JPS62263842A

JPS62263842A - シエルモ−ルド用鋳物砂

Info

Publication number: JPS62263842A
Application number: JP10487586A
Authority: JP
Inventors: Takeo Matsuda; 松田　健男; Kazuyuki Kurisu; 栗栖　一之; Hisaki Hirota; 久樹廣田
Original assignee: Nippon Yakin Kogyo Co Ltd
Current assignee: Nippon Yakin Kogyo Co Ltd
Priority date: 1986-05-09
Filing date: 1986-05-09
Publication date: 1987-11-16
Also published as: JPH0346211B2

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）本発明はシェルモールド法により鋳造品を製造する際に
用いられる鋳物砂に関するもので、特にシェル鋳型に溶
湯を注入する際発生する鋳型ガスおよび鋳型の膨張に起
因する鋳物表面の浸炭、肌荒れおよび鋳型割れなどを防
止できるシェルモールド用鋳物砂に関するものである。

（従来の技術）シェルモールド鋳造品におけるシェル鋳型に起因する鋳
型ガスによる鋳物表面の肌荒れおよび浸炭層の生成は、
使用用途上有害であり、とくに製造時における割れなど
の欠陥発生となり、仕上げ工程増大の主要因となってい
る。シェル鋳型に起因する鋳型ガスによる鋳物表面の肌
荒れおよび浸炭防止方法として、（１）鋳物砂中にベン
ガラを添加する方法、（２）塗型材を用いる方法、（３
）焼結し易い特性を有するオリピン砂などの鋳物砂を添
加させる方法、（４）昭り７．３月、Ｐ１９綜合鋳物セ
ンター：有機自硬性鋳型における鋳造欠陥とその対策事
例に示されているり、０．１．樹脂の添加量の制限など
による操業管理による方法などが知られている。

一方、シェル鋳型に溶湯を注入する際発生する鋳型の膨
張に起因する鋳型割れは致命的な問題であり、割れ防止
の方法として、（５）鋳型の鋳物砂の砂原の増加または
砂粒およびショット玉により補強する方法、（６）線膨
張係数の小さい、従って熱膨張率の小さくなるオリピン
砂などを添加する方法などが知られている。

（発明が解決しようとする問題点）前記シェル鋳型に起因する鋳物表面の肌荒れおよび浸炭
防止方法（１）〜（４）の方法は下記の点に問題がある
。（１）の鋳物砂中にベンガラを添加する方法は、ベン
ガラを添加すると発生ガスと反応して溶湯中に活性ガス
を出さないようにする効果があるが、効果を出すために
は微粉状にする必要があり、微粉状にするとそれだけレ
ジン添加量が増加するので有効な手段とは言えない。（
２）の塗型材を用いる方法は、欠陥防止効果は期待でき
ても塗型材の費用が必要となると共に、塗型塗布工程が
増え製造コストが増加する。（３）のオリピン砂などの
鋳物砂を混入させる方法は、珪砂中に焼結し易い特性を
有するオリピン砂を添加することによって、注湯時にオ
リピン砂が焼結し強固な被膜を形成するため、肌荒れ、
浸炭を防止する効果がある。しかしオリピン砂は高価な
ためコストが増加する。

一方前記シエル鋳型に溶湯を注入する際発生する鋳型の
膨張に起因する鋳型割れの防止方法（５）〜（６）の方
法は下記の点に問題がある。（５）の鋳型の鋳物砂の砂
原を増加するなど方法は、補強作業という工数増大によ
りコストが増加する。（６）のオリピン砂などを添加さ
せる方法は、線膨張係数の小さいオリピン砂を骨材とし
て使用することによって、注湯時の型割れ防止効果は認
められるが、オリピン砂は高価であり、さらに砂の粒型
に起因してレジン量も増加する必要があるためコストが
増加する。

（問題点を解決するための手段）本発明は、従来技術の有する注湯時の型割れおよび鋳物
表面の肌荒れ、浸炭を生ずることなしにシェルモールド
鋳物を製造できる鋳物砂を提供することを目的とするも
のであり、特許請求の範囲記載のシェルモールド用鋳物
砂を提供することによって、前記目的を達成することが
できる。すなわち、珪砂にＭｇＯ：２７〜３３％、Ｓｉ
Ｏ□：４８〜５８％、ＡｌｔＯｆｆ７１〜３％、ＦｅＯ
：　５〜１１％、ＣａＯ：４〜６％、残部不可避的不純
物とからなるフェロニッケル鉱石製錬鉱滓１５〜７０重
量％を添加し、それらの合計が１００％となるように混
合されてなることを特徴とする鋳型割れおよび鋳肌荒れ
防止ならびに鋳物表層への浸炭抑止性に優れるシェルモ
ールド用鋳物砂に関するものである。

本発明者らは、シェルモールド法による鋳物製造の際に
使用される珪砂にフェロニッケル製錬時に発生する鉱滓
（以下単に鉱滓という）を１５〜７０％添加することに
よって従来のオリピン砂に珪砂を添加した鋳物砂と同等
の特性を有する鋳物砂を見出した。この鉱滓を骨材とす
る本発明鋳物砂によれば、レジンの種類、添加量、焼成
時間等の条件を何ら変更することなしに従来技術の有す
る問題点を解決することができることを新規に知見して
本発明を完成した。

次に、本発明の詳細な説明する。

本発明者らは、本発明鋳物砂の骨材としての鉱滓に関し
て種々研究・実験を重ねた結果、次のような特性を見出
した。

第１表は鉱滓とオリピン砂の成分組成の一例であり、第
２表は鉱滓、オリピン砂および珪砂の線膨張係数である
。これらの表より本発明鋳物砂の骨材としての鉱滓はオ
リピン砂の成分組成と全（異なるが、線膨張係数はほと
んど同じ、従って熱膨張率がほとんど同じになるという
性質を見出した。

第　　１　　表第２表次に、この鉱滓はフェロニッケル製錬時に１４００°Ｃ
以上に加熱されるため、イグロスが低くガス発生量が少
ない性質を有し、しかもこの鉱滓は硬いため繰り返し使
用しても摩耗が少ないという性質も具備することを見出
した。

上述した性質から本発明者らは実験的に次の効果を確認
した。すなわち（１）珪砂に鉱滓を１５〜７０％添加す
ると、線膨張係数が著しく小さいため、注湯時鋳型割れ
防止に効果がある。（２）珪砂に鉱滓を１５〜７０％添
加すると、鋳型ガスによる汚染が少ないため、珪砂にオ
リピン砂を添加したときと同様浸炭防止に効果がある。

（３）珪砂に鉱滓を１５〜７０％添加することにより、
ガス発生量が少なくなるため、肌荒れなどのガス欠陥の
低減に効果があり、高品質の鋳物を製造することができ
る。（４）鉱滓は高価なオリピン砂に代わって安価に使
えることから大幅なコスト低減効果がある。（５）鋳物
砂として新しい砂資源としての効果がある。

次に本発明鋳物砂の骨材としての鉱滓添加量を限定する
理由を説明する。

この鉱滓は上記のごとく優れた性質を有するが、耐火度
が低いため、鋳込温度が高い鋳物の場合大量に添加する
と鋳物表面の肌荒れが僅かながら生ずるので、鋳肌に制
限がある場合は添加量の上限として、例えばステンレス
鋼、鋳鋼、銅およびその合金に対し、鉱滓７０％とする
ことが実験により好適であることを確認した。一方、珪
砂に対する添加量が１５％未満であると、その効果が充
分発揮されなくなるので１５％以上が必要である。

従って、鉱滓の珪砂に対する添加量が１５〜７０％とす
る必要がある。

次に本発明を実施例について説明する。

（実施例）材質ＳＯ５１３ステンレス鋼からなるボール弁本体ヲ１
５８０〜１６００℃の鋳込み温度でシェルモールド法に
より製造した場合の７種類の鋳型条件を第３表に示す。

なお、鋳型を製造する際、鉱滓のＡＦＳ粒度指数は通常
の６０〜１５０の範囲のものを用いた。

また、鋳型の製造方法は従来方法と同一とした。

第３表第３表より試料Ｎｏ１〜Ｎｏ３は本発明例で珪砂それぞ
れ７０％、５０％、３０％に鉱滓それぞれ３０％、５０
％、７０％を添加して鋳物砂として、レジン３〜４％を
添加したものである。Ｎｏ４．Ｎｏ５は比較例でＮｏ４
は珪砂９０％に鉱滓１０％を添加し、Ｎｏ５は鉱滓１０
０％を鋳物砂としてレジン３〜４％を添加したものであ
る。Ｎｏ６．Ｎｏ７は従来例で、Ｎｏ６は珪砂７０％に
オリピン砂３０％を添加しＮｏ７は珪砂１００％を鋳物
砂として、レジン３〜４％を添加したちのである。

第４表は上記の結果をまとめたもので、鋳型割れ、鋳肌
荒れ、ガスホール発生量および浸炭層の実験についての
結果を示す。第４表より鋳型割れについては、割れが全
く発生しない場合をＯ印、割れがやや発生した場合をΔ
印、鋳型の１０％以上の鋳型割れが発生した場合をＸ印
で示す。本発明例は比較例および従来例に比べて同等ま
たはそれ以上である。

第４表鋳肌荒れについては、荒れが全く認められない場合を◎
印、肉厚交差部のみに発生する場合を○印、肉厚交差部
の他にフランジ部および胴体部の一部に発生する場合を
Δ印、全面に発生する場合を×印で示す。本発明例はオ
リピン砂を用いた鋳物砂の場合と同等であり、その他の
比較例および従来例に比べて優れている。

ガスホール発生量については、発生量が非常に少ない場
合をＯ印、発生量がやや多い場合をΔ印で示す。本発明
例は比較例および従来例に比べてガス発生量は同じかま
たはより少ないことがわかる。

浸炭層については、浸炭層が存在しない場合をＱ印、浸
炭層が一部存在する場合をΔ印で示す。

本発明例は比較例および従来例に比べて浸炭層の存在は
同じかまたはより少ないことがわかる。さらに、第１図
〜第３図は第３表の鋳型条件でシェルモールド法により
製造したボール弁本体のフランジ部押湯裏側表面層の浸
炭層組織の顕微鏡写真（倍率１００倍）を示す。

第１図は試料Ｎｏｌの場合で珪砂７０％、鉱滓３０％、
第２図は試料Ｎｏ６の場合で珪砂７０％、オリビン砂３
０％、第３図は試料Ｎｏ７の場合で珪砂１００％である
が第１図および第２図から明らかなように浸炭層はまっ
たくみられないが、第３図では深さ０．３鶴の浸炭層が
みられる。

（発明の効果）本発明により下記の効果が得られた。

（１１珪砂に本発明鋳物砂の骨材としての鉱滓を１５〜
７０％添加すると、線膨張係数が著しく小さいため、注
湯時の鋳型割れ防止に効果がある。（２）珪砂にこの鉱
滓を１５〜７０％添加すると、鋳型ガスによる汚染が少
ないため、珪砂にオリピン砂を添加したときと同様浸炭
防止に効果がある。（３）珪砂にこの鉱滓を１５〜７０
％添加することにより、ガス発生量が少なくなるため、
肌荒れなどのガス欠陥の低減に効果があり、高品質の鋳
物を製造することができる。（４）鉱滓は高価なオリピ
ン砂に代わって安価に使えることから大幅なコスト低減
効果がある。

（５）鋳物砂として新しい砂資源としての効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図はそれぞれシェルモールド法により製造
したボール弁本体のフランジ部押湯裏側表面層組織を示
す顕微鏡写真（倍率１００倍）である。

Claims

【特許請求の範囲】

１、珪砂にＭｇＯ：２７〜３３％、ＳｉＯ＿２：４８〜
５８％、Ａｌ＿２Ｏ＿３：１〜３％、ＦｅＯ：５〜１１
％、ＣａＯ：４〜６％、残部不可避的不純物とからなる
フェロニッケル鉱石製錬鉱滓１５〜７０重量％を添加し
、それらの合計が１００％となるように混合されてなる
ことを特徴とする鋳型割れおよび鋳肌荒れ防止ならびに
鋳物表層への浸炭抑止性に優れるシェルモールド用鋳物
砂。