JPH0263669A - 鋳ぐるみ体 - Google Patents

鋳ぐるみ体

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JPH0263669A
JPH0263669A JP21601088A JP21601088A JPH0263669A JP H0263669 A JPH0263669 A JP H0263669A JP 21601088 A JP21601088 A JP 21601088A JP 21601088 A JP21601088 A JP 21601088A JP H0263669 A JPH0263669 A JP H0263669A
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JP
Japan
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cast
ceramic
fiber structure
cast body
ceramics
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JP21601088A
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Yoshiaki Yamamoto
義昭 山本
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Kitagawa Corp
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Kitagawa Iron Works Co Ltd
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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、軸受、粉粒体の輸送管等の耐摩耗用機械部品
や、高温高圧の流体が流れる配管部品素材として用いら
れる鋳ぐるみ体に関するものである。 [従来技術) 一 セラミックスを金属で鋳ぐるむことを可能ならしめるた
めの一手段として、従来から金属を外層とし、セラミッ
クスを内層とする鋳ぐるみ体において、内外層間に緩衝
層を設けることは広く行われており、そのための工夫と
して、下記に記載する方策がとられてきた。 すなわち、 1、 耐熱鋼のメツシュにセラミックスを浸透させるこ
とにより緩衝層を形成する方法。 2、 鋳物と同材質の薄肉材を前記鋳物の内壁面上に設
けしめることにより、緩衝層を形成する方法。 3、 耐火物と樹脂とを混合した組成物を内層であるセ
ラミックスに塗布した後、該樹脂を加熱分解して得られ
た多孔質の耐火物を、層状に付着せしめて緩衝層を形成
する方法。
【従来技術の問題点】
上述のように第1の緩衝層形成方法では、セラミックス
層の厚さのコントロール、及び、メソシュの間に均等に
セラミックスをつめるのが困難であるので、鋳ぐるまれ
るセラミックス全域にわたって均一な緩衝層を形成する
ので困難である。 第2の緩衝層形成方法では、設けられる緩衝層の形状を
特別に切削か鋳造で作り出す必要があり、鋳ぐるみ体を
製造する工程が多くなること。また、薄い緩衝層を形成
することが困難なことである。 第3の緩衝層形成方法では、多孔質層の性質の再現性に
問題がある。
【発明が解決しようとする課題] 金属と鋳ぐるまれるセラミックス間に、緩衝機能が安定し、かつ確実に発揮し得るようなすと共に、鋳込条件、溶湯金属と鋳ぐるまれるセラミックスとの熱膨張係数差の大小に対応して、耐熱衝撃性の良い最適な緩衝材を適切な形体となして設けることが困難なことである。 【課題を解決するための手段】
本発明は、鋳ぐるまれるセラミックスの外周に、耐熱性
と共に断熱性の高い無機質のファイバー構造体を用いて
形成された緩衝層を設け、前記鋳ぐるまれるセラミック
スを熱衝撃から防禦すること。 鋳ぐるみに用いる金属の種類により、及び鋳ぐるまれる
セラミックスの種類により変動する鋳込温度、金属とセ
ラミックス間の熱膨張係数差の大小に応じて前記緩衝層
の形成に用いられる、前記無機質のファイバー構造体の
種類、取付法を適宜変更使用して、適度な応力を前記鋳
ぐまれるセラミックスと金属に作用せしめることに、本
発明の着眼がある。 具体的には、鋳ぐるまれるセラミックスを内層とし、金
属を外層とし、内外層間に無機質のファイバー構造体を
用いて形成された緩衝層が介在せしめられる構成となし
た鋳ぐるみ体とすることにより、上述の従来技術の問題
点を解決するものである。
【作  用】
無機質のファイバー構造体が、外周に設けられた鋳ぐる
まれるセラミックスを鋳型内に設置する。 しかる後に、1400℃程度に加熱された溶融金属を鋳
型内空隙に注入し、常温状態の前記無機質のファイバー
構造体と接触せしめると、両者間の温度差がはなはだし
く、ごく短時間内に前記無機質のファイバー構造体が高
温となる。 上述のような状況になっても、前記無機質のファイバー
勢構成している繊維は、融点1700〜1900°Cで
あるとこから明らかなように、耐熱性が大であること、
及び、前記繊維は、熱膨張係数(α)及びヤング率(E
)が小さいので、熱応力の一般式δ=Eα(t −to
)から明らかなように発生する熱応力は小さく、また、
耐熱衝撃性の目安を表示する一般式△T= (1−μ)
/αE(σ:まげ強さ)によっても明らかなごとく。 短時間内に高温状態となることによる熱衝撃に耐え得る
。 更に、前記各繊維間に介在する空気層が衝撃的に伝達さ
れる熱移動の減衰効果を果たす。 以上から前記無機質のファイバー構造体は、断熱性が高
く、鋳ぐるまれるセラミックスには熱衝撃が生じない。 一方、前記溶融金属は、前記無機質のファイバー構造体
と接触後、急速に冷却して固化するが、この過程におい
て、熱膨張係数が異なる異種の物体が接しているので収
縮量の差を生じ、これを起因として前記無機質のファイ
バー構造体に圧縮応力が作用する。 この結果、前記鋳ぐるまれるセラミックスともども前記
溶融金属の冷却に伴う収縮に追従しつつ密着保持される
【実施例] 本発明の実施例髪図面を用いて説明する。 第1図は本発明に係る鋳ぐるみ体の基本構造を図示した
断面図である。まず、無機質のファイバ構造体の一系列
であるところの、セラミックス・ファイバー構造体系の
素材を用いて形成された緩衝層を金属と鋳ぐるまれるセ
ラミックス間に介在せしめてなる、本発明に係る鋳ぐる
み体の実施例を詳述する。 (実施例1) 本実施例は、緩衝層20がセラミックス・ファイバーを
用いて形成された例である。 セラミックス・ファイバーは耐熱性とともに断熱性も高
いので、熱衝撃を避けられる。鋳ぐるまれるセラミック
ス1oの外周11に設けるにあたり、まず、ファイバー
と無機バインダーを湿式混合し、しかる後に前記セラミ
ックス10の表面に塗布し、乾燥後ガス炎で有機分を除
去して緩衝層20を形成し、その後鋳ぐるみに供するも
のである。 本例によれば、塗布層の厚さを1圃程度となせば充分熱
衝撃が回避できる。このように形成された緩衝層2oを
外周に備えた、熱衝撃値の低いアルミナ焼結体を鋳鉄に
より鋳ぐるむ実験をした結果、アルミナ焼結体にワレは
発生しなかった6(実施例2) 本実施例は、緩衝層20がセラミックス・ファイバー構
造体の一例であるセラミックス・ファイバー積層体を用
いで形成された例である。 セラミックス・ファイバー積層体は、施工が容易である
点に特徴がある。それゆえ、鋳ぐるまれるセラミックス
10の形状が円筒状の場合は、積層体?丸めて巻きつけ
ることができるし、吸引成型で積層体を必要形状にする
こともできる。積層体を丸めて巻きつける場合には、端
部を無機系接着剤で固定して鋳ぐるみに供することとな
る。市販の積層体で最も薄いのは2圃であるが、この厚
さで充分熱衝撃を避けられる。実施例1の塗布法と比べ
ると、均一な厚さの層を作れる点で優れている。また、
積層体を小さなブロックに分けて、ブロック間にII程
度の隙間をあけて貼りつけると、その隙間が鋳造時にガ
スの通り道となってガスが逃げるので、ブローホール欠
陥に対して有効な対応手段となるという特徴がある。 (実施例3) 本実施例は、緩衝N20がセラミックス・ファイバー構
造体の一例であるセラミックス・ファイバー織布を用い
て形成された例である。 実施例1にて説示した塗布法及び、実施例2にて説示し
た積層体を使用して形成された緩衝層20は、熱衝撃を
回避できるものの、セラミックス10を締めつける力が
小さいことと、鋳造時の溶湯の流れでファイバーが流さ
れ易いという欠点がある。そこで本実施例では、長繊維
のセラミックス・ファイバーを織った布を、緩衝層2o
を形成する材料に選んだ。 鋳ぐるみを行う前に、まず外径25Iffn、長さ65
mm、厚さ1 、5 mnの大きさの、部分安定化ジル
コニア製パイプのまわりに、化学組成がAl2O380
%、5jO22o%、繊維径1.0μm、厚さ0゜36
nmのセラミックス・ファイバー織布を巻きつけ、端部
を無機系高温用接着剤で貼りつけて固定せしめて緩衝層
20を取付後、鋳型内に設置した。 その後、鋳ぐるみに用いる金属30の一例である球状黒
鉛鋳鉄の、1405℃なる温度下にある溶湯を鋳型内空
隙に注入して鋳ぐるみを行った。 球状黒鉛鋳鉄の厚さは5圃である。形成された鋳ぐるみ
体内層のセラミックス10には、割れはなかった。 このように、0.36mmという薄さで熱衝撃が避けら
れたのは、織布を構成する各繊維間に介在する空気層が
断熱効果を上げているからである。 緩衝層材料としてセラミックス・ファイバー織布を用い
る本実施例によれば、 ■ ファイバーが溶湯に流されることが皆無となった。 ■ 厚さが薄いので、鋳ぐるみ体の内層であるセラミッ
クス10を締めつける力が大きい。 ■ 織布表面の凹凸、もしくは織布内の空間が錆造時に
ガスの通り道となってガスが逃げるので、ブローホール
欠陥に対して極めて有効な手段となる。 ■ 織布を構成する各繊維間に介在する空気層による断
熱効果があるので、鋳鉄で鋳ぐるんだ場合は、耐火物を
使ったものよりチル深さが浅い。織布の取り付は方法と
して、鎚ぐるまれるセラミックスが円筒状であれば、織
布を巻きつければ良いし、形状の複雑なものであれば、
織布を小さく切って貼りつければ良い。 (実施例4) 本実施例は、セラミックス・ファイバー構造体の一例で
ある、セラミックス・ファイバー紡織糸を緩衝層材料と
して用いた例であって、セラミックス・ファイバーの紡
織糸を鋳ぐるまれるセラミックス10の外周11に巻き
つけるものである。 衝撃層20は、該セラミックス・ファイバー紡織糸を密
に巻きつけるか、I■径程度間隔をあけて巻きつけ、接
着剤で固定して形成される。上述のように形成すると、
糸と糸の間の凹みがガス通路となってブローホール欠陥
に対し、有効な対応手段となる。 なお、前記セラミックス・ファイバー構造体は、化学組
成が市販のものでA12o3が30〜95%、SiC2
が75〜5%であるが、いずれも耐熱性とともに断熱性
も高く、有効に緩衝機能を発揮した。 また、上述の緩衝層を備えた鋳ぐるみ体となせば、錆ぐ
るみに使用される金属30すなわち、球状黒鉛鋳鉄、わ
ずみ鋳鉄、鋳鋼、アルミニウム鋳物、銅鋳物に対して特
に有効であり、溶湯の温度の高い金属に対しては、Al
2O3の含有量の多いセラミックス・ファイバー構造体
を用いるのが望ましい。 次に、無機質のファイバー構造体の一系列であるところ
の、炭素含有率が少なくとも95wt%であるカーボン
材を用いたカーボン・ファイバー構造体系の素材を用い
て形成された、本発明に係る鋳ぐるみ体の他の実施例を
詳述する。 (実施例5) 本実施例は、カーボン・ファイバー構造体の一例である
カーボン・ファイバー綿状繊維を緩衝層材料として用い
た例であって、カーボン・ファイバーの綿状繊維を鋳ぐ
るまれるセラミックス10の外周]1に下記方法にて結
合剤を介して巻きつけたものである。 すなわち、前記綿状繊維を、リン酸塩、水ガラス、コロ
イダルシリカ、エチルシリケート等の結合材と混合して
混合物を造り、該混合物を鋳ぐるまれるセラミックス表
面に対しハケ塗りするか。 あるいは、スプレー塗布した後、乾燥せしめることによ
り緩衝層20を形成する。 このように形成された前記緩衝層2oが外周に備えられ
たセラミックスを、球状黒鉛鋳鉄、ねずみ鋳鉄、鋳鋼、
合金鋼、アルミニウム鋳物、銅鋳物のいずれかで鋳ぐる
むものである。 なお、前記カーボン・ファイバー綿状繊維のかわりに、
カーボン・ファイバー積層体、カーボン・ファイバー織
布、カーボン・ファイバー紡織糸のいずれかによっても
耐熱衝撃性のすぐれた緩衝層20を形成することは可能
である。 特に、カーボン・ファイバー積層体を用いた場合、ガラ
ス繊維やロックウールの積層体よりも熱伝導率が低く、
よりすぐれた耐熱衝撃性を示す。 本実施例によれば、■カーボン・ファイバー構造体は安
価な材料であるので安価な鋳ぐるみ体を提供することが
できる。■柔らかい材料であるので鋳ぐるまれるセラミ
ックス表面にカーボン・ファイバー構造体を取付ける作
業が容易である。という特徴がある。 【発明の効果】 」二連のように工夫されて、セラミックス複合体化され
た本発明に係る鋳ぐるみ体は、下記のような著効を奏す
る。 1、 熱衝撃値の低いセラミックスの鋳ぐるみが可能と
なった。 2、 鋳ぐるまれるセラミックスに対し、予熱を行う必
要がない。 3、 セラミックス・ファイバー積層体、セラミックス
・ファイバー織布は柔軟性があるので、複雑な形状をし
たセラミックスの外周に、容易に緩衝層を設けることが
できる。 4、 ブローホール欠陥に対して有効な対応手段となる
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る鋳ぐるみ体の基本構造を図示した
断面図である。 10 ・・・・・・鋳ぐるまれるセラミックス20 ・
・・・・・緩衝層 30・・・・・・金属 特許出願人 株式会社北川鉄工所

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)鋳ぐるまれるセラミックスを内層とし、金属を外
    層とし、内外層間に無機質のファイバー構造体を用いて
    形成された緩衝層が介在せしめられてなる鋳ぐるみ体。
  2. (2)前記無記質のファイバー構造体が、セラミックス
    ・ファイバー構造体であることを特徴とする請求項第1
    項記載の鋳ぐるみ体。
  3. (3)前記セラミックス・ファイバー構造体が、セラミ
    ックス・ファイバー積層体であることを特徴とする請求
    項第2項記載の鋳ぐるみ体。
  4. (4)前記セラミックス・ファイバー構造体が、セラミ
    ックス・ファイバー織布であることを特徴とする請求項
    第2項記載の鋳ぐるみ体。
  5. (5)前記セラミックス・ファイバー織布の化学組成が
    Al_2O_3が80%、SiO_2が20%であるこ
    とを特徴とする請求項第4項記載の鋳ぐるみ体。
  6. (6)前記セラミックス・ファイバー構造体が、セラミ
    ックス・ファイバー紡織糸を内層である鋳ぐるまれるセ
    ラミックスの外周に巻きつけたものであることを特徴と
    する請求項第2項記載の鋳ぐるみ体。
  7. (7)前記セラミックス・ファイバー構造体の化学組成
    がAl_2O_3が30〜95%、SiO_2が70〜
    5%であることを特徴とする請求項第2項、請求項第3
    項及び請求項第6項記載の鋳ぐるみ体。
  8. (8)前記無機質のファイバー構造体がカーボン・ファ
    イバー構造体であることを特徴とする請求項第1項記載
    の鋳ぐるみ体。
  9. (9)前記カーボン・ファイバー構造体が、カーボン・
    ファイバー積層体であることを特徴とする請求項第8項
    記載の鋳ぐるみ体。
  10. (10)前記カーボン・ファイバー構造体が、カーボン
    ・ファイバー織布であることを特徴とする請求項第8項
    記載の鋳ぐるみ体。
  11. (11)前記カーボン・ファイバー構造体が、カーボン
    ・ファイバー紡織糸を内層である鋳ぐるまれるセラミッ
    クスの外周に巻きつけたものであることを特徴とする請
    求項第8項記載の鋳ぐるみ体。
  12. (12)前記カーボン・ファイバー構造体が、カーボン
    ・ファイバー綿状繊維であることを特徴とする請求項第
    8項記載の鋳ぐるみ体。
  13. (13)請求項第1項記載の金属が、球状黒鉛鋳鉄、ね
    ずみ鋳鉄、鋳鋼、合金鋼、アルミニウム鋳物、銅鋳物の
    うちのいずれかであることを特徴とする請求項第1項か
    ら第12項いずれかに記載の鋳ぐるみ体。
JP21601088A 1988-08-29 1988-08-29 鋳ぐるみ体 Pending JPH0263669A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2671991A1 (fr) * 1991-01-25 1992-07-31 Usinor Sacilor Materiau refractaire pour petite face d'une installation de coulee continue des metaux entre cyclindres, et petite face ainsi realisee.

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2671991A1 (fr) * 1991-01-25 1992-07-31 Usinor Sacilor Materiau refractaire pour petite face d'une installation de coulee continue des metaux entre cyclindres, et petite face ainsi realisee.
US5247987A (en) * 1991-01-25 1993-09-28 Usinor Sacilor Side dam of an installation for the continuous casting of metals between rolls

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