JPS6179149A - 鋳鉄溶湯の熱分析装置 - Google Patents

鋳鉄溶湯の熱分析装置

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JPS6179149A
JPS6179149A JP20263484A JP20263484A JPS6179149A JP S6179149 A JPS6179149 A JP S6179149A JP 20263484 A JP20263484 A JP 20263484A JP 20263484 A JP20263484 A JP 20263484A JP S6179149 A JPS6179149 A JP S6179149A
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temperature
stagnation
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Masakazu Kitabayashi
北林 政和
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NAKAYAMA KK
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NAKAYAMA KK
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N25/00Investigating or analyzing materials by the use of thermal means
    • G01N25/02Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating changes of state or changes of phase; by investigating sintering
    • G01N25/04Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating changes of state or changes of phase; by investigating sintering of melting point; of freezing point; of softening point

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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】 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、共晶温度を算出できる熱分
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温度から成分元素含
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i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、高速度で精度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W10と、 前記測温装置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2o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
30とから成る装置であつて、 前記データ解析装置2oは、 前記測温装置F10から出力される温度データが、予め
設定された初晶濃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、前記初晶温度の検出に失敗したときは、前記冷
却曲線の最大値にざか上って、所定温度範囲に存在する
所定数以上の連続した停滞点を検出することにより再度
初晶温度を検出する初晶温度再検出部26と、 前記共晶温度の検出に失敗したときは、前記冷却曲線の
測定末端から順次さか上って、所定温度範囲に存在する
所定数以上の連続した停滞点を検出することにより、共
晶温度を検出する共晶温度検出部27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
の存在し得る濃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濃度、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
定するのではなく、その停滞区間のマクロ的な曲線の傾
きが所定値以下である場合に、その区間の代表点の濃度
を共晶温度とするものである。
区間の代表点としては、たとえば前記2点のうち一方、
又は、その2点温度の平均値を与える点が選択される。
本発明では、さらに、初晶温度再検出部26及び共晶温
度再検出部27とを有している。これらは、上記初晶濃
度検出部24、共晶音度検出部25が、それらの検出条
件では、初晶温度、共晶温度を検出できなかったときに
、他の条件によってざらに、再検出するものである。こ
のため、温度の検出が精度良く、かつ確実に行なわれる
[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m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
表わされた符号化フ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10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CRTI 6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装置14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
10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100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に注湯された後、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 測定温度下が、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Δ王が1
よりも小さい時、即ち温度傾斜が上2゜5’ F/se
c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のため
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<20706F ステップ170,172.174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112
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透通にさかのぼ
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。さら
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さらに求め、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。
〔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。又、この様
な条件では、初晶、共晶温度が検出できないときは、さ
らに別の条件により初晶、共晶温度を再検出している。
このような条件を用いることによって精度よくかつ確実
に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 (1)

    【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であり、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、温度停滞がの所定サ
    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であり
    、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、
    かつ前記停滞区間のうち、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、 前記初晶温度の検出に失敗したときは、前記冷却曲線の
    最大値にさか上って、所定温度範囲に存在する所定数以
    上の連続した停滞点を検出することにより再度初晶濃度
    を検出する初晶温度再検出部と、 前記共晶温度の検出に失敗したときは、前記冷却曲線の
    測定末端から順次さか上って、所定温度範囲に存在する
    所定数以上の連続した停滞点を検出することにより、共
    晶温度を検出する共晶温度再検出部と、から成る鋳鉄溶
    湯の熱分析装置。
JP20263484A 1984-09-27 1984-09-27 鋳鉄溶湯の熱分析装置 Granted JPS6179149A (ja)

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JPH0516541B2 JPH0516541B2 (ja) 1993-03-04

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Citations (4)

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