第１節　鋳込準備作業について知っていること

溶湯を鋳込むに当って、次のようなことを心掛けねばならない

１．鋳型温度

溶湯を鋳込む際の三大要素は、鋳込温度、鋳込速度とこの鋳型温度である。一般に鋳込温度や速度には、関心を持っているが、あまり鋳型温度については、気にしない、しかし、溶湯が鋳込まれて最後に押湯の部分にあがって来た溶湯の温度を見ると、最初に鋳込んだ溶湯の温度と差のあることが解ろう。その点方案上からも早く鋳込まれることが必要だが、温度差を出来るだけ少なくするためには、冷えきった鋳型よりも熱い鋳型の方がよいことが解ると思う。

 

２．鋳込開始時間

溶解作業が始まると溶解の責任者はその鋳型のカブセ前完了の時間を開き、その鋳型に入る溶湯の材質をたしかめ、造型完了の時期をねらってその材質の溶湯を出すわけですから、少なくとも鋳込開始時間が計画通り行くかどうかを溶解責任者に連絡しなければならない。溶解の方では、連続出湯しているから時間的に違って来た場合は、第二の手段をとらねばならないから。その点、熱風乾燥機を使って鋳込直前に取りはずし、鋳込作業を行うことは理想的である。更に金型については特に著書である。金型の予熱温度を変えることに依り、鋳鉄の機械的性質が種々変化する。その例を第１図及第２図に示す。第一図は金型温度を常温から５００ﾟＣあげた場合の鋳鉄鋳物の表面硬度を調べたものである。第二図は、抗張力との関係を調べたものである。一般に肉厚の薄いものに対しては、金型温度は、高い方がよく、肉厚ものに対しては低くてもよい。１５０～３７０ﾟＣ（Ｃ．Ｃ．Ｍ）、２００～４００ﾟＣ（日本強靭）、中大型鋳物では１５０～２５０ﾟＣ薄型では、３５０～４５０ﾟＣ（東欧）ｔﾟＣ＝４７０－２６Ｅｐ＞＝５０ﾟＣが、適温であろう。４００ﾟＣ以上になると、グラファイドが粗大化する傾向にある。
尚、図中NO１.２.３.４の試料の化学成分及鋳込条件は第一表の通りである。

３．鋳型について

手落ちがないかどうか、ハリ止めを必要とするならば充分であるかどうか、クサビはゆるんでいないかどうか目ぬりは充分であるかなど、クサビはゆるんでないかどうか目ぬりは充分であるかなど、乾燥型の場合、チェックしなければならない。又取鍋や湯汲は、充分に予熱してあるかどうかを確める必要がある。ストッパー式の取鍋やドビン式取鍋を使用しない場合は、鋳型にノロが入らないようにカケゼキ防　板をつけたり、取鍋に口受けを準備したりしなければならない。又、取鍋をどの位置に持って行って注湯するか、あらかじめ、予定位置を決めて置くこと。この鋳型は、何度で鋳込むかは、すでに方案が指示されていれば問題ないが、指示されない場合には、上司に確かめて置く必要がある。又、溶湯の材質は解っているのだからあらかじめ、湯面模様を頭の中にえがいて置くべきである。

第２節　鋳込み作業の容量について知っていること

鋳込みに対して、先ず次のことを確かめて見よう。

1. トリベの乾燥は、充分であるか
2. トリベの予熱は、充分であるか
3. トリベのランニングは良いか
4. 取鍋に入った溶湯の量は充分に適当であるか
5. 溶湯のノロはよく除去したか
6. 鋳込み温度はよいか
7. 取鍋の位置はよいか
8. 湯を充分にセキ鉢に満しているか

注湯に際して細々と湯を入れないと、溶湯がセキ鉢からこぼれるような場合は、セキ鉢の形状や大きさを再検討しなければならない。鋳込に対して昔からいわれるように、「静かに早く」ということは大切なことで、当然、鋳造方案に依って決められるが、鋳込みに際しても充分セキ鉢に満たすことが必要である。又中大型鋳物には、よくストッパーが使用されている。鋳込む際の注湯の要領として、溶湯の１／２～２／３は出来るだけ早く鋳込み、溶湯を切らないようにして、残湯は静かに鋳込むという感じで作業を行うとよい。遠心鋳造などに於いては、特にこの点に留意してやらなければならない。

第３節　トリベ等鋳込用器具の種類及び使用法について知っていること

トリベには、杓取鍋、連台式取鍋、ギヤー付き吊上げ傾注取鍋、土瓶式吊上げ取鍋、円筒式取鍋、ストッパー式取鍋などの種類がある。
杓取鍋は、現場ではよく「湯汲み」と称しているもので、５～１５kg程度の湯を運搬し、小物の鋳型に注入する器具である。連台式は、２０～８０kg程度の湯を運ぶもので、２人で連台式に行うものである。これ等は人力でやるものだが、モノレールを使用したりクレーンによって、トリベを運搬するものに、写真１．２．３などがある。
写真1は手動で注湯する簡便なもので、モノレールに吊り下げて使用される。写真４はその注湯作業しているところの写真である。
写真２は、ギヤーの付いた吊上げ式の取鍋で普通５００kg～２０,０００kgまである。又溶湯にノロが、混ざって鋳型に入らないようにするために、ドビン口のように溶湯とノロを分離するようにした土瓶式の取鍋は、写真３のようなものである。又大型鋳物に、よく使用される取鍋では、写真３のようなものである。又大型鋳物に、よく使用される取鍋ではストッパー式のものがあり、写真１のような吊上式の取鍋の底部に溶湯の流出口があって、これをストッパーで押さえているものでノロが入らない、注湯温度の調整などに便利などの利点があるがこのストッパーの操作に熱錬を要し注入ヘットが大きいなど不順れのため思わぬ失敗をすることがある。

第４節　鋳込温度について知っていること

高温溶解は必要なことなのでその出湯温度は１５００ﾟＣ以上の高温がよいが、鋳込み温度は必ずしも高いものが良いとは限らない。その鋳型の性状、大きさや溶湯の成分、溶解条件、製品肉厚の厚い薄い、大小などに依って種々違って来る。そうかという鋳込温度が低く過ぎれば湯境やピンホールなど不良の原因になる場合が多い。したがって、適温ということが大切である。

今、合成砂鋳型において、鋳型硬度、鋳込速度、砂の中の水分等を別個に考えた場合、鋳込温度が高いものほど「すくわれ」の現象がひどい、鋳物砂中の水分を変えずに、鋳込温度を変えた場合の状態を第２表に示す。溶湯の成分は3.27％Ｃ、1.89％Ｓｉ0.76％Ｍｎ、0.15％Ｐ、0.004％Ｓである。
一般にＦＣ１５、ＦＣ２０のように高炭素の溶湯は、流動性もよいので、１３００ﾟＣ～１３５０ﾟＣ位で充分であろう。製品の大小にもよるが、低炭素低珪素のＦＣ３０位の溶湯になると、少なくとも１３８０ﾟＣ以上で鋳込みたいものである。
さて、金型鋳造ということになると鋳込温度が高いと、抗張力がやや減少し、硬度は高くなる。したがって低温で鋳込んだ方が材質的に優れたものが得られる報告が出ている。しかし金型鋳造の場合には、製品の肉厚、金型の肉厚、金型の予備温度、塗型剤の種類、鋳込速度などに依って種々の条件が違うので、まだまだ確定的なこととはいえない。

第５節　鋳込速度

溶湯の短時間当り断面積における湯の量を表わすが、鋳造方案をたてるに重要な事項である。この鋳込み時間は、複雑であって、

1. 鋳物の形状、寸法、重量
2. 使用する砂の性質又は、金型の肉厚、予熱温度、塗型方法
3. 鋳型の条件
4. 温度勾配
5. 過熱度
6. 溶湯の成分
7. 流動性

など数多くの要素に含んでいる。この鋳込時間の決め方には、色々と文献が多いが、実際例と比較して、その工場独自に決めて行かなければならない。
鋼鋳物研究会の例をとると、第３表の通りである。

第３表　鋳鉄の鋳込み時間

鋳物重量(kg)	＜５００	＞５００	＞１０００	＜４０００	＞４０００
鋳込時間(sec)	４－８	６－１０	１０－２０	２５－３５	３５－６０

普通大低のものは１分以内で、小物なら５～６秒、大きな２０ｔ位のもので１分程度でこれ以上大物でも２分以内に鋳込むべきだといわれている鋳込時間に就いてＤｉｅｔｅｒｔは、次式で算定している。
鋳込時間(sec)＝Ｋ×√Ｗ
Ｗ：鋳込重量（１ｂ）
（０.７４）Ｋ＝１.１鋳物の肉厚７／６４～９／６４のとき
１.２５〃１０／６４～２０／６４〃
(１.０)１．５〃２１／６４～３９／６４〃
そこで鋳込時間に適するように湯口の大きさ、高さ、数などを決める。又、Ｒ，Ｗ，Ｗｆｉｔｅは、ダクタイル鋳鉄の鋳込時間＝０.６５×√鋳込重量なる式を用いている。これをｋｇ、cm2で換算すると、
鋳込時間(sec)＝０.９７√Ｗ(kg)
絞り面積＝Ｗ(kg)／ｔ(sec)／１.１２５
１６Ib／m2／sec＝１.１２５kg／cm2／sec

第３図

これに関して実際に生産されている鋳物について、日本鋳物工業会で調べた実績では、３００kg以下の小物は、0.8～1.0kg／cm2／sec、それ以上のものは1.1～1.2kg程度であったと報告されている。第３図は、重量と鋳込時間の関係を示す一例である。
現在一般に使用されている鋳込時間は計算値よりも、低い値を示している。やはり、「静かに早く」と早い方がよい鋳造方案を決める始めに、鋳型に鋳込まれる工場の量を単位時間に単位面積当り0.9kgとか1.1kgとか、その製品の形状、大きさから決定し、それから、セキの面積、鋳込時間を決めることも一方法であろうと思う。