(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金型表面硬度がＨＲｃ25からＨＲｃ35であって、Ｃ、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖ、残部が鉄及び不可避不純物からなる鉄合金により形成され、Ｃの含有量は0.20質量％、Ｓｉの含有量は1.5質量％、Ｃｒの含有量は4.0質量％、Ｍｏの含有量は0.8質量％、Ｖの含有量はO.1質量％である鉛蓄電池格子体の連続鋳造用金型。
【請求項２】
金型表面硬度がＨＲｃ25からＨＲｃ35であって、Ｃ、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖ、残部が鉄及び不可避不純物からなる鉄合金により形成され、Ｃの含有量は0.37±0.02質量％、Ｓｉの含有量は1.0±0.1質量％、Ｃｒの含有量は5.0±0.3質量％、Ｍｏの含有量は1.3±0.1質量％、Ｖの含有量は1.0±O.1質量％である鉛蓄電池格子体の連続鋳造用金型。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉛蓄電池格子体の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
回転する円筒外周面に形成された金型の、円筒面の格子体形状の彫り込みに、円筒面と常時摺動するノズルから溶融鉛合金を連続的に供給し、連続的に凝固させ、鉛合金鋳造体を連続的に取り出して鉛蓄電池格子体を製造する鉛蓄電池格子体の連続鋳造装置には、例えば米国特許ＮＯ．4,349,067 に記載されているものがある。
【０００３】
【発明が解決しようとずる課題】
上記の連続鋳造装置において、回転する円筒状金型表面は、上記ノズルから溶融鉛合金を供給される際に高温に上昇し、同時に金型内部を流れる冷却水により、内側から冷却されるという、厳しいヒートサイクルにさらされている。
【０００４】
上記特許には回転する円筒状金型の材質についての記述はないが、通常金型用に使用される炭素鋼を用いた場合、僅かの使用でも上記のヒートサイクルにより、表面にヒートチェックと呼ばれる熱疲労による亀裂が発生ずる。このようなヒートチェックが多大に発生すると、当然のことながら金型としての役目を果たせなくなる。
【０００５】
鉄系の金型材を用いる場合、耐ヒートチェック性を向上させるための手段としては、金型の表面硬度を上げることが知られている。
【０００６】
しかしながら硬度を上げた場合、金型の加工が難しくなる。これは鉛蓄電池格子体のような細かく複雑な形状を持つ金型では重大な問題である。
【０００７】
このことから従来はロックウェル硬さＨＲｃ30以下に調質した炭素鋼などを使用することが多かったが、耐ヒートチェック性は不十分であった。
【０００８】
また通常ＨＲｃ40以上に調質して使用する合金工具鋼などの場合、耐ヒートチェック性は飛躍的に向上するものの、鉛蓄電池格子体金型としての加工が事実上不可能になってしまう問題点がある。
【０００９】
本発明の目的は、僅かの金型製作コスト増加に対して、大幅な金型寿命の延長が図れる鉛蓄電池格子体の連続鋳造用金型を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る鉛蓄電池格子体の連続鋳造用金型は、金型表面硬度がＨＲｃ25からＨＲｃ35であり、Ｃ、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖ、残部が鉄及び不可避不純物からなる鉄合金により形成される。
【００１１】
具体的には、以下のようにする。
【００１２】
鉄合金の成分は、Ｃ、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖが含まれていることが必要である。また、各成分の含有量は、Ｃ：0.20質量％、Ｓｉ：1.5質量、Ｃｒ：4.0質量％、Ｍｏ：0.8質量％、Ｖ：0.1質量％とするか、またはＣ：0.37±0.02質量％、Ｓｉ：1.0±0.1質量、Ｃｒ：5.0±0.3質量％、Ｍｏ：1.3±0.1質量％、Ｖ：1.0±O.1質量％とすることでより優れた効果がある。
【００１３】
こういった鉄合金には、いわゆる合金工具鋼も含まれるが、特にこれに限定されるものではない。
【００１４】
この金型材料は、加工に適した形状に成形しなければならない。この成形形状としては、加工代を考慮したリング（パイプ）形状が最も良いが、円柱形状、又は、角柱形状その他でも良い。但し、熱処理後の加工除去される部分が多くなるにつれ、調質硬度の均一性が損なわれるために注意が必要となる。また成型方法は、鍛造が好ましいが、押し出しあるいは引き抜き加工でも良い。
【００１５】
次に、成形した材料を、通常の方法にて、焼き入れ、及び焼き戻し加工し、ＨＲｃ25からＨＲｃ35に調質する。調質硬度は、硬度ばらつきを考慮するとＨＲｃ30程度が、彫刻の容易さから好ましいが、金型各部分で前記の範囲内ならば、どの値を採用しても良い。但し、これらの値を外れた場合、硬度が低いときは、耐ヒートチェック性が格段に低下し、また硬度が高いときは格子の彫り込み加工が難しくなり、場合によっては、事実上不可能になるため、確実な管理が必要である。
【００１６】
続いて、金型材料がリング状でない場合、金型ロールに組み込むためにリング状に加工する。
【００１７】
そして金型リングを金型ロール表面に組み込む。金型ロールは、金型表面を冷却できるように、水冷却溝が形成されているものである。
【００１８】
金型ロールに組み込んだ金型リングは、歪みを機械加工等で除去して必要な真円度にした後、格子の彫り込み加工を行い、金型として完成する。
【００１９】
【実施例】
以下、本発明の実施例と比較例について説明する。
【００２０】
（実施例１）
Ｃ：0.20質量％、Ｓｉ：1.5 質量％、Ｃｒ：4.0 質量％、Ｍｏ：0.8 質量％、Ｖ：0.1 質量％（ばらつき範囲不明、残部鉄）の鉄合金を熱間鍛造にてリング状に成形した。成形した金型素材を焼き入れ、及び焼き戻しにより、ＨＲｃ30に調質した。この金型素材を金型ロール表面に組み込み、金型素材表面を、旋盤にて所定寸法に切削研磨した。切削後の金型表面硬度は平均ＨＲｃ30.2±2.8 であった。
【００２１】
（実施例２）
Ｃ：0.37±0.02質量％、Ｓｉ：1.0 ±0.1 質量％、Ｃｒ：5.0 ±0.3 質量％、Ｍｏ：1.3 ±0.1 質量％、Ｖ：1.0 ±0.1 質量％（残部鉄）の鉄合金を熱間鍛造にてリング状に成形した。成形した金型素材を焼き入れ、及び焼き戻しにより、ＨＲｃ30に調質した。この金型素材を金型ロール表面に組み込み、金型素材表面を、旋盤にて所定寸法に切削研磨した。切削後の金型表面硬度はＨＲｃ30.7±2.2 であった。
【００２２】
（比較例１）
Ｃ：0.45±0.03質量％、Ｓｉ：0.25±0.1 質量％、Ｍｎ：0.75±0.15質量％（残部鉄）の鉄合金（Ｓ45Ｃ炭素鋼）を熱間鍛造にてリング状に成形した。成形した金型素材を焼き入れ、及び焼き戻しにより、ＨＲｃ30に調質した。この金型素材を金型ロール表面に組み込み、金型素材表而を、旋盤にて所定寸法に切削研磨した。切削後の金型表面硬度はＨＲｃ30.5±3.1 であった。
【００２３】
（比較例２）
Ｃ：0.37±0.02質量％、Ｓｉ：1.0 ±0.1 質量％、Ｃｒ：5.0 ±0.3 質量％、Ｍｏ：1.3 ±0.1 質量％、Ｖ：1.0 ±0.1 質量％（残部鉄）の鉄合金を熱間鍛造にてリング状に成形した（実施例２と同じ）。成形した金型素材を焼き入れ、及び焼き戻しにより、ＨＲｃ40に調質した。この金型素材を金型ロール表面に組み込み、金型素材表面を、旋盤にて切削研磨した。切削後の金型表面硬度はＨＲｃ40.6±2.8 であった。
【００２４】
（比較例３）
Ｃ：0.37±0.02質量％、Ｓｉ：1.0 ±0.1 質量％、Ｃｒ：5.0 ±0.3 質量％、Ｍｏ：1.3 ±0.1 質量％、Ｖ：1.0 ±0.1 質量％（残部鉄）の鉄合金を熱間鍛造にてリング状に成形した（実施例２と同じ）。成形した金型素材を1000℃空冷の焼き入れ、及び600 ℃徐冷焼き戻しにより、ＨＲｃ20に調質した。
【００２５】
この金型素材を金型ロール表面に組み込み、金型素材表面を、旋盤にて切削研磨した。切削後の金型表面硬度はＨＲｃ20.3±2.1 であった。
【００２６】
実施例１、２と比較例１、２、３の金型素材に、ＮＣ彫刻機により、鉛蓄電池格子体の鋳型を彫刻し、図１に示すような金型とした。図１において、１はリング状の金型素材、２はこの金型素材１の表面に形成された鉛蓄電池格子体の鋳型、３は金型素材１の回転軸である。
【００２７】
これらの金型を用いて鉛蓄電池格子体の連続鋳造を行った。鉛合金の温度は500 ℃、組成はＳｂ2.7 質量％、残部Ｐｂ合金を使用した。
【００２８】
図２に実施例１、２と比較例１、３において、長期間連続鋳造を行った後の金型表面に生じたヒートチェックの量を示す。実施例１、２では、比較例１に比べて大幅に少なくなっており、特に各合金成分を最適化した実施例２はより優れていることが分かる。また、比較例３においては、実施例１と同一の鉄合金を使用しているにもかかわらず、金型表面硬度が低いために、ヒートチェックが少なくなっていない。
【００２９】
図３に金型の彫り込みに要する加工時間を示す。比較例２においては、金型表面硬度が高すぎて、実質的に彫刻不可能なレベルとなった。これに対し、実施例１、２では、比較例１のおよそ50％増加というレベルであり、金型寿命延長効果に対して、金型製作のコストアップは僅かである。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明による鉛蓄電池格子体の連続鋳造用金型は、金型表面硬度がＨＲｃ25からＨＲｃ35であり、Ｃ、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｍｏ及びＶを含む鉄合金からなっているので、僅かの金型製作コスト増加に対して、大幅な金型寿命の延長を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明における実施例の、鉛蓄電池格子体の連続鋳造用金型の外形を示す平面図である。
【図２】  本発明における実施例と比較例で、長時間の連続鋳造を行ったときの、金型表面に生じたヒートチェックの量を示す比較図である。
【図３】  本発明における実施例と比較例で、金型の彫り込みに要する加工時間を示した比較図である。
【符号の説明】
１  金型素材
２  鉛蓄電池格子体の鋳型
３  金型素材の回転軸
【図１】
0004867114.tif 000002
【図２】
0004867114.tif 000003
【図３】
0004867114.tif 000004