(57)【要約】【課題】取扱いが容易で価格が安く欠陥の発生を防止することが可能な固形化スラグ凝集材を提供する。【解決手段】固形化スラグ凝集材１０は、注湯容器１１内の溶融金属１２を鋳型に注入する鋳造時に注湯容器１１内に投入されて溶融金属１２表面に浮遊しているスラグを凝集させる粉又は粒状のスラグ凝集材をブロックに成形したもので、ブロックの中央部には又は偏心して貫通孔１３を形成することができる。ここで、スラグ凝集材はアルカリ分を含む天然石から調製することができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
注湯容器内の溶融金属を鋳型に注入する鋳造時に該注湯容器内に投入されて溶融金属表面に浮遊しているスラグを凝集させる粉又は粒状のスラグ凝集材をブロックに成形したことを特徴とする固形化スラグ凝集材。
【請求項２】
請求項１記載の固形化スラグ凝集材において、前記ブロックは板状であることを特徴とする固形化スラグ凝集材。
【請求項３】
請求項２記載の固形化スラグ凝集材において、前記板状のブロックは、円板状であることを特徴とする固形化スラグ凝集材。
【請求項４】
請求項３記載の固形化スラグ凝集材において、前記円板状のブロックは、外径が５〜５０ｃｍ、厚みが８〜１００ｍｍの範囲にあることを特徴とする固形化スラグ凝集材。
【請求項５】
請求項２記載の固形化スラグ凝集材において、前記板状のブロックは、平面視して矩形であることを特徴とする固形化スラグ凝集材。
【請求項６】
請求項５記載の固形化スラグ凝集材において、前記平面視して矩形のブロックは、その一辺が５〜５０ｃｍ、厚みが８〜１００ｍｍの範囲にあることを特徴とする固形化スラグ凝集材。
【請求項７】
請求項１記載の固形化スラグ凝集材において、前記ブロックは、半径が１０〜２５０ｍｍの範囲にある球体、又は表面に突起を有する球体であることを特徴とする固形化スラグ凝集材。
【請求項８】
請求項１記載の固形化スラグ凝集材において、前記ブロックは、塊状物であって、該ブロックの重心を通る最小内幅線の長さが１ｃｍ以上で、最大内幅線の長さが５０ｃｍ以下であることを特徴とする固形化スラグ凝集材。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の固形化スラグ凝集材において、前記ブロックの中央には又は偏心して貫通孔が設けられていることを特徴とする固形化スラグ凝集材。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載の固形化スラグ凝集材において、前記スラグ凝集材はアルカリ分を含む天然石から調製されることを特徴とする固形化スラグ凝集材。
【請求項１１】
請求項１０記載の固形化スラグ凝集材において、前記天然石は、真珠岩、黒曜石及び流紋岩のいずれか１又は２以上からなることを特徴とする固形化スラグ凝集材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶融金属表面上に浮遊しているスラグを吸着して凝集させる固形化スラグ凝集材に関する。
【背景技術】
【０００２】
取鍋や酌等の注湯容器に受け入れた鋳鉄の溶湯表面上にはスラグが浮遊しているため、注湯容器を傾倒させて溶湯を鋳型に注入して鋳物を作製する場合、このスラグが溶湯と共に鋳型内に流れ込むと鋳物内に欠陥が発生する。そこで、スラグを吸着して凝集させる粉又は粒状のスラグ凝集材を注湯容器内に投入して注湯容器内に浮遊しているスラグをスラグ凝集材と反応させて高粘性状態（難流動性状態）とし、注湯容器を傾倒させた際に溶湯のみが鋳型に注入されるようにしている。しかし、溶湯表面上に未凝集のスラグやスラグ凝集材が存在していると、鋳型に溶湯が注入される際にスラグ凝集材が溶湯に巻き込まれて鋳型に流入し欠陥を発生するという問題がある。このため、スラグ凝集材を投入してスラグを凝集させた注湯直前の注湯容器内に高硅酸ガラス繊維を編んでクロス状とした除滓材を広げて投入し、溶湯表面上に存在する未凝集のスラグやスラグ凝集材を凝集したスラグと共にクロス状の除滓材により吸着し凝集させることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】実開平５−４４３６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１では、粉又は粒状のスラグ凝集材を投入した後にクロス状の除滓材を投入する必要があるため、作業が煩雑になるという問題と、スラグ凝集材に加えてクロス状の除滓材を使用するため、製造コストが増大するという問題が生じる。更に、粉又は粒状のスラグ凝集材を注湯容器に投入する際には周囲に飛散して作業環境を悪化させると共に、飛散したスラグ凝集材が注湯容器の出湯口周辺に付着すると、鋳型に溶湯が注入される際にスラグ凝集材が溶湯に巻き込まれて鋳型に流入し欠陥を発生するという問題がある。
【０００５】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、取扱いが容易で価格が安く欠陥の発生を防止することが可能な固形化スラグ凝集材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】
【０００６】
前記目的に沿う第１の発明に係る固形化スラグ凝集材は、注湯容器内の溶融金属を鋳型に注入する鋳造時に該注湯容器内に投入されて溶融金属表面に浮遊しているスラグを凝集させる粉又は粒状のスラグ凝集材をブロック（板状、塊状のもの全てを含む）に成形している。
また、第２の発明に係る固形化スラグ凝集材は、第１の発明に係る固形化スラグ凝集材において、前記ブロックは板状である。
【０００７】
第３の発明に係る固形化スラグ凝集材は、第２の発明に係る固形化スラグ凝集材において、前記板状のブロックは、円板状である。
第４の発明に係る固形化スラグ凝集材は、第３の発明に係る固形化スラグ凝集材において、前記円板状のブロックは、外径が５〜５０ｃｍ、厚みが８〜１００ｍｍの範囲にある。
【０００８】
第５の発明に係る固形化スラグ凝集材は、第２の発明に係る固形化スラグ凝集材において、前記板状のブロックは、平面視して矩形である。
第６の発明に係る固形化スラグ凝集材は、第５の発明に係る固形化スラグ凝集材において、前記平面視して矩形のブロックは、その一辺が５〜５０ｃｍ、厚みが８〜１００ｍｍの範囲にある。
【０００９】
第７の発明に係る固形化スラグ凝集材は、第１の発明に係る固形化スラグ凝集材において、前記ブロックは、半径が１０〜２５０ｍｍの範囲にある球体、又は表面に突起を有する球体である。
第８の発明に係る固形化スラグ凝集材は、第１の発明に係る固形化スラグ凝集材において、前記ブロックは、塊状物であって、該ブロックの重心を通る最小内幅線の長さが１ｃｍ以上で、最大内幅線の長さが５０ｃｍ以下である。
第９の発明に係る固形化スラグ凝集材は、第１〜第８の発明に係る固形化スラグ凝集材において、前記ブロックの中央には又は偏心して貫通孔が設けられている。
【００１０】
第１０の発明に係る固形化スラグ凝集材は、第１〜第９の発明に係る固形化スラグ凝集材において、前記スラグ凝集材はアルカリ分を含む天然石から調製されている。
そして、第１１の発明に係る固形化スラグ凝集材は、第１０の発明に係る固形化スラグ凝集材において、前記天然石は、真珠岩、黒曜石及び流紋岩のいずれか１又は２以上からなる。ここで、アルカリ分とはＫ２Ｏ、Ｎａ２Ｏをさす。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の固形化スラグ凝集材においては、全体がブロックとなっているので、固形化スラグ凝集材を周囲に飛散させずに注湯容器内の溶融金属表面上に入れることができ、スラグと反応させることができる。その結果、例えば鋳物や鋳鋼の製造時に、注湯容器の出湯口の周囲がスラグ凝集材で汚染されず、溶融金属のみを鋳型に注入することができ、欠陥の存在しない鋳物（鋳鋼も含む）を作製できる。
【００１２】
特に、ブロックの形態を板状（円板状、平面視して矩形、多角形を含む）とした場合には、重力によって略平面状となったスラグに接するので、より効率的に固形化スラグ凝集材がスラグに作用する。
【００１３】
また、板状、球状、塊状の固形化スラグ凝集材の中央に貫通孔（即ち、抜き孔）を形成した場合には、該貫通孔を利用することで固形化スラグ凝集材の注湯容器内への配置及び取出しが容易になり、固形化スラグ凝集材を容易に溶融金属表面に浮遊するスラグに接触させることができる。また、溶融金属表面を固形化スラグ凝集材で覆った際の急加熱により固形化スラグ凝集材の加熱面側から発生するガスを貫通孔から流出させることができる。
【００１４】
そして、固形化スラグ凝集材においてスラグ凝集材をアルカリ分を含む天然石から調製した場合には、固形化スラグ凝集材を安価に製造できる。また、注湯容器内に投入されたスラグ凝集材は加熱により膨張して体積が大きくなるため、溶融金属表面全体を容易に覆うことができ、スラグを容易に凝集させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
ここで、図１は本発明の一実施の形態に係る固形化スラグ凝集材の説明図、図２は変形例に係る固形化スラグ凝集材の説明図、図３は固形化スラグ凝集材を取鍋内に投入した際の状態を示す説明図、図４（Ａ）〜（Ｊ）は本発明の他の実施の形態に係る固形化スラグ凝集材の説明図である。
【００１６】
図１に示すように、本発明の一実施の形態に係る固形化スラグ凝集材１０は、注湯容器の一例である取鍋１１（図３参照）内の溶融金属の一例である溶融鋳鉄１２を鋳型（図示せず）に注入する鋳造時に取鍋１１内に投入されて溶融鋳鉄１２表面に浮遊しているスラグを吸着して凝集させる粒状のスラグ凝集材を板状体（ブロックの一例）に成形したものである。以下、詳細に説明する。
【００１７】
図１に示すように、固形化スラグ凝集材１０の形状は、例えば、取鍋１１が平面視して円形状の場合、取鍋１１内への投入が容易となるように、取鍋１１の上部内径より、例えば５０〜１５０ｍｍ小さい外径Ｄを有し、中央部に直径Ｗが、例えば３０〜８０ｍｍの貫通孔１３が形成された円板状である。また、固形化スラグ凝集材１０の厚みＴは、溶融鋳鉄１２の表面に浮遊しているスラグ量に応じて調整する。なお、具体的には、円板状の固形化スラグ凝集材１０の直径は、例えば、外径が５〜５０ｃｍ、厚みＴが８〜１００ｍｍの範囲であるのが好ましい。
【００１８】
固形化スラグ凝集材１０が、中央部に貫通孔１３を有するので、貫通孔１３を利用することで固形化スラグ凝集材１０の取扱い（例えば、取鍋１１内への投入及び取出し）が容易になると共に、溶融鋳鉄１２表面を固形化スラグ凝集材１０で覆った際の急加熱により固形化スラグ凝集材１０の加熱面側から発生するガスを貫通孔１３から流出させることができる。
【００１９】
なお、取鍋が平面視して矩形状の場合、図２に示すように、固形化スラグ凝集材１４は、取鍋の上部形状と相似形状を有する平面視して矩形状の板状体（ブロックの一例）に形成する。そして、中央部には直径Ｗａの貫通孔１３ａを形成し、固形化スラグ凝集材１４の厚みＨは、溶融鋳鉄１２の表面に浮遊しているスラグ量に応じて調整する。この場合の、矩形状のブロックの一辺は５〜５０ｃｍ、厚みが８〜１００ｍｍの範囲とするのが好ましい。
また、貫通孔はブロックに偏心して設けてもよい。
【００２０】
粒状のスラグ凝集材には、破砕したアルカリ分を含む天然石、例えば、１〜３ｍｍの粒度の真珠岩、黒曜石又は流紋岩を使用し、溶媒に分散させた結合材を加えて混合して成形用配合物を調製する。そして、成形用配合物を型内に投入し、加熱及び加圧成形して固形化スラグ凝集材１０を作製する。ここで、溶媒に分散させた結合材としては、有機、無機の粘結材を使用し、例えば、アルコールに溶解させたフェノール樹脂、水に分散させたスラリー状の粘土、水に分散させたスラリー状のセメント、水ガラス、水に分散させたスラリー状の石膏、及び水に分散させたスラリー状の消石灰等である。
【００２１】
以上のような構成とすることにより、図３に示すように、取鍋１１内に固形化スラグ凝集材１０を投入して溶融鋳鉄１２表面に浮遊しているスラグと接触させると、固形化スラグ凝集材１０はスラグ及び溶融鋳鉄１２から加熱されて温度は急上昇する。そして、粒状のスラグ凝集材を結合していた結合材は熱分解して固形化スラグ凝集材１０は一定時間で崩壊し、粒状のスラグ凝集材は溶融鋳鉄１２の表面上に広がる。また、固形化スラグ凝集材１０は、粒状のスラグ凝集材として真珠岩や黒曜石や流紋岩を使用しているため、粒状のスラグ凝集材の体積が加熱膨張されて大きくなって溶融鋳鉄１２表面全体を容易に覆うことができる。溶融鋳鉄１２表面全体に広がった粒状のスラグ凝集材は、スラグと反応して融体として一つにまとまるので、結果的に浮遊していたスラグは全て凝集する。
【００２２】
ここで、真珠岩や流紋岩は、シリカ含有率が高い（例えば、シリカ含有率が７０重量％以上）ガラス質であるため、粒状のスラグ凝集材とスラグとの反応で形成される融体の粘度は高くなる。このため、取鍋１１の溶融鋳鉄１２表面上に存在している融体は一体性が強く、しかも変形し難い。従って、取鍋１１を傾倒させて溶融鋳鉄１２を出湯口１５から排出させる際に、融体が溶融鋳鉄１２と共に出湯口１５に移動して出湯口１５の内側両側部１６に当たると、出湯口１５を通過することができず、溶融鋳鉄１２のみが出湯口１５を通過する。その結果、溶融鋳鉄１２のみを鋳型に注入することができ、欠陥の存在しない鋳物を作製できる。
【００２３】
次に、その他のブロック（塊状物）形状について説明するが、図４（Ａ）〜（Ｊ）に示すように球状の固形化スラグ凝集材２０、円柱状の固形化スラグ凝集材２１、円錐状の固形化スラグ凝集材２２、角柱状の固形化スラグ凝集材２３、角錐状の固形化スラグ凝集材２４、球体２５の表面に放射状に突起２６を設けた固形化スラグ凝集材２７、立方体状の固形化スラグ凝集材２８、直方体状の固形化スラグ凝集材２９、多面体状の固形化スラグ凝集材３０、半球状の固形化スラグ凝集材３１がある。
これらの固形化スラグ凝集材２０〜２４、２７〜３０の大きさは、ブロックの重心を通る最小内幅線が１ｃｍ以上で、最大内幅線の長さが５０ｃｍ以下であるのが好ましい。特に、固形化スラグ凝集材２０の球体の半径は１０〜２５０ｍｍの範囲にあるのが好ましい。また、固形化スラグ凝集材３１の半球体の半径は１００〜３００ｍｍの範囲にあるのが好ましい。
【００２４】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではなく、発明の要旨を変更しない範囲での変更は可能であり、前記したそれぞれの実施の形態や変形例の一部又は全部を組み合わせて本発明の固形化スラグ凝集材を構成する場合も本発明の権利範囲に含まれる。
例えば、粒状のスラグ凝集材の粒度を１〜３ｍｍとしたが、溶融金属の成分や温度によって選択するのが好ましい。例えば、低い温度で鋳造を行なう場合は、粒度が０．１〜０．５ｍｍの粉状のスラグ凝集材を使用する。
また、注湯容器の上部の断面積が小さい場合には、小型化したブロック状の固形化スラグ凝集材を使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施の形態に係る固形化スラグ凝集材の説明図である。
【図２】変形例に係る固形化スラグ凝集材の説明図である。
【図３】固形化スラグ凝集材を取鍋内に投入した際の状態を示す説明図である。
【図４】（Ａ）〜（Ｊ）は本発明の他の実施の形態に係る固形化スラグ凝集材の説明図である。
【符号の説明】
【００２６】
１０：固形化スラグ凝集材、１１：取鍋、１２：溶融鋳鉄、１３、１３ａ：貫通孔、１４：固形化スラグ凝集材、１５：出湯口、１６：内側側部、２０〜２４：固形化スラグ凝集材、２５：球体、２６：突起、２７〜３１：固形化スラグ凝集材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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