JPH02125836A

JPH02125836A - 鋳鉄薄板およびその製法

Info

Publication number: JPH02125836A
Application number: JP27455788A
Authority: JP
Inventors: Takatsugu Kusakawa; 草川　隆次
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1988-11-01
Filing date: 1988-11-01
Publication date: 1990-05-14

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、鋳鉄急冷薄板に関する。

［従来の技術］従来の鋳鉄は、鋳造性、耐候性、防振性、熱伝導性など
に優れているが、無可塑性であって、鋳鉄については鋳
物という概念が広く浸透している。

そして、厚さ１〜２ｍｍの薄板の直接鋳造の報告はある
が、１ｍｍ以下の薄板についての研究は非常に少なく、
鋳鉄薄板の実用化は進んでいない。

このなめ、鋳鉄急冷薄板やこれを直接鋳造する技術の開
発が望まれている。

一方、金属ロール及び水などの冷却媒体を利用して溶融
金属を高速度で冷却凝固させ、板、薄帯、線、粒などに
直接成形する液体急冷法の一つに双ロール凝固法がある
。この方法は、回転中の一対のロール間隙に溶融金属を
注湯することにより、薄板状の微細結晶質金属材料を得
るものであって、板厚精度が良くや表面性状の優れた製
品が得られるので薄板の直接製造に適している。

しかし、双ロール凝固法は単ロール法に比べて製造条件
の調整が困難であり、また溶融金属の供給方法が製品に
大きな影響を及ぼす等の技術的課題がある。

［発明が解決しようとする課題］本発明は、靭性のある鋳鉄急冷薄板およびその製法を提
供することを目的としている。また、双ロール凝固法を
使った鋳鉄急冷薄板の製造を碓立することを目的として
いる。

［課題を解決するための手段］上記目的を達成するために、本発明の鋳鉄急冷薄板の製
法においては、ロール間隔を薄板の厚さが０．２〜０．
５ｍｍとなるようにし、冷却速度を１０〜１０”°Ｃ／
ｓとして、冷却後の鋳鉄組織の二次デンドライトアーム
スペーシングが１〜６μｍになるようにしている。この
とき、双ロール凝固法を使って前記冷却速度を得ること
ができる。さらに、傾斜偏平形ノズルを使用して均一な
鋳鉄急冷薄板を得ている。また、本発明の鋳鉄急冷薄板
においては、薄板の厚さが０．２〜０．５ｍｍで、マト
リックスが極めて細かく、薄板に対する１８０度曲げ加
工が可能となっている。具体的には、前記マトリックス
中で二次デンドライトアームスペーシングを１〜６μｍ
として靭性を確保している。

［作用］上記のように構成された製法で鋳鉄薄板を作製すると、
極めて細かいマトリックスが得られ、こうして作製され
た鋳鉄薄板で曲げ加工したとき、１８０度曲げを行って
も鋳鉄薄板に割れが入らない靭性が得られる。

［実施例］図面を参照して本発明を説明する。

本実施例で用いた双ロール装置の概略を第１図に示す。

ロール１０は直径２００ｍｍ、内径１７０ｍｍ、幅４０
ｍｍのＣｕ−Ｃｒ合金製で、ばねによるロール圧下機構
を備えている。ロール１゜の回転数は４００ｒｐｍまで
無段階に変化させることができる。ロール１０の内部に
は冷却水噴射ノズル（図示せず）が挿入されていて、ロ
ール内面にそれぞれ毎分１８００ｍｌの冷却水１２を噴
出することによりロール１０を冷却している。この二つ
のロール１０は、中心を結んだ線が水平面に対して０度
から９０度まで変化させることができるが、本実施例で
は３０度に傾斜させて行った。

また、ロール間隙部への注湯には溶融金属の供給量と流
動の制御を目的として耐熱ボード製の特殊ノズル１４を
用いた。この特殊ノズル１４は６０度の角度でタンデイ
シュ１６に一体に形成されていて、横幅２５ｍｍの偏平
形注湯開口を有している。このノズル１４により、幅の
広い均一な厚みのフィルム状溶融金属流を得られた。さ
らに、ロール間隙部の出口付近には、製造した薄板を誘
導すると共に薄板の破断とロールへの巻き込みを防止す
るために、ガイド１８が設置されている。

次に、前述の双ロール装置を使用した本発明の鋳鉄急冷
薄板の製法を説明する。

母材として鋳物用銑鉄に適量のスチールスクラップ、金
属シリコンを加え共晶組成の成分調整したちのを用い、
クリプトル炉で大気溶解した。−回の溶解量は約２ｋｇ
である。

脱硫処理を行なった後、Ｃａ−８ｉ系球状化剤またはＭ
ｇ系球状化剤を添加して球状化処理を行なった。その後
Ｆｅ−５０％Ｓｉを加え接種処理を行ない、ロール間隙
に特殊ノズル１４を通して注湯した。得られた薄板の化
学組成を第１表に示す。

本実施例では、注湯温度をほぼ一定としロール回転速度
と初期ロール間隙を種々変化させ鋳鉄薄板の厚さを制御
した。すなわち、注湯温度は約１２５０℃に制御し、ロ
ール周速度を６０〜３２０ｍ／ｍｉｎ、初期ロール間隙
を０．１〜０．５ｍｍの間で変化させることにより厚さ
の異なる薄板を作製した。第２表に、薄板が製造された
時の条件とその板厚を示す。

ロール周速度や初期ロール間隙は、（１）式のように、
ノズル１４からの溶融金属の噴出速度（ロール間への供
給速度）と薄板の製造速度（ロール間からの排出速度）
とのバランスにより決定した。

Ｑ＝２πＲｒｄ　１　ｐ　　　　　　　（１）ここで、
Ｑはノズルからの溶融金属の供給速度（ｇ／ｍ１ｎ）、
Ｒはロール半径（ｃｍ）、ｒはロールの回転数、ｄは初
期ロール間隔（ｃｍ）、■は薄板の幅（ｃｍ）　、そし
てρは溶融金属の密度（ｇ／ｃｍ３）である。ロールの
回転速度の増加とロールと溶融金属との接触弧長の減少
に伴い、溶融金属がロールに接している時間が短くなり
ロールから発達する凝固殻の成長時間が減少すると考え
られることから、適当な注湯温度を選べば（１）式によ
って板厚の制御ができる。

作製した薄板は表面性状を観察した後に、一部を切り出
してそのミクロ組織を観察した。腐蝕にはピクラール溶
液（４％ピクリン酸、エチルアルコール溶液）を用いた
。

薄板の表面性状は溶融金属の流れの影響を強く湯に成っ
てしまったものは、凝固殻の圧延された跡が板の中心部
に残りやすかった。

ミクロ組織に関し、鋳造薄板の凝固組織は必ずしも一定
ではないが、本実施例では、溶融金属が急冷凝固されて
いるためにセメンタイトとオーステナイト（常温ではフ
ェライトとパーライトに変化する）の共晶である白銑組
織となっており、表層から柱状デンドライトが中心部ま
で成長している。また、本実施例では、板の中心部には
等軸デンドライト領域は見られず、最小ロールの間隔の
位置でほぼ凝固が完了しているものと思われた。

さらに、厚さの異なる薄板の凝固組織の検査から、板厚
の減少すなわち寸法減少効果による冷却速度の増加によ
り、デンドライト組織が微細になっていることがわかっ
た。これに関し、薄板断面における２次デンドライトア
ームスペーシングの分布の例を第２〜３図に示す。第２
図に示すように、板厚の大きいものく５００μｍ）では
板の中心部に向かうほどアーム間隔の増加が見られるが
、第３図に示すように板厚の小さいもの（２００μｍ）
では表層と中心部にそれほど差が見られなかった。

従って、板厚の小さいものでは細かいマトリックスが均
一に得られていることがわかる。

本実施例による鋳鉄薄板の厚さと融体の平均冷却速度の
関係を推算した結果を第４図に示す。これより冷却速度
は鋳片厚さが薄くなるほど大きくなることがわかる。平
均冷却速度は次式の２次デンドライトアームスペーシン
グと冷却速度の関係を急冷域まで拡大して概算したもの
である。

ｄ２　・２次アーム間隔（μｍ） ■　：冷却速度（°Ｃ／ｍ１ｎ）これより本実施例における急冷凝固中の冷却速度は、お
よそ１０３〜１０５°Ｃ／ｓの範囲であると推算される
。そして、本実施例で得られた鋳鉄の組織から、この範
囲の冷却速度であれば細かいのマトリックスが得られる
ことが分かる。特に、１０４°Ｃ／ｓの冷却速度が好ま
しい。

次に鋳造薄板に焼鈍を行った。すなわち、鋳造された薄
板を２５ｃｍ長に切断し、木炭を充填した熱処理ケース
内に挿入し、第一次黒鉛化（９００°Ｃ保持：１時間）
、第二次黒鉛化・フェライト化（７００°Ｃへ急速下降
と保持：２時間）を行なっな。さらに、冷間圧延を施し
、一部のものについては応力除去焼鈍（７００°Ｃ；１
５分）を行なった。

これらの処理を施した薄板について、断面のミクロ組織
観察及び機械的性質の測定を行なった。

その結果について以下に説明する。

−殻内に板厚の薄いもの、すなわち鋳造後の凝固組織の
微細なものほど黒鉛粒径が小さい傾向が見られた。した
がって急冷凝固とその後の熱処理によりフェライト地に
微細な球状黒鉛を分散させることができたといえる。

機械的性質について、引張強度、０．２％耐力は薄板よ
りＪＩＳ１３号Ｂ試験片を作成し、インストロン型引張
試験機を用いて求めた。硬さはマイクロビッカース硬さ
試験機を用いて測定した。

これらの機械的性質を第３表に示す。冷間圧延のみを行
なった薄板は引張強さが８０．９ｋｇ／ｍｍ２、ビッカ
ース硬さが３００を示すものもあるが、伸びは小さく２
％程度であった。さらに応力除去焼鈍を施した薄板では
、引張強さが３０゜４ｋｇ／ｍｍ２、ビッカース硬さが
２００で、伸びは８．５％に及ぶものがあった。

特に強調すべきは、黒鉛化・フェライト化焼鈍後の鋳鉄
薄板は、組織を微細化させたなめに容易に１８０度曲げ
が可能なほど靭性を有していたことである。ここに、１
８０度曲げとは板材を１８０度方向に曲げることを言う
。これは従来の鋳鉄には見られなかった性質である。

最後に熱処理中のミクロ組織の変化について説明する。

急冷凝固により得られた白銑組織はＡ１変態点より上の
９００°Ｃ程度の領域に加熱すると、黒鉛の核がオース
ナイトとセメンタイトの境界付近に析出し、次第に大き
くなる。これと同時に、セメンタイトがオーステナイト
に固溶して消失し、オーステナイトから黒鉛が析出して
くる（第一次黒鉛化）。第一次黒鉛化終了時点ではオー
ステナイト基地に黒鉛が散在する形になっている。この
後、Ａ１変態点より温度の低い７００℃程度に板を保持
しておくと、オーステナイトはフェライトに転じていき
、オーステナイト中に固溶しきれなくなった炭素が黒鉛
として析出してくる。この結果、黒鉛粒はさらに成長す
る（第二次黒鉛化およびフェライト化）。

［発明の効果コ双ロール凝固法により厚さ０．１６〜０．５０ｍｍの共
晶組成鋳鉄急冷薄板を連続的に再現性よく製造すること
ができた。急冷凝固された薄板は板厚の薄いものほど微
細になっており、黒鉛化・フェライト化焼鈍により微細
黒鉛とフェライトの組織となった。熱処理後の板は容易
に１８０度曲げができるとともに冷間圧延が可能であっ
た。冷延材は機械的性質も良好であった。

（この頁以下余白）第１表第２表第３表

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例で用いた双ロール装置の概略
説明断面図である。第２図は、本発明にかかる鋳鉄薄板（厚さ５００μｍ）
の断面における２次デンドライトアームスペーシングの
分布の例を示すグラフである。第３図は、本発明にかかる鋳鉄薄板（厚さ２００μｍ）
の断面における２次デンドライトアームスペーシングの
分布の例を示すグラフである。第４図は、本実施例における鋳鉄薄板の厚さと融体の平
均冷却速度の関係を示すグラフである。図中、参照数字は次のものを表す。１０　・　・　・　ロール１２・・・冷却水１４・・・ノズル１６・　・・タンデイシュ１８・・・ガイド

Claims

【特許請求の範囲】

（１）厚さが０．２〜０．５ｍｍで、１８０度曲げが可
能な鋳鉄急冷薄板。
（２）二次デンドライトアームスペーシングが１〜６μ
ｍである請求項１記載の鋳鉄急冷薄板。
（３）冷却速度が１０＾３〜１０＾５℃／ｓであるよう
にしてロールにより急冷薄板を得る鋳鉄急冷薄板の製法
。
（４）双ロール凝固法で前記冷却速度を得る請求項３記
載の鋳鉄急冷薄板の製法。
（５）傾斜偏平形ノズルを使用して溶融金属をフィルム
状にロール間へ注湯する請求項４記載の鋳鉄急冷薄板の
製法。