JPS6353905B2 - - Google Patents

Description

請求の範囲 １ 鋳造しようとする半製品の横断面に対応する
一定の横断面を有する鋳造凹所を形成する滑らか
な側壁を有する恒久鋳型内で1000℃を越える融点
の溶融金属から一定の横断面の半製品を直接鋳造
する方法において、 (a) プランジヤー頂部の上方に延び前記恒久鋳型
の側壁に当接する弾性金属帯を取付けたプラン
ジヤーを前記鋳造凹所の頂部に配設し、このプ
ランジヤーの頂部で前記弾性金属帯の内方に前
記溶融金属に対する耐火性障壁を設け、 (b) 前記プランジヤーの上方に前記溶融金属の貯
蔵部を設け、 (c) 1000℃を越える融点の溶融金属を前記貯蔵部
に注ぎ込み、 (d) 前記貯蔵部が実質的に一杯になると直ちに、
前記貯蔵部に溶融金属を供給し続けながら、毎
秒1/2ないし４インチの調整速度で前記プラン
ジヤーを前記鋳造凹所の底部に向つて前記恒久
鋳型に対して下降せしめて、前記プランジヤー
が下降するにつれてこのプランジヤーの上方に
形成される鋳造凹所に溶融金属が入りここを満
たして鋳造体を形成するようにし、 (e) 前記プランジヤーがその下降を終了すると直
ちに、前記貯蔵部と前記鋳造体との間の連通を
維持しながら、前記恒久鋳型に対して前記プラ
ンジヤーを持ち上げて前記恒久鋳型の側壁と前
記鋳造体との間の固着を破るに充分な力を加
え、 (f) 前記鋳造体を冷却させこれを取扱えるように
なるまで固化せしめ、 (g) 前記恒久鋳型から前記鋳造体を取り出す 諸工程を包含することを特徴とする、半製品を直
接鋳造する方法。

２ 前記半製品が円筒である請求の範囲第１項記
載の方法。

３ 前記プランジヤーの頂部に中芯を配設して中
空の円筒を製造する請求の範囲第２項記載の方
法。

４ 前記半製品が平板である請求の範囲第１項記
載の方法。

５ 金属が鋼鉄である請求の範囲前記各項記載の
方法。

６ 金属がステンレス鋼である請求の範囲第１項
ないし第４項のいずれかに記載の方法。

７ 金属がニツケルである請求の範囲第１項ない
し第４項のいずれかに記載の方法。

８ 前記溶融金属に対する障壁が凹んだ上面を有
する耐火性材料から成るものである、請求の範囲
前記各項に記載の方法。

９ 前記鋳造体を前記恒久鋳型からわずかにもち
上げるに充分な力を加える、請求の範囲前記各項
に記載の方法。

１０ 1000℃を越える融点の溶融金属から一定横
断面の半製品を直接鋳造する装置において、 (a) 鋳造しようとする半製品の横断面に対応する
一定の横断面を有する鋳造凹所を画成する滑ら
かな垂直の側壁を有する恒久鋳型と、 (b) 前記鋳造凹所の横断面とほぼ同じであるがわ
ずかに小さい横断面を有し、前記鋳造凹所内で
上昇下降するようにしたプランジヤーと、 (c) 前記プランジヤーの頂部の実質的に上方に延
びる立ち上がり部分を有し、前記恒久鋳型の垂
直の側壁に当接して配置されこの側壁に対して
滑動密封部を形成するように前記プランジヤー
に取付けられた薄い可撓性の金属帯と、 (d) 前記恒久鋳型の側壁に前記金属帯を保持する
装置と、 (e) 前記プランジヤーの頂部において前記金属帯
の内方に設けられ前記溶融金属に対する障壁と
して作用し前記プランジヤーの他の部分からこ
のプランジヤーの頂部を熱絶縁して前記プラン
ジヤーが前記溶融金属から受ける熱量を最小限
とする装置と、 (f) 前記鋳造凹所の上方において前記恒久鋳型の
頂部に設けられ前記プランジヤーの上方の前記
鋳造凹所に溶融金属を供給する溶融金属の貯蔵
部と、 (g) 前記プランジヤーを前記恒久鋳型に対して上
昇下降せしめる装置と、 を包含することを特徴とする装置。

１１ 前記金属帯が0.015インチないし0.035イン
チの厚さの鋼製シムストツクである、請求の範囲
第１０項記載の装置。

１２ 鋼製の前記恒久鋳型を、前記鋳造凹所を画
成する平滑な内部円筒面を有する支持プラテンに
垂直に装架した管状の鋼製の円筒体とした、請求
の範囲第１０項または第１１項記載の装置。

１３ 前記障壁をなす、熱絶縁装置を、側部間に
バツフアをそなえたひとつまたはそれ以上のセラ
ミツクブロツクとし、前記バツフアによりこれら
セラミツクブロツク間の膨張を許容し、前記プラ
ンジヤーのこぢり付きを回避するようにした、請
求の範囲第１０項ないし第１２項のいずれかに記
載の装置。

１４ 前記障壁をなす熱絶縁装置が上に向つて凹
んだ上面を有する、請求の範囲第１０項ないし第
１３項のいずれかに記載の装置。

１５ 前記鋳型凹所を画成する滑かな垂直の側壁
が鋼である、請求の範囲第１０項ないし第１４項
のいずれかに記載の装置。

技術分野 本発明は高融点金属から円筒、平板等を鋳造す
るための方法と装置とに係るものであり、特に鋼
鉄半製品の直接鋳造に係るものである。

背景技術 円筒、平板、ブルーム、ビレツトのような「半
製品」の鋼鉄製品を製造する普通の方法は、鋼鉄
を流してインゴツトとし、それからこのインゴツ
トを圧延装置で圧延して円筒、平板、ブルーム又
はビレツトにする。それからこれらの半製品を
「完成品」と呼ばれる棒、管、板、条片等にする。

インゴツトを半製品にするには種々の圧延装置
を25回もしくはそれ以上通さなければならない。
インゴツトから半製品にするには断面積で少なく
とも四分の一に減少する。そのため非常に大きな
エネルギーと莫大な資本とがインゴツトを半製品
の形にするのに必要となる。

平板や他の半製品をつくる近代技術は連続鋳造
方法であり、それによれば溶融鋼鉄をタンデツシ
（tundish）に注ぎ、そこから底のない、冷却した
垂直鋳型に注ぎ、そしてそれからロール等により
長く引き出す。この長尺物を切つて、平板、ブル
ーム又はビレツト等その垂直鋳型の形に従いて所
望の截片とする。原理的には嘘のように簡単であ
るが、この方法は実際には多くの固有の困難を有
している。連続鋳造装置は大がゝりであり、設置
には広大な敷地を要する。資本投下に莫大であ
り、そしてこの方法は小量の生産には不向きであ
る。

平板やビレツトは連続鋳造法により鋳造できる
けれども、連続鋳造による円筒状の物の鋳造は満
足すべきものではない。円筒状の物は単位体積当
りの表面積が最も小さく、冷却しにくゝ、そして
他の形の場合のように連続鋳造方法では満足すべ
き仕方で取扱うことは困難である。

板、特に鋼鉄平板の別の製造技術は米国特許第
3196503号に記載の底部押圧注入法である。この
方法によれば、溶融鋼鉄を満たした取瓶をふたで
密封した圧力容器内に配置する。取瓶の底から約
４−６インチ（10−15センチ）のところへふたを
通つて注ぎ管がのびている。この注ぎ管の頂部は
平板鋳造鋳型の充填端に機械的に接続されてい
る。容器内の空圧により溶融鋼鉄は注ぎ管を通つ
て上つてきて平板鋳型の下端に入る。鋳型は僅か
に傾いている。この装置は高価であり、包有物の
問題がある。包有物が上つてくる平板の頂部が最
初に冷える部分だからである。

鉄金属は砂型で直接鋳造しても商品になる製造
ができることはよく知られている。しかし一般に
は恒久鋳型に鉄金属を流して直接商品になる製品
を製造することはできない。溶融鉄金属は鋳型の
側壁を溶かし、侵蝕し、そしてもし垂直に落下で
もさせれば、落下していく溶融金属の力が鋳型の
底を損傷し、又は抜いてさえしまうからである。

発明の開示 本発明の目的は、半鋼鉄製品のそして他の融点
の高い金属の半製品、特に円筒又は平板を直接鋳
造する新しい有用な方法を提供することである。

本発明の別の目的は、不純物の少ない、そして
粒子構造と表面状態の優れた半製品の直接鋳造の
有効かつ低廉な方法と装置とを提供することであ
る。

本発明によれば、特別な可動プランジヤを設け
た恒久鋳型で直接鋼鉄半製品が鋳造される。鋳型
に溶融金属を充填するとき可動プランジヤを鋳型
の中へ急速に下降させ、それから溶融金属が固化
するとき可動プランジヤを急速に押し上げて鋳型
から鋳物をそれが冷却するにつれて上げていく。
この持上げが鋳物を圧縮状とし、そしてひびをな
くす。

鋳造凹所又は空所の上に溶融金属の貯蔵部を設
け、プランジヤーが鋳型の中を下降していくとき
この貯蔵部は一杯にされている。貯蔵部は、鋳物
が冷却するにつれ溶融金属の供給ヘツド（feed
head）としても作用する。

鋳型の鋳造凹所は、鋳造している断面と同じ一
定の断面を有している。プランジヤーは鋳型と同
じ断面を有し、そしてプランジヤーは鋳型の側壁
と一緒になつて溶融金属を漏らさない滑動シール
となつている。プランジヤーの頂部は薄い鋼鉄帯
で取囲まれており、この帯の内側の空間に砂をつ
め硬化しておく。プランジヤーは毎秒1/2−４イ
ンチ（1.3−10センチ）の速さで下降する。プラ
ンジヤは空気モータで駆動されるスクリユージヤ
ツキにより上下動させるのが好ましい。

円筒用鋳型は砂の層によつて分離されている内
側と外側の鋼鉄スリーブからつくられているのが
好ましい。平板と他の平らな製品の鋳型は側面ブ
ロツクとストロングバツクで補強したみぞつきの
鋼鉄端面ブロツクとからつくられているのが好ま
しい。鋳型は何度も使用でき、単数の円筒や平板
又は複数の円筒や平板等所望のまゝにつくれる。

本発明は、低生産コストで高生産効率で比較的
低廉の設備で鉄又は他の高融点金属を円筒、平板
又はその他の半製品を鋳造するための方法と装置
とを提供し、注入されている溶融金属からの生産
量を最大とし、損失を最小とし、そして表面品質
と粒子構造の優れた半製品をつくる。

本発明を利用すれば、圧延装置を作動させるに
必要とされたような鋼鉄又はインゴツトの再加熱
のための余分なエネルギーを使わなくても平板を
つくることができる。多大な出力を必要としそし
て柔軟性を欠くために連続鋳造ができないステン
レス鋼製品の製造のような、比較的小体積の鋳造
製品の製造に本発明は特に適している。

本発明は品質優良の鋳造製品を提供する。溶融
金属は空気と最小限の接触で鋳型を通り、そのた
め金属の酸化は最小限とされる。製品の表面の品
質は改善されている。鋳造物にプランジヤーから
かゝる上向きの力は鋳造物と型との間の空隙を最
小とし、そして固着面積を減少する。はね、バツ
クレス（buckles）、しわ、そしてコールドシヨツ
ト（cold shot）は金属が落下しないので生じな
い。包有物は鋳造製品の頂部へ上つてきて、そし
て簡単に取除かれる。重力による金属の流下は、
底部押圧鋳造でつくられる流れパターンと対照的
な自然対流パターンを辿る。本発明では高温金属
が鋳型の頂部に送り込まれ、そして高温金属が鋳
型の頂部へ上つてくるからである。

本発明の方法と装置とは、ステンレス鋼を含む
鉄金属から、そしてニツケル銅そしてチタニウム
のような他の高融点金属から製品を鋳造するのに
利用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の方法と装置を使用して円筒
を鋳造する鋳型の断面、側面図である。

第２図は、第１図のプランジヤーの拡大、側面
断面図である。

第３図は、第２図の線３−３に沿う鋳型の頂部
とプランジヤーの部分断面、上面図である。

第４図は第１図と同様の側面断面図であり、プ
ランジヤーがほゞ中程にある鋳造プロセスを示し
ている。

第５図は第４図と同様の側面断面図であり、プ
ランジヤーが全部下がつて、鋳型凹所に溶融金属
が詰まつている状態を示す。

第６図は第４，５図と同様の側面断面図であ
り、鋳造円筒が冷却するにつれて鋳型から鋳造円
筒と注ぎカツプが僅かに持ち上げられている状態
を示す。

第７図は詰め帯の平面図であり、保持板の周囲
にそれを巻きつけるのを容易にするスリツト又は
みぞを示している。

第８図は中空円筒を鋳造する本発明の別の実施
例を示す鋳型の拡大断面図である。

第９図は一連の斜視図であり、本発明に従つて
つくられた半製品、すなわち、円筒、厚壁中空円
筒、薄型中空円筒、ブルーム、平板そして薄板を
示している。

発明の実施態様 円筒鋳造のための本発明の装置の好ましい実施
例と本発明の方法の実施例とを第１ないし６図に
示す。第１図を参照する。この図に示されている
恒久鋳型２０は内管スリーブ２１と間隔をおいて
同中心の外管スリーブ２２とを備えており、両ス
リーブともその断面は円形であつて、中間の空間
２４には砂２３が充填されている。内側スリーブ
２１の内壁２５は鋳造凹所２６の側壁を限定して
いる。揚昇又は持上げねじ２８へ固定されている
プランジヤー２７を装置の底のねじジヤツキ２９
により鋳造凹所２６内を上下させる。空気モータ
３１はねじジヤツキ２９を駆動し、そして持上げ
ねじ２８が所望の調整速度でプランジヤー２７を
上下動させる。

注ぎカツプ３３を内側スリーブ２１の鋳型の頂
部に置く。第４図に示すように注ぎカツプに溶融
金属を入れるためカツプ３３の上に取瓶３４を配
置する。一注ぎし始めるとき、第１図に示すよう
に鋳造凹所２６の頂部にプランジヤー２７があ
る。溶融金属３５が注ぎカツプ３３に入れられる
とき、プランジヤー２７は鋳型の底に向つて調整
速度で下降させられ、第５図に示すようにそれの
下降終点で溶融金属３５が鋳造凹所を充填する。
溶融金属が冷却するとき、円筒又は他の半製品が
形成され、それの供給ヘツド３６は切り離され
る。

鋳型２０をやゝ詳細に説明すると、外側スリー
ブ２２を溶接している環状つば３９の内側で円形
基板３８の上に外側スリーブ２２がのつている。
つば３９はナツト４０と植込みボルト４１とによ
り基板３８に固定され、そのためもし望まれるな
らば分解できるようになつている。鋳型の頂部に
は環状頂板４２があり、これへ外側スリーブ２２
の頂部が溶接されている。頂板４２の中心円孔４
３の直径は内側スリーブ２１の外直径よりも僅か
に大きく、そして環状リング４５が嵌合する円形
の凹み又はみぞ４４よりも僅かに小さい（第２
図）。内側スリーブ２１の頂部外周はリング４５
の内側へ溶接され、その組合せは開口４３内にあ
つて、みぞ４４とリング４５との係合により頂板
４２から吊下げられている。内側スリーブ２１の
底は拘束されておらず、それが溶融金属から熱を
吸収するとき下方に膨張しても屈撓したり、詰ま
つたりはしない。

円板４８が外側スリーブ２２内でボルト４７に
より内側スリーブ２１の底へ固定されている。内
板４８と砂２３との間に石綿のパツキング又はス
チールウール４９の層がある。砂２３は内側スリ
ーブ２１の外側と外側スリーブ２２の内側との間
の空間２４を充填している。円板４８の外周と外
側スリーブ２２の内周との間には隙間がある。石
綿パツキング４９があるので砂２３は流出して内
側スリーブ２１の必要な下方への膨脹を阻止する
ことはない。

内側スリーブ２１の内壁２５の表面は砥ぎ出さ
れているか又は他の方法で滑らかに整形されてい
るのが好ましい。この内側スリーブ２１は少なく
とも約１−1/4インチ（3.2センチ）の厚みがあ
り、そして外側スリーブ２２よりもかなり厚くな
つている。内側スリーブは溶融金属へ直接露出さ
れてそれの強度と完全性を保たなければならない
からである。同時に、内側スリーブ２１は温度勾
配とハンガークラツク（hanger crack）の問題
を回避するためできるだけ薄くあるべきである。

内側スリーブ２１と外側スリーブ２２との間の
空間２４には砂２３が充填されており、この砂は
その空間に詰め込まれていて内側スリーブを支持
し強化している。又空間２４には他の充填材、例
えばスチールシヨツト（steel shot）又は小砂等
も充填されている。充填材は多様の大きさのもの
であり、そして熱の良伝導体でないのが好まし
い。

プランジヤー２７は第２，３図に詳細に示され
ている。プランジヤー２７は重い鋼鉄の回り板５
０を備え、この板は持上げねじ２８の頂部へ取付
けられそして重い鋼鉄円筒ブロツク又はピストン
５２内の凹所５１にリング５３により保持されて
いる。リング５３はボルト５４によりピストン底
へ固定されている。ピストン５２より上の円形保
持板５６はボルト５７でピストンの頂部へ固定さ
れている。詰め金に使われるような厚み約0.015
インチ（0.38ミリ）の詰め帯５８がピストン５２
の頂部よりも軸方向で上方で周辺をめぐつてい
る。

この詰め帯５８はくぎ６０によりプランジヤピ
ストン５２へ固定されている。くぎ６０は保持板
５６の孔６１を通り、詰め帯の孔６２を通りそし
てピストンの孔６３を通つている。詰め帯５８の
下部に深さ約１インチ（2.5センチ）で約1/2イン
チ（1.3センチ）離して多数のみぞ６４がつけら
れている（第７図）。その下部５８ａは焼鈍され、
そして詰め帯の上部５８ｂに対し90度に屈曲して
いる。詰め帯５８は保持板５６の周りに配置さ
れ、そしてその板はピストン５２の頂部に配置さ
れてそして少なくとも指で固く締めつけられるボ
ルトでピストンへ固定されている。これにより板
５６の孔６１はピストン５２の孔６３と一線に整
列する。くぎ６０は、ピストンが下降するときピ
ストン５２上に詰め帯５８を保持する確実な手段
となつている。

内側スリーブ２１の壁２５に詰め帯５８を押し
つけて配置し、壁２５に詰め帯５８をならしてか
ら孔６２をあける。詰め帯５８をこのように配置
してから所望ならば更にボルト５７を締める。

詰め帯５８は鋼鉄又は高温に耐えることのでき
る他の比較的薄い、しなやかで弾性力のある強い
金属からつくられている。鋼鉄の詰め帯の適当な
厚さは約0.015インチ（0.04ミリ）である。この
厚みは0.005インチ（0.13ミリ）から0.035インチ
（0.89ミリ）までの範囲にある。

シリカ６５に適当な芯型結合剤を混ぜたものを
保持板５６の上の空間に保持板５６の上に約1/8
インチ（0.32センチ）位まで詰め込んでプランジ
ヤー２７の耐熱カツプ又はカバー６６を形成す
る。カバー６６の形は第２図に示すような凹面形
として砂が側面では高くそして中央では低くする
のが好ましい。内側スリーブ２１の直径よりも
やゝ小さい直径を有しそしてわん曲した前面を有
するつき棒を使えば容易にこの形を形成できる。
詰め金５８の頂部は砂６５の頂部よりも少なくと
も1/8インチ（0.32センチ）のびていて内側スリ
ーブの内壁を砂がこすつて鋳型を汚したり傷つけ
たりすることがないようにしている。それから二
酸化炭素ガス又は「焼かない」やり方で砂６５を
硬化してピストンプランジヤー２７上に硬い耐火
性又は耐熱性の「その場所で塑造した」カツプ６
６を形成する。硬化後に余分な砂はカツプ６６と
内側スリーブの内壁２５とから吹き払うか掃き捨
てる。プランジヤー２７の耐熱芯砂カツプ又はカ
バー６６は鋳造毎に「その場所で塑造」しなけれ
ばならない。ピストン５２と保持板５６とは繰返
し使用できる。鋳造毎に新しい詰め帯５８を使用
するのが好ましい。

耐熱カバー６６から下に開口又は隙間をつくつ
ておきカバーと溶融金属との間の接触により発生
したガスが下に漏出でき、溶融金属を通つて上に
行かないようにする。カバー６５は多孔性であつ
て、ガスがあればカバーを抜け、板５６の釘孔６
１を抜け、板５６とピストン５２との間の隙間を
抜け、そして内壁２５とピストン５２との隙間を
通つて下降し鋳型の内側に入る。

上に説明したように形成されたプランジヤー２
７は、内側スリーブ２１の内壁２５と溶融金属漏
密の滑動シールをつくり、そしてプランジヤー２
７は鋳造凹所２６とそして鋳造されている製品と
同じ断面形状を有している。「溶融金属漏密シー
ル」という語は、溶融金属がプランジヤーを通つ
て流れないということ、又はもし少量がプランジ
ヤーを通つて流れてもそれがプランジヤーを動か
なくしたりもしくはプランジヤーを上下させる手
段を損傷したりするということを意味している。

持上げねじ２８とスクリユージヤツキ２９は米
国特許3323777に記載のボールジヤツキ又はスク
リユージヤツキが好ましく、プランジヤー２７を
上下する手段を構成する。ボールベアリングスク
リユージヤツキと称されるものにするためハウジ
ング３２内のウオームギヤーにボールベアリング
があるのが好ましい。又、スクリユージヤツキを
作動してプランジヤーを上下するときプランジヤ
ーを回動させないように持上げねじ２８とプラン
ジヤー２７との間の接続のどこかに回り継ぎ手を
設ける。鋳型を支持している床にはプランジヤー
２７の衝程と少くとも等しい深さの孔６７をあけ
て持上げねじ２８がプランジヤーを下降させてこ
れを鋳型に入れるとき持上げねじを収容できるよ
うにしなければならない。

鋳造凹所２６の上の鋳型２０の頂部に取付けた
注ぎカツプ３３（第１図）は円筒形の金属カン６
９又は鋼管から成り、これに塑性し固めた耐熱コ
アー砂７０を充填している。小さい方の端を上に
してそれから硬化した台形円錐（又は截頭円錐）
のプラグの周りに砂７０がつき固められている。
砂７０は、二酸化炭素で硬化されるシリケート結
合剤、「焼かない」結合剤又は触媒でもしくは熱
で樹脂結合剤を硬化するものを含んでいる。この
目的には芯型の工場で使われるようなシヤープシ
リカ（Sharp silica）がよい。

注ぎカツプ３３は鋳造凹所２６内へ溶融金属を
入れ、そしてプランジヤーが下降し流し込みが冷
却するにつれてプランジヤー２７の上に溶融金属
の供給ヘツド３６又は貯蔵部を形成する。鋼鉄鋳
造に使用される揚昇器の設計の既知の原理に従つ
て、図に示すように注ぎカツプ３３は最も小さい
断面積部分を頂部にそしてカツプの下方に向つて
次第に断面積が大きくなるように設計されてい
る。頂部に最大断面積部分を有する注ぎカツプも
使用できる。注いでいる間は注ぎカツプ３３には
溶融金属を一杯にしておくべきであり、そしてプ
ランジヤー２７が下降し始める前に一杯にしてお
くべきである。注ぎ口カツプ３３の頂部にセンサ
７６及びプローブを取付けて、溶融金属がセンサ
ーの先端に達すると回路を短絡し、そしてスクリ
ユージヤツキの空気モータ３１がプランジヤーを
下降させ始めるようにする。

注ぎ始めにはプランジヤーはできるだけ鋳型の
頂部近くにあるべきであり、（好ましくは鋳型２
０の頂部の３インチ（7.6センチ）以内）、そして
できるだけ注ぎカツプ３３の底近くにあつて溶融
金属の落ちる距離を最小限にする。

取瓶３４は適当な耐熱材料のライニング７８を
有しており、そしてその底の開口７７は取外しで
きる栓７９により閉じられている。栓７９の代り
に滑動ゲートにしてもよいし、又は鋼鉄カンで注
ぎ口をつけて取瓶としてもよい。栓７９を上げる
と、溶融金属は第４図に示すように底の開口７７
の下の口８０を通つて流れ出す。

本発明の方法を第１，４，５，６図に示す。第
１図では、取瓶３４が鋳型の頂部より上にあつて
栓７９が閉していて取瓶３４内に溶融金属を保持
している。プランジヤー２７は鋳造凹所２６の頂
部の開始位置にある。

第４図において、栓７９は上げられていて鋼鉄
又はステンレススチールもしくはニツケルのよう
な溶融金属が、プランジヤーの下降につれて取瓶
３４から注ぎカツプ３３に流れ込む。溶融金属３
５がプランジヤー２７より上の鋳造凹所２６を満
たし、そして注ぎカツプ３３を満たす。取瓶の作
業員は、溶融金属が鋳造凹所２６に流れ込むのと
同じ速さで注ぎカツプ３３に溶融金属を流し込
み、そして注ぎカツプ内に溶融金属を十分に供給
するようにしなければならない。

プランジヤー２８は約1/2−４インチ／秒・
（1.3センチ／秒−10.2センチ／秒）の速さで下降
し、約１−1/2から２−1/2インチ／秒（3.8から
6.35センチ／秒）の速さが円筒鋳造では好ましい
が、その速さは注ぎカツプ３３の大きさ、製品の
大きさそして当業者にはよく知られている他のフ
アクターにより異なる。10フイート（３メート
ル）の円筒を約50−80秒で鋳造できる。

長尺の円筒、例えば40フイート（12メートル）
の円筒を本発明の方法で鋳造できるが、この場合
には注いでいる間プランジヤーの降下率を変える
のが望ましい。

第５図において、プランジヤー２７はそれの下
降を完了しており、円筒鋳造体３０を形成してい
る。アンチパイピング（anti−piping）又は絶縁
材料、例えばフオスコーインコーポレーテツド製
フエラツクスマテリアル（Ferrux material）を
注ぎカツプ３３内の金属３５の頂部に散布して金
属を溶融状態に保ち、鋳造物が冷却するにつれて
大気圧で金属が鋳造物へ供給されるようにする。
この目的のため所望であれば、又は必要であれば
発熱材料を使用してもよい。

第６図においてはプランジヤーは鋳造体３０を
持上げており、注ぎカツプ３３は少くとも約3/4
インチ（1.9センチ）であり、３又は４インチ
（7.6−10.2センチ）にまでなる短距離Ｂだけ鋳型
２０から離れている。プランジヤー２７は鋳造体
が冷却し、縮まるときこの位置に保持されてい
る。そしてプランジヤーはその縮みに合わせて２
度、３度持上げられ注ぎカツプ３３の底が鋳型２
０の頂部にのらないようにする。重要なことは、
固化している鋳造体３０と鋳型の内壁２５との間
の接触を維持し、鋳型の壁と鋳造体の表面との固
着区域を破りそして空隙の形成を遅らせるよう
に、鋳造体が冷却するとき鋳造体の底へ上昇力を
加えることである。溶融金属の静圧力はプランジ
ヤーによつて相殺され、そして水平と垂直のハン
ガークラツク（hanger cracks）が防がれる。固
化している鋳造体の側面が鋳型の壁に押しつけら
れている時間が長ければ長い程、鋳造体はそれだ
け冷却し、それの粒子構造はそれだけ微細とな
り、そしてそれの表面はそれだけ良くなる。

上向きの持上げ力は、注ぎカツプ３３が鋳型２
０の頂部から離れ始めるまで短期間プランジヤー
２７を反転させることによりつくられる。それか
らプランジヤー２７を停止させ、鋳造体３０は縮
むにまかせておく。注ぎカツプ３３は鋳型２０の
頂部に再びのることがある。再びプランジヤー２
７を上に動かして、そして注ぎカツプ３３が再び
鋳型２０の頂部から離れ始めるまで上向きの力を
再び加える。これを鋳造体３０の縮みが完了する
まで必要に応じて２、３度繰返す。この持上げ又
は反転段階は、プランジヤー２７が鋳型の底に到
達すると直ちに開始される。プランジヤーがそれ
のサイクルの下点に到達した後約一分内に始めら
れるのが好ましい。

プロセスの最終段階では、注ぎカツプ３３内に
形成された立上り部又は供給ヘツド３６は、鋳造
体の頂部を焼き離し又は他の仕方で切り取ること
により取除かれ、そして仕上つた円筒は適当なリ
フト例えばクレーンのつめによつて鋳型から引上
げられ、そして同時にプランジヤー２７より底か
ら押し上げられて取出される。このときには、鋳
造製品は固化しており、そして鋳型の内壁２５か
ら収縮して鋳型から離れることができるようにな
つている。

内側スリーブ２１への溶融金属の溶着を防ぐた
めに、酸化ジルコン又は他の適当な溶着防止剤の
被覆５５を内側スリーブ２１の頂部３７と、プラ
ンジヤーの最上の位置より下の内側スリーブの内
壁２５とへつけておく。

鋼鉄鋳造では、溶融金属３５と内側スリーブ２
１との間の絶縁層として作用する内壁２５上に酸
化膜を形成し保持することが望ましい。この酸化
膜は約1700〓−2000〓（約930℃−1090℃）の温
度範囲で急速に形成する。このため比較的良好な
絶縁特性をもつ砂、例えばシリカ砂２３を内側ス
リーブ２１と外側スリーブ２２との間の空間２４
に使用して内側スリーブがその温度に到達して酸
化物を形成するようにする。溶融金属に露出され
ると絶縁酸化物をすぐ形成する温度に到達するよ
うに設計の限界内で内側スリーブ２１が壁から壁
へ比較的薄くつくられるのが好ましい。薄い内側
スリーブの別の利点は、高熱のスリーブのほうが
膨脹し易いし、そしてそれにより鋳造体にかゝる
圧力を逃がしてやるということである。８インチ
（20.3センチ）の円筒に対し内側スリーブ２１は
約１−1/2インチ（3.8センチ）の厚みにする。

絶縁酸化層が内側スリーブ２１の内面に形成さ
れる温度に内側スリーブ２１が到達できるように
するため内側スリーブの重量はとの中で鋳造され
ている製品の重量の約１−1/4から約１−1/2倍で
あるのが好ましい。

もしシリカ砂２３が2000〓（1090℃）よりも高
温となり、そしてそれの強度を失い崩れ始めるな
らばシリカ砂に空気を吹き通してそれを冷却する
こともできる。内側スリーブと外側スリーブとの
間の空間２４内の材料の熱伝導性を増大したいと
きには、砂に鋼鉄の粒子等を混ぜる。

プランジヤー２７の垂直運動を制御する手段
は、スクリユージヤツキ以外の適当な機械的手
段、空気的手段又は電気的手段でもよい。プラン
ジヤー２７の頂部と底のシリンダー内のピストン
とを棒で接続して、空気圧又は蒸気力で動かして
もよい。ラツクとピニオンギヤーを空気圧又は電
気モータと組合せて使用してもよい。油圧装置は
火災の危険のため好ましくない。

第８図は中空円筒をつくるための本発明の実施
例を示している。恒久鋳型２０は第１−６図に用
いたものと同じである。プランジヤー１００がピ
ストン１０１と詰め帯１０２（プランジヤーのた
めのカバー１０４をつくるため硬化した芯砂１０
３を充填されている）とを有するという点でプラ
ンジヤー１００は第１−６図のプランジヤー２７
と同じである。

中空円筒をつくるためプランジヤー１００に芯
型１０６を取付ける。この芯型１０６は、鋳造さ
れている円筒の長さと注ぎカツプ１０５の高さと
の和よりもいくらか長い。注ぎカツプ１０５より
上では芯型１０６はジグ１０７により案内されて
いる。芯型１０６は乾いたシリカ砂１０９を充填
した中空鋼鉄管１０８から成つている。芯型１０
６の底はプランジヤー１００の保持板１１０に溶
接されている。板１１０の４個所に均一に配置さ
れている４本のボルト１１１によりプランジヤー
ピストン１０１へ板１１０を固定する。当業者に
は自明のことであるが、プランジヤへ芯型を固定
する他の手段を用いることができる。

セラミツクスリーブ１１３がジグ１０７から芯
型の上をのびて溶融金属３５からの衝撃から芯型
を保護し、又芯型の案内としても作用する。耐熱
レンガで裏打ちされている注ぎトラフ１１４に注
ぎ込まれる溶融金属３５が注ぎカツプ１０５に走
り込み、そしてこれを満たす。セラミツクスリー
ブ１１３は調節することができ、そして溶融金属
から芯型１０６を保護するに十分な長さとなつて
いる。溶融鋼３５もプランジヤーよりも上の鋳型
に走り込む。

ジグ１０７を配置する手段は、注ぎカツプ１０
５のカン６９へ溶接され、そして垂直棒１１９を
支持している一対のラグ１１７と１１８である。
水平部材１２０は棒１１９の頂部へ溶接され、そ
して鋳造凹所２６の中心上にジグ１０７とセラミ
ツクスリーブ１１３とを保持している。ラグ１１
８のボルト１２１は棒を調整できるように保持し
ている。

円筒の速さとほゞ同じか又はそれより少し速く
プランジヤー１００を下げる。金属は少し速く冷
却するからである。寸法と形とによるが、ハンガ
ークラツク（hanger cracks）等を避けるにはプ
ランジヤー１００の降下端で反転鍛造又は上昇力
をかける必要がある。鋳造体が固化しそして鋳型
の内壁２５から縮んで離れてからプランジヤー１
００を使つて鋳型から製品を引き出す。

芯型１０６は消耗品と考え、再使用すべきでは
ない。鋳造体を鋳型から引き離してから芯型１０
６を鋳造体から引き離す。

中空円筒を鋳造するのに他の形の芯型を使用で
きる。例えば中実のセラミツク芯型を使用しても
よい。棒補強したり、結合剤で固めた芯型を使用
してもよい。芯型の種類は当業者には自明の幾つ
かの実際的なフアクターにより定める。

全体としても同じ構成のものを使用し、鋼鉄で
補強した銅円筒を鋳造してそれを圧延しそして鋼
鉄で補強した銅線に引くことも考えられている。
芯型１０６の代りにプランジヤーに鋼棒を取付
け、その周りに銅を注いでもよい。別の仕方とし
ては多数の鋼棒をプランジヤーに取付け、その頂
部で適当なジグによりそれらの鋼棒を案内し、そ
して多数の補強鋼棒を含む鋼鉄で補強した銅円筒
を鋳造することもできる。

同じようにして他の高融点金属から補強又は複
合金属製品を鋳造できる。例えば、芯１０６を大
直径のものにつくり、そして鋼鉄又はステンレス
鋼をその周りに注いで内側に低炭素芯を、そして
外側にステンレス鋼をもつ被覆円筒をつくること
もできる。

第９図は本発明により製造される種々の製品と
形状とを示している。第９図Ａは第１−７図の装
置においてつくられる円板２４１を示す。これは
直径４−20インチ（10−50センチ）、長さ10−30
フイート（３−９メートル）の円筒である。第９
図Ｂは第８図の装置でつくられる厚壁の中空円筒
２４２を示す。第９図Ｃは同じ装置でつくられる
薄壁の中空円筒２４３を示す。第９図Ｄは、第９
−１５図の装置で作くられるビレツト又はブルー
ムである。ビレツトは通常２×２平方インチ（５
×５平方センチ）から15×15平方インチ（38×38
平方センチ）までの正方形で、そして長さは少く
とも10フイート（３メートル）ある。ブルームは
６×６平方インチ（15×15平方センチ）から12×
12平方インチ（30×30平方センチ）の正方形で、
そして長さは少くとも10フイート（３メートル）
ある。ビレツトもブルームも矩形とすることがで
きる。第９図Ｅは、第９−１５図の装置でつくれ
る平板２４５を示している。平板は平らな長方形
であつて、幅は24−80インチ（60−200センチ）
又はそれ以上あり、長さ10−30フイート（３−９
メートル）、そして厚みは２−10インチ（５−25
センチ）ある。板又はプレートは薄いということ
を防けば平板と同じである。第９図Ｆは第９−１
５図の装置でつくられる板２４６を示している。
第９図Ｇは第１−７図の装置でつくれる頭部付き
円筒２３９を示す。頭部２４０は注ぎカツプ内で
つくられる。事実、大きな注ぎカツプに頭部２４
０を形成するための下方部分をつけ、そして残り
の上方部分は切離される注ぎカツプ内の供給ヘツ
ドを形成する。このような製品をつくるこの方法
は頭部をつくるために円筒を膨経することであ
る。

当業者には明らかなことであるが、本発明の方
法と装置とにより他の半製品をつくることができ
る。「ドツグボーン」（dogbones）のような不規
則な形状のものでさえ本発明によりつくることが
できると考える。

注ぎカツプ、プランジヤーの耐熱カバー、平板
鋳型のための覆いそして中空円筒のための芯型
は、工場で芯型をつくるのに用いる砂・結合剤の
混合物から作られる。珪酸ナトリウム結合剤・二
酸化炭素ガス物質は米国、オハイオ州、クリーブ
ランドのフオスコ フアウンドリープロダクツ
グループ（Foseco Foundry Products Group）
が販売しているカーシル700（Carsil700）である。
珪酸ナトリウム結合剤が二酸化炭素ガスでなく触
媒又は化学硬化剤と混ぜられている「焼かない」
物質は、シーム ケム ボンド 31（Thiem
Chem Bond 31）の商品名で米国、ウイスコン
シン、ミルウオキーのシーム デイビジヨン オ
ブ コツパーズ カンパニー（Thiem Division
of Koppers Company）が販売しているような
ものである。鋳物工場で芯型をつくるのに用いる
他の物質も使用できるが、フアイアクレー、ウエ
スタン ベントナイト、ポートランドセメント又
は鉄酸化物のような無機結合剤を含むものが好ま
しい。樹脂結合剤、例えばフエノール樹脂は大量
のガスを出すので、あまり好ましくない。

硬化中に水を生じる物質ではこの水を追い出す
ため耐熱カバーと注ぎカツプのいずれか又は双方
を焼くことが望ましい。この焼きは硬化芯型砂を
損傷しないように注意して溶接トーチで行なう。

当業者には明らかなことであるが、耐熱カバー
と詰め帯又はその均等物を有し、そして鋳型の側
壁と溶融金属漏密の滑動シールをつくる他の形式
のプランジヤーを本発明に従つて使用できる。

砂の代りにあらかじめ形をつくつたセラミツク
デイスク又はブロツクを使用できるが、セラミツ
クデイスク又はブロツクと詰め帯との間に少なく
とも1/2インチ（1.27センチ）の砂の緩衝層をつ
くるようにセラミツクデイスク又はブロツクを砂
の中に埋めるのが好ましい。その理由は、大抵の
セラミツクスの膨脹係数は大きく、そしてセラミ
ツクスは詰め帯に抗して膨脹しそしてプランジヤ
ーの下降を阻止するからである。

詰め帯に作用する力はかなりの大きさであり、
詰め帯はプランジヤーに十分固定されていなけれ
ばならない。第７図の詰め帯の代りに、適当な詰
め帯を一列のネルソンスタツドを帯に溶接するこ
とによりつくれる。これらのスタンドは帯を正し
く保持しそしてみぞを切つて曲げる必要をなくし
ている。一方の縁からほゞ３分の１の幅の距離に
帯の長さに沿つて一列となつて帯の一つの平らな
面に対し直角にスタツドを溶接する。プランジヤ
ーピストンもしくはプランジヤーブロツクとこの
詰め帯とを組立てるには、詰め帯の下方部分から
スタツドを水平にのばしてピストン又はブロツク
の上にのせ、詰め帯を垂直に配置する。金属保持
板がプランジヤーピストン又はブロツクの上へス
タツドを締めつけ保持し、そしてこのようにして
詰め帯を保持する。その場で硬化される耐熱カバ
ーが保持板の上にある。

溶融金属を鋳型に満たすための底注ぎ取瓶がこ
れまで示されてきたが、それらは周囲ガスに対す
る溶融金属の露出を最小とするからである。ある
場合には縁注ぎ取瓶が好ましいものとなるかも知
れない。短期間に大量の金属を注ぐことができる
からである。

鋳造体が冷却するにつれて鋳造体内に生じる引
張り内力を著しく減少又は排除し、そして好まし
くは鋳造体を圧縮状態にするためプランジヤーが
それの下降最下点に到達してから迅速に鋳造体の
底へかなりの上昇力を加えるべきである。鋳造体
が鋳型から少し持上げられるときはそれは明らか
に注ぎカツプの重量と鋳造体それ自体の重量との
和で鋳造体は圧縮されている。

もし鋳造体が鋳型から上がつていなければ、そ
の上昇力は鋳造体の重量の少なくとも半分そして
好ましくは少なくとも２分の３に等しくすべきで
ある。プランジヤーがそれの下降点で停止して上
向きの上昇力を加えるタイミングは、鋳造されて
いる金属の種類、鋳造されている製品の種類、そ
して鋳型の内壁へ固化金属が固着する傾向により
異なつてくる。同様に、上昇力の大きさもこれら
同じフアクターによつて異なつてくる。中空円筒
や小さい平板のような製品に対しては注ぎ込みの
終りで上昇力を加えることは必要ではない。しか
し、注ぎ込みの終りで上昇力を加えることは一般
に鋳造体の表面と鋳造体の粒子構造を改善すると
信じられている。

本発明の方法に従つて製品をつくる鋳型は鋼鉄
又は鋳物鉄からつくられているのが好ましい。鋳
型は銅又は黒鉛のような他の材料からつくられて
もよい。銅の鋳型は水冷しなければならないし、
そして黒鉛は非常に高価である。

例えば鋼鉄と鋳物鉄の鋳型が多数回繰返し使用
されても破壊することはない。それにもかゝわら
ずそれらを「恒久鋳型」として本文中でその特徴
を明らかにして注ぎ込みみごとに破壊される鋳型
又は制限回数の注ぎ込みに対して使用できる鋳
型、例えばインゴツト鋳型と区別している。

鋳型は所望ならば水冷して循環工程又はサイク
ルをスピードアツプする。少々循環工程を長びか
せるが、空冷が好ましい。空冷には水冷の複雑さ
がないからである。第１−８図の鋳型は砂を通し
て空気を吹き込むことにより空冷されることがで
きる。

特に円型鋳型に対しては内壁面を正しく削つて
それを滑らかできれいにしておく。平板の鋳型の
内面は時々みがいたりワイヤーでブラツシングし
てきれいにしておく。大牴は、鉄の半製品、低カ
ーボン鋼、種々のステンレススチールの製造に本
発明を使用するが、他の高融点金属例えばニツケ
ルの製品の製造にも使用できる。更に一般的にい
つて、1000℃以上の融点の金属で一様な断面の製
品の鋳造に本発明を使用できる。鉄金属製品を鋳
造できるプロセスは、銅製品の鋳造にも大牴利用
できることを理解すべきである。銅は低融点であ
り、鉄よりも扱い易い金属だからである。この反
対は無理である。すなわち、銅を鋳造することの
できるプロセスは大牴鉄金属の製品を鋳造するに
は利用できない。

本発明の性質によることであり、そして上に述
べたことから明白であるが、鋳型の断面とプラン
ジヤーの断面とに一致する一定の断面形状の製品
しかつくれない。製品の長さはプランジヤーの衝
程により適宜変えれる。短かい製品が所望であれ
ば、鋳型の底より上の方でプランジヤーの下降を
停止させる。このようにプランジヤーの下降又は
衝程限界により製品の長さを決定する。40フイー
ト（12メートル）又はそれ以上の長さの比較的長
い円筒、ブルーム、ビレツトを本発明により鋳造
できる。