JPS6044369B2 - バミキユラ−黒鉛鋳鉄の製造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 明細書 この発明は、バミキユラー黒鉛鋳鉄の製造に関するもの
である。

バミキユラー黒鉛鋳鉄という用語は、普通のねずみ鋳鉄
中の黒鉛に比べると、片状黒鉛が丸く短かい形に変形さ
れている鋳鉄を示すのに用いられる。

この変形された形の黒鉛は、また「準片状黒鉛」及び「
コンパクト黒鉛」という語を含む、他の名前で知られて
いる。バミキユラー黒鉛鋳鉄は、チタニウムと１種又は
２種以上の希土類金属と一緒にマグネシウムで溶銑を処
理することによつて作ることができる。

マグネシウムは、セリウムを含む５％マグネシウムフェ
ロシリコンとして加え、チタニウムはフェロチタニウム
又はチタニウム金属として加えるのが普通である。しか
し、マグネシウム、チタニウム及び希土類金属を別々に
添加する場合には、正しい黒鉛構造のものを作ることは
困難であり、過剰のチタニウム含有鉄、又は存在するマ
グネシウムの量に対して不充分なチタニウムの存在のた
めに、球状黒鉛構造を持つた鉄が容易に生成する。

マグネシウム、チタニウム及び希土類金属を含む特定の
合金を用いて、これらの困難を克服することができ、英
国特許第１４２７４４５号は、そのよう。な合金の製造
と使用とを記載している。英国特許第１５１５２川号は
、英国特許第１４２７４４５号に開示されたタイプの一
部改良した合金を記載しており、その合金は余分にカル
シウムを含んでいる。

カルシウムの存在によりカルシウムを含まな。い合金に
比べて、鉄の中における初期硫黄の広汎な含有量にわた
つて、或る与えられた添加量に対してバミキユラー黒鉛
構造を生成するような合金が得られる。（５Ｔｎｍ以下
の）薄い鋳造物では、マグネシウム及びチタニウムによ
る処理は、鉄が充・分接種されているときには、受け容
れ得ない量の球状黒鉛と充分にコンパクトされていない
黒鉛とを与える。また、溶融鉄に１種又は２種以上の希
土類金属、例えばセリウム、又はセリウムと他の希土類
金属との混合物であるミツシユメタルを添加し、バミキ
ユラー黒鉛鉄を作ることが提案された。

希土類金属を用いる方法は、英国特許第１２６８７０６
号に記載されている。しかし、その特許に記載されてい
るように、希土類金属だけを用いる場合に、充分なバミ
キユラー黒鉛構造を得るためには、最初に異常に低い標
準にまで溶融鉄を脱硫したり、又は大量の希土類金属を
用いることが必要であフる。さらに、希土類金属だけの
使用は、過共析鉄の処理に限られる。希土類金属とカル
シウムとの添加を或るパラメーター内に維持すると、希
土類金属とカルシウムとの同時添加によつて、予じめ脱
硫処理をする必門要なしに、広汎な硫黄含有量を持つた
溶融鉄から、バミキユラー黒鉛鉄を作り得ることが見出
された。

この発明によると、鉄の０３重量％以下の１種又は２種
以上の希土類金属と、鉄の０．２重量％以・上のカルシ
ウムとを溶融鉄に同時に添加し、希土類金属の量を溶融
鉄中の硫黄含有量の２ないし８倍の範囲内とすることを
特徴とする、炭素及び硫黄の含まれている溶融鉄を処理
し、バミキユラー黒鉛構造を持つた鋳物を製造する方法
が提供される。

恐らく鉄は、処理前に０．０５重量％以下の硫黄を含ん
でおり、そうでなければ処理工程の間に、過剰のドロス
を鉄中に生成することになる。

処理前に金属の硫黄含有量に対して加えられる希土類金
属の割合が８対１を越えると、黒鉛が主として球状又は
ノジユールとして鉄中に存在するようになり、また黒鉛
の形がよくても、炭化物の生成される傾向がある。

硫黄に対する希土類金属の割合が非常に大きいと、例え
ば１ １のようなオーダーのものであると、充分な白銑
を生ずる。カルシウムの添加量が約０．１日％又はそれ
以下であると、片状黒鉛の生成が促進される。添加され
るカルシウムの量は、約０．１日％を越えないのが普通
である。一般に特定の硫黄含有量に対しては、添加され
るカルシウムの量が少なければ少ないほど、加えられる
希土類金属の量が多くなり、その逆もまた真である。

添加されるカルシウムの量は、鉄の０．２５ないして存
在することを特徴とする、特許請求の範囲第８項に記載
する組成物。

１２溶剤が弗化カルシウムであることを特徴とする、特
許請求の範囲第８−１１項の何れか一つの項に記載する
組成物。

明細書 この発明は、バミキユラー黒鉛鋳鉄の製造に関するもの
である。

バミキユラー黒鉛鋳鉄という用語は、普通のねずみ鋳鉄
中の黒鉛に比べると、片状黒鉛が丸く短かい形に変形さ
れている鋳鉄を示すのに用いられる。

この変形された形の黒鉛は、また「準片状黒鉛」及び「
コンパクト黒鉛」という語を含む、他の名前で知られて
いる。バミキユラー黒鉛鋳鉄は、チタニウムと１種又は
２種以上の希土類金属と一緒にマグネシウムで溶鉄を処
理することによつて作ることができる。

マグネシウムは、セリウムを含む５％マグネシウムフェ
ロシリコンとして加え、チタニウムはフェロチタニウム
又はチタニウム金属として加えるのが普通である。しか
し、マグネシウム、チタニウム及び希土類金属を別々に
添加する場合には、正しい黒鉛構造のものを作ることは
困難であり、過剰のチタニウム含有鉄、又は存在するマ
グネシウムの量に対して不充分なチタニウムの存在のた
めに、球状黒鉛構造を持つた鉄が容易に生成する。

マグネシウム、チタニウム及び希土類金属を含む特定の
合金を用いて、これらの困難を克服することができ、英
国特許第１４２７４４５号は、そのような合金の製造と
使用とを記載している。英国特許第１５１５２０１号は
、英国特許第１４２７４４５号に開示されたタイプの一
部改良した合金を記載しており、その合金は余分にカル
シウムを含んでいる。

カルシウムの存在によりカルシウムを含まな！い合金に
比べて、鉄の中における初期硫黄の広汎な含有量にわた
つて、或る与えられた添加量に対してバミキユラー黒鉛
構造を生成するような合金が得られる。（５ｗ３以下の
）薄い鋳造物では、マグネシウム及びチタニウムによる
処理は、鉄が充く分接種されているときには、受け容れ
得ない量の球状黒鉛と充分にコンパクトされていない黒
鉛とを与える。また、溶融鉄に１種又は２種以上の希土
類金属、例えばセリウム、又はセリウムと他の希土類金
属との混合物であるミツシユメタルを添加し、バミキユ
ラー黒鉛鉄を作ることが提案された。

希土類金属を用いる方法は、英国特許第１２６８７０６
号に記載されている。しかし、その特許に記載されてい
るように、希土類金属だけを用いる場合に、充分なバミ
キユラー黒鉛構造を得るためには、最初に異常に低い標
準にまで溶融鉄を脱硫したり、又は大量の希土類金属を
用いることが必要であ１る。さらに、希土類金属だけの
使用は、過共析鉄の処理に限られる。希土類金属とカル
シウムとの添加を或るパラメーター内に維持すると、希
土類金属とカルシウムとの同時添加によつて、予じめ脱
硫処理をする必門要なしに、広汎な硫黄含有量を持つた
溶融鉄から、バミキユラー黒鉛鉄を作り得ることが見出
された。

この発明によると、鉄の０．鍾量％以下の１種又は２種
以上の希土類金属と、鉄の０．２重量％以・上のカルシ
ウムとを溶融鉄に同時に添加し、希土類金属の量を溶融
鉄中の硫黄含有量の２ないし８倍の範囲内とすることを
特徴とする、炭素及び硫黄の含まれている溶融鉄を処理
し、バミキユラー黒鉛構造を持つた鋳物を製造する方法
が提供される。

恐らく鉄は、処理前に０．０５重量％以下の硫黄を含ん
でおり、そうでなければ処理工程の間に、過剰のドロス
を鉄中に生成することになる。

処理前に金属の硫黄含有量に対して加えられる希土類金
属の割合が８対１を越えると、黒鉛が主として球状又は
ノジユールとして鉄中に存在するようになり、また黒鉛
の形がよくても、炭化物の生成される傾向がある。

硫黄に対する希土類金属の割合が非常に大きいと、例え
ば１樹１のようなオーダーのものであると、充分な白銑
を生ずる。カルシウムの添加量が約０．鍾量％又はそれ
以下であると、片状黒鉛の生成が促進される。添加され
るカルシウムの量は、約０．踵量％を越えないのが普通
である。一般に特定の硫黄含有量に対しては、添加され
るカルシウムの量が少なければ少ないほど、加えられる
希土類金属の量が多くなり、その逆もまた真である。

添加されるカルシウムの量は、鉄の０．２５ないし０．
踵量％の範囲内にあり、硫黄に対する希土類金属の割合
は、２．０ないし５．０の範囲内にあることが望ましい
。

希土類金属とカルシウムとが溶融鉄に同時に添加される
ならば、それらは別々の添加物として又．は混合物とし
て添加することができる。

希土類金属は、セリウムのような純粋の金属であつても
よく、或いはミツシユメタルの形の希土類金属の混合物
を用いることもできる。

ミツシユメタルは、９９．５％の希土類金属を含み、そ
のうを１４９．５％がセリウムであるような希土類金属
合金である。また、希土類金属は、希土類金属の珪化物
の形で添加してもよい。カルシウムは、カルシウム金属
の形で添加してもよいが、例えば珪化カルシウム又はニ
ッケルーＪカルシウム合金のような合金として添加する
ことが好ましい。

その代りに、カルシウム、セリウム及びシリコンは、全
体を合金としてもよく、この形で添加してもよい。

そのような合金が用いられるときは、２必要なりルシウ
ムの添加割合を達成するために、例えば珪化カルシウム
として追加のカルシウムを添加することが必要である。
とくに、カルシウムが珪化カルシウムとして添加される
場合には、溶融鉄中にカルシウムが溶解二するのが改善
するために、弗化カルシウムのような溶剤も添加するこ
とが望ましい。

従つて、この発明の別の一面によると、１種又は２種以
上の希土類金属、カルシウム、及び溶剤から成ることを
特徴とする、バラキユラー黒鉛鉄Ｉの製造に用いられる
組成物が提供される。

その組成物は、１．５ないしｌ踵量％の希土類金属と１
５ないし３５重量％のカルシウムと、６ないし１鍾量％
の溶剤とを含み、その残りはキャリアとして働らく鉄及
びシリコンであるのが普通であ．る。

希土類金属、カルシウム及び溶剤を一緒に混合し、締め
固めてプリケツト、タブレット、又はペレットとして、
組成物を溶融鉄に添加してもよく、又希土類金属とカル
シウムとを合金にしてもよい。

その後、溶剤を合金と混合する。希土類金属とカルシウ
ムとで処理してのち、鋳造前に普通の方法でフェロシリ
コンのような接種剤により鉄を処理する。

この発明の方法及び組成物は、バミキユラー黒鉛鋳鉄を
作るに用いられている現存の方法及び組成物よりも、多
くの利点を与える。

１ セリウム又は他の希土類金属と同時にカルシウムを
添加することにより、添加される希土類金属の量を著し
く減らすことができる。

カルシウムが同様に添加される場合には、普通の希土類
金属添加量の５分の１程が必要とされるだけであり、希
土類金属だけを用いる場合には、初期硫黄含有量の少く
とも１皓の割合で希土類金属を加えるのが普通であるか
ら、希土類金属の節約は著しい。２ カルシウムと希土
類金属との同時使用は、マグネシウムとチタニウムとを
用いる方法よりも、鋳物断面肉厚の差に敏感でない結果
を与え、好ましくない球状黒鉛構造を作る傾向が少ない
。

３ カルシウムと希土類金属との組成物による溶融鉄の
処理は、溶融金属から炎がでたり、バブリングを起すマ
グネシウムの反応とは異なつて、静かな反応を生ずる。

４特別な注意を払う必要もなく、スクラップ鉄例えばそ
の方法によつて生ずる鋳物湯道及び押湯を再び溶融する
ことができる。球状黒鉛鋳鉄とバミキユラー黒鉛鋳鉄と
を作つており、後者を作るためにマグネシウム−チタニ
ウム方法を用いている鋳物工場では、チタニウムを含む
スクラップを再び溶融して、球状黒鉛鋳鉄を作るのに用
いることを避けるために、チタニウムを含むスクラップ
を分離することが必要となろう。次の実施例は、この発
明を具体的に説明するに役立つものである。

実施例１ 投入した銑鉄と鋼のスクラップとを溶融し、化学分析の
ためにサンプルを取出した。

鉄中の硫黄含有量を０．０５１重量％と測定された。溶
融鉄を１５５（代）に加熱し、手持取鍋中の鉄の重量に
対し０．踵量％のミツシユメタルと、鉄の重量に対し１
．鍾量％の珪化カルシウムとの混合物の上に２２ｋ９の
鉄を注入した。スラグを鉄から取除き、その後鉄を第２
の手持取鍋へ移し、鉄の重量に対し０．５重量％のフェ
ロシリコンを加え、移行過程の間に鉄に接種させた。処
理された鉄を１４５０℃で生型へ鋳込み、作つた鋳物を
切断しその微細構造を調べた。鋳物はバミキユラー黒鉛
又はコンパクト黒鉛の構造と、パーライト及びフエライ
トハロの基地構造とを持つていた。１．鍾量％の代りに
１．踵量％の珪化カルシウムを用いて、同様な結果を得
た。

実施例２ 鉄が０．０５鍾量％の硫黄を含有し、珪化カルシウムの
溶解を助けるために、処理されるべき鉄重量に対し、０
．１鍾量％の弗化カルシウムを溶剤として含んでいる点
を除いて、実施例１の操作を繰り返した。

作られた鋳鉄は、パーライト基地を伴つたバミキユラー
黒鉛構造を持つていた。

実施例３ 実施例１の操作を用いて、硫黄含有量の低い（イ）．０
１１％）溶融鉄を、１．５％の珪化カルシウム、０．１
９％の弗化カルシウム及び０．０４％のミツシユメタル
で処理し、次いで０．５％のフェロシリコンで処理した
（％はすべて処理される鉄重量に対する重量％である）
。

バミキユラー黒鉛構造と７０％のフェライトと３０％の
パーライトからなる基地を持つた鋳鉄が作られた。

実施例４ 実施例１の操作を用い、或る場合にはミツシユメタル及
び珪化カルシウムを基礎とする組成物をノ用い、他の場
合には、カルシウム、セリウム及びシリコン合金を基礎
とする組成物を用いて、種々の鉄溶融物を処理した。

溶融鉄の硫黄含有量は０．００８％から０．０５６％に
わたり、硫黄含有量に対して添加された希土類金属・の
割合は、１．７９から２５．０にわたつた。

添加されたカルシウムの量は、０．１６％から０．５３
％にわたつた。得られた結果を以下に表にして示す。

番号３−６，８及び１１の鉄は、すべてこの発明の方法
により処理されたものであり、従つてすべてバミキユラ
ー黒鉛構造を持つていた。

その余のものは、この発明の方法によつて作られなかつ
たものであり、バミキユラー黒鉛を含んでいなかつた。
実施例５ 鋳物工場の製造試験で、０．０１４％の硫黄を含んだ３
６０ｋ９の鉄を、希土類金属−カルシウムーシリコン合
金と珪化カルシウムとが含まれた組成物で処理して、鉄
へ０．４５％のカルシウムと、０．１１％の希土類金属
とを添加し、（すなわち、希土類金属対硫黄の比は８対
１）、引き続いて０．８％のＦｅＳｉ接種を行つた。

数個の複雑な、また中子の大きい、スプールの多い水圧
バルブ本体を鋳造した。これらの複雑な鋳物は、複雑な
内部通路を含み、多くの互いに連結された部分を備え、
厚みが５７７！７７！から３０ｗｔへと変化し、各鋳物
は約９ｋ９の重さを持つていた。若干の無差別に選択さ
れた鋳物を洗浄し、切断し、切断面の微細構造を調べた
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 請求の範囲 １ 溶融鉄の硫黄含有量を測定し、鉄に対し０．３重量
   ％以下の一種又は二種以上の希土類金属、その合金又は
   珪化希土類金属と、鉄に対し０．２重量％を越える量の
   カルシウム、その合金又は珪化カルシウムとを溶融鉄に
   同時に添加し、希土類金属の量を溶融鉄中の硫黄含有量
   の２−８倍の範囲内とすることを特徴とする、炭素及び
   硫黄含有溶融鉄をカルシウムと希土類金属とで処理し、
   バミキユラー黒鉛構造を持つた鋳鉄を製造する方法。 ２ 添加されるカルシウムの量が、鉄に対し０．７重量
   ％を越えないことを特徴とする、特許請求の範囲第１項
   に記載する方法。 ３ 添加される希土類金属の量が、溶融鉄の硫黄含有量
   の２−５倍の範囲内にあることを特徴とする、特許請求
   の範囲第１項に記載する方法。 ４ 希土類金属をミツシユメタルとして添加することを
   特徴とする、特許請求の範囲第１項に記載する方法。 ５ カルシウムをニッケル−カルシウム合金として添加
   することを特徴とする、特許請求の範囲第１項に記載す
   る方法。 ６ 希土類金属と、少なくとも一部のカルシウムとを、
   セリウム−カルシウム−シリコン合金として添加するこ
   とを特徴とする、特許請求の範囲第１項に記載する方法
   。 ７ カルシウムの溶解を促進するために、溶剤を添加す
   ることを特徴とする、特許請求の範囲第１−６項の何れ
   か１つの項に記載する方法。 ８ １．５−１０重量％の一種又は二種以上の希土類金
   属、その合金又は珪化希土類金属と、１５−３５重量％
   のカルシウム、その合金又は珪化カルシウムと、６−１
   ０重量％の溶剤とから成り、その余が鉄及びシリコンで
   あることを特徴とする、バミキユラー黒鉛構造を持つた
   鋳鉄を製造するための、炭素及び硫黄含有溶融鉄処理用
   組成物。 ９ 希土類金属がミツシユメタルとして存在することを
   特徴とする、特許請求の範囲第８項に記載する組成物。 １０ カルシウムがニッケル−カルシウム合金として存
   在することを特徴とする、特許請求の範囲第８項に記載
   する組成物。１１ 希土類金属と少なくとも一部のカル
   シウムとが、セリウム−カルシウム−シリコン合金とし
   て存在することを特徴とする、特許請求の範囲第８項に
   記載する組成物。 １２ 溶剤が弗化カルシウムであることを特徴とする、
   特許請求の範囲第８−１１項の何れか一つの項に記載す
   る組成物。