(57)【要約】【課題】  濃硫酸用として、鉄に多量のSiを添加した高ケイ素鋳鉄（ケイ素含有量14wt.%以上）鋳鉄は、硬くて脆いため複雑な形状への機械加工が行なえず、凝固収縮が大きいため難鋳造材とされている。また、この材料は発煙硫酸には弱く、かつ水素を吸収して脆化する。また、脆いために溶融凝固の際に圧肉構造ではひびが入り安い。【解決手段】  硫酸や発煙硫酸に対する耐食性を待たせるため、Fe-Si-C系組成において、Si及びCに、Ni、Cr, Mo, Mn, Cu等を加えることにより、機械加工性を持たせ、球状化黒鉛組織を析出させ、パーライト組織化を促進し、高温強度化し、鋳造性を確保し、水素吸収を抑え、鋳造性と機械加工性を確保することができる鋳鉄。【選択図】図３
2005213546.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Fe-Si-C系において、Siを2.6〜5.5wt.%、Cを2.5〜3.0wt.%を含み、残部がFe及び不純物である組成の鋳鉄。
【請求項２】
安価で、発煙硫酸及び90％以上の高濃度硫酸の腐食に耐える請求項１記載の鋳鉄。
【請求項３】
機械加工が可能で配管等に加工できる請求項１又は請求項２記載の鋳鉄。
【請求項４】
フェライト又はパーライトと、黒鉛又は球状黒鉛とから構成される組織を有する請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の鋳鉄。
【請求項５】
800℃までの高温使用に耐える機械的特性を有する請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の鋳鉄。
【請求項６】
Fe-Si-C系において、Siを2.6〜5.5wt.%、Cを2.4〜3.2wt.%含み、溶解時の流動性ならびに溶解・鋳造性を良くするため、更にMnを0.2~0.6wt.%及びNiを1.5〜4.2wt.%添加した、残部がFe及び不純物である鋳鉄。
【請求項７】
Fe-Si-C系において、Siを2.4〜5.7wt.%、Cを2.4〜3.2wt.%含み、優れた耐食性を持たせるため、更にNiを1.5〜4.2wt.%添加した、残部がFe及び不純物である鋳鉄。
【請求項８】
優れた機械的特性を持たせるため、Moを0.5〜1.2wt.%添加して組織を微細化した請求項１記載の鋳鉄。
【請求項９】
優れた機械加工性を持たせるため、球状化黒鉛組織を析出させるためCを2.4〜3.2wt.%を添加した請求項６又は７記載の鋳鉄。
【請求項１０】
水素化防止のため、Cuを0.5〜1.0wt.%を添加した請求項１記載の鋳鉄。
【請求項１１】
機械加工性を持たせるためのパーライト組織化を促進するCrを0.6〜1.6wt.%、Cuを0.5〜1.0wt.%添加した請求項１記載の鋳鉄。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、濃硫酸を取扱う化学プラントや水素製造プラントへの応用、原子力分野では使用済み燃料再処理用耐食材料、海洋では動力機器や構造機器等一般耐食構造機器など、汎用材料として広い分野で利用可能な、Fe-Si-C系の発煙硫酸及び濃硫酸溶液に対して耐食性を有する鋳鉄に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
濃硫酸用として、鉄に多量のSiを添加した高ケイ素鋳鉄（ケイ素含有量14wt.%以上）が実用化している。しかしながら、この鋳鉄は、硬くて脆いため複雑な形状への機械加工が行なえず、凝固収縮が大きいため難鋳造材とされている。また、この材料は発煙硫酸には弱く、かつ水素を吸収して脆化する。また、脆いために溶融凝固の際に圧肉構造ではひびが入り安い。そのため、材料信頼性が低く、小型ポンプ材料としての利用実績はあるが、水素製造プラントや一般耐食構造材料とはなり得ない（例えば、非特許文献１）。
【非特許文献１】日本金属学会講演概要集、２００３年秋期（第１３３回）大会、p.３５７（２００３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記種々の用途に使用できる耐食性鋳鉄において、本発明が解決しようとするも課題は、次の点である。
（１）硫酸及び90％以上の高濃度硫酸に対して耐食性を有すること。
【０００４】
（２）機械加工性を有すること。
（３）高温強度の優れていること。
（４）鋳造性の優れていること。
【０００５】
（５）水素吸収せず、脆化が起こらないこと。
（６）低製造コストであること。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明は、Fe-Si-C系鋳鉄組成に次の成分の添加を行った。
（１）硫酸や発煙硫酸に対する耐食性を待たせるため、Fe-Si-C系組成にお
いて、Si（2.4〜5.7wt.%）及びC(2.4〜3.2wt.%)に、Ni（1.5〜4.2wt.%）を添加した（例えば、請求項７）。
【０００７】
（２）機械加工性を持たせるため、高ケイ素鋳鉄に比べて、珪素含有量を抑えてSi（2.6〜5.5wt.%）（例えば、請求項６）、かつ球状化黒鉛組織を析出させるためのC(2.4〜3.2wt.%)添加（例えば、請求項９）、ならびにパーライト組織化を促進するCr（0.6〜1.6wt.%）、Cu(0.5〜1.0wt.%)（例えば、請求項１１）を添加した。
【０００８】
（３）高温高強度化するためMo（0.5〜1.2wt.%）（例えば、請求項８）を添加した。
（４）鋳造性を確保するため、Mn（0.2~0.6wt.%）、Ni（1.5〜4.2wt.%）、C(2.4〜3.2wt.%)（例えば、請求項６）を添加した。
【０００９】
（５）材料の水素吸収を抑えるため、Cu（0.5〜1.0wt.%）（例えば、請求項１０）を添加した。
（６）上記易鋳造性と機械加工性を確保すること、ならびに貴金属等の添加を避けることにより、大型で安価な材料を製造できる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明により、濃硫酸用で大型で複雑な形状のポンプ、配管等の製作が可能となる。
【実施例】
【００１１】
（ア）試作
図１に示す組成の新しい濃硫酸用鋳鉄（図中OLEMON-Jと記載）の試作を行なった。試作材は、図２に示す組成のOLEMON-JAシリーズ（高C,低Si,高Ni）とOLEMON-JSシリーズ（低C,高Si,低Ni）である。
【００１２】
図１には、本発明のパーライト鋳鉄（OLEMON-J）の位置付けが示されており、従来の高ケイ素鋳鉄に対して低ケイ素化されている。本発明のOLEMON-Jは、パーライト鋳鉄組織を狙ったが、Ni及びCrが添加されることにより図１の状態図の（α＋γ＋黒鉛）領域が左にずれ、シリコフェライト組織となった。
【００１３】
（イ）腐食試験
本発明の図２に示される組成を有するOLEMON-JAシリーズ（高C,低Si,高Ni）とOLEMON-JSシリーズ（低C,高Si,低Ni）の80℃の95％濃硫酸中での長時間腐食試験を行なった結果を図３に示す。これによると、グループD（ケイ素含有率5.5wt.%）が1番腐食速度が遅く、良い耐食性を示した。
【００１４】
なお、その他のグループのケイ素含有率は、次のとおりである。グループA (ケイ素含有率2.5wt.%)、グループB(ケイ素含有率3.5wt.%)、グループC(ケイ素含有利率4.5wt.%)。
【産業状の利用可能性】
【００１５】
本発明は、濃硫酸を取扱う化学プラントや水素製造プラントの動力、配管、圧力容器ならびに海洋動力機器や構造機器等一般耐食構造機器として利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の鋳鉄が従来の高ケイ素鋳鉄と異なり、主にケイ素、炭素、鉄の含有量が異なることを示す図である。
【図２】本発明のOLEMON-JAシリーズ（高C,低Si,高Ni）とOLEMON-JSシリーズ（低C,高Si,低Ni）の組成を示す図である。
【図３】80℃の95％高濃度硫酸中でのOLEMON-JAシリーズ（高C,低Si,高Ni）とOLEMON-JSシリーズ（低C,高Si,低Ni）の腐食試験の結果を示す図である。
【図１】
2005213546.tif 000003
【図２】
2005213546.tif 000004
【図３】
2005213546.tif 000005