JPS5948842B2 - 球状黒鉛鋳鉄用黒鉛球状化剤とその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、球状黒鉛鋳鉄製造用黒鉛球状化剤に関するも
のである。

本発明者は共同発明者と共に特公昭３５−８４５７号に
よりＳｏ、 ０２〜０．０８％を含有する亜共晶組成の
溶鉄に予めＭｇＯ，０１〜０．１５％を添加し、次にＣ
ａＯ００４９〜２．８５％とＣｅＯ，００１−０，１５
％とを添加して黒鉛を球状化する亜共晶鋳鉄の製造方法
を開示したが、この方法の特徴は予めＭｇを添加するこ
とによって、次に加えられるＣａによる球状黒鉛化作用
を抑制する壊乱元素の影響を緩和する点にある。

また本発明者は特公昭３４−８５５号によりＦｅ８０〜
１０％、Ｃａ８０〜５％を基本成分とし、他にＦｅとＣ
ａとに共通して強い親和力を有するＳｉ。

ＡＩ、 Ｍｎのうちから選ばれる何れか１種または２種
以上をそれぞれ５５〜５％の範囲内で含有し、また必要
に応じてＮｉＱ〜５％を含有するＦｅ−Ｃａ基合金より
なる鉄鋼精錬剤と前記精錬剤中にさらにＣａ含有量の１
７５以下のアルカリ金属、アルカリ土類金属あるいは希
土類元素を含有する鉄鋼精錬剤を開示したが、これら精
錬剤は鋳鉄の黒鉛球状化剤としても使用することができ
る。

さらに本発明者は特開昭５３−１１１１２号により５ｉ
１０〜９９．５％、ＡＩｏ、０５〜３％、Ｃａ、 Ｍｇ
Ｏうちから選ばれる何れか少なくとも１種４％以下、非
金属介在物０．２５％以下を含み、残部実質的にＦｅよ
りなり、かつ前記非金属介在物の成分組成がＡ１２０３
１〜１２．５％、ＭｇＯ，ＣａＯノ何ｉか少なくとも１
種３〜６０％、ＦｅＯ３％以下、残部ＳｉＯ２と不可避
的不純物よりなる鉄鋼改質用高純度フェロシリコンを開
示した。

このフェロシリコンは鋳鉄黒鉛球状化剤としても使用す
ることができる。

ところで、前記本発明者等の発明によっても判る様に、
Ｍｇ、 Ｃａ、希土類元素はそれぞれ鋳鉄溶湯中の黒鉛
を球状化させるのに最も優れた元素であるが、溶湯の重
量に対しその使用量は僅少量でよいことと、また特にＭ
ｇ、 Ｃａは単体で使用する場合には鋳鉄溶湯と急激な
反応を生起して危険である等の理由から、通常多量のフ
ェロシリコン中に薄めて合金化させて使用されている。

フェロシリコン中に合金化されることの利点はフェロシ
リコンにより増量されて溶湯中により均一に分散され易
くなり、かつフェロシリコンも黒鉛球状化を促進し、゛
またフェロシリコン中のＦｅの存在により比重がより大
となり、鋳鉄溶湯深部に黒鉛球状化剤として添加された
場合浮上に時間がかがり溶湯との接触が長くなるばかり
でなく、Ｍｇ、 Ｃａの高温における蒸気圧の大きいこ
とによる爆発的気化をＳｉと合金させて希薄にしたこと
によって抑制することにより黒鉛球状化歩留を向上させ
ることができる。

また希土類元素を金属単体として生産することはコスト
が大となり、一般には希土類元素の珪化物すなわちミツ
シュメタルシリサイドとして生産することがコスト的に
最も低廉であり、また黒鉛球状化剤として最も優れてい
るからである。

しかしミツシュメタルシリサイドといえともそのままを
鋳鉄溶湯に使用する場合僅少量でよいため、溶湯中に均
一に添加するにはさらに多量のフェロシリコン中に薄め
て合金化して使用される場合が多い。

さて、前述のＭｇ、 Ｃａ、希土類元素をフェロシリコ
ン中に合金させて用いた場合、フェロシリコン中に含有
される介在物の量とその成分組成が、鋳鉄溶湯の黒鉛球
状化に大きく影響することを本発明者は先に知見して前
記特開昭５３−１１１１２号公報により合金中の金属態
元素の成分組成のほかに非金属介在物の成分組成をもそ
れぞれ限定した鉄鋼改質剤を提供したのである。

すなわち上記公報に記載した如くフェロシリコン中に非
金属介在物が含有されると鋳鉄の黒鉛球状化が妨害され
ることが多いので、極力非金属介在物の少ないフェロシ
リコンが要求されている。

このため非金属介在物の少ないフェロシリコンとその製
造方法が提案されており、例えば１９６９年９月ソビエ
ット連邦共和国で発行された５ｔａｌ ｉｎＥｎｇｌｉ
ｓｈには７５％Ｓｉフェロシリコン溶湯に鉄鉱石、石灰
石、石英の混合物等を添加して、前記溶湯中の非金属介
在物を前記混合物の溶融した溶滓と接触させることによ
り非金属介在物の少ないフェロシリコンとその製造方法
が記載されている。

前記５ｔａｌ ｉｎ Ｅｎｇｌｉｓｈ第８９７頁には標
準７５％フェロシリコン溶湯にアルミニウム除去処理が
施された７５％フェロシリコン中の非金属介在物の総量
とその化学組成が下記第１表の如く記載されている。

前記第１表より標準の７５％フェロシリコンは、１〜３
％のＡＩと０．８〜１．２％程度の非金属介在物を含有
し、かつ前記非金属介在物は、１７〜２０．５％程度の
Ａｌ２Ｏ３と７３〜７６％程度のＳｉＯ２とより主とし
てなるアルミニウム珪酸塩であることが判る。

また前記標準７５％フェロシリコンに註に記載の０１〜
３およびＤによる溶滓処理をそれぞれ施すことにより、
ＡＩの含有量は、例えば試料りについては、２．６３％
より０１４％という非常に少ない値にまで減少し、かつ
非金属介在物の総量は、１．１９％より０．２２４％に
減少していることが判る。

しかしながら０１〜３、あるいはＤによる溶滓処理をそ
れぞれフェロシリコン溶湯に施しても、非金属介在物の
総量はそれぞれの処理に応じて、減少はするにも拘らず
、処理後のフェロシリコン中に残存する非金属介在物中
のアルミニウム珪酸塩の成分組成は大きくは変化せず、
例えばＤ処理した場合には、処理前のＡｌ２０３２０．
４％が処理後は１５．４％と僅かに減少するに過ぎない
ことが判る。

この場合、処理前後のＳｉＯ２はそれぞれ７３．６％、
７８．０％となっている。

すなわち、従来の非金属介在物を減少させた高純度フェ
ロシリコンにあっては、例えば、前記５ｔａｌに記載の
如く、その中のＡＩ含有量は、０．１４％であり、かつ
非金属介在物の総量は、０．２２４％と、それぞれ非常
に少量ではあるが、前記非金属介在物は、Ａｌ２０３１
５％以上からなるアルミニウム珪酸塩を主成分としてい
ることが明らかである。

しかしながら、上記５ｔａｌ記載の高純度フェロシリコ
ンを使用して球状黒鉛鋳鉄を製造する場合には、このフ
ェロシリコンに含まれる非金属介在物中のアルミニウム
珪酸塩が多いため黒鉛の球状化が不完全となることもあ
る。

本発明は、従来知られた鋳鉄の黒鉛球状化剤の有する欠
点を除去、改善した新規な球状黒鉛鋳鉄用黒鉛球状化剤
とその製造方法を提供することを目的とし、黒鉛球状化
を壊乱する金属態元素と共に非金属介在物の含有量なら
びに成分組成を限定した球状黒鉛鋳鉄用黒鉛球状化剤、
すなわちＳｉ２０〜６０％、ＡＩｏ、０１〜２％、Ｍｇ
４〜１６％、希土類元素５％以下、Ｃａ５％以下、非金
属介在物０．２５％以下を含み、残部実質的にＦｅより
なり、かつ前記非金属介在物はＡ１２０３１５％以下、
ＭｇＯ。

ＣａＯ１希土類元素の酸化物のうちから選ばれる少なく
とも１種１〜６０％、ＦｅＯ３％以下を含み、残部Ｓｉ
Ｏ２および不可避的不純物とよりなり、ＭｇＯ−Ａｌ２
Ｏ３系のスピネル型非金属介在物が極少であることを特
徴とする球状化黒鉛鋳鉄用黒鉛球状化剤とその製造方法
を提供することによって前記目的を達成することができ
る。

次に本発明において成分組成を限定する理由を説明する
。

本発明において、Ｓｉは２０％より少ない合金成分とし
て、添加するのに、経済的でなく、一方Ｓｉが６０％よ
り多いものは、その製造コストが高く使用に不経済であ
るので、Ｓｉは２０〜６０％の範囲内にする必要があり
、４０〜５０％の範囲内で最も好適に使用することがで
きる。

本発明においてＡＩは０．０１％より少ないものは、工
業的に安価に製造することが困難であり、一方２％より
多いものは、黒鉛球状化を阻害するのでＡｌは、０．叶
％〜２％の範囲内にする必要がある。

本発明においてＭｇは４％より少ないと、球状化剤の添
加量が多すぎて溶湯温度が低下するばかりでなく不経済
であり、一方１６％より多いと製造の困難が多くなりコ
ストが嵩むのでＭｇは４〜１６％の範囲内にする必要が
ある。

第２発明において希土類元素は５％より多いとコストが
嵩むだけでなく、それ以上には黒鉛球状化が促進されな
いので希土類元素は５％以下にする必要がある。

本発明において非金属介在物の含有量が０．２５％より
多いと黒鉛球状化が阻害され、０．２５％以下にする必
要がある。

非金属介在物のＡｌ２Ｏ３が１５％より多いと同様に黒
鉛球状化が阻害されるのでＡｌ２Ｏ３は１５％以下にす
る必要がある。

本発明において非金属介在物中ＭｇＯ，ＣａＯのうちか
ら選ばれる何れか少なくとも１種が１％より少ない黒鉛
球状化剤は製造が困難であり、一方６０％より多くする
必要がないので、非金属介在物中のＭｇＯ，ＣａＯのう
ちから選ばれる何れか少なくとも１種は１〜６０％の範
囲内にする必要がある。

本発明において非金属介在物中ＭｇＯ，ＣａＯ１希土類
元素の酸化物のうちから選ばれる何れか少なくとも１種
が１％より少ない黒鉛球状化剤は製造が困難であり、一
方６０％より多くする必要がないので、非金属介在物中
のＭｇＯ，ＣａＯ１希土類元素の酸化物のうちから選ば
れる何れか少なくとも１種は１〜６０％の範囲内にする
必要がある。

本発明においてＦｅＯは５％より多いと黒鉛球状化が阻
害されるので５％以下にする必要がある。

次に本発明の黒鉛球状化剤の製造方法について説明する
。

通常のフェロシリコン溶湯中の非金属介在物を必要によ
り既知の方法によりできるだけ除去した後、その溶湯中
にＣａまたはＣａ合金を添加して非金属介在物の含有量
を０．２５％以下にし、次いでその溶湯中にＭｇまたは
Ｍｇ合金を希土類元素または希土類元素合金と共にある
いは前後して添加することを特徴とするＳｉ２０〜６０
％、ＡＩｏ、０１〜２％、Ｍｇ４〜１６％、Ｃａ５％以
下、希土類元素５％以下、非金属介在物０．２５％以下
を含み、残部実質的にＦｅよりなり、かつ前記非金属介
在物はＡ１□０３１５％以下、ＭｇＯ，ＣａＯ１希土類
元素の酸化物のうちから選ばれる何れか少なくとも１種
１〜６０％、ＦｅＯ３％以下を含み残部ＳｉＯ２および
不可避的不純物とよりなり、ＭｇＯ−Ａｌ２Ｏ３系のス
ピネル型非金属介在物が極少である球状黒鉛鋳鉄用黒鉛
球状化剤を製造することができる。

本発明によれば、通常市販のフェロシリコンを既知の方
法、例えば前記５ｔａｌ１９６９年９月に記載された方
法で鉄鉱石、石灰石、石英の混合物を用いて取鍋中で、
あるいは珪酸塩−石灰石溶滓を用いて酸性炉中で精錬し
て溶湯中の非金属介在物の大部分を除去した後、Ｃａあ
るいはＣａ合金を添加して溶湯中の非金属介在物の含有
量を０．２５％以下にする必要がある。

従来市販のフェロシリコン溶湯中に、あるいは非金属介
在物を常法により大部分除去したフェロシリコン溶湯中
にＭｇまたはＭｇ合金を添加した後ＣａまたはＣａ合金
を添加するか、もしくはＭｇまたはＭｇ合金と共にＣａ
またはＣａ合金を添加して、溶湯中のＭｇおよびＣａを
所定含有量としている。

しかしながら、上記従来方法（前記特開昭５３−１１１
１２号の製造方法を含む。

）によれば、Ｍｇを添加することによってＭｇＯ−Ａｌ
２Ｏ３系のスピネル型非金属介在物が生成されて、これ
が黒鉛の球状化を妨害していることを本発明者は新規に
知見した。

さらに、前記スピネル型介在物をＣａにより還元するこ
とは容易ではないことも知見した。

よって本発明によれば、Ｍｇの添加以前に先ずＣａを溶
湯中に添加して、Ａｌ２Ｏ３をＣａによって下記反応式
の如＜Ａｔに還元する。

Ａｌ２Ｏ３＋３Ｃａ＝３ＣａＯ＋２Ａ １かくして溶湯
中のＡｌ２Ｏ３は極度に減少する。

このような溶湯中にＭｇあるいはＭｇ合金を添加するこ
とにより初めて非金属介在物の極めて少ない、就中Ｍｇ
０−ＡＩ。

０３系のスピネル型非金属介在物が極少の黒鉛球状化剤
を製造することができ、本発明の製造方法を完成したの
である。

本発明の黒鉛球状化剤において、Ｃａの１部を同じく黒
鉛球状化能を有するＣａ以外のアルカリ土類金属Ｂａお
よびまたはＳｒをもって代替することができる。

次に本発明を実施例について説明する。

実施例 １ 珪石で裏付した５屯低周波誘導炉を用い市販のＪＩＳ２
号フェロシリコンと鋼屑を配合して溶解して溶湯４屯を
溶製し、生石灰と珪石とを投入してＣａＯ／Ｓｉｎ、、
比０．８（７）溶滓で精錬した後、Ｃａ合金を添加して
後、予熱したマグネシア裏付の小容量の取鍋にそれぞれ
１屯づつ移注し、金属Ｍｇと希土類金属のシリサイドを
添加量を種々かえて添加して、下記第１表に示す如き本
発明の黒鉛球状化剤をそれぞれ製造した。

なお同表中非金属介在物は塩素法により残香分析を行な
った結果の値である。

実施例 ２ 実施例１で得た本発明のヒート番号１〜４の黒鉛球状化
剤と比較のため市販のＪＩ３２号フェロシリコンを同じ
く珪石で裏付した５屯低周波炉で溶解し、取鍋に移注し
た後Ｍｇ合金と希土類元素シリサイドを添加して後、カ
ルシウムシリコンを添加してＭｇ９．５％、Ｃａｂ、
８％、希土類元素０．８５％、Ａｌｌ、 ３２％、５ｉ
４６．５％残部Ｆｅノ黒鉛球状化剤（かかる製造方法は
従来既知であり、この方法によるものは市販されている
。

）を用いて鋳鉄溶湯の黒鉛球状化テストを行った。

黒鉛球状化剤のそれぞれ１ｔの溶湯に対する添加量はそ
れぞれ１％であった。

そして球状化剤を１屯溶湯に添加して直ちに鋳込んだ試
片と、添加後１５分後鋳込んだ試片とについて抵抗力を
測定した。

その結果を第２表に示す。

同表中市販品とあるのは前記従来既知の方法で溶製した
黒鉛球状化剤である。

第２表において、黒鉛球状化剤を添加して直後に鋳込ん
だ試片の抗張力は市販黒鉛球状化剤によるものが最も大
で、本発明の黒鉛球状化剤によるものは何れもやや劣る
が、黒鉛球状化剤添加後１５分後に鋳込んだ試片の抗張
力は本発明の黒鉛球状化剤を用いた試片がはるかに優れ
ていた。

すなわち本発明の黒鉛球状化剤は溶湯に添加後フェイデ
イングによる球状化した黒鉛の崩れは市販品を用いた場
合に比し極めて遅いことが判る。

以上本発明の黒鉛球状化剤は従来のものに比し、極めて
優れていることが判る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 Ｉ Ｓｉ２０〜６０％、ＡＩｏ、０１〜２％、Ｍｇ４
   〜１６％、希土類元素５％以下、Ｃａ５％以下、非金属
   介在物０．２５％以下を含み、残部実質的にＦｅよりな
   り、かつ前記非金属介在物はＡｌ２０３１５％以下、Ｍ
   ｇＯ。 ＣａＯ１希土類元素の酸化物のうちから選ばれる何れか
   少なくとも１種１〜６０％、ＦｅＯ３％以下を含み、残
   部ＳｉＯ２および不可避的不純物とよりなり、ＭｇＯ−
   Ａｌ２Ｏ３系のスピネル型非金属介在物が極少であるこ
   とを特徴とする球状黒鉛鋳鉄用黒鉛球状化剤。 ２ 通常のフェロシリコン溶湯中の非金属介在物をでき
   るだけ除去した後、その溶湯中にＣａまたはＣａ合金を
   添加して非金属介在物中のＡ１□０３を１５％以下にな
   るよう温度、保持時間、添加量を調整してＡＩに還元し
   、次いでこの溶湯中にＭｇまたはＭｇ合金を希土類元素
   合金と共にあるいは前後して添加し、Ｓｉ２０〜６０％
   、ＡＩｏ、０１〜２％、Ｍｇ４〜１６％、Ｃａ５％以下
   、希土類元素５％以下、非金属介在物０．２５％以下を
   含み残部実質的にＦｅよりなり、かつ前記非金属介在物
   はＡｌ２０３１５％以下、ＭｇＯ，ＣａＯ１希土類元素
   の酸化物のうちから選ばれる何れか少なくとも１種１〜
   ６０％、ＦｅＯ３％以下を含み残部ＳｉＯ２および不可
   避的不純物とよりなり、Ｍｇ０−Ａ１□０３系のスピネ
   ル型非金属介在物が極少である黒鉛球状化剤を得ること
   を特徴とする球状黒鉛鋳鉄用黒鉛球状化剤の製造方法。