I. 注入温度の科学的な選択：性能バランスの重要なパラメータ

鋳込み温度は、鋼鋳物の品質に影響を与える主要な工程要因です。温度が過度に高すぎたり低すぎたりすると、一連の品質問題が発生するため、鋼種や鋳物組織の特性に応じて適切に設定する必要があります。

実際のパラメータ設定において、鋼鋳物の注湯温度は通常、材料の融点より40～80℃高い温度範囲で制御されます。同時に、差別化調整の原則に従う必要があります。すなわち、高粘度鋼種、軽量鋳物、薄肉鋳物、複雑な構造の鋳物の場合、注湯温度を適切に高めることで完全充填を確保する必要があります。一方、厚肉、大型、単純な構造の鋳物の場合は、引け欠陥を低減するために注湯温度を適度に下げることができます。

II. 鋳込速度の最適制御：鋳造特性に適応する動的戦略

注湯速度は、鋳物の構造特性、肉厚、鋳型特性に基づいて総合的に判断する必要があります。注湯速度の主な目的は、鋳型の損傷や鋳造欠陥を回避しながら、溶鋼の円滑な充填を確保することです。

速度選択の観点から、薄肉鋳物や複雑構造鋳物は急速注湯に適しています。注湯時間を短縮することで、注湯中に溶鋼が冷えすぎて「"misrund"」欠陥が発生するのを防ぐことができます。鋳型上面が広い場合、急速注湯は高温溶鋼の長時間輻射・焼成による鋳型表面の剥離現象を軽減し、鋳物のスラグ介在欠陥を回避できます。厚肉鋳物や大型鋳物の場合は、注湯速度を適切に遅くすることで、溶鋼中のガス浮上やスラグ介在物の分離に十分な時間を確保できます。

速度制御方法の観点から見ると、注湯速度は作業者の経験によって微調整できますが、主に注湯口の直径の影響を大きく受けます。取鍋の注湯口における溶鋼流量は、注湯口の直径の2乗と取鍋内の溶鋼面の高さの平方根に比例し、溶鋼面の低下とともに徐々に減少します。安定した注湯速度を実現するためには、取鍋の容量、溶鋼量、鋳造要件に応じて適切な直径の注湯口煉瓦を構成する必要があります。マルチボックス注湯や大流量需要のシナリオでは、速度制御性を向上させるために二重注湯口設計を採用することもできます。

3. 鋳込み工程全体の作業ポイント：品質防衛ラインを構築するための標準化された管理

標準化された注湯作業は、温度や速度などのプロセスパラメータの正確な実施を保証するものです。注湯前の準備、注湯プロセス制御、注湯後の処理といった全プロセスを網羅する必要があり、各工程は仕様に厳密に従う必要があります。

1. 打設前の準備：隠れた危険の徹底的な点検

環境と設備の点検は主な作業です。注湯する鋳物の鋼種を確認し、砂箱を整然と並べ、クレーンの操作と注湯をスムーズにするために、注湯口が直線状に配置されていることを確認する必要があります。中小型鋳型や中期後期注湯用の鋳型は溶解炉に近い場所に配置し、高さと注湯開始時間に応じて仕分けします。早期注湯用の鋳型と大型鋳型は遠い場所に配置し、同時に、注湯経路が妨げられていないこと、作業場に水たまりや湿地がないこと、可燃性物質や爆発性物質がないことを確認し、緊急避難経路が妨げられていないことを確認する必要があります。

ピット鋳型鋳物の場合、パーティング面はピット上面より高くしないでください。やむを得ない場合は、裏砂をしっかりと詰めて突き固め、重りを当てた後強く吹き付け、注湯中に溶鋼が流れ出ないようにします。ピット鋳物（セメントピット鋳物を含む）の周囲面は、注湯する鋳物のパーティング面より高くする必要があります。そうでない場合は、砂をしっかりと詰めて突き固め、十分な重りを当てて溶鋼が流れ出ないようにします。隣接するピット鋳物については、保留中の鋳物を注湯する前に、注湯済みの鋳物をピットから引き抜いてはなりません。保留中の鋳物の鋳型を損傷したり、注湯中に溶鋼が流れ出したりしないようにするためです。注湯する鋳物の近くの地面に水が溜まり、鋳物に水が浸入する可能性がある場合は、安全および品質事故を防止するために、注湯を固く禁止します。

金型と工具の準備も重要です。注湯30分前には、鋳型キャビティと注湯口内の浮砂の再検査、注湯ゲートのサイズが要件を満たしているかどうか、予熱が必要な鋳型キャビティの予熱効果を確認する必要があります。また、鋳型の重量が十分かどうか、注湯中に溶鋼が流れ出ないようにボックスクランプがしっかりと固定されているかどうかも確認する必要があります。同時に、バール、サンプルスプーン、発熱剤、押湯用保温剤などの工具や資材を準備し、注湯工程のスムーズな接続を確保する必要があります。

2. 注入工程管理：正確な実装と動的調整

組織管理の面では、鋳込み作業中は専任の指揮者を任命し、統一的に指揮を執る必要があります。指揮者は、炉内の溶鋼の材質、鋳物の総重量、鋳込み量、押湯の鋳込み高さ、鋳型の数、重量配分といった重要な情報を事前に把握しておく必要があります。特大鋳物や重要鋳物については、鋳込み作業前に特別会議を開催し、鋳込み計画を決定しなければなりません。安全管理者は、全工程にわたって現場を監督し、作業現場の人数を厳格に管理する必要があります。

作業の安全性を確保するため、砂型の位置、湯口の状態、取鍋の大きさに応じて適切な注湯プラットフォームを構築する必要があります。高さが1.5メートルを超える場合は、上下に梯子を設置し、スムーズな通行を確保し、緊急時に作業者が速やかに避難できるようにする必要があります。注湯作業者は、2～3本のシャベルと十分な量の裏砂および覆砂を用意し、規定に従って労働保護具を着用する必要があります。

コア操作ポイントは多岐にわたります。温度監視の点では、注湯前に溶鋼温度を測定し、工程規定を厳守する必要があります。通常、注湯初期温度は比較的高く、複雑で薄肉の鋳物に適しています。一方、注湯後期温度は比較的低く、単純で厚肉の鋳物に適しています。注湯操作の点では、取鍋の注湯口を鋳型の注湯カップと正確に位置合わせし、溶鋼が鋳型外に流れ出ないようにする必要があります。注湯カップと溶鋼流との距離が離れすぎないようにすることで、溶鋼と空気の接触時間を短縮し、二次酸化のリスクを低減します。注湯初期には、鋳型の洗掘や溶鋼の飛散を抑えるため、細い流速で注湯し、その後、徐々に流量を増やして、注湯プロセス中の溶鋼流を連続的かつ直線的でスムーズなものにする必要があります。

注湯順序と押湯管の制御も無視できません。一般的には、小型鋳物を先に、大型鋳物を後に、薄肉鋳物を先に、厚肉鋳物を後に、複雑な鋳物を先に、単純な鋳物を後にという原則に従う必要があります。鍋が完全に焼けていない場合は、底部の溶鋼温度が低い可能性があることを考慮して、少し大きめの鋳物を先に注湯することができます。溶鋼が押湯管まで上昇する際は、流速を落とし、規定の高さまでゆっくりと注湯することで、溶鋼の溢れ、湯箱の浮き、溶鋼の流出を防ぎ、同時に溶鋼の流動収縮と凝固収縮を補います。開放型押湯管の鋳物の場合は、溶鋼が上昇した後、注湯速度を落とし、すぐに被覆剤を投入する必要があります。ブラインドライザー付き鋳物または高マンガン鋼鋳物の場合、鋳込み完了後、注湯口に1～3箇所のスポット注湯を実施してください。注湯後、ライザーが赤く変色しないよう、さらに1～2回保温カバー剤を追加してください。

特殊なケースの処理は標準化され、秩序正しく行われなければなりません。多段注湯の際、各溶鋼鍋で3段以上の注湯を行う場合、3段目の注湯前に鋼ろう付けで残量を確認する必要があります。2段以上の注湯を行い、注湯量が80%を超える場合も、次の注湯を行う前に鋼ろう付けを確認する必要があります。後から注湯する鋳物のフルフロー注湯を確実にするために、酸素燃焼ツールを準備し、必要に応じて適時に注湯口を吹き付けて燃焼させる必要があります。複数の炉を使用して大型鋳鋼品を一括注湯する場合は、各炉の出湯順序、クレーンの配置、鍋の位置、注湯順序を調整し、すべての注湯口が同時に開くように努める必要があります。押湯用溶鋼の注湯温度は、複合注湯用溶鋼の注湯温度より30～50℃高くする必要があります。

さらに、鋳物のブローホール欠陥を低減するため、注湯開始直後に空気導入を実施する必要があります。また、鋳型キャビティへのスラグの侵入を防ぐため、注湯工程を監視する専門の担当者を配置する必要があります。溶鋼が鋳型から漏れた場合は、薄くゆっくりとした流れを維持しながら漏洩を遮断する措置を講じ、鋳物の冷間閉鎖を防止するため、流れを中断してはなりません。注湯中に成分分析のためのサンプリングが必要な場合は、サンプルスプーンを用いて溶鋼を採取し、炉番号を明確に表示する必要があります。

3. 注入後処理：品質トレーサビリティと安全性の保証の向上

注湯完了後、後工程への接続を容易にするため、注湯時間と保温時間を砂箱に明記する必要があります。重量500kg以上の鋳物、合金鋼鋳物、試鋳物、主要鋳物については、炉番号マークを押湯口に挿入する必要があります。品質検査とトレーサビリティの根拠となるように、各炉の溶鋼ごとにテストバーを注湯する必要があります。

残りの溶鋼は、あらかじめ用意した材料配合鋳型またはドライピットに定位置に注湯し、注湯後は表面に砂を撒かないようにする。誤って踏んで安全事故を引き起こすのを防ぐためである。

結論

鋼鋳物の鋳造工程の核心は、精密さと標準化にあります。温度や速度などのパラメータの科学的な設定から、工程全体の標準化された操作まで、あらゆる細部が鋳造品質に関わっています。プロセス理論と実践経験を深く融合させ、各工程の技術的ポイントを厳密に管理することによってのみ、さまざまな鋳造欠陥を効果的に回避し、業界標準とアプリケーション要件を満たす高品質の鋼鋳物を生産することができます。