TW201402826A - 鑄鐵之石墨球狀化處理時的球狀化劑上部的覆蓋材 - Google Patents

Abstract

本發明是提供：一種在製造球狀石墨鑄鐵(Ductile Cast Iron)時所使用的石墨球狀化劑的覆蓋材，可在高溫酷熱的作業環境中，因為輕量而容易使用，且兼具有作為除滓劑的效果。本發明的鑄鐵之石墨球狀化處理時的球狀化劑上部的覆蓋材，其特徵為：是火山性矽酸鹽礦物，製作成多孔質，且含有：SiO2為70~75重量%、Al2O3為12~14重量%、K2O為3~5重量%、Na2O為3~4重量%、CaO為0.7~1.5重量%、Fe2O3為1.2~1.5重量%、MgO為0.1~0.2重量%、TiO2為0.05~0.1重量%。

Description

鑄鐵之石墨球狀化處理時的球狀化劑上部的覆蓋材

本發明是關於在製造球狀石墨鑄鐵(Ductile Cast Iron)時所使用的石墨球狀化劑的覆蓋材，更詳細地說，是關於可在高溫酷熱的作業環境中，因為輕量而容易使用，且兼具有作為除滓劑的效果之覆蓋材。

以往這種球狀黑鉛鑄鐵的製造技術，是藉由組合了：用以獲得適合的熔融金屬液的熔解法、脫硫法、石墨球狀化處理法、以及用以獲得堅固的鑄模的造模法、甚至於更進一步地組合了澆注法等而成的。

熔解法、造模法以及澆注法就普通的鑄鐵鑄物而言，是共通的方法，脫硫法以及石墨球狀化處理方法則是製造球狀黑鉛鑄鐵時之特有的技術。

關於石墨球狀化處理劑，過去主要是使用Ce等的稀土金屬(REM)或Ca等，現在則主要是使用Mg。

又，在鑄鐵的石墨球狀化處理時，為了抑制石墨球狀化劑的急遽的反應以達成穩定的球狀化，乃使用覆蓋材來覆蓋被放置在澆桶底部的球狀化劑也就是Mg合金的上部。

這種覆蓋材，可以採用Fe-Si合金、Fe合金等，覆蓋材最好是將石墨球狀化劑予以覆蓋著。

具體而言，是使用：衝孔碎屑、鐵釘頭部或者矽鐵之 類的以鐵作為主成分的材料。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本特開平08-020812號公報

[專利文獻2]日本特開2002-097509號公報

[專利文獻3]日本特開2010-095752號公報

以往所使用的上述覆蓋材的主成分是比重較大的鐵，比重高達4.5~7.8 g/cm³，在使用處理上無法說是簡單容易。

因此，對於在高溫環境下，被要求必須在短時間內完成正確的披覆作業的球狀石墨鑄鐵鑄造而言，鐵是比較不適合的材料，並且也期待能夠減輕作業上的負荷。

此外，這種覆蓋材，為了抑制石墨球狀化劑的急遽的反應以達成穩定的球狀化，利用球狀化劑來將熔融金屬液的接觸面加以覆蓋，乃是其目的，因此最好是每單位重量的體積較大，而且是可以低價取得的覆蓋材。

此外，在進行球狀石墨鑄鐵的熔解作業時，係在將石墨球狀化的同時，在澆桶中進行用以調整鑄鐵的成分的接種作業。

在這個時候，並不是所有的各種添加物全部都浸泡在 金屬熔融液內，其中有一部分是當作雜質的爐渣浮游在金屬熔融液上，因此如果不將這些浮游物除去的話，將會有產生不良製品之問題點。

因此，為了達成上述的各種目的，本發明的球狀石墨鑄鐵的石墨球狀化劑的覆蓋材之特徵為：是火山性矽酸鹽礦物，製作成多孔質，且含有：SiO₂為70~75重量%、Al₂O₃為12~14重量%、K₂O為3~5重量%、Na₂O為3~4重量%、CaO為0.7~1.5重量%、Fe₂O₃為1.2~1.5重量%、MgO為0.1~0.2重量%、TiO₂為0.05~0.1重量%。

請求項2所述的石墨球狀化劑的覆蓋材的發明，其特徵為：係由多孔質的集合體所形成的，容積比重為0.5~1.0g/cm³，與傳統的衝孔碎屑、鐵釘頭部或者矽鐵之類的以鐵作為主成分的覆蓋材相比較，重量大幅地變輕，操作處理上更為簡單容易，可正確地將石墨球狀化劑予以覆蓋上去。

又，請求項3所述的發明的特徵為：為了使石墨球狀化劑的密合性更好，乃將石墨球狀化劑的形狀因應澆桶的形狀、容量來製作成球狀或棒狀並且考慮到熔融溫度、石墨球狀化劑的反應時間，將外形的尺寸製作成5mm~10mm，以資獲得所期待的機械性質。

此外，請求項4與5所述的發明的特徵為：是將覆蓋 材的熔融溫度為1,100~1,200℃，熔解時會產生發泡膨漲而浮出於金屬液面進行浮游之具有可與雜質的爐渣相結合的性質的火山性矽酸鹽礦物予以形成多孔質，以資獲得石墨球狀化劑的覆蓋材。

本發明的石墨球狀化劑的覆蓋材，是能夠：將火山性矽酸鹽礦物也就是主成分為SiO₂占70~75重量%之多孔質的材料，當作球狀石墨鑄鐵的石墨球狀化劑的覆蓋材來進行提供，所以能夠獲得：價格低廉且大幅度輕量化，又可達成提昇作業性的效果。

本發明的石墨球狀化劑的覆蓋材，是製作成：比重為0.5~1.0 g/cm³且粒子徑為5mm以下的多孔質的集合體，將外形製作成5mm~10mm的球狀或棒狀，可確實地將熔融金屬液與石墨球狀化劑予以隔開，可依據熔融金屬液的溫度、充填量，利用所選擇的形狀以及外形尺寸，而具有可設定適正的熔解與石墨球狀化的反應時間之效果。

本發明的石墨球狀化劑的覆蓋材是在1,100~1,200℃時熔解，浮出到金屬液面上，會與浮游在金屬液面的熔解後的爐渣、未浸泡在金屬液內的石墨球狀化劑進行結合，而可獲得除去雜質的效果。

浮游在金屬液面上的熔解後的爐渣、石墨球狀化劑的雜質是會對於球狀石墨鑄鐵的鑄造製品帶來不良影響，必須加以除去，因此本發明亦可獲得將除滓劑予以減量的效 果。

以火山性矽酸鹽礦物的SiO₂占70~75重量%作為主成分之多孔質的粒子，粒子愈大的話其接合性愈少，粒子徑為0.3mm~5mm的情況下，想要進行成型的話，必須使用結合劑。

依照粒度分布的不同，使用水玻璃或者皂土3~15重量%，進行滾動造粒或者擠出成型、壓縮造粒而獲得石墨球狀化劑的覆蓋材。

此外，當多孔質粒子的粒度分布為0.3mm以下，而且0.lmm以下的粒子超過50%的時候，將水分設定為10~15重量%來作為結合劑，利用擠出或壓縮來進行成型的作法特別有效。

作為球狀石墨鑄鐵的石墨球狀化劑的覆蓋材來使用時，將水分保持在1.0重量%以下為宜，最好是又依據天氣或者加熱、送風等的環境條件，來更進一步調整水分。

接下來，說明根據上述發明的火山性矽酸鹽礦物的多孔質的成型所獲得的石墨球狀化劑的覆蓋材之實施例。

(實施例1)

使用15號的石墨坩鍋(2.5公升)用的高周波熔解爐，以總量為6,000 g，在表1所示的預定組成分中，將銑鐵與回收材、加碳劑以及接種劑和球狀劑(LCS4)，利 用三明治法以相同條件將金屬熔融液注入到石墨球狀化用澆桶，使用數種石墨球狀化劑的覆蓋材來進行測試比較，將其結果標示到表1。

(實施例2)

在實施例1中進行熔融，且使用數種石墨球狀化劑的覆蓋材所作成的測試片的機械性質，與作為比較用的球狀石墨鑄鐵之日本工業規格進行對照之結果，如表2所示。

(實施例3)

在實施例1中進行熔融，且使用數種石墨球狀化劑的覆蓋材所作成的測試片的球狀化率，利用5%的硝酸腐蝕液進行處理，以倍率為100×0.8倍，且視野範圍(寬度) 為0.98mm的條件進行顯微鏡觀察比較的結果是如表3所示。

第1圖是顯示粒子徑為1.7mm~5.0mm之本發明的覆蓋材的顯微鏡照片。

第2圖是顯示粒子徑為0.1mm~0.3mm之本發明的覆蓋材的顯微鏡照片。

第3圖是顯示粒子徑為0.1mm以下且0.1~0.3mm(1/1)的本發明的覆蓋材的顯微鏡照片。

第4圖是顯示使用衝孔碎屑之傳統的覆蓋材的顯微鏡照片。

Claims (5)

1. 一種鑄鐵之石墨球狀化處理時的球狀化劑上部的覆蓋材，其特徵為：是火山性矽酸鹽礦物，製作成多孔質，且含有：SiO₂為70~75重量%、Al₂O₃為12~14重量%、K₂O為3~5重量%、Na₂O為3~4重量%、CaO為0.7~1.5重量%、Fe₂O₃為1.2~1.5重量%、MgO為0.1~0.2重量%、TiO₂為0.05~0.1重量%。
2. 如申請專利範圍第1項所述的鑄鐵之石墨球狀化處理時的球狀化劑上部的覆蓋材，其比重為0.5~1.0 g/cm³，而且是粒子徑5 mm以下的多孔質成型體。
3. 如申請專利範圍第1或第2項所述的鑄鐵之石墨球狀化處理時的球狀化劑上部的覆蓋材，是將其外形製作成5 mm~10 mm，且形成球狀或棒狀，一旦與鑄鐵的熔融金屬液接觸的話就會被熔解而浮出液面，可促進被設置在下部的石墨球狀化劑的反應。
4. 如申請專利範圍第1或第2項所述的鑄鐵之石墨球狀化處理時的球狀化劑上部的覆蓋材，其熔解溫度為1,100~1,200℃，熔解後會浮出液面，會與含有浮游雜質之爐渣結合而具有除滓劑的效果。
5. 如申請專利範圍第3項所述的鑄鐵之石墨球狀化處理時的球狀化劑上部的覆蓋材，其熔解溫度為1,100~1,200℃，熔解後會浮出液面，會與含有浮游雜質之爐渣結合而具有除滓劑的效果。