(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
普通鋼または合金鋼の基板を鋳型内に設置し、堰形式として雨堰を使用して、耐摩耗鋳鉄または鋳鋼の溶湯を鋳掛け注入し、上記基板と溶着させ複合化する耐摩耗材の製法において、雨堰の角度を垂直線に対して傾斜させたことを特徴とする耐摩耗材の製造方法。
【請求項２】
上端面と下端面の直径が造型時の抜け勾配の範囲で実質的に同一である雨堰を有し、その中心線の角度を垂直線に対して１０度から６０度とすることを特徴とする請求項１に記載の耐摩耗材の製造方法。
【請求項３】
上端面の直径に比し下端面のそれが大きいテーパつき雨堰を有し、該雨堰を構成するテーパ面の角度が垂直線に対して、最小部は５０度以下、最大部は１０度から６０度であることを特徴とする請求項１に記載の耐摩耗材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、製鉄業やセメント製造業等において、塊鉱物、粉体を処理する設備のライナー、プレート等に使用される耐摩耗材の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
製鉄業やセメント製造業等における耐摩耗材は、従来高炭素高クロム鋳鉄を鋳造した単体鋳物または上記鋳鉄の溶接材料を基板の上に溶接した肉盛複合ライナーが広く使われてきた。その後、特開平６−２３８３９６号公報に示されるような、基板の上に高炭素高クロム鋳鉄を鋳掛けする鋳造複合ライナーが発明され、従来の耐摩耗材に発生していた割れや剥離が発生しないライナーが提供されてきた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記特開平６−２３８３９６号公報に開示のライナーは、鋳造において堰形式として雨堰を使用し、耐摩耗材料の溶湯を基板に鋳掛けして溶着させる製造法であるが、その際雨堰は鋳物製造で通常使用される垂直の雨堰である。
しかし、垂直雨堰の場合、堰の直径と配置する数を適正にすることによって冶金的拡散層を持った溶着を得る事が出来るが、雨堰直下の部分は溶湯が基板に直角に衝突するため、より良好な溶着が得られる反面、基板の溶け込みが大きすぎるという問題があった。その結果、その部分は凝固が遅れるため鋳造組織が粗大になったり、鋳巣が発生する場合があった。このような部分は使用中に塊鉱物との摩擦によって摩耗が促進され、偏摩耗現象の原因になることがある。
また、垂直雨堰では、雨堰直下の基板には十分溶湯が当たるのに対して、堰から離れた位置は相対的に溶湯の流れが少ないため、溶着はしても基板の溶け込み深さに若干の差が出ることがあり、材質、鋳放し形状（反り、歪み）にバラツキが生じる原因となっていた。
【０００４】
本発明は、上記垂直雨堰の欠点を解消し、均質な溶着を促し、かつ又鋳造組織の粗大化部を無くし、材質や鋳放し形状にバラツキが生じないような耐摩耗材の製造方法を提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、普通鋼または合金鋼の基板を鋳型内に配置し、堰形式として雨堰を使用して、耐摩耗鋳鉄または鋳鋼の溶湯を鋳掛け注入し、上記基板と溶着させ複合化する耐摩耗材の製法において、雨堰の角度を垂直線に対して傾斜させた耐摩耗材の製造方法である。上記雨堰の傾斜角度は、上端面と下端面の直径が造型時の抜け勾配の範囲で実質的に同一である雨堰では、その中心線の角度を垂直線に対して１０度から６０度とし、上端面の直径に比し下端面のそれが大きいテーパつき雨堰では、堰を構成するテーパ面の角度が垂直線に対して、最小部は５０度以下、最大部は１０度から６０度であることが好ましい。
これによって、耐摩耗材と基板をより均一に溶着せしめ、かつ基板から耐摩耗材にかけての組織を緻密に凝固せしめて、偏摩耗の発生を防止できる。また、上記傾斜雨堰によって、基板の表面を溶湯が広い範囲に洗い流れるため、雨堰の数を減少せしめ得る。
【０００６】
【作用】
本発明の内容を図面を参酌しながら詳述する。
図１は本発明の傾斜雨堰を使ったライナーの砂型鋳型の模式図であって、耐摩耗鋳鉄または鋳鋼の溶湯を湯口１１、湯道１２を経て雨堰１３の中を落下させ基板１４の上部の空隙１６に注入する。その際溶湯の注入温度、注入速度、雨堰の形状、配置を基板のサイズに応じて適当に選ぶことによって耐摩耗材と基板を完全に溶着せしめることが可能である。図１中、符号１５はスタッドを示す。従来の雨堰１３ａは図２（ａ）の如く垂直であるため、雨堰直下の溶湯と基板の境界部には図２（ｂ）に示す如く周囲に比し大きな湯溜り１７ができる。この部分が凝固すると組織が粗大になり、鋳造組織粗大部１８ができる。
本発明の雨堰は、図３（ａ）および（ｂ）の形状を有している。ここで角度Ａは１０度から６０度、角度ＢおよびＣはそれぞれ５０度以下、１０度から６０度であれば溶湯が落下して基板に衝突した時、雨堰直下に集中して図２（ｂ）のような湯溜り１７を造ることなく、基板表面に沿って周囲に流れて広範囲で均一に溶着し、かつ従来より少ない雨堰数で良好な溶着が得られることが明らかとなった。必要雨堰数を減少し得る効果は特にテーパ雨堰で有効であった。
本発明の雨堰形状については、堰の上端面は通常円形とするが、本発明の趣旨に鑑み横方向の溶湯流れを助長するために、楕円形または四角形以上の多角形とする事も出来る。また、本発明の雨堰は図３（ｃ）に示す如く堰の途中までは従来通りの垂直雨堰とし、出口側に傾斜雨堰を設ける方法も全く同様の効果を有する。
【０００７】
以下上記数値の限定理由を述べる。
上端面と下端面の直径が造型時の抜け勾配の範囲で実質的に同一である雨堰の垂直線に対する中心線の角度（図３（ａ）の角度はＡ）は、１０度未満では従来の垂直雨堰と変わりなく、溶湯が基板に直角に近く衝突するため、基板の溶け込みが大きすぎる。一方、６０度を越えると基板表面に沿って広範囲に流れる反面、均一に流れにくく特に雨堰の直下が溶着しにくくなる。
上端面の直径に比し下端面のそれが大きいテーパつき雨堰については、垂直線に対する堰を構成するテーパ面の角度（図３中（ｂ）の角度ＢおよびＣ）は、最大テーパ部角度Ｃが１０度未満になると従来の垂直雨堰と変わりなく、溶湯が基板に直角に近く衝突するため、基板の溶け込みが大きすぎる。一方テーパ最小部角度Ｂが５０度、最大部角度Ｃが６０度を超えると堰のテーパが大きくなり過ぎ、基板表面に沿って広範囲に流れる反面、雨堰の断面積が大きくなるため溶湯が分散して均一に流れにくくなり、溶着しない場所が発生する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、発明の実施の形態を実施例に基づき説明し、本発明の理解に供する。
図１に示す基板１４として、厚さ１４ｍｍ、幅９００ｍｍ、長さ１８００ｍｍの大きさのＳＳ４００の鋼板を用い、耐摩耗層の厚さ１８ｍｍの複合ライナーを製造した。雨堰は上端面入り側の直径を１０ｍｍとし、２５０ｍｍピッチ、および４５０ｍｍピッチで設置した鋳型の中に、成分が重量比で、４．９５％Ｃ、１．１０％Ｓｉ、０．６５％Ｍｎ、２９．４３％Ｃｒ、１．８１％Ｍｏ、１．４８％Ｖ残部が実質的にＦｅから成る鋳鉄を、注入温度１５８５℃で注入した。雨堰の傾斜角を表１に示す条件で製造した結果、表１に併記する結果が示すように本発明法によれば雨堰部の偏摩耗を完全に防止できる事が確認できた。また、テーパ雨堰を使用した場合、雨堰のピッチを４５０ｍｍに大きくしても完全な溶着が得られる事が判った。
【０００９】
【表１】
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【００１０】
【発明の効果】
以上述べてきた如く、本発明方法によれば溶着面の均一化が図れ、従来の垂直雨堰を使用した複合ライナーで生じていた鋳造組織の粗大化部を解消する事が出来、該ライナーの使用中の偏摩耗発生を完全に防止できる。上記偏摩耗はライナーの使用環境として比較的に衝撃力の大きい場所で発生していたが、本発明法によってかかる環境においても複合ライナーが使用可能となり、産業上の効果は極めて大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明で用いる鋳型の要部端面図である。
【図２】（ａ）は従来法で用いる鋳型の要部端面図、（ｂ）は組織粗大部の派生模式図である。
【図３】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はいずれも本発明で用いる雨堰の端面図である。
【符号の説明】
１１    湯口
１２    湯道
１３    雨堰（本発明法）
１３ａ  雨堰（従来法）
１４    基板
１５    スタッド
１６    鋳型内空隙（鋳物部分）
１７    湯溜り
１８    鋳造組織粗大部
Ａ      垂直線に対する雨堰の中心線の角度
Ｂ、Ｃ  堰を構成するテーパ面の垂直線に対する角度。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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