JPS60110808A - 鋳鉄への接種方法 - 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】 ダクタイル餌鉄や普通鋳鉄、Ｃｖ鋳鉄の製造に於いて、
白銑化防止、黒鉛形状及び黒鉛粒数の改善、基地組織の
改良などの目的で接種と称はれる操作処理が行われるこ
とは周知であるが、通常の接種操作は粒状に破砕したフ
ェロシリコン、カルシウムンリコンやバリュウムやスト
ロンチュウム、アルミニュウム、シリコン等を含有する
フェロシリコンを０１〜ＬＯ％程度取鍋底に投入して、
この上に溶銑を受湯するか又は受湯ヰ途で接種剤を投入
したりして該接種剤を溶融することによって行われてい
る。

このような取鍋内にて溶かしたのち、該溶湯を数分又は
、数十分か＼って鋳造すると＠ハ、接種の効果が接種後
の時間の経過と共に減少する所謂、７エデング（Ｆａｄ
ｉｎｇ　）と称でれる現象が生じる。

このため鋳造時間が長びくときは鋳造始めと、鋳造中期
及び終期とではその効果に格段の差が出てくる。技術的
には接種後１５秒〜２０秒程度でその効果は最大を示し
その後は急速にその効果は薄れていくといわれているが
、通常取鍋などで所定重相の溶湯を注湯する場合、４〜
１０分が大体の標準であり、自動注湯機や最近の技術開
発にみられろように大容量のチャンネルタイプの低周波
炉で’ｉ＋を気エネルギーを加えて保熱しつつ注湯する
ような形式では保持時間が数時間に及ぶことがあり、そ
の炉内での接種では７エデングが起ってし貰い所期の接
種の目的を達することが不可能であった。

これらの問題点を解決するために考えられたのが、所謂
、瞬間接種と称される次に示す種々の方法である。

（］）　ワイヤー接種法　薄鋼鈑に粉粒状にした接踵剤
全包み４〜７簡φのワイヤー状となし、取鍋及び注湯機
の注入］］に差し込み鋳込みつつ接種をする方法。

（２）粒状物添加法　α２５〜α７５咽やＱ１〜α２５
咽のように微妙に狭い範囲に割ってｖ４整した粒状接種
剤を注湯時の鋳型湯口及び渦流部及び取鍋及び注湯中の
湯口に連続的に添加する方法。

（３）　注湯すべき鋳型内に接種剤を収容する凹部をつ
くり、或は凹部分つくらないで粉粒状接種剤を鋳型内に
００５〜０２％程度添加しておき注湯する型内接種方法
。

（４）　（３）の欠点をなくすため所定重量及び所定形
状に鋳造及び成型した接種剤を埋め込み注湯する型内接
種法。

その他にも特公昭４８−８９２６　、公開公報昭５７−
１８４５２５、公開公報昭５４−１．２０２２０．特公
昭５６−４１２６．５６−４１２７　、実新案昭５６−
２７２８２　に示でれているような各種のフェデングを
防止した効果の大きい瞬間接種方法が考案されているが
、そのいずれもが決定的な解決策になっていない所に接
種技術の難しさがある。

一般に接種技術は次の各点を満すことが要求式れる。

■　効果から考えて各鋳型に注入されろ直前又は瞬間に
接種されることが重要。

■　接種剤は接種物質としてＣａ　ｒ　ＡＺ　１　Ｚｒ
　＋　Ｂａなどの活性金属を含んでいろだめにスラツプ
（滓）の発生が多いがスラツプの捲き込みがないこと。

０　コストが安いこと。

■　特定の場所を取るような装置が不必要なこと。

［Ｆ］　如何なる注湯操作にも追従できること。即ち、
取鍋にての注入作業のように位置関係が常に変る場合に
も追従できろこと。

このようにみてきて現在実施されている方法（１）〜（
４）をみてみると （１）のワイヤー法ｎＭいワイヤーに包み込み製造する
コストが美大なるコスト高になるし、これの添加に際し
てはワイヤーを捲くカセットや順次送り込み添加する装
置が大きなものとなり、一定位置の定点注湯のみにはコ
ストを無視すれば利用できてもとても移動する用鍋には
この方法は用いることができなかった。

（２）粒状物添加方法ｔｉｔだ比較的用いられている方
法ではあるが、しかし、α２５〜α７５喘や旧〜（１２
５祁のように微妙に狭い範囲に割らねばならないことに
よる削加工ロスが美大になり、これがためニットを引き
上げていた。又更に添加に際してけ、定点注湯、Ｊ場鍋
接種、共にこれらの微細粒度接種剤は渦流の上や湯口に
添加され捲き込まれるがどうしても表面添加的色彩がつ
よく含まれている活性物質の酸化が避けられず、又これ
を除去する方策がない１寸に捲き込まれドロスとなる率
が高く往々にしてドロス不良や未溶解物及び酸化物によ
るハードスポット不良につながっていた。これを改良す
る目的で不活性ガス流による吹き込みなども行われてい
るが設備が犬ががりになり、且、目的を達する程の効果
を出していなく成功していない０ （３）の型内にて粒粉状の接種剤を添加する方法は溶湯
が凝固する寸前の接種としては、それなりの大きな効果
があるが渦流にょる光芒れの問題がどうしても解決でき
ずハードスポット、ドロス噛みの諸問題が往々にて起り
普及する迄にづ至っていない０ （４）このような型内接種の効果を最大に牛がし、しか
もハードスポット、ドロス噛みなどの諸問題を防止する
ために考え出されたのが、接種剤を５ｙ〜２００２のよ
うに鋳造品として所定の円錐台又−その他の形状に鋳造
して用いる方法である。この方法！ｒｉ鋳型内の凹部に
埋め込んで用いるものであるので粉末のように渡場れの
問題が少ない。しがし、この方法の最大の欠点は極めて
鋳造しＫくぃ接種剤を微細な太＠芒のものに鋳造するこ
とによるコスト高の問題であるし、又更に、ハードスボ
ットも粉粒状のものを型内で用いるものよりｆｉ遥かに
少ないが皆無とけ言えず、この２ツの問題でこの方法も
普及がな烙れてぃない。

′このようにみてくると最大の効果を有する瞬間接種も
コストの点と作業性とドロス及びハードスボ、、トの点
で今だに決定的とも言える解決策及び′ｆイ及方法が開
発式れてぃないのが現状であった。

本発明方法はこれらの諸問題を一挙に解決して安価で確
実に弊害のない瞬間接種方法を提供するものである。

本発明方法を詳細に述べると、黒鉛質やアルミナ質、マ
グネンア質、シャモツト質、石綿、蝋石質、シリコニア
質、炭化硅素質、その他の耐火物で、図１に示すような
略々中芯部に通孔を設けて成型した、円状、角状、三角
状、その他型状の中抜又は中空輪状又は、ドーナツ状の
耐火物をつくり、これを図２に示すように取鍋又は鋳造
機の溶湯表面に浮かせる。この耐火物製の輪状又は筒状
のものは如何なる取鍋及び鋳造機の傾斜や湯量の増減に
も追従して浮いている。この浮がしている場所を常に湯
口の所においておくことｔ−ｔ−ｇして困難なことでは
ない。何故なら溶湯の流れづ常ＶＣ湯口へ向っているた
めであることは明白のことである。寧ろ取鍋及び鋳造機
の外へ該耐火物製ドーナツ状物が流れ出ないような配慮
をする必要がある程度である。

この輪状耐火物の内部に接種剤■（図２参照）を投入し
て浮かせて順次渦流れになめさせ接種しつつ鋳造するこ
とからなっている。

図１に於いて、この輪状耐火物には内部に割れ亀裂防止
のために鋼棒■や調筋■を入れておいてもよい。このよ
うにすることによって熱衝撃、機械的衝撃に耐えられる
ようになる。又、陽光れをよくするために輪状耐火物の
下部に突起部■を設けてもよく、更に取鍋及び鋳造機の
大傾斜時にも該耐火物の輪が装置外へ流出するのを確実
に防止するための方策の一つとして出っばり部■を設け
てもよい。この出っばり部■には、耐火物被覆をしたス
テンレス鋼などで引掛は部■を設けておいてもよい。こ
の引掛は部にステンレス線などの耐熱性のある針金を通
して湯口の反対側より引張っておいてもよい。（図１及
び図２参照）通常、流出防止は湯口の形状を変えること
によって簡単に可能である。例へば、図２において取鍋
又は注湯機の樋口部分に当り部■をつけておくとか湯口
を先端で絞っておくとかである。

この耐火物の輪の中に投入する接種剤の種類は市販され
ているＣａやＡｔ、　Ｂａ　、　Ｓｒ　、　Ｚｒその他
を少量づつ含有する普通のものでよく、特定のものを要
しない。

本発明方法の利点を列記すると、接種剤のサイズｄ特定
のサイズ重用に鋳造する必要が全くない。

又特定のロスの多い微細サイズにも破砕する必要かない
。接種剤の溶解拡散する部分を拡大した図［相］におい
て、コブシ大のランプサイズ接種剤■でよい。これを掴
み又は他の方法で順次消耗にあわせ該耐火物輪の中に投
入してやるだけでよく、発生するスラップ■けもともと
軽い物であるため耐大物の輪の内部にて濾されて鋳型に
は流入しない。

部は耐火物輪内に浮遊している。■の小矢印は接種剤■
の拡散方向であり、■の大矢印は溶湯の流れの方向を示
す。■は本発明に用いる耐大輪であり、Ｏｌ−を取鍋又
は鋳造機中の溶湯を示す。

さらに詳細に観察してみると、投入された接種剤は十程
度が溶湯中に沈んでいて沈んでいる部分から溶解拡散が
始まる。このとき、当然にスラップの発生もあるが急速
に浮上するから耐火物のドーナツを深いものにしておけ
ば浮上した滓は略々完全に捕集される。この耐着した発
生滓は鋳造後読中抜き耐火物を引き上げたるのち、熱間
又セ冷間にてかき落し或いは打き落しにより除去される
。

なお、使用層事前に黒鉛を耐火物の表面に塗布しておけ
ば滓の離れがよく耐火物の種類によっては数百回の使用
に耐えられるものである。

本発明接種方法は、中抜きした輪状耐火物の内部にラン
プサイズ状の接種剤を投入浮上式せて注湯時の湯の流れ
にのせて順次接種剤を溶かせて鋳込み直前の瞬間接種を
行う極めて簡単に実施可能の溶けるスピードもある程度
は湯の流れに比例する。これは輪状耐火物の内部の接種
剤はそこを流れる潜流れに洗われて溶けるためであり、
溶湯が流れないと接種剤の拡散現象が起きにくい点を巧
く利用して調整機能を持たしめているのである。

又芒らに水沫は注湯口が２個以上ある複数個の鋳造機及
び取鍋にも各日にそれぞれ耐火輪を浮かせて接種剤を添
加することけ注湯口が１個の場合と全く同じであり、こ
の耐火輪を浮かせることが出来れば取鍋及び鋳造機（注
湯機）の形状は問わない。又さらに、多量の溶湯を処理
注湯するようなＪＩＶ鍋又ｎ朗造機、例えば低周波保持
炉が鋳造機と一体となっているような場合は、接種剤の
減少に応じて順次複数個を投入機や鋏で投入すればよい
ので注湯中、常に瞬間接種や直前接種の効用を保つこと
が出来ろわけであり、さらに水沫の最大の利点は、ハー
ドスポット及びドロス噛みの少ない点にある。

一般に、Ｃａ　、　Ｂａ　、　Ｓｒ　、　Ｍｇ　、　Ａ
ｔ１Ｚｒなどの活性金属を含むフェロンリコン′は当然
に於いて酸化し易いものである。この酸化し易い接種剤
を微粉砕して極めて表面積率の高い微粒粉にすれば酸化
が進行することは公知のこ−とである。

例えば、Ｓｔ　７４％、　Ｃａ　２　％　、　Ｂａα５
％、Ａｔ２．８チ、残附随的不純物からなる接種剤を　
α５Ｘ以下及び０２５Ｘ以下に粉砕したものを分析する
と次のような品位となった。

即ち、表面酸化のために品位が低下する。常温に於いて
粉砕したものですら、このように品位低下するものを、
１８００℃　以上の高温で添加する接種剤は当然に於い
て急速に溶湯中に突込まれない限りは相当に酸化し、表
面酸化の甚しきものは表面層が耐火物となって拡散せず
、そのまま捲き込まれてハードスポットとなり、又発生
した酸化物の甚しきときはドロス噛み不良となっていた
。

本発明法は、添加する直前をみても塊のままであり直前
の酸化はなく添加に際しても、前述のように下部の溶湯
接触部からの拡散溶融であり実質的に空気に触れないと
ころから溶けるだめ、従来技術のような接種剤の酸化及
びノ・−トスポット、ドロス噛みが発生しない。

又、既存の如何なる瞬間接種法よりも安価に、しかも弊
害なく確実に連続的に瞬間接種を浮き耐火動輪を使用し
て行うという全く新規な技術思想にて行うものであり実
用面での効果は極めて大きいＯ 次に実施例につき述べる。

実施例１ 外径１７０　ｍｍφ、内径１２０叫φ、高さ５０閣のド
ーナツ状の耐火輪を高アルミナ質の材料でつくり内部に
割れ分離防止のために鉄線及び６■鉄筋を２重に入れて
補強したこの耐火動輪を次の試験に供した。

ｒ、Ｉ＋？Ｉキ忠補粕で戎創１イＭ６属掃ｔ１今′ｌ°
クタィル鋳鉄、Ｃａ８％　、　Ｓｉ２．２％　、Ｍｎ０
３８％、Ｐα０２５チ、　Ｓ　（１０１１％、　Ｍｇ　
（１０４８％　からなる溶湯６００Ｋ。

を自動車部品を鋳造するにあたり、次の■〜■の場合に
ついて鋳込み始め、鋳込中期（２５分後）、鋳込最終（
５分後）の３期に分けて次のようなテストピースに鋳込
み、その状態を観た。鋳込み始めより鋳込み終り迄は約
５分経過嘔せた。鋳込み始めの温度は、１８８０℃であ
った。

■　取鍋内にＳＬ　７８　％　、　Ｃａ　Ｚ２％、　Ａ
ｔＺ５　％　、　Ｂａ０８０％からなる接種剤１〜１０
ｍ品を　０４％接種した。

■　鋳型の湯口に前記■の接種剤を　α５Ｉ＋ＩＩＩ＋
以下に粉砕したＳｉ　６７５　％　、　Ｃａ　Ｚ１％、
　ＡＬＺ５　％　、　Ｂａα２８％からなる粉粒接種剤
０２０％を、じょうご状に先に絞った接種機にて砂型に
鋳込み時に連続的に添加した。

■　前記■と同じ接種剤粉粒　α２％を鋳型内湯口直下
に置き鋳造した。

■　Ｓｔ　７４　ｆｙ　、　Ｃａ　１１　％　、　）−
１２，６％　、　＆（１８％からなる接種剤を直径２０
■φ、高さ２７ｔｔａｎからなる断面が円型となるよう
にして鋳造した２５ｆ１個の接種剤を　α２チ、湯口直
下に凹部を設けこれに高さの半分を埋めて前期と同じ条
件にて鋳造した。

■　作成した耐火動輪を注湯口に浮かせ、この中に■と
同じ成分の接種剤のランプサイズ約　Ｊ−８Ｋｇ塊を浮
かせ同じ条件にて鋳込みを行った。使用後の耐火動輪は
滓を取っても何等の損傷もなく反復使用が可能であった
。

鋳込み枠の中に入れである鋳造試験片の形状は図４に示
す階段状試験片である。

結　果 の み 実施例２ 外径１８０ｍｍφ、゛内径８０ｗ＋ｍφ、高さ４０ｍｍ
のドーナツ状の耐火動輪を黒鉛質の耐火物でつくり、内
部には割れ分離防止のための調筋を入れたものをつくり
、図１に示すような出っばり部■と引っ掛は部■を設は
ワイヤーにて注湯口の反対側より該耐火動輪の増鍋急傾
斜時（鋳込み終期）の脱落を防ぐ処置をしたものをつく
り、且、この耐火動輪には下部円周にわたって直径２５
調φ、高さ２０ｍｍの突起物を６個取付けてドーナツ内
部の渦流れによる高攪拌化を狙ったものをつくり次の試
験に供した。

８屯低聞波炉で溶製したＣ　８．５　％　、　Ｓｔ　’
１８　％　。

Ｍｎα５％、Ｐ００４０％、Ｓα０１５　％　、　Ｍｇ
α０８９％からなるダクタイル溶湯を８００Ｋｐ宛つく
り、次の■〜■の場合について所定鋳型に注入した。

■　Ｍｇ　処理後直ちに処理鍋表面に、５ｉＴａ５％。

Ｃａ　Ｌ８％、　Ｂａ　１５　％　、　Ｚｒ　１．５％
、　Ａ４Ｚ２　％　、残Ｆｅと不随的不純物からなる１
〜Ｌｏｗサイズの接種剤を　０４％添加して底部よりよ
く攪拌したのち４分間放置し、所定階°段状試験片に鋳
込んだ。

この時の鋳込み温度ｔ−ｔ、１８６０℃であった。

■　Ｍｇ　処理後、４分間経過しだ溶湯を所定鋳型に注
入するに当って、■と同じ接種剤を、　α５簡以下に粉
砕したものを鋳型湯口部にじょうご状のもので　α２チ
連続的に添加しなから鋳込んだ。鋳込み温度は■と略々
同じ、１８５０℃であった。

■　前項と同じ接種剤を鋳型湯口直下に　α２チ置き、
Ｍｇ処理後、４分経過の該ダクタイル溶湯を鋳造した。

鋳込み温度け■と同じ１３６０℃であった。

■　Ｓｔ　７２　％　、Ｃａ　１．６　％　、Ｂａ　１
４％　ｌ　Ｚｒ　１．６　％　。

Ｍ２Ｏチ、残Ｆｅと不随的不純物とからなる接種剤を直
径２０餌φ、高”；Ｓ　２８　ｔＩａｎに鋳造して作成
した約２５ｔ１個の鋳造接種剤を鋳型湯口直下に置き、
１３６０℃にてＭｇ　処理後４分経過の該ダクタイル鋳
鉄溶湯を鋳込んだ接種剤の添加量は約　０２チとなる。

■　作成した黒鉛質耐火物軸を注湯口に浮かせこの内部
に前項■と同じ成分の接種剤の５８０２塊を浮かせ、Ｍ
ｇ処理後４分間経過の該ダクタイル鋳鉄湯を鋳込んだ。

なお、耐火動輪にこの接種剤を投入してからテスト鋳型
に鋳込む迄には約２０秒の時間経過があった。鋳込み温
［け１８６０℃であった。

鋳込んだ鋳造試験片の形状は実施例１に示すものと同じ
図４の階段状試験片である。

結　果 図　１ （Ｉ） 図　２ 図　３ ［相］ 図　４ 手続補正書 昭和５９年の月／〆［Ｉ 特１１′１・庁長官　若　杉　和　夫　殿１１１件の表
／Ｊ＜　昭和５８年特許願第２２０４０８号２発明の名
称　鋳鉄への液洩方法 ３　袖１１＝をする者 １１１件との関係　特許出願人 住所（居所）大阪府大阪市北区梅田１丁目１番８−２５
００号４　？＋１ｉｉＥ命令の日附　昭和５９年２月２
８日４、図面の簡単な説明 第一図は本発明を実施するドーナツ状の４火物翰の上面
平面図と縦断側面図。

第二図は本発明の実柿状−態を示す電気の縦断側面図。

第三図は拡大された本発明の実施状態を示すもので電気
内のドーナツ状の耐火動輪と接種剤と溶湯の反応状況を
示す拡大縦断側面図。

第四図は階段状試験片の上面平面図と縦断正面図。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 鋳鉄の接種操作に於いて岩綿質、黒鉛質、アルミナ質、
   蝋石質、マグネシア質、炭化硅素質、その他あらゆる耐
   火物で作成した略々中芯部に通孔を設けて成型した円状
   、角状、三角状その細形状の中抜又は中空輪状又はドー
   ナツ状の耐火物を取鍋又は鋳造機の溶湯表面に浮かせ、
   該耐火物の内側、即ち、該耐火物の中抜部にＳｔを主成
   分とする接種剤を浮かせ鋳鉄溶湯中への溶解接種を行わ
   せつ＼鋳造することを特徴とする接種しつ＼鋳造する方
   法。