JPS61293625A - 有機自硬性鋳型の浸炭、浸硫防止法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、有機自硬性鋳型を使用した鋳物の浸炭、浸硫
防止法、さらには鋳込み時にみられる溶湯表面から内部
に向かってみられる浸炭、浸硫を防止するとともに、鋳
物の肌荒れを防止する方法に関する。

（従来の技術） 有機自硬性鋳型、つまり常温自硬性の有機物質を粘結材
として使用した鋳型は、フラン樹脂系とフェノール樹脂
系とウレタン樹脂系とに大別され、例えばフラン鋳型、
フェノール鋳型、オイルウレタン鋳型、フェノールウレ
タン鋳型などは造形の容易さ、高い鋳型強度、型バラシ
作業が容易であることおよび砂回収率が高いことなど、
数多くの有用な点がみられることから従来の生型、乾燥
型及びＣＯ，ガス型などの無機自硬性鋳型に代わる方法
として近年鋳物生産部門に広くその導入が進んでいる。

しかしながら、有機自硬性鋳型では使用される有機結合
剤が鋳込み時に熱分解・して、ｃｏ、　ＣＯ，などの炭
素系ガス、更にフラン系およびコールドボックス系では
ＩｈＳ、　Ｓｏｗなどの硫黄系ガスが発生し、そのガス
と溶湯との接触により鋳物表面層に浸炭及び浸硫の現象
が認められ、薄肉鋳物の場合で約１＋ｓｍ程度、厚肉鋳
物の場合では約５＋＊＋ｓ程度まで浸炭及び浸硫が生ず
ることが知られている。そのため、従来、有機自硬性鋳
型を用いてステンレス鋼鋳鋼、例えば極低炭素オーステ
ナイト系ステンレス鋼鋳鋼（ＳＣ３Ｉ９．５Ｃ３Ｉ６な
ど）を鋳造する場合には、高温腐食を含めた耐食性の低
下を生ずる致命的なものとなるため、これらの表面層を
グラインダーなどにより除去することが必要となり、こ
れに要する労力により有機自硬性鋳型導入のため得られ
る経済的利点の多くが相殺されてしまう。

従来より、この有機自硬性鋳型による浸炭及び浸硫を防
止する対策としては、肌砂にクロマイト砂を使用したり
、或いはＮｉＯ又はＰｅ、Ｏ，などの金属酸化物を鋳物
砂中に添加することが試みられてきた。しかし、クロマ
イト砂を鋳型に使用することにより浸炭、浸硫を軽減す
る方法は、クロマイト砂が珪砂に比べて高価であること
、珪砂との混合による鋳型の高温強度の低下と焼着助長
を防ぐために砂回収に際し珪砂とクロマイト砂とを分離
する必要があること、さらにクロマイト砂使用による有
機結合剤の消費量増加などの経済的に不利な要素が数多
くあるとともに浸炭及び浸硫の防止効果も不十分である
。更にＮｉＯ又はＦｅ２Ｏ３を鋳型中に添加する方法も
浸炭、浸硫防止効果が不十分であるばかりでなく鋳型強
度の低下と有機結合剤の消費量増加を招くなどの欠点が
ある。その他、塗型剤中にＦｅａｒｓを添加したり或い
は２ＣａＯ・Ｓ　ｔ　Ｏｚ　％ＣａＣ０ｚ等をそれぞれ
単独に添加することも試みられているが、これらも上記
方法と同様にその浸炭、浸硫防止の効果が不十分である
。

また、有機自硬性鋳型による浸炭および浸硫を防止する
ために、例えばＦｅ、０．あるいはＭｎやＮｉ等の各種
酸化物を添加した塗型剤を用いた場合、鋳込時にこの塗
型剤から発生するＣ０１Ｈ８，０２等のガスによって、
鋳肌に凹凸が生ずるいわゆる肌荒れが鋳物の薄肉部分や
小物品に顕著にあられれたり、厚肉部分で゛はクロマイ
ト砂を使用しても焼着を生ずる等の問題点があった。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明の目的は、上記従来技術の欠点を解消する新規な
方法を提供することである。

すなわち本発明の目的は、単に塗型剤を鋳型に塗布する
という極めて簡単な操作だけで、従来から問題となって
いた、有機自硬性鋳型にみられる浸炭および浸硫を同時
に防止するとともに肌荒れや焼着をも効果的に防止して
、有機自硬性鋳型を全ての鋳物製造の分野に適用するこ
とを可能ならしめる’４＝ｉＡを提供することである。

（問題点を解決するための手段） 本発明者らは有機自硬性鋳型にみられる浸炭、浸硫を防
止すべく種々検討を重ねた結果、クロマイトフラワーそ
の他を基材としてこれにＦｅ、Ｏ，及び２ＣａＯ・Ｓｉ
Ｏ□　を配合してなる塗型剤を開発し、特願昭５６−１
４３１９７号（特開昭５８−４４９４５号）として提案
した。

さらに、本発明者等は、塗型剤の補助基材としてオリビ
ンフラワーが有効であることを見い出し、別途特許出願
した。

そして、その後も本発明者らは有機自硬性鋳型の浸炭、
浸硫防止さらには肌荒れ防止について研究、開発を続け
たところ、Ｆｅ、Ｏ，および２ＣａＯ・５ｔＯｔあるい
はオリビンフラワーを補助基材として含む上記塗型剤と
従来の塗型剤とを各層に塗布することによって、すぐれ
た浸炭、浸硫防止効果さらには肌荒れおよび焼着防止効
果がみられることを見い出して本発明を完成した。

従来、有機自硬性鋳型の焼着防止にはジルコンフラワー
を基材とした塗型剤を使用してきたが、浸炭、浸硫防止
には効果がなかった。一方、上述のように浸炭、浸硫防
止のために開発された塗型剤にあっては、それらを単一
層として鋳型表面に塗布した場合、特に小物品の場合に
は肌荒れが顕著に現われたり、塗型剤と溶湯とが反応し
て溶湯の侵入が容易になり、焼着が発生しがちである。

一方、本発明者等は、かかる場合にあって上記塗型剤を
塗布してからさらに第２層として、特にジルコン系塗型
剤の塗布層が存在すると上述のような肌荒れや溶湯の侵
入による焼着は効果的に防止されると共に、浸炭、浸硫
防止効果も最良であることを見出したのである。

よって、本発明の要旨とするところは、有機自硬性鋳型
表面に、クロマイトフラワーとＦｅｚＯ５＋２ＣａＯ・
ＳｉＯ□またはオリビンフラワーとを基材として含む塗
型剤を塗布して第１塗型層を設け、次いで、該第１塗型
層のうえに、ジルコンフラワー、ムライトフラワー、ア
ルミナフラワーおよびシャモ・ノドフラワーから成る群
から選ばれた１種または２種以上を基材として含む鋳型
剤を塗布して第２塗型層を設けることを特徴とする、有
機自硬性鋳型の浸炭、浸硫防止法である。

さらに、別の態様にあっては、本発明の要旨とするとこ
ろは、有機自硬性鋳型表面に、クロマイトフラワーとＦ
ｅｚＯ１＋２ＣａＯＨｓｉｏ□またはオリビンフラワー
とを基材として含む塗型剤を塗布して第１塗型層を設け
、次いで、該第１塗型層のうえに、ジルコンフラワー、
ムライトフラワー、アルミナフラワーおよびシャモット
フラワーから成る群から選ばれた１種または２種以上を
基材として含む鋳型剤を塗布して第２塗型層を設け、さ
らに、該第２塗型層のうえに、クロマイトフラワーとＦ
ｅ、Ｏｚ＋２ｃａｏ　Ｈｓｉｏ、またはオリビンフラワ
ーとを基材として含む鋳型剤を塗布して第３塗型層を設
けることを特徴とする、有機自硬性鋳型の浸炭、浸硫防
止法である。

ここに、「オリビンフラワー」とはかんらん石を粉砕し
て得たもので、一般にＭｇｚＳｉ０４−ＦｅｚＳｉＯ４
の組成を有するものとして記述される。

また、有機自硬性鋳型としては、特に制限されないが、
すでに述べたように、フラン樹脂系とフェノール樹脂系
とウレタン樹脂系とに大別され、例えばフラン鋳型、フ
ェノール鋳型、オイルウレタン鋳型、フェノールウレタ
ン鋳型等が包含される。

（作用） 塗型剤は、一般に骨材と呼ばれる基材に各種添加材を加
えて溶媒にて液状にしたものである。基材としては塗型
材に耐火性を付与するとともに鋳込み金属と鋳型との反
応を防止する作用を示すもので、本発明にあっては、第
１塗型層および必要により第３塗型層を構成する塗型剤
における基材第２塗型層を構成する塗型剤における基材
の組合せをジルコンフラワー、ムライトフラワー、アル
ミナフラワー、シャモットフラワー、及びクロマイトフ
ラワーから成る群から選んだ１種又は２種以上に限定す
るものである。

即ち、本発明によれば、 （１）第１塗型眉または第３塗型層の塗型剤の基材とし
てＦｅｚＯ１＋２ＣａＯ・ＳｉＯ□またはオリビンフラ
ワーを、好ましくは重量比にてクロマイトフラワー２０
（２）第２塗型層の塗型用基材としてジルコンフラワー
（ＺｒＳｉＯＪ　、ムライトフラワー（３Ａｈ０３−２
３ｉＯ□）、アルミナフラワー（ＡｈＯ，Ｉ）　、シャ
モットフラワー（ＡｈＯｉ　・２ＳｉＯｚ）、クロマイ
トフラワー（ＦｅＣｉ０４）などの耐火物粒子の１種及
び２種以上を使用するのである。

上記塗型剤における各成分の配合方法、その他必要に応
じ添加される添加剤の種類、量については特に制限され
ることはなく、塗型用基材を分散させる溶剤としては水
、或いはアルコール類、ギシロール等の揮発性有機溶剤
が使用され、又塗型剤に一般的に配合される添加剤、例
えば界面活性剤、沈降防止用の分散剤、溶剤に溶けその
除去後に強い皮膜を形成できるような無機物質、或いは
を機物質からなる粘結剤、チキソトロピー性を付与する
ために配合されるベントナイト、アルギン酸ソーダなど
はもとより熱間強度をあげるための水ガラス、コロイダ
ルシリカ、エチルシリケートなどを配合することは本発
明の実施に際し、自由に行い得るものである。

本発明は上記の如き構成よりなるものであるので、本発
明による二層あるいは・三層の塗型層は、第１層および
第３層の塗型剤が鋳込みの際に、その熱によってＦｅｔ
Ｏｓ＋２ＣａＯＳｉＯ１あるいはオリビンフラワーが反
応してファイヤライト或いはフェライトカルシウムなど
からなる低融点化合物を生成し、それらがさらにクロマ
イトフラワーなどの塗型用基材と焼結し緻密で強固な障
壁膜を形成するものと考えられる。その結果、鋳型中の
有機結合剤の分解ガスはその侵入を阻まれるので、浸炭
、浸硫が■止されるのである。

一方、第２塗型剤として塗布される従来の耐火性塗型剤
は、それが塗布されることにより溶湯側からの溶湯の侵
入は完全に阻止され、しかも焼結障壁の多孔質部分には
鋳型側からの緻密な低融点化合物の浸透がみられるため
一層堅固な障壁層を構成することができ、燐層はもちろ
ん、肌荒れが防止できるのである。

本発明においてＦｅｚＯｚ＋２Ｃａ０１５ｉＯｚまたは
オリビンフラワーは低融点酸化物を生成させるばかりで
なく、酸化剤としての作用をもつ重要な添加物の１つで
あるが、５％未満ではその効果はなく、又８０％を超え
るとその効果が飽和し、かつ作業性を悪化する。このよ
うに、ＦｅｘＯｓ＋２ＣａＯ−Ｓｉｎｇまたはオリビン
フラワーは低融点酸化物を生成するとともにクロマイト
フラワーなどの塗型基材との間に緻密な焼結層を形成し
て鋳型からのＣｏｘおよびＳＯＸ系の分解ガスを遮断す
る。

なお、本発明において利用する塗型基材は上記添加物の
配合比率に応答し、所期の目的を達成するために必要な
混合比率である。

第２塗型層を構成する従来の塗型剤の組成については、
特に制限されず、従来市販のものをそのまま使用できる
が、必要に応じて各種酸化物を添加してもよい。

鋳型表面に上述の塗型剤を塗布するに際しては、刷毛塗
り、ロール塗り、スプレーによる方法等があり、本発明
の場合いずれでもよい。一旦それらの塗型剤を塗布して
から乾燥させ、これを通常１回から２回繰り返して第１
塗型層とする。そして、そのうえに別種の塗型剤を同様
にして塗布し、第２塗型層とする。１つの層の厚みは一
般に約０．３〜０．９ｍｍ程度である。

次に、本発明の特徴を実施例によりさらに具体的に説明
する。

尖施炭 下記組成の塗型剤をそれぞれ調製し、いくつか組合せを
変えてクロマイト砂を使ったフラン樹脂硬化型の有機自
硬性鋳型の表面に塗布して浸炭、浸硫に対する抵抗性お
よび焼肴、鋳肌荒れ防止効果について評価した。

塗型剤−Ａ 塗型基材　　クロマイトフラワー　５８％基材助材　　
オリビンフラワー　　１０％溶　剤　　　　水　　　　
　　　　　　　　　３０　　％粘結剤　　　メタリン酸
ナトリウム　２％安定剤　　　ベントナイト　　　　１
．５％界面活性剤　ナフテン石鹸　　　　０．５％塗型
剤−Ｂ 塗型基材　　クロマイトフラワー　５８％基材助材　　
Ｆｅ、０．　　　　　　４％ＣａＯ２％ Ｓｉｎ、　　　　　　　　’１％ 溶剤　水　　　　３０％ 粘結剤　　　メタリン酸ナトリウｌ、　　２％安定剤　
　　ベントナイト　　　　　１．５％界面活性剤　ナフ
テン石鹸　　　　０．５％塗型剤−Ｃ 塗型基材　　ジルコンフラワー　　５８％溶　剤　　　
　水　　　　　　　　　　　　２７　　％粘結剤　　　
水ガラス　　　　　　　２％安定剤　　　セルローズエ
ーテル　　１％以上の各塗型剤を配合調整した後、クロ
マイト砂９８．７２χ、フラン樹脂０．８χ、パラトル
エンスルホン酸０．４８χから成るフラン樹脂鋳型を用
いて六角柱状の中子の形態の試験材（ＳＣ５１９）を鋳
込み（鋳込重量：６０ｋｇ）、その試験材の鋳肌状況と
表面から炭素及び硫黄の化学分析を行い、浸炭及び浸硫
の程度を調査した結果を下掲表にまとめて示す。

（注）実験隘４．５．９．１０および１２：本発明例（
効果） 以上説明したように、本発明の塗型剤の塗布方法を用い
ると、有機自硬性鋳型を用いながらも鋳物の表面に浸炭
及び浸硫がなく、かつ鋳肌のきれいな鋳物製造を行うこ
とができるので、その工業的価値は極めて大きい。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）有機自硬性鋳型表面に、クロマイトフラワーとＦ
   ｅ＿２Ｏ＿３＋２ＣａＯ・ＳｉＯ＿２またはオリビンフ
   ラワーとを基材として含む塗型剤を塗布して第１塗型層
   を設け、次いで、該第１塗型層のうえに、ジルコンフラ
   ワー、ムライトフラワー、アルミナフラワーおよびシャ
   モットフラワーから成る群から選ばれた１種または２種
   以上を基材として含む鋳型剤を塗布して第２塗型層を設
   けることを特徴とする、有機自硬性鋳型の浸炭、浸硫防
   止法。
2. （２）有機自硬性鋳型表面に、クロマイトフラワーとＦ
   ｅ＿２Ｏ＿３＋２ＣａＯ・ＳｉＯ＿２またはオリビンフ
   ラワーとを基材として含む塗型剤を塗布して第１塗型層
   を設け、次いで、該第１塗型層のうえに、ジルコンフラ
   ワー、ムライトフラワー、アルミナフラワーおよびシャ
   モットフラワーから成る群から選ばれた１種または２種
   以上を基材として含む鋳型剤を塗布して第２塗型層を設
   け、さらに、該第２塗型層のうえに、クロマイトフラワ
   ーとＦｅ＿２Ｏ＿３＋２ＣａＯ・ＳｉＯ＿２またはオリ
   ビンフラワーとを基材として含む鋳型剤を塗布して第３
   塗型層を設けることを特徴とする、有機自硬性鋳型の浸
   炭、浸硫防止法。