(57)【要約】【課題】片状黒鉛鑄鉄およびその製造方法を提供する。【解決手段】片状黒鉛鑄鉄は、全体重量対比２．６重量％乃至３．２重量％の炭素（Ｃ）、１．６重量％乃至２．０重量％のケイ素（Ｓｉ）、０．６重量％乃至０．８重量％のマンガン（Ｍｎ）、０．１重量％乃至０．１５重量％の硫黄（Ｓ）、少なくとも０を超過して０．０５重量％以下のリン（Ｐ）および残量の鉄（Ｆｅ）を含む。炭素および硫黄の重量比（Ｃ／Ｓ）は１８乃至２７であり、マンガンおよび硫黄の重量比（Ｍｎ／Ｓ）は４ないし８である。炭素および硫黄の重量比およびマンガンおよび硫黄の重量比を調節して高強度の片状黒鉛鑄鉄を収得してもよい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
全体重量対比２．６重量％〜３．２重量％の炭素（Ｃ）、１．６重量％〜２．０重量％のケイ素（Ｓｉ）、０．６重量％〜０．８重量％のマンガン(Ｍｎ)、０．１重量％〜０．１５重量％の硫黄（Ｓ）、少なくとも０重量％を超過して０．０５重量％以下のリン（Ｐ）および残量の鉄（Ｆｅ）を含み、
炭素および硫黄の重量比（Ｃ／Ｓ）が１８〜２７であり、マンガンおよび硫黄の重量比（Ｍｎ／Ｓ）が４〜８であることを特徴とする工作機械用片状黒鉛鑄鉄。
【請求項２】
０．１重量％〜０．５重量％の銅（Ｃｕ）、０．０３重量％〜０．０８重量％のスズ（Ｓｎ）および０．２重量％〜０．５重量％のクロム(Ｃｒ)をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の工作機械用片状黒鉛鑄鉄。
【請求項３】
黒鉛の大きさの分布が７０マイクロメートル（μｍ）〜１３０マイクロメートル（μｍ）であることを特徴とする請求項１に記載の工作機械用片状黒鉛鑄鉄。
【請求項４】
黒鉛の面積比率が６％〜９％であることを特徴とする請求項１に記載の工作機械用片状黒鉛鑄鉄。
【請求項５】
全体重量対比２．６重量％〜３．２重量％の炭素（Ｃ）、１．６重量％〜２．０重量％のケイ素（Ｓｉ）、０．６重量％〜０．８重量％のマンガン(Ｍｎ)、０．１重量％〜０．１５重量％の硫黄（Ｓ）、少なくとも０重量％を超過して０．０５重量％以下のリン（Ｐ）および残量の鉄（Ｆｅ）を含み、炭素および硫黄の重量比（Ｃ／Ｓ）が１８〜２７であり、マンガンおよび硫黄の重量比（Ｍｎ／Ｓ）が４〜８である第１鎔湯を製造する段階と、
前記第１鎔湯を第１接種剤を含むレードルに出湯して第２鎔湯を製造する段階と、
前記第２鎔湯を鑄型に注入して第２接種剤で接種処理する段階を含む工作機械用片状黒鉛鑄鉄の製造方法。
【請求項６】
前記第１鎔湯は全体重量対比０．１重量％〜０．５重量％の銅（Ｃｕ）、０．０３重量％〜０．０８重量％のスズ（Ｓｎ）および０．２重量％〜０．５重量％のクロム(Ｃｒ)をさらに含むことを特徴とする請求項５に記載の工作機械用片状黒鉛鑄鉄の製造方法。
【請求項７】
前記第１接種剤および前記第２接種剤は鉄−ケイ素（Ｆｅ−Ｓｉ）系列接種剤を含むことを特徴とする請求項５に記載の工作機械用片状黒鉛鑄鉄の製造方法。
【請求項８】
前記鑄型は前記第１鎔湯が一時的に残留するせきばちを含み、前記第２接種剤は前記せきばちの内部に配置されることを特徴とする請求項５に記載の工作機械用片状黒鉛鑄鉄の製造方法。
【請求項９】
前記鑄型は、
前記せきばちを含む注入部と、
鑄型本体と、
前記せきばちおよび前記鑄型本体を流体連結させる注入路をさらに含むことを特徴とする請求項８に記載の工作機械用片状黒鉛鑄鉄の製造方法。
【請求項１０】
前記鑄型はベッド（ｂｅｄ）、コラム(Ｃｏｌｕｍｎ)およびサドル(Ｓａｄｄｌｅ)で構成されたグループから選択された工作機械部品製造用であることを特徴とする請求項５に記載の工作機械用片状黒鉛鑄鉄の製造方法。
【請求項１１】
請求項１に係る前記片状黒鉛鑄鉄で形成されたベッド（ｂｅｄ）、コラム(Ｃｏｌｕｍｎ)およびサドル(Ｓａｄｄｌｅ)で構成されたグループで選択される少なくとも一つの部品を含む工作機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は片状黒鉛鑄鉄およびその製造方法に関する。より詳細には各種工作機械に活用可能な片状黒鉛鑄鉄およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、各種工作機械、エンジン部品などの素材として片状黒鉛鑄鉄が用いられている。片状黒鉛鑄鉄は、鑄造性、熱伝導性および振動減衰能が優れた反面、強度が相対的に低い問題がある。
【０００３】
したがって、片状黒鉛鑄鉄を用いて工作機械構成部品を製造する場合、工作機械の耐久性の側面における問題が発生する場合がある。特に、前記工作機械を支える構造物役割をするベッド（ｂｅｄ）、コラム（Ｃｏｌｕｍｎ）または、サドル（Ｓａｄｄｌｅ）のような部品は片状黒鉛鑄鉄の強度が低い場合、高い荷重が集中する部分で部品たるみ現象が発生する場合がある。
【０００４】
前記部品たるみ現象を抑制するために工作機械または、部品自体の構造を変更する方法があるが、それは前記工作機械全体の設計変更をもたらすことがあり、高費用が必要とされるという限界がある。したがって、相対的に低い費用で片状黒鉛鑄鉄自体の剛性を向上させるための研究が必要である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の一目的は、高強度を有する工作機械用片状黒鉛鑄鉄を提供することにある。
【０００６】
本発明の他の目的は、高強度を有する工作機械用片状黒鉛鑄鉄の製造方法を提供することにある。
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、上述した課題に限定されるものではなく、本発明の思想および領域から外れない範囲内で多様に拡張される。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した本発明の一目的を実現するための片状黒鉛鑄鉄は全体重量対比約２．６重量％〜約３．２重量％の炭素（Ｃ）、約１．６重量％〜約２．０重量％のケイ素（Ｓｉ）、約０．６重量％〜約０．８重量％のマンガン(Ｍｎ)、約０．１重量％〜約０．１５重量％の硫黄（Ｓ）。少なくとも０重量％を超過して約０．０５重量％以下のリン（Ｐ）および残量の鉄（Ｆｅ）を含む。ここで、炭素および硫黄の重量比（Ｃ／Ｓ）は約１８〜約２７であり、マンガンおよび硫黄の重量比（Ｍｎ／Ｓ）は約４〜約８である。
【０００９】
例示的な実施例において、前記片状黒鉛鑄鉄は約０．１重量％〜約０．５重量％の銅（Ｃｕ）、約０．０３重量％〜約０．０８重量％のスズ（Ｓｎ）および約０．２重量％〜約０．５重量％のクロムをさらに含んでもよい。
【００１０】
例示的な実施例において、前記片状黒鉛鑄鉄に含まれた黒鉛の大きさの分布は約７０μｍ〜約１３０μｍであってもよい。
【００１１】
例示的な実施例において、前記片状黒鉛鑄鉄に含まれた黒鉛の面積比率は約６％〜約９％であってもよい。
【００１２】
上述した本発明の他の目的を実現するための片状黒鉛鑄鉄の製造方法によると、全体重量対比約２．６重量％〜約３．２重量％の炭素（Ｃ）、約１．６重量％〜約２．０重量％のケイ素（Ｓｉ）、約０．６重量％〜約０．８重量％のマンガン(Ｍｎ)、約０．１重量％〜約０．１５重量％の硫黄（Ｓ）、少なくとも０重量％を超過して、約０．０５重量％以下のリン（Ｐ）および残量の鉄（Ｆｅ）を含み、炭素および硫黄の重量比（Ｃ／Ｓ）は約１８〜約２７であり、マンガンおよび硫黄の重量比（Ｍｎ／Ｓ）が約４〜約８である第１鎔湯を製造する。前記第１鎔湯を第１接種剤を含むレードルに出湯して第２鎔湯を製造する。前記第２鎔湯を鑄型に注入して第２接種剤で接種処理する。
【００１３】
例示的な実施例において、前記第１鎔湯は全体重量対比約０．１重量％〜約０．５重量％の銅（Ｃｕ）、約０．０３重量％〜約０．０８重量％のスズ（Ｓｎ）および約０．２重量％〜約０．５重量％のクロム(Ｃｒ)をさらに含んでもよい。
【００１４】
例示的な実施例において、前記第１接種剤および前記第２接種剤として鉄−ケイ素（Ｆｅ−Ｓｉ）系列接種剤を用いてもよい。
【００１５】
例示的な実施例において、前記鑄型は前記第１鎔湯が一時的に残留するせきばちを含み、前記第２接種剤は前記せきばちの内部に配置されてもよい。
【００１６】
例示的な実施例において、前記鑄型は前記せきばちを含む注入部、鑄型本体および前記せきばちと前記鑄型本体を流体連結させる注入路をさらに含んでもよい。
【００１７】
例示的な実施例において、前記鑄型はベッド（ｂｅｄ）、コラム（Ｃｏｌｕｍｎ）または、サドル（Ｓａｄｄｌｅ）のような工作機械部品製造用鑄型であってもよい。
【００１８】
本発明の例示的な実施例によると、上述した片状黒鉛鑄鉄で形成されてベッド（ｂｅｄ）、コラム（Ｃｏｌｕｍｎ）または、サドル（Ｓａｄｄｌｅ）のうち、少なくとも一つを含む工作機械が提供される。
【発明の効果】
【００１９】
上述したように、本発明の例示的な実施例によると、片状黒鉛鑄鉄に含まれた鑄鉄元素である炭素と硫黄およびマンガンと硫黄の含有量比を同時に所定の範囲で調節することによって片状黒鉛鑄鉄内黒鉛の比率を減少させてもよい。したがって、追加的な元素の追加に係る製造原価上昇せずに高強度の片状黒鉛鑄鉄を収得してもよい。
【００２０】
また、前記片状黒鉛鑄鉄を用いて工作機械部品を製造する場合、高荷重による部品たるみ現象を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】例示的な実施例に係る片状黒鉛鑄鉄の製造方法を説明するための工程流れ図である。
【図２】例示的な実施例に係る片状黒鉛鑄鉄の製造方法を説明するための工程模式図である。
【図３】実施例１に係る片状黒鉛鑄鉄の微細組織を示すイメージである。
【図４】比較例２に係る片状黒鉛鑄鉄の微細組織を示すイメージである。
【図５】比較例４に係る片状黒鉛鑄鉄の微細組織を示すイメージである。
【図６】テーブルが組み立てられたサドルにおいてのサドルたるみ現象を概略的に示す図面である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本文に開示されている本発明の実施例に対して、特定の構造的乃至機能的説明は単に本発明の実施例を説明するための目的として例示され、本発明の実施例は多様な形態で実施されることができる。本文に説明された実施例に限定されると解釈されてはならない。
【００２３】
本発明は多様な変更を加えることができ、多様な形態を有することができるため、特定実施例を図面に示し、本文に詳細に説明する。しかしながら、これは本発明を特定の開示形態に限定するのではなく、本発明の思想および技術範囲に含まれるすべての変更、均等物乃至代替物を含むものとして理解されるべきである。
【００２４】
第１、第２等の用語は多様な構成要素を説明するために使うことができるが、これらの構成要素は前記用語によって限定されるものではない。前記用語は一つの構成要素を他の構成要素から区別する目的で使われる。例えば、本発明の権利範囲から逸脱せずに、第１構成要素は第２構成要素と命名することができ、同様に第２構成要素も第１構成要素と命名されてもよい。
【００２５】
本出願において用いられる、用語「約」は開示された含有量、濃度などのような数値において、典型的に言及された数値の均等物範囲にある＋／−範囲まで含むことと理解される。
【００２６】
本出願で用いられる「残量」という用語は言及された成分を除いた残り量を意味するか、追加的な他の成分が含まれる場合、可変的に変化されてもよい開放的意味で理解されなければならない。
【００２７】
本出願において、一部の実施例は範囲形式で開示されてもよい。範囲に対する説明はすべての可能なサブ−範囲のみではなく、その範囲の中にある個別的数値も開示することで理解される。
【００２８】
明細書中で用いられた用語は単に特定の実施例を説明するために用いられるものであり、本発明を限定しようとする意図ではない。単数の表現は文脈上明確に異なることを意味しない限り、複数の表現を含む。本出願で明細書中において、「含む」または「有する」等の用語は実施された特徴、数字、段階、動作、構成要素、部分品または、これらを組み合わせたものが存在することを指定しようとするものであって、一つまたは、それ以上の他の特徴や数字、段階、動作、構成要素、部分品または、これらを組み合わせたものなどの存在、または、付加の可能性をあらかじめ排除しないものとして理解されなければならない。
【００２９】
異なって定義されない限り、技術的や科学的な用語を含め、明細書中で使われるすべての用語は本発明が属する技術分野において通常の知識を持った者によって一般的に理解されるものと同様の意味を有する。一般的に使われる辞書に定義されているような用語は関連技術の文脈上の持つ意味と一致する意味であると解釈されるべきであり、明細書中で明確に定義しない限り、理想的や過度に形式的な意味と解釈してはならない。
【００３０】
以下、添付した図面を参照して、本発明の望ましい実施例をより詳細に説明しようと思う。図面上、同様の構成要素に対しては同様の参照符号を用い、同様の構成要素に対して重複した説明は省略する。
【００３１】
工作機械用の片状黒鉛鑄鉄
例示的な実施例によると、工作機械用片状黒鉛鑄鉄は、鑄鉄成分および強化成分を含んでもよい。前記鑄鉄成分の例として炭素（Ｃ）、ケイ素（Ｓｉ）、マンガン(Ｍｎ)、リン（Ｐ）および硫黄（Ｓ）が上げられる。前記強化成分の非制限的な例として銅（Ｃｕ）、スズ（Ｓｎ）およびクロム(Ｃｒ)が上げられる。前記片状黒鉛鑄鉄は、前記鑄鉄成分および前記強化成分を含み、残量の鉄（Ｆｅ）を含んでもよい。
【００３２】
例示的な実施例によると、前記片状黒鉛鑄鉄は、全体重量対比炭素約２．６重量％〜約３．２重量％、ケイ素約１．６重量％〜約２．０重量％、マンガン０．６重量％〜約０．８重量％、硫黄約０．１重量％〜約０．１５重量％およびリン約０．０５重量％以下の重量比として前記鑄鉄成分を含んでもよい。
【００３３】
前記片状黒鉛鑄鉄は、前記鑄鉄成分に付加して全体重量対比約０．３重量％〜約１重量％の前記強化成分を含んでもよい。例示的な実施例によると、前記片状黒鉛鑄鉄は前記鑄鉄成分に付加して銅約０．１重量％〜約０．５重量％、スズ約０．０３重量％〜０．０８重量％、クロム約０．２重量％〜０．５重量％および残量の鉄を含んでもよい。
【００３４】
例えば、前記片状黒鉛鑄鉄は、全体重量対比約９３重量％〜約９５重量％の鉄を含んでもよい。一実施例において、前記片状黒鉛鑄鉄は、全体重量対比約９４重量％〜約９４．７重量％の鉄を含んでもよい。
【００３５】
例えば、炭素は片状黒鉛晶出のために添加されてもよく、硫黄は黒鉛形成を補助する役割を行ってもよい。例示的な実施例によると、前記片状黒鉛鑄鉄において炭素および硫黄の重量比（Ｃ／Ｓ）は、約１８〜約２７範囲の値を有してもよい。
【００３６】
前記炭素および硫黄の重量比が約１８未満の場合、凝固時、過冷却によってチル（ｃｈｉｌｌ）現象、炭化物（ｃａｒｂｉｄｅ）形成などが引き起こされることがある。それによって、前記片状黒鉛鑄鉄の加工性が低下されることがある。一方前記炭素および硫黄の重量比が約２７を超過する場合、黒鉛の大きさが過度に増加して前記片状黒鉛鑄鉄の強度が低下されることがある。
【００３７】
例えば、マンガンは形成された黒鉛およびパーライト（ｐｅｒｌｉｔｅ）の安定化のために添加されてもよい。例示的な実施例によると、前記片状黒鉛鑄鉄においてマンガンおよび硫黄の重量比（Ｍｎ／Ｓ）は約４〜約８範囲の値を有してもよい。
【００３８】
前記マンガンおよび硫黄の重量比が約４未満の場合、硫黄の含有量が過度に増加して、過冷却によってチル（ｃｈｉｌｌ）現象、炭化物（ｃａｒｂｉｄｅ）形成などが引き起こされることがある。また、硫黄の含有量が０．１５重量％を超過する場合、過多含有によって基地組織から硫黄が晶出される。一方、前記マンガンおよび硫黄の重量比が約８を超過する場合、硫黄元素全部が硫化マンガン（ＭnＳ）形成で消尽されて、黒鉛の過成長を引き起こすことがある。それによって、前記片状黒鉛鑄鉄の強度が低下されることがある。
【００３９】
例示的な実施例によると、上述したように前記片状黒鉛鑄鉄に含まれた炭素対硫黄の重量比およびマンガン対硫黄の重量比を特定範囲内で調節することによって、追加的な元素の導入せずに前記片状黒鉛鑄鉄の強度を増加させてもよい。例えば、前記炭素対硫黄重量比および前記マンガン対硫黄重量比を最適範囲で調節することによって、基地組織内黒鉛の過成長を抑制して黒鉛の面積比を抑制することができる。また、基地組織内チル現象、炭化物形成などの副作用が抑制されて、パーライト分率が増加してもよい。
【００４０】
片状黒鉛鑄鉄は優れた鑄造性、熱伝導性および振動減衰能の特性によって工作機械のベッド（ｂｅｄ）、コラム（Ｃｏｌｕｍｎ）または、サドル（Ｓａｄｄｌｅ）のような部品に適用されてもよい。しかしながら、強度が相対的に弱い片状黒鉛鑄鉄を用いる場合、高い荷重が集中される部分において部品たるみ現象が発生する場合がある。前記部品たるみ現象を抑制するために前記工作機械または、部品自体の構造を変更する方法があるが、それは前記工作機械全体の設計変更をもたらすことがあり、高費用が必要とされるという限界がある。
【００４１】
また、前記片状黒鉛鑄鉄の強度向上目的として、銅、スズ、クロムのような合金元素を多量添加する方法があるが、銅または、スズのような場合には相対的に多額な費用が必要とされて前記工作機械の製造原価を過度に上昇させる問題点がある。一方、クロムの場合には相対的に単価が低いが、前記片状黒鉛鑄鉄に過量含まれる場合、チル現象を深化させるという問題がある。
【００４２】
しかしながら、本発明の例示的な実施例によると、別途の工作機械構造変更および合金元素の過量追加せずに、片状黒鉛鑄鉄に含まれる前記鑄鉄成分の重量比を最適化することによってベッド、コラムおよびサドルのような鑄物品の荷重によるたるみ量を改善できる高強度の片状黒鉛鑄鉄を製造してもよい。例えば、前記片状黒鉛鑄鉄は約３５０ＭＰa以上の強度を有してもよい。
【００４３】
また、前記片状黒鉛鑄鉄を工作機械のベッド、コラムまたは、サドルに適用して部品たるみ現象が抑制された加工精密度の高い工作機械を製作してもよい。
【００４４】
例示的な実施例に係る前記片状黒鉛鑄鉄において、ケイ素は上述した炭素および硫黄の重量比および前記マンガンおよび硫黄の重量比範囲において、適正範囲で添加されて片状黒鉛晶出量を促進して、形成された黒鉛を安定化する役割を行ってもよい。上述したように、ケイ素は約１．６重量％〜約２．０重量％の含有量で前記片状黒鉛鑄鉄に添加されてもよい。
【００４５】
ケイ素の含有量が約１．６重量％未満である場合、チル現象が発生することがあって、十分な片状黒鉛晶出量が確保されないことがある。一方、ケイ素の含有量が約２．０重量％を超過する場合、黒鉛が過多晶出されたりフェライト量が増加されてもよい。したがって、上述した炭素対硫黄重量比および前記マンガン／硫黄重量比範囲の条件下において、約１．６重量％〜約２．０重量％の含有量でケイ素を含有させることによって、安定的な基地組織構造および所定の高強度を有する工作機械部品用高強度片状黒鉛鑄鉄を収得してもよい。
【００４６】
リンは片状黒鉛鑄鉄に一種の不純物として添加されてもよい。リンの含有量が過度である場合、引火物が形成されて、それによって脆性が増加する問題点がある。したがって、リンの含有量は約０．０５重量％で抑制することができる。リン含有量の下限値は、特に制限されずに０重量％で含まれてもよい。しかしながら、現実的に片状黒鉛鑄鉄の製造工程上微量の不純物としてリンが含まれるので、０重量％のリン含有量は困難なことがある。
【００４７】
例示的な実施例によると、前記工作機械用片状黒鉛鑄鉄は前記強化成分として銅、スズおよび／または、クロムを含んでもよい。一実施例において、前記片状黒鉛鑄鉄は上述した鑄鉄成分とともに銅約０．１重量％〜約０．５重量％、スズ約０．０３重量％〜０．０８重量％、クロム約０．２重量％〜０．５重量％および残量の鉄を含んでもよい。
【００４８】
前記の強化成分は、基地組織強化元素としてパーライト形成を促進して、微細化する作用ができる。それによって、適切量の前記強化成分を添加して前記片状黒鉛鑄鉄の強度を増加させてもよい。
【００４９】
例えば、銅の含有量が約０．１重量％未満である場合、上述した強度向上効果が不充分なことがある。銅の含有量が約０．５重量％を超過する場合、費用が過度に増加して非経済的である。
【００５０】
例えば、スズの含有量が約０．０３重量％未満である場合、上述した強度向上効果が不充分なこともある。一方、スズの含有量が約０．０８重量％を超過する場合、費用が過度に増加して非経済的であり、脆性が増加するという問題点がある。
【００５１】
例えば、クロムは片状黒鉛鑄鉄の強度向上のための強化成分だが同時に炭化物形成を促進するように作用することもできる。クロムの含有量が約０．２重量％未満である場合、上述した強度向上効果が不充分なことがある。一方、クロムの含有量が約０．５重量％を超過する場合、炭化物の形成傾向が過度に高まってチル現象、脆性増加および加工性低下を招く場合がある。
【００５２】
工作機械用片状黒鉛鑄鉄の製造方法
図１は、例示的な実施例に係る片状黒鉛鑄鉄の製造方法を説明するための工程流れ図である。図２は、例示的な実施例に係る片状黒鉛鑄鉄の製造方法を説明するための工程模式図である。
【００５３】
図１および図２を参照すると、鑄鉄材料を溶解炉１００に溶融させて第１鎔湯１１０を製造する（段階Ｓ１０）。
【００５４】
例示的な実施例によると第１鎔湯１１０は炭素（Ｃ）、ケイ素（Ｓｉ）、マンガン(Ｍｎ)、リン（Ｐ）および硫黄（Ｓ）を含む鑄鉄成分を含んでもよい。前記鑄鉄成分は、第１鎔湯１１０の総重量対比炭素約２．６重量％〜約３．２重量％、ケイ素約１．６重量％〜約２．０重量％、マンガン０．６重量％〜約０．８重量％、硫黄約０．１重量％〜約０．１５重量％およびリン約０．０５重量％以下の重量比で第１鎔湯１１０に含まれてもよい。
【００５５】
例示的な実施例によると、第１鎔湯１１０は強化成分として銅（Ｃｕ）、スズ（Ｓｎ）およびクロム(Ｃｒ)をさらに含んでもよい。一実施例において、前記強化成分は第１鎔湯１１０の総重量対比銅約０．１重量％〜約０．５重量％、スズ約０．０３〜０．０８重量％およびクロム約０．２重量％〜０．５重量％の重量比で第１鎔湯１１０に含まれてもよい。
【００５６】
第１鎔湯１１０は、上述した重量比で前記鑄鉄成分および前記強化成分を含み、残量の鉄を含んでもよい。
【００５７】
一実施例によると、前記鑄鉄成分および前記強化成分が鉄とともに第１鎔湯１１０で製造されてもよい。一実施例によると、前記強化成分は別途に第１鎔湯１１０に添加されてもよい。
【００５８】
一実施例によると、予備鎔湯を製造して、例えば、分光分析装備を通じて前記予備鎔湯の成分分析を行った後、不足した成分があると追加で添加することによって上述した重量比を満足する第１鎔湯１１０を収得してもよい。
【００５９】
引き続き、第１鎔湯１１０をレードル２００（ｌａｄｌｅ）内部で出湯させる（段階Ｓ２０）。前記出湯とともに第１接種剤２１０によって第１接種工程が行われてもよい。
【００６０】
例示的である実施例によると、第１接種剤２１０は鉄−ケイ素（Ｆｅ−Ｓｉ）系列接種剤を含んでもよく、バリウム（Ｂa）、カルシウム（Ｃa）のような微量の追加元素をさらに含んでもよい。
【００６１】
第１鎔湯１１０に対してレードル２００内部において、前記第１接種工程を行うことによって、第２鎔湯１２０を収得してもよい。一実施例において、レードル２００内部の第２鎔湯１２０に対して熱分析機等を用いた成分分析を行って不足した成分に対してはさらに追加してもよい。それによって、前記出湯過程において消失した成分に対する補充が行われてもよい。
【００６２】
引き続き、レードル２００内部の第２鎔湯１２０を鑄型３００（Ｍｏｌｄ）内部に注入する（段階Ｓ３０）。例示的な実施例によると、鑄型３００への注入工程とともに第２接種剤２２０による第２接種工程が行われてもよい。
【００６３】
鑄型３００は、第２鎔湯１２０が注入される注入部３１０および鑄型本体３２０を含んでもよい。注入部３１０および鑄型本体３２０は一体で構成されてもよい。例示的な実施例によると、鑄型３００は、ベッド（ｂｅｄ）、コラム（Ｃｏｌｕｍｎ）または、サドル（Ｓａｄｄｌｅ）のような工作機械用部品製造のための鑄型であってもよい。
【００６４】
一実施例において、前記第２接種工程はせきばち３１５（ｐｏｕｒｉｎｇ  ｂａｓｉｎ）を用いて行われてもよい。この場合、鑄型３００の注入部３１０には第２鎔湯１２０が一時的に残留するせきばち３１５が備えられてもよく、せきばち３１５内部には第２接種剤２２０が配置されてもよい。
【００６５】
第２接種剤２２０として第１接種剤２１０と実質的に同一だったり類似した接種剤を用いてもよい。例えば、第２接種剤２２０として鉄−ケイ素系列接種剤を用いてもよく、バリウム、カルシウムなどのような微量の追加元素をさらに追加してもよい。
【００６６】
第２接種剤２２０を通した前記第２接種工程が行われることによって第２鎔湯１２０は鑄鉄溶融液に変換されてもよい。
【００６７】
一実施例において、鑄型３００は、せきばち３１５と鑄型本体３２０内部を流体連結させる注入路３３０が備わってもよい。前記鑄鉄溶融液は注入路３３０を通じて鑄型本体３２０内部に流入してもよい。
【００６８】
例示的な実施例によると、鑄型３００および／または、鑄型本体３２０は、工作機械のベッド、コラムまたは、サドルなどの部品を製造するためのものであってもよい。
【００６９】
以後、一定時間の間前記鑄鉄溶融液を鑄型本体３３０内部で鑄造した後、冷却工程を通じて最終片状黒鉛鑄鉄を製造してもよい。前記片状黒鉛鑄鉄は、前記ベッド、コラムまたは、サドルなどのような工作機械部品で提供されてもよい。
【００７０】
上述した本発明の例示的な実施例に係る片状黒鉛鑄鉄の製造方法によると、２次に渡って接種工程が行われてもよい。例えば、前記接種工程はレードル内部でのイン−レードル（Ｉｎ−Ｌａｄｌｅ）接種および鑄型内部で行われるイン−モールド（Ｉｎ−Ｍｏｌｄ）接種工程を含んでもよい。
【００７１】
例示的な実施例に係る前記鎔湯は、高強度片状黒鉛鑄鉄形成のために炭素の含有量が相対的に不足の場合がある。したがって、所望の片状黒鉛形状を形成して、チル現象を防止するために複数の接種工程を行う必要がある。例示的な実施例によると、前記接種工程のために別途の工程段階および／または、装備の追加せずに出湯および鑄造段階と同時に接種工程を行うので、費用増加せずに効果的に複数の接種工程が行われてもよい。
【００７２】
以下では、具体的な実施例および比較例を通じて工作機械用片状黒鉛鑄鉄の特性に対して説明する。
【実施例】
【００７３】
実施例および比較例
表１に係る造成比によって実施例および比較例に係る鎔湯を製造して、それを出湯時、Ｆｅ−Ｓｉ接種剤を通した１次接種工程以後注入と同時にＦｅ−Ｓｉ系列の接種剤を用いて２次接種をして工作機械用片状黒鉛鑄鉄を製造した。具体的に、炭素、ケイ素、マンガン、リンを含む元湯を製造して、銅、スズおよびクロムの強化成分を表１の造成比で調節されるように添加した。一方、硫黄は溶融過程が長時間進行される場合、脱黄される傾向があるので最終的に添加した。
【表１】
2015158010.tif 000003
【００７４】
実施例および比較例によって製造されたそれぞれの片状黒鉛鑄鉄に対して引張強度、硬度、黒鉛面積比率、黒鉛の大きさおよびサドル（Ｓａｄｄｌｅ）のたるみ量を測定して、測定結果を下記の表２に示す。
【表２】
2015158010.tif 000004
【００７５】
図３、図４および図５はそれぞれ実施例１、比較例２および比較に４に係る片状黒鉛鑄鉄の微細組織を示すイメージである。具体的に、図３、図４および図５の左側イメージは金属顕微鏡でそれぞれ１００倍の倍率で撮影したものであり、右側イメージは電子顕微鏡でそれぞれ１，０００倍、１，５００倍および４００倍の倍率で撮影したものである。
【００７６】
表１および表２を参照すると、実施例の場合、炭素および硫黄の重量比（Ｃ／Ｓ）、およびマンガンおよび硫黄の重量比（Ｍｎ／Ｓ）がそれぞれ約１８〜約２７、および約４〜約８の範囲で維持された。反面、比較例の場合、炭素および硫黄重量比、およびマンガンおよび硫黄重量比が前記の範囲から外れた量で添加された。
【００７７】
実施例に係る造成で製造された片状黒鉛鑄鉄の場合、全部約３５０ＭＰa以上の強度を有すると測定されたが、比較例の場合、３５０ＭＰaに及ばない強度を記録した。
【００７８】
また、総じて実施例に係る片状黒鉛鑄鉄の場合、マイクロメートル（μｍ）で表示された黒鉛の大きさが約７０μｍ〜１３０μｍの範囲の分布を有して、約６％〜約９％の黒鉛の面積比率を有することが明らかになった。反面、比較例の場合、約２５０μｍまで黒鉛の大きさの分布が増加して黒鉛の面積比率も約９％以上に増加することがわかる。このような黒鉛の大きさおよび面積比率は、金属顕微鏡とイメージ分析プログラムを用いて測定した。前記黒鉛の大きさは独立的に存在する黒鉛を長さ方向で測定して、前記黒鉛の面積比率は金属顕微鏡を用いて１００倍の倍率で微細組織写真を撮影してイメージ分析プログラムのうち、組織写真の明暗差を用いて相分析ができる機能を有したイメージ分析プログラムを用いて測定した。
【００７９】
図６はテーブルが組み立てられたサドルにおいてサドルたるみ現象を概略的に示す図面である。具体的に、図６はサドル４００の上にテーブル４１０が組み立てられてサドル４００の左側端に移動した場合、サドル４００のたるみ現象を図示している。
【００８０】
実施例および比較例に係る片状黒鉛鑄鉄で製造されたサドルにおいて、無負荷条件においてサドルの左側端で発生する上述したサドルのたるみ現象をマイクロメートル（μｍ）単位で測定して表２の左右側コラムにサドルたるみ量で記録した。表２を参照すると、実施例の片状黒鉛鑄鉄で製造されたサドルの場合、全体的に１８．５μｍ以下のサドルたるみ量を示した。反面、比較例の片状黒鉛鑄鉄で製造されたサドルの場合、全部１９μｍを超過するサドルたるみ量を示して、特に比較例３〜比較例６の場合、サドルたるみ量が２０μｍを超過した。
【００８１】
上述したように、炭素／硫黄重量比およびマンガン／硫黄重量比が例示的な実施例に係る所定の範囲から外れることによって、黒鉛の大きさおよび面積比率が増加して、片状黒鉛鑄鉄の強度が減少することを予測してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００８２】
本発明の例示的な実施例によると、片状黒鉛鑄鉄に含まれた炭素および硫黄重量比とマンガンおよび硫黄重量比を所定の範囲で制御することによって、黒鉛の大きさおよび黒鉛面積比率を減少させて高強度の片状黒鉛鑄鉄を製造してもよい。
【００８３】
例示的な実施例に係る片状黒鉛鑄鉄は優れた加工性を有することと同時に高強度を有するので工作機械のベッド、コラム、サドルのような部品に適用されて製造原価を上昇せずに、工作機械のたるみ現象などのような不良を効果的に改善することができる。
【００８４】
以上では本発明の実施例を参照して説明したが、該当技術分野の熟練した当業者は下記の特許請求の範囲に記載された本発明の思想および領域から抜け出さない範囲内で本発明を多様に修正および変更させる可能性があることを理解できるはずである。
【符号の説明】
【００８５】
１００  溶解炉
１１０  第１鎔湯
１２０  第２鎔湯
２００  レードル
２１０  第１接種剤
２２０  第２接種第
３００  鑄型
３１０  注入部
３１５  せきばち
３２０  鑄型本体
３３０  注入路
４００  サドル
４１０  テーブル
【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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