JPH0655255A - 砂鋳型による鋳鋼鋳物の製造方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 溶湯Ｍを砂鋳型１のキャビティ１２内に注湯
して鋳鋼鋳物を製造する方法で、砂鋳型１２の堰部１５
から離隔した位置に押湯又ははかせ１６を設けるととも
に、押湯又ははかせ１６の近くに外部と連通する空孔部
１９を設け、空孔部１９に減圧装置２の吸引口２２を接
触させて、真空ポンプ２１により減圧することにより、
キャビティ１２内を減圧しながら鋳造を行う。減圧装置
２内の吸引口２２と真空ポンプ２１との間に減圧度制御
手段２６を設け、これによりキャビティ１２内の減圧度
を制御し、キャビティ１２内への溶湯Ｍの注入速度を一
定に保つ。 【効果】 ステンレス鋳鋼又は耐熱鋳鋼等の薄肉鋳物で
あっても、不回り、ガスの巻き込み、ブローホール等の
鋳造欠陥なしに、鋳造することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は砂鋳型による鋳鋼鋳物の
製造方法及び製造装置に関し、特に、薄肉のステンレス
鋳鋼や耐熱鋳物等の鋳物を、不廻りや引け巣等の鋳造欠
陥を生じることなく製造する方法及び製造装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】ステン
レス鋳鋼や耐熱鋳鋼は一般に融点が高いので、注湯時に
鋳型と接触すると凝固しやすく、また、凝固しなくても
粘性が大きくなって流動性が悪くなり、不廻り欠陥が発
生しやすい。

【０００３】また、複雑な形状をした薄肉鋳物を製造す
る場合には、特に空気や鋳型から発生するガスを巻き込
みやすく、ブローホールなどのガス欠陥を発生しやす
い。さらに、溶湯が高温であるので砂鋳型と反応しやす
く、そのため差し込み欠陥が発生しやすく、鋳肌の表面
粗さが悪くなりやすい。したがって、ステンレス鋳鋼や
耐熱鋳鋼により肉厚５mm以下の薄肉部を有するような鋳
物を健全に製造することは極めて困難であった。

【０００４】上記したような問題を解決する方法の一つ
にロストワックス鋳造法がある。この方法は、セラミッ
クスからなる鋳型を用い、鋳造時に鋳型を700 〜900 ℃
に加熱することにより注湯時の溶湯の冷却速度を遅く
し、流動性の低下を防ぐ方法である。しかしながら、こ
の方法では、高価なセラミックス製鋳型を使用するので
製造コストが相当に高くなる。

【０００５】また、溶湯の流動性を改善した別な方法と
して、鋳型キャビティ内を減圧して鋳造する減圧鋳造法
（たとえばＣＬＡＳ法等）があり、薄肉鋳物の製造方法
として注目され、実施されている。しかしながら、従来
の減圧鋳造法においては、注湯の際に溶湯が乱れやす
く、また、空気やスラグやのろの巻き込みが起こりやす
い。そのため、得られた鋳物に生じた欠陥部を補修しな
ければならず、製造コストが増大する。また、当然なが
ら得られた鋳物の品質は悪い。

【０００６】したがって、本発明の目的は、鋳造欠陥が
少なく、高品質の薄肉鋳鋼鋳物を低コストで製造する方
法を提供することである。

【０００７】また、本発明のもう１つの目的は、かかる
製造方法を実施することができる装置を提供することで
ある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的に鑑み鋭意研究
の結果、本発明者らは、砂鋳型の堰部から離隔した位置
に押湯又ははかせを設けるとともに、押湯又ははかせの
近くに外部と連通する空孔部を設け、この空孔部より砂
鋳型内を減圧しながら注湯すれば、不廻り欠陥を防止
し、また、空気や鋳型から発生するガスを巻き込むこと
なく、良好な鋳物を製造することができることを発見
し、本発明に想到した。

【０００９】すなわち、本発明の鋳鋼鋳物の製造方法
は、溶湯を砂鋳型のキャビティ内に注湯して鋳鋼鋳物を
製造するもので、前記砂鋳型の堰部から離隔した位置に
押湯又ははかせを設けるとともに、前記押湯又ははかせ
の近くに外部と連通する空孔部を設け、前記空孔部より
減圧することにより、前記キャビティ内を減圧しながら
鋳造を行うことを特徴とする。

【００１０】また、本発明の鋳鋼鋳物の製造装置は、キ
ャビティ、湯口、及び押湯又ははかせを有する砂鋳型
と、減圧装置とを有し、前記砂鋳型は前記押湯又ははか
せの近くに外部と連通する空孔部を有し、前記減圧装置
は前記空孔部と接触する吸引口を有し、前記空孔部に接
触させた前記吸引口より減圧することにより、前記キャ
ビティ内を減圧しながら鋳造を行うことを特徴とする。

【００１１】好ましい態様においては、キャビティ内を
減圧する真空ポンプと減圧装置の吸引口との間に減圧度
制御手段を設置し、この減圧度制御手段の作動により、
キャビティ内への溶湯の注入速度が一定になるように減
圧度を調節しながら注湯を行う。

【００１２】

【実施例】以下、添付図面を参照して本発明を詳細に説
明する。図１は本発明の一実施例による鋳鋼鋳物の製造
装置を示す縦断面図である。装置は、砂鋳型１と砂鋳型
１内のキャビティを減圧する装置２とを有する。

【００１３】砂鋳型１は本実施例では２つの部分型１
ａ、１ｂとからなり、この２つの部分型が合わさってキ
ャビティ12を形成している。本実施例におけるキャビテ
ィ12は、中子により形成された円筒状中空部12ａと、そ
の両端に形成されたフランジ状中空部12ｂ、12ｃと、円
筒状の中空部12ａの外側にこれと連通する複数のボス状
中空部12ｄとからなる。

【００１４】キャビティ12の一端には堰部15を介して湯
口14が連通しているとともに、キャビティ12の他端には
押湯又ははかせ16が接続している。押湯又ははかせ16は
１つに限られず、キャビティ12の形状に応じて複数の押
湯又ははかせを設けてもよい。また、押湯又ははかせ16
の位置は、堰部15からできるだけ遠くなるように設定す
るのが好ましい。

【００１５】堰部15内には、溶湯の流れを検知する湯面
検知センサ13を設置するのが好ましい。また、湯口14と
堰部15との間には、溶湯Ｍに混じった固体不純物がキャ
ビティ12内に流入するのを防ぐために、フィルター17を
配置するのが好ましい。

【００１６】本発明の装置は、砂鋳型１内の押湯16の近
くに、外部と連通する空孔部19が設けられていることを
特徴とする。図１に示す実施例においては、空孔部19は
砂鋳型１の下型１ｂの下面に開口部19ａを有するととも
に砂鋳型１の内部にほぼ垂直方向に延びており、その先
端部は押湯16のわずかに下方に位置している。空孔部19
と押湯16との間隔は、砂鋳型１の強度が損なわれない範
囲で小さくしておくのが好ましい。

【００１７】砂鋳型１のキャビティ12内に減圧状態を作
りだす装置２は、真空ポンプ21と、砂鋳型１の空孔部19
の開口部19ａに接続する吸引口22を一端に有するパイプ
24と、吸引口と真空ポンプ21との間に設置された減圧度
制御手段26とを有する。

【００１８】減圧度制御手段26には、取り鍋４から砂鋳
型１の湯口14に溶湯Ｍが注入された時点を感知するため
のオプティカルスコープ28と、砂鋳型１の堰部15内に設
置された湯面検知センサ13とが接続している。この減圧
度制御手段26は、後述するように真空ポンプ21の作動を
制御して減圧度を調節する。

【００１９】次に、上記の装置を用いた鋳鋼鋳物の製造
方法について説明する。まず、取り鍋４から溶湯Ｍを湯
口14に注入する。オプティカルスコープ28により溶湯Ｍ
が注入されたことを感知すると、減圧装置２は準備状態
となる。堰部15内の湯面検知センサ13が溶湯Ｍの進入を
感知すると、減圧度制御手段26により真空ポンプ21を作
動させ、キャビティ12内の減圧を開始する。

【００２０】減圧装置２による減圧度は、キャビティ12
内への溶湯Ｍの注入速度が一定になるように調節するの
が好ましい。この調節は、減圧度制御手段26の作動によ
り真空ポンプ21の回転数を適宜変化させることにより行
うことができる。キャビティ12内への溶湯Ｍの注入速度
を一定に保つと、キャビティ12内で溶湯Ｍの流れに大き
な乱れが生じることはない。また、湯口14での空気や発
生ガスの巻き込みが防止され、鋳造欠陥が生じない。

【００２１】図１からわかるように、押湯16は湯口14か
ら遠い位置に設けられているので、空孔部19より減圧
（吸引）すると、空孔部19に近接する押湯16やキャビテ
ィ部分が減圧され、キャビティ12内において溶湯Ｍは堰
部15から押湯16の方向に吸引される。このため、たとえ
キャビティ２に薄肉部分（例えば肉厚が５mm以下）があ
っても、鋳造欠陥を生じることなく健全な鋳造物を製造
することが可能となる。

【００２２】また、砂鋳型１における空孔部19の位置
は、図２(a) 〜(d) に示すように種々変更することがで
きる。

【００２３】図２(a) に示す例においては、空孔部19は
押湯16の上方に位置し、砂鋳型１の上面から垂直に延び
ている。

【００２４】図２(b) に示す例においては、空孔部19は
砂鋳型１の下面に設けられた開口部から垂直に上方向に
向かって延び、その先端部分が砂鋳型１の見切面を越え
て押湯16の側壁と近接した位置まできている。

【００２５】図２(c) に示す例においては、砂鋳型１の
上型１ａ及び下型１ｂの見切り面のそれぞれに凹状部を
設けることにより、砂鋳型１の側面から押湯16に水平に
向かう空孔部19が形成されている。

【００２６】図２(d) に示す例においては、空孔部19は
上型１ａの側面から水平に形成されており、その先端部
が押湯１１に近接している。

【００２７】以上の変更例においても、図１の実施例と
同じ方法で減圧することにより、良好な鋳鋼鋳物を製造
することができる。

【００２８】本発明を以下の具体的実施例により詳細に
説明する。実施例１ けい砂６号を用い、図１に示すキャビティ形状を有する
２分割のコールドボックス型の砂鋳型１を作製した。こ
こで、キャビティ12の円筒状中空部12ａの厚さを2.5 mm
とし、その両端に形成されたフランジ状中空部12ｂ、12
ｃの厚さを10mmとし、２個のボス状中空部12ｄの直径を
10mm、高さを15mmとした。

【００２９】この砂鋳型１の湯口14に、表１に示す化学
組成を有する溶湯を注湯した。 表１ （重量％） Ｃ Si Mn Ｐ Ｓ Cr Fe 0.10 1.2 0.6 0.01 0.01 17.0 残部

【００３０】空孔部19からのキャビティ12内の減圧は、
湯面検知センサ13が溶湯Ｍの流れを感知した時点で開始
した。図３に示すように、溶湯の注入量が時間とともに
直線的に増加するように、砂鋳型１の減圧度を減圧度制
御手段26により段階的に増加させた。

【００３１】得られたフランジ付きの円筒状薄肉鋳物を
検査したところ、不廻り欠陥、リーク欠陥、空気の巻き
込み、ブローホール等の欠陥は全く見られず、健全な鋳
物であった。

【００３２】以上、本発明を添付図面及び実施例を参照
して説明したが、本発明はこれに限定されず、種々の変
更を施すことができる。

【００３３】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明により空気
の巻き込みを防止して溶湯の流れを乱すことなく注湯で
きるので、鋳造欠陥のない薄肉鋳物を製造することがで
きる。また、溶湯の注入速度を速くすることができるの
で、鋳造時間を短縮化することができる。以上の特徴を
有する本発明の方法及び装置は、特に薄肉の鋳鋼鋳物を
製造するのに適している。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による鋳鋼鋳物の製造装置を
示す縦断面図である。

【図２】本発明の方法に使用することができる砂鋳型の
種々の変更例を示す縦断面図である。

【図３】実施例１における鋳込み時間と減圧度及び注入
溶湯量との関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１ 砂鋳型 ２ 減圧装置 ４ 取り鍋 12 キャビティ 13 湯面検知センサ 14 湯口 15 堰部 16 押湯 17 フィルター 19 空孔部 21 真空ポンプ 22 吸引口 24 パイプ 26 減圧度制御手段 28 オプティカルスコープ Ｍ 溶湯

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【手続補正書】

【提出日】平成５年７月２８日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】全図

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

【図３】

【図２】

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】溶湯を砂鋳型のキャビティ内に注湯して鋳
   鋼鋳物を製造する方法において、前記砂鋳型の堰部から
   離隔した位置に押湯又ははかせを設けるとともに、前記
   押湯又ははかせの近くに外部と連通する空孔部を設け、
   前記空孔部より減圧することにより、前記キャビティ内
   を減圧しながら鋳造を行うことを特徴とする鋳鋼鋳物の
   製造方法。
2. 【請求項２】請求項１に記載の鋳鋼鋳物の製造方法にお
   いて、前記空孔部に真空ポンプを有する減圧装置の吸引
   口を接触させ、前記吸引口と前記真空ポンプとの間に減
   圧度制御手段を設け、もって前記キャビティ内への溶湯
   の注入速度が一定になるように減圧を行うことを特徴と
   する鋳鋼鋳物の製造方法。
3. 【請求項３】請求項１又は２に記載の鋳鋼鋳物の製造方
   法において、前記砂鋳型の湯口と堰部との間にフィルタ
   ーを設けることを特徴とする鋳鋼鋳物の製造方法。
4. 【請求項４】請求項１乃至３のいずれかに記載の鋳鋼鋳
   物の製造方法において、前記堰部内に湯面検知センサを
   設け、前記湯面検知センサが溶湯を感知した直後から減
   圧を開始することを特徴とする鋳鋼鋳物の製造方法。
5. 【請求項５】キャビティ、湯口、及び押湯又ははかせを
   有する砂鋳型と、減圧装置とを有する鋳鋼鋳物の製造装
   置において、前記砂鋳型は前記押湯又ははかせの近くに
   外部と連通する空孔部を有し、前記減圧装置は前記空孔
   部と接触する吸引口を有し、前記空孔部に接触させた前
   記吸引口より減圧することにより、前記キャビティ内を
   減圧しながら鋳造を行うことを特徴とする鋳鋼鋳物の製
   造装置。
6. 【請求項６】請求項５に記載の鋳鋼鋳物の製造装置にお
   いて、前記減圧装置は真空ポンプ、及び前記真空ポンプ
   と前記吸引口との間に減圧度制御手段を有し、前記減圧
   度制御手段の作動により、前記キャビティ内への溶湯の
   注入速度が一定になるように減圧度を調節することを特
   徴とする鋳鋼鋳物の製造装置。
7. 【請求項７】請求項５又は６に記載の鋳鋼鋳物の製造装
   置において、前記砂鋳型は湯口と堰部との間にフィルタ
   ーを有することを特徴とする鋳鋼鋳物の製造装置。
8. 【請求項８】請求項５乃至７のいずれかに記載の鋳鋼鋳
   物の製造装置において、前記砂鋳型は前記堰部内に湯面
   センサを有し、前記湯面センサが溶湯を感知した直後か
   ら減圧を開始することを特徴とする鋳鋼鋳物の製造装
   置。