JPS6179148A - 鋳鉄溶湯の熱分析装置 - Google Patents

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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、鋳鉄溶湯の炭素含有率、ケイ素含有率、炭素
当量を精度よく求めるために使用され、鋳鉄溶湯の冷却
曲線から精度よく初晶温度、共晶温度を検出できる熱分
析装置に関する。

［従来の技術］ 従来、鋳鉄溶湯の炭素含有率、ケイ素含有率、炭素当量
を求める熱分析装置として、各種の鋳鉄溶湯の冷却曲線
から得られる初晶温度及び共晶温度と成分元素との相関
関係を重回帰分析法により予め求め、試料の溶湯の冷却
曲線から得られた初晶温度及び共晶濃度から成分元素含
有率、炭素当量を求める熱分析装置が知られている。し
かし、従来の熱分析装置は、所定の温度範囲に所定時間
、冷却曲線上の温度が停滞した場合にその温度を初晶温
度又は共晶温度として判別していた。しかし、この方法
を利用した装置では初晶温度、共晶温度の検出精度を向
上させるためには設定温度幅をできる限り狭くする必要
があり、設定温度幅を狭くすれば、それだけ停滞時間の
判定条件を短くしなければ停滞点を検出することができ
ない。従って、未だ充分な精度で初晶共晶温度を検出す
ることができなかった。

［発明の解決しようとする問題点］ 本発明は、従来のこのような欠点を改良するために成さ
れたものであり、高速度で１１１ｖｌよく鋳鉄溶湯の初
晶温度及び共晶温度を検出することを目的とする。

［問題点を解決するための手段及び作用］第１図は本発
明の概念を示したブロックダイヤグラムである。

本発明は、溶湯の冷却過程における温度を時系列的に測
定する測温装置１０と、 前記測温装［１０からの信号を入力して、データを解析
し、所定の処理の後、出力装置３０に、信号を出力する
データ解析装置ｉ２０と、該データ解析装置２０からの
信号を入力し、その信号によって、表示を行なう出力装
置！１ｉ３０とから成る装置であって、 前記データ解析装Ｗ１２０は、 前記測温装置１０から出力される温度データが、予め設
定された初晶温度存在範囲にあることを検出する初晶温
度範囲判定部２１と、 前記温度データが、予め設定された共晶温度存在範囲に
あることを検出する共晶温度範囲判定部２２と、 連続して入力される温度データの変化量が、所定の範囲
内であることを判定することにより温度の停滞区間を検
出する停滞区間検出部２３と、前記初晶温度範囲判定部
２１によって検出された区間及び、前記停滞区間検出部
２３によって検出された停滞区間であって、温度の停滞
が、所定サンプリング数継続して生じた時は、前記停滞
区間の代表点を初晶温度とする初晶温度検出部２４と、 前記共晶温度範囲判定部２２によって検出された区間及
び前記停滞区間検出部２３によって検出された停滞区間
であって、温度の停滞が所定サンプリング数継続して生
じ、かつ、前記停滞区間における所定サンプリング数離
れた２点間の温度傾斜が所定値以下であるときに、前記
２点間の代表点の温度を共晶温度とする共晶温度検出部
２５と、から成ることを特徴とする鋳鉄溶湯の熱分析装
置である。

初晶温度範囲判定部２１は予め多数の試料について測定
された初晶温度が存在する上限及び下限の温度範囲を設
定し、測定された温度データがこの設定された初晶温度
範囲にあることを判定する。

また、共晶温度範囲判定部２２は、同じように共晶温度
の存在し得る温度の上限及び下限値を設定し、測定され
たデータがこの共晶温度範囲に存在するか否かを判定す
る。

鋳鉄溶湯の冷却曲線において、初晶温度及び共晶温度を
特徴付けるのは、冷却曲線における温度の変化率である
。即ち初晶温度又は共晶温度は、結晶の物理化学的性質
から冷却曲線の温度勾配が小さくなる範囲に存在する。

本発明では、任意の温度データ点での温度勾配が所定の
範囲内にある場合に、その温度点の存在する範囲を停滞
区間として検出している。

初晶温度は初晶温度範囲判定部によって検出された温度
区間内にあり、停滞区間検出部によって検出された停滞
区間が所定サンプリング数継続して生じた時に、その停
滞区間の代表点で表わされる。この代表点としては、停
滞区間の始まり又は終りの温度、あるいはその温度の平
均値を用いればよい。　　　　゛ 共晶温度の検出は、共晶温度範囲判定部によって検出さ
れた区間であって、その区間内に停滞区間検出部によっ
て検出された停滞区間が存在し、その停滞区間長が所定
サンプリング数以上であり、しかもその停滞区間におけ
る所定サンプリング数離れた２点間の温度傾斜が所定値
以下であるときに、その２点間の代表点の温度を共晶温
度とするものである。このように共晶温度の検出には、
単に微分傾斜法より求められた停滞区間のみによって判
定するのではな（、その停滞区間のマクロ的な曲線の傾
きが所定ＩＩ以下である場合に、その区間の代表点の温
度を共晶温度とするものである。

区間の代表点としては、たとえば舶記２点のうち一方、
又は、その２煮湯度の平均値を与える点が選択される。

［実施例］ 以下、本発明を具体的な実施例に基づいて詳しく述べる
。第２図は本発明装置の具体的な１実施例に係る測定装
置の構成を示したブロックダイアグラムである。２は溶
湯の一部を取り出してその冷却曲線を測定するためのカ
ップである。そのカップ２の底部にはアルメル−クロメ
ルから成る熱電対４が設けられ、熱電対４によって発生
された電力は導線を介して温度計６に入力する。温度計
６はアナログ量の起電力を０．４秒毎にサンプリングし
、デジタル信号に変換し、２進化１０進数（ＢＣＤ）で
表わされた符号化コードとしてパラレル／シリアル変換
器に出力する。パラレル／シリアル変換器８は、ＢＣＤ
データをシリアルデータに変換し、マイクロコンピュー
タ１ｏのシリアルデータ入力ボートに出力する。マイク
ロコンピュータ１０には所定の測定結果を出力するプリ
ンタ１２及びＣＲＴ１６が接続され、所定のプログラム
を記憶したフロッピィディスク８１１４が接続されてい
る。

第３図は本発明装置に使用されたマイクロコンピュータ
１ｏの処理する過程を示したフローチャートである。ス
テップ１０ｏは、各種のパラメータの初期値を設定する
ためのステップである。ステップ１０２ではＣＲＴ１６
に測定された温度データを表示するためのグラフの軸を
表示する。ステップ１０４では温度計６から温度データ
を読み取る。ステップ１０６でその測定された温度デー
タが所定の温度以上に達した時にはカップ２に溶湯が注
湯されたとして測定が開始される。所定の温度以下の場
合には、カップ２に未だ溶湯が注湯されてないのでステ
ップ１０４へ戻る。

ステップ１０８で測定データのサンプリング番号を記憶
するパラメータ■を１更新する。ステップ１１０で温度
データを読み取る。次にステップ１１２でその冷却曲線
の測定が終了したかを判定する。冷却曲線の測定の終了
判定条件は、測定回数が所定回数以上になること、又は
測定温度が所定温度以下になることとしている。ステッ
プ１１４で測定された温度データをＣＲＴ１６に表示す
る。即ち温度データは測温とリアルタイムでＣＲＴ１６
に表示される。次にステップ１１６で冷却曲線の最高温
度を検出する。冷却曲線はカップ２に注ｆｉされた後、
最高温度迄急上昇し、その後冷却過程をたどる。従って
その温度変化を検出することにより、最高温度を検出す
ることができる。

ステップ１１８で最高温度が検出されない場合にはステ
ップ１０８に戻り、そのサイクルを繰り返す。最高温度
が検出された場合にはステップ１２０へ移行する。

ステップ１２０では２点間の温度差６丁を求める。次に
ステップ１２２に移行し、初晶温度の検出が完了したか
を判定し、そうでない場合にはステップ１２４に移行す
る。ステップ１２４では初晶温度の存在範囲を判定する
。判定条件は次式である。

２０７０°Ｆ＜Ｔ＜２３００’　Ｆ 測定温度Ｔが、初晶温度範囲に存在する場合にはステッ
プ１４０に移行する。

ステップ１４０，１４２．１４４は停滞区間を検出する
停滞区間検出部に相当する。ステップ１４０でΔＴが１
よりも小さい時、即ち温度傾斜が上２゜５°Ｆ／ｓｅｃ
の範囲に存在している時に、停滞区間とする。即ちステ
ップ１４２で停滞区間のサンプリング点の数をカウント
し停滞区間の検出を行なう。上記条件が滞されない場合
には、ステップ１４４でサンプリング点を計数するため
のレジスタをリセットして、次の停滞区間が検出される
のに備える。

ステップ１４４．１４６は、停滞区間検出部によって検
出された停滞区間の停滞点の数が７以上の場合には初晶
温度とする初晶温度検出部に相当する。ステップ１４６
で停滞点の数が７以上の場合には、その区間の平均温度
を初晶温度ＴＬとして検出する。

ステップ１４８では、ＣＲＴに初晶温度ＴＬを表示する
。以上の処理過程によって初晶温度が検出されたことに
なる。

次に共晶温度の検出過程について述べる。次に更に冷却
が進行して、ステップ１２８で、共晶温度存在範囲に測
定温度データが存在した場合には、ステップ１７０に移
行する。この共晶温度範囲判定部の判定条件は次式であ
る。

２０２８°Ｆ＜Ｔ＜２０７０’　Ｆ ステップ１７０１１７２．１７４は前述したのと同一の
機能を有する停滞区間検出部である。

ステップ１７６．１７８．１８０は、共晶温度検出部で
あるステップ１７６で停滞区間に存在する停滞点の数が
２０以上の場合、即ち停滞時間が８秒以上の場合にはス
テップ１７８に移行する。

ステップ１７８で、１８サンプリング数離れた２点間の
温度差が１°Ｆ以下であるかを判定し、その条件が満さ
れた時は、ステップ１８０で、後のサンプリング点の温
度を共晶温度として検出する。

そしてステップ１８２でＣＲＴに共晶温度ＴＥを表示す
る。

以上のステップにより、冷却曲線が典型的な場合には初
晶温度ＴＬと共晶温度ＴＥが検出されてス゛テップ１１
２で測定終了と判定される。

一方、冷却曲線が典型的でない場合には、例えばステッ
プ１２６で初晶温度が検出されていない場合には、ステ
ップ１２７でパラメータＡを１にセットする。又、初晶
温度は検出されたけれども、−共晶温度が検出されてい
ない場合には、ステップ１３０でパラメータＡを２にセ
ットする。

冷却曲線の測定が終了した場合には、ステップ１９０に
移行する。パラメータＡが０の場合には初晶温度及び共
晶温度が検出された場合であり、ステップ２０６に移行
して、ケイ素含有率、炭素含有率及び炭素当量を計算し
て、それらの値をステップ２０８で表示する。また、ス
テップ２１０でプロッタに冷却曲線並びに初晶温度、共
晶温度炭素含有率、ケイ素含有率、炭素当量等を出力す
る。その出力図を第５図に示す。

一方、ステップ１９２でパラメータＡが１であると判定
された場合には、ステップ１９４に移行する。即ち初晶
温度が検出されなかった場合である。その場合にはステ
ップ１９４で最終の測定点から最高温度迄逆にさかのぼ
り、その範囲内で最長の停滞区間を求め、その停滞区間
の停滞点数を求める。この停滞区間を求める条件は前述
の停滞区間検出部の条件と同じである。ステップ１９６
で停滞点の数が２７以上の場合には、ステップ１９８へ
移行し、その停滞区間の代表点を共晶温度とする。ざら
にステップ２００に移行して最高温度と今求められた共
晶温度との間で最長の停滞区間をざらに求め、その停滞
区間に存在する停滞点の数を求める。ステップ２０２で
その停滞点数が５以上の場合にはステップ２０４に移行
して初晶温度ＴＬを求める。このようにして前述した初
晶判定条件及び共晶判定条件では初晶温度、共晶温度が
検出されなかった場合に、ざらに別の、やや緩和された
判定条件で共晶温度及び初晶温度を検出している。

また、ステップ２２０でＡの値が２の場合には、初晶温
度は検出されたが共晶温度が検出されない場合である。

その場合にはステップ２２２に移り、ステップ１９４と
同じ処理が行なわれる。ステップ２２４で停滞点の数が
２７以上の場合にはステップ２２６でその停滞区間の平
均温度を共晶温度として検出する。この様に、本実施例
では、本発明装置による検出方法の他に、他の条件によ
る検出方法を付加し、初晶、共晶温度の検出を確実にし
ている。

［発明の効果］ 本発明は、冷却曲線の隣接した２点間における温度の傾
斜が所定の範囲以下である場合に、その範囲を温度の停
滞区間としている。又、初晶温度の存在範囲、共晶温度
の存在範囲を予め設定している。初晶と共晶判定条件の
１つである停滞時間は、異なっている。ざらに共晶温度
の検出には停滞区間のよりマクロ的な間隔での温度傾斜
が所定値以下の場合に共晶温度としている。このような
条件を用いることによって精度よく初晶温度共晶温度が
検出できた。又、本発明装置は、上記の検出を自動化し
ているので、確実、高速に、初晶、共晶温度を検出でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の概念を示したブロックダイアグラ
ムである。第２図は本発明の具体的な１実施例の熱分析
装置の構成を示したブロックダイアグラムである。第３
図、第４図は同実施例装置において使用されたマイクロ
コンピュータの処理を示すフローチャートである。第５
図は本実施例装置による出力図面である。 特許出願人　　　株式会社ナカヤマ 代理人　　　　弁理士　大川　宏 同　　　　　弁理士　藤谷　修 同　　　　　弁理士　丸山明夫

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）溶湯の冷却過程における温度を時系列的に測定す
   る測温装置と、 前記測温装置からの信号を入力して、データを解析し、
   所定の処理の後、出力装置に、信号を出力するデータ解
   析装置と、 該データ解析装置からの信号を入力し、その信号によっ
   て、表示を行なう出力装置とから成る装置であって、 前記データ解析装置は、 前記測温装置から出力される温度データが、予め設定さ
   れた初晶温度存在範囲にあることを検出する初晶温度範
   囲判定部と、 前記温度データが、予め設定された共晶温度存在範囲に
   あることを検出する共晶温度範囲判定部と、 連続して入力される温度データの変化量が、所定の範囲
   内であることを判定することにより温度の停滞区間を検
   出する停滞区間検出部と、 前記初晶温度範囲判定部によって検出された区間及び前
   記停滞区間検出部によって検出された停滞区間であって
   、温度の停滞が、所定サンプリング数継続して生じた時
   は、前記停滞区間の代表点を初晶温度とする初晶温度検
   出部と、 前記共晶温度範囲判定部によって検出された区間及び、
   前記停滞区間検出部によって検出された停滞区間であっ
   て、温度の停滞が所定サンプリング数継続して生じ、か
   つ、前記停滞区間における所定サンプリング数離れた２
   点間の温度傾斜が所定値以下であるときに、前記２点間
   の代表点の温度を共晶温度とする共晶温度検出部と、か
   ら成ることを特徴とする鋳鉄溶湯の熱分析装置。
2. （２）前記データ解析装置は、得られた前記初晶温度、
   前記共晶温度から炭素含有率、ケイ素含有率、炭素当量
   を算出する演算部を有することを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の鋳鉄溶湯の熱分析装置。