとき顕著となる
。熱によってバインダーが破壊されると、鋳型被覆がそ
の基本成分に破壊される。

こうして微細に分割された耐火性材料は対流の流特開昭
５８−　２５８４１（８） れによって周囲の空気中に懸濁されるようになシがちで
ある。

本発明は上記不利益を克服又社実質的に軽減することに
ある。本発ｗＡＫよれば、改善された；（１）鋳型被覆
組成物、 （２）鋳型被覆法、 （３）前記組成物で又は前記方法によシ被覆された鋳型 が提供される。

一つの広部見方では、本発明は鋳造又は他の加工操作を
行うタイプの金属又は他の鋳型の保護被覆に用いるのに
好適な組成物を提供するもので菖シ、該組成物は第１の
微細に分割された耐火性無機成分及びそれと関連、して
、第１の成分と第２の成分とを熱に耐える結合関係を保
つのに好適な第２の成分とから成り、上記第２の成分は
ホスフェート根及びクロミウム根を含有する少カくとも
１種の物質及び／又はかかる根類を組合せて及び／又は
別々に提供しうる少なくとも１種から成るものであって
、その組成物は、鋳型表面に適用され、（第　９頁） 鋳型が上記鋳造又は同様の作業を行う状態におかれると
き、第２の成分が上記結合関係を保つのに効果的であり
、同時にそれ自体表面保護性耐火性材料として機能する
ものである。

本発明は、また鋳造又は同様な他の加工操作を行うタイ
プの金属又は他の鋳型の保護被覆用に好適で、上記第１
と第２の成分を、例えば水性スラリー化することによる
ように混合することから成る組成物の製造方法を提供す
る。

さらには、本発明によシ、鋳造又は同様な作業を行うタ
イプの金属又はその他の鋳型の表面に上記したような組
成物又は規定されたタイプの第２の成分を適用する保護
的被覆方法が提供される。

最後に、本発明はま九鋳型又は各作用物表面を上記組成
又は上記タイプの上記第２の成分で被覆するスチールイ
ンゴットの鋳造用インゴット鋳型のような鋳型又は同様
な他の加工作業に用いるのに好適な鋳型を提供する。

本発明の鋳型被覆組成物は次の有利な諸性質により特徴
付けられる。

（第、１０頁） （１）適用の容易さ。

（２）硬化又は乾燥して、ストール、鋳型又は６聾表面
に強固に！１着し、凹孔を充てんして平滑な表層を形成
する機能。

（３）高温に対し抵抗性であシ、通常１５００〜１７０
０℃の溶融金属が鋳型の空所に注がれる間及びインゴッ
トが鋳型から取りはずされるまで有効である。

（４）砂粒子のまわシの空隙又は鋳型表面の他のすき間
に溶融金属が浸入することを防止する作用によって「パ
ーン・オン（ｂｕｒｎ　−ｏｎ　）Ｊ　（砂鋳型に形成
される金属−砂結合殻）として当該技術で知られた現象
を防止すべく機能する。

（５）金属と直接接触して形成されたインゴット鋳物の
特性と質に及ぼす不利益効果を最小にする。

（６）本発明の組成物が適用されるとき、ストール表面
の腐食が実質的に低減される。

（７）最後に、適用のための材料、労力及び装置のコス
トの点で経済的に実用しつる。

（第１１頁） 本発明は、好ましい他の条件、特定数の実施例、添付し
た説明的図面、及び本発明の代表的混合物と従来技術に
よる混合物を包含する比較テストに関して以下に記載さ
れるであろう。従って、かかる続く記載は限定的に解釈
さるものでないことは理解さるべきである。

上に述べたように、被覆組成物の第２の成分は、最も好
ましくはアルミツククモホスフェートであ広それは１〜
１００重量優の重量用いることができ、方法及び鋳型の
構成の上記定義に詳記されるように本発明のいくつかの
場合に従って上記範囲から提供されることが理解されよ
う。本組成物の第２の威分け、またそれ自体の表面保護
／耐火機能を働かせることができる（そうするように要
求される範囲は一般に経済的考慮によシ左右される）。

それと関連して及び／又はその代シに、クロオウム−及
びホスフェート根が共に存在するか又は引出しうるなら
ば、アルミノクロモホスフェ−１，１１えばモノアルミ
ニウムオルトホスフェート、クロ２ウムホス７エート、
リン酸、クロム酸及びクロム酸化物の如き他のクロミウ
ムー及びホスフェート−根含有成分類を用いて追加又は
置換することができる。それらの中でアルミノクロモホ
スフェートとの関連においてモノアルミニウムオルトホ
スフェート及び１〜７０重量％、好ましくは１〜３０重
量％の範囲が効果的である。

この技術分野で知られ゛た方法において、不活性な耐火
性フィラー材料として作用し、また現時点ではもし第２
の成分が単独で用いられるならば、はとんど経済的魅力
を与えない鋳型被覆用組成物のコストを低減させる第１
の成分は、好ましくはシリカ粉末又は葉ろう石（ｐｙｒ
ｏｐｈｙｌ　１ｉｔｅ　）である。

他の好ましい第４の成分はグラファイト、ジルコン、マ
イカ、タルク、焼成マグネサイト、焼成アルミナ、各種
アルミナシリケート類、シャモット、かんらん石及びク
ロマイトから選択することができる。＠１の成分は、通
常７５重量ｅｓｔでの量で存在する。

本発明のさらに好ましい状態では、微細に分割された耐
火性無機フィラー（第１成分）は１〜７０（第１３頁） 重量慢の範囲量で用いられる。これと関連して、アルミ
ノクロモホスフェート（第２成１１ｄｌ〜３０重量％、
最も好ましくは、５〜１５重量％の範囲量が水を組成物
のバランスとして用いられる。

耐火性無機質フィラー及びクロミウム根含有湿びにホス
フェート根含有物質のほかに、組成物は、好ましくは少
なくとも１種の懸濁剤を含有する。

かかる懸濁剤はキサントゲンガム（Ｘａｎｔｈａｎ　ｇ
ｕｍ）、キサントモナスコロイド又はアルジネートであ
ることができ、０．１〜２．０重量−の好ましい範囲量
、さらに好ましくは０．１−０．５重量％の範囲量存在
させることができる６発酵防止剤、例えばゾジウムベン
タクロルフエネートａ、ｔたｏ、ｏｏｉ〜０．０３重量
係の好ましい範囲量、さらに好ましくはＯＤＩ〜０．０
２２重量％範囲量で用いることができる。

これらの剤の機能は後述する。

上に指摘したように、第２の成分はそれが又はそれを含
んだ組成物が適用された表面を保護するように機能する
。特定の理論的説明に結びつけ又は拘束するつもりはな
いが、本発明者らは、第２（第１４頁） の成分が加熱によりクロミウムーホスフエート根フンプ
レクスを形成して硬化し、それが他の成分（類）を結合
するように作用し、組成物の耐火性／保管性を増大する
ものと確信している。アルミノクロモホスフェートの特
別の場合には、硬化（乾燥）は約１２０℃の低温で起こ
シ、それにより効果的な鋳型の被覆を形成させる九めに
鋳型を別個に加熱する必要が敗除かれる。本発明の鋳型
被覆用組成物は、製造サイクルを妨げることなく、使用
前に容易に適用することができる。

本発明の組成物は第１及び第２の成分を水でかきまぜる
ことによシ調製することができる。固体と液体の成分の
混合を助けるために上に記載された中から選択される懸
濁剤が耐火性無機フィラー成分を合体する前に望ましく
加えられる。懸濁剤の中には溶液のｐＨを調整しなけれ
ばゲル化しないものがあるので（キサントゲンガムはゲ
ル化のためにｐＨを調整する必要はな−か、メチルセル
ロースはｐＨに敏感である）、そのような調整は必要に
応じて通常の方法で行うことができる。

（第１５頁） 本発明の組成物は、またこれに１種又はそれ以上の上記
発酵防止剤を加えて増強させることができる。かかる防
止剤は、長期貯蔵中の組成物の化学的劣化を防止するよ
うに機能する。

本発明の組成物は、適当な手段によジインゴツトや他の
鋳型の選択された表面に容易に適用することができる。

本発明及びその製造法を以下の具体的実施例に関して記
載する。

実施例１ シリカ石英を粉砕機にかけて約７５μの大きさのシリカ
粉末を製造した。

６０００／のタンクに水２０４５ＫＦをキサントゲンガ
ム１４麺とともに加えた。液をゲル化するまで高回転速
度（２００ＲＰＭ）でかきまぜ、同時にアルミノクロモ
ホスフェート及びモノアルミニウムオルトホスフェート
各３００Ｋｆを加えてかきまぜ分散させた。シリカ粉末
（７５μ）３３３０Ｋｌを加え、得られた混合物を混和
して柔かなねば〕のものに調製した。最後にソジウムペ
ンタクロルフエネート６００ｆを加えた。

得られた組成物は次の測定された物理的性質を有する。

粘度　　　２６００　ｃｐｓ ｐＨ１，８ 密度　　　１．６５ｆ／ｅｃ 実施例２ 次の構成成分変更を行なって、上記実施例１と同様に操
作した。

モノアルミニウムオルトホスフェート　　　０アルミノ
クロモホスフエート　　　６００ＫｆｌＩ施例３ 構成成分を次のように変更し、再び上記実施例と同様に
操作した。

シリカ粉末を葉ろう石に代えて　３０００に４モノアル
ミニウムオルトホスフエート　　　Ｏアルミノクロモホ
スフェ−）　　　　６００Ｋｆ最後に１本発明を添付図
面により、また本発明により被覆された鋳型と従来技術
により被覆された鋳型とを比較する一連の比較テストに
よシさら（第１７頁） に説明する。これらのテストに関連して、比較されてい
る基準は、それらの中で事実上量も重要である。

添付図面において、インゴット鋳型は一般に数字１で示
される。鋳型は、通常数字３で示される鋳型を載せたス
トール２から成っている。

第１図において、鋳型の内壁４、頂部、鋳型の上部表面
５及びストールの内表面６＃ｉ本発明の組成物で被覆さ
れる。

第２図には、鋳型に溶融金属を繰り返し注入することに
よって形成される浸食空所７が見られる。

浸食空所が大きければ大きいｔｌど冷却インゴットにス
トールが粘シ付いて、ストールを物理的に脱離させるの
により大きな力を必要とするであろう。

従来の製造技術では、点線８で示されるスチール板が、
そのような「粘り付き」及びその結果生ずるインゴット
の表面の損傷を防ぐために浸食空所の上面に置かれる。

本発明の鋳型被覆剤を用いれば上記のスチール板８を用
いる必要がないことが見出された。

（第１８頁） 第１図は「ボトルトップ」鋳型を図示しているが、本発
明は他の形状の鋳型や砂鋳型にも同様に適用しうろこと
を理解すべきである。

既知組成物と比較されるように１２８日間にわたって製
造実験を行ってテストした。このテスト実験の間に粗ス
チール２９２，６００　）　７　（ｔｏｎｎｅｓ　）が
製造された。

（第１９頁） 第　　　１　　　表 実施例２の　シリカ粉末と結合 組　成　物　剤としてのコロイ ダルシリカの既知□ 組成物 平均適用割合０２３に４Ａｏｎｎｅ　　０．３５Ｋｒ／
１ｏｎｎｅ全体の平均スチツ カー（ｓｔｉｅｋｅｒ）割　　　６．８　％　　　　　
　　７．４１合 製造２４時当りの 報告されたスチツ　　０〜１６％　　　　　Ｏ〜５０％
カー割合の範囲 とシ繕う前のスト ールの予測される　　　４０　　　　１７〜３２繰り返
し使用数 （註）テストの間、保護用スチール板は浸食空所の上面
に使用しなかった。

特開昭５８−２５８４１（６） 上記比較表から、本発明の組成物は評価基準のいずれに
ついても顕著な改善をもたらすことがわかるであろう。

従って本発明の組成物により実質的に進歩した技術が得
られていることが理解されよう。

【図面の簡単な説明】

ｗｃ１図は本発明の組成物を用いた代表的「ボトルトッ
プ（ｂｏｔｔｌｅ　ｔｏｐ）　Ｊインゴットの鋳型の縦
断面図、第２図はストール（ｓｔｏｏｌ）の浸食作用を
示す従来の組成物を用いた代表的「ビッグエンドダウン
（ｂｉｇ−ｅｎｄ　ｄｏｗｎ　）　Ｊインゴットの＃型
の縦断面図である。 １・・・インゴット鋳型、２・・・ストール、３・・・
鋳型、４・・・内壁、５．６・・・表面。 特許出願人　　　ステイートレイ、インダストリーズ、
リミテッド

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、第１の微細に分割された耐火性無機成分及びこれと
   関連して第１の成分と＠２の成分を熱に耐える結合関係
   を保つのに好適な第２の成分から成担上記第２の成分は
   ホスフェート根及びクロミウム根を含有する少なくとも
   １種の物質及び／又はかかる根を組合せて及び／又は別
   々に提供しうる少なくとも１種の物質から成シ、組成物
   が鋳型の表面に適用さ粗かつ鋳型が上記鋳造等の作業を
   行う状態におかれるとき、その第２６成分は、それ自体
   表面保護材料として機能するが、上記結合関係を効果的
   に保つものである、鋳造又は同様な加工操作を行うタイ
   プの金属又は他Ｏ＃ｌ！ＯｇＡ護被覆用組成物。 ２　第１の微細に分割され九耐火性無機成分及びこれと
   関連して第１の成分と第２の成分を熱に耐える結合関係
   を保つのに好適な第２の成分から成シ、上記第２の成分
   がアルミノクロモホスフェ（第　２頁） 一ト又はその等価機能物質、特にモノアルミニウムオル
   トホスフェートから成る鋳造又は同様の加・工操作を行
   うタイプの金属又は他の鋳型の保護被覆用組成物。 ３、組成物が水性スラリーの形であって、さらに任意に
   少なくとも１種の懸濁剤を含有する特許請求の範囲第１
   項又は第２項記載の組成物。 ４、微細に分割された耐火性無機質が７５重量慢までの
   量、好ましくは１０〜７０重量％存在する特許請求の範
   囲第１項、第２項又は第３項記載の組成物。 ＆　ホスフェート類が１〜７０重量慢重量管しくは１〜
   ３０重量−の量で存在する特許請求の範囲第２項、第３
   項又は第４項記載の組成物。 ６、微細に分割された耐火性無機質がシリカ粉末界は葉
   ろう石（ｐｙｒｏｐｈｙｌ　ｌ　ｉｔｅ　）である特許
   請求の範囲第１〜５項のいずれかに記載の組成物。 ７、組成物がまた少なくとも１種の発酵防止剤を含有す
   る特許請求の範囲第１〜６項のいずれかに記載の組成物
   。 （第　３　頁） ８．実質的に後記実施例のいずれかに記載されている特
   許請求の範囲第１項又は第２項記載の組成物。 ９、特許請求の範囲第１項又は第２項に記載され九第１
   及び第２の成分を、例えば水性スラＩＪ−化することに
   より、埴つしよに混合することから成る鋳造又は同様な
   加工操作を行うタイプの金属その他の鋳型の保護被覆用
   に好適な組成物の製造方法。 １０、実質的に後記実施例のいずれかに記載されている
   特許請求の範囲第９項記載の方丸１１、特許請求の範囲
   第９項又は第１０項の、方法によシ製造された組成物。 １２、鋳造又は同様な操作を行うタイプの金属又は他の
   鋳型の表面に１特許請求の範囲第４〜８項及び第４１項
   のいずれかに記載の組成物を適用するその表面を保護被
   覆する方法。 １３、鋳造又は同様の操作を行うタイプの金属又は他の
   鋳型に、特許請求の範囲第１項又は第２項記載のタイプ
   の第２成分を適用する表面を保護被覆する方法。 １４、実質的にこの中に記載の如き特許請求の範囲第１
   ２項又は第１３項記載の方法。 １５、鋳型又は各操作具類の表面が特許請求の範囲第１
   項〜第８項及び第１１項のいずれかに記載の組成物又は
   特許請求の範囲第１項又は第２項記載の第２成分で被覆
   きれた鋳造又は同様の他の加工に用いるのに好適な鋳孔 １６、鋳型又は各操作具類の表面が特許請求の範囲第１
   項〜第８項及び第１１項のいずれかに記載の組成物又は
   特許請求の範囲第１項又は第２項記載の第２成分で被覆
   されたスチールインゴットの鋳型に用いるのに好適なイ
   ンゴット鋳型。 １７、インゴット又は鋳型を取りはずした後にも結合状
   態で残留する特許請求の範囲第１項〜第１６項のいずれ
   かに記載の組成物。