(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｉ  溶融鋳鉄を製造する工程と、
II  鋳鉄の炭素当量を調整する添加剤を溶湯に導入する工程と、
III  溶融鋳鉄を大気中の酸素から防護されたコンデイショニング炉に移送し、該炉においては、操業中の溶融鋳鉄の量が、該コンデイショニング炉から出湯される鋳鉄を上記前工程からくる溶融鋳鉄の補償量で間欠的に置換することにより、あらかじめ決められた限度内に保持する工程と、
IV  溶融鋳鉄を、直接鋳型に注入し、または、取り鍋に注入し、その取り鍋から鋳型に注入する工程と、
かつ、工程IVに先だって、もし必要なら溶融鋳鉄をそれ自体公知のなんらかの適切な脱硫方法によって硫黄０．０２５重量％以下にまで脱硫し、さらに、上記Ｉ〜IVの工程の一以上を実施する間に、溶融鋳鉄に黒鉛形状改良剤および接種剤を添加する各工程からなる、ＣＶ黒鉛鋳鉄として凝固する鋳造品のための予備処理された溶融鉄を連続的に供給する方法であって、
工程IIIの後、上記添加剤を添加した後、鋳型から溶融鋳鉄の試料を少なくとも一つ採取し、
試料とそれが保持される容器が、結晶化温度以上の温度で実質的に熱平衡関係にあるような状態から試料を凝固させ、試料の中心部と試料容器の壁面にある溶融鋳鉄の時間に依存する温度変化を記録し、かつ、記録された時間依存の温度変化に基づいて組織に関する特性および鋳鉄の炭素当量を公知の方法で確定し、かつ、
確定された炭素当量および鋳鉄鋳物の組織上の特性がＣＶ黒鉛鋳鉄の公知の組織上の特性および炭素当量からあらかじめ決められた値よりも偏位しているとき、
該偏位とのあらかじめ決められた関係において、
工程IIに導入される炭素当量制御剤の量を調整し、
添加または除去される黒鉛形状改良剤の量を調整し、
添加される接種剤の量を調整することを特徴とする方法。
【請求項２】
溶融鋳鉄が工程IIの後で工程IIIの前に反応容器へ移送され、その容器において黒鉛形状改良剤が溶融鋳鉄に添加され、必要により、さらに黒鉛形状改良剤が該コンディショニング炉内の溶融鉄に添加され、溶融鋳鉄が工程IVで鋳型に注湯され、かつ、接種剤が工程IIIの後に溶融鋳鉄に添加されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
溶融鋳鉄が工程IIの後で工程IIIの前に反応容器に移送され、その容器内で溶融鋳鉄が硫黄０．０２５重量％以下まで脱硫され、溶融鋳鉄が工程IVにおいて取り鍋に出湯され、そこから鋳型に注湯され、かつ、黒鉛形状改良剤と接種剤が溶湯がいまだ取り鍋にある間に溶融鉄に添加されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項４】
該コンデイショニング炉が実質的に閉鎖されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
不活性保護ガス雰囲気を備えた該コンデイショニング炉を用いることを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
該コンデイショニング炉を加圧することを特徴とする請求項４または５に記載の方法。
【請求項７】
黒鉛形状改良剤が、該コンデイショニング炉内にある溶融鋳鉄に添加されるときには、該コンデイショニング炉内を減圧することを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
溶融鋳鉄の試料を鋳型の湯口または湯道系から採取することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
溶融鋳鉄の試料を前記取り鍋の一つから採取することを特徴とし、溶融鋳鉄が工程IVにおいて取り鍋に出湯されそこから鋳型に注湯される請求項１〜７のいずれかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
本発明は、ＣＶ黒鉛鋳鉄として凝固する鋳造品のための予備処理された溶融鋳鉄を供給する方法に関する。
以下にＣＧＩと略称するＣＶ黒鉛鋳鉄は、研磨した二次元平面上で観察すると黒鉛が芋虫状を呈する型式の鋳鉄（同様にＣＶ黒鉛鉄または芋虫鉄とも称される。）であり、芋虫状黒鉛は、ＩＳＯ／Ｒ  ９４５−１９６９において“形態III”の黒鉛としてかつ、さもなければ、ＡＳＴＭの明細書Ａ２４７によって“型式Ｖ”として定義されるものである。
ＣＧＩの機械的性質は、ネズミ鋳鉄とダクタイル鉄の最良の性質を結合したものである。ＣＧＩの疲労強度と極限引張り強さはパーライトダクタイル鉄のそれに匹敵するが、ＣＧＩの熱伝導度の方はネズミ鋳鉄のそれと同程度である。この事実にもかかわらず、ＣＧＩは現在鋳鉄の全世界生産高のほんの一部にすぎず、これに反してネズミ鋳鉄は約７０％、ダクタイルは約２５％を構成する。
ＣＧＩの生産高が少ない理由の一つは信頼性の高い製造を行なうことが困難であることである。この困難性は、製造中に黒鉛化ポテンシャルと鋳鉄の黒鉛形状改良元素を非常に狭い範囲内で同時に制御しなければならないことによる。しかしながら、このような困難性はほとんどスエーデン特許第４４４，８１７号，第４６９，７１２号および第４７０，０９１に記載の方法によって除去された。スエーデン特許第４４４，８１７は、黒鉛形状改良剤を含む鋳鉄を製造する方法を記載している。この方法は、黒鉛の析出と成長を少量の、かつ代表的な試料の実際の凝固処理に基づいて確定されるようにすること、および最終的に鋳造中にＣＧＩの最適な凝固に要求されるように付加的な黒鉛形状改良元素で溶湯を処理することを可能にする熱分析に基礎を置いている。試料の中心部と、試料採取容器の壁に近接して存在する溶湯内の一点における凝固処理中の時間による温度の変化は記録され、それによって、鋳造中の凝固の過程に関する情報を提供するのに使用できる二つの異なる凝固曲線が得られる。この試料採取方法は溶湯の固有の結晶化特性に関する迅速かつ非常に精確な情報を提供するので、スエーデン特許第４４４，８１７の主題は大規模なＣＧＩの製造を調整する第１の現実的可能性を表わす。
スエーデン特許第４６９，７１２はスエーデン特許第４４４，８１７に開示の方法を発展させたものを教示し、そこにおいて、溶湯に溶け込んだ元素状マグネシウムの濃度を下げるような物質が壁部近くに少なくとも０．００３％まで供給されている特殊な型式の試料容器が使われる。この使用は片状黒鉛の形成を生じるようにＭｇ含有量を下げるために行なわれる：元素状Ｍｇについては、ＣＶ黒鉛の形成から片状黒鉛の形成への遷移は、僅か０．００３％の濃度範囲に亘り、主として０．００８％から０．００５％であるが、絶対的な値は凝固時間に応じて変わる。
スエーデン特許第４７０，０９１は、スエーデン特許第４４４，８１７が教示する方法をさらに発展させたものを記載する。この特許明細書は共晶点よりも高い炭素当量（ＣＥ）をもつ他のＣＧＩの中で、組織を改良した鋳鉄溶湯の物理的な炭素当量または黒鉛化ポテンシアルを決定するのを同じように如何にして可能にするかを記載する。ここで、再び熱分析が溶湯の組成を補正あるいは調整するのに使われる。この方法は、低炭素含有量の鉄の小片を試料採取容器に導入することを基礎とし、この方法において、小片の寸法は、溶融した鉄で容器が満たされるときに小片が完全には溶融しないようにされる。溶湯の湯度は、溶湯が凝固するのにしたがって記録される。温度がγ−液相線と交わるとき、この温度は、同種の組織改良された鋳鉄の共晶温度の測定値および較正値に関連する絶対温度または温度差として記録される。溶湯のＣ．Ｅ．はこの組織改良鋳鉄についての状態図に基づいて決定される。
これらの特許明細書の教示は、すべての必要事項について、技術水準を表わし、工業的規模の均一な品質のＣＧＩを製造する方法はこの技術水準に基づいている。このことは、たとえば、独公開特許第２９，３７，３２１号（Stefanescu）、独特許第３４，１２，０２４号（Lampic）または特開昭５２−２６０３９号（Komatsu）に記録されるスクラップの問題について課題を抱えているような古い方法についてはほとんど当てはまらない。しかしながら、上述のように、ＣＧＩの製造は極めて少量である。このことの重大な理由の一つは、従来いかなる連続的あるいは半連続的な方法によってもＣＧＩの製造が信頼性をもってコントロールできず、バッチ式方法によってのみ行なわれてきたということである。
ここで、「連続的方法」とは、基本的に、ＣＧＩとして凝固する溶融鉄を連続的に供給する方法、たとえば、連続的に走行する造型ラインに配列された鋳型内に鋳造する方法、すなわち、そのような溶融鉄の破壊されない流れがバッチ式と異なり、原料の供給あるいは処理された鉄の取り出しを中断することなく連続的に行なわれ得る方法を意味し、また、場合により、類似の後続するバッチ作業を伴うＣＧＩとして凝固する溶融鉄の個々の部分の製造と分配を意味する。また、「半連続的方法」とは、バッチ式のサブプロセスと連続的なサブプロセスとからなる全体の方法、たとえばバッチ式の処理と反応容器への原料の供給を含む方法を意味し、その方法によって、連続性を基本とすること、すなわちいかなる中断もないことに基づいて最終製品が得られる。本願発明の場合は、必要により連続的に走行する造型ライン内において独立したＣＧＩの鋳物を製造することができるとはいえ、ＧＣＩの連続的ストランドを製造する選択肢を提供する方法を意味する。
一方のバッチ式方法と他方の連続的または半連続的方法との重要な相違点は、バッチ式方法においては製品の性質は原則的に、新しい材料のバッチが準備されない限り、１つの製品から他のものに変更あるいは調整できないが、少なくとも一つの制御された連続的サブプロセスを含む方法においては、そのような変更や調整は原則的にいかなる時点でもなし得るということである。本願発明の場合には、後でさらに詳細に検討されるように、このことは鋳造に先だって製造工程のできるだけ遅い段階で溶融鉄中の接種剤（そして同様に任意的に黒鉛形状改良剤）の含有量のオンライン制御によって行なわれる。記載を簡単にするために、そして、上に検討した相違点によって明かであるので、“連続的”方法の概念と“半連即的”方法の概念はともに本明細書中では“連続的方法”という用語の中に含まれることとする。
経済的に見合うために近網状（near-nest-shape）の鋳造金属または合金の大規模な製造は早かれ遅かれ連続的製造工程を必要とするということは、この技術分野において活動するものにとって明かである。如何なる当業者にとっても明かであるが、連続的方法は、バッチ式方法に比べて数多くの利点をもつ。補給（logisitics）の観点からは、たとえば、連続的製造方法は、一連の製造工程中に“渋滞する部分”または“進行を妨げるもの”を生ずる潜在的危険性がかなり小さい点で有利であり、製造プラントの最適な経済的利用をもたらす。
冒頭で述べたように、未だにＣＧＩが連続的方法よりもバッチ式方法で製造されている大きな理由の一つは、従前の古い技術の工程管理の問題が信頼性ある連続的なＣＧＩ製造方法に許容されていないということによる。
この技術分野のいかなる実際的な重要事項についてもそのすべての技術的発展は、バッチ式製造方法の問題の解決に向けられてきた。上述の特許明細書は、このため、限られた容積の溶湯、すなわち、バッチの組成を制御しかつ調整することを意図する方法を記載している。試料はこのバッチから採取され、かつ、もし、熱分析の結果が特定の値から変位していることを示す場合、そのような修正がともかく可能ならば、全バッチの組成は修正される。もし、バッチの組成が修正できないときは、バッチ全体が廃棄される。
試料の採取および溶湯の組成の修正に続いて、溶湯は公知の方法に従ってできるだけ早くかつ通常５〜２０分以内に鋳造される。溶湯中の種々の添加剤は化学的に反応し、待機時間が非常に長いときに溶融維持温度で不活性となる。このようにしてバッチ式製造方法の条件は各バッチについて一回以上の試料採取の機会は許容せず、そして処理の中断を許容しない。試料は移送取鍋から採取され、かつ溶湯は除滓される時間をもちかつ試料の分析の時間中に最終処理ステーションに運ばれ、そこにおいて、分析の結果は鋳造に先立ってなんらかの必要な調整のために利用される。終端の熱分析は、利用し得る鋳造時間を短くすることとなるので適当でない。かくて、種々の面で有利であるにもかかわらず、従来の方法は、如何なる連続的方法にも良好な基本となるものとは思われない。なぜなら、上記従来技術によっては製品の性質のオンラインコントロールを提供する機会は全くなく、そのときに一バッチの調整が行なわれるにすぎないからである。
バッチ式製造工程の間に、大部分の接種剤および黒鉛形状改良剤は工程の早い段階に溶湯に導入され、その後、熱分析用試料採取が行なわれかつ鋳造に先立ってただちに溶湯の修正がなされる。この接種剤の大部分は鋳造されるべき鉄に要求される含有量よりもかなり多量でなければならない。なぜなら、接種剤は限定された効果をもち、黒鉛結晶の形成に刺激を与えるが、もし鋳造されそれに伴う溶湯の冷却が顕著でないと、これによって生じた多数の結晶化核は溶湯中に再溶解するかまたはたとえば浮遊によって物理的に溶湯から除去される。接種剤の使用量を鋳造されるべき鉄に要求される含有量に相当する量に対応させて低減させることはもちろん望ましい。
処理工程中に導入される鋳鉄溶湯中に存在する硫黄の量は低水準に維持されるべきである。硫黄自体はＣＧＩに望ましくなく、そのため処理工程中に是非とも除去されなければならない。高い硫黄含有量は同様に熱分析の精度を劣化させる。存在する硫黄はこのような処理において普通に使用される黒鉛形状改良剤であるマグネシウムと反応する。スエーデン特許第４６９，７１２号によって明らかなように、元素状の溶解Ｍｇのみが黒鉛形状改良作用をもつ。測定結果を分析すると、高硫黄含有は、系に添加されたＭｇの大部分が試料を採取したときに存在する硫黄と完全に反応したか否かについて不確実とし、かつそれと共に溶湯が修正されるべき程度についても不確実とする。これらの不確実性を低減するかまたは除去する方法を見い出すことはもちろん望ましい。
本願発明の目的は、工程管理をおこなう改良手段によって、上に示された所望の性質をもつＣＧＩの連続的製造を行なうことである。
この目的は、添付した請求の範囲第１項の方法によって達成される。
上記の発明の方法は、同様に添付されたサブクレームによって限定される。従来技術が進歩をとげて来た方向から外れて、完全に処理された鉄の熱分析によって、上述の問題は克服され、かつＣＧＩは連続的方法によって製造し得る。
本願発明によれば、接種剤のみが、鋳造の直前に正確な量だけ添加される必要があり、このことは従来技術では不可能であって、そこでは接種剤は処理の初期にかなりの量、しかし必要過剰量だけ添加される。本願発明の場合は、完全処理された鋳鉄を結晶化させる能力は測定され、この測定結果は接種剤の供給のフィードバックコントロールに利用され、この供給は、系内に導入される接種剤の量を最適とするために処理工程のできるだけ遅い段階で行なわれる。接種剤は通常ＦｅＳｉを含有するので、Ｃ．Ｅ．値に影響を与え、このため、結果は段階IIにフィードバックされ、必須のものとして鉄の炭素および／またはケイ素含有量を調節する剤を増減するのに利用される。
本願発明を実施するに当り、高硫黄含有量の溶湯を供給するのは、もしこれを使わなければならないとしたら、容易なことである。脱硫工程は、溶湯鋳鉄をコンディショニング炉に移送するに先だって設けられるか、あるいはその代わりに、所望量の黒鉛形状改良剤が添加できる。この黒鉛形状改良剤は、組織上の性質を改良するに必要な量の他に、鉄中のＳ含有量に対応する化学量論的量を含み、これにより、原則的に、すべての硫黄は処理工程の終点までに反応して、生成するＣＧＩは溶解中に硫黄が存在しない。しかしながら、前述のように、この反応はとうてい即時とはいい難く、工程の途中で採取した試料に悪影響を与える。しかしながら、本願発明を実施するときに、試料は、平均的に、充分長時間コンデショニング炉内に保持された鉄溶湯から処理工程の終点で採取される。コンデショニング炉へ移送される各新しいバッチの溶湯については、該新バッチの活性硫黄含有量は、コンデショニング炉内に存在する低い活性硫黄含有量の溶湯のバッチと混合することによって低減せしめられ、そして、添加された硫黄は上記試料採取に先だってより完全に反応させるための時間が与えられる。
工程Ｉにおける溶融鉄の製造は、キュポラや電気炉のような溶解装置内で行なわれるのが便利で、かつ、溶融炉と処理炉とを含む二重処理法によってもよい。溶湯を製造するまでに使われる原料は鉄スクラップ、バージンな鉄（未製錬の鉄）を含む原料、鋳鉄戻し、または従来からの鉄鋳造材料、あるいはこれらの組合せであってよく、好ましいとはいえないが、原料が比較的高い硫黄含有量のものでもよい。
溶湯のＣ．Ｅ．値は工程IIで、鋳造されたばかりの溶湯の熱分析の結果に対応する量の炭素および／またはケイ素または低炭素鉄によって調整され、Ｃ．Ｅ．が調整される原理は基本的にスエーデン特許第４０７，０９１号に記載の方法に対応するものである。
本願発明の下記に具体例Ａとして言及される一具体例によれば、溶湯は続いて通常は取鍋の形状をもつ反応容器に移送され、そこにおいて溶湯は、たとえばＭｇのような黒鉛形状改良剤が、基本的にスエーデン特許第４４４，８１９号およびスエーデン特許第４６９，７１２号に記載に方法のような上記の分析結果によって規制される量だけ添加される基本的処理法を施こされる。
Ｍｇはそのような適当な従来法によっても、溶湯に添加できる。Ｍｇ含有合金（たとえば、４５〜６０％Ｆｅ，４０〜７０％Ｓｉおよび１〜１２％Ｍｇを含むＦｅ−Ｓｉ−Ｍｇ合金は（いわゆるサンドイッチ法）すなわち、合金が反応容器の底部に置かれかつ溶湯が合金の上に注がれる）に使用される。ただ、この方法はスクラップの生成が少ないので、純Ｍｇが添加されることが好ましい。純Ｍｇはたとえば線の形状で添加され得るが、または、いわゆるＧＦ−コンバータ（ＧＦ＝Ｇｅｏｒｇｅ  Ｆｉｓｈｅｒ  ＡＧ）内に添加され得る。上述のように、基本的な方法に接種剤の添加工程を含ませることを妨げる理由はないが、基本的処理方法に接種剤を含有させる必要はない。
上述の最適基本処理工程が完了すると、溶湯からスラグが除去されかつ溶湯はコンディショニング炉内へ移送される。このコンディショニング炉は、好ましくは不活性シールドガス雰囲気を備えている閉鎖型炉が使用されるのが好ましいが、たとえば溶湯が連続したスラグ層で大気中の酸素から防護されているような処理条件下では解放型炉内であってもよい。これにより溶湯成分、特にＭｇのような容易に酸化される黒鉛形状改良剤の好ましくない酸化が最小となる。シールドガスは、たとえば、窒素、希ガス、またはこれらの混合物のような任意の非酸化性ガスが使用できる。
本願発明の一具体例によれば、加圧されることが望ましい閉鎖型コンデイショニング炉が使用される。さらに炉の加圧とそれに伴うコンデイショニング炉内の溶湯に対する空気の侵入の低下に加えて、該炉が適切に建造されるとき、炉の圧力は有利な方法で鋳型内に溶湯の注入を制御するするように調整される。このことは、以下にさらに詳細に記載される。
炉は、たとえば、ＡＢＢ会社から売り出されているＰＲＥＳＳＰＯＵＲタイプがよい。バッチ式の装入物は、コンデイショニング炉内で存在する溶湯と混合される。
炉の溶融内容物の再充填は、典型的には約２５％までである。なぜなら、この転換レベルは溶湯の良好な均質化をもたらすことが発見されたからである。
具体例Ａによれば、たとえばＭｇのような黒鉛形状改良剤が、要求に応じて、コンデイショニング炉内の溶湯に添加され得る。そのＭｇは鋼の鞘で防護されたＭｇを芯体とするワイヤまたはロッド形で提供でき、炉のカバーまたは蓋内の閉塞し得る開口を通じて炉内へ供給される。初期の添加剤のように、系内に添加されるべきＭｇの量は、鋳型の上流または直上で完全に処理されたＣＧＩの熱分析の結果によって規制される。溶湯に少なくとも一定量の黒鉛形状改良剤、たとえば溶湯に入ったときに容易に気化するＭｇ、が添加されたとき溶湯内にガス発生の危険がある。コンデイショニング炉が加圧されると、このようにして発生したガスは加圧化制御システムを破壊せざるを得ない。その結果コンデイショニング炉内の圧力は、黒鉛形状改良剤を炉内にある間に溶湯に添加すれば、好適に低減させ得る。
具体例Ａの代替例であり、具体例Ｂとして参照されるもう一つの具体例では、溶融鋳鉄はコンデイショニング炉から、鋳型に注入される前に、小さな取り鍋に移送され、黒鉛形状改良剤の全量が上述の溶湯制御原理にしたがって上記取り鍋中に添加される。すなわち、コンデイショニング炉に保持された基本の鉄は前もってマグネシウムで処理されることはない。
連続した製造工程は熱分析用の試料を採取することによって区切られる。この試料は鋳造流または、たとえば、注入取り鍋からも採取できるが、湯溜りまたは注入口系において採取されるのが望ましい。試料は、たとえば手でもつランスを使って人力で行なわれるか、または完全自動または半自動で行なわれる。ここで云う半自動試料採取には、実際の試料は自動で採取されるが採取容器は手で交換されるものも含まれる。試料採取器具は、たとえばスエーデン特許第４４６，７７５号に記載される種類のものでよい。炉から採取される溶湯が炉の内容物を表わす分析結果を与えることができる前に、コンデイショニング炉に既に存在する溶湯とそこに添加される新しいバッチの溶融鉄を混合することを可能にするために一定時間が経過しなければならないので、コンデイショニング炉の再装入後試料が採取されるまでに、数個の鋳型、一般には４〜５個の鋳型は飛ばされることが必要である。一方、具体例Ａの場合は、分析結果が次の基本処理工程を修正するのに利用できるのを確実にするために充分迅速な速度で試料採取をする必要がある。この混合時間期間を決定するとき、考慮さるべき重要なパラメータは、鋳型を充填する時間の長さ、鋳型の容積、コンデイショニング炉の寸法、および、もしこれに利用するなら、基本処理が行なわれる取り鍋の寸法である。
この処理を始めるときに執られる手順は大部分初期条件に依存する。この装置は、たとえばこの方法を始めるに先立ってネズミ鋳鉄またはダクタイル鋳鉄を製造するのに使われるか、あるいはコンデイショニング炉は多少とも溶湯で満たされる。どの場合でも、コンデイショニング炉はまず、溶融鋳鉄で満たされ、任意にＭｇで基本処理され、硫黄および／または溶湯の添加物の濃度が実質的にＣＧＩ製造の適性範囲になるまで続けられる。炉は、一般に、経験に基づいて、所望により、湯口で採取された試料の化学分析の助けも借りて充填される。
具体例Ａによれば、開始時に炉はその容積のおおよそ４分の３まで装入され、ついで、溶融物は安定で均一な接種剤のレベルが得られるまで出湯される。このレベルは一般に約２〜４個の鋳型に対応する。その後鋳造は一時的に中断され、かつ熱分析きよう試料が採取される。この分析の結果は反応容器内の次の溶湯バッチの基本処理に影響を与え、この溶湯はその後コンデイショニング炉を満たし、かつ、系の迅速な調整を行なうために炉内の溶湯にＭｇを添加する可能な必要性を示す。その後、製造が開始され得る。作業の予定されたまたは望ましくない中止の場合は、製造を中止した後、炉内の圧力は低下し、それによって炉の吐出口内の溶湯は炉内へ引き戻され、それにともなってＭｇの消滅または酸化を低減させる。炉内における単位時間当りの消滅速度は公知であるので、中止期間中の活性Ｍｇの低減を計算することができる。対応量のＭｇが中止の後に溶湯に添加されることができ、ついで製造が再開される。
作業の開始と閉止は、具体例Ｂを実施するときに適用できる場合は、上記のように本質的に同じである。取り鍋は予熱されるべきである。中断の場合は、取り鍋は空にして、もし可能なら鋳型に注入されるべきであるが、さもなければ、中止後数分以内にコンデイショニング炉内へ戻さなければならない。そして、長時間の中断の場合はいつでも再加熱されるべきである。製造を再開したとき、取り鍋は簡単に再充填できる。
つぎに本願発明の方法を多数の実施例と添付図面を参照して詳細に説明する。そこにおいて、類似の参照番号は類似の対象物を表わす。
図１は、本願発明の方法の具体例Ａの主要部分の模式的概略図である。
図２は、図１の方法を実施する間に溶湯中の黒鉛形状改善剤の含有量が制御されることによる制御ダイアグラムの一例である。
図３は、図２の制御ダイアグラムに類似する溶湯中の接種剤の量に関する制御ダイアグラムの一例である。
図４は、本願発明の方法の具体例Ｂの主要部分の模式的概略図である。
上述の具体例Ａの一例である図１に示される具体例の場合においては、まず鉄の溶湯１が炉２内に準備される。この場合、溶湯はスクラップから製造される。溶湯のＣ．Ｅ．は、炉内２で２５で示されるように溶湯に炭素および／または珪素および／または鋼を添加することによって調整される。溶湯はついで取り鍋３に移送され、そこにおいて溶湯は好適な形状のＭｇ１１の添加からなる基本処理法を施される。この基本処理法に続いて、スラグが溶湯表面から除去され、かつ溶湯は加圧不活性ガス雰囲気が維持され商標名PRESSPOURのもとにＡＢＢ社から販売されているいわゆる圧力注湯式の閉鎖型コンデイショニング炉４に運ばれてそこに装入される。溶湯は、炉の空間１６内のガスの過圧をガス供給ライン上のスライドバルブ１７を使ってまたは湯口９内の出湯孔１３に適合するストッパーロッド１２を使ってあるいはこれらの制御法を組み合わせて制御することにより、制御されながら炉から出湯される。溶湯５は誘導加熱ユニット２２によって加熱され、そしてそれによってある程度再混合もされる。コンデイショニング炉４に導入される溶湯のバッチは、そこにすでにある溶湯５と混合される。炉の最大容積の約７５％が処理が続いているときに使われる。必要ならば、Ｍｇはがさらに炉４に供給できる。Ｍｇは鋼シーズで保護されたワイヤまたはロッド６の形で供給され、炉のケーシング８に設けられた閉止し得る開口を通って炉４の中へ供給される。他の添加の際にも、Ｍｇ−添加は鋳造ＣＧＩの熱分析の結果によって同様に規制される。開口７にはスライドバルブまたは蓋１９が設けられている。装置には、微粒子状のＭｇＯ，Ｍｇ蒸気、および他の炉雰囲気内のガスが通気して換気され、かつケーシング８内に装架されるスライドバルブまたは蓋２１を設けられている煙突２０（任意の形状で開口７と同じでよい）も設けられる。バルブ１７は、操業中連続的なガス分配のために解放されており、一方、バルブ１９および２１は閉じられている。Ｍｇワイヤ６を炉に導入する必要があるとき、炉圧はまず下げられて湯口９内の溶湯のレベルが波線で示される線まで低下する。この操作を行うには約１０〜２０秒かかる。煙突２０内のバルブ２１およびＭｇ供給バルブ１９はついで開かれるが、これには約５秒かかる。Ｍｇを芯体とするワイヤ６は、約３０秒で炉内に供給される。バルブ１９と２０はついで、約５秒で閉じられる。最後に、バルブ１７が開かれ、圧力は通常の操作レベルまで増加せしめられるが、それには約２０秒を要する。Ｍｇロッド６をコンデイショニング炉に供給するに要する時間はかくて全体で約７０秒である。接種剤１０は上記の制御法則にしたがって溶湯の出湯にわずかに先立って炉の湯口９に供給される。炉４からの溶湯の出湯はストッパーロッド１２を使って制御される。この方法の時間的経過は、ここで詳細に記載していない試料採取器具２３を使って熱分析用の試料１４を採取することによって区分される。図示の場合では、試料は、湯溜まりまたは鋳型１４内の湯道系１５内で採取される。分析結果が炉の内容物を表すのを確実にするために、４〜５個の鋳型が試料採取の前にコンデイショニング炉の各再補充の後飛ばされる。試料はここで詳しく記載していないコンピューター２４を使って分析される。波線の矢印はコンピューター２４へおよびそこからの情報の流れを示す。
黒鉛形状改良剤の系への添加は下記の法則にしたがって好適に制御される。そこにおいて、黒鉛形状改善剤の含有量のための制御値はＸ軸上にプロットされる時間の関数としてＹ軸上にプロットされていることに留意されるべきである。Ｙ座標上の正の値は黒鉛形状改善剤の含有量のための制御値について過剰値であることを示し、一方、その負の値は不足値であることを示す。制御値はＸ軸、すなわち、Ｙ＝０の場合に一致する。参照符号は下記のような意味をもつ。
１００＝特性上限値
１１０＝制御上限値
１２０＝制御下限値
１３０＝特性下限値
実際の値が制御値の間（すなわち１１０と１２０のラインの間）にあり、且つ、傾向がこの領域から離れないことを示しているときは、Ｍｇ添加を変化させる必要はなく、同じ量のＭｇが前の基本処理方法におけると同様に次の基本処理方法においても含有される。もし実際の値が制御上限値１１０の上にあるが特性上限値の下にあるときは、Ｍｇ添加は次の基本処理工程において低減せしめられる。もし実際の値が対応する低い範囲（ライン１２０と１３０との間）にあるときは、Ｍｇ添加は次回の基本処理工程で増加させなければならない。もし実際の値が特性上限値１００の上にあるときは、溶湯はＭｇ含有量が（意図的に）減衰するまでコンデイショニング炉から出湯されないか、または、炉の溶湯は低Ｍｇ含有量の溶湯でＭｇ含有量が許容できるレベルに達するまで希釈される。同時にスクラップの警告がなされる。もしコンデイショニング炉の容量が充分でないときは低めのＭｇを装入物が存在する溶湯に添加される。炉からの溶湯の出湯は、実際の値が特性下限値１３０以下に下がったときに、中断される。なお、このような場合にはスクラップの警告を発しながら、Ｍｇワイヤが炉に供給される。
溶湯への接種剤の添加は類似の方法で行われる。図３における参照符号は図２と同様な意味をもつ。もし実際の値が制御限度の範囲内にあり（ライン１１０と１２０の間）かつ傾向がこの領域から逸脱することを指し示していない場合は、系への接種剤の添加の変更は行われない。もし実際の値が制御限度の範囲外にある場合は、コンデイショニング炉の湯口内の溶湯に添加される接種剤の量は加減される。スクラップの警告は、実際の値が特性限度（ライン１００および１３０）の範囲外にあるとき、同様に発せられる。
図４に示される上述の具体例Ｂの具体例では、溶湯は炉４２内に準備される。溶湯はついで容器４３に移送され、そこにおいて公知の適切な方法にしたがって約０．００５〜０．０１％Ｓの重量％になるまで脱硫される。同時に、炭素は溶湯のＣ．Ｅ．値を調整するために約３．７重量％まで添加される。これに続いてスラグは溶湯表面から除去されかつ約６から６５トンの容量をもつ加圧されたコンデイショニング炉４４（具体例Ａにおける炉４と類似のものである）に移送されかつ導入される。そして、その炉から溶湯は具体例Ａに示された制御された方法にしたがって出湯される。コンデイショニング炉４４へ導入された溶湯のバッチは、すでにその炉に存在している溶湯４５と混合され、一方任意の合金化剤、たとえば、ＣｕまたはＳｎも添加される。そのような合金化剤は同様にまたはそのかわりに、工程の他の適切な時点で添加され得る。コンデイショニング炉から溶融鉄は小さな処理用または注ぎ湯用取り鍋６０へ注湯される。これら取り鍋内の溶融鉄はついでＭｇ芯体ワイヤ４６と接種剤５０で鋳型５４に鋳造する直前に処理される。一連の方法は、取り鍋６３からまたは鋳型５４の湯溜りまたは湯道系５５から熱分析試料６３を採取することによって区分される。他の添加作業の際にも、接種剤ならびにＭｇの添加は鋳造されたＣＧＩの熱分析の結果によって規制される。図２と図３に基づいて記載された制御および調整原理は後記の具体例の場合においても実質的に適用し得る。
本願発明が、その記載されかつ図示された例示的具体例に限定されないこと、および記載された方法は本願発明の範囲内においてかつ当該技術分野に習熟した者の専門的技術の範囲内において種々の方式に改変し得ることが理解されるべきである。たとえば、コンデイショニング炉への装入物の受容し得る品質を確保するために、任意の基本処理の後に付加的な熱分析用試料採取が行なわれてもよい。上に示された以外の方法原理、器具、成分、剤等も、当然に本願発明の範囲内において使用し得る。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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