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。 - Google Patents
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。 Download PDFInfo
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Description
【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、N2、H2、SO2、CO2、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O2、N2、H2、SO2、CO2、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 (2)
- 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。
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