JPS5829829B2 - ケンマザイノセイゾウホウ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は溶融研摩性物質と異質の組成でかつその溶融
物質に対して非反応性の柱状冷却媒体の集群間隙に前記
溶融研摩性物質を鋳込んで急冷凝固した後、このものを
破砕して研摩材を製造する方法に関する。

研摩材を製造するに際し、微細な結晶構造をもつ研摩材
を得るために溶融研摩性物質を鉄板に薄層状に形成させ
て急冷する方法が採用されている。

この方法は急冷中に大気に触れることから部分的に変色
した粒子が生じ、かつ多量の急速冷却が困難であるため
に、改良された急速冷却法が提案されるに至った。

その冷却方法の代表例としては特公昭５０−１６５５６
号公報に見られるように、溶融酸化物研摩材の組成と異
なっている組成を有し、かつこの研摩性物質と非反応性
である物質の多くの分離した本体の詰った集塊上にこの
溶融研摩材を鋳込みしかもこの集塊が２“ないし％“の
平均寸法を有することを特徴としている。

更に特開昭４８−７３８９３号公報には、「溶融した研
摩剤を、複数の間隙をもって平行する比較的低温の黒鉛
又は金属の板によって区画される複数の空所に注入し、
前記板を溶解することなく、前記研摩剤を急速に固化し
、ついで前記固形化した研摩剤を前記板から引離し、こ
れを粒状に砕く研摩剤の製法」の技術が記載されている
。

これらの方法は溶融物を積極的に急速冷却させて鋳造す
ることを可能としているが、前記集塊を冷却媒体とする
方法においては、溶融研摩性物質を注入する際、集塊が
飛散したり、鋳塊中に喰い込んだりして鋳塊の分離作業
が困難であり、冷却媒体の充填率も６０容量％とほぼ一
定であって、それ以上の冷却媒体を増してより一層の微
細結晶性研摩材を得ることは困難であり、溶湯の浸み込
み幅も集塊間に均一でなく、幅厚の所では結晶が大きく
発達してしまうという、短所を有する。

後者の板状冷却媒体は上記集塊の冷却媒体の欠点は改善
されているが、板間に垂直方向に注湯されるために結晶
の発達方向は板間の水平方向（一方向）にのみ主として
発達し、これを砥粒にした場合の摩耗量が集塊冷却媒体
によるものよりも増加する。

更に直接冷却媒体間に注湯するので注湯量を区間ごとに
均一にすることが難しく、溶融研摩性物質が十分に行き
わたらない間に凝固したりする短所がある。

この発明は、研摩材の性能向上に最も重要な上記公知の
冷却媒体による冷却法の欠点を改善し、Ａｌ１０３−Ｚ
ｒＯ２のような溶融研摩性物質を均一幅に主として二方
向（水平の縦横方向）に結晶を発達させ、しかも微細結
晶研摩材を得て、その別離を簡便に行なうことを可能と
して研摩材を製造する方法を意図して開発したものであ
る。

金属酸化物を研摩材砥粒として使用する時、被研摩物に
よる衝撃に対して、毀れ難いことと共に、常に少しずつ
破砕されながら同時に新しい鋭い切刃を自生させる事が
条件になる。

主成分が単一組成の研摩材〔例えばカッ色溶融アルミナ
質（Ａ）、白色溶融アルミナ質（ＷＡ）等〕は別として
、結晶に方向性を生じる溶融研摩性物質を急冷非平衡凝
固させて砥粒として砥石車に埋込むと、結晶方向に注目
すると、ランダムに向いているが一方向性結晶粒は被研
摩物からの衝撃に対して結晶方向に破砕される。

しかし各方向に結晶が発達していると、クラックの抵抗
性が増して破砕され難（なる。

更に微細結晶では少しずつ破壊されるので砥粒の摩耗量
も少な（、常に新しい切刃も得られる。

大きな結晶では破砕が大きく、砥粒摩耗量が多くなり、
切刃も大きくなり、欠落が多くなる。

このように結晶方向を有する研摩砥粒の場合は、結晶方
向が多方向に向きかつ微細な結晶であることが必要であ
る。

この発明の理解を容易にするために添付図に従って説明
する。

第１図において、１は取鍋等の鋳込容器であってこの中
央部に適宜の幅と高さを有する両端間じの鋼製中空箱体
２が取鍋底部に着脱可能に敷設される。

この箱体の両側の取鍋内に断面正四角形の角柱状冷却媒
体３が予め計算した上での適切な間隔をあげて複数本が
配列され、各柱状冷却媒体はスペーサー４によって所定
の間隔に保持され、このスペーサーの両端部は取鍋の縁
部に跨設される承持体５に嵌脱可能に保持される。

柱状冷却媒体３の配列は第２図の平面図によって明らか
になる。

図に垂直に配夕１ルた場合を示すが、配列はその他例え
ば水平方向でもよい。

しかし取扱い上は図のように垂直の方が望ましい。

箱体２の頂部と柱状冷却媒体３とで形成される湯の薄口
空部６に溶融研摩性物質と同一組成を有する平均径１０
ＣＴｔ犬の塊７が溝状に集積されている。

上記箱体２を設けるのは取鍋の中央部に溶融研摩性物質
の溶湯（以下単に溶湯と呼ぶ）を注入した際に湯の落日
下部は急冷されない鋳塊となり、研摩材には使えないこ
とからこの塊の生成を減するためであり、箱体の寸法は
取鍋の容量、注入される溶湯量及びその温度によって定
める。

また湯の薄口空部に塊７を置くのは、箱体２を保護する
と共に、柱状冷却媒体に直接湯が当ることをさげて冷却
媒体の酸化、溶損を防ぐためである。

湯の薄口空部の両側に適宜のピッチで複数本の柱状冷却
媒体を垂直に吊し置き、薄口空部から溶湯を注入して冷
却媒体量空隙に溶湯を浸透させて急冷し、固化させる。

適当時間の後、冷却した固化物は柱状冷却媒体を前後左
右にゆすることにより簡便に分離することができる。

この分離固化物は指定の大きさに破砕し、必要によりボ
ールミル等で尖かったところや角をとるなどの粒形処理
を施して砥粒とする。

柱状冷却媒体は角柱（四角形、菱形、三角形、多角形な
ど）、円柱（円形、ダ円形）また、柱状の外側面部にヒ
ダなどの突起を形成したものであってもよい。

突起は冷却面積を増す効果を有する。このような柱状体
であって鋳込容器内の深さに見合う長さのものが用いら
れる。

また必要により形状を異にした柱状体の組合せも可能で
ある。

これら柱状冷却媒体の材質としてはステンレス鋼系以外
の鋳鉄、鋼または黒鉛が挙げられる。

柱状冷却媒体の配列形態は垂直の場合は縦及び横に一直
線に等間隔で配列することが好ましいが、そのほかの配
列形態は溶湯の流れ抵抗や鋳塊分離の容易性などを考慮
して適宜決める。

しかしながら、一般的には柱状体の最大間隔は１２１ｎ
７ｎ位が適当である。

なぜならば、柱状体間の間隔の中央部、例えば間隔を１
２山とすると６ｍｍのところに凝固収縮が生じ、破砕処
理のとき、このところで二つに分離される。

一方、この種の砥粒の最大径は４關位までであり、前記
した砥粒の処理を施すと６關のものがほぼ４ｍｒｎにな
るからである。

また、鋳込容器内容積（柱状体が充填された部分のみの
容積で第１図の箱体２や薄口空部６の容積は含まない。

）に対する柱状冷却媒体の占める容積比（充填率）は少
なくとも５０％が必要であり、容積比が増すに従って結
晶は微細化するが、溶湯の浸透可能な容積比であれば結
晶発達は主として二方向に発達する。

容積比５０％以下では望ましい微細な結晶が多（得られ
ない。

容積比は微細結晶を得るに適した比になるように柱状冷
却媒体の間隔によって調整される。

しかしながら、最大間隔は前述のように１２７ｎ７ＩＬ
位に選ぶことが望ましい。

柱状冷却媒体を納める鋳込容器を深くすることによって
得られる鋳塊表面の黄色変質部の割合を少なくすること
ができる。

図示の方法は最も好ましい実施態様を示すものであるが
、その他中空箱体２の部分にも同様に柱状冷却媒体を配
列することや或いは研摩材の歩留が若干劣るが中空箱体
２を設けない方法でも可能である。

また同一組成の塊体７は柱状体あるいは中空箱体２を保
護するものであるが、箱体２が黒鉛製のような場合は塊
体をな（すことも出来る。

さらに柱状冷却媒体の上面から直接溶湯を注入して鋳造
することも可能である。

実施例 三相アーク式傾注炉でＡＩ□０３７５％−Ｚ ｒ０２２
５％組成溶湯をつくり、３２Ｘ３２Ｘ８００ｍｍの鉄角
柱を８ｍｍ間隙の物（例１）と同鉄角柱で６ｍｍ間隙の
物（例２）とを夫々別々に８２０×１１ｌ１００Ｘ８０
０の鉄製取鍋内に、第１図に示すようにその中央部に幅
３０ＣｒｒＬ、深さ３０ＣｒｒＬの湯落口空部を中空箱
体上に設け、この両脇に上記鉄角柱を夫々配夕１ルた。

上記湯落口空部内に上記組成の平均径１０ｃｒｒＬの塊
を置いて溶湯を注湯して角柱冷却媒体間に溶湯を浸透さ
せて急冷凝固させた。

比較例として鉄板（板厚１．２ｍｍ）を８ｍｍ間隙で配
夕１ルで同様に注湯し急冷凝固した。

また、２５ｍｍ径鉄球を鋳込容器内に充填して冷却媒体
とし、これにも注湯してインコツトを造った。

上記各側で得られたインゴットを一般の砥粒整＊＊粒工
程を経て、２８３０〜２３８０ミクロン粒を砥粒特性試
験用試料として篩出し、次の各測定法に供した。

（Ｉ） 微細結晶の測定法 試料を薄片にして、ボランダムのデンドライト高径を１
００粒について平均測定した。

（６）単粒圧壊強度測定法 よく縮分した試料を粒径２８３０〜２３８０ミクロンに
整粒し、１００粒を用意し、１粒ずつ単粒圧壊測定器の
超硬板の間に置き、上部より１ ｔ ／ｃｒｔｆ、の一
定荷重をかげ、粒を圧壊する。

試料粒は予め投影粒形写真を撮り、粒の投影面積Ａ（ｍ
ｍ）を求めておく、全粒の圧壊が終ったら、記録紙の目
盛から破砕荷重Ｗ （ｋｙ ）を求め、δｔ ＝Ｗ１０
．３２ ＸＡから平均値を出した。

なお、超硬板にはストレンゲージが組み込まれており、
試料の破砕荷重を記録計に増幅させて描かせる。

（ホ）砥石車としての測定法 砥石車は、砥粒７５％、フェノールホルムアルデヒド樹
脂９％、充填材（炭酸カルシウム、黄鉄鉱）１６％の配
合比で、最初、少量のフルフラールで砥粒表面を湿し、
フェノールホルムアルデヒド樹脂と充填材とを加えて良
く混合し、成形した後、ホットプレスして造った。

この砥石車を用いて被研削材質として５ＵＰ６を使用し
、１時間当りの研削量、砥石摩耗量から研削比（研削量
／砥石摩耗量）を求めて比較した。

上記測定結果を一括して次表に示した。

【図面の簡単な説明】

第１図は一部省略して示した本発明を実施する一つの装
置例を示す断面図、第２図は第１図のＸＸ′線における
一部省略のその平面図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 溶融酸化物から研摩材を製造する方法において、該
   溶融酸化物と異質でかつ前記溶融酸化物と非反応性の柱
   状冷却媒体を複数所定の間隔で配列し、前記溶融酸化物
   の鋳込容器の内容積に対して柱状冷却媒体の占める容積
   比を少なくとも５０％とし、該柱状冷却媒体のなす間隙
   に溶融酸化物を鋳込み、急冷固化させた後、固化酸化物
   を柱状冷却媒体から分離し、次いで破砕し、要すれば粒
   形処理して研摩材とすることを特徴とする研摩材の製造
   法。