JP2005514207A - 鋳鉄の後期接種用の接種物ペレット - Google Patents

Abstract

ペレットが構成される粒度分析の区分５０−２５０mｍの粉末化接種物の質量比が、３５％と５０％の間で構成され、そして５０mｍより下の粒度分析区分が、２５％より低いものである、鋳鉄の後期接種用であり、粉末化接種物の塊状化によって得られるペレット。

Description

本発明は、炭化鉄を含まない構造を得ることが望ましい部品の製造用である液体鋳鉄の後期、いわゆる「鋳型中での」処理に関する。
関連した処理は、主に、接種処理である。
「鋳型中での」処理は、鋳鉄処理生成物を液体鋳鉄鋳造システムに入れることから構成される。

鋳鉄は、機械部品の製造のために広く使用される周知の鉄−炭素−シリコン合金である。これらの部品についての機械特性を獲得するために、合金を脆化させるＦｅ_３Ｃ型炭化鉄の形成をできる限り避けながら、鉄＋黒鉛構造を最後に得ることが必要であることが知られている。

したがって、「ＳＧ鉄」と称される球状の黒鉛鋳鉄が、積層体よりむしろ要求される場合、形成される黒鉛が球状であることが好ましい可能性があるが、「ＬＧ鉄」と称される積層体黒鉛鋳鉄が要求される場合、達成されるべき必須の前提条件は、炭化鉄の形成を避けることである。

この目的のために、液体鋳鉄は、鋳込の前に、接種処理にかけ、そしてそれは、冷却したときに、炭化鉄のものよりむしろ黒鉛の外見を支持する。

接種処理は、したがって、非常に重要である。どんな接種物を使用しても、接種は、液体鋳鉄で、時間とともに減少し、そして一般に、数分後にすでに５０％まで減少する有効性を示すことは、実際に、周知である。最大限の有効性を得るために、当業者は、一般に、進行的接種を実行し、この目的のために、鋳鉄の進行の様々な段階で、いくつかのさらなる接種物が使用される。最終的添加は、鋳型が供給されるとき、又は接種物材料によって構成される液体鋳鉄挿入物の経路に入れることによって、鋳型の供給導管内でさえ「鋳型の中で」行われる。これらの挿入物は、一般に、フィルタと関連して使用される。この場合、それらは、一般に、フィルタ中、最も頻繁には適応空隙に固定されることができるよう、完全に規定された形状を示す。規定される形状のこれらの挿入物は、ペレットとして知られている。我々は、スラグおよびフィルタによって構成されるユニットを、「接種物フィルタ」という名称で示す。

二つの型のペレットがある：
‐溶融接種物を成形することによって得られる「成形」ペレット
‐一般に非常に少ない結合剤を伴うか、又は結合剤を伴ない、圧縮粉末から得られる塊状化ペレット。

成形ペレットは、当業者により、最高の品質であると考えられているが、費用の面から塊状化ペレットがしばしば好まれる。

本発明の目的は、ペレットが構成される粒度分析の区分５０−２５０ミクロンの粉末化接種物の質量比が、３５％と６０％の間で含まれ、そして好ましくは４０％と５０％の間であり、そして５０ミクロンより下の粒度分析の区分の質量比が、２５％、そして好ましくは２０％より低いことで特徴づけれらる、鋳鉄の後期接種用である、粉末化接種物の塊状化によって得られるペレットである。粉末の粒子サイズは、好ましくは、１ｍｍより低い。

鋳鉄の進行の様々の段階で接種を実施する当業者は、接種物がその工程に添加される後半に、全て微小である生成物を使用する。その論理は、上流で、生成物が、全て溶解するまで必要な時間をかけ、生成物が鋳型の入口に到達するときには、凝固の前に数秒残すのみであることである。

この方法では、粒度分布のブラケット２／１０ｍｍは、現行、予備接種で使用され、取鍋処理の間に０．２／２ｍｍ、そして取鍋を鋳込むときにランナー接種のために０．２／０．７ｍｍが使用される。出願人は、実際に、試験作業場で、予測できない現象に気づいた。
同じ投与の接種物については、液体鋳鉄で発生される黒鉛核の数は、接種物マスユニットに添加される接種物粒子の数と共に増大するということである。

したがって、二つの取鍋の鋳鉄を、二つの異なる粒子サイズ分布で同じ接種物を用いた同一の条件で処理した場合、微小生成物で処理された鋳鉄は、よりきめの粗い生成物で処理されたものよりいっそう多い黒鉛核を含み、これらの核はサイズにおいてもより小さい。

同じ現象が、塊状化スラグを用いた「鋳型の中の」処理の間に観察された。微細粉末から得られるスラグで処理した鋳鉄は、よりきめの粗い粉末から得られるペレットで処理されたものよりいっそう多くの黒鉛核を含み、これらの核は、サイズにおいてもより小さい。

鋳鉄部品での黒鉛核の密度、したがって、製造される部品の構造を制御することが可能になりうるので、この明らかに予測できない観察は、有利な使用法を示しうる。

接種の点で最大限の有効性を示すようにペレットを得るために、出願人に、以下の方法で定義された特定の内部粒子サイズ分布を示す、０／１ｍｍで粉末を調製させた：
１ｍｍまで通過：１００％
５０mと２５０mの間の区分：３０％から６０％まで、そして好ましくは４０％から５０％まで。
５０mより下の区分：２５％未満、そして好ましくは、２０％未満。

この型の粉末は、容易に塊状化し、低い比率の結合剤で操作することを可能にする。したがって、周知の結合剤である珪酸ナトリウムを用いて、５０〜５００Ｍｐａまでで変化しうる使用圧力に従って、１００ｇの粉末について０．３ｃｍ^３から、１００ｇの粉末について３ｃｍ^３までの投与が十分であり、ペレットの機械的性能は、容易に得られることから、圧力および結合剤パーセンテージパラメータは、ペレットの溶解速度を制御しても、その機械的性能は制御しないように使用されうる。

しかし、実験は上に定義される粒子サイズ分布が、自然の破壊によって得られえないことを示し、この粒子サイズ分布を用いた粉末の調製は、離隔して調製されるサイズ区分の投与を要求する。

接種組成物は、様々の要素生成物の粉末、又は合金粉末の形態で混合するか、様々の合金の粉末を混合するかのいずれかにより得られうる。

以下の実施例１〜５では、ＳＧ鋳鉄を取り扱い、実施例６では、ＬＧ鋳鉄の場合を取り扱う。

先行技術の市販で入手可能な塊状化接種物ペレットのバッチＡを入手し、そして分析した。この分析は、
Ｓｉ＝７２．１％、Ａｌ＝２．５７％、Ｃａ＝０．５２％
を示した。

その後、先のバッチのものとできる限り近い分析の溶融接種物のバッチを、ＦｅＳｉ７５から誘導炉で合成し、カルシウムシリサイド、アルミニウムその後鉄を添加することによって、その強度を修正した。その後、このバッチの接種物を、２５ｇ成形ペレットで鋳造した。

ペレットＢのこのバッチのサンプル採取および分析は、
Ｓｉ＝７２．４％、Ａｌ＝２．８３％、Ｃａ＝０．４２％
を示した。

鋳鉄の投入量を誘導炉で溶融させ、１６００ｋｇの鋳鉄について２０ｋｇの投与で、５％Ｍｇ、２％Ｃａ、および２％ＴＲを伴うＦｅＳｉＭｇ型の合金の手段によるタンディッシュ・カバー方法により処理した。

この液体鋳鉄の分析は、
Ｃ＝３．７％、Ｓｉ＝２．５％、Ｍｎ＝０．０９％、Ｐ＝０．０３％、Ｓ＝０．００３％、Ｍｇ＝０．０４２％を示した。

それの共晶温度は、１１４１℃であった。

この鋳鉄を、約１ｋｇのユニット質量で部品を鋳造するために使用し、５ｍｍの平均孔直径を示す耐熱性発泡体で構成されるフィルタによって支持される成形ペレットが配置された流入導管より供給される２０部の型でのクラスターに入れた。

使用された成形ペレットは、バッチＢから由来した。

部品の断面での金属顕微鏡によって観察された黒鉛小瘤の数は、１８４／ｍｍ^２であった。

バッチＢから由来する成形ペレットが、先の実施例で使用されたペレットと同じバッチＢから取出された成形ペレットの自然の破壊によって得られる粉末を０／２ｍｍまでに圧縮することによって得られる、先行技術に従って塊状化ペレットに置換されたという唯一の差異を示す同一の方法で、実施例２を再現した。

この粉末の粒子サイズ分布は、
２ｍｍまで通過する：１００％
０．４ｍｍまで通過する、４２％；０．２ｍｍまで通過する、２０％；
５０mまで通過する：１０％、すなわち、Ｆｏｓｅｃｏの欧州特許第０２３４８２５号で推奨されたものに非常に近い粒子サイズ分布。

部品の断面での金属顕微鏡によって観察された黒鉛小瘤の数は、１６８／ｍｍ^２であった。

成形ペレットが、バッチＡから由来するという唯一の差異を示す同一の方法で、実施例３を再現した。ペレットの断面での金属顕微鏡によって観察された黒鉛小瘤の数は、１７０／ｍｍ^２であった。

実施例３を、以下の条件で繰返した。
バッチＢから得られる２５ｋｇバッチの成形ペレットを、０／１ｍｍに破砕した。
区分０．６３／１ｍｍ、０．４０／０．６３ｍｍ、０．２５／０．４０ｍｍ、０．０５０／０．２５ｍｍ、そして０／０．０５０ｍｍを篩いにかけて分離した。
得られたのは、３．５ｋｇの０．６３／１ｍｍ、３．９ｋｇの０．４０／０．６３ｍｍ、４．２ｋｇの０．２５／０．４０ｍｍ、７．１ｋｇの０．０５０／０．２５ｍｍ、そして６．１ｋｇの０／０．０５０ｍｍであった。

混合によって合成の粉末を調製した：
２ｋｇの０．６３／１ｍｍ、２ｋｇの０．４０／０．６３ｍｍ、２ｋｇの０．２５／０．４０ｍｍ、７ｋｇの０．０５０／０．２５ｍｍ、および２ｋｇの０／０．０５０ｍｍである。

この１５ｋｇの粉末に、１５０ｃｍ^３の珪酸ナトリウム、および１５０ｃｍ^３の１０Ｎの水酸化ナトリウムを添加した。

得られた混合物を、直径２４ｍｍ、高さ２２ｍｍの円筒形状の塊状化ペレットを製造するために使用した。ペレット形成のために、ペレットにかけられた圧力は、１秒間で２８５Ｍｐａであった。

作られたペレットを、注意深く換気された位置で、８時間、２５℃で保存し、そしてその後、１１０℃で、４時間、炉で乾燥させた。２５ｋｇユニット質量の得られたペレットは、バッチＣと称されるバッチから構成された。

その後、実施例３を、実施例２で使用されたものと同一のセラミック発泡体フィルタで組立されたロットＣから由来するペレットを用いて繰返した。

部品の断面での金属顕微鏡によって観察された黒鉛小瘤の数は、２３４／ｍｍ^２であった。

実施例５を、以下の条件で繰返した。
１６００ｋｇの鋳鉄の投入量を、誘導炉で溶融させた。液体金属からサンプルを取り出し、分析した。
分析は、
Ｃ＝３．１５％、Ｓｉ＝１．８２％、Ｍｎ＝０．７１％、Ｐ＝０．１５％、Ｓ＝０．０８％
を示した。
共晶温度は、１１３６℃であった。

この鋳鉄を使用して、約１ｋｇのユニット質量で部品を鋳造し、５ｍｍの平均孔直径を示す耐熱性発泡体で構成されるフィルタによって支持される成形ペレットが配置された流入導管より供給される２０部の型でのクラスターに入れた。
使用された成形ペレットは、バッチＣから由来した。
部品の断面での金属顕微鏡によって観察された黒鉛小瘤の数は、３１０／ｍｍ^２であった。

Claims (5)

1. 粉末化接種物の塊状化によって得られる鋳鉄の後期接種用のペレットであって、ペレットが構成される粒度分析の区分５０−２５０ミクロンの粉末化接種物の質量比が、３５％と６０％の間で含まれ、そして５０ミクロンより下の粒度分析の区分の質量比が２５％より低いことを特徴とする、鋳鉄の後期接種用のペレット。
2. 粉末化接種物が、１ｍｍより低い粒子サイズを有することを特徴とする、請求項１に記載の鋳鉄の後期接種用のペレット。
3. ペレットが構成される粒度分析の区分５０−２５０ミクロンの粉末化接種物の質量比が、４０％と５０％の間で含まれ、そして５０ミクロンより下の粒度分析の区分の質量比が、２０％より低いことを特徴とする、請求項１又は請求項２のいずれか一つに記載の鋳鉄の後期接種用のペレット。
4. ペレットの調製のために使用される粉末化接種物が、二種又はそれ以上の接種物粉末合金の混合物であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一つに記載の鋳鉄の後期接種用のペレット。
5. ペレットの調製のために使用される粉末化接種物が、二種又はそれ以上の異種の接種物を構成する生成物の混合物であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一つに記載の鋳鉄の後期接種用のペレット。