JPS6274014A - 湯口前球状化処理用掛堰 - 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、球状黒鉛鋳鉄製の製品を製造する際に、Ｖ！
鉄の溶湯を鋳型の湯口前で球状化させるための湯口前球
状化処理用！ｆ）堰に関する。

［従来の技術］ 従来より鋳鉄の溶湯を球状化処理して球状化黒鉛鋳鉄製
の製品を製造するにあたっては、トリベの底部にマグネ
シウム合金などの球状化剤を置いた状態で、高温の鋳鉄
の溶潟をトリへの中に注ぎ、これにより球状化９１Ｑ埋
を行なう。その後、第６図に示すように製品キャビティ
１３０ｂを持つ鋳型１３０に組付けられた掛堰１００に
、球状化処理を終えたトリベ内の溶湯を注ぎ入れ、１卦
ＩＩ！　１００から溶湯を鋳型１３０の湯口１３０ａを
介して鋳ＩＸ！１３０の製品キャビティ１３０ｂ内に流
入することにしている。

しかしながらこのような方法ではフェーディング環条が
生じ、球状化不良が生じ易かった。

また従来では１つのトリベ内の溶湯で酋通鋳鉄製の製品
の他に、球状黒鉤鋳￥ｊＸ製の製品を製造することはで
きなかった。そのため、球状化黒鉛鋳鉄製の製品を少量
生産例えば単品生産する場合には、球状化処理した溶湯
が多陽に余り、捨湯が多くなりがちである。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明は上記した実情に鑑みなされたものであり、その
目的は、フェーディング現象による影響を少なくし、か
つ球状黒鉛＆ｉｔＡ製の製品を少量生産例えば単品生産
する＠合に適する渇口前球状化逸埋用掛堰を提供するに
ある。

［問題点を解決するための手段］ 本発明者は、トリへ、製品キャビティを持つ鋳型ではな
くて、鋳型の湯口に組付けるｌｌ）堰の内部に、球状化
処理反応用の中空室を形成することをン１　想　し　１
．：　　。

即ち、本発明に係る肩口前球状化処理用ｉ１）堰は、ｔ
Ｊ鉄の溶湯が流入する流入孔と、該流入孔につながり球
状化剤を収納する反応室と、湯道を介して該反応室とつ
ながり出口側に濾過フィルタをもつ濾過室と、該濾過室
の出１−コ側とつながる流出孔とを具備することを特徴
とりるものである。３本発明に係る掛ｉ丘は、水ガラス
を混入（）た砂←：炭素ガスを供給して硬化したノＪス
型、イｊｌｌｌカ質、セメント等の粘結剤で硬化した自
硬性鋳型、土砂を固めた生型、セラミックス型などから
形成することができる。このｉ）　ＩＩ！は、１回使用
４６度ごとに廃棄し−Ｃもよいし、又何回も繰り返して
使用覆るように半永久型にしでもよい５，１卦堰は１変
述の実施例で示すように″、上下に２分割自在な構造で
あることが好ましい。分割すれば、球状化処理剤の収納
、砂等介在物の除去が容易になるからである。

流入孔（よ、鋳鉄の′ｍ泪が流入される部位であり、通
常、上端が間口し、上Ｆ方向に伸びる。この場合、流入
孔は、丁方向に向かうにつれて断面積が小となることが
好ましい。ガス、のる滓の巻込みなとを少なくし得るか
らである。

反応室は、周囲が壁で囲まれた中空状をなし、球状化剤
を収納する部位である。反応室の横断面積は、全高にわ
たってほぼ一定であることが好ましい。その主な理由は
、鋳込みの経過にかかわらず球状化剤の反応をほぼ均一
になし得るからである。反応室の容積、横断面積は球状
化剤と溶湯との反応、溶湯へのマグネシウムの溶解間に
大ぎな影響を与えるので、反応室の容積の決定には留意
する必要がある。例えば、鋳込み重ｊＷを４０ｋｑとし
、鋳込時間Ｔを２３秒とし、鋳込速度Ｓを（Ｗ／Ｔ）１
．８　［ｋｏ／秒］どし、溶解係数Ｋを０．０５　（定
数）としたときには、反応室の横断面積を全高にわたっ
てほぼ一定とすると、該横断面積Ａ　（＝Ｓ／Ｋ）は３
６ｃｍ２程度が好ましい。

反応′窄は、流入孔につながる。この場合反応室と流入
孔とを直接つなげでもよいが、湯道などでつなげてもよ
い。

なお特殊な例では、反応室の底部の一部に部分的にくぼ
み部を形成し、でもよい。このようにくぼみ部を形成し
た場合、このくぼみ部に球状化剤を収納すれば球状化率
の向上に効果的である。

濾過室は、周囲が壁で囲まれた中空状をなし、反応室で
球状化処理された鋳鉄の溶湯を一〇溜め、鎮静化させた
り、ドロスを除去したりする１、：めのものである。濾
過室は、これの出口側に濾過フ２イルタをもつ。この濾
過フィルタは、濾過室の底壁に、特に底壁の最も低い部
位に設けることが好ましい。濾過フィルタは、耐火材料
、金網などから形成することができる。濾過フィルタの
フィルタ孔の大きざは、溶湯の流量、ドロスＭなどに応
じて適宜設定するが一般的には１５・〜３！５メツシー
１程度が好ましい。この場合、別体の濾過フィルタを濾
過室に装着することも好ましい。また濾過室を形成する
材料ｒ：慮過フィルタを・一体向に形成してもよい。

流出孔は、濾過室と鋳型の月１−１１とをつなぐ部６７
である。流出孔は、１下方向に柄内し、下方に開口して
いることが好ましい３．溶湯をｌ）堰の外方に確実に排
出づることができるからである。。

なＪ３、反、し１５室と流出孔とを連通する連通孔を、
反応室の底壁に設けることも好ましい、１このように連
通孔を形成すれば、反応室←：残った溶湯を連通孔、流
出孔を介して掛１１の外方にｉｌｌ出することができる
。連通孔と反応室との境界には、フィルタ部材を設ける
ことが好ましい。このフィルタ部材は、球状化剤を受け
かつ鋳鉄の溶湯を通す部材である。このフィルタ部材は
一般に、ＳＵＳ製金網から形成することができる。

［作用］ さて、本発明に係る湯口前球状化処理用併収を使用する
にあたっては、まず、反応室に球状化剤を所要量収納し
た状態で、併収を鋳型に組付け、併重の流出孔を鋳型の
湯口の間口にあてがう。球状化剤は、反応室の全容積に
対して２／３程度収納することが好ましい。従って球状
化剤の上方には、反応室の全容積の１／３程度の空間が
形成されることが好ましい。併収を鋳型に組付ける際に
は、併収を鋳型の上面に載置するだ【プでもよく、また
接着剤による密封固定あるいは何等かの固定手段例えば
重りなどて固定してもよい。

球状化剤は、一般に市販されているものを用いることが
できる１例えば球状化剤は鉄−シリコン−マグネシウム
系合金、カルシウム−マグネシウム−シリコン系合金、
シリコン−マグネシウム系合金を用いることができる。

このような球状化剤を用いれば、爆発の抑制、デル化防
止などの面で有利だからである。具体的には球状化剤は
、重量％で、シリコン４４〜４６％、マグネシウム２゜
０〜６．５％、希土類金属０．３〜１．０％、アルミニ
ウム１．０％以下、不可避の不純物、残部鉄の組成のも
のを用いることができる。球状化剤の平均粒径およびそ
の粒度分布は、球状化剤の反応時間に大きな影響を与え
る。よって、球状化剤の平均粒径は一般には、１〜５ｍ
ｍ程度とすることが好ましい。反応室に収納する球状化
剤の量は、溶湯の鋳込１、要求される球状化率などに応
じて適宜設定づるが、例えば２００〜６００９とするこ
とができる。反応室には、球状化剤と共に、鉄−シリコ
ン系合金などの接種剤を収納してもよい。

チル化防止の面で有利だからである。なお、特殊な例で
は、反応室に収納した球状化剤の上に薄鋼板をおいても
よい。

前述したように併収を鋳型の湯口の開口にあてがったら
、今度は、トリベを傾けるなどしてトリベ内の溶湯を併
収の流入孔に流入させる。この場合鋳鉄の溶湯の組成は
、製品の種類などに応じて適宜選択するが、一般には、
重囲％で、炭素３゜２０〜３．８ｏ％、シリコン１．８
０〜２．５０％、マンガン０．３０〜０．６０％、リン
０．０２〜０．０４％、硫黄０．０１〜０．０２とする
。

また溶湯の温度は反応室内に収納した球状化剤の爵など
に応じて適宜選択するが、一般には１４８０〜１４２０
℃程度とする。

前述のように流入孔に流入された鋳鉄の溶湯は、反応室
に至ってここで球状化剤と接触して反応し、これにより
溶湯は球状化処理される。球状化処理は、急激な反応を
伴うので、留意する必要がある。

鋳鉄の鋳込が進行するにつれて、反応室に収納された球
状化剤の高さは次第に低下する。通常は、第７図に模式
的に示すように、反応室内の球状化剤の高さは、鋳込の
進行につれてほぼ直線的に低下する。一方、鋳込が進行
づると、溶湯中に溶【プるマグネシウムの量は、第８図
に模式的に示すように徐々に増加する。

溶解係数には、溶湯へのマグネシウムの溶解程度を示す
値である。この溶解係数には、反応室内での球状化を良
好に保つためには、０．０４〜０゜０７程度特に０．０
５程度が好ましい。

反応室内で球状化剤と反応した溶湯は、湯道を介して濾
過室に至る。そして濾過室で一旦溜められた後、該濾過
室の出口側の濾過フィルタを通る。

この際、ドロスなどが濾過フィルタで除去され、溶湯は
清浄化される。

濾過フィルタを通った溶湯は、流出孔から鋳型の湯口に
至り、従来と同様に鋳型内の製品キャビティに至る。

そして、製品キトビティを溶）易で充填した後、所定時
間経過したら、鋳型をばらして鋳型から製品を取り出す
。この製品の金属組織の中で占める黒鉛は、大部分が球
状化されている。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明に係る４０前球状化処理用掛
堰を用いれば、ｖｉ型の湯口航で球状化処理を行ない（
！する。しかも球状化処理した溶湯をそのまま次々と鋳
型の製品キＡ・ビティに流し込み得るので、従来生じて
いたフェーディング現蒙を少なくづることができるか、
あるいはなくすことができる。従って７グネシウムの歩
留りら大巾に向上する。よって、黒鉛の球状化不良防止
、チル化防止、鋳型内などにあける二次接梗の減少、マ
トリックスの７１ライト化、マグネシウムに起因するド
ロスの現象、などの面で有利である。

また、言過鋳鉄の製品を製造す−る他に、球状黒鉛鋳鉄
製の製品を少量生産する際には、普通鋳鉄製の製品を製
造する鋳型に（ユ通常の併収を組付け、球状黒鉛鋳鉄製
の製品を製造する鋳型には本発明に係るＩＪ）　１１１
２を組イ１け、その状態で１つのトリベ内の溶湯を両方
の＋！）堰に流し込めば、１つのトリムの溶湯で、言過
鋳鉄の製品の伯に球状黒鉛鋳鉄の製品をも製造すること
ができる。そのため球状黒鉛鋳鉄の製品を少量土産、と
くに甲品生産する場合に有利である。

［実施例１ 本発明の代表的な実施例に係る＋１）堰を第１図−第５
図に示（。

本実施例のＩＪ）収１は、第２図に示すよう１−土−型
１０と下型１１とで形成されており、第１図に示ずよう
に、流入孔２と、反応室３と、湯道４を介して反応室３
とつながる濾過室５と、濾過室５につながる流出孔６と
を具備する。なおＩＩ）堰１を形成する材料は自硬性砂
て”ある。

流入孔２は、受は口を形成するものであり、第２図に示
すように上方に間（」シ、下方に向かうに′）れて断面
積が小となるように形成されている。

反応室３は、中空状をなし、湯道２０を介して流入孔２
の下部につながる。反応室３は全高Ｆ１にわたって横断
面積がほぼ一定となるように設定されている。ここで反
応室３の横断面積は２Ｏ−７０Ｇ１程度であり、反応室
３の容積は７０〜４５Ｑｃｍ３程度である。

湯道４は第１図に示すように途中部が屈曲されている。

屈曲したのは主として、溶湯の流れを清流化するため、
ＩＪ）堰１の大きさをできるだけ抑えるためである。

濾過室５は第１図に示すように横断面が円形状をな寸。

濾過室５は第３図に示ゴように、濾過フィルタ７をもつ
板体８で上部空間５０とＴ”部空間５１とに仕切られて
いる。上部空間５０は湯道４につながり、下部空間５１
よりも大きくされている。板体８は、上型１０と■型１
１とに挟持されて固定されている。板体８は自硬性砂か
ら作製されている。又濾過フィルタ７はセラミックスか
ら作製されている。濾過フィルタ７のフィルタ孔の大き
さは１５〜３５メツシュ程度である。

流出孔６は、湯道６０を介して濾過室５につながる。流
出孔６は、第３図に示すように上下方向に指向している
。流出孔６と反応室３とは連通孔９で連通している。連
通孔９は第４図に示すように、流出孔６に向かうにつれ
て下降傾斜している。

連通孔９と反応室３との境界にはフィルタ部材９０が装
もされている。フィルタ部材９０はＳ　Ｕ　Ｓ製金網か
ら形成されており、反応室３内の球状化剤３０をうけ、
かつ鋳鉄の溶湯を通り機能をもつ。

次に本実施例に係る併収１を使用−する場合について説
明する。、ｔず反応室３に球状化剤３０を所要量収納し
た状態ひ、第５図に示すように併収１を鋳型１３に組付
け、ｔｉｔ堰１の流出孔６を鋳型１３の４口１３ａの開
口にあてがう。球状化剤３０は、重量％で、シリコン４
４〜４６％、マグネシウム２．０・・−６，５％、希土
類金属０．３〜１゜０％、アルミニウム１．０％以Ｔζ
、不可避の不純物、残部鉄のものを用いた。又球状ｉヒ
剤３０の平均粒径は１〜５ｍｍ程度である。反応室３に
収納した球状化剤３０の吊は２００〜６００ｇとした。

次にトリへ１４を傾けるなどして、トリベコ４内の溶湯
１５を併収１の流入孔２に鋳込む。本実施例で・は、溶
湯の組成は、炭素３．２０〜３．８０％、シリコン１．
８０〜２．５０％、マンガン０．３０〜０，６０％程度
の組成のものを用いた。

溶湯の鋳込温度は、１４８０へ一１４３０℃稈度とした
。

流入孔２に流入された溶：易は、湯道２０を介して反応
室３に至ってここで・球状化剤３０と接触して反応する
。

球状化剤３０と反応した溶湯は、湯道４を通る。

ｍ　３ｆＩ　４は第１図に示すようにほぼ９０度に屈曲
されているので、溶湯の静流化に都合がよい。湯道４を
通った溶湯は濾過室５の上部空間５０に至る。

そして濾過室５で一旦溜められた後、濾過フィルタ７を
通る。この場合、溶湯に含まれているドロスなとは濾過
フィルタ７で除去され、溶湯は清浄化される。

濾過フィルタ７を通った溶湯は下部空間５１に至り、さ
らに湯道６０を通り、流出孔６から下方に流れ、鋳型１
３の湯口１３ａに至る。そして従来と同様に鋳型１３内
の製品キャビティに至る。

ところで反応室３内の球状化剤３０は溶湯と反応するた
め、鋳込の進行につれてその高さがかなり低下する。こ
のように球状化剤３０の高さが低下すると、反応室３内
で球状化処理された溶湯は、濾過室５へは流れず、第４
図に矢印Ｘ方向で示すようにフィルタ部材９０から連通
孔９に流れ、連通孔９を介して流出孔６に至り鋳型１３
の湯口１３ａに流れる。そのため反応室３内には溶湯は
ほとんど残留しない。

なお、反応室３内の球状化剤３０と溶湯とが反応する際
には、マグネシウムなどの蒸気ガスが発生するが、この
ガスは反応室３および湯道４さらには濾過室５に溜まる
。

上記のように鋳型１３の製品キャビティを溶湯で充填し
たら、鋳型１３をばらして鋳型１３から製品を取り出す
。

以上説明したように本実施例に係る併収１を用いれば、
鋳型１３の湯口１３ａ前で球状化処理をし、球状化処理
をした溶湯をそのまま次々と鋳型１３の製品キャビティ
内に流し込み得るのでフェーディング現象を少なくする
ことができ、あるいはなくすることができる。

又本実施例に係る併収１を用いれば、反応室３の横断面
積は全高にわたりほぼ一定であるため、反応室３内の球
−状化剤３０の高さは、第７図に模式的に示すように、
鋳込の進行につれてほぼ直線的に低下する。一方溶湯へ
のマグネシウム溶解ｍは第８図に模式的に示ずようにほ
ぼ直線的に増加する。よって溶湯中のマグネシウム量は
鋳込の進行にかかわらずほぼ一定であり、従って製造さ
れた球状黒鉛鋳鉄製の製品をみて見ると、鋳込当初と鋳
込終了時との球状化率もほぼ均一となっている。

又本実施例に係る併収１を用いれば、反応室３、濾過室
５などが中空状をなしているため、球状化剤３０と外気
との接触を極力遮断することができ、そのためマグネシ
ウムの歩留りを十分確保することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第５図は本発明に係る代表的な実施例を示し、
第１図は本実施例に係る併収の平面図であり、第２図は
第１図のＩ［−ＩＩ線に沿う断面図であり、第３図は第
１図の■−■線に沿う断面図であり、第４図は第１図の
ＩＶ　−ＩＶ線に沿う断面図であり、第５図は使用状態
を示す側面図である。第６図は従来の併収を用いた場合
の使用状態を示す側面図である。第７図は鋳込時間と反
応室内の球状化剤の高さとの関係を示すグラフである。 第８図は鋳込時間と溶湯中に溶解したマグネシウムの重
量との関係を示すグラフである。 図中、１は併収、１０は上型、１１は下型、１３は鋳型
、１３ａは湯口、２は流入孔、３は反応室、３０は球状
化剤、４は湯道、５は濾過室、６は流出孔、６０は湯道
、７は濾過フィルタ、９は連通孔、９０はフィルタ部材
をそれぞれ示す。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）鋳鉄の溶湯が流入する流入孔と、該流入孔につな
   がり球状化剤を収納する反応室と、湯道を介して該反応
   室とつながり出口側に濾過フィルタをもつ濾過室と、該
   濾過室の出口側とつながる流出孔とを具備する湯口前球
   状化処理用掛堰。
2. （２）該反応室の底壁には連通孔が設けられており、該
   反応室と該流出孔とは連通孔で連通しており、該連通孔
   と該反応室との境界に、球状化剤をうけかつ鋳鉄の溶湯
   を通すフィルタ部材が設けられている特許請求の範囲第
   １項記載の湯口前球状化処理用掛堰。
3. （３）自硬性砂で形成されている特許請求の範囲第１項
   記載の湯口前球状化処理用掛堰。
4. （４）反応室は全高にわたつて横断面積がほぼ一定であ
   る特許請求の範囲第１項記載の湯口前球状化処理用掛堰
   。