JPS591766B2 - 球状黒鉛鋳鉄接種用合金 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は黒鉛球状化処理後の球状黒鉛鋳鉄溶湯に対し優
れた接種効果を有すると共に、鋳造品の健全性の大巾な
向上を図った新しい球状黒鉛鋳鉄接種用合金の提供に関
する。

従来鋳鉄の接種剤として使用されてきた鉄珪素合金は本
来製鋼作業における脱酸を主目的としたものであって、
Ａ１１．５〜２．５ ｗｔ％、０□２５０〜１１００ｐ
ｐ程度を含有するのが普通であり、これらの元素は、上
記鉄珪素合金が製鋼反応という１６００’Ｃ以上の超高
温溶湯に添加される場合には湯のもつ高い滓化力のため
に余り悪影響を及ぼすものではなく、従ってこれらの元
素についての規制は特に行われていないのである。

しかしながら上記鉄珪素合金が鋳鉄接種剤として、製鋼
溶湯に比して低温（１２５０〜１４５０°Ｃ）の鋳鉄溶
湯に使用される場合はその含有するｋｌや０２の悪影響
を無視することはできない。

特に球状黒鉛鋳鉄の場合はこれらの元素がドロス欠陥や
ピンホール欠陥の発生を助長し、同鋳鉄の特徴である黒
鉛の球状化にも悪影響を及ぼすのである。

尤もこれらの元素の黒鉛球状化への悪影響は、十分なＭ
ｇあるいは希土類元素の添加によって軽減させることも
できるが、Ｍｇあるいは希土類元素の多量添加はそれ自
身がドロス欠陥等の増加を招来するものであって、こう
した相互関係より接種剤として用いられる鉄珪素合金中
のｉ、０２は極力低下せしめる必要がある。

一方Ａｌは鋳鉄溶湯中で接種作用の核的役割をなすもの
であるとの説もあり、Ａｌ含有量の高い鉄珪素合金を推
賞する者もある。

しかしこれは接種作用という一元的な見方からであって
、ドロス、垢、ピンホール等の問題を無視したものであ
る。

本発明はこうした問題を有するＡ４を適正量のＣａ又は
／及びＢａによって代替し、かつ鉄珪素合金の共晶反応
による低酸素化作用を積極的に利用することによって、
ドロス、垢咬みゃピンホール発生による欠陥の大巾な減
少並びに接種効果の向上を図ってなされたものであり、
その特徴とするところは、黒鉛球状化処理された球状黒
鉛鋳鉄溶湯に接種されるものであって、その化学成分が
５ｉ４０〜５５ｗｔ％、Ａ７０．２〜１．５ ｗｔ％、
Ｃａ又は／及びＢａ ０．２〜２．０ ｗｔ％、０２１
００Ｐ、 Ｐ、 Ｍ以下、残部実質的にＦｅからなる点
にある。

以下本発明をその成分の限定理由と共に詳述する。

まず本発明のベース合金である鉄珪素合金中のＳｉ及び
Ａ［の限定理由を示すと次の通りである。

Ｓｉ：４０〜５５ｗｔ％ 鋳鉄はその含有するＣ、Ｓｉによる自己脱酸作用により
、溶解法の如何を問わす０２の含有量は少なく、一般に
１００Ｐ、Ｐ、ｍ以下であり、特に黒鉛球状化処理後に
おいては２０１）、１）、ｍ以下にもなる。

一方従来の接種剤として用いられてきた鉄珪素合金は前
記のように多量の０２（フリー及び酸化物として）を含
み、これが鋳鉄溶湯の汚染、ドロス等の発生の一因とし
て作用することは既に触れた通りであり、接種剤中の０
２含有量は鋳鉄のそれと同程度乃至はそれ以下であるこ
とが望ましく、極力抑制する必要がある。

本発明におけるＳｉ量の限定は、前記０２（フリー及び
酸化物）を上述のように極力抑制するために、強塩基性
フラックスによる強制精錬と相俟って、Ｆｅ−８ｉ共晶
反応（１２１５°Ｃ）を利用して溶湯中に存在する０２
等のガス及び非金属介在物の浮上滓化、分離を促進しそ
れらの溶湯中の残留を低下せしめる意図によるものであ
って、実質的に共晶組成域として作用する５ｉ４０〜５
５ｗｔ％を以って本発明のＳｉ範囲としているのである
。

更にこの限定は、鉄珪素合金におけるガス含有量に関す
る定説すなわちＳｉ量の多い程ガス含有量が高く、共晶
組成（Ｓｉ５０〜５５ｗｔ％）以下で大巾に含有ガス量
が低下する傾向にあることも配慮した限定であって、で
きる限りガス含有量の低い元湯を用意しようとするもの
でもある。

ｋｌ： ０．２〜１．５ ｗｔ ％ ＡＡは鋳鉄とりわけ球状黒鉛鋳鉄の接種においてはドロ
ス等の発生という面から極力無に近いことが望ましいが
、鉄珪素合金の製錬においてはその製錬原料に含まれる
アルミナが還元されてｌ’として含有されるのであり、
上記Ｓｉ含有量の鉄珪素合金を一次的に製錬して得る場
合には、必然的にアルミナの還元が抑制されるにしても
、製錬原料の工業的に管理可能なアルミナ量から１．５
ｗｔ％が上限であり、また他の鉄珪素合金を二次的に成
分調整して上記Ｓｉ含有量の合金を得る場合にも１．５
ｗｔ％のＡ７量は普通一般に工業的に許される上限とな
る。

一方下限の０．２ｗｔ％は一次的製錬または二次的成分
調整で得られる前記Ｓｉ量の鉄珪素合金にとって、必然
的に混入してくる最低ＡＡ量として許容したものである
。

以上がベース合金中のＳｉ、Ａｌ範囲の限定理由であり
、次いで上記ベース合金溶湯に添加されるＣａ又は／及
びＢａについて述べる。

上述のようにベース合金は冶金的理論根拠のもとに成分
限定がなされており、特にＳｉは実質的な共晶組成域の
範囲として、その溶湯すなわち元湯は、含有ガス量をで
きる限り低くなるように用意した元湯であるが、このよ
うな溶湯においてもなおある程度のガスまたは珪酸を主
体とする酸化物が溶湯中に懸濁しているのが常であり、
これを除去するには塩基性の強いフラックスを添加し、
強制的に撹拌する等の強力な精錬工程が必要である。

この場合使用されるフラックスの組成は石灰及び螢石を
主成分とする混合物が最も好ましいが、塩基性の強いス
ラグが形成されることから、スラグに流動性を与える成
分を含ませることが望ましい。

またこの精錬時の温度としてはスラグに流動性を与え、
精錬作用を十分に達成させると共に、スラグ成分の浮上
分離、排滓の確実を期するためには、少なくとも前記ベ
ース合金の融点より１００°Ｇ以上の高温で処理するこ
とが必要である。

なおこの精錬において使用する炉については特に制限は
ないが、溶湯とフラックスとの接触反応を確実に行うた
めに、低周波炉等の電磁撹拌が有効である。

かくて精錬後の溶湯にはＣａ又は／及びＢａが加えられ
るのであるが、この添加理由及び成分限定理由は次の通
りである。

なおＣａ 、Ｂａ共に同効であり、Ｃａを例として説明
すると、本発明では既述のようにＡｌの弊害を除去する
ために従来の接種用鉄珪素合金に比しＡｌは、はるかに
少量であるように規制しておリ、この減量したＡｌの代
りに接種作用の核として作用させるためにＣａを添加す
るものである。

しかしながらＣａが、ＣａＯやＣａＳの形で入っている
ものは効果がないばかりでなく垢咬み等の原因となるの
であり、あくまでもメタリックＣａとしてベース合金へ
の溶解が必要である。

以上のようにＣａは接種作用の補充強化を目的として加
えられるものであるが、鉄珪素合金接種剤中のＣａを大
巾に高めても接種力の改善は逓減し、さらにＣａを多量
に含む鉄珪素合金接種剤を鋳鉄溶湯に用いた場合には、
溶解過程において酸化膜が発生し易くなり、溶解性能が
悪くなると共に逆に垢発生の原因となる。

このような点から接種剤中のその含有量の限界は２．０
ｗｔ％とじたのである。

一方接種効果の面からは０．２ｗｔ％以下では十分な効
果が得られないので少なくとも０．２ｗｔ％が必要とな
るのである。

なおりａについても前記のようにＣａと同等の接種効果
を有することを確認しており、この場合も垢等の発生の
面から２．０ｗｔ％を上限として、また接種効果の面か
ら０．２ｗｔ％を下限として規定したのである。

またＣａとＢａを同時に含有させた場合、それぞれの単
独効果の和としての効果が発揮されることも確認してい
るのであり、Ｃａ＋Ｂａの上限、下限についても単独の
場合と同様な理由により０．２〜２．０ｗｔ％と限定し
たのである。

なお上述のような精錬後Ｃａ又は／及びＢａの添加とい
う二段工程を省略するため、強塩基性フラックスによる
精錬を、Ｃａ又は／及びＢａを含有する硫酸化物、水酸
化物、炭酸化物、酸化物等の少なくとも１種を添加した
強塩基性フラックスにより強制精錬を行うことにより、
溶湯の脱酸強制精錬と同時に上記複合フラックス中のメ
タリック成分の溶湯への溶解はもとより、フラックス中
のＣａ源、Ｂａ源の一部の還元と還元Ｃａ、Ｂａのベー
ス合金への溶解を図り、最終合金中にこれらの金属を含
有させることも有効であることを工業的に確認している
のである。

このような方法によってＣａ又は／及びＢａを添加する
場合であっても、その含有範囲は精錬後に添加する場合
と全く同様の理由により同範囲であって、上記の複合す
べき添加物例を示すと石灰、重晶石、Ｃａ−８ｉ等が挙
げられる。

以上のようにして製造される鋳鉄接種用合金では、その
０２含有量が１００ Ｐ、Ｐ、Ｍ以下で、通常５０Ｐ、
Ｐ、Ｍ程度のものが容易に得られるのである。

このようにして製造した本発明合金の効果について述べ
る。

下記第１表は本発明実施例及びその比較剤の組成を示し
たものであり、第２表は第１表の各接種剤を黒鉛球状化
処理後の球状黒鉛鋳鉄溶湯に接種した結果を示したもの
である。

４２− 上記第２表において銘柄Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ，Ｉが本発明の
実施例であり、その有効性は極めて顕著に現われている
。

これに対し市販フェロシリコンすなわちＡ、Ｂ及び本発
明合金のベース合金であるＣ及びＤは鋳放及び焼鈍組織
において他に比し多量のセメンタイトを残存しているこ
と、球状化率の低いことなど総てに亘って接種力の弱さ
を示していると共に不健全率が高い。

また本発明の規格外品Ｊ、には、本発明品に比してＣａ
がや５規格を越えていることによって、これまた不健全
率が増加するものであることを如実に示しており、球状
化率も本発明に比して低いのである。

以上述べたように、本発明の球状黒鉛鋳鉄接種用合金は
、実質的にＦｅ−８ｉ共晶組成の５ｉ４０〜５５ｗｔ％
を用い、Ａ１０．２〜１．５ ｗｔ％、Ｃａ又は／及び
Ｂａ ０．２〜２．０ ｗｔ％、０２１００ Ｐ、Ｐ、
Ｍ以下、残部実質的にＦｅと化学成分が特定されている
ので、黒鉛球状化処理後の球状黒鉛鋳鉄溶湯に、本発明
の接種用合金を接種すると、鋳造後の組織において、黒
鉛球状化率は略９０〜９５％と高率であり、更にセメン
タイトの残存は略皆無となり、加えて垢咬みやドロスの
不健全部も面積比で１〜２％と激減し、球状黒鉛鋳鉄鋳
造品の品質、機械的性質の向上に大きく寄与し、工業的
価値は著大である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 黒鉛球状化処理された球状黒鉛鋳鉄溶湯に接種され
   たものであって、その化学成分が Ｓｉ ４０〜５５ｗｔ％ Ａｌ ０．２〜１．５ｗｔ％ Ｃａ又は／及びＢａ Ｏ，２〜２．０ｗｔ％０２１０
   ０Ｐ、Ｐ、Ｍ以下 残部実質的にＦｅからなることを特徴とする球状黒鉛鋳
   鉄接種用合金。