球墨铸铁、球墨铸铁的制造方法及球化处理剂与流程

本发明涉及球墨铸铁、球墨铸铁的制造方法及适于在该制造方法使用的球化处理剂。

背景技术：

1、铸铁是指适于铸造的铁-碳系合金的总称。铸铁能够根据石墨的存在形态分类为片状石墨铸铁、可锻铸铁及球墨铸铁等。能够进一步将可锻铸铁分类为白心可锻铸铁、黑心可锻铸铁及珠光体可锻铸铁。铸铁中碳的含量超过作为铁-碳二元平衡状态图中的奥氏体的碳饱和固溶极限的约2.0质量％，且不大幅超过共晶点的约4.3质量％。在铸铁的凝固过程中，最初通过共晶反应，然后通过奥氏体的共析反应，石墨和/或渗碳体结晶或析出。

2、片状石墨铸铁也被称为灰铸铁，是人类自古以来利用的铸铁。片状石墨铸铁中石墨的基本形状为片状(flaky)。若对片状石墨铸铁施加拉伸应力，则容易沿着片状石墨而产生破坏，因此片状石墨铸铁的机械强度例如比用于机械结构的碳钢等弱。因此，为了提高铸铁的机械强度，尝试了将石墨的形状改善为更优选的形状。

3、作为这样的尝试之一，为下述方法：通过将熔融金属中包含的碳的含量调整为以质量百分率计例如2.8％以上且3.1％以下，在铸造时铸造出没有石墨结晶的白口铁(whitepig iron)，对得到的铸件实施热处理而使从渗碳体游离的块状石墨析出。通过该方法得到的铸铁被称为“黑心可锻铸铁”或“展性铸铁(malleable cast iron)”。作为其他尝试，为下述方法：将熔融金属中包含的碳的含量调整为以质量百分率计例如3.4％以上且3.9％以下，并且使熔融金属中包含的硫的含量降低，在铸造时使球状石墨结晶。通过该方法得到的铸铁被称为“球墨铸铁”或“韧性铸铁(ductile iron)”。黑心可锻铸铁及球墨铸铁的机械强度均优于片状石墨铸铁，因此在产业上被广泛利用。但是，两者的制造方法有很多区别较大的地方。

4、例如，在球墨铸铁的制造中，在浇注于浇包(日语：取鍋)的熔融金属中，以促进球状石墨的结晶为目的添加了添加剂。该添加剂被称为“球化处理剂”，其大部分由包含硅、镁、铈、钙及铁的合金构成(例如参照专利文献1)。作为添加球化处理剂的方法，已知有在底部预先填充有球化处理剂的浇包中注入熔融金属的“载置注入法”或“夹层法”、将在铁制的金属丝的中空部填充有球化处理剂的金属丝一点一点地送出到熔融金属的液面而使其熔解的“金属丝法”等(例如参照专利文献2)。

5、现有技术文献

6、专利文献

7、专利文献1：日本特开2007-182620号公报

8、专利文献2：日本特开2006-316331号公报

技术实现思路

1、发明所要解决的技术问题

2、为了能够不浪费地使用铸件工厂中制造的熔融金属，希望根据需求的变动，能够使用同一熔融金属来选择性地铸造材质不同的铸铁。但是，在现有技术的黑心可锻铸铁和球墨铸铁中，优选的碳的含量大不相同，碳的含量的差异超过了通过熔融金属的制造条件的变更、浇包中的加碳等所能够调整的范围。因此，例如，尚且未知使用从冲天炉(日语：キュポラ)连续供给熔融金属来高效地制作黑心可锻铸铁和球墨铸铁的方法。

3、另外，在使用与碱性冲天炉相比操作的管理比较容易、且炉材使用了酸性耐火物的酸性冲天炉来制造熔融金属的情况下，作为热源而投入到冲天炉中的来自焦炭的硫溶入熔融金属中。由于硫的存在会妨碍球状石墨的结晶，因此在现有技术中需要熔融金属的脱硫处理。脱硫处理例如使用利用氮气将碳化钙的粉末向熔融金属中喷射的方法等。该方法的脱硫效果高，但由于熔融金属的温度降低，因此需要再加热。为了使用黑心可锻铸铁用熔融金属来制造球墨铸铁的，新导入脱硫处理、再加热的工序会导致制造成本的增大。

4、本公开是鉴于上述技术问题而完成的，其目的在于提供一种球墨铸铁和球墨铸铁的制造方法，所述球墨铸铁例如使用用于铸造黑心可锻铸铁的由酸性冲天炉而制造的熔融金属由此能够不太耗费制造成本地制造得到；所述球墨铸铁的制造方法使用上述熔融金属，能够制造抑制了制造成本的球墨铸铁。

5、用于解决技术问题的技术方案

6、在第一实施方式中，本公开涉及球墨铸铁，其均以质量百分率计，包含：2.8％以上且3.3％以下的碳、2.5％以上且4.0％以下的硅、0.32％以上且0.40％以下的锰、0.020％以上且0.030％以下的磷、0.020％以上且0.035％以下的硫、0.030％以上且0.050％以下的镁、合计为0.010％以上且0.050％以下的镧和铈、0.0020％以上且0.0050％以下的钙，剩余部分为铁及不可避免的杂质。

7、本公开的球墨铸铁含有规定量的镁、镧、铈及钙，这些元素与硫反应而形成硫化物，由此能够除去阻碍石墨的球化的硫，或者进行无害化。其结果，例如能够使用利用酸性冲天炉制造的包含硫的黑心可锻铸铁用熔融金属来制造球墨铸铁。

8、在第二实施方式中，本公开为一种球墨铸铁的制造方法的发明，其包含以下工序：将原料熔解而制造熔融金属的工序；在所述熔融金属中添加球化处理剂的工序；以及将添加有所述球化处理剂的熔融金属浇注于铸模中而铸造球墨铸铁的工序，所述球墨铸铁的组成与本公开的球墨铸铁的组成相同。在第三实施方式中，本公开为适于本公开的球墨铸铁的制造方法使用的球化处理剂的发明。

9、发明效果

10、根据本公开，能够在不追加花费成本的工序的情况下，使用同一熔融金属来选择性地铸造球墨铸铁或黑心可锻铸铁中的任一者，因此能够根据需要的变动而无浪费地使用在铸件工厂中制造的熔融金属。另外，根据本公开，无需为了不同材质的铸铁的制造而分别准备组成不同的熔融金属，因此能够对总的制造成本的降低及能量资源的节约产生贡献。

技术特征：

1.一种球墨铸铁，其特征在于，均以质量百分率计，包含：

2.根据权利要求1所述的球墨铸铁，其中，在将以质量百分率表示的镁、镧、铈及钙的含量分别记为mg、la、ce及ca时，由下式所表示的脱硫能力系数ds为0.055％以上且0.085％以下，

3.根据权利要求1或2所述的球墨铸铁，其中，在将以质量百分率表示的硫的含量记为s时，由下式所表示的剩余镁量rm为0.015％以上且0.045％以下，

4.根据权利要求1至3中任一项所述的球墨铸铁，其中，以质量百分率计，所述球墨铸铁还包含0.0020％以上且0.0050％以下的铝。

5.一种球墨铸铁的制造方法，其特征在于，包含以下工序：

6.根据权利要求5所述的球墨铸铁的制造方法，其中，所述球化处理剂填充在铁制的金属丝中，添加所述球化处理剂的工序是通过在密闭的空间的内部将填充在所述金属丝中的所述球化处理剂浸渍于熔融金属而进行的。

7.根据权利要求5或6所述的球墨铸铁的制造方法，其中，所述球墨铸铁的制造方法包含在添加有所述球化处理剂的熔融金属中添加孕育剂的工序。

8.根据权利要求5至7中任一项所述的球墨铸铁的制造方法，其中，在铸造所述球墨铸铁的工序之后，所述球墨铸铁的制造方法包含进行所述球墨铸铁的热处理的工序。

9.一种球化处理剂，其特征在于，均以质量百分率计，包含：

10.根据权利要求9所述的球化处理剂，其中，以质量百分率计，所述球化处理剂还包含0.30％以上且0.80％以下的铝。

11.根据权利要求9或10所述的球化处理剂，其中，所述球化处理剂填充在铁制的金属丝中。

技术总结
一种球墨铸铁，其中，均以质量百分率计，包含2.8％以上且3.3％以下的碳、2.5％以上且4.0％以下的硅、0.32％以上且0.40％以下的锰、0.020％以上且0.030％以下的磷、0.020％以上且0.035％以下的硫、0.030％以上且0.050％以下的镁、合计为0.010％以上且0.050％以下的镧和铈、0.0020％以上且0.0050％以下的钙，剩余部分为铁及不可避免的杂质。

技术研发人员：南条郁弥,后藤亮,杉本笃司,王麟
受保护的技术使用者：株式会社博迈立铖
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15