JPS61177324A - 球状黒鉛鋳鉄管の連続製造方法及び装置 - 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、球状黒鉛鋳鉄管を連続鋳造し該連続鋳造後に
熱処理して使用に適した組織、非限定的には例えばベイ
ナイト組織をもつ管を製造する方法に係る。１９８４年
１月１０日のフランス特許出願第８４００３８２号（フ
ランス特許公開第２５５７８２０号）は、中子を使用し
ない竪型底注ぎ連続鋳造による金属鋳鉄管の製法を開示
している。

フランス特許出願第２４１５５０１号は、管本体の内部
空間を形成するための中子を用いる竪型上注ぎ連続鋳造
による鋳鉄管の製法を開示している。

更に、フランス特許第２５２２２Ｈ号は遠心鋳造と熱処
理とを順次用いたベイナイト組織をもつ球状黒鉛鋳鉄の
遠心鋳鉄管の遠心鋳造法を開示している。

該特許に於ける１つの利点は、焼戻し段階を遠心チル鋳
型内で直接開始して熱処理を実施し得るので、熱処理の
時間と熱エネルギとのかなりの節約が得られることであ
り、第２の利点は、鋳鉄管の標準的フェライト組織に比
較して有利なベイナイト組織が得られることである。即
ち、球状黒鉛鋳鉄管がベイナイト組織を持つ場合、伸び
率が等しい値のときの弾性限度と破壊強度とが顕著に向
上する。また、標準的に要求される機械的特性を持つ鋳
鉄管を製造したい場合、フェライト組織をもつ公知の管
に比較してベイナイト組織を持つ鋳鉄管の肉厚を薄くし
鋳鉄管をかなり軽量化し得る。

公知の遠心鋳造による鋳鉄管の製法は不連続方法である
。該方法の利点は、フランス特許第２５２２２９１号に
記載のごとくオーステナイト焼戻しを現場（ｉｎ　５ｉ
ｔｕ）、即ち遠心チル鋳型の内部で実施し得ることであ
る。

出願人の課題は、所定の組織、非限定的に例えばベイナ
イト組織をもつ球状黒鉛鋳鉄管を連続鋳造する方法、特
に球状黒鉛鋳鉄の焼戻し適性が良くないにも関わらず、
管の壁全体にわたって均質な組織を持つ球状黒鉛鋳鉄管
を連続鋳造することができしかも工業的に再現可能な方
法の開発であった。

出願人は本発明の方法によってこの課題の解決に成功し
た。

本発明の目的は、炭素２．５〜４．０％、ケイ素２〜４
％、マンガン０．１−０．６％、モリブデン０〜０．５
％、ニッケル０〜３．５％、銅０〜１１％、マグネシウ
ム０〜０．５％、硫黄最大値０．１％、リン最大値０．
０６％及び残分鉄から成る重量組成をもつ鋳鉄を用い、
冷却管状ダイス内部での連続鋳造法によって管を形成す
るタイプの方法であり、ベイナイト、ベイナイトとフェ
ライト、又はフェライトとパーライトを含む組織から選
択された均質でかつ調整された組織をもつ球状黒鉛鋳鉄
管を製造する方法であって、冷却管状ダイスの出口で形
成直後の管が固体の耐火性粒子の流動浴を通過すること
、及び、該耐火性粒子が冷却管状ダイスの出口から出る
ときの管の温度より実質的に低い温度に冷却されている
ことを特徴とする方法を提供す゛ることである。

本発明の目的は更に、球状黒鉛鋳鉄管の連続鋳造手段を
含むタイプの本発明方法の実施装置、即ち、連続鋳造用
冷却ダイスの下流に固体の耐火性粒子の流動槽を含んで
おり、前記槽が流動浴を冷却するための水循環用管状コ
イルを備えており前記コイルが流動浴に埋込まれており
、前記槽が、槽内の前記粒子の流動浴を通過させるため
に管の入口または出口の機能を果たす少なくとも１つの
オリフィスを有することを特徴とする装置を提供するこ
とである。

本発明の方法及び装置によれば、連続ダイス０出口で連
続的に行なわれる球状黒鉛鋳鉄管の熱交換冷却処理が完
全に均等で再現性があり、このため極めて瓢緻密で均質
な管組織が得られる。特に、鋳鉄管の鋳造直後に耐火性
粒子の流動浴で熱処理するので、鋳鉄管を放冷し後で再
加熱して焼戻す場合よりも鋳鉄の硬化適性が良い。即ち
、本発明る。

本発明の別の特徴及び利点は、添付図面に示す非限定具
体例に基づく以下のへ記載より明らかにされるであろう
。

第１図の具体例では、本発明を鋳鉄管Ｔの連続的底注ぎ
鋳造に使用している。

装置は以下の構成要素を含む。

（１）サイフオンユニットによる溶融鋳鉄供給手段耐火
材例えばアルミナシリカ系から成るサイフオンユニット
１は主として、上端に材料供給手段たる注湯漏斗２を有
し下端に管Ｔ形成用ダイスの底部に開口する底注ぎオリ
フィス３を有するＬ形湯管から成る。

（２）外部冷却ルツボまたはダイス 冷却管状ダイス又はルツボは、底注ぎオリフィス３と同
じ軸線ｘ−ｘをもつように装着されている。

該ルツボは、形成すべき管Ｔの外径に対応する内径を有
する軸線Ｘ−ｘの黒鉛スリーブ４と、例えば銅から成る
冷却水循環ジャケット５とを含む。冷却水はバイブロか
ら流入しパイプ７から流出する。黒鉛スリーブ４はサイ
フオンユニット１に直接担持されている。高さのほぼ全
体にわたってスリーブ４と接触しつつスリーブ４を包囲
している冷却ジャケット５は、サイフオンユニット１と
直接に接触せず耐火性環状スペーサースタンド８によっ
てサイフオンユニット１から隔てられている。冷却ジャ
ケット５の上部は黒鉛スリーブ４の上端より上方に伸び
ている。このスリーブ４とジャケット５との構造によっ
て冷却ルツボ又はダイスが構成される。

（３）３部形式の熱処理装置 （Ａ）調整温度の流動媒体に管Ｔを浸漬させるための流
動槽。

（Ｂ）管Ｔを徐冷するための管Ｔの断熱スリーブ。

（Ｃ）管Ｔの温度を維持するための公知のトンネル炉。

本発明によれば、流動槽はダイス４−５及び形成すべき
鋳鉄管Ｔの軸線Ｘ−ｘと同軸的にダイス４−５の上方即
ちダイス４−５の下流に装着されている。槽即ち容器９
は、上端で大気に開口しており例えば冷却ジャケット５
の上縁又は図示しないフレームに担持されている。槽９
は軸線Ｘ−ｘをもつ環状底部を有しており、該底部は鋳
鉄管Ｔを自由に通過せしめるように該鋳鉄管Ｔの外径と
対応する円形開口１０を有する。開口１０を含む環状底
部の上方で該環状底部に平行に多孔質プレート■１が固
定されている。該プレート１１は該底部から離間してお
り所定圧力例えば２〜８バールの圧力の空気を受容する
チャンバ１２を形成している。圧縮空気はパイプ１３か
らチャンバ１２に供給される。パイプ１３は例えば安全
弁と図示しない圧力計とを含む装置１４で制御されてい
る。多孔質プレー［１の上方に流動化チャンバが存在し
、該チャンバは大気に開口している。

該チャンバは所定量の固体粒子好ましくは耐火性粒子、
例えば砂１５又はシリカ又はアルミナを収容しておりこ
れら粒子を流動せしめる。この流動化チャンバは所定数
の管状コイル１６を内蔵しており、該コイル１６は槽９
の外径と開口１０の外径との間の直径を持つ螺旋として
巻かれている。冷却水はパイプ１７から流入し、管状コ
イル１６を通過しパイプ１８から流出する。

本発明によれば、形成すべき管Ｔの外径より大きい内径
をもつシャフト３３が、槽９の上方で槽９と同じ軸線ｘ
−ｘ上に装着されている。シャフト３３は、例えば鉱物
繊維フェルト３４から成る断熱スリーブ３４を包囲して
いる。該シャフト３３は管Ｔの自然冷却を緩徐にするた
めに備えられている。断熱スリーブ３４が厚いほど管Ｔ
の冷却が緩徐になる。シャフト３３の高さは裁断される
べき管Ｔの長さに少なくとも等しい。

本発明によればシャフト３３の内面に管Ｔの案内兼支持
ローラ３５が備えられている。これらローラ３５は断熱
スリーブ３４より内側に突出しており、軸線ｘ−ｘをも
つ円筒状シャフト３３の母線および管Ｔの母線と平行に
配列されている。少なくとも一部のローラ３５が駆動さ
れて管Ｔを前進せしめる。また、本発明によれば、シャ
フト３３と該シャフトに内蔵された断熱スリーブ３４と
は「傾動自在」に装着されている。シャフト３３は９０
度傾動し得る。このためにンヤフト３３は傾動側の下端
に関節ラグ３６（第２図及び第３図）を支持する。軸線
ｘ−Ｘに対して直角を成す軸線Ｙ−Ｙをもつ水平ジャー
ナル３７がラグ３６に固定されている。シャフト３３は
傾動するためにラグ３６の上方に傾動ラグ３８を有して
おり、傾動ジヤツキ４０のロッド３９の末端がラグ３８
に枢着されている。ジヤツキ４０のボディは公知のごと
くピストンロッド３９から遠い末端のフレーム４１に枢
着されている（第３図）。ジヤツキ４０は例えば複動液
圧ジヤツキ４０である。この具体例では（第３図）、ロ
ッド３９の伸長状態で（実線）シャフト３３は鉛直（軸
線Ｘ　−Ｘ）でありロッド３９の収縮状態で（鎖線）シ
ャフト３３は水平（軸線Ｘ１−Ｘｉ）であり、後述する
温度保持炉４４の入口の延長上に位置する。即ちジヤツ
キ４０はシャフト３３を矢印＾Ｒの方向に傾動させる。

図示のごとくトンネル炉４４（第２図及び第４図）が管
Ｔの温度維持のために備えられており、該トンネル炉４
４はシャフト３３が軸線Ｘ１−Ｘｉをもつ位置に横置さ
れているときにスリーブ３４とシャフト３３との延長上
に位置するように設けられ、つぎに軸線Ｘ１−Ｘｉ又は
該軸線に平行な方向ＡＲＩに垂直な方向ＡＲ２に続伸す
る。両端に開口をもつトンネル炉４４は、軸線Ｘ１−Ｘ
ｉをもつ入口用の側面開口４２と、方向ＡＲ２に平行な
軸線をもつ出口用の開口４３とを有する。容管Ｔが軸線
Ｘ１−ＸＩ（即ち方向ＡＲＩ）と方向ＡＲ２との間で９
０度方向転換してトンネルを通過し得るな方向ＡＲＩに
管Ｔを支持し前進せしめる伸縮自在なローラ４５が備え
られており、この前進運動のためにスリーブ３４のロー
ラ３５と炉４４のローラ４５との少なくとも一部が、図
示しない公知の方法で駆動される。ローラ４５は鉛直ジ
ヤツキ４７によって支持されており、該ジヤツキはロー
ラ４５を方向ＡＲ２のトラック４８の下方に収縮させる
。管Ｔを支持するトラック４８は、炉４４に導入される
容管Ｔの母線に垂直である。トンネル炉４４内で方向Ａ
Ｒ２に順次に管Ｔを前進させるために、一対の無端チェ
ーン４９が備えられており、該無端チェーン４９は図示
しない方法で駆動されるホイール５０によって支持され
ている。最後にトンネル炉４４は、管Ｔの温度維持用加
熱雰囲気を内部に生成するために所定数のバーナ（例え
ばガスバーナ）を備える。

０ユｌ化副１１ 該装置は流動化槽９の出口の処で切断デバイスにの上流
に配置されている。該装置は例えば（シャフト３３及び
スリーブ３４と同様の断熱スリーブ３４ａを備えるシャ
フト区分３３ａから成り管Ｔを上向きに案内する被駆動
ローラ３５を必須要素として含む。

（５）管切断デバイス 公知の切断デバイスには、トラフを含む流動化槽９と引
出装置３３ａとの下流に配置されており、対向する２つ
のブレードとして図示されている。切断デバイスには例
えば引出装置３３ａとシャフト３３との間に挿入されて
いる。

本発明の熱処理の操作及び実施（第１図、第２図及び第
４図） 管Ｔの形成を開始するために装置内に溶融鋳鉄を導入す
る前に、形成すべき管Ｔと等しい外径と等しい肉厚とを
有する管状スチールスリーブから成る（図示しない）ジ
グ（ｍａｎｉｋｉｎ）即ち擬似管を、ダイス４−５の上
部から流動及び熱処理槽９に導入し、黒鉛スリーブ４の
上端のレベルより低いレベルに到達させる。次に溶融鋳
鉄を注湯漏斗２から矢印ｆの方向に注入し、ダイス４−
５のスリーブ４の上部よりやや低いレベルＮに到達させ
る。この溶融鋳鉄は以下の重量組成を有する。炭素２．
５〜４％、ケイ素２〜４％、マンガン０．１〜０．６％
、モリブデン０〜０．５％、ニッケル０〜３．５％、銅
０〜１１％、マグネシウム０〜０．５％、イオウ最大値
０．１％、リン最大値０．０６％及び残分鉄。ジグがレ
ベルＮより下方に浸漬すると直ちに、ジグの導入以前に
は空であった槽９の流動化チャンバに砂１５を導入する
。即ちジグが、それまで存在しなかった砂材料収納用の
管状内壁を与えるので、それまで導入できなかった砂１
５の導入が可能になる。冷却水はバイブロ、７を介して
ジャケット５に出入し、パイプ１７．１８を介して管状
コイル１６に出入する。

公知のごとく鋳鉄は、はぼ円錐台形の凝固面Ｓに沿って
スリーブ４と接触して冷却されジグに付着する。ジグは
シャフト３３ａ及びシャフト３３の動力ローラ３５によ
って順次引き上げられ、これに伴って凝固鋳鉄部分が、
管Ｔの起端の形状でステップ的に引上げられる。

次に、ジグがまだ矢印ｆ１の方向で槽９内で移動中に、
圧縮空気又は窒素をパイプ１３から流動化ガス導入用チ
ャンバ１２に送る。流動化浴１５に埋込まれていたコイ
ル１６の全周囲で砂材料が流動化され、槽９の上端レベ
ルに近いレベルに到達する。従って流動化以前の不活動
状態の砂材料１５のレベルよりかなり上方に到達する。

流動化槽９の内部でジグに代替して管Ｔの起端が矢印ｆ
１の方向に上昇し始めると、矢印ｆ１の方向の肢管Ｔの
上昇に伴って管Ｔの熱処理が開始され遠域的に進行する
。

管Ｔのベイナイト化用熱処理は、第５図に示す温度変化
条件下でフランス特許第２５２２２９１号に記載のごと
〈実施される。

ベイナイト化焼戻しの第１段階（ａｂｃ）第５図のグラ
フで、Ｙ軸は温度（Ｔ’Ｃ）を示し、Ｘ軸は時間（１）
を示す。第５図のグラフａ・・・・・・ｈは、本発明の
熱処理の際の球状黒鉛鋳鉄管の温度変化を示す。

流動化槽９内で、流動砂浴１５の温度が所望組織を得る
に必要な値（例えばベイナイト組織では１００〜２００
℃）に調整されているときに、熱処理の第１段階が実施
される。この段階はダイス４−５から出る管からの熱を
利用した加熱を伴わないベイナイト化焼戻しである。１
００〜２００℃の砂浴１５の温度は、パイプ１７Ｊ８に
２０℃のオーダの温度の水を循環させることにより一定
に維持される。砂浴１５の冷却度は、パイプ１３から流
入する流動化用空気の流量と水の循環速度とに依存する
。流動化用空気の流量と水循環速度とは調整自在である
。従って、出発点ａ（ダイス４の出口）に於ける管Ｔは
、まだ形成凝固直後の温度１１００℃を維持する。点ａ
とｂとの間（多孔質プレート１１のレベル）で管Ｔの温
度は、約１１００℃から約８５０℃又はやや高い温度ま
で急激に低下する。点ａ及びｂに於いては、管Ｔの組織
はオーステナイトである。　点ｂ（流動他塔１５流入口
）から点Ｃ（流動化浴１５流出口）までの管Ｔの温度低
下は、極めて短時間で急激に生じる（８５０℃から約つ ５００℃）。管Ｔが流動化槽９を通過する間に管Ｔの全
表面が、コイル１６によって１００℃〜２００℃のオー
ダの温度に維持された流動砂浴１５と接触する。これが
ベイナイト化焼戻しである。このように流動浴は、形成
された管Ｔから極めて強力な熱排出を達成する。しかも
この熱排出は、管Ｔの各点が等しい熱処理を受けるよう
に砂浴１５に浸漬された管Ｔの壁全体で均等に達成され
る。

流動化槽９を出た管Ｔは直ちに引出装置３３ａにはいる
。引出装置３３ａは管を冷却から保護しつつ動力ローラ
３５によって案内し、切断デバイスＫを通過して放冷及
び徐冷用のシャフト３３に到達させる。

シャフト３３は鉛直状態に配置されている。第５図の温
度グラフで、点ｄはシャフト３３の入口に対応する。従
って槽９とシャフト３３との間の切断デバイスＫを包含
する引出装置３３ａの通過区間がグラフの部分ｃｄに対
応し、ここで管Ｔの外壁の温度が若干低下する。点ｄの
温度はほぼ４８０℃である。シャフト３３力！断熱スリ
ーブ３４を備えるので、シャフト３３内の管Ｔの冷却は
緩徐である。点ｅでシャフト３３を離れるときの管Ｔの
温度は、３５０℃のオーダである。　　シャフト３３内
で管Ｔが所望の長さになると、切断デバイスＫによって
管Ｔの切断が行なわれる。

上記段階で得られたベイナイト組織を強化又は固定する
ために、切断後の管下をトンネル炉４４内に搬送する。

トンネル炉４４は管を傾動したシャフト３３の水平軸線
Ｘ１−Ｘｉに平行な方向ＡＲＩで移動させる。このため
には（第２図及び第３図）、管Ｔをデバイスにで所望の
長さに切断後ジヤツキ４０を操作してシャフト３３と該
シャフト３３に収容支持された管Ｔとを、ジャーナル３
７の軸線ＹＹの回りで矢印ＡＲの方向に９０度回動させ
る。シャフト３３はジヤツキ４０のロッド３９のストロ
ークの終点（第３図の鎖線部分）まで回動する。従って
軸線Ｘ−Ｘの鉛直状態から軸線Ｘ１−ＸＩの水平状態、
即ちトンネル炉４４の入口４２の延長上又はその近傍に
到達する。この傾動中及び新しい位置ｘｔ−ｘｔで、ロ
ーラ３５によって支持されている管Ｔはトンネル炉４４
に導入可能な状態になる。動力ローラ３５と動力ローラ
４５とが順次回転駆動され、管Ｔをトンネル炉４４に導
入する。

炉４４内で管Ｔは水平状態で前進を続け、管Ｔを炉４４
の出口４３に案内する新しい方向ＡＲ２に９０度方向転
換する。この方向転換は以下の順序で行なわれる。

ジヤツキ４７がローラ４５をトラック４８の下から後退
させる。管Ｔはトラック４８と無端駆動チェーン４９と
によって支承される。チェーン４９は、管Ｔを新しい方
向ＡＲ２で炉４４の出口４３まで案内する。トンネル炉
４４はガスバーナ４６によって加熱されており、この温
度は（駆動チェーン４９の案内速度の調整によって）調
整自在な速度で、トンネル炉４４に沿って前進する管Ｔ
が２つの極限値（２つの等温線）間の一定の等温に維持
されるような温度である。極限値の１つは上限値（第５
図の部分ｅｌＮ即ち４５０℃の等温線）でありもう１つ
は下限値（部分ｅ２ｆ２即ち２５０℃の等温線）である
、２５０℃〜４５０℃の中間部分、即ち等温線ｅｆ（第
５図）に沿って管Ｔの温度が極限値ｅｌｆｌ−ｅ２ｆ２
間に維持される。管Ｔはシャフト３３の内部で、温度ｄ
（シャフト３３の入口）から温度ｅ（シャフト３３の出
口赫で炉４４の入口）に変わる。温度ｅはｅｌと０２と
の間の温度である。ｅｌは４５０℃でありｅ２は２５０
°Ｃである。この温度保持炉４４の熱処理段階で、組織
マトリックスのベイナイトの安定性及び残存する可能性
のあるオーステナイトの安定性が確保される。ベイナイ
ト化を維持すると、均質なベイナイト組織又は均質なベ
イナイト十オーステナイト組織が確保される。点ｒ１又
はｆ２を通過後管は（４）で後述するごとく冷却される
。

管Ｔは点ｒ１とｆ２との間の４５０℃〜２５０℃の温度
でトンネル炉４４を出て、第３段階即ち最終段階で（４
）で後述するごとく冷却される。従って管７Ｔが一定温
度に維持されるのは、第５図の部分ｅｌｆｌとｅ２ｆ２
との間の斜線領域（点線部分ｅＤである。ベイナイト組
織又は場合によりベイナイト十オーステナイト組織は均
質であり、フランス特許第２５２２２９１号に記載の最
適機械的特性を与える。

（３）大気中での冷却を行う最終第３段階（部分子　Ｉ
ｇｈ又はｆ２ｇｈ） トンネル炉４４を出た管Ｔは、部分Ｈｇに於いて例えば
５〜２５℃の常温まで短時間で大気冷却され、最終的に
この温度即ち大気温度に維持される（部分ｇｈ）。従っ
て球状黒鉛鋳鉄管Ｔは、ベイナイト組織又はベイナイト
＋オーステナイトの混合組織をもつ。

従って肉厚５〜２０ｍｍで、公称直径６００〜２５００
ｍｍ特に１０００〜１６００ｍｍの鋳鉄管、好ましくは
給水管の形成及び熱処理が可能である。本発明の方法及
び装置は、大きい直径をもつ比較的薄肉の鋳鉄管Ｔの製
造に特に有利である。

梗九 焼戻しの第１段階は、形成された管Ｔの熱を利用して第
５図のグラフの点すで加熱を要せずに開始される。ここ
で管Ｔは約８００〜８５０℃の温度になる。

「ダイス４−５と槽９」との組合わせによって、ベイナ
イト焼戻しを行うために放冷と温度８００〜８５０℃の
再加熱とを実施する球状黒鉛鋳鉄管Ｔの焼戻し適性より
も遥かに優れた焼戻し適性が得られる。

流動砂浴１５を含む槽９を使用するので管Ｔの全長及び
円筒扶壁全体にわたって均等な温度が確保され従って熱
処理の信頼性及び再現性が確保される。

更に、冷却水の代わりに流動砂１５、又はそれ以外の適
当な固体材料粒子の浴を管下から外部への放熱即ち熱排
出媒体として使用するので、鋳鉄浴Ｆの近傍での安全性
も高い。

前述のごとく、ダイス４−５と槽９とが直接連続してい
るため即ち互いに接続しているため、言い換えるとダイ
ス４−５と流動槽９とを組合わせているため、Ｔの形成
開始直後、即ちダイス４−５の出口で（第５図の部分ｂ
ｃ）ベイナイト化焼戻しが可能である。

従って共析温度（７００’Ｃ〜７５０°Ｃ）より低温ま
で放冷し、次に８５０℃まで再加熱して後処理的にベイ
ナイト焼戻しを実施する管の焼戻し適性に比較して、蟲
かに優れた焼戻し適性が得られる。本発明によれば、所
望のベイナイト組織が確実に得られる。

また、後述するごとく流動砂浴１５の温度次第で、別の
組織を確実に得ることも可能である。流動砂浴１５の温
度の調整が容易であり（コイル１６の循環水の温度と流
量とを調整すればよい）、またこの流動砂浴１５で処理
される管Ｔの温度が管全長にわたって均等なのでこの熱
処理の信頼性は高くかつ工業的に再現性がある。

変形例 第６図の具体例は鋳鉄管Ｔの竪型上注ぎ連続鋳造に本発
明の熱処理方法及び装置を利用している。

このタイプの装置はフランス特許第２４Ｌ５５Ｑ１号に
記載されており、連続鋳造軸線ｘ−ｘをもつように構成
されている。

装置は、溶融鋳鉄供給手段と、鋳鉄管形成手段と、鋳鉄
管の熱処理装置とを含む。

（１）溶融鋳鉄供給手段（一部図示） 装置上端の湯溜１９は図示しない低圧トリベの一部又は
電気反射炉の一部であり、内部に窒素又はアルゴンのご
とき不活性ガスの圧力が作用している。湯溜１９の下端
は軸線ｘ−Ｘの入湯口２０をもつ。

（２）鋳鉄管形成手段 入湯口２０の軸方向に黒鉛中子２１が挿入されており、
該中子は形成すべき管Ｔの内形を提供しており、同様に
黒鉛から成るダイス２３のヘッド２２は形成すべき管Ｔ
の外形を提供している。中子２１は例えば水冷コイルの
形状の誘導子２４から成る加熱デバイスを内蔵する中空
円筒である。中子２１とダイス２３とは、形成すべき管
Ｔの内寸及び外寸に対応する環状スペース２５を形成す
る。該スペース２５の内部で、鋳鉄Ｆはダイス２３の壁
の凝固面に沿って徐々に凝固する。ダイス２３のヘッド
２２は入湯口２０と共に、耐火性断熱スリーブ２６が充
填された環状スペースを形成し、該スリーブ２６は、溶
融鋳鉄冷却用媒体流を湯溜１９から流出させないための
障害物を形成する。管状ダイス２３の下端は中子２１の
下端と等しい高さであり、銅のごとき熱伝導性のよい金
属又は金属合金の管状ケーシング２７によって環状間隙
を伴って包囲されている。該ケーシング２７の上端はフ
レア状に拡大して溜２８を形成しており、ヘッド２２を
除くダイス２３の全長にわたってダイス２３と密接に接
触している低融点の溶融金属（例えば鉛又は錫）のジャ
ケット２９の容器として機能している。低融点溶融金属
のジャケット２９の供給は、パイプ３０を介して上部か
ら又はバイブ３１を介して底部から行なわれる。また必
要な場合バイブ３１は、冷却用溶融金属２９の排出を行
う６゜ケーシング２７は、更に水循環を含む中空冷却ス
リーブ３２でぴったりと包囲、されており、該スリーブ
３２の内壁がケーシング２７の外壁と接触している。

公知のごとく、中子２１とダイス２３との間の環状スペ
ース２５の丁度出口で、管Ｔが完全に形成凝固される。

（３）熱処理装置 ダイス２３の下方にダイス２３の下部から適当に離間し
て、軸線ｘ−ｘをもつ流動化槽９が装着されている。槽
９は、管Ｔ挿入用開口１０と、同じく管Ｔ挿入用開口を
もつ環状多孔質プレート１１とを含む環状底部を有する
。多孔質プレート１１の上方で槽９は、水冷コイル１６
を含む螺旋管状コイルで冷却される流動砂浴１５を含む
。前述の具体例と違って流動化槽９は開口１０からでな
く上部から熱処理管Ｔを受容する。然しなから、流動化
槽９通過以前及び通過中の管Ｔの温度変化は、第５図の
点ａｂｃを通る同じグラフで示される。（ベイナイト化
焼戻し処理）槽９の次に断熱ジャケット３４ｂと動力駆
動ローラ３５とをもつ引出装置３３ｂ１断熱スリーブ３
４をもつシャフト３３が順次配置されており、次いでガ
スバーナをもつ温度保持トンネル炉が配置されている。

該炉は図示されていないが第２図及び第４図の炉４４と
同様である。引出装置３３ｂとシャフト３３との間に管
Ｔの切断デバイスＫが挿入されている。第１図〜第３図
に示すようにシャフト３３の下端は、ラグ３６及び傾動
軸Ｙ−Ｙをもつジャーナル３７とラグ３８及び９０度の
傾動を与える図示しない手段とを備える。

本発明の熱処理の完全段階は、第１．２．３．４及び５
図に示した具体例と同じ条件下で、第５図に示した３つ
の段階で実施される。即ち、先ずダイス２３と流動化槽
９との間で部分ａｂに沿ったオーステナイト化−ベイナ
イト化焼戻し段階が行なわれ、流動化槽９内での急激な
温度低下によって部分ｂｃに沿ったベイナイト化段階が
行なわれ、最後に管Ｔの切断後に温度保持トンネル炉４
４内部で水平部分ｅｆ（または等温線ｅｆ）に沿った温
度安定化段階が行なわれる。水平部分ｅｆは、上限等温
線ｅｌｆｌ（４５０℃）と下限等温線ｅ２ｆ２（２５０
℃）との間の斜線領域である。熱処理は、ベイナイト維
持炉４４をでた管Ｔの大気冷却を行う最終段階ｆ１ｇｈ
又はｆ２ｇｈで完了する。　熱処理に関しては前述の具
体例と同様の利点が得られるが、唯一の違いは管Ｔの製
造に中子２１を使用し管Ｔを矢印ｆ２の方向に下降させ
ることである。

ベイナイト以外の組織の生成 ベイナイト以外の組織、例えば完全に調整された比率の
パーライトを含有するようなベイナイト＋パーライトま
たはフェライト中パーライト組織を所望する場合、従来
の熱処理では各処理バッチごとまたは管の一端から他端
までパーライトの比率を再現することは不可能であった
が、本発明の処理によればこれらの比率の忠実で工業的
な再現が可能である。フェライト中パーライト組織の場
合シャフト３３を削除し得る。

同様に本発明の処理によれば、ベイナイト＋フェライト
組織を再現することも可能である。

ベイナイト＋フェライト組織の場合は、流動砂浴１５の
温度としてベイナイト単独の場合同様１００〜２００℃
が必要である。

フェライト相とパーライト相との各々が所定の比率で含
まれるフェライト中パーライト組織の場合流動砂浴１５
温度は、該浴を通過する管Ｔの冷却温度が一定になるよ
うに選択する必要がある。換言すれば第７図の熱曲線図
の斜線部分で示すアルファ十ガンマ＋黒鉛の３相バンド
で、管Ｔが一定の冷却速度を有するとフェライトとパー
ライトとの選択比率が得られる（このバンドは「鉄、炭
素、ケイ素」の三元状態図の３つの相、フェライト、オ
ーステナイト及び黒鉛が共存する鋳鉄の共析変態領域を
示すのでα＋γ＋ぴバンドと指称される）。

流動浴１５を通過するときの管Ｔの調整自在な−定の通
過速度によって、３相バンド（α＋γ＋ｇ）で一定の冷
却速度が得られこれにより、フェライトとパーライトの
各相の予め選択された一定の比率が保証される。ベイナ
イト焼戻しの場合と同じく、流動化空気の流量（パイプ
１３）とコイル１６内の水循環速度との選択によって冷
却度を調整するとよい。

冷却度を低減したい場合コイル１６の水循環を停止する
か又はコイル１６を加熱手段に代える。これら加熱手段
は、例えば流動浴１５に埋込まれるか又は金属槽９を包
囲するか、又は流動化空気（バイブ１３）を加熱すべく
配置された電気加熱用抵抗でもよい。

加熱手段としてガスバーナを使用してもよい。

このようなフェライト＋パーライト組織を得るには第７
図の温度時間相関図に従って処理する。

第１段階（ａｂｃ） この図で点ａは、管Ｔがダイス４−５から出る位置に対
応する。このことは第１具体例（第５図）と同様である
。温度は１１００℃である。流動浴の流入口の点すでの
管Ｔの温度は、第５図同様８５０℃である。

流動浴の流出口の点Ｃで、管Ｔの温度は６００℃よりや
や高い温度まで下がる。第７図によれば点すとＣとの間
の温度低下は、第５図の処理よりも遥かに緩徐で漸減的
であることが理解されよう。点ｂ−ｃ間は管Ｔの冷却速
度が一定に維持された温度範囲７７０℃〜８１０℃の３
相バンド（α＋γ＋ｇ）である（鋳鉄の共析変態ゾーン
）。バンド（α＋γ＋ｇ）は斜線部分で示される。

最終第２段階 管Ｔは流動浴１５の出口で大気に突入し、シャフト３３
を通過する必要がないので、グラフ部分ｃｋで示される
ように大気中で自然冷却される。

本発明の連続熱処理によれば、以下のパラメータを一定
に維持することによって、存在する各相（フェライト相
及びパーライト相）の比率を正確に調整し得る。

一管Ｔの引出速度、 一管Ｔの冷却速度、 一点ａ（管Ｔがダイス４−５から出る点）と点Ｃ（管Ｔ
が流動浴１５から出る点）との間の装置の全部の点の温
度。

【図面の簡単な説明】

第１図は、嵌合口をもたない管の底注ぎ連続鋳造用に使
用される本発明装置の概略断面図、第２図は、本発明の
熱処理装置を示す第１図を補完する概略断面図、第３図
は、本発明の熱処理装置の機械的細部を示す概略立面図
、第４図は、熱処理装置の一部を示す第２図の４−４線
に沿った概略部分断面図、第５図は、ベイナイト組織を
得るための熱処理中の鋳鉄管の温度変化曲線を示す熱処
理状態図、第６図は、嵌合口をもたない鋳鉄管の上注ぎ
連続鋳造用に使用される本発明装置の変形例の概略部分
断面図、第７図は、フェライト＋パーライト組織を得る
ための熱処理中の温度変化曲線を示す第５図同様の熱処
理状態図である。 ４−５・・・・・・ダイス、９・・・・・・流動化槽、
１５・・・・・・流動浴、１６・・・・・・コイル、２
１・・・・・・中子、３３・・・・・・シャフト、３３
ａ、　３３ｂ・・・・・・引出装置、３４・・・・・・
断熱スリーブ、３５・・・・・・ローラ、３６・・・・
・・ラグ、３９−４０・・・・・・傾動手段、４４・・
・・・・トンネル炉。

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. （１）炭素２．５〜４％、ケイ素２〜４％、マンガン０
   ．１〜０．６％、モリブデン０〜０．５％、ニッケル０
   〜３．５％、銅０〜１１％、マグネシウム０〜０．５％
   、硫黄最大値０．１％、リン最大値０．０６％及び残分
   鉄から成る重量組成をもつ鋳鉄を用い、冷却管状ダイス
   内部での連続鋳造法によって管を形成するタイプの方法
   であり、ベイナイト、ベイナイト＋フェライト又はフェ
   ライト＋パーライトを含む組織から選択された均質な調
   整組織をもつ球状黒鉛鋳鉄管を連続製造する方法であっ
   て、冷却管状ダイスの出口で形成直後の管が耐火性粒子
   の流動浴を通過すること、及び、該耐火性粒子が前記冷
   却管状ダイスの出口から出るときの管の温度より実質的
   に低い温度に冷却されていることを特徴とする方法。
2. （２）第１段階では、先ずダイスの出口から１１００℃
   のオーダの温度でかつオーステナイト組織をもつ管を出
   し、該管を８５０℃のオーダの温度まで冷却し、次に固
   体耐火性粒子の流動浴に通して管の全長にわたり強制的
   にかつ均等に冷却を行って管を急激に約５００℃にして
   （ベイナイト化焼戻し）ベイナイト組織を生成し、次の
   中間段階では５００℃の管を２５０℃〜４５０℃の間の
   値まで徐冷し、管を所定の長さに切断し、次の第２段階
   所謂ベイナイト化維持段階では、切断した管をトンネル
   炉に通して該トンネル炉で最高等温線（４５０℃）と最
   低等温線（２５０℃）との間の一定の等温に管を維持し
   て均質なベイナイト組織又はオーステナイト＋ベイナイ
   ト組織を生成し、最後に最終段階で管を大気中で放冷す
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の方法
   。
3. （３）第１段階の流動浴の温度が１００℃〜２００℃に
   維持されており、この処理の終了時には少なくとも部分
   的にベイナイト組織をもつ管が得られることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項に記載の方法。
4. （４）フェライト＋パーライト組織をもつ管を得るため
   に、第１段階で、先ず１１００℃のオーダの温度でダイ
   スから管を出し、該管を８５０℃のオーダの温度まで放
   冷し、次に固体耐火性粒子の流動浴に通して管の全長に
   わたって一定の冷却速度で６００℃を上回る温度まで均
   等に冷却し、次に最終段階たる第２段階で、管を大気中
   で自然に放冷することを特徴とする特許請求の範囲第１
   項に記載の方法。
5. （５）フェライト相とパーライト相とが所定のパーセン
   テージで含まれるフェライト＋パーライト組織を得るた
   めに、流動浴の温度は、鋳鉄の共析変態領域（「鉄、炭
   素、ケイ素」の三元状態図の３つの相即ちフェライトと
   オーステナイトと黒鉛とが共存する所謂「三相」（α＋
   γ＋ｇ）バンド）の通過が一定の冷却速度で生じるよう
   な温度に維持されることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項又は第４項に記載の方法。
6. （６）連続方法による管製造のための溶融鋳鉄供給手段
   と冷却管状ダイス具備手段とを含むタイプの特許請求の
   範囲第１項に記載の方法の実施装置であって、冷却連続
   鋳造ダイスの下流に固体耐火性粒子の流動槽を含んでお
   り、前記槽が水循環用管状コイルを備えており前記コイ
   ルが流動浴に埋込まれており、前記槽が、槽内の前記粒
   子の流動浴を通過すべき管のために少なくとも１つの入
   口オリフィス又は出口オリフィスを有することを特徴と
   する装置。
7. （７）冷却管状ダイスが鉛直軸線上にある場合、流動槽
   がその下端に鉛直軸線を持つ１つの開口を有しており上
   端は大気に開放していることを特徴とする特許請求の範
   囲第６項に記載の装置。
8. （８）鉛直軸線上にある冷却管状ダイスに底部から溶融
   鋳鉄が供給される場合、流動槽は冷却管状ダイスの上方
   に配置されており槽の単一の開口が管導入用開口である
   ことを特徴とする特許請求の範囲第７項に記載の装置。
9. （９）鉛直軸線上にある管状ダイスが中子と組合わせら
   れており上部から溶融鋳鉄が供給される場合、流動槽が
   管状ダイスの下方に配置されており槽の単一の開口が管
   導出用開口であることを特徴とする特許請求の範囲第６
   項に記載の装置。
10. （１０）流動槽と引出装置との次にシャフトが備えられ
    ており、前記シャフトは断熱スリーブを包囲しており、
    少なくとも部分的にベイナイトの組織をもつ管が最終的
    に得られるように管が前記シャフトと前記断熱スリーブ
    とを同軸的に通過することを特徴とする特許請求の範囲
    第６項に記載の装置。
11. （１１）シャフトの内部に管の案内、支持及び駆動用ロ
    ーラが備えられており、シャフトの外部に水平軸線の回
    りで枢着されたラグが備えられており、該ラグはシャフ
    トを傾動手段によって９０度回動せしめて鉛直状態から
    水平状態に移行させ、該水平状態のシャフトは管のベイ
    ナイト化温度を維持するための水平軸線をもつトンネル
    炉の入口と同軸であることを特徴とする特許請求の範囲
    第１０項に記載の装置。
12. （１２）最終的にフェライト＋パーライト組織をもつ管
    を得るために、装置がシャフトを具備せず流動槽をでた
    管が直接大気に出ることを特徴とする特許請求の範囲第
    ６項に記載の装置。