JPH0247213A

JPH0247213A - 鋳鉄用接種剤

Info

Publication number: JPH0247213A
Application number: JP19719988A
Authority: JP
Inventors: Toshitake Sugano; 利猛菅野; Seitaro Tsuchiya; 土屋　誠太郎; Akito Mori; 昭人森; Kazuhiro Tsukamoto; 塚本　和広
Original assignee: Kimura Foundry Co Ltd
Current assignee: Kimura Foundry Co Ltd
Priority date: 1988-08-09
Filing date: 1988-08-09
Publication date: 1990-02-16

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）本発明は接種剤の種々の効果のうち特に黒鉛形状の改良
に関してすぐれた効果をもち、鋳造品の均質な健全性を
大幅に向上させることを図つだ鋳鉄用接種剤に関する。

（従来技術）鋳鉄の製造に際して、鋳鉄溶湯に接種剤を添加すること
は一般的に行なわれている。接種剤を添加する目的は、
鋳物のチル防止、共晶セル数の増加、黒鉛化の促進、機
械的性質の向上、黒鉛形状の改良、黒鉛の微細化、鋳物
の肉厚差の均一性の向上などさまざまであり、目的に応
じて種々の接種剤が使用されている。

接種剤の種類としては、Ｆｅ−５ｉ　（Ｓｉ４０〜８０
重量％）、Ｃａ−３ｉ　（Ｃａ３５〜４０重量％）など
のシリコン系や黒鉛系など種々のものが知られている。

Ｆｅ−５ｉは最も一般的な接種剤であるが、接種効果か
弱く、しかも不安定であるため比較的低級な品位の鋳鉄
に使用されている。Ｆｅ−５ｉの効果を高めるためにＣ
ａ。

Ｂａ、Ｓｒ、Ｃ，Ｚｒ、Ａ１などを０．５〜３重量％程
度混合した接種剤も使用されているが、これらの接種剤
はチル防止の目的に主力がおかれており、特に冷却速度
の遅い中太物鋳物では方向性のある黒鉛形状しか得られ
ず、均質な黒鉛形状は得られない。Ｃａ−３ｉは、Ｃａ
３５〜４０重量％の物が用いられており、チル防止、組
織の改善、機械的性質の向上など優れた効果をもち、中
太物でも均質な黒鉛が得られる。しかしながら、この種
の接種剤は溶解性かきわめて悪いことや多量のスラグを
発生するといった使用上の問題点が多い。

一方、黒鉛系接種剤はチル防止には優れた効果をもつが
、接種剤中のＣの割合が５重量％以上になると粗大黒鉛
を発生することが多い。また集合した黒鉛を形成しやす
く均一な黒鉛形状は得られない、逆にＣの割合が５重量
％以下では接種剤としてのＣの働きはほとんどなくなる
。

接種剤に関する研究と開発は今日まで主として小物量産
のチル防止と接種効果か時間の経過とともに刻々減衰す
るいわゆるフェーディング現象の防止を中心に行なわれ
ており（たとえば特開昭５７−３５６０７号）、冷却速
度の遅い中太物鋳物としての接種剤の研究はほとんど行
なわれていない、また、従来考え出されている接種剤で
は、中太物鋳物の黒鉛形状を均質化できなかったり、Ｃ
ａ−５ｉのように均質化できても操業上問題がある。

（発明の目的および構成）本発明は上記の点にかんがみてなされたもので、中太物
鋳物の組織を改善して均質化を図るとともに、溶解性を
改善してスラグの発生を減少することを目的とし、この
目的を達成するために、５ｉ４０〜８０重量％、Ｃａ５
〜１５重量％、残部Ｆｅから成り、さらに好ましくは、
Ｂａ、Ｓｒ、Ｃのうちからいずれか１〜３種を含み、そ
の合計が０．５〜５重量％である接種剤を用いることと
したものである。

（実施例）以下本発明を図面に基づいて説明する。

鋳鉄の接種機構についての定説はないが、以下のような
説が知られている。

まず、−説によれば、鋳鉄溶湯にＦｅ−５ｉなどを添加
するとＦｅ−５ｉの粒が溶解する時点でＳｉ濃度の勾配
が発生してＳｉ濃度の高い部分が生じる。このような所
は過共晶組成になるために黒鉛の種が発生し、これが核
となって黒鉛が生長し、接種効果が得られるとするもの
である。別の説によれば、未溶解の黒鉛やＭｎＳ、Ｃａ
Ｃ，などが黒鉛の核となって接種効果が得られるとする
説である。

本発明者らは、中太物鋳物の組織の改善と均質化を図る
上でＦｅ−５ｔ系にＣ，Ｓｒ、Ｂａ。

Ｃａなどを５重量％以内で変化させ種々の組合わせによ
りテストを行なワた結果、中太物鋳物に関してこの範囲
では安定した均質な黒鉛組織が得られないことがわかっ
た。これは、溶湯が凝固するまでの時間が非常に長い中
太物鋳物においては、Ｓｉ濃度の勾配がＦｅ−５ｉ粒の
溶解時間と関連しているため溶湯の凝固以前にＳｉ濃度
の勾配がなくなるであろうと考えた。そこで次にＣ１Ｂ
ａ、Ｓｒ、Ｃａの量を増加させたところ、Ｃの量が増加
するにつれて粗大黒鉛は増し均質な黒鉛組織は得られな
かワた。また、Ｂａ、Ｓｒをそれぞれ増加させたところ
Ｆｅ１２　（引張り強度２５Ｋ　ｇ　／　ｍ　ｍ　”の
鋳鉄）などの溶湯ではフェライト化傾向がいちじるしく
、このため黒鉛の太さや長さに問題が生じることがわか
った。Ｃａの量を増加させていくと、Ｃａが５重量％程
度からほぼ均質な黒鉛形状が得られ、７重量％以上では
黒鉛に方向性は全く見られず、均質に分布した黒鉛形状
が得られることがわかった。

ところか、Ｃａの量が１５重量％を越えると接種剤から
のスラグ発生が急激に多くなり、Ｃａが４０重量％では
接種剤の大半がスラグとなった。

これは溶湯中に懸濁できるＣａもしくはＣａＣ。

の量に制限があ、るためと考えられる。

従来のＣａ−５ｉ系接種剤は、Ｃａ−５ｉ状態図におけ
る液相線が最低温度（９８０℃）付近をねらっており、
Ｃａ−５ｉ合金の融点を下げて溶は込みを良くしている
。ところが、ＣａはＦａに溶解しないために鋳鉄溶湯中
では、Ｃａ。

ＣａＣ，などの状態で懸濁するか浮上してノロとなるし
かない。

本発明は、Ｃａの量を溶湯中に懸濁可能な範囲に制限し
、スラグの発生を少なくしたものである。従来のＣａ−
５ｉ系と同等の均質な黒鉛形状が得られる。

接種剤の添加量は一般に溶湯に対して０．３重量％添加
されるのが常であるが、接種剤のコストは成分調整資材
に較べて高価である。そこて１本発明者らは、上記接種
剤の添加量を０．２重量％に下げて均質な黒鉛形状を得
る研究を行なった。

接種量０．２重量％で上記Ｃａ５〜１５重量％の接種剤
にＢａ、Ｓｒ、Ｃを組合わせて研究を行なったところ、
各単体元素では０．５重量％以下では完全な均質形状が
得られず、５重量％以上ではＢａ、Ｓｒはフェライト率
が高くなりすぎ、Ｃでは粗大黒鉛の発生が見られた。ま
た２種以上の組合わせの場合もその合計が０．５重量％
以下の場合は完全に均質な黒鉛形状が得られず、５重量
％以上の場合はフェライト化傾向と粗大黒鉛の発生があ
った。またＢａ４重量％、０２重量％の場合はＢａのフ
ェライト化傾向が粗大黒鉛の生長を促進する傾向が見ら
れ、Ｂａ、Ｓｒ、Ｃの合計は５重量％以下にすることが
必要であることがわかった。

つぎに本発明の詳細な説明する。

実施例１中周波炉（周波数３００Ｈｚ）により、Ｃ３，０重量％
、Ｓｉ１．５重量％、Ｓ　０．０４重量％の鋳鉄を溶解
した後、下の表に示す種類の接種剤を０．３重量％、６
　ｔｏｎ処理にて出湯時に取鍋にて添加し。

４．５ｔｏｎの鋳物に注湯した。

表１上の接種剤を添加して製造した鋳鉄の組織の顕微鏡写真
を第１図から第５図として示す（なお、記号Ｂ−Ｅは従
来用いられている接種剤である）。

第１図は記号Ａで示した本発明による接種剤（Ｓｉ６８
重量％、Ｃａ７重量％、残部Ｆｅ）を全溶湯量に対し０
．３重量％添加したときの鋳物肉厚部組織である。基地
のバー多イトも安定しており、黒鉛も均質であることが
わかる。

第２図は上記記号Ｂで示した接種剤（Ｆｅ−Ｓｉ系に５
重量％以下のＣａを含む）を用いて製造した鋳鉄の肉厚
部組織である。黒鉛が集合しており均質でないことがわ
かる。このようにＣａ５重量％以下では均質な黒鉛は得
られない。

第３図は記号Ｃで示した接種剤（Ｆｅ−５ｉ系にＣａ、
Ａｎ、Ｂａ、Ｚｒ、Ｃ，Ｍｎなとの種々の元素を混合し
たもの）を用いて製造した鋳鉄の肉厚部組織である。こ
の種の接種剤では黒鉛は均質であるが基地がフェライト
になってしまうことがわかる。

第４図は記号りで示した接種剤（Ｃａ−５ｉ系接種剤）
を用いて製造した鋳鉄の肉厚部組織である。黒鉛は均質
であり、基地も安定したパーライトであり、本発明の接
種剤と同等の効果があることがわかる。ただしスラグの
発生が非常に多いために操業上問題がある。

第５図は記号Ｅで示した接種剤（Ｆｅ−３ｔ系接種剤に
電極粉７重量％を混合したもの）を用いて製造した鋳鉄
の肉厚部組織である。黒鉛が粗大化しており、接種剤中
のＣ重量％を５重量％以上にすると、問題があることが
わかる。

第１図〜第５図の組織写真から明らかなように１本発明
の接種剤は黒鉛形状の改善と均質化に極めて効果が高く
スラグの発生も少ないことがわかる。

実施例２実施例１と同様の方法で接種量０．２重量％にて下の表
の接種剤を用いて実施した。

表２上の各接種剤を添加して製造した鋳鉄の肉厚部の組織の
ａｍ鏡写真を第６図から第１１図として示す（なお、記
号Ｉ、Ｊ、には従来用いられている接種剤である）。

第６図は記号Ｆで示した本発明による接種剤（Ｓｉ６８
重量％、ＣａｌＯ重量％、残部Ｆｅ）を全溶湯量に対し
て０．２重量％添加したときの鋳物肉厚部組縁である。

０．２重量％添加では０．３重量％添加に較べて多少方
向性が残っているのがわかる。

第７図は記号Ｇで示した本発明による接種剤（Ｓ　ｉ　
６８重量％、Ｃａ７重量％、Ｂａ２重量％、全部Ｆｅ）
を０．２重量％添加したときの鋳物肉厚部組縁であるが
、Ｂａを加えることにより０．２重量％添加でも完全に
均質な黒鉛形状が得られていることがわかる。またここ
では記述しなかったが、ＢａのかわりにＳｒを２重量％
入れたものも同様の結果であった。

第８図は記号Ｈで示した本発明による接種剤（Ｓｉ６８
重量％、Ｃａ７重量％、Ｂａ１重量％、Ｃ１重量％、残
部Ｆｅ）を０．２重量％添加して製造した鋳物肉厚部組
縁である。接種剤Ｇと同様に均質な黒鉛形状を示してい
る。

第９図は記号Ｉで示した従来のＦｅ−５ｉ系接種剤（Ｓ
　ｉ　７５重量％、Ｃａ１．５重量％、Ａ１２重量％、
残部Ｆｅ）を添加して製造した鋳物肉厚部組縁である。

この写真かられかるように扇状の黒鉛か発生しており、
黒鉛の分布が均一でない。

第１θ図は記号Ｊで示した従来のＣａ−５ｉ系接種剤（
Ｃａ３５重量％、残部Ｓｉ）を０．２重量％添加したと
きの鋳物肉厚部の組織であるが、黒鉛の分布に方向性が
あり、　０．２重量％の接種で均一性をもたせるには、
Ｂ　ａ　＋　Ｓ　ｒ　！　Ｃのいずれか１種〜３種を含
むことが必要であることがわかる。

第１１図は記号にで示した従来の接種剤（Ｓｉ６８重量
％、Ｃａ５重量％、Ｂａ７重量％、残部Ｆｅ）を添加し
たときの鋳物肉厚部の組織であるか、フェライトがかな
り現われており、Ｂａ。

Ｓ「等の量は５重量％以下にしなければならないことが
わかる。

本発明者らは上記以外の成分でも種々の実験を行なった
結果、０．２重量％接種にて均質な黒鉛を得るためには
、Ｃａを５重量％以上含まなければならないか、他にＢ
ａ、Ｓｒ、Ｃのいずれか１〜３種を０．５〜５重量％含
まなけらばならないことかわかった。

従来接種剤は０．３重量％添加しなければその効果は少
ないとされていたが、本接種剤のｒＪｉＩ発により　０
．２重量％でも十分性なえることとなった。また接種よ
り注湯までの時間が５分以内の場合は０．１重量％の接
種量でもよいことがわかった。

Ｂａ、Ｓｒ、Ｃが０．５重量％以下では接種効果がなく
５重量％以上ではフェライトが析出しやすくなることも
わがつった。

（発明の効果）以上説明したように、５ｉ４０〜８０重量％。

Ｃａ５〜１５重量％、残部Ｆｅから成る本発明による接
種剤を用いることにより、中太物鋳物の黒鉛形状を均質
化でき、溶解性がよくてスラグの発生を少なくできると
いう効果が得られる。さらに、Ｓｉ、Ｃａ、残部Ｆｅか
ら成る接種剤にＢａ、Ｓｉ、Ｃのいずれかを加え、その
合計が０．５〜５重量％であるようにすることにより方
向性のない均質な黒鉛形状が得られる。また本発明によ
る接種剤を用いれば、　０．２重量％程度の少量、さら
には接種から注湯までの時間か５分以内という短い時間
であれば０．１重量％の接種量でも黒鉛形状の均質化と
いう効果が得られる。接種剤は成分調整資材に比べて高
価であることを考えると、この点では経済性が高い。

本発明の接種剤の上記の効果に加えて別の効果を付与さ
せることを目的として、たとえば希土類元素、Ｃｕ、Ｍ
ｎ、Ａｎ、Ｚｒ、Ｔｉなどを合金化せしめたり混ぜ合わ
せることも可能である。また１本発明の接種剤は特に中
太物鋳物に有効であるか、小物にもその接種効果は十分
にある。

【図面の簡単な説明】

第１図から第６図は本発明による接種剤を０．３重量％
添加して製造した鋳鉄の肉厚部組織および従来の接種剤
を添加して製造した鋳鉄の肉厚部組織の顕微鏡写真、第
７図から第１１図は本発明による接種剤を０．２重量％
添加して製造した鋳鉄の肉厚部組織および従来の接種剤
を添加して製造した鋳鉄の肉厚部組織の顕＊鏡写真であ
る。特許出願人　株式会社木村鋳造所代理人　　弁理士　　鈴　木　弘　男

Claims

【特許請求の範囲】

（１）Ｓｉ４０〜８０重量％、Ｃａ５〜１５重量％、残
部Ｆｅから成る鋳鉄用接種剤。
（２）Ｂａ、Ｓｒ、Ｃのいずれか１種または２種以上を
含み且つその合計含有量が０．５〜５重量％である請求
項１に記載の鋳鉄用接種剤。