JP5549923B2 - 鋳鉄管の受口成形用中子の保持バンド、受口成形用中子の造型方法および鋳鉄管 - Google Patents

Description

本発明は、遠心鋳造される鋳鉄管の受口成形用中子の保持バンドと受口成形用中子の造型方法と鋳鉄管に関する。

鋳鉄管を遠心鋳造する際には、図６に示すように、円筒状の鋳型１４の一端側の拡径された拡径部１４ａの内側に、円筒部１１ａとフランジ部１１ｂを有する中子１１を組み込み、鋳型１４を軸心回りに回転させながら溶湯２２を注湯して、鋳型１４の拡径部１４ａの内周面と、中子１１のフランジ部１１ｂで閉塞された円筒部１１ａの外周面との間に、鋳鉄管２１の受口２１ａを成形している。このような鋳鉄管２１の受口２１ａを成形する中子１１には、砂型とされた脆い中子１１を保持するために、中子１１の円筒部１１ａの内周面を全長で支持する管体部１ａを有する鋼製の保持バンド１を用いることがある。保持バンド１の管体部１ａの一端側には、中子１１のフランジ部１１ｂの端面を受ける端板部１ｂも設けられることが多い（例えば、特許文献１参照）。

前記保持バンドは、中子を造型するときに内型として使用され、そのまま中子を保持した状態で鋳型に組み込まれる。図７に示すように、保持バンド１の管体部１ａの外周面には、搬送時、ハンドリング時および鋳造時における中子の剥離を防止するために、中子の円筒部に埋め込まれる係合部として、多数の二股状突出部３１が設けられることもある。また、管体部１ａの内周面の上端部には、保持バンド１で保持された中子を造型場から鋳造場へ搬送するために、吊り具用の引掛け部３が設けられることもある。

特開平４−１３４５９号公報

上述した従来の鋳鉄管の受口成形用中子の保持バンドは、造型された脆い砂型の中子を、搬送時、ハンドリング時および鋳造時に好便に保持することができるが、鋳造時に溶湯を注湯したときに、溶湯の熱によって管体部が熱膨張し、この造型時の内型として使用される管体部と密に接するように全長を支持された中子の円筒部に周方向の引張応力が生じて、この周方向の引張応力によって、中子の円筒部の外周部に亀裂が発生することがある。この亀裂は、鋳鉄管の受口の端面と反対側の奥側を成形する円筒部の奥側端面を起点として発生し、受口の端面側へ延びるように進展する。

このように、中子の円筒部の外周部に亀裂が発生すると、この亀裂に溶湯が入り込み、鋳鉄管の受口の内周面に筋状の盛り上がりが生じる問題がある。このような筋状の盛り上がりが生じた鋳鉄管は不良品となるので、鋳造後にこれらの盛り上がりを除去するように手直しする必要があり、この手直し作業に非常に手間がかかる。

そこで、本発明の課題は、鋳鉄管の受口の内周面に筋状の盛り上がりが生じないようにすることである。

上記の課題を解決するために、本発明は、遠心鋳造される鋳鉄管の受口を成形する円筒部とフランジ部を有する中子の円筒部の内周面を支持する管体部を有し、その外周に前記中子が造型されて、前記鋳鉄管の遠心鋳造時に中子を保持する鋳鉄管の受口成形用中子の保持バンドにおいて、前記中子の円筒部の内周面を支持する前記管体部の長さを、周方向の一部または全部で、前記中子の円筒部の長さよりも短くし、前記中子の円筒部の前記鋳鉄管の受口の端面と反対側の奥側を成形する奥側端部に、内周面が前記保持バンドの管体部で支持されない領域を設ける構成を採用した。

すなわち、中子を支持した際のその中子の円筒部の内周面を支持する管体部の長さを、周方向の一部または全部で、中子の円筒部の長さよりも短くし、中子の円筒部の鋳鉄管の受口の端面と反対側の奥側を成形する奥側端部に、内周面が保持バンドの管体部で支持されない領域を設けることにより、溶湯の熱によって管体部が熱膨張しても、亀裂の起点となる中子の円筒部の奥側端面およびその近傍の奥側端部に大きい周方向の引張応力が生じないようにし、この円筒部の奥側端部の外周部での亀裂の発生を防止して、鋳鉄管の受口の内周面に筋状の盛り上がりが生じないようにした。

前記保持バンドの管体部の外周面に、前記中子の円筒部と係合する係合部を設けることにより、搬送時、ハンドリング時および鋳造時における中子の剥離を防止することができる。

前記係合部を、前記管体部の外周面で周方向に延びる凸条または凹溝とすることにより、管体部が熱膨張して周長が増大しても、その外周側の中子の円筒部に局部的な周方向の引張応力が作用しないようにし、局部的な周方向の引張応力による円筒部での局部的な亀裂の発生や剥離を防止することができる。これらの凸条や凹溝は、管体部の全周に延びるものであっても、周方向の一部で部分的に延びるものであってもよい。

また、本発明は、遠心鋳造される鋳鉄管の受口を成形する円筒部とフランジ部を有する受口成形用中子を造型するときに、造型後もそのまま前記中子の円筒部の内周面を支持する管体部を有し、内型として使用する保持バンドを用いた受口成形用中子の造型方法において、前記保持バンドに上述したいずれかの保持バンドを用い、前記保持バンドの管体部で支持されない領域の前記中子の円筒部の奥側端部の内周面に、別体の補助内型を当接させるようにし、この別体の補助内型を前記中子の造型後に取り外す方法を採用した。

すなわち、保持バンドに上述したいずれかの保持バンドを用いても、保持バンドの管体部で支持されない領域の中子の円筒部の奥側端部の内周面に、別体の補助内型を当接させて、この別体の補助内型を中子の造型後に取り外すことにより、簡単な構成で中子の造型用の内型を形成できるようにした。

さらに、本発明は、遠心鋳造され、円筒状の鋳型の一端側の拡径された拡径部の内周面と、その内側に組み込まれた中子の円筒部の外周面との間で受口を成形される鋳鉄管において、前記中子を、前記円筒部の内周面を支持する管体部を有する保持バンドで保持したものとし、この保持バンドに上述したいずれかの保持バンドを用いた構成を採用した。

すなわち、中子の保持バンドに上述したいずれかの保持バンドを用いることにより、鋳鉄管の受口の内周面に筋状の盛り上がりが生じないようにした。

本発明に係る鋳鉄管の受口成形用中子の保持バンドは、中子の円筒部の内周面を支持する管体部の長さを、周方向の一部または全部で、中子の円筒部の長さよりも短くし、中子の円筒部の鋳鉄管の受口の端面と反対側の奥側を成形する奥側端部に、内周面が保持バンドの管体部で支持されない領域を設けるようにしたので、溶湯の熱によって管体部が熱膨張しても、亀裂の起点となる中子の円筒部の奥側端面およびその近傍の奥側端部に大きい周方向の引張応力が生じないようにし、この円筒部の奥側端部の外周部での亀裂の発生を防止して、鋳鉄管の受口の内周面に筋状の盛り上がりが生じないようにすることができる。

また、本発明に係る受口成形用中子の造型方法は、保持バンドに上述したいずれかの保持バンドを用い、保持バンドの管体部で支持されない領域の中子の円筒部の奥側端部の内周面に、別体の補助内型を当接させるようにし、この別体の補助内型を中子の造型後に取り外すようにしたので、簡単な構成で中子の造型用の内型を形成することができる。

さらに、本発明に係る鋳鉄管は、中子の保持バンドに上述したいずれかの保持バンドを用いるようにしたので、鋳鉄管の受口の内周面に筋状の盛り上がりが生じることがなく、この盛り上がりを除去する手直し作業を不要とすることができる。

（ａ）は第１の実施形態の保持バンドを示す外観斜視図、（ｂ）は（ａ）の保持バンドを装着した受口成形用中子を示す縦断側面図 （ａ）は図１（ａ）の保持バンドを用いて図１（ｂ）の受口成形用中子を造型する方法を示す平面図、（ｂ）は（ａ）の縦断側面図 図２（ｂ）の受口成形用中子を用いて鋳鉄管を遠心鋳造する状態を示す縦断側面図 （ａ）は第２の実施形態の保持バンドを示す外観斜視図、（ｂ）は（ａ）の保持バンドを装着した受口成形用中子を示す縦断側面図 図４（ａ）の保持バンドの変形例を示す外観斜視図 従来の受口成形用中子を用いて鋳鉄管を遠心鋳造する状態を示す縦断側面図 従来の保持バンドを示す外観斜視図

以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。図１（ａ）は、第１の実施形態の保持バンド１を、図１（ｂ）は、図１（ａ）の保持バンド１で保持した鋳鉄管の受口成形用中子１１を示す。この保持バンド１は鋼で形成され、中子１１の円筒部１１ａの内周面を支持する管体部１ａと、中子１１のフランジ部１１ｂの端面を支持する端板部１ｂとからなり、管体部１ａの長さが、周方向の３箇所に１２０°の位相で突出部２が形成された部分を除いて、中子１１の円筒部１１ａの長さよりも短く形成されており、図１（ｂ）に示す中子１１を支持した際のその中子１１の円筒部１１ａの、後述する鋳鉄管２１の受口２１ａの端面を成形するフランジ部１１ｂと反対側の奥側端部に、内周面が管体部１ａで支持されない領域が設けられるようになっている。

前記管体部１ａの各突出部２の内周面には、吊り具用の引掛け部３が３箇所に設けられ、管体部１ａの外周面には、同じ軸方向位置で周方向の全周に延びる２本の凸条４ａと、各突出部２の外周面の同じ軸方向位置で周方向に延びる凸条４ｂが設けられ、これらの凸条４ａ、４ｂが中子１１との係合部として、砂型とされた中子１１の円筒部１１ａに埋め込まれている。また、端板部１ｂの外周には、中子１１のフランジ部１１ｂの外周に当接される環状リブ５が設けられている。

図２（ａ）、（ｂ）は、上述した保持バンド１を内型として使用し、受口成形用中子１１を造型する方法を示す。保持バンド１の外周側に周方向２つ割りの外型１２がセットされるとともに、保持バンド１の管体部１ａの突出部２を除く長さが短く形成された部位には、別体の円弧状の補助内型１３がセットされ、保持バンド１の管体部１ａと補助内型１３で形成される内型の長さが、造型される中子１１の円筒部１１ａの長さと全周で等しくなるようになっている。

前記中子１１を形成する砂は、２つ割りの外型１２の内周側と保持バンド１の管体部１ａと補助内型１３で形成される内型の外周側との間の空間に充填され、中子１１が造型される。中子１１が造型されたのち、２つ割りの外型１２と補助内型１３は取り外され、図１（ｂ）に示したように、保持バンド１で保持された中子１１が形成される。この保持バンド１で保持された中子１１は、引掛け部３に吊り具を引掛けて鋳造場に搬送され、後述するように、鋳鉄管２１を遠心鋳造する鋳型１４に組み込まれる。

図３は、上述した保持バンド１で保持した中子１１を用いて鋳鉄管２１を遠心鋳造する状態を示す。円筒状の鋳型１４の一端側の拡径された拡径部１４ａの内側に、保持バンド１で保持された中子１１が組み込まれ、鋳型１４を軸心回りに回転させながら溶湯２２を注湯して、鋳型１４の拡径部１４ａの内周面と、中子１１の円筒部１１ａの外周面との間に、鋳鉄管２１の受口２１ａが成形される。

このとき、溶湯２２の熱による保持バンド１の管体部１ａの熱膨張と、中子１１の造型時からの乾燥、硬化による収縮とによって、管体部１ａの外周側に支持された中子１１の円筒部１１ａに周方向の引張応力が生じるが、鋳鉄管２１の受口２１ａの端面と反対側の奥側を成形する円筒部１１ａの奥側端部は、内周面の周方向の一部のみが保持バンド１の突出部２で支持されているので、大きな周方向の引張応力が生じることはなく、円筒部１１ａの奥側端面を起点とする亀裂が外周部に発生することはない。したがって、遠心鋳造される鋳鉄管２１の受口２１ａの内周面に筋状の盛り上がりが生じることもない。

また、前記管体部１ａの外周面には、中子１１との係合部として周方向に延びる凸条４ａ、４ｂが設けられ、前述したような従来の二股状突出部とした係合部はないので、搬送時やハンドリング時における中子１１の保持バンド１からの離脱が防止されるとともに、鋳造時の中子１１に局部的な周方向の引張応力が生じることもなく、円筒部１１ａでの亀裂の発生をより好適に防止することができる。

図４（ａ）は、第２の実施形態の保持バンド１を、図４（ｂ）は、図４（ａ）の保持バンド１を装着した鋳鉄管の受口成形用中子１１を示す。この保持バンド１は、基本的な構成は第１の実施形態のものと同じであり、前記中子１１の円筒部１１ａの内周面を支持する管体部１ａが、全周に渡って円筒部１１ａの長さよりも短く形成されている点と、３箇所の引掛け部３が突出部２のない管体部１ａの上部に設けられている点が異なる。その他の部分は、第１の実施形態のものと同じであり、管体部１ａの外周面には、周方向の全周に延びる２本の凸条４ａが設けられ、端板部１ｂの外周には、中子１１のフランジ部１１ｂの外周に当接される環状リブ５が設けられている。

この実施形態では、図４（ｂ）に示す中子１１を支持した際のその中子１の円筒部１１ａの、鋳鉄管２１の受口２１ａの端面を成形するフランジ部１１ｂと反対側の奥側端部の全周に、内周面が管体部１ａで支持されない領域が設けられている。図示は省略するが、この中子１１を造型するときは、全周が短く形成された管体部１ａの上側に、リング状の補助内型がセットされ、保持バンド１の管体部１ａと補助内型１３で形成される内型の長さが、造型される中子１１の円筒部１１ａの長さと等しくなるようにされる。

図５は、第２の実施形態の保持バンド１の変形例を示す。この変形例は、前記管体部１ａの外周面に設けられた周方向に延びる２本の凸条４ａが、周方向で分断されている点が異なる。その他の部分は、第２の実施形態のものと同じである。

上述した各実施形態と変形例では、保持バンドの外周面の中子の円筒部との係合部を、周方向に延びる凸条としたが、この係合部は周方向に延びる凹溝とすることもできる。

１ 保持バンド
１ａ 管体部
１ｂ 端板部
２ 突出部
３ 引掛け部
４ａ、４ｂ 凸条
５ 環状リブ
１１ 中子
１１ａ 円筒部
１１ｂ フランジ部
１２ 外型
１３ 補助内型
１４ 鋳型
２１ 鋳鉄管
２１ａ 受口
２２ 溶湯

Claims (5)

1. 遠心鋳造される鋳鉄管（２１）の受口（２１ａ）を成形する円筒部（１１ａ）とフランジ部（１１ｂ）を有する中子（１１）の前記円筒部（１１ａ）の内周面を支持する管体部（１ａ）及び中子（１１）の前記フランジ部（１１ｂ）の端面を支持する端板部（１ｂ）を有し、その外周に前記中子（１１）が造型されて、前記鋳鉄管（２１）の遠心鋳造時に中子（１１）を保持する鋳鉄管（２１）の受口成形用中子の保持バンド（１）において、
   前記管体部（１ａ）は前記端板部（１ｂ）と反対側の端縁に突出部（２）を有して、前記中子（１１）を支持した際、前記突出部（２）によって、前記中子（１１）の円筒部（１１ａ）の内周面を支持する前記管体部（１ａ）の長さが、周方向の一部で、前記中子（１１）の円筒部（１１ａ）の長さよりも短くなり、その短くした一部でもって、前記中子（１１）の円筒部（１１ａ）の前記鋳鉄管（２１）の受口（２１ａ）の端面と反対側の奥側を成形する奥側端部に、内周面が前記保持バンド（１）の管体部（１ａ）で支持されない領域を設けるようにしたことを特徴とする鋳鉄管の受口成形用中子の保持バンド。
2. 遠心鋳造される鋳鉄管（２１）の受口（２１ａ）を成形する円筒部（１１ａ）とフランジ部（１１ｂ）を有する受口成形用中子（１１）を造型するときに、造型後もそのまま前記中子（１１）の円筒部（１１ａ）の内周面を支持する管体部（１ａ）を有し、内型として使用する保持バンド（１）を用いた受口成形用中子の造型方法において、
   前記保持バンド（１）に請求項１に記載の保持バンドを用い、前記保持バンド（１）の管体部（１ａ）で支持されない領域の前記中子（１１）の円筒部（１１ａ）の奥側端部の内周面に、別体の補助内型（１３）を当接させるようにし、この別体の補助内型（１３）を前記中子（１１）の造型後に取り外すようにしたことを特徴とする受口成形用中子の造型方法。
3. 遠心鋳造される鋳鉄管（２１）の受口（２１ａ）を成形する円筒部（１１ａ）とフランジ部（１１ｂ）を有する受口成形用中子（１１）を造型するときに、造型後もそのまま前記中子（１１）の円筒部（１１ａ）の内周面を支持する管体部（１ａ）を有し、内型として使用する保持バンド（１）を用いた受口成形用中子の造型方法において、
   前記保持バンド（１）で前記中子（１１）を支持した際、その保持バンド（１）の前記管体部（１ａ）の長さを、周方向の全部で、前記中子（１１）の円筒部（１１ａ）の長さよりも短くし、前記中子（１１）の円筒部（１１ａ）の前記鋳鉄管（２１）の受口（２１ａ）の端面と反対側の奥側を成形する奥側端部に、内周面が前記保持バンド（１）の管体部（１ａ）で支持されない領域を設けるようにしたものとし、
   前記保持バンド（１）を用い、その管体部（１ａ）で前記支持されない領域の前記中子（１１）の円筒部（１１ａ）の奥側端部の内周面に、別体の補助内型（１３）を当接させるようにし、この別体の補助内型（１３）を前記中子（１１）の造型後に取り外すようにしたことを特徴とする受口成形用中子の造型方法。
4. 遠心鋳造され、円筒状の鋳型（１４）の一端側の拡径された拡径部の内周面と、その内側に組み込まれた中子（１１）の円筒部（１１ａ）の外周面との間で受口（２１ａ）を成形される鋳鉄管（２１）において、前記中子（１１）を、請求項１記載の保持バンド（１）で保持したものとしたことを特徴とする鋳鉄管。
5. 遠心鋳造され、円筒状の鋳型（１４）の一端側の拡径された拡径部の内周面と、その内側に組み込まれた中子（１１）の円筒部（１１ａ）の外周面との間で受口（２１ａ）を成形される鋳鉄管（２１）において、前記中子（１１）に、請求項２又は３に記載の受口成形用中子の造型方法によって造型された中子（１１）を使用したことを特徴とする鋳鉄管。

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