JPS6050146A - 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、チタン酸アルカリ土類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ちので特にアルミニ
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、熱電対保護
管、自動給湯用ラドルなどにはＦＣ２０〜２５の普通鋳
鉄が使用されでいる。

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
カリ土類金属塩を添加す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＠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土類
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事実に基づき更に研究を続けた結
果、鋳鉄Ｗ３湯に上記チタン酸アルカリ土類金属又はこ
れとアルミニウムとを添加する際に、更にホウ素化合物
を共存ゼしめる時は、得られる目的物たる合金鋳鉄の組
織がより緻密化し、この結果更に耐を性及び耐熱性が向
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。

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土類金属
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、たとえば新鋭必要に応じ一部故銑を使
用し、これに鋼材、コークス、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せる。

好ましい配合は、得られる合金鋳鉄がＣ：２．５〜４．
０重量％（以下単に％という）、Ｓｉ：２、Ｏ〜４．０
％、Ｔｉ　：０．０５〜１％、またはＣ：２．５〜４．
Ｏ，Ｓｔ　：２．２〜３．８％、Ｃｒ：０．２〜２％、
Ｍｎ：０．１〜２％、Ｔｉ　：０．０５〜１％。Ａ（２
：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土類
金属及びホウ元素化合物を添加し、或０はアルミニウム
を更に添加し、溶解装置ｈＸ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１５５０〜１８０
０℃、出湯温度は１５００〜１６５０℃、鋳込み温度１
４５０〜１６００℃好ましくは１５００〜１６００℃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土類金属としては、
粉状でもまた繊維状のものでも良く、たとえばチタン酸
ベリリウム、チタン酸マグネウム、チタン酸）Ｊルシウ
ム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウムを好ま
しいものとして例示出来る。チタン酸アルカリ土類金属
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）、ホウ酸カリ、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１２０ｋｇに対し、０．５〜３ｋｏ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炉ばかりでなく電気溶解炉でも
可能であり、キューボラ炉の場合、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。

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重子％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
、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
組織はフエライ１〜（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
性質を有づ゛る為に、アルミニウム溶湯中に溶出する結
果となり屑食し易くなる。またＳｌは２．０〜４．０重
量％好ましくは２．２〜３．８重量％である。Ｓｌが４
．０％よりも多くなると、Ｓｉ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（なる
。更には偏析により３ｉ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。

チタン酸アルカリ土類金属塩より添加されるＴｉはキュ
ーボラ操業においては０．０５〜１重是％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ｍ＊、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、Ｔ１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重量
％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
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％よりも多く添加する
とＡＱの偏析或いは、合金鋳鉄溶湯の渇流れが悪くなり
、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。

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ｌｌ織をアルミニウムとの反応性の見ら
れない分子式ＦｅａＣ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ちまた硬くてもろ
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
、バーライ１へ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３０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
、ミーノー−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Ｔ１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＠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。

本発引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ｆ４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橢械的
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４フる配合量は鋼材６０部、
新鋭２０部、故銑２０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ルシウム４部
とベントナイト０．５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１８０
０℃までとし、出湯温度１５８０℃である。かくして得
られた溶湯を前炉にどり、該溶湯１００部に対しホウ酸
ナトリウム１部を添加し、鋳込み温度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２０部、故銑２０部、フエ［］シリコン１２部、］−
ククコ１３、石灰石１０部でありこの配合ｍに対してヂ
タン酸マグネウム７部（但しＦｅ９１００部に対して）
とベントナイト０．８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
ーポラ溶解条件は実施例１と同じにした。またホウ酸ノ
用〜リウム１部に代えフェロホウ素２部（但しＦｅ９１
００部に対し）を使用した。

実施例３ 実施例１ど同じ方法で実施した。配合量はｌ材６０部、
新鋭４０部、コークス１３部、７１１１９９１２１０部
、フェロクロム８部、フェロホウ素３部（Ｆｅ９１００
部に対して）、チタン酸マグネウム５部及びベントナイ
ト０．６部であった。

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ｉ１
００部に対してあらかじめ別の炉で溶解させてＪ３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、純アルミニウム３部を添加ＬＲ造した。

実施例６ 実施例３で製造された溶湯を前炉に取り、溶湯１００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−りの重量をあらかじめ測定
した。また一方比較例に使用するためにＦｅ１２のスト
ークを妨込む。このストークは３０．２ｋｇであった。

それぞれ低圧饅造装置にセットし、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表に示す。

手続捕止書（自制 御　事件の表示 昭和５８年　特　許　願第１５５８２９４３２　発明の
名称 合金鋳３．（ ３補正をする者 事件と。関係　特許出願人 大塚化学薬品株式会社 ４代理人 大阪市東区平野町２　’：’）　１０　ｉ＋’４　σ−
）　鶴Ｌ’：’　ｒＬ　ｉＩＸ、ｉ、’１０６−２０：
（−０９４１（代）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　方・’＜、（゛１パ）補　正　の　内
　容 １　明細書第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、チタン酸アルカリ土類金属塩とホウ素
   化合物とを添加して成る合金鋳鉄。 ■　鋳鉄溶湯に、チタン酸アルカリ土類金属塩、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。