特許 6993646 鋳鉄用接種剤

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2021-12-14

(45)【発行日】2022-01-13

(54)【発明の名称】鋳鉄用接種剤

(51)【国際特許分類】

   C21C 1/10 20060101AFI20220105BHJP

   B22D 1/00 20060101ALI20220105BHJP

   B22D 27/20 20060101ALI20220105BHJP

【ＦＩ】

C21C1/10 101

B22D1/00 W

B22D27/20 C

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2018083115

(22)【出願日】2018-04-24

(65)【公開番号】P2019189905

(43)【公開日】2019-10-31

【審査請求日】2021-01-25

(73)【特許権者】

【識別番号】518144919

【氏名又は名称】株式会社ファンドリーサービス

(73)【特許権者】

【識別番号】000222875

【氏名又は名称】東洋電化工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100119725

【弁理士】

【氏名又は名称】辻本 希世士

(74)【代理人】

【識別番号】100072213

【弁理士】

【氏名又は名称】辻本 一義

(74)【代理人】

【識別番号】100168790

【弁理士】

【氏名又は名称】丸山 英之

(72)【発明者】

【氏名】辻 寛明

(72)【発明者】

【氏名】岡内 昿爾

(72)【発明者】

【氏名】甲斐 登起雄

(72)【発明者】

【氏名】十市 数男

(72)【発明者】

【氏名】五十嵐 芳夫

(72)【発明者】

【氏名】中江 秀雄

【審査官】▲来▼田 優来

(56)【参考文献】

【文献】特開平０１－００４４１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６２－１８００１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０７１１９２２１（ＣＮ，Ａ）

【文献】米国特許第０５００８０７４（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ２１Ｃ１／１０

Ｂ２２Ｄ１／００，２７／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

Ｆｅ―Ｓｉ系合金に、Ｃａ、Ａｌのいずれの元素も含有したものとすると共に、Ｔｉ、Ｖ、Ｎｂのうちいずれか一つ以上の元素を含有したものとした鋳鉄用接種剤であって、Ｓｉが７０～７５重量％、Ｃａが２．２～２．３重量％、Ａｌが１．３～１．４重量％、Ｔｉ、Ｖ、Ｎｂのうちいずれか一つ以上の元素の合計が０．５～６．０重量％、残りが主にＦｅからなるものとしていることを特徴とする鋳鉄用接種剤。

【請求項2】

平均粒径が０．１～１０．０ｍｍの粉末であるものとしていることを特徴とする請求項１に記載の鋳鉄用接種剤。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ダクタイル鋳鉄などの黒鉛粒数を増加させるための鋳鉄用接種剤に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来から黒鉛粒数を増加させるための鋳鉄用接種剤としては、母合金のなかに硫黄と黒鉛球状化元素との化合物を含有することを特徴とし、さらに詳細には、硫黄と化合したマグネシウムとの化合物、硫黄と化合した希土類元素との化合物、硫黄とマグネシウムと希土類元素との化合物のいずれかの化合物を含有する母合金としたことを特徴とするものが存在する（特許文献１）。

【0003】

さらに、この種の鋳鉄用接種剤としては、球状黒鉛鋳鉄の溶湯処理の際に溶湯に接触させられる球状黒鉛鋳鉄用接種剤であって、ＳｉＣ粉末と少なくともＦｅ－Ｓｉ系合金とを複合化してなるものが存在する（特許文献２）。

【0004】

また、この種の鋳鉄用接種剤としては、球状黒鉛鋳鉄の鋳鉄溶湯に接種を行うためのＢｉ系接種剤であって、Ｂｉと、Ｎｉ、Ｃｕのいずれか１種または２種とを含む混合物または合金であることを特徴とするものが存在する（特許文献３）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開平９－２６３８１６号公報

【文献】特開２０００－２５６７２２号公報

【文献】特開２０１２－３６４２３号公報号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ダクタイル鋳鉄などの鋳造において、接種剤による黒鉛粒数の増加によって得られる効果としては、鋳鉄の材質強度の向上、引け性（鋳造不良）の低減、鋳造歩留まりの向上（コスト低減）などが考えられる。

【0007】

そこで、本発明は、従来の接種剤と同等以上に黒鉛粒数を増加させる接種剤を提供することを目的としてなされたものである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

そのため、本発明の鋳鉄用接種剤は、Ｆｅ―Ｓｉ系合金に、Ｃａ、Ａｌのいずれの元素も含有したものとすると共に、Ｔｉ、Ｖ、Ｎｂのうちいずれか一つ以上の元素を含有したものとし、Ｓｉが７０～７５重量％、Ｃａが２．２～２．３重量％、Ａｌが１．３～１．４重量％、Ｔｉ、Ｖ、Ｎｂのうちいずれか一つ以上の元素の合計が０．５～６．０重量％、残りが主にＦｅからなるものとしている。

【0010】

そして、本発明の鋳鉄用接種剤は、平均粒径が０．１～１０．０ｍｍの粉末であるものとしている。

【発明の効果】

【0014】

本発明の鋳鉄用接種剤は、以上に述べたように構成されており、従来の接種剤と同等以上に黒鉛粒数を増加させることができるものとなった。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の実施例の接種剤を添加して製造した鋳鉄の肉厚部組織の顕微鏡写真であり、（ａ）は実施例１を示し、（ｂ）は実施例２を示し、（ｃ）は実施例３を示している。

【図2】比較例の接種剤を添加して製造した鋳鉄の肉厚部組織の顕微鏡写真であり、（ａ）は比較例１を示し、（ｂ）は比較例２を示し、（ｃ）は比較例３を示している。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本発明の鋳鉄用接種剤を実施するための形態を詳細に説明する。

【0017】

本発明の鋳鉄用接種剤は、ＦｅーＳｉ系合金に、Ｔｉ、Ｖ、Ｎｂのうちいずれか一つ以上の元素を含有したものとし、Ｓｉが７０～７５重量％、Ｔｉ、Ｖ、Ｎｂのうちいずれか一つ以上の元素の合計が０．５～６．０重量％、残りが主にＦｅからなるものとしている。

【0018】

本発明の鋳鉄用接種剤は、粉末であるものとしており、その粒度は接種剤の添加時期によって異なるが、平均粒径が０．１～１０．０ｍｍの粉末であるものとしている。接種剤の添加時期が遅いほど、粒度は小さくするのが好ましい。鋳込み直前で大きいものを使用すると溶け残り、また取鍋時であまり小さいものを使用すると取鍋付着しスラグ化、速く溶けて効果がでないなどの問題があるからである。例えば、接種剤の添加時期が、注湯流添加であれば０．２５～１．０ｍｍとするのが好ましく、鋳型内添加であれば０．２５ｍｍ未満とするのがより好ましく、取鍋添加であれば１．０～１０．０ｍｍとするのが好ましい。

【0019】

本発明の鋳鉄用接種剤において、ＦｅーＳｉ系合金は、ＣａおよびＡｌのいずれの元素をも含有したものとしている。本発明の実施例で用いたＦｅーＳｉ系合金のＣａの含有量は２．２～２．３重量％、Ａｌ含有量は１．３～１．４重量％とした。

【0020】

本発明の鋳鉄用接種剤は、Ｔｉの含有量が０．５～２．０重量％であるものとしており、好ましくは１．７～１．９重量％であるものとしている。本発明の鋳鉄用接種剤において、Ｔｉの含有量をこのような範囲としたのは、Ｔｉの含有量が０．５重量％未満である場合には黒鉛粒数の増加があまり見られず、Ｔｉの含有量が２．０重量％を超える場合にもそれ以上の黒鉛粒数の増加があまり見られないと共に、過剰添加すると球状化阻害の恐れがあるからである。

【0021】

本発明の鋳鉄用接種剤は、Ｖの含有量が０．５～２．０重量％であるものとしており、好ましくは１．８～２．０重量％であるものとしている。本発明の鋳鉄用接種剤において、Ｖの含有量をこのような範囲としたのは、Ｖの含有量が０．５重量％未満である場合には黒鉛粒数の増加があまり見られず、Ｖの含有量が２．０重量％を超える場合にもそれ以上の黒鉛粒数の増加があまり見られないと共に、過剰添加すると球状化阻害の恐れがあるからである。

【0022】

本発明の鋳鉄用接種剤は、Ｎｂの含有量が０．５～２．０重量％であるものとしており、好ましくは１．６～１．８重量％であるものとしている。本発明の鋳鉄用接種剤において、Ｎｂの含有量をこのような範囲としたのは、Ｎｂの含有量が０．５重量％未満である場合には黒鉛粒数の増加があまり見られず、Ｎｂの含有量が２．０重量％を超える場合にもそれ以上の黒鉛粒数の増加があまり見られないと共に、過剰添加すると球状化阻害の恐れがあるからである。

【0023】

（実施例１）
表１に示すように、Ｆｅ：２２．５重量％、Ｓｉ：７２．０重量％、Ｃａ：２．３重量％、Ａｌ：１．４重量％、Ｔｉ：１．８重量％からなる接種剤を調製し、ダクタイル鋳鉄系溶湯中に０．１重量％添加した。そして接種処理された溶湯から、鋳造により円柱形状のテストピ－スを作製し、実施例１の接種調製鋳鉄を得た。

【0024】

（実施例２）
表１に示すように、Ｆｅ：２２．８重量％、Ｓｉ：７１．６重量％、Ｃａ：２．３重量％、Ａｌ：１．３重量％、Ｖ：１．９重量％からなる接種剤を調製し、ダクタイル鋳鉄系溶湯中に０．１重量％添加した。そして接種処理された溶湯から、鋳造により円柱形状のテストピ－スを作製し、実施例２の接種調製鋳鉄を得た。

【0025】

（実施例３）
表１に示すように、Ｆｅ：２２．９重量％、Ｓｉ：７１．８重量％、Ｃａ：２．２重量％、Ａｌ：１．４重量％、Ｎｂ：１．７重量％からなる接種剤を調製し、ダクタイル鋳鉄系溶湯中に０．１重量％添加した。そして接種処理された溶湯から、鋳造により円柱形状のテストピ－スを作製し、実施例２の接種調製鋳鉄を得た。

【0026】

（比較例１）
表１に示すように、Ｆｅ：２５．８重量％、Ｓｉ：７２．３重量％、Ｃａ：０．７重量％、Ａｌ：１．２重量％からなる接種剤を調製し、ダクタイル鋳鉄系溶湯中に０．１重量％添加した。そして接種処理された溶湯から、鋳造により円柱形状のテストピ－スを作製し、比較例１の接種調製鋳鉄を得た。

【0027】

（比較例２）
表１に示すように、Ｆｅ：２３．６重量％、Ｓｉ：７２．８重量％、Ｃａ：１．５重量％、Ａｌ：２．２重量％からなる接種剤を調製し、ダクタイル鋳鉄系溶湯中に０．１重量％添加した。そして接種処理された溶湯から、鋳造により円柱形状のテストピ－スを作製し、比較例２の接種調製鋳鉄を得た。

【0028】

（比較例３）
表１に示すように、Ｆｅ：２１．４重量％、Ｓｉ：７２．５重量％、Ｃａ：３．９重量％、Ａｌ：２．２重量％からなる接種剤を調製し、ダクタイル鋳鉄系溶湯中に０．１重量％添加した。そして接種処理された溶湯から、鋳造により円柱形状のテストピ－スを作製し、比較例３の接種調製鋳鉄を得た。

【0029】

【表1】

【0030】

このようにして得られた実施例１～３の接種調製鋳鉄の肉厚部組織を顕微鏡により観察した結果は、図１（ａ）～（ｃ）に示した顕微鏡写真のとおりであり、黒鉛粒数は、実施例１が４１８個／ｍｍ² 、実施例２が４１６個／ｍｍ² 、実施例３が４２１個／ｍｍ² であり、黒鉛球状化率（ＪＩＳ：ＮＩＫ法）は、実施例１が９５．１％、実施例２が９５．０％、実施例３が９４．７％であった。
た。

【0031】

また、比較例１～３の接種調製鋳鉄の肉厚部組織を顕微鏡により観察した結果は、図２（ａ）～（ｃ）に示した顕微鏡写真のとおりであり、黒鉛粒数は、比較例１が２７１個／ｍｍ² 、比較例２が２７９個／ｍｍ² 、比較例３が３４５個／ｍｍ² であり、黒鉛球状化率（ＪＩＳ：ＮＩＫ法）は、比較例１が９２．６％、比較例２が９３．３％、比較例３が９６．１％であった。

【0032】

以上の結果、黒鉛粒数においては、実施例１～３は、いずれも４００個／ｍｍ² 以上となっており、比較例１、２は、２８０個／ｍｍ² 止まりであり、比較例３でも３５０個／ｍｍ² 止まりであり、本発明の実施例における黒鉛粒数は、比較例における黒鉛粒数との比較において明らかな有意差が見られた。

【0033】

なお、黒鉛球状化率においては、実施例１～３の平均値が９５．０％であり、比較例１～３の平均値が９４．０％であり、明らかな有意差は見られなかったが、比較例１、２との比較においては、本発明の実施例の黒鉛球状化率の方が優れていた。

【図1】

【図2】