(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融鋳鉄を収容した処理容器の上部開口部を覆うための、処理容器に
対して着脱可能な鋳鉄または水冷構造の金属製上蓋と、前記上蓋の一部分を貫通して鉄被覆金属Ｍｇ又は鉄被覆Ｍｇ合金製ワイヤーを処理容器内に供給するためのＭｇワイヤー供給装置と、前記処理容器の搬送手段と、前記上蓋の昇降装置とを備え、前記搬送手段によって前記処理容器が所定位置に搬送された後、前記昇降装置により前記上蓋が下降して、前記処理容器の上部開口部が覆われ、この後、前記Ｍｇワイヤー供給装置により前記ワイヤーが所定長さだけ前記処理容器内に供給されて黒鉛化球状処理が行われ、これら一連の作業は、自動的に行われることを特徴とする黒鉛球状化処理設備。
【請求項２】
前記処理容器は、鉄皮により囲まれていることを特徴とする、請求項１記載の黒鉛球状化処理設備。
【請求項３】
前記ワイヤーは、２本同時に供給されることを特徴とする、請求項１又は２記載の黒鉛球状化処理設備。
【請求項４】
前記上蓋の質量Ｗ（ｋｇ）は、処理容器の上部開口部面積Ｓ（ｃｍ2 ）に対して下記の（１）式の範囲を満足することを特徴とする、請求項１から３の何れか１つに記載の黒鉛球状化処理設備。
Ｗ≧０．１×Ｓ…（１）
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉄被覆金属Ｍｇ又は鉄被覆Ｍｇ合金製ワイヤーを添加してダクタイル鋳物用溶融鋳鉄を溶製する黒鉛球状化処理設備に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ダクタイル鋳鉄管などのダクタイル鋳物は、鋼材と同等の引張強度を有し、その伸び及び靱性などの機械試験値は普通鋳鉄の十数倍に達し、更に、普通鋳鉄と同等の優れた耐食性を有しており、そのため、これらの特性が要求される地中埋設管などの、より厳しい環境下での各種配管材などで広く利用されている。
【０００３】
このダクタイル鋳物は、鉄スクラップを主たる鉄源原料としてキュポラ或いは電気炉によって溶解された溶融鋳鉄に、黒鉛球状化剤として金属ＭｇやＦｅ−Ｓｉ−Ｍｇ合金などのＭｇ合金を添加し、Ｃ：３〜４質量％（以下「％」と記す）、Ｓｉ：２〜３％、Ｍｎ：０．２〜０．５％、Ｍｇ：０．０１〜０．０６％を含有するダクタイル鋳物用溶融鋳鉄を溶製し、これを遠心鋳造機などの鋳造設備によって鋳造することで製造されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
金属ＭｇやＭｇ合金を溶融鋳鉄に添加する方法としては、添加歩留まりを高めるべく、置注ぎ法、上蓋付取鍋添加法、プランジャ法、圧力添加法、ワイヤーフィーダー法などの種々の添加方法が採用されており（例えば、非特許文献１参照）、添加方法に応じてそれぞれ黒鉛球状化処理設備が構成されている。しかし、Ｍｇは沸点（１１１０℃）が低く、溶融鋳鉄の温度域では蒸気圧が高いため、Ｍｇを溶融鋳鉄に添加した場合には、爆発的な発煙やこの発煙に伴う溶融鋳鉄の噴出などが発生する。
【０００５】
前述した添加方法のうちでプランジャ法及び圧力添加法では、密閉構造若しくは密閉構造に類似した容器のなかでＭｇを添加するので、容器からの溶融鋳鉄の噴出は実質的に発生せず、何ら問題にはならないが、その他の添加方法では、発煙並びに溶融鋳鉄の噴出を防止するために、容器の開口部である容器上部を覆う上蓋を設置することが一般に行われている（例えば特許文献２参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平6-246415号公報
【非特許文献１】
日本鋳物協会編「改訂４版鋳物便覧」昭和61年 1月20日、p.560-565
【特許文献２】
特開昭53-70020号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、開口部に上蓋を設置した場合、処理容器から溶融鋳鉄が噴出することは防止されるが、上蓋の内面側にはＭｇ添加中に飛散した溶融鋳鉄が付着する。従来、特許文献２に例示するように、上蓋の外郭は鉄などの金属製であるものの、溶融鋳鉄と対面する上蓋の内面側には耐火物がライニングされており、耐火物ライニング層の表面は凹凸形状であるため、この耐火物ライニング層に付着した地金は容易には剥離せず、Ｍｇ添加処理の毎に付着・堆積していくため、処理回収に比例して地金付着層厚みが増大していく。
【０００８】
地金付着層の厚みが厚くなり過ぎると、さまざまな問題が発生する。即ち、金属ＭｇやＭｇ合金は、上蓋に設けた貫通孔を通して処理容器内に供給されているが、地金付着層が厚くなると、この孔が塞がれ、Ｍｇの添加に支障を来す。又、地金が垂れ下がった状態で上蓋に付着した場合には、上蓋を処理容器から分離させることが不可能になることさえもある。
【０００９】
このような問題を防止するために、上蓋に付着した地金をバールなどの冶具を用いて強制的に剥離・除去せざるを得ず、その結果、耐火物ライニング層の損傷による上蓋の使用回数の低下や操作員の作業負荷の増大などを来していた。
【００１０】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、処理容器の上部開口部を上蓋によって覆いながら、上蓋の一部分を貫通させて鉄被覆金属Ｍｇ又は鉄被覆Ｍｇ合金製ワイヤーを処理容器内に供給し、溶融鋳鉄中の黒鉛を球状化処理する際に、Ｍｇ添加中に上蓋に付着した地金が容易に剥離して、地金付着層厚みの増大を防止することの可能な黒鉛球状化処理設備を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための第１の発明に係る黒鉛球状化処理設備は、溶融鋳鉄を収容した処理容器の上部開口部を覆うための、処理容器に対して着脱可能な鋳鉄または水冷構造の金属製上蓋と、前記上蓋の一部分を貫通して鉄被覆金属Ｍｇ又は鉄被覆Ｍｇ合金製ワイヤーを処理容器内に供給するためのＭｇワイヤー供給装置と、前記処理容器の搬送手段と、前記上蓋の昇降装置とを備え、前記搬送手段によって前記処理容器が所定位置に搬送された後、前記昇降装置により前記上蓋が下降して、前記処理容器の上部開口部が覆われ、この後、前記Ｍｇワイヤー供給装置により前記ワイヤーが所定長さだけ前記処理容器内に供給されて黒鉛化球状処理が行われ、これら一連の作業は、自動的に行われることを特徴とするものである。
【００１２】
第２の発明は、請求項１記載の発明において、処理容器が鉄皮により囲まれていることを特徴とするものである。
【００１３】
第３の発明は、請求項１又は２記載の発明において、ワイヤーが２本同時に供給されることを特徴とするものである。
【００１４】
第４の発明は、請求項１から３の何れか１つに記載の発明において、上蓋の質量Ｗ（ｋｇ）は、処理容器の上部開口部面積Ｓ（ｃｍ2 ）に対して下記の（１）式の範囲を満足することを特徴とするものである。
Ｗ≧０．１×Ｓ…（１）
【００１５】
本発明に係る黒鉛球状化処理設備では、処理容器の上部開口部を覆う上蓋を鋳鉄製若しくは水冷構造の金属製としているため、上蓋の表面は耐火物に比べて十分に滑らかであり、Ｍｇ添加中に飛散した地金は上蓋に本来付着しにくい上に、たとえ付着しても、上蓋によって急冷されて収縮し、上蓋と付着地金との界面に間隙が発生し、付着した地金の大半は自然に剥離する。自然に剥離しない地金も上蓋を叩くなどの僅かな衝撃力によって剥離させることができる。その結果、上蓋における付着地金の堆積・生長を未然に防止することができる。
【００１６】
又、上蓋の質量を上記（１）式の範囲内とすることにより、処理容器の上部開口部では、１ｃｍ2 当たり０．１ｋｇ以上の上蓋による荷重が作用した状態になるため、処理容器の上端部に載ったままである上蓋は、Ｍｇ添加中、Ｍｇ添加により発生するガスによって浮かび上がりにくくなり、これによって処理容器内の圧力が大気圧以上になるため、Ｍｇの添加歩留まりを上昇させることができる。（１）式を満足しない場合には、Ｍｇ添加中に上蓋が浮かび上がり易く、上蓋と処理容器との間隙からガスが漏れるため、Ｍｇの添加歩留まりを上昇させることができない。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明に係る黒鉛球状化処理設備の全体構成を示す側面概略図、図２〜図５は、本発明に係る黒鉛球状化処理設備で用いる上蓋を例示する図であって、図２及び図３は、第１の実施の形態例を示す図であり、図２が平面図、図３が側面断面図、図４及び図５は、第２の実施の形態例を示す図であり、図４が平面図、図５が側面断面図である。
【００１８】
図１に示すように、黒鉛球状化処理設備１は外郭を鉄皮２とし、この鉄皮２で覆われた中に、処理容器である取鍋６を搬入・搬出するための搬送手段として、複数個のローラー５を備えたローラーテーブル４が設置されている。ローラーテーブル４が設置された箇所には、取鍋６の通路となる、鉄皮２の開口部を覆うべく、昇降式のシャッター３が配置されている。
【００１９】
ローラーテーブル４には、ローラー駆動用電動機（図示せず）が備えられており、ローラー駆動用電動機によって駆動されるローラー５により、ローラー５上の取鍋６が搬入・搬出されるようになっている。ローラーテーブル４には、取鍋６が黒鉛球状化処理中に移動しないように固定するためのストッパー（図示せず）が設置されていると共に、取鍋６の位置を検出するためのリミットスイッチ（図示せず）が複数設置されている。
【００２０】
ローラーテーブル４によって黒鉛球状化処理設備１内の所定位置まで搬入された取鍋６の直上には、取鍋６の上部開口部を覆うための上蓋１１が配置されている。上蓋１１は、吊金具１９を介して、その他端を上蓋昇降装置１２と接続するチェーン１３と接続しており、上蓋昇降装置１２によって巻き上げ或いは巻き下げられるチェーン１３を介して上蓋１１は昇降し、取鍋６の上部開口部を覆うようになっている。チェーン１３は複数配置されており、それぞれのチェーン１３がそれぞれ独立して上蓋昇降装置１２に接続されている。上蓋昇降装置１２は、電動機（図示せず）によって駆動される。
【００２１】
上蓋１１は、図２及び図３に示すように、その全体を中実の鋳鉄製とするか、若しくは、図４及び図５に示すように、水冷構造の金属製とする。図４及び図５において、符号１５は仕切板、符号１６は給水口、符号１７は排水口であり、給水口１６から上蓋１１の内部に供給された冷却水は、仕切板１５によって形成された冷却水流路を通り、上蓋１１を隈無く冷却した後、排水口１７から排出されるようになっている。図２〜図５の符号１４は、取鍋６内にＭｇを供給するために設けた貫通孔である。
【００２２】
上蓋１１を鋳鉄製とする場合、材質はＦＣ２５０相当で十分である。鋳鉄製とする場合、吊金具１９などの付属部材は鋳鉄製とする必要は全くない。一方、上蓋１１を、図４及び図５に示すような水冷構造とする場合には、熱伝導度が高く、冷却効果に優れる銅若しくは銅合金を素材として使用することが好ましい。上蓋１１を水冷する場合に、上蓋１１に冷却水の流路となる例えば銅管を接合し、この銅管に冷却水を通して上蓋１１を冷却するようにしてもよい。尚、図２〜図５では、吊金具１９を省略している。
【００２３】
この場合、上蓋１１の質量Ｗを前述した（１）式を満足する範囲内とすること、即ち、取鍋６の上部開口部面積Ｓ（ｃｍ2 ）に対して（１）式を満足する質量Ｗ（ｋｇ）とすることが好ましい。具体的には、例えば取鍋６の上部開口部面積Ｓが７５００ｃｍ2 の場合には、上蓋１１の質量Ｗを７５０ｋｇ以上とすればよい（W(kg) ≧ 0.1×7500）。
【００２４】
天井側の鉄皮２の上方には、対向するピンチロール７との間に鉄被覆Ｍｇワイヤー１０を挟んで供給する一対のピンチロール７が配置されており、ピンチロール７によって挟まれ、供給される鉄被覆Ｍｇワイヤー１０は、上蓋１１の貫通孔１４を貫通して取鍋６の上部開口部に向かって伸びるガイドパイプ９を通って取鍋６内に供給される。上蓋１１の貫通孔１４とガイドパイプ９との間には、上蓋１１が十分に昇降可能なように、間隙が設けられている。この黒鉛球状化処理設備１では、２本の鉄被覆Ｍｇワイヤー１０を同時に供給するために、一対のピンチロール７とガイドパイプ９とからなるＭｇ供給手段が独立して一基ずつ配置されている。鉄被覆Ｍｇワイヤー１０の供給量は、メジャーロール８によって計測される。鉄被覆Ｍｇワイヤー１０は、金属ＭｇやＦｅ−Ｓｉ−Ｍｇ合金などのＭｇ合金を心材とし、この心材を薄鋼鈑で覆ったクラッド線材である。
【００２５】
このような構成の黒鉛球状化処理設備１を用いたダクタイル鋳物用溶融鋳鉄の黒鉛球状化処理方法を以下に説明する。
【００２６】
鉄スクラップなどの鉄源とコークスなどの炭材とを原料として、キュポラ或いは電気炉などの溶解炉で溶解され、更に必要に応じて脱硫処理して得られた溶融鋳鉄１８を取鍋６に注湯する。そして、溶融鋳鉄１８を収容した取鍋６をクレーン、搬送台車などの適宜の搬送手段によって黒鉛球状化処理設備１に搬送し、取鍋６をローラーテーブル４上に載せる。
【００２７】
取鍋６がローラーテーブル４上を黒鉛球状化処理設備１の所定位置まで搬入されたなら、上蓋昇降装置１２が駆動して上蓋１１を下降させ、上蓋１１によって取鍋６の上部開口部が覆われる。次いで、ピンチロール７が駆動し、メジャーロール８によって鉄被覆Ｍｇワイヤー１０の供給量を測定しながら、鉄被覆Ｍｇワイヤー１０が取鍋６内に供給される。取鍋６内の溶融鋳鉄１８は、添加されるＭｇによって黒鉛球状化処理が施され、溶融鋳鉄１８はダクタイル溶融鋳鉄に溶製される。
【００２８】
所定量の鉄被覆Ｍｇワイヤー１０が取鍋６内に供給され、Ｍｇによる黒鉛球状化処理が終了したならば、ピンチロール７が停止し、次いで、上蓋昇降装置１２が駆動して、上蓋１１を所定位置まで上昇させる。一方、上蓋１１と取鍋６とが分離されたならば、ローラーテーブル４のローラー５が駆動し、取鍋６は黒鉛球状化処理設備１から搬出される。そして、ダクタイル鋳物用溶融鋳鉄を収容した取鍋６を次工程の遠心鋳造機などの鋳造設備に、クレーンや搬送台車などの適宜の搬送手段を用いて搬送する。
【００２９】
この場合に、ローラーテーブル４、ピンチロール７、上蓋昇降装置１２は、リミットスイッチなどの信号によって、一連の作業を全て自動的に運転するようになっている。
【００３０】
以上説明したように、本発明に係る黒鉛球状化処理設備１では、上蓋１１が鋳鉄製又は水冷構造の金属製であるので、黒鉛球状化処理中に飛散した地金は上蓋１１に付着しにくい上に、たとえ飛散した地金が上蓋１１に付着したとしても、付着した地金は金属製の上蓋１１によって急冷されて収縮し、付着地金と上蓋１１との界面に間隙が発生し、付着した地金は剥離して落下する。そのため、地金付着層の厚みは増大せず、上蓋１１からの付着地金の除去作業が皆無になると共に、上蓋１１の使用回数を増大させることができる。
【００３１】
尚、取鍋６の搬送手段はローラーテーブル方式に限るものではなく、台車方式などの他の搬送手段であってもよい。更に、上蓋昇降装置１２などは、その機能が同一であるならば、どのような形態としてもよい。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る黒鉛球状化処理設備によれば、Ｍｇを用いた黒鉛球状化処理設備において、処理容器の上部開口部を覆う上蓋を鋳鉄製若しくは水冷構造の金属製としているため、Ｍｇ添加中に飛散した地金は上蓋に付着しにくい上に、たとえ付着したとしても、上蓋によって急冷され自然に上蓋から剥離するため、上蓋での付着地金の堆積・生長を防止することができる。しかも、ローラーテーブル、ピンチロール、上蓋昇降装置は、リミットスイッチなどの信号によって、一連の作業を全て自動的に運転するようになっているので、溶融鋳鉄の黒鉛球状化処理作業を効率的に行うことが達成され、工業上有益な効果がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る黒鉛球状化処理設備の全体構成を示す側面概略図である。
【図２】本発明に係る黒鉛球状化処理設備で用いる上蓋の第１の実施の形態例を示す平面図である。
【図３】本発明に係る黒鉛球状化処理設備で用いる上蓋の第１の実施の形態例を示す側面断面図である。
【図４】本発明に係る黒鉛球状化処理設備で用いる上蓋の第２の実施の形態例を示す平面図である。
【図５】本発明に係る黒鉛球状化処理設備で用いる上蓋の第２の実施の形態例を示す側面断面図である。
【符号の説明】
１  鉛球状化処理設備
２  鉄皮
３  シャッター
４  ローラーテーブル
５  ローラー
６  取鍋
７  ピンチロール
８  メジャーロール
９  ガイドパイプ
１０  鉄被覆Ｍｇワイヤー
１１  上蓋
１２  上蓋昇降装置
１３  チェーン
１４  貫通孔
１５  仕切板
１６  給水口
１７  排水口
１８  溶融鋳鉄
１９  吊金具
【図１】
0003696857.tif 000002
【図２】
0003696857.tif 000003
【図３】
0003696857.tif 000004
【図４】
0003696857.tif 000005
【図５】
0003696857.tif 000006