(57)【要約】  本発明は、球状黒鉛を有する鋳鉄の製造のための接種剤であって、この接種剤が、４０〜８０重量％のＳｉ、０．０２〜８重量％のＣａ、０〜５重量％のＳｒ、０〜１２重量％のＢａ、０〜１５重量％の希土類金属、０〜５重量％のＭｇ、０．０５〜５重量％のＡｌ、０〜１０重量％のＭｎ、０〜１０重量％のＴｉ、０〜１０重量％のＺｒ、残部の通常量のＦｅ及び不可避不純物からなる微粒子フェロシリコン合金を含み、この接種剤が、更に、接種剤の総重量に基づいて、０．１〜１５重量％の微粒子Ｂｉ２Ｓ３、並びに任意選択的に０．１〜１５重量％の微粒子Ｂｉ２Ｏ３、及び／又は０．１〜１５重量％の微粒子Ｓｂ２Ｏ３、及び／又は０．１〜１５重量％の微粒子Ｓｂ２Ｓ３、及び／又は０．１〜５重量％の、微粒子Ｆｅ３Ｏ４、Ｆｅ２Ｏ３、ＦｅＯ、若しくはこれらの混合物、及び／又は０．１〜５重量％の、微粒子ＦｅＳ、ＦｅＳ２、Ｆｅ３Ｓ４のうちの１つ以上、若しくはこれらの混合物を含有する、接種剤、接種剤を製造する方法、並びに接種剤の使用に関する。【選択図】    図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
球状黒鉛を有する鋳鉄の製造のための接種剤であって、前記接種剤が、
４０〜８０重量％のＳｉ、
０．０２〜８重量％のＣａ、
０〜５重量％のＳｒ、
０〜１２重量％のＢａ、
０〜１５重量％の希土類金属、
０〜５重量％のＭｇ、
０．０５〜５重量％のＡｌ、
０〜１０重量％のＭｎ、
０〜１０重量％のＴｉ、
０〜１０重量％のＺｒ、
残部の通常量のＦｅ及び不可避不純物
からなる微粒子フェロシリコン合金を含み、
前記接種剤が、更に、接種剤の総重量に基づいて、
０．１〜１５重量％の微粒子Ｂｉ２Ｓ３、並びに
任意選択的に０．１〜１５重量％の微粒子Ｂｉ２Ｏ３、及び／又は０．１〜１５重量％の微粒子Ｓｂ２Ｏ３、及び／又は０．１〜１５重量％の微粒子Ｓｂ２Ｓ３、及び／又は０．１〜５重量％の、微粒子Ｆｅ３Ｏ４、Ｆｅ２Ｏ３、ＦｅＯのうちの１つ以上、若しくはこれらの混合物、及び／又は０．１〜５重量％の、微粒子ＦｅＳ、ＦｅＳ２、Ｆｅ３Ｓ４のうちの１つ以上、若しくはこれらの混合物を含有する、接種剤。
【請求項２】
前記フェロシリコン合金が、４５〜６０重量％のＳｉを含む、請求項１に記載の接種剤。
【請求項３】
前記フェロシリコン合金が、６０〜８０重量％のＳｉを含む、請求項１に記載の接種剤。
【請求項４】
前記希土類金属が、Ｃｅ、Ｌａ、Ｙ及び／又はミッシュメタルを含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の接種剤。
【請求項５】
０．５〜１０重量％の微粒子Ｂｉ２Ｓ３を含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の接種剤。
【請求項６】
０．１〜１０％の微粒子Ｂｉ２Ｏ３を含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の接種剤。
【請求項７】
０．１〜８％の微粒子Ｓｂ２Ｏ３を含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載の接種剤。
【請求項８】
０．１〜８％の微粒子Ｓｂ２Ｓ３を含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載の接種剤。
【請求項９】
０．５〜３％の、微粒子Ｆｅ３Ｏ４、Ｆｅ２Ｏ３、ＦｅＯのうちの１つ以上、若しくはこれらの混合物、及び／又は０．５〜３％の、微粒子ＦｅＳ、ＦｅＳ２、Ｆｅ３Ｓ４のうちの１つ以上、若しくはこれらの混合物を含む、請求項１〜８のいずれか一項に記載の接種剤。
【請求項１０】
前記微粒子Ｂｉ２Ｓ３、並びに前記任意選択の微粒子Ｂｉ２Ｏ３、及び／又は微粒子Ｓｂ２Ｏ３、及び／又は微粒子Ｓｂ２Ｓ３、及び／又は微粒子Ｆｅ３Ｏ４、Ｆｅ２Ｏ３、ＦｅＯのうちの１つ以上、若しくはこれらの混合物、及び／又は微粒子ＦｅＳ、ＦｅＳ２、Ｆｅ３Ｓ４のうちの１つ以上、若しくはこれらの混合物の総量が、前記接種剤の総重量に基づいて最大で２０重量％である、請求項１〜９のいずれか一項に記載の接種剤。
【請求項１１】
前記微粒子フェロシリコン合金及び前記微粒子Ｂｉ２Ｓ３、並びに前記任意選択の微粒子Ｂｉ２Ｏ３、及び／又は微粒子Ｓｂ２Ｏ３、及び／又は微粒子Ｓｂ２Ｓ３、及び／又は微粒子Ｆｅ３Ｏ４、Ｆｅ２Ｏ３、ＦｅＯのうちの１つ以上、若しくはこれらの混合物、及び／又は微粒子ＦｅＳ、ＦｅＳ２、Ｆｅ３Ｓ４のうちの１つ以上、若しくはこれらの混合物の、ブレンド又は物理的混合物の形態である、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の接種剤。
【請求項１２】
前記微粒子Ｂｉ２Ｓ３、並びに前記任意選択の微粒子Ｂｉ２Ｏ３、及び／又は微粒子Ｓｂ２Ｏ３、及び／又は微粒子Ｓｂ２Ｓ３、及び／又は微粒子Ｆｅ３Ｏ４、Ｆｅ２Ｏ３、ＦｅＯのうちの１つ以上、若しくはこれらの混合物、及び／又は微粒子ＦｅＳ、ＦｅＳ２、Ｆｅ３Ｓ４のうちの１つ以上、若しくはこれらの混合物が、前記微粒子フェロシリコン系合金上のコーティング化合物として存在する、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の接種剤。
【請求項１３】
前記微粒子フェロシリコン合金及び前記微粒子Ｂｉ２Ｓ３、並びに前記任意選択の微粒子Ｂｉ２Ｏ３、及び／又は微粒子Ｓｂ２Ｏ３、及び／又は微粒子Ｓｂ２Ｓ３、及び／又は微粒子Ｆｅ３Ｏ４、Ｆｅ２Ｏ３、ＦｅＯのうちの１つ以上、若しくはこれらの混合物、及び／又は微粒子ＦｅＳ、ＦｅＳ２、Ｆｅ３Ｓ４のうちの１つ以上、若しくはこれらの混合物の、混合物から作製される凝集体の形態である、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の接種剤。
【請求項１４】
前記微粒子フェロシリコン合金及び前記微粒子Ｂｉ２Ｓ３、並びに前記任意選択の微粒子Ｂｉ２Ｏ３、及び／又は微粒子Ｓｂ２Ｏ３、及び／又は微粒子Ｓｂ２Ｓ３、及び／又は微粒子Ｆｅ３Ｏ４、Ｆｅ２Ｏ３、ＦｅＯのうちの１つ以上、若しくはこれらの混合物、及び／又は微粒子ＦｅＳ、ＦｅＳ２、Ｆｅ３Ｓ４のうちの１つ以上、若しくはこれらの混合物の、混合物から作製されるブリケットの形態である、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の接種剤。
【請求項１５】
前記微粒子フェロシリコン系合金及び前記微粒子Ｂｉ２Ｓ３、並びに前記任意選択の微粒子Ｂｉ２Ｏ３、及び／又は微粒子Ｓｂ２Ｏ３、及び／又は微粒子Ｓｂ２Ｓ３、及び／又は微粒子Ｆｅ３Ｏ４、Ｆｅ２Ｏ３、ＦｅＯのうちの１つ以上、若しくはこれらの混合物、及び／又は微粒子ＦｅＳ、ＦｅＳ２、Ｆｅ３Ｓ４のうちの１つ以上、若しくはこれらの混合物が、別々にではあるが同時に、液体鋳鉄に添加される、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の接種剤。
【請求項１６】
請求項１〜１５のいずれか一項に記載の接種剤を製造する方法であって、
４０〜８０重量％のＳｉ、
０．０２〜８重量％のＣａ、
０〜５重量％のＳｒ、
０〜１２重量％のＢａ、
０〜１５重量％の希土類金属、
０〜５重量％のＭｇ、
０．０５〜５重量％のＡｌ、
０〜１０重量％のＭｎ、
０〜１０重量％のＴｉ、
０〜１０重量％のＺｒ、
残部の通常量のＦｅ及び不可避不純物
を含む微粒子ベース合金を準備することと、
前記微粒子ベースに、接種剤の総重量に基づいて、０．１〜１５重量％の微粒子Ｂｉ２Ｓ３、
並びに任意選択的に０．１〜１５重量％の微粒子Ｂｉ２Ｏ３、及び／又は０．１〜１５重量％の微粒子Ｓｂ２Ｏ３、及び／又は０．１〜１５重量％の微粒子Ｓｂ２Ｓ３、及び／又は０．１〜５重量％の、微粒子Ｆｅ３Ｏ４、Ｆｅ２Ｏ３、ＦｅＯのうちの１つ以上、若しくはこれらの混合物、及び／又は０．１〜５重量％の、微粒子ＦｅＳ、ＦｅＳ２、Ｆｅ３Ｓ４のうちの１つ以上、若しくはこれらの混合物を添加して前記接種剤を製造することとを含む、方法。
【請求項１７】
前記微粒子Ｂｉ２Ｓ３、並びに前記任意選択の微粒子Ｂｉ２Ｏ３、及び／又は微粒子Ｓｂ２Ｏ３、及び／又は微粒子Ｓｂ２Ｓ３、及び／又は微粒子Ｆｅ３Ｏ４、Ｆｅ２Ｏ３、ＦｅＯのうちの１つ以上、若しくはこれらの混合物、及び／又は微粒子ＦｅＳ、ＦｅＳ２、Ｆｅ３Ｓ４のうちの１つ以上、若しくはこれらの混合物が、存在する場合、前記微粒子ベース合金と混合又はブレンドされる、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記微粒子Ｂｉ２Ｓ３、並びに前記任意選択の微粒子Ｂｉ２Ｏ３、及び／又は微粒子Ｓｂ２Ｏ３、及び／又は微粒子Ｓｂ２Ｓ３、及び／又は微粒子Ｆｅ３Ｏ４、Ｆｅ２Ｏ３、ＦｅＯのうちの１つ以上、若しくはこれらの混合物、及び／又は微粒子ＦｅＳ、ＦｅＳ２、Ｆｅ３Ｓ４のうちの１つ以上、若しくはこれらの混合物が、存在する場合、前記微粒子ベース合金と混合される前に、混合される、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
球状黒鉛を有する鋳鉄の製造における請求項１〜１５に記載の接種剤の、鋳造前に前記接種剤を前記鋳鉄溶融物に添加することによる、又は鋳型内接種剤としての、使用。
【請求項２０】
前記微粒子フェロシリコン系合金及び前記微粒子Ｂｉ２Ｓ３、並びに前記任意選択の微粒子Ｂｉ２Ｏ３、及び／又は微粒子Ｓｂ２Ｏ３、及び／又は微粒子Ｓｂ２Ｓ３、及び／又は微粒子Ｆｅ３Ｏ４、Ｆｅ２Ｏ３、ＦｅＯのうちの１つ以上、若しくはこれらの混合物、及び／又は微粒子ＦｅＳ、ＦｅＳ２、Ｆｅ３Ｓ４のうちの１つ以上、若しくはこれらの混合物が、機械的混合物又はブレンドとして、前記鋳鉄溶融物に添加される、請求項１９に記載の使用。
【請求項２１】
前記微粒子フェロシリコン系合金及び前記微粒子Ｂｉ２Ｓ３、並びに前記任意選択の微粒子Ｂｉ２Ｏ３、及び／又は微粒子Ｓｂ２Ｏ３、及び／又は微粒子Ｓｂ２Ｓ３、及び／又は微粒子Ｆｅ３Ｏ４、Ｆｅ２Ｏ３、ＦｅＯのうちの１つ以上、若しくはこれらの混合物、及び／又は微粒子ＦｅＳ、ＦｅＳ２、Ｆｅ３Ｓ４のうちの１つ以上、若しくはこれらの混合物が、別々にではあるが同時に、前記鋳鉄溶融物に添加される、請求項１９に記載の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、球状黒鉛を有する鋳鉄の製造のためのフェロシリコン系接種剤、及び接種剤の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋳鉄は、典型的には、キュポラ又は誘導炉で製造され、一般に２〜４％の炭素を含有する。炭素は、鉄と密接に混合され、凝固した鋳鉄において炭素がとる形態は、鉄鋳の特性及び性質にとって非常に重要である。炭素が炭化鉄の形態をとる場合、鋳鉄は白鋳鉄と称され、硬質かつ脆性である物理的特性を有し、これは、ほとんどの用途で望ましくない。炭素が黒鉛の形態をとる場合、鋳鉄は軟質であり、機械加工可能である。
【０００３】
黒鉛は、鋳鉄において、層状、芋虫状、又は球状の形態で発生し得る。球状の形状が、最も高強度で最も延性のある種類の鋳鉄を産み出す。
【０００４】
黒鉛がとる形態、並びに黒鉛対炭化鉄の量は、鋳鉄の凝固中に黒鉛の形成を促進する特定の添加剤で制御することができる。これらの添加剤は、ノジュラライザー（nodulariser）及び接種剤と称され、鋳鉄への添加は、それぞれノジュール化（nodularisation）及び接種と称される。鋳鉄製造では、多くの場合、特に薄い切片での炭化鉄の形成が課題である。より厚い鋳造の切片における遅い冷却と比較して、急速に薄い切片を冷却することによって、炭化鉄の形成がもたらされる。鋳鉄製品中の炭化鉄の形成は、「チル」と称される。チルの形成は、「チル深さ」を測定することによって定量化される。また、チルを防止し、かつ、チル深さを低減する接種剤の力は、特にねずみ鋳鉄における、接種剤の力を測定して比較する便利な方法である。ノジュラー鉄では、接種剤の力は、通常、黒鉛ノジュール数密度（nodule number density）を用いて測定され比較される。
【０００５】
業界では、より強い材料が必要とされている。これは、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｖ、Ｍｏなどの炭化物促進元素でのより多くの合金化、並びにより薄い鋳造切片及びより軽量の鋳造の設計を意味する。したがって、チル深さを低減し、ねずみ鋳鉄の機械加工性を改善し、かつ延性鋳鉄中の黒鉛球状体の数密度を増加させる接種剤を開発する一定の必要性が存在する。
【０００６】
接種の正確な化学的性質及びメカニズム、並びに接種剤が異なる鋳鉄溶融物中で機能する理由が完全には理解されていないため、新規な改善された接種剤を業界に提供するために多くの研究が行われている。
【０００７】
カルシウム及び特定の他の元素は、炭化鉄の形成を抑制し、黒鉛の形成を促進すると考えられる。接種剤の大部分はカルシウムを含有する。これらの炭化鉄抑制剤の添加は、通常、フェロシリコン合金の添加によって促進され、おそらくは、最も広く使用されるフェロシリコン合金は、７０〜８０％のケイ素を含有する高ケイ素合金、及び４５〜５５％のケイ素を含有する低ケイ素合金である。接種剤中に通常存在してもよく、鋳鉄中の黒鉛の核形成を刺激するためにフェロシリコン合金として鋳鉄に添加される元素は、例えばＣａ、Ｂａ、Ｓｒ、Ａｌ、希土類金属（ＲＥ）、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｂｉ、Ｓｂ、Ｚｒ及びＴｉである。
【０００８】
炭化物形成の抑制は、接種剤の核形成の性質に関連する。核形成の性質により、接種剤によって形成される核の数が理解される。形成された核の数が多いと、黒鉛ノジュール数密度が増加するため、接種有効性が向上し、炭化物抑制が向上する。更に、高い核形成速度はまた、接種後の溶融鉄の持続的な保持時間中に、接種効果の衰退に対するよりも良好な耐性を与えることができる。接種の衰退は、核集団の合体及び再溶液によって説明することができ、これにより、潜在的核形成部位の総数が減少する。
【０００９】
米国特許第４，４３２，７９３号は、ビスマス、鉛及び／又はアンチモンを含有する接種剤を開示している。ビスマス、鉛及び／又はアンチモンは、高い接種力を有し、核の数の増加をもたらすことが知られている。これらの要素はまた、球状化阻害要素であることも知られており、鋳鉄中のこれらの要素の存在の増加は、球状黒鉛構造の変性を引き起こすことが知られている。米国特許第４，４３２，７９３号による接種剤は、フェロシリコン中で合金化された、０．００５％〜３％の希土類、並びに０．００５％〜３％の、金属元素のビスマス、鉛及び／又はアンチモンのうちの１つを含有するフェロシリコン合金である。
【００１０】
米国特許第５，７３３，５０２号によれば、上記の米国特許第４，４３２，７９３号による接種剤は、合金が製造される時点でビスマス、鉛及び／又はアンチモン収率を改善し、これらの元素が、鉄−ケイ素相中で不良な可溶性を呈する場合に、これらの元素を合金内で均質に分布させる助けとなるいくつかのカルシウムを常に含有する。しかしながら、保管中、製品は崩壊する傾向があり、粒度測定は、増加した量の微粒子に向かう傾向がある。粒度測定の減少は、接種剤の粒界で収集されたカルシウム−ビスマス相の大気水分によって引き起こされる崩壊に関連した。米国特許第５，７３３，５０２号では、ビスマス−マグネシウム二元相、並びにビスマス−マグネシウム−カルシウム三元相は、水によって侵されないことが見出された。この結果は、高ケイ素フェロシリコン合金接種剤でのみ達成され、低ケイ素ＦｅＳｉ接種用では、製品は保存中に崩壊した。したがって、米国特許第５，７３３，５０２号による接種用のフェロシリコン系合金は、０．００５〜３重量％の希土類、０．００５〜３重量％のビスマス、鉛及び／又はアンチモン、０．３〜３重量％のカルシウム並びに０．３〜３重量％のマグネシウムを含有し、Ｓｉ／Ｆｅ比は２を超える。
【００１１】
米国特許出願公開第２０１５／０２８４８３０号は、０．００５〜３重量％の希土類及び０．２〜２重量％のＳｂを含有する、濃厚な鋳鉄部分を処理するための接種合金に関する。この米国特許出願公開第２０１５／０２８４８３０号は、フェロシリコン系合金中の希土類に依存するとき、濃厚な部分の安定化された球状部分を伴い、純粋なアンチモンの液体鋳鉄への添加の欠点を伴わずに、アンチモンが、有効な接種を可能にすることを発見した。米国特許出願公開第２０１５／０２８４８３０号による接種剤は、典型的には、鋳鉄並びにノジュラライザー処理を事前調整するための、鋳鉄浴の接種の文脈で使用されるものと記載されている。米国特許出願公開第２０１５／０２８４８３０号による接種剤は、６５重量％のＳｉ、１．７６重量％のＣａ、１．２３重量％のＡｌ、０．１５重量％のＳｂ、０．１６重量％のＲＥ、７．９重量％のＢａ、及び残部の鉄を含有する。
【００１２】
国際公開第９５／２４５０８号からは、核形成速度の増加を示す鋳鉄接種剤が知られている。この接種剤は、カルシウム及び／又はストロンチウム及び／又はバリウム、４％未満のアルミニウム、並びに０．５〜１０％の、１つ以上の金属酸化物の形態である酸素を含有するフェロシリコン系接種剤である。しかしながら、国際公開第９５／２４５０８号による接種剤を使用して形成された核の数の再現性は、むしろ低いことが判明した。場合によっては、多数の核が鋳鉄において形成されるが、他の例では、形成された核の数は、むしろ低い。国際公開第９５／２４５０８号による接種剤は、上記の理由のために、実際にはほとんど使用されていないことが見出された。
【００１３】
国際公開第９９／２９９１１号からは、硫黄の、国際公開第９５／２４５０８号の接種剤への添加が、鋳鉄の接種において正の効果を有し、核の再現性を増加させることが知られている。
【００１４】
国際公開第９５／２４５０８号及び国際公開第９９／２９９１１号では、酸化鉄、ＦｅＯ、Ｆｅ２Ｏ３及びＦｅ３Ｏ４は好ましい金属酸化物である。これらの特許出願に記載されている他の金属酸化物は、ＳｉＯ２、ＭｎＯ、ＭｇＯ、ＣａＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２及びＣａＳｉＯ３、ＣｅＯ２、ＺｒＯ２である。好ましい金属硫化物は、ＦｅＳ、ＦｅＳ２、ＭｎＳ、ＭｇＳ、ＣａＳ及びＣｕＳからなる群から選択される。
【００１５】
米国特許出願公開第２０１６／００４７００８号では、液体鋳鉄を処理するための微粒子接種剤であって、一方では、液体鋳鉄中の易融性材料（fusible material）で作製された担体粒子、他方では、黒鉛の発芽及び成長を促進する材料で作製され、担体粒子の表面に不連続な様式で配置され、分散された表面粒子を含み、表面粒子は、それらの直径ｄ５０が支持粒子の直径ｄ５０の１／１０以下であるような粒度分布を呈している、微粒子接種剤が知られている。米国特許出願公開第２０１６／００４７００８号の接種剤の目的は、とりわけ、鋳鉄の基本的な組成に対する異なる厚さ及び低感度を有する鋳鉄部分の接種であると示されている。
【００１６】
したがって、黒鉛ノジュール数密度が増加して接種有効性が向上する、改善された核形成特性を有し、多数の核を形成する接種剤を提供することが望まれている。別の要望は、高性能の接種剤を提供することである。更なる要望は、接種後の溶融鉄の持続的な保持時間中に、接種効果の低下に対するより良好な耐性を与えることができる接種剤を提供することである。別の要望は、接種剤の製造において、従来技術のビスマスで合金化した接種物と比較してビスマス収率が高いビスマスを含有するＦｅＳｉ系接種剤を提供することである。上記の要望のうちの少なくともいくつかは、本発明、並びに以下の説明において明らかとなる他の利点を満たす。
【発明の概要】
【００１７】
国際公開第９９／２９９１１号による先行技術の接種剤は、高性能の接種剤であると考えられ、これは延性鋳鉄に多数のノジュールを与える。ここで、国際公開第９９／２９９１１号の接種剤への硫化ビスマスの添加は、驚くべきことに、硫化ビスマスを含有する接種剤を鋳鉄に添加する際に、鋳鉄中の核の数又はノジュール数密度が著しく多くなることが判明している。
【００１８】
第１の態様では、本発明は、球状黒鉛を有する鋳鉄の製造のための接種剤に関し、この接種剤は、４０〜８０重量％のＳｉ、０．０２〜８重量％のＣａ、０〜５重量％のＳｒ、０〜１２重量％のＢａ、０〜１５重量％の希土類金属、０〜５重量％のＭｇ、０．０５〜５重量％のＡｌ、０〜１０重量％のＭｎ、０〜１０重量％のＴｉ、０〜１０重量％のＺｒ、残部の通常量のＦｅ及び不可避不純物（incidental impurities）からなる微粒子フェロシリコン合金を含み、この接種剤は、更に、接種剤の総重量に基づいて、０．１〜１５重量％の微粒子Ｂｉ２Ｓ３、並びに任意選択的に０．１〜１５重量％の微粒子Ｂｉ２Ｏ３、及び／又は０．１〜１５重量％の微粒子Ｓｂ２Ｏ３、及び／又は０．１〜１５重量％の微粒子Ｓｂ２Ｓ３、及び／又は０．１〜５重量％の、微粒子Ｆｅ３Ｏ４、Ｆｅ２Ｏ３、ＦｅＯのうちの１つ以上、若しくはこれらの混合物、及び／又は０．１〜５重量％の、微粒子ＦｅＳ、ＦｅＳ２、Ｆｅ３Ｓ４のうちの１つ以上、若しくはこれらの混合物を含有する。
【００１９】
一実施形態では、フェロシリコン合金は、４５〜６０重量％のＳｉを含む。接種剤の別の実施形態では、フェロシリコン合金は、６０〜８０重量％のＳｉを含む。
【００２０】
一実施形態では、希土類金属としては、Ｃｅ、Ｌａ、Ｙ及び／又はミッシュメタルが挙げられる。一実施形態では、フェロシリコン合金は、最大で１０重量％の希土類金属を含む。一実施形態では、フェロシリコン合金は、０．５〜３重量％のＣａを含む。一実施形態では、フェロシリコン合金は、０〜３重量％のＳｒを含む。更なる実施形態では、フェロシリコン合金は、０．２〜３重量％のＳｒを含む。一実施形態では、フェロシリコン合金は、０〜５重量％のＢａを含む。更なる実施形態では、フェロシリコン合金は、０．１〜５重量％のＢａを含む。一実施形態では、フェロシリコン合金は、０．５〜５重量％のＡｌを含む。一実施形態では、フェロシリコン合金は、最大で６重量％のＭｎ及び／又はＴｉ及び／又はＺｒを含む。一実施形態では、フェロシリコン合金は、１重量％未満のＭｇを含む。
【００２１】
一実施形態では、接種剤は、０．５〜１０重量％の微粒子Ｂｉ２Ｓ３を含む。
【００２２】
一実施形態では、接種剤は、０．１〜１０％の微粒子Ｂｉ２Ｏ３を含む。
【００２３】
一実施形態では、接種剤は、０．１〜８％の微粒子Ｓｂ２Ｏ３を含む。
【００２４】
一実施形態では、接種剤は、０．１〜８％の微粒子Ｓｂ２Ｓ３を含む。
【００２５】
一実施形態では、接種剤は、０．５〜３％の、微粒子Ｆｅ３Ｏ４、Ｆｅ２Ｏ３、ＦｅＯのうちの１つ以上、若しくはこれらの混合物、及び／又は０．５〜３％の、微粒子ＦｅＳ、ＦｅＳ２、Ｆｅ３Ｓ４のうちの１つ以上、若しくはこれらの混合物を含む。
【００２６】
一実施形態では、微粒子Ｂｉ２Ｓ３、並びに任意選択の微粒子Ｂｉ２Ｏ３、及び／又は微粒子Ｓｂ２Ｏ３、及び／又は微粒子Ｓｂ２Ｓ３、及び／又は微粒子Ｆｅ３Ｏ４、Ｆｅ２Ｏ３、ＦｅＯのうちの１つ以上、若しくはこれらの混合物、及び／又は微粒子ＦｅＳ、ＦｅＳ２、Ｆｅ３Ｓ４のうちの１つ以上、若しくはこれらの混合物の総量（スルフィド／オキシド化合物の和）は、接種剤の総重量に基づいて最大で２０重量％である。別の実施形態では、微粒子Ｂｉ２Ｓ３、並びに任意選択の微粒子Ｂｉ２Ｏ３、及び／又は微粒子Ｓｂ２Ｏ３、及び／又は微粒子Ｓｂ２Ｓ３、及び／又は微粒子Ｆｅ３Ｏ４、Ｆｅ２Ｏ３、ＦｅＯのうちの１つ以上、若しくはこれらの混合物、及び／又は微粒子ＦｅＳ、ＦｅＳ２、Ｆｅ３Ｓ４のうちの１つ以上、若しくはこれらの混合物の総量は、接種剤の総重量に基づいて最大で１５重量％である。
【００２７】
一実施形態では、接種剤は、微粒子フェロシリコン合金及び微粒子Ｂｉ２Ｓ３、並びに任意選択の微粒子Ｂｉ２Ｏ３、及び／又は微粒子Ｓｂ２Ｏ３、及び／又は微粒子Ｓｂ２Ｓ３、及び／又は微粒子Ｆｅ３Ｏ４、Ｆｅ２Ｏ３、ＦｅＯのうちの１つ以上、若しくはこれらの混合物、及び／又は微粒子ＦｅＳ、ＦｅＳ２、Ｆｅ３Ｓ４のうちの１つ以上、若しくはこれらの混合物の、ブレンド又は機械的／物理的混合物の形態である。
【００２８】
一実施形態では、微粒子Ｂｉ２Ｓ３、並びに任意選択の微粒子Ｂｉ２Ｏ３、及び／又は微粒子Ｓｂ２Ｏ３、及び／又は微粒子Ｓｂ２Ｓ３、及び／又は微粒子Ｆｅ３Ｏ４、Ｆｅ２Ｏ３、ＦｅＯのうちの１つ以上、若しくはこれらの混合物、及び／又は微粒子ＦｅＳ、ＦｅＳ２、Ｆｅ３Ｓ４のうちの１つ以上、若しくはこれらの混合物は、微粒子フェロシリコン系合金上のコーティング化合物として存在する。
【００２９】
一実施形態では、微粒子Ｂｉ２Ｓ３、並びに任意選択の微粒子Ｂｉ２Ｏ３、及び／又は微粒子Ｓｂ２Ｏ３、及び／又は微粒子Ｓｂ２Ｓ３、及び／又は微粒子Ｆｅ３Ｏ４、Ｆｅ２Ｏ３、ＦｅＯのうちの１つ以上、若しくはこれらの混合物、及び／又は微粒子ＦｅＳ、ＦｅＳ２、Ｆｅ３Ｓ４のうちの１つ以上、若しくはこれらの混合物は、結合剤の存在下、微粒子フェロシリコン系合金と機械的に混合又はブレンドされる。
【００３０】
一実施形態では、接種剤は、微粒子フェロシリコン合金及び微粒子Ｂｉ２Ｓ３、並びに任意選択の微粒子Ｂｉ２Ｏ３、及び／又は微粒子Ｓｂ２Ｏ３、及び／又は微粒子Ｓｂ２Ｓ３、及び／又は微粒子Ｆｅ３Ｏ４、Ｆｅ２Ｏ３、ＦｅＯのうちの１つ以上、若しくはこれらの混合物、及び／又は微粒子ＦｅＳ、ＦｅＳ２、Ｆｅ３Ｓ４のうちの１つ以上、若しくはこれらの混合物の、混合物から、結合剤の存在下で作製される凝集体の形態である。
【００３１】
一実施形態では、接種剤は、微粒子フェロシリコン合金及び微粒子Ｂｉ２Ｓ３、並びに任意選択の微粒子Ｂｉ２Ｏ３、及び／又は微粒子Ｓｂ２Ｏ３、及び／又は微粒子Ｓｂ２Ｓ３、及び／又は微粒子Ｆｅ３Ｏ４、Ｆｅ２Ｏ３、ＦｅＯのうちの１つ以上、若しくはこれらの混合物、及び／又は微粒子ＦｅＳ、ＦｅＳ２、Ｆｅ３Ｓ４のうちの１つ以上、若しくはこれらの混合物の、混合物から、結合剤の存在下で作製されるブリケットの形態である。
【００３２】
一実施形態では、微粒子フェロシリコン系合金及び微粒子Ｂｉ２Ｓ３、並びに任意選択の微粒子Ｂｉ２Ｏ３、及び／又は微粒子Ｓｂ２Ｏ３、及び／又は微粒子Ｓｂ２Ｓ３、及び／又は微粒子Ｆｅ３Ｏ４、Ｆｅ２Ｏ３、ＦｅＯのうちの１つ以上、若しくはこれらの混合物、及び／又は微粒子ＦｅＳ、ＦｅＳ２、Ｆｅ３Ｓ４のうちの１つ以上、若しくはこれらの混合物が、別々であるが同時に、液体鋳鉄に添加される。
【００３３】
第２の態様では、本発明は、本発明による接種剤を製造する方法に関し、この方法は、４０〜８０重量％のＳｉ、０．０２〜８重量％のＣａ、０〜５重量％のＳｒ、０〜１２重量％のＢａ、０〜１５重量％の希土類金属、０〜５重量％のＭｇ、０．０５〜５重量％のＡｌ、０〜１０重量％のＭｎ、０〜１０重量％のＴｉ、０〜１０重量％のＺｒ、残部の通常量のＦｅ及び不可避不純物を含む微粒子ベース合金を準備することと、微粒子ベースに、接種剤の総重量に基づいて、０．１〜１５重量％の微粒子Ｂｉ２Ｓ３、並びに任意選択的に０．１〜１５重量％の微粒子Ｂｉ２Ｏ３、及び／又は０．１〜１５重量％の微粒子Ｓｂ２Ｏ３、及び／又は０．１〜１５重量％の微粒子Ｓｂ２Ｓ３、及び／又は０．１〜５重量％の、微粒子Ｆｅ３Ｏ４、Ｆｅ２Ｏ３、ＦｅＯのうちの１つ以上、若しくはこれらの混合物、及び／又は０．１〜５重量％の、微粒子ＦｅＳ、ＦｅＳ２、Ｆｅ３Ｓ４のうちの１つ以上、若しくはこれらの混合物を添加して接種剤を製造することとを含む。
【００３４】
本方法の一実施形態では、微粒子Ｂｉ２Ｓ３、並びに任意選択の微粒子Ｂｉ２Ｏ３、及び／又は微粒子Ｓｂ２Ｏ３、及び／又は微粒子Ｓｂ２Ｓ３、及び／又は微粒子Ｆｅ３Ｏ４、Ｆｅ２Ｏ３、ＦｅＯのうちの１つ以上、若しくはこれらの混合物、及び／又は微粒子ＦｅＳ、ＦｅＳ２、Ｆｅ３Ｓ４のうちの１つ以上、若しくはこれらの混合物が、存在する場合、微粒子ベース合金と、機械的に混合又はブレンドされる。
【００３５】
本方法の一実施形態では、微粒子Ｂｉ２Ｓ３、並びに任意選択の微粒子Ｂｉ２Ｏ３、及び／又は微粒子Ｓｂ２Ｏ３、及び／又は微粒子Ｓｂ２Ｓ３、及び／又は微粒子Ｆｅ３Ｏ４、Ｆｅ２Ｏ３、ＦｅＯのうちの１つ以上、若しくはこれらの混合物、及び／又は微粒子ＦｅＳ、ＦｅＳ２、Ｆｅ３Ｓ４のうちの１つ以上、若しくはこれらの混合物が、存在する場合、微粒子ベース合金と混合される前に、機械的に混合される。
【００３６】
本方法の一実施形態では、微粒子Ｂｉ２Ｓ３、並びに任意選択の微粒子Ｂｉ２Ｏ３、及び／又は微粒子Ｓｂ２Ｏ３、及び／又は微粒子Ｓｂ２Ｓ３、及び／又は微粒子Ｆｅ３Ｏ４、Ｆｅ２Ｏ３、ＦｅＯのうちの１つ以上、若しくはこれらの混合物、及び／又は微粒子ＦｅＳ、ＦｅＳ２、Ｆｅ３Ｓ４のうちの１つ以上、若しくはこれらの混合物が、存在する場合、結合剤の存在下、微粒子ベース合金と、機械的に混合又はブレンドされる。本方法の更なる実施形態では、機械的に混合された又はブレンドされた微粒子ベース合金、微粒子Ｂｉ２Ｓ３、並びに任意選択の微粒子Ｂｉ２Ｏ３、及び／又は微粒子Ｓｂ２Ｏ３、及び／又は微粒子Ｓｂ２Ｓ３、及び／又は微粒子Ｆｅ３Ｏ４、Ｆｅ２Ｏ３、ＦｅＯのうちの１つ以上、若しくはこれらの混合物、及び／又は微粒子ＦｅＳ、ＦｅＳ２、Ｆｅ３Ｓ４のうちの１つ以上、若しくはこれらの混合物が、存在する場合、更に、結合剤の存在下、凝集体又はブリケットへと形成される。
【００３７】
別の態様では、本発明は、球状黒鉛を有する鋳鉄の製造における上に定義した接種剤の、鋳造前に接種剤を鋳鉄溶融物に添加することによる、鋳型内接種剤としての又は鋳造と同時での使用に関する。
【００３８】
接種剤の使用の一実施形態では、微粒子フェロシリコン系合金及び微粒子Ｂｉ２Ｓ３、並びに任意選択の微粒子Ｂｉ２Ｏ３、及び／又は微粒子Ｓｂ２Ｏ３、及び／又は微粒子Ｓｂ２Ｓ３、及び／又は微粒子Ｆｅ３Ｏ４、Ｆｅ２Ｏ３、ＦｅＯのうちの１つ以上、若しくはこれらの混合物、及び／又は微粒子ＦｅＳ、ＦｅＳ２、Ｆｅ３Ｓ４のうちの１つ以上、若しくはこれらの混合物が、機械的／物理的混合物又はブレンドとして、鋳鉄溶融物に添加される。
【００３９】
接種剤の使用の一実施形態では、微粒子フェロシリコン系合金及び微粒子Ｂｉ２Ｓ３、並びに任意選択の微粒子Ｂｉ２Ｏ３、及び／又は微粒子Ｓｂ２Ｏ３、及び／又は微粒子Ｓｂ２Ｓ３、及び／又は微粒子Ｆｅ３Ｏ４、Ｆｅ２Ｏ３、ＦｅＯのうちの１つ以上、若しくはこれらの混合物、及び／又は微粒子ＦｅＳ、ＦｅＳ２、Ｆｅ３Ｓ４のうちの１つ以上、若しくはこれらの混合物が、別々にではあるが同時に、鋳鉄溶融物に添加される。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】実施例１の溶融物Ｅの鋳鉄サンプルにおけるノジュール数密度（１ｍｍ２当たりのノジュール数、略記Ｎ／ｍｍ２）を示す図である。
【図２】実施例１の溶融物Ｆの鋳鉄サンプルにおけるノジュール数密度（１ｍｍ２当たりのノジュール数、略記Ｎ／ｍｍ２）を示す図である。
【図３】実施例２の溶融物Ｈの鋳鉄サンプルにおけるノジュール数密度（１ｍｍ２当たりのノジュール数、略記Ｎ／ｍｍ２）を示す図である。
【図４】実施例２の溶融物Ｉの鋳鉄サンプルにおけるノジュール数密度（１ｍｍ２当たりのノジュール数、略記Ｎ／ｍｍ２）を示す図である。
【図５】実施例３の溶融物Ｙの鋳鉄サンプルにおけるノジュール数密度（１ｍｍ２当たりのノジュール数、略記Ｎ／ｍｍ２）を示す図である。
【図６】実施例４の溶融物Ｘの鋳鉄サンプルにおけるノジュール数密度（１ｍｍ２当たりのノジュール数、略記Ｎ／ｍｍ２）を示す図である。
【図７】実施例４の溶融物Ｙの鋳鉄サンプルにおけるノジュール数密度（１ｍｍ２当たりのノジュール数、略記Ｎ／ｍｍ２）を示す図である。
【図８】実施例５の鋳鉄サンプルにおけるノジュール数密度（１ｍｍ２当たりのノジュール数、略記Ｎ／ｍｍ２）を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
本発明によれば、球状黒鉛を有する鋳鉄の製造のために、高強力な接種剤が提供される。接種剤は、微粒子硫化ビスマス（Ｂｉ２Ｓ３）と合わされたＦｅＳｉベース合金を含み、任意選択的にまた、酸化ビスマス（Ｂｉ２Ｏ３）、硫化アンチモン（Ｓｂ２Ｓ３）、酸化アンチモン（Ｓｂ２Ｏ３）、酸化鉄（Ｆｅ３Ｏ４、Ｆｅ２Ｏ３、ＦｅＯのうちの１つ以上、若しくはこれらの混合物）、及び硫化鉄（ＦｅＳ、ＦｅＳ２、Ｆｅ３Ｓ４のうちの１つ以上、若しくはこれらの混合物）から選ばれる他の微粒子金属酸化物及び／又は微粒子金属硫化物も含む。本発明による接種剤は、製造が容易であり、かつそれは、接種剤中のビスマス及びアンチモンの量を制御し多様にすることが容易である。複雑かつ高価な合金化工程は回避され、したがって、接種剤は、Ｂｉ及び／又はＳｂを含有する従来技術の接種剤と比較して、より低コストで製造することができる。
【００４２】
球状黒鉛を有する延性鋳鉄を製造する製造プロセスでは、鋳鉄溶融物は、通常、接種処理の前に、例えばＭｇＦｅＳｉ合金を使用することによって、ノジュラライザーで処理される。ノジュール化処理は、それが沈殿し、続いて成長するときに、黒鉛の形態をフレークからノジュールへ変更するという目的を有する。これがなされる方法は、界面黒鉛／溶融物の界面の界面エネルギーを変化させることによる。Ｍｇ及びＣｅが、界面エネルギーを変化させる元素であり、ＭｇがＣｅよりも効果的であることが知られている。Ｍｇがベース鉄溶融物に添加されると、最初に酸素及び硫黄と反応し、ノジュール化効果を有することになるのは「遊離マグネシウム」のみである。ノジュール化反応は激しく、溶融物の撹拌をもたらし、表面上に浮遊するスラグを生成する。溶融物中に既に存在した（原材料によって導入された）黒鉛についての、及び上部のスラグの一部であり除去された他の包含物についての核形成部位のほとんどにおいて、激しい反応がもたらされることになる。しかしながら、ノジュール化処理中に生成されたいくつかのＭｇＯ及びＭｇＳ包含物は、依然として溶融物中に存在する。これらの包含物は、そのような良好な核形成部位ではない。
【００４３】
接種の主要な機能は、黒鉛の核形成部位を導入することによって炭化物形成を防止することである。核形成部位を導入することに加えて、接種はまた、包含物に層（Ｃａ、Ｂａ又はＳｒ）を添加することにより、ノジュール化処理中に形成されたＭｇＯ及びＭｇＳ包含物を核形成部位へと変換する。
【００４４】
本発明によれば、微粒子ＦｅＳｉベース合金は、４０〜８０重量％のＳｉを含むべきである。純粋なＦｅＳｉ合金は、弱い接種剤であるが、活性元素のための一般的な合金担体であり、溶融物中の良好な分散を可能にする。したがって、接種剤用の様々な既知のＦｅＳｉ合金組成物が存在する。ＦｅＳｉ合金接種剤中の従来の合金元素としては、Ｃａ、Ｂａ、Ｓｒ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｚｒ、Ｍｎ、Ｔｉ及びＲＥ（特にＣｅ及びＬａ）が挙げられる。合金元素の量は多様であってもよい。通常、接種剤は、ねずみ鉄、圧密鉄、及び延性鉄の製造において異なる要件を提供するように設計される。本発明による接種剤は、約４０〜８０重量％のケイ素含有量を有するＦｅＳｉベース合金を含んでもよい。合金元素は、約０．０２〜８重量％のＣａ、約０〜５重量％のＳｒ、約０〜１２重量％のＢａ、約０〜１５重量％の希土類金属、約０〜５重量％のＭｇ、約０．０５〜５重量％のＡｌ、約０〜１０重量％のＭｎ、約０〜１０重量％のＴｉ、約０〜１０重量％のＺｒ、残部の通常量のＦｅ及び不可避不純物を含むことができる。
【００４５】
ＦｅＳｉベース合金は、６０〜８０％のケイ素を含有する高ケイ素合金であっても、４５〜６０％のケイ素を含有する低ケイ素合金であってもよい。ケイ素は、通常、鋳鉄合金中に存在し、かつ溶液から炭素を押し出し、黒鉛の形成を促進する鋳鉄中の黒鉛安定化元素である。ＦｅＳｉベース合金は、例えば０．２〜６ｍｍのような接種剤の従来の範囲内にある粒径を有するべきである。ＦｅＳｉ合金の、微粉などの、より小さい粒径がまた本発明においても適用されて接種剤を製造してもよいことに留意されたい。ＦｅＳｉベース合金の非常に小さな粒子を使用する場合、接種剤は、凝集体（例えば、顆粒）の形態であってもブリケットの形態であってもよい。本発明の接種剤の凝集体及び／又はブリケットを調製するために、Ｂｉ２Ｓ３粒子、並びに任意選択の微粒子Ｂｉ２Ｏ３、及び／又は微粒子Ｓｂ２Ｏ３、及び／又はＦｅ３Ｏ４、Ｆｅ２Ｏ３、ＦｅＯのうちの１つ以上、若しくはこれらの混合物、及び／又はＦｅＳ、ＦｅＳ２、Ｆｅ３Ｓ４うちの１つ以上、若しくはこれらの混合物が、結合剤の存在下、機械的混合又はブレンドによって微粒子フェロシリコン合金と混合され、続いて既知の方法に従って粉末混合物の凝集体化が行われる。結合剤は、例えば、ケイ酸ナトリウム溶液であってもよい。凝集体は、好適な製品サイズを有する顆粒であってもよく、又は必要な最終製品サイズに破砕されてふるい分けされてもよい。
【００４６】
様々な異なる包含物（硫化物、酸化物、窒化物、及びケイ酸塩）を、液体状態で形成することができる。ＩＩＡ族元素（Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、及びＢａ）の硫化物及び酸化物は、非常に類似した結晶相及び高融点を有する。ＩＩＡ族元素群は、液体鉄中に安定な酸化物を形成することが知られており、したがって、これらの元素に基づく接種剤及びノジュラライザーが有効な酸化防止剤であることが知られている。カルシウムは、フェロシリコン接種剤中の最も一般的な微量元素である。本発明によれば、微粒子ＦｅＳｉ系合金は、約０．０２〜約８重量％のカルシウムを含む。いくつかの用途では、ＦｅＳｉベース合金中に低含有量、例えば、０．０２〜０．５重量％のＣａを有することが望ましい。カルシウムがビスマス（及びアンチモン）の収率を向上させるために必要な元素と見なされる合金化ビスマスを含有する従来の接種剤フェロシリコン合金と比較して、本発明による接種剤中に、溶解性目的のためのカルシウムは不要である。他の用途では、Ｃａ含有量はより高くてもよく、例えば０．５〜８重量％であり得る。高レベルのＣａは、スラグ形成を増加させ得るが、通常は所望されない。複数の接種剤は、ＦｅＳｉ合金中に約０．５〜３重量％のＣａを含む。
【００４７】
ＦｅＳｉベース合金は、最大で約５重量％のストロンチウムを含むべきである。０．２〜３重量％のＳｒ量が、典型的には好適である。
【００４８】
バリウムが、ＦｅＳｉ接種合金中に最大で約１２重量％の量で存在してもよい。Ｂａは、接種後の溶融鉄の持続的な保持時間中の接種効果の減衰に対するより良好な耐性を与えること、より広い温度範囲にわたってより良好な効率を与えることが知られている。多くのＦｅＳｉ合金接種剤は、約０．１〜５重量％のＢａを含む。バリウムがカルシウムと共に使用される場合、その２つは一緒に作用して、等量のカルシウムよりも大きなチルの低減をもたらすことができる。
【００４９】
マグネシウムが、ＦｅＳｉ接種合金中に最大で約５重量％の量で存在してもよい。しかしながら、通常、Ｍｇが延性鉄の製造のためのノジュール化処理に添加されるため、接種剤中のＭｇの量は低くてもよく、例えば最大で約０．１重量％であってもよい。マグネシウムがビスマス含有相を安定化させるために必要な元素と見なされる、合金化ビスマスを含有する従来の接種剤フェロシリコン合金と比較して、本発明による接種剤中に、安定化目的のためのマグネシウムは不要である。
【００５０】
ＦｅＳｉベース合金は、最大で１５重量％の希土類金属（ＲＥ）を含んでもよい。ＲＥは、少なくともＣｅ、Ｌａ、Ｙ及び／又はミッシュメタルを含む。ミッシュメタルは、典型的にはおよそ５０％のＣｅ及び２５％のＬａを、少量のＮｄ及びＰｒと共に含む希土類元素の合金である。黒鉛のノジュールカウント数、及びＳｂ、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｔｉなどの破壊元素（subversive element）を含有する延性鉄におけるノジュール度を回復するためにＲＥの添加が使用されることが多い。一部の接種剤では、ＲＥの量は、最大で１０重量％である。場合によっては、過剰なＲＥが、塊状の黒鉛配合物へと至らせる場合がある。したがって、一部の用途では、ＲＥの量は、少なく、例えば、０．１〜３重量％であるべきである。好ましくは、ＲＥは、Ｃｅ及び／又はＬａである。
【００５１】
アルミニウムがチル低減剤として強い効果を有することが報告されている。Ａｌは、多くの場合、延性鉄の製造のために、ＦｅＳｉ合金接種剤中でＣａと組み合わされる。本発明では、Ａｌ含有量は、最大で約５重量％、例えば０．１〜５重量％であるべきである。
【００５２】
ジルコニウム、マンガン及び／又はチタンがまた、多くの場合、接種剤中に存在する。上述の元素と同様に、Ｚｒ、Ｍｎ及びＴｉは、黒鉛の核形成プロセスにおいて重要な役割を果たし、凝固中に不均質な核形成事象の結果として形成されると想定される。ＦｅＳｉベース合金中のＺｒの量は、最大で約１０重量％、例えば最大で６重量％であってもよい。ＦｅＳｉベース合金中のＭｎの量は、最大で約１０重量％、例えば最大で６重量％であってもよい。ＦｅＳｉベース合金中のＴｉの量はまた、最大で約１０重量％、例えば最大で６重量％であってもよい。
【００５３】
ビスマス及びアンチモンは、高い接種力を有すること、及び核の数の増加を提供することが知られる。しかしながら、溶融物中のＢｉ及び／又はＳｂのような少量の元素（破壊元素とも呼ばれる）の存在がノジュール度を低減することがある。この負の効果は、Ｃｅ又は他のＲＥ金属を使用することによって中和することができる。本発明によると、微粒子Ｂｉ２Ｓ３の量は、接種剤の総量に基づいて０．１〜１５重量％であるべきである。いくつかの実施形態では、Ｂｉ２Ｓ３の量は、０．２〜１０重量％である。高いノジュールカウント数はまた、接種剤が、接種剤の総重量に基づいて０．５〜８重量％の微粒子Ｂｉ２Ｓ３を含有するときにも観察される。
【００５４】
Ｂｉ２Ｓ３（及び任意選択的にＢｉ２Ｏ３）をＦｅＳｉ系合金接種剤と共に導入することは、反応物を、溶融物中に浮遊するＭｇ包含物及び「遊離」Ｍｇを有する既に存在している系に添加することである。接種剤の添加は激しい反応ではなく、Ｂｉ収率（溶融物中に残存するＢｉ／Ｂｉ２Ｓ３（及びＢｉ２Ｏ３））が高いものであると予想される。Ｂｉ２Ｓ３粒子は、小さい粒径、すなわちミクロンサイズ（例えば、１〜１０μｍ）を有するべきであり、これにより、鋳鉄溶融物中に導入されたときに、Ｂｉ２Ｓ３粒子の非常に迅速な融解又は溶解が起きる。有利には、Ｂｉ２Ｓ３粒子は、微粒子ＦｅＳｉベース合金、並びに、存在する場合には、微粒子Ｂｉ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｓ３と、Ｆｅ３Ｏ４、Ｆｅ２Ｏ３、ＦｅＯのうちの１つ以上、若しくはこれらの混合物、及び／又はＦｅＳ、ＦｅＳ２、Ｆｅ３Ｓ４のうちの１つ以上、若しくはこれらの混合物と、接種剤を鋳鉄溶融物中に添加する前に、混合される。
【００５５】
微粒子Ｂｉ２Ｏ３の量は、存在する場合、接種剤の総量に基づいて０．１〜１５重量％であるべきである。いくつかの実施形態では、Ｂｉ２Ｏ３の量は、０．１〜１０重量％であり得る。Ｂｉ２Ｏ３の量はまた、接種剤の総重量に基づいて約０．５〜約３．５重量％であり得る。Ｂｉ２Ｏ３の粒径は、Ｂｉ２Ｓ３粒子と同様、すなわちミクロンサイズ、例えば、１〜１０μｍであるべきである。
【００５６】
ＢｉをＦｅＳｉ合金と合金化する代わりに、存在する場合、Ｂｉ２Ｓ３粒子及びＢｉ２Ｏ３の形態であるＢｉを添加することは、いくつかの利点を有する。Ｂｉがフェロシリコン合金中で不良な溶解度を有するため、溶融したフェロシリコンに対する添加したＢｉ金属の収率は低く、それにより、Ｂｉ含有ＦｅＳｉ合金接種剤のコストが増加する。更に、元素Ｂｉの密度が高いため、鋳造中及び凝固中に均質な合金を得ることは、困難であり得る。別の困難は、ＦｅＳｉ系接種剤中の他の元素と比較して低い融解温度に起因する、Ｂｉ金属の揮発性（volatile nature）である。存在する場合、Ｂｉを、硫化物及び酸化物としてＦｅＳｉベース合金と共に添加することは、従来の合金化プロセスと比較しておそらくは低い生産コストで製造することが容易な接種剤を提供し、Ｂｉの量は容易に制御され、再現可能である。更に、ＦｅＳｉ合金に合金化する代わりに、存在する場合、Ｂｉが硫化物及び酸化物として添加される場合、例えば、より小さい製品シリーズのために、接種剤の組成を多様にすることが容易である。更に、Ｂｉは高い接種力を有することが知られているが、酸素と硫黄との両方がまた本発明の接種剤の性能にとって重要であるため、Ｂｉを硫化物及び酸化物として添加することの別の利点を提供する。
【００５７】
微粒子Ｓｂ２Ｏ３の量は、存在する場合、接種剤の総量に基づいて０．１〜１５重量％であるべきである。いくつかの実施形態では、Ｓｂ２Ｏ３の量は、０．１〜８重量％であり得る。Ｓｂ２Ｏ３の量はまた、接種剤の総重量に基づいて約０．５〜約３．５重量％でもあり得る。微粒子Ｓｂ２Ｓ３の量は、存在する場合、接種剤の総量に基づいて０．１〜１５重量％であるべきである。いくつかの実施形態では、Ｓｂ２Ｓ３の量は、０．１〜８重量％であり得る。Ｓｂ２Ｓ３の量はまた、接種剤の総重量に基づいて約０．５〜約３．５重量％でもあり得る。
【００５８】
Ｓｂ２Ｏ３粒子及びＳｂ２Ｓ３粒子は、小さい粒径、すなわちミクロンサイズ、例えば１０〜１５０μｍを有するべきであり、これにより、鋳鉄溶融物に導入されるとき、Ｓｂ２Ｏ３粒子及び／又はＳｂ２Ｓ３粒子の非常に迅速な融解及び／又は溶解をもたらす。
【００５９】
ＳｂをＦｅＳｉ合金と合金化する代わりに、Ｓｂ２Ｏ３粒子及び／又はＳｂ２Ｓ３粒子の形態であるＳｂを添加することにより、いくつかの利点を提供する。Ｓｂは強力な接種剤であるが、酸素及び硫黄がまた、接種剤の性能にとって重要である。別の利点は、接種剤組成物の良好な再現性及び柔軟性であり、その理由は、接種剤中の微粒子Ｓｂ２Ｏ３及び／又はＳｂ２Ｓ３の量及び均質性が容易に制御されるためである。接種剤の量を制御し、接種剤の均質な組成を有することの重要性は、アンチモンが通常のｐｐｍレベルで添加されるという事実を考慮すると明らかである。不均質な接種剤を添加することは、鋳鉄中の接種元素の誤った量をもたらし得る。なおも別の利点は、ＦｅＳｉ系合金中でアンチモンを合金化することを含む方法と比較して、よりコスト効果的な接種剤の製造である。
【００６０】
微粒子Ｆｅ３Ｏ４、Ｆｅ２Ｏ３、ＦｅＯのうちの１つ以上、又はこれらの混合物の総量は、存在する場合、接種剤の総量に基づいて０．１〜５重量％であるべきである。いくつかの実施形態では、Ｆｅ３Ｏ４、Ｆｅ２Ｏ３、ＦｅＯのうちの１つ以上、又はこれらの混合物の量は、０．５〜３重量％であり得る。Ｆｅ３Ｏ４、Ｆｅ２Ｏ３、ＦｅＯのうちの１つ以上、又はこれらの混合物の量はまた、接種剤の総重量に基づいて約０．８〜約２．５重量％でもあり得る。冶金分野などの工業用途のための市販の酸化鉄製品は、異なる種類の酸化鉄化合物及び相を含む組成物を有し得る。酸化鉄の主な種類は、Ｆｅ３Ｏ４、Ｆｅ２Ｏ３及び／又はＦｅＯ（ＦｅＩＩ及びＦｅＩＩＩ、酸化鉄（ＩＩ、ＩＩＩ）の他の混合酸化物相を含む）であり、これらは全て、本発明による接種剤中で使用することができる。工業用途のための市販の酸化鉄製品は、微量の（重要ではない）他の金属酸化物を不純物として含んでもよい。
【００６１】
微粒子ＦｅＳ、ＦｅＳ２、Ｆｅ３Ｓ４のうちの１つ以上、又はこれらの混合物の総量は、存在する場合、接種剤の総量に基づいて０．１〜５重量％であるべきである。いくつかの実施形態では、ＦｅＳ、ＦｅＳ２、Ｆｅ３Ｓ４のうちの１つ以上、又はこれらの混合物の量は、０．５〜３重量％であり得る。ＦｅＳ、ＦｅＳ２、Ｆｅ３Ｓ４のうちの１つ以上、又はこれらの混合物の量はまた、接種剤の総重量に基づいて約０．８〜約２．５重量％でもあり得る。冶金分野などの工業用途用の市販の硫化鉄製品は、異なる種類の硫化鉄化合物及び相を含む組成物を有し得る。硫化鉄の主な種類は、ＦｅＳ、ＦｅＳ２及び／又はＦｅ３Ｓ４（硫化鉄（ＩＩ、ＩＩＩ）、ＦｅＳ、Ｆｅ２Ｓ３）であり、ＦｅＳ、Ｆｅ１＋ｘＳ（ｘ＞０〜０．１）及びＦｅ１−ｙＳ（ｙ＞０〜０．２）の非化学量論的な相を含み、これらは全て、本発明による接種剤中で使用することができる。工業用途のための市販の硫化鉄製品は、微量の（重要ではない）他の金属硫化物を不純物として含んでもよい。
【００６２】
Ｆｅ３Ｏ４、Ｆｅ２Ｏ３、ＦｅＯのうちの１つ以上、若しくはこれらの混合物、及び／又はＦｅＳ、ＦｅＳ２、Ｆｅ３Ｓ４のうちの１つ以上、若しくはこれらの混合物を鋳鉄溶融物中に添加する目的のうちの１つは、酸素及び硫黄を溶融物中に意図的に添加することであり、これはノジュールカウント数を増加させるのに寄与することがある。
【００６３】
Ｂｉ２Ｓ３粒子、並びに微粒子酸化Ｂｉ、酸化／硫化Ｓｂ及び／又は酸化／硫化Ｆｅのいずれかの総量が、存在する場合、接種剤の総重量に基づいて最大で約２０重量％でなければならないことが理解されるべきである。ＦｅＳｉベース合金の組成は、規定された範囲内で多様であってもよく、当業者であれば、合金元素の量が最大で１００％になると分かることも理解されるべきである。複数の従来の系接種合金が存在し、当業者であれば、これらに基づいてＦｅＳｉベース組成物をどのように多様にするかを分かるであろう。本発明による接種剤の鋳鉄溶融物への添加率は、典型的には約０．１〜０．８重量％である。当業者であれば、添加率を、元素のレベルに依存して調整することになり、例えば高Ｂｉ及び／又はＳｂを有する接種剤は、典型的にはより低い添加率を必要とするであろう。
【００６４】
本発明の接種剤は、本明細書で定義される組成物を有する微粒子ＦｅＳｉベース合金を提供することによって、かつ微粒子ベースに、微粒子Ｂｉ２Ｓ３、並びに任意の微粒子Ｂｉ２Ｏ３、及び／又は微粒子Ｓｂ２Ｏ３、及び／又は微粒子Ｓｂ２Ｓ３、及び／又は微粒子Ｆｅ３Ｏ４、Ｆｅ２Ｏ３、ＦｅＯのうちの１つ以上、若しくはこれらの混合物、及び／又は微粒子ＦｅＳ、ＦｅＳ２、Ｆｅ３Ｓ４のうちの１つ以上、若しくはこれらの混合物を、存在する場合、添加して本発明の接種剤を製造することによって製造される。Ｂｉ２Ｓ３粒子、及び微粒子酸化Ｂｉ、酸化／硫化Ｓｂ及び／又は酸化／硫化Ｆｅのいずれかが、存在する場合、機械的に／物理的にＦｅＳｉベース合金粒子と混合されてもよい。粒子及び／又は粉末材料を混合する／ブレンドするための任意の好適なミキサーが用いられてもよい。混合は、好適な結合剤の存在下で実施することができるが、但し、結合剤の存在は必須ではないことに留意されたい。Ｂｉ２Ｓ３粒子、並びに微粒子酸化Ｂｉ、酸化／硫化Ｓｂ及び／又は酸化／硫化Ｆｅのいずれかがまた、存在する場合、ＦｅＳｉベース合金粒子とブレンドされて、均質に混合された接種剤を提供してもよい。Ｂｉ２Ｓ３粒子及び追加の硫化物／酸化物粉末をＦｅＳｉベース合金粒子とブレンドすると、ＦｅＳｉベース合金粒子上に安定なコーティングを形成することができる。しかしながら、Ｂｉ２Ｓ３粒子、並びに任意の他の微粒子酸化物／硫化物を、微粒子ＦｅＳｉベース合金と混合する及び／又はブレンドすることが、接種効果を達成するために必須ではないことに留意されたい。微粒子ＦｅＳｉベース合金及びＢｉ２Ｓ３粒子、並びに微粒子酸化物／硫化物のうちのいずれかは、別々にではあるが同時に、液体鋳鉄に添加されてもよい。接種剤はまた、鋳型内接種剤として添加されてもよく、鋳造と同時に添加されてもよい。ＦｅＳｉ合金の接種剤粒子、Ｂｉ２Ｓ３粒子、並びに微粒子酸化Ｂｉ、酸化／硫化Ｓｂ及び／又は酸化／硫化Ｆｅのいずれかはまた、存在する場合、一般的に既知の方法に従って凝集体又はブリケットへと形成され得る。
【００６５】
以下の実施例は、ＦｅＳｉベース合金粒子と共にＢｉ２Ｓ３粒子を添加すると、国際公開第９９／２９９１１号の先行技術による接種剤と比較して、鋳鉄に接種剤を添加するときにノジュール数密度が増加することを示している。ノジュールカウント数が多いほど、所望の接種効果を達成するのに必要な接種剤の量の低減が可能になる。
【実施例】
【００６６】
ノジュール密度を決定するために、全ての試験サンプルをマイクロ構造に関して分析した。ＡＳＴＭ  Ｅ２５６７−２０１６による各試験から、１つの引張バーにおいて微細構造を調べた。粒度限度を＞１０ｐｍに設定した。引張サンプルを、ＩＳＯ  １０８３−２００４による標準的な鋳型内でφ２８ｍｍ鋳造し、微細構造分析の標準的実践に従って切断及び調製した後に、自動画像解析ソフトウェアの使用により評価した。ノジュール密度（ノジュール数密度とも示される）は、１ｍｍ２当たりのノジュールの数（ノジュールカウント数とも示される）であり、Ｎ／ｍｍ２と略記される。
【００６７】
以下の実施例で使用する酸化鉄は、指示（製造業者によって供給される）を伴う市販の磁鉄鉱（Ｆｅ３Ｏ４）；Ｆｅ３Ｏ４＞９７．０％、ＳｉＯ２＜１．０％であった。市販の磁鉄鉱製品は、おそらくはＦｅ２Ｏ３及びＦｅＯなどの他の酸化鉄形態を含む。市販の磁鉄鉱中の主な不純物は、上記のようにＳｉＯ２であった。
【００６８】
以下の実施例で使用する硫化鉄は、市販のＦｅＳ製品であった。市販品の分析により、ＦｅＳ及びごく少量（insignificant amount）の通常の不純物に加えて、他の硫化鉄化合物／相の存在が示されていた。
【００６９】
実施例１
２つの鋳鉄溶融物、それぞれ２２０ｋｇを溶融させ、タンディッシュカバー処理レードル中の鋳鉄の重量に基づいて１．０５重量％のＭｇＦｅＳｉノジュール化合金で処理した（ＭｇＦｅＳｉノジュール化合金の組成は、４６．２％のＳｉ、５．８５％のＭｇ、１．０２％のＣａ、０．９２％のＲＥ、０．７４％のＡｌ、残部の通常量にあるＦｅ及び不可避不純物であり、ＲＥ（希土類金属）は、およそ６５％のＣｅ及び３５％のＬａを含有している）。０．９重量％のスチールチップをカバーとして使用した。全ての接種剤の添加率は、各注ぎレードルに添加された０．２重量％であった。ＭｇＦｅＳｉ処理温度は１５００℃であり、注ぎ温度は、溶融物Ｅについては１３９６〜１３３０℃、溶融物Ｆについては１３９２〜１３３７℃であった（最初の注ぎレードルに注ぐ前と、最後の注ぎレードルに注いだ後とに、処理レードル中で測定した温度）。注ぎレードルを満たしてから注ぐまでの保持時間は、全ての試験について１分であった。
【００７０】
試験のうちのいくつかでは、接種剤は、７４．２重量％のＳｉ、０．９７重量％のＡｌ、０．７８重量％のＣａ、１．５５重量％のＣｅ、残部の通常量の鉄及び不可避不純物の、ベースＦｅＳｉ合金組成物を有し、本明細書では接種剤Ａと示した。Ｍｇ処理した鋳鉄溶融物Ｅ及びＦに、本発明による接種剤を接種し、硫化ビスマス（Ｂｉ２Ｓ３）を接種剤Ａに添加し、機械的に混合して均質な混合物を得た。異なる量の微粒子Ｂｉ２Ｓ３、及び微粒子形態である酸化ビスマス（Ｂｉ２Ｏ３）の１つ以上、微粒子形態である硫化鉄（ＦｅＳ）及び／又は微粒子形態である酸化鉄（Ｆｅ３Ｏ４）を接種剤Ａに添加し、機械的に混合して、本発明による異なる接種成分の均質な混合物を得た。
【００７１】
溶融物Ｆはまた、７０．１重量％のＳｉ、０．９６重量％のＡｌ、１．４５重量％のＣａ、０．３４重量％のＣｅ、及び０．２２重量％のＬａ、残部の通常量の鉄及び不可避不純物の、ベースＦｅＳｉ合金組成（本明細書では接種剤Ｂと示す）を有する低ＲＥ接種剤でも処理し、微粒子硫化ビスマス（Ｂｉ２Ｓ３）を接種剤Ｂに添加し、機械的に混合して均質な混合物を得た。溶融物Ｆはまた、微粒子接種剤Ｂを、微粒子Ｂｉ２Ｓ３及び微粒子Ｂｉ２Ｏ３と混合して調製した本発明による接種剤でも処理した。表１を参照されたい。
【００７２】
比較目的のために、同一の鋳鉄溶融物、溶融物Ｅ及びＦに、国際公開第９９／２９９１１号の先行技術による酸化鉄及び硫化鉄のみを添加した接種剤Ａを接種した。
【００７３】
全ての処理のための化学組成は、３．５〜３．７％のＣ、２．３〜２．５％のＳｉ、０．２９〜０．３１％のＭｎ、０．００９〜０．０１１％のＳ、０．０４〜０．０５％のＭｇであった。
【００７４】
ＦｅＳｉベース合金（接種剤Ａ又は接種剤Ｂ）に対する、微粒子Ｂｉ２Ｓ３、並びに微粒子Ｂｉ２Ｏ３、微粒子ＦｅＳ及び／又は微粒子Ｆｅ３Ｏ４のうちの１つ以上の添加量を、先行技術による接種剤と共に表１に示す。Ｂｉ２Ｓ３、Ｂｉ２Ｏ３、ＦｅＳ及びＦｅ３Ｏ４の量は、全ての試験における接種剤の総重量に基づく、化合物の百分率である。
【００７５】
【表１】
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【００７６】
図１は、溶融物Ｅにおける接種試験からの鋳鉄におけるノジュール密度を示す。結果は、接種剤を含有するＢｉ２Ｓ３が、従来技術の接種剤と比較して、より高いノジュール密度を有するという非常に重要な傾向を示している。
【００７７】
図２は、溶融物Ｆにおける接種試験からの鋳鉄におけるノジュール密度を示す。結果は、接種剤を含有するＢｉ２Ｓ３及びＢｉ２Ｓ３＋Ｂｉ２Ｏ３が、従来技術の接種剤と比較して、より高いノジュール密度を有するという非常に重要な傾向を示している。接種剤の性能は、接種剤Ａベース接種剤と接種剤Ｂベース接種剤との両方について高く、したがって、より低いＲＥ接種剤である接種剤Ｂは、より高いＲＥベース合金接種剤である接種剤Ａと比較して、微細構造を著しく変化させなかった。
【００７８】
実施例２
２つの鋳鉄溶融物、溶融物Ｈ及びＩ、それぞれ２７５ｋｇを融解し、４６．６％のＳｉ、５．８２％のＭｇ、１．０９％のＣａ、０．５３％のＲＥ、０．６％のＡｌ、残部の通常量のＦｅ及び不可避不純物の組成を有する５０％のＭｇＦｅＳｉ合金と、４６．３％のＳｉ、６．０３％のＭｇ、０．４５％のＣａ、０．０％のＲＥ、０．５９％のＡｌ、残部の通常量のＦｅ及び不可避不純物の組成を有する５０％のＭｇＦｅＳｉ合金とに分けた１．０５重量％のＭｇＦｅＳｉノジュラライザー合金で、タンディッシュカバーレードル中、処理した。０．７重量％のスチールチップをカバーとして使用した。全ての接種剤についての添加率は、各注ぎレードルに添加された０．２重量％であった。ＭｇＦｅＳｉ処理温度は１５００℃であり、注ぎ温度は溶融物Ｈについては１３７５〜１３５７℃、溶融物Ｉについては１３６６〜１３２３℃であった。注ぎレードルを満たしてから注入するまでの保持時間は、全ての試験について１分であった。
【００７９】
溶融物Ｈと溶融物Ｉとの両方で、接種剤は、実施例１で説明した通り、接種剤Ａと同一のベースＦｅＳｉ合金組成物を有していた。ベースＦｅＳｉ合金粒子（接種剤Ａ）を、機械的に混合することによって微粒子Ｂｉ２Ｓ３（溶融物Ｈ）により、かつ微粒子Ｂｉ２Ｓ３及び微粒子Ｓｂ２Ｏ３（溶融物Ｉ）によりコーティングして、均質な混合物を得た。
【００８０】
全ての処理のための化学組成は、３．５〜３．７％以内のＣ、２．３〜２．５％以内のＳｉ、０．２９〜０．３１％以内のＭｎ、０．００９〜０．０１１％以内のＳ、０．０４〜０．０５％以内のＭｇであった。
【００８１】
微粒子Ｂｉ２Ｓ３及び微粒子Ｓｂ２Ｏ３の、ＦｅＳｉベース合金（接種剤Ａ）への添加量を、先行技術による接種剤と共に表２に示す。Ｂｉ２Ｓ３、Ｓｂ２Ｏ３、ＦｅＳ及びＦｅ３Ｏ４の量は、全ての試験における接種剤の総重量に基づく、化合物の百分率である。
【００８２】
【表２】
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【００８３】
図３は、溶融物Ｈにおける接種試験からの鋳鉄におけるノジュール密度を示す。結果は、接種剤を含有するＢｉ２Ｓ３が、従来技術の接種剤と比較して、はるかに高いノジュール密度を有するという非常に重要な傾向を示している。多様量の硫化Ｂｉを有する試験は、ノジュール密度が、接種剤Ａ上にコーティングした異なる量の微粒子Ｂｉ２Ｓ３の全範囲にわたって著しく増加したことを示している。
【００８４】
図４は、溶融物Ｉにおける接種試験からの鋳鉄におけるノジュール密度を示す。結果は、接種剤を含有するＢｉ２Ｓ３＋Ｓｂ２Ｏ３が、従来技術の接種剤と比較して、より高いノジュール密度を有するという非常に重要な傾向を示している。
【００８５】
実施例３
溶融物２７５ｋｇを製造し、１．０％ＲＥフリーＭｇＦｅＳｉノジュラライザー合金又は組成物によって処理し、Ｓｉ：４７、Ｍｇ：６．１２、Ｃａ：１．８６、ＲＥ：０．０、Ａｌ：０．５４、残部のＦｅ及び不可避不純物であった。０．７重量％のスチールチップをカバーとして使用した。
【００８６】
Ｂｉ２Ｓ３でコーティングした接種剤は、組成（重量％で示す）、Ｓｉ：７７．３、Ａｌ：１．０７、Ｃａ：０．９２、Ｌａ：２．２、残部のＦｅ及び不可避不純物を有する接種剤Ｃに基づく。接種剤Ａは、実施例１と同じ組成を有していた。
【００８７】
接種剤は、微粒子Ｂｉ２Ｓ３、Ｆｅ３Ｏ４及びＦｅＳを、下の表３に示す量でベース合金に添加して作製し、機械的に混合して均質な混合物を得た。接種剤についての添加率は、各注ぎレードルに添加された０．２％であった。ＭｇＦｅＳｉ処理温度は１５００℃であり、注ぎ温度は１３８８〜１３７０℃であった。注ぎレードルを満たしてから注入するまでの保持時間は１分であった。
【００８８】
処理のための化学組成は、３．５〜３．７％以内のＣ、２．４〜２．５％以内のＳｉ、０．２９〜０．３０％以内のＭｎ、０．００７〜０．０１１％以内のＳ、０．０４０〜０．０４３％以内のＭｇであった。
【００８９】
微粒子Ｂｉ２Ｓ３の、ＦｅＳｉベース合金（接種剤Ｃ）への添加量を、先行技術による接種剤と共に表３に示す。Ｂｉ２Ｓ３、ＦｅＳ及びＦｅ３Ｏ４の量は、全ての試験における接種剤の総重量に基づく、化合物の百分率である。
【００９０】
【表３】
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【００９１】
溶融物Ｙにおける接種試験からの鋳鉄におけるノジュール密度を図５に示す。微細構造の分析により、本発明による接種剤（接種剤Ｃ＋Ｂｉ２Ｓ３）が、従来技術の接種剤と比較して、著しく高いノジュール密度を有していたことを示した。
【００９２】
実施例４
２種の鋳鉄溶融物、溶融物Ｘ及びＹ、それぞれ２７５ｋｇを融解し、タンディッシュカバーレードル中で１．２０〜１．２５重量％のＭｇＦｅＳｉノジュラライザーで処理した。ＭｇＦｅＳｉノジュール化合金は、以下の組成を有していた：４．３３重量％のＭｇ、０．６９重量％のＣａ、０．４４重量％のＲＥ、０．４４重量％のＡｌ、４６重量％のＳｉ、残部の通常量の鉄及び不可避不純物。０．７重量％のスチールチップをカバーとして使用した。全ての接種物の添加率は、各注ぎレードルに添加された０．２重量％であった。ノジュラライザー処理温度は１５００℃であり、注ぎ温度は、溶融物Ｘについては１３９８〜１３７９℃、溶融物Ｙについては１３８９〜１３８６℃であった。注ぎレードルを満たしてから注入するまでの保持時間は、全ての試験について１分であった。
【００９３】
溶融物Ｘ試験では、接種剤は、６８．２重量％のＳｉ、０．９５重量％のＣａ、０．９４重量％のＢａ、０．９３重量％のＡｌ（本明細書では接種剤Ｄと示す）のベースＦｅＳｉ合金組成を有していた。ベースＦｅＳｉ合金粒子（接種剤Ｄ）を微粒子Ｂｉ２Ｓ３でコーティングした。溶融物Ｙ試験では、接種剤は、実施例１に記載した通り、接種剤Ａと同一のベースＦｅＳｉ合金組成を有していた。ベースＦｅＳｉ合金粒子（接種剤Ａ）を、機械的に混合することによって微粒子Ｂｉ２Ｓ３及び微粒子Ｓｂ２Ｓ３でコーティングして均質な混合物を得た。
【００９４】
全ての処理のための化学組成は、３．５５〜３．６１％以内のＣ、２．３〜２．５％以内のＳｉ、０．２９〜０．３１％以内のＭｎ、０．００９〜０．０１２％以内のＳ、０．０４〜０．０５％以内のＭｇであった。
【００９５】
微粒子Ｂｉ２Ｓ３及び微粒子Ｓｂ２Ｓ３の、ＦｅＳｉベース合金接種剤Ａへの添加量、並びに微粒子Ｂｉ２Ｓ３の、ＦｅＳｉベース合金接種剤Ｄへの添加量を、先行技術による接種剤と共に表４に示す。Ｂｉ２Ｓ３、Ｓｂ２Ｓ３、ＦｅＳ及びＦｅ３Ｏ４の量は、全ての試験における接種剤の総重量に基づく。
【００９６】
【表４】
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【００９７】
図６は、溶融物Ｘにおける接種試験からの鋳鉄におけるノジュール密度を示す。結果は、接種剤を含有するＢｉ２Ｓ３が、従来技術の接種剤と比べてはるかに高いノジュール密度を有するという非常に重要な傾向を示している。
【００９８】
図７は、溶融物Ｙにおける接種試験からの鋳鉄におけるノジュール密度を示す。結果は、接種剤を含有するＢｉ２Ｓ３＋Ｓｂ２Ｓ３が、先行技術の接種剤と比べてより高いノジュール密度を有するという非常に重要な傾向を示している。
【００９９】
実施例５
溶融物２７５ｋｇを製造し、タンディッシュカバーレードル中、１．２０〜１．２５重量％のＭｇＦｅＳｉノジュラライザーで処理した。ＭｇＦｅＳｉノジュール化合金は、以下の組成を有していた：４．３３重量％のＭｇ、０．６９重量％のＣａ、０．４４重量％のＲＥ、０．４４重量％のＡｌ、４６重量％のＳｉ、残部の通常量の鉄及び不可避不純物。０．７重量％のスチールチップをカバーとして使用した。全ての接種物の添加率は、各注ぎレードルに添加された０．２重量％であった。ノジュラライザー処理温度は１５００℃であり、注ぎ温度は１３７３〜１３６８℃であった。注ぎレードルを満たしてから注ぐまでの保持時間は、全ての試験について１分であった。引張サンプルを、標準的な鋳型でφ２８ｍｍ鋳造し、標準的な実施に従って切断及び調製した後、自動画像解析ソフトウェアを用いて評価した。
【０１００】
接種剤は、７４．２重量％のＳｉ、０．９７重量％のＡｌ、０．７８重量％のＣａ、１．５５重量％のＣｅ、残部の通常量の鉄及び不可避不純物を有するベースＦｅＳｉ合金組成物を有し、本明細書で接種剤Ａと示す。表５に示す組成の微粒子酸化ビスマス、硫化ビスマス、酸化アンチモン及び硫化アンチモンの混合物を、ベースＦｅＳｉ合金粒子（接種剤Ａ）に添加し、機械的に混合することにより、均質な混合物を得た。
【０１０１】
最終の鉄は、３．７４重量％のＣ、２．３７重量％のＳｉ、０．２０重量％のＭｎ、０．０１１重量％のＳ、０．０３７重量％のＭｇの化学組成を有していた。全ての分析は、試験前に設定した限界内であった。
【０１０２】
微粒子Ｂｉ２Ｓ３、微粒子Ｂｉ２Ｏ３、微粒子Ｓｂ２Ｏ３及び微粒子Ｓｂ２Ｓ３の、ＦｅＳｉベース合金接種剤Ａに対する添加量を、先行技術による接種剤と共に表５に示す。Ｂｉ２Ｓ３、Ｂｉ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｓ３、Ｓｂ２Ｏ３、ＦｅＳ及びＦｅ３Ｏ４の量は、全ての試験における接種剤の総重量に基づく。
【０１０３】
【表５】
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【０１０４】
図８は、表５による接種試験からの鋳鉄におけるノジュール密度を示す。結果は、本発明による接種剤、微粒子Ｂｉ２Ｓ３、Ｂｉ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｓ３及びＳｂ２Ｏ３を含有するＦｅＳｉベース合金が、先行技術の接種剤と比較して、はるかに高いノジュール密度を有するという非常に重要な傾向を示している。熱分析（本明細書で示さず）は、従来技術の接種剤と比較して、Ｂｉ２Ｓ３、Ｂｉ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｓ３、Ｓｂ２Ｏ３を含有するＦｅＳｉベース合金接種剤で接種したサンプルにおいて、ＴＥｌｏｗが著しく高いという明らかな傾向を示した。
【０１０５】
本発明の異なる実施形態を説明してきたが、概念を組み込んでいる他の実施形態が使用され得ることが、当業者には明らかであろう。上に例示したかつ添付図面中に例示した、本発明のこれらの及び他の例は、例としてのみ意図されており、本発明の実際の範囲は、以下の特許請求の範囲から決定されるべきである。
【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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【国際調査報告】
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