JPS63310912A - 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】 ［産業上の利用分野〕 この発明は、機械的強度及び靭性に優むた鋳鉄の製造方
法に関する。

［従来の技術］ 使用済み核燃料輸送用の容器、所謂キャスクは、その中
心部に設けられ使用済み燃料封体を装入する燃料バスケ
ットと、その周囲に設けられγ線遮蔽体を有する容器本
体とにより構成されている。

燃料バスケットは、燃料体から放射される中性子を遮蔽
する機能が要求され、また、複雑形状であるから溶接構
造にせざるを得ず、従来、中性子遮蔽性が優れ、溶接性
が比較的良好な硼素含有ステンレス鋼で形成されている
。また、容器本体は一定レベル以上の機械的強度及び靭
性を要求されるので、従来、ステンレス鋼又は炭素鋼で
形成されている。

この場合に、容器本体をステンレス鋼で製造する場合に
は原料コストが高く、炭素鋼の場合には鍛造して製造す
るが、鍛造品は加工コストが高いという問題点がある。

そこで、機械的強度及び靭性を所定レベルに維持しつつ
、この容器本体の製造コストを低下させるために、球状
黒鉛鋳鉄により製造することが検討されている。鋳鉄で
このような容器を製造する場合には、所定形状の鋳型に
溶湯を注入し、鋳型内でこの溶湯を冷却凝固させて製品
を得る。従って、実質的に加工する必要がないので製造
コストを低下させることができる。

［発明が解決しようとする問題点コ しかしながら、通常の製法で製造された鋳鉄は不純物、
特に燐の含有量が多く、これら燐等の不純物により機械
的強度及び靭性が容器本体として要求される値まで達し
ないという問題点ある。

このような不具合を回避するために、純度が高い鉄、炭
素及び珪素を出発原料として電気炉にて高純度球状黒鉛
鋳鉄を製造し１、これにより容器本体を鋳造することが
考えられる。しかしながら、この場合には、加工コスト
は削減することができるが、原料コスト及び製造コスト
が著しく高くなってしまうという問題点がある。

この発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであって
、機械的強度及び靭性が高い鋳鉄を安価に製造すること
ができる鋳鉄の製造方法を提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ この発明に係る鋳鉄の製造方法は、高炉溶銑を脱燐する
脱燐工程を備えこの溶銑を予備処理して溶銑中の不純物
含有量を低下させる予備処理工程と、予備処理溶銑の成
分を調整する成分調整工程と、溶銑を鋳型に供給して所
定形状に鋳造する鋳工程とを有する鋳鉄の製造方法であ
って、前記脱燐工程は、溶銑に燐剤及び酸素を供給して
脱燐スラグを生成しその後この脱燐スラグを除去する第
１工程と、第１工程終了後溶銑中に燐剤及び酸素を供給
して脱燐スラグを生成しその後この脱燐スラグを除去す
る第２工程とを有することを特徴とする。

［作用］ この発明においては、高炉溶銑を予備処理して溶銑中の
不純物、特に燐の含有量を低下させ、この予備処理溶銑
の成分を調整して所定形状に鋳造する。この場合に、脱
燐工程において、脱燐スラグを生成しその後そのスラグ
を除去するという操作を２回実施するので、溶銑に対す
る復燐をほぼ完全に防止することができ、極めて燐の含
有量を低下させることができる。このように不純物、特
に燐の含有量を低下させることができるので、靭性を高
くすることができる。また、高炉溶銑はその炭素含有量
が鋳鉄の炭素含有量に近いので、溶銑の炭素量を大幅に
調整する必要がなく、また、高炉溶銑自体のコストが低
い。このため、製造コストを著しく低下させることがで
きる。

［実施例コ 以下、添附図面を参照してこの発明の実施例について具
体的に説明する。第１図はこの実施例の工程図であり、
高純度の球状黒鉛鋳鉄を製造するためのものである。高
炉から出銑された溶銑は予備処理工程１に供され、主に
製品の品質に悪影響を与える不純物が除去される。予備
処理工程１は基本的に鋳床脱珪工程２、脱硫工程４及び
脱燐工程６を備えている。

鋳床脱珪工程２においては、第２図に示すように、高炉
鋳床２２にて高炉本体２１から出銑された溶銑２３にイ
ンジェクションランス２４からミルスケール等の脱珪剤
２５を吹込んで、珪素を含有するスラグ２６を形成させ
、溶銑中の珪素含有量を０．３重量％から０．１重量％
程度に減少させて後述する脱燐工程６における脱燐が高
効率で進行するようにする。そして、溶銑２３及び脱珪
スラグ２６の一部は鋳床を通過して溶銑鍋２７に装入さ
れ、溶銑２３上に浮遊する脱珪スラグ２６が掻取られる
。

脱硫工程４においては、第３図に示すように、機械攪拌
式脱硫法により溶銑が脱硫される。機械攪拌式脱硫法に
おいては、溶銑鍋２７内に貯留された溶銑２３中に回転
翼３１を浸漬させ、脱硫剤としてＣａＯ系フラックス等
を添加しつつ回転翼３１を回転させ、溶銑２３上部に渦
流陥没部３２を形成してこの部分に脱硫剤を巻込ませる
。このようにして溶銑を脱硫して脱硫スラグ３３を形成
し、溶銑２３の硫黄含有量を０．０３重量％から０．０
０１重量％に減少させる。その後、溶銑２３上に浮遊す
る脱硫スラグ３３が掻取られる。

脱燐工程６は、第１工程７と第２工程８とを備えている
。第１工程７においては、第４図に示すように、溶銑鍋
２７内の溶銑２３に窒素ガス吹込みランス４１を浸漬さ
せ、更に、酸素吹込みランス４２の先端を溶銑２３の直
上部に位置させる。

溶銑２３の湯面上にはホタル石及びミルスケール等の脱
燐剤４３の一部を供給する。そして、溶銑２３中に酸素
ガス吹込みランス４２から酸素ガスを吹込みながら、窒
素ガス吹込みランス４１から溶銑２３中に窒素ガス及び
脱燐剤の残部を吹込んで溶銑２３と脱燐剤４３とを攪拌
混合し、脱燐スラグ４４を形成させる。そうすると溶銑
２３の燐含有量は０．１重量％から０゜０１重量％に低
下する。この場合に、酸素との親和力が燐より強い珪素
が脱珪工程２において溶銑２３から既に大部分除去され
ているので、脱燐反応が進行しやすい。

また、脱燐を有効に進行させるためにスラグの塩基度が
２乃至６になるように脱燐剤４３の供給量を調節する。

また、この際の溶銑温度を約１３１０℃にすることによ
り、溶銑が十分に脱燐される。

その後、溶銑２３に浮遊するスラグが掻取られる。

しかし、スラグを掻取る場合には、スラグを完全に除去
することは困難であるため、残留したスラグから珪素等
の還元剤を添加した溶銑中に復燐する恐れがある。この
ように復燐すると溶銑中の燐濃度が上昇してしまい、脱
燐の効果が不十分となる。このため、第１工程７が終了
後、第２工程８を実施する。この第２工程８においては
、第１工程と同様の操作により脱燐する。これにより溶
銑２３上に残留するスラグ中の燐濃度が極めて少なくな
り、実質的に復燐による影響を受けることがなくなる。

以上のように予備処理された溶銑は、第１表に示すよう
な組成を有している。

第　　１　　表 重量％ 予備処理工程１にて予備処理された溶銑は、成分調整工
程９に供される。この成分調整工程９は、炭素含有量調
整工程１０と、珪素添加工程１１と、マグネシウムＩｌ
１ｇ）添加工程１２とにより構成されている。予備処理
された溶銑２３は炭素含有量が３．４乃至３．８重量％
程度であり球状黒鉛鋳鉄の炭素含有量とほぼ一致してい
るが、必要に応じてこの炭素含有量調整工程１０により
溶銑２３の炭素含有量が所望の値になるように炭素含有
量を微調整する。この炭素含有量調整工程１０において
は、炭素含有量が過剰の場合には溶銑２３中に酸素を吹
込んで炭素を酸化除去し、炭素含有量が不足している場
合には溶銑中に炭素をインジェクションして加炭する。

珪素添加工程１１においては、溶銑が球状黒鉛鋳鉄にお
ける珪素含有量になるように溶銑２３中に珪素を添加す
る。この珪素添加工程１１の際には、同時に溶銑２３を
加熱する。つまり、予備処理後の溶銑温度は約１２６０
℃と低く、鋳造不能であるから、溶銑温度を鋳造可能な
１４５０℃程度まで上昇させる。珪素添加工程１１の際
に溶銑温度を上昇させるためには、前述の第４図に示す
装置により溶銑２３の湯面上に珪素又はフェロシリコン
５１を供給し、窒素吹込みランス４１から溶銑２３中に
窒素ガスを吹込んで溶銑２３を攪拌しながら、ランス４
２から酸素ガスを吹込む。この酸素ガスにより溶銑中の
珪素の一部を酸化させ、これにより生成された酸化珪素
をスラグ５２に移行させると共に、酸化しない珪素を溶
銑中の成分とする。そして、珪素の酸化熱により溶銑を
上昇させる。この工程において溶銑温度かまだ不足して
いる場合には、例えば、第５図に示すように、溶銑２３
上に浮遊するスラグ５２に３本の電極５３を浸漬させ、
ガス吹込みランス５４を溶銑２３中に浸漬させ、ランス
５４からアルゴンガスを吹込んで溶銑２３を攪拌しつつ
、電極５３に通電して溶銑２３を更に加熱する。その後
、酸化珪素を含有するスラグ５２を溶銑２３上から除去
する。

Ｍｇ添加工程１２においては、珪素添加工程１１が終了
後、溶銑２３を溶銑鍋２７から取鍋に移し換え、この取
鍋内の溶銑にＭｇを添加する。

なお、Ｍｇは容易に蒸発してしまうので、Ｍｇ添加後は
可及的速やかに次の鋳造工程１３に供することが好まし
い。

以上のような成分調整工程９により成分が調節された溶
銑は、例えば、第２表に示す組成を有している。

第　　２　　表 重量％ このように成分調整された溶銑２３は、鋳造工程１３に
供される。鋳造工程１３においては、公知の鋳造技術に
より所望の形状を有する鋳型に溶銑２３を注入し、鋳型
内でこの溶銑２３を冷却凝固させて所定形状の製品を製
造する。

この実施例においては、以上説明したように、高炉溶銑
から直接球状黒鉛鋳鉄を製造する。この高炉溶銑は原料
自体が安価であり、その炭素含有量が球状黒鉛鋳鉄の炭
素含有量に近いので、製造コストを著しく低下させるこ
とができる。また、溶銑を予備処理して溶銑中の不純物
濃度を極めて少なくすることができるので、高純度の球
状黒鉛鋳鉄を得ることができ、機械強度及び靭性を高く
することができる。特に、脱燐工程において、前述した
第１工程及び第２工程の２回の脱燐を実施することによ
り溶銑燐濃度を極めて低くすることができ、製造せんと
する鋳鉄の純度を一層高めることができる。

なお、この発明は上記実施例に限定されることなく種々
変形可能である。例えば、球状黒鉛鋳鉄を製造する場合
について示したが、これに限らず他の鋳鉄を製造する場
合にも適用することができる。また、予備処理工程にお
いて脱珪、脱硫及び脱燐を行ったが、高炉溶銑の組成及
び目的鋳鉄の組成によって他の処理を追加することもで
きる。

［発明の効果］ この発明によれば、直接高炉溶銑から鋳鉄を製造するが
、この高炉溶銑はそれ自体か安価であり、また炭素含有
量も鋳鉄の範囲内であるから、極めて安価に鋳鉄を製造
することができる。しかも、溶銑を予備処理してから鋳
造するので、不純物を著しく減少させることができ、特
に、脱燐を２回行うので燐含有量を極めて少なくするこ
とかでき、製品の靭性を高めることができる。このよう
に、機械特性が良好な鋳鉄を安価に製造することかでき
るので、この発明は極めて利用価値が高い。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例の工程図、第２図は鋳床脱珪
設備の模式図、第３図は脱硫設備の模式図、第４図は脱
燐設備及び珪素添加設備の模式図、第５図は溶銑加熱設
備の模式図である。 １；予備処理工程、６；脱燐工程、７：第１工程、８：
第２工程、９：成分調整工程、１３：鋳造工程 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第　１　図 第　２　図 第３図

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）高炉溶銑を脱燐する脱燐工程を備えこの溶銑を予
   備処理して溶銑中の不純物含有量を低下させる予備処理
   工程と、予備処理溶銑の成分を調整する成分調整工程と
   、溶銑を鋳型に供給して所定形状に鋳造する鋳工程とを
   有する鋳鉄の製造方法であって、前記脱燐工程は、溶銑
   に燐剤及び酸素を供給して脱燐スラグを生成しその後こ
   の脱燐スラグを除去する第１工程と、第１工程終了後溶
   銑中に再度脱燐剤及び酸素を供給して脱燐スラグを生成
   しその後この脱燐スラグを除去する第２工程とを有する
   ことを特徴とする鋳鉄の製造方法。
2. （２）前記予備処理工程は、脱珪工程を備えていること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の鋳鉄の製造
   方法。
3. （３）前記予備処理工程は、脱硫工程を備えていること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項に記載の
   鋳鉄の製造方法。
4. （４）前記脱燐工程は前記脱珪工程の後に実施されるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第３項のいず
   れか１項に記載の鋳鉄の製造方法。
5. （５）前記成分調整工程は、溶銑中の炭素含有量を調整
   する炭素含有量調整工程を備えていることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項乃至第４項のいずれか１項に記載
   の鋳鉄の製造方法。
6. （６）前記成分調整工程は、溶銑中に珪素含有物質を供
   給して溶銑中の珪素含有量を調整する珪素含有量調整工
   程を備えていることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   乃至第５項のいずれか１項に記載の鋳鉄の製造方法。