JPH0763829B2

JPH0763829B2 - 注湯樋

Info

Publication number: JPH0763829B2
Application number: JP8256789A
Authority: JP
Inventors: 克行竹内; 睦雄内田
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 1989-03-31
Filing date: 1989-03-31
Publication date: 1995-07-12
Anticipated expiration: 2010-07-12
Also published as: JPH02258153A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、遠心力鋳造用回転鋳型の注湯に使用される金
属溶湯の注湯樋に関する。

（従来の技術）鋳鉄管を遠心力鋳造法によって製造するには、第２図に
示すように、図示省略した駆動モータによって回転され
る回転ローラ25,25上に載置されて高速回転する遠心力
鋳造用鋳型21内に、取鍋26から注湯樋24を介して鋳鉄溶
湯を注入し、該溶湯に作用する遠心力によって中空体
（鋳鉄管）を得る。尚、図中22は受口形成用中子であ
る。

前記注湯樋24は、第３図にその長さ方向に垂直な断面を
示すように、長さ方向に鋳鉄溶湯が流れる溶湯供給溝28
が形成されており、該溝28の内面には、溝28に溶湯が焼
付くのを防止するための塗型層29が形成されている。
尚、図中30は、注湯樋に溶湯が流れた際に、注湯樋に生
ずる熱歪を緩和するための凹溝である。

前記注湯樋24は、通常、機械構造用炭素鋼材や耐熱鋼材
などから形成される。また、前記塗型層29は、通常、黒
鉛を主体にベントナイト、糖密、水ガラスなどを水と共
に混合した、いわゆる、黒味塗型材によって形成された
ものである。

前記塗型層29が上述の焼付きを防止するのは、塗型材に
含まれる黒鉛の燃焼によって発生するガスと、ベントナ
イト等の耐火性を有する粘結材とによって、溶湯と樋本
体27が直接接触するのを妨げるためである。

（発明が解決しようとする課題）上述の様に、塗型層29中の黒鉛は注湯の際に消耗して焼
付防止効果を失なうため、注湯の度に前記黒味塗型を前
記溝28の内面に塗布している。

該塗布は、鋳造作業工程上、注湯直後の高温の注湯樋に
施さなければならないため、作業上危険であるばかりで
なく、水分含有量の多い黒味塗型の塗布によって注湯樋
が局所的に急冷されるため、注湯樋に大きな熱変形が発
生する。このため安全に、かつ、熱変形が最小に止める
様に塗型材を塗布することが必要で、該塗布作業には高
度の熟練を要する。

また、前記塗型層29中の黒鉛は、既述の様に、注湯の度
に消耗するが、一方、塗型層29中の不燃性物質（ベント
ナイト、水ガラスなど）は消耗せず溶湯供給溝28内面に
付着したまま残留する。該付着物を除去することなく、
次の新たな塗型材の塗布がくり返されるので、前記溝28
内面に上記不燃性物質から成る付着物が塗布の度に堆積
する。このため、注湯の際に、溶湯の熱による注湯樋の
変形や、流下する溶湯の圧力などによって、前記付着堆
積物が溝28内面から剥離し、製品鋳鉄管中に混入して、
異物噛みなどの鋳造欠陥を発生し、製品不良の原因とな
る。

本発明は上述の問題点に鑑みてなされたもので、溶湯の
溶湯供給溝への焼付を防止でき、しかも、製品中に異物
が混入して不良品が発生するおそれがなく、かつ、保守
作業の簡単な注湯樋を提供することを目的としている。

（課題を解決するための手段）上記目的を達成するために本発明は、溶湯供給溝２が長
さ方向に形成された注湯樋１において、前記溝２の内面に該内面との剥離を防止するための金属
層３を介して断熱性を有するセラミックス層４が形成さ
れ、該セラミックス層４の表面に燃焼炎によってすす層
５が形成されていることを発明の構成としている。

（作用）本発明のすす層は、燃焼炎によって生成された無定形炭
素の微小体（すなわち、すす）を、セラミックス層の表
面上に付着すると共に積層して形成したものであるか
ら、前記炭素は、既述の塗型層に含まれる黒鉛のよう
に、ベントナイトなどの不燃性の粘結材と混合されてお
らず、また、該塗型層内に固着されていない。このた
め、前記すす層は、溶湯の熱を受けて雰囲気中の酸素と
極めて容易に反応してガス化し、セラミックス層表面と
溶湯の間にガス膜を形成して、セラミックス層の表面を
保護すると共に、溶湯の溶湯供給溝内面への焼付を防止
することができる。

また、上記すす層は、実質的に不燃性物質を含有しない
ので、該すす層をセラミックス層の表面にくり返し付着
形成しても、不燃性物質が付着堆積することがなく、従
って、溶湯中に異物が混入するおそれがない。

さらに、上記すす層と形成に際しては、セラミックス層
の表面に、燃焼炎によってすすを付着するだけであるか
ら、簡単な作業ですす層が形成できる。しかも、この時
注湯樋に温度低下が生じないから、注湯樋に熱変形は生
じない。

また、溶湯供給溝内面に、該内面との剥離を防止するた
めの金属層を介して、断熱性を有するセラミックス層を
形成したので、注湯樋の耐熱性および断熱性を向上する
ことができる。

（実施例）本発明の実施例について図面を参照して説明する。

第１図は本発明の実施例に係る注湯樋１の長さ方向に垂
直な断面を示したもので、該注湯樋１は、遠心力鋳造装
置に組み込まれ、取鍋内の溶湯を鋳型内に注入するため
に用いられる。

前記注湯樋１には、注湯樋本体６に長さ方向に溶湯が流
れる溶湯供給溝２が形成されており、該溝２の内面に
は、該内面との剥離を防止するための金属層３を介して
断熱性を有するセラミックス層４が形成されており、該
セラミックス層４の表面には燃焼炎によってすす層５が
形成されている。尚、図中30は従来例と同様、注湯樋の
熱歪を緩和するための凹溝である。

前記すす層５は、石油、石炭、天然ガスなどの炭化水素
系燃料の燃焼炎によって生成さた微小な無定形炭素（す
す）を、セラミックス層４上に付着、積層して形成した
ものである。

前記セラミックス層４は、耐熱性に優れると共に断続的
な溶湯の流下に耐えられるよう優れた耐熱衝撃性を優す
るセラミックス材料、たとえば、ZrO₂,Al₂O₃,TiO₂など
から適宜形成される。また、材料選択に際しては、注湯
樋本体６を形成する母材（構成構造溶炭素鋼材、耐熱性
鋼材など）と熱膨張係数の近い材質のものを既述のセラ
ミックス材料の中から適宜選択するのが望ましい。母材
との熱膨張係数の差が大きい場合には、溶湯流下時に熱
膨張差から、セラミックス層４にクラックが発生した
り、母材からセラミックス層４が剥離し易くなるためで
ある。

前記金属層３は、上記注湯樋本体６を形成する母材と上
記セラミックス層４とを接合すると共に母材からセラミ
ックス層４が剥離するのを防止するために形成されるも
ので、母材およびセラミックス層４の双方と接合性が良
く、かつ、熱膨張係数の近い金属から形成される。ま
た、前記金属層３を、上述の性質を備えると共に耐熱性
も備える金属、たとえば、Ni−Cr合金、CO−Cr−Ｗ合金
などから形成した場合には、注湯樋の耐熱性を向上する
ことができるので好ましい。

本発明の注湯樋を製造するには、通常、下記の方法によ
る。

まず、機械構造用炭素鋼材や耐熱鋼材を所定の注湯樋形
状に機械加工して樋本体とする。その後、注湯樋の溶湯
供給溝内面に既述の金属層材料の粉末を用いて、溶射
法、粉体プラズマ肉盛溶接法など適宜の方法で金属層３
を形成すると共に母材に溶着一体化する。次に、既述の
セラミックス層材料の粉末を溶射法、粉体プラズマ肉盛
溶接法など適宜の方法で金属層に溶着すると共にセラミ
ックス層４を形成する。さらに、該セラミックス層４の
表面に、石油バーナー、天然ガスあるいはアセチレンガ
スなどのガスバーナーなどの各種バーナーを用い、該バ
ーナーの燃焼炎から発生するすすを付着させると共に積
層させてすす層５を形成する。前記燃焼炎としては、す
すを多量に発生する不完全燃焼炎が望ましい。前記すす
層５は上述の様にバーナーの操作だけで形成できるの
で、操作が簡単であるうえ、注湯樋の温度降下を伴なわ
ないため、注湯樋に熱変形が生じない。従って、該すす
層５の形成に際して特に熟練は必要とされない。

上記すす層５の形成厚さは、注湯樋を流れる溶湯量や、
溶湯の流下時間により適宜の厚さとされる。

また、前記セラミックス層４は直接溶湯に触れることが
少なく、注湯樋に断熱性を付与できればよいから、その
形成厚さは、通常、0.05mm〜0.15mmとされる。0.05mm未
満では十分な断熱効果が得られず、0.15mmを越えるとセ
ラミックス層の上、下面での熱膨張差が大きくなり、ク
ラックが発生し易くなる。

前記金属層３は、母材からセラミックス層４が剥離する
のを防止するために形成されるものであるから、その形
成厚さは、通常、0.1mm以下でよい。しかし、既述の様
に、耐熱性金属を用いて注湯樋の耐熱性を向上させる場
合には、前記の剥離防止効果を損なわない範囲で厚く
（たとえば、数mm程度）形成することができる。

本実施例では遠心力鋳造装置に用いられる注湯樋につい
て述べたが、これに限るものでなく、断続的にくり返し
て溶湯が流れるような溶湯樋に使用することができる。

以下に具体的実施例を掲げて説明する。

JIS S45C材で長さ4780mm、溶湯供給溝深さ35mm、溝
幅40mmの遠心力鋳造用注湯樋を機械加工によって形成し
た。

上記の溶湯供給溝内面に、第１表に示す組成のNi−
Cr合金粉末を炎溶射法によって溶射し、金属層を形成し
た。該金属層の形成厚さは、平均2mmであった。

上記金属層の表面にジルコニア系セラミックス粉末
（ZrO₂:77±1wt％,MgO:22±1wt％）を炎溶射法によって
溶射し、セラミックス層を形成した。該セラミックス層
の形成厚さは平均0.1mmであった。

次に、アセチレンバーナーの送酸量を絞って不完全
燃焼炎とし、すすを発生させた。そして、上記セラミッ
クス層表面に、前記バーナーの不完全燃焼炎を10秒間当
てて、すす層を形成して注湯樋を得た。

上記で得た注湯樋を遠心力鋳造装置に組み込んで、
溶湯温度1310℃のダクタイル溶湯を60kg流したところ、
セラミックス層上に速やかにガス膜が形成され、溶湯の
焼付は発生しなかった。

また、溶湯がガスフィルム上の流下するので、従来の黒
味塗型上を流下する場合に比べて流下抵抗が少ないた
め、流下時間が１〜1.5秒短縮されることが認められ
た。

注湯終了後、再びと同様にすす層を形成して注湯
する操作を200回くり返した。

この間、溶湯の焼付は全く発生せず、鋳造製品に異物噛
みによる不良も全く認められたかった。さらに、注湯樋
にすす層形成に伴う熱変形は認められず、セラミックス
層にも剥離やクラックなども発生しなかった。

（発明の効果）本発明の注湯樋の溶湯供給溝内面に形成したすず層は、
注湯時に速やかにガス化してセラミックス層を保護し、
溶湯の溶湯供給溝内面への焼付を防止する。さらに、溶
湯の流下抵抗を減少し流下時間を短縮するので生産性が
向上する。

また、前記すす層は、実質的に不燃性物質を含まないの
で、該すす層をくり返し形成しても溶湯供給溝内面に付
着物が生成せず、溶湯中に異物が混入して製品中に異物
噛みによる欠陥を生ずることがない、従って、製品不良
の発生率を低減することができる。

さらに、前記すす層を形成するには、燃焼炎から発生す
るすすを付着するだけでよいから、作業が安全かつ簡単
にでき、しかも、該すす層形成時に注湯樋に熱変形を生
ずることがない。従って、注湯樋の保守作業が容易に行
えるので、生産性の向上に資することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る注湯樋の長さ方向に垂直
な断面を示す縦断面説明図、第２図は遠心力鋳造装置に
よって鋳鉄管を製造する状態を示す一部断面説明図、第
３図は従来の注湯樋の縦断面説明図である。１……注湯樋、２……溶湯供給溝、３……金属層、４…
…セラミックス層、５……すす層、６……注湯樋本体。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】溶湯供給溝（２）が長さ方向に形成された
注湯樋（１）において、前記溝（２）の内面に核内面との剥離を防止するための
金属層（３）を介して断熱性を有するセラミックス層
（４）が形成され、該セラミックス層（４）の表面に燃
焼炎によってすす層（５）が形成されていることを特徴
とする注湯樋。