JPS586762A - 遠心力鋳造方法 - 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】 本発明は、遠心力鋳造方法、特に各層が所定の−均一な
層厚を有し、かつ層間の密着性にすぐれた二層遠心鋳造
管を製造する方法に関する。

二層遠心鋳造管は、二種の異なる金属を同心円状に鋳造
して二層構造とすることにより、各層の金属の特長を活
かし、苛酷な使用条件に耐え得るようにしたものであり
、例えば炭化水素類の熱分解・改質用反応管、いわゆる
タラツキングチューブなどとして用いられている。この
二層遠心鋳造管に所期の性能、特性を発揮させるには、
鋳造工程において、両層の金属の混り合いを防ぎ、各層
を所定の均一な層厚に形成せしめるとともに、両層を境
界面で金属学的に密着させ強固な結合状態にすることが
必要である。

二層遠心鋳造管は、遠心鋳造鋳型内に、外層（第１層）
としての金属溶湯を注入したのち、その内側面にフラッ
クスを投与し、ついで内層（第２層）となる金属溶湯を
注入することにより製造されるが、その場合に、第２層
金属溶湯の注入を比較的早い時点で行なうと、第１図Ｃ
Ｉ）に示すように鋳型（Ｍ）内の第１層金属（１）はそ
の表層部（１・１）が未凝固状態にあり、従って第１層
と第２層（２）は融合により容易に密着するものの、第
１層と第２層の溶融金属相互の溶融を生じる結果、同図
印に示すように、最終的に形成される第１層（１′）は
所期の層厚より薄いものとなり、−１第２層（２）は第
１層金属の多量の混入により、層厚が過大となるととも
に、当初の化学成分組成とは異なったものになってしま
う。

上記の不都合を回避するには、第１層を内側面まで完全
に凝固させ、かつ第２層溶湯の熱を受けても再溶融しな
い温度に降温したのちに第２層溶湯を注入するようにす
ればよいが、そうすると両層間の密着性に問題が生ずる
。すなわち、第２図に示すように、注入された第１層金
属溶湯（１）の内側面にフラックス（Ｆ）を投与し、そ
の状態で第１層（１）を凝固させたのち（同図〔Ｉ〕）
、第２層金属溶湯（２）を注入すると（同図〔■〕）、
該第２層は第１層との接触面に薄い凝固殻（チル層）（
２・１）を形成する（同図〔■〕）。その場合、フラッ
クス（Ｆ）の大部分は第２層溶湯の注入とともにその表
面に浮上するが、凝固殻（２・１）が早期に形成される
ため、一部の７ラツクスは浮上しきれず、そのまま第１
層（１）と第２層（２）の間に残、留した状態で各層の
凝固が完了する（同図〔■〕）。このため、両層間の結
合状態は極めて不完全なものとなり、両層間に残留した
フラックスは管材の致命的欠陥となる。

このような傾向は、特に、第２層金属の溶融点が第１層
金属のそれより高い程、顕著に現われる。

これを防止する方法としては、第２層金属溶湯の鋳造温
度を高めるかまたはその鋳造量を増やし、該溶湯の保有
熱量を高めることによって凝固殻（２・１）の形成を遅
らせ、もしくはその再溶融を図ることも考えられる。し
かしながら、前者の方法は、溶湯温度をそれほど高くす
ることができないから、その効果に限度があり、一方後
者の方法では、第２層厚の増大を伴なうため、薄い第２
層を必要とする場合には適用することができない。

本発明は上記にかんがみてなされたものであり、第１層
を鋳造したのちに、第２層を鋳造するにあテ　　、 たり、その鋳造と同時にもしくはその後に１、ルλット
、すなわち酸化鉄（ＦｅｘＯｙ）と金属アルミニウムと
がテルミット反応比で配合された粉末混合物を投与する
ことにより、両層間の密着性にすぐれた厚薄任意の層厚
を有する二層管を得る遠心力鋳造方法を提供する。

以下、本発明方法について説明する。

本発明方法によれば、遠心力鋳造装置において、まず常
法により所要量の金属溶湯を注入して設計肉厚を有する
第１層を鋳造する。第１層の内側には、内側面の酸化防
止を目的として通常用いられるフラックスを常法に従っ
て投与してよい。ついで、第１層がその内側面まで凝固
したのち、第２層金属溶湯を注入し、設計肉厚の第２層
を鋳造する。第２層の鋳造を、第１層内側面まで凝固し
たのちに行なうので、両層間の金属が混り合うことはな
い。

上記第２層の鋳造に際し、その溶湯の注入と同時もしく
はその後に適量のテルミットを投与し、第１層と接して
生ずる第２層の薄い凝固殻（チル層）を、下式で示され
るごときテルミット反応に伴なう発熱量にて再溶融させ
る。

ＦｅｚＯａ＋２Ａ／　−ＡｌｚＯｓ　＋　２Ｆｅ＋２０
０Ｋｃａ／このチル層の再溶融によって、チル層部に捕
捉されていたフラックス（第１層鋳造後に投与されたフ
ラックスの一部）が存在しても第２層溶湯上面に浮上し
分離するとともに、第１層と第２層とが融着し、その密
着性は良好なものとなる。

すなわち、本発明は、第２層鋳造の際に投与されるテル
ミットを、チル層再溶融の熱源として機能させるもので
ある。このため、テルミットの投与量は、チル層の再溶
融に足る熱量をまかない得る量でなければならない。そ
の投与量は、第２層の鋳造量、その金属の比熱・溶融点
等により異なるが、通常、第２層溶湯ｉｉｋ１Ｋｇに対
し、約０．２即以上であればよい。

上記第２層の鋳造および所要量のテルミットの投与のの
ち、凝固を完了させ、その後第２層の内側のアルミナ層
（前記テルミット反応で生成）を剥離除去すれば、所定
の層厚と化学成分組成を備えた密着性の良好な二層管が
得られる。

上記テルミットの投与は、溶湯の注入と同様に鋳型の端
部に装着された端板に設けられている孔を介して行なえ
ばよい。その鋳型内への導入は、例えば空気などをキャ
リヤーガスとして行なうことができる。投与されるテル
ミットは、第２層溶湯に均一に分散することが望ましく
、このために、フラックスとの混合物として投与すると
よい。フ５”／クスはテルミットを流動化し、その分散
を促進する。このフラックスとしては、溶湯表面の酸化
防止に使用される一般的なものであってよい。

なお、テルミットの反応により生成する鉄は、第２層溶
湯と融合するので、第２層厚がその分だけ増加するが、
これはその後の管内面切削工程で除去すればよく、ある
いはその増加分を見込んで、第２層溶湯注入量を調節す
ればよい。また、該鉄分の融合による化学成分組成の変
動も、あらかじめ第２層溶湯成分組成を適当に調節して
おくことにより容易に防ぐことができる。

なお、本発明方法は、その他の鋳造条件に特別の制限は
なく、例えば各層の溶湯の鋳造温度も通常どおりであっ
てよい。

次に本発明の実施例について説明する。

実施例 遠心鋳造装置において、０．４％Ｃ−２５％Ｃｒ　−２
０％Ｎｉ−Ｆｅ溶湯２５Ｋｇを注入して設計肉厚１５ｍ
ｍの第１層を鋳造し、その内面に酸化防止のためのフラ
ックスを投与した。ついで第１層の内側面まで凝固した
のち、１８　＜　Ｃｒ鋼溶湯５釉を注入し、層厚４ｍｍ
の第２層を鋳造するとともに、テルミット（酸化鉄（Ｆ
ｅｚｅｓ）　７５重量％、金属ＡＩ！２５重量％）１即
を投与し、そのまま凝固させることにより、外径ｉ　８
５　ｍｍ、第１層厚１５ｍｍ、第２層厚４．５　ｍｍの
二層管を得た。該二層管は、各層間の金属の混り合いが
なく、所定の成分組成と設計肉厚を有するほか、両層間
の密着性も完全であることが確認された。

以上のように、本発明方法によれば、第１層が内側面ま
で凝固したのち第２層溶湯が注入されるので、両層間の
金属の混り合いによる各層厚の変動や各層金属の化学成
分組成の変化を生ずることがない。また、第１層に接し
て生成するチル層は再溶融されるので、たとえその部分
にフラックスが捕捉されていてもこれを浮上分離させる
とともに両層の密着性を金属学的にも完全ならしめ強固
な結合状態とすることができる。かくして、所定の化学
成分と厚薄任意の層厚を備えた密着性のよい二層遠心鋳
造管が得られる。

また、従来においては、第１層と第２層の混り合いを防
ぐ目的で本発明のごと、く第１層内側面凝固後に第２層
溶湯を注入すると、両層間の密着性が不完全となり、そ
の傾向は、第１層金属より溶融点の高い金属を第２層と
して用いる場合に顕著となることは前述したとおりであ
り、従って各層金属の材質選択に強い制限をうけていた
が、本発明方法によれば、そのような制限はうけないか
ら、任意の材質を組合せた二層管の製造が可能であり、
各種用途における多様な要求特性にも随意応じることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図〔Ｉ〕、〔■〕および第、２図〔Ｉ〕、〔■〕、
〔ｍ”ｘ〔■〕は遠心鋳造用回転鋳型内の各層金属の凝
固状況を示す′断面説明図である。 １：第１層、２：第２層、Ｍ：鋳型、Ｆ：フラックス。 第１図

【１】［到 第２図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）外層と内層からなる二層遠心鋳造管の製造におい
   て、外層を鋳造し、その内側面まで凝固したのち、内層
   を鋳造するに際し、その鋳造と同時もしくはその後にテ
   ルミットを投与することを特徴とする遠心力鋳造方法。
2. （２）テルミットをフラックスに混合して投与すること
   を特徴とする上記第（１）項に記載の遠心力鋳造方法。