JP4350032B2 - 鋳鉄管の遠心力鋳造方法 - Google Patents

Description

この発明は、一端に受口、他端に挿し口を形成した鋳鉄管を、その鋳型内の前記受口部分に中子を装着して前記鋳型を溶湯を注入しつつ回転させる遠心力鋳造により製造する方法に関するものである。

遠心力鋳造は、鋳造物内部にブローホール、引け巣などの欠陥が生じ難く、材質も緻密と成り、機械的性質等の良好な品質の鋳造物を円滑に得ることができる。このため、鋳鉄管においても、今日、前記良好な品質、生産性などの点からその遠心力鋳造により製造されている。

その遠心力鋳造法による鋳鉄管Ｐの製造は、例えば、図１に示すように、円筒形モールド（鋳型）１１をローラ１２により回転し、そのモールド１１内面に、取鍋１３から、三角取鍋１４を介して鋳込用トラフ１５に溶湯ａを送り込み、そのトラフ１５を介して溶湯ａをモールド１１内に鋳込んで(注湯し)、所要厚の円筒状溶湯層（管状体）ｂを形成することによって行うのが一般的である(特許文献１、２参照)。
特開昭５４−３８２２９号公報 特開２００４−５８０９４号公報

この遠心力鋳造において、同図に示すように、トラフ１５を長いもの（長樋鋳造）として、そのトラフ１５を台車１６によりモールド１１の長さ方向に移動させたり、トラフ１５を固定し、モールド１１をその長さ方向に移動させる等して、トラフ１５とモールド１１をその長さ方向に相対的に移動させて鋳込むものがある。
このとき、挿し口２側からモールド１１内にトラフ１５を挿入して、受口１部分から直管部分に向かって溶湯ａが注入されて（受口１側から挿し口２側に溶湯ａが徐々に至るように注入されて）、所要厚の円筒状溶湯層ｂを形成する。

また、トラフ１５が短いもの（短樋鋳造）であれば、通常、回転するモールド１１内にその挿し口２側から溶湯ａを注入して鋳込む。このとき、モールド１１とトラフ１５はその長さ方向に相対的に移動させない。

これらの遠心力鋳造において、トラフ１５から最初に注入される溶湯ａは、取鍋１３や三角取鍋１４表面に浮いた垢やトラフ１５内に散在するゴミ等の異物（不純物）を巻き込んでおり、この異物が鋳物組織内に混在すると、強度劣化等の要因となる。このため、遠心力差によってその異物を溶湯ａの内面に浮き上がらせ、その浮き上がった異物は、鋳造後に、ショットブラストなどで除去している。

ところで、鋳鉄管Ｐの中には、同図に示すように、中子１７をモールド１１の受口部分内に装着し、その中子１７とモールド１１内面との間（受口形成部）に溶湯ａを送り込んで受口１を鋳造するものがある。その中子１７は、中子装着機によりモールド１１に装着する（特許文献１、２参照）。

この中子１７を装填した鋳造の場合、中子１７を装填した受口内面１ａ部分（受口形成部）は、通常、複雑な形状であるうえに狭い空間（キャビティ）となっており、そのキャビティ内への溶湯ａの円滑な送り込み度合によって、その受口内面１ａ部分の鋳造良否が決定される。その鋳造精度が悪いと、複雑な形状等の理由から、鋳造後の補修が煩雑となり、受口１が他の管の挿し口２との接続部位であることから、最悪の場合には、その管状体ｂ（鋳鉄管Ｐ）の製品化が不能となる。

このため、トラフ１５による最初の注入位置を、通常の管Ｐでは、その受口１の端面から２００ｍｍ乃至４００ｍｍ、大径の管Ｐは同５００ｍｍ以上離して、そのキャビティ内への溶湯ａの円滑な送り込みを行うとする技術がある（特許文献２参照）。

また、受口形成部の入り口に、溶湯ａによって容易に溶解又は燃焼可能な阻止部材を設けて、その阻止部材によって溶湯ａの受口形成部内への侵入を遅らせ、その阻止部材が溶解又は燃焼する間のモールド１１の回転による遠心力によってそれらの異物を表面に浮き上がらせ、その異物の混入しない溶湯ａが受口形成部内に送り込まれるようにした技術がある（特許文献１参照）。

特許文献２記載の溶湯ａの最初の送り込み位置を特定した技術は、垢等の異物の受口形成部への侵入を解決していない。
一方、特許文献１記載の阻止部材を設けた技術は、溶湯ａの最初の送り込み位置によって、その送り込み開始から阻止部材の溶解・燃焼までの時間が異なり、その時間が短いと、異物が溶湯ａの表面に浮き出る前に溶湯ａが受口形成部に入り、その異物を巻き込む（咬み込む）恐れがある。一方、その時間が長いと、溶湯ａが受口形成部内に送り込まれるまでに、溶湯温度の低下によって湯流れ不良となり（湯の粘性が増加し）、その受口形成部内に円滑に送り込まれない恐れがある。

この発明は、上記受口部分への異物の巻き込みを防止しつつ受口部分の鋳込み性能を向上させることを課題とする。

上記課題を達成するために、この発明は、短樋鋳造においては、挿し口側から溶湯がモールド内に送り込まれ、その溶湯は、遠心力を受けて層厚が均一になるとともに不純物（異物）を内面に浮き出させて分離させながら受口側に到達する点に着目し、特許文献１記載の技術を基礎とし、上記阻止部材に鋳型に注入される溶湯ａが到達するまでに、その注入された溶湯ａが周方向に均一厚さになるとともに不純物が内面に浮き出て分離されているようにしたのである。

このように、溶湯ａが周方向に均一厚さになるとともに不純物（異物）が内面に浮き出て分離されていれば、その異物は阻止部材によって受口形成部内への侵入が有効に阻止され、通常、阻止部材はその外周側（鋳型内面側）から溶解・燃焼するため、その異物が阻止された状態で、その溶解・燃焼したスペースを通って、異物の混入していない溶湯ａが受口形成部内に送り込まれて、異物の混入のない受口を形成する。
また、溶湯ａが周方向に均一厚さになって、異物が内面に浮き出て分離されている状態は、溶湯ａが整流されており、このため、空気の巻き込みも少なく、その巻き込みによる異物の混入がない。

この発明は、以上のようにして、阻止部材によって異物の受口形成部内への侵入を有効に阻止するようにしたので、機械的強度の劣化も招かず、また、精度の高い受口を得ることができ、生産性が高まる。

この発明の実施形態としては、一端に受口、他端に挿し口を形成した鋳鉄管を、その鋳型内の前記受口部分に中子を装着して前記鋳型を溶湯を注入しつつ回転させる遠心力鋳造により製造するに際し、前記受口部分の入り口に、溶湯によって容易に溶解又は燃焼可能な阻止部材を設けて、この阻止部材に前記鋳型に注入される溶湯が到達するまでに、その注入された溶湯が周方向に均一厚さになるとともに不純物が内面に浮き出て分離されているようにする構成を採用できる。

その均一厚さ及び不純物の内面への浮き上がり分離を成す手段としては、上記鋳型内への溶湯の注入開始点を、上記受口端面から１５００〜２０００ｍｍ内とする等を採用できる。
また、阻止部材としては、溶湯によって容易に溶解又は燃焼可能なものであって、その溶解等によって鋳物の性状に支障がでないものであれば、何れの素材も採用でき、例えば、鉄板、ボール紙などを採用できる。ボール紙は、軽いため取扱いが容易である上に、燃えやすいため容易に燃焼して鋳物内に残存する恐れはない。

図１に示す鋳造機において、Ｔ形ダクタイル鋳鉄管（呼び径：７００ｍｍ）を鋳造すべく、図２に示すように、中子１７の前面に阻止部材２０としてのドーナツ状のボール紙（厚み：３ｍｍ）を取付け、このボール紙２０により、受口形成部の入口を塞ぐ。その塞ぎ度合は、ボール紙２０の外周縁をモールド１１内周面に当接させたり、少し間隙を設ける等と実験・実操業等により溶湯ａの堰止め効果を考慮して適宜に設定する。ボール紙２０は、必要に応じて複数枚重ねて阻止作用を最適な態様とすればよく、下記鋳造例では、２〜３枚を重ねた。ボール紙２０は、図２に示すように、モールド１１の湾曲部１１ａと中子１７の前面１７ａの相互の押さえ込みによって支持し得るが、必要があれば、中子１７にビス止め等によって止める。
溶湯ａの流量、三角取鍋１４の傾斜角度、モールド１１の回転数等を適宜に設定し、モールド１１への溶湯ａの最初の注入位置（トラフ１５の当初先端位置）を、受口１端面（モールド１１右端面）から１５００〜２０００ｍｍの位置（距離Ｌ）として、鋳鉄管Ｐの遠心鋳造を行った。

このとき、溶湯ａがボール紙２０に至った状態では、その溶湯ａは周方向に均一厚さになるとともに異物が内面に浮き出て分離されており、その異物はボール紙２０によって受口形成部内への侵入が有効に阻止され、そのボール紙２０の燃焼したスペースを通って、異物の混入していない溶湯が受口形成部内に送り込まれて、異物の混入のない溶湯ａによる受口１が形成された。また、溶湯ａが整流されて、空気の巻き込みも少なく、その巻き込みによる異物の混入もなかった。

同様にして、呼び径６００ｍｍ、同８００ｍｍ、同９００ｍｍのＴ形ダクタイル鋳鉄管Ｐを、それぞれ遠心鋳造したところ、異物及び空気の混入のない鋳込み性能の良い受口１を得ることができた。
これらの鋳鉄管Ｐにおいては、ボール紙２０の燃焼滓等の異物は直線部の円筒内面に浮き出ており、ショットブラストなどによって容易に除去することができた。

因みに、モールド１１への溶湯ａの最初の注入位置を、上記１５００〜２０００ｍｍの位置（距離Ｌ）から外した場合、１５００ｍｍ未満では、遠心力による異物の溶湯ａ内面への十分な浮き上がりが、溶湯ａがボール紙２０に到達するまでに十分に達成されず、６００ｍｍ以下では、健全な鋳肌面さえ得られず、さらに、ボール紙２０も局所的に破れ、堰止め効果を果たさなかった。この現象を解消すべく、遠心力を増加させたが、焼付き・砂かみ等の弊害が発生した。
一方、２０００ｍｍの位置（距離Ｌ）を超えると、モールド砂（鋳型砂）を溶湯ａが巻き込む量が多くなり、かつ、ボール紙２０が燃焼する前に、受口形成部に十分な溶湯ａが供給されず、その結果、受口１の組織内に多くの異物が入り込んだ。

この実施例は、長いトラフ１５とモールド１１を相対的に動かす長樋鋳造の場合であるが、従来の長樋鋳造より、モールド１１への溶湯ａの最初の注入位置が挿し口２側にかなり移動したことにより（鋳込み開始位置を下げたことにより）、受口部の鋳造においては、上述の短樋鋳造の「溶湯は遠心力を受けて層厚が均一になるとともに不純物（異物）を内面に浮き出させて分離させながら受口側に到達する」利点を発揮し、短樋鋳造に対しては、「その鋳込み開始位置が受口１側に移動し、かつ徐々に挿し口側に近づき、直管部の鋳造が円滑に行われる」長樋鋳造の利点を発揮する。

但し、短樋鋳造でもこの発明を採用でき、例えば、トラフを通常より長くして、そのトラフによる溶湯ａの注入位置を受口１端面から１５００〜２０００ｍｍ内とする等により、阻止部材に鋳型に注入される溶湯ａが到達するまでに、その注入された溶湯ａが周方向に均一厚さになるとともに不純物が内面に浮き出て分離されているようにすることによって、この発明の作用効果を得ることができる。

なお、実施例は、Ｔ形鋳鉄管Ｐの場合であったが、中子１７を使用して遠心鋳造する鋳鉄管Ｐ、例えば、ＫＦ形、ＮＳ形、Ｕ形、ＵＳ形、Ｓ形等の鋳造管Ｐにおいてもこの発明を採用できることは勿論である。

鋳鉄管の遠心力鋳造方法の概略作用図 同実施例の要部切断正面図

符号の説明

Ｐ 鋳鉄管
ａ 溶湯
ｂ 管状体（鋳鉄管）
１ 受口
２ 挿し口
１１ モールド(鋳型)
１２ ローラ
１４ 三角取鍋
１５ トラフ
１６ 走行台車
２０ ボール紙（阻止部材）

Claims (2)

1. 一端に受口（１）、他端に挿し口（２）を形成した鋳鉄管（Ｐ）を、その鋳型（１１）内の前記受口（１）部分に中子（１７）を装着して前記鋳型（１１）を溶湯（ａ）を注入しつつ回転させる遠心力鋳造により製造するに際し、前記受口部分の入り口に、溶湯（ａ）によって容易に溶解又は燃焼可能な阻止部材（２０）を設け、前記鋳型（１１）内への溶湯（ａ）の注入開始位置を、前記受口（１）端面から１５００〜２０００ｍｍ内として、前記阻止部材（２０）に前記鋳型（１１）に注入される溶湯（ａ）が到達するまでに、その注入された溶湯（ａ）が周方向に均一厚さになるとともに不純物が内面に浮き出て分離されているようにすることを特徴とする鋳鉄管の遠心力鋳造方法。
2. 上記阻止部材（２０）をボール紙としたことを特徴とする請求項１に記載の鋳鉄管の遠心力鋳造方法。

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