JPH06504319A - 球状黒鉛鋳鉄の製造方法 - Google Patents

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】 球状黒鉛鋳鉄の製造方法 本発明は、鋳鉄溶湯の組成と物理的性質の制御及び補正を含む球状黒鉛鋳鉄の製 造方法に関する。さらに詳しくは、本方法は熱溶融分析により固有の構造特性を 決定し、そして必要な補正を行う工程を含む。

熱分析は金属溶湯の特性決定に長い間用いられてきた。

熱分析法では、試料の凝固に伴って支配する温度を記録する１個又は２個の熱電 対を備えた適当な容器内で、溶湯の試料を凝固させる。異なる相の析出及び相の 変態は温度一時間曲線から観察できる。

球状黒鉛鋳鉄の製造においては、存在する構造改良剤の量が球状黒鉛を析出させ るに足るものであることが不可欠である。当然、十分な量の核形成剤も存在させ るべきである。

特許出願公表昭６２−５００１８１号公報は、溶湯の構造特性を決定する方法を 提示しており、この方法により金属溶湯が凝固する間に生じる金属組織学的構造 が決定可能である。この方法は、溶湯から試料を抽出し、そして２個の角センサ を備えた試料容器内で溶湯を凝固させることを含む。熱センサの一方は試料体積 の中心部に配置され、他の一方は試料容器の内壁近傍に配置されている。凝固工 程の間、両方の熱センサを通して種々の温度が適宜記録される。これらの記録か ら、最大及び最小点の値、水平な温度の期間、肩、導関数等を用いて請求める構 造特性を予測する。前記公報による方法は主にＣｖ鋳鉄の製造を目的としたもの であるが、この方法はこの技術分野の当業者にとって魅力的な課題であった。し かし、この方法技術は球状黒鉛鋳鉄の鋳造を目的とした溶湯の構造特性の予測に も用いることができる０球状黒鉛鋳鉄を鋳造するための典型的な溶湯は４．　４ −４．　６のＣＥ値を有する過共晶鋳鉄である。

この方法は、球状黒鉛の凝固が得られることのみを開示しており、過剰量の構造 改良剤に関する情報は得られない。

このことは、改良剤の量が、試料を抽出する時点で優れた鋳造品を得るのに十分 であったとしても、その改良剤は鋳造工程の間に消失又は焼失により減少し、最 後に鋳込む鋳型には不十分な量の改良剤を含有する鋳鉄が仕込まれ得ることを意 味する。

用いられる実用工程及び特定の製造装置で偶発的に消失が起こる。例えば、ある 特定の鋳造上の消失では、毎５分間ごとに０．００３％のＭｔに達した。この場 合の鋳造時間は豹１５分であった。すなわち、改良剤の含有率（ここではマグネ シウム含有率）は、全鋳造時間の間に合計０゜００９％減少することが判明した 。

上記の問題は、各操業運転を通して完全な球状黒船鋳鉄を確実に製造することを 自損して、鋳造業者に比較的大過剰の改良剤の使用を強いることになる。マグネ シウムのような改良剤の過剰量の使用には、以下のような欠点がある。

■、工程をよりコスト高にする。

２、残留炭化物を生成する傾向を増加させる。

３、鋳造品に好ましくない酸化物混入を生じかねない。

そこで、マグネシウム及び類似の金属のような改良剤の添加量を低減させる方法 が明らかにめられている。

本発明は、黒鉛が完全な球状でない鋳造品生成の危険を侵さずに、改良剤の低減 を図る要求に応え得るものである。

本発明は、鋳鉄溶湯の組成及び固有の物理的性質を慎重に制御及び補正して球状 黒鉛鋳鉄を製造する方法を提供する。本方法は球状黒鉛鋳鉄を鋳造するための溶 湯からの試料抽出を包含する。この溶湯は、少なくとも凝固時に球状黒鉛を生成 するに足る量の改良剤を含有する。過剰の改良剤は避けるべきである。溶湯の試 料を試料容器に仕込み、この溶湯と熱平衡状態に至らせる。試料容器は２個の熱 センサを備えており、その一方は試料体積の中心部に位置するように配置され、 他の一方は試料容器の側壁近傍に位置するように配置されている。容器内に含ま れる溶湯の試料は凝固させ、そして凝固工程の間に呈する温度値は熱センサを通 して記録する。熱電対又は高温計のような熱センサの使用が可能である。

本発明の一興体例によれば、所定量の酸化物、硫化物又は酸化硫化物は、試料中 に存在する改良剤を酸化して、存在する改良剤の百分比を（マグネシウムとして 計算して）約０．０１％低下させるに足る量である。

本発明によれば、定められた量の酸化剤を試料容器に添加する。この酸化剤は溶 湯の試料と反応し・て改良剤（通常はマグネシウム）を酸化する。なお、溶湯の 試料は用いる試料容器の設計に応じて体積が決められる。酸化反応は活性な改良 剤の含有率を予め定められた百分比まで低下させるが、この比率は、通常の鋳造 工程の時間の間に消失によって失われる活性改良剤の量に基づいて計算される。

取鍋を用いて溶湯の試料を抽出し、次いで適当量の酸化剤を取鍋に加えることも 可能である。その後、試料容器を取り上げ、そして凝固湿度の記録を行う。

以下、添付の図面を用いて本発明を詳述する。

第１図は、球状黒鉛結晶の百分比で表わした異種の黒鉛の析出と溶解した元素状 マグネシウムの百分比との関係を示す図である。第２図は、優れた球状黒鉛鋳鉄 溶湯の典型的な記録を示す図であうて、図中、溶解元素状マグネシウムの量は０ ．０１％減少している。

これらの量は、生成する黒鉛が完全に球状でない（圧縮されていない）とき、存 在するマグネシウムの百分比の予測を可能にする。このことは第１図に示す通り 、生成した球状黒鉛の百分比と溶解した元素状マグネシウムの含有率との関係が 示されている。第１図から、この領域は約０゜０１６％乃至０．０３２％Ｍｇの 範囲であり、また生成した球状黒鉛の百分比に関する情報でも、溶解した元素状 マグネシウムの百分比が約０．０１６−０．０３２％Ｍｇのこの領域に入ること を示す事実が明らかである。約０．０３２％以上のＭｇ領域では、凝固曲線から マグネシウム含有率の変化を観測することができ、一方、０．０１６％以下のＭ ｔｒ含有率では黒鉛は完全に圧縮され、やがてＭｇが約ｏ、ｏｏｓ％以下なると 黒鉛は片状になることカー分力する。

第２図は、球状黒鉛鋳鉄を鋳造できる満足な溶湯につ〜１ての典型的な曲ＩＩ　 （Ｔｃ　、Ｔ、）を示す図である。最もｖｉ要な数値はＴ”ｗであるが、この数 値は試料容器壁Ｔｗで達成された過冷却であって、溶湯中の析出核につ１１１で の情報を示す。その他、図の下方の凝固白線の正の導関数であるｒｅｋ、及び平 衡共晶温度Ｔ、と試料体積の中心部（曲線Ｔｃ）　ｌこおける最大成長温度との 差であるΔＴｃ値も重要な数値である。このΔＴｃ値は球状黒鉛の析出百分比１ 二つ０ての情報を与える。この技術分野の当業者には、どの数値ｈｔ使用する装 置に対応するかが分かる。

熱電対からの信号は凝固工程の間に生じる潜熱の関数である。成長速度は成長の 機構に依存する、すなわち溶湯中に存在する改良剤の元素の影響を受けるので、 　「潜熱」評価の比率は、例えば典型的なＣ■黒黒鉛結晶一つ（護での２０／ｌ から完全な球状結晶における１／１まで、黒鉛結晶の長さを横幅で除したアスペ クト比の関数としてｆｌられる。

熱分析図から、第１図のＳ字曲線の中央で１よ形態の変イヒが最大となり、そし て曲線が平坦１こなる部分で１１最Ｉ」＼となることが評価される。

以下、実施例により本発明を例示する力（、これらの例Ｃよ本発明の範囲を限定 するものではな（１゜実施例１゜ 真の溶解元素状マグネシウム含有率が０．０３５％（後から計算した値）である 鋳鉄溶湯を調製した。本明細書で特定した形式の試料容器内に含まれる溶湯試料 について、公知の方法で熱分析を行った。この分析結果は、溶湯試料が満足な品 質であり、はぼ完全に球状化していることを示した。

試料採取の時点から１５分間以内に全鋳造工程を完了することを０指した。Ｍｆ の消失速度を毎分０．００３％とすると、この１５分間の終りには真のＭｇ量が ０．０２８％となり、そして次の領域において球状化率が標準の８０％以下の、 低品質の球状黒鉛鋳鉄が一連の最終鋳造品中に出現するようになる。

本発明に従つて行った熱分析では、試料の最初のマグネシウム置は鉄及び硫黄の 添加によりｏ、ｏｔｏ％低減し、その結果、０．０３５−０．０１０＝０．０２ ５％のＭｇ及び約５０％の球状化率が得られた（第１図参照）。

従って、全工程（例えば１５分）の間に消失によって失われるマグネシウムを補 うには、全溶湯のＭｇ含有量を少なくとも０．０４２％まで増加させる必要があ る。すなわち、さらに０．０４２−０．０３５＝０．００７％のＭｇ量を加える 必要がある。

実施例２゜ 真の活性マグネシウム含有率が０．０５５％である鋳鉄溶湯を本発明に従って試 験した。熱分析の結果は、１００％の球状化率を示した（　０．　０５５−０． 　１０　＝　０．　０４５）。この鋳鉄溶湯を用いて鋳造時間１５分の鋳造を行 った。金属組織学的分析では、凝固した試料中に若干の酸化物の混入及び少量の 炭化物が示されたものの、球状化率に関しては何ら問題はなかった。この試験は 、改良剤が過剰であるが、次のバッチの溶湯内で低減し得ることを示した。

さらに、鋳造の前に保持時間を設けるか、又は適量の酸化剤を加えることにより 、マグネシウム含有率を別途低減す品を鋳造する技術において価値ある手段とな る。

国際調査報告 フロントページの続き （８１）指定国　ＥＰ（ＡＴ、ＢＥ、ＣＨ，ＤＥ。

ＤＫ、ＥＳ、ＦＲ，ＧＢ、ＧＲ，ＩＴ、ＬＵ、ＮＬ、ＳＥ）、０Ａ（ＢＦ、ＢＪ 、ＣＦ、ＣＧ、ＣＩ、ＣＭ、ＧＡ、ＧＮ、ＭＬ、ＭＲ，ＳＮ、ＴＤ、ＴＧ）、Ａ Ｕ、ＢＢ、　ＢＧ、　ＢＲ，ＣＡ、　ＦＩ、　ＨＵ、ＪＰ、　ＫＰ、　ＫＲ。

ＬＫ、　ＭＣ，ＭＧ、　ＭＷ、　Ｎｏ、　ＰＬ、　ＲＯ，ＳＤ、　ＳＵ、　ＵＳ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．鋳鉄溶湯の凝固特性が制御及び補正される球状黒鉛鋳鉄の製造方法であって 、前記方法が、 ィ）母溶湯である溶湯から試料容器を介して試料を採取し、そして容器が溶湯と 熱平衡に至らせてなり、前記容器は２個の熱センサを備えていて、一方は容器の 中心部に、また他の一方は容器壁の近傍に配置されており、ロ）試料を凝固させ 、凝固工程の間の温度を記録し、凝固期間の間に記録した温度から析出した黒鉛 結晶の球状化率を公知の方法で計算し、そして構造改良剤の百分比に一致させる ことを含む方法において、試料中に存在する改良剤の一定量であって、全鋳造工 程の間に展開する消失速度に一致する置を、酸化する能力を有する所定割合の酸 化物、硫化物又は酸化硫化物を試料容器内の溶湯に供給し、そして存在するすべ ての改良剤がすべての鋳造品に完全に球状黒鉛構造を与えるには不十分であるこ とを分析値が示したとき、さらに改良剤を母溶湯に加えることを特徴とする球状 黒鉛鋳鉄の製造方法。 ２．改良剤が予め定められたマグネシウムであり、そして活性マグネシウムの含 有率が酸化を通して０．００５−０．０１５％低減されてなる特許請求の範囲第 １項記載の方法。 ３．改良剤が予め定められたマグネシウムを含んでなる特許請求の範囲第１項記 載の方法。 ４．母溶湯内の改良剤の初期含有率は十分小さくして、改良剤の含有率が確実に ０．０３％以下となるようにし、母溶湯から得られるすべての鋳造品内に完全な 球状黒鉛を得るに足る量で改良剤を母溶湯にきらに添加可能としてなる特許請求 の範囲第１項記載の方法。 ５．母溶湯の試料を取鍋に採取し、適量の酸化物、硫化物又は酸化硫化物を取鍋 に加え、そして前記２個の熱センサを取付けた試料容器を取鍋に入れた試料内に 沈め、次いで凝固温度の記録を開始してなる特許請求の範囲第１項記載の方法。 ６．前記熱センサが熱電対である特許請求の範囲第１項記載の方法。