特開 2023-1684 鋳鉄製円筒部材およびその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023001684

(43)【公開日】2023-01-06

(54)【発明の名称】鋳鉄製円筒部材およびその製造方法

(51)【国際特許分類】

   C22C 37/04 20060101AFI20221226BHJP

   B22D 13/02 20060101ALI20221226BHJP

   B22D 1/00 20060101ALI20221226BHJP

   B22D 5/00 20060101ALI20221226BHJP

   B22D 27/04 20060101ALI20221226BHJP

   C22C 33/08 20060101ALI20221226BHJP

【ＦＩ】

C22C37/04 Z

B22D13/02 501C

B22D1/00 G

B22D5/00 D

B22D27/04 F

C22C33/08

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021102555

(22)【出願日】2021-06-21

(71)【出願人】

【識別番号】000002082

【氏名又は名称】スズキ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100099623

【弁理士】

【氏名又は名称】奥山 尚一

(74)【代理人】

【識別番号】100107319

【氏名又は名称】松島 鉄男

(74)【代理人】

【識別番号】100125380

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 綾子

(74)【代理人】

【識別番号】100142996

【弁理士】

【氏名又は名称】森本 聡二

(74)【代理人】

【識別番号】100166268

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 祐

(74)【代理人】

【識別番号】100096769

【氏名又は名称】有原 幸一

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 延明

(72)【発明者】

【氏名】長澤 諒

(72)【発明者】

【氏名】水村 雄一

(57)【要約】

【課題】 内周部に高い摺動性を確保しつつ、高強度化が可能な鋳鉄製円筒部材およびその製造方法を提供する。
【解決手段】 Ｃ：３．５～３．８５％、Ｓｉ：２．３～２．７％、Ｍｎ：０．５～１．５％、Ｓ：０．００５～０．０１５％を含有し、残部がＦｅからなり、ＣＥ値が４．４５～４．７０である溶湯に、Ｍｇ：２．０～４．０％とＲＥ：４．０～６．０％を含有する黒鉛球状化剤と、Ｆｅ－Ｓｉ－Ｂｉ系接種剤とを添加して遠心力鋳造用金型に注湯し、注湯から共晶温度まで冷却する第一の冷却と、第一の冷却よりも小さい冷却速度で共晶温度から共析温度まで冷却する第二の冷却を行う。これにより、５０μｍ未満の粒状または球状の黒鉛粒子数が１ｍｍ^２当たり１０００個以上存在し、且つ黒鉛粒子数が部材の内周面に向かって増加しており、黒鉛面積率が５％以上であり、且つ黒鉛面積率が部材の内周面に向かって増加している鋳鉄製円筒部材が得られる。
【選択図】 図１２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

質量％で、Ｃ：３．５～３．８５％、Ｓｉ：２．３～２．７％、Ｍｎ：０．５～１．５％、Ｓ：０．００５～０．０１５％を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなり、以下の式１で規定される炭素当量（以下、「ＣＥ値」という）が４．４５～４．７０である鋳鉄製円筒部材であって、
ＣＥ値＝トータルカーボン＋（Ｓｉ含有量＋Ｐ含有量）／３・・・（式１）
当該鋳鉄製円筒部材の断面において、粒子サイズが１μｍ以上、５０μｍ未満の粒状または球状の黒鉛の黒鉛粒子数が１ｍｍ^２当たり１０００個以上存在し、且つ前記黒鉛粒子数が当該鋳鉄製円筒部材の外周面から内周面に向かって増加しており、
当該鋳鉄製円筒部材の断面において、粒子サイズが１μｍ以上、５０μｍ未満の粒状または球状の黒鉛の黒鉛面積率が５％以上であり、且つ前記黒鉛面積率が当該鋳鉄製円筒部材の外周面から内周面に向かって増加している鋳鉄製円筒部材。

【請求項2】

当該鋳鉄製円筒部材の断面において、粒子サイズが５μｍ以上の黒鉛の黒鉛球状化率が５０％以上であり、且つ粒子サイズが１５μｍ以上の黒鉛の黒鉛球状化率が１０％以上である請求項１に記載の鋳鉄製円筒部材。

【請求項3】

前記不可避的不純物として、Ｂｉを０．１～３０ｐｐｍ含有する請求項１または２に記載の鋳鉄製円筒部材。

【請求項4】

前記不可避的不純物として、Ｍｇを０．００５～０．０４％含有する請求項１～３のいずれか一項に記載の鋳鉄製円筒部材。

【請求項5】

遠心鋳造による鋳鉄製円筒部材の製造方法であって、
質量％で、Ｃ：３．５～３．８５％、Ｓｉ：２．３～２．７％、Ｍｎ：０．５～１．５％、Ｓ：０．００５～０．０１５％を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなり、以下の式１で規定される炭素当量（以下、「ＣＥ値」という）が４．４５～４．７０である溶湯を準備するステップと、
ＣＥ値＝トータルカーボン＋（Ｓｉ含有量＋Ｐ含有量）／３・・・（式１）
前記溶湯に、質量％で、Ｍｇ：２．０～４．０％と希土類金属（以下、「ＲＥ」という）：４．０～６．０％を含有するＦｅ－Ｓｉ－Ｍｇ－ＲＥ系合金からなる黒鉛球状化剤を添加するステップと、
前記溶湯に、Ｆｅ－Ｓｉ－Ｂｉ系接種剤を添加するステップと、
前記黒鉛球状化剤および前記接種剤を添加した前記溶湯を、遠心力鋳造用金型に注湯するステップと、
前記注湯から共晶温度まで冷却して固相を析出させる第一の冷却を行うステップと、
前記第一の冷却よりも小さい冷却速度で、前記固相を共晶温度から共析温度まで冷却する第二の冷却を行い、鋳鉄製円筒部材の粗材を成形するステップと、
前記粗材の内周面を切削加工して内周加工面を形成するステップと
を含む鋳鉄製円筒部材の製造方法。

【請求項6】

前記鋳鉄製円筒部材の前記内周加工面にレーザ照射を施すことで、前記内周加工面から露出した黒鉛を分解除去し、微小な凹部を形成する工程を更に含む請求項５に記載の鋳鉄製円筒部材の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、鋳鉄製円筒部材およびその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

長尺・薄肉の鋳鉄製円筒部材の多くは、円筒状の金型を高速で回転させながらこの金型の内周部へ溶湯を注ぎ込む遠心鋳造法によって製造されている。この遠心鋳造法により製造されるものとしては、インフラ用鋳鉄管や塑性加工用の圧延ロールなどが代表的であるが、生産量の多い自動車用エンジンのシリンダスリーブでも遠心鋳造法によれば高価な砂中子を使用せずに安定した品質の鋳鉄円筒部材が得られるため広く用いられている。シリンダスリーブは、生産性の高い生型鋳造法でも製造されているが、いずれの鋳造法においても、シリンダスリーブには断面の金属組織に一様な片状黒鉛を含有するねずみ鋳鉄（ＦＣ鋳鉄）が用いられている。この理由は、片状に晶出した黒鉛が優れた制振性や熱伝導性及び自己潤滑性等を有するためである。

【0003】

例えば、特許文献１には、摺動性に加えて高強度特性を同時に備えた内燃機関用シリンダライナ（シリンダスリーブ）を簡単な条件設定により低コストで製造する方法として、黒鉛球状化成分を有する過共晶組成の鋳鉄溶湯を遠心鋳造鋳型に鋳込み、この鋳型を所定の速度で回転させて、遠心力とフェーディング現象を利用して、鋳型の中心に近い内側部に片状黒鉛に類似する形状の黒鉛が晶出した内側鋳鉄層を形成し、鋳型壁面に接する外側部に球状黒鉛が晶出した外側鋳鉄層を形成することが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００１－２２７４０５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

自動車用エンジンのシリンダスリーブには、エンジンの低燃費化や静粛性の面から摺動摩擦性能（低フリクション）や高い振動減衰能の他、高熱伝導性、切削加工性が求められるため、これらの性能を満足するＦＣ鋳鉄が使用されている。しかし、ＦＣ鋳鉄はヤング率が鋼（２１０ＧＰａ）の約半分程度と低い。そのため、自動車用エンジンを模式的に表す図１に示すように、薄肉の円筒形状のシリンダスリーブ１１をダイカスト鋳造によりシリンダバレル１２で鋳包んだシリンダブロック１０は、シリンダヘッド２０と鋼ボルトによって高軸力で締結すると、剛性の低いシリンダスリーブ１１は円筒軸方向に作用する強い圧縮荷重（図１の矢印１）によって、ボア変形（ひずみ）を起こしやすい。また、運転時における燃焼・爆発圧力によるボア内圧荷重（図１の矢印２）によって、シリンダスリーブ１１は径方向に張り出すようにひずむ（または変形する）傾向がある。さらに、剛性の低い薄肉のシリンダスリーブ１１では、シリンダブロック１０のダイカスト鋳造時において導入されるアルミバレル１２側の残留応力（図１の矢印３）が、エンジンの運転経過で経時的に開放されることでボア変形を引き起こすリスクがある。これらのボア形状の変形挙動は、ピストンリング摺動の際のフリクションやブローバイの増大を招く要因となって燃費を低下させるという問題がある。

【0006】

特許文献１に開示された方法で製造されたシリンダスリーブ鋳鉄製円筒部材を、自動車用エンジンのシリンダスリーブに用いた場合、鋳鉄製円筒部材の内周部（すなわち、摺動面側）に片状黒鉛に類似する形状の黒鉛が晶出しており、内周面に要求される摺動性と強度を両立することが困難であるという問題がある。

【0007】

そこで本発明は、内周部に高い摺動性を確保しつつ、高強度化が可能な鋳鉄製円筒部材およびその製造方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記の目的を達成するために、本発明は、その一態様として、質量％で、Ｃ：３．５～３．８５％、Ｓｉ：２．３～２．７％、Ｍｎ：０．５～１．５％、Ｓ：０．００５～０．０１５％を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなり、以下の式１で規定される炭素当量（以下、「ＣＥ値」という）が４．４５～４．７０である鋳鉄製円筒部材であって、
ＣＥ値＝トータルカーボン（以下、「ＴＣ」という）＋（Ｓｉ含有量＋Ｐ含有量）／３ ・・・（式１）
当該鋳鉄製円筒部材の断面において、粒子サイズが１μｍ以上、５０μｍ未満の粒状または球状の黒鉛の黒鉛粒子数が１ｍｍ^２当たり１０００個以上存在し、且つ前記黒鉛粒子数が当該鋳鉄製円筒部材の外周面から内周面に向かって増加しており、当該鋳鉄製円筒部材の断面において、粒子サイズが１μｍ以上、５０μｍ未満の粒状または球状の黒鉛の黒鉛面積率が５％以上であり、且つ前記黒鉛面積率が当該鋳鉄製円筒部材の外周面から内周面に向かって増加しているものである。

【0009】

また、本発明は、別の態様として、遠心鋳造による鋳鉄製円筒部材の製造方法であって、この製造方法は、質量％で、Ｃ：３．５～３．８５％、Ｓｉ：２．３～２．７％、Ｍｎ：０．５～１．５％、Ｓ：０．００５～０．０１５％を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなり、上述した式１で規定されるＣＥ値が４．４５～４．７０である溶湯を準備するステップと、前記溶湯に、質量％で、Ｍｇ：２．０～４．０％と希土類金属（以下、「ＲＥ」という）：４．０～６．０％を含有するＦｅ－Ｓｉ－Ｍｇ－ＲＥ系合金からなる黒鉛球状化剤を添加するステップと、前記溶湯に、Ｆｅ－Ｓｉ－Ｂｉ系接種剤を添加するステップと、前記黒鉛球状化剤および前記接種剤を添加した前記溶湯を、遠心力鋳造用金型に注湯するステップと、前記注湯から共晶温度まで冷却して固相を析出させる第一の冷却を行うステップと、前記第一の冷却よりも小さい冷却速度で、前記固相を共晶温度から共析温度まで冷却する第二の冷却を行い、鋳鉄製円筒部材の粗材を成形するステップと、前記粗材の内周面を切削加工して内周加工面を形成するステップとを含む。

【発明の効果】

【0010】

このように本発明の鋳鉄製円筒部材によれば、所定の組成を有する鋳鉄製円動部材の内周部に微小な粒状または球状の黒鉛粒子を１ｍｍ^２当たり１０００個以上存在させ、且つこの黒鉛粒子数を外周面から内周面に向かって増加させ、更に、微小な粒状または球状の黒鉛の黒鉛面積率を５％以上とし、且つこの黒鉛面積率を外周面から内周面に向かって増加させることで、高い摺動性を確保しつつ、高強度化が可能な鋳鉄製円筒部材を提供することができる。

【0011】

また、本発明の製造方法によれば、所定の組成を有する溶湯に所定の組成を有する黒鉛球状化剤を反応させ、且つ所定の組成を有する接種剤で接種処理を行い、この溶湯を遠心力鋳造用金型に注湯した後、この注湯から共晶温度まで冷却して固相を析出させる第一の冷却を行い、そして、この第一の冷却よりも小さい冷却速度で、固相を共晶温度から共析温度まで冷却する第二の冷却を行うことで、上記の特徴を有する鋳鉄製円筒部材を製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】鋳鉄製円筒部材をシリンダスリーブとして用いた場合の内燃機関の一例を模式的に示す断面図である。

【図2】本発明に係る鋳鉄製円筒部材の製造方法の一実施の形態を模式的に示すフロー図である。

【図3】本発明に係る鋳鉄製円筒部材の一実施の形態を模式的に示す斜視図である。

【図4】図３に示す鋳鉄製円筒部材を線III－IIIに沿って切断した際の模式な断面図である。

【図5】図４に示す鋳鉄製円筒部材の断面の一部を拡大して示す模式的な断面図である。

【図6】実施例の鋳鉄製円筒部材（粗材）の断面の光学顕微鏡写真である。

【図7】実施例および比較例の鋳鉄製円筒部材（粗材）の外周面の直下における最小粒子サイズ毎の黒鉛粒子数を示すグラフである。

【図8】実施例および比較例の鋳鉄製円筒部材（粗材）の外周面から１．０ｍｍの距離における最小粒子サイズ毎の黒鉛粒子数を示すグラフである。

【図9】実施例および比較例の鋳鉄製円筒部材（粗材）の外周面から２．０ｍｍの距離における最小粒子サイズ毎の黒鉛粒子数を示すグラフである。

【図10】実施例および比較例の鋳鉄製円筒部材（粗材）の外周面から３．０ｍｍの距離における最小粒子サイズ毎の黒鉛粒子数を示すグラフである。

【図11】実施例の鋳鉄製円筒部材（粗材）の外周面から３．５ｍｍの距離における最小粒子サイズ毎の黒鉛粒子数を示すグラフである。

【図12】実施例および比較例の鋳鉄製円筒部材（粗材）の外周面からの距離に対して、粒子サイズ１μｍ以上、５０μｍ未満の黒鉛粒子数の変化を示すグラフである。

【図13】実施例の鋳鉄製円筒部材（粗材）の外周面からの距離毎に、最小粒子サイズ毎の黒鉛球状化率を示すグラフである。

【図14】実施例および比較例の鋳鉄製円筒部材（粗材）の外周面からの距離に対して、粒子サイズ１μｍ以上、５０μｍ未満の黒鉛面積率の変化を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、添付図面を参照して、本発明に係る鋳鉄製円筒部材およびその製造方法の一実施の形態について説明する。なお、図面は、理解のし易さを優先にして描かれており、縮尺通りに描かれたものではない。

【0014】

先ず、鋳鉄製円筒部材の製造方法の一実施の形態について、図２を参照して説明する。本実施の形態の鋳鉄製円筒摺動部材の製造方法は、図２（ａ）に示すように、所定の組成を有する溶湯４１を準備するステップと、図２（ｂ）に示すように、所定の合金組成を有する黒鉛球状化剤４２を溶湯４１に添加するステップと、図２（ｂ）又は（ｃ）に示すように、所定の組成を有する接種剤４３Ａを溶湯４１に添加するステップと、図２（ｃ）に示すように、黒鉛球状化剤および接種剤を添加した溶湯４４を、接種剤４３Ｂをさらに添加して遠心力鋳造用の円筒金型３５に注湯するステップと、注湯から共晶温度まで冷却して固相を晶出させる第一の冷却を行うステップと、第一の冷却よりも小さい冷却速度で、固相を共晶温度から共析温度直下まで冷却する第二の冷却を行い、鋳鉄製円筒摺動部材の粗材を成形するステップと、図示は省略するが、粗材の内周面を切削加工して摺動面となる内周加工面を形成するステップとを含む。各ステップについて以下に説明する。

【0015】

（１）溶湯の準備ステップ
円筒金型を用いた遠心鋳造法では、注湯された溶湯の凝固速度が著しく速いため、溶湯から黒鉛を安定して晶出させるために以下のような高Ｃ、高Ｓｉからなる溶湯が必須となる。鋳鉄製円筒摺動部材を製作するための溶湯４１の組成は、質量％で、Ｃ：３．５～３．８５％、Ｓｉ：２．３～２．７％、Ｍｎ：０．５～１．５％、Ｓ：０．００５～０．０１５％を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなり、以下の式１で規定されるＣＥ値が４．４５～４．７０である。なお、鋳鉄製円筒摺動部材もこのような組成を有するものとなる。
ＣＥ値＝ＴＣ＋（Ｓｉ含有量＋Ｐ含有量）／３ ・・・（式１）

【0016】

上記組成を有する溶湯を溶製するために、図２（ａ）に示すように、高周波誘導溶解炉を用いることが好ましい。誘導コイル３２を備えた溶解炉または保持炉(以下、溶解炉)３１内に上記組成となるように原材料を溶解・調整し、溶湯４１（元湯）を得る。以下、上記組成の各成分およびその含有量について説明する。

【0017】

Ｓｉは、強力な黒鉛化促進元素であり、溶湯中から黒鉛を優先的に晶出させるという効果を有する。Ｓｉが２．３質量％未満の場合、凝固速度が速い遠心鋳造法では、黒鉛ではなくチル（＝オーステナイトとセメンタイトの共晶物。レデブライトとも言う）が晶出しやすく、脆化と切削性劣化を招く。一方、Ｓｉ含有量が増えるとＣの固溶度が低下するため、Ｓｉが２．７質量％を超えると、過飽和状態のＣによって著しいカーボンドロスが発生する。カーボンドロスは溶鉄と比べて比重が小さいため凝固完了前に円筒粗材内周表面に膜状に偏析し、溶湯内から大気中へ放散しようとするガスの移動を妨げて粗材内部にガス欠陥を誘発させてしまう。よって、Ｓｉの含有量は２．３～２．７質量％とする。

【0018】

Ｃは、鋳鉄の第一主要元素であり、特異な材料特性を導出する黒鉛を組織内に晶出させるための必須元素である。Ｓｉの含有量が２．３～２．７質量％であるため、Ｃの含有量が３．５％質量未満であると、ＣＥ値が共晶組成（すなわち４．３）以下まで低下してしまう。ＣＥ値が共晶組成まで低下すると、円筒金型内へ遠心鋳造された溶湯は、凝固速度が大きいために過冷によってチルが晶出しやすく、また黒鉛粒数の減少や黒鉛球状化率を低下させる。一方、Ｃ含有量が３．８５質量％を超えると、ＣＥ値が５．０を超える場合があり、過剰なＣの存在によってカーボンドロスやチャンキー黒鉛、爆発状黒鉛などを晶出させて、機械的性質を劣化させる。よって、Ｃの含有量は３．５～３．８５質量％とする。

【0019】

ＣＥ値は、Ｆｅ－Ｃ合金に添加される第３元素（すなわち、ＳｉおよびＰ）が炭素の溶解度に与える影響、さらには炭素の活量の増加又は減少、つまり炭素を黒鉛あるいはセメンタイトとしての晶出のしやすさを表すものであり、鋳鉄の溶解・凝固におけるＣ、Ｓｉ、Ｐの複合化による影響の度合いをＣ量のみで換算して表したものである。ＣＥ値を過共晶範囲である４．４５～４．７０の範囲にすることにより、薄肉長尺の円筒粗材を凝固速度の大きい遠心鋳造で製造する場合であっても、鋳鉄の凝固において安定した形状・サイズの初晶黒鉛を液相から晶出でき、かつ鋳造欠陥も抑制できる効果がある。なお、ＣＥ値を定義する式１中のＴＣは、固体中炭素・硫黄分析装置や、全有機体炭素計などにより測定されるものである。固体中炭素・硫黄分析装置としては、例えば、株式会社堀場製作所製の型式ＥＭＩＡシリーズ等がある。

【0020】

Ｍｎは、炭化物の生成を促進し、基地のパーライト析出を促進する作用を有する。Ｍｎを過剰に添加すると、基地のパーライト析出がさらに促進され、かつ粒界への偏析も多くなるため硬さが高まり脆性が増す場合がある。逆に、Ｍｎが少ないと基地内にフェライトの析出が多くなり耐摩耗性が低下する。よって、Ｍｎの含有量は０．５～１．５質量％とする。

【0021】

Ｐは、黒鉛球状化阻害化元素の一つであり、凝固の終期において共晶セル粒界近傍の液相中でＰの濃化を起こし、凝固後共晶セル粒界に硬質なＦｅ_３Ｐを偏析させる。このため、本案ではＰ添加は不要であり、不可避的不純物として０．０２質量％以下に抑えることが好ましい。

【0022】

Ｓは、不可避的不純物として混入するものであるが、ＭｎやＲＥとの共存によってＭｎＳ等の硫化物を溶湯内に形成し、黒鉛晶出の核として作用すると言われている。つまり、適量のＳ添加は黒鉛粒数を増加させる。しかし、Ｓの過剰添加は、黒鉛球状化を阻害し、鋳鉄製円筒摺動部材の伸びの低下をもたらす。よって、Ｓの含有量は０．００５～０．０１５質量％とする。

【0023】

（２）黒鉛球状化剤の添加ステップ
黒鉛球状化剤４２としては、質量％で、Ｍｇ：２．０～４．０％と、ＲＥ：４．０～６．０％を含有するＦｅ－Ｓｉ－Ｍｇ－ＲＥ系合金を用いる。Ｆｅ－Ｓｉ－Ｍｇ－ＲＥ系合金は、任意にＣａを添加してもよい。すなわち、Ｆｅ－Ｓｉ－Ｍｇ－Ｃａ－ＲＥ系合金を用いてもよい。

【0024】

Ｍｇは、Ｆｅに固溶しない元素であり、沸点が低いために高温の鋳鉄溶湯内で微細な気泡を発生させ大気中へ放散する。既述の微細な気泡は球状黒鉛の晶出サイトと言われており球状黒鉛鋳鉄を得るためには殆どがＦｅ－Ｓｉ－Ｍｇ系合金を黒鉛球状化処理剤として使用されている。ここで、本案が示す工法において、１ショット毎に小型取鍋３４にて黒鉛球状化処理を行うが、従来のＦＣＤ鋳鉄の鋳造で使用されるＭｇ含有量の多い黒鉛球状化処理剤を使用すると、小型取鍋内で溶湯との激しい反応が長く続き小型取鍋受湯後から注湯開始までのリードタイムが長くなって鋳造サイクルタイムが延びてしまう。さらに、反応の激しさによって溶湯内のＭｇ歩留まりが安定しないため、鋳造された粗材の黒鉛球状化率のバラツキも大きくなる。逆に、Ｍｇ含有量の少ないＦｅ－Ｓｉ－Ｍｇ系合金を黒鉛球状化剤として使用すると、溶湯内に発生する微小な気泡は少なくなり、かつフェーディング時間も短くなってしまうために、黒鉛粒数の減少や黒鉛球状化率の低下が起こりやすい。よって、黒鉛球状化剤のＭｇは２．０～４．０質量％のものを使用する。

【0025】

黒鉛球状化剤のＲＥは、黒鉛球状化阻害元素の抑制作用やフェーディング防止効果、さらには硫化物形成による球状黒鉛の核生成サイトを形成させるなど強力に黒鉛化を促進させるため、凝固速度の大きな遠心鋳造法では必要不可欠な元素である。このため、使用する黒鉛球状化剤に含有されるＲＥは１．５質量％以上、好ましくは４．０質量％以上とする。一方、ＲＥが６．０質量％を超えると、黒鉛の球状化が阻害されチャンキー状の黒鉛が晶出しやすくなる。よって、ＲＥは１．５～６．０質量％とする。

【0026】

Ｓｉ、Ｃａの含有量は特に限定されないが、Ｓｉは４０～７０質量％含有することが好ましく、これにより、接種剤と同様に溶湯からの黒鉛晶出を促進することができる。Ｃａは、１．５～５．０質量％含有することが好ましく、これにより、溶湯を強力に脱酸することができるためＳｉと同様、溶湯からの黒鉛晶出を促進することができる。

【0027】

残部はＦｅである。これら成分を合金にして、黒鉛球状化剤４２として使用する。黒鉛球状化剤４２は、塊状形体のものを用いることが好ましく、例えば、サイズは１０ｍｍ以下が好ましく、５ｍｍ以下の塊がより好ましい。添加量としては、溶湯に対して０．２～２質量％の範囲で添加することが好ましい。

【0028】

黒鉛球状化剤４２は、置き注ぎ法によって溶湯４１に添加することが好ましく、図２（ｂ）に示すように、黒鉛球状化剤４２は小型取鍋３４の底に配置しておき、これに溶湯４１を注湯することで、溶湯４１を黒鉛球状化処理する。小型取鍋３４へは、溶解炉３１から１回注湯分の溶湯（元湯）４１を小出しに出湯する。この時の湯温は１５００～１５５０℃とすることが好ましい。これは、小型取鍋３４から円筒金型３５に注湯する際の溶湯の温度は、小型取鍋３４への配湯や、黒鉛球状化剤４２および接種剤４３との反応により、出湯時の湯温から最大１００℃程度低下することから、出湯時の湯温の上記の範囲にすることで、注湯時の湯温を望ましい１４００～１４５０℃にすることができる。

【0029】

（３）接種剤の添加ステップ
接種は、黒鉛化能力が高められ、チル防止、黒鉛形状の改善等の効果が得られることから、黒鉛球状化処理とともに接種が併せて行われている。接種剤としては、一般にＦｅ－Ｓｉ系合金が用いられているが、本実施の形態では、小型取鍋３４内に溶湯４１を受湯する際に、黒鉛球状化剤４２と共にＢｉを含有していない接種剤４３Ａを、注湯重量に対して０．２～０．８質量％投入し、置き注ぎ法にて接種処理を行い、さらに既述の黒鉛球状化及び接種処理を行った溶湯４４を回転金型内に注湯する際に、Ｂｉを含有するＦｅ－Ｓｉ－Ｂｉ系接種剤４３Ｂを、溶湯重量に対し０．１質量％～０．３質量％注湯流接種（後期接種）する。これにより、上述した黒鉛球状化剤４２の所定の組成との相乗効果によって、黒鉛粒数は著しく増加し、チルの発生も防止できる。よって、微小な黒鉛の黒鉛粒子数を１ｍｍ^２当たり１０００個以上に増加させることができる。なお、上記のＢｉを含有する接種剤を、図２（ｂ）の接種剤４３Ａとして直接使用し、図２（ｃ）の接種剤４３Ｂの注湯流接種を省くことができるが、上記注湯流接種を行った場合と比べて黒鉛粒数は低下する。

【0030】

Ｆｅ－Ｓｉ－Ｂｉ系接種剤における各成分の含有量は、特に限定されないが、Ｓｉは５０～７５質量％が好ましく、Ｂｉは０．５～２質量％が好ましい。任意に、ＲＥを０．５～２．０質量％で含有してもよい。残部はＦｅの他、Ｃａ等の不可避的不純物である。Ｆｅ－Ｓｉ－Ｂｉ系接種剤は、粒状の形態で用いることが好ましく、例えば、図２（ｃ）の接種剤４３Ｂのような注湯流接種で使用する場合であれば、粒子サイズは１ｍｍ以下が好ましい。また、図２（ｂ）の接種剤４３Ａのような置き注ぎで使用する場合であれば、３～１０ｍｍサイズが好ましい。添加量としては、少量で効果が得られるため溶湯に対して０．１～１質量％の範囲で添加することが好ましい。なお、Ｆｅ－Ｓｉ－Ｂｉ系接種剤と組み合わせて、その他の接種剤を用いてもよく、例えば、Ｆｅ－Ｓｉ－Ａｌ系接種剤やＳｒを含有しない他のＦｅ－Ｓｉ系接種剤を小型取鍋３４内で置き注ぎ法で接種した後、注湯流接種のみに上記Ｆｅ－Ｓｉ－Ｂｉ系接種剤を用いてもよい。なお、Ｆｅ-Ｓｉ-Ｓｒ系の接種剤を使用すると、ＳｒがＲＥ（主な元素はＣｅ）との反応によって互いに有する黒鉛化の効果が減少しチル化を促進してしまう。

【0031】

Ｆｅ－Ｓｉ－Ｂｉ系接種剤は、既述の通り、置き注ぎ法では、図２（ｂ）に示すように、一次接種剤４３ＡとしてＦｅ－Ｓｉ－Ｂｉ系接種剤を小型取鍋３４の底に配置しておき、これに溶湯４１を注湯することで、溶湯４１の接種処理を行う。また、注湯流接種では、図２（ｃ）に示すように、小型取鍋３４から円筒金型３５内に注湯する溶湯４４中に、二次接種剤４３ＢとしてＦｅ－Ｓｉ－Ｂｉ系接種剤を添加して接種処理を行う。注湯重量に対し０．１質量％の添加でも多くの黒鉛粒数増加が得られるため、Ｆｅ－Ｓｉ－Ｂｉ系接種剤は注湯時に溶湯に添加して行う注湯流接種を行うことがより好ましい。

【0032】

（４）円筒金型への注湯ステップ
鋳鉄製円筒摺動部材を遠心鋳造するための円筒金型３５は、図２（ｃ）に示すように、その内周面に塗型層３６が形成されている。この塗型層３６は、鋳鉄製円筒摺動部材を鋳ぐるみする際に周辺との密着性を高めるために、鋳鉄製円筒摺動部材の外周面に複数の凸部突起を形成するためのものである。塗型層３６を形成する方法としては、回転する円筒金型３５の内周面に、ベントナイト等の粘結剤や耐火材を所定の配合比率にて水と混合した塗型スラリーを塗布し、乾燥・固化させることで、凸状突起に対応する凹部を有する塗型層３６を形成することができる。塗型層３６の厚さは約１ｍｍが好ましい。

【0033】

そして、黒鉛球状化処理および接種処理を行った溶湯４４を、回転する円筒金型３５内に小型取鍋３４から注湯し、遠心鋳造を行う。円筒金型３５の回転数は、内周面における遠心加速度が１１０～１３０Ｇ相当の回転数とすることが好ましい。円筒金型３５内に注湯する溶湯４４の量は、鋳鉄製円筒摺動部材（粗材）の厚さが６．０～８．０ｍｍとなる量とすることが好ましい。詳しくは後述するが、鋳鉄製円筒摺動部材（粗材）の内周面が切削加工されるため、所望する鋳鉄製円筒摺動部材の厚さよりも２．５～４．０ｍｍ厚くしておくことが好ましい。

【0034】

（５）第一および第二の冷却ステップ
円筒金型３５を回転させながら冷却を行うことで、溶湯が固まり鋳鉄製円筒摺動部材の粗材が成形されるが、この溶湯の冷却を、注湯から共晶温度まで冷却して固相（初晶黒鉛と共晶黒鉛＋共晶オーステナイト）を晶出させる第一の冷却ステップと、第一の冷却ステップよりも小さい冷却速度で、固相を共晶温度から共析温度直下まで冷却する第二の冷却ステップとで行うことで、粗材の外周面から内周面に向けて、初晶黒鉛のみから、初晶黒鉛＋共晶黒鉛からなる黒鉛分布を形成させるとともに、外周面から内周面に向けて黒鉛面積率を高めることができる。

【0035】

このような異なる冷却速度としては、例えば、第一の冷却ステップを５℃／秒以上、１５℃／秒以下の範囲で行い、第二の冷却ステップを１℃／秒以上、５℃／秒未満の範囲で行ってもよい。第一の冷却を行う方法としては、例えば、回転金型３５を外周より水冷することで、上記の冷却速度で冷却できるとともに、粗材の凝固方向を外周面から内周面へと指向させることもできる。第二の冷却を行う方法としては、水冷を止めて、金型内で粗材を放冷することで、冷却速度を緩和させることができる。特に、粗材の内周面側は輻射熱によって冷却速度をより緩和される。

【0036】

特に、鋳鉄製円筒摺動部材において黒鉛粒子数および黒鉛面積率が内周面に向けて漸次、増加する変曲点が生じるのは、初晶から共晶の固液共存区間内ΔＴの温度勾配によるものと考えられる。例えば、円筒金型３５の水冷時間が極端に短い場合、初晶開始から共晶までの間のΔＴの温度勾配は小さく、固液共存する時間が増す。ここで、溶湯はそのＣＥ値から過共晶組成であるため、液中より最初に晶出する固体は初晶黒鉛である。初晶黒鉛と液相が共存する状態において遠心力が作用すると円筒金型３５と接する粗材の外周面から内周面に向けて凝固が進行するものの、初晶黒鉛は液相と比べて著しく比重が小さいために、粗材の外周面側から内周面方向に向けて移動しつつ成長する。これが、外周面からのある距離の位置から、内周面に向かって黒鉛粒子数や黒鉛面積率が漸次、増加する変曲点を持つようになるメカニズムと考えられる。逆に、水冷時間が長いとΔＴの温度勾配が大きく、固液共存可能な時間が短くなるため、初晶黒鉛の移動が少ないまま共晶凝固が完了してしまい、上記の変曲点を持った黒鉛粒子数や黒鉛面積率の増加傾向は認められ難くなると考えられる。

【0037】

（６）切削加工ステップ
上記の冷却によって得られた鋳鉄製円筒摺動部材の粗材は、その内周面を切削加工や研削加工によって摺動面となる内周加工面を形成する。例えば、旋盤等による切削加工の後、切削加工面をホーニング加工によって内周加工面を得ることができる。鋳鉄製円筒摺動部材の厚さは、例えば、３．５～４．０ｍｍとすることができる。

【0038】

また、切削加工によって得られた内周加工面に、更にレーザ照射を施すことで、内周加工面から露出した黒鉛を気化消失させ、内周加工面に微小な凹状ディンプルを形成してもよい。これにより、内周加工面の表層に硬質なマルテンサイト組織を形成できるため、耐面圧性能を向上させることができる。更に、内周加工面における黒鉛は、粒子サイズが１～１０μｍのものが９０％以上を占めていることから、黒鉛粒子が除去された部分に対応する多数の微小凹状ディンプルが形成される。よって、潤滑油の油溜りとなり、全体に亘って均一な油膜が形成できるため、更なるフリクション低減が期待できる。

【0039】

このようにして得られた鋳鉄製円筒摺動部材を図３～図５に示す。図３～図５に示すように、鋳鉄製円筒摺動部材１１はその外周面１３に、円筒金型の内周面に設けた塗型層の凹部に応じた複数の凸状突起１５が形成されている。鋳鉄製円筒摺動部材１１の内周面１４は、切削加工によって摺動面が形成されている。外周面から内周面に向かう方向を、鋳鉄製円筒摺動部材１１の径方向と呼ぶ。また、外周面から内周面までの距離を、鋳鉄製円筒摺動部材１１の厚さと呼ぶ。

【0040】

鋳鉄製円筒摺動部材１１の組成は、質量％で、Ｃ：３．５～３．８５％、Ｓｉ：２．３～２．７％、Ｍｎ：０．５～１．５％、Ｓ：０．００５～０．０１５％を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなり、ＣＥ値が４．４５～４．７０である。上述した溶湯の組成と実質的に同様であるのは、添加した黒鉛球状化剤と接種剤が溶湯に対し少量であるとともに、黒鉛球状化剤と接種剤の各成分の沸点からほとんどが蒸発するからである。但し、黒鉛球状化剤におけるＭｇは、全てが蒸発する訳ではなく、鋳鉄製円筒摺動部材１１に不可避的不純物として０．００５～０．０４％で含有される。また、接種剤におけるＢｉは全てが蒸発する訳ではなく、鋳鉄製円筒摺動部材１１に不可避的不純物として０．１～３０ｐｐｍで含有される。Ｂｉは、高周波誘導結合プラズマ発光分光分析法（ＩＣＰ－ＭＳ法）により定量することができる。

【0041】

鋳鉄製円筒摺動部材１１の断面には、粒子サイズが１μｍ以上、５０μｍ未満の粒状または球状の黒鉛の黒鉛粒子数が、１ｍｍ^２当たり１０００個以上存在する。このような微小な粒状または球状の黒鉛が多数存在することで、鋳鉄製円筒摺動部材１１のヤング率および強度をＦＣ鋳鉄よりも優れた球状黒鉛鋳鉄（ＦＣＤ鋳鉄）並みに向上させることができる。また、粒子サイズが１μｍ以上、５０μｍ未満の粒状または球状の黒鉛の黒鉛面積率は５％以上であり、上記の黒鉛粒子数が、鋳鉄製円筒摺動部材１１の外周面１３から内周面１４に向かって増加しており、且つ上記の黒鉛面積率も、鋳鉄製円筒摺動部材１１の外周面１３から内周面１４に向かって増加している。これにより黒鉛の粒子間距離が短縮化していることから、黒鉛の固体潤滑効果により、内周面１４において優れた摺動特性を発揮することができる。このように、本実施の形態の鋳鉄製円筒摺動部材１１は、内周面１４に高い摺動性を確保しつつ、高強度を有するものである。

【実施例0042】

以下、本発明の実施例および比較例について説明する。

【0043】

先ず、鋳鉄製円筒摺動部材のための円筒金型を作製した。予熱した内径約８０ｍｍの円筒形状の金型を回転させ、内周面における遠心加速度が約１５Ｇ相当の回転数にて塗型スラリーを塗布し、金型回転を維持したまま乾燥・固化させた。これにより、約１ｍｍの一様な厚さの塗型層を金型内周面に形成して、当該部材用の円筒金型を完成させた。

【0044】

次に、鋳鉄製円筒摺動部材を製作するための溶湯として、高周波誘導溶解炉にて、質量％で、Ｃ：３．７５％、Ｓｉ：２．１％、Ｍｎ：０．８％、Ｐ：０．０２％、Ｓ：０．０１０％となるよう原材料を配合・溶解し、これを元湯とした。

【0045】

［比較例１］
小型取鍋の底に、黒鉛球状化剤としてＦｅ－Ｓｉ－Ｍｇ－Ｃａ－ＲＥ合金（粒サイズは１～５ｍｍ、添加量は対受湯量０．８５質量％）と、一次接種剤としてＦｅ－Ｓｉ－Ｓｒ系接種剤（組成は、質量％で、Ｓｉ：７５％、Ｓｒ：１％、Ｆｅ：残部、粒サイズ：１～６ｍｍ、添加量：対受湯量０．６質量％）とを配置した後、上記の溶解炉より１回注湯分の元湯を小型取鍋へ小出しに出湯した。この時の湯温は、１５１８℃であった。そして、このように黒鉛球状化処理、接種処理を行った溶湯を、遠心加速度が約１２０Ｇ相当の回転数で回転させた上記の円筒金型内に注湯し、遠心鋳造を行った。金型外周面の水冷時間は、注湯開始直後から４０秒間行い、その後は、水冷を止めて、冷却速度を緩和させた。これにより長尺・薄肉の鋳鉄製円筒摺動部材（粗材）を得た。

【0046】

［実施例１］
鋳鉄の主要元素の一つであるＳは、後工程で添加する黒鉛球状化剤に含まれるＲＥ（主成分はＣｅ）との反応によって黒鉛晶出を著しく促す効果を有するが、Ｓｒが介在すると優先的にＣｅが消費されてしまうため、Ｓｒを含む接種剤を使用した比較例１では黒鉛粒数の著しい増加は得られず基地内にはチルが晶出した。

【0047】

そのため、Ｓｒを含む接種剤を使用しない実施例１では、Ｆｅ－Ｓ合金を溶解炉内の残湯に添加してＳを０．０１２％に調整してから元湯として使用した。また実施例１では、一次接種剤として比較例１のＦｅ－Ｓｉ－Ｓｒ系接種剤に代えて、Ｆｅ－Ｓｉ－Ａｌ系接種剤（組成は、質量％で、Ｓｉ：７５％、Ａｌ：１．５％、Ｆｅ：残部、粒サイズは８ｍｍ以下、添加量は対受湯量０．６質量％）を用いた。更に、実施例１では、二次接種剤として、Ｆｅ－Ｓｉ－Ｂｉ系接種剤（組成は、質量％で、Ｓｉ：７３％、Ｂｉ：１％、ＲＥ：１％、Ｆｅ：残部、粒サイズ：０．２～０．８ｍｍ、添加量：対注湯量０．２質量％）を、小型取鍋から円筒金型内に注湯する溶湯中に添加する注湯流接種を行った。そして、上記に加え、溶解炉から小型取鍋への出湯時の湯温が１５１６℃であったこと、水冷時間を注湯開始直後から５０秒間行ったこと以外は比較例１と同様にして遠心鋳造を行い、長尺・薄肉の鋳鉄製円筒摺動部材（粗材）を得た。

【0048】

［比較例２］
比較例２では、二次接種剤として実施例１のＦｅ－Ｓｉ－Ｂｉ系接種剤に代えて、Ｆｅ－Ｓｉ－Ａｌ系接種剤（組成は、質量％で、Ｓｉ：７５％、Ａｌ：１．５％、Ｆｅ：残部、粒サイズは０．１～０．８ｍｍ、添加量は対注湯量０．２質量％）を用いたこと、溶解炉から小型取鍋への出湯時の湯温が１５０７℃であったこと以外は実施例１と同様にして遠心鋳造を行い、長尺・薄肉の鋳鉄製円筒摺動部材（粗材）を得た。

【0049】

上述したように溶湯中のＳの含有量の関係から、比較例１、実施例１、比較例２の順で鋳鉄製円筒摺動部材（粗材）を製作した。これら実施例、比較例の黒鉛球状化処理、接種処理、および冷却の各条件について、表１にまとめた。

【0050】

【表1】

【0051】

比較例１、実施例１、比較例２の各鋳鉄製円筒摺動部材（粗材）を切断し、その断面を光学顕微鏡（オリンパス株式会社製のＯＬＹＭＰＵＳ ＧＸ５１）を用いて観察するとともに、画像解析ソフト（オリンパス株式会社製のＯＬＹＭＰＵＳ Ｓｔｒｅａｍ Ｂａｓｉｃ）を用いて、粒状または球状の黒鉛の黒鉛粒子数、黒鉛球状化率、黒鉛面積率を測定した。

【0052】

検鏡面は、切断面をエメリー紙にて水研後、バフ研磨した。検鏡面に腐食は観察されなかった。観察倍率は１００倍とし、観察視野は１試料あたり５視野とした。粒状または球状の黒鉛粒子の検出サイズは、≧１μｍ、≧３μｍ、≧５μｍ、≧７．５μｍ、≧１０μｍ、≧１５μｍ、≧２０μｍ、≧２５μｍ、≧３５μｍ、≧５０μｍ毎で計測した。

【0053】

実施例１の鋳鉄製円筒摺動部材（粗材）の断面の光学顕微鏡写真を図６に示す。図６に示すように、鋳鉄製円筒摺動部材（粗材）の外周面には、凸状網状突起が形成され、その基底面１３Ｂからの距離を、０．５ｍｍから４．０ｍｍまでの０．５ｍｍ毎に印しを付している。例えば、部材をシリンダスリーブとして使用する場合、粗材は基底面１３Ｂから３．５ｍｍ以降の部分が加工にて削除されることになり、よって、シリンダスリーブの摺動面として利用され得る領域は、基底面１３Ｂから１．５～３．５ｍｍの範囲となる。図６の光学顕微鏡写真からわかるように、上記の方法によって得られた鋳鉄製円筒摺動部材（粗材）には、外周面から内周面にわたって微小な粒状または球状の黒鉛粒子が晶出していた。

【0054】

比較例１、実施例１、比較例２の各鋳鉄製円筒摺動部材（粗材）の基底面の直下、並びに基底面から１．０ｍｍ、２．０ｍｍ、および３．０ｍｍの距離の位置における粒状または球状の黒鉛の黒鉛粒子数のグラフを図７～図１０に示す。黒鉛粒子数は、部材断面１ｍｍ^２当たりの個数である。なお、これらグラフの凡例として、用いた接種剤の違いから、比較例１をＳｒ系接種剤、実施例１をＢｉ系接種剤、比較例２をＡｌ系接種剤としてある。また、実施例１についてのみ、基底面から３．５ｍｍの距離の位置における黒鉛粒子数のグラフを図１１に示す。

【0055】

図７～図１１に示すように、Ｂｉ系接種剤を用いた実施例１が、Ｓｒ系接種剤を用いた比較例１やＡｌ系接種剤を用いた比較例２と比べて、いずれの位置においても粒状または球状の黒鉛の黒鉛粒子数が顕著に多いことがわかる。特に、粒子サイズが１μｍ以上、１５μｍ未満の黒鉛の黒鉛粒子数が多くなっている。

【0056】

また、基底面からの距離に対して、粒子サイズが１μｍ以上の粒状または球状の黒鉛の黒鉛粒子数の変化を表したグラフを図１２に示す。図１２に示すように、Ｂｉ系接種剤を用いた実施例１では、粒子サイズが１μｍ以上の粒状または球状の黒鉛の黒鉛粒子数は１ｍｍ^２当たり１０００個以上であった。また、Ｂｉ系接種剤を用いた実施例１およびＳｒ系接種剤を用いた比較例１では、粒子サイズが１μｍ以上の粒状または球状の黒鉛の黒鉛粒子数が、内周面に向けて増加する傾向を示した。特に、基底面から２．０ｍｍの距離の位置から内周面に向けて、漸次、増加した。中でも、シリンダスリーブの摺動面となる可能性の高い基底面から３．０ｍｍの距離の位置から３．５ｍｍの距離の位置に向けて、Ｂｉ系接種剤を用いた実施例１の黒鉛粒子数は顕著に増加した。

【0057】

Ｂｉ系接種剤を用いた実施例１の黒鉛球状化率の測定結果を図１３に示す。図１３に示すグラフでは、基底面の直下、並びに基底面から１．０ｍｍ、２．０ｍｍ、３．０ｍｍ、および３．５ｍｍの距離の各位置において、黒鉛の最小粒子サイズ毎の黒鉛球状化率を示した。図１３に示すように、基底面の直下から、基底面から３．５ｍｍの距離の位置までの領域において、粒子サイズが５μｍ以上の黒鉛の黒鉛球状化率は５０％以上であった。また、同領域において、粒子サイズが１５μｍ以上の黒鉛の黒鉛球状化率は１０～２０％であった。

【0058】

比較例１、実施例１、比較例２の各鋳鉄製円筒摺動部材（粗材）について、基底面からの距離に対して、黒鉛面積率の変化を表わしたグラフを図１４に示す。黒鉛面積率は、粒子サイズが１μｍ以上の粒状または球状の黒鉛の面積が部材断面の面積に占める割合である。図１４に示すように、Ｂｉ系接種剤を用いた実施例１では、基底面の直下から、基底面から３．５ｍｍの距離の位置までの領域において、黒鉛面積率は５％以上であった。また、Ｂｉ系接種剤を用いた実施例１およびＳｒ系接種剤を用いた比較例１では、黒鉛面積率が、内周面に向けて増加する傾向を示した。特に、Ｂｉ系接種剤を用いた実施例１では、基底面から３．０ｍｍの距離の位置から内周面に向けて、漸次、増加し、Ｓｒ系接種剤を使用した比較例１では、基底面から２．０ｍｍの距離の位置から内周面に向けて、漸次、増加した。これは、Ｂｉ系接種剤を用いた実施例１では、Ｓｒ系接種剤を使用した比較例１と比べて冷却時間が長かったため、漸次増加の変曲点がより粗材の内周面よりにシフトしたものと考えられる。

【符号の説明】

【0059】

１０ シリンダブロック
１１ シリンダスリーブ（鋳鉄製円筒摺動部材）
１２ シリンダバレル
１３ 外周面
１４ 内周面
１５ 凸状突起
２０ シリンダヘッド
２１ 燃焼室
３１ 溶解炉（または保持炉）
３２ 誘導コイル
３４ 小型取鍋
３５ 円筒金型
３６ 塗型
４１ 溶湯（元湯）
４２ 黒鉛球状化剤
４３ 接種剤
４４ 溶湯（処理後）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】