JPS6310203B2 - - Google Patents
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- JPS6310203B2 JPS6310203B2 JP60184341A JP18434185A JPS6310203B2 JP S6310203 B2 JPS6310203 B2 JP S6310203B2 JP 60184341 A JP60184341 A JP 60184341A JP 18434185 A JP18434185 A JP 18434185A JP S6310203 B2 JPS6310203 B2 JP S6310203B2
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
- C21C1/00—Refining of pig-iron; Cast iron
- C21C1/08—Manufacture of cast-iron
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C33/00—Making ferrous alloys
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
- Refinement Of Pig-Iron, Manufacture Of Cast Iron, And Steel Manufacture Other Than In Revolving Furnaces (AREA)
Description
例えばシリコナイジング、浸炭、脱酸及び接種
のような鋳鉄溶融物の処理への炭化ケイ素の使用
は以前から知られた先行技術である（米国特許第
A2020171号明細書、西ドイツ特許第C2215266号
明細書及び西ドイツ特許第A2746478号明細書参
照）。 このためには通常いわゆる冶金用炭化ケイ素が
用いられている。これは約85〜95重量％範囲で変
化する炭化ケイ素含量を有し、さらに製造過程の
結果として遊離炭素約２〜５重量％及びシリカ約
２〜３重量％を有し、最大粒度分布が＜10mmであ
る20mmまでの範囲内の顆粒として市販されてい
る。 合金化剤としての冶金用炭化ケイ素を使用する
と、シリコナイジング中に溶融物の前接種が行わ
れ、この前接種の効果は緩慢に消失するにすぎな
いので、鋳鉄の品質に有利な影響が与えられる。
この有利な影響は溶融物の過冷現象の減少、共晶
粒子数の増加、黒鉛の好ましい分布と形成及び白
鋳鉄焼入れ傾向が減少して灰鋳鉄焼入れ傾向が増
大することに現われる。これによつて、鋳造物の
強度性状、相対硬度及び均一な品質の改良が得ら
れる（「Giesserei」（Foundry）、59巻（1972年）、
556〜559頁におけるK.H.Caspersの研究及び
「Gieserei」（Foundry）、68巻（1981年）、344〜
349頁におけるTh.Beneckeの論文要約を参照の
こと）。 冶金用炭化ケイ素の接種効果の原因及びその接
続効果については殆んど何も知られていない。
「Giesserei−Praxis」（Foundry practice）、12号
（1981年）、205〜212頁におけるR.L.Doelman等
の対照研究からは、80％炭化ケイ素によると90％
炭化ケイ素によるよりも良好な性質を有する鋳鉄
が製造可能であるように思われる。このことをこ
の研究者等は、80％炭化ケイ素を用いた場合の黒
鉛及び熱処理石油コークスとしての高い炭素含量
（7.2％）に関連づけようと試みている。 しかしながら、使用するSiCのどの因子が鋳鉄
溶融物中の核の形成を確実に生起させるかという
ことがわかつていないので、それぞれ同じ溶融条
件で同一の結果を与えるような特定の種類の治金
用SiCを選択することは不可能である。 従つて本発明の目的は、治金用品位ではなく、
鋳鉄溶融物中の核の形成を常に同様に制御するこ
とのできるような炭化ケイ素を取得することであ
る。 上記の目的は、本発明によれば、個々のSiC粒
子がシリカ含有被覆によつて部分的に覆われるよ
うな酸化処理をした炭化ケイ素を使用することに
よつて達成される。 本発明によつて用いる炭化ケイ素については、
個々のSiC粒子が均一に厚いシリカ含有層で完全
に被覆されているのではなく、この層が粒子表面
上の或る個所で破壊している、すなわちこれらの
個所で層が完全に欠損しているかまたは非常に薄
いかのいずれかであることが重要である。このこ
とは、粒状炭化ケイ素の堆積層を静止状態でまた
は撹拌しながら、例えば空気、酸素または水蒸気
のような酸化性雰囲気に、900〜1600℃の範囲の
温度において暴露させることによつて達成され
る。個々の粒子は自由表面において酸化され、
SiO2の層が形成され、同時に凝集する。次に、
この凝集体を緩和に粉砕して、凝集体形成の結果
として完全にまたは部分的に酸化作用を受けなか
つた炭化ケイ素表面を露出させる。 本発明の好ましい態様によると、0.5mm以下、
特に0.1mm〜0.5mmの範囲の粒度を有し、少なくと
も95重量％のSiC含量を有する炭化ケイ素に静止
堆積層状態で空気流を用いて1250℃〜1300℃の温
度において酸化処理を実施する。この条件下で、
約15μｍまで、特に0.5μｍ〜5μｍの範囲の厚さの
シリカ含有被覆層が、時間に依存して得られる。
このプロセス中に、最初のSiC含量の減少から酸
化度を測定することができる。次の緩和な条件下
での粉砕は例えば乳鉢の中で行うことができる。
この場合に「緩和な条件」とは、凝集した粒子の
みが分離され、粒子自体はこれ以上粉砕されない
ため最初に用いた粒度が実際に変化しないで保持
されていることを意味する。この特定の予備処理
によつて、正確に前記性状の炭化ケイ素が得られ
るよう持続効果を有する、この接種作用は次の実
施例で詳細に説明するように、種々な飽和度を有
する鋳鉄溶融物において実証された。この場合に
鋳鉄溶融物としては、当然特に核含有量の低い高
純度の鋳鉄溶融物が用いられた。 しかし、本発明による方法はこの好ましい実施
態様に限定されるものではなく、酸化処理に対す
るパラメータとこの処理を受ける炭化ケイ素に対
するパラメータの両方が、本発明の範囲内で広範
囲に変化し得る。 本発明によつて前処理した炭化ケイ素の鋳鉄溶
融物への導入は、例えば溶融凝集体に凝集体溶融
の保持中もしくは保持前に添加または前炉に添加
することによつて、あるいは溶融前の装入物に添
加することによつて、通常の公知のやり方で実施
することができる。さらに、これはち密でない粒
状物としてまたは予め通常のやり方で圧縮したペ
レツトまたはブリケツトとしての両方で用いるこ
とが可能である。 実施例 １ 前処理炭化ケイ素の製造 出発物質として、新たに粉砕してふるい分けし
たSiC含量98.5重量％、SiO2含量0.26重量％及び
粒度0.1〜0.5mmを有する炭化ケイ素結晶を用い
た。 このSiCを弛り塊りとして電気が熱管形炉に装
入し、流動する空気雰囲気内で1250℃〜1300℃及
び軽い減圧（0.4〜0.6バール）下において、72時
間酸化した。凝集生成物を冷却後に炉から取り出
し、乳鉢中で緩和につぶすことによつて粉砕し
た。 酸化後に、SiC含量は93.9重量％であり、SiO2
含量は4.6重量％であつた。酸化度すなわち酸化
されたSiCの割合をSiC含量の減少から算出した
ところ、SiO2含量の増加に相応して、３％であ
つた。SiO2被覆の層の厚さは最大5μｍであつた。 SiC粒子の部分的なSiO2被覆の製造を図１ａ〜
ｃに図示する。 実施例 ２ 非処理SiCと比較した、本発明によつて前処理
した炭化ケイ素の鋳鉄溶融物の予備接種への使
用。 各場合に溶融物はSi2重量％を含有した。 Siキヤリヤの添加は低温においてまたは、1350
℃において撹拌しながらのいずれかで実施。 他に指示しないかぎり、溶融物の飽和度（Sc）
＝0.91％溶融物の炭素含量3.3重量％。 溶融物のＳ含量＝0.35重量％、 SiCの粒度：非処理 ０〜１ｍ 前処理 0.1〜0.5mm 低温るつぼ内の装入物：高純度鉄（99重量％
Fe）、黒鉛（99.99重量％Ｃ）、硫化鉄（＞99重量
％、FeS）。 加熱、溶融、電気加熱るつぼ炉内でCOガス層
下に保持は次のように実施： １ 70〜80℃／分の速度で1350℃まで加熱。 ２ 1350℃において、２分間撹拌またはSiキヤリ
ヤを混入及び実施例に応じて保持、または ３ 50〜60℃／分の速度で1500℃までさらに加
熱：保持、 ４ るつぼ内で溶融物を25〜30℃／分の速度で冷
却。 この結果は表１〜３に示す。表からわかるよう
に、非処理SiCに比べて本発明によつて前処理し
たSiCの改良された予備接種作用が明らかに認め
られる。このことに共晶性過冷現象の減少、共晶
性粒子の増加、Ａ−黒鉛としての黒鉛分離の改良
に示され、特に灰鋳鉄への焼入れ傾向がかなり増
大する。 市販のFeSi75Caをさらに比較するために含め
た。
のような鋳鉄溶融物の処理への炭化ケイ素の使用
は以前から知られた先行技術である（米国特許第
A2020171号明細書、西ドイツ特許第C2215266号
明細書及び西ドイツ特許第A2746478号明細書参
照）。 このためには通常いわゆる冶金用炭化ケイ素が
用いられている。これは約85〜95重量％範囲で変
化する炭化ケイ素含量を有し、さらに製造過程の
結果として遊離炭素約２〜５重量％及びシリカ約
２〜３重量％を有し、最大粒度分布が＜10mmであ
る20mmまでの範囲内の顆粒として市販されてい
る。 合金化剤としての冶金用炭化ケイ素を使用する
と、シリコナイジング中に溶融物の前接種が行わ
れ、この前接種の効果は緩慢に消失するにすぎな
いので、鋳鉄の品質に有利な影響が与えられる。
この有利な影響は溶融物の過冷現象の減少、共晶
粒子数の増加、黒鉛の好ましい分布と形成及び白
鋳鉄焼入れ傾向が減少して灰鋳鉄焼入れ傾向が増
大することに現われる。これによつて、鋳造物の
強度性状、相対硬度及び均一な品質の改良が得ら
れる（「Giesserei」（Foundry）、59巻（1972年）、
556〜559頁におけるK.H.Caspersの研究及び
「Gieserei」（Foundry）、68巻（1981年）、344〜
349頁におけるTh.Beneckeの論文要約を参照の
こと）。 冶金用炭化ケイ素の接種効果の原因及びその接
続効果については殆んど何も知られていない。
「Giesserei−Praxis」（Foundry practice）、12号
（1981年）、205〜212頁におけるR.L.Doelman等
の対照研究からは、80％炭化ケイ素によると90％
炭化ケイ素によるよりも良好な性質を有する鋳鉄
が製造可能であるように思われる。このことをこ
の研究者等は、80％炭化ケイ素を用いた場合の黒
鉛及び熱処理石油コークスとしての高い炭素含量
（7.2％）に関連づけようと試みている。 しかしながら、使用するSiCのどの因子が鋳鉄
溶融物中の核の形成を確実に生起させるかという
ことがわかつていないので、それぞれ同じ溶融条
件で同一の結果を与えるような特定の種類の治金
用SiCを選択することは不可能である。 従つて本発明の目的は、治金用品位ではなく、
鋳鉄溶融物中の核の形成を常に同様に制御するこ
とのできるような炭化ケイ素を取得することであ
る。 上記の目的は、本発明によれば、個々のSiC粒
子がシリカ含有被覆によつて部分的に覆われるよ
うな酸化処理をした炭化ケイ素を使用することに
よつて達成される。 本発明によつて用いる炭化ケイ素については、
個々のSiC粒子が均一に厚いシリカ含有層で完全
に被覆されているのではなく、この層が粒子表面
上の或る個所で破壊している、すなわちこれらの
個所で層が完全に欠損しているかまたは非常に薄
いかのいずれかであることが重要である。このこ
とは、粒状炭化ケイ素の堆積層を静止状態でまた
は撹拌しながら、例えば空気、酸素または水蒸気
のような酸化性雰囲気に、900〜1600℃の範囲の
温度において暴露させることによつて達成され
る。個々の粒子は自由表面において酸化され、
SiO2の層が形成され、同時に凝集する。次に、
この凝集体を緩和に粉砕して、凝集体形成の結果
として完全にまたは部分的に酸化作用を受けなか
つた炭化ケイ素表面を露出させる。 本発明の好ましい態様によると、0.5mm以下、
特に0.1mm〜0.5mmの範囲の粒度を有し、少なくと
も95重量％のSiC含量を有する炭化ケイ素に静止
堆積層状態で空気流を用いて1250℃〜1300℃の温
度において酸化処理を実施する。この条件下で、
約15μｍまで、特に0.5μｍ〜5μｍの範囲の厚さの
シリカ含有被覆層が、時間に依存して得られる。
このプロセス中に、最初のSiC含量の減少から酸
化度を測定することができる。次の緩和な条件下
での粉砕は例えば乳鉢の中で行うことができる。
この場合に「緩和な条件」とは、凝集した粒子の
みが分離され、粒子自体はこれ以上粉砕されない
ため最初に用いた粒度が実際に変化しないで保持
されていることを意味する。この特定の予備処理
によつて、正確に前記性状の炭化ケイ素が得られ
るよう持続効果を有する、この接種作用は次の実
施例で詳細に説明するように、種々な飽和度を有
する鋳鉄溶融物において実証された。この場合に
鋳鉄溶融物としては、当然特に核含有量の低い高
純度の鋳鉄溶融物が用いられた。 しかし、本発明による方法はこの好ましい実施
態様に限定されるものではなく、酸化処理に対す
るパラメータとこの処理を受ける炭化ケイ素に対
するパラメータの両方が、本発明の範囲内で広範
囲に変化し得る。 本発明によつて前処理した炭化ケイ素の鋳鉄溶
融物への導入は、例えば溶融凝集体に凝集体溶融
の保持中もしくは保持前に添加または前炉に添加
することによつて、あるいは溶融前の装入物に添
加することによつて、通常の公知のやり方で実施
することができる。さらに、これはち密でない粒
状物としてまたは予め通常のやり方で圧縮したペ
レツトまたはブリケツトとしての両方で用いるこ
とが可能である。 実施例 １ 前処理炭化ケイ素の製造 出発物質として、新たに粉砕してふるい分けし
たSiC含量98.5重量％、SiO2含量0.26重量％及び
粒度0.1〜0.5mmを有する炭化ケイ素結晶を用い
た。 このSiCを弛り塊りとして電気が熱管形炉に装
入し、流動する空気雰囲気内で1250℃〜1300℃及
び軽い減圧（0.4〜0.6バール）下において、72時
間酸化した。凝集生成物を冷却後に炉から取り出
し、乳鉢中で緩和につぶすことによつて粉砕し
た。 酸化後に、SiC含量は93.9重量％であり、SiO2
含量は4.6重量％であつた。酸化度すなわち酸化
されたSiCの割合をSiC含量の減少から算出した
ところ、SiO2含量の増加に相応して、３％であ
つた。SiO2被覆の層の厚さは最大5μｍであつた。 SiC粒子の部分的なSiO2被覆の製造を図１ａ〜
ｃに図示する。 実施例 ２ 非処理SiCと比較した、本発明によつて前処理
した炭化ケイ素の鋳鉄溶融物の予備接種への使
用。 各場合に溶融物はSi2重量％を含有した。 Siキヤリヤの添加は低温においてまたは、1350
℃において撹拌しながらのいずれかで実施。 他に指示しないかぎり、溶融物の飽和度（Sc）
＝0.91％溶融物の炭素含量3.3重量％。 溶融物のＳ含量＝0.35重量％、 SiCの粒度：非処理 ０〜１ｍ 前処理 0.1〜0.5mm 低温るつぼ内の装入物：高純度鉄（99重量％
Fe）、黒鉛（99.99重量％Ｃ）、硫化鉄（＞99重量
％、FeS）。 加熱、溶融、電気加熱るつぼ炉内でCOガス層
下に保持は次のように実施： １ 70〜80℃／分の速度で1350℃まで加熱。 ２ 1350℃において、２分間撹拌またはSiキヤリ
ヤを混入及び実施例に応じて保持、または ３ 50〜60℃／分の速度で1500℃までさらに加
熱：保持、 ４ るつぼ内で溶融物を25〜30℃／分の速度で冷
却。 この結果は表１〜３に示す。表からわかるよう
に、非処理SiCに比べて本発明によつて前処理し
たSiCの改良された予備接種作用が明らかに認め
られる。このことに共晶性過冷現象の減少、共晶
性粒子の増加、Ａ−黒鉛としての黒鉛分離の改良
に示され、特に灰鋳鉄への焼入れ傾向がかなり増
大する。 市販のFeSi75Caをさらに比較するために含め
た。
【表】
【表】
【表】
【表】
図１ａは酸化前のSiC粒子を示し、図１ｂは酸
化後のSiC粒子を示し、図１ｃは緩和に破壊した
後のSiC粒子を示す。 １……粒子接触個所、２……生成SiO2層、３
……生成SiO2層が中断して、SiC粒子表面が露出
した個所。
化後のSiC粒子を示し、図１ｃは緩和に破壊した
後のSiC粒子を示す。 １……粒子接触個所、２……生成SiO2層、３
……生成SiO2層が中断して、SiC粒子表面が露出
した個所。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 個々の炭化ケイ素粒子が二酸化ケイ素含有被
覆層によつて部分的に覆われている炭化ケイ素よ
りなることを特徴とする鋳鉄溶融物処理剤。 ２ 粒状炭化ケイ素の堆積層を静かな状態かまた
は撹拌しながら、900〜1600℃の範囲内の温度に
おいて酸化性雰囲気にさらし、生成した二酸化ケ
イ素含有被覆層を有する凝集体を次に緩やかに粉
砕して、凝集体の生成により完全にまたは部分的
に酸化作用を免れた炭化ケイ素表面を露出させる
ことを特徴とする鋳鉄溶融物処理剤の製法。 ３ 粒状炭化ケイ素が0.5mm以下の粒度および少
なくとも95重量％のSiC含有量を有し、この粒状
炭化水素を1250〜1300℃の温度において酸化性雰
囲気にさらして15μｍまでの厚さの二酸化ケイ素
含有被覆層を形成させることを特徴とする特許請
求の範囲第２項に記載の製法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19843431263 DE3431263A1 (de) | 1984-08-24 | 1984-08-24 | Verfahren zur behandlung von gusseisenschmelzen mit siliciumcarbid |
| DE3431263.3 | 1984-08-24 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6164809A JPS6164809A (ja) | 1986-04-03 |
| JPS6310203B2 true JPS6310203B2 (ja) | 1988-03-04 |
Family
ID=6243848
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60184341A Granted JPS6164809A (ja) | 1984-08-24 | 1985-08-23 | 鋳鉄溶融物処理剤およびその製法 |
Country Status (5)
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