JP3947413B2 - 高純度鋳鉄の製造方法 - Google Patents
高純度鋳鉄の製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3947413B2 JP3947413B2 JP2002069498A JP2002069498A JP3947413B2 JP 3947413 B2 JP3947413 B2 JP 3947413B2 JP 2002069498 A JP2002069498 A JP 2002069498A JP 2002069498 A JP2002069498 A JP 2002069498A JP 3947413 B2 JP3947413 B2 JP 3947413B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cast iron
- sample
- purity
- sulfur
- iron
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Refinement Of Pig-Iron, Manufacture Of Cast Iron, And Steel Manufacture Other Than In Revolving Furnaces (AREA)
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、高純度鋳鉄の製造方法に関し、より詳しくは、接種効果を得られやすくした高純度鋳鉄の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
鋳鉄は、鉄−炭素二元系合金のうち、炭素含有量がオーステナイトの最高炭素固溶量(C=2.0%)以上であり、一般的にこのほか、ケイ素(Si),リン(P),硫黄(S)を適量含んでいる。
【0003】
この鋳鉄は、鋼に匹敵する強度を有し、また溶解凝固させた後、わずかな加工や熱処理を施すだけで複雑な形状の製品が得られる等の利点を有することから、機械部品、自動車部品、マンホール蓋等として多用されている。しかしその反面、簡単な後処理しかないため、材料中のマクロあるいはミクロレベルの欠陥の影響が直接的に発現しやすく、靭性の面では鋼に比べ劣っている状況にある。
【0004】
そこで、鋳鉄の靭性を向上させるべく、様々な試みが行われており、その一つとして鋳鉄の高純度化が検討されている。金属材料の高純度化については、東北大学金属材料研究所を中心としたグループが積極的に取り組んでいるが、この研究の中で、例えば、日本金属学会発行の「まてりあ 」第33巻 第1号(1994)p.13に記載されているように、純鉄、鉄(Fe)−0.2質量%リン(P)および鉄(Fe)−0.2質量%リン(P)−0.002質量%炭素(C)合金等においては既に高純度化による靭性向上の効果が確認されており、鋳鉄においても同様の効果が期待されている。
【0005】
一方、球状黒鉛鋳鉄やバーミキュラー黒鉛鋳鉄の製造においては、溶解後に鉄(Fe)、ケイ素(Si)、マグネシウム(Mg)、カルシウム(Ca)、希土類元素(RE)等の球状化促進元素(黒鉛化促進元素)を添加する接種処理を行う。この接種は、黒鉛化が不十分であったり、球状黒鉛の形が不揃いで球状化が不十分であるため、これを改善するために行われるもので、一般的には、鉄(Fe)、ケイ素(Si)、カルシウム(Ca)、アルミニウム(Al)、ジルコニウム(Zr)等を含有する接種剤を添加することにより行われている。このように、接種は、接種剤を添加することにより、黒鉛の粒子数を増加させて、これを微細化するとともに、球状化率を向上させるために行うもので、接種工程は、球状黒鉛鋳鉄およびバーミキュラー黒鉛鋳鉄の製造において必要不可欠なものである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、高純度鋳鉄の製造においては、従来から使用されている接種剤を用いても接種効果が得られないという問題がある。即ち、高純度鋳鉄を製造するべく、高純度の原料を溶解し、その後の接種工程において従来の接種剤を添加しても、黒鉛化が促進されず、結果として、接種効果が得られないという問題がある。
【0007】
そこで、本発明は、十分な接種効果を得ることのできる高純度鋳鉄の製造方法を提供することを課題とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の高純度鋳鉄の製造方法は、溶解工程後の溶解材料中の鉄(Fe)、炭素(C)、ケイ素(Si)、リン(P)、硫黄(S)、マグネシウム(Mg)およびマンガン(Mn)を除いた単一の不純物元素量を30ppm以下とし、その後の接種工程において硫黄(S)を含有する接種剤を添加するものである。
【0009】
これによって、従来の技術では得ることのできなかった接種効果を得ることができる。硫黄(S)については、従来は黒鉛球状化阻害元素とされていたが、溶解工程における溶解材料中の鉄(Fe)、炭素(C)、ケイ素(Si)、リン(P)、硫黄(S)、マグネシウム(Mg)およびマンガン(Mn)を除いた単一の不純物元素量を30ppm以下とすると、接種効果が発現することが新規に見い出されたものである。逆に、溶解材料中の単一の不純物元素量が30ppmを超えると接種効果が得られない。
【0010】
硫黄(S)含有量は、球状黒鉛鋳鉄では3〜54ppmの範囲となるようにすることが好ましい。硫黄(S)含有量がこれらの範囲外になると十分な接種効果が得られない。
【0011】
なお、本発明において硫黄(S)を含有する接種剤とは、硫黄(S)を成分元素として含有する接種剤のことを意味する。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を説明する。
【0013】
本発明に係る高純度鋳鉄の製造方法は基本的には、▲1▼原料を溶解した後(溶解工程)、▲2▼接種処理(接種工程)および球状化処理を行う。なお、球状化処理は、球状黒鉛鋳鉄の製造においてのみ行う。
【0014】
溶解工程においては、電解鉄、半導体用シリコン、超高純度黒鉛等の原料を用いて溶解炉にて溶解し、成分調整を行う。溶解炉としては、溶解中の不純物の混入を少なくするため、コールドクルーシブル溶解炉、または真空もしくはアルゴン(Ar)雰囲気炉を使用することが好ましい。
【0015】
接種工程では、硫黄(S)を含有する接種剤を添加する。接種剤としては、硫化鉄(FeS)などのような化合物および合金等を使用する。
【0016】
【実施例】
溶解原料として、電解鉄、半導体用シリコン、超高純度黒鉛等をコールドクルーシブル溶解炉(炉内固化浮遊溶解装置)(株式会社 富士電機 製,るつぼ容量:1KG(鉄換算),真空度仕様:10−3Pa,電源:120kW,30kHz1電源方式)を用いて溶解した。溶解後、溶湯中に接種剤および球状化処理剤を添加し、コールドクルーシブル溶解炉のるつぼ内で凝固させた。また、溶解後の不純物レベルを確認するために、溶解後、そのまま凝固させた試料も作製した。作製した各試料について化学成分を分析するとともに、金属組織の観察をおこなった。
【0017】
溶解後そのまま凝固させた試料の化学成分をグロー放電質量分析(GD−MS)装置によって分析した結果を表1に示す。表1に示すように、溶解後の単一不純物元素量は、最高でコバルト(Co)の22.6ppmであり、本発明における単一不純物元素量の上限値30ppm以下であった。なお、表1では、鋳鉄の主成分である炭素(C),ケイ素(Si),リン(P),硫黄(S),マグネシウム(Mg),マンガン(Mn)の分析値は省略しているが、これらは通常の鋳鉄の成分の範囲内で任意に調整できる。
【0018】
【表1】
<試験1>(高純度ブルスアイ基地球状黒鉛鋳鉄の製造)
表1に示す溶解材料中に硫黄(S)を含有する接種剤(FeS)を添加し、その後、球状化処理剤(Fe−Si−Mg合金)を添加して通常の球状化処理を行い、高純度ブルスアイ基地球状黒鉛鋳鉄(材料組織 黒鉛:球状,基地組織:フェライト+パーライト+(レデブライト))の試料を作製した。ここでは、硫黄(S)を含有する接種剤の添加量を変化させることによって硫黄(S)含有量の異なる試料を作製した。また、比較材として接種剤を添加しない試料も作製した。得られた各試料について、組織観察を行い、材料特性を測定した。
【0019】
各試料の組織観察結果を表2に示し、実施例の試料2と比較例の試料5の組織写真を図1に示す。表1および図1からわかるように、実施例の試料1および試料2では黒鉛粒数が増加し、レデブライト面積率が減少した良好な組織が得られている。
【0020】
【表2】
各試料の機械的性質の測定結果を表3に示し、靱性の測定結果を表4に示す。これらの測定結果から、実施例の試料1および試料2は良好な材料特性(機械的性質(引張り強度:730N/mm2以上,伸び:5%以上))を有することがわかる。
【0021】
【表3】
【表4】
以上のことから、接種効果が発現し、材料特性が向上する硫黄(S)含有量は、球状黒鉛鋳鉄では3ppm〜54ppmの範囲であることがわかる。
【0022】
<試験2>(高純度バーミキュラー黒鉛鋳鉄の製造)
表1に示す溶解材料中に硫黄(S)を含有する接種剤(FeS)を添加し、高純度バーミキュラー黒鉛鋳鉄(材料組織 黒鉛:芋虫状,基地組織:レデブライト+パーライト)の試料を作製した。また、比較材として接種剤を添加しない試料も作製した。得られた各試料について、組織観察を行った。
【0023】
各試料の組織観察結果を表5に示し、組織写真を図2に示す。表5および図2からわかるように、実施例の試料1では黒鉛化率が増加し、レデブライト面積率が減少した良好な組織が得られている。
【0024】
【表5】
以上のように、バーミキュラー黒鉛鋳鉄においても、硫黄(S)を含有する接種剤を添加することによって接種効果が発現することがわかる。
【0025】
<比較試験>
表1に示す溶解材料中に、3種類の市販接種剤(Z,F,M)を添加し、高純度バーミキュラー黒鉛鋳鉄(材料組織 黒鉛:芋虫状,基地組織:レデブライト+パーライト)の試料を作製した。市販接種剤の化学成分は表6に示すとおりで、いずれの接種剤も硫黄(S)を成分元素(主成分)として含有しないものである。
【0026】
【表6】
各試料の組織観察結果を表7に示し、市販接種剤Zを添加した試料1の組織写真を図3に示す。表7および図3からわかるように、硫黄(S)を成分元素(主成分)として含有しない接種剤を添加しても接種効果は発現しなかった。
【0027】
【表7】
【0028】
【発明の効果】
本発明によれば、従来の高純度鋳鉄の製造方法では得ることのできなかった接種効果を得ることができ、優れた材料特性を有する高純度鋳鉄を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】試験1で作製した試料2(実施例)および試料5(比較例)の組織写真である。
【図2】試験2で作製した試料1(実施例)および試料2(比較例)の組織写真である。
【図3】比較試験で作製した試料1(比較例)の組織写真である。
Claims (2)
- 溶解工程後の溶解材料中の鉄(Fe)、炭素(C)、ケイ素(Si)、リン(P)、硫黄(S)、マグネシウム(Mg)およびマンガン(Mn)を除いた単一の不純物元素量を30ppm以下とし、その後の接種工程において硫黄(S)を含有する接種剤を添加することを特徴とする高純度鋳鉄の製造方法。
- 高純度鋳鉄が球状黒鉛鋳鉄であって、球状黒鉛鋳鉄中の硫黄(S)含有量が3〜54ppmの範囲となるようにする請求項1に記載の高純度鋳鉄の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002069498A JP3947413B2 (ja) | 2002-03-14 | 2002-03-14 | 高純度鋳鉄の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002069498A JP3947413B2 (ja) | 2002-03-14 | 2002-03-14 | 高純度鋳鉄の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003268431A JP2003268431A (ja) | 2003-09-25 |
JP3947413B2 true JP3947413B2 (ja) | 2007-07-18 |
Family
ID=29200319
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002069498A Expired - Fee Related JP3947413B2 (ja) | 2002-03-14 | 2002-03-14 | 高純度鋳鉄の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3947413B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011050976A (ja) * | 2009-08-31 | 2011-03-17 | Nishikimi Chuzo Kk | 球状黒鉛鋳鉄製の薄板状製品の製造方法 |
-
2002
- 2002-03-14 JP JP2002069498A patent/JP3947413B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2003268431A (ja) | 2003-09-25 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4974591B2 (ja) | 黒鉛球状化剤およびこれを用いた球状黒鉛鋳鉄の製造方法 | |
CN1198947C (zh) | 钢的晶粒细化方法、钢的晶粒细化合金以及生产晶粒细化合金的方法 | |
EP1838886B1 (en) | Aluminium casting alloy | |
Shayesteh-Zeraati et al. | The effect of aluminium content on morphology, size, volume fraction, and number of graphite nodules in ductile cast iron | |
CN109023002B (zh) | 一种硅固溶强化VNbMoTaSi高熵合金及其制备方法 | |
TW200827456A (en) | Improved method of producing ductile iron | |
JP2000512686A (ja) | 低硫黄ねずみ銑鉄接種用組成物 | |
JP4162875B2 (ja) | マグネシウム合金鋳造品の結晶粒微細化方法 | |
JPH10237528A (ja) | 球状黒鉛鋳鉄用球状化処理剤及び球状化処理方法 | |
JP3947413B2 (ja) | 高純度鋳鉄の製造方法 | |
WO2022202914A1 (ja) | 球状黒鉛鋳鉄、球状黒鉛鋳鉄の製造方法及び球状化処理剤 | |
JP4574053B2 (ja) | 鋳放し球状黒鉛鋳鉄品の組織 | |
WO2010029564A1 (en) | Nodulizer for the production of spheroidal graphite iron | |
JP2001220640A (ja) | 球状黒鉛鋳鉄とその製造方法及びその球状黒鉛鋳鉄からなるクランクシャフト | |
JP2007118073A (ja) | ダクタイル鋳鉄用球状化処理剤及びダクタイル鋳鉄の球状化処理方法 | |
US10844450B2 (en) | Black heart malleable cast iron and manufacturing method thereof | |
CN114672716A (zh) | 一种热处理态下高强韧性的CoCrNi2(V2B)x共晶高熵合金及其制备方法 | |
JP4726448B2 (ja) | 球状黒鉛鋳鉄の製造方法 | |
JP2602838B2 (ja) | 高熱膨張鋳鉄 | |
Hiratsuka et al. | Influence of steel scrap on microstructure and mechanical properties of spheroidal graphite cast iron | |
JP2019173146A (ja) | 靭性に優れた球状黒鉛鋳鉄 | |
CN1396288A (zh) | 镍铜硅铁合金 | |
JP4746434B2 (ja) | 球状黒鉛鋳鉄の製造方法 | |
JPH10324947A (ja) | 黒鉛均一分散用鋼材 | |
CN109972051B (zh) | 一种钇元素变质高硬度合金及其铸造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20041220 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20061218 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20061222 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070220 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20070316 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20070413 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110420 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120420 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130420 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130420 Year of fee payment: 6 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |