(57)【要約】【課題】  ２基以上のワイヤーフィーダー（Ｗ・Ｆ）装置から鉄被覆Mgワイヤーを添加してダクタイル鋳物用溶融鋳鉄を溶製する際に、１基以上のＷ・Ｆ装置が停止した場合でも、少なくとも１基のＷ・Ｆ装置が作動しているならば、投入不可能となったＷ・Ｆ装置の投入すべき分も含めて所定量のMgワイヤーを自動的に投入する方法を提供する。【解決手段】  ２基以上のＷ・Ｆ装置３，３ＡからMgワイヤーを投入してダクタイル鋳物用溶融鋳鉄を溶製する際に、必要投入量を各Ｗ・Ｆ装置に分配した後、各Ｗ・Ｆ装置によって投入を開始し、投入中、各Ｗ・Ｆ装置におけるMgワイヤーの投入量を連続的に計測し、各Ｗ・Ｆ装置が正常に作動している場合には、各Ｗ・Ｆ装置で分配した量を投入完了するまで投入を継続し、投入が不可能になったＷ・Ｆ装置が発生した場合には、当該Ｗ・Ｆ装置における投入不足分を他のＷ・Ｆ装置に分配し、必要投入量を投入完了する。【選択図】            図１
2005298843.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２基以上のワイヤーフィーダー装置を用い、それぞれのワイヤーフィーダー装置から鉄被覆Ｍｇワイヤーを処理容器内の溶融鋳鉄に投入してダクタイル鋳物用溶融鋳鉄を溶製する黒鉛球状化処理方法であって、操業条件に基づいて鉄被覆Ｍｇワイヤーの必要投入量を求め、求めた必要投入量を分割して各ワイヤーフィーダー装置の投入量として分配した後、各ワイヤーフィーダー装置によって鉄被覆Ｍｇワイヤーの投入を開始し、鉄被覆Ｍｇワイヤーの投入中、それぞれのワイヤーフィーダー装置における鉄被覆Ｍｇワイヤーの投入積算量を連続的に計測し、各ワイヤーフィーダー装置が正常に作動している場合には、それぞれのワイヤーフィーダー装置が、分配した投入量の鉄被覆Ｍｇワイヤーを投入完了するまで投入を継続し、鉄被覆Ｍｇワイヤーの投入が不可能になったワイヤーフィーダー装置が発生した場合には、投入が不可能となったワイヤーフィーダー装置における投入量の不足分を他のワイヤーフィーダー装置に分配して必要投入量の鉄被覆Ｍｇワイヤーを投入完了することを特徴とする黒鉛球状化処理方法。
【請求項２】
前記鉄被覆Ｍｇワイヤーの必要投入量を、溶融鋳鉄の質量、処理前の溶融鋳鉄中Ｓ濃度、処理後の溶融鋳鉄中Ｍｇ濃度の目標値及びＭｇの添加歩留まりに基づいて求めることを特徴とする、請求項１に記載の黒鉛球状化処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶解炉などで溶解された溶融鋳鉄に、金属ＭｇやＭｇ合金を鋼板或いは鋼管などで被覆した鉄被覆Ｍｇワイヤーを添加し、黒鉛を球状化する黒鉛球状化処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ダクタイル鋳鉄管などのダクタイル鋳物は、鋼材と同等の引張強度を有し、その伸び及び靱性などの機械試験値は普通鋳鉄の十数倍に達し、更に、普通鋳鉄と同等の優れた耐食性を有しており、そのため、これらの特性が要求される地中埋設管などの、より厳しい環境下での各種配管材などに広く採用されている。
【０００３】
このダクタイル鋳物は、鉄スクラップを主たる鉄源原料としてキュポラ或いは電気炉によって溶解された溶融鋳鉄に、黒鉛球状化剤として金属ＭｇやＦｅ−Ｓｉ−Ｍｇ合金などのＭｇ合金を添加し、Ｃ：３〜４質量％（以下「％」と記す）、Ｓｉ：２〜３％、Ｍｎ：０．２〜０．５％、Ｍｇ：０．０１〜０．０６％を含有するダクタイル鋳物用溶融鋳鉄を溶製し、これを遠心鋳造機などの鋳造設備によって鋳造することで製造されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
Ｍｇは、沸点（１１１０℃）が低く、溶融鋳鉄の温度域では蒸気圧が高いため、溶融鋳鉄には本来溶解しにくい。このような性質の金属ＭｇやＭｇ合金を、高い添加歩留まりで溶融鋳鉄に添加する方法として、置注ぎ法、蓋付取鍋添加法、プランジャ法、圧力添加法、ワイヤーフィーダー法などの種々の添加方法が実施されている（例えば、非特許文献１参照）。これらは何れも、金属ＭｇやＭｇ合金の溶解する雰囲気の圧力を高め、Ｍｇガスとなってロスする分を少なくした添加方法である。
【０００５】
このなかで、金属ＭｇやＭｇ合金を鋼板或いは鋼管などで被覆した鉄被覆Ｍｇワイヤーを、溶融鋳鉄中に高速度で供給するワイヤーフィーダー法では、供給した鉄被覆Ｍｇワイヤーの長さを管理することによって金属ＭｇやＭｇ合金の添加量を制御することができ、しかも、供給した鉄被覆Ｍｇワイヤーの長さは、鉄被覆Ｍｇワイヤーを供給するピンチロール或いはメジャーロールなどによって自動的に計測されるため、前述した他の添加法に比べて大幅に作業負荷が削減されるというメリットがある。換言すれば、ワイヤーフィーダー法を適用することにより、黒鉛球状化処理作業を極めて簡単に無人化することが可能となる。
【０００６】
しかしながら、従来、ダクタイル鋳物用溶融鋳鉄を溶製する際に、ワイヤーフィーダー法を用いた事例（例えば特許文献２参照）はあるものの、鉄被覆Ｍｇワイヤーの具体的な添加方法を提案した事例はない。しかも、鉄被覆Ｍｇワイヤーの単位長さ当たりに含まれるＭｇの質量は少なく、また、鉄被覆Ｍｇワイヤーの送線速度には最適な範囲があって過剰に送線速度を上昇させることもできないので、大量のＭｇの添加を必要とする黒鉛球状化処理では、処理時間を短縮するために２本以上の鉄被覆Ｍｇワイヤーを同時に投入する必要がある。
【０００７】
通常、ワイヤーフィーダー装置は１本の鉄被覆Ｍｇワイヤーのみを投入する機能であるため、２本以上の鉄被覆Ｍｇワイヤーを同時に投入するためには、それぞれ独立して鉄被覆Ｍｇワイヤーの投入数と同数のワイヤーフィーダー装置を設置する必要がある。２基以上のワイヤーフィーダー装置を用いてそれぞれのワイヤーフィーダー装置から鉄被覆Ｍｇワイヤーを同時に投入する場合、鉄被覆Ｍｇワイヤーの断線やピンチロール駆動用の電動機のトラブルなどにより、全てのワイヤーフィーダー装置からは投入できない場合が発生するが、このような場合を含め、２本以上の鉄被覆Ｍｇワイヤーを同時に投入する場合の最適な投入方法を提案した事例も当然ながら未だ報告されていない。
【０００８】
【特許文献１】特開平6-246415号公報
【非特許文献１】日本鋳物協会編「改訂４版鋳物便覧」昭和61年1月20日、p.560-565
【特許文献２】特開昭56-150111号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、２基以上のワイヤーフィーダー装置を用いてそれぞれのワイヤーフィーダー装置から鉄被覆Ｍｇワイヤーを溶融鋳鉄に添加してダクタイル鋳物用溶融鋳鉄を溶製する黒鉛球状化処理方法において、１基或いは２基以上のワイヤーフィーダー装置から鉄被覆Ｍｇワイヤーの投入ができなくなった場合でも、少なくとも１基のワイヤーフィーダー装置からの鉄被覆Ｍｇワイヤーの投入が可能であるならば、投入不可能となったワイヤーフィーダー装置の投入すべき分も含めて所定量の鉄被覆Ｍｇワイヤーを自動的に投入することができる黒鉛球状化処理方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するための第１の発明に係る黒鉛球状化処理方法は、２基以上のワイヤーフィーダー装置を用い、それぞれのワイヤーフィーダー装置から鉄被覆Ｍｇワイヤーを処理容器内の溶融鋳鉄に投入してダクタイル鋳物用溶融鋳鉄を溶製する黒鉛球状化処理方法であって、操業条件に基づいて鉄被覆Ｍｇワイヤーの必要投入量を求め、求めた必要投入量を分割して各ワイヤーフィーダー装置の投入量として分配した後、各ワイヤーフィーダー装置によって鉄被覆Ｍｇワイヤーの投入を開始し、鉄被覆Ｍｇワイヤーの投入中、それぞれのワイヤーフィーダー装置における鉄被覆Ｍｇワイヤーの投入積算量を連続的に計測し、各ワイヤーフィーダー装置が正常に作動している場合には、それぞれのワイヤーフィーダー装置が、分配した投入量の鉄被覆Ｍｇワイヤーを投入完了するまで投入を継続し、鉄被覆Ｍｇワイヤーの投入が不可能になったワイヤーフィーダー装置が発生した場合には、投入が不可能となったワイヤーフィーダー装置における投入量の不足分を他のワイヤーフィーダー装置に分配して必要投入量の鉄被覆Ｍｇワイヤーを投入完了することを特徴とするものである。
【００１１】
第２の発明に係る黒鉛球状化処理方法は、第１の発明において、前記鉄被覆Ｍｇワイヤーの必要投入量を、溶融鋳鉄の質量、処理前の溶融鋳鉄中Ｓ濃度、処理後の溶融鋳鉄中Ｍｇ濃度の目標値及びＭｇの添加歩留まりに基づいて求めることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、鉄被覆Ｍｇワイヤーの投入積算量がリアルタイムでフィードバックされるので、例えば、電動機の故障などによって鉄被覆Ｍｇワイヤーの投入ができなくなったワイヤーフィーダー装置が発生しても、少なくとも１基のワイヤーフィーダー装置が正常に作動しているならば、投入不可能となったワイヤーフィーダー装置が投入すべき分も含めて所定量の鉄被覆Ｍｇワイヤーを、正常に作動しているワイヤーフィーダー装置で自動的に投入して黒鉛球状化処理を行うことが可能となる。その結果、ダクタイル鋳物用溶融鋳鉄の溶製過程における黒鉛球状化処理工程を無人化することが可能となり、製造コストを大幅に削減することが達成されるなど、工業上有益な効果がもたらされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、添付図面を参照して本発明を具体的に説明する。図１は、本発明に係る黒鉛球状化処理方法における処理工程図である。尚、図１は、２基のワイヤーフィーダー装置を配置した例で示している。
【００１４】
鉄スクラップなどの鉄源とコークスなどの炭材とを原料として、キュポラ或いは電気炉などの溶解炉で溶解され、更に必要に応じて脱硫処理が施された溶融鋳鉄（以下、「溶銑」と記す）を取鍋などの処理容器に注湯する。この注湯の際に或いは注湯後に、図１に示すように、秤量器４によって処理容器内に注湯された溶銑の質量を秤量する。その秤量値は、制御装置６へ送信され、制御装置６で記憶される。また、処理容器内へ注湯された溶銑のＳ濃度を操作盤５に入力する（操作盤５は表示盤を兼ねている）。入力されたＳ濃度は、制御装置６へ送信されて記憶される。溶銑のＳ濃度は、処理容器へ注湯された溶銑毎に分析してもよく、また、保持炉などで一旦溶銑を保持する場合には、保持炉内の溶銑のＳ濃度を分析し、この分析値で代表してもよい。溶銑の黒鉛球状化処理に当たり、溶銑中のＳ濃度を把握する理由は、溶銑中のＳは黒鉛球状化処理工程において添加されるＭｇと反応し、溶銑中に溶解すべく添加するＭｇ分が減少するので、この脱硫反応によって失われるＭｇ分を把握するためである。Ｍｇは、周知の如く溶銑に対して極めて優れた脱硫剤として機能する。
【００１５】
次いで、溶銑を収容した処理容器をクレーン、搬送台車などの適宜の搬送手段によって黒鉛球状化処理設備に搬送し、黒鉛球状化処理を実施する。図２に、本発明に係る黒鉛球状化処理方法を実施する際に用いた黒鉛球状化処理設備の概略図を示す。この黒鉛球状化処理設備１は、鉄被覆Ｍｇワイヤー１５を溶銑１６に投入するためのワイヤーフィーダー装置３，３Ａを備えた処理設備である。即ち、図２に示すように、溶銑１６を収容した取鍋型の処理容器２の上方に、溶銑１６に鉄被覆Ｍｇワイヤー１５を供給するための２基のワイヤーフィーダー装置３，３Ａが設置されている。
【００１６】
ワイヤーフィーダー装置３は、その中央部でほぼ垂直方向に曲げられ、一方の先端が処理容器２に収容された溶銑１６の浴面に対して鉛直方向に向き、他方の先端が水平方向を向いたガイドパイプ１０と、対向するロールとの間で鉄被覆Ｍｇワイヤー１５を挟み、回転して鉄被覆Ｍｇワイヤー１５をガイドパイプ１０の方向に向けて供給する一対のピンチロール１１と、通過した鉄被覆Ｍｇワイヤー１５の長さを連続的に計測するメジャーロール１２と、鉄被覆Ｍｇワイヤー１５をガイドする複数のガイドロール１３と、鉄被覆Ｍｇワイヤー１５がコイル状に巻かれたドラム１４とから構成されている。ドラム１４は、その軸心を軸として回転可能になっている。
【００１７】
即ち、ドラム１４にまかれた鉄被覆Ｍｇワイヤー１５は、対向するピンチロール１１の間に挟まれて巻き戻され、メジャーロール１２によってその投入量を連続的に計測されながら、ガイドパイプ１０を経由して処理容器２に収容された溶銑１６に供給されるようになっている。ワイヤーフィーダー装置３Ａもワイヤーフィーダー装置３と同一な構成になっている。図２において、符号１０Ａは、ワイヤーフィーダー装置３Ａのガイドパイプであり、ワイヤーフィーダー装置３Ａのドラムは省略している。鉄被覆Ｍｇワイヤー１５は、金属ＭｇやＦｅ−Ｓｉ−Ｍｇ合金などのＭｇ合金を心材とし、この心材を薄鋼鈑或いは薄鋼管で覆ったクラッド線材である。
【００１８】
溶銑１６の黒鉛球状化処理を開始する前に、処理後の溶銑中Ｍｇ濃度の目標値、鉄被覆Ｍｇワイヤー１５の歩留まり設定値を操作盤５に入力し、これらのデータを制御装置６へ送信して記憶させる。鉄被覆Ｍｇワイヤー１５の仕様、及び、鉄被覆Ｍｇワイヤー１５の送線速度を変更する場合には、その都度これらのデータも操作盤５に入力し、制御装置６へ送信して記憶させる。ここで、鉄被覆Ｍｇワイヤー１５の仕様とは、例えば、鉄被覆Ｍｇワイヤー１５の１ｍ当たりに含まれるＭｇの質量などである。
【００１９】
これらのデータが入力された制御装置６の演算部７は、溶銑の質量、処理前の溶銑中Ｓ濃度、処理後の溶銑中Ｍｇ濃度の目標値、及びＭｇの添加歩留まり設定値に基づき、鉄被覆Ｍｇワイヤー１５の必要投入量を鉄被覆Ｍｇワイヤー１５の長さとして演算する。演算された必要投入量は制御装置６の投入指示部８に入力される。ここで、鉄被覆Ｍｇワイヤー１５の仕様が変われば、必要投入量が同じであっても、鉄被覆Ｍｇワイヤー１５の必要長さは変化する。
【００２０】
必要投入量が入力された投入指示部８は、必要投入量を２分割し、２基のワイヤーフィーダー装置３，３Ａに分配する。通常、２基のワイヤーフィーダー装置３，３Ａの送線能力は同等であるので、必要投入量を均等に２分割し、それぞれのワイヤーフィーダー装置３，３Ａに均等分配する。２基のワイヤーフィーダー装置３，３Ａで送線能力に差がある場合には、それぞれの投入時間が同等になるように、送線能力に応じて投入量を分配する。そして、投入指示部８は、それぞれのワイヤーフィーダー装置３，３Ａに投入量を分配したなら、ワイヤーフィーダー装置３，３Ａに鉄被覆Ｍｇワイヤー１５の投入開始の指示信号を出力する。この指示信号により、２基のワイヤーフィーダー装置３，３Ａのピンチロール１１が駆動し、鉄被覆Ｍｇワイヤー１５が溶銑１６に供給される。
【００２１】
鉄被覆Ｍｇワイヤー１５の投入中、メジャーロール１２によって連続的に計測される投入長さは制御装置６の投入量監視部９に入力され、それぞれのワイヤーフィーダー装置３，３Ａで投入された投入積算量として変換される。そして、それぞれのワイヤーフィーダー装置３，３Ａにおける投入積算量は、前述した投入指示部８に連続的にフィードバックされる。即ち、投入量監視部９は、鉄被覆Ｍｇワイヤー１５の投入が停止してメジャーロール１２の回転が停止した場合には、直ちに、投入指示部８にその時点までの投入積算量を出力するようになっている。
【００２２】
投入量監視部９から投入積算量が入力された投入指示部８は、それぞれのワイヤーフィーダー装置３，３Ａに分配した投入量と投入積算量とを対比し、各ワイヤーフィーダー装置３，３Ａが正常に作動している場合には、それぞれのワイヤーフィーダー装置３，３Ａが最初に分配した所定の投入量を投入完了するまで、それぞれのワイヤーフィーダー装置３，３Ａの投入を継続させる。一方、どちらかのワイヤーフィーダー装置が停止してしまった場合には、停止したワイヤーフィーダー装置における投入の不足分を求め、その不足分を正常に作動しているワイヤーフィーダー装置の最初に分配した投入量に加え、この加えた投入量と投入積算量とが一致するまで、正常に作動しているワイヤーフィーダー装置の投入を継続させる。
【００２３】
そして、双方共に正常に作動している場合には、それぞれのワイヤーフィーダー装置３，３Ａが所定量の投入積算量となった時点で、また、片方のワイヤーフィーダー装置が停止してしまった場合には、正常に作動しているワイヤーフィーダー装置の投入積算量が修正した投入量となった時点で、ピンチロール１１が自動的に停止し、黒鉛球状化処理工程が終了する。処理容器２内の溶銑１６は、添加されたＭｇによって黒鉛球状化処理が施され、溶銑１６は、例えば、Ｃ：３〜４％、Ｓｉ：２〜３％、Ｍｎ：０．２〜０．５％、Ｍｇ：０．０１〜０．０６％を含有するダクタイル鋳物用溶融鋳鉄に溶製される。黒鉛球状化処理工程が終了したなら、ダクタイル鋳物用溶融鋳鉄を収容した処理容器２を次工程の遠心鋳造機などの鋳造設備に、クレーンや搬送台車などの適宜の搬送手段を用いて搬送する。
【００２４】
このようにして溶銑１６の黒鉛球状化処理を実施することにより、鉄被覆Ｍｇワイヤー１５の投入が自動化されると同時に、鉄被覆Ｍｇワイヤー１５の投入積算量がリアルタイムでフィードバックされるので、例えば、電動機の故障などによって鉄被覆Ｍｇワイヤー１５の投入ができなくなったワイヤーフィーダー装置が発生しても、少なくとも１基のワイヤーフィーダー装置が正常に作動しているならば、投入不可能となったワイヤーフィーダー装置が投入すべき分も含めて所定量の鉄被覆Ｍｇワイヤー１５を自動的に投入して黒鉛球状化処理を行うことが可能となる。
【００２５】
尚、本発明は上記実施の形態例に限るものではなく、種々の変更が可能である。例えば、制御装置６の中の演算部７や投入指示部８などを個別の装置として別々に設置してもよく、逆に、これらをまとめてもよい。また、ワイヤーフィーダー装置が２基であるが、３基以上としてもよい。ワイヤーフィーダー装置が３基以上の場合も、上記に準じて本発明を実施することができる。
【実施例１】
【００２６】
図２に示す黒鉛球状化処理設備を用い、図１に示す処理工程に基づいて本発明を実施した。用いた溶銑は、鉄スクラップ、銑鉄、コークスなどをキュポラで溶解したもので、キュポラからの出銑時、アルミナを含有する生石灰粉によって溶銑を脱硫処理した。脱硫処理後の溶銑の代表成分は、Ｃ：３〜４％、Ｓｉ：１．５〜２．０％、Ｍｎ：０．３％、Ｐ：０．０３％、Ｓ：０．００６％であった。この溶銑を保持炉に貯留し、３トン容量の取鍋型の処理容器に分湯してダクタイル鋳物用の溶銑として使用した。処理容器内の溶銑の質量は、保持炉から処理容器内に溶銑を出湯する位置に配置したロードセルによって計測した。溶銑質量の計測値は、自動的に制御装置に入力されるようになっている。処理前の溶銑のＳ濃度は、保持炉からの注湯時サンプルを採取して分析し、そのデータを制御装置に入力した。
【００２７】
Ｍｇの添加量を設定するに当たり、処理前の溶銑中に含有されるＳと当量のＭｇが溶銑中Ｓの脱硫反応のために使用されるものと仮定し、また、処理後のＭｇ濃度の目標値を０．０２５％、Ｍｇの添加歩留まりを３５％として、鉄被覆Ｍｇワイヤーの必要投入量を定めた。そして、定めた鉄被覆Ｍｇワイヤーの必要投入量を２等分し、それぞれのワイヤーフィーダー装置により、２０．０ｍ／分の送線速度で溶銑中に投入した。鉄被覆Ｍｇワイヤーの投入中、メジャーロールによって投入速度を計測し、その結果を制御装置にフィードバックして投入量を監視した。
【００２８】
このようにして行った黒鉛球状化処理において、片方のワイヤーフィーダー装置の送線が不可能になる事態が発生したが、このような場合にも、他方のワイヤーフィーダー装置の投入量が自動的に修正され、鉄被覆Ｍｇワイヤーの必要投入量を滞りなく投入することができた。即ち、黒鉛球状化処理工程を、実質的に無人化された遠隔操作で安定して行うことが達成された。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明に係る黒鉛球状化処理方法における処理工程図である。
【図２】本発明を実施する際に用いた黒鉛球状化処理設備の概略図である。
【符号の説明】
【００３０】
１  黒鉛球状化処理設備
２  処理容器
３  ワイヤーフィーダー装置
３Ａ  ワイヤーフィーダー装置
４  秤量器
５  操作盤
６  制御装置
７  演算部
８  投入指示部
９  投入量監視部
１０  ガイドパイプ
１１  ピンチロール
１２  メジャーロール
１３  ガイドロール
１４  ドラム
１５  鉄被覆Ｍｇワイヤー
１６  溶銑
【図１】
2005298843.tif 000003
【図２】
2005298843.tif 000004