JPH0818120B2 - 遠心力鋳造法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本願発明は拡径した受口部を有する鋳鉄管を製造する
遠心力鋳造法に係る。

［従来の技術］ 従来より水道用管路の主流を占める鋳鉄管を製造する
については遠心鋳造法を採用している。第８図はその概
要を示し、円筒状の金型1aの内周面にレジンコーテッド
砂を焼結した薄い皮層2aを添着し、拡径した受口部につ
いては金型内周面を退入して拡径部外面を形成するとと
もに、この部分に中子3aを挿入し、環状のバンド4aを金
型入口に嵌め込んでピン5aで係止する。このように準備
した金型1aを二連の支持ローラ6aの上に載せ、高速回転
しつつ金属溶湯Ma（最も多くはダクタイル鋳鉄）を注入
すると、溶湯は遠心力によって金型内周面へ押し付けら
れつつ凝固に至るので、凝固後、金型内周面の皮膚も中
子も熱によって崩壊し受口を有する鋳鉄管が金型から抜
き出される。

ところで古くから、遠心鋳造法で製作される鋳鉄管、
特にダクタイル鋳鉄管は、耐食性や耐振性，圧縮強度な
どを高く評価され地中に埋設する水道管路，下水，ガス
などの管路に殆ど使用されるが、管路を布設することが
最近は重要な問題となってきた。

管路は通常道路の地下に埋設するから、過去には地上
から掘削して所望の深さの溝を作り、この中へ鋳鉄管を
挿入して繋ぎ合せ、その後元の姿に埋め戻していたが、
この間の交通の停滞が激化して新しい対応を迫られてき
た。

非掘削の推進工法はこの対案として急速に普及した管
の布設工法で、発進坑を掘り下げ、この坑から、この坑
から水平に鋳鉄管7aを地中へ注入し、１本が圧入されれ
ば、その受口71a（拡径部）へ次の管の挿し口73a（直線
部）を嵌め込んで次の管の後端から圧入するもので、第
９図にその状態を示している。

［発明が解決しようとする課題］ 鋳鉄管の布設方法が推進工法を主力とし、また既設の
管路を更新する場合にも旧管の中へ新管を内嵌するいわ
ゆるパイプインパイプ方式など後方からの押圧によって
前進する工法が多数を占めるようになると、従来の掘削
方式の鋳鉄管とは異なる新しい要件が萌える。

すなわち第９図で明らかなように後続の管は後端から
のジャッキなどによる水平の押圧力を鋳鉄管7aの受口部
71aの最深部72aで集中的に後管の挿口73aの先端74aから
受けなければならず、内面のモルタルライニング76aを
除くメタルタッチだけが受圧面となる。

この押圧力は強力であり、管路が長くなる程後方から
の伝達も加重されるのに対し、図のように最深部72aと
先端74aとの接触面積が小さいため、多少のズレ又は管
路の必要とする屈曲などがあると、受圧面が極端に狭小
となって集中荷重が大きくなり過ぎたり、場合によって
は受圧面が外れる懸念さえあり得る。

したがって従来は発進坑と到達坑の間に長さの制約が
あり、多少の誤差を吸収し得る範囲に一度に可能な布設
工事の長さを留めざるを得なかった。もちろん受圧面を
増大するために鋼製のリングを前記の受口最深部へ内嵌
する手法も考えられるが、実地の布設現場で別の部材を
嵌合する作業は煩瑣であり、入れ忘れによる作業ミスの
可能性もない訳でもなく課題の完全な解決には程遠いと
言わざるを得ない。なお、遠心力鋳鉄管の製造方法のう
ち、金型内へ異形の中子を装入して異形の受口形状を形
成する従来技術としては実開昭64-54952号があるが、先
に掲げた推進工法用の鋳鉄管としての課題の解決には何
の示唆を与えるものでもない。また、第10図に示すよう
な金型内へ二重鋳造して製造する圧延ローラの改善に係
る特開昭50-122424号公報の従来技術もある。これは圧
延ローラの鋳造に当って、回転する金型内へ外殻用の一
次溶湯を鋳込んで一部または全部が凝固した後、続いて
別の材質である軸芯用の二次溶湯を鋳込んで一体化する
二重鋳造であるが、外殻用の鋳込みはあくまでネック部
の直径よりも外側で終る厚さで止めておかなければ、両
端のスリーブ部分から一次溶湯が溢れ出してネック部に
まで硬い材料が進出して目的の二重構造を台無しとする
原因となる。しかし、現実には圧延ローラの圧延用胴部
の肉厚をさらに増大する要望はきわめて強く、製造者側
でこの要望に対処することが大きな課題であった。この
従来技術では課題を解決するために、回転金型1aのネッ
ク部分にネック径よりも小さな内径のリング状金属板32
aを予め装設しておくことによって、外殻層の厚さをネ
ック径に限定されることなく厚く形成することができた
と謳っている。しかし、要するにこの従来技術の特徴
は、溶湯の鋳込みが一次、二次の２回に分れ、一次の鋳
込みに当って溶湯が零れ出さないように金型内に堤防を
造る働きをリング状の金属板に課した点にあり、前記の
本発明が解決を目指す課題の解決とは無縁である上、溶
湯が凝固した後には、このリングは圧延ローラの胴部と
ネック部の境界に打ち込んだ楔に等しいマイナスの要因
となり兼ねないという新たな課題を誘発する。

本願発明は以上にべた課題を解決するために特に推進
工法に好適な受圧部を形成する鋳鉄管の遠心力鋳造法の
提供を目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明に係る遠心力鋳造法は、鋳鉄管７の受口部71の
段差や曲面を形成するために金型１内へ装着する中子３
の成形に当り、鋳鉄管受口部71最深部の段差に当る受圧
面72を形成する後面30と、鋳込まれる溶湯と直面する前
面33を具えた鋼製の環状体であって、その外径は前記段
差の最大内径Ｍと等しく、内径ｄは予定する鋳鉄管７の
直線部の内径Ｄよりも小さく、かつ前記前面33へ多数の
切り欠き溝35を刻設した円環32を所定の位置に埋設した
砂層31を硬化して成形し、該中子３を円筒径の金型１内
への拡径部へ装入固定して、金型１を高速回転しつつ所
定の金属溶湯を鋳造して、凝固後受口部の最深部に環状
の突条75を一体的に含む拡大した堅牢な受圧面を形成す
ることによって前記の課題を解決した。

さらに別の態様として、円環32が前面33に刻設する切
り欠き溝に代り、その外周面34の上に多数の切り欠き溝
36を刻設した構成であってもよい。

［作用・実施例］ 本願発明の作用を実施例を示す第１図から第４図によ
って説明する。

第１図は本願における中子３の実施例であって、環状
のバンド４に支えられて良崩壊性の砂で成形された砂層
31と、その両端に接着された鋼製の円環32とからなる。
円環32の外径は遠心力鋳鉄管７の受口最深部にある受圧
面72の最大内径Ｍと等しく、内径ｄは予定している鋳鉄
管の直管部の内径よりも大きく設定されている。

第２図は中子３を円筒状の金型１の受口部へ挿入し、
バンド４をピン５で係止して所定の位置に固定した上で
金型を高速回転しつつ金属溶湯Ｍを公知の手段で注入し
ている状態を透視している。溶湯Ｍは金型の一端から遠
心力を受けて内壁へ押し付けられながらレジンコーテッ
ドサンドの皮層２の上を螺旋状に走り抜けて他端に至
り、中子と金型の拡径部とで形成した環状中空部へ達
し、鋳込みの進行と共にこの中空部を充たし、露出して
いる中子の円環の前面33や外周面34と接触し鋳ぐるむ。
円環は金型と共に激しく回転しているから、押圧する溶
湯と相対的に移り替りながらその高熱を与えられて前面
や側面の露出している部分は溶融をはじめ、溶湯が凝固
する時には、境界面が溶け合い識別できない程度にまで
一体的溶湯状態に達する。さらに溶湯の流入方向へ直面
する円環の前面33、またはその外周面34に多数の切り欠
き溝35または36を刻設して溶湯との接触面積を倍増して
いるから、溶湯との境界面での溶着作用はますます高揚
しその境界面での一体化を進める分子交流はきわめて活
発に進行する。

この作用は円環の容積と溶湯の保有顕熱から必然的に
生じるもので、結局、凝固後、回転を停止した金型内に
は、皮層２や中子３の砂の部分は熱を受けて崩壊し、最
大内径Ｍと、鋳鉄管の内径Ｄより管内へ突出した突条75
によって拡大した堅牢な段差を最深部とする受圧面72を
具えた遠心力鋳鉄管が現われる。この状態が第３図に示
されている。円環の前面33や外周面34に切り込んだ多数
の切り欠き溝は凝固後、表面が一体的に母材と溶着する
とともに、母材と相互に噛合乃至は咬持し合う係止の形
状となるから、後面30（受圧面）へ水平に掛かる外力と
直前したときには、その堅牢に噛み込んだ係止面全体で
受けて一体的にバックアップする作用が強化される。

第４図はこの実施例によって製造した遠心力鋳鉄管を
推進工法に適用している状態を示し、鋳鉄管７の受口の
受圧面72は従来よりも遥かに広い段差面積を形成してい
るから、工事中の多少のずれや変動，屈曲を十分吸収し
て工事の円滑進行を保障する。

第５図は実施例を示し、中子３の砂の造型部分に段差
を付けて円環を三側面から埋め込む形として、鋼製の円
環の位置決めをより正確に固定し、鋳造後における突条
の寸法精度を向上するという特有の効果をもたらす。

また第６図イ，ロと第７図は円環32に刻設した切り欠
き溝の異なる実施例を示し、第６図イ，ロでは円環の前
面33に、また第７図では同じく外周面34に多数の切り欠
き溝35,36をそれぞれ凹設して段差を切り込み、溶湯と
の接触面を増大して、より強固に溶着一体化するように
図ったものである。

［発明の効果］ 本願発明は以上に述べたような構成よりなるから推進
工法中の多少の押圧方向の誤差，屈曲などをよく吸収し
て安定した圧入ができる。そのため、発進坑と到達坑と
の間隔を長くとっても発生する誤差の総和に十分対応で
きるから、布設作業の時間と費用を大幅に軽減する効果
がある。

一体的に周設した突条は、別個の部材としてリングを
介装するよりも遥かに強力であり、面積の増大効果が等
しいとしても明らかに凌駕する材力を保有する。また、
第10図に示した従来技術では、使用中の製品で剪断応力
が集中する箇所へ不確定な弱点を誘発する懸念があるの
に対し、本発明の場合では注湯時に肉厚部分となる受口
の冷却速度を増大して組織の微細化に有効であるという
利点が期待され、むしろ受圧面の強化に結び付く効果が
二重に派生するなど逆にプラスの要因が大きいという対
称的な差違が現われる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本願発明の実施例のうち中子の垂直断面図、第
２図と第３図は製造の各段階における作用を示す垂直断
面図、第４図は本願発明の方法を実施した鋳造品の使用
態様を説明する垂直断面図、第５図は中子の別の実施例
を示す垂直断面図、第６図イ，ロは円環の別の実施例を
示す平面図と正面図、第７図はさらに別の円環実施例を
示す平面図、第８図は従来の遠心力鋳造法を示す垂直断
面図、第９図は従来の鋳鉄管の使用態様を説明する垂直
断面図、第10図は別の従来技術を示す垂直断面図（イ）
と製品の正面図（ロ）。 １……金型,3……中子,7……鋳鉄管,30……後面 31……砂層、32……円環、33……前面 34……外周面、35,36……切り欠き溝 71……受口、72……受圧面、73……挿口 74……先端、75……突条、ｄ……中子外径 Ｄ……鋳鉄管直線内径

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一端に拡径した受口部を有する鋳鉄管を製
   造する遠心力鋳造法において、鋳鉄管７の受口部71の段
   差や曲面を形成するために金型１内へ装着する中子３の
   成形に当り、鋳鉄管受口部71最深部の段差に当る受圧面
   72を形成する後面30と、鋳込まれる溶湯と直面する前面
   33を具えた鋼製の環状体であって、その外径は前記段差
   の最大内径Ｍと等しく、内径ｄは予定する鋳鉄管７の直
   線部の内径Ｄよりも小さく、かつ前記前面33へ多数の切
   り欠き溝35を刻設した円環32を、所定の位置に埋設した
   砂層31を硬化して成形し、該中子３を円筒径の金型１内
   の拡径部へ装入して固定し、金型１を高速回転しつつ所
   定の金属溶湯を鋳造して、凝固後受口部の最深部に環状
   の突条75を一体的に含む拡大した堅牢な受圧面を形成す
   ることを特徴とする遠心力鋳造法。
2. 【請求項２】請求項（１）において、円環32が前面33に
   刻設する切り欠き溝に代り、その外周面34の上に多数の
   切り欠き溝36を刻設したことを特徴とする遠心力鋳造
   法。