JP3769628B2

JP3769628B2 - 減圧取鍋脱ガス法による極薄高硅素鋳鉄及び極薄高合金鋳鉄の製造方法。

Info

Publication number: JP3769628B2
Application number: JP31231894A
Authority: JP
Inventors: 圭三佐藤
Original assignee: 眞工金属株式会社
Priority date: 1994-11-10
Filing date: 1994-11-10
Publication date: 2006-04-26
Anticipated expiration: 2021-04-26
Also published as: JPH08134522A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、減圧タンク中又は脱ガス処理後、高硅素又は高合金を処理することにより硅素又は高合金の酸化減量が少量ですみ、大気に戻して微調整することにより安定した極薄高硅素鋳鉄又は極薄高合金鋳鉄が自由に得られ、耐熱、耐酸、耐腐蝕性を有する鋳鉄として産業上利用分野が広い。
又、不可能であった高硅素鋳鉄、高合金鋳鉄の超極薄肉鋳鉄（０．５ｍｍ〜２ｍｍ）の製造も可能な極薄高硅素鋳鉄、極薄高合金鋳鉄の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鋳鉄溶湯を取鍋に取った後、高硅素剤、高合金剤を添加しても溶融温度は低下し、目的の品質が得られないし、偏析も生ずる。
まず、従来の製造例として誘導溶解炉の中の溶解中の融液に添加して製造する方法がとられていたが、添加剤の酸化消耗が甚だしく、多量の添加剤を必要とすると共に、高度な技術を必要とした。
又、極薄肉厚の鋳鉄は、表面張力と粘性との関係で２ｍｍ以下の製品は製造不可能であった。
又、元来鋳鉄の組成は、鉄、炭素、硅素、マンガン、燐、硫黄、その他微量元素で構成され、亜共晶組成か過共晶組成で出来ている。これに、高硅素又は高合金を添加組成させようとすると鋳鉄溶湯中に含まれるＯ _２、Ｎ_２、Ｈ_２、ＳＯ_２、ＣＯ_２、ＣＯ等のガスの挙動により技術的に高度な技術を必要とされていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記【従来の技術】の問題点を解決することが本発明の解決しようとする課題である。
本発明は、減圧タンクの中に高温鋳鉄溶湯を取鍋ごと入れ、低圧になるに従って激しい沸騰が生ずる鋳鉄溶湯中に高硅素又は高合金を添加し、水銀柱２０ｍｍＨｇ以下の低圧を選んで数１０秒維持して完全な溶金をつくる方法である。
減圧タンク内の大気中の酸素濃度は２０９ＰＰＭで、溶湯中の酸素濃度は各種溶解炉により夫々違うが、減圧の圧力を選んで決定し、減圧１ｍｍＨｇで減圧タンク中の酸素は１ＰＰＭ以下となるが、溶湯中の酸素のみこの沸騰現象により数１０秒間選んだ圧力を維持し数１０ＰＰＭ以下になるようにして添加物の酸化を防止し、目的の極薄高硅素鋳鉄、極薄高合金鋳鉄を製造する。
又、鋳鉄溶湯のみを減圧タンク内で処理し、大気中でも処理する場合は、鋳鉄溶湯中の酸素量は、数１０ＰＰＭ以下として減圧タンク中に鋳鉄溶湯を保持し大気に出して鋳鉄溶湯に、添加して製造する。
上記製造方法により、ガスの脱却で表面張力が低下して粘性も低下するので湯走りが良くなり、特に不可能な極薄肉厚鋳鉄の製造が可能となる。そしてこの製造方法を提供することが本発明の目的とするところである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明の減圧取鍋脱ガス法による極薄高硅素鋳鉄の製造方法は、酸化減量を計算の上、硅素を添加することにより硅素量が５％〜１５％の極薄高硅素鋳鉄を製造する方法であって、溶解炉より鋳鉄溶湯を取鍋に受湯するとき、所期の組成成分の１／２のＦｅ−Ｓｉを取鍋底に入れ、出湯温度１４００℃以上で受湯し、取鍋を減圧タンク内に入れ、徐々に減圧して真空度を５ｍｍＨｇ以下に到達させ６０秒以内に保持し、大気に戻して取鍋を減圧タンク外に出し、残りの１／２のＦｅ−Ｓｉを鋳鉄溶湯に添加することを特徴とする。
また本発明の減圧取鍋脱ガス法による極薄高合金鋳鉄の製造方法は、溶解炉より鋳鉄溶湯を取鍋に受湯する前に所定の目的量のニッケル、クローム、銅または非鉄金属を取鍋内に入れ受湯し、直ちに取鍋を減圧タンク内に入れ、徐々に減圧し真空度を１ｍｍＨｇ以下に３分以内に到達させ、到達後数１０秒真空度を保持し、その後直ちに大気に戻して減圧タンクの外に出し、Ｆｅ−Ｓｉを投核することを特徴とする。
【０００５】
【実施例】
本発明は、炭素、硅素、マンガンを含有する鋳鉄溶金をキュポラ又は電気誘導炉で製造し組成を亜共晶か、又は過共晶の組成にして１４００℃以上の状態で鋳鉄溶湯を減圧タンクに入れ、希望の材質に応じて水銀柱２０ｍｍＨｇ以下の低圧下で鋳鉄溶湯を処理し同時に高硅素、高合金を添加し所期の水銀柱で数１０秒間保持して、目的の極薄高硅素鋳鉄、極薄高合金鋳鉄を製造するものである。
極薄高硅素鋳鉄の硅素の含有量は５％以上１５％以下である。
極薄高合金鋳鉄はニレジストでニッケル１２％〜１５％、クローム１．５％〜４．０％、銅５．０％〜７．０％、その他高ニッケル、高クローム、高モリブデン、高バナジューム鋳鉄も水銀柱と保持時間の設定で容易に目的の製品の製造が可能である。
以下、本発明の実施例を詳細に説明する。
鋳鉄は、その成分の組成で亜共晶、共晶、過共晶に分類されるが溶解工程はキュポラ又は溶解炉２で鉄屑や銑鉄１を溶解し、目的の成分にするため、炭素、硅素、マンガンを投入して鋳鉄溶湯３ａ（取鍋３内）を製造する。
【０００６】
【表１】
【０００７】
上記表に示すような成分の鋳鉄溶金を製造する。
【０００８】
【表２】
【０００９】
次に極薄高硅素鋳鉄表２の製造方法を具体的に説明する。
極薄高硅素鋳鉄の製造方法は、酸化減量を計算の上、硅素を添加することにより硅素量が５％〜１５％の極薄高硅素鋳鉄を製造する方法であって、図１に示すように、溶解炉２より取鍋３に表１の鋳鉄溶湯３ａを受湯するとき、Ｆｅ−Ｓｉ（硅素含有量７５％）を所期の組成成分の１／２（減耗を計算して減量分だけ増量する）取鍋３底に置き出湯温度１４００℃以上で受湯し、減圧タンク４に入れ、徐々に減圧して５ｍｍＨｇ以下に真空度を（溶湯中のガス量により到達真空度にバラツキが有る）５分以内で到達させ数１０秒間到達真空度を保持し、減圧タンク４上部のソケット５より沸騰している鋳鉄溶湯３ａ上部に残りの１／２のＦｅ−Ｓｉを落下させ反応終了後直ちに減圧タンク４外に出して、さらにＦｅ−Ｓｉを攪拌棒３ｂで添加攪拌投核して、所期の高硅素含有の鋳鉄を製造する。
当実験の溶解炉２は高周波誘導炉の為、他の溶解炉よりＯ_２、Ｎ_２、Ｈ_２、ＳＯ_２、ＣＯ_２、ＣＯはやや少ないが、多量の硅素を大気中で添加するので温度低下が甚だしく、溶解出湯温度は１５００℃以上が望ましく又３０秒以内に減圧タンク４に入れる必要がある。
但し、減圧後は、脱ガスが進んでいるので温度低下が遅く１２０秒以内に鋳型６に注湯する。
【００１０】
極薄高硅素鋳鉄３を減圧タンクと大気中で処理する工程を利用して極薄高硅素鋳鉄の製造方法を図２にて具体的に説明する。
極薄高硅素鋳鉄の製造工程中上記に示した製造方法中、溶解炉２より取鍋３に受湯する工程は同じであるが減圧タンク２４中ではＦｅ−Ｓｉの残量は添加せず所期の到達真空度（５ｍｍＨｇ以下）に到達させ６０秒以内に保持して、大気に戻して、取鍋３を減圧タンク２４外に出し残りの１／２のＦｅ−Ｓｉを鋳鉄溶湯３ａに添加し、攪拌棒３ｂにて攪拌して所期の高硅素含有の鋳鉄を製造した後、１２０秒以内に鋳型２６に注湯する。
【００１１】
極薄高合金鋳鉄表３の製造方法を図３にて具体的に説明する。
表１の成分を溶解炉２で溶解し、取鍋３に受湯する前に取鍋３の底に、ニッケル、クローム、銅又は非鉄金属を所定量入れ受湯し、直ちに減圧タンク２４内に入れ徐々に減圧し溶湯を沸騰させながら真空度を１ｍｍＨｇ以下に減圧する時間は溶湯のガス量によりパラツキが大きいが３分以内に到達させ、到達後数１０秒真空度を保持し、後直ちに大気に戻して減圧タンク２４の外に出し、Ｆｅ−Ｓｉで投核して鋳型３６に注湯する。
【００１２】
【発明の効果】
（１）５％〜１５％の高硅素含有の鋳鉄は元来取鍋処理では不可能とされていたが、低圧中の処理で所期の目的成分を持った極薄高硅素鋳鉄が簡単に得られる。
（２）各組成中の必要元素の酸化減量が少ないので、鋳造欠陥が著しく改善され良品歩留まりが１５％以上向上する。
硅素、球状化剤、ニッケル、クローム、銅、非鉄金属の酸化減量が少ないので１回の使用量が少なくすみ確実に所期の成分が得られる。
これらの相乗効果により経済的効果が大である。
（３）減圧処理で湯の表面張力の低下と粘性の低下で湯走りが良くなり２ｍｍ以下の極薄特殊鋳鉄の製造が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示す極薄高硅素鋳鉄の製造方法工程図である。
【図２】本発明の実施例を示す極薄高硅素鋳鉄を減圧タンクと大気中で処理する製造方法工程図である。
【図３】本発明の実施例を示す極薄高合金鋳鉄の製造方法工程図である。
【符号の説明】
１−−−鉄屑、戻り屑、銑鉄
２−−−溶解炉
３−−−取鍋
４−−−減圧タンク
５−−−ソケット
６−−−鋳型

Claims

酸化減量を計算の上、硅素を添加することにより硅素量が５％〜１５％の極薄高硅素鋳鉄を製造する方法であって、溶解炉より鋳鉄溶湯を取鍋に受湯するとき、所期の組成成分の１／２のＦｅ−Ｓｉを取鍋底に入れ、出湯温度１４００℃以上で受湯し、取鍋を減圧タンク内に入れ、徐々に減圧して真空度を５ｍｍＨｇ以下に到達させ６０秒以内に保持し、大気に戻して取鍋を減圧タンク外に出し、残りの１／２のＦｅ−Ｓｉを鋳鉄溶湯に添加することにより極薄高硅素鋳鉄を製造する方法。
溶解炉より鋳鉄溶湯を取鍋に受湯する前に所定の目的量のニッケル、クローム、銅または非鉄金属を取鍋内に入れ受湯し、直ちに取鍋を減圧タンク内に入れ、徐々に減圧し真空度を１ｍｍＨｇ以下に３分以内に到達させ、到達後数１０秒真空度を保持し、その後直ちに大気に戻して減圧タンクの外に出し、Ｆｅ−Ｓｉを投核することにより極薄高合金鋳鉄を製造する方法。