(57)【要約】【課題】延性鉄を作るためには、溶融鉄にＭｇ含有の接種剤を加えて、鉄に含まれている黒鉛を粒状にすることが行われているが、Ｍｇは溶融鉄から蒸発し易く、鉄中の酸素と結合するなどにより消耗されるので、Ｍｇ添加の適量を定めることが困難であり、従って過剰投与されてきた。そこでこの点を改良しようとする。【解決手段】周期律表でＭｇ以外のIIa金属を含む初期化剤で溶融鉄を処理し、その直後の一定時間内にＭｇ含有の接種剤で処理する。【選択図】図１
2009544848.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
(i) Ｍｇ以外のIIa族金属の有効量を含んだ初期化剤で溶融鉄を処理し、
(ii) (i)の工程後の予め定められた時点に、マグネシウムを含んだ球状化剤で溶融鉄を処理し、(iii) 共融黒鉛核生成誘導接種剤で溶融鉄を処理し、
(iv) 鉄を鋳造すること
の連続工程からなることを特徴とする延性鉄の製造方法。
【請求項２】
上記(i)の工程で用いられる初期化剤中のIIa族金属がＢａ，ＳｒまたはＣａであることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
上記(i)の工程で用いられる初期化剤中のIIa族金属が、Ｂａであることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
上記(i)の工程の初期化剤が、フェロシリコン合金であることを特徴とする、請求項１−３の何れか１つの項に記載の方法。
【請求項５】
上記フェロシリコン合金が重量パーセントで
４６−５０Ｓｉ，７−１１Ｍ
であって、そこでのＭはIIa族の金属であり、不足分はＦｅと存在してもよい不可避の介在物であることを特徴とする、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
上記(ii)の工程で用いられるＭｇ含有の接種剤が、Ｍｇ金属、ＭｇＦｅＳｉ合金、Ｎｉ−Ｍｇ合金またはＭｇ−Ｆｅブリケットであることを特徴とする、請求項１−５の何れか１つの項に記載の方法。
【請求項７】
上記(ii)の工程が、(i)の工程後約１から１０分の間に行われることを特徴とする、請求項１−６の何れか１つの項に記載の方法。
【請求項８】
上記(i)の工程で添加される初期化剤の量を計算して、溶融鉄の少なくとも０．０３５重量％のIIa族の金属を供給することを特徴とする、請求項１−７の何れか１つの項に記載の方法。
【請求項９】
Ｍｇ含有の球状化剤の量を計算して、溶融鉄中に結果として０．０２５から０．０３５％のＭｇを残留させることを特徴とする、請求項１−８の何れか１つの項に記載の方法。
【請求項１０】
延性鉄製造用初期化剤であって、その初期化剤は重量％で
４０−５５Ｓｉ，５−１５Ｍ
の組成を持ったフェロシリコン合金であることを特徴とする初期化剤。
ここで、ＭはＭｇ以外のIIa族金属であり、不足分は圧倒的に鉄であり、場合により少量（全部で１０重量％以下）のＡｌ，Ｃａ，Ｍｎおよび／またはＺｒおよび何れか不可避の介在物である。
【請求項１１】
４６−５０Ｓｉおよび７−１１Ｍを含んだ請求項１０に記載の初期化剤。
【請求項１２】
下記の量のＡｌ，Ｃａ，ＭｎおよびＺｒのうちの１つまたは２つ以上を含んでいることを特徴とする、請求項１０または１１に記載の初期化剤。
０．５−２．５Ａｌ
１−２Ｃａ
２−３Ｍｎ
０．５−２．５Ｚｒ
【請求項１３】
下記の量のＡｌ，Ｃａ，ＭｎおよびＺｒのうちの１つまたは２つ以上を含んでいることを特徴とする、請求項１０−１２の何れか１つの項に記載の初期化剤。
０．５−１．５Ａｌ
１−２Ｃａ
２−３Ｍｎ
０．５−１．５Ｚｒ
【請求項１４】
ＭがＢａであることを特徴とする、請求項１０−１３の何れか１つの項に記載の初期化剤。
【請求項１５】
次の組成を持ったフェロシリコン合金。
３３．７−４１．３Ｆｅ，４６−５０Ｓｉ，７−１1Ｂａ，１Ａｌ，１．２−１．８Ｃａ，２．５Ｍｎ，１Ｚｒ。
【請求項１６】
次の組成を持ったフェロシリコン合金。
３３．７−４１．３Ｆｅ，４７−４９Ｓｉ，７．５−９．５Ｂａ，０．０１−１Ａｌ，１．２−１．８Ｃａ，０．０１−２．５Ｍｎ，０．０１−１Ｚｒ。                                                                                
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、延性鉄の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鉄製の鋳物に望ましい機械的特性を与えるためには、溶融された鉄が正確な組成を持つことが必要とされ、またそれが適当な核を含んでいて、凝固の際に正確な黒鉛構造を生成することが必要とされる。溶融された鉄は適当な「黒鉛化能力」を持つことが必要とされる。これは主としてその「炭素当量値」によって決定される。黒鉛化能力を核の生成によって、例えばいわゆる接種剤の添加を制御することによって、調整することが一般に行われている。接種剤は大抵黒鉛、フェロシリコンまたは珪化カルシウムを基材とするもので、その中ではフェロシリコンが最も普通に用いられている。
【０００３】
延性鉄は、球状黒鉛（ＳＧ）鉄またはノジュラー鉄として知られており、延性鉄では析出した黒鉛が互いにつながり合った薄片ではなくて、別々のノジュール（球状粒子）の形となっているという点で、ねずみ鋳鉄とは異なっている。黒鉛がノジュールに析出するのを促進することは、鋳込みの前に（および接種の前に）、いわゆる球状化剤（nodulariser）（粒状化剤または団塊化剤とも言う）により、通常はマグネシウムにより溶融鉄を処理することによって達成される。そのマグネシウムは、純粋な金属として添加することができるが、マグネシウム・フェロシリコン、またはニッケル・マグネシウムのような合金として添加するのがより一般的である。そのほかの物としては、「ＮＯＤＵＬＡＮＴ」（登録商標）のような塊（ブリケット）があり、「ＮＯＤＵＬＡＮＴ」（登録商標）は鉄とマグネシウムの粒子状混合物と、マグネシウムおよびその他の材料を充填した軟鋼線で作られている。一般に、マグネシウム処理は、溶融鉄中に約０．０４％のマグネシウムが残留するという結果にならなければならない。しかし、このマグネシウム処理には多くの困難がある。マグネシウムは溶融鉄に比べて比較的低い温度で沸騰するので、処理温度でマグネシウムの蒸気圧が高いために、激しい反応を起こし、溶融鉄の激しい攪拌と、蒸気状マグネシウムの著しい損失をひき起こす。その上に、処理中に鉄の中に酸化物と硫化物が生成し、金属表面に浮きかすが生成する結果となる。この浮きかすは鋳込みの前にできるだけ完全に除去しなければならない。また、処理後に溶融鉄中に残留するマグネシウムは、空気にさらされている金属表面で絶えず酸化し、そのため黒鉛球状体の構造に影響するマグネシウムの損失を招き、また生成される浮きかすが鋳物中に有害な介在物を生成する結果となる。外気へのマグネシウムの損失と硫化物と酸化物との生成によるマグネシウムの損失は変化するので、特定のバッチに対して適当な添加量を予測することが困難であり、また（５０％またはそれ以上のマグネシウムが失われることもあるから）１００％またはそれ以上の量を鉄に過剰投与することが必要とされる。これらの要因は費用、取扱の容易さ、および最終鋳物の機械的特性と全体品質を予測すると言う点で明らかに不利である。
【０００４】
さらに、マグネシウムは実際には炭化物促進剤であるため、マグネシウム処理後に必要とされる接種剤の量は比較的多い。経済的な理由から、スクラップはどのようなものでも一般に方法の始めに戻されるから、（接種剤と球状化剤との添加によって起こる）鉄中のシリコン含有量は、時間が経過すると上昇する傾向があり、このため使用できるスクラップの割合が制限される（方法の終りに必要とされるシリコンの量は鋳物ごとの明細によって予め決定される）。
【０００５】
マグネシウムの添加に伴うこれらの問題点を緩和しようとの試みがなされた。例えば、フォセコはマグネシウム球状化剤の添加をバリウム合金の添加と結びつけた。（例えば、「ＩＮＯＣＵＬＩＮ３９０」の商品名で販売されていて（重量％で）次の組成を持つもの：６０−６７Ｓｉ，７−１１Ｂａ，０．８−１．５Ａｌ，０．４−１．７Ｃａ，残りが鉄）。ここに示される組成は、格別のことわりがなければすべて重量％で示されている。そのような合金の使用により、上に概略を述べた或る問題点を緩和することができるが、確実で予測できるには至っていない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
この発明の目的は、先行技術の方法に関連する問題の１つまたは２つ以上を回避または緩和することのできるような、延性鉄の改良製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明の第１面によると、
(i) マグネシウム以外のIIa族金属の有効量からなる初期化剤（initialiser）で溶融鉄を処理し、
(ii) 上記(i)の工程後の予め定められた時点に、マグネシウムを含んだ球状化剤で溶融鉄を処理し、
(iii) 共融黒鉛核生成誘導接種剤（eutectic graphite nucleation-inducing inoculant）で溶融鉄を処理し、
(iv) 鉄を鋳造すること、
の連続工程からなる延性鉄の製造方法が提供される。
【０００８】
この発明は、球状化剤を添加する前に鉄を初期化剤で予め処理することが、重要で意外な多くの利益をもたらす、という発見に基づいている。
【０００９】
(i)の工程で初期化剤として用いられるIIa族の金属は、Ｂａ，ＳｒまたはＣａであるのが好ましく、最も好ましいのはＢａである。
【００１０】
(i)の工程の初期化剤はフェロシリコン合金であるのが好ましい。より好ましくはそのフェロシリコン合金が重量パーセントで
４０−５５Ｓｉ，５−１５Ｍ
であり、さらに好ましくは
４６−５０Ｓｉ，７−１１Ｍ
である。ここで、ＭはIIa族の金属（最も好ましいのはＢａ）であり、全体を１００とするための不足分はＦｅと、存在してもよい何らかの不可避な介在物である。
【００１１】
上記の合金は、次の１または２以上のものの中から選ばれた他の合金性元素を少量含んでいてもよい。
Ａｌ，Ｃａ，ＭｎおよびＺｒ、例えば独立して０−２．５Ａｌ好ましくは０−          １．５Ａｌ，０−２Ｃａ，０−３Ｍｎおよび０−１．５Ｚｒ。
それらが存在するときは、その元素の最少量は、０．５Ａｌ，１Ｃａ，２Ｍｎおよび０．５Ｚｒであることが好ましい。
【００１２】
非常に好ましい合金は、３３．７−４１．３Ｆｅ，４６−５０Ｓｉ，７−１１Ｂａ，０．０１−１Ａｌ，１．２−１．８Ｃａ，０．０１−２．５Ｍｎ，０．０１−１Ｚｒである。
【００１３】
(ii)の工程で用いられるＭｇ含有の接種剤は、Ｍｇ金属（例えばインゴットまたは中空線（cored wire））、ＭｇＦｅＳｉ合金（好ましくは３−２０％Ｍｇ）、Ｎｉ−Ｍｇ合金（好ましくは５−１５％Ｍｇ）またはＭｇ−Ｆｅブリケット（好ましくは５−１５％Ｍｇ）である。
【００１４】
(ii)の工程の処理は、(i)の工程のあと約１から１０分の間に行われることが好都合である。実際的な理由のために、３０秒が絶対的な最小値であり、(i)の工程のあと少なくとも２分がとくに好都合である。(ii)の工程は、(i)の工程のあと約４分で行われるのが最も好都合である。
【００１５】
(i)の工程で添加される初期化剤の量は、（溶融鉄の重量を基準として）少なくとも０．０３５％のIIa族金属を送るように計算される。過剰投与に伴う特別の問題はないが、０．０４％（例えば１０％のＢａを含んだ初期化剤の０．４％）は、大抵の応用に対して充分である。
【００１６】
普通は、延性鉄に含まれているＳｉの量は、約２．２−２．８％が最適とされる。これより少ない量では、フェライトの割合が少なくなって、許容できない量の炭化物が生成される。この発明の方法は、シリコンの量を約１０から１５％だけ減少させる。これは鉄にシリコン合金の使用と添加との費用を減少させるだけでなく、さらに鋳物の機械加工特性と鉄の衝撃抵抗を増加させるので有利である。
【００１７】
Ｍｇ含有の球状化剤の量は、結果として溶融鉄中に約０．０３％（すなわち０．０２５から０．０３５％）のＭｇが残留するように、すなわち従来方法に比べて約２５％の減少となるように計算するのが好ましい。
【００１８】
(iii)の工程の接種剤の特殊な性質は重要でなくて、延性鉄に適したどのような接種剤でも使用することができる。例えばフェロシリコン（好ましい）または珪化カルシウムを基材とした接種剤を使用することができる。
【００１９】
この発明の第２面によると、延性鉄製造用の初期化剤が提供され、その初期化剤は重量パーセントで次の組成を持ったフェロシリコン合金である。
４０−５５Ｓｉ，５−１５Ｍ
ここでＭはＭｇ以外のIIa族の金属、好ましくはＢａであり、不足分は圧倒的に鉄であって、選択的に少量（全体の１０重量％以下）のＡｌ，Ｃａ，Ｍｎおよび／またはＺｒおよびなんらかの不可避な介在物を含んでいる。
【００２０】
基材である溶融鉄の酸素含有量は、その温度（ガス吸収割合）、保持時間、ボックス重量、造型ラインの速さに関係するものであることは当業者が承知している。一般的に言えば、低速の鋳造方法は少量の（例えば４０ｐｐｍより少ない）酸素を含み、高速の鋳造方法は大量の（例えば８０ｐｐｍより多い）酸素を含む。酸素含有量は球状化に必要なマグネシウムの量に直接関連している。なぜならば、マグネシウムはそこに存在するどのような酸素とも結合してＭｇＯを生成し、残留する遊離のマグネシウムだけが黒鉛球状体の球状化を促進するからである。酸素の量は変わり易い（従って本質的に不明である）から、正確な量のマグネシウムを鉄に与えることは不可能である。酸素濃度が低い場合には、過剰量の遊離マグネシウムが存在する。このため、結果として炭化物（硬い相）が促進され、ガス欠陥が増加し、収縮が起こる。他方、酸素濃度が高い場合には、過剰量のＭｇＯが生成し、それが結果として丸くなっていない黒鉛球状体と、スラグ介在物と表面欠陥とを生成する。
【００２１】
従って、初期化剤の目的は、酸素の活性を「初期状態に戻す」（reset）または不活性にすることによって、変わり易い酸素濃度を埋め合わせることである。その後にマグネシウムを添加する際には、マグネシウムはＭｇＯの生成に消費されないから、マグネシウム添加の必要量をより一層正確に計算することができる。Ｍｇの必要量は以前使用されていた量よりも必然的に少なくなるので、また反応の激しさが減少し、さらに投与し過ぎの要件を最少にする。何れにせよ、この発明の大きな利益は、Ｍｇの添加量を決定する残りのパラメータが一定であるか、予測できるか、または測定できるということである。
【００２２】
IIa族の初期化剤とマグネシウム球状化剤とを引き続き使用することは、とくに有効である。マグネシウムが黒鉛ノジュールを誘発して、必要とされる球状形に成長させるのに極めて最良の材料であることは、実験によって示されている。しかし、Ｍｇは他の性質が理想から離れており、Ｍｇはその族の他の元素よりも激しく反応し、その酸化物は安定性に乏しく、消失傾向が大きく、「粘着性の」珪酸塩スラグを大量に生成し、そのスラグが鋳物製品中に欠陥を増長させるので、Ｍｇは黒鉛ノジュールの初期形成に核を生成させるのに格別に良好でない。その族の中で、ＣａからＳｒおよびＢａへ移行するにつれて、反応の激しさが減少し、酸化物の安定性が増大し、消失傾向が減少し、核生成力が増大する。その上に、スラグは珪酸塩よりも酸化物となる傾向を持ち、従って鉄から分離することが次第に容易となる。
【００２３】
鉄中の酸素がＭｇによって消耗されるか、または初期化剤（好ましくはＢａ）によって消費されるかどうか、その基準はまだ不明であるから、過剰投与がまだ必要とされることは言うまでもない。しかし、初期化剤の過剰投与の連続は、Ｍｇの過剰投与と同程度に不利ではない。なぜならば、初期化剤中のIIa族金属はＭｇよりも炭化物増大性が少なく、取り扱うのに容易なスラグを生じるからである。
【００２４】
IIa族の金属はすべて溶融物から酸素を取り除く点で有益であるが、Ｂａの使用はとくに有利である。過剰の初期化剤が使用される場合には、比較的小さな核が互いに集まり、それによって表面積が増し、浮遊機構が引き続いて起こり、従って過剰物がスラグとして除かれる（言い換えると、残留Ｍｇ中の遊離のＭｇの量が変動する場合のＭｇとは違って、これは鋳造時の成分中で変化するものではない）。換言すれば、鋳造時の成分中で変更可能なものとして表わしている冶金学上の変わり易いもの（酸素濃度）を、方法のパラメータであり従って鋳造時の成分から完全に切り離されている方法変数（酸素を基材とするスラグ）に変える一つの方法として、この発明を見ることができる。周期表中でバリウムより上の元素は軽くて早く浮上するので、より迅速に消失する傾向を持っている。Ｂａより下方の元素（すなわちＣｅ）は炉／取鍋の底に沈み易い。他方、ＢａＯは溶融鉄と殆ど同じ密度を持っているので、核生成過程で均一性を最大にして取得する機会がＢａでのみ実現される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
添付の図面を参照して、この発明の具体例を以下に説明するが、その場合、図１はこの発明の方法を実施するために作った鋳物工場の模型的な描写である。図２は、先行技術による試料と比較して、この発明により作った鉄製サンプルの光学顕微鏡写真である。図３から図９は、先行技術のＭｇ処理を、この発明による方法と比較して、或る鋳物工場の試験で得られた鋳物サンプルについて、ノジュール数、フェライト％、硬度、残留Ｍｇ％、ピンホールプロモータ％、硫黄％およびシリコン％、それぞれの図示である。
【００２６】
図１を参照すると、そこにはこの発明方法を実施するための模型的な装置が示されている。基材となる鉄は、炉２内で溶融されてホルダー４（ルートＡ）に運ばれる。その後、溶融された鉄は初期化剤を予め投与されている第１の（初期の状態にする）取鍋６へ流出される。酸化バリウムの生成を好都合にするためには、適当な温度を維持することが重要であって、これは正確な装置を頼りにして、（第１の取鍋６中の保持時間を説明するために）第１の取鍋６の温度制御をしていない保持炉４を「加熱し過ぎる」ことにより、または加熱した第１の取鍋６を使用することによって、達成することができる。初期の状態にされた鉄は、その後球状化剤を予め投与された第２の取鍋８へ注入される（その代わりに球状化剤を初期の状態にされた鉄に、例えばプランジャー法または中空線として添加してもよい）。その後、その金属は接種、注入等によって従来の方法で処理される。
【００２７】
ルートＢでは、本質的に同じ方法をＧＦ転炉取鍋１０のような１つの容器内で行う。ＧＦ転炉取鍋は、本質的に耐火材で内張りされた大きな容器で９０度だけ傾けることができる。転炉１０が溶融鉄の一回分量を収容できるように付設されるときには、初期化剤１２が転炉の底上に投与されており、球状化剤１４が転炉取鍋１０の側壁と屋根との間に作られたポケット中に、いわゆるSalamanderプレート１６によって保持されており、従ってこの状態では球状化剤が鉄の上方にとどまっている。一旦初期状態化が行われると、転炉は９０度だけ傾いて、その結果、球状化剤が傾いた状態の転炉取鍋の底と側壁との間に位置する。溶融鉄はポケットに進入し、球状化が行われる。
【００２８】
鋳物試験１：延性鉄パイプ製造の実施研究
大量の延性鉄がパイプの製造、例えば本管水道または下水道系統のためのパイプ製造に消費される。延性鉄パイプは鋳鉄（ねずみ鋳鉄）の利点をすべて提供するが、より強靭でより永持ちし曲げやすい。一定の内孔に対しては延性鉄パイプは鋳鉄の同等品よりも肉厚が薄く軽く、従って安価に製造できる。
【００２９】
現存方法
鋳物工場は７００ｔ／日の基準鉄を製造する溶鉱炉を持ち、その鉄の５０％は銑鉄として販売され、５０％がパイププラントで用いられる。パイプの製造に用いられる銑鉄は１０％のスクラップ鋼（５％はＣＲＣＡ低Ｍｎ鋼で５％はＭｎ鋼）を補充される。パイププラントは標準回転耐久性パイプ鋳型を用いて作業をしている。鉄のシリコン含有量は、ＧＦ転炉へ流出される前に、保持炉中でＦｅＳｉ７５（０．１５％）を用いて調整される。球状化処理は純Ｍｇを用いて０．１２重量％のＭｇの添加割合で行われる。あとでの流れ接種はＺＩＲＣＯＢＡＲ−Ｆ（登録商標）を用いて行われ、その組成は（Ｆｅを除いて）Ｓｉ６０−６５，Ｃａ１−１．５，Ａｌ１−１．６，Ｍｎ３−５，Ｚｒ２．５−４．５，Ｂａ２．５−４．５（０．１５％）であり、また０．３５％の造型粉末（ＩＮＯＰＩＰＥ  Ｅ０４／１６（登録商標）がパイプ成形の間使用されるが、その組成は（Ｆｅを除いて）Ｓｉ５７−６３，Ｃａ１３−１６，Ａｌ０．５−１．２，Ｂａ０．１−０．５，Ｍｇ０．１−０．４）である。
【００３０】
この発明による改良方法
上述の方法は、Ｍｇ処理より４分前に、ＩＮＯＣＵＬＩＮ  ３９０（６０−６７Ｓｉ，７−１１Ｂａ，０．８−１．５Ａｌ，０．４−１．７Ｃａ，不足分はＦｅとほんの僅かの介在物）を０．４重量％の割合で適用する処理からなる初期化段階を含むように改良された。鉄中の黒鉛析出を調査するために、製造されたパイプの断面について金相学的研究がなされた。さらにその方法の改良が、初期化処理後のマグネシウム処理量を段階的に減少させることによってなされた。その結果を図２に示すが、そこには種々の９ｍｍパイプの外側表面（ＯＤ）から中央部を通り内側表面（ＩＤ）までの断面が示されている。鉄のＭｎ含有量は０．４５％であり、Ｍｎ含有量の重要性を以下に説明する。
【００３１】
図２の第１欄（「参考欄」）は、標準方法を行った結果を示している。黒鉛のノジュール（灰色の点）をはっきりと見ることができて、ノジュールは中央断面に１７０／ｍｍ2の頻度で存在している。初期化処理（第２欄「Ｓ１」）は、黒鉛ノジュール（５５０／ｍｍ2）が著しく増加する結果となった。次の４個のパネルは「参考欄」に対して１０％（「Ｓ５」）、２０％（「Ｓ７」）、３０％（「Ｓ９」）および３５％（「Ｓ１０」）だけＭｇを減らした影響を示している。マグネシウムの量を減らすにつれて、ノジュールの数は（Ｓ５−５００／ｍｍ2，Ｓ７−４７０／ｍｍ2，Ｓ９−４００／ｍｍ2およびＳ１０−２６０／ｍｍ2）となっている。これらの数値は、すべて参考処理よりも大きくなっている。Ｓ１０の試料（Ｍｇ減少３５％）だけは、黒鉛がパイプの内面に向かってノジュールよりはフレークとして析出し始めている。
【００３２】
図２の末尾欄（「Ｓ１１」）は、比較的多いＭｎ含有量（０．７２％）の鉄に対するＭｇの３０％減少添加時の初期化処理の影響を示している。Ｍｎは炭化物増加剤であるから、パイププラントが標準処理を使用して取り扱うことができたＭｎの最大含有量は、０．５％であったということが、以前の実験によって示されている。Ｓ１１試料は、すぐれた黒鉛球状化を示しており、比較的高いＭｎ含有量のものをパイププラントで処理できる、ということを示している。このために、鋳造工場はより安価なＭｎ鋼のスクラップを使用できる。その上に、パイプ製造方法に直ちに適切ではないが、Ｍｎ含有量の多い鉄は、この鋳造工場で製造される銑鉄の価値を増大させる。
【００３３】
この発明のもう１つの利点は、この発明によると、存在するＭｇ（強力な炭化物増加剤）が比較的少ないから、接種剤の使用量を著しく減少させることができる、ということである。このことは価格を低下させるだけでなく、さらに鉄に加えるシリコンの量を減少させる。このことは、代わりにスクラップを比較的多い割合で炉に戻すことができることとなる。また、保持炉へのＦｅＳｉの添加を完全に省略できることが期待される。炭化物を増大させるＭｇの存在量が比較的少ないので、鉄中に補充すべきＳｉ量を少なくすることができる。
【００３４】
上述の試験に基づいて、参考例から２８％だけＭｇの量を充分に減少させ得ること、およびあとでの流れ接種剤と造型粉末の使用とが、２０％だけ減少させることができる、と期待される。
【００３５】
使用されるＭｇ合金中のＭｇおよびＡｌとＴｉ介在物は、水と反応して酸化物と水素ガスを生じ、水素ガスはピンホール発生の原因となる。鉄の中へＭｇスラグが巻き込まれると、パイプの中に弱い個所が生成され、それが加圧されたとき漏洩を引き起こす。Ｍｇ添加の減少は、生成するＭｇスラグ量を減少させ、これは引き続いて鉄中に巻き込まれるスラグの量を減少させる。上記の方法を採用すると、ピンホールの発生割合と漏洩が、５０％だけ減少することが合理的に期待される。この鋳造工場では、この発明方法の採用により、パイプ製造上で利幅を約５０％も拡大させることができた。
【００３６】
この発明の方法によると、肉薄のパイプの製造を一層能率よく行うことができる。肉薄のパイプでは、鉄の構造に影響する冷却を一層迅速に行えるだけでなく、鉄中のどのような欠陥も漏洩を招く結果に一層なり易いことは言うまでもない。
【００３７】
鋳物試験２：延性鉄鋳物
現存方法（「参考」）
鉄をアーク炉中で溶融し、その後保持炉に移した。ＧＦ転炉中でＭｇ処理（ＦｅＳｉ４４−４８Ｍｇ６）（０．９％）の前に、ＦｅＳｉ７５を添加した。また、溶融物から酸素を除くためにセリウムタブレット（０．１％）を添加した。各取鍋に対して一連の鋳造が行われた。図中「Ａ」は注入された最初の鋳型を表わし、「Ｚ」は注入された最後の鋳型を表わしている。各鋳型は「１」と「２」の符号をつけた２個の同じ鋳物（中程度の肉厚断面を持つ自動車部品）を作った。ＩＮＯＬＡＴＥ  ４０（登録商標）（７０−７５Ｓｉ，１．０−２．０Ｃａ，０．７−１．４Ａｌ，０．８−１．３Ｂｉ，０．４−０．７希土類金属、不足分はＦｅとごく僅かな介在物）（０．０３％）を使用してあとでの流れ接種を行なった。
【００３８】
この発明による改良方法
参考方法に基づいて一連のテストを行った。テスト１ではＩＮＯＣＵＬＩＮ  ３９０（６０−６７Ｓｉ，７−１１Ｂａ，０．８−１．５Ａｌ，０．４−１．７Ｃａ，不足分はＦｅおよびごく僅かな介在物）を用いて、Ｍｇ処理（セリウムタブレットを省略）の前４分に初期化処理を行った。テスト２から５では、Ｍｇ球状化剤を段階的に約１１％（テスト２）、１５％（テスト３）、１９％（テスト４）および２６％（テスト５）だけ減らした。
この方法における適切なパラメータを下記表１に示す。
【００３９】
【表１】
2009544848.tif 000003
【００４０】
それらの結果を図３から図９にグラフで示す。鋳物断片に基づいて金相学的特性を測定し、最終鋳型に注入後、各取鍋から取り出した急冷試料に基づいて金相学的組成を測定した。
【００４１】
図３を参照すると、Ｍｇ量を減らしてもノジュール数に負の影響を与えないことが判る。同時に鋳物中にフェライトの百分率の著しい増加があり（図４）、またその鋳物は対応する硬度の減少を示している（図５）。このことは、とくに上記参考と同じ特性が必要とされるならば、それ自体必ずしも望ましいことではない。しかし、フェライトの本来の増加は、最初の投入物中に合金となる元素（例えばＭｎ）をより多く使用させ、その投入物は炭化物の生成を促進する傾向がある（そのような合金となる元素は特性を高めるためにとくに選ばれたものであるか、または投入物中に単に介在物として存在するに過ぎないものである。）。期待されるように、残留するマグネシウムの量は少なく（図６）、またピンホールプロモータ（Ａｌ＋Ｔｉ＋Ｍｇ）の数は減少している（図７）。図８は、Ｍｇ量が減少するにつれて、鋳物中のＳの量が増加することを示している。これは、硫黄は酸素のように初期化処理においてバリウムと結合するので、黒鉛球状化処理の間、マグネシウムと結合するのに利用できない。ＭｇＳとは違って、ＢａＳはスラグとして溶融物から取り出せなくて鉄中に残る。比較的多量の硫黄が機械加工特性を改良する。図９からＳｉの量が減少しているのに拘らず、これまで説明してきた利点がすべて得られていることが図９から判る。
【００４２】
さらに楽観すると、必要な型内での黒鉛球状化剤を減少させることが含まれ、少なくとも参考方法に比べることのできる機械的特性を持った鋳物をより安価に、より一貫して製造することができると期待される。
【００４３】
鋳物試験３：大きな延性鉄鋳物
現存方法（「参考」）
スチール  ４５％
銑鉄      １５％
戻り物    ４０％
ＳｉＣ      ６Ｋｇ／ｔ
Ｃ          ３．５Ｋｇ／ｔ
Ｃｕ        ２Ｋｇ／ｔ
そして装入物を溶融した。最初の３個の取鍋（１１００Ｋｇ）を参考用に用い（１個の取鍋に対してだけ代表的なテータを記載する）、４番目の取鍋をこの発明方法用に用いた。取鍋中でＭｇ処理（ＦｅＳｉ４４−４８Ｍｇ６）（１．５％）の前に、ＦｅＳｉ７５（０．４％）を添加した。ＩＮＯＬＡＴＥ  １９０（登録商標）（６２−６９Ｓｉ，０．６−１．９Ｃａ，０．５−１．３Ａｌ，２．８−４．５Ｍｎ，３−５Ｚｒ，＜０．６希土類、不足分はＦｅとごく僅かな介在物）（０．０８％）を使用して、あとの流れ接種を行った。鋳型接種ではＧＥＲＭＡＬＬＯＹ挿入物（概略組成はＳｉ６５，Ｃａ１．５，Ａｌ４，不足分はＦｅで、ＳＫＷより供給された）（０．１％）を用いた。得られた鋳物の金相学的および機械的特性を測定した。
【００４４】
この発明による改良方法
流出の前に、０．４５％ＩＮＯＳＥＴ（登録商標）（４８Ｓｉ，９．４Ｂａ，２．４Ａｌ，１．４Ｃａ，１．６Ｍｎ，２．４Ｚｒ，不足分はＦｅとごく僅かな介在物）を炉に添加した。その予め処理された装入物（１４００Ｋｇ）をＩＮＯＳＥＴ投与後４分に、ＦｅＳｉ７５を含まなくて、ＦｅＳｉ４４−４８Ｍｇ６を含んだ添加剤（１．２％）を入れた取鍋中へ流出させた。ＧＥＲＭＡＬＬＯＹ挿入物を用いないで、ＩＮＯＬＡＴＥ  １９０（０．１３％）を用いて、あとの流れ接種を行った。
【００４５】
この２つの方法の間には、金相学的および機械的特性（引張強度、引張降伏値、破壊時の伸び％）に重要な差異はなかった。しかし、この発明方法ではＭｇの使用量が少ないので、（さきに説明した理由により）最終Ｓｉ含有量を減らすことができ、そのため機械加工特性が改良されている。
【００４６】
これらの方法の効率は、Ｍｇ回収率（添加した全Ｍｇに対し、鋳物中に残っているＭｇの割合として定義される）を測定することによって比較することができる。参考方法はＭｇ回収率が４６．６％であり、この発明方法は６１．１％である。
【００４７】
この発明方法によれば、より一貫したまた効率のよいＭｇ処理と比較できるような金属素地と機械的特性とを持った鋳物を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】この発明の方法を実施するために作った鋳物工場の模型的な描写である。
【図２】先行技術による試料と比較して、この発明により作った鉄製サンプルの光学顕微鏡写真である。
【図３】従来法とこの発明方法により作った鋳物サンプルが含んでいるノジュール数の比較表。
【図４】従来法とこの発明方法により作った鋳物サンプルが含んでいるフェライト量％の比較表。
【図５】従来法とこの発明方法により作った鋳物サンプルの硬度の比較表。
【図６】従来法とこの発明方法により作った鋳物サンプル中の残留マグネシウム量％の比較表。
【図７】従来法とこの発明方法により作った鋳物サンプルが含んでいるピンホールプロモータ量％の比較表。
【図８】従来法とこの発明方法により作った鋳物サンプルが含んでいる硫黄量％の比較表。
【図９】従来法とこの発明方法により作った鋳物サンプルが含んでいるシリコン量％の比較表。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【手続補正書】
【提出日】平成21年2月5日(2009.2.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
(i) 有効量のバリウムを含んだフェロシリコン合金からなる初期化剤で溶融鉄を処理し、上記有効量は溶融鉄の酸素活性を不活性化するに充分な量であり、
(ii) (i)の工程後の予め定められた時点に、マグネシウム含有の球状化剤で溶融鉄を処理し、
(iii) 共融黒鉛核生成誘導接種剤で溶融鉄を処理し、
(iv) 鉄を鋳造すること
の連続工程からなることを特徴とする延性鉄の製造方法。
【請求項２】
上記フェロシリコン合金が重量パーセントで
４６−５０Ｓｉ，７−１１Ｂａ
であって、不足分はＦｅおよび存在してもよい何らかの不可避な介在物であることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
上記(ii)の工程で使用されるＭｇ含有の球状化剤がＭｇ金属、ＭｇＦｅＳｉ合金、Ｎｉ−Ｍｇ合金またはＭｇ−Ｆｅブリケットであることを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
上記(ii)の工程が、(i)の工程後１ないし１０分の間に行われることを特徴とする、請求項１−３の何れか１つの項に記載の方法。
【請求項５】
上記(i)の工程で添加する初期化剤の量を計算して、溶融鉄の少なくとも０．０３５重量％のバリウムを供給することを特徴とする、請求項１−４の何れか１つの項に記載の方法。
【請求項６】
Ｍｇ含有の球状化剤の量を計算して、結果として溶融鉄中に０．０２５から０．０３５％のＭｇを残留させることを特徴とする、請求項１−５の何れか１つの項に記載の方法。
【請求項７】
請求項１−６の何れか１つの項に記載の方法において、初期化剤として使用される合金であって、その合金は重量パーセントで
４０−５５Ｓｉ，５−１５Ｂａ
の組成を持ったフェロシリコン合金であって、不足分は圧倒的に鉄であり、選択的に少量（全体で１０重量％より多くない量）のＡｌ，Ｃａ，Ｍｎおよび／またはＺｒと何らかの不可避な介在物であることを特徴とする合金。
【請求項８】
４６−５０Ｓｉおよび７−１１Ｂａの組成を持った、請求項７に記載の合金。
【請求項９】
Ａｌ，ＣａおよびＺｒのうちの１つまたは２つ以上を下記範囲内、
０．５−２．５Ａｌ
１−２Ｃａ
０．５−２．５Ｚｒ
の量で含んでいることを特徴とする、請求項７または８に記載の合金。
【国際調査報告】
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