JPS63212033A - 高融点金属溶湯濾過用網状フィルターの製造方法 - 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） 本発明は鉄系溶湯等の高融点金属溶湯を濾過することが
できるガラス繊維製の網状フィルターの製造方法に関す
る。

（従来の技術及び発明が解決しようとする課題）鋳鉄、
鋳鋼などの鉄系溶湯中に懸濁浮遊しているスラグやノロ
等の懸濁物（以下、特記しない限リスラグという。）が
溶湯とともに鋳造キャビティに流入すると、スラグは鋳
物表面に浮上凝固し、非金属介在物として鋳物の黒皮直
下に凝集して鋳造欠陥となる。

このため、一般的に鋳造キャビティにスラグが混入する
のを防止するための手段が湯道に設けられている。

かかる手段としては、湯道系において湯道高さを大きく
し、また湯道長さを長くして湯口から鋳造キャビティま
での湯道経路でスラグを浮上分離させる方法が一般的で
ある。しかし、この方法は鋳造方案に起因して歩留りの
低下を招来し製品コスト高の要因となり好ましくない。

そこで、湯道経路を短くして、かつスラグ除去を行うた
めに湯口、湯道などの経路に陶器製ストレーナ−１発泡
タイプもしくはハニカムタイプのセラミックスフィルタ
ーを使用しているが、これらはいずれも高価な割には濾
過効果が劣っており、また脆いので損傷し易く、更に使
用時に方案系にセントのための凹部を設けなければなら
ないため模型費が高価になる等の欠点がある。

一方、網状タイプのカーボン繊維もしくはガラス繊維フ
ィルターが実用化されているが、これらはいずれもアル
ミ溶湯などの低融点金属溶湯用のフィルターとしての機
能しかなく、鉄系溶湯のような１２００〜１７５０℃の
高融点金属溶湯用にはまったく供し得ない現状にある。

本発明はかかる問題に鑑みなされたもので、取り扱いが
容易で損傷しにり＜、安価でかつ高温溶湯中のスラグ等
の懸濁物の除去効果に優れた高融点金属溶湯用のフィル
ターの好適な製造方法を提供することを目的とする。

（課題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フィルタ
ーの製造方法は、ガラス繊維によって網状に形成されか
つそのガラス繊維のＳｉｎ、含有量が酸性処理によって
７５重量％以上とされた網体を焼成し、加熱収縮率が２
．５〜１５％の範囲で収縮させることを発明の構成とす
るものである。

（実施例） 以下、本発明の製造方法についてその製造対象物である
網状フィルターと共に説明する。

本発明に係る網状フィルターを形成するガラス繊維は、
高温溶湯に耐えるものでなければならず、この点から耐
熱性に寄与するＳｉ０ｇ含有量が規定される。

本発明者はかかる点に鑑み、ガラス繊維中のＳｉＯ□含
有量を決定するために、ガラス繊維の溶湯浸漬実験を行
った。

すなわち、種々のＳｉ０ｇ含有量を有するガラス繊維を
準備し、高温溶湯中に２０秒間浸漬して引上げ、繊維の
劣化状態を観察した。前記２０秒間は、通常、注湯時間
はこの程度以下であるところから設定されたものである
。試料として用いたガラス繊維は、Ｅガラス繊維（Ｓｔ
（ｈ含有量５０〜６０重量％）をそのまま又は、後述の
酸性処理を施して５ｉ０２含有量を高めたものを使用し
た。Ｅガラス繊維は、市場に供給されているガラス繊維
（ＳｉＯｚ含有量含有量５０垂のである。

第１図は実験結果であり、溶湯温度とＳｉ０ｇ含有量（
重量％）との関係を示す図である．同図において、○は
著しい変化のなかったもの、・は一部溶融してノロ化し
たものをを示す．尚、同図において、Ｓｉ０ｇ含有量が
５０％のものは酸性処理を施さないもの、その他は酸性
処理を施して５ｉ０２含有量を調整したものである。

第１図より、Ｓｉｎ．含有量が７０％の場合では、溶湯
温度１３５０℃×２０秒間の浸漬でフィルターがスラグ
化して使用に耐えなくなり、あらゆる種類の鋳鉄溶湯（
１２００〜１４５０℃）に適合させるには、７５％以上
にする必要のあることが判る。

本発明においては、ガラス繊維のＳｉ０ｇ含有量を高め
る手段として、ガラス繊維に酸性処理を施す。

すなわち、塩酸、硝酸、硫酸などの酸性溶液に反応促進
のための触媒を加えた溶液中に、シリカを主成分とした
ガラス繊維を浸漬し、温度、時間、酸性溶液の濃度をコ
ントロールしながら不純物であるＣａＯ１Ｍｇ０１Ｆｅ
．０３、Ｃｒ．Ｏ．、ＮａｚＯＳＫｚＯ１Ｔｉ０２、Ｂ
２Ｏ３などの含有率を下げ、その結果としてＳｉＯ□の
含有量を高めるのである。尚、光処理において、実験的
には９９．９％までＳｉＯ□含有量を高めることができ
るが、工業的にはその上限は９９．５％程度とされる。

すなわち、酸性の処理溶液中に溶出しないＣａｓ　Ｍｇ
ｓ　Ｆｅなどが正イオンの形で繊維中に残存し、処理液
中の負イオンと結合して繊維表面にＣａ５Ｏ．、Ｃａ（
ＯＲ）ｇ　、ＣａＯ　、ＣａＣ１　ｔ、ＭｇＯ１Ｆｅ　
（ＯＨ）　ｚなどの形で吸着するために分離困難となる
からである。

Ｓｉｎ．含有量が７５％以上のガラス繊維で網目状に編
まれた網体は、焼成処理が施され予め収縮される。本発
明においては、ガラス繊維製の網体としたものを焼成す
るので、網体の網目状構造を損うことなり、網体を形成
する酸性処理されたガラス繊維に収縮を与えることがで
きる。

前記網体を焼成して予め収縮させる理由は、酸性処理さ
れたガラス繊維中には多くの気孔が存在しており、この
気孔のために、網体を溶湯濾過用フィルターとして用い
た場合に網体の収縮が生じる。この収縮が大きいと鋳型
の見切り面にセットされたフィルターは、フィルターの
押え部近傍の鋳物砂を溶湯中へかき落とし、砂かみなど
の鋳造欠陥を誘発させるので、フィルターに熱が加わっ
た際に生じる収縮は小さいほどよい。

焼成温度が高くかつ焼成時間が長いほど加熱収縮率は大
きくなり、綱体をフィルターとして使用する際の収縮は
小さくなって好都合であるが、処理温度、処理時間は工
業生産上制約される。尚、前記加熱収縮率は、焼成前の
繊維束（糸）の長さをｌ、焼成後の長さをｌｏとしたと
き、（１−１！’）／ｚｘｌｏｏ％で表される。また、
網体をフィルターとして使用する場合、溶湯熱による許
容しうる収縮量から考えて、本発明においては加熱収縮
率を２．５〜１５％とする。すなわち、２．５％未満で
は収縮量が不足し、砂かみ欠陥の有効な防止を図ること
ができない。一方、１５％を越える収縮を与えようとす
ると、高温長時間で処理しなければならず、ガラス繊維
が脆化するからである。

前記加熱収縮率を与えるには、通常、８００℃×３０分
乃至１１００℃×５〜１０分程度の焼成処理がなされる
。尚、１１００℃を越えるとシリカ繊維がクリストバラ
イト変態を起こし脆化するので、１１００℃以下で行う
ことが必要である。

焼成処理後の網体は、酸性もしくは中性の固結剤を繊維
に被着して保形性を与えると、フィルターの取扱い上好
適なものとなる。例えば、綱体を酸性ノボラック系フェ
ノールレジンか中性フェノールレジン、澱粉糊、酸性シ
リカゾル溶液等でコーティングした後、１５０℃Ｘ２０
分程度乾燥すれば、網体の曲げ剛性が向上し、保形性が
付与される。

酸性もしくは中性の固結剤を用いるのは、繊維にアルカ
リ分が浸入して繊維強度を下げたりＳｉｎ、含有比率を
下げないようにするためでもある。もっとも、固結剤を
被着しなくても、例えば、網状フィルターの外周を樹脂
砂で固めたり、針金で保形して使用できることは勿論で
ある。

尚、網体の目開きサイズは０．４〜４ｆｌにするのが好
ましい。０．４ｍｍ未満では溶湯の通過抵抗が大きく湯
回り不良を招来し、４鶴を越えてはスラグ等の除去効果
が低下するからである。また、網体の厚さは１〜４鶴が
よい。Ｌｕ＋未満では溶湯通過時の曲げ剛性が不足し、
４龍を越えると鋳造品をフィルター介在部で分断する効
果が期待できない。

次に具体的実施例について説明する。

実施例１ （１１Ｅガラス繊維を用いて織製した綱体に酸性処理を
施して、網体を形成するガラス繊維のＳｉ０ｇ含有量が
第１表のものを得た。

第１表 ニー） 注・単位重量％ （２）　　　第１表磁１〜３の網体を９００’ＣＸ３０
分で焼成した。加熱収縮率は３％であった。その後、Ｎ
１１ｌ、２の網体にＰＨ１〜２の酸性ノボラック系フェ
ノールレジン、隘３の網体にＰＩＩ７．２の中性フェノ
ールレジンを被着して保形性を与え、網状フィルターを
得た。

（３）上記フィルター及び従来のフィルターを用いて、
第２図及び第３図の鋳造方案によって、ダクタイル鋳鉄
製の段付丸棒を鋳造した。

同図において、１は段付丸棒キャビティ、２は湯道、３
は押湯、４は湯口、５はフィルター、６はフィルター設
置用中子である。また、図中の寸法単位は鰭である。用
いたフィルターを第２表に示す。

溶湯組成は下記の通りであり、鋳込温度は１４００℃、
鋳込時間は１０秒である。

・溶湯組成（重量％、残部実質的Ｆｅ）Ｃ？３．３〜３
．９％　　Ｐ：Ｑ、１％以下Ｓｔ　：　２．０〜２．７
％　　Ｓ：０．０１％以下Ｍｎ　：　０．２〜０．４５
％　　Ｍｇ　：　０．２５〜０．０５０％以下次葉 第２表 注２．セル数８〜１３個／１インチ、空孔率δ〜美％の
数をいう。また、 （４）鋳造後、段付丸棒の表面から１．５ｍｍを切削除
去してカラーチェックを行い、鋳造時の上下方向を基準
として各段部の上下面の表面欠陥（カラーチェック斑点
サイズΦ０．３皿以上のもの）の個数を調べ、下記第３
表の判定基準により、フィルターの性能を評価した。

第３表 各段部の評点を平均した結果は次の通りであった。

Ｎα１・・・４点、Ｎｏ、２・・・４点、Ｎα３・・・
５点に４−２点、Ｎａ　５　・−３点、Ｎｏ、　６−１
点（５）以上の結果により、本発明のフィルターは従来
のものに比べて濾過効果に極めて優れていることが判る
。また、厚さが従来のものに比べて極めて薄（、鋳型へ
のセットも極めて容易であった。

（６）　　段付丸棒の鋳造実施例と同様にして、第２表
のフィルターを用いて、前記ダクタイル鋳鉄溶湯によっ
て、第４表の階段状試験片（図中の寸法単位は鶴および
インチ）を鋳造した。

（７）鋳造後、表面欠陥（カラーチェック斑点）が皆無
になるまで表面を切削除去し、黒皮表面から、除去した
欠陥層の深さを調べた。その結果を第４表に示す。

第４表 注　　単位能 （８）　　第４表より、本発明のフィルターを使用した
場合は、鋳物の厚さに関係なく大部分が２１ｍ以下の切
削で欠陥を皆無にすることができ、一方従来のフィルタ
ーでは、厚さが厚い程欠陥層も深くなる傾向にあり、本
発明に比べてフィルターの濾過効果が劣っていることが
明らかである。

実施例２ （１）　　Ｅガラス繊維を用いて織製した網体に酸性処
理を施して、ガラス繊維中のＳｉｎ、含有量を７５重量
％、８５重量％とじ、次に第５表に示す種々の焼成条件
によって同表に示した加熱収縮率を与えた後、酸性ノボ
ラック系フェノールレジンを被着して保形性を与え、Ｎ
ｌｌ−８のフィルターを作製した。

以下次葉 第５表 注２．フィルター厚さ１．５閣、目開きサイズ１．５Ｘ
２．０ＩＩＩ１１（２）　　第５表Ｎα１〜８の網状フ
ィルターを用いて、実施例１、（３）の段付丸棒の鋳造
条件と同様の条件でダクタイル鋳鉄製の段付丸棒を各フ
ィルターにつき８本ずつ鋳造した。

（３）鋳造後、先の実施例１．（４）と同様にして、各
段部の上下面の表面欠陥を調べた。その結果を上下面別
に第５表に併せて示す。尚、上面の欠陥はノロカミに起
因し、下面の欠陥は砂カミに起因するものである。

（４）第５表に示した結果より、随１〜８のフィルター
ともノロカミによる鋳造欠陥の防止には有効であること
が知られる。一方、砂カミによる鋳造欠陥は、加熱収縮
率が本発明範囲外のものでは実施例に比べて著しく劣る
ことが知られる。

（発明の効果） 以上説明した通り、本発明の製造方法によれば、酸性処
理によってＳｉｎ、含有量が高められたガラス繊維製網
体を使用するので、ガラス繊維素材として入手容易で安
価な低Ｓｉ０ｇ含有量のものを使用することができ、製
造コストを低く押えることができる。また、網体のガラ
ス繊維のＳｉＯ□含有量は７５重量％以上とされている
から、製造されたフィルターは耐熱性に極めて優れ、あ
らゆる種類の鋳鉄溶湯を濾過することができる。また、
酸性処理によって所定のＳｉＯ□含有量とされたガラス
繊維製網体を焼成するので、網体の網目状構造を損うこ
となぐ、網体を形成する酸性処理されたガラス繊維に収
縮を与えることができる。また、焼成による加熱収縮率
を２．５〜１５％とするので、製造されたフィルターは
溶湯熱によって収縮されに＜＜、鋳造時に砂かみに起因
する鋳造欠陥を有効に防止することができる。更に、本
発明の製造に係る網状フィルターは、従来のフィルター
に比べて溶湯の濾過効果も極めて優れ、鋳物工業上の利
用価値は著大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は溶湯温度とガラス繊維中のＳｉ０ｇ含有量との
関係を示す図、第２図および第３図は段付丸棒の鋳造方
案を示す説明図であり、第２図は平面図、第３図は第２
図のＸ−Ｘ線矢視図、第４図は階段状試験片の斜視図で
ある。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ガラス繊維によって網状に形成されかつそのガラ
   ス繊維のＳｉＯ＿２含有量が酸性処理によって７５重量
   ％以上とされた網体を焼成し、加熱収縮率が２．５〜１
   ５％の範囲で収縮させることを特徴とする高融点金属溶
   湯濾過用網状フィルターの製造方法。