(57)【要約】【課題】化学的焼付き欠陥防止に効果的であり、オリビンサンドより砂粒の圧縮強度が強く、溶湯温度の高い鋳鋼品においても耐えうる耐火度を有する人工鋳物砂とその製造方法の提供を図る。【解決手段】鋳物砂３の総量中、３５質量％のＭｇＯを含有し、４５質量％以下のＳｉＯ2を含有し、４５質量％以下のＡｌ2Ｏ3を含有し、前記３成分の合計が１００質量％以下である人工鋳物砂。鋳物砂３は、そのｐＨが８以上の塩基性を示す。鋳物砂３は、前記３成分を含有するように成分調製された組成物を溶解して得ることができる。例えば、前記成分調製された成形ブロック１を、アーク電極４で発生させたアーク熱５を用いて加熱した溶解物２を高圧エア７により風砕することで製造し得る。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＭｇＯとＡｌ2Ｏ3とＳｉＯ2との３成分を含有する鋳物砂において、
ＭｇＯは、前記鋳物砂の総量の３５質量％以上が含有され、
ＳｉＯ2は、前記鋳物砂の総量の４５質量％以下が含有され、
Ａｌ2Ｏ3は、前記鋳物砂の総量の４５質量％以下が含有され、
前記３成分の合計が、前記鋳物砂の総量の１００質量％以下であり、
前記鋳物砂のｐＨが８以上の塩基性を示ことを特徴とする人工鋳物砂。
【請求項２】
前記鋳物砂は、結晶構成の一種としてペリクレースが含まれることを特徴とする請求項１記載の人工鋳物砂。
【請求項３】
前記鋳物砂のｐＨが９〜１２であり、
前記ＭｇＯは、前記鋳物砂の総量の７０質量％以下が含有された球状の鋳物砂であることを特徴とする請求項１又は２記載の人工鋳物砂。
【請求項４】
鋳鋼の溶湯温度１７５０℃に耐えうるＳＫ−３７（１８２５℃）以上の耐火度を有することを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の人工鋳物砂。
【請求項５】
ＭｇＯ：３５質量％以上、ＳｉＯ2：４５質量％以下、Ａｌ2Ｏ3：４５質量％以下に成分調整した組成物を溶解し、請求項１記載の鋳物砂を得ることを特徴とする人工鋳物砂の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は鋳造に使用される鋳型用の鋳物砂組成物及びこれにより製造される鋳型に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鋳造欠陥の中の焼付き欠陥は、物理的焼付き欠陥と化学的焼付き欠陥に大別される。物理的焼付き欠陥とは、鋳型の砂粒間隙に溶湯が差し込む現象であり、砂粒の粒子サイズを小さくすることや鋳型からの背圧を上げることなどで解決することができる。
化学的焼付き欠陥は、式１〜式３の各式の如く、酸化した溶湯と鋳型中の溶融したＳｉＯ2との反応によるものである。高温で溶解した溶湯は鋳型と接する面で酸化物（表１参照）を生成し易い。
【０００３】
２ＦｅＯ（溶湯中酸化物）＋ＳｉＯ2（鋳型中溶融物）→２ＦｅＯ・ＳｉＯ2（焼付き物）・・・（式１）
２ＭｎＯ（溶湯中酸化物）＋ＳｉＯ2（鋳型中溶融物）→２ＭｎＯ・ＳｉＯ2（焼付き物）・・・（式２）
２ＭｇＯ（溶湯中酸化物）＋ＳｉＯ2（鋳型中溶融物）→２ＭｇＯ・ＳｉＯ2（焼付き物）・・・（式３）
【０００４】
【表１】
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【０００５】
鋳型中溶融物であるＳｉＯ2は、一般には鋳物砂として使用される硅砂（新砂）中の石英のＳｉＯ2と思われているが、表２に示すように石英は融点が１７７０℃であることから溶融することはあまり無い。溶融するのは、夾雑物として硅砂中に含まれる長石や雲母、あるいは生型の場合はその粘結剤中のベントナイトであり、これらは耐火度や融点が低く、これらが溶けて融体のＳｉＯ2となる。一般に高純度石英が鋳物砂に使用されることはないので、溶湯中酸化物と鋳型中溶融物が反応して化学的焼付き欠陥が発生する。鋳型中溶融物の生成は鋳込み温度と関係があり、１４００℃前後で鋳込む鋳鉄鋳物では生成しにくく、１５００℃以上で鋳込む鋼鋳物で生成し易い。従って、化学的焼付き欠陥は鋼鋳物で生成し易い。
【０００６】
【表２】
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【０００７】
従来、上記の鋼鋳物で発生する化学的焼付き欠陥を防止するために、耐火度の高いムライト（３Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2〜２Ａｌ2Ｏ3・ＳｉＯ2）やコランダム（Ａｌ2Ｏ3）を主成分とするセラミックサンドが開発されてきた（特許文献１参照）。しかしながら、これらにも夾雑物として低融点のＳｉＯ2などが含まれ、塩基性酸化物である溶湯中酸化物と、酸性酸化物である鋳型中溶融物（ＳｉＯ2）が反応したり、鋼鋳物の如く高温鋳込みの場合は中性酸化物（Ａｌ2Ｏ3）が溶湯中酸化物と反応したりする。
【０００８】
他方、鋼鋳物には炭素鋼鋳鋼と合金鋼鋳鋼がある。合金鋼鋳鋼で工業的によく使用されるのがステンレス鋼鋳鋼である。ステンレス鋼鋳鋼はＦｅ，Ｃｒ，Ｎｉを主成分とし、５０％以上のＦｅで、１３％Ｃｒ，１８％Ｃｒ，１８％Ｃｒ-８％Ｎｉなどの材質がある。
ステンレス鋼鋳鋼では鋳込み温度が１５００℃〜１６５０℃であることから、鋳物砂にＳｉＯ2を主体とする硅砂を使用すると、溶湯成分である弱塩基性酸化物のＦｅＯ，ＮｉＯと鋳型成分である酸性酸化物の溶融したＳｉＯ2が反応して、化学的焼付き欠陥が発生する。
【０００９】
これに対して、鋳物砂をＭｇＯ主体とした場合、ＭｇＯは塩基性酸化物であることから、弱塩基性酸化物であるＦｅＯ，ＮｉＯとは反応しないため、化学的焼付き欠陥の発生を抑制することができる。
このＭｇＯを含む塩基性の鋳物砂としては、橄欖石を砕き砂状としたオリビンサンドが既に使用されている（特許文献１及び２）。ところが、本来、オリビンサンドは脆い鉱物であり、繰り返し使用すると微粉化し、繰り返し使用が難しい。これはオリビンサンドが風化（Ｍｇ、Ｆｅの溶出）の影響を受けやすいことに由来する。また化学的にも物理的にも脆い特長がある。またオリビンサンドの耐火度はＳＫ−３２（１７１０℃）からＳＫ−３５（１７７０℃）であり、鋳鋼の溶湯温度１７５０℃前後に対してそれほど高い耐火度ではない。
【００１０】
ＭｇＯを含む他の鋳物砂として、フェロニッケルやフェロクロム系スラグサンドが知られているが、スラグサンドは耐火度が低いために鋳鋼の溶湯と接する１３００℃では溶融する。
さらに、特許文献２や３に示されるクロマイトサンドは、その成分にＭｇＯを含有しているものがあるが、Ｃｒ2Ｏ3が主成分であるために、鋳物砂として使用後に廃棄する際に、六価クロムの溶出問題が発生する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特許２８５９６５３号公報
【特許文献２】特開２００３−２５１４３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
鋳鋼溶湯に対して、ＭｇＯを含む塩基性骨材であるオリビンサンドを使用するとモールドリアクションが少なく焼付きの少ない鋳物が生産できることは既に知られている。ところが、オリビンサンドは、（Ｍｇ,Ｆｅ）2ＳｉＯ4があること、耐火度が比較的低い（ＳＫ３２〜３５：１７１０℃〜１７７０℃）こと、さらに一般には夾雑物を含むことから、ＳｉＯ2の溶融物が生成しＭｇＯの効果を打ち消して大物鋳物の場合は焼付きとなることが多々ある。
【００１３】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、化学的焼付き欠陥防止に効果的な人工鋳物砂の提供を図ることを課題とする。
また、本発明は、砂粒の圧縮強度が強い人工鋳物砂の提供を図ることを課題とする。さらにまた、本発明は、溶湯温度の高い鋳鋼品においても耐えうる耐火度など、使用目的に応じた耐火度を有する人工鋳物砂の提供を図ることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明に係る人工鋳物砂は、ＭｇＯとＡｌ2Ｏ3とＳｉＯ2との３成分を含有する鋳物砂であって、ＭｇＯは前記鋳物砂の総量の３５質量％以上が含有され、ＳｉＯ2は前記鋳物砂の総量の４５質量％以下が含有され、Ａｌ2Ｏ3は前記鋳物砂の総量の４５質量％以下が含有される。前記３成分の合計は前記鋳物砂の総量の１００質量％以下である。
【００１５】
本発明に係る人工鋳物砂にあっては、前記鋳物砂の総量の３５質量％以上が含有されるＭｇＯが塩基性酸化物であることから、弱塩基性酸化物であるＦｅＯ，ＮｉＯとは反応しない。
【００１６】
本発明の鋳物砂はｐＨが８以上（より好ましくはｐＨ９〜１１）の塩基性を示ものであるため、その鋳物砂に低融点の夾雑物が存在し酸性酸化物がわずかに生成した場合においても、鋳型の雰囲気は化学的焼付き欠陥の反応の進行を抑制し得る条件となる。
【００１７】
また、炭素鋼鋳鋼は炭素が１％未満でありＦｅＯが主成分である。本発明に係る鋳物砂にあっては、上記のように、ＭｇＯを鋳物砂の総量の３５質量％以上、より好ましくは５０質量％以上配合したものであり、ＭｇＯは塩基性酸化物であることから、弱塩基性酸化物であるＦｅＯとは反応しない。
【００１８】
このように、本発明にあっては上記の条件を満たすことを条件にＭｇＯとＡｌ2Ｏ3とＳｉＯ2との３成分の含有比率は適宜変更しても、化学的焼付き欠陥の反応の進行抑制に効果があると考えられる。
【００１９】
本発明に係る人工鋳物砂は、特にその製造方法が限定されるものではないが、上記の含有比率の３成分を含む組成物を溶解して得ることができる。
この製造に際しては、例えば、これらの３成分を含む組成物である成形ブロックを製造し、これを溶解し、溶解状態の上記組成物を風砕して鋳物砂を製造するようにしてもよい。その場合には、アーク熱などでの成形ブロックの溶解性の向上の観点から、ＭｇＯの質量比率は７０％以下が好ましく、６５％以下がより好ましい。
【００２０】
前記鋳物砂は、ＭｇＯの質量比率が前記３成分中で最も多い主成分であることが適当である。結晶構成としては、その少なくとも一種としてペリクレース又はフォルステライト（図１参照）が含まれるものとして実施することができるが、特に耐火度の点からはペリクレースが含まれることが好ましい。
実施に際しては、前記３成分を三元系平衝状態図でペリクレースとなる配合比率で配合している組成物を溶解して得ることができる。この配合比率は、新規に作成された鋳物砂における比率であってもよいが、鋳物砂を複数回繰り返し使用した後の鋳物砂における比率を含むものと理解されるべきである。
【００２１】
また、本発明は、その原料の由来は問わないが、その実施においては、ＳｉＯ2の原料について、砂粒の圧縮強度や鋳型強度を強くするために、天然の硅砂を用いるよりは鋳物砂の再生処理工場から排出される再生砂ダスト廃棄物を用いる方が好ましい。
【００２２】
また、本発明の実施において、Ａｌ2Ｏ3の原料については、砂粒の圧縮強度や鋳型強度を強くするために、天然の礬土頁岩を用いるよりはＺｒＯ2を原料の一部に含むＡｌ2Ｏ3主成分の使用済み耐火材廃棄物を用いる方が好ましい。
【００２３】
鋳鋼、特にステンレス鋳鋼に使用する場合には、鋳鋼の溶湯温度１７５０℃に耐えうるＳＫ−３７（１８２５℃）以上の耐火度を有する鋳物砂であることが好ましい。
鋳物砂の形態は、球状、針状、多面体状、不定形状など、求められる特性に応じて或いは製造方法によって種々変更して種々変更して実施することができるが、ステンレス鋳鋼に使用する場合には、球状鋳物砂であることが好ましい。本発明において、球状鋳物砂とは定方向接線径（Feret経）の最小値を最大値で除したアスペクト比が０．８以上のものを言う。
【００２４】
本発明の鋳物砂の製造方法は特に問わないが、ＭｇＯとＡｌ2Ｏ3とＳｉＯ2との３成分を前記配合比率とした組成物を溶解して得ることができる。溶解の方法は、前記成分が溶融する溶解方法であればよく、電気利用のアーク電極方式、燃料利用の火炎式溶融方式、高周波・マイクロ波による誘電加熱方式、レーザー光照射溶解方式、発熱体ヒーターを利用した炉中での溶解方式、固形燃料焼却による溶解方式など、種々の溶解方式を選択して実施することができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明は、化学的焼付き欠陥防止に効果的な新たな人工の鋳物砂と、その製造方法を提供することができたものである。
【００２６】
本発明に係る鋳物砂は、その実施に際して、砂粒の圧縮強度が強く、溶湯温度の高い鋳鋼品においても耐えうる耐火度を有するものとすることもできる。
具体的には、天然のオリビンサンドと同じく化学的焼付き欠陥に効果があり、またオリビンサンドよりも砂粒の圧縮強度が強く、耐火度が高いものをも提供することができる。
【００２７】
その上、有機系熱硬化型のシェルモールド樹脂で作成した鋳型においては、オリビンサンドでは鋳型形成できなかった樹脂量でも鋳型を形成することができるものとして実施することもできる。
【００２８】
また、無機系水ガラスで作成した鋳型においては、焼結法で調製された化学的焼付き欠陥が起こりにくい球状人工砂では鋳型形成できなかった水ガラスの量でも鋳型を形成するものとして実施することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】ＭｇＯ、Ａｌ2Ｏ3及びＳｉＯ2の３成分の三元系平衝状態図。
【図２】本発明の実施例に関わるアーク熱および風砕を用いた製造方法の一例を示す概念図。
【図３】本発明の実施例及び比較例に対して行った砂粒の圧縮強度測定の概念図。
【図４】本発明の実施例及び比較例の７０ｍｅｓｈサイズ（２００μｍ前後）の顕微鏡写真。
【図５】本発明の実施例及び比較例の化学的焼付きを観察した電子顕微鏡写真。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明の人工鋳物砂およびその製造方法の一例を図面を参照して説明する。
【００３１】
本発明の人工鋳物砂は、ＭｇＯとＡｌ2Ｏ3とＳｉＯ2との３成分を含有する鋳物砂であり、ＭｇＯは、前記鋳物砂の総量の３５質量％以上が含有され、ＳｉＯ2は、前記鋳物砂の総量の４５質量％以下が含有され、Ａｌ2Ｏ3は、前記鋳物砂の総量の４５質量％以下が含有されている。前記３成分の合計は、前記鋳物砂の総量の１００質量％以下であり、９０質量％を超えることが好ましい。ＭｇＯは、鋳物砂の総量の３５質量％以上、好ましくは４０質量％以上、より好ましくは５０質量％以上含有することが適当である。Ａｌ2Ｏ3がＳｉＯ2よりも多く含有される場合には、Ａｌ2Ｏ3を５質量％以上含有することが好ましく、より好ましくは９質量％以上含有するものとし、砂粒の圧縮強度の観点からは、１５質量％以上を含有することが適当である。ＳｉＯ2がＡｌ2Ｏ3よりも多く含有される場合には、ＳｉＯ2を５質量％以上含有することが好ましく、より好ましくは９質量％以上含有することが適当である。
また、前記鋳物砂のｐＨについては、８以上（望ましくはｐＨが９〜１２）の塩基性を示すものである。
【００３２】
本発明の人工鋳物砂の製造する方法は特に問わないが、これに適する製造方法を説明する。本発明の人工鋳物砂は、ＭｇＯとＡｌ2Ｏ3とＳｉＯ2との３成分を前記配合比率とした組成物を溶解して得ることができる。溶解の方法は、前記成分が溶融する溶解方法であればよく、電気利用のアーク電極方式、燃料利用の火炎式溶融方式、高周波・マイクロ波による誘電加熱方式、レーザー光照射溶解方式、発熱体ヒーターを利用した炉中での溶解方式、固形燃料焼却による溶解方式など、種々の溶解方式を選択して実施することができる。
溶解した組成物は所定の大きさの粒子に細分化されるが、その具体的方法は特に限定されず、ミルなどの機械的な粉砕であってもよく、高圧エアなどによる風砕であってもよい。
【００３３】
図２は、溶融と風砕による製造方法の一例を示す概念図であり、まず初めに耐火物粉末をＭｇＯ：３５質量％以上（好ましくは７０質量％以下）、ＳｉＯ2：４５質量％以下、Ａｌ2Ｏ3：４５質量％以下になるように成分調整し、原料組成物となる成形ブロック１を成形機を用いて形成する。
【００３４】
そして、電極４で発生させたアーク熱５を用いて原料成形ブロック１を加熱することで溶解物２を得て、直ちに高圧エアノズル６から供給される高圧エア７により溶解物２を風砕することで、球状の人工鋳物砂３を得る。
【００３５】
この原料成形ブロック１の原料（ひいては鋳物砂の原料）には、本発明に係るＭｇＯとＡｌ2Ｏ3とＳｉＯ2との３成分の所定の比率を構成し、鋳物砂のｐＨが８以上の塩基性を示ことを条件に、種々の原料を組み合わせて用いることができる。ＭｇＯを得るための原料も特には問わないが、ＭｇＯを含む天然マグネシアを主原料とするものを例示することができる。これに対して、礬土頁岩、温泉津硅砂、ジルコニアを原料の一部に含むアルミナ主成分の使用済み耐火材廃棄物、鋳物工場から排出されるシリカ主成分の再生砂ダスト廃棄物を成分調整して配合し、常法に従い成形機を用いて原料成形ブロック１を得ればよい。
【００３６】
この原料成形ブロック１の原料（ひいては鋳物砂の原料）には、ＣａＯ、Ｋ2Ｏ、Ｐ2Ｏ5、Ｎａ2Ｏ、ＮｉＯ2、ＴｉＯ2、ＦｅＯ3などのＭｇＯとＡｌ2Ｏ3とＳｉＯ2との３組成以外の成分を含んでいても構わないが、耐火度の低下を防止するためには、その合計が１０質量％以下であることが好ましい。
【００３７】
本発明の鋳物砂組成物の粒度は、特に限定はないが、鋳型用として使用されるおよそ２０ｍｅｓｈ（８５０μｍ）以下の粒子サイズから構成されることが望ましい。一般に３５ｍｅｓｈ（４２５μｍ）から５０ｍｅｓｈ（３００μｍ）ピークの鋳物砂、７０ｍｅｓｈ（２１２μｍ）から１００μｍ（１５０μｍ）ピークの鋳物砂が鋳型用として主に使用される。鋳物砂は粒度構成を有するため各種サイズの砂粒から成り立っており、粒度分布を有する。また、精密鋳造用鋳型としてミクロンサイズの砂粒が使用されることもあり、鋳型をバックアップするためにｍｍ単位の砂粒が使用されることがある。本発明はそれら鋳物砂の全てに適用可能である。
【００３８】
本発明の鋳物砂組成物が用いられる鋳型としては、特に限定はされないが、フラン鋳型、アルカリフェノール鋳型、コールドボックス鋳型、シェル鋳型、生型、精密鋳造用鋳型、金型、消失模型、Ｖプロセス等の鉄鋳物、アルミ鋳物、銅鋳物等の各種合金の鋳造に用いられる各種鋳型を例示できる。
【実施例】
【００３９】
次に、本発明の理解を高めるために、本発明の実施例と比較例を示すが、本発明はこれらの実施例に限定して理解されるべきではない。
表３−１及び３−２に、主としてＭｇＯとＡｌ2Ｏ3との含有量を変化させた実施例１−１〜実施例１−６と、主としてＭｇＯとＳｉＯ2との含有量を変化させた実施例２−１〜実施例２−５とを示した。表４−１及び表４−２に、実施例３と比較例１〜比較例４を示と共に、対比の意味で実施例１−３と実施例２−３とを再度示した。
【００４０】
表３−１及び表４−１には、鋳物砂の化学成分の測定結果を示した。
表３−２及び表４−２には、各実施例と各比較例における鋳物砂の耐火度測定結果、ｐＨ測定結果、砂粒の圧縮強度測定結果、定方向接線径（Feret経）の最小値を最大値で除したアスペクト比を示した。さらに、表３−２には、Ｘ線回析による鉱物組成を示し、表４−２には鋳型の曲げ強度を示した。
図４に、これらの実施例及び比較例の７０ｍｅｓｈサイズ（２００μｍ前後）の光学顕微鏡写真を示す。
【００４１】
【表３−１】
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【００４２】
【表３−２】
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【００４３】
【表４−１】
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【００４４】
【表４−２】
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【００４５】
まず各表における測定と試験の主な方法を説明する。
表３−１及び表４−１の化学成分は、蛍光Ｘ線で測定した定性の結果である。
【００４６】
表３−２及び表４−２の耐火度はＪＩＳ  Ｒ２２０４に準じた耐火度測定機を使用して得られた結果である。
表３−２及び表４−２の砂粒の圧縮強度は、次の方法により測定した。図３に圧縮強度測定の概念図を示す。まず、微小強度試験機で最大破壊荷重を測定した。最大荷重容量が５０Ｎであり、一定変位速度１ｍｍ／分の条件で負荷を加えた。圧縮強度は試料一粒毎に顕微鏡で撮影して長径と短径を求めた後、微小強度試験機を用いて最大破壊荷重を測定した。
【００４７】
最大破壊荷重から圧縮強度を求めるには試料粒子１０の断面積を知る必要がある。ここで言う断面積とは圧縮試験時の加圧板２０と試料粒子の接触面積である。しかしながら、試料粒子１０は不整形粒子であるためにその接触面積は一定でない。そこで、本明細書では試料粒子１０を楕円体と仮定して断面積を求め、圧縮強度を算出する方法を用いる。鋳物砂粒子の長径（２ａ）と短径（２ｂ）は顕微鏡写真から実測した。鋳物砂粒子高さ（２ｃ）と破壊時の加圧板２０の位置（２ｃ−２ｄ）は微小強度計の読み値である。
圧縮強度(σK)はσK＝Ｐ/Ｓにより算出した。ここに、σK：圧縮強度，P：破壊荷重，S：変位dにおける楕円体断面積（加圧板と粒子の推定接触面積）である。
【００４８】
表４−２の曲げ強度の有機熱硬化型の鋳型は、フェノール樹脂１．５％、ヘキサメチレンテトラミンをフェノール樹脂に対して１５％、ステアリン酸カルシウムを０．１％して混練し、２８０℃で１分間硬化させて鋳型を作製した。
【００４９】
表４−２の曲げ強度の有機自硬化型の鋳型は、アルカリフェノール樹脂１．５％、硬化剤をアルカリフェノール樹脂に対して２０％添加し、室温で１時間、３時間、２４時間保管した。
【００５０】
表４−２の曲げ強度の水ガラス型の鋳型は、水ガラス１．５％を添加して混練し、１３０℃で空気を通気させながら３０秒間硬化させ、温度２０℃湿度４０％で１時間と２４時間保管した。
【００５１】
（実施例１−１〜実施例１−６）
原料に天然マグネシアと礬土頁岩を用い、それぞれ２００ｍｅｓｈサイズに粉砕したものを使用し、前記原料をＭｇＯの重量比率が約４０〜９０質量％になるように成分調整した成形ブロックを調製した。
実施例１−１〜実施例１−４については、前記成形ブロックをアーク熱で溶解した後に一般に鋳造で使われる１００〜６００μｍ程度の粒径となるように風砕して、ＭｇＯを主成分とした球状の鋳物砂を得た。
実施例１−５及び実施例１−６については、前記成形ブロックをアーク熱で溶解した後に冷却したものをミルにて１００〜６００μｍ程度の粒径となるように機械的に粉砕して鋳物砂を得た。
【００５２】
（実施例２−１〜実施例２−５）
原料に天然マグネシアと温泉津硅砂を用い、それぞれ２００ｍｅｓｈサイズに粉砕したものを使用し、前記原料をＭｇＯの重量比率が約４０〜９０質量％になるように成分調整した成形ブロックを調製した。
実施例２−１〜実施例２−４については、実施例１−１〜実施例１−４と同じ方法で溶解及び風砕して、ＭｇＯを主成分とした球状の鋳物砂を得た。
実施例２−５については、前記成形ブロックを実施例１−５及び実施例１−６と同じ方法で溶解及び風砕して、ＭｇＯを主成分とした鋳物砂を得た。
【００５３】
（実施例３）
実施例３については、原料に天然マグネシアとジルコニアを原料の一部に含むアルミナ主成分の使用済み耐火材廃棄物を用い、前記原料をＭｇＯの重量比率が約６０質量％になるように成分調整した成形ブロックを調製し、実施例１−１〜実施例１−４と同じ方法で溶解及び風砕して、ＭｇＯを主成分とした球状の鋳物砂を得た。
【００５４】
（比較例１）
比較例１は、天然の橄欖石を粉砕したオリビンサンドである。
（比較例２）
比較例２は、Ａｌ2Ｏ3を主成分とする原料を造粒して焼結法を用いて調製された球状鋳物砂である。
（比較例３）
比較例３は、Ａｌ2Ｏ3を主成分とする原料を溶融法を用いて調製された球状鋳物砂である。
（比較例４）
比較例４は、Ａｌ2Ｏ3を主成分としＺｒＯ2を添加して溶融法を用いて調製された球状鋳物砂である。
【００５５】
図５は、実施例１−３、実施例２−４、実施例３及び比較例１〜４の鋳物砂の上に、溶解したステンレスを落とし、それを樹脂で固めて断面研磨を行い、SEM-EDSの電子顕微鏡像である。像では原子番号により色調が変化し、軽元素では黒色で原子番号が大きくなると白色となる。
図中、黒色は樹脂、白はステンレス、濃い灰色が鋳物砂、薄い灰色は化学的焼付き物である。各比較例にあっては鋳物砂の外周がステンレスと反応して薄い灰色に変化していることが観察されるのに対して、前記の３つの実施例では、色の変化が見られなかった。これにより、実施例は、比較例に比して、化学的焼付き欠陥防止に効果的な新たな人工の鋳物砂であることが確認された。
【００５６】
また、ペリクレースを含む実施例にあっては、いずれもＳＫ−３７以上の高い耐火度を示し、Ａｌ2Ｏ3がＳｉＯ2よりも多く含まれる実施例１−１〜実施例１−６及び実施例３にあっては、測定限界であるＳＫ−４２の極めて高い耐火度を示した。実施例１−３、実施例２−４及び実施例３については、鋳型曲げ強度がオリビンサンド（比較例１）よりも高いことが確認された。
【符号の説明】
【００５７】
１  成形ブロック
２  溶解物
３  鋳物砂
４  アーク電極
５  アーク熱
６  高圧エアノズル
７  高圧エア
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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