JPS59197345A - Ｃｖ鋳鉄の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 Ｃ■鋳鉄は脱硫された溶湯にＭｇ　、　Ｃａ　、　ＲＥ
等からなる黒鉛改質剤を添加して生状黒鉛鋳鉄を得るも
ので、その基本的なことは既に公知である。

Ｃｖ鋳鉄を得る方法としては現在のところ、次の各法が
ある。

■残留Ｍｇ　　を極めて狭い範囲にコントロールする。

■残留Ｍｇ　　の巾を広げるためのＴｉ等の黒鉛球状化
阻害元素を多量添加して球状化すべき黒鉛を阻害Ｌ４Ｃ
Ｖ鋳鉄とすル（特公昭４５−２７２１５　）■ＲＥ合金
を添加してＣ■鋳鉄を得る。

■ＲＥとＣａとを同時に添加する。（公開特昭５６−５
０１７６５　） ０Ｍｇ　、　Ｃａ　、　ＲＥを同時に添加する。

これらの各種のＣｖ鋳鉄添加剤のうち、Ｍｇの残留量を
狭い範囲でコントロールする方法は実際問題として、工
業的に常に一定の製品を得ることに困難である０と言う
のは、取鍋にて処理でれるＭｇ合金は激しい反応を伴う
ものであり、取鍋ごとに出湯速度やＭｇの反応開始時期
が異な塾、又さらに溶湯の硫黄や出湯温度のバラツキ、
取鍋の温度、深さ、Ｍｇ処理後の保持時間の経過の不一
定などから残留Ｍｇをα０１５〜α０２０のような狭い
範囲内に一定して収めることは工業的生産形態に於いて
は至難のことであ抄、これがため、わざと球状化阻害元
素であるＴｉ　、　Ｚｒ　＋などを添加する方法が知ら
れている。このようにすると残留Ｍｇの範囲が薄物では
００１２〜００８８％、肉厚物ではα０１２〜α０５０
％と）極めて広くなり、工業的生産形態に於けるバラツ
キの範囲内に何とか収めることが出来る。しかしながら
、このような球状化阻害元素でバラツキの範囲を広げる
方法の欠点は戻り材の処置に困るということにつきる。

聞知のようにＴｉは、普通鋳鉄や、ダクタイル鋳鉄に含
まれる量が多いと種々の欠陥を生じる。これがため、Ｔ
ｉ入りの鋳鉄専用工場以外はＴｉの使用は好まれないし
、又、Ｔｉ入りの専用Ｃ■鋳鉄工場はその需用からも現
在の処皆無である。即ち、種々の種類の鋳鉄を吹き分け
る工場では、Ｔｉ＋　Ｚｒ　＋　ｌｄ戻り材の管理上杆
まれないのでＴｉを使うことは推奨てれなかった。

次に希土類１−ｊ（公開特報昭５６−５０１７６　）　
　に示されるようにＣｖ黒鉛をつくる働きはよく知られ
ていて、又その残留希土類の範囲ＶｉＭｇとは比較にな
らない程広いが、元来希土類は炭化物をつくる働きが強
く（公開特昭５６−５０１７６　）　　に述べられてい
るようにＣｖ黒鉛をつくる働き１″を認められても、希
土類単独では工業的に取鍋処理によってＣＶ鋳鉄をつく
ることは炭化物の問題発生のため出来なかった。

しかし、一方希土類ｆｌ　Ｍｇにない利点を持っている
ことも事実であった。それは希土類は高温の鋳鉄溶湯に
添加した場合、Ｍｇのような低沸点物質でないため猛烈
な反応は全くなく、それだけＭｇのように添加時のバラ
ツキがなく温度や出湯の遅速、取鍋の温度や深さ等のよ
うにＭｇであれば重大な影響を及ぼす因子にも殆んど無
関係であり、た’＜８％と湯量のみに相関があり、この
２点を正８− 確に把握しておけばよいと言う特徴があった。

更にもう一方、Ｃａも一部黒鉛の形状を変えることは知
られているが、その働＠は極めて弱＜　、ＣａのみでＣ
ｖ鋳鉄や、ダクタイル鋳鉄をつくることは不可能である
。７’ｃ’ｆ、ＣａはＭｇ　と併用してその反応を抑制
するとか、希土類と併用してその接種効果を利用すると
か、Ｍｇ１希土類の２者と併用して反応抑制などに用い
られるなどの補助的な役割しか期待されていない。

このように考えてくると工業的な理想のＣｖ鋳鉄の製造
には、種々の複雑に絡み合う因子の影響を受けない希土
類を用いることであり、これを使用することによって生
じる炭化物の生成を防止することにつきる。

本発明は、この点に着目してなされたものであるＯ 特許請求の範囲に示されるような希土類とシリコンとの
合金を鋳造によって所定の形状と重量となし、このブロ
ックをつくろうとするＣｖ鋳物の砂型内の湯道、湯口、
堰などの鋳物本体の前に置４− くことからなっている。

砂型内に粒状Ｍｇ合金を設置して球状黒鉛鋳鉄をつくる
方法は、インモールド法と称されて既に公知である。（
特公昭４６−１６２６０　）。又、更に、Ｍｇの固型化
されたブロックを砂型内に設置する方法も又、既に公知
である。（特公昭５７−２１００４　）。これらはすべ
てＭｇ合金を設置することで共通しており、又、球状黒
鉛鋳鉄をつくることが、その主目的である。　　　　　
　　　　　　　　１本発明の方法は、従来全く考えられ
ていなかった鋳造して成型された希土類ンリコン合金を
用いて砂型内に於いて、全く炭化物の無い健全すＣｖ鋳
鉄のみをつくる方法を提供するものであって、このよう
な方法を記載した文献は現在まで皆無であり勿論、実用
化もなされていない〇 本発明に従って詳細を記すると、希土類元素は黒鉛の形
態をいも去状とする強力な働きは確認されている。又反
面、希土類だけでは余程多くを添加しても完全なる球状
黒鉛を得ることは困難である。しかし反面、炭化物生成
の働きが一番強い。

つまり、希土類は前述のようにいも虫黒鉛のみをつくる
範囲が広い。この利点を利用しつつ同時に炭化物析出作
用を型内接種による一番強力な炭化物析出防止効果によ
って相殺することを狙ったものである。

鋳鉄の製造作業に於いて、ンリコン系合金を溶湯に添加
する接種と称嘔れろ炭化物の析出防止処理が増られろ。

この接種された効果は時間と共に減少する、所謂、フェ
デング（Ｆａｄｉｎｇ　）　　という現象があり、その
効果範囲は接種物質が添加されてから秒単位の速さで急
速に消失していく。通常その効果の最高値は接種物質が
添加されてから、１５秒〜４０秒迄に凝固することが最
大の効果を発揮する時間帯とされるが、このような短い
時間内に凝固を完了することはとても通常の取鍋処理に
於いては不可能である。従ってＣｖ黒鉛化物質添加後、
接種シリコン合金を添加して鋳込みが始まる迄に、通常
短かいものでＬ５分〜２分、長いもので５分〜２０分も
かかっており、又鋳込み終了迄に５分〜１５分、長いも
ので２０分〜３０分もかかっており、凝固迄となると更
に数十秒が加算されることになり炭化物析出防止の接種
の効果としては極めて低い水準での効果しか利用し得な
かったことけ事実である。

しかし、昨今この接種の効果の時間帯に注目して普通鋳
鉄、ダクタイル鋳鉄、Ｃｖ鋳鉄などに於いて砂型中にα
０５チ〜α２チのンリコン粉や粒、又は、塊を設置して
その効果を最大値の所で利用しようとする試みが盛んと
なっている。

本発明は、この接種の効果が僅かの短い時間範囲（１５
秒〜４０秒）のみに極めて強い炭化物析出防止効果があ
り、この効果は発明者が研究の結果、これ又強力な炭化
物析出作用を持つ希土類の効果にこの短い時間帯に於い
てのみは完全に打ち勝つという現象を知見したことに基
づいている。即ちこの短い時間帯で希土類によりＣＶ処
理され、且。

シリコン合金により接種されるという操作は不可能であ
ることから、これを同時にするという処に全くの新規性
がある。又更に、本発明では、これを一体となる鋳造ブ
ロックとなして使用する処に７− もその高い実用性と新規性を秘めているのである。

又現在迄、如何なる目的にせよ希土類シリコン合金を所
定形状に鋳造成型して砂型内に用いる技術的思想はなく
、その理由は前述のようにＭｇ合金による型内球状化処
理（特公昭４６−１６２６０　）　　方法では粒子の流
されの問題が提起され、ノ１−トスポットの問題発生も
あり得るものであるが、本発明希土類シリコン合金では
、不純物として以外Ｆｉ尼やＣｍ　、　Ｂａ　、　Ｍｇ
　　を含まぬため合金の溶解拡散速度がＭｇ含有球状化
処理合金よりも遥かに遅い。

このために未溶解物による、ノ１−トスポット対策から
も一体鋳造合金となして粒子の型内混入を防止しつつ、
溶解表面積率を自由に選択できる一体鋳造ブロックとな
して砂型内に設置しその表面より順次に溶湯なめさせる
ことからなっていて、成分調整てれたＣｖ鋳鉄の冗漫を
、たｙ単に、砂型内に注湯するだけの単純操作で無炭化
物のＣｖ鋳鉄のみを簡易に確実に製造可能となり従来技
術のように、やや本すると球状黒鉛鋳鉄になったり、片
状黒鉛鋳鉄になったりするという従来の難しい８− Ｃｖ鋳鉄製造方法を根本的に改革したものである。

なお更に、本発明で用いる希土類シリコン合金の希土類
の含有量を８チル４０％Ｉｃ足めた理由は、３％を切る
と鋳造希土類シリコンの添加量が多くなり過ぎ型内に於
ける湯温の低下と反応性の低下となって実際生産上好結
果が出なく反対に、４０−以上となると残留のフェロノ
リコン中のＳｉ値が低くなり過ぎ炭化物析出防止効果が
薄れるためと、又余りに添加量が少なくなり過ぎるため
にバラツキが生じ易く、４０ｆＤ迄と上限を定めている
のである０ 更にＳｔを２０％〜８０％と定めているのは、Ｓｉが２
０チを下回ると希土類による炭化物析出効果を抑制する
効果が薄れ実用的でないために定めているのであり、上
限を８０チと定めているの１２、Ｓｔの含有量が高まる
につれ炭化物析出防止効果はよくかるがＳｉの含有量が
高まるにつれ原料となるフェロンリコンの原価が割高と
なるための経済的な見地より上限を定めているのである
。

なお、本発明実施のための希土類フェロンリコン中に、
Ａｔ　、　Ｃａ　、　Ｂａ　、　Ｍｇ　、　Ｓｒ　、の
ような元素の合計が６ｑＩＤ迄許容するとしているのけ
、通常の原料とすべきフェロシリコン中にｔｌ）、１が
高い場合には、８チル４チ程度含まれるものが往々にし
てあり、又Ｃａ含有ＳｔやＢａ含有Ｓｉや同様にＭｇ含
有Ｓｔ　、　Ｓｒ含有Ｓｉなどを原料に使用した時、或
は製造原価低減のためからも、これら混合層の再使用を
行う時等これらの元素が不純物として混合する恐れがあ
るためこれらの元素の合計残留を６％迄と定めているの
であり、更に合計量が６チ迄であれば本発明゛の実施に
はでしたる影響を及ぼさない。

又、Ｂｉ　、　Ｔｉ　、　Ｚｎ　、　Ｚｒ　、　Ｐｂ　
、のように球状化を阻害する元素は、本文に記載するよ
うに戻り屑の管理からも全く推奨されないことは明白で
あるが、希土類を鉱石より精錬するときに通常これらの
不純物が鉱石（パストナサイトやモナザイト）中に不随
的に含有されており、これを分離、精製することは莫大
なる費用を要する。更に詳細に検討すると、現在世界に
分布するこれらの希土鉱石の内では何らの分離処理を増
らなくとも上記の元素は本発明の実施には差し支えが無
いとの認識のもとにこれらの元素の合計許容範囲を５％
迄と定めたのである。

なお、本発明のｃｖ鋳鉄の実施にあたっては、基地組織
をパーライトにて鋳造する要求のあるときがある。それ
は耐磨耗性を要求される時などである。この時はパーラ
イト生成元素を添加することが不可避となるがこの時も
冗漫は通常のｃｖ鋳銑鉄用球状黒鉛鋳鉄用成分の冗漫を
用意しておき、本発明方法を実施のときに、このブロッ
ク中に、Ｎｉ　、　Ｃｒ　、　Ｃｕ　、　Ｍｎ　、　Ｓ
ｕ　、　Ｓｂ　、　Ｂ　、　Ｍｏ　、　Ｖの一種又は合
計が１５　％迄のこれらの物質を含有せしめることによ
って基地組織をパーライト化するという便利な方法も増
れるのである。

次に実施例につき述べる。

実施例Ｌ ■　直径３０＋ａ＋φ、高さ２６簡の寸法にて鋳造した
８８８％、　Ｓｔ　６５　％　、　ＡＩ−、Ｍｇ　、　
Ｂａ　、　Ｃａ等の不純物の合計が３％以下、Ｃｕ　、
　Ｎｉ　、　Ｔｉ　、　Ｓｎ　、　Ｓｂ　　等の不純物
の合計が８−以下残Ｆｅよりなる希土類シ１１− リコン合金５０２を一枠重量１０Ｋｆからなる階段状試
験片の砂型湯口直下に置き、これにＣ，１８％、　Ｓｔ
　、　２．．８％、　Ｍｎ　、０３５％、Ｐ、１１０８
０％、Ｓ。

００１２％　よりなる低周波溶湯を１４８０　℃　にて
鋳造して冷却後その組織を調べた。

■　なおこれと比較のため、ＲＥ、８％、Ｓｉ＆５％Ａ
Ｌ　、　Ｍｇ　、　Ｃａ　、　Ｂａ　、　　等の不純物
の合計８％以下、Ｎｔ　、　Ｃｕ　、　Ｔｉ　、　Ｓｎ
　＋　Ｓｂ　、　Ｂｉ　＋等の不純物合計８％以下なる
希土類鉄合金を直径３０簡φ高さ１７■に鋳造した５５
　ｆ塊を■同様の砂型内に置き、ｃ。

３９％、　Ｓｉ　、　２６％、　Ｍｎ　、　１１８５％
　ｐ、００１８％。

Ｓ、α０１２％、よりなるＳｔを■より高めた低周波溶
湯を１４８０’ＣＩＣて鋳造して冷却後その組織を調べ
た。

■　更に従来技術との比較のために、５１４５　％　＋
　Ｍｇ、　［５％　、　ＲＥ　、α５％、ＡＡ、Ｃａ、
Ｂａ、等の不純物合計が３％以下、ＮｉＨＣｕ　Ｉ　Ｔ
ｔ　Ｈｓｂ　ｌ　Ｂｉ＋等の不純物合計が８−以下から
なるＭｇ合金の０５〜１５■整粒品を５Ｏｆ湯口直下の
凹みに置きこれにＣ、ａ８５　％　、　８１　、２−４
％、　Ｍｎ　、　（１８５％　ｐ、αｏ８％１２− １８１００１３％よりなる低周波溶湯を同様砂型に鋳込
んで冷却後その組織を調べた。

結果は表−１の通り。

表−１ ※析出している黒鉛を１００として 秦※析出している黒鉛を除いた面積での１００分率 実施例え パーライト基地のＣｖ鋳鉄を得るために。

■　ＲＥ、１２％、　Ｓｔ　、　５２％、　Ｓｎ　＋　
Ｓｂ　１．５％１Ｍ　ＩＣａ＋　Ｂａ　＋　Ｍｇ　＋　
Ｓｒ　１　Ｔｉ　Ｉ　Ｚｒ　＋　Ｐｂ　　等の不純物の
合計が８チ以下で残部が実質的にＦｅからなる合金を直
径２５簡φ高さ２５ｍｍの寸法にて鋳造した４７　Ｆブ
ロックを一枠重量１０に９からなる階段状試験片の砂型
湯口直下に置きこれに、８００に９高周波炉で溶製した
Ｃ１１８％＋　Ｓｉ＋　２．４％、　Ｍｎ　、　（１８
％、Ｐ、　（１０８５％、　Ｓ　、　（１０１５％　よ
りｆｉｉＬ溶湯を１４１０℃にて鋳造して冷却後その組
織を調べた。

■　なおこれと比較のために、ＲＥ、１２％、Ｓｉ、１
０’％　、　Ｓｎ＋　Ｓｂ　１５　％等の不純物８％　
以下、残部がＦｅよりなる合金を直径２５ｍｎφ高さ１
３ｍの寸法にて鋳造した４７　ｆブロックを■同様の砂
型に置き８００　Ｋｆ高闇波炉で溶製り、りＣ，１ｌＬ
８　％　、　Ｓｔ　、　１７％　、　Ｍｎ　、０８％　
ｐ、００８４％１８１００１８　％よりなる溶湯を１４
３０℃にて鋳造して冷却後その組織を調べた。

結果６表−２の通り。

表−２ 壷　析出している黒鉛を１００として

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 Ｌ　希土類金属を３〜４０％、Ｓｉ２０％〜８０％を含
   有し残が実質的に鉄からなる希土類フェロシリコン合金
   を所定形状に鋳造してなるブロックをＣｖ鋳鉄を鋳込む
   為の砂型内に設けた凹部に置き、しかるのち、ねずみ鋳
   鉄からなる溶湯を該砂型に注入し、希土類フェロシリコ
   ンブロックと接触反応せしめることによってＣＶ鋳鉄を
   製造する方法。 ２　合金とせる希土類フェロシリコン中には、Ａｔ　、
   　Ｃａ　、　Ｂａ　、　Ｍｇ　、　Ｓｒ　、のような金
   属の不純物の合計が６チ迄許容する特許請求範囲１項記
   載の方法。 ａ　合金とせる希土類フェロシリコン中ＫｄＴｉ、　Ｐ
   ｂ　、　Ｂｉ　、　Ｚｎ　、　Ｚｒ　、等の不純物の合
   計が５％迄許容する特許請求の範囲１項記載の方法。 ｔ　合金とせる希土類フェロシリコン中にｈ　Ｎｉ、　
   Ｃｒ　、　Ｃｕ　、　Ｓｎ　、　Ｓｂ　、　Ｍｎ　、　
   Ｂ　、　Ｖ　、　Ｍｏ等の鋳鉄に強靭性を与える元素の
   一種又は合計が、１５チを超えない特許請求の範囲１項
   記載の方法。