JP4477896B2 - Cast slab, rolled cast iron, and slab manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は、銅または錫を含む鋳片、および鋳片を圧延して得られる圧延鋳鉄に関する。特に、本発明は、銅または錫を含む鉄スクラップを鉄源として使用して得られる鋳片、および該鋳片を圧延して得られる圧延鋳鉄に関する。 The present invention relates to a cast slab containing copper or tin, and a rolled cast iron obtained by rolling the slab. In particular, the present invention relates to a cast piece obtained by using iron scrap containing copper or tin as an iron source, and a rolled cast iron obtained by rolling the cast piece.
近年、地球環境保全の面から、鉄スクラップをリサイクルして、資源を最大限に利用する必要性が高まっている。しかしながら、鉄スクラップに含有される銅（Ｃｕ）、錫（Ｓｎ）、モリブデン（Ｍｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）などの所謂トランプエレメントは、鉄（Ｆｅ）よりも酸化されにくい。このため、現在の製鉄プロセスを適用した場合、トランプエレメントが殆ど除去されずに残存し、製造性、材質または表面品質特性に悪影響を及ぼす。 In recent years, from the viewpoint of global environmental conservation, the need to recycle iron scrap and make maximum use of resources has increased. However, so-called trump elements such as copper (Cu), tin (Sn), molybdenum (Mo), nickel (Ni), and chromium (Cr) contained in iron scrap are less likely to be oxidized than iron (Fe). For this reason, when the current iron making process is applied, the trump elements are hardly removed and the manufacturability, material, or surface quality characteristics are adversely affected.
例えば、自動車等の鉄スクラップにはＣｕが含まれるが、Ｃｕを含有するスラブを長時間酸化雰囲気中で加熱しても、Ｃｕは酸化されない。そして、表面の酸化スケールにＦｅが拡散することによって、酸化スケールの直下にＣｕが濃化して、Ｃｕ富化層が形成される。このＣｕ富化層の融点は比較的低いため、通常のスラブ加熱温度である１０５０℃超の温度では、Ｃｕ富化層は融液となる。融解したＣｕ富化層はオーステナイト粒界に浸透し、熱間圧延時に、表面割れ、即ちＣｕ疵などの欠陥を引き起こす。 For example, although iron scrap such as automobiles contains Cu, Cu is not oxidized even if a slab containing Cu is heated in an oxidizing atmosphere for a long time. Then, when Fe diffuses in the oxide scale on the surface, Cu is concentrated immediately below the oxide scale, and a Cu-enriched layer is formed. Since the melting point of the Cu-enriched layer is relatively low, the Cu-enriched layer becomes a melt at a temperature exceeding 1050 ° C., which is a normal slab heating temperature. The molten Cu-enriched layer penetrates into the austenite grain boundaries and causes surface cracks, that is, defects such as Cu defects during hot rolling.
トランプエレメントによる悪影響を低減する方法として、種々の方法が提案されている。例えば、特許文献１には、鋼片の組成および処理温度を制御することによって、深絞り性に優れる冷延鋼板を製造する方法が開示されている。特許文献２には、圧延前に、スラブ、ビレットまたはブルームの表面を溶削または研削することによって、表面欠陥の発生を防止する圧延方法が開示されている。また、非特許文献１および非特許文献２には、銅および錫を含有する鋼に、ニッケルを所定量添加することにより、表面割れの生成を防止する技術が開示されている。しかしながら、ニッケルは高価な希少金属であるため、製造コストが上昇してしまう。
現在の製鉄プロセスにおいて、トランプエレメントが含有された鉄スクラップをリサイクルして有効利用するために、Ｃｕ疵やスケール疵のようなトランプエレメントによる品質低下が少なく、かつ、加工性の良好な鋳鉄を効率的に製造する手段の開発が所望されている。特に、工業的な生産過程に適応させる上では、ニッケルの添加などの、製造コストを上昇させる手段を極力用いずに、鋳鉄を製造することが好ましい。 In the current steelmaking process, in order to recycle and effectively use iron scrap containing trump elements, cast iron with good workability and low quality deterioration due to trump elements such as Cu and scale There is a desire to develop a means of manufacturing in an automated manner. In particular, in order to adapt to an industrial production process, it is preferable to manufacture cast iron without using as much as possible a means for increasing manufacturing costs, such as addition of nickel.
そこで、本発明の目的は、鉄スクラップなどのＣｕまたはＳｎの少なくとも一方を含有する鉄源を用いて、品質が高く、加工性の良好な鋳鉄を、効率的に製造する手段を提供することである。 Therefore, an object of the present invention is to provide a means for efficiently producing cast iron having high quality and good workability by using an iron source containing at least one of Cu or Sn such as iron scrap. is there.
本発明は、
（１） ０．１質量％以上の銅、または０．００８質量％以上の錫の少なくとも一方を含有し、白鋳鉄組織を有する鋳片を、圧延して得られる圧延鋳鉄、
（２） 前記鋳片の白鋳鉄組織における炭素原子の濃度［Ｃ］（質量％）、およびケイ素原子の濃度［Ｓｉ］（質量％）が、下記式を満たすことを特徴とする、（１）に記載の圧延鋳鉄、
The present invention
(1) Rolled cast iron obtained by rolling a slab containing at least one of 0.1% by mass of copper or 0.008% by mass of tin and having a white cast iron structure,
(2) The concentration [C] (mass%) of carbon atoms and the concentration [Si] (mass%) of silicon atoms in the white cast iron structure of the slab satisfy the following formula: (1) Rolled cast iron as described in
（３） 前記鋳片に球状化剤元素の酸化物、硫化物、窒化物またはこれらの複合化合物が分散していることを特徴とする、請求項１または２に記載の圧延鋳鉄。
（４） 球状黒鉛が分散していることを特徴とする、（１）〜（３）のいずれかに記載の圧延鋳鉄。
（５） 伸延した黒鉛が分散していることを特徴とする、（１）〜（４）のいずれかに記載の圧延鋳鉄。
（６） 銅または錫の少なくとも一方を含有する鉄スクラップを、鉄源の一部として使用して、溶鉄を得る段階と、前記溶鉄を鋳造して、０．１質量％以上の銅、または０．００８質量％以上の錫の少なくとも一方を含有し、白鋳鉄組織を有する鋳片を得る段階と、前記鋳片を圧延して圧延鋳鉄を得る段階と、を有することを特徴とする、圧延鋳鉄の製造方法、
である。
(3) Rolled cast iron according to claim 1 or 2, characterized in that oxides, sulfides, nitrides or composite compounds thereof are dispersed in the slab .
( 4 ) The rolled cast iron according to any one of ( 1) to (3), wherein spherical graphite is dispersed.
( 5 ) The rolled cast iron according to any one of (1) to (4), wherein the elongated graphite is dispersed.
( 6 ) Using iron scrap containing at least one of copper and tin as a part of the iron source to obtain molten iron, and casting the molten iron, 0.1 mass% or more of copper, or 0 . Rolled cast iron characterized by comprising: a step of obtaining a cast slab containing at least one of 0.008% by mass or more of tin and having a white cast iron structure; and a step of rolling the slab to obtain a rolled cast iron. Manufacturing method,
It is.
本発明によって、ＣｕまたはＳｎの少なくとも一方を含有する鉄源を用いて、品質が高く、加工性の良好な鋳鉄が提供される。本発明は、鉄スクラップの有効利用を通じた地球環境保全に貢献する発明である。 According to the present invention, cast iron having high quality and good workability is provided by using an iron source containing at least one of Cu and Sn. The present invention is an invention that contributes to global environmental conservation through effective use of iron scrap.
本発明の第１は、０．１質量％以上の銅、または０．００８質量％以上の錫の少なくとも一方を含有し、白鋳鉄組織を有することを特徴とする鋳片である。 A first aspect of the present invention is a slab containing at least one of 0.1% by mass or more of copper or 0.008% by mass or more of tin and having a white cast iron structure.
前述のように、ＣｕやＳｎを含む鋳鉄を加工する際には、表面の酸化スケールにＦｅが拡散し、酸化スケールの直下にＣｕやＳｎが濃化することに起因して、表面割れなどの表面欠陥が発生する。従って、酸化スケールの生成を抑制することができれば、ＣｕやＳｎによる表面欠陥を根源的に解決可能である。本発明者らは、このような観点から、本発明を完成させた。 As described above, when processing cast iron containing Cu or Sn, Fe diffuses in the oxide scale on the surface, and Cu or Sn concentrates just below the oxide scale, resulting in surface cracks and the like. Surface defects occur. Therefore, if the generation of oxide scale can be suppressed, surface defects due to Cu and Sn can be fundamentally solved. The present inventors have completed the present invention from such a viewpoint.
本発明は、白鋳鉄組織を有する鋳片に関する。鋳鉄は、炭素鋼よりも多くの炭素原子を含有し、融点が低く、鋳造性がよい。このような炭素原子を多く含有する材料であると、圧延などの加熱処理の際には、Ｆｅよりも炭素が優先的に酸化され、Ｆｅの酸化による酸化スケールの生成が抑制される。その結果、ＣｕやＳｎの濃化に起因する表面欠陥が抑制される。白鋳鉄組織を有する鋳片であれば、このような機構によりＣｕやＳｎに起因する表面欠陥の発生が抑制されるため、ＣｕやＳｎを含有する鉄スクラップなどを、鉄源として有効に再利用可能である。 The present invention relates to a slab having a white cast iron structure. Cast iron contains more carbon atoms than carbon steel, has a low melting point and good castability. In such a material containing a large number of carbon atoms, carbon is preferentially oxidized over Fe during heat treatment such as rolling, and generation of oxide scale due to oxidation of Fe is suppressed. As a result, surface defects due to the concentration of Cu and Sn are suppressed. If the slab has a white cast iron structure, the occurrence of surface defects due to Cu and Sn is suppressed by such a mechanism, so iron scrap containing Cu and Sn can be effectively reused as an iron source. Is possible.
以下、本発明の鋳片について、詳細に説明する。 Hereinafter, the slab of the present invention will be described in detail.
鋳片とは、ビレット、ブルーム、スラブなどの、鋳型を用いて成型された材料を意味する。鋳片の製造には、多数の鋳型を用いたバッチ式鋳造法が用いられてもよいし、タンディッシュおよび中空の鋳型を用いた連続鋳造法が用いられてもよい。鋳片の生産性を考慮すると、鋳片は、連続鋳造法を用いて製造されることが好ましい。鋳片の形状や大きさは、特に限定されない。鋳片の使用用途や、圧延工程で用いられる装置の種類に応じて、鋳片の形状や大きさが制御されればよい。鋳片の形状および大きさは、鋳型の形状および大きさを変化させることによって、制御され得る。 The slab means a material molded using a mold, such as billet, bloom, or slab. In the production of the slab, a batch casting method using a large number of molds may be used, or a continuous casting method using tundish and a hollow mold may be used. In consideration of the productivity of the slab, the slab is preferably manufactured using a continuous casting method. The shape and size of the slab are not particularly limited. The shape and size of the slab may be controlled according to the use application of the slab and the type of apparatus used in the rolling process. The shape and size of the slab can be controlled by changing the shape and size of the mold.
本発明の鋳片は、０．１質量％以上のＣｕ、または０．００８質量％以上のＳｎの少なくとも一方を含有する。すなわち、ＣｕおよびＳｎの一方の含有量が上記範囲内であってもよいし、ＣｕおよびＳｎの双方の含有量が上記範囲内であってもよい。鋳片に含まれるＣｕおよびＳｎは、鉄スクラップを鉄源として用いた場合に、混入しやすい。ただし、本発明の鋳片は、鉄源の一部として鉄スクラップを用いて製造された鋳片に限定されない。鉄源として鉄スクラップを用いない場合であっても、０．１質量％以上のＣｕ、または０．００８質量％以上のＳｎの少なくとも一方を含有する鋳片は、本発明の技術的範囲に包含され得る。ＣｕまたはＳｎの含有量の上限は、特に限定されないが、得られる鋳鉄の性能などを考慮すると、通常はＣｕは１質量％以下、Ｓｎは０．１質量％以下が好ましい。鋳片におけるＣｕ濃度およびＳｎ濃度は、例えば、吸光光度法を用いて測定される。 The slab of the present invention contains at least one of 0.1 mass% or more of Cu or 0.008 mass% or more of Sn. That is, the content of one of Cu and Sn may be within the above range, or the content of both Cu and Sn may be within the above range. Cu and Sn contained in the slab are likely to be mixed when iron scrap is used as an iron source. However, the slab of the present invention is not limited to a slab manufactured using iron scrap as a part of the iron source. Even when iron scrap is not used as an iron source, a slab containing at least one of 0.1 mass% or more of Cu or 0.008 mass% or more of Sn is included in the technical scope of the present invention. Can be done. The upper limit of the Cu or Sn content is not particularly limited, but considering the performance of the cast iron to be obtained and the like, usually, Cu is preferably 1% by mass or less, and Sn is preferably 0.1% by mass or less. The Cu concentration and the Sn concentration in the slab are measured using, for example, an absorptiometry.
鉄系材料に含まれるＣｕやＳｎは、加熱処理の際の表面欠陥の原因となる。しかしながら、本発明においては、鋳片に含まれる炭素が優先酸化されることによって、ＣｕやＳｎによる表面欠陥が抑制される。このため、ＣｕやＳｎを含有する鉄源を、有効に活用可能である。本発明においては、ＣｕやＳｎによる弊害を抑制できるばかりではなく、逆に、これらの元素による性能向上も可能である。例えば、鋳鉄に含まれるＣｕは、鋳鉄の耐食性を向上させる。０．１質量％以上のＣｕが含有されていれば、本発明の鋳片および鋳片から製造される製品の耐食性が向上する。 Cu and Sn contained in the iron-based material cause surface defects during the heat treatment. However, in the present invention, surface defects due to Cu and Sn are suppressed by preferentially oxidizing carbon contained in the slab. For this reason, the iron source containing Cu and Sn can be used effectively. In the present invention, not only can harmful effects caused by Cu and Sn be suppressed, but conversely, performance improvement by these elements is also possible. For example, Cu contained in cast iron improves the corrosion resistance of cast iron. If 0.1 mass% or more of Cu is contained, the corrosion resistance of the slab of this invention and the product manufactured from a slab will improve.
本発明の鋳片の組成については、鋳片が白鋳鉄組織を有する限り、特に限定されない。鋳鉄には、白鋳鉄、ねずみ鋳鉄、まだら鋳鉄などの種類がある。白鋳鉄は、黒鉛を含まない鋳鉄である。白鋳鉄は、亜共晶成分からなることが好ましい。ねずみ鋳鉄は、Ｃが遊離して、黒鉛の状態で存在する鋳鉄である。まだら鋳鉄とは、ねずみ鋳鉄や白鋳鉄が混合した鋳鉄である。本発明の鋳鉄は、白鋳鉄組織を有することを特徴とする。「白鋳鉄組織を有する」とは、鋳鉄の少なくとも一部が白鋳鉄であることを意味する。好ましくは、本発明の鋳片は、鋳片の全体または実質的に全体が白鋳鉄である。ここで、「実質的に全体」とは、不可避的に混入する不純物に基づく非白鋳鉄組織が、鋳片の一部に存在している状態を含む概念である。 The composition of the slab of the present invention is not particularly limited as long as the slab has a white cast iron structure. There are various types of cast iron such as white cast iron, gray cast iron, and mottled cast iron. White cast iron is cast iron that does not contain graphite. White cast iron is preferably composed of hypoeutectic components. Gray cast iron is cast iron that exists in the state of graphite with C liberated. The mottled cast iron is cast iron mixed with gray cast iron or white cast iron. The cast iron of the present invention is characterized by having a white cast iron structure. “Having a white cast iron structure” means that at least a part of the cast iron is white cast iron. Preferably, the slab of the present invention is white cast iron entirely or substantially entirely. Here, “substantially the whole” is a concept including a state in which a non-white cast iron structure based on impurities inevitably mixed is present in a part of the slab.
白鋳鉄となるためには、炭素原子およびケイ素原子の含有量が重要である。炭素原子は、鋳片の質量に対して、好ましくは１．７質量％以上含まれる。炭素原子の含有量の上限は、特に限定されないが、通常は４．３質量％以下である。ケイ素原子の好ましい含有量は、炭素原子の含有量に依存する。具体的には、白鋳鉄組織における炭素原子の濃度［Ｃ］（質量％）、およびケイ素原子の濃度［Ｓｉ］（質量％）が、下記式を満たすことが好ましい。鋳片における炭素濃度は、例えば、赤外線吸収法を用いて測定され、鋳片におけるケイ素濃度は、例えば、吸光光度法を用いて測定される。 In order to become white cast iron, the content of carbon atoms and silicon atoms is important. Carbon atoms are preferably contained in an amount of 1.7% by mass or more with respect to the mass of the slab. The upper limit of the carbon atom content is not particularly limited, but is usually 4.3% by mass or less. The preferred content of silicon atoms depends on the content of carbon atoms. Specifically, the carbon atom concentration [C] (mass%) and the silicon atom concentration [Si] (mass%) in the white cast iron structure preferably satisfy the following formula. The carbon concentration in the slab is measured using, for example, an infrared absorption method, and the silicon concentration in the slab is measured using, for example, an absorptiometry.
より好ましくは、鋳片に存在する白鋳鉄組織における炭素原子の濃度［Ｃ］（質量％）、およびケイ素原子の濃度［Ｓｉ］（質量％）が、下記式を満たす。 More preferably, the concentration [C] (mass%) of carbon atoms and the concentration [Si] (mass%) of silicon atoms in the white cast iron structure existing in the slab satisfy the following formula.
炭素原子およびケイ素原子以外の含有成分については、特に限定されない。例えば、鉄の濃度、硫黄の濃度、リンの濃度などについては、通常は、鋳鉄に一般的な範囲とされる。ただし、硫黄の濃度やリンの濃度が一般的な濃度範囲でない鋳片を、本発明の技術的範囲から除外するわけではない。 The components other than carbon atoms and silicon atoms are not particularly limited. For example, the concentration of iron, the concentration of sulfur, the concentration of phosphorus, etc. are usually in the general range for cast iron. However, a slab whose sulfur concentration or phosphorus concentration is not in a general concentration range is not excluded from the technical scope of the present invention.
非特許文献１および非特許文献２においては、表面欠陥の発生を防止するためにニッケルを人為的に添加する技術が開示されていたが、本発明においては、ニッケルなどの高価な材料を用いなくても、表面欠陥の発生が効果的に抑制される。この観点からは、本発明の鋳片におけるニッケル含有量は少ないほど好ましい。具体的には、ニッケル原子の含有量は、鋳片の質量に対して、好ましくは０．０３質量％以下である。ただし、これを超えるニッケル原子が、鋳片に含まれることを除外するわけではない。例えば、ニッケル原子を多く含む鉄スクラップを原料として製造されたニッケル原子含有量の多い鋳片が、本発明の技術的範囲から除外されるわけではない。 In Non-Patent Document 1 and Non-Patent Document 2, a technique for artificially adding nickel to prevent the occurrence of surface defects has been disclosed, but in the present invention, expensive materials such as nickel are not used. However, the generation of surface defects is effectively suppressed. From this viewpoint, the lower the nickel content in the slab of the present invention, the better. Specifically, the content of nickel atoms is preferably 0.03% by mass or less with respect to the mass of the slab. However, it does not exclude that nickel atoms exceeding this range are included in the slab. For example, a slab having a high nickel atom content produced using iron scrap containing a large amount of nickel as a raw material is not excluded from the technical scope of the present invention.
鋳片は、脱炭処理などの精錬処理を施さなくても製造可能であるため、低コストで製造可能である。ただし、必要であれば、脱硫処理などの精錬処理を施してもよい。精錬処理を経て製造された鋳片が、本発明の技術的範囲から排除されるわけではない。 Since the slab can be manufactured without performing a refining process such as a decarburization process, it can be manufactured at a low cost. However, if necessary, a refining process such as a desulfurization process may be performed. A slab produced through a refining process is not excluded from the technical scope of the present invention.
鋳片は、その種類によって加工性や制振性が異なるが、様々な製品に適用できるよう、加工可能であることが好ましい。白鋳鉄は一般的に加工性に乏しいため、鋳鉄の加工性を向上させる技術として、焼なましによる黒鉛化処理が提案されている（例えば、日本鉄鋼協会、「第３版 鉄鋼便覧、第Ｖ巻 鋳造・鍛造・粉末冶金」、頁１１５〜１１６、１９８２年参照）。微細な黒鉛を鋳鉄内部に生成させることによって、鋳鉄の加工性が向上する。つまり、鋳鉄を変形させやすくなる。焼なまし条件は、多くの他の鋳造要因によって、その時間および温度が決定される。通常は、焼なましは二段階の焼なまし工程を含み、その総処理時間は２０〜１００時間程度である。 The slab is preferably workable so that it can be applied to various products, although the workability and vibration damping properties differ depending on the type. Since white cast iron is generally poor in workability, graphitization by annealing has been proposed as a technique for improving the workability of cast iron (for example, the Japan Iron and Steel Institute, "3rd Edition Steel Handbook, V Winding casting / forging / powder metallurgy ”, pages 115 to 116, 1982). By forming fine graphite inside the cast iron, the workability of the cast iron is improved. That is, it becomes easy to deform cast iron. Annealing conditions are determined in time and temperature by many other casting factors. Usually, annealing includes a two-step annealing process, and the total processing time is about 20 to 100 hours.
しかしながら、これまでに提案されている圧延鋳鉄の黒鉛化処理は、処理時間が長く、鉄鋼製品の生産性を低下させる要因となる可能性がある。また、長時間の加熱により表面の酸化および脱炭を抑止するために、非酸化雰囲気下で加熱する場合、処理コストが上昇する可能性がある。さらに、長時間の焼なましによって得られた鋳鉄内部に生成した黒鉛は、球状化されづらく、所望した加工性が得られない虞がある。 However, the graphitization treatment of rolled cast iron that has been proposed so far has a long treatment time and may cause a reduction in the productivity of steel products. Moreover, in order to suppress surface oxidation and decarburization by heating for a long time, processing costs may increase when heating is performed in a non-oxidizing atmosphere. Furthermore, the graphite produced in the cast iron obtained by annealing for a long time is not easily spheroidized, and the desired workability may not be obtained.
本発明の鋳片は、好ましくは、内部に、球状化剤元素の酸化物、硫化物、窒化物またはこれらの複合化合物が分散している。球状化剤元素とは、鋳鉄中に含まれる酸素、硫黄、窒素と化合し、熱が加えられた際に、核として、黒鉛粒子の生成を促進する化合物を形成する元素を意味する。つまり、溶鉄中に球状化剤元素が配合されると、球状化剤元素は、鉄中に含まれる酸素、硫黄または窒素と化合して、酸化物、硫化物、窒化物またはそれらの複合化合物からなる粒子を形成する。この粒子は、黒鉛粒子生成の核として作用し、鋳片または圧延鋳鉄に熱が加えられた場合に、黒鉛粒子の生成が促進される。このような球状化剤元素の酸化物、硫化物、窒化物またはこれらの複合化合物を分散させておくことによって、長時間の熱処理を行わなくても、比較的短時間の熱処理によって、または、圧延時の熱によって、圧延鋳鉄内部に黒鉛粒子が生成する。この黒鉛粒子によって、圧延鋳鉄の加工性が向上する。 In the slab of the present invention, preferably, an oxide, sulfide, nitride or composite compound of these spheroidizing agent elements is dispersed therein. The spheroidizing agent element means an element that forms a compound that promotes the formation of graphite particles as a nucleus when combined with oxygen, sulfur, and nitrogen contained in cast iron and when heat is applied. In other words, when a spheronizing element is blended in molten iron, the spheronizing element combines with oxygen, sulfur or nitrogen contained in the iron to form an oxide, sulfide, nitride or a composite compound thereof. To form particles. These particles act as nuclei for generating graphite particles, and when the slab or rolled cast iron is heated, the generation of graphite particles is promoted. By dispersing such spheroidizing element oxides, sulfides, nitrides, or composite compounds thereof, it is possible to perform heat treatment for a relatively short time without performing heat treatment for a long time, or rolling. Due to the heat of the time, graphite particles are generated inside the rolled cast iron. This graphite particle improves the workability of the rolled cast iron.
以下、球状化剤元素の酸化物、硫化物、窒化物またはこれらの複合化合物（以下、「黒鉛生成核」とも記載する）を分散させた場合の効果について、図面を参照しながら説明する。図１は、球状黒鉛鋳鉄（ダクタイル鋳鉄）、黒鉛生成核が分散していない白鋳鉄、および黒鉛生成核が分散している白鋳鉄のそれぞれについて、圧延鋳鉄を製造する工程を示すフロー図である。 Hereinafter, the effect when the spheroidizing agent oxide, sulfide, nitride, or a composite compound thereof (hereinafter also referred to as “graphite-forming nuclei”) is dispersed will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a flow diagram showing a process for producing rolled cast iron for each of spheroidal graphite cast iron (ductile cast iron), white cast iron in which no graphite nuclei are dispersed, and white cast iron in which graphite nuclei are dispersed. .
図１Ａは、球状黒鉛鋳鉄（ダクタイル鋳鉄）についての、圧延鋳鉄製造工程を示すフロー図である。ダクタイル鋳鉄は、過共晶成分からなる鋳鉄であり、溶製工程において、溶鉄１０には、マグネシウム化合物などの黒鉛生成核１１０を中心として形成された球状黒鉛１２０が分散している。鋳造工程において製造された鋳片２０においても、黒鉛生成核１１０を中心として形成された球状黒鉛１２０が分散している。ダクタイル鋳鉄である鋳片２０は、球状黒鉛１２０が鋳片内部に分散しているため、ある程度の加工性を有する。しかしながら、球状黒鉛が分散している鋳片を圧延すると、圧延鋳鉄３０には、球状黒鉛に由来する粗大な薄片状黒鉛１２１が生成し、表面形状に問題がある圧延鋳鉄となってしまう。
FIG. 1A is a flow diagram showing a rolled cast iron manufacturing process for spheroidal graphite cast iron (ductile cast iron). Ductile cast iron is cast iron made of a hypereutectic component. In the melting process,
鋳片を圧延可能とするためには、黒鉛粒子が分散していない鋳片を作製することが好ましい。図１Ｂは、白鋳鉄である黒心可鍛鋳鉄についての、圧延鋳鉄製造工程を示すフロー図である。黒心可鍛鋳鉄は、亜共晶成分からなる鋳鉄であり、溶製工程において、溶鉄１１には、球状化剤元素が配合されていない。したがって、鋳造工程において製造された、白鋳鉄成分からなる鋳片２１においても、黒鉛粒子は分散しておらず、圧延可能である。ただし、黒心可鍛鋳鉄である鋳片は、連続鋳造が困難である。圧延工程において得られた圧延鋳鉄３１は、ダクタイル鋳鉄と比較して表面形状に優れる。しかしながら、圧延鋳鉄３１は、硬くて脆いため、前述した焼なましのような後処理が施されることが好ましい。まず、短時間の熱処理によって、遊離セメンタイトが分解された圧延鋳鉄４１を得る。圧延鋳鉄４１は、長時間の熱処理が施され、黒鉛粒子１２２が分散した圧延鋳鉄５１を得る。黒鉛粒子１２２は、通常、塊状の黒鉛である。黒鉛粒子１２２を圧延鋳鉄５１の内部に生成させることによって、圧延鋳鉄５１の加工性が向上する。通常の焼なまし条件は、短時間熱処理が９００〜９８０℃の温度で、１０〜２０時間である。長時間熱処理は、７００〜７６０℃の温度での徐冷と、７００〜７３０℃の範囲での長時間処理とを組み合わせる。全焼なまし工程に要する時間は、通常では２０〜１００時間程度である。
In order to enable the slab to be rolled, it is preferable to produce a slab in which graphite particles are not dispersed. FIG. 1B is a flowchart showing a rolled cast iron manufacturing process for black core malleable cast iron that is white cast iron. Black core malleable cast iron is cast iron composed of hypoeutectic components, and the spheroidizing agent element is not blended in
図１Ｂに示す工程によって、加工性に優れ、制振性にも優れる圧延鋳鉄を得ることが可能である。しかしながら、焼なましによる黒鉛化処理は、長時間を要するため、圧延鋳鉄の生産性を向上させる観点からは、より簡便な製法を用いることが好ましい。本発明者らは、白鋳鉄となる成分からなる溶鉄に、黒鉛生成を促進する黒鉛生成核を配合しておき、圧延工程以降において黒鉛を生成させる製法を採用することによって、加工性に優れる圧延鋳鉄を、短時間で効率的に製造可能であることを見出した。 By the process shown in FIG. 1B, it is possible to obtain rolled cast iron having excellent workability and vibration damping properties. However, since graphitization by annealing requires a long time, it is preferable to use a simpler manufacturing method from the viewpoint of improving the productivity of rolled cast iron. The inventors of the present invention have a rolling process that is excellent in workability by adopting a production method in which graphite forming nuclei that promote graphite formation are mixed in molten iron composed of components that become white cast iron, and graphite is generated after the rolling step. It has been found that cast iron can be produced efficiently in a short time.
図１Ｃは、黒鉛生成核が分散している白鋳鉄についての、圧延鋳鉄製造工程を示すフロー図である。白鋳鉄は、亜共晶成分からなる鋳鉄であり、溶製工程において、溶鉄１２には、黒鉛生成核１３０が分散している。鋳造工程において製造された、白鋳鉄成分からなる鋳片２２においても、黒鉛粒子の生成は進行しておらず、黒鉛生成核１３０が分散している。図１Ａにおける鋳片２０のように、黒鉛粒子が鋳片に分散していないので、鋳片２２は圧延可能である。
FIG. 1C is a flowchart showing a rolled cast iron manufacturing process for white cast iron in which graphite nuclei are dispersed. White cast iron is cast iron made of hypoeutectic components, and
圧延工程において得られる圧延鋳鉄の内部構造は、圧延条件によって異なる。圧延条件が高温である場合には、圧延工程において、黒鉛生成核１３０を核として黒鉛化が進行し、黒鉛粒子１２３が分散した圧延鋳鉄３２が得られる。圧延する際に黒鉛化が進行した黒鉛粒子１２３は、圧延時の圧力によって、伸延した形状となる。圧延鋳鉄３２は、黒鉛粒子１２３が分散しており、加工性に優れる。このように、黒鉛生成核を分散させた鋳片を作製した場合、非常に簡便に、加工性に優れる圧延鋳鉄が得られる。圧延鋳鉄３２の加工性を向上させたい場合には、圧延鋳鉄３２に短時間の熱処理を施して、より多くの黒鉛粒子１２３が分散した圧延鋳鉄４２を作製すればよい。圧延後の熱処理によって黒鉛化が進行した黒鉛粒子１２３’は、球状黒鉛となる。黒鉛粒子１２３をより多く分散させることによって、圧延鋳鉄４２の加工性が向上する。圧延後に熱処理を施して黒鉛粒子を生成させる場合であっても、黒鉛生成核１３０を核として黒鉛化を進行させる場合には、短時間の熱処理で黒鉛化が進行する。このため、加工性に優れる圧延鋳鉄の生産性が向上する。
The internal structure of the rolled cast iron obtained in the rolling process varies depending on the rolling conditions. When the rolling conditions are high, in the rolling process, graphitization proceeds with the
圧延条件が低温である場合には、圧延工程において黒鉛化が進行せず、黒鉛生成核１３０が分散した圧延鋳鉄３３が得られる。黒鉛化が進行していない圧延鋳鉄３３に短時間の熱処理を施すことによって、黒鉛化を進行させて、黒鉛生成核１３０を核として形成された黒鉛粒子１２４を生成させる。圧延鋳鉄３３中には、黒鉛生成核１３０が分散しているので、短時間の熱処理によって、迅速に黒鉛化が進行し、加工性に優れた圧延鋳鉄４３が、比較的簡便な工程で作製される。
When the rolling conditions are low, graphitization does not proceed in the rolling process, and rolled cast
黒鉛生成核１３０が分散している鋳片２２を原料として、黒鉛が分散した圧延鋳鉄（３２、４２、４３）のいずれを作製するかは、製造コスト、加工性、制振性などを考慮して決定すればよい。加工性は、一般的に、圧延鋳鉄４３が最も良く、次に圧延鋳鉄４２、その次に圧延鋳鉄３２が良い。したがって、加工性に優れる圧延鋳鉄を製造したい場合には、低温条件下において、黒鉛化を進行させずに鋳片を圧延処理し、その後、熱処理する工程を採用すればよい。制振性は、一般的に、圧延鋳鉄４２が最も良く、次に圧延鋳鉄３２、その次に圧延鋳鉄４３が良い。したがって、制振性に優れる圧延鋳鉄を製造したい場合には、高温条件下において、黒鉛化を進行させながら鋳片を圧延処理し、その後、熱処理する工程を採用すればよい。製造コストを優先する場合には、圧延後の熱処理が不要な、圧延鋳鉄３２を製造する工程を採用すればよい。
Whether to produce rolled cast iron (32, 42, 43) in which graphite is dispersed using the
図１を用いて説明したように、本発明の鋳片は、好ましくは、鋳片の内部に、熱が加えられた際に、黒鉛粒子の生成の核として作用し、黒鉛粒子の生成を促進する黒鉛生成核が分散されている。このような黒鉛生成核が分散している鋳片を原料として用いることによって、加工性に優れる圧延鋳鉄を、簡便な工程で製造することが可能である。 As described with reference to FIG. 1, the slab of the present invention preferably acts as a nucleus for generating graphite particles when heat is applied to the inside of the slab, and promotes the generation of graphite particles. The graphite production nuclei to be dispersed are dispersed. By using a slab in which such graphite production nuclei are dispersed as a raw material, it is possible to produce a rolled cast iron having excellent workability by a simple process.
黒鉛生成核は、鋳片内部に存在し、黒鉛粒子の生成を促進する作用を有する材料であれば、特に限定されない。鋳片に分散している黒鉛生成核は、球状化剤元素の酸化物、硫化物、窒化物またはこれらの複合化合物である。２種以上の黒鉛生成核が分散していてもよい。球状化剤元素としては、Ｍｇ、Ｃａ、希土類元素（ＲＥＭ）が含有されることが好ましく、球状化促進効果が大きいＭｇが含有されることが、より好ましい。球状化剤元素は、単一元素であってもよいし、複数の元素からなる混合物であってもよい。球状化剤元素の具体例としては、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｍｇ、Ｃａ−Ｓｉ、Ｆｅ−ＲＥＭ、Ｆｅ−Ｍｇ、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃａ−Ｍｇ、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｍｇ−ＲＥＭ、ミッシュメタル、Ｎｉ−Ｍｇなどが挙げられる。 The graphite production nuclei are not particularly limited as long as they are materials that exist inside the slab and have a function of promoting the production of graphite particles. The graphite nuclei dispersed in the slab are oxides, sulfides, nitrides, or composite compounds of these spheroidizing element elements. Two or more types of graphite forming nuclei may be dispersed. As the spheroidizing agent element, Mg, Ca and rare earth elements (REM) are preferably contained, and Mg having a large spheroidizing promotion effect is more preferably contained. The spheronizing agent element may be a single element or a mixture of a plurality of elements. Specific examples of spheroidizing agent elements include Fe-Si-Mg, Ca-Si, Fe-REM, Fe-Mg, Fe-Si-Ca-Mg, Fe-Si-Mg-REM, Misch metal, Ni-Mg Etc.
黒鉛生成核の分散量は、特に限定されないが、分散量が少なすぎると、熱処理時の黒鉛粒子の生成が遅くなり、生産性が低下する虞がある。また、生成する球状黒鉛の密度がやや小さくなり、かつ、黒鉛粒子が粗大になるため、加工性が低下する虞がある。したがって、好ましくは、鋳片における黒鉛生成核の個数密度が５０個/ｍｍ２以上である。 The dispersion amount of the graphite nuclei is not particularly limited. However, if the dispersion amount is too small, the production of graphite particles during the heat treatment is delayed, and the productivity may be reduced. Moreover, since the density of the produced spherical graphite is slightly reduced and the graphite particles are coarse, there is a possibility that the workability is lowered. Therefore, the number density of graphite forming nuclei in the slab is preferably 50 pieces / mm 2 or more.
黒鉛生成核の大きさは、黒鉛粒子形成の核として作用し得るのであれば、特に限定されないが、好ましくは、黒鉛生成核の平均粒径が０．０５μｍ〜５μｍである。黒鉛生成核が小さすぎると、黒鉛粒子生成の核として作用しづらくなる虞がある。また、黒鉛生成核が大きすぎると、生成する黒鉛粒子が粗大になり、加工性などが低下する虞がある。ここで、粒子の直径とは、粒子の円相当径を意味している。粒子の直径は、例えば、断面を観察して所定領域内の全粒子の円相当径を測定し、その平均を算出することによって求められる。他の測定方法が採用されてもよい。 The size of the graphite-forming nuclei is not particularly limited as long as it can act as a nucleus for forming graphite particles, but the average particle diameter of the graphite-forming nuclei is preferably 0.05 μm to 5 μm. If the graphite formation nuclei are too small, it may be difficult to act as nuclei for the formation of graphite particles. On the other hand, if the graphite nuclei are too large, the generated graphite particles become coarse and the workability may be reduced. Here, the particle diameter means the equivalent circle diameter of the particle. The diameter of the particles can be obtained, for example, by observing a cross section, measuring the equivalent circle diameter of all particles in a predetermined region, and calculating the average. Other measurement methods may be employed.
球状化剤元素を添加して、鋳片の内部に、黒鉛生成核を分散させた場合、圧延前の鋳片においては黒鉛化が進行せずに、黒鉛生成核として分散されていることが好ましい。ただし、黒鉛粒子が少しでも存在している態様を排除する趣旨ではなく、圧延可能である範囲で、黒鉛生成核を中心とする黒鉛粒子が生成していてもよい。つまり、黒鉛生成核のみが分散しており、黒鉛粒子は分散していない鋳片が好ましいが、黒鉛生成核とともに多少の黒鉛粒子が分散している鋳片であってもよい。 When a spheroidizing agent element is added and graphite formation nuclei are dispersed inside the slab, it is preferable that the slab before rolling is dispersed as graphite formation nuclei without causing graphitization. . However, it is not intended to exclude an aspect in which graphite particles are present as much as possible, but graphite particles having graphite-forming nuclei as a center may be generated within a range where rolling is possible. That is, a slab in which only graphite-forming nuclei are dispersed and graphite particles are not dispersed is preferable, but a slab in which some graphite particles are dispersed together with graphite-forming nuclei may be used.
本発明の第２は、本発明の第１の鋳片を圧延して得られる圧延鋳鉄に関する。圧延鋳鉄とは、鋳片の圧延によって得られる製造物を意味する。圧延鋳鉄としては、例えば、薄板鋳鉄、厚板鋳鉄、条鋳鉄などが挙げられる。条鋳鉄としては、棒材、線材、レール材、山形、Ｉ形またはＨ形等の断面の形材、および矢板材等が挙げられる。例えば、図１における、圧延鋳鉄（３１、３２、３３、４１、４２、４３、５１）が、本発明の第２の圧延鋳鉄である。 2nd of this invention is related with the rolled cast iron obtained by rolling the 1st slab of this invention. Rolled cast iron means a product obtained by rolling a slab. Examples of rolled cast iron include thin plate cast iron, thick plate cast iron, and strip cast iron. Examples of the cast iron include a bar, a wire, a rail, a cross-sectional shape such as a mountain shape, an I shape or an H shape, and a sheet pile material. For example, the rolled cast iron (31, 32, 33, 41, 42, 43, 51) in FIG. 1 is the second rolled cast iron of the present invention.
圧延鋳鉄は、好ましくは、内部に黒鉛粒子が分散しており、より好ましくは、黒鉛生成核を中心として形成された黒鉛粒子が分散している。黒鉛粒子の形状は、球状黒鉛であってもよいし、伸延した黒鉛であってもよい。球状黒鉛および伸延した黒鉛の双方が、圧延鋳鉄中に分散していてもよい。分散している黒鉛粒子の形状は、圧延鋳鉄の製造方法によって異なる。例えば、圧延工程において黒鉛粒子を生成させる場合には、圧延鋳鉄３２のように、伸延した黒鉛粒子が分散している圧延鋳鉄が得られる。伸延した黒鉛粒子が分散している圧延鋳鉄を熱処理することによって、圧延鋳鉄４２のように、伸延した黒鉛粒子と球状の黒鉛粒子とが分散している圧延鋳鉄が得られる。圧延工程において黒鉛粒子を生成させずに、その後の熱処理工程において黒鉛粒子を生成させる場合には、圧延鋳鉄４３のように、球状の黒鉛粒子が分散している圧延鋳鉄が得られる。なお、本願において、球状黒鉛とは必ずしも完全な球体という意味ではなく、表面に凹凸があっても良く、また部分的には平面部を有していても良い。
The rolled cast iron preferably has graphite particles dispersed therein, and more preferably, graphite particles formed around graphite-forming nuclei are dispersed. The shape of the graphite particles may be spherical graphite or expanded graphite. Both spheroidal graphite and elongated graphite may be dispersed in the rolled cast iron. The shape of the dispersed graphite particles varies depending on the method for producing rolled cast iron. For example, when producing graphite particles in the rolling process, rolled cast iron in which elongated graphite particles are dispersed is obtained like
圧延鋳鉄中に分散している黒鉛粒子は、その外周の一部または全体がフェライトで覆われていることが好ましい。フェライトが外周に形成されている黒鉛粒子が分散している圧延鋳鉄は、加工性が良好である。好ましくは、鋳鉄中のフェライトの占める割合が７０体積％以上であることが望ましい。フェライトの割合が７０体積％以上であると、加工性が良好な圧延鋳鉄が得られる。フェライトの割合は、鋳片断面におけるフェライトの面積を測定することで算出される。 The graphite particles dispersed in the rolled cast iron are preferably partially or entirely covered with ferrite. Rolled cast iron in which graphite particles in which ferrite is formed on the outer periphery is dispersed has good workability. Preferably, the proportion of ferrite in cast iron is 70% by volume or more. When the proportion of ferrite is 70% by volume or more, rolled cast iron with good workability can be obtained. The ratio of ferrite is calculated by measuring the area of ferrite in the cross section of the slab.
圧延鋳鉄における黒鉛粒子の分散量は、特に限定されないが、分散量が少なすぎると、加工性が低くなる虞がある。このため、好ましくは、圧延鋳鉄における黒鉛粒子の個数密度が５０個/ｍｍ２以上である。 The amount of graphite particles dispersed in the rolled cast iron is not particularly limited, but if the amount of dispersion is too small, the workability may be lowered. For this reason, Preferably, the number density of the graphite particles in rolled cast iron is 50 particles / mm 2 or more.
黒鉛粒子の大きさや形状については、特に限定されないが、黒鉛粒子が粗大化すると、加工性が損なわれる虞がある。このため、分散している黒鉛粒子は、大きすぎないことが好ましい。具体的には、伸延した黒鉛が分散している場合には、伸延した黒鉛の平均幅が０．４ｍｍ以下、平均長さが５０ｍｍ以下であることが好ましい。球状の黒鉛が分散している場合には、球状の黒鉛の平均粒径が０．４ｍｍ以下であることが好ましい。平均幅、平均長さ、および平均粒径は、黒鉛粒子が分散している圧延鋳鉄の断面を観察することによって求められ得る。他の測定方法が採用されてもよい。 The size and shape of the graphite particles are not particularly limited, but if the graphite particles are coarsened, the workability may be impaired. For this reason, it is preferable that the dispersed graphite particles are not too large. Specifically, when the elongated graphite is dispersed, the average width of the elongated graphite is preferably 0.4 mm or less and the average length is 50 mm or less. When spherical graphite is dispersed, the average particle size of spherical graphite is preferably 0.4 mm or less. The average width, average length, and average particle size can be determined by observing a cross section of rolled cast iron in which graphite particles are dispersed. Other measurement methods may be employed.
本発明の第３は、鉄スクラップを鉄源の一部として使用して、本発明の第１の鋳片を製造する方法に関する。即ち、本発明の第３は、銅（Ｃｕ）または錫（Ｓｎ）の少なくとも一方を含有する鉄スクラップを、鉄源の一部として使用して、溶鉄を得る段階と、前記溶鉄を鋳造して、０．１質量％以上の銅、または０．００８質量％以上の錫の少なくとも一方を含有し、白鋳鉄組織を有する鋳片を得る段階とを有する、鋳片の製造方法である。以下、本発明の第３について、詳細に説明する。 The third of the present invention relates to a method for producing the first slab of the present invention using iron scrap as part of the iron source. That is, the third aspect of the present invention is the step of obtaining molten iron using iron scrap containing at least one of copper (Cu) or tin (Sn) as a part of the iron source, and casting the molten iron. And a step of obtaining a cast slab containing at least one of 0.1% by mass or more of copper or 0.008% by mass or more of tin and having a white cast iron structure. Hereinafter, the third aspect of the present invention will be described in detail.
まず、ＣｕまたはＳｎの少なくとも一方を含有する鉄スクラップを鉄源の一部として使用して、溶鉄を得る。鉄源として鉄スクラップを用いることによって、資源の有効活用が可能である。鉄鉱石、焼結鉱、石灰石、コークス、ペレットなどの原料の使用量および製銑工程については、特に限定されない。例えば、鉄スクラップを原料として電気炉において溶鉄を得て、この溶鉄を、高炉から出銑された溶鉄と混合して、ＣｕまたはＳｎの少なくとも一方を含有する溶鉄を得る。 First, molten iron is obtained by using iron scrap containing at least one of Cu and Sn as part of the iron source. Effective use of resources is possible by using iron scrap as an iron source. The amount of raw materials such as iron ore, sintered ore, limestone, coke and pellets and the iron making process are not particularly limited. For example, molten iron is obtained in an electric furnace using iron scrap as a raw material, and this molten iron is mixed with molten iron discharged from a blast furnace to obtain molten iron containing at least one of Cu and Sn.
溶鉄は、鋳造され、０．１質量％以上の銅、または０．００８質量％以上の錫の少なくとも一方を含有し、白鋳鉄組織を有する鋳片が製造される。鋳造は、連続鋳造法が採用されても、バッチ式鋳造法が採用されてもよいが、冷却速度が小さいほど黒鉛が生成する傾向があるため、冷却速度を大きくしやすい連続鋳造法が好ましい。また、連続鋳造法を用いた方が、鋳片製造の生産性が向上する。鋳造に用いられる装置は、既に得られている知見を適宜参照して、決定されればよい。例えば、連続鋳造法においては、取鍋、タンディッシュ、鋳型、サポートロール、スプレーノズルなどを備えた連続鋳造装置が用いられる。好ましくは、鋳型として、水冷銅鋳型が用いられる。水冷銅鋳型を用いることによって、鋳片の冷却速度を高めることが可能である。また、グラファイト製の鋳型と用いる場合に比べて、鋳型に起因する黒鉛の生成を抑制可能である。 Molten iron is cast to produce a cast slab containing at least one of 0.1% by mass or more of copper or 0.008% by mass or more of tin and having a white cast iron structure. For casting, a continuous casting method or a batch casting method may be employed. However, the lower the cooling rate, the more the graphite tends to be generated. Therefore, the continuous casting method that easily increases the cooling rate is preferable. Moreover, the productivity of slab production is improved by using the continuous casting method. The apparatus used for casting may be determined by appropriately referring to the knowledge already obtained. For example, in the continuous casting method, a continuous casting apparatus including a ladle, a tundish, a mold, a support roll, a spray nozzle, and the like is used. Preferably, a water-cooled copper mold is used as the mold. By using a water-cooled copper mold, it is possible to increase the cooling rate of the slab. In addition, it is possible to suppress the generation of graphite due to the mold as compared with the case of using with a graphite mold.
鋳造条件は、白鋳鉄が得られる冷却速度となるように制御されることが好ましい。具体的な冷却速度は、鋳造条件によって影響を受けるため一義的に規定できないが、得られた知見や事前調査等を用いて適宜決定すればよい。一般的には、冷却速度が大きい方が、白鋳鉄が得られやすい。 The casting conditions are preferably controlled so as to obtain a cooling rate at which white cast iron is obtained. Although the specific cooling rate is unambiguously defined because it is affected by the casting conditions, it may be appropriately determined by using the obtained knowledge or preliminary investigation. In general, white cast iron is easily obtained when the cooling rate is high.
黒鉛生成核を鋳片に分散させる場合には、取鍋やタンディッシュに球状化剤元素を添加する。球状化剤元素の添加量は、最終製品としての圧延鋳鉄が良好な加工性を確保できる量であれば、特に規定するものではなく、事前調査等により適宜設定すれば良い。通常は溶鉄に対して０．０２質量％程度の濃度となるように、球状化剤元素が添加される。 When the graphite nuclei are dispersed in the slab, a spheronizing agent element is added to a ladle or tundish. The addition amount of the spheroidizing agent element is not particularly limited as long as the rolled cast iron as the final product can secure good workability, and may be appropriately set by a preliminary survey or the like. Usually, the spheroidizing agent element is added so as to have a concentration of about 0.02% by mass with respect to the molten iron.
必要であれば、クロムやニッケルなどの他成分が、溶鉄に対して添加されてもよい。ただし、ニッケルなどの高価な材料は、製造コストを上昇させてしまうため、添加量は少なくすることが好ましい。 If necessary, other components such as chromium and nickel may be added to the molten iron. However, since expensive materials such as nickel increase the manufacturing cost, it is preferable to reduce the addition amount.
連続鋳造によって得られる鋳片が厚すぎると、中心部での冷却速度が低下し、黒鉛化が進行する虞がある。このため、連続鋳造によって得られる、スラブまたはブルームである鋳片の厚さは、好ましくは１〜１２０ｍｍである。この厚さの鋳片を製造するには、例えば、薄スラブ連鋳機を用いて製造すると、厚みが３０〜１２０ｍｍ程度の鋳片が得られる。さらには、ベルトやロールといった移動鋳型を用いる双ベルト、短ベルト、双ドラム、短ドラム鋳造機で鋳造すると、厚みが１〜３０ｍｍ程度の鋳片が得られる。棒状の製品を製造する場合には、四角や円形の断面を持つビレットの連続鋳造機が用いられてもよい。ビレットである鋳片の断面は、四角の辺の長さまたは円の直径が、通常は、７５〜２５０ｍｍ程度である。 If the slab obtained by continuous casting is too thick, the cooling rate at the center portion may decrease, and graphitization may proceed. For this reason, the thickness of the slab which is a slab or bloom obtained by continuous casting is preferably 1 to 120 mm. In order to manufacture a slab of this thickness, for example, when it is manufactured using a thin slab continuous casting machine, a slab having a thickness of about 30 to 120 mm is obtained. Furthermore, when casting is performed by a twin belt, a short belt, a twin drum, or a short drum casting machine using a moving mold such as a belt or a roll, a slab having a thickness of about 1 to 30 mm is obtained. In the case of manufacturing a rod-shaped product, a billet continuous casting machine having a square or circular cross section may be used. As for the cross section of the slab which is a billet, the length of a square side or the diameter of a circle is usually about 75 to 250 mm.
得られた鋳片は、圧延処理が施され、各種製品となる。場合によっては、圧延処理が施されなくてもよい。例えば、双ベルト、短ベルト、双ドラム、短ドラム鋳造機で鋳造して得られた、厚みが１〜３０ｍｍ程度の鋳片を、加熱処理して黒鉛化することによって得られた鋳鉄が、製品として使用されてもよい。 The obtained slab is subjected to a rolling process to become various products. Depending on the case, the rolling process may not be performed. For example, cast iron obtained by heating and graphitizing a cast piece having a thickness of about 1 to 30 mm obtained by casting with a twin belt, short belt, twin drum, short drum casting machine is a product. May be used as
圧延処理は、好ましくは熱間圧延が用いられる。黒鉛生成核が分散している鋳片を熱間圧延処理する場合には、温度条件の制御が重要である。熱間圧延の処理温度が高温であると、圧延の際に黒鉛の生成が進行し、得られる圧延鋳鉄の内部には、黒鉛粒子が分散する（図１の圧延鋳鉄３２を参照）。圧延工程において黒鉛粒子の生成を進行させた場合、熱処理工程を用いずに、黒鉛粒子が内部に分散している、加工性に優れる圧延鋳鉄が得られる。しかしながら、加工性を向上させるために、圧延鋳鉄に熱処理を加えてもよい。圧延処理の過程において黒鉛粒子の生成が進行する場合には、得られる圧延鋳鉄の内部には、伸延した黒鉛粒子が分散する。伸延した黒鉛粒子とともに、球状黒鉛も形成され得る。一方、熱間圧延の処理温度が低温であると、圧延の際に黒鉛の生成が進行せず、黒鉛粒子が分散していない圧延鋳鉄が得られる（図１の圧延鋳鉄３３を参照）。黒鉛粒子が分散していない圧延鋳鉄は、その後の熱処理によって黒鉛化を進行させて、加工性に優れる圧延鋳鉄を得る。
As the rolling treatment, hot rolling is preferably used. When hot-rolling a slab in which graphite nuclei are dispersed, control of temperature conditions is important. When the hot rolling treatment temperature is high, the generation of graphite proceeds during rolling, and graphite particles are dispersed inside the obtained rolled cast iron (see the rolled
具体的には、圧延温度が９００℃を超えると、黒鉛の生成が進行する傾向がある。従って、圧延工程と同時に黒鉛の生成を進行させる場合には、圧延温度を９００℃を超える温度とするとよい。逆に、圧延工程と同時に黒鉛の生成を進行させない場合には、圧延温度を９００℃以下とするとよい。圧延前の加熱温度についても、同様の観点から、温度を制御するとよい。例えば、黒鉛の生成を進行させたくない場合には、圧延前の加熱温度を９００℃以下とするとよい。圧延前の加熱温度および圧延温度の上限については、特に限定されないが、通常は、鉄の融点である１１５０℃以下とされる。 Specifically, when the rolling temperature exceeds 900 ° C., the generation of graphite tends to proceed. Therefore, when the production of graphite proceeds simultaneously with the rolling process, the rolling temperature is preferably set to a temperature exceeding 900 ° C. Conversely, when the generation of graphite does not proceed simultaneously with the rolling process, the rolling temperature is preferably 900 ° C. or lower. The heating temperature before rolling may be controlled from the same viewpoint. For example, when it is not desired to advance the generation of graphite, the heating temperature before rolling is preferably 900 ° C. or lower. The upper limit of the heating temperature and rolling temperature before rolling is not particularly limited, but is usually set to 1150 ° C. or lower which is the melting point of iron.
熱間圧延後の冷却工程は、フェライトの割合が増加し、圧延鋳鉄の加工性が向上するように、冷却工程を制御することが好ましい。具体的には、熱間圧延後の冷却過程で７３０〜６５０℃で一旦保持するか、７３０℃から３００℃までの間を徐冷することが望ましく、その冷却速度は１０℃／ｍｉｎ以下の冷却速度とすることが好ましい。この温度範囲を外れると、フェライトの生成がうまく進行しない可能性がある。 In the cooling step after hot rolling, it is preferable to control the cooling step so that the ratio of ferrite is increased and the workability of the rolled cast iron is improved. Specifically, it is desirable to hold at 730 to 650 ° C. in the cooling process after hot rolling or to gradually cool between 730 ° C. and 300 ° C., and the cooling rate is 10 ° C./min or less. It is preferable to set the speed. Outside this temperature range, ferrite formation may not proceed well.
圧延鋳鉄を加熱処理することによって、黒鉛を生成させることが可能である。黒鉛の生成によって、圧延鋳鉄の加工性が向上する。加熱処理される圧延鋳鉄には、好ましくは、黒鉛生成核が分散されている。黒鉛生成核が分散している鋳片を用いて製造された圧延鋳鉄を用いることによって、黒鉛生成に要する加熱処理時間が大幅に短縮可能である。黒鉛生成核が分散している圧延鋳鉄を加熱処理する場合、好ましくは、加熱処理時間は６０分以下である。あまりに長時間の加熱処理を行うと、黒鉛が粗大化し、得られる圧延鋳鉄の特性が低下する虞がある。黒鉛生成核が分散している場合、加熱処理時間が短時間であっても、微細な黒鉛が均一に分散した圧延鋳鉄を製造可能である。 It is possible to produce graphite by heat-treating the rolled cast iron. The production of graphite improves the workability of rolled cast iron. Preferably, graphite cast nuclei are dispersed in the heat-treated rolled cast iron. By using rolled cast iron produced using a cast slab in which graphite nuclei are dispersed, the heat treatment time required for graphite production can be greatly shortened. When heat-treating the rolled cast iron in which the graphite nuclei are dispersed, the heat treatment time is preferably 60 minutes or less. If the heat treatment is performed for an excessively long time, the graphite becomes coarse and the properties of the resulting rolled cast iron may be deteriorated. When graphite nuclei are dispersed, rolled cast iron in which fine graphite is uniformly dispersed can be produced even if the heat treatment time is short.
熱間圧延された圧延鋳鉄は、コイル状に巻き取ってもよい。その際には、フェライト量を増加させるために７５０〜５５０℃の温度でコイルに巻き取ることが好ましい。この範囲の温度で圧延鋳鉄を巻き取ることによって、フェライトの生成がうまく進行する。また、熱間圧延された圧延鋳鉄を、さらに必要に応じて冷間圧延しても良い。 The hot-rolled cast iron may be wound into a coil shape. In that case, in order to increase the amount of ferrite, it is preferable to wind the coil at a temperature of 750 to 550 ° C. By winding the rolled cast iron at a temperature in this range, the formation of ferrite proceeds well. Moreover, you may cold-roll the hot-rolled cast iron further as needed.
＜実施例１＞
高炉から出銑した溶銑を、転炉型の精錬容器に移した後、鋼スクラップを添加し、表１に示す成分となるように調整した。その後、鍋に移し、球状化剤としてＦｅ−Ｓｉ−Ｍｇを添加した。球状化剤が添加された溶鉄を、水冷銅鋳型を備えた垂直型の連続鋳造機に注入し、幅８００ｍｍ、厚１００ｍｍのスラブを、鋳造速度１．０ｍ／分で連続鋳造した。得られた白鋳鉄組織を有する鋳片を、加熱炉において１１００℃で加熱した後、熱間圧延機で１０００〜８５０℃で圧延して圧延板を得た。得られた圧延板中には、伸延した黒鉛が分散しており、圧延板における欠陥はなかった。圧延板の加工性は良好であり、制振性は優れていた。
<Example 1>
After the hot metal discharged from the blast furnace was transferred to a converter-type refining vessel, steel scrap was added and adjusted to the components shown in Table 1. Then, it moved to the pan and Fe-Si-Mg was added as a spheroidizing agent. The molten iron to which the spheroidizing agent was added was poured into a vertical continuous casting machine equipped with a water-cooled copper mold, and a slab having a width of 800 mm and a thickness of 100 mm was continuously cast at a casting speed of 1.0 m / min. The obtained slab having the white cast iron structure was heated at 1100 ° C. in a heating furnace, and then rolled at 1000 to 850 ° C. with a hot rolling mill to obtain a rolled plate. In the obtained rolled sheet, expanded graphite was dispersed, and there were no defects in the rolled sheet. The workability of the rolled plate was good and the vibration damping property was excellent.
＜実施例２〜５＞
鋳片の成分、球状化剤を表１に示すように変更して、圧延板を製造した。実施例２および３においては、加熱炉における温度を９００℃、圧延温度を８５０〜７００℃とし、得られた圧延板にさらに９５０℃の熱処理を加えた以外は、実施例１と同様の条件により、球状黒鉛が分散した圧延板を得た。実施例４および５においては、実施例１と同様、加熱炉における温度を１１００℃、圧延温度を１０００〜８５０℃として、伸延黒鉛が分散した圧延板を得た。得られた圧延板の評価は、表１に示す通りである。
<Examples 2 to 5>
The components of the slab and the spheroidizing agent were changed as shown in Table 1 to produce rolled sheets. In Examples 2 and 3, the temperature in the heating furnace was set to 900 ° C., the rolling temperature was set to 850 to 700 ° C., and heat treatment at 950 ° C. was further added to the obtained rolled plate, under the same conditions as in Example 1. A rolled plate in which spherical graphite was dispersed was obtained. In Examples 4 and 5, similarly to Example 1, the temperature in the heating furnace was set to 1100 ° C., the rolling temperature was set to 1000 to 850 ° C., and a rolled sheet in which the extruding graphite was dispersed was obtained. The evaluation of the obtained rolled sheet is as shown in Table 1.
＜比較例１〜２＞
比較例１は、鋼組織となる成分系における製造例である。比較例２は、ねずみ鋳鉄となる成分系における製造例である。
<Comparative Examples 1-2>
Comparative Example 1 is a production example in a component system that becomes a steel structure. Comparative Example 2 is a production example in a component system that becomes gray cast iron.
表１に示すように、本発明の鋳片は、ＣｕまたはＳｎの少なくとも一方を所定量以上含有し、圧延時に欠陥が発生しにくい。しかも、本発明の鋳片を圧延して得られた圧延鋳鉄は、加工性および制振性が良好である。このような鋳片によって、ＣｕまたはＳｎを多く含む、鉄スクラップなどの鉄源が有効に再利用される。 As shown in Table 1, the slab of the present invention contains a predetermined amount or more of at least one of Cu or Sn and is less likely to cause defects during rolling. Moreover, the rolled cast iron obtained by rolling the slab of the present invention has good workability and vibration damping properties. By such a slab, iron sources such as iron scrap containing a large amount of Cu or Sn are effectively reused.
１０…溶鉄、１１…溶鉄、１２…溶鉄、２０…鋳片、２１…鋳片、２２…鋳片、３０…圧延鋳鉄、３１…圧延鋳鉄、３２…圧延鋳鉄、３３…圧延鋳鉄、４１…圧延鋳鉄、４２…圧延鋳鉄、４３…圧延鋳鉄、５１…圧延鋳鉄、１１０…黒鉛生成核、１２０…球状黒鉛、１２１…薄片状黒鉛、１２２…黒鉛粒子、１２３…黒鉛粒子、１２３’…黒鉛粒子、１２４…黒鉛粒子、１３０…黒鉛生成核。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記溶鉄を鋳造して、０．１質量％以上の銅、または０．００８質量％以上の錫の少なくとも一方を含有し、白鋳鉄組織を有する鋳片を得る段階と、
前記鋳片を圧延して圧延鋳鉄を得る段階と、
を有することを特徴とする、圧延鋳鉄の製造方法。 Using iron scrap containing at least one of copper or tin as part of the iron source to obtain molten iron;
Casting the molten iron to obtain a cast slab containing white cast iron structure containing at least one of 0.1 mass% or more of copper or 0.008 mass% or more of tin;
Rolling the slab to obtain rolled cast iron;
A method for producing rolled cast iron , comprising:
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