JPS61216840A

JPS61216840A - 瞬間接種鋳造法

Info

Publication number: JPS61216840A
Application number: JP5907385A
Authority: JP
Inventors: Takao Horie; 孝男堀江
Original assignee: Nabeya Iron and Tool Works Ltd; Nabeya Co Ltd
Current assignee: Nabeya Iron and Tool Works Ltd; Nabeya Co Ltd
Priority date: 1985-03-23
Filing date: 1985-03-23
Publication date: 1986-09-26

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（技術分野）本発明は、鋳鉄等の鋳造作業工程における溶融金属の鋳
型への注湯作業時において、金属の材質改善のために行
なう接種を最も効果的に行なうと共に、鋳型内へ混入す
る金属酸化物、非金属介在物などを除去することをも兼
ねた瞬間接種法に関するものである。

（従来技術）接種とは、鋳鉄の鋳造作業中において、鋳型内へ注湯さ
れる溶湯の中へ金属１合金を少量添加し、それが合金効
果として影響する以上の物理、化学的変化を与える処理
であり、冶金的な意味は凝固中に成長する面相に対する
「種」又は「結晶核」を溶湯に与えることである。現象
的には、不均質核生成を促すなどして黒鉛晶出状態を改
善しようとするものであり、その目的２期待する効果は
、接種剤、処理条件２時間により微妙に変化するが、Ａ
型黒鉛生成の促進を成し、機械的性質の向上。

黒鉛共晶セル数増加による肉厚感受性低減、セメンタイ
ト発生防止による切削性の向上等があり、一般的に行わ
れる材質改善方法である。

ところで、その接種効果は処理直後で最も大きく、この
時間の経過と共に、その効果は消失していく。そして、
接種効果消失現象「フェーディング；　ＦａｄｉｎｇＪ
の速度は、溶湯成分、接種剤、その他で広範に変化する
が、その消失速度は球状化処理効果の消失速度に比べ早
いと言える。

従来からの接種方法としては、取鍋接種が古くから採用
されて来た方法であり、取鍋底に接種剤を置き、その上
へ溶湯を入れたり、溶湯の入った取鍋へ添加し、攪拌す
る当方法が最も一般的である。接種の効果は、既述した
通り、接種剤を溶湯に添加したときにもたらされる過渡
的現象であり、添加後の時間の経過と共に、その効果が
消失することから、溶湯に接種剤が溶は込んだ直後では
、その溶湯は「過接種」の状態となる。

この現象を有利に利用しようとして、直接添加法及び鋳
型内接種法が考えられ、開発されている。

しかしながら、各方法に関し、接種効果の安定化は計れ
るものの、接種剤の未溶解混入、接種剤の添加量コント
ロール等により、特に湯流れ接種。

取鍋口接種の方法においては鋳物全体にわたる均一な接
種効果に問題を有している。また、最も効果の高いと思
われる鋳型内接種法及び湯溜り接種法も、その接種剤が
粒状の時は、未溶融部が鋳物の中で凝固するという危険
性が有るし、接種剤を塊状にした場合は、鋳型内での固
定が難しく、砂等の介在物混入の問題を有している。

従って′、理論的には「過接種」を有利に利用すべき種
々の接種方法も、現場的に又装置的に問題を有し、現在
において一般的に最も多い接種方法は取鍋接種法となっ
ているのである。

（問題点）ところで、接種の最も効果が期待できる、鋳型内接種が
持つ欠陥は、接種剤の鋳型内への装填方法が難しいこと
と、接種剤の装填状態、及び接種剤の形状に塊状という
限定が有ることである。

このことは、接種剤によりその求められる接種効果によ
って、溶融点の高い合金を選ぶこと等から、接種剤の形
状は、ある一定量の接種剤を添加する時、表面積比の大
きい粒子がより優れている事は言うまでもなく、形状の
限定は大きな問題である。

（解決手段）本発明は、上記問題を解決するために為されたものであ
り、完全に鋳型内接種を可能にする瞬間接種法である。

そして、その要旨とするところは、所定の接種剤を載置
せしめた、連続気孔を有する三次元網状骨格構造のセラ
ミックス多孔体を、鋳型の溶湯通路内に、該通路を仕切
るようにして設置せしめ、注湯される溶湯が前記接種剤
に接触せしめ４れて接種を受けた後、前記セラミックス
多孔体を通って前記鋳型の鋳造キャビティ内に導かれる
ようにした瞬間接種鋳造法にある。

より具体的には、第１図（ａ）〜（ｆｌに示すような接
種コアを第２図（ａｌ、　（ｂ）に示すように鋳型内へ
設置し、注湯する鋳造法である。すなわち、第１図（ａ
）は、接種コアとしての、凹状加工を施したセラミック
スフオーム（多孔体）２を示しており、このセラミック
スフオーム２の凹所４内に、第１図（ｂｌ〜（ｄ）に示
される如き、リング状接種剤６１粒状接種剤８．半月状
接種剤１０が収容されて、接種装置１２を構成している
。また、第１図（ｅ）及び（ｆ）はフラットなセラミッ
クスフオーム２に粒状接種剤８を載せた状態の接種コア
１２を示している。そして、この接種装置１２が、第２
図（ａ）、　（ｂ）の如く、鋳型（砂型）１４の溶湯通
路たる湯道１６の湯溜め１８内にそれを仕切るようにし
てセットされるのである。なお、図において、２０は取
鍋、２２は取鍋２０内に収容された所定の溶湯、２４は
中子、２６は鋳造（製品）キャビティ、２８は型枠であ
る。

なお、接種コアには、コージェライト、アルミナ、Ｓｉ
Ｃ等を主成分とした、空孔率が高く　（例えば８０〜９
０％程度）、連続気孔の三次元網状骨格構造を有するセ
ラミックスフオーム（第３図参照）に、その接種目的に
応じて造られた、接種剤（Ｆｅ−３ｉ、　Ｆｅ−５ｔ−
３ｒ、　Ｓｔ　−Ｍｎ−Ｚｒ、Ｆｅ−３ｉ−Ｂａ、Ｃａ
−３ｉ、Ｒｅ−３ｉ、黒鉛系接種剤等）を装填もしくは
装填できるスペース（４）を有するものが好適に用いら
れることとなる。

而して、今仮に１モールドへの鋳込重量４０ｋｇの溶湯
への接種剤添加率を０．０５〜０．１％と設定すると、
２０〜４０ｇであり、極少量の添加量でよいと同時に、
その接種コア２が連続気孔のセラミックスフオーム鋳鉄
系フィルターであるため、接種剤装填部への形状限定が
なく、塊状から粒状になっても、高温溶湯２２の流入に
より、溶融した接種剤は接種コア２の気孔（セル）を通
り鋳型１４内へ流入する。溶融点の高い接種剤において
も、気孔と粒状を検討すれば、未溶融のまま鋳型内に混
入し、ハードスポット等の欠陥にはなり得ない。

（作用・効果）現在、鋳造工場において実施されている接種方法及び効
果の高い接種方法として検討されつつある直前接種及び
鋳型内接種方法には、一長一短が存する。

最も一般的な取鍋接種法は接種効果の自消現象の短所を
有し、また湯流れ接種法、取鍋口接種法には直前接種と
しての効果は期待出来るものの、実際における鋳型作業
においては、大掛かりな設備を必要とし、接種効果を期
待するのに必要な接種剤の添、別置コントロールの難し
さ等が共通の問題となる。また、最も接種効果の高い鋳
型内接種法、湯溜り接種法においても、接種剤の鋳型内
への装填方法が難しく、形状に限定が有り、粒子状にす
れば未溶融合金の混入等の問題を有する。そして又、高
温な鋳鉄溶湯の中へ合金鉄を添加すれば、金属酸化物の
発生を避けることは難しく、スラグやドロス等の混入と
同様に、充分な鋳造方案の設計が必要であり、鋳物内部
、表面への非金属介在物による欠陥を防ぐため、時とし
て経済性を無視したゲートデザインも必要となる。

本発明は、前述した現行の接種方法の欠陥を解決すると
いえる。−先ず、第一に、鋳型内で製品が凝固しようと
する一番近い場所における接種方法であり、瞬間接種と
いえる。従って、自消現象は起り得なく、一定の接種効
果を期待する時、接種剤の添加量は大巾に減少出来る。

使用する接種剤の種類により、その溶融速度の違いから
、塊状２粒子状の選択はあろうが、接種剤を装填する接
種コアが三次元の網状構造であるため、気孔（セル）よ
り大きい粒子径であれば、未溶融混入は発生しにくい。

第二に、常に安定した材質を得るために、接種剤の添加
量を正確にコントロールすることが可能であると同時に
、鋳型内への装填は手作業で容易に出来、更には中子と
同様に専用機械装置による装填も可能である。

第三は、接種コアが、空孔率が高い連続気孔の三次元網
状骨格構造を有したセラミックスフオームの鋳鉄系フィ
ルターであるため、瞬間接種における接種コアであると
同時に、清浄溶湯のみを鋳型内部で凝固させる効果は大
きく、取鍋から注湯される溶湯に混入するスラブやドロ
ス、そしてゲート内の砂粒の鋳型内注入を防ぎ、鋳物表
面に発生しやすい欠陥の防止に効果は大きい。

従って、本発明は、鋳鉄の材質改善のための接種法とし
て効果が高く、品質安定化が確保できると同時に、清浄
溶湯の注湯が可能となり、インモールド法等における反
応室と製品鋳型内の中間に接種コアをセットすれば、球
状黒鉛鋳鉄に対する共晶セル数の増加と溶湯の清浄度の
増加による物理的性質の改善に効果が多い等、多目的接
種方法と言える。

（実施例）効果の確認のために、従来から最も多く採用されている
取鍋接種法と、本発明による瞬間接種法の比較実験を行
なった。

実験方法は、第２図に示すような鋳造方案とし、用いた
接種コアは第３図（ａｌとした。材質はＦＣＤ４５、Ｆ
ＣＤ５０の２種類とし、各々の溶湯を取鍋接種法と瞬間
接種法に基づき接種処理を施した後、鋳型に注湯した。

鋳型は砂型を用い、その他実験条件は水平鋳込みとし、
製品は機械部品、製品重量１４ｋｇ、鋳込重量２０ｋｇ
、鋳込温度１４３０℃、鋳込時間約１０秒、接種剤はＣ
ａ−３ｉとし、従来法には０．３％、瞬間接種法は０．
１％とし、接種剤の形状は粒状（６〜８鶴）とした。

本実験を行なった製品から平行部を旋削加工し、実体強
度試験片を作成し、引張力試験、伸び率。

硬度３組織写真で確認した。その結果、実験１のＦＣＤ
４５の材質に関して、表１で示すように伸び率で２８．
５％、硬度において８％の向上が確認出来た。実験２の
ＦＣＤ５０の材質においても、従来法の取鍋接種に対し
、本発明の瞬間接種の効果は、表２で示す通り、伸び率
、硬度相方において確認出来た。

なお、顕微鏡による組織写真の検討から、本発明のもの
は、１ジユール数が４倍程に増加し、黒鉛分布も安定し
ている様子が、従来法と本発明による瞬間接種法の比較
において知ることが出来た。

また、鋳造品の外観にドロス、砂噛み等の外観上の欠陥
は無く、健全な鋳造品であり、本発明の効果を十分に確
認することが出来た。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は、本発明にて用いられる凹状加工を施し
たセラミックスフオームの斜視図、第１図（ｂ）〜（ｄ
）はそれぞれそのようなセラミックスフオームの凹所に
接種剤を収容せしめた状態を示す断面説明図であり、第
１図（ｅ）及び（ｆ）は平坦な板状のセラミックスフオ
ーム上に粒状接種剤を載せた状態を示す斜視図及びその
断面説明図であり、第２図（ａ）は第１図（Ｃ）のもの
を鋳型内に設置した状態を示す断面説明図、第２図（ｂ
）は第２図（ａ）におけるＡ部拡大図であり、第３図は
セラミックスフオームの構造の一例を示す拡大図である
。２：セラミックスフオーム（接種コア）４：凹所　　　
　　　　６：リング状接種剤８ｚ粒状接種剤　　　１０
：半月状接種剤１２：接種装置　　　１４：鋳型（砂型
）１６：湯道　　　　　１８：湯溜め２０：取鍋　　　　　２２：溶湯２６：鋳造（製品）キャビティ第２図８１ｚ手続（甫正書（自発）１゜事件の表示昭和６０年　特許願　第５９０７３号２、発明の名称瞬間接種鋳造法３゜補正をする者事件との関係　　特許出願人名　　称　　　株式会社　ナベヤ４、代理人明細書の発明の詳細な説明の欄６゜補正の内容（１）　　明細書第４頁第２行の「未溶融部」を「未溶
融物」に訂正する。（２）　　同　第４頁第１５行の「接種剤により」を削
除する。（３）　　同　第５頁第１８〜１９行の「リング状接種
剤６８粒状接種剤８．半月状接種剤１０」を「リング状
接種剤６９粒状接種剤８．または半月状接種剤１０」に
訂正する。（４）同　第６頁第１６〜１７行のｒＲｅ、−５ｉＪを
ｒＲＥ−３ｉＪに訂正する。（５）　　同　第８頁第７〜８行の「合金鉄を添加すれ
ば」を「合金或いは合金鉄を添加すれば」に訂正する。（６）　　同　第９頁第１４行の「スラブ」を「スラグ
」に訂正する。（７）同　第１１頁第９行の「１ジユ一ル敗」を「ノジ
ュール数」に訂正する。以　　　　上

Claims

【特許請求の範囲】

（１）所定の接種剤を載置せしめた、連続気孔を有する
三次元網状骨格構造のセラミックス多孔体を、鋳型の溶
湯通路内に、該通路を仕切るようにして設置せしめ、注
湯される溶湯が前記接種剤に接触せしめられて接種を受
けた後、前記セラミックス多孔体を通って前記鋳型の鋳
造キャビティ内に導かれるようにしたことを特徴とする
瞬間接種鋳造法。
（２）前記セラミックス多孔体が所定深さの凹所を有し
、該凹所内に、所定の形状に成形された前記接種剤が収
容せしめられる特許請求の範囲第１項記載の瞬間接種鋳
造法、