JPS62144850A - 有底中空鋳鉄鋳物の静置鋳造用鋳型 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、強制冷却手段を備えた有底中空鋳鉄鋳物の静
置鋳造用鋳型に関する。

（従来の技術） 従来、大形の有底中空鋳鉄Ｓｌｔ物は、砂型の静置鋳型
で鋳造されているが、肉Ｊｇの全体にσり満足のできる
組織が得られていないのが実情である。

すなわち、砂型に接する鋳物の表面層は比較的良好な黒
鉛組織が得られるが、表面層から少し離れると冷却速度
が急速に低下し、特に肉厚中心部では凝固時間が長くか
かるため、黒鉛組織が悪化し、均質で良好な機械的性質
が得られていない。

そこで、本発明者は、特公昭５８−５７３９号公報にお
いて開示された有底中空鋼塊製造用の静置鋳型を利用で
きないものかと考えた。この鋳型は、中子に強制冷却手
段を備え、かつ外型を金型で形成したものであり、溶湯
の冷却速度の向上に有効であると考えられるからである
。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、前記静置鋳型を用いて、実際にＳＲ鉄鋳
物を鋳造したところ、鋳物が割れるという欠陥が発生し
た。これは、鋳造時に鋳鉄溶湯によって外型（金型）の
内側面の一部が’ｔ８　ｔｆｌ　Ｌ／、この溶損した部
分に溶湯が入り込んで凝固すること乙こ起因していると
考えられる。すなわち、凝固した鋳鉄は収縮しようとし
、一方外型は熱膨張によって伸びようとするが、前記溶
…部によって、両者が互いに拘束されるので、鋳物にク
ラックが入るものと考えられる。

本発明は、かかる問題点に鑑みなされたもので、大形の
有底中空鋳鉄鋳物に対して、割れが生じることなく、鋳
物の内外を急冷することのできる静置鋳型を提供するこ
とを目的とするものである。

（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するために講じられた本発明の有底中空
鋳鉄鋳物の静置鋳型の特徴とするところは、内部に冷却
管が設けられた中子型を外型内部に設け、少なくとも外
型の内部側壁は冷金部材を積み重ねて形成し、該冷金部
材の相互間には冷金部材の熱膨張を許容することのでき
る耐火材層を介在させ、かつ前記冷金部材に隣接して冷
却管を設けた点にある。

（実施例） 以下、第１図に示した実施例の静置鋳造用鋳型に基いて
本発明を詳述する。

本実施例の静置鋳型は外型１と中子型２と上蓋３で構成
され、前記外型ｌは下型４と側型５とからなり、前記中
子型２は上Ｍ３から外型１の内部に吊下げられて設けら
れている。

前記側型５は、金枠６とその内周面に形成された複合冷
却部７とからなり、該複合冷却部７の内面が鋳物の外側
面を造形する。

前記複合冷却部７の内周壁は、多数の冶金ブロック８ａ
が積み重ねられて形成されており、冶金ブロック８ａの
上下、左右の間に鋳砂部９ａが介在形成されている。該
鋳砂部９ａは、冶金ブロック８ａの熱膨張を許容するた
めに設けたもので、その材料として熱伝導率の高い鋳物
砂、例えばクロマイトサンド、ジルコンサンド等が好適
である。

前記冶金ブロック８ａは、通常鋳鉄で形成され、第２図
のように直方体形状で半割構造とされている。そして、
冷却管１０ａが冶金ブロック８ａの中心部に挟持され、
冶金ブロック８ａの縦列中を挿通している。冷却管１０
ａは、外部から上蓋３を貫通して冶金ブロック８ａの背
後の鋳砂部１５ａを下降して配設された供給管１１ａと
、下型４の上面に設けられた凹部でＵ字状のベント部を
介して接続されている。

尚、冷却管１０ａおよび供給管１１ａは、耐熱性および
配管容易性から銅管が適する。また、冶金ブロックの形
状は、第２図のものに限らず、第３図の３ａ＋　のよう
に横断面台形状としてもよく、また冷却管ＬＯａは、Ｕ
字状凹部１２によって挟持してもよい。更に、冶金ブロ
ックの鋳造キャビティ２４例の面は、鋳物の外形に応じ
て、円弧状等適宜形状にしてもよい。また、金枠６と冶
金ブロック８ａとの間に設けられた鋳砂部１’５ａは、
熱伝導率の高いクロマイトサント等に限らず、ケイ砂等
でもよい。

下型４は、厚肉鋳鉄板で形成され、上り湯口■３が開設
されている。上り湯口Ｉ３は湯道１４に連通している。

向、本実施例は、下型を鋳鉄板で形成したものを示した
が、下型はこれに限らす、前記冶金ブロックを鋳砂部を
介して下型上面に敷設したものでもよい。

上蓋３から外型ｌの内部に吊り下げられた中子型２は、
その中心部に供給管１１ｂが設けられており、該供給管
１１ｂの下部には中空円盤状の分岐部１６が形成されて
いる。供給管１１ｂの上部には固定フランジ１７が設け
られており、該固定フランジ１７によって、中子型２を
上蓋３に固定している。

前記分岐部１６の上面には、鋳砂部９ｂを介して冶金ブ
ロック８ｂが積み上げられて、中子型２の周側面を形成
している。冷却管１０ｂは、上Ｍ３を貫通して、冶金ブ
ロック８ｂの縦列中心部を挿通して前記分岐部１６の上
面に接続され、供給管１１ｂと連通している。また、供
給管１１ｂは冶金ブロック８ｂ、鋳砂部９ｂおよび冶金
ブロック８ｂの背面乃至分岐部１６の外周に形成された
鋳砂部１５ｂの全荷重を支えるものであるから、鋼管等
の高強度管材で形成される。一方冷却管１０ｂは配管容
易性から銅管がよい。尚、１８は鋳砂固着用のリブであ
る。

第４図の中子型２°は中子型の他の実施例であり、冷却
管１０ｂ゛の内部に供給管１１ｂ゛が設けられ、冷却管
１０ｂ’の外周には、冷却用フィン１９が適宜形成され
ている。また、このフィン１９は、鋳砂部１５ｂ゛が冷
却管ｔａｂ“の外周に容易に被着する役目を果たしてい
る。１７°は中子取付用の固定フランジ１７°である。

上蓋３は、鋼材等で形成された外板２０とその内面にケ
イ砂等の鋳砂で形成された鋳砂部２１とからなり、中子
型２の荷重は前記外板２０で支持され、また注湯後に中
子型２に作用する浮力は外板２０を介してクランパ２２
によって金枠６に負荷される。

前記鋳砂部２１は、鋳型に注湯された溶湯の最終凝固部
を徐冷させて引は巣等の鋳造欠陥を鋳物上部に集中させ
る作用をなす。

第１図の鋳型は、側型５および中子型２の全長に亘って
冶金ブロックの段積構造を採用したが、本発明はこれに
限るものではなく、溶湯と接触する側型５の内面および
中子型２の外面に段積構造を採用すればよい。

次に、第１図の静置鋳型を用いて、本発明の鋳型の好適
な使用方法について説明する。

まず、側型５の供給管１１ａおよび中子型２の供給管ｔ
ｔｂに空気もしくは窒素ガス等の冷却ガスを圧送した後
、鋳鉄溶湯を上り湯口１３から鋳造キャビティ２４に全
体に注湯する。

この際、冷却ガスの圧力を検出することにより、配管の
不具合に起因したガス漏れを容易に検出することができ
る。配管の不具合があると、次工程で冷却水を送水する
とき、配管から漏れ出た水が溶湯と接触して爆発するそ
れがある。

ガス漏れのないことが確認されると、次に冷却水を供給
管１１ａ、ｌｌｂに送水し、溶湯を急冷する。

冷却水量は、鋳物の大きさ、形状により適宜調整され、
冷却速度、凝固時間が調整される。送水は溶湯の凝固完
了時まで継続される。

溶湯の凝固が完了すると、送水を直ちに停止し供給管１
１ａ、　ｌｌｂおよび冷却管１０ａ、１０ｂの中の水を
排出し、かつこれらの管内の空気の流れを遮断する。こ
れによって、供給管および冷却管を断熱管として作用さ
せることができ、鋳鉄基地のフェライト化を促進させ、
強靭な鋳鉄鋳物の製造が可能になる。

この方法により、肉厚の厚い底部から凝固が進行すると
共に肉厚中心部の凝固時間を砂型の場合の約Ａに短縮が
可能となる。その結果、材質の均一化、鋳造欠陥の防止
が可能となり、また最終凝固部を鋳物上部に形成させる
ため、中空有底鋳物の底部を上方にして鋳造する場合に
比べて、鋳造歩留りも良好となる。

ところで、西独特許ＤＥ３２１６３２７Ｃ１およびＤＥ
３１２０２２１Ｃ２に側型および中子型に冷却管を配し
た静置鋳造用鋳型が開示されているが、中子型は下型に
立設され、鋳型の上部に押湯部を形成する構造であるの
で、押湯部が大きく、鋳造歩留りが極めて低い。また、
側型は砂型で形成されており、本発明の側型内周面が複
合冷却部で形成されているのと顕著な相違がある。

次に具体的実施例および従来例を掲げて説明する。

（１１第５図に示した有底円筒鋳物（重２２０．５７ｏ
ｎ）を第１図に示した本発明静置鋳型と従来の砂型で形
成された静置鋳型とを用いて鋳造した。尚、第５図中の
単位は鱈である。

（２）溶湯は下記組成の球状黒鉛鋳鉄溶湯を用いて１３
００±１０℃で鋳込んだ。

０溶湯組成（重量％、残部実質的にＦｅ　）Ｃ：３．６
χ　　　　　Ｐ　：　　０．０２１χＳｉ：２．３χ　
　　　　Ｓ　：　　０．００８χＭｎ：　　０．１８χ
　　　　　ｌ’１ｇ：　　０．０６χ（３）従来例では
凝固完了までにＩＯ時間程度要したが、本発明実施例で
は従来例のＡ程度の時間で凝固が完了した。

また、実施例において、クラックの発生は皆無であった
。

（４）実施例および従来例の鋳物から試験片を採取して
機械的性質および金属組織を調べた。

試験片は鋳物の高さ方向の中央位置で、外表面から５０
１深さおよび肉厚中心部から採取された。

第１表に機械的性質の試験結果を示す。

第１表 第１表より、実施例においては、鋳物の内外で機械的性
質は変らないが、従来例では内外の変化が激しく、特に
伸びにおいては４倍もの変化があった。

第６図（１１，＋２１は本発明実施例による鋳物の金属
組織図（１００倍）であり、同図（１）は外表面から５
Ｑ＋ｕ位置、同図（２）は肉厚中心部である。両者を比
べると、鋳物の表面側は微細なＭｉ織で、内部は粗い８
Ｊｉ　’ｃ％となっているが、共に球状黒鉛組織を呈し
ており、第１表において両者に機械的性質の変化が少な
かったことが裏付けられた。

第７図４１１．　＋２１は従来例による鋳物の金属組織
図（１００倍）であり、同図（１）は外表面から５０１
位置、同図（２）は肉厚中心部である。中心部の組織は
球状黒鉛組織になっておらず、著しい黒鉛の粗大化、芋
虫状化が見られる。同図（＋１．　（２＋より、第１表
において、機械的性質の変化が顕著である理由が組織上
から理解される。

（発明の効果） 以上説明した通り、本発明の静置鋳造用鋳型は、内部に
冷却管が設けられた中子型を外型内部に設け、少なくと
も外型の内部側壁を冷金部材を積み重ねて形成し、該冷
金部材の相互間に冷金部材の熱膨張を許容することので
きる耐火材層を介在させたから、外型の内面は冷却作用
が優れるにも拘らず、熱膨張による大きな変形を防止で
き、かかる大きな変形に起因する鋳造割れを有効に防止
できる。また、前記冷金部材に臨接して冷却管を設けた
から、鋳物の冷却速度、凝固時間を自在にコントロール
することができ、大形鋳物であっても、所望の組織の鋳
物を鋳造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の静置鋳造用鋳型の一実施例を示す断面
説明図、第２図は第１図Ａ−Ａ線部分断面矢視図、第３
図は外型の水平部分断面図、第４図は上蓋に吊り下げら
れた中子型の縦断面説明図、第５図は鋳造実施例および
従来例に係る鋳物の縦断面図、第６図＋１１．　（２１
は本発明の鋳型によって鋳造された鋳物の金属組織図で
あり、同図（１）は鋳物外表面側の組織、同図（２）は
肉厚中心部の組織を示し、第７図ｉｌｌ、　（２１は従
来の砂型鋳型によって鋳造された鋳物の金属組織図であ
り、同図（１１は鋳物外表面側の組織、同図（２）は肉
厚中心部の組織を示す。 ｌ−外型、２−中子型、８ａ、８ｂ　−冶金ブロック、
９ａ、９ｂ　　−鋳砂層、１０ａ、　ＩＯｂ　　−冷却
管。 第６図（１）　　　　　　　第６図ｔ２ノ第７図ｆ１ノ
　　　　　　　第７図と２ノ第７図 第２図　　　　　　第３図 手続ネ山”止子ｙ、；　（自発） 昭和６１年１月２５日

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）内部に冷却管が設けられた中子型を外型内部に設
   けた有底中空鋳物の静置鋳造用鋳型であって、少なくと
   も外型の内部側壁は冷金部材を積み重ねて形成し、該冷
   金部材の相互間には冷金部材の熱膨張を許容することの
   できる耐火材層を介在させ、かつ前記冷金部材に隣接し
   て冷却管を設けたことを特徴とする有底中空鋳鉄鋳物の
   静置鋳造用鋳型。