JPH0569620B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はチタン、ジルコニウムなどの活性金属
やそれらの合金或いはクロム、バナジウム等の高
融点金属の鋳造を行うに好適なカルシア質中子又
は鋳型の水和防止方法に関するものである。

［従来の技術］ カルシア質耐火物は熱力学的に高温でも安定で
あると共に、特有の精錬作用を有するので、本発
明者らより種々の高融点金属、高活性金属の溶製
に適用し得ることが明らかにされつつある。

本発明者らが提案した溶製方法によれば、いず
れも従来法では溶製が困難であつた高活性及び／
又は高融点金属の溶製を容易に行うことができ
る。しかも、得られる合金溶湯は極めて高清浄な
ものである。

しかして、高清浄な鋳造体を得るには、高清浄
金属溶湯を溶製すると共に、溶湯を汚染すること
のない鋳型を用いる必要がある。

従来、活性金属であるチタン或いはジルコニウ
ムの金属（合金を含む）の鋳造用鋳型としては、
ラムド型、インベストメント型、水冷銅、砂型
（ジルコン砂、オリビン砂などを用いる）などが
知られている。ラムド型は黒鉛粉末を骨材とし、
炭素系又は樹脂系のバインダーで成形乾燥後に焼
成されたものでる。インベストメント型は、タン
グステン粉末被覆鋳型と称されるスラリーにタン
グステンを使用し、金属質のバインダーを用いた
ものと、酸化物鋳型といわれる酸化物系のスラリ
ーに酸化物のバインダーを組み合わせたもの、そ
して黒鉛系のスラリーに炭素を含有するバインダ
ーで固めた黒鉛鋳型の３種類がある。

また、チタン又はチタン合金の鋳型材料とし
て、純マグネシア又はマグネシアを主成分とする
マグネシア鋳型材料やマグネシアを主成分とする
骨材にアルカリ金属の炭酸水素塩等の硬化促進剤
やアルミニウム粉末を添加した鋳型材料も公知と
されている（特公昭58−5749、特開昭59−
218237）。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、これらの鋳型へ活性金属を鋳込
むと、鋳型材との反応がおこり、黒鉛質の鋳型材
の場合には炭素が、またマグネシア質やジルコニ
ア質の鋳型の場合には酸素のコンタミネーシヨン
がおこり、鋳肌の汚染が生ずる。また、インベス
トメント型のうち酸化物バインダ系のもは酸素の
みならず窒素の侵入がある。このような鋳肌表面
の汚染は、鋳物表面の汚染層の除去工程が必要と
なり、鋳造工程が甚だ煩雑となる。また、水冷銅
による鋳造方法では、鋳型が高価であると共に消
耗し易いという問題がある。

更に、水冷銅以外の酸化物或いは黒鉛系などの
鋳型においては、熱伝導度が大きいので引けの位
置が低くなり、鋳造歩留まりが悪くなるという問
題がある。また、これらの酸化物系或いは黒鉛系
の鋳型にあつては、いずれも緻密なものであるの
で、耐熱衝撃性が低く、割れが生じ易く、耐久性
にも乏しい、繰り返し使用に不向きであるなどの
問題があつた。

このような従来の問題点を解決するべく検討を
重ねた結果、本発明者らは、高融点でしかも高温
で熱力学的に安定なカルシア質よりなる鋳型や中
子を用いるならば、高融点及び／又は高活性金属
あるいはそれを含有する合金の鋳造を容易に行う
ことができ、鋳肌表面の汚染のない鋳物を得るこ
とが可能であることを見出した。

カルシア質鋳型又はカルシア質中子は高清浄な
鋳物を鋳造できるという利点に加え、CaOの消化
性（水溶性）を利用して水和させることにより鋳
型を容易に除去し、鋳塊を取り出すことができる
という利点をも有する。

しかしながら、カルシア質鋳型又は中子は、そ
の水和性があまりに高いことから、通常の雰囲気
で保存することはできず、高温下あるいは真空又
は水分を含まない雰囲気下で保存しなければなら
ないという欠点を有している。

［問題点を解決するための手段］ 本発明はカルシア質中子又は鋳型の高水和性に
起因する不具合を解消し、カルシア質中子又は鋳
型の水和を防止して、通常の雰囲気下での保存を
可能とし、しかも、そのまま鋳込みに使用するこ
とができる水和防止方法を提供するものであつ
て、 カルシア質耐火材により構成される中子又は鋳
型の水和を防止する方法であつて、該中子又は鋳
型をH₂O分子不透過性の高分子膜により被覆す
ると共に、該高分子膜よりも内側の部分を真空又
は乾燥ガス雰囲気とすることを特徴とするカルシ
ア質中子又は鋳型の水和防止方法、 を要旨とするものである。

以下本発明について図面を参照して更に詳細に
説明する。

第１図は本発明を採用した鋳型を示す断面図で
あり、第２図はこの鋳型に溶湯を注入した状態を
示す断面図である。

第１図に示す如く、本発明は、中子又は鋳型１
を高分子膜２で被覆する。この本発明に係る中子
又は鋳型を構成するカルシア質耐火材は、CaOを
含有する耐火材であるが、本発明は、特にCaO含
有率が比較的高く（例えば40重量％以上）、CaO
を主成分とするような水和性を有するカルシア質
耐火材に有効である。

本発明は、このようなカルシア質耐火材をその
他の成分及び必要に応じてバインダと共に、金型
成形、スリツプキヤステイング、ラバープレス、
射出成形、温間プレスなどにより成形し、次いで
焼成することにより焼結体とした中子又は鋳型に
適用することができる。また、ホツトプレスした
り、スタンプ材として用いる鋳型を構成しても良
い。更に、通常の鋳物の砂のように使用して鋳型
を構成しても良い。その他、本発明は、カルシア
質耐火材粉末等を直接高分子フイルム中に充填
し、真空吸引して、減圧成形する、いわゆるＶプ
ロセスによる中子又は鋳型にも適用可能である。

本発明において、用いられるH₂O分子不透過
性の高分子膜２としては、H₂O分子を通過させ
ないものであれば良く、特に限定されないが、好
ましくは、安価で、しかも薄膜で十分な伸びと強
度を有し、溶湯注入時の発生ガス量の極力少ない
ものが望ましい。

このような高分子膜としては、例えば、低密度
ポリエチレン、高密度ポリエチレン、ナイロン、
アイオノマー、エチレン一酢酸ビニル共重合体
（酢酸ビニル含量17％、又は14％）、ポリビニルク
ロライド、ポリビニルアルコール、エポキシ等の
薄膜が挙げられる。

このような高分子膜は、その膜厚が薄過ぎると
強度等が不十分であり、また厚過ぎると溶湯を注
入した際の発生ガスが多くなり好ましくない。こ
のため高分子膜の膜厚は、その種類によつても異
なるが、0.03〜0.3mm程度とするのが好ましい。

本発明においては、中子又は鋳型１をこのよう
な高分子膜２で被覆するが、その際、第１図に示
す如く、真空吸引して高分子膜２を中子又は鋳型
１に密着させるか、あるいは、高分子膜２の被覆
を乾燥ガス雰囲気下で行うなどにより、乾燥ガ
ス、好ましくはアルゴン等の不活性ガスを封入す
る。これらの方法のうち、真空吸引により高分子
膜を中子又は鋳型に密着させる方法は、鋳型の形
くずれ等を防止し、保護効果が高く、得られる鋳
物の鋳肌を清浄化する効果が高いため、より有利
である。

なお、前述のＶプロセスによる中子又は鋳型に
本発明を採用する場合には、中子又は鋳型の鋳造
にあたり、カルシア質耐火材粉末を原料として用
い、H₂O分子不透過性の高分子膜を用いて真空
吸引して成形することにより、容易に本発明方法
を実施することができる。

本発明において、真空吸引する場合は、
400Torr以下程度とするのが好適である。また、
乾燥ガスとしては、H₂O含有率が１気圧換算で
0.1ｇ／m³以下程度のものが好適である。

このような本発明の方法により、水和防止処理
を施した中子又は鋳型は、通常の中子又は鋳型と
全く同様にして鋳造に用いることができる。しか
して、その使用にあたつては、第２図に示す如
く、高分子膜が溶湯３の注入による高温により気
化蒸発し、鋳造に何ら支障をきたすことなく、消
失する。

［作用］ カルシア質耐火材で構成された中子又は鋳型
を、H₂O分子不透過性の高分子膜により被覆し、
その内部を真空又は乾燥ガス雰囲気とするため、
高水和性のカルシア質からなる中子又は鋳型であ
つても、常温、常圧、常湿下で長期間何ら品質を
低下させることなく良好に保管することが可能と
なる。

しかも、その使用にあたつては、高分子膜が気
化蒸発するため、何ら前後の処理を要することな
く、そのまま溶湯の鋳込みを行うことができる。

［実施例］ 以下、実施例及び比較例を挙げて本発明を更に
具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えな
い限り、以下の実施例に限定されるものではな
い。

実施例 １ カルシア質鋳型（CaO含有率98％）に膜厚0.04
mmのポリエチレン膜を被覆し、真空吸引してポリ
エチレン膜を密着させた。

このように水和防止処理を施した鋳型を温度25
℃、湿度100％の空気中に30日間放置した後、ポ
リエチレン膜を取り除き、その壁面を観察した
が、何ら変化はおきておらず、良好に保管された
ことが明らかとなつた。

比較例 １ 実施例１で用いたと同様の鋳型を、水和防止処
理を施さずに、同条件下で放置した。１日後、そ
の壁面を観察した結果、CaOの水和により、損傷
している箇所が認められた。

以上の結果から、本発明方法によれば、カルシ
ア質耐火材で構成された中子又は鋳型の水和を効
果的に防止することが明らかである。

［発明の効果］ 以上詳述した通り、本発明のカルシア質中子又
は鋳型の水和防止方法は、中子又は鋳型をH₂O
分子不透過性の高分子膜により被覆し、その内側
を真空又は乾燥ガス雰囲気とするものでり、極め
て簡単な方法でCaOの水和を有効に防止すること
ができる。

このため、本発明によれば、厳密な雰囲気コン
トロールを要することなく、通常の雰囲気下で、
カルシア質耐火材製中子又は鋳型を長期間良好に
保管することができ、保管作業、保管設備等の面
で極めて有利となる。しかも、中子又は鋳型の使
用に際しては、高分子膜は気化蒸発するため、何
ら前後の処理を要せず、そのまま使用することが
できるため、工業的に極めて有利である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法を採用した鋳型の断面
図、第２図は第１図の鋳型に溶湯を注入した状態
を示す断面図である。 １……鋳型、２……高分子膜、３……溶湯。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ カルシア質耐火材により構成される中子又は
   鋳型の水和を防止する方法であつて、該中子又は
   鋳型をH₂O分子不透過性の高分子膜により被覆
   すると共に、該高分子膜よりも内側の部分を真空
   又は乾燥ガス雰囲気とすることを特徴とするカル
   シア質中子又は鋳型の水和防止方法。