(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
球状黒鉛鋳鉄品を製造する溶解工程において、球状化処理後から鋳込みまでの間で溶湯中にＭｎまたはＭｎ合金を添加し、添加後のＭｎ重量％を０．５０〜０．７０％としたことを特徴とする球状黒鉛鋳鉄品の製造方法。
【請求項２】
球状黒鉛鋳鉄品を製造する溶解工程において、球状化処理後から鋳込みまでの間で溶湯中にＭｎまたはＭｎ合金を添加し、添加後のＭｎ重量％を０．５０〜０．７０％としたことを特徴とする球状黒鉛鋳鉄品。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車部品、機械部品、地下構造物用蓋及び一般の強度部材等に用いられる球状黒鉛鋳鉄品の製造方法、及びそれにより得られる球状黒鉛鋳鉄品に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、球状黒鉛鋳鉄品は、鋼に匹敵する強度と鋳造という複雑な形状が得られる利点から、自動車部品や地下構造物の蓋本体及び受枠などとして広く製品化されている。
この球状黒鉛鋳鉄品を製造する場合には、鋼屑、銑鉄、戻り材等の原材料を適宜の割合でキュポラ、電気炉等の溶解炉を用いて溶解し、球状化処理を行なった後、この溶湯を鋳型に流し込んで成形している。
一方、前記地下構造物の蓋本体及び受枠にあっては、車輌が煩雑に通過する路面上に設置されていることから、耐衝撃性とともに変形防止の観点から一定範囲にとどまる伸びの安定が求められている。
他方、球状黒鉛鋳鉄品の化学成分中、Ｍｎの含有量については０．５％以上を越えると、引張強さ、伸びともに減少する（例えば丸善株式会社が昭和６１年１月２０日付で発行した「改訂４版  鋳物便覧」の第５９３頁第２〜３行目）といわれているため、通常、重量％でＣ；３．０〜４．０％，Ｓｉ；２．０〜３．５％，Ｍｎ；０．４％以下，Ｐ；０．１％以下，Ｓ；０．０２％以下、Ｍｇ；微量及び残部が実質的にＦｅからなるように製造されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、本願出願人の行なった実験によれば、Ｍｎの含有量が０．５％を越えた場合、引張強さ及び伸びは減少するものの、伸びのバラツキが減少し、しかも伸びの安定度が向上することが確認され、前記地下構造物の蓋本体及び受枠への利用に好適であることが推察された。
本発明は、上記の知見に基づき、Ｍｎの含有量を増加させることを念頭にし、Ｍｎの添加時期を制御することにより現存の設備をもって引張強さ及び伸びを維持し、又は向上させ、しかも伸びの安定性を確保することができる球状黒鉛鋳鉄品の製造方法を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記に鑑み提案されたもので、球状黒鉛鋳鉄品を製造する溶解工程において、原材料の溶解時点でなく球状化処理後から鋳込みの間で溶湯中にＭｎまたはＭｎ合金を添加し、添加後のＭｎ重量％を０．５０〜０．７０％としたことを特徴とする球状黒鉛鋳鉄品の製造方法、及びそれにより得られる球状黒鉛鋳鉄品に関するものである。
【０００５】
尚、上記本発明においては、上述で言及しなかった構成、手法については公知の球状黒鉛鋳鉄品の製造に準じ、どのように実施することもできる。
例えば、適宜に鋼屑、銑鉄、戻り材等の原材料（溶湯組成）を選定し、キュポラ（酸性キュポラ、塩基性キュポラ）、電気炉（アーク式電気炉、誘導炉）等の溶解炉を用いて溶解し、必要に応じて脱硫剤を用いて脱硫処理を行なうようにしても良い。
また、球状化処理についても、適宜に純Ｍｇ、Ｎｉ−Ｍｇ合金、Ｃｕ−Ｍｇ合金、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｍｇ合金、Ｃａ−Ｓｉ塩類、希土類金属等の球状化剤を用い、公知の置注ぎ法、タンディッシュ法（蓋付取鍋添加法）、ポーラスプラグ法、プランジャ法、インモールド法、ストリューム法、コンバータ法、圧力添加法、Ｔノック法、ボルテック法、或いはＭｇワイヤ（径３．２ｍｍ）を１５２〜３０４８ｍｍ／ｓの速度で取鍋溶湯中に噴射させて処理する方法、サイホン式取鍋で処理する特殊取鍋法、鋳型を錘でおさえ、鋳型上の反応部で処理するオンザモールド法等の処理方法で黒鉛球状化を行なうようにすれば良い。
【０００６】
尚、本発明で溶湯中に添加するＭｎは高価格であるため、その１／５程度の価格のＦｅ−Ｍｎ合金等のＭｎ合金で代用しても良く、特にＭｎの最終成分量が０．５０〜０．７０％になるように添加することにより、引張強さ及び伸びを維持し、又は向上させ、しかも伸びの安定性を確保することができる。尚、原材料中のＭｎ量及び後添加するＭｎ量は適宜に設定することができ、特にＭｎの最終成分量が０．５０〜０．７０％になるように添加すると、引張強さ、伸び、伸びの安定度等のバランスが優れた球状黒鉛鋳鉄品が得られる。
【０００７】
上記構成の本発明にあっては、伸びを安定できるばかりでなく、前記の文献（「改訂４版  鋳物便覧」）の記述に反して引張強さ及び伸びを維持し、又は向上させることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下に本発明を説明するために、地下構造物の上部開口を塞ぐ球状黒鉛鋳鉄品である蓋本体を例にとって説明する。
【０００９】
この蓋本体は、原材料として鋼屑、銑鉄、戻り材等を適宜割合で配合し、Ｃ；３．６％，Ｓｉ；２．８％，Ｍｎ；０．３５％，Ｐ；０．０１％，Ｓ；０．００６％，Ｍｇ；０．０３％，残部が実質的にＦｅとなるようにしたものであって、ＪＩＳ  Ｇ  ５５０２に規定される５種の球状黒鉛鋳鉄品の規格名である『ＦＣＤ７００』相当材である。
この製造（溶解）工程は、図１に示すように、▲１▼まず電気炉で上記の原材料を溶解しながら成分調整した後、▲２▼球状化処理を行ない、▲３▼注湯取鍋へ移し替えて、▲４▼型へ鋳込んだ。
【００１０】
上述の溶解工程に準じ、原材料のＭｎ量を増減させて以下の比較例１〜３の地下構造物用の蓋本体を製造した。
【００１１】
［比較例１］
前記配合通りの（Ｍｎ量を０．３５％とした）原材料で蓋本体を製造した。
【００１２】
［比較例２］
Ｍｎ量を０．４５％とした原材料で蓋本体を製造した。
【００１３】
［比較例３］
Ｍｎ量を０．５５％とした原材料で蓋本体を製造した。
【００１４】
次に、前記溶解工程における▲２▼球状化処理後から▲４▼鋳込みの間にＦｅ−Ｍｎ（Ｆｅ２０％−Ｍｎ８０％）を添加し、以下の実施例１〜５の地下構造物用の蓋本体を製造した。
【００１５】
［実施例１］
前記配合通りの（Ｍｎ量を０．３５％とした）原材料を用い、注湯取鍋でＦｅ−Ｍｎ（Ｆｅ２０％−Ｍｎ８０％）を全体重量に対して０．１８７５％（＝Ｍｎを０．１５％）添加して最終Ｍｎ量を０．５０％とした蓋本体を製造した。
【００１６】
［実施例２］
前記配合通りの（Ｍｎ量を０．３５％とした）原材料を用い、注湯取鍋でＦｅ−Ｍｎ（Ｆｅ２０％−Ｍｎ８０％）を全体重量に対して０．３１２５％（＝Ｍｎを０．２５％）添加して最終Ｍｎ量を０．６０％とした蓋本体を製造した。
【００１７】
［実施例３］
前記配合通りの（Ｍｎ量を０．３５％とした）原材料を用い、注湯取鍋でＦｅ−Ｍｎ（Ｆｅ２０％−Ｍｎ８０％）を全体重量に対して０．４３７５％（＝Ｍｎを０．３５％）添加して最終Ｍｎ量を０．７０％とした蓋本体を製造した。
【００１８】
［実施例４］
Ｍｎ量を０．４５％とした原材料を用い、注湯取鍋でＦｅ−Ｍｎ（Ｆｅ２０％−Ｍｎ８０％）を全体重量に対して０．１８７５％（＝Ｍｎを０．１５％）添加して最終Ｍｎ量を０．６０％とした蓋本体を製造した。
【００１９】
［実施例５］
Ｍｎ量を０．５５％とした原材料を用い、注湯取鍋でＦｅ−Ｍｎ（Ｆｅ２０％−Ｍｎ８０％）を全体重量に対して０．０６２５％（＝Ｍｎを０．０５％）添加して最終Ｍｎ量を０．６０％とした蓋本体を製造した。
【００２０】
このようにして得られた比較例１〜３、実施例１〜５の蓋本体の引張強さ及び伸びを、ＪＩＳ  Ｚ  ２２４１（金属材料引張試験方法）に準じて行い、その結果を表１に示した。尚、最終Ｍｎ量、原材料中のＭｎ量（表１中では元湯Ｍｎ量と表示した）、後添加Ｍｎ量をそれぞれ併記した。
また、伸びの安定度及び伸びのバラツキ範囲については、ＪＩＳ  Ｚ  ９０４１（測定値の処理方法）に準じて測定し、表１に併せて示した。
【００２１】
【表１】
0003777207.tif 000002
【００２２】
表１より比較例１と比較例２，３とを比較すると、溶解炉中でＭｎ量が多くなると確かに伸び及び引張強さが減少していることを確認したが、伸びの安定度については、Ｍｎ量を増加した比較例２，３の方が比較例１よりも高く、伸びのバラツキも少ないことを確認した。また、伸びのバラツキ範囲の下限値も比較例２，３の方が比較例１よりも大きくなっていた。
【００２３】
表１より実施例１，２を比較例１と比較すると、実施例１，２は比較例１と同じ配合割合の原材料（Ｍｎ量が０．３５％）を用いる点で共通するが、注湯取鍋においてＭｎを添加したものであり、伸びが向上していることが確認された。
また、実施例１，２をほぼ同様の最終Ｍｎ量である比較例２，３と比較すると、前記のように比較例２，３では比較例１に対して伸びが減少していたが、ほぼ同様の最終Ｍｎ量のこの実施例１，２では比較例１に対して伸びが減少するどころか逆に向上し、明らかに本発明の効果が認められた。特に、実施例２では比較例２，３より伸びの安定度が一層高いだけでなく引張強さも一層高く、さらに、伸びのバラツキについても下限値が大きくなり、品質の安定した蓋本体を得ることができる。
【００２４】
表１より実施例３を比較例１と比較すると、実施例３は比較例１と同じ配合割合の原材料（Ｍｎ量が０．３５％）を用いる点で共通するが、注湯取鍋においてＭｎを増加させて倍のＭｎ量に増加したにもかかわらず、引張強さを向上させることができた。
【００２５】
表１より実施例４を比較例２と比較すると、実施例４は比較例２と同じ配合割合の原材料（Ｍｎ量が０．４５％）を用いる点で共通するが、注湯取鍋においてＭｎを増加させることにより、引張強さを向上させることができた。
【００２６】
表１より実施例５を比較例３と比較すると、実施例５は比較例３と同じ配合割合の原材料（Ｍｎ量が０．５５％）を用いる点で共通するが、注湯取鍋においてＭｎを増加させることにより、引張強さを僅かに向上させることができ、伸びの安定度については最も高くすることができた。
【００２７】
総合的に見ると、原材料の適宜配合によってＭｎ量を増加させると、伸びも引張強さも減少してしまうが、本発明の各実施例は、Ｍｎを球状化処理後から鋳込みまでの間で、この場合注湯取鍋で適宜量添加してＭｎの最終成分量を０．５０〜０．７０重量％としたので、引張強さ及び伸びの低下を抑え、又は引張強さ、伸びのうち一方或いは両方を向上させることができた。
さらに、本発明の各実施例は、伸びの安定度を確実に向上させることができるものであった。
また、本発明の各実施例は、伸びのバラツキ範囲についてもその範囲を小さくまたは維持することができており、その下限値についても大きくすることができた。
【００２８】
以上本発明を実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載の構成を変更しない限りどのようにでも実施することができる。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、溶解工程において、原材料の溶解時点でなく球状化処理後から鋳込みの間で溶湯中にＭｎを添加し、添加後のＭｎ重量％を０．５０〜０．７０％とした球状黒鉛鋳鉄品の製造方法、及びそれにより得られる球状黒鉛鋳鉄品であって、原材料を適宜配合したものを基準に比較して引張強さ及び伸びを維持、または向上させるだけでなく、伸びの安定性を確保することができる。さらに、注湯取鍋において、Ｍｎ量を適宜割合添加することによって、原材料を適宜配合したものを基準に比較して、引張強さ、伸び、伸びの安定度を向上させることができ、品質の向上した球状黒鉛鋳鉄品を現存する設備のままで製造することができるため、耐衝撃性や一定範囲にとどまる伸びの安定性が重要視される地下構造物用の蓋本体や受枠といった球状黒鉛鋳鉄品の製造に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の溶解工程を示す流れ図である。
【図１】
0003777207.tif 000003