JPS6050144A - 合金鋳鉄の製造方法 - 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】 本発明は新しい複合合金鋳鉄に関し、更に詳しくは鋳鉄
溶湯に、チタン酸アルカリ金属塩とホウ素化合物または
更にこれにアルミニウムを添加して成る複合合金鋳鉄に
係る。

本発明の合金鋳鉄は耐熱及び耐食性を有する特殊合金鋳
鉄の材質研究の過程で見い出されたもので特にアルミニ
ウム溶湯に対し耐久性の高い性能を有する合金鋳鉄であ
る。

従来、アルミニウム台金、亜鉛合金、マグネシウム合金
、錫合金などの非鉄軽金属合金の低圧鋳造用器材やダイ
キャスト用器拐、例えばストーク、るつぼ、熱雷対保護
管、自動給温用ラドルなどにはＦＣ２０〜２５の普通鋳
鉄が使用されている。

しかしながらこれら普通鋳鉄は例えばアルミニウム溶湯
などに対する溶損が大きく、長期の使用に耐えないうえ
に、鉄成分や炭素成分の混入によってアルミニウム鋳造
品等の品質低下をもたらしている。

本発明者は、上記の事実に鑑み、これら普通鋳鉄に替わ
る新規な材料をめる一連の研究の中で、ダクタイル鋳鉄
、ミーバーナイト鋳鉄、高アルミニウム鋳鉄（クラルフ
ァー鋳鉄、アルシロン鋳鉄）など従来公知の特殊鋳鉄よ
りアルミニウム低圧鋳造用のストークを作成し、実操業
を行なって検討して来たが、ＦＣ鋳鉄からなる器材の３
〜６日の耐用日数に対して、２〜３倍程度の耐用日数の
上昇程度にとどまった。

そこであくまでも鋳鉄を基本にして、鋳鉄複合合金鋳鉄
の体質を改善すべ〈従来の鋳造工学の常識にとられれる
ことなく新たな発想を展開させることによって本発明の
完成に至ったのである。即ち鋳鉄溶湯中にチタン酸アル
カリ金Ｂ塩を添加づることによって今までのＦＣ鋳鉄や
その他の鋳鉄よりもはるかにアルミニウム台金溶湯に対
して耐食性のある材質が安定して得られ、しかも鋳鉄中
の最適配合比率と鋳鉄製造時の温度条件のＲ適範囲を設
定することによって、またチタン酸アルカリ金属を添加
した鋳鉄溶湯に更にアルミニウムを添加して１％られる
複合合金鋳鉄が上述のように鋳鉄中の最適配合比率、ア
ルミニウム添加比率、複合合金鋳鉄製造時の最適温度範
囲を条件づけることによりチタン酸アルカリ金属を鋳鉄
溶湯に添加するだけでも効果がある上にさらに良好な材
料が得られることが判明した。

本発明者は上記新しい木実に基づき更に研究を続けた結
果、鋳鉄溶湯に上記チタン酸アルカリ金属又はこれとア
ルミニウムとを添加量る際に、更にホウ素化合物を共存
せしめる時は、得られる目的物たる合金鋳鉄の組織がよ
り緻密化し、この結果更に耐食性及び耐熱性が向上する
ことを見出し、ここに本発明を完成したものである。

本発明合金鋳鉄をその製造方法に基づいて下記に説明す
る。

本発明に於いては鋳鉄溶湯にチタン酸アルカリ金属塩及
びホウ素化合物、或いは更にアルミニウムを添加する。

この際の鋳鉄溶湯としては従来から使用されて来たもの
が使用出来、たとえば新銑必要に応じ一部故銑を使用し
、これに鋼材、］−クス、石灰石、珪素源を溶解して得
られる鋳鉄溶湯である。これ等各成分は得られる目的物
たる合金鋳鉄の組成を考慮して適宜に配合さける。好ま
しい配合は、得られる合金鋳鉄がＣ：２．５〜４．０重
量％く以下単に％という）、Ｓｉ：２．０　〜４　、　
０　％　、Ｔｉ：０．０５　〜１　％　、ま　ｌこはＣ
：２．５〜４．０、Ｓｉ：２．２〜３．８％、Ｃｒ二〇
、２〜２％、Ｍｎ：０．１〜２％、Ｔｉ　：０．０５〜
１％。Ａｉ２：１．５〜４．０％になる様な配合である
。珪素源としてはフェロシリコン、フェロクロム、フェ
ロマンガン等が好ましいものとして挙げられる。

本発明に於いては上記鋳鉄溶湯にチタン酸アルカリ金属
及びホウ元素化合物を添加し、或いはアルミニウムを更
に添加し、溶解装置から出て来た溶湯を鋳込んで合金を
製造する。この際の溶解温度は１５５０〜１８００℃、
出湯温度は１５００〜１６５０℃、鋳込み湿度１４５０
〜１６００℃好ましくは１５０Ｑ〜１６００℃程度であ
り、通常の条件よりも高温である。

この際使用されるチタン酸アルカリ金属としては、粉状
でもまたｌｌｌ状状ものでも良く、たとえばチタン酸リ
チウム、チタン酸ナトリウム、チタン酸カリウムを好ま
しいものとして例示出来、ルビジウムやセシウムの塩等
は実用的に特に好ましいものとは云い難い。チタン酸ア
ルカリ金属塩の添加量はＦＣ分に対し１．５〜１０％好
ましくは２．０〜７．０％程度である。またホウ素化合
物としてはホウ酸ナトリウム（ホウ砂）、ホウ酸力り、
無水ホウ酸、フェロホウ素等を好ましいものとして例示
出来、これ等の添加量は鋼材１２０ｋ（１に対し、０．
５〜３ｋｇ程度である。

本発明の鋳鉄並びに複合合金鋳鉄製造装置は古くから用
いられているキューボラ類ばかりでなく電気溶解炉でも
可能であり、キューボラ類の場合、チタン酸アルカリ金
属の飛散をなくするために塊状にして用いることが好ま
しい。

本発明に用いられる複合合金鋳鉄中の元素であるＣは２
．５〜４〜Ｏ重倒％好ましくは３．０〜３．８％のカー
ボン比率である。カーボンが４．０％よりも多くなると
、投合合金鋳鉄は硬くなり過ぎ切削等の後加工が困難に
なるどどもに、もろくなる為に例えばアルミニウム溶湯
などに使用する際の熱ショックに際しクラックの入る恐
れがある。また、２．５％より下になると、合金鋳鉄組
織はフェライト（純鉄）地が多くなり、フェライトはア
ルミニウムと反応してアルミフェライトとなり易い性質
を有する為に、アルミニウム溶湯中に溶出する結果とな
り腐食し易くなる。またＳｉは２．０〜４．０重口％好
ましくは２．２〜３．８ｍｆｉ％である。Ｓｉが４．０
％よりも多くなると、３ｉの有する黒鉛化促進元素の性
質により、合金鋳鉄の組織が黒鉛とフエライ１〜地の組
織となり、フェライト地が上記の様に痕食し易くなる。

更には偏析によりＳｌが単独で存在し易くなり、アルミ
ニウム溶湯中へ溶出した場合、一般にかにがわくと称さ
れる発泡の原因ともなる。

また、２％よりも下になると耐熱性が悪くなり例えばア
ルミニウム溶湯中で使用される場合の耐熱性が問題どな
る。

チタン酸アルカリ金属塩より添加されるＴ１はキューボ
ラ操業においては０．０５〜１重ω％の範囲内となる。

一般に酸素ガス、或いはハロゲンガス等の腐食性ガスは
合金鋳鉄に侵入する揚台黒鉛を通路として入ることが知
られている。従って、長ｍｒａ、及び（或いは）それら
ｍ維が連なった黒鉛は、腐食性ガスを容易に侵入させ得
る為に、腐食、或いはクラックの原因となる。そこで、
黒鉛繊維は片状微細化する必要があるが、Ｔｉは黒鉛の
微細化剤として非常に有効であり、従って耐食性のよい
合金鋳鉄が得られる。

その他、黒鉛安定化が元素としてＣ「が０．２〜２重燈
％及び（或いは）Ｍｎが０．１〜２重量％存在する方が
より耐食性を向上し、また合金鋳鉄の耐熱性向上の為に
ΔＱが１．５〜４．０％存在する方が望ましい。また、
アルミニウムに関しても、４．０％よりも多く添加する
とΔＱの偏析或いは、合金鋳鉄ｒＢ湯の海流れが悪くな
り、例えばストークを鋳造する場合巣発生性の不充分な
鋳造成型物の製造原因ともなる。

而して、アルミニウム溶湯に対し耐食性を向上する為に
は複合合金鋳鉄組織をアルミニウムとの反応性の見られ
ない分子式Ｆｅ５Ｃで示されるセメンタイト地にする必
要があるが、完全なセメンタイト地もまた硬くてもろい
為に、前述のクラックが問題となる。従って、じん性を
兼ね備えたセメンタイトとフェライトの層状組織即ち、
パーライト組織とする必要がある。このパーライト組織
も出来得る限りセメンタイト地を多くし、緻密な組織と
することが耐食性の向上へとつながっている。本発明に
於いては特に上記特定の組織とすることによりこのパー
ライト地とすることが出来たものである。

このようにして得られた鋳鉄並びに複合合金鋳鉄はこれ
を用いてアルミニウム合金低圧鋳造用ストークにしてそ
の耐久度試験を行なった結果、連続６６〜８０日間の操
業において全く浸食されず原形を保持するという驚異的
記録を達成する。このことは従来知られているダクタイ
ル鋳鉄、ミーバーナイト鋳鉄、高アルミニウム鋳鉄など
の鋳鉄に属するシラール鋳鉄、クラルファー鋳鉄、アル
シロン鋳鉄などの鋳鉄、更にはＴｉと添加したＴ１鋳鉄
といえども比較できないほどの高性能なものである。

本発明の鋳鉄並びに複合合金鋳鉄がこのような耐熱、耐
食性に優れる１つの理由として、添加物の相乗効果によ
って流電腐食を軽減させる効果の他に、溶融金属に対す
る流水性が極端に低くなるためであると考えられるがま
だ明らかではない。

本発明の鋳鉄並びに複合合金鋳鉄はアルミニウム合金鋳
造用のるつぼやストークの他、銅、錫、ニッケル、亜鉛
、鉛等各種合金の金属に対しても優れた耐熱、耐久性を
有しており、これら各種溶融金属対象の素材としても有
用である。更にこの鋳鉄並びに複合合金鋳鉄は機械的性
質が良好であるので大きな利用度と経湾的効果が期待で
きるものである。

以下、実施例により本発明を具体的に説明する。

但し下記例に於いて部とあるのは重量部を示す。

実施例１ キューボラ炉投入時点における配合量は参罰材６０部、
新鋭３０部、コークス１５部、石灰石１０部であり、こ
の配合量に対してチタン酸カリウム５部とベントナイト
０．６部とを水で混線、塊状に成型し、乾燥したものを
上記配合物と共に炉頂に添加した。キューポラでの溶解
条件は溶解温度が１５５０℃以上１８００℃までどし、
出湯温度１５８０℃である。かくして得られた溶湯を前
炉にとり、該溶湯１００部に対しホウ酸す１〜ツリウム
部を添加し、饅込み温度１５２０℃で鋳造した。

実施例２ キューボラ炉投入時点における配合量は鋼材６０部、新
鋭３０部、故銑１０部、フェロシリコン１５部、コーク
ス１３部、石灰石１０部でありこの配合量に対してチタ
ン酸カリウム６部とベントナイト０．７部とを水で混練
、塊状に成型し、乾燥したものを上記配合物と共に炉頂
に添加した。

キューポラ溶解条件は実施例１と同じにした。またホウ
酸す１〜シリウム部に代えフェロホウ素２．５部（但し
Ｆｅ９１００部に対し）を使用しｌこ　。

実施例３ 実施例１と同じ方法で実施した。配合量は鋼材６０部、
新鋭４０部、コークス１５部、故銑２．５部、フェロシ
リコン１０部、フェロクロム２部、フェロホウ素２部、
チタン酸リチウム５部及びベントティｌ−０，６部（Ｆ
ｅ９１００部に対して）であった。

実施例４ 実施例１で製造された溶湯の一部を前炉に取り、溶湯１
００部に対してあらかじめ別の炉で溶解させておいた純
アルミニウム５部を添加、鋳型に鋳造した。

実施例５ 実施例２で製造された溶湯の一部を取り、溶湯１００部
に対し、糺アルミニウム３部を添加鋳造した。

実施例６ 実施例３で＠造された溶湯を前炉に取り、？？Ｊ渇１０
０部に対して、あらかじめ別の炉で溶解さＶておいた純
アルミニウム４部を添加鋳造した。

実施例１〜６を用いてアルミニウム合金低圧鋳造用スト
ークを試作した。このストークの千ωをあらかじめ測定
した。また一方比較例に使用づ−るためにＦｅ１２のス
トークを鋳込む。このスト−クは３０．２ｋａであった
。それぞれ低圧鋳造装置にセラ１〜し、アルミニウム合
金鋳造の操業によって本発明の鋳鉄とＦＣストークの耐
熱、耐久、耐腐食性について連続操業試験を行なった。

結果を第１表に示す。

手続補１［：書（内′ら） 昭ｆｔ＋５９年　４月　６Ｉ１ 昭和５８年　特　許　願第　１５５８２７　＋ｊ２６発
明の名称 合金鋳鉄 ３、袖１１ヨをする：バ 事件との関係　特許出願人 大塚化学薬品株式会社 ４、代理　人 大阪市東区ＳＰ−町町２（））１０　ＩＩ＜の鶴［ル１
１・、１１・０６−２（Ｘ（−０！■（代）（６５２］
’ｌ　弁理士　三　技　英　二”””’ｘ ５、補正命令の［１イＪ　、： 自発 ６　補正により増加する発ｆｌｊ］の数明細ｚＪ）中発
明の、ｉ１４細な説明の項８　補正の内容 補　正　の　内　容 １　明８いロ１１第６頁第６行「２゜５〜４〜０」とあ
るを「２゜５〜４．０」と訂正する。

（以　上）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ■　鋳鉄溶湯に、チタン酸アルカリ金属塩とホウ素化合
   物とを添加して成る合金鋳鉄。 ■　鋳鉄溶湯に、チタン酸アルカリ金ｉｓ、ホウ素化合
   物及びアルミニウムを添加して成る複合合金鋳鉄。