JPH0820811A

JPH0820811A - 溶融金属処理剤

Info

Publication number: JPH0820811A
Application number: JP6185066A
Authority: JP
Inventors: Keiji Miyauchi; 啓次宮内
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-07-05
Filing date: 1994-07-05
Publication date: 1996-01-23
Anticipated expiration: 2017-05-27
Also published as: EP0691410A1; JP3286469B2

Abstract

(57)【要約】【目的】少ない使用量で簡単且つ安定に高品質の製品
を与えることができる製造及び取扱いの容易な溶融金属
処理剤を提供する。【構成】溶融金属の処理に必要な添加剤を鉄、ニッケ
ル又はアルミニウムを主成分とする固体金属板で被覆し
て粒状ないし塊状とした溶融金属処理剤。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、銑鉄、鋳鉄、鋳鋼およ
びアルミニウム合金等の製造に必要な溶融金属処理剤に
関するものであり、更に詳しくはこれらの金属の製造に
必要な黒鉛球状化処理、黒鉛のバーミキュラー化処理、
接種処理、脱硫処理、脱炭処理、脱酸処理、脱ガス処理
等に有効な溶融金属処理剤に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】金属溶融処理剤を用いる典型例として黒
鉛球状化を例に説明するに、球状黒鉛鋳鉄は開発されて
から約半世紀になるが、年々その用途が拡大されて鋳物
の主流になりつつあるものである。球状黒鉛鋳鉄はねず
み鋳鉄に比べて材料強度が優れているために鋳物の軽量
化ができ、鋳鋼よりも寸法精度、鋳造歩留りや切削性が
優れ、また鋳物コストが安価である。そのためねずみ鋳
鉄と鋳鋼の分野が球状黒鉛鋳鉄に代替されてきているの
である。黒鉛球状化処理には一般にマグネシウム合金が
用いられ、マグネシウムに約１５種類以上の金属を組合
せて用いられてきた。現状では、フェロシリコン・マグ
ネシウム合金にカルシウムや希土類元素を含ませたもの
が主に用いられている。

【０００３】マグネシウムの沸点は約１３７０Ｋであ
り、処理する溶融鉄の温度は約１７７０Ｋであるため、
マグネシウムが溶融鉄に接触した瞬間に気化し、その蒸
気圧は約１２気圧にもなり爆発的な反応を示す。

【０００４】またマグネシウムは溶融鉄への溶解度が著
しく低いため、溶融鉄に接触する時間をできるだけ長く
とる必要がある。

【０００５】そのため従来のフェロシリコン・マグネシ
ウム球状化剤では、過激な反応を緩和するために、マグ
ネシウムの含有量を約１０％以下（通常は４〜５％）に
して溶融鉄との接触時間を長くし、球状化剤を溶融鉄の
最低部に設置し、その上をカバー材で覆って浮上を防止
するという手段がとられてきた。

【０００６】従来用いられてきた代表的な球状化剤の処
理方法としては次の方法がある。（ａ）置き注ぎ法：溶融鉄を受ける取り鍋底部のポケッ
ト部に球状化剤を置き、その上を打ち抜き鋼板屑やフェ
ロシリコンで被覆した後、溶融鉄を注入する。この方法
は簡便的なので現在最も多く採用されている。（ｂ）タンデッシュ法：置き注ぎ法の取り鍋の上部に蓋
をした状態で溶融鉄を注入する。（ｃ）圧力添加法：高純度マグネシウム球状化剤を高圧
シリンダーで溶融鉄中に圧入するか、高圧容器中で反応
させる。（ｄ）コンバータ法：球状化剤をセットした取り鍋を反
転させて反応させる。（ｅ）インモールド法：鋳型内で球状化剤を溶融鉄と反
応させる。

【０００７】しかし、最も一般的な置き注ぎ法では、処
理時に著しい白煙が発生し、処理後の金属のマグネシウ
ムの歩留りも５０〜６０％と低い。この原因はフェロシ
リコン・マグネシウム合金の密度が約４．３ｇ／ｃｍ^３
で、溶融鉄の約７．２ｇ／ｃｍ^３よりもかなり小さいた
め、球状化剤が早期に浮上するからである。

【０００８】従って気化したマグネシウムが溶融鉄に吸
収される前に、空気中の酸素と反応して、酸化マグネシ
ウムとなり、白煙を発生し溶融鉄中に捕捉されるマグネ
シウムを減少させてしまう。

【０００９】置き注ぎ法にて浮上しない球状化剤の製造
方法として、特公昭４５−３２３３７（米国・インター
ナショナル・ニッケル・リミッテッド社）で、マグネシ
ウム粉末とカルボニルニッケル粉末及び鉄粉、銅粉の混
合物を圧縮して焼結し、多孔度が２０〜５０％で表面積
／体積が８より大きいブリケットにする方法が、また特
公昭５６−５４３６（英国フォセコ・インターナショナ
ル・ニッケル・リミッテッド社）で、マグネシウム、カ
ルシウム、鉄の粉粒体を圧縮して密度が４．３をこえる
ブリケットにする方法が提案されているが、現状ではフ
ェロシリコン・マグネシウム球状化剤にカバー材（打ち
抜き鋼板屑やフェロシリコン等）をかけて処理すること
を余儀なくされている。

【００１０】また取り鍋のポケット部は温度が下がり易
く、金属が付着し易いためポケット部の補修を頻繁に行
なわなければならない。

【００１１】（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）の方法では特殊な
設備が必要であり、（ｅ）の方法では鋳造歩留りが低下
してコスト高となる。

【００１２】さらに従来のフェロシリコン・マグネシウ
ム球状化剤は約４５％のシリコンを含有しているため、
球状化剤を増減する場合、製品の成分調整が複雑になっ
たり、フェロシリコン・マグネシウム球状化剤を大気中
に長期に放置すると、球状化剤の表面が酸化されて性能
が低下したりする。

【００１３】以上黒鉛球状化処理を例に従来技術の問題
点を述べたが、これらの問題点は溶融金属処理剤を用い
る他の処理にも共通したものである。

【００１４】本発明の目的は上記した従来技術の問題点
を解決することにあり、特に安定した処理を可能とし、
少ない使用量で高品質の製品を得ることができ、作業
性、経済性に優れた溶融金属処理剤を提供することにあ
る。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は溶融金属の処理
に必要な添加剤を鉄、ニッケル又はアルミニウムを主成
分とする固体金属板で被覆してなる粒状ないし塊状の溶
融金属処理剤である。

【００１６】本発明において溶融金属の処理に必要な添
加剤としてはそれぞれの処理に応じ適宜周知の添加剤が
用いられる。本発明の好ましい態様を例記すれば次のと
おりである。（ａ）鉄を主成分とする溶融金属（溶銑、
鋳鉄、鋳鋼等）の脱硫処理、バーミキュラー化処理、黒
鉛球状化処理、黒鉛化促進と基地強化の接種処理、鋳鋼
の脱酸または脱炭処理に必要な添加剤を鉄を主成分とす
る固体金属板で被覆した上記処理用の溶融金属処理剤、
この場合の溶融金属処理剤単体のみかけ密度は４．５〜
７．６ｇ／ｃｍ^３であることが好ましい。（ｂ）鉄を主成分としニッケルを含有する溶融金属処理
に必要な添加剤を、ニッケルを主成分とする固体金属板
で被覆した上記処理用の溶融金属処理剤、この場合の溶
融金属処理剤単体のみかけ密度は４．５〜８．２ｇ／ｃ
ｍ^３であることが好ましい。（ｃ）アルミニウムを主成分とする溶融金属処理に必要
な添加剤をアルミニウムを主成分とする固体金属板で被
覆した上記処理用の溶融金属処理剤、この場合の溶融金
属処理剤単体のみかけ密度は１．５〜２．５ｇ／ｃｍ^３
であることが好ましい。

【００１７】本発明の溶融金属処理剤は前記したとおり
各処理に必要な添加剤を所定の固体金属即ち板によって
代表される連続状金属で被覆して小片状にした点に特徴
を有する、その形状は球状、円筒状、円板状、箱状等特
に限定されない。その大きさは通常０．１〜１００ｃｍ
^３程度、好ましくは１〜３０ｃｍ^３程度である。金属板
の肉厚は通常０．５〜１０ｍｍ程度、好ましくは１〜５
ｍｍ程度である。

【００１８】図１及び図２に形状の一例を示す。図１は
鋼管等の金属管内に添加剤を充填し、プレス等により両
端を密封したものであり、図２は鋼板等の金属平板を用
いて加工成形したものである。成形加工は研削、プレス
（鍛圧）、溶接、接着剤による接着、止め具、放電接着
等適宜の手段をとることができる。また金属塊を研削し
てくり抜いてカバー材で密封する等の手段をとることも
できる。

【００１９】本発明の溶融金属処理剤の被覆層を構成す
る固体金属板には通常小孔の気抜孔を設ける。この気抜
孔により内部の空気抜きと鋳込み時の処理剤内部の圧力
緩和が図られる。鍛圧成形による場合等は、接合面の間
隙が気抜孔の役割を果たすため別途に気抜孔を設ける必
要はない。

【００２０】本発明の溶融金属処理剤は前記したとおり
種々の溶融金属の処理に用いられるが、以下いくつかの
処理について個別的に説明する。

【００２１】まず黒鉛球状化処理について説明するに、
その典型例である置き注ぎ法に本発明の処理剤を用いる
ことにより、処理中の処理剤の浮上が実質的防止できる
と共に処理中の白煙の発生も防止でき、少ない使用量で
良好な品質の製品を得ることができる。また取り鍋のポ
ケット部とカバー材も不要となり作業性も向上する。

【００２２】ここで用いる溶融金属処理剤の被覆用金属
板の典型例としては鋼板がある。たとえばＪＩＳ・Ｇ・
３４６１・外径１６〜３２ｍｍ、肉厚１〜５ｍｍの鋼管
を用いその内部にマグネシウムと希土類元素を充填し、
プレスにより図１に示す形状に加工成形したり、同様の
鋼板を用いて図２に示す形状に加工成形される。

【００２３】鋼材は材質の特性上、加熱されると変形し
易くなり、他方被覆される添加剤成分であるマグネシウ
ムは９２３Ｋで溶融する。これらの特性を利用し鋼材を
約７７０〜９７０Ｋに加熱する鋼管の変形能は常温の３
倍以上になり、マグネシウムを内蔵した状態で非常に弱
い力で自由に成型加工ができるという特徴を示す。一方
常温に於いても鋼管や鋼板を冷間で鍛圧成形し、その中
に添加剤を自動的に封印することもできる。

【００２４】また用途により鋼材以外にニッケル合金や
アルミニウム合金を被覆用金属材料として用いることも
できる。

【００２５】上記のようにして製造した球状化処理用の
溶融金属処理剤を図３に示す方法で２００ｋｇと５００
ｋｇの取り鍋底に設置し、溶融鉄を注入して溶融金属処
理剤の浮上の有無と熱的挙動、製品のマグネシウム歩留
りと金属組織および機械的性質を確認した結果を下記に
要約する。

【００２６】（ａ）２００ｋｇの溶融金属処理剤中に熱
伝対を設置して溶融金属処理剤の表層から内部への熱的
挙動を測定した結果、図４に示すように、溶融鉄が取り
鍋に満たされた後に、溶融金属処理剤は浮上せずに表層
から順次溶解し、球状化剤と接種剤が順次溶鉄中に拡散
されることが確認された。しかも拡散開始時には上部に
多大の溶湯量と溶湯圧が存在するため、溶融金属処理剤
が溶鉄中へ更に吸収され易い条件にあることが実証され
た。

【００２７】（ｂ）溶融金属処理剤の密度は４．５〜
７．６ｇ／ｃｍ^３で特に浮上防止に良好な結果を得た。
最も安定して浮上防止できる密度は６．２ｇ／ｃｍ^３以
上であった。また浮上防止を促進するもう一つの理由と
しては、被覆用金属鋼板の溶解温度が約１７００Ｋで、
溶融鉄の注入温度の約１７７０Ｋより低く、被覆金属鋼
板の表面が溶けて融解熱をうばい温度が下がり、溶融金
属処理剤同志が半溶融状態で強固に融着し合うこともあ
げられる（図４）。

【００２８】（ｃ）５００ｋｇの取り鍋底に２０．７ｋ
ｇ（マグネシウム含有率１．２１％、接種用フェロシリ
コン含有率４．７％、密度７．０ｇ／ｃｍ^３）の球状化
用溶融金属処理剤を設置し、その上に５００ｋｇの溶融
鉄を１７７０Ｋで注入した。注入時、処理剤の浮上もな
く、注入終了直後からバブリングと溶湯の対流が発生し
約５８秒間継続した。白煙の発生も非常に少なく反応は
穏やかであった。

【００２９】（ｄ）上記の溶融金属処理剤を用いて製造
された球状黒鉛鋳鉄のマグネシウム歩留りは約８０％で
あり、従来法の５４％に対して添加量を約４０％低減で
きた。金属組織や黒鉛粒数に於いても従来法に比べて約
２倍となり、機械的性質も良好な結果を示した。

【００３０】（ｅ）本発明の溶融金属処理剤は溶融鉄の
処理量に対して任意の形状、寸法に成型でき、その成型
体は強固な鋼板で被覆されているため取扱いが容易であ
る。

【００３１】（ｆ）本発明の溶融金属処理剤は、フェロ
シリコン系の処理剤よりも安価に製造できる。

【００３２】以上の結果から、鉄を主成分とする被覆材
を用いた溶融金属処理剤は、バーミキュラー黒鉛鋳鉄
（ＣＶ鋳鉄）の添加剤やねずみ鋳鉄の接種剤にも適用で
きる一方、キュポラ等による銑鉄の脱硫用溶融金属処理
剤としてその特徴が生かされる。

【００３３】鉄の代わりにニッケルを主成分とする被覆
材を用いれば、ニッケル含有量の多い合金鋳鉄（ニレジ
スト鋳鉄等）の溶融金属処理剤として、またステンレス
鋳鋼の脱炭処理剤としても応用できる。

【００３４】その他アルミニウムを主成分とする被覆材
を用いれば、アルミニウム溶湯の脱水素処理剤として適
用できる。

【００３５】これらは本発明の溶融金属処理剤が処理中
に浮上すること無く、バブリングと溶湯対流により溶湯
中に均一に拡散されるため、目的に対して効率的な働き
をするという特徴を示すことによる。

【００３６】次にバーミキュラー黒鉛鋳鉄（ＣＶ鋳鉄）
用溶融金属処理剤について述べる。バーミキュラー黒鉛
鋳鉄は黒鉛形状が芋虫状で、ねずみ鋳鉄と球状黒鉛鋳鉄
との中間形態を示す。球状黒鉛鋳鉄と強度的に劣らない
だけでなく、鋳造性が良いために、工業的に均衡のとれ
た一般性を有する材料として評価され、自動車部品やイ
ンゴットケースなどへの使用が拡大されつつある。

【００３７】バーミキュラー黒鉛鋳鉄は新しい材質であ
り、その製造法としては（ａ）マグネシウム添加量を調
整する、（ｂ）球状化阻害元素（主にチタン）とマグネ
シウムを併用添加する、（ｃ）カルシウム或いはセレン
を添加する方法が従来より採用されている。

【００３８】しかし、バーミキュラー黒鉛鋳鉄は新しい
材質で、芋虫状の不安定な金属組織を要求されるため
に、（ａ）では添加剤を非常に狭い範囲で管理しなけれ
ばならず、工程管理が困難である一方、（ｂ）、（ｃ）
では添加剤の量を増やせるため管理し易いが、添加剤の
量により品質への影響が出やすいという問題点をもって
いる。

【００３９】マグネシウムを前記同様鋼板で被覆して本
発明の溶融金属処理剤（マグネシウム含有率１．２１
％）をつくり、置き注ぎ法にて溶融鉄に２．２％添加し
た。他方、従来法として、市販のバーミキュラー黒鉛鋳
鉄用添加剤（マグネシウム含有率５％）１％とカバー材
３％を添加して製品の金属組織と機械的性質について評
価したところ同等の結果を得た。従ってバーミキュラー
黒鉛鋳鉄に於いても本発明の溶融金属処理剤を球状黒鉛
鋳鉄と同様の効果をもって適用可能であるといえる。

【００４０】次に接種用溶融金属処理剤について説明す
るに、接種は鋳鉄溶湯に対し、通常０．２〜０．３％の
粒状添加物を添加することにより、鋳鉄の黒鉛化を促進
して黒鉛形状や黒鉛粒数を改善し、材質を向上させ機械
的性質の向上を計るために行なわれる。

【００４１】接種剤は接種剤後短時間で効能を失うた
め、接種剤を効率的に用いるためには、接種剤が溶湯中
に均一に分散され、できるだけ鋳込みに近い時点に接種
することが大切である。その目的で、従来（ａ）取り鍋
に注湯するとき、取り鍋底に接種剤をセットしたり、湯
流れに沿って添加する取り鍋接種法、（ｂ）取り鍋から
鋳型に鋳込む時に湯に添加するストリーム法やワイヤー
法、（ｃ）鋳型内に接種剤をセットするインモールド法
等が用いられてきた。

【００４２】しかし（ａ）の取り鍋接種法では、接種剤
の均一に分散が十分でないため添加量が多くなり、フェ
ーディングも起きやすく、（ｂ）の方法は、一定量の接
種剤を添加する供給設備が必要であり、また（ｃ）法で
は製品の歩留りが低くなるという問題点を有する。

【００４３】市販のフェロシリコン、カルシウムと炭素
系の接種剤を鋼板で被覆し、図１に示す形状の接種用溶
融金属処理剤とし取り鍋底にセットして用いた結果、接
種剤使用量は、従来法の０．３％に対して０．１５％で
同等の接種効果を得た。これはバブリングによる溶湯対
流が約３０秒間持続され、接種剤の拡散が十分行なわれ
たからであると考えられる。

【００４４】次に銑鉄の脱硫用溶融金属処理剤について
説明する。溶鉄中に硫黄が多い場合、マグネシウムが硫
黄に消費され、黒鉛の球状化が阻害される。通常は、処
理する溶鉄中の硫黄は０．０２％以下が望ましいとされ
ている。溶鉄中の硫黄が多い場合球状化剤を増やせば、
コスト高の他にドロスや介在物欠陥の原因となる。従っ
て、約０．１％の硫黄を含有しているキュポラ製銑鉄か
ら球状黒鉛鋳鉄を製造する場合は、先ず脱硫処理を行な
う必要がある。

【００４５】脱硫用添加剤としては特公昭６０−４２４
２（英国・マグネシウム・エレクトロン社）に、転炉溶
銑の脱硫剤としてマグネシウム、酸化マグネシウムとフ
ッ化カルシウムを粘結剤で固めたブリケットが、また特
開昭５２−９７３１８（フォセコ・ジャパン社）に、キ
ュポラ転炉溶銑の脱硫剤として、マグネシウム、カルシ
ウムやそれらの合金を粘結剤で固めたブリケットが提案
されているが、現在までのところカーバイトやソーダ灰
を用いて主に次のような脱硫方法が採用されている。

【００４６】（ａ）ポーラスプラグ法：粒状のカーバイ
トを取り鍋に投入して、取り鍋底部の多孔質耐火プラグ
から窒素ガスを吹き込んで溶銑を攪拌する方法で、最も
多く適用されている。（ｂ）取り鍋内機械攪拌法：取り鍋に投入したカーバイ
トと溶銑を回転羽根で攪拌する。（ｃ）インジェクション法：粉末のカーバイトやソーダ
灰を窒素ガスを用いて溶銑中に吹き込む。

【００４７】しかし（ｂ）、（ｃ）では特別に設備が必
要になり、使用量も多く多量のスラグが発生する。

【００４８】

【発明の効果】カーバイト、ソーダ灰と蛍石を各々金属
鋼板で被覆して脱硫用溶融金属処理剤を製造し、取り鍋
にセットしてキュポラ製銑鉄を注入した。硫黄量が０．
０８５〜０．０９１％の元湯にこの脱硫用溶融金属処理
剤を１．４〜２．７％添加した際の脱硫率は７８〜８３
％という高い値を示した。

【００４９】次にニッケル高含有金属の溶融金属処理剤
について説明する。高合金鋳鉄の一つとしてニレジスト
球状黒鉛鋳鉄があるが、この溶湯処理には従来ニッケル
マグネシウム・フェロシリコン合金が主に使用されてい
る。その理由は、ニレジスト鋳鉄は約１５％以上のニッ
ケルを含有しているために、添加剤にニッケルを含有さ
せることにより、溶湯成分に影響を与えずに添加剤の密
度を上げて浮上を抑制し、処理効率を上げることができ
るからである。

【００５０】またステンレス鋼に於いては、耐食性維持
のために炭素含有量を０．０３％以下にすることが必要
である。従って製造時に混入してくる炭素を脱炭する必
要があり、通常は溶解時に酸素を吹き込んで脱炭する
が、過剰に吹き込むと溶湯中の酸素含有量が増加しガス
欠陥や介在物欠陥の原因となる。それ故溶湯中に均一に
拡散され、かつ効率的に反応する本発明の処理剤を用い
ることにより効率的な脱炭、処理が可能である。

【００５１】ＪＩＳ・Ｇ・３４５９・スケジュール４０
のステンレス鋼管を用いてマグネシウムを被覆成形して
溶湯処理剤を製造し、ニレジスト球状黒鉛鋳鉄を製造し
た結果、処理剤の浮上も無く、反応も穏やかで、機械的
性質も従来法と同様の結果を得た。この場合の処理剤の
密度は約７．４ｇ／ｃｍ^３であり、元湯の約７．５ｇ／
ｃｍ^３と同等で浮上もなく、反応が安定し、フェロシリ
コンを含んでいないため成分調整も容易であった。

【００５２】ＪＩＳ・Ｇ・３４５９・スケジュール４０
のステンレス鋼管で酸化鉄（ベンガラ）を被覆成形して
製造した脱炭用処理剤を用いてステンレス溶鋼（ＳＣＳ
１３）を処理した結果、元湯の炭素を０．０５％から
０．０２％に脱炭できた。この場合の溶湯処理剤の密度
は８．１ｇ／ｃｍ^３であり、元湯の約８．０ｇ／ｃｍ^３
と同等であるため、処理剤の浮上は認められなかった。
この場合脱炭剤としてカルシウムを始め種々の金属酸化
物の適用が可能である。

【００５３】また被覆される処理剤に還元剤を用いれ
ば、脱酸用の処理剤として利用できる。

【００５４】次にアルミニウム合金用溶融金属処理剤に
ついて説明する。アルミニウム鋳物で問題となる鋳造欠
陥の一つにガス欠陥がある。その原因は水素ガスであ
り、水素ガスは溶解中に空気中より溶湯中に吸収され易
く、るつぼ重油炉では、水素の溶解度は最大０．３５ｃ
ｃ／１００ｇに達する。凝固時の水素の溶解度は０．０
３６ｃｃ／１００ｇと低いため、余分な水素が凝固時に
排出され、気泡を生成してガス欠陥となる。従って脱水
素を目的として、溶解時に不活性ガスや塩素ガスを吹き
込んだり、脱ガス添加剤（フラックス）を添加して対応
している。一般的に溶湯中の水素の溶解度が０．２ｃｃ
／１００ｇに達すると、ガス欠陥が発生すると言われて
いる。フラックスはカリウムやナトリウムの塩化物とふ
っ素化合物とで構成され吸湿性が強いため、水素源とな
り、乾燥して使用することが必要である。

【００５５】ＪＩＳＡ１０５０の厚さ３ｍｍのアルミニ
ウム管を用いてフラックスを被覆成形して製造した溶湯
処理剤を用いて、２０ｋｇのアルミニウム溶湯を処理
し、製品を鋳込んだ結果、製品にはガス欠陥も無く、健
全な鋳物を製造することができた。この処理剤はアルミ
ニウムで被覆されているため、保存性が良いことも特徴
の一つである。

【００５６】以上例示的に説明したように本発明の溶融
金属処理剤は簡単な構造をもち製造容易でありながら顕
著に優れた効果を示すが、本発明の基本思想は添加剤を
固体金属板状物で被覆することにより処理剤の密度をで
きるだけ溶湯の密度に接近させること、被覆材同志の融
着効果により溶融金属処理剤の浮上を防止し、表層から
順次溶解させ、添加剤を溶湯対流により均一に拡散させ
ることにある。処理目的に応じ最適密度は異なるが、本
発明では被覆金属板の厚さ、大きさ、形状等により最適
密度に調節可能である。全体的な密度範囲としては処理
剤単体のみかけ密度が１．５〜８．２ｇ／ｃｍ^３の範囲
で適宜調節可能である。

【００５７】尚処理剤の密度を溶湯の密度に近づけるた
め、添加剤もそれぞれの処理用に必要な元素だけにでき
るだけ絞ることが好ましく、密度の低いフェロシリコン
（密度約５ｇ／ｃｍ^３）等の不純物の混入を防ぐことが
好ましい。

【００５８】また本発明の処理剤は固体金属板被覆層を
有するため添加剤の保存性を維持し、搬送時の破損を防
止できるという効果を有すると共に、小孔を開けて内部
圧力を調節する等の処理が容易であるという利点も有す
る。

【００５９】以下実施例により本発明について更に詳し
く説明する。

【００６０】実施例１ＪＩＳ・Ｇ・３４６１・外径が１５．９ｍｍ、肉厚２．
９ｍｍの市販の鋼管を用いて図１に示す形状の溶融金属
処理剤を製造し、溶融金属処理剤の浮上と処理中の熱的
挙動を実測した。図１中、１は２．９ｍｍの鋼板を、２
は添加剤を示し、３は減圧用小孔を示す。内側の隙間が
３ｍｍになるように鋼管を平らにプレスした後、片方を
プレスにより閉じ、その内部に粒状のマグネシウム（以
下Ｍｇ）と接種用フェロシリコン（以下ＦｅＳｉ）の添
加剤を充填封印し球状化用溶融金属処理剤とした。この
溶融金属処理剤の単体の重量と体積は、夫々３０ｇと
４．３ｃｍ^３で、みかけ密度は７．０４ｇ／ｃｍ^３であ
った。また金属の熱間性質を利用した溶融金属処理剤の
製造方法として、被覆材を約１０００Ｋに加熱して、そ
の中に粒状のＭｇとＦｅＳｉを充填した場合、成形が容
易で溶融金属処理剤のみかけ密度も上昇した。これは熱
間での被覆材の強度が大幅に低下して伸びが大幅に上昇
することと、Ｍｇが約９２０Ｋで溶融するため粒状のＦ
ｅＳｉの間隙にＭｇが浸透したためである。

【００６１】この溶融金属処理剤８．３ｋｇを図３に示
すような２００ｋｇの取り鍋にセットし、１７７３Ｋの
溶湯を注入して溶湯金属処理剤の浮上と処理中の熱的挙
動を実測した。図４に示すａ、ｂ、ｃは熱伝対の位置を
示し、夫々溶湯接触面より１０ｍｍ、３０ｍｍ、６０ｍ
ｍ離れた内部の熱的挙動を示す。図４の９は２００ｋｇ
の元湯を、１０は溶融金属処理剤を示す。

【００６２】溶湯開始から２０秒後の溶湯終了までは、
溶融金属処理剤の浮上は無く、その後、図３の８に示す
ような溶湯対流が約２５秒間続いた。反応は穏やかで白
煙も非常に少なく、添加剤の拡散が均一に行なわれる状
況が観察された。

【００６３】以上の結果に基づき、溶融金属処理剤の密
度を変えて、溶融金属処理剤の浮上、溶湯対流時間、環
境、Ｍｇ歩留りと金属組織を調査した。表１に５００ｋ
ｇ溶湯を処理した結果を示す。尚本発明の溶融金属処理
剤を用いる場合は、元湯のＳｉを従来法より０．３％高
くした。これは本発明の溶融金属処理剤中のＳｉが非常
に少ないからである。

【００６４】

【表１】

【００６５】この結果、本発明の溶融金属処理剤を用い
た場合、密度が５．６以上になれば浮上は無く、反応は
穏やかで白煙も少なく、Ｍｇ歩留りも約８０％と高く、
接種剤の溶湯中の拡散が均一になるため、球状黒鉛粒数
も従来法の約２倍以上となった。

【００６６】実施例２実施例１に示した方法により製造した密度７．０ｇ／ｃ
ｍ^３、Ｍｇ含有率１．２１％、接種用Ｆｅ−Ｓｉ含有率
４．７％２０．７ｋｇを図３に示すように、５００ｋ
ｇ取り鍋にセットして１７７３Ｋの溶湯を注湯した。従
来法に於いては、Ｍｇ含有率５％の市販のフェロシリコ
ン・マグネシウム（以下Ｆｅ−Ｓｉ−Ｍｇ）球化剤７．
６ｋｇと１．５ｋｇのＦｅ−Ｓｉ系接種剤を５００ｋｇ
取り鍋にセットして、その上を約２４ｋｇのカバー材で
被覆して注湯した。本発明の溶融金属処理剤では元湯の
Ｓｉを従来法より０．２８％高くした。これは発明の溶
融金属処理剤に含まれるＳｉが極めて少ないからであ
る。元湯の化学成分を、表２に示す。

【００６７】

【表２】

【００６８】注湯時、溶融金属処理剤の浮上は無く、反
応も穏やかで溶湯対流は５８秒間継続した。表３に処理
した製品の化学成分を、図５、図６に夫々従来法と本発
明の溶融金属処理剤を用いた場合の顕微鏡組織を示す。
本発明でのＭｇ歩留りは約８０％と高く、機械的性質も
良好で、顕微鏡組織に於いては黒鉛粒数も２倍以上の緻
密な組織を示した。

【００６９】

【表３】

【００７０】以上の結果から、本発明の黒鉛球状化用溶
融金属処理剤を用いることにより、添加剤の使用量を大
幅に低減でき、作業環境が改善される。また本発明の黒
鉛接種用溶融金属処理剤が元湯中に均一に拡散されるた
め、黒鉛が微細化されて粒数も大幅に増加することによ
り、製品肉厚による金属組織の変動（チル化、フェーデ
イング）が回避されて機械的性質が向上する。

【００７１】実施例３ＪＩＳ・Ｇ・３４６１・外径が１５．９ｍｍ、肉厚２．
９ｍｍの市販の鋼管を用いて図１に示す形状の溶融金属
処理剤を実施例１と同様に製造してバーミキュラー球状
黒鉛鋳鉄用溶融金属処理剤とし、バーミキュラー球状黒
鉛鋳鉄（以下ＣＶ黒鉛鋳鉄）を製造した。従来法として
は、市販のＣＶ用球状化剤（Ｆｅ−Ｓｉ、Ｃａ、Ｍｇ、
Ｔｉ系）２ｋｇと６ｋｇのカバー材を、本発明に於いて
は上記の溶融金属処理剤（Ｍｇ含有率１．３％、密度
７．１ｇ／ｃｍ^３）４．０ｋｇを置き注ぎ法にて２００
ｋｇ溶湯に添加して溶湯処理を実施した。また元湯のＳ
ｉに関しては、本発明では従来法よりも０．２５％高く
設定した。その結果を表４に示す。

【００７２】

【表４】

【００７３】本発明の溶融金属処理剤を適用することに
より、処理剤の浮上防止と溶湯拡散が十分行なわれた結
果、化学成分、機械的性質共に従来法と同等であり、ま
たＭｇの歩留りは約８０％となり、ＣＶ黒鉛鋳鉄のよう
な不安定な材質に於いて、低添加でも安定した金属組織
と機械的性質を得ることができた。図７にこの実施例で
製造したＹブロック試験片によるＣＶ球状黒鉛鋳鉄の組
織を示す。

【００７４】実施例４市販のＦｅ−Ｓｉ系、Ｃａ−Ｓｉ系およびＳｉ−Ｃ系の
接種剤を用いて、図１に示す形状で、密度を夫々７．
０、６．６、および６．４ｇ／ｃｍ^３に加工して、接種
用溶融金属処理剤をつくり、取り鍋にセットし、５００
ｋｇの溶湯を１７７３Ｋで注入した。接種用溶融金属処
理剤の構成と、５００ｋｇの溶湯への添加量を表５に示
す。

【００７５】

【表５】

【００７６】この場合、Ｃａ−Ｓｉ系およびＳｉ−Ｃ系
の接種剤はＦｅ−Ｓｉ系よりも密度が低いため、被覆材
の割合を増す必要がある。しかし、接種効果を示すチル
試験に於いて、本発明の溶融金属処理剤を適用すれば、
何れも従来法の約６０％の接種剤量で従来法と同等のチ
ル深さを得ることができた。これは、接種剤が徐々に溶
湯中に溶解し、溶湯対流により均一に拡散されることに
より少量で持続性のある接種が行なわれた結果に他なら
無い。

【００７７】実施例５溶鉄の脱硫用添加剤として、市販のソーダ灰、カーバイ
トおよび蛍石を実施例１に示す方法で図１の形状に加工
成形して、脱硫用溶融処理剤とし、２００ｋｇの取り鍋
にセットした後注湯した。各脱硫用溶融処理剤の密度を
６．５〜６．６ｇ／ｃｍ^３に揃えた結果、処理剤中の各
脱硫用添加剤含有率は１２．５〜１６．５％に変動し
た。これは各脱硫用添加剤の密度が異なるためである。

【００７８】Ｃ＝３．６％、Ｓｉ＝２．４５％、Ｍｎ＝
０．５４％、Ｐ＝０．５５％でＳ＝０．０８５〜０．９
１％の化学成分をもつ水冷、冷風キュポラ製の溶銑中の
Ｓ量をすべて脱硫できる量の脱硫用溶融処理剤を添加し
て脱硫効果を調査した。尚従来法として、同量のカーバ
イトを用い、取り鍋底のポーラスプラグから窒素ガスを
吹込み攪拌脱硫を行なった。表６にその結果を示す。

【００７９】

【表６】

【００８０】本発明の脱硫用溶融処理剤を用いた各溶融
処理剤は、浮上せず、溶湯撹拌が持続され、粉塵も少な
く、約８０％の高い脱硫効率をえた。またカーバイトを
用いた溶融処理剤で２００ｋｇの溶銑を１７５３Ｋで処
理した結果、他とは異なり溶銑との発熱反応により溶湯
温度低下が見られなかった。

【００８１】実施例６ＪＩＳ・Ｇ・３４６３のステンレス鋼管とＭｇおよび接
種用ＦｅＳｉを用いて、実施例１に示す方法にて添加剤
をステンレス鋼板で被覆し、図１の形状に加工成形し
た。この処理剤は、高ニッケル（以下Ｎｉ）のニレジス
ト球状黒鉛鋳鉄の球状化処理に関して、鉄の代わりにス
テンレスを被覆材としたもので、Ｎｉの密度が高いた
め、更に高密度の処理剤が可能となる。表７にここで用
いた処理剤の構成を示す。この処理剤の密度は７．４ｇ
／ｃｍ^３と高く、単重２９．５ｇ（Ｍｇ含有率１．１５
％）のこの溶融金属処理剤３０４０ｇを５０ｋｇの元湯
に添加し、１７７３Ｋで反応させた。浮上防止と溶湯攪
拌が維持され、反応も穏やかであった。表８に製品の化
学成分、機械的性質を示す。

【００８２】

【表７】

【００８３】

【表８】

【００８４】元湯のＮｉ％は予め０．５％低く設定した
結果、表８に示すように、適正な化学成分と機械的強度
が得られ、図８に示すようなニレジスト球状黒鉛鋳鉄の
金属組織が得られた。

【００８５】実施例７実施例６に用いたステンレス被覆材は、ステンレス鋳鋼
の脱炭にも利用できる。ＪＩＳ・Ｇ・３４５９・スケジ
ュール４０のステンレス鋼管と酸化鉄（以下Ｆｅ
_２Ｏ_３）を用いて、実施例１に示す方法にてＦｅ_２Ｏ_３
をステンレス鋼板で被覆し、図１の形状に加工成形して
ステンレス鋳鋼の脱炭用溶融金属処理剤とし、５０ｋｇ
のステンレス溶鋼に１８５３Ｋで添加、反応させた。こ
の溶融金属処理剤の密度と浮上の関係と、脱炭効果を表
９に示す。

【００８６】

【表９】

【００８７】この溶融金属処理剤を適用した場合、溶融
金属処理剤の密度が６．４ｇ／ｃｍ^３以上であれば浮上
が防止され、溶融金属処理剤の密度が高いほど脱炭効率
も高い傾向がある。

【００８８】ステンレス鋼板で被覆された密度が８．１
ｇ／ｃｍ^３の溶融金属処理剤１０１５ｇを１８５３Ｋの
５０ｋｇのステンレス溶鋼に添加反応させ、脱炭効率を
調査した。表１０、１１にこの溶融金属処理剤の性状と
産出化学成分を示す。

【００８９】

【表１０】

【００９０】

【表１１】

【００９１】実施例８ＪＩＳ・Ａ・１０５０、肉厚３ｍｍのアルミニウム（以
下Ａｌ）管を用いて、実施例１に示す方法にて市販のＡ
ｌ脱ガス用フラックスをＡｌ管で被覆し、図１の形状に
加工成形した処理剤を、脱ガス用Ａｌ溶融金属処理剤と
し、２０ｋｇのＡｌ溶湯を用いて処理剤の密度と浮上の
関係を調査した。

【００９２】この溶融金属処理剤の浮上に関しては、そ
の密度が１．５ｇ／ｃｍ^３以上であれば浮上が防止され
る。表１２にその結果を示す。

【００９３】

【表１２】

【００９４】浮上試験の結果により、密度２．３ｇ／ｃ
ｍ^３、フラックス含有率９．８％のこの溶融金属処理剤
６１０ｇを２０ｋｇのＡｌ元湯に添加、反応させて、浮
上と製品の確認を行なった。元湯には予め馬鈴薯１個を
添加して溶湯中の水素含有量を最大にしておいた。この
溶融金属処理剤は浮上もなく、未処理の溶湯を鋳込んだ
製品にはガス欠陥が発生したが、この溶融金属処理剤で
処理した溶湯を鋳込んだ製品は健全であった。表１３に
その結果を示す。

【００９５】

【表１３】

【００９６】以上説明したとおり、本発明の溶融金属処
理剤は次のような特性を有する。（１）粒状または塊状の本発明の溶融金属処理剤の密度
を、処理する溶湯の密度に非常に近くでき、処理時の溶
融金属処理剤の浮上を確実に防止できる。従来の球状黒
鉛鋳鉄の球状化剤の密度は約４．５ｇ／ｃｍ^３であり、
密度を上げるために、粉粒体を加圧、焼結しても密度を
６ｇ／ｃｍ^３以上にすることは困難なため、密度が約
７．２ｇ／ｃｍ^３の溶融鉄中では浮上する。その対策と
して、カバー材を用いたり、設備的な対応が必要とな
る。（２）本発明の溶融金属処理剤は、処理時に被覆してい
る固体の金属板が融解熱を奪って周囲の温度下げ、被覆
している金属板同志が融着して浮上防止を助けるため、
低密度でも浮上しずらい。（３）本発明の溶融金属処理剤は、処理後、表層から順
次溶解して溶湯対流を起こす故、添加剤の接種時間が長
く、拡散が均一となる。そのため、製品は非常に微細な
金属組織となり、材料特性が向上する。（４）本発明の溶融金属処理剤中には、必要最小限の添
加剤を含ませることができるため、不純物が少なく、介
在物等の欠陥が少なくなる。（５）本発明の溶融金属処理剤は、黒鉛の球状化だけで
なく、これまで改善が困難な脱硫、接種、脱炭、Ａｌ脱
ガス等にも適用できる。（６）本発明の溶融金属処理剤は、強固な金属板で添加
剤を被覆保護しているため、搬送時の破損や添加剤の酸
化、吸湿等に対する保存性を維持できる。（７）本発明の溶融金属処理剤を用いることにより、白
煙、粉塵等の作業環境を改善でき、取り鍋の清掃管理が
容易になる。（８）本発明の溶融金属処理剤は簡単に製造できるた
め、製造コストも低い。

【図面の簡単な説明】

【図１】金属管を用いプレス切断により成形加工した溶
融金属処理剤の形状の一例を示す概略図。

【図２】金属平板を用いてプレスと溶接により成形加工
した溶融金属処理剤の形状の一例を示す概略図。

【図３】置き注ぎ用取り鍋の概略図。

【図４】溶融金属処理剤の処理時の熱的挙動を示すグラ
フ。

【図５】従来法での球状黒鉛鋳鉄の組織を示す顕微鏡写
真（倍率１００）。

【図６】本発明の溶融金属処理剤での球状黒鉛鋳鉄の組
織を示す顕微鏡写真（倍率１００）。

【図７】バーミキュラー黒鉛鋳鉄の組織を示す顕微鏡写
真（倍率１００）。

【図８】ニレジスト球状黒鉛鋳鉄の組織を示す顕微鏡写
真（倍率１００）。

【符号の説明】

１被覆金属板、２添加剤、３小孔、４溶
接部位、５取り鍋、６溶融金属処理剤、７元
湯、８溶湯対流、９元湯、１０溶融金属処理
剤

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】溶融金属の処理に必要な添加剤を鉄、ニ
ッケル又はアルミニウムを主成分とする固体金属で被覆
してなる粒状ないし塊状の溶融金属処理剤。
【請求項２】被覆層が気抜部を有する請求項１記載の
溶融金属処理剤。
【請求項３】溶融金属処理剤単体のみかけ密度が１．
５〜８．２ｇ／ｃｍ^３である請求項１又は２記載の溶融
金属処理剤。
【請求項４】鉄を主成分とする溶融金属の脱硫処理、
バーミキュラー化処理、黒鉛球状化処理、黒鉛化促進と
基地強化の接種処理、鋳鋼の脱酸または脱炭処理のいず
れかに必要な添加剤が、鉄を主成分とする固体金属板で
被覆されており、みかけ密度が４．５〜７．６ｇ／ｃｍ
^３である請求項１又は２記載の溶融金属処理剤。
【請求項５】鉄を主成分とする溶融金属でニッケルを
含有する溶融金属処理に必要な添加剤が、ニッケルを主
成分とする固体金属板で被覆されており、みかけ密度が
４．５〜８．２ｇ／ｃｍ^３である請求項１又は２記載の
溶融金属処理剤。
【請求項６】アルミニウムを主成分とする溶融金属処
理に必要な添加剤が、アルミニウムを主成分とする固体
の金属板で被覆されており、みかけ密度が１．５〜２．
５ｇ／ｃｍ^３である請求項１又は２記載の溶融金属処理
剤。
【請求項７】被覆層が一体金属、金属管又は金属板で
構成され、研削、鍛圧、溶接、接着剤、止め具又は放電
接着により内部に添加剤を有する包囲体に成形加工され
ている請求項１〜６のいずれか１項記載の溶融金属処理
剤。