(57)【要約】【課題】  鋳塊の取り外し時に問題となる鋳塊の鋳鉄製鋳造用鋳型への熔着を防ぐことが可能な鋳鉄製鋳造用鋳型及びこれを用いた鋳塊の製造方法を提供する。【解決手段】  鋳鉄製の鋳造用鋳型１であって、上面に黒鉛層１２を備えた台座１０と、該台座１０の周縁部から立設し、内側面に離型膜２３を備えた枠体２０とからなる。この鋳造用鋳型１を用いた鋳塊の製造方法は、上面に板状の黒鉛層１２が設置された台座１０と、内側面に離型材を塗布して乾燥させた枠体２０とを用意し、該黒鉛層１２の周縁部を該台座１０の上面と該枠体２０の下端面とによって挟み込みながらこれら台座１０と枠体２０とを結合して鋳型１を構成し、該鋳型１内に熔融メタルを流し込んで冷却により固化した後、該鋳型１を傾けて鋳塊を取り出す。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面に黒鉛層を備えた台座と、前記台座の周縁部から立設し、内側面に離型膜を備えた枠体とからなることを特徴とする鋳鉄製鋳造用鋳型。
【請求項２】
前記黒鉛層は、前記台座の上面と前記枠体とによって挟み込まれることで固定されていることを特徴とする、請求項１に記載の鋳鉄製鋳造用鋳型。
【請求項３】
前記黒鉛層は板状であって、前記台座の上面に設けられた凹部内に嵌装されており、前記板状の黒鉛層の周縁部に前記枠体の下端面が当接していることを特徴とする、請求項１又は２に記載の鋳鉄製鋳造用鋳型。
【請求項４】
上面に板状の黒鉛層が設置された台座と、内側面に離型材を塗布して乾燥させた枠体とを用意し、前記黒鉛層の周縁部を前記台座の上面と前記枠体の下端面とによって挟み込みながらこれら台座と枠体とを結合して鋳型を構成し、該鋳型内に熔融メタルを流し込んで冷却により固化した後、該鋳型を傾けて鋳塊を取り出すことを特徴とする鋳塊の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、精錬工程で使用される鋳造用の鋳鉄製鋳型及びこれを用いた鋳塊の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋳型に注ぎ込んだ熔湯を冷ますことで鋳塊の成型を行う鋳造法では、一般的に鋳型からの鋳塊の剥離性を向上させる目的で予め鋳型表面に離型材を塗布することが行われている。例えば特許文献１には、多結晶シリコン半導体の鋳造用鋳型として黒鉛製の長方形の底板と、その４辺にそれぞれ設けた黒鉛製の４枚の側面板とからなる鋳型が開示されており、それらの互いに隣接するもの同士はねじ止めにより分割可能に組み立てられている。
【０００３】
この特許文献１の鋳型は、内側面がシリコンの酸化物、窒化物、又は炭化物で被覆されており、これにより鋳塊が鋳型に融着するのを防止できると記載されている。一方、Ｎｉ／Ｆｅ／Ｃｕ合金等の熔融メタルを連続的に鋳造する精錬工程で使用される鋳造用鋳型は、一般的に安価な鋳鉄製の鋳型が用いられる。この場合も鋳型の内側面には予め離型材を塗布することが行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６２−１０８５１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の熔融メタルの精錬工程で使用される鋳鉄製の鋳造用鋳型の離型材には、様々な材料が提案されている。しかしながら、炉体の樋口から鋳型に向けて熔融メタルを注ぎ込む際の落下の衝撃により、予め鋳型の内側面に塗布した離型材が鋳型の内側面から剥がれる現象が発生していた。この現象は熔融メタルが落下する場所及びその近傍で顕著に発生しており、その部分は鋳鉄製鋳型の底面が損耗する起点になっていた。
【０００６】
また、離型材が剥がれると鋳鉄製の鋳型が熔融メタルに直接接触することになるため、鋳塊と鋳型が熔着して鋳塊の取り出しが困難になることがあった。特に融点が概ね１４００〜１４５０℃のＮｉ／Ｆｅ／Ｃｕ合金が主成分の金属等の高融点金属の精錬工程では、融点が１５００℃程度の鋳鉄製鋳型であっても熔けることがあり、冷えて凝固する際に鋳塊と鋳型とが熔着して外れにくくなる不具合が発生することがあった。本発明は上記した従来の鋳型が抱える問題に鑑みてなされたものであり、鋳塊の取り外し時に問題となる鋳鉄製鋳造用鋳型への鋳塊の熔着を防ぐことが可能な鋳鉄製鋳造用鋳型を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明に係る鋳鉄製鋳造用鋳型は、上面に黒鉛層を備えた台座と、前記台座の周縁部から立設し、内側面に離型膜を備えた枠体とからなることを特徴としている。
【０００８】
また、本発明に係る鋳塊の製造方法は、上面に板状の黒鉛層が設置された台座と、内側面に離型材を塗布して乾燥させた枠体とを用意し、前記黒鉛層の周縁部を前記台座の上面と前記枠体の下端面とによって挟み込みながらこれら台座と枠体とを結合して鋳型を構成し、該鋳型内に熔融メタルを流し込んで冷却により固化した後、該鋳型を傾けて鋳塊を取り出すことを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、凝固した鋳塊が鋳鉄製鋳造用鋳型に熔着しにくくなるので鋳塊を容易に取り外すことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の鋳鉄製鋳造用鋳型の一具体例の縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図１を参照しながら本発明の鋳鉄製鋳造用鋳型の一具体例について説明する。この図１に示す鋳型１は、上面に黒鉛層を備えた平板状の台座１０と、該台座１０の周縁部から立設し、内側面に離型膜を備えた枠体２０とから構成され、該鋳型１の内部にその上方から流し込まれる熔融メタルを受け入れて冷やし固めることでメタルの成形を行う。このようにして加工された鋳塊は、鋳型１を傾けることで容易に取り出すことができる。
【００１２】
より具体的に説明すると、台座１０は鋳造用鋳型として一般的に用いられている比較的安価な鋳鉄製からなり、その上面１１にほぼ均一な深さの凹部が形成されている。この凹部内に板状の黒鉛層１２が嵌装されている。これにより、炉体の樋口から落下する熔融メタルの衝撃によって離型材が剥離する従来の鋳型が抱える問題をなくすことができる。すなわち、黒鉛層１２が鋳込みに際して炉体の樋口から落下する熔融メタルの遮断壁（バリア）になるので、鋳鉄製の台座１０が熔体の影響を直接受けて損耗するのを防ぐことができる。
【００１３】
特に、黒鉛を主成分とする黒鉛層１２を用いることによって、融点１４００℃程度の高融点の金属を鋳造する場合であっても、その熔融メタルに対する耐熱性に優れ、且つ台座１０を構成する成分が鋳塊に不純物として混入する問題を防ぐことも可能になる。この板状の黒鉛層１２の厚みは、厚み１ｍｍ程度のカーボンシートのように薄いと熔融メタルの落下による衝撃で破れるおそれがあるので１０ｍｍ以上あることが望ましい。但し、厚過ぎると鋳型内に受け入れる熔融メタルの容量が減ってしまうので、３０ｍｍ以下であるのが好ましい。
【００１４】
上記の台座１０の周縁部から立設する枠体２０は、複数のネジ３０によるネジ止めによって台座１０に結合されている。この枠体２０の台座１０への結合は、上記ネジ止めに代えてあるいはネジ止めに加えて、金属製の固定用ベルト３１を用いても良い。この固定用ベルト３１は、台座１０と枠体２０とを固定するため、通常は図１に示すように鋳型１の両端部の２箇所において周囲を巻き付けるようにして固定する。そのとき、固定用ベルト３１は特に枠体２０の内側にはみ出ないように巻きつけることが好ましい。この枠体２０は、上方に向かうに従って内側が広くなるように内側面２１が傾斜したテーパー構造になっており、これにより固化後の鋳塊の取り出しが容易になる。
【００１５】
この内側面２１がテーパー構造の枠体２０の下端面２２における内周縁部は、板状の黒鉛層１２の外周縁部よりも内側に位置している。これにより、上記のネジ止め等により枠体２０を台座１０に結合したとき、枠体２０の下端面２２と台座１０の上面１１とで板状の黒鉛層１２の周縁部を挟み込んで固定することが可能になる。よって、鋳塊の取り出し時に鋳型１を傾けても黒鉛層１２が落下することがないうえ、鋳込んだ熔解メタルが鋳鉄製の台座１０に接触するのを防ぐことができる。
【００１６】
上記の枠体２０の内側面２１には全面に亘って離型膜２３が設けられている。この離型膜２３は、シリコン樹脂系、ボロンナイトライド系、硫酸バリウム系、黒鉛系、ジルコニア／アルミナ／シリカ混合系、又は第３リン酸カルシウム系等を主成分とする離型材を塗布した後、乾燥することで形成することができる。塗布する際は厚さ２ｍｍ以上でムラなく均一に塗布するのが好ましいが、厚く塗布し過ぎると費用が嵩むうえ、固化した時に剥がれ落ちるおそれがあるので厚さ５ｍｍ以下が好ましい。融点が１４００℃を超える高融点原料からなる熔解メタルを受け入れる場合は、上記のうち黒鉛系又はジルコニア／アルミナ／シリカ混合系を主成分とするものが適している。
【実施例】
【００１７】
図１に示すような鋳鉄製鋳造用鋳型１内に、図示しない炉体を傾動させることでその樋口から熔融メタルを注ぎ込んだ。この熔融メタルは融点が１４００℃を超える高融点の物質を含む原料（Ｆｅ／Ｃｒ／Ｎｉ合金)を高周波誘導熔解炉で熔融して作製した。なお、この鋳鉄製鋳型１を構成する平面視略矩形の台座１０の上面１１に設けた平面視略矩形の凹部には、黒鉛を９９.９質量％以上含有し、灰分を０.１質量％以下含有する平面視略矩形の板状の黒鉛層１２を嵌装した。また、枠体２０の４つの内側面２１にはオリエンタル産業株式会社製の黒鉛系の離型材（型番：トヨカゾールＷＧＳ‐２２５）を厚さ２ｍｍ程度でムラなく均一になるようにヘラを使って塗布し、塗布後は離型材中に含まれる水分によって発生する爆裂を防止するためガスバーナーで加熱することで余分な水分を除去した。
【００１８】
この鋳鉄製鋳型１に鋳込んだ熔融メタルを冷却して固化させた後、得られた鋳塊を鋳鉄製鋳型１を傾けることで取り出した。その結果、鋳塊は該鋳鉄製鋳型１を水平面から７０°程度傾けることで滑り落ちるように鋳型から外れた。上記と同様の条件で熔融メタルを鋳鉄用鋳型１に鋳込んで冷却・固化し、鋳塊を取り出す鋳造加工を７回繰り返したが、鋳型１と冷却後の鋳塊が熔着する不具合は発生しなかった。また、鋳塊を鋳型１から取り出すのに要した時間はいずれの回も３０秒以内であった。
【００１９】
比較のため、従来の鋳鉄製鋳造用鋳型を用いたこと以外は上記と同様にして鋳造加工を行った。その際、鋳鉄製鋳型の台座の上面及び枠体の内側面には主成分が黒鉛系からなるオリエンタル産業株式会社製の離型材（型番：トヨカゾールＷＧＳ‐２２５）を厚さ２ｍｍ程度でムラなく均一になるようにヘラを使って予め塗布し、上記と同様にガスバーナーで加熱して余分な水分を除去した。この従来の鋳鉄製鋳型の場合は、鋳塊が鋳造用鋳型に熔着したため、冷却後に鋳型を傾けても鋳塊を取り出すことができなかった。この熔着した鋳塊を鋳鉄製鋳型から分離して取り外すため、鋳鉄製鋳型を上下逆にして台座の底面を大ハンマーで叩くことを連続して行い、約２時間かけてようやく外すことができた。
【符号の説明】
【００２０】
１      鋳鉄製鋳造用鋳型
１０    台座
１１    上面
１２    黒鉛層
２０    枠体
２１    内側面
２２    下端面
２３    離型膜
３０    ねじ
３１    固定用ベルト
【図１】
2019198879.tif 000003