JP5138114B1

JP5138114B1 - 鋳鉄の黒鉛球状化処理時における球状化剤の上部を覆うカバー材

Info

Publication number: JP5138114B1
Application number: JP2012152586A
Authority: JP
Inventors: 紘平吉川
Original assignee: 石川ライト工業株式会社
Priority date: 2012-07-06
Filing date: 2012-07-06
Publication date: 2013-02-06
Anticipated expiration: 2032-07-06
Also published as: TWI439549B; CN103525968A; KR101560034B1; JP2014015644A; TW201402826A; KR20140005746A; CN103525968B

Abstract

【課題】高温過酷な作業環境の中、軽量にて取扱いが簡単であり、除滓剤としての効果を併せ持つダクタイル鋳鉄の製造時に使用される黒鉛球状化剤のカバー材を得る。
【解決手段】火山性珪酸塩鉱物であって、ＳｉＯ_２を７０〜７５重量％、Ａｌ_２Ｏ_３を１２〜１４重量％、Ｋ_２Ｏを３〜５重量％、Ｎａ_２Ｏを３〜４重量％、ＣａＯを０．７〜１．５重量％、Ｆｅ_２Ｏ_３を１．２〜１．５重量％、ＭｇＯを０．１〜０．２重量％、ＴｉＯ_２を０．０５〜０．１重量％を含む多孔質としたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、ダクタイル鋳鉄の製造時に使用される黒鉛球状化剤のカバー材に関するものであり、詳しくは高温過酷な作業環境の中、軽量にて取扱いが簡単であり、除滓剤としての効果を併せ持つカバー材に関するものである。

従来、この種の球状黒鉛鋳鉄の製造技術は、適正な溶湯を得るための溶解法、脱硫法、黒鉛球状化処理法、および強固な鋳型を得るための造型法、さらには注湯法等を好ましく組み合わせることにより成り立っている。

溶解法、造型法および注湯法については普通鋳鉄鋳物についても共通であり、脱硫法および黒鉛球状化処理方法が、球状黒鉛鋳鉄を製造する場合に特有の技術である。
黒鉛状化処理剤としては、過去には主にＣｅからなるＲＥＭ、あるいはＣａ等も用いられたが、現在では主としてＭｇが使用されている。

また、鋳鉄の黒鉛球状化処理時において、黒鉛球状化剤の急激な反応を制御し、安定した球状化を実現するため、取鍋の底部に置かれた球状化剤であるＭｇ合金の上部を覆うカバー材が用いられている。

この種のカバー材としては、Ｆｅ−Ｓｉ合金、Ｆｅ合金等を採用することができ、カバー材は、黒鉛球状化剤を覆っていることが好ましい。
具体的には、ポンチ屑や釘の頭、或いはフェロシリコン等の鉄が主成分である材料が使用されている。

特開平０８−０２０８１２号公報特開２００２−０９７５０９号公報特開２０１０−０９５７５２号公報

従来の上記カバー材の主成分は比重が重い鉄であるため、比重が４．５〜７．８ｇ／ｃｍ^３と大きく、取り扱いが簡易であるとは言えない。
したがって、高温環境で短時間に正確な被覆作業が要求されるダクタイル鋳造には、難点のある材料であると共に、作業負荷の軽減が望まれている。
また、この種のカバー材は黒鉛球状化剤の急激な反応を制御し、安定した球状化を実現するため、球状化剤と溶湯の接触面を覆うのが目的であり、単位重量当たりの体積が大きいことや、安価に入手できるカバー材が望まれる。

更に、ダクタイル鋳鉄の溶解の作業には、黒鉛球状化と同時に、鋳鉄の成分を調整するための接種が取鍋中で行なわれる。
その時には、それぞれの添加物の全量が含浸されることはなく、一部分は不純物のスラグとして溶融液に浮遊するため、この浮遊物を除去しないと不良製品が発生する問題点も指摘されている。

そこで、上記の各目的を達成するため、本発明に係るダクタイル鋳鉄の黒鉛球状化剤のカバー材を、火山性珪酸塩鉱物であって、ＳｉＯ_２を７０〜７５重量％、Ａｌ_２Ｏ_３を１２〜１４重量％、Ｋ_２Ｏを３〜５重量％、Ｎａ_２Ｏを３〜４重量％、ＣａＯを０．７〜１．５重量％、Ｆｅ_２Ｏ_３を１．２〜１．５重量％、ＭｇＯを０．１〜０．２重量％、ＴｉＯ_２を０．０５〜０．１重量％を含む多孔質の粒子としたことを特徴とするものである。

請求項２に記載の黒鉛球状化剤のカバー材の発明は、径が５ｍｍ以下の多孔質の粒状体に形成されており、嵩比重が０．５〜１．０ｇ/ｃｍ^３と、従来のポンチ屑や釘の頭またはフェロシリコン等の鉄を主成分とするカバー材と比較すると大幅に軽量となり、取扱いが簡易となって正確に黒鉛球状化剤を覆うことが出来ることを特徴とする。

また請求項３に記載の発明は、黒鉛球状化剤に密着性が良くなるように、取鍋の形状や容量に応じ、また溶融の温度や黒鉛球状化剤の反応時間を勘案し、径が５ｍｍ〜１０ｍｍの球状に、または長さが５ｍｍ〜１０ｍｍの棒状に成型され、目標の機械的性質が得られるようにしたことを特徴とするものである。

さらに、請求項４に記載の発明は、カバー材の溶融温度が１，１００〜１，２００℃であり、溶解すると発泡膨張して湯面に浮上して浮遊し、不純物のスラグと結合する作用を有する黒鉛球状化剤のカバー材を得ることを特徴とする。

本発明の黒鉛球状化剤のカバー材は、火山性珪酸塩鉱物であるＳｉＯ_２を７０〜７５重量％の主成分とする多孔質の粒子の材料にて、ダクタイル鋳鉄の黒鉛球状化剤のカバー材として提供することができるため、安価に大幅に軽量化し、作業性の向上を実現する効果を得られるのである。

本発明の黒鉛球状化剤のカバー材は、比重が０．５〜１．０ｇ／ｃｍ^３で粒子径が５ｍｍ以下の多孔質の粒状体とし、径が５ｍｍ〜１０ｍｍの球状に、または長さが５ｍｍ〜１０ｍｍの棒状に成型することで、溶湯と黒鉛球状化剤の遮断を確実に行い、溶湯の温度や充填量により、選択した形状および外形で適正な溶解と黒鉛球状化の反応時間を設定することが可能となる効果を有する。

本発明の黒鉛球状化剤のカバー材は１，１００〜１，２００℃で溶解し、湯面に浮上するため、湯面に浮遊している溶解したスラグや黒鉛球状化剤の未含浸物と接合して、不純物を取り除く効果が得られる。
湯面に浮遊する溶解したスラグや黒鉛球状化剤の不純物は、ダクタイル鋳造の製品に悪影響を及ぼすため取り除かなければならず、除滓剤を減量する効果も得られる。

粒子径が１．７ｍｍ〜５．０ｍｍの本発明に係るカバー材における熔融鋳鉄の反応後の黒鉛球状化の組織写真である。粒子径が０．１ｍｍ〜０．３ｍｍの本発明に係るカバー材における熔融鋳鉄の反応後の黒鉛球状化の組織写真である。粒子径が０．１ｍｍ以下／０．１〜０．３ｍｍ（１／１）の本発明に係るカバー材における熔融鋳鉄の反応後の黒鉛球状化の組織写真である。ポンチ屑を用いた従来のカバー材における熔融鋳鉄の反応後の黒鉛球状化の組織写真である。

火山性珪酸塩鉱物のＳｉＯ_２が７０〜７５重量%を主成分とする多孔質の粒子は、大きくなるほど接着性が少なく、粒子径が０．３ｍｍ〜５ｍｍの場合の成型、或いは径が５ｍｍ〜１０ｍｍの球状に、または長さが５ｍｍ〜１０ｍｍの棒状の成型にはバインダーが必要となる。
粒度分布により水ガラスまたはベントナイトを３〜１５重量％用いて、転動又は押し出し、圧縮による造粒を実施して黒鉛球状化剤のカバー材を得る。

更に、多孔質の粒子が０．３ｍｍ以下にて、０．１ｍｍ以下の粒子が５０％を越える粒度分布の時には、水分を１０〜１５重量％にして、バインダーとして押し出し又は圧縮により成型するのが特に有効である。

ダクタイル鋳鉄の黒鉛球状化剤のカバー材として使用する時には、水分を１．０重量％以下とするのが好ましく、天日または加熱や送風等の環境条件によっては、更に水分調整をすることが望ましい。

次に、上記発明の火山性珪酸塩鉱物の多孔質の粒子による黒鉛球状化剤のカバー材の使用の実施例について説明する。

（実施例１）
黒鉛るつぼ１５番（２．５Ｌ）用の高周波溶解炉にて、全体量が６，０００ｇで、銑鉄と戻り材、加炭剤および接種剤と球状（ＬＣＳ４) をサンドイッチ法黒鉛球状化用取鍋に同条件で出湯し、本発明に係るカバー材を含む数種類の黒鉛球状化剤のカバー材を用いて、球状化反応を行なったダクタル鋳鉄の組成分を分析、比較した結果は表１の通りであった。
ダクタイル鋳鉄の組成分はＪＩＳ規格で指定されており、本発明に係るカバー材を使用したものは規格を充足していると共に、ポンチ屑を使用したものと比べても遜色がないものである。

（実施例２）
実施例１にて、溶融し数種類の黒鉛球状化剤のカバー材で作成した、テストピースの機械的性質を比較し、ダクタイル鋳鉄としてのＪＩＳ規格と照合して表２に示した。
その結果、本発明に係るカバー材を使用したものは規格を充足していると共に、ポンチ屑を使用したものと比べても遜色がないものである。

（実施例３）
実施例１にて、溶融し数種類の黒鉛球状化剤のカバー材を使って行なった球状化率を５％のナイタール腐食液で処理をし、倍率１００×０．８倍相当で視野範囲（幅）０．９８ｍｍで比較をした結果は表３の通りであった。
球状化率の確認方法としてＪＩＳにおいて、倍率１００倍とし、５視野についての形状分類を参考図に基づいて行なう黒鉛球状化率の算出方法があり、現在は金属顕微鏡と解析ソフトにより判別している。
また、図１乃至図５は、図面の簡単な説明の項で記した各カバー材を使用した熔融鋳鉄の反応後の黒鉛球状化の実体を確認する組織写真の一例である。
その結果、本発明に係るカバー材を使用したものは、ポンチ屑を使用したものと比べて同等かそれ以上の黒鉛球状化率である。

以上のように、本発明に係るカバー材を鋳鉄の黒鉛球状化処理に使用した結果は表１乃至表３の通り、ＪＩＳ規格に適合していること、従来のポンチ屑と同程度の作用効果を奏すると共に、ポンチ屑と比べて、軽量と成り、取扱が容易となる格別の効果を有し、更に、溶解して湯面に浮上して不純物を取り除き除滓剤を減量する効果も得られるものである。

Claims

火山性珪酸塩鉱物であって、ＳｉＯ_２を７０〜７５重量％、Ａｌ_２Ｏ_３を１２〜１４重量％、Ｋ_２Ｏを３〜５重量％、Ｎａ_２Ｏを３〜４重量％、ＣａＯを０．７〜１．５重量％、Ｆｅ_２Ｏ_３を１．２〜１．５重量％、ＭｇＯを０．１〜０．２重量％、ＴｉＯ_２を０．０５〜０．１重量％を含む多孔質の粒子としたことを特徴とする鋳鉄の黒鉛球状化処理時における球状化剤の上部を覆うカバー材。
比重０．５〜１．０ｇ／ｃｍ^３で、径が５ｍｍ以下の多孔質の粒状体であることを特徴とする請求項１記載の鋳鉄の黒鉛球状化処理時における球状化剤の上部を覆うカバー材。
径が５ｍｍ〜１０ｍｍの球状に、または長さが５ｍｍ〜１０ｍｍの棒状に成型され、鋳鉄の溶湯と接すると溶解され湯面に浮上し、下部に設置される黒鉛球状化剤の反応を促進させる請求項１又は２に記載の鋳鉄の黒鉛球状化処理時における球状化剤の上部を覆うカバー材。
溶解温度が１，１００〜１，２００℃であり、溶解して湯面に浮上し、浮遊している不純物を含むスラグと結合し除滓剤としての作用を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の鋳鉄の黒鉛球状化処理時における球状化剤の上部を覆うカバー材。