JP7249459B1 - 鋳物製造用構造体 - Google Patents

Abstract

【課題】鋳込み時の湯流れが良好な鋳物製造用構造体を提供すること。【解決手段】鋳物製造用構造体３は、筒状の本体部３１と該本体部３１の内面を被覆する被覆層３２とを有し、該本体部３１が電気絶縁性を有する。本体部３１と被覆層３２とがいずれも、電気絶縁性を有することが好ましい。本体部３１の外面における６０ｍｍ離れた位置で測定された電気抵抗評価値が２００ｋΩ／ｍｍ以上であるか、及び／又は本体部３１の肉厚方向において測定された電気抵抗評価値が２００ｋΩ／ｍｍ以上であることが好ましい。【選択図】図１

Description

本発明は鋳物製造用構造体に関する。

鋳物製造用の構造体に関する従来の技術として本出願人は先に、有機繊維、炭素繊維等の無機繊維、無機粒子及びバインダーを含有する本体部と、その内面に形成された被覆層とを有する鋳物製造用構造体を提案した（特許文献１参照）。同文献に記載の構造体によれば、鋳込み時に、本体部に含まれる有機繊維から発生する熱分解ガスを被覆層が遮蔽するので、従来よりも鋳物のガス欠陥が低減するという利点がある。

特開２０１２－２４８４１号公報

鋳造欠陥である湯じわ、亀裂、空洞等は、鋳込み温度の低下に伴い生じる湯流れの不良が原因の一つとなって発生する。近年の鋳物の高品質化に伴い、鋳物製造用の構造体においては、鋳込み時の湯流れに関して更なる向上が要求されている。鋳込み時の湯流れの向上については、特許文献１に記載の構造体についても改善の余地があった。
したがって、本発明の課題は、鋳込み時の湯流れが良好な鋳物製造用構造体を提供することにある。

本発明は、筒状の本体部と該本体部の内面を被覆する被覆層とを有し、該本体部が電気絶縁性を有する、鋳物製造用構造体を提供するものである。

本発明によれば、鋳込み時の湯流れが良好な鋳物製造用構造体を提供できる。

図１は、本発明の鋳物製造用構造体の一実施形態を示す模式断面図である。 図２（ａ）ないし（ｄ）は、本発明の鋳物製造用構造体の別の実施形態を示す模式断面図である。 図３は、本発明の鋳物製造用構造体を用いて製造した鋳型の一実施形態を示す模式断面図である。

以下本発明を、その好ましい実施形態に基づき図面を参照しながら説明する。
図１及び図２に示す本発明の鋳物製造用構造体（以下、単に「鋳物用構造体」ともいう。）３は、例えば鋳造に用いられる湯道や揚がり湯道として好適に用いられるものである。本発明の鋳物用構造体３は、後述のとおり、鋳鋼の製造における湯道又は揚がり湯道として特に好適に用いられるものである。

鋳物用構造体３は、図１及び図２に示すように、筒状の本体部３１と、本体部３１の内面の少なくとも一部を被覆する被覆層３２とを有する。本明細書における「本体部」とは、鋳物用構造体３における大半の体積を占める部位である。本明細書における「筒状」とは、長手方向と該長手方向に直交する幅方向とを有し、内部が空洞になった構造を意味する。本体部３１における空洞の形状は限定されず、空洞の横断面の形状は、例えば円形、楕円形又は多角形などであってもよい。また「筒状」には、図２（ａ）に示すように鋳物用構造体３の長手方向の一部が屈曲部を有するもの、図２（ｂ）に示すように鋳物用構造体３の長手方向の全体が円弧状に湾曲しているもの、図２（ｃ）及び（ｄ）に示すように鋳物用構造体３が一又は複数の分岐部を有するもの等が含まれる。
本体部３１が筒状であることに起因して、鋳物用構造体３も筒状である。

鋳物用構造体３においては、鋳込み時に本体部３１に溶融金属が流入する面である内面に、被覆層３２を有する。本明細書における「被覆層」とは、典型的には本体部３１の内面に膜状部位として存在する。本明細書にいう「膜状部位」とは、被覆層３２を構成する粒子が微視的に凝集粒子状で存在している部分のことをいう。
本体部３１が被覆層３２に被覆されず剥き出しの状態にあると、鋳込み時に、本体部３１に溶湯が接することで本体部３１の含有成分が燃焼し、溶湯中にガスが混入又は溶解することがある。特に、鋳鉄よりも溶湯の温度が高い鋳鋼を鋳込む場合は、溶湯へのガスの溶解量が多いことから、鋳込み時に本体部３１の含有成分から発生するガスが、鋳鉄の場合よりも、溶湯中に溶解しやすくなってしまう。それに対して、本実施形態の鋳物用構造体３においては本体部３１の内面が被覆層３２で被覆されているので、本体部３１に溶湯が接することを防ぐことができ、その結果、鋳込み時に本体部３１の含有成分が燃焼してガスが発生しても、そのガスが溶湯に溶解することを抑制することができる。この利点は、溶湯中にガスが溶解しやすい鋳鋼の場合に、特に有利となる。
鋳込み時のガスが溶湯に混入することを抑制し、後述するとおり鋳込み時の湯流れを良好なものとする観点から、本体部３１における、溶融金属と接する側の被覆層３２の表面積は、本体部３１の内表面積に対して、好ましくは５０％以上、より好ましくは８０％以上、更に好ましくは９０％以上であり、１００％であることが一層好ましい。

本体部３１は、電気絶縁性を有するように構成されている。
本明細書において「電気絶縁性」とは、電流をまったく通さない性質であるか、又は実質的に電流を通さない性質であることを意味する。
実質的に電流を通さない性質とは、肉厚方向あるいは表面において測定した電気抵抗評価値が所定の値以上であることを意味する。具体的には、肉厚方向において測定した電気抵抗評価値が２００ｋΩ／ｍｍ以上であるか、あるいは表面において測定した電気抵抗評価値が２００ｋΩ／ｍｍ以上であれば、実質的に電流を通さない性質、すなわち電気絶縁性となる。

一般に、物体における熱の移動の一態様として、該物体内の自由電子の移動が知られている。すなわち、自由電子が多いほど、換言すれば物体の電気抵抗率が低いほど、熱伝導性が高くなる。これまで知られている鋳物用構造体には、鋳物用構造体３の含有成分に起因して、本体部３１が電気伝導性を有する場合がある。そのような鋳物用構造体３は、熱伝導性が比較的高い。そのような鋳物用構造体３においては、鋳込み時に鋳物用構造体３内に流入した溶湯の熱の一部が、本体部３１を介して鋳物用構造体３外に移動する。それによって、鋳物用構造体３内を流れる溶湯の温度が低下し、鋳込み温度の低下に伴い湯流れが悪化し、湯じわ、亀裂、空洞等の不良が発生するおそれがある。これに対して本実施形態の鋳物用構造体３は、その大部分を占める部位である本体部３１が、電気絶縁性を有しているので、換言すれば熱伝導性が低いので、鋳込み時に鋳物用構造体３内に流入した溶湯の熱が、本体部３１を介して鋳物用構造体３外に移動することが抑制される。その結果、本発明の鋳物用構造体３においては、従来の鋳物用構造体よりも、鋳物用構造体３内の溶湯の温度が低下しにくくなり、鋳込み時の湯流れを良好なまま保つことができる。それによって、湯じわ、亀裂、空洞等の鋳造欠陥の発生を抑制することができる。

上述の効果を一層奏させる観点から、本実施形態の鋳物用構造体３は、本体部３１の外面における６０ｍｍ離れた位置で測定された電気抵抗評価値が２００ｋΩ／ｍｍ以上であるか、及び／又は、本体部３１の肉厚方向において測定された電気抵抗評価値が２００ｋΩ／ｍｍ以上であることが好ましい。
具体的には、本体部３１の外面における６０ｍｍ離れた位置で測定された電気抵抗評価値は、更に好ましくは３００ｋΩ／ｍｍ以上、一層好ましく５００ｋΩ／ｍｍ以上である。本体部３１の外面における６０ｍｍ離れた位置で測定された電気抵抗評価値の上限としては、特に制限されないが、例えば１×１０^１０ｋΩ／ｍｍ以下が現実的である。
また具体的には、本体部３１の肉厚方向において測定された電気抵抗評価値は、更に好ましくは１０００ｋΩ／ｍｍ以上、一層好ましくは１×１０^４ｋΩ／ｍｍ以上である。本体部３１肉厚方向において測定された電気抵抗評価値の上限としては、特に制限されないが、例えば１×１０^１０ｋΩ／ｍｍ以下が現実的である。
本実施形態の鋳物用構造体３においては、本体部３１の外面における６０ｍｍ離れた位置で測定された電気抵抗評価値のみが上述の数値範囲を満たしていてもよく、本体部３１の肉厚方向において測定された電気抵抗評価値のみが上述の数値範囲を満たしていてもよく、あるいはこれら両方を満たしていてもよい。

本体部３１における肉厚方向の電気抵抗評価値は、以下の方法で測定することができる。
まずカッターなどの刃物や鑢などを用いて鋳物用構造体３における被覆層３２の一部を本体部３１から分離させる。分離した本体部３１のみを回収し、回収された本体部３１を対象として、該本体部３１の肉厚、及び肉厚方向での電気抵抗値を測定する。詳細には、デジタルテスターのテストリードを短絡させてゼロ調整を行なった後、本体部３１を挟み込むように、本体部３１の肉厚方向において対向する位置で該テストリードを本体部３１表面にそれぞれ接触させ、電気抵抗値を測定する。電気抵抗値を測定した位置においてダイヤルキャリパーゲージを用いて該位置の肉厚を測定し、該電気抵抗値を該肉厚で除することで電気抵抗評価値を算出する。電気抵抗値及び肉厚の測定は異なる８箇所で行い、８点の電気抵抗評価値の平均値を算出する。デジタルテスターにはマルチ計測器株式会社製のＭＣＤ－００８ポケットマルチメーターを使用し、ダイヤルキャリパーゲージには株式会社ミツトヨ製、コードＮｏ．２０９－６１１、符号ＤＣＧＯ－５０ＲＬを使用する。

本体部３１の外面における電気抵抗評価値は、以下の方法で測定することができる。
詳細には、上述の本体部３１における肉厚方向の電気抵抗評価値の測定方法においてデジタルテスターのテストリードを本体部３１の外面に当てるときに、該テストリード間の周方向の長さを６０ｍｍとして電気抵抗値を測定し、該電気抵抗値を６０ｍｍで除することで測定する。上述のテストリードの位置関係は特に限られず、例えば本体部３１の長手方向に沿って当ててもよく、本体部３１の周方向に沿って当ててもよい。

本実施形態の鋳物用構造体３においては、該鋳物用構造体３に流入した溶湯は、被覆層３２に接する。そのような鋳物用構造体３においては、本体部３１に加えて、被覆層３２も電気絶縁性を有するように構成すると、本体部３１及び被覆層３２の両方の働きによって、鋳込み時に鋳物用構造体３内に流入した溶湯の熱が、鋳物用構造体３外に移動することが一層抑制される。その結果、鋳物用構造体３内の溶湯の温度が一層低下しにくくなり、鋳込み時の湯流れを更に良好なまま保つことができる。この観点から、鋳物用構造体３における本体部３１のみが、電気絶縁性を有することも好ましいが、本体部３１と被覆層３２とがいずれも、電気絶縁性を有することが一層好ましい。すなわち、本体部３１及び被覆層３２を有する本実施形態の鋳物用構造体３を、その全体が電気絶縁性を有するように構成することで、鋳込み時の湯流れを良好なものとすることができる。

上述の効果を一層奏させる観点から、本実施形態の鋳物用構造体３においては、被覆層３２の内面３２Ｓにおける６０ｍｍ離れた位置で測定された電気抵抗評価値が２００ｋΩ／ｍｍ以上であるか、及び／又は、被覆層３２の肉厚方向において測定された電気抵抗評価値が２００ｋΩ／ｍｍ以上であることが好ましい。
具体的には、被覆層３２の内面３２Ｓにおける６０ｍｍ離れた位置で測定された電気抵抗評価値は、より好ましくは３００ｋΩ／ｍｍ以上、更に好ましくは５００ｋΩ／ｍｍ以上である。被覆層３２の内面３２Ｓにおける６０ｍｍ離れた位置で測定された電気抵抗評価値の上限としては、特に制限されないが、例えば１×１０^１０ｋΩ／ｍｍ以下が現実的である。
また具体的には、被覆層３２の肉厚方向において測定された電気抵抗評価値は、より好ましくは１０００ｋΩ／ｍｍ以上、更に好ましくは１×１０^４ｋΩ／ｍｍ以上である。被覆層３２の肉厚方向において測定された電気抵抗評価値の上限としては、特に制限されないが、例えば１×１０^１０ｋΩ／ｍｍ以下が現実的である。
本実施形態の鋳物用構造体３においては、被覆層３２の内面３２Ｓにおける６０ｍｍ離れた位置で測定された電気抵抗評価値のみが上述の数値範囲を満たしていてもよく、被覆層３２の肉厚方向において測定された電気抵抗評価値のみが上述の数値範囲を満たしていてもよく、あるいはこれら両方を満たしていてもよい。

被覆層３２における肉厚方向の電気抵抗評価値は、以下の「被覆層における肉厚方向の電気抵抗評価値の測定方法」で測定することができる。
〔被覆層における肉厚方向の電気抵抗評価値の測定方法〕
まずカッターなどの刃物や鑢などを用いて鋳物用構造体３における被覆層３２の一部を本体部３１から分離させる。分離した被覆層３２のみを回収し、回収された被覆層３２を対象として、該被覆層３２の肉厚、及び肉厚方向での電気抵抗値を測定する。詳細には、デジタルテスターのテストリードを短絡させてゼロ調整を行なった後、被覆層３２を挟み込むように、被覆層３２の肉厚方向において対向する位置で該テストリードを被覆層３２表面にそれぞれ接触させ、電気抵抗値を測定する。電気抵抗値を測定した位置においてダイヤルキャリパーゲージを用いて該位置の肉厚を測定し、該電気抵抗値を該肉厚で除することで電気抵抗評価値を算出する。電気抵抗値及び肉厚の測定は異なる８箇所で行い、８点の電気抵抗評価値の平均値を算出する。

被覆層３２における肉厚は、以下の「被覆層における肉厚の測定方法」でも測定することができる。
〔被覆層における肉厚の測定方法〕
まず本体部３１に被覆層３２を形成する前の該本体部３１の肉厚を測定する。次いで本体部３１に被覆層３２を形成した後の鋳物用構造体３の肉厚を測定する。その後、鋳物用構造体３の肉厚から本体部３１の肉厚を差し引いて被覆層３２の肉厚を求める。詳細には、本体部３１に被覆層３２を形成する前の該本体部３１の肉厚は、該本体部３１の外周面に予め目印を付与しておき、ダイヤルキャリパーゲージを用いて該目印の位置で測定する。本体部に３１に被覆層３２を形成した後の鋳物用構造体３の肉厚は、ダイヤルキャリパーゲージを用いて、該本体部３１に付与していた前記目印の位置で測定する。

被覆層３２の内面３２Ｓにおける電気抵抗評価値は、以下の方法で測定することができる。
詳細には、上述の「被覆層における肉厚方向の電気抵抗評価値」の測定方法においてデジタルテスターのテストリードを被覆層３２に当てるときに、該テストリード間の周方向の長さを６０ｍｍとして電気抵抗値を測定し、該電気抵抗値を６０ｍｍで除することで測定する。テストリードの位置関係は特に限られず、例えば被覆層３２の長手方向に沿って当ててもよく、被覆層３２の周方向に沿って当ててもよい。

本実施形態の鋳物用構造体３は、上述のとおり、その全体が電気絶縁性を有するように構成することが、鋳込み時の湯流れを良好なものとする観点から好ましい。特に、鋳込み時に鋳物用構造体３内に流入した溶湯の熱が、被覆層３２を介して本体部３１に移動し、更にその熱が鋳物用構造体３外に移動することを抑制することによって、鋳込み時の湯流れを一層良好なものとする観点から、本体部３１と被覆層３２とを介して肉厚方向において測定された電気抵抗評価値は、好ましくは２００ｋΩ／ｍｍ以上、より好ましくは１０００ｋΩ／ｍｍ以上、更に好ましくは１×１０^４ｋΩ／ｍｍ以上である。また、本体部３１と被覆層３２とを介して肉厚方向において測定された電気抵抗評価値の上限としては、特に制限されないが、例えば１×１０^１０ｋΩ／ｍｍ以下が現実的である。

鋳物用構造体３における本体部３１と被覆層３２とを介した肉厚方向の電気抵抗評価値は、以下の方法で測定することができる。
デジタルテスターのテストリードを短絡させてゼロ調整を行った後、鋳物用構造体３における本体部３１と被覆層３２とを挟み込むように、本体部３１と被覆層３２との肉厚方向において対応する位置で該テストリードを本体部３１と被覆層３２との表面にそれぞれ接触させ、電気抵抗値の値を測定する。電気抵抗値を測定した位置においてダイヤルキャリパーゲージを用いて、後述する実施例に記載の本体部の肉厚の測定方法と同様の方法で該位置の肉厚を測定し、該電気抵抗値を該肉厚で除することで電気抵抗評価値を算出する。

本実施形態の鋳物用構造体３においては、本体部３１の肉厚方向において測定された電気抵抗評価値及び被覆層３２の肉厚方向において測定された電気抵抗評価値がいずれも２００ｋΩ／ｍｍ以上であることが好ましい。このような構成を有する鋳物用構造体３によれば、各層３１，３２において、鋳込み時に鋳物用構造体３内に流入した溶湯の熱が、被覆層３２を介して本体部３１に移動すること、及びその熱が鋳物用構造体３外に移動することを抑制し、鋳込み時の湯流れを一層良好なものとすることができる。
同様の観点から、本体部３１の肉厚方向において測定された電気抵抗評価値及び被覆層３２の肉厚方向において測定された電気抵抗評価値はいずれも、好ましくは１０００ｋΩ／ｍｍ以上、より好ましくは１×１０^４ｋΩ／ｍｍ以上である。また、本体部３１の肉厚方向において測定された電気抵抗評価値及び被覆層３２の肉厚方向において測定された電気抵抗評価値の上限としては、特に制限されないが、例えば１×１０^１０ｋΩ／ｍｍ以下が現実的である。

本体部３１が電気絶縁性を有し、鋳込み時の湯流れを良好なものとする観点から、本体部３１は電気絶縁性の材料を含むことが好ましい。本実施形態の本体部３１は、後述のとおり、主に無機化合物及び有機成分を含むところ、これら双方が電気絶縁性の材料を含むことが好ましい。

電気絶縁性の材料として、本体部３１は、無機化合物を含むことが好ましく、該無機化合物として無機繊維を含むことがより好ましい。電気絶縁性の無機化合物を鋳物用構造体３中に含有させることによって、鋳込み時の湯流れを良好なものとし、更に、鋳物用構造体３の耐熱性を向上させて、鋳込み時の構造体の強度、寸法安定性及び形状維持性を高めることができる。
無機繊維は、主として鋳物用構造体３において鋳造に用いられる前の状態ではその骨格をなし、鋳造時に溶融金属の熱によっても燃焼せずにその形状を維持する繊維状物である。
無機繊維としては、例えば、人造鉱物繊維、セラミック繊維、ガラス繊維、並びに天然鉱物繊維などの電気絶縁性の繊維を含むことができ、それらを単独で又は二種以上混合して含むことができる。
人造鉱物繊維は、例えばロックウールなどを含む。
セラミック繊維は、アルミナ繊維、シリカ繊維、ムライト繊維、ジルコニア繊維、炭化ケイ素繊維などを含む。

本実施形態で用いる無機繊維は、電気絶縁性の無機繊維のみであることが好ましい。本体部３１が、電気絶縁性の無機繊維のみを含むことで、本体部３１を、電気絶縁性を有するように構成することができる。その結果、上述したとおり、鋳込み時の湯流れを良好なまま保つことができる。更に、本体部３１の熱間強度を確保することができる。

鋳込み時の湯流れを良好なものとする観点から、本体部３１は、電気伝導性の材料を非含有であることが好ましい。「電気伝導性の材料を非含有」とは、本体部３１に意図的に電気伝導性の材料を含有させないが、例えば該材料に由来する微小粒子などが本体部３１に不可避的に混入することは許容することを意味する。具体的には、本体部３１が、電気伝導性の材料を、０質量％以上１質量％以下、特に０．５質量％以下含有する場合には、電気伝導性の材料を非含有であるということができる。

無機繊維の平均繊維長は０．２ｍｍ以上が好ましく、０．５ｍｍ以上がより好ましく、２ｍｍ以上が更に好ましい。無機繊維の平均繊維長がこの下限値以上であれば、鋳込み時の熱によって、後述する有機バインダーの熱分解に起因する熱収縮を抑制し、鋳物用構造体３の形状維持性を発揮しやすくなる。
一方、無機繊維の平均繊維長は１０ｍｍ以下が好ましく、８ｍｍ以下がより好ましく、４ｍｍ以下が更に好ましい。無機繊維の平均繊維長がこの上限値以下であれば、均一な肉厚の本体部３１が得られやすくなる。

本体部３１は、無機繊維を、本体部３１全体の質量に対し、０．５質量％以上含むことが好ましく、１質量％以上含むことがより好ましく、１．５質量％以上含むことが更に好ましく、２質量％以上含むことがより更に好ましい。無機繊維の含有量がこの下限値以上であれば、鋳込み時の鋳物用構造体３の強度を担保することができる。この効果は、特に本体部３１が後述する有機バインダーを含む場合に顕著である。このことに加えて、鋳込み時の熱に起因する該有機バインダーの炭化によって本体部３１の収縮、割れ、被覆層３２の剥離等が発生することを防ぐことができる。
また、本体部３１は、無機繊維を、本体部３１全体の質量に対し、８０質量％以下含むことが好ましく、４０質量％以下含むことがより好ましく、３５質量％以下含むことが更に好ましく、２０質量％以下含むことがより更に好ましい。無機繊維の含有量がこの上限値以下であれば、特に、後述する鋳物用構造体３の製造方法における抄造・脱水工程での本体部３１の成形性が良好になり、均一な肉厚の本体部３１が得られやすくなる。

無機繊維は、鋳物用構造体３の熱間強度、鋳物用構造体３の成形性を向上させる観点から、長軸／短軸比が、より好ましくは１０以上２０００以下、更に好ましくは５０以上１０００以下である。

電気絶縁性の材料として、本体部３１は、無機粒子（以下、「第１無機粒子」ともいう。）を含むことも好ましい。本体部３１が、第１無機粒子を含むことで、鋳物用構造体３の耐熱性を向上させて、鋳込み時の鋳物用構造体３の強度を高めることができる。この効果を一層奏させる観点から、第１無機粒子は電気絶縁性の無機粒子のみからなることが好ましい。なお、第１無機粒子そのものの電気抵抗率は、例えば鋳物用構造体３の本体部３１から分離した第１無機粒子を対象として、日東精工アナリテック社製の粉体抵抗測定システムＭＣＰ－ＰＤ５１を使用することで測定できる。
本体部３１が第１無機粒子を含む場合、第１無機粒子は本体部３１の表面に少なくとも存在することが好ましく、本体部３１の表面及び内部の双方に存在することがより好ましい。

上述の第１無機粒子としては、ムライト、黒曜石、ジルコニア、ジルコン、雲母、シリカ、中空シリカ、中空セラミックス、フライアッシュ及びアルミナ等の耐火物の骨材粒子を含むことができる。第１無機粒子は、これらを単独又は二種以上を選択して含むことができる。
中空シリカとは、中空構造を有するシリカ粒子である。
中空セラミックスとはフライアッシュに含まれる中空の粒子であって、水を用いてフライアッシュを浮遊選別することによって得ることができる。
上述の第１無機粒子の中でも、熱伝導率の低さ、入手性、経済性などの観点から、本体部３１はシリカ、中空シリカ、黒曜石、ジルコン、雲母、シリカ、中空セラミックス、フライアッシュを含むことが好ましく、シリカを含むことがより好ましい。

第１無機粒子の形状は、それぞれ独立して、球状、多面体状、鱗状、層状、紡錘状、繊維状、不定形、又はそれらの組合せであり得る。
第１無機粒子は、これらを単独または二種以上を組み合わせて用いてもよい。

鋳物用構造体３では、第１無機粒子の平均粒径が特定の範囲内であることが好ましい。
具体的には、第１無機粒子の平均粒径が１５０μｍ以下であることが好ましく、６０μｍ以下であることがより好ましく、３０μｍ以下であることが更に好ましく、２７μｍ以下であることが殊更好ましい。第１無機粒子の平均粒径をこの上限内とすることで、本体部３１における第１無機粒子の密度を高めて、本体部３１の強度を向上させることができる。また、本体部３１の表面粗さを低減させることができるので、鋳物用構造体３を製造するとき、本体部３１の内面に、後述する塗液組成物を均一に塗布することができる。具体的には、本体部３１の内面に、後述する塗液組成物を塗布することにより形成された被覆層３２に、極端に薄い部分が生じることを防ぐことができる。

本体部３１の成形性を向上させる観点から、第１無機粒子の平均粒径は、１μｍ超であることが好ましく、５μｍ以上であることがより好ましく、１０μｍ以上であることが更に好ましい。第１無機粒子の平均粒径をこの下限内とすることで、本体部３１の中間成形体を抄造により製造するとき、第１無機粒子が抄造用ネットを通過してしまい、歩留りが低下することを防ぐことができるので、本体部３１の成形性を向上させることができる。また、本体部３１の中間成形体の濾水性を向上させることができるので、脱水や乾燥を容易に行うことができるようになり、本体部３１の成形性を向上させることができる。
これらの下限値は、上述した上限値のいずれと組み合わせてもよい。

第１無機粒子の平均粒径は、以下の方法で測定することができる。
〔平均粒径の測定方法〕
レーザー回折式粒度分布測定装置（株式会社堀場製作所製、ＬＡ－９２０）を用いて測定された体積累積５０％の平均粒径を、本明細書における平均粒径とする。分析条件は下記のとおりである。
・測定方法：フロー法
・屈折率：各種無機粒子によって異なる（ＬＡ－９２０付属のマニュアル参照）
・分散媒：各種無機粒子に適したものを用いる
・分散方法：撹拌、内蔵超音波（２２．５ｋＨｚ）３分
・試料濃度：２ｍｇ／１００ｃｍ^３

本体部３１は、熱間強度を向上させる観点から、第１無機粒子の含有量が本体部３１全体の質量に対し、４０質量％以上含むことが好ましく、４５質量％以上含むことがより好ましく、５０質量％以上含むことが更に好ましい。
また、８０質量％以下含むことが好ましく、７５質量％以下含むことがより好ましく、７０質量％以下含むことが更に好ましく、６８質量％以下含むことが殊更好ましい。

本体部３１が電気絶縁性を有し、鋳込み時の湯流れを良好なものとする観点から、本体部３１全体の質量に対する無機繊維の含有量及び本体部３１全体の質量に対する第１無機粒子の含有量が上述の範囲内にあることを条件として、該無機繊維の含有量に対する該第１無機粒子の含有量は、２．５以上であることが好ましく、３以上であることがより好ましく、５以上であることが更に好ましい。
また、無機繊維の含有量に対する第１無機粒子の含有量は、１３以下であることが好ましく、１２以下であることがより好ましく、１０以下であることが更に好ましい。

前記と同様の理由によって、本体部３１全体の質量に対する無機繊維の質量及び第１無機粒子の質量の和の割合は、５５質量％以上であることが好ましく、６０質量％以上であることがより好ましく、７０質量％以上であることが更に好ましい。
また、本体部３１全体の質量に対する無機繊維の質量及び第１無機粒子の質量の和の割合は、８７質量％以下であることが好ましく、８５質量％以下であることがより好ましく、８０質量％以下であることが更に好ましい。

電気絶縁性の材料として、本体部３１は、有機成分を含むことが好ましく、該有機成分として更に有機繊維を含有することがより好ましい。有機繊維は、本体部３１において鋳造に用いられる前の状態ではその骨格をなし、鋳造時には溶融金属の熱によって、その一部又は全部が燃焼し、鋳物製造後の本体部３１内部に空隙を形成する繊維状物である。
本体部３１においては、有機繊維どうしが絡み合い、本体部３１中に空隙が生じる。その結果、本体部３１を有する鋳物用構造体３の断熱性が向上する。更に、鋳造時に溶融金属の熱によって有機繊維の一部又は全部が燃焼すると、有機繊維が燃焼した分、本体部３１中に空隙が生じる。その結果、鋳物用構造体３の断熱性が更に一層向上する。
上述の効果を一層奏させる観点から、有機繊維は、好ましくは本体部３１の少なくとも表面に分散して存在し、より好ましくは本体部３１の表面及び内部に分散して存在する。

本明細書における「有機成分」とは、その分子構造に炭化水素原子団を有する天然物又は化合物を指す。したがって、炭素繊維などの炭素元素のみ又は炭素元素及び窒素元素で構成された材料は、本開示における有機成分及び有機成分を含む材料を構成せず、上述の無機繊維に分類される。

鋳物用構造体３に有機成分が含まれているか否かは、固体ＮＭＲによって得られたＣ＝Ｃ結合、Ｃ－Ｈ結合、Ｃ＝Ｏ結合、Ｏ－Ｈ結合に相当するピークの有無に基づいて判定することができる。これらの結合のうち、Ｃ－Ｈ結合又はＣ＝Ｏ結合が少なくとも存在していれば、測定対象の材料は有機成分を含むと判定する。
また、鋳物用構造体３に有機繊維が含まれているか否かは、前記固体ＮＭＲによる判定とともに、鋳物用構造体３の表面及び内部を顕微ＦＴ－ＩＲ及びマイクロスコープ（株式会社キーエンス製、型番：ＶＨＸ－５００、本明細書のマイクロスコープは全てこれである。）によって観察して判定することができる。詳細には、顕微ＦＴ－ＩＲにおいて有機物に由来する官能基がマッピングされる位置を確認し、当該位置において、マイクロスコープによって繊維状物が観察されれば、有機繊維が含まれていると判定する。

有機繊維には、木材パルプ等の紙繊維、フィブリル化した合成繊維、再生繊維（例えばレーヨン繊維）等を含むことができ、それらを単独で又は二種以上混合して含むことができる。これらの中でも紙繊維を含むことが好ましい。その理由は、鋳物用構造体３を製造するとき、抄造により多様な形態に成形でき、脱水、乾燥された成形体の湿潤強度特性が優れ、紙繊維の入手性が容易且つ安定的で、経済的だからである。
紙繊維には、木材パルプのほか、コットンパルプ、リンターパルプ、竹や藁その他の非木材パルプを含むことができる。木材パルプとしては、バージンパルプ又は古紙パルプ（回収品）を単独で又は二種以上を混合して用いることができる。入手の容易性、環境保護、製造費用の低減等の点から、古紙パルプを含むことが好ましい。有機繊維は鋳物用構造体３の成形性を向上させる観点及び供給性や経済性の観点から古紙（新聞紙等）を含むことが好ましい。

有機繊維の平均繊維長は０．８ｍｍ以上が好ましく、０．９ｍｍ以上がより好ましい。有機繊維の平均繊維長がこの下限値以上であれば、有機繊維どうしが絡み合いやすくなり、その結果鋳造に用いられる前の状態での骨格を形成しやすくなる。
また、有機繊維の平均繊維長は１０ｍｍ以下が好ましく、７ｍｍ以下がより好ましく、５ｍｍ以下が更に好ましい。有機繊維の平均繊維長がこの上限値以下であれば、鋳物用構造体３の表面平滑性を確保しやすくなる。

本体部３１は、靭性を向上させ、使用性を向上させる観点から、有機繊維を本体部３１全体の質量に対し、８質量％以上含むことが好ましく、９質量％以上含むことがより好ましく、１０質量％以上含むことが更に好ましい。
本体部３１における有機繊維の含有量の上限は、例えば、３０質量％以下、特に２５質量％以下、更には２０質量％以下とすることができる。
本明細書における「使用性」とは、使用前に任意の寸法に切断する際に切断時に加わる力で割れが発生したり、鋳込み時の砂の重さによって破損したりしにくいことを意味する。

本体部３１に加えて、被覆層３２が電気絶縁性を有し、鋳込み時の湯流れを一層良好なものとする観点から、被覆層３２も電気絶縁性の材料を含むことが好ましい。本実施形態の被覆層３２は、後述のとおり、主に無機化合物を含むところ、該無機化合物が電気絶縁性の無機化合物を含むことが好ましく、特に該無機化合物が電気絶縁性の無機化合物のみからなることが好ましい。

電気絶縁性の材料として、被覆層３２は、無機化合物を含むことが好ましく、該無機化合物として無機粒子（以下、「第２無機粒子」ともいう。）を含むことが好ましい。被覆層３２が、第２無機粒子を含むことで、被覆層３２の熱間強度を向上させることができる。
被覆層３２が第２無機粒子を含む場合、第２無機粒子は鋳物用構造体３の内面に存在することが好ましく、被覆層３２の表面及び内部の双方に存在することがより好ましい。

上述の第２無機粒子としては、例えば、金属酸化物、及び金属の珪酸塩からなる群から選ばれるものを含むことができる。具体的には、第２無機粒子としては、ムライト、ジルコン、ジルコニア、アルミナ、オリビン、マグネシア、クロマイト等の耐火性無機粒子が挙げられる。第２無機粒子は、これらを単独または二種以上を選択して含むことができる。
耐熱性に優れている観点及び溶融金属との濡れ性が低い観点から、被覆層３２は、第２無機粒子としてジルコンを含むことが好ましい。

第２無機粒子としては、電気伝導性の材料を用いることもできる。電気伝導性の材料としては、例えば各種金属の粒子が挙げられる。金属としては、例えばチタン、バナジウム、鉄、ニッケル、クロムから選ばれる一種又は二種以上を含むことが好ましい。
チタン及びバナジウムは、それぞれ水酸化チタン及び水酸化バナジウムを含むことが好ましい。これらは鋳造時に熱分解して、それぞれチタン、バナジウムに変化する。
鉄は、水溶媒の接触による酸化防止の目的で、酸化鉄処理したものが好ましい。

第２無機粒子の形状は、それぞれ独立して、球状、多面体状、鱗状、層状、紡錘状、繊維状、不定形、又はそれらの組合せであり得る。
第２無機粒子は、これらを単独又は二種以上を組み合わせて用いてもよい。

本体部３１の表面の封孔性、本体部３１と被覆層３２との密着性などの観点から、第２無機粒子の平均粒径は１μｍ以上であり、３μｍ以上が好ましく、５μｍ以上がより好ましく、１０μｍ以上が更に好ましく、１５μｍ以上が殊更好ましい。
また、鋳込み時に本体部３１から発生する熱分解ガスが溶湯側に移行することを抑制する観点から、第２無機粒子の平均粒径は１００μｍ以下であり、８０μｍ以下が好ましく、７０μｍ以下がより好ましく、５０μｍ以下が更に好ましく、３５μｍ以下が殊更好ましく、２５μｍ以下が特に好ましい。
第２無機粒子の平均粒径は、前述の第１無機粒子の平均粒径の測定方法と同様に求めることができる。

上述の効果を一層奏させる観点から、被覆層３２は、第２無機粒子を、被覆層３２全体中に４０質量％以上９４質量％以下含むことが好ましく、６０質量％以上９０質量％以下含むことがより好ましく、７０質量％以上８９質量％以下含むことが一層好ましい。

電気絶縁性の材料として、被覆層３２は、無機化合物の一つである粘土鉱物を含むことが好ましい。
粘土鉱物としては、層状粘土鉱物、複鎖構造型鉱物などが挙げられ、これらは天然、合成を問わない。
層状粘土鉱物としては、スメクタイト属、カオリン属、イライト属に属する粘土鉱物、例えばベントナイト、スメクタイト、ヘクトライト、活性白土、木節粘土、ゼオライト等が挙げられる。
複鎖構造型鉱物としては、アタパルジャイト、セピオライト、パリゴルスカイト等が挙げられる。
上述の粘土鉱物は、粒体であってもよく、微粒子粉体であってもよい。
被覆層３２が層状粘土鉱物又は複鎖構造型鉱物を含むことで、被覆層３２の肉厚方向における電流や熱の移動が抑制され、鋳込み時に鋳物用構造体３内に流入した溶湯の熱が、鋳物用構造体３外に移動することが抑制される。その結果、鋳物用構造体３内の溶湯の温度が一層低下しにくくなり、鋳込み時の湯流れを更に良好なまま保つことができる。特に、被覆層３２が複鎖構造型鉱物を含む場合、上述の効果が顕著なものとなるので、被覆層３２は複鎖構造型鉱物を含有することが好ましい。
上述の効果を一層奏させる観点から、被覆層３２は、アタパルジャイト、セピオライト、ベントナイト、スメクタイトより選ばれる一種又は二種以上を含むことが一層好ましい。
なお、粘土鉱物は、層状構造又は複鎖構造である点で、例えば、六方最密充填構造を主に含み、通常、層状構造又は複鎖構造をとらない第２無機粒子とは区別される。つまり、第２無機粒子は、層状構造を有さず且つ複鎖構造もとらない。

被覆層３２は、鋳込み時の湯流れを良好なものとする観点から、粘土鉱物を、被覆層３２全体中に１．５質量％以上含むことが好ましく、２質量％以上含むことがより好ましく、２．２質量％以上含むことが更に好ましい。
また、鋳込み時の湯流れを良好なものとする観点から、粘土鉱物を、被覆層３２全体中に５０質量％以下含むことが好ましく、２５質量％以下含むことがより好ましく、１０質量％以下含むことが更に好ましい。

鋳物用構造体３は、バインダーを含むことが好ましく、該バインダーとして、有機バインダー及び無機バインダーの少なくとも一方を含むことが好ましい。
本体部３１が電気絶縁性を有し、鋳込み時の湯流れを良好なものとする観点及び鋳造後の除去性に優れる観点から、本体部３１は、有機バインダー及び無機バインダーの双方を含むことが好ましく、有機バインダーのみを含むことがより好ましい。
被覆層３２の表面の封孔性の観点から、被覆層３２は、有機バインダー及び無機バインダーの双方を含むことが好ましく、無機バインダーのみを含むことがより好ましい。被覆層３２の表面の封孔性が向上すると、例えば鋳込み時に本体部３１の含有成分が燃焼してガスが発生しても、そのガスが溶湯に混入することを抑制することができる。

有機バインダーとしては、例えば、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、フラン樹脂等の熱硬化性樹脂が挙げられ、単独又は二種以上を混合して用いることができる。これらの中でも、可燃ガスの発生が少なく、燃焼抑制効果があり、熱分解（炭化）後における残炭率が高い等の点からフェノール樹脂を含むことが好ましい。

フェノール樹脂としては、ノボラックフェノール樹脂、レゾールタイプ等のフェノール樹脂、尿素、メラミン、エポキシ等で変性した変性フェノール樹脂等が挙げられる。中でも、レゾールタイプのフェノール樹脂を含むことで、酸、アミン等の硬化剤を必要とせず、本体部３１成形時の臭気や、本体部３１を鋳型として用いた場合の鋳造欠陥を低減することができるので、好ましい。

ノボラックフェノール樹脂を含む場合には、硬化剤を併用することが好ましい。硬化剤は水に溶けやすいため、構造体を製造するとき、本体部３１の脱水後にその表面に塗工されることが好ましい。硬化剤としては例えば、ヘキサメチレンテトラミン等を含むことが好ましい。

無機バインダーとしては、例えば、燐酸系バインダー、珪酸塩等の水ガラス、石膏、硫酸塩、シリカ系バインダー、シリコン系バインダーが挙げられ、単独又は二種以上を混合して用いることができる。
分散媒として水の使用を可能にする観点、及び熱間時の強度を高める観点から、無機バインダーとして、シリカ系バインダーを含むことが好ましい。

バインダーは、鋳物用構造体３を製造するとき、鋳込み前において抄造した部品を乾燥成形したときに有機繊維、無機繊維及び無機粒子を強固に結合させる観点から、窒素雰囲気中で１０００℃に於ける減量率（ＴＧ熱分析測定）が、５０質量％以下、特に４５質量％以下であることが望ましい。

本体部３１は、強度を向上させる観点及びガス発生量抑制効果をより発現させる観点から、バインダーを本体部３１全体の質量に対し、５質量％以上含むことが好ましく、１０質量％以上含むことがより好ましく、１５質量％以上含むことが更に好ましい。
また、本体部３１は、耐熱性を向上させる観点、及び、鋳物用構造体３を製造するとき、成形時にべとつくことや、骨格成分の含有量が低減することを防ぎ保形性を向上させる観点から、バインダーを本体部３１全体の質量に対し、５０質量％以下含むことが好ましく、４０質量％以下含むことがより好ましく、２５質量％以下含むことが更に好ましい。特にバインダーが有機バインダーを含む場合、バインダーの含有量を上述の範囲内とすることにより、耐熱性を向上させるという効果が一層顕著に奏される。

被覆層３２は、被覆層３２表面の封孔性の観点、及び熱間時の強度を高める観点から、バインダーを、被覆層３２全体中に５質量％以上含むことが好ましく、６質量％以上含むことがより好ましく、７質量％以上含むことが更に好ましく、８質量部以上含むことが殊更好ましい。
また、被覆層３２は、熱間強度を向上させる観点から、バインダーを、被覆層３２全体中に３０質量％以下含むことが好ましく、２０質量％以下含むことがより好ましく、１５質量％以下含むことが更に好ましく、１２質量％以下含むことが殊更好ましい。特にバインダーが無機バインダーを含む場合、バインダーの含有量を上述の範囲内とすることにより、耐熱性を向上させるという効果が一層顕著に奏される。

鋳物用構造体３は、上述の成分に加えて、本発明の効果を損なわない限り、その他の成分として、例えばポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロース、ポリアミドアミンエピクロロヒドリン樹脂等の紙力強化剤、ポリアクリルアミド系等の凝集剤、着色剤等を含むことができる。

本体部３１の肉厚を肉厚Ａとしたとき、肉厚Ａは、好ましくは０．３ｍｍ以上、より好ましくは０．５ｍｍ以上、更に好ましくは０．８ｍｍ以上である。
また、肉厚Ａは、好ましくは５ｍｍ以下、より好ましくは３．５ｍｍ以下、更に好ましくは３ｍｍ以下である。
肉厚Ａを上述の下限値以上とすることで、本体部３１の強度が向上し、鋳物用構造体３の取り扱い性が向上する。更に、本体部３１の肉厚方向における電流や熱の移動が抑制され、鋳込み時に鋳物用構造体３内に流入した溶湯の熱が、鋳物用構造体３外に移動することが抑制される。その結果、鋳物用構造体３内の溶湯の温度が一層低下しにくくなり、鋳込み時の湯流れを更に良好なまま保つことができる。
肉厚Ａを上述の上限値以下とすることで、鋳物用構造体３を軽量化でき、持ち運び性が向上することに加えて、経済的にも有利となる。肉厚Ａは、後述の実施例に記載の方法で測定できる。

被覆層３２の肉厚を肉厚Ｂとしたとき、肉厚Ｂは、好ましくは５μｍ以上、より好ましくは２０μｍ以上、更に好ましくは１００μｍ以上である。
また、肉厚Ｂは、好ましくは１０００μｍ以下、より好ましくは９００μｍ以下、更に好ましくは８００μｍ以下である。
肉厚Ｂを上述の下限値以上とすることで、被覆層３２の強度が向上し、鋳物用構造体３の取り扱い性が向上する。更に、被覆層３２の肉厚方向における電流や熱の移動が抑制され、鋳込み時に鋳物用構造体３内に流入した溶湯の熱が、鋳物用構造体３外に移動することが抑制される。その結果、鋳物用構造体３内の溶湯の温度が一層低下しにくくなり、鋳込み時の湯流れを更に良好なまま保つことができる。
肉厚Ｂを上述の上限値以下とすることで、後述する鋳物用構造体３の製造方法における乾燥工程後に被覆層３２に発生し得るひび割れを防ぐことができる。肉厚Ｂは、肉厚Ａと同様に、後述の実施例に記載の方法で測定できる。

上述の効果を一層奏させる観点から、本体部３１と被覆層３２との肉厚の合計、すなわち、肉厚Ａと肉厚Ｂとの合計は、好ましくは０．３０５ｍｍ以上、より好ましくは０．５ｍｍ以上、更に好ましくは０．８ｍｍ以上である。
また、肉厚Ａと肉厚Ｂとの合計は、好ましくは６ｍｍ以下、より好ましくは４．５ｍｍ以下、更に好ましくは４ｍｍ以下である。
肉厚Ａと肉厚Ｂとの合計を上述の下限値以上とすることで、鋳物用構造体３の強度が向上し、取り扱い性が向上する。
肉厚Ａと肉厚Ｂとの合計を上述の上限値以下とすることで、鋳物用構造体３を軽量化でき、持ち運び性が向上することに加えて、経済的にも有利となる。

上述の効果を一層奏させる観点から、肉厚Ａに対する肉厚Ｂの比Ｂ／Ａは、好ましくは０．００１以上、より好ましくは０．０１以上、更に好ましくは０．１以上である。
また、肉厚Ａに対する肉厚Ｂの比Ｂ／Ａは、好ましくは３．４以下、より好ましくは２以下、更に好ましくは１以下である。
肉厚Ａに対する肉厚Ｂの比Ｂ／Ａを上述の下限値以上とすることで、鋳込み時に発生する熱分解ガスの遮蔽性が向上する。
肉厚Ａに対する肉厚Ｂの比Ｂ／Ａを上述の上限値以下とすることで、鋳物用構造体３に衝撃などが加わった際に、本体部３１から被覆層３２が剥離することを抑制することができる。

次に、鋳物用構造体３の製造方法について説明する。鋳物用構造体３は、例えば、本体部３１を製造した後、製造された本体部３１の内面に被覆層３２を形成することにより製造することができる。以下、本体部３１の製造方法について説明する。

本体部３１は、抄造工程を有する成形法により製造することができる。このような成形法は、例えば特開２０１２－０２４８４１号公報〔００５２〕ないし〔００７１〕に記載されている。
上述の製造方法により製造された本体部３１の表面に被覆層３２を形成することにより、鋳物用構造体３を製造することができる。

被覆層３２の形成方法として、塗液組成物を用いた塗布、例えば刷毛塗布、スプレー塗布、静電塗装、焼付塗装、ぶっ掛け塗布、浸漬塗布、タンポ塗布、等の方法が挙げられるが、被覆層３２の厚みの均一性、効率的及び経済的に鋭意検討を行った結果、浸漬塗布が最も好ましい。浸漬塗布により、内部が中空の本体部３１の内面に被覆層３２を形成する場合、本体部３１の中空部に塗液組成物を充填、接触させることで被覆層３２を形成する（以下、「方法１」という。）ことができる。方法１を、中空部が開放状態にある本体部３１について行う場合は、例えば、中空部の少なくとも一部の開放部分を封鎖して中空部に塗液組成物を保持できる状態として、塗液組成物を、好ましくは塗液組成物が中空部を満たすように、流し込んで、好ましくは所定時間静置後、塗液組成物を排出することで、被覆層３２を形成することができる。いずれの塗布方法においても、塗液組成物の温度は５℃以上４０℃以下の範囲が好ましく、より好ましくは１５℃以上３０℃以下、更に好ましくは２０℃以上３０℃以下の範囲で且つ恒温になるように設備設定することが最も好ましい。また、浸漬塗布、中でも方法１では、生産性の面から静置時間は１秒以上６０秒以下の範囲が好ましく、バッチ又は連続的に行うことができる。なお、いずれの方法においても、被覆層３２の膜厚を調整するために、塗液組成物を塗布した本体部３１に、振動テーブル等で振動を与えることができる。本体部３１表面に、金属元素をより強固に付着させるためには乾燥工程を経ることが好ましい。乾燥方法としてヒーターによる熱風乾燥、遠赤外乾燥、マイクロ波乾燥、過熱蒸気乾燥、真空乾燥等が挙げられるが、限定されるものではない。熱風乾燥機を用いて乾燥させる場合は乾燥炉内中心部の乾燥温度については１００℃以上５００℃以下の範囲が好ましく、更にバインダーの熱分解による影響を低減させる観点及び発火による安全性を確保する観点から１０５℃以上３００℃以下の範囲が最も好ましい。なお、塗液組成物の分散媒としては、水、アルコール等が挙げられ、水が好ましい。また、分散媒は塗液組成物中の固形分１００質量部に対して、５質量部以上１００質量部以下、更に１０質量部以上８０質量部以下、より更に１０質量部以上５０質量部以下用いられることが好ましい。

本発明の鋳物用構造体３は、例えば、以下のようにして鋳物の製造に用いることができる。
図３に示すように、まず、鋳物用構造体３が有する開口部３３のうちの少なくとも一つにキャビティ５を設けるとともに、該鋳物用構造体３を鋳物砂内の所定位置に埋設して砂型６を形成する。砂型６を形成するとき、鋳物用構造体３は、該鋳物用構造体３が有する開口部３３のうちの一部（すなわち少なくとも一つの開口部３３）の開口部３３を残して埋設される。このとき、埋設されていない開口部３３の全域が鋳物砂外にあってもよく、該埋設されていない開口部３３の一部が鋳物砂内にあってもよい。砂型６の鋳物砂には、従来からこの種の鋳物の製造に用いられている通常のものを制限なく用いることができる。
次いで、埋設されていない開口部３３の一端に、鋳物用構造体３内に溶融金属を注ぎ入れるための漏斗状の注湯口７を設置する。図３に示すように、埋設されていない開口部３３に接する側の注湯口７の外径は、該開口部３３の内径よりも小さいので、該注湯口７は嵌合によって該開口部３３に取り付けられる。溶融金属によって溶解しない材料であれば、注湯口７の構成材料に特に制限はなく、従来知られているものを用いることができる。
鋳物用構造体３の埋設方法には特に制限はなく、例えば該鋳物用構造体３を所定位置に配した後、鋳物砂を配してもよいし、鋳物砂を所定の状態に配した後、鋳物用構造体３を配置してもよい。このようにして、鋳物用鋳型４を製造する。

鋳物用鋳型４を形成した後、該鋳物用鋳型４のうちの注湯口７から溶融金属を注湯し、キャビティ５内に該溶融金属を供給して鋳込みを行う。鋳込みを終えた後は、所定の温度まで冷却し、鋳物用鋳型４を解体して鋳物砂を取り除き、さらにブラスト処理によって鋳物用構造体３を取り除いて鋳物を露呈させる。その後、必要に応じて鋳物にトリミング処理等の後処理を施してもよい。このようにして、鋳物を製造する。

本実施形態の鋳物用構造体３は、上述のとおり、その大部分を占める部位である本体部３１が、電気絶縁性を有しているので、鋳込み時に鋳物用構造体３内に注湯した溶融金属の熱が、本体部３１を介して鋳物用構造体３外に移動することが抑制される。その結果、本実施形態の鋳物用鋳型４を用いると、従来の鋳物用構造体よりも、鋳物用構造体３内の溶融金属の温度が低下しにくくなり、鋳込み時の湯流れを良好なまま保つことができる。したがって、本実施形態の鋳物用鋳型４によれば、湯じわ、亀裂、空洞等の鋳造欠陥の発生が抑制された鋳物を製造することができる。特に、鋳鉄よりも溶湯の温度が高い鋳鋼を鋳込む場合に、前記の効果が顕著なものとなるので、本実施形態の鋳物用鋳型４は、鋳鋼用鋳型として好適に用いることができる。また当該鋳鋼用鋳型を用いることで、鋳鋼鋳物を製造することができる。

以上、本発明をその好ましい実施形態に基づき説明したが、本発明は前記実施形態に何ら制限されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、上述の鋳物用構造体３は、本体部３１及び被覆層３２を有する二層構造であるが、これに代えて鋳物用構造体３は、本体部３１及び被覆層３２のほかにその他の層構造を有する三層構造であってもよい。鋳物用構造体３が三層構造である場合、上記その他の層構造は、鋳物用構造体３の最外層にあってもよく、最内層にあってもよく、本体部３１と被覆層３２との間にあってもよい。

上述した各実施形態に関し、更に以下の鋳物用構造体３を開示する。

＜１＞
筒状の本体部と該本体部の内面を被覆する被覆層とを有し、該本体部が電気絶縁性を有する、鋳物製造用構造体。

＜２＞
前記被覆層は、前記本体部の内面に膜状部位として存在し、
前記膜状部位は、前記被覆層を構成する粒子が微視的に凝集粒子状で存在している部分である、前記＜１＞に記載の鋳物製造用構造体。
＜３＞
前記本体部と前記被覆層とがいずれも、電気絶縁性を有する、前記＜１＞又は＜２＞に記載の鋳物製造用構造体。
＜４＞
前記電気絶縁性は、電流をまったく通さない性質であるか、又は肉厚方向において測定した電気抵抗評価値が２００ｋΩ／ｍｍ以上であるか、あるいは表面において測定した電気抵抗評価値が２００ｋΩ／ｍｍ以上である、前記＜１＞ないし＜３＞のいずれか一に記載の鋳物製造用構造体。
＜５＞
前記本体部の外面における６０ｍｍ離れた位置で測定された電気抵抗評価値は、２００ｋΩ／ｍｍ以上１×１０^１０ｋΩ／ｍｍ以下、好ましくは３００ｋΩ／ｍｍ以上、より好ましくは５００ｋΩ／ｍｍ以上である、前記＜１＞ないし＜４＞のいずれか一に記載の鋳物製造用構造体。

＜６＞
前記本体部の肉厚方向において測定された電気抵抗評価値は、２００ｋΩ／ｍｍ以上１×１０^１０ｋΩ／ｍｍ以下、好ましくは１０００ｋΩ／ｍｍ以上、より好ましくは１×１０^４ｋΩ／ｍｍ以上である、前記＜１＞ないし＜５＞のいずれか一に記載の鋳物製造用構造体。
＜７＞
前記被覆層の内面における６０ｍｍ離れた位置で測定された電気抵抗評価値は、２００ｋΩ／ｍｍ以上１×１０^１０ｋΩ／ｍｍ以下、好ましくは３００ｋΩ／ｍｍ以上、より好ましく５００ｋΩ／ｍｍ以上である、前記＜３＞に記載の鋳物製造用構造体。

＜８＞
前記被覆層の肉厚方向において測定された電気抵抗評価値は、２００ｋΩ／ｍｍ以上１×１０^１０ｋΩ／ｍｍ以下、好ましくは１０００ｋΩ／ｍｍ以上、より好ましくは１×１０^４ｋΩ／ｍｍ以上である、前記＜３＞に記載の鋳物製造用構造体。
＜９＞
前記本体部と前記被覆層とを介して肉厚方向において測定された電気抵抗評価値が、２００ｋΩ／ｍｍ以上１×１０^１０ｋΩ／ｍｍ以下、好ましくは１０００ｋΩ／ｍｍ以上、より好ましくは１×１０^４ｋΩ／ｍｍ以上である、前記＜５＞又は＜６＞に記載の鋳物製造用構造体。
＜１０＞
前記本体部の肉厚方向において測定された電気抵抗評価値及び前記被覆層の肉厚方向において測定された電気抵抗評価値がいずれも２００ｋΩ／ｍｍ以上である、前記＜１＞ないし＜９＞のいずれか一に記載の鋳物製造用構造体。

＜１１＞
前記本体部が無機繊維を含み、該無機繊維が電気絶縁性の無機繊維のみからなる、前記＜１＞ないし＜１０＞のいずれか一に記載の鋳物製造用構造体。
＜１２＞
前記本体部は、電気伝導性の材料を非含有である、前記＜１１＞に記載の鋳物製造用構造体。
＜１３＞
前記本体部は、前記電気伝導性の材料を、０質量％以上１質量％以下、好ましくは０．５質量％以下含有する、前記＜１２＞に記載の鋳物製造用構造体。
＜１４＞
前記本体部が無機粒子を含み、該無機粒子が電気絶縁性の無機粒子のみからなる、前記＜１＞ないし＜１３＞のいずれか一に記載の鋳物製造用構造体。
＜１５＞
前記本体部が更に有機繊維を含有する、前記＜１４＞に記載の鋳物製造用構造体。

＜１６＞
前記被覆層が無機化合物を含み、該無機化合物が電気絶縁性の無機化合物のみからなる、前記＜１＞ないし＜１５＞のいずれか一に記載の鋳物製造用構造体。
＜１７＞
前記被覆層が複鎖構造型鉱物を含有する、前記＜１＞ないし＜１６＞のいずれか一に記載の鋳物製造用構造体。
＜１８＞
前記本体部の肉厚が０．３ｍｍ以上、好ましくは０．５ｍｍ以上、より好ましくは０．８ｍｍ以上である、前記＜１＞ないし＜１７＞のいずれか一に記載の鋳物製造用構造体。
＜１９＞
前記本体部の肉厚が５ｍｍ以下、好ましくは３．５ｍｍ以下、より好ましくは３ｍｍ以下である、前記＜１＞ないし＜１８＞のいずれか一に記載の鋳物製造用構造体。
＜２０＞
前記被覆層の肉厚が５μｍ以上、好ましくは２０μｍ以上、より好ましくは１００μｍ以上である、前記＜１＞ないし＜１９＞のいずれか一に記載の鋳物製造用構造体。

＜２１＞
前記被覆層の肉厚が１０００μｍ以下、好ましくは９００μｍ以下、より好ましくは８００μｍ以下である、前記＜１＞ないし＜２０＞のいずれか一に記載の鋳物製造用構造体。
＜２２＞
前記本体部と前記被覆層との肉厚の合計が０．３０５ｍｍ以上、好ましくは０．５ｍｍ以上、より好ましくは０．８ｍｍ以上である、前記＜１＞ないし＜２１＞のいずれか一に記載の鋳物製造用構造体。
＜２３＞
前記本体部と前記被覆層との肉厚の合計が６ｍｍ以下、好ましくは４．５ｍｍ以下、より好ましくは４ｍｍ以下である、前記＜１＞ないし＜２２＞のいずれか一に記載の鋳物製造用構造体。
＜２４＞
前記本体部の肉厚Ａに対する被覆層の肉厚Ｂの比Ｂ／Ａが０．００１以上、好ましくは０．０１以上、より好ましくは０．１以上である、前記＜１＞ないし＜２３＞のいずれか一に記載の鋳物製造用構造体。
＜２５＞
前記本体部の肉厚Ａに対する被覆層の肉厚Ｂの比Ｂ／Ａが３．４以下、好ましくは２以下、より好ましくは１以下である、前記＜１＞ないし＜２４＞のいずれか一に記載の鋳物製造用構造体。

＜２６＞
前記本体部における、溶融金属と接する側の被覆層の表面積は、本体部の内表面積に対して、５０％以上１００％以下、好ましくは８０％以上、より好ましくは９０％以上である、前記＜１＞ないし＜２５＞のいずれか一に記載の鋳物製造用構造体。
＜２７＞
鋳鋼用の鋳物製造用構造体である、前記＜１＞ないし＜２６＞のいずれか一に記載の鋳物製造用構造体。
＜２８＞
前記＜１＞ないし＜２７＞のいずれか一に記載の鋳物製造用構造体を、鋳鋼の鋳造における湯道又は揚がり湯道として使用する使用方法。
＜２９＞
前記＜１＞ないし＜２７＞のいずれか一に記載の鋳物製造用構造体を、該鋳物製造用構造体が有する開口部のうちの一部の開口部を残して鋳物砂に埋設する工程を有する、鋳鋼用鋳型の製造方法。
＜３０＞
前記＜１＞ないし＜２７＞のいずれか一に記載の鋳物製造用構造体を、該鋳物製造用構造体が有する開口部のうちの一部の開口部を残して鋳物砂に埋設し、鋳型を製造する鋳型製造工程と、
前記鋳型に溶融金属を注湯する鋳込み工程とを有する、鋳鋼鋳物の製造方法。

以下、実施例により本発明を更に詳細に説明する。しかしながら本発明の範囲は、かかる実施例に制限されない。

〔実施例１〕
下記原料スラリーを用いて繊維積層体を抄造した後、該繊維積層体を脱水、乾燥し、鋳物用構造体を得た。鋳物用構造体は、ストレート形状（図１参照）の本体部と、エルボ形状（図２（ａ）参照）の本体部とを含む。なお、本体部の組成は表１に示すとおりとした。

＜原料スラリーの調製＞
下記に示す有機繊維と無機繊維とを水に分散させて約１質量％（水性スラリーに対し、有機繊維及び無機繊維の合計質量が１質量％）の水性スラリーを調製した後、該スラリーに第１無機粒子、バインダー、凝集剤及び紙力強化剤を配合し、原料スラリーを調製した。原料スラリー中の有機繊維、無機繊維、第１無機粒子及びバインダーの配合量は、目的とする本体部における各成分の含有割合が表１に示すとおりになるようにした。なお、有機繊維、無機繊維、第１無機粒子及びバインダーの合計の配合量を１００質量部（固形分換算）としたときに、原料スラリー中の凝集剤の配合量は０．６２５質量部となるように該原料スラリー中に配合し、紙力強化剤の配合量は０．０２５質量部（固形分換算）となるように該原料スラリーに配合した。表１に示すそれぞれの成分は、下記のとおりである。

＜有機繊維＞
・有機繊維：新聞古紙（平均繊維長１ｍｍ、フリーネス１５０ｍＬ）

＜無機繊維＞
・無機繊維：アルミナ繊維〔平均繊維長３ｍｍ、繊維幅７μｍ（長軸／短軸比＝４２９）〕

＜第１無機粒子＞
・シリカ：球状粒子形状、平均粒径２６μｍ

＜バインダー＞
・フェノール樹脂（レゾールタイプ）：窒素雰囲気中で１０００℃における減量率４４％（ＴＧ熱分析測定）

＜凝集剤＞
・凝集剤：ポリアミドエピクロロヒドリン

＜紙力強化剤＞
・紙力強化剤：カルボキシメチルセルロースの１質量％水溶液

＜分散媒＞
・分散媒：水

＜抄造・脱水工程＞
抄造型として、前記の本体部（ストレート管とエルボ管）に対応するキャビティ形成面を有する金型を用いた。金型のキャビティ形成面には所定の目開きのネットが配され、キャビティ形成面と外部とを連通する多数の連通孔が形成されている。なお、金型は、一対の割型からなる。原料スラリーをポンプで循環させ、抄造型内に所定量のスラリーを加圧注入する一方で、連通孔を通してスラリー中の水を除去し、所定の繊維積層体を前記ネットの表面に堆積させた。所定量の原料スラリーの注入が完了したら、加圧エアーを抄造型内に注入し、繊維積層体を脱水した。加圧エアーの圧力は、０．２ＭＰａ、脱水に要した時間は約３０秒であった。

＜乾燥工程＞
乾燥型として、前記の本体部（ストレート管とエルボ管）に対応するキャビティ形成面を有する金型を用いた。当該金型にはキャビティ形成面と外部とを連通する多数の連通孔が形成されている。なお、金型は一対の割型からなる。繊維積層体を抄造型から取り出し、それを２００℃に加熱された乾燥型に移載した。そして、乾燥型の上部開口部から袋状の弾性中子を挿入し、密閉された乾燥型内で当該弾性中子内に加圧空気（０．２ＭＰａ）を該弾性中子に注入して該弾性中子を膨らませ、該弾性中子で前記繊維積層体を乾燥型の内面に押し付けて、当該乾燥型の内面形状を該繊維積層体表面に転写させつつ乾燥させた。加圧乾燥（６０秒間）を行った後、弾性中子内の加圧空気を抜いて当該弾性中子を収縮させて乾燥型内から取り出し、成形体を乾燥型内から取り出して冷却し、熱硬化された本体部３１を得た。

＜第２無機粒子を主成分とする塗液組成物の調製＞
固形分材料として下記に示す第２無機粒子、粘土鉱物及びバインダーと、水とを攪拌機にて１５分間撹拌し、第２無機粒子を主成分とする塗液組成物を得た。塗液組成物中の第２無機粒子、粘土鉱物及びバインダーの配合量は、目的とする被覆層における各成分の含有割合が表１に示すとおりになるようにした。塗液組成物中の水の量は、該塗液組成物の固形分濃度が８５質量％となるように調整した。

＜第２無機粒子＞
・チタン（平均粒径２０μｍ）

＜粘土鉱物＞
・アタパルジャイト：林化成株式会社製、商品名「アタゲル５０」

＜バインダー＞
・コロイダルシリカ：日産化学株式会社製、商品名「スノーテックス５０－Ｔ」

＜被覆層の形成＞
前記熱硬化された本体部（ストレート管とエルボ管）をそれぞれ片方の開放末端を封鎖した状態とし、それらの内部に、上記で調製した塗液組成物を上端まで流し込んで、１０秒間静置後、上下逆転し、塗液組成物を排出した。自然乾燥した後、２００℃で３０分間、熱風乾燥機で乾燥させ、被覆層が形成された鋳物用構造体を得た。

〔実施例２〕
被覆層に含まれる第２無機粒子をジルコン（平均粒径２０μｍ）とした以外は、以下の表１に示す割合で各材料を混合して、実施例１と同様に鋳物用構造体を得た。

〔比較例１〕
本体部に含まれる無機繊維として、アルミナ繊維に代えて炭素繊維（平均繊維長３ｍｍ、繊維幅１１μｍ（長軸／短軸比＝２７３））を用い、以下の表１に示す割合で各材料を混合した以外は、実施例１と同様に鋳物用構造体を得た。

〔比較例２〕
本体部に含まれる無機繊維として、アルミナ繊維に代えて炭素繊維を用い、被覆層に含まれる第２無機粒子をジルコンとし、以下の表１に示す割合で各材料を混合した以外は、実施例１と同様に鋳物用構造体を得た。
〔比較例３〕
本体部に含まれる第１無機粒子として、シリカに代えて中空シリカを用い、以下の表１に示す割合で各材料を混合した以外は、比較例２と同様に鋳物用構造体を得た。

〔評価〕
実施例及び比較例で得られた鋳物用構造体において、以下の方法に従い、本体部の肉厚（肉厚Ａ）及び被覆層の肉厚（肉厚Ｂ）を測定した。
また、上述の方法に従い、本体部の肉厚方向における電気抵抗評価値及び該本体部の外面における電気抵抗評価値、並びに被覆層の肉厚方向における電気抵抗評価値及び該被覆層の内面における電気抵抗評価値を測定し、本体部又は被覆層が電気伝導性を有するか否かを評価した。
鋳物用構造体において電気抵抗評価値が低いと、換言すれば熱の伝導性が低いと、鋳込み時の湯流れが良好なものとなり、鋳込み温度の低下に伴い生じる湯流れの不良が原因の一つとなって発生する鋳造欠陥である湯じわが生じにくくなる。
得られた結果を、表１に示す。

＜本体部の肉厚（肉厚Ａ）の測定＞
本体部３１の厚みはダイヤルキャリパーゲージ〔株式会社ミツトヨ製、コードＮｏ．２０９－６１１、符号ＤＣＧＯ－５０ＲＬ〕を用いて、同一平面上の円周方向の任意の８箇所を測定し、その平均値をとって求めた。

＜被覆層の肉厚（肉厚Ｂ）の測定＞
被覆層３２の厚みは、本体部３１に被覆層３２を形成した後の鋳物用構造体３の厚みから、本体部３１に被覆層３２を形成する前の該本体部３１の厚みを差し引いて求めた。詳細には、本体部３１に被覆層３２を形成する前の該本体部３１の厚みは、本体部３１の外周面に、同一平面上の円周方向の任意の８箇所に予め目印を付与し、上述の通り測定した。本体部３１に被覆層３２を形成した後の鋳物用構造体３の厚みは、前記本体部３１の外周面に目印を付与した任意の８箇所の位置でダイヤルキャリパーゲージ〔株式会社ミツトヨ製、コードＮｏ．２０９－６１１、符号ＤＣＧＯ－５０ＲＬ〕を用いて測定し、その平均値をとって求めた。

表１の記載から分かるとおり、本体部が、その肉厚方向に電気絶縁性を有する実施例１及び２の鋳物用構造体は、その肉厚方向に電気伝導性を有する比較例１ないし３の鋳物用構造体と比べて、電気抵抗評価値が増加し、熱伝導のしにくさが向上した。

３ 鋳物製造用構造体
３１ 本体部
３２ 被覆層
３２Ｓ 被覆層の内面
３３ 開口部
４ 鋳物用鋳型
５ キャビティ
６ 砂型
７ 注湯口

Claims (11)

1. 筒状の本体部と該本体部の内面を被覆する被覆層とを有し、該本体部が電気絶縁性を有し、
   前記本体部が無機繊維を含み、
   前記本体部は一層であり、
   前記本体部は周方向に一体である、鋳物製造用構造体。
2. 前記本体部と前記被覆層とがいずれも、電気絶縁性を有する、請求項１に記載の鋳物製造用構造体。
3. 前記本体部の外面における６０ｍｍ離れた位置で測定された電気抵抗評価値が２００ｋΩ／ｍｍ以上であるか、及び／又は、前記本体部の肉厚方向において測定された電気抵抗評価値が２００ｋΩ／ｍｍ以上である、請求項１に記載の鋳物製造用構造体。
4. 前記本体部と前記被覆層とを介して肉厚方向において測定された電気抵抗評価値が、２００ｋΩ／ｍｍ以上である、請求項３に記載の鋳物製造用構造体。
5. 前記本体部の肉厚が０．３ｍｍ以上５ｍｍ以下である、請求項１に記載の鋳物製造用構造体。
6. 前記被覆層が無機粒子を含む、請求項１に記載の鋳物製造用構造体。
7. 前記被覆層の肉厚が１０００μｍ以下である、請求項１に記載の鋳物製造用構造体。
8. 前記本体部が更に有機繊維を含有する、請求項１に記載の鋳物製造用構造体。
9. 請求項１ないし８のいずれか一項に記載の鋳物製造用構造体を、鋳鋼の鋳造における湯道又は揚がり湯道として使用する使用方法。
10. 請求項１ないし８のいずれか一項に記載の鋳物製造用構造体を、該鋳物製造用構造体が有する開口部のうちの一部の開口部を残して鋳物砂に埋設する工程を有する、鋳鋼用鋳型の製造方法。
11. 請求項１ないし８のいずれか一項に記載の鋳物製造用構造体を、該鋳物製造用構造体が有する開口部のうちの一部の開口部を残して鋳物砂に埋設し、鋳型を製造する鋳型製造工程と、
    前記鋳型に溶融金属を注湯する鋳込み工程とを有する、鋳鋼鋳物の製造方法。
    

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