JPS626601B2

JPS626601B2 -

Info

Publication number: JPS626601B2
Application number: JP57138774A
Authority: JP
Inventors: Junichi Kodama; Masaru Meguro
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1982-08-10
Filing date: 1982-08-10
Publication date: 1987-02-12
Also published as: JPS5928558A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は鋳鉄製造時にチルの晶出が少ない黒鉛
化性の優れた鋳鉄用溶湯の製造方法に関するもの
である。鋳鉄鋳造用溶湯として良く知られているものに
高炉から出銑した溶銑をそのまま利用する技術が
ある。これは当業者間では、高炉溶銑の直注方式
と言われるものである。高炉溶銑を100％使用して鋳物を鋳造するた
め、極めて高い炭素成分となり、初晶黒鉛のみが
晶出した鋳物となる。このため耐熱性には優れて
いるが非常に脆い性質を有し、引張り強さが10
Kg／mm²以下と低く、インゴツトケース、定盤等の
ごく限られたものにしか供されなかつた。この引張り強さを改善する対策としては合金添
加および機械的撹拌による黒鉛形状の微細、均一
化が行なわれたが高炉溶銑100％使用であるため
に引張り強さはせいぜい17Kg／mm²程度までの改善
にとどまつていた。従つて、この高炉溶銑の直鋳方式では、本発明
の意図する鋳鉄鋳造時にチルの晶出の少ない黒鉛
化性の優れた鋳物を製造することはできない。即ち、一般に鋳鉄が凝固する場合には、異質核
生成による凝固核の生成で凝固が進行するが、核
生成のためには溶湯の過冷が大きな推進力とな
る。溶湯の冷却速度が速い場合には、核生成がお
くれ過冷が大きくなり、凝固温度が低くなる。こ
のために初晶としてオーステナイトとセメンタイ
トの共晶であるレデブライトが晶出する。このレ
デブライトは、材質として非常に硬く鋳放し状態
での加工は困難である。したがつて加工を行うに
はセメンタイトを分解して黒鉛化するために熱処
理を行なうことが必要となる。従来、チルの晶出を防止する方法として最も多
く用いられてきた方法は、注湯直前にFe―Si等
を溶湯中に添加して凝固核を溶湯内に与えること
によりチルの晶出を防止する接種処理がある。ま
た、他の方法としてはCuやAl等の黒鉛化促進元
素を添加する方法がとられてきた。しかしながら、これらの方法は接種および添加
合金分だけ溶湯コストが上がり、接種処理を行な
えばさらに工程が増し、且つ欠陥も発生しやすか
つた。反面、接種の効果はせいぜい５分程度の間
であつて、それ以上の時間が経過するとフエーデ
イングしてしまつて、効果がなくなるという問題
があつた。本発明者等は、上記の問題を解決するため、
種々試みた結果炭素を過飽和に含んでいる高炉溶
銑中には、多くの未溶解黒鉛が存在していること
に着目し、この未溶解黒鉛を凝固核として活用す
ることで、溶解した溶湯に何ら合金の添加や接種
処理を行なうことなしにチルの晶出が少ない高黒
鉛化性鋳鉄用溶湯とすることを見出し、これを発
明として提供するものである。即ち本発明は、鋼屑を装入した低周波誘導炉に
高炉から出銑した過共晶で、Mn0.50％以下、
P0.085％以下、S0.030％以下、その他の微量随伴
元素の総和が0.180％以下で、且つその中の単独
の元素量が0.1％を越えることのない溶銑を溶解
原材料として40〜80％配合することを特徴とする
黒鉛化性の優れた鋳鉄用溶湯の製造方法である。従つて本発明は、溶湯中に未溶解黒鉛が存在し
ている高炉溶銑を溶解原材料として使用すること
により、溶解された鋳鉄溶湯中にも溶銑の持込ん
だ未溶解黒鉛がそのまゝ存在し、これが凝固核と
して作用するため、過冷が小さくなり、チルの晶
出を防止し、黒鉛化が促進されるものである。従つて、溶湯中の未溶解黒鉛が凝固核になるこ
とは例えば「鋳物」第47号（1975年）第６号の
415頁に報告されているが、これとは、上記によ
つて異るものである。又、「製鉄研究」第298号
（1979年）13頁において、溶解原材料として型銑
を配合することにより、チルが浅くなると報告さ
れているが本発明は、第１図に示したように型銑
配合にくらべはるかにチルを浅くする効果があ
る。これは、溶銑を凝固させ型銑を製造するときに
溶銑中の未溶解黒鉛が型銑表面から飛散し、型銑
中の凝固核として作用する初晶黒鉛が少なくなる
ことと溶銑配合溶解にくらべ、長い溶解時間を要
するために、溶解中に型銑中の初晶黒鉛が溶解消
滅し、凝固核としての存在が少なくなり、チルを
浅くするという効果が小さくなるためである。ここで本発明の限定理由について述べる。本発
明は普通鋳鉄鋳物のFC25以上の強度を有する鋳
物をチルが浅く、且つ欠陥が少なく、工程の省略
を行なつて製造するために高炉溶銑を40〜80％配
合した鋳鉄用溶湯の製造方法である。 40〜80％の配合とした理由は、高炉溶銑が40％
より少ない配合率では、凝固核としての未溶解黒
鉛の存在が少なくなるために、チルが深くなり80
％より多く配合すると、引張り強さが25Kg／mm²以
下になり、著しく低下するためである。高炉溶銑は、通常過共晶であるが、あえて過共
晶と規定したのは、過共晶の方が凝固時黒鉛の核
となる未溶解黒鉛が多数存在するためである。
Mnはチル化促進元素であるため、低い程よい
が、Ｓとバランスする0.5％以下とした。Ｐは黒
鉛化を促進する元素であるが、0.085％超ではス
テダイトを晶出し、靫性を損う危険性があるの
で、これ以下とした。Ｓはチル化促進元素で低い程よいが、高炉の脱
Ｓ能とMnにより中和可能であるので、0.030％と
した。またその他の微量元素は、その総和が0.180％
を越えるとチル発生をし易くなるばかりでなく、
鋳物全体の材質を損うので、これ以下とした。さ
らに微量元素単独で0.10％を超えると、他の元素
量が低く、この0.180％以下を満足していてもチ
ルを促進することが多いので0.1％以下に制限し
た。さらに使用する鋼屑には、上記溶銑のＣを稀釈
するためのものであるから、特殊元素の少い通常
の鋼屑が好ましい。また、低周波誘導炉としたのは、本発明の実施
例で述べるように低コストで生産性を追求してい
ることに基づく。このように溶解原材料として高炉溶銑を使用し
た場合には、何ら合金の添加や接種処理を行なう
等の工程を経ることなしに、第１図に示すとおり
本発明は、チルの晶出を防止することができ、型
銑配合の場合にくらべてもチルは浅く、より大き
な効果が得られる。また、溶銑自身の持つている顕熱のために、従
来の溶解法にくらべ、電力使用量が少なく、溶解
時間が短かくなり、省エネ、生産能率の向上につ
ながる。斯様に新規かつ有益な本発明は、上記の高炉溶
銑を40〜80％配合することの他に、更に好ましい
条件として、この未溶解黒鉛の凝固としての作用
を持続させるため、溶解温度を1500℃以下とし、
保持時間を30分以内とすることである。これは、
1550℃の高温溶解で30分より長い保持時間の場合
には、未溶解黒鉛が溶解、消滅するために未溶解
黒鉛の凝固核としての効果は減少するためであ
る。つぎに本発明の効果を実施例に基づいて説明す
る。表１に本発明と従来法の溶解条件を示すよう
に、本発明法は、溶高炉から1520℃で出銑された
溶湯を20t取鍋に受銑し、約10分で低周波誘導炉
まで運ばれた4.67％Ｃ、0.52％Si、0.39％Mn、
0.08％Ｐ、0.014％Ｓの成分の高炉溶銑を使用し
た。

【表】全溶解重量を1.8tとし、高炉溶銑を900Kgを、
あらかじめ、900Kgの鋼屑が装入してある低周波
誘導炉に注湯し、成分調整工程を経て、1500℃ま
での昇温を行なつて溶解した。比較材とした従来法も全溶解重量を1.8tとして
型銑900Kg、鋼屑360Kg、戻り材を540Kg低周波誘
導炉に装入して、本発明法と同じ溶解条件とし
た。それぞれ得られた溶湯は1500℃で出湯し、1380
℃で板チル試験片に鋳込んだ。この際、接種による影響もみるために、鋳込み
時にFe―Siを0.3％接種を行なつたケースについ
ても板チル試験片を採取した。第２図に本発明と従来法の接種あり、なしの場
合の板チル深さを示すように、本発明法は従来法
にくらべチル深さが改善され約1/2と大巾に向上
した。第３図イ，ロに共晶開始直後に急冷したサンプ
ルの共晶セルの顕微鏡組織写真（×５倍）を示し
たが、イの本発明に係る溶銑50％使用の方がロの
比較例の型銑50％配合にくらべて共晶セルが多
く、かつサンプルの中心部にも見られるように凝
固核が多かつたことがわかる。さらに実施例２として本発明者等は溶解温度と
保持時間の関係に着目し、実施例１と同一の工程
で高炉溶銑を受銑し、同一割合で配合した時の溶
解温度および保持時間と板チル深さの関係を第４
図に示す。本発明法による高炉溶銑を50％配合した溶湯の
溶解温度を1450℃、1500℃、1550℃の３ケースと
し、保持時間を15分、30分の２ケース、計６ケー
スについて実施した。また、従来法の型銑50％配合は溶解温度1450
℃、1500℃の２ケースで保持時間なしとした。その結果第４図で示すように、本発明法に於て
も溶解温度が高く、保持時間が長くなると板チル
深さが増し、従来法による一般的な溶解温度1450
℃と同レベルのチル深さとするには、本発明法に
よる溶解温度1500℃、保持時間30分の条件が上限
となる。上記実施例の他、本発明法は、接種処理を行わ
なくとも、従来方法の接種処理をした場合と同じ
レベルのチル深さであり、従来法のようにチルを
浅くするために、接種を行う必要はなく、接種工
程を省略することができた。さらに溶解電力量および溶解時間は表２に示し
たように、本発明法は従来法の型銑配合にくらべ
溶解電力量が約1/3、溶解時間は約1/2となり省エ
ネ、生産性向上のメリツト大なるものである。また、連続溶解を行なつた場合には表３に示す
ように、より大きな改善効果がある発明である。

【表】

【表】【図面の簡単な説明】

第１図は高炉溶銑配合率および、型銑配合率と
チル深さ、引張り強さの関係を示すグラフ。第２
図は高炉溶銑配合と型銑配合のチル深さを示すグ
ラフ。第３図イ，ロは夫々本発明（溶銑使用）と
比較例（型銑使用）の共晶セルの金属組織を示す
顕微鏡写真（×５）。第４図は溶解温度および保
持時間と板チル深さの関係を示すグラフである。１：溶銑配合のチル深さの変化、２：型銑配合
のチル深さの変化、３：溶銑配合の引張り強さの
変化、４：本発明法接種なしの条件での板チル深
さ、５：本発明法接種ありの条件での板チル深
さ、６：従来法接種なしの条件での板チル深さ、
７：従来法接種ありの条件での板チル深さ、８：
本発明保持時間15分の板チル深さ、９：本発明保
持時間30分での板チル深さ、１０：従来法型銑配
合の板チル深さ。

Claims

【特許請求の範囲】

１鋼屑を装入した低周波誘導炉に高炉から出銑
した過共晶で、Mn0.50％以下、P0.085％以下、
S0.030％以下、その他の微量随伴元素の総和が
0.180％以下で、且つその中の単独の元素量が0.1
％を越えることのない溶銑を溶解原材料として40
〜80％配合することを特徴とする黒鉛化性の優れ
た鋳鉄用溶湯の製造方法。