JPS60169505A - コンパクトバ−ミキユラ−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】 本発明は高炉溶銑を原料とするコンパクトバーミキュラ
ー黒鉛鋳鉄（以下ｃｖ黒鉛鋳鉄と略記する）の製造方法
に関するものであシ、特に生産性を向上し且つＣｖ黒鉛
鋳鉄を安定して製造する方法に関するものである。

高温域と低温域の間を繰シ返して使用される鋳鉄部材、
例えば鋼塊用鋳型やその他の一般耐熱容器類に要求され
る基本的な拐料特性としては、耐クレージング性と耐熱
＠撃性が挙げられる。これらの材料特性を満足させる為
に、従来は黒鉛形状の改良や基地の改良が進められてい
るが、本発明は黒鉛形状に着目して研究されたものであ
る。

黒鉛形状については、片状黒鉛と球状黒鉛に大別される
が、前者では遊離黒鉛が基地中において広い範囲で連結
されている為、亀裂の伝ツａｉが片状黒鉛を介して速や
かに進行するという性向があり繰り返し使用しているう
ちに割れが進み、又組織劣化も進み易いという欠点があ
る。又前者の引張強さは５〜１０　ｋｇ　／　ｍｍ２．
伸びは１チ以下程度に過ぎない為、強度設計面において
有効断面積を大きくする必要が生じ重量増を招くという
欠点もある。

他方後者の球状黒鉛では遊離黒鉛が球状となって基地中
に分布している為、亀裂の伝播や高温酸化による組織劣
化が少ないという利点があるにもかかわらず、引張強さ
が４０　ｋｇ　／　ｍｍ２以上、伸びが１０チ以上であ
る為加熱と冷却の繰返しによる変形量が大きくなって寸
法精度が低下するという問題がある。その為例えば鋼塊
用鋳型の場合は寸法調整を再三行なう必要が生じ、特に
大型の鋳型ではこの傾向が顕著である。

本発明者等はかねてより上記の如き事情を憂慮し、加熱
と冷却の繰返しが頻繁に行なわれる様な鋳鉄部材につい
ては鋳金や耐用度の向上を図ることが必要であると考え
、黒鉛形態の改善を当面の課題に据え研究を重ねてきた
。その結果黒鉛形態を片状と球状の中間的なもの（ＣＶ
黒鉛鋳鉄）にすれば耐クレージング性並びに耐熱衝撃性
の優れた鋳鉄部材が得られることを見出し、先に学会へ
発表している。

Ｃｖ黒鉛鋳鉄を製造する方法としては、（］）球状化促
進元素であるＭｇの添加量を加減して球状化の進行を調
整する方法 （２）球状化阻害元素とされているＴｉやＡＩを、前記
Ｍｇと併用しそれらの添加量を加減することによって片
状と球状の中間を狙う方法 （３）球状化能力の弱い元素（ＣａやＲＥＭ）を使用し
て球状化の進行を調整する方法 等が考えられる。

これらのうち（２）の方法は例えば特公昭５７−９４０
４号に開示されておシ、（１）の方法に比べてＣＶ黒鉛
の生成領域が拡大される為製造方法として見れば極めて
安定したものと評価できる。しかしＴｉやＡＩは元々戻
屑中に多く含まれているものであるから、これらの初期
ＴｉやＡＩに添加ＴｉやＡ１が重畳されるととになって
球状化阻害効果が必要以上に発揮されＣｖ黒鉛の製造が
不安定になるという欠点もある。又鋳鉄中に人情のＴｉ
が取込まれた状態で片状黒鉛組織になってしまうと、熱
履歴による割れの危険が一層顕著となり、必ずしも良い
方法とは言えない。この様なところから本発明者等はＴ
ｉ用いる従来法に危惧を抱くに至った。一方本発明者等
は高炉溶銑からＣＶ黒鉛鋳鉄を製造する方法をかねてか
ら検討しているが、高炉鋳床保護の目的からＴｉＯ操業
を行なうことが多くなっている為、特に高炉末期の溶銑
な見るとＴｉ濃度が異常に上昇する傾向があってＴＩに
よる上記欠点を回避する為には、これた対する強力な対
策を講する必要があると思われた。即ち原料となる高炉
溶銑の成分調整操業の１つとして１゛ｉの調整を重点的
に加え、溶銑のＴｉレベルに準じて酸素吹錬を行ない、
該吹錬によって脱Ｔｉを行なった溶銑に改めてＭｇ−Ｔ
ｉ合金を加えてＣｖ黒鉛鋳鉄を製造するという方法を検
討した。この方法であればＭｇによる球状化促進作用と
Ｔｉによる球状化阻害作用を拮抗的に巧みに発揮させる
ことができ、片状と球状の中間的形態をほぼ安定して得
ることが可能となった。尚この方法で添加されるＭｇは
溶銑中のＳと強く結合して消費され、Ｃ■黒鉛を形成す
るに必要なＭｇ量を残留させる為には、溶銑を事前に脱
硫処理してＳ量を減少させると共に、残留Ｓと結合する
Ｍｇ量を加味した上でＭｇ量を余分に添加する必要があ
った。従って溶銑は事前に脱硫及び脱Ｔｉ処理され、そ
の上でＭｇ−Ｔｉ合金を添加していたのであるが、脱硫
処理が必須であることはともかくとしても、対象溶銑の
全量を脱Ｔｉ処理に付す必要があって、しかも該処理に
おけるＴｉの低下目標をかなりシビャーに設定する必要
もあるので、吹錬設備並びに能力との関係もあって十分
な生産性を確保することができず、又吹錬コストが上昇
して製品価格に転嫁されるとい−う問題があった。

本発明者等はこ′れらの欠点を伴わない新規な製造方法
を確立する必要があると考え、より効率よく且つよシ低
コストでしかも確実にＣｖ化を達成することのできる方
法を検討した。その結果完成された本発明とは、脱硫処
理された高炉溶銑を原料としてこれ餐２分し、一方を脱
Ｔｉ処理に伺した後必要に応じて成分調整を行ない、次
いでこれを他方の非処理原料と合せ湯を行なうという点
に第１の要点があシ、第２の要点は合せ湯のＴｉレベル
が０．０２〜０．０８％（重量％の意味、以下同じ）の
範囲に入る様に調整する点にあシ、更に第３の要点は、
下記条件を満足する様にＭｇ−ＲＥＭ合金を添加する点
に存在する。

１．９７［Ｓ］＋０゜０２２％≧（ｈｄｇ＋ＲＦＪ＋４
）≧ｚ、ｏ、ｃｓ：）＋ｏ、ｏ　１２チ（上記において
〔Ｓ〕は合せ湯中のＳ重量％、［Ｍｇ十ＲＥＭ）は合せ
湯に対するＭｇとＲＥＶの合計添加チを夫々意味する） 以下手順を追って本発明方法を説明していくが時に応じ
てＭｇ−Ｔｉ合金添加方法（前述の溶銑全量脱Ｔｉ法）
と対比するととによって本発明の特徴を明らかにしてい
く。

第１図は本発明の全工程を略示する説明図で高炉ｌから
出銑された溶銑は予備処理炉２に装入され、脱硫処理を
行なう。そしてこれを２分し一方を吹錬炉３に入れて吹
蝕による脱Ｔｉを行なうがこの時同口＆に脱炭及び昇温
が副次的に進行し、還元性のＳｉもλ４　ｎも酸化され
て低下するので、鋳造品の用途を考慮して合金元素を加
え成分調整を行なうこともできる。添加される合金元素
としてはＦｅ−５ｉやＦｅ−Ｍｎ等の合金鉄が例示され
るが合金元素の種類は全く制限されないし、又後述の合
せ湯によって成分組成が回復されるので、この様な成分
調整が全く不必要な場合もある。又仮に合金元素の添加
によって成分割整を行なうことがあるとしても、後述の
未処理溶湯や合せ湯そのものに合金元素を加える場合も
あり、これらの変形態様はいずれも本発明に含まれる。

こうして脱１゛ｉ処理を終えた（必要により合金元素の
添加された）溶湯は、取鍋４に注入されて非処理のま壕
待機していた溶銑と混合され、本明細書ではこれを合せ
湯と称している。合せ湯の行ない方は全く自由であり、
第１図に示した如く取鍋５に注ぎ込む方法はその一例で
あるが、Ｍ　ｇ　−ＲＥＭの入れ置き法を採用できるの
でもつとも好都合な方法と言うことができる。尚Ｍｇ−
ＲＥＭの添加方法もインジエクシミン法等自由に変更で
きる。

第１表は本発明の実施例を示すものであり比較例として
従前のＭｇ−Ｔｉ合金添加方法を併記しているが、これ
らの実験は同一組成の溶銑を原料とし、同一組成のＣＶ
黒鉛鋳鉄が得られる様に予め計画されたモデル実験の結
果を示すものである。

尚第１表ＣＢ）に示す比較例は全量を脱Ｔｉ処理するも
のであるから脱Ｔｉの為の吹錬条件は比較的緩やか、と
しく　０２　：　５〜１５Ｎｍ”　／）　ン）、同表（
Ｃ）に示す実施例は一部を脱Ｔｉし未処理のものと合わ
せ湯するものであるから脱Ｔｉの為の吹錬条件１ｌｌｌ
ｌ はや＼強化した（　０’２　：　２０〜２５　Ｎｍ３／
　）ン）。

従って実施例（Ｃ）のＣ及びＴｉレベルは比較例（Ｂ）
のそれに比べて低くなっておシ、逆に温度は若干高めで
吹止められている。尚（８１項における（５）と（Ｃ）
の配合比は０．６：０．４とした。

第１表及びその説明から明らかである様に、本発明では
原料と々る脱硫溶銑のうち４０俤を脱Ｔｉ処理に付すだ
けで比較例と略同−組成の鋳造品を得ることに成功して
おシ、試験片組織及び実体組織の夫々について顕微鏡観
察した結果ではいずれも良好なＣｖ黒鉛鋳鉄となってい
るととが確認された。尚Ｃｖ化処理の為に用いたＭｇ−
Ｔｉ合金及びＭｇ−ＲＥＭ合金の組成は第２表に示す通
シであった。

第１，２表に示した基礎実施例によって本発明の効果を
実質的に確認したが、との場合特に注意しなければなら
ないことは前記諸説明から理解される様に合せ湯後のＴ
ルベルであシ、各種実験の結果を総合すると、合せ湯後
に０．０２〜０．０８チの範囲となる様に調整すべきで
あることが分かった。ＴＩが０．０２％未満であるとＭ
ｇやＲＥＭによる黒鉛の球状化促進作用に対する拮抗作
用が不十分であシ球状化が進行し過ぎるきらいがあり、
逆に０１０８係を超えると片状化組織が増大してＣｖ化
という所期の目的が達せられなくなる。尚より好ましい
範囲は０．０３〜０．０６％である。従って脱硫済溶銑
の中から脱Ｔｉ処理に付す原料配分、並びに該原料の脱
Ｔｉ目標については、上記溶銑のＴｉ含有量を考慮して
総合的に判断する必要があし、−律に定め得るものでは
ない。

次にＭｇ−ＲＥＭ合金の適正添加量について説明するが
、全量を脱硫及び脱Ｔｉした上でＭ　ｇ　−Ｔｉ合金又
はＭｇ−ＲＥＭ合金を添加する技術についてまず予備実
験を行なったのでその結果から示す。

第３表は前記予備処理溶湯をＳ含有率によってグループ
分けすると共に、グループ２と３については添加合金量
によって区別した。又同表におけるＭＴ系列はＭｇ−Ｔ
ｉ合金の添加群を示し、又ＭＲ系列はＭｇ−ＲＥＭ合金
の添加群であることを示す。まずグループ１について見
ると、ＭＴ−１では基準添加量の上限いっばい添加した
ものでも９５％以上の組織がＣＶ化されていたのに対し
ＭＲ−１では同量添加にかかわらず既に黒鉛の球状（Ｓ
Ｇ）化が完全に進んでいた。グループ２では溶湯Ｓ量が
高まっているのでＳによって消費されるＭｇ量も増大す
るは、ずで基準量も多めにシフトされているが、同じ様
に上限いっばい加えた結果によると、ＭＴ−２ではＣｖ
化率が９５係以上であるのにＭＲ−２では９０チ以上が
球状化していた。一方グループ３は同一溶湯を対象とし
下限いっばいのＭｇＴｉ合金、及び下限を下回わる量の
Ｍｇ−ＲＥＭ合金を添加したものであるが、いずれもＣ
ｖ黒鉛が得られた。これらの実験結果を要約すると、Ｍ
ｇ−Ｔｉ合金の場合はＳ量に見合わせて設定した基準添
加量内でいずれも良好なＣＶ化率を示したが、Ｍｇ−Ｒ
ＥＭ合金の場合は基準添加量の下限又はそれ以下にしな
いとＣＶ化率が悪くなり、基準添加量の上限側では殆ん
ど全ての黒鉛が球状化する様相を見せた。

そこで次に本発明の合せ湯方式においてＳ量に対するＭ
ｇ−ＲＥＭ合金適正添加量を知る目的で脱Ｔ１処理溶湯
と非処理溶湯の４０：６０合せ湯を対象にして同様の実
験を行なった。即ちＳ含有率によってグループＩ、ＩＩ
、用に分け、前例と同じ＜ＭＴ系列及びＭＲ系列毎に添
加量とＣｖ化率の関係をめたところ第４表に示す様な結
果が得られた。尚同表における［実体ＦＣＪとは実体組
織において片状黒鉛が認められたことを意味する。

グループ■、■を見ても分かる様に、良好々Ｃ■化率を
与えるＭＲ系列はＭＴ系列のものに比べて添加量レベル
が低くなっておシ、グループ１■では第３表のＭＲ−３
と同じ様にＭｇ−ＲＥＭ合金添加量を少なくすることに
よってＣＶ化率を向上させることに成功している。

この様にＭ　ｇ　−ＲＥ　Ｍ合金添加量はＭｇ−Ｔｉ合
金添加法に比べてや＼低めに適正添加範囲があることを
知ったので、その範囲を明らかにする目的で溶湯Ｓ量を
種々変化させた試料を対象にして９５係以上のＣｖ化率
を与える適正範囲をめたところ第２図に示す様な結果が
得られた。尚第２図の横軸に示す如く、球状化作用につ
いてはＭｇもＲＥＭも同程度の影響を示すと考えたから
であシ、このことは実験的にも確認している。そして結
論的に言えば、Ｍ　ｇ　＋　ＲＥ　Ｍの適正添加範囲は
極めて狭く、 １．９７［Ｓ）＋０．０２２係≧［Ｍｇ−）−ＲＥ　〕
≧２．０［Ｓ）＋０．０１２チで示される範囲に限定さ
れるととが分かシ、これを本発明の必要４件であると定
めた。

本発明は上記の如く構成されているので脱硫処理溶湯の
全量を脱Ｔｉ処理に付す必要はなく、生産性の向上に資
することができ、又狭い範囲ながらＭｇ−ＲＥＭ合金の
適正添加範囲を知ることができたし、その量も少なくて
よいから、コスト高を招くことなく確実にｃＶ黒鉛鋳鉄
を製造することが可能となった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のフローを示す説明図、第２図はＭｇ−
ＲＥＭ合金の適正添加範囲を示すグラフである。 出願人　株式会社神戸製鋼所

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 脱硫処理され）仁高炉溶銑を原料としてこれを２分し、
   一方を脱Ｔｊ処理に伺した後必要に応じて成分調整を行
   ない、次いで他方の非処理原料と合せ湯を行なうに当た
   って、合せ湯のＴｉレベルが０．０２〜０．０８重量愛
   の、１ｉｉＪ囲に入る様に調整し、且つ下記条件を満足
   する様にＭｇ−ＲＥＭ合金を添加することを特徴とする
   コンパクトバーミキュラー黒鉛鋳鉄の製造方法。 １．９７Ｃ８〕＋０．０２２％≧［Ｍｇ＋ＲＥＭ：］≧
   ２．０　［５）−１−０，０１２％（上式において［Ｓ
   ’ｌは合せ湯中のＳ重量係、（Ｍｇ＋ＲＥＭ３は合せ湯
   に対するＭｇとＲＥＭの合計添加型１％を夫々意味する
   ）