JPH0459365B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

［産業上の利用分野］ この発明は、機械的強度及び靭性に優れた珪素
含有鋳鉄の製造方法に関する。 ［従来の技術］ 使用済み核燃料輸送用の容器、所謂キヤスク
は、その中心部に設けられ使用済み燃料体を装入
する燃料バスケツトと、その周囲に設けられγ線
遮蔽体を有する容器本体とにより構成されてい
る。燃料バスケツトは、燃料体から放射される中
性子を遮蔽する機能が要求され、また、複雑形状
であるから溶接構造にせざるを得ず、従来、中性
子遮蔽性が優れ、溶接性が比較的良好な硼素含有
ステンレス鋼で形成されている。また、容器本体
は一定レベル以上の機械的強度及び靭性を要求さ
れるので、従来、ステンレス鋼又は炭素鋼で形成
されている。 この場合に、容器本体をステンレス鋼で製造す
る場合には原料費が高く、また、炭素鋼で製造す
る場合には鍛造せざるを得ないが、鍛造品は加工
コストが高いという問題点がある。そこで、機械
的強度及び靭性を所定レベルに維持しつつ、この
容器本体の製造コストを低下させるために、容器
本体を球状黒鉛鋳鉄により製造することが検討さ
れている。鋳鉄でこのような容器を製造する場合
には、所定形状の鋳型に溶湯を注入し、鋳型内で
この溶湯を冷却凝固させて製品を得る。従つて、
加工コストが少なく原料コストが低いため製造コ
ストを低下させることができる。 ［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、通常の製法で製造された鋳鉄は
不純物、特に燐の含有量が多く、これら燐等の不
純物により機械的強度及び靭性が容器本体として
要求される値まで達しないという問題点ある。 このような不具合を回避するために、純度が高
い鉄、炭素及び珪素を出発原料として電気炉にて
高純度鋳鉄を製造し、これにより容器本体を鋳造
することが考えられる。しかしながら、この場合
には、加工コストは削減することができるが、原
料コスト及び製造コストが著しく高くなつてしま
うという問題点がある。 この発明は、斯かる事情に鑑みてなされたもの
であつて、機械的強度及び靭性が高い鋳鉄を安価
に製造することができる鋳鉄の製造方法を提供す
ることを目的とする。 ［問題点を解決するための手段］ この発明に係る鋳鉄の製造方法は、高炉溶銑を
予備処理して溶銑中の不純物含有量を低下させる
予備処理工程と、予備処理溶銑の成分を調整する
成分調整工程と、溶銑を鋳型に供給して所定形状
に鋳造する鋳工程とを有する鋳鉄の製造方法であ
つて、前記予備処理工程は脱燐工程を有し、前記
成分調整工程は珪素添加工程を有し、この珪素添
加工程は、金属珪素又は非酸化珪素化合物及び酸
素を溶銑中に供給して珪素の酸化熱により溶銑を
加熱すると共に、酸化されない珪素を溶銑中の成
分とし、その際の溶銑の珪素濃度を0.5重量％以
上に維持することを特徴とする。 ［作用］ この発明においては、高炉溶銑を予備処理して
溶銑中の不純物の含有量を低下させ、この予備処
理溶銑の成分を調整して所定形状に鋳造する。予
備処理工程は脱燐工程を有しているが、脱燐工程
は1300℃以下で実施されるのでこの溶銑を鋳造可
能温度まで加熱してから鋳込む必要がある。この
ため、上述のように珪素添加工程において溶銑を
珪素源を添加しつつ、その酸化熱により溶銑を加
熱するが、この際の溶銑中の珪素濃度が0.5％よ
りも低ければ、溶銑の脱炭が促進され、鋳鉄に必
要な炭素量を維持することができない。即ち、珪
素濃度が高ければ供給された酸素が珪素の酸化に
費やされるが、珪素濃度が低い場合には炭素が酸
化されてしまい、その分加炭しなければならず、
極めて効率が悪い。このため、珪素添加時に溶銑
の珪素濃度が0.5重量％以上になるように珪素源
の添加量を調節して脱炭を抑制する。これにより
高炉溶銑を有効に鋳造に適用することができる。
この場合に、高炉溶銑はその炭素含有量が鋳鉄の
炭素含有量に近く溶銑の炭素量を大幅に調整する
必要がなく、しかも高炉溶銑自体のコストが低い
ので、製造コストを著しく低下させることができ
る。また、溶銑を予備処理するので、溶銑中の不
純物濃度を極めて少なくすることができ、靭性が
高い鋳鉄を得ることができる。 ［実施例］ 以下、添附図面を参照してこの発明の実施例に
ついて具体的に説明する。第１図はこの実施例の
工程図であり、高純度の球状黒鉛鋳鉄を製造する
ためのものである。高炉から出銑された溶銑は予
備処理工程１に供され、主に製品の品質に悪影響
を与える不純物が除去される。予備処理工程１は
基本的に鋳床脱珪工程２、脱硫工程４及び脱燐工
程６を備えている。 鋳床脱珪工程２においては、第２図に示すよう
に、高炉鋳床２２にて高炉本体２１から出銑され
た溶銑２３にインジエクシヨンランス２４からミ
ルスケール等の脱珪剤２５を吹込んで、珪素を含
有するスラグ２６を形成させ、溶銑中の珪素含有
量を0.3重量％から0.1重量％程度に減少させて後
述する脱燐工程６における脱燐が高効率で進行す
るようにする。そして、溶銑２３及び脱珪スラグ
２６の一部は鋳床を通過して溶銑鍋２７に装入さ
れ、溶銑２３上に浮遊する脱珪スラグ２６が掻取
られる。 脱硫工程４においては、第３図に示すように、
機械撹拌式脱硫法により溶銑が脱硫される。機械
撹拌式脱硫法においては、溶銑鍋２７内に貯留さ
れた溶銑２３中に回転翼３１を浸漬させ、脱硫剤
としてCaO系フラツクスを添加しつつ回転翼３１
を高速回転させ、溶銑２３上部に渦流陥没部３２
を形成してこの部分に脱硫剤を巻込ませる。この
ようにして溶銑を脱硫して脱硫スラグ３３を形成
し、溶銑２３の硫黄含有量を0.03重量％から
0.001重量％に減少させる。その後、溶銑２３上
に浮遊する脱硫スラグ３３が掻取られる。 脱燐工程６においては、第４図に示すように、
溶銑鍋２７内の溶銑２３に窒素ガス吹込みランス
４１を浸漬させ、更に、酸素吹込みランス４２の
先端を溶銑２３の直上部に位置させる。溶銑２３
の湯面上にはホタル石及びミルスケール等の脱燐
剤４３の一部を供給する。そして、溶銑２３中に
酸素ガス吹込みランス４２から酸素ガスを吹込み
ながら、窒素ガス吹込みランス４１から溶銑２３
中に窒素ガス及び脱燐剤の残部を吹込んで溶銑２
３と脱燐剤４３とを撹拌混合し、脱燐スラグ４４
を形成させる。そうすると溶銑２３の燐含有量は
0.1重量％から0.01重量％に低下する。この場合
に、酸素との親和力が燐より強い珪素が脱珪工程
２において溶銑２３から既に大部分除去されてい
るので、脱燐反応が進行しやすい。また、脱燐を
有効に進行させるためにスラグの塩基度が２乃至
６になるように脱燐剤４３の供給量を調節する。
なお、この際の溶銑温度を約1310℃にすることに
より、溶銑が十分に脱燐される。このようにして
脱燐スラグ４４を生成した後、溶銑２３上に浮遊
する脱燐スラグ４４が掻取られる。 以上のように予備処理された溶銑は、第１表に
示すような組成を有している。

【表】 予備処理工程１にて予備処理された溶銑は、成
分調整工程９に供される。この成分調整工程９
は、炭素含有量調整工程１０と、珪素添加工程１
１と、マグネシウム（Mg）添加工程１２とによ
り構成されている。予備処理された溶銑２３は炭
素含有量が3.4乃至3.8％であり球状黒鉛鋳鉄の炭
素含有量とほぼ一致しているが、必要に応じてこ
の溶銑２３の炭素含有量が所望の値になるように
炭素含有量調整工程１０にて溶銑２３中の炭素含
有量を微調整する。この炭素含有量調整工程１０
においては、炭素含有量が過剰の場合には溶銑２
３中に酸素を吹込んで炭素を酸化除去し、炭素含
有量が過剰の場合には溶銑２３中に炭素をインジ
エクシヨンして加炭する。 珪素添加工程１１においては、溶銑が球状黒鉛
鋳鉄における珪素含有量になるように溶銑２３中
に珪素を添加すする。この珪素添加工程１１の際
には、同時に溶銑２３を加熱する。つまり、予備
処理後の溶銑温度は約1260℃と低く、鋳造不能で
あるから、溶銑温度を鋳造可能な1450℃程度まで
上昇させる。珪素添加工程１１の際に溶銑温度を
上昇させるためには、第５図に示すように、溶銑
２３中にインジエクシヨンランス５１を浸漬さ
せ、酸素吹込みランス５２を溶銑２３の直上に位
置させる。そして、インジエクシヨンランス５１
からアルゴンガス等の溶銑に悪影響を及ぼさない
ガスにキヤリヤさせて粉粒状の金属珪素又はフエ
ロシリコン等の珪素源５３をパウダインジエクシ
ヨンしつつ、ランス５１から溶銑２３中に酸素ガ
スを吹込む。この酸素ガスによりインジエクシヨ
ンされた珪素源５３の一部を酸化させ、これによ
り生成された酸化珪素をスラグ５４に移行させる
と共に、酸化しない珪素を溶銑中の成分とする。
そして、珪素の酸化熱により溶銑を上昇させる。
この場合に、溶銑２３中の珪素濃度が0.5％より
も低ければ、溶銑の脱炭が促進され、鋳鉄に必要
な炭素量を維持することができない。即ち、珪素
濃度が高ければ供給された酸素が珪素の酸化に費
やされるが、珪素濃度が低い場合には炭素が酸化
されてしまい、その分加炭しなければならず極め
て効率が悪い。従つて、珪素添加工程１１におい
て、溶銑２３の珪素濃度が0.5％以上になるよう
に珪素源５３の添加量調節する。なお、この工程
において更に溶銑温度を上昇させる場合には、例
えば、第６図に示すように、溶銑２３上に浮遊す
るスラグ５４に３本の電極６３を浸漬させ、ガス
吹込みランス６４を溶銑２３中に浸漬させ、ラン
ス６４からアルゴンガスを吹込んで溶銑２３を撹
拌しつつ、電極６３に通電して溶銑２３を更に加
熱する。その後、酸化珪素を含有するスラグ５４
を溶銑２３上から除去する。 Mg添加工程１２においては、珪素添加工程１
１が終了後、溶銑２３を溶銑鍋２７から取鍋に移
し換え、この取鍋内の溶銑にMgを添加する。な
お、Mgは容易に蒸発してしまうので、Mg添加
後は可及的速やかに次の鋳造工程１３に供するこ
とが好ましい。 以上のような成分調整工程９により成分が調節
された溶銑は、例えば、第２表に示す組成を有し
ている。

【表】 このように成分調整された溶銑２３は、鋳造工
程１３に供される。鋳造工程１３においては、公
知の鋳造技術により所望の形状を有する鋳型に溶
銑２３を注入し、鋳型内でこの溶銑２３を冷却凝
固させて所定形状の製品を製造する。 この実施例においては、以上説明したように、
珪素添加工程１１において珪素濃度が0.5％以上
になるように珪素源５３の供給量を調節するの
で、脱炭反応を抑制しつつ溶銑２３中への珪素添
加及び溶銑２３の加熱をすることができる。 なお、この発明はこの実施例に限定されること
なく種々変形可能である、例えば、この実施例で
は球状黒鉛鋳鉄を製造する場合について示した
が、これに限らず他の珪素含有鋳鉄を製造する場
合にも適用することができる。 ［発明の効果］ この発明によれば、珪素添加工程において、溶
銑の珪素濃度を0.5％以上に維持するので、溶銑
の脱炭反応を抑制することができる。このため、
溶銑の組成を所望の鋳鉄組成に維持することがで
き、また、鋳造温度を確保することができるの
で、鋳造が可能となる。以上のように、直接高炉
溶銑から鋳鉄を製造することができるが、ここの
高炉溶銑はそれ自体が安価であり、また、炭素含
有量も鋳鉄の範囲内であるから、極めて安価に鋳
鉄を製造することができる。しかも、溶銑を予備
処理してから鋳造するので、不純物を著しく減少
させることができ、製品の靭性を高めることがで
きる。このように、機械特性が良好な珪素含有鋳
鉄を安価に製造することができるので、この発明
は極めて利用価値が高い。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発余の実施例の工程図、第２図は
鋳床脱珪設備の模式図、第３図は脱硫設備の模式
図、第４図は脱燐設備の模式図、第５図は珪素添
加設備の模式図、第６図は溶銑加熱設備の模式図
である。 １……予備処理工程、６……脱燐工程、９……
成分調整工程、１１……珪素添加工程、１３……
鋳造工程。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 高炉溶銑を予備処理して溶銑中の不純物含有
   量を低下させる予備処理工程と、予備処理溶銑の
   成分を調整する成分調整工程と、溶銑を鋳型に供
   給して所定形状に鋳造する鋳造工程とを有する珪
   素含有鋳鉄の製造方法であつて、前記予備処理工
   程は脱燐工程を有し、前記成分調整工程は珪素添
   加工程を有し、この珪素添加工程は、金属珪素又
   は非酸化珪素化合物及び酸素を溶銑中に供給して
   珪素の酸化熱により溶銑を加熱すると共に、酸化
   されない珪素を溶銑中の成分とし、その際の溶銑
   の珪素濃度を0.5重量％以上に維持することを特
   徴とする珪素含有鋳鉄の製造方法。