(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋳鉄の元湯にＣｒ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ｓが予め添加された溶湯に対して、Ｃｅを含んだ粒状合金がＦｅ製チューブに充填されたワイヤを送り込んでＣｅを添加した後、その溶湯を鋳型に鋳込むことにより、それぞれ重量比率で、０．１〜１．０％のＣｒ、０．１〜１．０％のＭｏ、０．１〜１．０％のＣｕ、０．０１〜０．１５％のＳ、０．０２〜０．３％のＣｅが添加された高強度鋳鉄の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高強度を有する鋳鉄の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、高強度を有する片状黒鉛鋳鉄を製造する場合には、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ｖ等の合金元素を鉄素材に添加したり、鉄素材に含まれる炭素当量：ＣＥ＝全炭素量（％）＋０．３×〔Ｓｉ（％）＋Ｐ（％）〕を低減させるようにしているが、鋳造時に炭化物が析出しやすいため、とくに鋳造品の薄肉部や隅肉部にチル組織がみられ、機械加工時の切削性不良やチル組織部分の脆化といった問題があった。
【０００３】
このため、合金鋳鉄に硫黄Ｓ及び希土類元素の一つであるセリウムＣｅをそれぞれ適正量添加し、黒鉛晶出の核となるそれらの化合物ＣｅＳまたはＣｅ2 Ｓ3 を溶湯中に生成させて、片状黒鉛組織の改善及び共晶セル数の増加を実現させることにより、チル組織を発生させやすいＣｒ、Ｍｏ等の元素が高強度を得るために添加されていても、チル組織の発生を効果的に抑制することが提案されている。
【０００４】
このようにＣｅ成分を含んだ高強度鋳鉄を製造する方法としては、例えば、溶解炉または保持炉における鋳鉄の元湯に対してＭｎ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｃｕの合金元素を添加すると共に、Ｓを添加して成分調整を行った後、溶解炉または保持炉からとりべへ注入された溶湯に、Ｆｅ、Ｓｉ、及び、Ｃｅを含んだ粒状合金をそのまま投入してさらに成分調整した後、適宜鋳型へ注湯することが考えられるが、この場合には、上記粒状合金をとりべ内で均一に分散させることが実際には困難であり、従って、Ｃｅ成分が溶湯中で十分均一には分散しにくいため、製造された鋳物の引張強度にばらつきが大きく、また、Ｃｅの添加歩留りが必ずしも良くないという問題点が残っていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、Ｃｅ成分を含んだ高強度鋳鉄の引張強度を増大させると共に、溶湯に対するＣｅの添加歩留りを高めようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため、本発明にかかる高強度鋳鉄の製造方法は、鋳鉄の元湯にＣｒ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ｓが予め添加された溶湯に対して、Ｃｅを含んだ粒状合金がＦｅ製チューブに充填されたワイヤを送り込んでＣｅを添加した後、その溶湯を鋳型に鋳込むことにより、それぞれ重量比率で、０．１〜１．０％のＣｒ、０．１〜１．０％のＭｏ、０．１〜１．０％のＣｕ、０．０１〜０．１５％のＳ、０．０２〜０．３％のＣｅが添加された高強度鋳鉄を製造するようにしている。
【０００７】
すなわち、Ｃｅを含んだ粒状合金がＦｅ製チューブに充填されたワイヤを溶湯中へ送り込むことにより、ワイヤが逐次溶湯で溶解されて、溶湯に対するＣｅ成分の添加が行われるため、上記粒状合金を溶湯中へ連続的かつスムースに送給することが容易となり、このとき、溶湯の成分調整が比較的良好に行われる結果、製造された高強度鋳鉄の引張強度が安定的に大きくなり、また、溶湯に対するＣｅの添加歩留りを確実に高めることが可能となる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図面に示す本発明の実施形態例について説明する。
図１において、Ｆｅ、Ｓｉ、及び、Ｃｅを含んだ粒状合金がＦｅ製チューブに充填されて構成された可撓性のあるワイヤ１が、供給装置２により連続的にガイド３内を通ってとりべ４の溶湯５中へ送り込まれる。
【０００９】
溶湯５は、溶解炉または保持炉における鋳鉄の元湯に対してＭｎ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｃｕの合金元素を添加すると共に、Ｓを添加して成分調整を行った後、溶解炉または保持炉からとりべ４へ注入されたものであって、上記のように連続的に送り込まれたワイヤ１が溶湯５で逐次溶解されることにより、溶湯５がさらに成分調整され、その後に除滓してから溶湯５を分析することにより、溶湯５の成分がそれぞれ重量比率で、Ｃ：２．８〜３．８％、Ｓｉ：１．５〜２．５％、Ｍｎ：０．４〜０．８％、Ｃｒ：０．１〜１．０％、Ｍｏ：０．１〜１．０％、Ｃｕ：０．１〜１．０％、Ｓ：０．０１〜０．１５％、Ｃｅ：０．０２〜０．３％に最終調整されたことを確認し、かつ、湯温が計測された後、適宜の鋳型へ注湯されて上記成分の鋳物が製造される。
【００１０】
この場合、供給装置２によりワイヤ１の状態で粒状合金の投入量を制御することは比較的容易であり、かつ、上記のようにワイヤ１が連続的にとりべ４の溶湯５中へ送り込まれ、溶湯５で逐次溶解されて溶湯５に粒状合金が送給されることにより、溶湯５の成分調整が行われるので、除滓の際にＣｅ成分の一部が除去されることは避けられないとしても、溶湯５に対するＣｅ成分の添加が確実になると共に、溶湯５に対してＣｅ成分を十分均一に分散させることが容易となる。
【００１１】
ここで、Ｆｅ、Ｓｉ、及び、Ｃｅを含んだ粒状合金をとりべ４の溶湯５中へそのまま投入して、溶湯の成分調整を行う前記従来の場合Ａと、ワイヤ１の状態で粒状合金がとりべ４の溶湯５中へ送給される上記実施形態例の場合Ｂとを比較すると、図２に示されているように、８回の実験例を重ねたＡの場合ではＣｅの歩留り率は１５〜３４％と比較的低く分布して、その平均値が２５．５２％であるのに対し、２５回の実験例を重ねたＢの場合ではＣｅの歩留り率は４５〜６４％と比較的高く分布して、その平均値が５３．３２％となり、Ａの場合の約２倍に増大しているので、上記実施形態例によって高強度鋳鉄の製造コストを従来よりも低減させうることがわかる。
【００１２】
また、図３に示されているように、２６回の実験例を重ねたＡの場合にそれぞれ製造された鋳物の引張強さは２６０〜３５９ＭＰａと比較的低く、かつ、比較的分散して分布し、その平均値が３０８．７ＭＰａで、標準偏差が２１．１７ＭＰａであるのに対し、３２回の実験例を重ねたＢの場合では、それぞれ製造された鋳物の引張強さは３００〜３７９ＭＰａと比較的高く、かつ、比較的集中して分布し、その平均値が３４５．０ＭＰａで、標準偏差が１４．３７ＭＰａとなっており、従って、上記実施形態例によって製造された高強度鋳鉄は、従来よりも引張強度が格段に改善されていると共に、引張強度のばらつきが少なくて品質も安定していることがわかる。
【００１３】
従って、上記製造方法により、引張強度が大きく、かつ、引張強度にばらつきが少ない高強度鋳鉄を製造することができ、また、溶湯に対するＣｅの添加歩留りを大幅に高めて、高強度鋳鉄の製造コストを従来よりも著しく低減させることができる。
【００１４】
なお、上記実施形態例によって製造された高強度鋳鉄は、Ｃｅ成分が重量比率で０．３％程度までの場合はチル組織が発生しにくいが、Ｃｅ成分が０．３％程度を越えると、再びチル組織が増加して好ましくないので、高強度鋳鉄のＣｅ成分は重量比率で０．０２〜０．３％が適当であり、とくに、０．０２〜０．０８％程度が好ましい。
【００１５】
【発明の効果】
本発明にかかる高強度鋳鉄の製造方法によれば、Ｃｅを含んだ粒状合金がＦｅ製チューブに充填されたワイヤの状態で、溶湯に対するＣｅ成分の添加が行われ、上記粒状合金を溶湯中へ連続的かつスムースに送給して、溶湯の成分調整を比較的良好に行わせることができるので、製造された高強度鋳鉄の引張強度を容易に増大させると共に、引張特性を含めた鋳物品質の安定化を図り、また、溶湯に対するＣｅの添加歩留りを大幅に高めることができる長所があって、自動車用鋳物のような量産鋳鉄の生産手段としてとくに有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態例における概略側面図。
【図２】上記実施形態例と従来例との効果対比図。
【図３】上記実施形態例と従来例との効果対比図。
【符号の説明】
１  ワイヤ
２  供給装置
４  とりべ
５  溶湯
【図１】
0003659799.tif 000002
【図２】
0003659799.tif 000003
【図３】
0003659799.tif 000004