(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋳鉄溶湯が入った取鍋を、減圧タンク内に入れ、前記減圧タンク内の真空度を６０秒以内に１０−１ｍｍＨｇ〜１０−６ｍｍＨｇに下げ、その後、減圧タンク内の圧力を減圧状態に維持したままで、前記鋳鉄溶湯に少量の無機物を添加することを特徴とする鋳鉄溶湯の減圧取鍋脱ガス法による共晶黒鉛鋳鉄の製造方法。
【請求項２】
鋳鉄溶湯が入った取鍋を、減圧タンク内に入れ、前記減圧タンク内の圧力を１０ｍｍＨｇ〜１０−１ｍｍＨｇに下げて２４０秒以内に保持し、重量比で０．００５〜０．０１０％の範囲内の希土類元素を含むＭｇ合金を大気圧と同等な減圧タンク内又は大気中で添加処理することを特徴とする鋳鉄溶湯の減圧取鍋脱ガス法による球状黒鉛鋳鉄の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は肉厚感度の高い共晶黒鉛鋳鉄が製造でき、延性及び切削性の良い強靭なる材質が得られることと、球状黒鉛鋳鉄の場合、従来の球状黒鉛鋳鉄と性質が異なっているため希望する機械強度の材質の材料が自由に得られ、高品質、高良品率（高歩留り）超極薄肉鋳鉄（０．５ｍｍ〜２ｍｍ）の製造が自由に製造できる鋳鉄溶湯の減圧取鍋脱ガス法による共晶黒鉛鋳鉄及び球状黒鉛鋳鉄の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の共晶黒鉛鋳鉄の製造方法は大気中で高炭素鋳鉄溶金にＴｉ合金を添加するか、アルゴンガスを溶金に挿入するかして製造しているが、方法が複雑で、肉厚感度も２ｍｍ〜５ｍｍと範囲が狭かった。
また、従来の球状黒鉛鋳鉄の製造方法は、大気中で高炭素鋳鉄溶金に希土類元素を溶湯性質に応じて少量又は大量に添加することによりＪＩＳＧ５５０２の材質材料を得ることができたが、品質的に安定を欠き、良品率が悪く、総歩留りが低いものとされている。
また、薄肉鋳鉄は、３ｍｍが限界とされ、それ以下は特殊な物理的方法を加える以外不可能とされていた。
これは、表面張力が高く１４００ＬＢ〜１５００ＬＢで粘性が強いためである。
さらに、他の技術として低圧脱ガス処理を他の金属製造に応用した例は多々あり、低圧中で処理する溶湯は、共晶黒鉛になりやすいということも周知の事実であるが、実際にこれを鋳鉄製造に応用した例はない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記問題点を解決することが、本発明が解決しようとする課題である。本発明によって以下の知見を得た。
すなわち、元来鋳鉄の品質不安定、欠陥、歩留率の低下は、溶湯中に含まれるＯ２、Ｎ２、Ｈ２Ｓ、ＳＯ２、ＣＯ、ＣＯ２等のガスの挙動によるものとされ、そのガスの含有量はキュポラ溶湯の場合６０ＰＰＭ〜１２０ＰＰＭ、低周波誘導炉で４０ＰＰＭ〜８０ＰＰＭ、高周波誘導炉の場合３０ＰＰＭ〜６０ＰＰＭと考えられており、低圧タンク内に高温溶湯を取鍋ごと入れることにより、低圧になるに従って激しい沸騰を発生し溶液中に含まれるガスが脱却されて高純度のものになる。
その時、瞬間時に過冷現象が発生して共晶黒鉛を共析する。
また、ガスの脱却で表面張力が低下し、粘性も低下するので湯走りが良くなり、不可能な極薄肉鋳鉄の製造が可能となる。
つまり、従来の品質的に安定を欠き、良品率が悪く、総歩留りが低いという問題点をクリアすると共に、共晶黒鉛の共析及び粘性の低下により極薄肉鋳鉄（３ｍｍ以下）の製造が可能となる鋳鉄溶湯の減圧取鍋脱ガス法による共晶黒鉛鋳鉄及び球状黒鉛鋳鉄の製造方法を提供することが本発明の目的とするところである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明に係る鋳鉄溶湯の減圧取鍋脱ガス法による共晶黒鉛鋳鉄の製造方法は、鋳鉄溶湯が入った取鍋を、減圧タンク内に入れ、前記減圧タンク内の真空度を６０秒以内に１０−１ｍｍＨｇ〜１０−６ｍｍＨｇに下げ、その後、減圧タンク内の圧力を減圧状態に維持したままで、前記鋳鉄溶湯に少量の無機物を添加することを特徴とする。
また、本発明に係る鋳鉄溶湯の減圧取鍋脱ガス法による球状黒鉛鋳鉄の製造方法は、鋳鉄溶湯が入った取鍋を、減圧タンク内に入れ、前記減圧タンク内の圧力を１０ｍｍＨｇ〜１０−１ｍｍＨｇに下げて２４０秒以内に保持し、重量比で０．００５〜０．０１０％の範囲内の希土類元素を含むＭｇ合金を大気圧と同等な減圧タンク内又は大気中で添加処理することを特徴とする。
【０００５】
【実施例】
以下、本発明の実施例を詳細に説明する。
鋳鉄は、キュポラ又は電気炉等の誘導炉２で鉄屑や銑鉄１を溶解し、目的の成分にするため、炭素、珪素（シリコン）、マンガンを投入して、鋳鉄溶湯（取鍋３内）を製造する。
【０００６】
【表１】
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【０００７】
【表２】
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【０００８】
上記表に示すような成分の鋳鉄溶金（鋳鉄溶湯）を製造する。
【０００９】
つぎに共晶黒鉛鋳鉄の製造方法を具体的に説明する。
共晶黒鉛鋳鉄の製造方法は減圧タンク４内の真空度を６０秒以内に大気圧から１０−１ｍｍＨｇ〜１０−６ｍｍＨｇに下げて、取鍋３内の鋳鉄溶金（鋳鉄溶湯）を減圧タンク４内で処理する。
共晶黒鉛の生成過程は、鋳鉄溶金（鋳鉄溶湯）が低圧下で激しい揺動をおこし６０秒（減圧タンク４内の真空度を大気圧から１０−１ｍｍＨｇ〜１０−６ｍｍＨｇに下げるときの時間）以内に極端な過冷をおこすことにより、黒鉛が共析し共晶黒鉛を生成する。
なお、少量の無機物（Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｃｕいずれでも良い）は、減圧タンク内の圧力を減圧状態に維持したままで添加するもので、共晶黒鉛生成の補助の役目をする。
当実験の誘導炉２の総ガス量は、高周波誘導炉のため、Ｏ２、Ｈ２、Ｎ２、ＳＯ２、ＣＯ、ＣＯ２等が吸引されて５ＰＰＭ〜１０ＰＰＭに下った大気中では２４０秒後に１５ＰＰＭ〜３０ＰＰＭに復元するので、早く取鍋３ａ内の鋳鉄溶金（鋳鉄溶湯）を鋳型５内に注湯する必要がある。
【００１０】
【表３】
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【００１１】
つぎに、球状黒鉛鋳鉄の製造方法について具体的に説明する。球状黒鉛鋳鉄の黒鉛形状はＪＩＳ５５０１によるＤ形Ｅ形に属する。
【００１２】
球状黒鉛鋳鉄の製造方法は、減圧タンク４内の圧力を１０ｍｍＨｇ〜１０−１ｍｍＨｇに下げて２４０秒以内に保持し、重量比で０．００５〜０．０１０％の範囲内の希土類元素を含むＭｇ合金を大気圧と同等な減圧タンク４内又は大気中で添加処理する。
【００１３】
【表４】
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【００１４】
上記の表に希土類元素を含むＭｇ合金における添加剤の一例を示す。
球状黒鉛の生成過程は、諸説有りて未だ解析されていないが、強脱酸性の添加剤を使用することにより、片状黒鉛を球状化させることは周知の事実である。
一般には、Ｆｅ−Ｍｇが使用され、球状化率７５％以上の組織とするには材質中に重量比で０．０３％のＭｇが必要とされている。
しかし、Ｍｇの含有量が大きい程鋳造欠陥が出やすく、又製品歩留りが悪くなる。
一般に１０Ｋｇ単重の製品で６０％前後の歩留りは常識である。
その他Ｃｅ、Ｃａ等の添加があるがＣｅはコスト高であり、Ｃａは大量に投入が必要で思わしくない。
そこで、前記表２の材質の鋳鉄溶湯を希望する材料に製造するために、水銀柱１０ｍｍＨｇ〜１０−１ｍｍＨｇの中でコントロールしてＭｇ系の添加剤を極微量に大気中で添加処理して球状黒鉛鋳鉄を製造する。
この場合、復硫によるフェーデング現象が少なく鋳込時間の問題が余りないので鋳込温度が１２５０℃以下でも製品が正常に製造できる。
Ｍｇ含有量は重量比で０．０１％以上で良い。
【００１５】
【発明の効果】
（１）  低圧中の処理に応じて強靭、快削性の共晶黒鉛鋳鉄が製造でき、肉厚感度が１００ｍｍ以上可能である。
（２）  微量なる添加剤で球状黒鉛が製造できるので従来の製造方法の添加剤使用料が１／４以下に減じ経済効果が大きい。
（３）  微量なる希土類元素の含有量のため、大幅に鋳造欠陥がなくなり、良品歩留りが向上し、著しく経済的効果が大きく、１５％以上の改善が見込まれる。
（４）  Ｆｃ、及びＦｃＤにかかわらず鋳鉄溶湯の表面張力の低下で湯走りが良くなり、従来不可能とされていた２ｍｍ以下の肉厚の極薄鋳鉄の製造が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す鋳鉄の製造方法工程図である。
【符号の説明】
１−−−鉄屑、銑鉄
２−−−誘導炉
３−−−取鍋
４−−−減圧タンク
５−−−鋳型
【図１】
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