JPH0346539B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は主としてアルミニウム合金等軽合金の
低圧鋳造用器材に用いて優れた耐久、耐食性を示
す新規な耐腐蝕性合金鋳鉄に関するものである。 アルミニウム合金、亜鉛合金、マグネシウム合
金、錫合金等の非鉄、軽金属合金の低圧鋳造用器
材、例えばストーク、るつぼ、熱電対保護管、自
動給湯用ラドルなど、には従来からFC20〜25の
鋳鉄が使用されている。しかしながら、FC鋳鉄
はアルミニウム溶湯などに対する溶損が比較的大
で、長期の使用に耐えないうえに、鉄成分や炭素
成分の混入によつてアルミニウム鋳造品等の品質
低下をももたらす。そこで、FC鋳鉄に代る種々
の材料が開発されてはいるが未だ十分なものがな
いのが現状である。 本発明者らは、FC鋳鉄に代る新規な素材を求
める一連の研究のなかで、鋳鉄溶湯中にチタン酸
アルカリ金属塩を混入させ、かつこれにアルミニ
ウム溶湯を加えて複合合金化した鋳鉄が、極めて
良好な材料になることを見出し、先に特公昭61−
36580号において提案した。本発明は、この複合
合金鋳鉄について更に検討を加えた結果得られた
もので、チタン酸アルカリ金属塩に加えて更に鋳
鉄の黒鉛安定化元素含有化合物を共存させると、
一段と耐久性能の向上がみられ、ここに完成をみ
たものである。すなわち、新銑、故銑、鋼材から
なる鉄原料、石灰石、コークス、シリカ、チタン
酸アルカリ金属塩及び黒鉛安定化元素含有化合物
よりなる原料をキユポラ中で溶解反応させて得ら
れる鋳鉄溶湯にアルミニウムを加えて複合合金化
した鋳鉄である。 このように耐腐蝕性合金鋳鉄中にAl成分は、
0.1〜10重量％（以下単に％で表示する）、好まし
くは１〜８％の範囲が良好である。アルミニウム
は強い黒鉛化促進元素で、鋳鉄の黒鉛化を助長す
る。 Ti成分は、チタン酸アルカリから導かれるも
のであるが、0.1〜10％、好ましくは、0.1〜３％
である。チタン合金鋳鉄の具体例はあまりきかな
いが、本発明の場合、次のような理由で極めて優
秀な効果をもたらす。すなわち、金属チタンは比
重4.54、融点1668℃、沸点3537℃で耐熱性が高
く、かつ軽量で強靭な金属であり、アルミニウム
合金等軽合金溶湯に対する耐熱耐食性良好なもの
になる。特にチタン酸アルカリの形でチタン金属
を添加した場合に、マトリツクス中への均一分散
が達成できるので好ましい。 Ca成分は後述するアルカリ金属成分と共に複
合合金鋳造の耐腐食性を大幅に向上させるために
有効である。Ca成分は石灰石や石灰から導かれ
る成分であるが、その含有量として確認された範
囲は0.0001〜0.1％であり、これ以上多量に含有
させた場合は、得られた複合合金鋳鉄が脆くな
り、実用的でないようである。 アルカリ金属成分は、後述する製造法の説明中
にも述べたように、主にリチウム、カリウム、ナ
トリウムであり、これらはチタン酸アルカリ金属
塩から導かれる成分である。本発明においては、
チタン酸カリウムウイスカー（チタン酸カリウム
の微細な単結晶繊維である）の形で鋳鉄原料と共
にキユポラ中へ投入した場合、複合合金鋳鉄中へ
の分散固溶性の点で特に有効であつた。このアル
カリ金属成分の含有量は0.001〜１％が確認され
ている。 Ｃ成分は、使用する新銑、故銑、鋼材等の鉄原
料中からと、コークスから混入するが、その量は
1.5〜3.0％で、通常の鋳鉄中含有量と大差ない。 Si成分は、４〜８％であり通常の鋳鉄中含有量
よりはかなり多い。 本発明に特有の他の成分は、黒鉛安定化元素含
有化合物であり、これの添加により、上記成分の
複合合金鋳鉄（前述した特願昭57−31456号）の
特性が更に向上したのである。黒鉛安定化元素と
して、マンガン、クロム、ニツケル、モリブデン
等が有効であることは公知であり、また、通常の
FC鋳鉄中にも若干含まれていることもよく知ら
れている。しかしながら、上記チタン酸アルカリ
金属含有の複合合金鋳鉄に対して、これら金属元
素を積極的に含有させることにより、アルミニウ
ム合金等軽合金溶湯に対する耐熱耐食性が更に向
上することは、本発明によつてはじめて得られた
知見である。 ここで用いる黒鉛安定化元素含有化合物は、フ
エロマンガン、フエロクロム、フエロニツケル、
フエロモリブデンなどであり、これらの一種又は
二種以上の混合物で、上記各原料と共にキユポラ
中で溶解、反応させて鋳鉄溶湯とする。最終製品
の耐腐蝕性合金鋳鉄中の黒鉛安定化元素含有量は
0.02〜８％の範囲であり、性能と経済効果を考慮
して好ましい範囲は0.2〜３％であつて、含有量
の多い方が、耐熱性、耐食性共に向上することが
判明している。 本発明の耐腐蝕性合金鋳鉄は、次のようにして
製造することができる。すなわち、新銑、故銑、
鋼材等の鉄原料、石灰石、コークス、シリカと共
に石灰、チタン酸アルカリ金属塩、黒鉛安定化元
素含有化合物をキユポラに投入して溶解、反応さ
せて鋳鉄溶湯とする。溶解温度は1500〜1600℃、
そして出湯温度は1450〜1500℃である。溶解装置
から出た溶湯中にアルミニウム溶湯を添加混合す
る。得られた溶湯の鋳込温度は1400〜1500℃が好
ましい。また、インゴツト再溶解の場合の鋳込温
度これより約50℃低い1350〜1450℃で良い。 本発明の耐腐蝕性合金鋳鉄の組織は未だ十分解
明されていないが、Ｘ線マイクロアナライザーの
分析写真で、Al、Ti、Ca、Ｋ、Mn、Cr、Ni、
Mo、Ｃ、Si等の各元素が組織中に完全に分散し
て良好なマトリツクスを形成し分散固溶している
ことが判明している。また、これら元素の分析は
元素イオン微量分析（IMA）及び電子スペクト
ル分析（ESCA）によつた。 以上の成分組成を有する耐腐蝕性合金鋳鉄は、
これを用いてアルミニウム低圧鋳造用ストークに
してその耐久度試験を行なつた結果、通算57日間
操業において全く侵食されず、鋳造時の原形を保
持するという、従来にない長期耐用を達成したの
である。これは、通常のFC鋳鉄では６日間、黒
鉛安定化元素を含有しない複合合金鋳鉄の14日間
に比べて前者の約10倍、後者の４倍以上の耐食耐
久性を示したことになり、係合金鋳造用器材に用
いる原料鋳鉄として極めて優れていることが明ら
かとなつたのである。 以下、実施例により本発明の構成及び効果を更
に具体的に説明する。 実施例 キユポラ投入時点における配合量は、Ａ成分と
してFC故銑30部、FC新鉄20部、鋼材50部、コー
クス13部、石灰30部、シリカ10部とそれに加えて
Ｂ成分としてフエロマンガン２部、フエロクロム
２部であり、これらにＣ成分としてチタン酸カリ
ウムウイスカー（商品名テイスモＤ、大塚化学薬
品株式会社製）５部、石灰10部、ベントナイト３
部とそして黒鉛粉0.1部とを水で混練後50mm角、
中央の厚み約30mmのたどん状の塊に固めて成形、
乾燥したものを加えた。 キユポラでの溶解条件は通常のFC鋳鉄の条件
と大差はないが、測定した溶解温度は約1550℃出
湯温度は1480℃であつた。 残るＤ成分のアルミニウムの添加は、純アルミ
ニウムをキユポラ前炉にて５％溶湯中に添加し
た。 得られた耐腐蝕性合金鋳鉄の化学組成は、
Al2.52％、Ti0.14％、Ca0.04％、K0.001％、
Mn1.01％、Cr0.67％を含有し、更に、C2.71％、
Si3.87％を含むものであつた。また、物理的性質
は第１表提示のとおりであつた。 このようにして得られた耐腐蝕性合金鋳鉄を用
いてアルミニウム低圧鋳造用ストークを試作し
た。 以上の方法にしたがつて、第１表に示す各成分
からなる複合合金鋳鉄を製造してストークを試作
し、実際のアルミニウム低圧鋳造装置にセツトし
て耐熱、耐久、耐腐食性を調べた。その結果を第
１表に示す。 第１表の結果から明らかなように、実施例１〜
３に示す本発明の耐腐蝕性合金鋳鉄は、物理的性
質に優れ、しかも軽合金溶湯（特にアルミニウ
ム）に対する耐熱耐食性が格段に優れたものであ
ることが判明したのである。 更に好ましいことは、アルミニウム低圧鋳造品
中の鉄含有量が極端に低下し、しかも鋳造不良率
が格段に低下したことで、従来のFC−20ストー
ク使用の場合、平均3.78％（ｎ＝12、σ＝0.97）
であつたのに対し、実施例１のものは、平均1.10
％（ｎ＝12、σ＝0.33）までになるという優れ

【表】

【表】 た効果も得られたのである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 新銑、故銑、鋼材からなる鉄原料、石灰石、
   コークス、シリカ、チタン酸アルカリ金属塩及び
   黒鉛安定化元素含有化合物よりなる原料を溶解、
   反応させて得られる鋳鉄溶湯にアルミニウムを加
   えて複合合金化してなる複合合金鋳鉄であつて、
   Al：0.1〜10％、Ti：0.1〜10％、Ca：0.0001〜
   0.1％、アルカリ金属：0.001〜１％、Ｃ：1.5〜３
   ％、Si：４〜８％、黒鉛安定化元素：0.02〜８％
   を含有する耐腐蝕性合金鋳鉄。 ２ チタン酸アルカリ金属塩はチタン酸カリウム
   である特許請求の範囲第１項記載の耐腐蝕性合金
   鋳鉄。 ３ 黒鉛安定化元素含有化合物はフエロマンガ
   ン、フエロクロム、フエロニツケル、フエロモリ
   ブデンの一種又は二種以上の混合物である特許請
   求の範囲第１項記載の耐腐蝕性合金鋳鉄。