JPS63278657A - 低圧鋳造用スト−ク - 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】 ［発明の産業の分野］ この発明は、機械的強度が高く、耐久性に優れた低圧鋳
造用ストークに関するものである。

［従来の技術および解決すべき問題点コ低圧鋳造用スト
ークとして、パイプ状の鋳鉄ストークまたはセラミック
スストークが使用されている。鋳鉄ストークは機械的高
強度と無通気性であることから、鋳型への取り付けおよ
び取り扱い時の外的衝撃に対して優れた抵抗性を有し、
溶湯の鋳型への圧入についてはスムーズに行える。しか
しながら、鋳鉄ストークはアルミニウム溶湯と直接接触
したときは、Ｆｅ分が溶湯内に溶入して溶湯を汚染して
しまい、また鋳鉄ストークは著しく溶損してしまう。し
たがって、鋳鉄ストークはアルミニウム溶湯と接触しな
いように、ストークの表面は耐火粉末をスラリー状にし
たコーテイング材を使用して、浸漬またはスプレー等に
よりコーティングしている。しかし、コーティングでは
溶湯への溶入の防止が完全でなく、溶湯に対する汚染の
原因となる。これは、と（に鋳鉄ストークの溶損は下端
から進行する傾向がみられるので、下端表面の溶損の防
止を充分にする必要があるが、コーテイング材と鋳鉄と
の膨張差が大きいため、下端ではいちはやくコーテイン
グ材が剥落してしまうことに起因している。このため、
頻繁にコーティング作業をしなければならず、作業能率
の低下をきたしている。これを改善するため、コーテイ
ング材によるコーティングでなく、耐火材で鋳鉄ストー
クを被覆することが提案されている。例えば、特公昭４
９−３７６１２号公報では金属ストークの内外周表面に
耐火物繊維層を接し該繊維層の表面に耐火性ライニング
層を被覆するようにした金属ストークが開示されている
。しかしながら、内周側は使用時間の経過とともにアル
ミニウム溶湯、ノロや金属酸化物が付着して管の径が小
さくなり、溶湯の通過がわるくなる。管内の付着物を除
去する定期的保全作業には、ニューマチックハンマー等
の適当な破砕装置によって前記付着物を除去する方法が
行われている。その際、該繊維層は機械的強度が小さい
ため、付着物と一緒に同時に除去されてしまい、耐久性
に不充分であり実用的ではない。他方、セラミックスス
トークは鋳鉄ストークのごとき、溶湯に対する汚染がな
くなるのであるが、セラミックスストークは鋳鉄ストー
クに比べると通気性を有するから、ストークの気密性が
不充分であり、溶湯の鋳型内への圧入がスムーズに行え
ないのみならず、アルミニウム溶湯内に気泡が混入して
しまい、良好な鋳造品が得られない原因となる。したが
って、アルミニウム溶湯の圧入に充分に耐える気密性を
得るために、例えば、実開昭５３−１３２９１７号公報
および特開昭５５−２２４２４号公報に開示されている
ように、材料の高密度化を図ることによって気密性を得
ようとしたり、含浸処理または表層部へのコーティング
による封孔処理をすることによって材料の気密性を得よ
うとしたりすること、が提案されている。しかしながら
、含浸処理やコーティングによる封孔処理によるものは
、内部深くまで完全に封孔できず、充分な気密性を得る
ことが困難であり、しかも耐用が短いという欠点もある
。

またセラミックスストークは鋳鉄ストークより機械的強
度が小さいことから、セラミックスストークを低圧鋳造
装置に固定する際の緊締に対して、強度不足によるクラ
ックが発生することがある。

この緊締が不充分であると、気密性を損ない鋳型への圧
入が不充分であったり、鋳造品に気泡が混入して不良品
となってしまう欠点がある。

［問題点を解決すべき手段］ この発明は、以上述べた従来の鋳鉄ストークおよびセラ
ミックスストークの欠点を改善したもので、内周表面が
遠心テルミット法で生成したＡｆ。

０３層を有する鉄製パイプと該パイプの外周表面および
下端表面を耐火材で被覆したことを特徴とする低圧鋳造
用ストークに関するものである。

次に、この発明を実施例に基づいて詳細に説明する。

第１図（ａ）はこの発明の実施例であり、第１図（ｂ）
は鉄製パイプ１の構造を示す詳細断面図である。鉄製パ
イプ１は外装金属６、生成金属７およびＡｆ、Ｏ，層８
から構成されている。この発明の鉄製パイプｌは、内周
表面に遠心テルミット法で生成したＡｆ、０３層を有す
るもので、高速回転する金属パイプ内でテルミット反応
を起こさせて製造したものである。鉄製パイプｌには、
外装金属６の内側に生成物のなかで密度の小さいＡｆ。

０３層８が最も内側に生成し、外装金属とＡｆ。

０、との眉間に生成金属層７が生成している。該生成金
属層が外装金属とＡｌｖＯｓ層の双方に投錨効果をもた
らしており、該生成金属層の存在によって、外装金属と
Ａｌｔｏｓ層の熱膨張率が異なるにもかかわらず、高温
でＡｆ　ｔ　ｏ　ｓ層は鉄製パイプから剥離することな
く使用できるのである。この鉄製パイプ内にアルミニウ
ム溶湯を通過させたときは、溶湯はＡ　／　ｔｏ　３層
に接し、Ｆｅと接触しないので溶湯の汚染の問題を生じ
ることがない。

また、このＡ１．ｏ３層は外層金属と投錨効果により、
強固に緊着しており、機械的強度の大きなものであるか
ら、使用による繰り返しの熱応力にも、管内の付着物除
去における機械的衝撃にも、充分に耐えるものである。

次にパイプの外周表面はコーテイング材、セラミックパ
イプまたはセラミックスによる溶射等の耐火材で被覆す
る。コーテイング材として、例えば窒化はう素質セラミ
ックコーティング材等が適する。窒化はう素質コーテイ
ング材は溶湯に対して濡れ難く、耐食性に優れるので、
金属パイプの溶損の防止、溶湯の付着防止および溶湯の
汚染防止に効果がある。第１図（ａ）の２は鉄製パイプ
の外周表面を被覆するセラミックパイプを示す。セラミ
ックパイプとしては、アルミナ質、珪酸カルシウム質、
炭化珪素質、黒鉛質、黒鉛−炭化珪素質、窒化珪素質等
のアルミニウム溶湯に対する汚染の少ないものであれば
、いずれも使用できる。セラミックパイプと鉄製パイプ
との間には鉄の熱膨張の吸収とセラミックパイプの固定
のために、少し間隙を設けることが望ましい。間隙には
セラミック繊維、炭素繊維、セラミックモルタル等の介
在物４を充填する。溶射材による被覆の場合には、鉄製
パイプの外周面に直接溶射材をプラズマ溶射する。溶射
材としては耐火性があり、熱膨張率が鉄（鋳鉄は約ｔｔ
ｘ１０−”／”Ｃ）にほぼ同等であるものが適する。例
えばＣｒａＣｔＣ熱膨張率が約１１．７　Ｘ　１０−’
／”Ｃ）、Ｎ＊５ｉｔ（熱膨張率が約１１．７　ｘ　１
０−”／”Ｃ）、ＣｒＢ＊（熱膨張率が約１１．８　Ｘ
　１０−＠／’Ｃ）、ＣｏＳｉＣ熱膨張率が約１１　、
Ｉ　Ｘ　Ｉ　Ｏ−”／’Ｃ）、Ｎ　ｉｓ　Ｓ　ｌ　（熱
膨張率が約１１．５　Ｘ　１０−”／”Ｃ）等である。

熱膨張率が大きく異にする材料の場合、例えばＡ　／　
ｗＯｓ（熱膨張率が約７．９　Ｘ　１０−＠／’Ｃ）を
使用するときは鉄粉末とＡ　／　ｗＯｓ粉末とを混合し
たものをパイプ表面にプラズマ溶射して第１層とし、そ
の上にＡ　Ｉ　ｔｏ　Ｓ粉末をプラズマ溶射して第２層
にする。このように多層にし九ときは、鉄とＡｌｔｏｓ
との熱膨張率の相違が緩和されて、高温においてもＡ　
ｌ　ｔｏ　ａ層が剥離することがなくなる。第１図（ａ
）の３は鉄製パイプの下端表面を被覆する耐火材で、人
造黒鉛等のアルミニウム溶湯に対して浸透性がなく、加
工性の優れたものが適する。人造黒鉛は高温で酸化され
やすいのであるが、このように下端部分に使用したとき
は常時溶湯内に浸漬されているので、酸化により消耗す
ることがない。この耐火材の鉄製パイプへの固定は、例
えば鉄製パイプにねじを設け、被覆する耐火材のねじと
螺合させる等により行う。該被覆耐火材と鉄製パイプと
の間には鉄の熱膨張を吸収するために、少し間隙を設け
ることが望ましい。

間隙にはセラミック繊維、炭素繊維、セラミックモルタ
ル等の介在物４で充填する。金属製フランジ５を溶接等
の固定手段により鉄製パイプに設ける。

［実　施　例コ 実施例１．鉄製パイプに久保田鉄工株式会社の製品に−
ＣＬパイプを使用した。該パイプは、配管技術１９８６
，１０．１４８〜１５２ページに開示されているように
、高速回転する金属パイプ内でテルミット反応を起こさ
せて製造したもので、外装金属６、生成金属７およびＡ
Ｉｔｏ、層８で構成されている。Ａｌｔｏｓ層と生成金
属間には全く接着機構がないが、眉間の圧縮せん断心力
は約２００　ｋｇ／　Ｃｍ”の値を有−する。第１表に
Ａ　／　ｗＯｓ囚の物理的性質を示す。金属パイプの外
周表面に黒鉛−炭化珪素質のパイプで被覆した。該パイ
プは耐熱衝撃性、溶湯に対する耐浸透性、耐酸化性およ
び耐食性に優れるから、金属パイプを保護し、耐久性に
優れる。第２表に実施した黒鉛−炭化珪素質の物理的性
質を示す。金属パイプの下端表面に人造黒鉛電極３で第
１図（ａ）のごとく被覆した。

人造黒鉛電極は加工性が良好なので、金属パイプとの接
合面の加工が容易である。人造黒鉛電極は耐熱衝撃性、
溶湯に対する耐浸透性に優れる。金属パイプの下端に使
用するので、酸化による損耗の心配がない。人造黒鉛電
極は加工性が良いので、溶湯中のノロや金属酸化物をろ
過するフィルターを装置（図示せず）を取り付けること
ができるように、人造黒鉛電極部分を加工することが容
易にできる利点がある。金属パイプと耐火材の隙間には
アルミナ質繊維を介在させた。金属パイプに鉄製のフラ
ンジ５を第１図（ａ）のごとく溶接した。

このように構成した低圧鋳造用ストークを使用したとこ
ろ、耐久性および鋳造品の品質ともに問題な（使用され
た。

実施例２．鉄製パイプ、該パイプの下端表面を被覆する
耐火材、該パイプと耐火材との隙間の介在物およびフラ
ンジについては実施例１と同様のものを使用した。金属
パイプの外周表面に断熱系キャスタブルのパイプ状成形
品で被覆した。第３表に実施した該パイプの物理的性質
を示す。該パイプは断熱性、溶湯に対する耐浸透性に優
れるので、該パイプの内孔に凝固によって生しる地金の
付着防止に効果があった。

実施３、鉄製パイプ、該パイプの下端表面を被覆する耐
火材、該パイプと耐火材との隙間の介在物およびフラン
ジについては実施例１と同様のものを使用した。金属パ
イプの外周表面にアルミニウム溶湯に対する浸透性の少
ない高アルミナれんが質パイプで被覆した。第４表に実
施した該パイプの物理的性質を示す。該パイプはアルミ
ニウム溶湯に対する耐浸透性が優れ、機械的強度が高い
ので、該パイプの外表面は地金の付着が少なく、付着し
た地金を除去するさいに受ける機械的衝撃に対して材料
が破損しないので、耐久性の向上に効果があった。

実施例４．鉄製パイプの外周面および下端表面を窒化は
う素質コーテイング材９で第２図のごとく塗布した。金
属パイプに鉄製のフランジ５を第２図のごとく溶接した
。該窒化はう素質コーテイング材は溶湯に対して濡れ難
く、耐食性に優れるので、金属パイプの溶損防止、溶湯
の付着防止および溶湯の汚染防止に効果があった。

［発明の効果］ この発明の低圧鋳造用ストークは以上述べた構成を有す
るので次のような効果を有する。

１、鋳型への取り付は部分が鉄製であるので、締め付は
等に対して充分に耐える強度を有する。

２、鉄製パイプの周囲は全て耐火材に被覆されているの
で、溶湯の汚染の心配がない。

３、鉄製パイプを使用しているので、気密性が充分であ
る。したがって、気泡の混入を原因とする不良の鋳造品
がなくなる。

４、内周側が外装金属と緊着し、耐摩耗性のあるＡ／、
Ｏ，層であるため、ノロや酸化物の除去作業においても
Ａ　ｆ　ｔｏ　ｓ層が剥離することがなく、耐久性に優
れる。

この発明は以上述べた特徴を有するので産業上極めて有
益なものである。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）および第２図は、この発明の低圧鋳造用ス
トークの実施例である。第１図（ｂ）は、鉄製パイプの
構造を示す詳細図である。 ｌ・・・鉄製パイプ　　２・・・鉄製パイプの外周を被
覆する耐火材　　３・・・鉄製パイプの下端を被覆する
耐火材　　４・・・介在物５・・・フランジ　　　６・
・拳外装金属７・・・生成金属　　　８・・・Ａ／　ｔ
ｏ　ａ層９・・・コーテイング材 特許出願人　　日本坩堝株式会社 代表者糟谷定彦

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 内周表面が遠心テルミット法で生成したＡｌ＿２Ｏ＿３
   層を有する鉄製パイプと該パイプの外周表面および下端
   表面を耐火材で被覆したことを特徴とする低圧鋳造用ス
   トーク