(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
三次元網目構造をなす孔をもつフィルタ構造体からなる接種フィルタであって、
鋳型の成形キャビティにつながる通路において注湯口に近い側の前フィルタ部と、前記鋳型の通路において前記前フィルタ部に隣設し前記前フィルタ部よりも前記注湯口に対して遠い側の後フィルタ部とで構成され、
前記前フィルタ部は前記フィルタ構造体の孔部分に三次元的に被覆された接種剤層をもち、
前記後フィルタ部は接種剤層をもたないか、または、前記前フィルタ部よりも少量の接種剤層をもち、且つ、
注湯開始前において、前記前フィルタ部の溶湯通過抵抗は、前記後フィルタ部の溶湯通過抵抗よりも大きく設定されていることを特徴とする接種フィルタ。
【請求項２】
請求項１に記載の接種フィルタを前記鋳型の通路に配置する配置工程と、
前記鋳型の注湯口から溶湯を注湯することにより、前記接種フィルタの接種剤により溶湯を接種すると共に、接種した溶湯を前記鋳型の成形キャビティに供給する溶湯供給工程とを実施する鋳鉄溶湯接種方法。
【請求項３】
請求項２に記載の鋳鉄溶湯接種方法において、
前記溶湯供給工程における前記鋳型の成形キャビティへの溶湯供給の終了期に前記接種フィルタのフィルタ構造体を残存させることを特徴とする鋳鉄溶湯接種方法。
【請求項４】
請求項２または３に記載の鋳鉄溶湯接種方法において、
前記鋳型の通路は、前記接種フィルタの前方に設けられ前記接種フィルタと対面すると共に前記通路の他の部分よりも通路断面積が大きな反応室を備えていることを特徴とする鋳鉄溶湯接種方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、接種フィルタ及び鋳鉄溶湯接種方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鋳鉄の製造において、接種が大きな意味を持つことは広く知られている。例えば、ねずみ鋳鉄においては、接種により、強度、切削性等が改善される。また、球状黒鉛鋳鉄においては、チル化傾向の減少、黒鉛粒の均一化等により、伸び、靱性の向上が図られる。しかし経時的に接種効果が低下するフェーディングの問題がある。ここで、フェーディングについて考えると、鋳物に近いところ、つまり、鋳型の内部で溶湯を接種処理することが好ましい。
【０００３】
上記点に鑑み、従来より、特開平９−１９７４０号公報には、図１１に示すように、一直線状にのびるストレート孔１０１を備えた接種フィルタ１００を接種剤自体から形成した技術が開示されている。この公報技術によれば、鋳型２００の湯道２０１を通る溶湯が接種フィルタ１００のストレート孔１０１を通過する際に、溶湯と接種フィルタ１００の接種剤とが反応し、溶湯が接種される。このものでは、鋳型２００の内部に接種フィルタ１００が配置されているため、接種直後の溶湯が鋳型２００の成形キャビティに供給され、上記したフェーディングの問題を改善するのに有利である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記した公報技術では、ストレート孔１０１を備えた接種フィルタ１００を用いているため、溶湯と接種剤との接触頻度は低く、溶湯の接種効果は必ずしも充分ではない。
【０００５】
更に、接種フィルタ１００全体が接種剤から構成されており、鋳型に溶湯を供給する溶湯供給工程の終期においては接種フィルタ１００が完全に消失するように設定されている。そのため、溶湯供給工程の終期に近づくにつれて、接種フィルタ１００によるフィルタ効果は期待できず、終期においてはドロス捕獲効果が大幅に低減する。故に鋳型２００の成形キャビティにドロスが混入するおそれが高い。従って接種効果により鋳物の材質強度を高めたとしても、ドロス混入により鋳物の強度が期待できないおそれがある。
【０００６】
本発明は上記した実情に鑑みなされたものであり、その課題は、溶湯接種効果とドロス捕獲効果とを備えるのに有利な接種フィルタ及び鋳鉄溶湯接種方法を提供するにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
（１）請求項１に係る接種フィルタは、
三次元網目構造をなす孔をもつフィルタ構造体からなる接種フィルタであって、
鋳型の成形キャビティにつながる通路において注湯口に近い側の前フィルタ部と、鋳型の通路においてフィルタ部に隣設し前記前フィルタ部よりも注湯口に対して遠い側の後フィルタ部とで構成され、
前フィルタ部はフィルタ構造体の孔部分に三次元的に被覆された接種剤層をもち、後フィルタ部は接種剤層をもたないか、または、前フィルタ部よりも少量の接種剤層をもち、且つ、
注湯開始前において、前フィルタ部の溶湯通過抵抗は、後フィルタ部の溶湯通過抵抗よりも大きく設定されていることを特徴とするものである。
【０００８】
請求項２に係る鋳鉄溶湯接種方法は、請求項１に記載の接種フィルタを鋳型の通路に配置する配置工程と、
鋳型の注湯口から溶湯を注湯することにより、接種フィルタの接種剤により溶湯を接種すると共に、接種した溶湯を成形キャビティに供給する溶湯供給工程とを実施するものである。
【０００９】
請求項３に係る鋳鉄溶湯接種方法は、請求項２に記載の鋳鉄溶湯接種方法において、溶湯供給工程における鋳型の成形キャビティへの溶湯供給の終了期に接種フィルタのフィルタ構造体を残存させることを特徴とするものである。
【００１０】
請求項４に係る鋳鉄溶湯接種方法は、請求項２または３に記載の鋳鉄溶湯接種方法において、鋳型の通路は、接種フィルタの前方に設けられ接種フィルタと対面すると共に通路の他の部分よりも通路断面積が大きな反応室を備えていることを特徴とするものである。
【００１１】
請求項１に係る接種フィルタによれば、接種フィルタの前フィルタ部はフィルタ構造体の孔部分に三次元的に被覆された接種剤層をもつ。そのため、溶湯との接種反応に寄与する接種剤層の表面積が増大している。しかも接種フィルタの前フィルタ部を通過する溶湯は、三次元的に曲がりつつ前フィルタ部を通過し易いため、溶湯が真っ直ぐに通過する場合に比較して、接種剤層と溶湯との接触頻度、ひいては両者の反応性が向上する。
【００１２】
請求項１に係る接種フィルタによれば、前フィルタ部の接種剤層と溶湯との接種反応に基づく反応生成物に起因してドロスが溶湯に発生したとしても、そのドロスは後フィルタ部で捕獲され易い。
【００１３】
請求項１に係る接種フィルタによれば、注湯開始前において、前フィルタ部の溶湯通過抵抗は、後フィルタ部の溶湯通過抵抗よりも大きく設定されている。そのため溶湯が前フィルタ部を通過する速度が過剰に速くなることを抑制でき、前フィルタ部の接種剤と溶湯との接触時間が確保され、両者の反応性が確保される。
【００１４】
（２）請求項２に係る鋳鉄溶湯接種方法によれば、接種フィルタの前フィルタ部はフィルタ構造体の孔部分に三次元的に被覆された接種剤層をもつ。そのため、溶湯との接種反応に寄与する接種剤層の表面積が増大している。しかも接種フィルタの前フィルタ部を通過する溶湯は、三次元的に曲がりつつ前フィルタ部を通過し易いため、溶湯が真っ直ぐに通過する場合に比較して、接種剤層と溶湯との接触頻度、ひいては両者の反応性が向上する。更に、前フィルタ部の接種剤層と溶湯との接種反応に基づく反応生成物に起因してドロスが溶湯に発生したとしても、そのドロスは後フィルタ部で捕獲され易い。
【００１５】
請求項３に係る鋳鉄溶湯接種方法によれば、成形キャビティへの溶湯供給の終了期に接種フィルタのフィルタ構造体を残存させる。そのため、溶湯供給の終了期、または終了期の近い時点においても、接種フィルタによるドロス捕獲機能が維持される。
【００１６】
請求項４に係る鋳鉄溶湯接種方法によれば、接種フィルタの前方に、接種フィルタと対面すると共に通路の他の部分よりも通路断面積が大きな反応室が設けられている。そのため、溶湯の速度は反応室で低下し易い。よって、反応室の溶湯と接種フィルタの接着剤層との接触時間が確保され、両者が反応し易い。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明に係る接種フィルタのフィルタ構造体は、三次元網目構造をなす孔をもつ。フィルタ構造体は、一般的にはセラミックスフォームで形成できる。この場合には、加熱に伴い焼失可能な樹脂等の有機系多孔質体を用い、有機系多孔質体の内部にセラミックススラリーを含浸させた状態で、有機系多孔質体を加熱して焼失させると共に、セラミックスを残留させることにより形成できる。
【００１８】
本発明に係る接種フィルタは、鋳型の通路において注湯口に近い側の前フィルタ部と、鋳型の通路において前フィルタ部に隣設し前フィルタ部よりも注湯口に対して遠い側の後フィルタ部とで構成されている。
【００１９】
例えば、前フィルタ部のppi は、後フィルタ部のppi よりも小さくできる。具体的には、前フィルタ部の目の粗さは、５〜４０ppi 、特に１０〜２５ppi にできる。後フィルタ部の目の粗さは、１０〜６０ppi 、特に１５〜３０ppi にできる。ppi はpores per inchを意味し、１インチの長さあたりの孔の数である。
【００２０】
注湯開始前において、前フィルタ部の溶湯通過抵抗は、後フィルタ部の溶湯通過抵抗よりも大きく設定できる。このようにすれば、前フィルタ部を溶湯が通過する時間が確保され、前フィルタ部の接種剤と溶湯との接触時間、ひいては両者の反応時間が確保され易い。
【００２１】
前フィルタ部の溶湯通過抵抗を後フィルタ部の溶湯通過抵抗よりも大きく設定するため、前フィルタ部の気孔率や気孔径を、後フィルタ部の気孔率や気孔径よりも小さくできる。
【００２２】
接種フィルタの接種剤層を構成する代表的な接種剤としては、Ｆｅ−Ｓｉ系合金が好ましい。接種剤層に、バリウム、アルミニウム、リチウム、カルシウム、ストロンチウム、希土類元素、炭素のうちの少なくとも一種を含むことができる。
【００２３】
本発明に係る接種フィルタは、粉末状または粉粒状の接種剤を含む溶液とフィルタ構造体とを接触させる操作と、接触後にフィルタ構造体を乾燥させる操作とを含む工程により形成できる。接触にあたっては、溶液をフィルタ構造体に刷毛やスプレー等で塗る方式、溶液にフィルタ構造体を浸漬する方式等を採用できる。
【００２４】
接種剤層を構成する接種剤の粒度としてはフィルタ構造体の孔サイズ、鋳造方案、接種剤の種類等に応じて、適宜選択できるが、一般的には、最大値で１ｍｍ以下または０．５ｍｍ以下にでき、平均値で０．７５ｍｍ以下にできるが、これに限定されるものではない。
【００２５】
本発明に係る接種フィルタに被覆される接種剤の量は、溶湯の種類等に応じて選択できるものの、溶湯の注湯量に対して重量比で０．１〜０．４％にでき、或いは、０．０５〜０．５％にできるが、これに限定されるものではない。
【００２６】
接種フィルタにより接種される溶湯としては、接種処理が要請される溶湯であれば良く、一般的には、ねずみ鋳鉄の溶湯、球状黒鉛鋳鉄の溶湯がある。
【００２７】
【実施例】
以下、本発明の実施例に係る試験例について比較例と共に説明する。
【００２８】
（接種フィルタ）
図１は鋳型としての砂型（ＣＯ２  鋳型）製の鋳型１を示す。鋳型１は上型１Ｘと下型１Ｙとで構成されている。鋳型１は、注湯口１０、通路としての湯道１１、堰１２を介して湯道１１につながる成形キャビティ１３をもつ。湯道１１にはフィルタ設置部１４が形成されており、フィルタ設置部１４に接種フィルタ２が設置されている。
【００２９】
湯道１１のうち、接種フィルタ２の前方には、湯道１１の他の部分よりも通路断面積が増大した前方反応室１１ａが形成されており、接種フィルタ２の後方には湯道１１の他の部分よりも通路断面積が増大した後方反応室１１ｃが形成されている。
【００３０】
接種フィルタ２は、互いに隣設して積層された前フィルタ部２１と後フィルタ部２２とで構成されている。
【００３１】
前フィルタ部２１は、フィルタ構造体として機能する約１０ｐｐｉのアルミナ製のセラミックフォームフィルタを用い、セラミックフォームフィルタの表面に接種剤層を被覆したものである。後フィルタ部２２は、フィルタ構造体として機能する約２０ｐｐｉのアルミナ製のセラミックフォームフィルタである。後フィルタ部２２は、接種よりもドロス等の捕獲を主眼とするものであり、前フィルタ部２１とは異なり、接種剤層が実質的に被覆されていない。
【００３２】
図３は、前フィルタ部２１となるセラミックスフォームフィルタの外観写真を示す。図３の左側は、接種剤を含有するスラリーを被覆する前の状態を示す。図３の右側は、接種剤を含有するスラリーを被覆した後の状態を示す。
【００３３】
接種剤を含有するスラリーをセラミックスフォームフィルタに被覆した後の状態では、前フィルタ部２１の孔に接種剤が詰まって孔の開口がつぶれた状態となり、従って、注湯開始前においては、前フィルタ部２１の溶湯通過抵抗は、後フィルタ部２２の溶湯通過抵抗に比べて大きくなっている。
【００３４】
図４はこのセラミックフォームフィルタの模式図を示す。図４に示すセラミックフォームフィルタ３は、三次元的な網目構造をなしており、三次元的な孔３０をもつ。セラミックフォームフィルタ３の孔３０は、図１１に示す直線状にのびるストレート孔１０１とは異なり、三次元的に曲がっている。孔３０は、セラミックフォームフィルタ３の表部３ａと裏部３ｂを連通する連通孔である。
【００３５】
前フィルタ部２１は次のように製造した。即ち、粉末状の接種剤を溶媒に分散させた接種剤スラリーを用い、セラミックフォームフィルタ３の内部にこの接種剤スラリーを含浸させることにより、接種剤スラリーをセラミックフォームフィルタ３に被覆し、その後、適温（例えば約４７３Ｋ）で乾燥した。
【００３６】
（接種剤）
本試験例で用いた接種剤は、三種類（Ａ，Ｂ，Ｃ）である。接種剤Ａ〜Ｃの組成を表１に、接種剤Ａ〜Ｃの粒度分布を表２に示す。表１から理解できるように、接種剤Ｂ，Ｃでは接種効果を上げるため、Ｃａ、Ａｌの他にＢａを添加している。表２に示すように、粒径の大きさは、接種剤Ａ＜接種剤Ｂ＜接種剤Ｃとなる。
【００３７】
【表１】
0003962450.tif 000002
【００３８】
【表２】
0003962450.tif 000003
（注湯方案）
図１及び図２は本試験例に係る鋳型１の注湯方案を示す。本試験例では、鋳込み重量約３ｋｇｆに設定し、ねずみ鋳鉄（以下ＦＣともいう）の溶湯を、鋳型１に注湯した。同様に、球状黒鉛鋳鉄（以下ＦＣＤともいう）の溶湯も別の鋳型１に注湯した。
【００３９】
ＦＣの溶湯とＦＣＤの溶湯との成分を表３に示す。ＦＣＤの溶湯を得るにあたっては、鋳型１に注湯する前に、溶湯重量に対して１．５％の球状化剤をとりべの底に置き、その上部より溶湯を注入し、置き注ぎ方式により球状化処理を行った。
【００４０】
【表３】
0003962450.tif 000004
なお球状黒鉛鋳鉄を球状化処理する球状化剤は、表４に示す組成のものを採用した。
【００４１】
【表４】
0003962450.tif 000005
（試験条件）
次の表５及び表６に示すような接種条件に従い、接種フィルタ２を用いて溶湯を接種し、この溶湯を鋳型１の成形キャビティ１３に供給し、凝固させ、試験片を形成した。表５はねずみ鋳鉄の溶湯の接種条件を示す。表６は球状黒鉛鋳鉄の溶湯の接種条件を示す。接種剤（Ａ，Ｂ，Ｃ）の添加量は、溶湯の鋳込重量に対して、それぞれ０％、０．２５％、０．５％とした。添加量０％は『接種無し』を意味し、比較例となる。
【００４２】
以下において、接種剤Ａを添加したものは、ＦＣやＦＣＤの末尾に『Ａ』を付し、ＦＣＡ−１、ＦＣＡ−２、ＦＣＤＡ−１、ＦＣＤＡ−２のように示した。接種剤Ｂを添加したものは、ＦＣやＦＣＤの末尾に『Ｂ』を付し、ＦＣＢ−１、ＦＣＢ−２、ＦＣＤＢ−１、ＦＣＤＢ−２のように示した。接種剤Ｃを添加したものは、ＦＣやＦＣＤの末尾に『Ｃ』を付し、ＦＣＣ−１、ＦＣＣ−２、ＦＣＤＣ−１、ＦＣＤＣ−２のように示した。接種剤の添加量は表５に示されている。
【００４３】
接種剤で処理されていないものは、ＦＣやＦＣＤの末尾に『ＮＯ』を付し、ＦＣＮＯ１、ＦＣＮＯ２、ＦＣＤＮＯ１及びＦＣＤＮＯ２のように示した。
【００４４】
接種剤Ａと接種剤Ｂとを用いた試験では、注湯温度を１６６７Ｋとした。接種剤Ｃを用いた試験では注湯温度を１６３０Ｋとした。
【００４５】
【表５】
0003962450.tif 000006
【００４６】
【表６】
0003962450.tif 000007
（解析）
鋳型１の成形キャビティ１３で凝固したねずみ鋳鉄、球状黒鉛鋳鉄について、光学顕微鏡を用いて、共晶セル、黒鉛組成、基地組織等を観察した。更に、試験片に係る鋳鉄における反応生成物の化学成分を確認するため、ＥＰＭＡ定性分析を行った。鋳鉄の機械的性質については、丸棒試験片で引張試験を行い、引張強さと伸び率とを測定した。以下、［１］ねずみ鋳鉄、［２］球状黒鉛鋳鉄に分けて述べる。
［１］ねずみ鋳鉄について
（共晶セル）
接種フィルタ２を用いて鋳造したねずみ鋳鉄（ＦＣ）について、鋳造後の試験片を取り出し、研磨し、ステッド腐食液で腐食し、光学顕微鏡を用いて共晶セル組織を観察した。共晶セル数は、面算出法により測定した。共晶セル組織の観察結果を表７に示す。表７に示すように共晶セルの増加率（ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ  ｒａｔｉｏ）は、接種剤無添加を基準とするものである（注湯温度が１６６７Ｋの場合にはＦＣＮＯ１、注湯温度が１６３０Ｋの場合にはＦＣＮＯ２）。
【００４７】
表７における共晶セルの増加率は、接種フィルタ２を用いた接種処理により、共晶セルサイズが細かくなった割合を意味する。表７から理解できるように、同一の接種剤に対しては、接種剤の添加量が多い場合には、共晶セルが細かくなっている。接種剤Ａ、接種剤Ｂを用いた試験片（ＦＣＡ−１、ＦＣＢ−１等）よりも、接種剤Ｃを用いた試験片（ＦＣＣ−１、ＦＣＣ−２）の共晶セル組織が細かかった。
【００４８】
【表７】
0003962450.tif 000008
（黒鉛組織）
図５（Ａ）（Ｂ）はねずみ鋳鉄の黒鉛組織の顕微鏡観察写真を示す。図５（Ａ）は、接種剤Ａを被覆した接種フィルタ２を用いて接種処理したＦＣＡ−１の黒鉛組織を示す。図５（Ｂ）は、接種しないＦＣＮＯ１の黒鉛組織を示す。図５（Ｂ）に示すように、接種処理なしであるＦＣＮＯ１の場合には、黒鉛組織は微細なＤ型、Ｅ型黒鉛であった。しかし図５（Ａ）に示すように、接種剤Ａで接種処理したＦＣＡ−１の場合には、細かい黒鉛が消失し、黒鉛がほとんど均一な大きさで、方向性のないＡ型黒鉛になっていた。これは鋳物の機械的性質の向上において有利であると考えられる。
【００４９】
接種剤Ｂ、Ｃで接種した場合でも、同様に、接種により、細かい黒鉛が消失し、黒鉛がほとんど均一な大きさで、方向性のないＡ型黒鉛になっていた。
【００５０】
また、ＦＣＢー１では、接種フィルタ２の前方の湯道部分（＝before）と、接種フィルタ２の後方の湯道部分（＝after ）とについて、黒鉛組織を観察した。その結果を図６（Ａ）（Ｂ）に示す。図６（Ａ）は  接種フィルタ２の前方の湯道（＝before）の黒鉛組織を示す。図６（Ｂ）は  接種フィルタ２の後方の湯道（＝after ）の黒鉛組織を示す。図６（Ａ）に示すように、接種前の組織では、黒鉛は微細なＤ型、Ｅ型黒鉛であった。しかし図６（Ｂ）に示すように、接種後では、黒鉛がほとんど均一な大きさで、方向性のないＡ型黒鉛になっており、機械的性質の向上が期待できる。図６（Ａ）（Ｂ）の比較から理解できるように、接種フィルタ２を通過した鋳鉄では、接種効果により黒鉛組織の著しい改善が明らかとなった。
【００５１】
（基地組織）
５％ピクリン酸アルコ−ル溶液（ピクラル腐食液）で、試験片を腐食し、光学顕微鏡を用いてねずみ鋳鉄の基地組織を観察した。接種処理なしであるＦＣＮＯ１の組織では、オーステナイトと黒鉛が共晶として晶出する晶出黒鉛組織が存在していた。この組織には黒鉛とフェライトが析出している。この組織のものは抗張力ならびに弾性係数はＡ型黒鉛と同程度であるが、衝撃値と耐摩耗性が低いと推察される。
【００５２】
しかし接種剤Ｂで接種処理したＦＣＢ−１の場合には、微細な共晶組織が大幅に減少して黒鉛が均一となっている。故に衝撃値と耐摩耗性が高いと推察される。接種剤Ａ、Ｃで接種した鋳鉄についても、基本的には同様の結果が得られた。
【００５３】
（機械的性質）
図７はねずみ鋳鉄の引張試験の結果を示す。図７の縦軸は引張強度を示し、図７の横軸は試験片の番号を示す。図７によると、接種フィルタ２を用いていない鋳鉄（ＦＣＮＯ１、ＦＣＮＯ２）では、引張強度が低い。しかし、接種フィルタ２を用いた接種処理を行ったねずみ鋳鉄（ＦＣＡ−１、ＦＣＡ−２、ＦＣＢ−１、ＦＣＣ−１、ＦＣＣ−２）では、鋳鉄の引張強度がかなり増加している。これは前述したように黒鉛組織の改善によるものと考えられる。
［２］球状黒鉛鋳鉄について
（黒鉛組織）
図９（Ａ）（Ｂ）は球状黒鉛鋳鉄の球状黒鉛の分布状態を示す。図９（Ａ）は、接種剤Ｂを塗布した接種フィルタ２を用いて溶湯を接種処理した鋳鉄（ＦＣＤＢ−１）の黒鉛組織を示す。図９（Ｂ）は、接種フィルタ２を用いていない、つまり接種処理なしの鋳鉄（ＦＣＤＮＯ１）の黒鉛組織を示す。
【００５４】
接種処理なしの場合（ＦＣＤＮＯ１）には、微細黒鉛の他に多くの粗大黒鉛が分散しており、かなり不均一な黒鉛組織である。
【００５５】
一方、接種フィルタ２で接種処理した場合（ＦＣＤＢ−１）には、図９（Ａ）に示すように、微細黒鉛がほとんど消失し、かなり均一な大きさで、形状の良い球状黒鉛が分散している。
【００５６】
接種剤Ｂを用いた接種フィルタ２ばかりでなく、接種剤Ａ、接種剤Ｃを用いた接種フィルタ２の場合にも、黒鉛組織についてはほぼ同様な結果が得られた。
【００５７】
また画像解析装置を用い、黒鉛の平均径と黒鉛の形状係数ｆの分布とを測定した。形状係数とは、真円らしさを表現し、その値は０〜１までの数値で示され、形状係数が１のとき、完全な球状を意味する。この結果を表８及び図８に示した。図８の縦軸は、分散している黒鉛のうち、形状係数ｆが０．８を越える黒鉛の割合を示し、図８の横軸は試験片の種類を示す。
【００５８】
図８から理解できるように、接種剤Ａ〜Ｃで接種処理した球状黒鉛鋳鉄（ＦＣＤＡ−１、ＦＣＤＡ−２、ＦＣＤＢ−１、ＦＣＤＢ−２、ＦＣＤＣ−１、ＦＣＤＣ−２）では、形状係数が０．８を越える良好な球状黒鉛の割合が多かった。
【００５９】
一方、接種処理なしの球状黒鉛鋳鉄（ＦＣＤＮＯ１、ＦＣＤ
ＮＯ２）では、黒鉛の平均径の分布傾向をみると、平均径６．２５μｍ以下の微細黒鉛が多くなっていた。更に、接種処理なしの場合（ＦＣＤＮＯ１、ＦＣＤＮＯ２）には、図８から理解できるように、形状係数ｆが０．８以上の黒鉛の割合が低くなり、球状化不良の黒鉛が多くなっていることが明らかとなった。
【００６０】
【表８】
0003962450.tif 000009
（機械的性質）
図１０は球状黒鉛鋳鉄の機械的性質を示す。図１０の縦軸は引張強度と伸びとを示し、横軸は試験片の種類を示す。図１０から理解できるように、球状黒鉛鋳鉄の引張強度は、接種処理していないＦＣＤＮＯ１、ＦＣＤＮＯ２がかなり高いが、伸びは必ずしも充分ではない。しかしながら、接種処理した場合には、多くの試験片において、伸びの向上が見られる。
【００６１】
さらにＣａ、Ａｌの他にＢａを含有する接種剤Ｂを用いた場合（ＦＣＤＢ−１、ＦＣＤＢ−２）には、伸びがかなり高い。接種剤Ｃを用いた球状黒鉛鋳鉄（ＦＣＤＣ−１）の場合においても、基本的には同様である。殊に、ＦＣＤＢ−１、ＦＣＤＢ−２の場合には、伸びは１４％以上である。これは黒鉛形状の改善及び黒鉛粒度分布の均一化によるものと考えられる。
【００６２】
［３］前フィルタ部２１及び後フィルタ部２２の併有効果
鋳造後に接種フィルタ２を鋳型１から取り出し、接種フィルタ２の内部を光学顕微鏡で観察した。更に、接種フィルタ２を構成する前フィルタ部２１と後フィルタ部２２との境界についても、光学顕微鏡で観察した。観察結果によると、前フィルタ部２１の表面に被覆していた接種剤は残留しておらず、従って、前フィルタ２１に被覆されていた実質的にすべての接種剤が溶湯との接種反応に寄与したものと推察される。
【００６３】
前記した前フィルタ部２１と後フィルタ部２２との境界にはケーキ層が生じていた。ケーキ層について、ＥＰＭＡ定性分析を行った。ＥＰＭＡ分析の結果によれば、ケーキ層はＡｌ、Ｃａ、Ｃ、Ｓｉ、Ｏ及びＳ等多くの元素を含有していた。即ち、接種処理により複雑な構造をもつ反応生成物が生成し、その反応生成物がケーキ層となり、成形キャビティ１３に流入することなく、後フィルタ部２２により捕獲されたものと考えられる。
【００６４】
ＥＰＭＡ定性分析によれば、反応生成物にはアルミ酸化物やシリコン酸化物が少なかった。このことから、前フィルタ部２１で接種処理した場合であっても、アルミ酸化物やシリコン酸化物があまり発生せず、従って接種剤の接種効率は高かったものと推察される。
【００６５】
以上の説明から理解できるように本実施例によれば、比表面積が大きい三次元網目構造をもつ接種フィルタ２における接種剤層と溶湯との接触頻度、接触面積が大きい。そのため、接種剤層と溶湯との反応効率が高くなり、溶湯における接種効果が向上する。よって、良好な鋳鉄材質を確保しつつ、接種剤の添加量を低減できる。
【００６６】
一定の粒度が要請される接種剤の製造工程においては、実際には使えない微小粉末の接種剤が残る。この微小粉末の接種剤は、一般的には廃棄したり、あるいは、再溶解のために回収したりしている。この場合には、コストがかかる。この点、接種フィルタ２を用いて溶湯を接種すれば、微小粉末の接種剤を、接種フィルタ製造用のスラリー原料として活用できる利点がある。
【００６７】
本実施例によれば、溶湯の鋳込が終了した時点において、前フィルタ部２１ではこれの接種剤層は消耗しているものの、後フィルタ部２２ばかりか、前フィルタ部２１の基体をなすセラミックスフォームが溶損せずに残存している。よって後フィルタ部２２による捕獲機能ばかりか、前フィルタ部２１のセラミックスフォームによる捕獲機能も確保され、接種反応で生成するドロスの捕獲性が確保される。
【００６８】
また図１及び図２から理解できるように、接種フィルタ２は、前方反応室１１ａに対面すると共に接種を主眼とする前フィルタ部２１と、接種で発生した反応生成物の捕獲除去を主眼とする後フィルタ部２２とからなる。そして、接種フィルタ２は、成形キャビティ１３の直前に設置している。故に、溶湯は前フィルタ部２１の接種剤と反応したら直ちに、或いは、反応しながら、後フィルタ部２２を通って成形キャビティ１３に充填される。よって、接種効果のフェーディング現象を防止するのに有利である。
【００６９】
更に本実施例では、図１、図２から理解できるように、接種フィルタ２の前方には通路断面積が大きな前方反応室１１ａが形成されている。そのため接種フィルタ２を通過する溶湯の速度を抑えることができ、従って溶湯と前フィルタ２１の接種剤層との接触時間が確保され、両者の接種反応を向上するのに有利である。
【００７０】
【発明の効果】
請求項１に係る接種フィルタによれば、前フィルタ部は、三次元網目構造をなす孔をもつフィルタ構造体の孔部分に三次元的に被覆された接種剤層をもつ。そのため、溶湯との接種反応に寄与する接種剤層の表面積が増大できる。
【００７１】
しかも前フィルタ部を通過する溶湯は、三次元的に曲がりつつ前フィルタ部を通過し易いため、溶湯が真っ直ぐに通過する場合に比較して、接種剤層と溶湯との接触頻度、ひいては両者の反応性が向上する。よって溶湯の接種効果が向上する。従って鋳鉄組織の改善、鋳鉄の機械的性質の改善に有利である。
【００７２】
請求項１に係る接種フィルタによれば、接種剤層は後フィルタ部よりも前フィルタ部に多く設けられているため、高温の溶湯を接種剤層に接触させるのに有利であり、接種効果の向上に有利である。
【００７３】
請求項１に係る接種フィルタによれば、前フィルタ部の接種剤層と溶湯との接種反応に基づく反応生成物に起因してドロスが溶湯に発生したとしても、そのドロスは後フィルタ部で捕獲され易い。よって鋳物へのドロス巻き込みを抑止するのに有利である。ドロスの巻き込みに起因する鋳鉄の機械的性質の低下を抑止するのに有利である。
【００７４】
請求項１に係る接種フィルタによれば、注湯開始前において、前フィルタ部の溶湯通過抵抗は、後フィルタ部の溶湯通過抵抗よりも大きく設定されている。そのため溶湯が前フィルタ部を通過する速度が過剰に速くなることは、抑制される。よって、前フィルタ部の接種剤と溶湯との接触時間が確保され、両者の反応性が向上し、溶湯の接種効果が向上し易い。従って鋳鉄組織の改善、鋳鉄の機械的性質の改善に有利である。
【００７５】
請求項２に係る鋳鉄溶湯接種方法によれば、接種フィルタの前フィルタ部はフィルタ構造体の孔部分に三次元的に被覆された接種剤層をもつため、溶湯との接種反応に寄与する接種剤層の表面積が増大している。しかも接種フィルタの前フィルタ部を通過する溶湯は、三次元的に曲がりつつ前フィルタ部を通過し易いため、溶湯が真っ直ぐに通過する場合に比較して、接種剤層と溶湯との接触頻度、ひいては両者の反応性が向上する。よって溶湯の接種効果が向上し易く、鋳鉄組織の改善、鋳鉄の機械的性質の改善に有利である。請求項２に係る鋳鉄溶湯接種方法によれば、接種剤層は後フィルタ部よりも前フィルタ部に多く設けられているため、高温の溶湯を接種剤層に接触させるのに有利であり、接種効果の向上に有利である。
【００７６】
更に、前フィルタ部の接種剤層と溶湯との接種反応に基づく反応生成物に起因してドロスが溶湯に発生したとしても、そのドロスは後フィルタ部で捕獲され易く、ドロスの混入の抑止に有利である。
【００７７】
請求項３に係る鋳鉄溶湯接種方法によれば、鋳型の成形キャビティへの溶湯供給の終了期に接種フィルタのフィルタ構造体を残存させる。そのため、特開平９−１９７４０号公報に係る技術とは異なり、溶湯供給工程における終了期、または終了期の近い時点においても、残存したフィルタ構造体による捕獲機能が維持される。従って接種処理の際に発生した反応生成物に起因するドロスが鋳型の成形キャビティに混入することを抑えるのに有利である。よってドロスに起因する鋳物の強度低下を防止するのに有利である。
【００７８】
請求項４に係る鋳鉄溶湯接種方法によれば、接種フィルタの前方には、接種フィルタと対面すると共に通路の他の部分よりも通路断面積が大きな反応室が設けられている。そのため、溶湯の速度は反応室で低下し易い。よって、反応室の溶湯と接種フィルタの接着剤層との接触時間が確保され、両者が反応し易い。よって溶湯の接種効果が向上し易く、鋳鉄組織の改善、鋳鉄の機械的性質の改善に有利である。
【図面の簡単な説明】
【図１】接種フィルタが配置された鋳型の縦断面図である。
【図２】接種フィルタが配置された鋳型の横断面図である。
【図３】接種フィルタの前フィルタ部に係り、スラリー被覆前と被覆後との粒子構造を示す写真でする。
【図４】被覆前のセラミックスフォームの粒子構造を模式的に示す斜視図である。
【図５】ねずみ鋳鉄の金属組織を示す顕微鏡写真である。
【図６】接種フィルタ前後に位置するねずみ鋳鉄の金属組織を示す顕微鏡写真である。
【図７】接種した試験片と接種していない試験片との引張強度を示すグラフである。
【図８】各試験片における形状係数が０．８を越える黒鉛の割合を示すグラフである。
【図９】接種した球状黒鉛鋳鉄と接種していない球状黒鉛鋳鉄との金属組織を示す顕微鏡写真である。
【図１０】接種した球状黒鉛鋳鉄と接種していない球状黒鉛鋳鉄との引張強度及び伸びを示すグラフである。
【図１１】従来技術に係る接種フィルタを鋳型に配置した状態を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
図中、１は鋳型、１０は溶湯口、１１は湯道（通路）、１３は成形キャビティ、２は接種フィルタ、２１は前フィルタ部、２２は後フィルタ部を示す。
【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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【図１０】
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【図１１】
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