JPH10330817A - 共晶黒鉛鋳鉄およびその製造方法 - Google Patents
共晶黒鉛鋳鉄およびその製造方法Info
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- JPH10330817A JPH10330817A JP15460897A JP15460897A JPH10330817A JP H10330817 A JPH10330817 A JP H10330817A JP 15460897 A JP15460897 A JP 15460897A JP 15460897 A JP15460897 A JP 15460897A JP H10330817 A JPH10330817 A JP H10330817A
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- eutectic graphite
- eutectic
- graphite cast
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- Refinement Of Pig-Iron, Manufacture Of Cast Iron, And Steel Manufacture Other Than In Revolving Furnaces (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 キュポラ溶湯に、比較的簡単な処理工程を経
ることにより得られる共晶黒鉛鋳鉄およびその製造方法
を提供する。 【解決手段】 キュポラにより得られる普通の溶湯を使
用しても、つまり、溶湯にＣ：３．０〜３．５％、Ｓ
ｉ：１．７〜２．５％、Ｓ：０．１０％以下をそれぞれ
含む場合でも、Ｔｉ，ＭｎおよびＭｇを添加して共晶黒
鉛鋳鉄が得られる。また、鋳鉄材料をキュポラにより溶
解し、その溶湯を電気炉に入れ、Ｍｎ：０．４５〜０．
７０％、Ｓ：０．１０％以下、Ｔｉ：０．１５〜０．１
９％になるように成分調整する一方、昇温を行った後、
溶湯処理として、Ｓの含有量に応じてＭｇを漸増して添
加することで得られる。 【効果】 共晶黒鉛鋳鉄の製法については、キュポラ溶
湯を使用し、電気炉溶解において、単に添加による配合
上の工夫により、砂型鋳造法においても、強脱硫という
前工程が不要となり、このことから、共晶黒鉛鋳鉄の製
造コストの低減を図ることができる。
ることにより得られる共晶黒鉛鋳鉄およびその製造方法
を提供する。 【解決手段】 キュポラにより得られる普通の溶湯を使
用しても、つまり、溶湯にＣ：３．０〜３．５％、Ｓ
ｉ：１．７〜２．５％、Ｓ：０．１０％以下をそれぞれ
含む場合でも、Ｔｉ，ＭｎおよびＭｇを添加して共晶黒
鉛鋳鉄が得られる。また、鋳鉄材料をキュポラにより溶
解し、その溶湯を電気炉に入れ、Ｍｎ：０．４５〜０．
７０％、Ｓ：０．１０％以下、Ｔｉ：０．１５〜０．１
９％になるように成分調整する一方、昇温を行った後、
溶湯処理として、Ｓの含有量に応じてＭｇを漸増して添
加することで得られる。 【効果】 共晶黒鉛鋳鉄の製法については、キュポラ溶
湯を使用し、電気炉溶解において、単に添加による配合
上の工夫により、砂型鋳造法においても、強脱硫という
前工程が不要となり、このことから、共晶黒鉛鋳鉄の製
造コストの低減を図ることができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、鋳造性、被削性、機
械的性質、振動吸収能等に優れているために日用品から
重工業材料として広く用いられているねずみ鋳鉄のうち
の共晶黒鉛鋳鉄およびその製造方法に関する。詳しく
は、キュポラ溶湯を使用し、主にＳの影響を抑制するこ
とにより砂型でも得られる共晶黒鉛鋳鉄およびその製造
方法に関する。
械的性質、振動吸収能等に優れているために日用品から
重工業材料として広く用いられているねずみ鋳鉄のうち
の共晶黒鉛鋳鉄およびその製造方法に関する。詳しく
は、キュポラ溶湯を使用し、主にＳの影響を抑制するこ
とにより砂型でも得られる共晶黒鉛鋳鉄およびその製造
方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ねずみ鋳鉄には、凝固時に黒鉛が片状に
晶出した片状黒鉛鋳鉄と、黒鉛が均一且つ微細に晶出し
た共晶黒鉛鋳鉄とがある。共晶黒鉛鋳鉄は、片状黒鉛鋳
鉄に比し、被削性、耐摩耗性、気密性等に優れているこ
とが知られている。
晶出した片状黒鉛鋳鉄と、黒鉛が均一且つ微細に晶出し
た共晶黒鉛鋳鉄とがある。共晶黒鉛鋳鉄は、片状黒鉛鋳
鉄に比し、被削性、耐摩耗性、気密性等に優れているこ
とが知られている。
【０００３】鉄を基盤とする合金は鋼と鋳鉄に大別さ
れ、いずれもＣ，Ｓｉ，Ｍｎと、微量のＰ，Ｓが含ま
れ、Ｃの少ないのが鋼、多いのが鋳鉄である（その境界
は２％程度）。鋳鉄中の上記各元素は、精錬の過程で含
まれたものであって、そのうち、ＳとＰは鋼に対して有
害元素であって、Ｓは黒鉛が均一且つ微細に晶出する共
晶の妨げとなるが、キュポラによる溶解操業では、コー
クスからＳが入り込むので、０．０３〜０．１０％のＳ
を含有する溶湯性状が一般的である。
れ、いずれもＣ，Ｓｉ，Ｍｎと、微量のＰ，Ｓが含ま
れ、Ｃの少ないのが鋼、多いのが鋳鉄である（その境界
は２％程度）。鋳鉄中の上記各元素は、精錬の過程で含
まれたものであって、そのうち、ＳとＰは鋼に対して有
害元素であって、Ｓは黒鉛が均一且つ微細に晶出する共
晶の妨げとなるが、キュポラによる溶解操業では、コー
クスからＳが入り込むので、０．０３〜０．１０％のＳ
を含有する溶湯性状が一般的である。
【０００４】黒鉛が均一且つ微細に晶出させるもう一つ
の要素としては、冷却速度が早いことの条件が挙げられ
る。そこで、従来、キュポラ溶湯を使用する場合の共晶
黒鉛鋳鉄は、一般的には、冷却速度の早い金型鋳造法で
製造されているが、近年では、砂型鋳造法による製造も
なされている。この点に関しては、普通鋳鉄の溶湯のＳ
量は、０．０３〜０．１０％であり、これを砂型に注湯
すると、冷却速度が小さいので、黒鉛が片状に晶出して
片状黒鉛鋳鉄となるが、０．００５〜０．００１％にす
ると、砂型に注湯しても共晶黒鉛鋳鉄が得られる（特公
平５−１４００５号公報）。
の要素としては、冷却速度が早いことの条件が挙げられ
る。そこで、従来、キュポラ溶湯を使用する場合の共晶
黒鉛鋳鉄は、一般的には、冷却速度の早い金型鋳造法で
製造されているが、近年では、砂型鋳造法による製造も
なされている。この点に関しては、普通鋳鉄の溶湯のＳ
量は、０．０３〜０．１０％であり、これを砂型に注湯
すると、冷却速度が小さいので、黒鉛が片状に晶出して
片状黒鉛鋳鉄となるが、０．００５〜０．００１％にす
ると、砂型に注湯しても共晶黒鉛鋳鉄が得られる（特公
平５−１４００５号公報）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、砂型鋳造法に
よると、キュポラ溶湯のＳ含有量をこのように極端に下
げることになるため、一般のキュポラ溶湯（Ｓ含有量：
０．０３％〜０．１０％）を強脱硫する工程が必要であ
るために、設備や燃費等からコスト高となる。
よると、キュポラ溶湯のＳ含有量をこのように極端に下
げることになるため、一般のキュポラ溶湯（Ｓ含有量：
０．０３％〜０．１０％）を強脱硫する工程が必要であ
るために、設備や燃費等からコスト高となる。
【０００６】また、ＣＥ値（Ｃ％＋１／３Ｓｉ％）を＝
３．０〜３．７％、且つＳｉ％／Ｃ％＝１．０〜１．７
と規定すると（特開平１−１９５２５９号公報）、一般
のキュポラ溶湯（Ｃ含有量：３．０％〜３．５％、Ｓｉ
含有量：１．７％〜２．５％）を使用できないことか
ら、これもコスト高となる。
３．０〜３．７％、且つＳｉ％／Ｃ％＝１．０〜１．７
と規定すると（特開平１−１９５２５９号公報）、一般
のキュポラ溶湯（Ｃ含有量：３．０％〜３．５％、Ｓｉ
含有量：１．７％〜２．５％）を使用できないことか
ら、これもコスト高となる。
【０００７】この発明は、上記問題点を解決するため
に、キュポラ溶湯に、比較的簡単な処理工程を経ること
により得られる共晶黒鉛鋳鉄およびその製造方法を提供
することを目的とした。
に、キュポラ溶湯に、比較的簡単な処理工程を経ること
により得られる共晶黒鉛鋳鉄およびその製造方法を提供
することを目的とした。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この発明者は、上記の目
的を達成するために、鋭意研究を重ねた結果、キュポラ
により得られる普通の溶湯を使用しても、つまり、溶湯
にＣ：３．０〜３．５％、Ｓｉ：１．７〜２．５％、
Ｓ：０．１０％以下をそれぞれ含む場合でも、Ｔｉ，Ｍ
ｎおよびＭｇを添加して共晶黒鉛鋳鉄が得られることを
見出した。
的を達成するために、鋭意研究を重ねた結果、キュポラ
により得られる普通の溶湯を使用しても、つまり、溶湯
にＣ：３．０〜３．５％、Ｓｉ：１．７〜２．５％、
Ｓ：０．１０％以下をそれぞれ含む場合でも、Ｔｉ，Ｍ
ｎおよびＭｇを添加して共晶黒鉛鋳鉄が得られることを
見出した。
【０００９】製造方法においては、鋳鉄材料をキュポラ
により溶解し、その溶湯を電気炉に入れ、Ｍｎ：０．４
５〜０．７０％、Ｓ：０．１０％以下、Ｔｉ：０．１５
〜０．１９％になるように成分調整する一方、昇温を行
った後、溶湯処理として、Ｓの含有量に応じてＭｇを漸
増して添加することが最適であることを見出した。
により溶解し、その溶湯を電気炉に入れ、Ｍｎ：０．４
５〜０．７０％、Ｓ：０．１０％以下、Ｔｉ：０．１５
〜０．１９％になるように成分調整する一方、昇温を行
った後、溶湯処理として、Ｓの含有量に応じてＭｇを漸
増して添加することが最適であることを見出した。
【００１０】また、前記溶湯処理において、Ｍｇの含有
量を０．０７％以下とすると（図１参照）、目的の達成
に有効である。
量を０．０７％以下とすると（図１参照）、目的の達成
に有効である。
【００１１】さらに、電気炉における昇温の温度を１５
００度以上とすることが好ましい。
００度以上とすることが好ましい。
【００１２】
【作 用】Ｔｉは、共晶黒鉛生成元素として広く知られ
ており、黒鉛の微細化程度と炭化物生成による被削性低
下を考慮して、含有量を０．１５％〜０．１９％となる
ように調整する。これは、図２に示すように、最も共晶
黒鉛が晶出しやすい範囲でもある。一方、Ｓは共晶黒鉛
の成長を妨げる元素であるが、ＭｎやＭｇをを添加し、
硫化物として生成させることにより、Ｓの影響を減じ
る。また、これら硫化物が黒鉛核生成を促進する触媒的
効果を示す。
ており、黒鉛の微細化程度と炭化物生成による被削性低
下を考慮して、含有量を０．１５％〜０．１９％となる
ように調整する。これは、図２に示すように、最も共晶
黒鉛が晶出しやすい範囲でもある。一方、Ｓは共晶黒鉛
の成長を妨げる元素であるが、ＭｎやＭｇをを添加し、
硫化物として生成させることにより、Ｓの影響を減じ
る。また、これら硫化物が黒鉛核生成を促進する触媒的
効果を示す。
【００１３】この発明においては、Ｍｎを上記効果とセ
メンタイト（黒鉛を晶出しない鋳鉄、Ｆｅ3Ｃ）による
被削性低下を考慮して、含有量を０．４５％〜０．７％
となるように調整し、Ｍｇは上記効果と黒鉛球状化を考
慮して、含有量をＳ含有量に応じて調整する（表１参
照）。また、図１に示すように、普通のキュポラ溶湯で
は、０．１０％以下であることが好ましい。
メンタイト（黒鉛を晶出しない鋳鉄、Ｆｅ3Ｃ）による
被削性低下を考慮して、含有量を０．４５％〜０．７％
となるように調整し、Ｍｇは上記効果と黒鉛球状化を考
慮して、含有量をＳ含有量に応じて調整する（表１参
照）。また、図１に示すように、普通のキュポラ溶湯で
は、０．１０％以下であることが好ましい。
【表１】
【００１４】各成分の組成範囲を上記の通り限定した理
由は、以下の通りである。
由は、以下の通りである。
【００１５】１）Ｔｉ Ｔｉは黒鉛を微細化する元素である。含有量が０．１５
％以下では十分な微細化が得られない（図２参照）。一
方、ＴｉはＣとの化学親和力が大きいため、含有量が
０．２％以上では炭化物ＴｉＣを生成し、被削性が低下
する。従って、その含有量は０．１５％〜０．１９％程
度が望ましい。
％以下では十分な微細化が得られない（図２参照）。一
方、ＴｉはＣとの化学親和力が大きいため、含有量が
０．２％以上では炭化物ＴｉＣを生成し、被削性が低下
する。従って、その含有量は０．１５％〜０．１９％程
度が望ましい。
【００１６】２）Ｍｎ ＭｎはＳとの化学親和力が大きい。Ｓは共晶黒鉛を生成
する上で悪影響を及ぼす元素であることから、Ｍｎを含
有させることによりＳの害を除くことができる。含有量
が０．４５％以下では十分な効果が得られない（図３参
照）。一方、Ｍｎはセメンタイト中に固溶しやすく、含
有量が０．７％以上ではセメンタイトを安定化させるた
め、被削性が低下する。従って、その含有量は０．４５
％〜０．７％が好ましい。
する上で悪影響を及ぼす元素であることから、Ｍｎを含
有させることによりＳの害を除くことができる。含有量
が０．４５％以下では十分な効果が得られない（図３参
照）。一方、Ｍｎはセメンタイト中に固溶しやすく、含
有量が０．７％以上ではセメンタイトを安定化させるた
め、被削性が低下する。従って、その含有量は０．４５
％〜０．７％が好ましい。
【００１７】３）Ｍｇ Ｍｇは、Ｍｎ以上にＳとの化学親和力が大きい。図１
は、ＳとＭｇ含有量との関係を示す。これから、含有量
に応じてＭｇ含有量を設定することが好ましいことが分
かる。
は、ＳとＭｇ含有量との関係を示す。これから、含有量
に応じてＭｇ含有量を設定することが好ましいことが分
かる。
【００１８】
【実施例】この発明の幾つかの実施例を説明する。
【００１９】鋳造工程は図４に示すように、鋳鉄材料を
キュポラにより溶解し、これを電気炉に入れ、Ｍｎ：
０．４５〜０．７０％、Ｓ：０．１０％以下、Ｔｉ：
０．１５〜０．１９％となるように成分調整し、１５０
０℃以上に昇温を行った後、溶湯処理としてＳ含有量に
応じてＭｇの添加を行い第１表に示す範囲の含有量に調
整し、φ３０丸棒鋳型（シェル砂）に注湯し、凝固後解
枠を行って製品とするものである。
キュポラにより溶解し、これを電気炉に入れ、Ｍｎ：
０．４５〜０．７０％、Ｓ：０．１０％以下、Ｔｉ：
０．１５〜０．１９％となるように成分調整し、１５０
０℃以上に昇温を行った後、溶湯処理としてＳ含有量に
応じてＭｇの添加を行い第１表に示す範囲の含有量に調
整し、φ３０丸棒鋳型（シェル砂）に注湯し、凝固後解
枠を行って製品とするものである。
【００２０】具体的な実施例を比較例とともに表２、表
３に示す。丸棒破断面の顕微鏡組織の観察については、
図５に示すように、丸棒の中心部（一点鎖線）を切断
後、切断面をメエリー研磨により表面粗さを細かく、さ
らにバフ研磨により鏡面仕上げする。その後、顕微鏡に
より組織観察した。撮った写真については後記する。
３に示す。丸棒破断面の顕微鏡組織の観察については、
図５に示すように、丸棒の中心部（一点鎖線）を切断
後、切断面をメエリー研磨により表面粗さを細かく、さ
らにバフ研磨により鏡面仕上げする。その後、顕微鏡に
より組織観察した。撮った写真については後記する。
【表２】
【表３】
【００２１】表２はキュポラ溶湯（高Ｓ溶湯）に対し
て、表１に示した設定範囲内で鋳込んだ場合を実施例１
で示し、設定範囲外で鋳込んだ場合を比較例１，比較例
２で示す。その丸棒破断面の顕微鏡組織については、図
６〜図８で示すように、実施例１（図６）では黒鉛は完
全に共晶状に晶出しており、比較例１（図７）では片状
黒鉛と共晶状黒鉛が混在し、比較例２（図８）ではいも
虫状黒鉛になっている。
て、表１に示した設定範囲内で鋳込んだ場合を実施例１
で示し、設定範囲外で鋳込んだ場合を比較例１，比較例
２で示す。その丸棒破断面の顕微鏡組織については、図
６〜図８で示すように、実施例１（図６）では黒鉛は完
全に共晶状に晶出しており、比較例１（図７）では片状
黒鉛と共晶状黒鉛が混在し、比較例２（図８）ではいも
虫状黒鉛になっている。
【００２２】表３はキュポラ溶湯（低Ｓ溶湯）に対し
て、表１に示した設定範囲内で鋳込んだ場合を実施例２
で示し、設定範囲外で鋳込んだ場合を比較例３、比較例
４で示す。また、その丸棒破断面の顕微鏡組織について
は、図９〜図１１で示すように、実施例２（図９）では
黒鉛は完全に共晶状に晶出しており、比較例３（図１
０）では片状黒鉛と共晶状黒鉛が混在し、比較例４（図
１１）ではいも虫状黒鉛になっている。
て、表１に示した設定範囲内で鋳込んだ場合を実施例２
で示し、設定範囲外で鋳込んだ場合を比較例３、比較例
４で示す。また、その丸棒破断面の顕微鏡組織について
は、図９〜図１１で示すように、実施例２（図９）では
黒鉛は完全に共晶状に晶出しており、比較例３（図１
０）では片状黒鉛と共晶状黒鉛が混在し、比較例４（図
１１）ではいも虫状黒鉛になっている。
【００２３】また、共晶黒鉛鋳鉄を砂型鋳造法により、
一般キュポラ溶湯に対し、上記成分調整のみで製造する
ことができるため、製造コストを低減できるとともに、
表４に示すように、高Ｓ溶湯（実施例１）が低Ｓ溶湯
（実施例２）に比し、共晶セル数が多く、その結果被削
性が向上する。
一般キュポラ溶湯に対し、上記成分調整のみで製造する
ことができるため、製造コストを低減できるとともに、
表４に示すように、高Ｓ溶湯（実施例１）が低Ｓ溶湯
（実施例２）に比し、共晶セル数が多く、その結果被削
性が向上する。
【表４】
【００２４】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、共晶黒鉛鋳鉄の製法については、キュポラ溶湯を使
用し、電気炉溶解において、単に添加による配合上の工
夫により、砂型鋳造法においても、強脱硫という前工程
が不要となり、このことから、共晶黒鉛鋳鉄の製造コス
トの低減を図る上に優れた効果を奏するものである。
ば、共晶黒鉛鋳鉄の製法については、キュポラ溶湯を使
用し、電気炉溶解において、単に添加による配合上の工
夫により、砂型鋳造法においても、強脱硫という前工程
が不要となり、このことから、共晶黒鉛鋳鉄の製造コス
トの低減を図る上に優れた効果を奏するものである。
【図１】この発明に係るＳ量、Ｍｇ量と黒鉛形態の関係
を示す図である。
を示す図である。
【図２】この発明に係るＴｉ量と共晶黒鉛占有率との関
係を示す図である。
係を示す図である。
【図３】この発明に係るＭｎ量と共晶黒鉛占有率との関
係を示す図である。
係を示す図である。
【図４】この発明の製造方法を示すフローチャート図で
ある。
ある。
【図５】丸棒破断面の顕微鏡組織を観察する手順を示す
参考図である。
参考図である。
【図６】実施例１における丸棒破断面の顕微鏡組織の写
真である。
真である。
【図７】実施例１に対し比較例として示す丸棒破断面の
顕微鏡組織の写真である。
顕微鏡組織の写真である。
【図８】実施例１に対し比較例として示す他の丸棒破断
面の顕微鏡組織の写真である。
面の顕微鏡組織の写真である。
【図９】実施例２における丸棒破断面の顕微鏡組織の写
真である。
真である。
【図１０】実施例２に対し比較例として示す丸棒破断面
の顕微鏡組織の写真である。
の顕微鏡組織の写真である。
【図１１】実施例２に対し比較例として示す他の丸棒破
断面の顕微鏡組織の写真である。
断面の顕微鏡組織の写真である。
【表５】
Claims (4)
- 【請求項１】 Ｃ：３．０〜３．５％、Ｓｉ：１．７〜
２．５％、Ｓ：０．１０％以下をそれぞれ含むキュポラ
溶湯に、Ｔｉ，ＭｎおよびＭｇを添加してなることを特
徴とする共晶黒鉛鋳鉄。 - 【請求項２】 鋳鉄材料をキュポラにより溶解し、その
溶湯を電気炉に入れ、Ｍｎ：０．４５〜０．７０％、
Ｓ：０．１０％以下、Ｔｉ：０．１５〜０．１９％にな
るように成分調整する一方、昇温を行った後、溶湯処理
として、Ｓの含有量に応じてＭｇを漸増して添加するこ
とを特徴とする共晶黒鉛鋳鉄の製造方法。 - 【請求項３】 前記溶湯処理において、Ｍｇの含有量を
０．０７％以下とすることを特徴とする請求項２記載の
共晶黒鉛鋳鉄の製造方法。 - 【請求項４】 電気炉における前記昇温の温度を１５０
０度以上とすることを特徴とする請求項２または３記載
の共晶黒鉛鋳鉄の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15460897A JPH10330817A (ja) | 1997-05-28 | 1997-05-28 | 共晶黒鉛鋳鉄およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15460897A JPH10330817A (ja) | 1997-05-28 | 1997-05-28 | 共晶黒鉛鋳鉄およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10330817A true JPH10330817A (ja) | 1998-12-15 |
Family
ID=15587908
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15460897A Pending JPH10330817A (ja) | 1997-05-28 | 1997-05-28 | 共晶黒鉛鋳鉄およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10330817A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100404765B1 (ko) * | 2001-09-19 | 2003-11-12 | 엘지전자 주식회사 | 미량원소 첨가에 따른 페라이트기지 미세분산형 흑연회주철의제조방법 |
| JP2011208205A (ja) * | 2010-03-29 | 2011-10-20 | Tomita Chukosho:Kk | 耐熱性に優れたフェライト系鋳鉄 |
| CN106498265A (zh) * | 2015-09-07 | 2017-03-15 | 哈尔滨理工大学 | 一种球墨铸铁炉前精确调C调Si方法 |
-
1997
- 1997-05-28 JP JP15460897A patent/JPH10330817A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100404765B1 (ko) * | 2001-09-19 | 2003-11-12 | 엘지전자 주식회사 | 미량원소 첨가에 따른 페라이트기지 미세분산형 흑연회주철의제조방법 |
| JP2011208205A (ja) * | 2010-03-29 | 2011-10-20 | Tomita Chukosho:Kk | 耐熱性に優れたフェライト系鋳鉄 |
| CN106498265A (zh) * | 2015-09-07 | 2017-03-15 | 哈尔滨理工大学 | 一种球墨铸铁炉前精确调C调Si方法 |
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