JPH0437439A - 鋳鉄管の受口成形用中子 - 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） 本発明は遠心力鋳造法によって受口を有する鋳鉄管を製
造する際に、遠心力鋳造用金型の一端に装着される受口
成形用中子に関する。

（従来の技術） 近年、鋳鉄管の多くが遠心力鋳造法によって製造されて
おり、通常、鋳鉄管の一端側には他の鋳鉄管を装着する
ための受口が形成される。

第２図は上記の受口を有する鋳鉄管を製造する遠心力鋳
造装置の水冷金型ａの受口成形側端部を示したもので、
前記金型ａの端部には、受口成形用中子すが金型ａに対
して同心状に装着されており、該中子す外周面と前記金
型ａ端部内周面とによって受口成形型部Ｃが形成されて
いる。尚、前記中子すは図示省略の固定装置を備えたコ
アーセンターを介して溝板ｄによって金型ａ端面に密着
固定される。

上記金型ａによって一端側は受口を有する鋳鉄管が遠心
力鋳造され、鋳造後、鋳鉄管は中子すを付けたまま引抜
機によって金型ａから取り出される。その後、中子すを
付けたまま焼鈍炉に装入され、通常、８００〜９５０″
Ｃ程度の温度で焼鈍処理が施される。さらに、ショツト
ブラスト処理によって表面の酸化物（いわゆる、スケー
ル）が除去されて製品とされる。

ところが、上述の受口成形用中子すは、通常、フラン樹
脂やウレタン樹脂などの有機質粘結剤を含む鋳型砂から
形成されており、鋳造あるいは焼鈍の際に前記粘結剤が
燃焼して強度が低下するので崩壊し易い。このため、第
３図に示したように、焼鈍中に鋳鉄管ｆの受口内面が露
出し、焼鈍炉内の酸化性雰囲気に曝されるので、受口内
面に厚いスケールｅが生成し易い。

一方、中子は、上記の通り、砂型で形成されているので
、鋳鉄管外周を成形する水冷金型に比べて鋳型としての
冷却能力が小さい。このため、鋳造の際に中子の表面近
傍位置、即ち鋳鉄管ｆの受口内面の近傍位置が最終凝固
部となり、この位置に引は巣ｇが発生し易い。

従って、上述の厚いスケールｅを除去するために、ショ
ツトブラスト処理を施すことにより、前記の引は巣ｇが
受口内面に露出するので、製品の外観が損なわれるだけ
でなく、露出した引は巣に樹脂を注入したり、肉盛溶接
によって引は巣を埋める等の補修を施さねばならず、生
産性の低下を招来するという問題がある。

また、厚いスケールｅが生成すると、前記ショツトブラ
スト処理時間が長くなり、生産性が低下する。また、厚
いスケール除去のために内径が大きくなり、鉄管接合時
の水密性が損なわれたり、該内面の寸法が規定の公差範
囲外となる等の問題が発生する。　　　　　　　　　　
′ 本山願人は、前記の問題点に鑑み、先に特願平１−２８
８５３３号（第１従来例）及び特願平１−２８８５３４
号（第２従来例）を提案した。

即ち、前記第１従来例は、シェルコアーもしくはイソキ
ュアーコアと称される受口成形用中子の受口成形側表面
にＡｆ又は八！合金皮膜（以下Ａ１皮膜という）を形成
したものであり、この中子を用いて鋳造することにより
、鋳鉄管の鋳造成形の際に中子表面のＡｆｆｉ又は７／
２合金（以下Ａｆという）を溶湯の熱で溶融すると共に
鋳造成形された鋳鉄管の受口内面に転写被着させ、その
後の鋳鉄管の焼鈍中にｌが電性酸化され、鋳鉄管に酸化
スケールを発生させないようにしたものである。

他方、前記第２従来例は、受口成形用中子の少なくとも
受口成形側の表面層に、高温においても粘結性が保持さ
れる粘結剤に黒鉛の微粉末が混合された浸透液を浸透さ
せた浸透性黒鉛塗型層を形成したものであり、焼鈍中に
中子の有機質粘結剤が燃焼しても、中子の少なくとも受
口成形側は前記塗型層中の熱間強度の高い粘結剤によっ
て保形されているので崩壊することがなく、焼鈍処理終
了まで鋳鉄管の受口内面を覆うことができる。更に、前
記塗型層中の黒鉛が受口内面付近の酸素と反応すること
により、受口内面が酸化されるのを防止すると共に、黒
鉛が酸化されて生成したＣＯ□ガスによって、焼鈍炉内
の酸化性雰囲気から受口内面を保護することができる。

従って、鋳鉄管の受口内面が焼鈍処理中に炉内の酸化性
雰囲気に曝されるのが防止されるので、受口内面にスケ
ールが発生するのを防止することができる。

（発明が解決しようとする課題） 前記第１従来例は、受口成形用中子の表面に、直接角！
皮膜を例えば溶射手段で形成するものであるから、溶射
時に中子表面から砂が剥離して好適な皮膜層の成形が難
しい。そこで前記問題を解決するため、中子表面に塗型
を施すことも考えられる。一般にこの種中子（シェルコ
アー）は砂の粒度は１００〜１４０メツシユと細かいも
のを使用しているため、塗型をしても表面から浸透せず
、従って塗型が厚塗りになるため、その表面にＡρ溶射
を行っても、Ａ２のアンカー効果がないので、鋳造時に
Ａｆが溶湯で洗われ、前記したような鋳鉄管受口へのへ
ｌ転写が損なわれ、Ａｆｆｉｆｆ形成の効果を発揮しな
いという欠点がある。

また、前記第２従来例は、鋳鉄管の焼鈍処理終了まで、
中子は崩壊せず鋳鉄管の受口内面付近を非酸化性雰囲気
に保ち、受口内面のスケールの発生を防止するものであ
る点で優れているが、第１従来例のように１皮膜層の形
成に基づく効果、即ち焼鈍処理により鋳鉄管の受口内面
にＡｆｆｉ２０３皮膜を形成して防食塗装を施すための
煩雑な下地処理や防食塗装そのものを省略することがで
きるという効果がない。

そこで、本発明は前記第１・第２従来例の問題点に鑑み
、これを改良することにより、更に優れた鋳鉄管を製造
するための新規な鋳鉄管の受口成形用中子を提供するこ
とを目的とす。

（課題を解決するための手段） 本発明は、前記目的を達成するために、受口を有する鋳
鉄管を成形するために遠心力鋳造用金型の一端に装着さ
れる砂型で形成された受口成形用中子において、 前記中子の少なくとも受口成形側の表面層に、浸透性黒
鉛系塗型層が形成され、該塗型層の表面にＡｆ又はＡｊ
２合金皮膜が形成された構成を採用した。

（実施例） 以下に図面を参照して本発明について説明する。

第１図は、遠心力鋳造用水冷金型１の一端側に、本発明
に係る受口成形用中子２が装着されて、前記金型１の一
端部に受口成形型部３が形成された状態を示している。

前記中子２の本体４は、有機質粘結剤を含む粗砂６５〜
１００メツシユの鋳型砂で形成されており、該表面層に
は高温においても粘結性が保持される粘結剤に黒鉛の微
粉末が混合された浸透液を浸透した塗型層５が形成され
ている。

上記浸透液を形成する粘結剤は、鋳鉄溶湯の注入や焼鈍
によって中子２が高温にされても、粘結性を失わずに中
子２の形状を保持することができるものである。該粘結
剤としては、たとえば、リン酸第−アルミニウム、コロ
イダルシリカ、水ガラスなどを掲げることができる。

また、上記粘結剤に混合する黒鉛としては、中子を形成
する鋳砂の隙間に侵入できるような微粉末であることが
好ましい。例えば、カーボンブラックは、粒径０．０１
　μｍ　＝０．５μｍの超微粉末が得られるので好適で
ある。

前記浸透液を形成するには、上記粘結剤を水やメタノー
ル等の適宜の溶媒に熔かした溶液中に所定量の黒鉛の微
粉末を添加、混合すればよい。

一方、前記の浸透液を中子本体４に浸透し、て形成され
る塗型層５の厚さは、中子本体４の表面から３〜１０貯
程度形成すればよい。３ＩＩＩＩ１１未満では高温にお
いて中子２を保形することが困難となり、一方、、１０
ｍｍより厚く形成しても前記保形効果に特段の向上は見
られないからである。

前記塗型層５を形成するには、既述の浸透液中・に中子
を数十秒間浸漬すればよい。また、中子を密閉容器内の
浸透液中に浸漬した状態で容器内の空気を脱気して、容
器内を減圧した後、再び大気圧に戻して、負圧状態の、
中子を形成する鋳砂の隙間に、中子の周囲の浸透液を強
制的に吸引させて浸透°してもよい。この方法によれば
、浸透液の粘性が高い場合や、中子表面と浸透液との親
和性が低い場合でも、中子本体４の表面層に塗型層５が
形成されるので好適である。尚、塗型層５は中子本体４
の表面層の全体にわたって形成するだけでなく、金型１
側の外周面だけにスプレー等によって形成してもよい。

以下に具体的実施例として、接合形式がＪＩＳ　Ｔ型の
受口形状を有する呼び径１５０Ｍφのダクタイル鋳鉄管
の製造に用いる中子の塗型形成を説明する。

■　有機質粘結剤としてウオームフランを含む鋳型砂を
成形、固化して所定の形状の中子本体４を得た。

■　２０％のコロイダルシリカ水溶液１００重量部に、
平均粒径が０．２μｍのカーボンブラック１０重量部を
混合、分散させて浸透液を作製した。

■　■で得た浸透液を密閉容器に注入し、■で得た中子
本体４を浸漬した後、容器を密閉した。そして、容器内
の空気を真空ポンプにより脱気して、容器内の圧力を−
０，７ｋｇ／ｃＩＩｌに減圧し、１．０分間保持後、大
気圧に戻して、中子本体４の表面に浸透液を浸透させた
。

このとき形成された塗型層５の厚さは、中子本体４の表
面から５〜１０ＩＴＩＩ１１程度であった。

■　■で得た中子本体４を乾燥した。

次に、前記のように表面に浸透性黒鉛系塗型層５が形成
された中子本体４の、前記塗型層５の表面にＡ！溶渦中
に浸漬したり、該塗型層５の表面に１を溶射して、へ！
皮膜層６を形成するのである。なお、この皮膜層６は図
示では中子２全体に設けたものであるが、これは中子の
受口成形側表面にのみ設けても良い。なお、前記溶射手
段について更に具体的に説明すると、ＪＩＳ　Ａｌ１０
０材で・形成されたワイヤーを用いてアーク溶射する。

このとき、塗型層５の表面には前記ワイヤー材で形成さ
れた皮膜層６は平均１０ｍｇ／ａｆｌ形成された。この
ように構成された中子２の塗型層５とＡ！皮膜層６の結
合状況を観察すると、中子本体４に使用した砂が粗砂（
６５〜１００メツシユ）と粗いため、塗型を施しても表
面からよく浸透しており、砂粒間が塗型で完全に詰まっ
ておらず、Ａ！溶射によるＡＩはよく砂粒間に侵入して
いて、ＡＩ２と砂とはアンカー的な結合していることが
判った。このことは、後述する鋳造時に、溶湯でＡＩが
洗われないという効果を発揮するのである。

本発明の受口成形用中子は以上のとおりであるが、この
中子を実際に使用した鋳造の具体的実施例を示すと次の
通りである。

■　接合形式がＪＩＳ　Ａ型の受口形状を有する呼び径
１５０［１ＷＩｌφの鋳鉄管製造用の遠心力鋳造用水冷
金型を用意した。

■　前記受口成形用中子（平均１０＋ｎｇ／ｃ１１１厚
のＡｆｌ皮膜を■の金型の一端側に装着固定し、該金型
を用いて鋳鉄管を鋳造した。この際金型の回転数はＧＮ
ｏ、　４５、注湯温度は１３１５°Ｃであった。

■　溶湯が完全に凝固した後、引抜装置によって鋳鉄管
を金型から取り出し、焼鈍炉に装入し、焼鈍炉内で９５
０℃で１．５時間保持して焼鈍処理を施した。

前記、取出した鋳鉄管の受口内面には■のへ！皮膜が隙
間なく形成されていた。そして焼鈍処理された後は、前
記ＡＩ！、皮膜が犠牲酸化してＡｆｔ（ｈ皮膜となって
いた。

一方、中子は焼鈍処理終了まで崩壊しながった。

■　更に■〜■と同様の操作により、同一形状のダクタ
イル鋳鉄管を５０００本製作したが酸化スケールは発生
しなかった。

（発明の効果） 本発明は、受口を有する鋳鉄管を形成するために遠心力
鋳造用金型の一端に装着される砂型で形成された受口成
形用中子であって、 前記中子の少なくとも受口成形側の表面層に、浸透性黒
鉛系塗型層が形成され、該塗型層の表面にＡＩ２又はへ
！合金被膜層が形成されたものであるから、この受口成
形用中子を使用して鋳鉄管を鋳造された際、該中子から
鋳鉄管の受口内面にＡＩ２が転写され、焼鈍中にＡＩが
犠牲酸化されて、受口部に酸化スケールが発生せず、ま
た転写されたＡ！皮膜が焼鈍熱処理中に緻密で防食性に
優れたＩｉ！、２０．皮膜を形成するので、防食塗装を
施すための煩雑な下地処理や防食塗装そのものを省略す
ることができる。

一方、本発明では、受口成形用中子の少な（とも受口成
形側の表面層に、熱間強度の優れた粘結剤に微粉末の黒
鉛を混合した浸透液を浸透した塗型層を１１２皮膜層の
下地層として設けであるので、鋳鉄管の焼鈍処理終了ま
で、中子の少なくとも受口成形側は崩壊せずに鋳鉄管の
受口内面を覆うと共に受口内面付近を非酸化性雰囲気に
保つことができる。このため、受口内面は中子によって
炉内の酸化性雰囲気から保護されるので、前記転写へｌ
皮膜の犠牲酸化と協同して受口内面にスケールが発生す
るのを防止することができる。

更に、本発明では、へ！皮膜層の下地層としての塗型層
は浸透性塗型層であることから、溶射手段による皮膜形
成にも問題は生ぜず、しかも塗型を施しであるにもかか
わらず、へＮ皮膜層と中工砂粒とがアンカー的に結合し
、鋳造時にｌ皮膜が洗われることがなく、相乗効果を発
揮するものとして優れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る受口成形用中子を一端側
に装着した遠心力鋳造用水冷金型の一部断面図、第２図
は従来の受口成形用中子を一端側に装着した遠心力鋳造
用水冷金型の一部断面図、第３図は第２図の金型によっ
て成形された鋳鉄管の焼鈍後の受口部分の断面図である
。 １・・・遠心力鋳造用水冷金型、２・・・中子、３・・
・受口成形型部、４・・・中子本体、５・・・塗型層、
６・・・１又は 八！合金皮膜層。 特 許 出 願 人 株式会社 ク ボ タ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）受口を有する鋳鉄管を形成するために遠心力鋳造
   用金型の一端に装着される砂型で形成された受口成形用
   中子であって、 前記中子の少なくとも受口成形側の表面層に、浸透性黒
   鉛系塗型層が形成され、該塗型層の表面にＡｌ又はＡｌ
   合金被膜層が形成されたことを特徴とする鋳鉄管の受口
   成形用中子。