JPS6050145A - 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】 本発明は合金鋳鉄に関し、更に詳しくは耐熱性並びに耐
食性の優れた新しい合金鋳鉄に関す。

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、アルミニウム合金、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
キャスト用器材、例えばストーク、るつぼ、熱電対保Ｖ
！管、自動給湯用ラドルなどにはｌ−０２０〜２５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鰻鉄よ
りアルミニウム低圧鋳造用のストークを作成し、実操泉
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
の体質を数台すべ〈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ぼ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
カリ土類金属塩を添加づることによって今までのＦＣ鋳
鉄やそのイ■の鋳鉄よりもはるかにアルミニウム合金溶
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最適範
囲を設定することによって、またチタン酸アルカリ土類
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
得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Ｒ
適温度範囲を条件づけることによりチタン酸アルカリ土
類金属を鋳鉄溶湯に添加づるだけでも効果がある上にさ
らに良好な材料が１ｑられることが判明した。

本発明に用いられる、複合合金鋳鉄中の元素であるＣは
２．５〜４〜０重但％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％より多くなると
、複合合金鋳鉄は硬くなり過ぎ切削等の後加工が困難に
なるとともに、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％よりも下になると、合金鋳鉄
組織はフェライト（純鉄）地が多くなり、フ１ライ１−
はアルミニウムと反応しＣアルミフェライトどなり易い
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重量
％好ましくは２，２〜３．８重（８）％である。Ｓｉが
４．０％より多くなると、Ｓｌ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ェライト地の
組織となり、フェライト地が上記の様に腐食し易くなる
。

更には偏析によりＳｉが単独で存在し易くなり、アルミ
ニＣラム溶湯中へ溶出し７重場合、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とな
る。

チタン酸アルカリ土類金属塩より添加されるＴｉはキコ
ーポラ操業においては０．０５〜１重ｊＨ％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場合黒鉛を通路として入るこ
とが知られている。

従って、長繊維、及び（或いは）それら繊維が連なった
黒鉛は、腐食性ガスを容易に侵入さｉ！得る為に、腐食
、或いはクラックの原因となる。そこで、黒鉛ｗ４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Ｃｒが０．２〜２重Ｍ
％及び（或いは）Ｍｎが０．１〜２重徂％存在づる方が
より耐食性を向上し、また合金鋳鉄の耐熱性向上の為に
ＡＱ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％以上添加するとＡＱ
の偏析或いは、合金鋳鉄溶湯の湧流れが悪くなり、例え
ばストークを鋳造する場合巣発生等の不充分な鋳造成型
物の製造原因ともなる。

本発明に用いられるチタン酸アルカリ土類金属とはヂタ
ン酸全屈塩でその全屈がアルカリ土類金属即ち周期律表
のＩ［ａに属するものである。具体的にはチタン酸ベリ
リウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸カルシウム、
チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウム等を例示出
来る。チタン酸アルカリ土類金属の添加量はＦＣ分に対
し１．５〜１０重量％好ましくは２．０〜７．Ｏｆｉ最
％の範囲である。

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、元金なセメンタイト地もまた硬くてもろい
為に、前ｊホのクラックが問題となる。従って、じん性
を兼ね倫えたセメンタイトとフェライトの岡状組ｍ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
ーライト地とづ゛ることが出来たものである。

本発明の合金鋳鉄を製造づるには次の様な方法で行なう
。

即ち、新鋭、鋼材、コークス、石灰石並びにシリカ源を
溶解装置に投入し、その溶解工程中に更にチタン酸アル
カリ土類金属を好ましくは塊状にして導入し、溶解装置
から排出される溶湯をそのまままたは更にアルミニウム
源を添加して鋳込めば良い。新鋭に代えて一部故銑を使
用してもよい。

この際の新鋭、故銑、銅材、コークス、シリカ源並びに
石灰石の配合比は得られる合金鋳鉄が上記所定の成分比
となるように適宜に調整される。また本発明に於いては
、上記新鋭、故銑、コークス、石灰石等は従来から使用
されて来たものがいずれも使用される。但し、石灰石は
溶湯中の脱硫を目的に従来からキューボラ操業で使用さ
れているものであるが、チタン酸アルカリ土類金属を添
加し、また下記に示ず特定の条件下で実施する本発明の
如き製法に於いて、石灰石が使用された例は従来にはな
い。またアルミニウム源としては好ましくは純アルミニ
ウム金属が使用される。上記製造法に於いて、鋳鉄製造
時の溶解温度は１５５０〜１８００℃、出湯温度は１５
２０〜１６５０℃、鋳込み温度は１４５０〜１６００℃
好ましくは１５００〜１６００℃程度である。この様な
特定の温度で実施することにより引は巣等の鋳造物に生
ずる難点が生ぜず再現性良く鋳造物が得られる。

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、チタン酸アルカリ土
類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。

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３０日間の操業にお
いて全く浸食されず原型を保持するという驚異的記録を
達成づる。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、アルシト１
ン鋳鉄などの鋳鉄、更にはＴｉ　と添加したＴ　ｉ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肖えられるがま
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櫟械的性
質が良好であるので大きな利用度と経済的効果が期待で
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 キューポラ炉投入時点における配合量は鋼材６０部、新
鋭４０部、コークス１３部、石灰石２０部であり、この
配合量に対してチタン酸マグネシウム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。キューボラでの溶
解条件は溶解温度が１５５０℃以上１８００℃までとし
、出湯温度１５８０℃、鋳込み）３度１５２０℃で鋳造
した。

実施例２ キューポラ炉投入時点における配合量は鋼材６０部、新
鋭２０部、故銑２ｏ部、コークス１３部、フェロシリコ
ン１０部、石灰石１３部でありこの配合量に対してチタ
ン酸カルシウム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。

キューボラ溶解条件は実施例１と同じにした。

実施例３ キューボラ炉投入時点における配合量は鋼材６０部、新
鋭２０部、故銑２ｏ部、フェロシリコン１０部、コーク
ス１３部、フェロクロム８部でありこの配合量に対して
チタン酸マグネシウム７部とベントナイト０．８部とを
水でｔＩ［、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。なおキューボラ溶解条件は溶解
温度が１５５０℃以上１８ｏｏ℃までとし、出湯温度１
５６５℃、鋳込み温度１５ｏｏ℃で鋳造した。

実施例４ 実施例１で製造された溶湯の一部を取り、該溶ｉｉ　ｏ
ｏ部に対してあらかじめ別の炉で溶解さけておいた純ア
ルミニウム５部を添加鋳造した。

実施例５ 実施例２で製造された溶湯の一部を前かに取り、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部を加えて鋳造した。

実施例６ 実施例３で製造された溶湯の一部を前炉に取り、溶５１
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。このストークの型組をあらかじめ測定
した。また一方比較例に使用するためにＦｅ１２のスト
−りを朽込む。このストークは３０．１ｋｔＪであった
。それぞれ低圧鋳造装置にセットし、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表に示ず。

手続補正書（自制 昭和５９年　４月　６１ １、事件の表示 昭和５８年　特　許　願第　１５５８２８８３、補正を
する者 ｑｊ件との関係　特ｊ↑出願人 大塚化学薬品株式会社 ４、代理人 大阪市東区平野町２のＪ、ＯｉＲ）鶴ｅ　ルｉＬ＋、、
’１ξ０ｆｉ−２０，’（−０９４Ｈ代）（（，５２１
）弁理士−■：、（支　英　二６、補正により増加する
発明の数 なし ８、補正の内容 別紙添附の通り 補　正　の　内　容 １　明χ１１１書第３頁第１２行「２．５〜４〜０」と
あるを「２．０〜４．０」と訂正する０ （以　上）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ■　鋳鉄ｒＦＪＷｉＡにチタン酸アルカリ土類金属塩を
   添加して成る合金鋳鉄。 ■　鋳鉄溶湧に、チタン酸アルカリ土類金属塩とアルミ
   ニウムとを添加して成る合金鋳鉄