JPS601110B2 - 遠心力鋳造方法 - Google Patents

遠心力鋳造方法

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JPS601110B2
JPS601110B2 JP10358981A JP10358981A JPS601110B2 JP S601110 B2 JPS601110 B2 JP S601110B2 JP 10358981 A JP10358981 A JP 10358981A JP 10358981 A JP10358981 A JP 10358981A JP S601110 B2 JPS601110 B2 JP S601110B2
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casting
thickness
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JP10358981A
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俊明 森近
純一 杉谷
猛 鳥越
公司 土田
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Kubota Corp
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Kubota Corp
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D13/00Centrifugal casting; Casting by using centrifugal force
    • B22D13/02Centrifugal casting; Casting by using centrifugal force of elongated solid or hollow bodies, e.g. pipes, in moulds rotating around their longitudinal axis
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D19/00Casting in, on, or around objects which form part of the product
    • B22D19/16Casting in, on, or around objects which form part of the product for making compound objects cast of two or more different metals, e.g. for making rolls for rolling mills

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)

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0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
クラッキングチューブなどとして用いられる。
この二層遠0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、両層の金属の鷹り合いを防ぎ、
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〔1〕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
層の凝固層1・2も高温状態であるために第2層落陽の
熱を受けて再溶融する。
その結果、同図〔mに示すように、最終的に形成される
第1層1′は所期の層厚よりも薄いものとなり、一方第
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
陣こ問題が生ずる。
すなわち、第2図に示すように、注入された第1層金属
落陽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〔1〕)、第2層金属溶
湯2を注入すると(同図〔D〕)、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〔m〕)。その場合、フラツクス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、一部のフラックスは浮上
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〔W〕)。この額向
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
クスは得られた二層管の致命的欠陥となる。これを防ぐ
方法としては、第2層金属溶湯の鋳造温度を高めて該溶
湯の保有熱量を高めることによって凝固殻2・1の形成
を遅らせるか、もしくはその再溶融を図ることも考えら
れるが、熔湯温度をそれ程高めることができないから、
その効果には限度があり、結局健全な二層管を得ること
はできない。本発明は上記にかんがみてなされたもので
あり、両層間の密着性にすぐれた厚薄任意の層厚を有す
る二層管の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、遠心力鋳造用鋳型にて、まず所要量の第1層金属溶
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、常法に従ってフラックスを投与して
よい。しかして、第1層の内側面まで凝固したのち、第
2層の鋳造を行なう。第1層の内側面までの凝固は、第
1層熔湯の鋳込み後の経過時間により判定することがで
き、また別法として、第1層の内側面の温度を非接触型
の温度計「例えば赤外線放射温度計等で測定することに
より知ることができる。こうして第1層の内側面までの
凝固を確認後、第2層金属落陽を鋳込む。この第2層の
鋳造においては、第1層と接して生成する第2層溶湯の
凝固殻(チル層)を、第2層溶湯自身の保有熱にて再溶
融させる。すなわち、本発明は、第2層落陽に「チル層
再溶湯のための熱源としての役割を兼ねさせる。従って
、第2層金属溶湯の注入量は、少くともチル層の再溶融
に要する熱量をまかなうに足る量でなければならない。
上記のように第2層溶湯は十分な熱量を有するので、第
1層に接して生成したチル層部にフラックスの一部が捕
捉されていても、チル層の再溶融によって第2層の綾傷
上面に浮上し分離される。
この熱量をまかなうための該溶傷注入量は適宜定められ
るが、通常その溶湯層厚が、第1層の層厚の約1/沙〆
上となる量であることが望ましい。第2層溶湯は、チル
層の再溶融が生起したのち、時間の経過とともにその外
側(第1層と接する側)から順次凝固し「その凝固層厚
を増していく。むろん、その層厚は該熔傷注入後の経過
時間によって定まる。本発明における第2層熔傷注入量
は前記のようにその設計肉厚とは無関係に定められるの
で、鋳型内での第2層溶湯層厚が設計肉厚をこえる場合
、そのまま凝固させると「その後余分の肉厚を切削除去
せねばならなくなる。このため、本発明は、第2層の凝
固過程において、設計肉厚をこえる余剰の溶湯を排除す
る。むろんその排除は、チル層の再溶融が完了したのち
であって、第2層の凝固層厚が設計肉厚に到達する直前
までの間に行なわなければならない。なお「チル層の再
溶融に要する時間は予め実験により知ることができるの
で、第2層金属溶湯の鋳込み後の所定時間の経過からチ
ル層の再溶融の完了時期を判定することができる。上記
の遠心力鋳造は、第3図〔1〕に示されるごとき遠心鋳
造用鋳型を用いて行なうことができる。
図中、Mは遠心力鋳造用鋳型であり、その長手方向の軸
心を中心に回転駆動手段(図示せず)にて適当な回転速
度で回転する。鋳型Mの一方の閉口端部Aには鋳型内港
湯の飛散防止のための端板3が装着される一方、鋳型内
部にはL鋳型の端部の内壁面Sの断面形状に相応する円
形状の仕切板4が摺動可能なように隊装されている。該
仕切板4は、油圧装置などの適当な駆動手段(図示せず
)の作動棒5が鋳型の回転運動に支障のないように連結
され、鋳型内で、その軸方向(長手方向)にそって移動
し得るようになっている。なお、上記仕切板4は、鋳型
内で摺動可能であって、かつその外周面と鋳型内壁面S
との間から溶湯の流出を生じない気密性が保たれるなら
ば、その材質・形状等は任意で、例えば端板3と同じよ
うな円形板状体であってもよい。上記装置において、仕
切板4を上記端板3から適当な距離だけ隔てて位置させ
、その状態で、端板3の中央部の孔6から所要量の溶湯
を注入して、設計肉厚t,を有する第1層1を鋳造し、
その内側面まで凝固するのを待ち、しかるのち第2層溶
湯を注入し、第2層溶湯層2(層厚t2)を鋳造する。
むろん、その注入量は、生成するチル層を再溶融させる
に足る量であることを要する。第2層港湯2を注入する
と、すでに凝固している第1層1との境界でチル層が生
成するが、これは該溶湯の保有熱で再熔融する。再溶融
を終えたのち、仕切板4を他方の閉口端B側にスライド
させる。その仕切板の移動は、第2層熔湯の銭込後の所
定時間の経過によりチル層の再溶融が完了したと判定さ
れた時点で直ちに行えばよい。この仕切板の移動により
空間部Vを形成し、第2層の設計肉厚t3をこえる余剰
の溶湯を上記空間V内へ流出させる。その流出量は、仕
切板の移動により形成される湯溜部の蓬方向断面積と鞠
方向の長さにより決まる。従って、仕切板4の移動量は
、形成される空間Vの湯溜り部の体積が、排除されるべ
き第2層の余剰溶湯量〔層厚L〕に等しくなるようにす
べきである。このようにして第1層1の内側に設計肉厚
に一致する第2層溶湯厚t3を保持させて凝固を完了さ
せることにより各層とも所定の層厚を有する二層管が得
られる。
湯溜り部分7は、鋳造管を鋳型から抜出したのち、切断
除去すればよい。なお、本発明方法では、他の鋳造条件
に特別の制限はなく、例えば第1層および第2層の鋳造
温度も常法どおり設定すればよい。
次に本発明の実施例について説明する。
実施例 第3図に示すごとく鋳型内に麹方向に移動可能な仕切板
が設けられた遠心鋳造用鋳型を用いて二層管の遠心力鋳
造を行う。
鋳型の内蓬は136肌、傷溜部の内径はヱ4仇ゆである
。なお、鋳型の側方には仕切板に対面して、鋳型の軸○
と同軸に油圧シリンダが設置されLそのシリンダのピス
トンロッドの先端が、鋳型と同期して回転する仕切板に
、その回転運動を妨げないように接続されておりtピス
トンロッドの駆動により仕切板を鋳型の端部に向かって
後退移動させ得るようになっている。上記鋳型を回転速
度100仇pmで鞠心まわりに回転させながら、まず0
.4%C−25%Cr−20%Ni−Fe港湯22k9
を注入して、層厚15側の第1層を鋳造し(鋳造温度】
600こ0)、その内側面に酸化防止のため、この種の
鋳造に常用される一般的フラックス〔Na3AIF64
0%、Si0236%、Ca013%、Na209%、
Fe2032%、粒度:一350メッシュ〕300【9
を投与した。
第1層の鋳造後49段経過することによりその内側面ま
で凝固したと判定し、ついで第2層溶湯として18%C
r鋼溶湯9.5k9を注入した(鋳造温度1580午○
)。その溶湯層厚は8柳である。第2層鋳造後、チル層
の再溶融が完了しかつ、第2層が2肋近く凝固したと判
定される1乳妙経過後時点で、直ちに仕切板を油圧シリ
ンダにて5仇咳移動させることにより、層厚6肋に相当
する量の第2層落陽を傷溜部内に排出させ、そのまま凝
固させた。凝固完了後、鋳型より抜出し、湯溜り部分の
地金を切断除去して外径134肋第1層厚15側、第2
層厚柵の二層管を得た。上記実施例で得られた二層管を
軸方向および径方向に切断し、切断端面をカラーチェッ
クにより検査した結果、各層金属相互の渡り合いがなく
、所定の成分組成と設計肉厚とを有し、また層間の密着
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、両層間の金属の湿り合いによ
る第1層厚の減少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熔融されるの
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者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。更
に、第2層は残湯の排除によって容易に望む層厚とする
ことができ、かくして所定の化学成分と厚薄任意の各層
厚を備えた密着性の良好なこ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層落
陽を注入すると、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〔1〕,〔日〕および第2図〔1〕,〔ロ〕,〔
皿〕,〔W〕は遠′○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、第3図〔1〕および
〔0〕は
本発明の実施に用いられる遠心鋳造用鋳型内における各
層の鋳造要領の具体例を示す断面説明図である。 ・1:第1層、2:第2層、3:端板、4:仕切板、6
:仕切板移動用作動綾、M:遠心鋳造用鋳型。 第3図 第1図 第2図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 鋳型の一方の開口端部に、中心部に孔を有する端板
    が装着される一方、該鋳型内に配置される円型仕切板が
    、これに連結された駆動手段にて鋳型内をその長手方向
    に摺動可能なように設けられた遠心力鋳造用鋳型におい
    て、該仕切板を、上記端板から適当な距離だけ隔てて鋳
    型内に位置させておき、前記端板の孔から金属溶湯を注
    入して第1層を鋳造し、その内側面まで凝固したのち、
    第2層を鋳造するにあたり、第1層に接して生成する凝
    固殻(チル層)を再溶融させるに足る量の第2層溶湯を
    注入し、該チル層が再溶融したのち、前記仕切板を他方
    の開口端部側へ移動させることにより形成される空間部
    に、第2層の設計肉厚を越える第2層溶湯を排除するこ
    とを特徴とする二層管の遠心力鋳造方法。
JP10358981A 1981-07-02 1981-07-02 遠心力鋳造方法 Expired JPS601110B2 (ja)

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