JPS6235251A - 既知の溶融合金中に溶解しているガスの含有量を測定する方法及び装置 - Google Patents
既知の溶融合金中に溶解しているガスの含有量を測定する方法及び装置Info
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- JPS6235251A JPS6235251A JP61180228A JP18022886A JPS6235251A JP S6235251 A JPS6235251 A JP S6235251A JP 61180228 A JP61180228 A JP 61180228A JP 18022886 A JP18022886 A JP 18022886A JP S6235251 A JPS6235251 A JP S6235251A
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
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。
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、既知の溶融合金中に溶解しているガスの含有
量を測定る、方法及び装置に関し、特に、ガスの含有量
を直接且つ正確に測定る、方法及び装置に関る、。
量を測定る、方法及び装置に関し、特に、ガスの含有量
を直接且つ正確に測定る、方法及び装置に関る、。
水素はアルミニウム及びアルミニウム合金中に見出され
る最も重要なガスである。水素は、原子状態で金属中に
溶解しており、以下に述べる関係に従って、自由表面で
平衡状態を作り出すべく、脱出る、傾向がある。すなわ
ち、溶液中の水素の濃度は分圧の定数倍に等しい。ここ
で、分圧は溶融金属の自由表面における水素分子の平衡
圧力である。もし所定の圧力（例えば７６０ｍｍＨｇ）
における水素の溶解度“ＳＯ”が既知であるならば、所
定のガス定数“Ｇ”は、次式によって、内部圧力すなわ
ち平衡圧力Ｐｉを与える。
る最も重要なガスである。水素は、原子状態で金属中に
溶解しており、以下に述べる関係に従って、自由表面で
平衡状態を作り出すべく、脱出る、傾向がある。すなわ
ち、溶液中の水素の濃度は分圧の定数倍に等しい。ここ
で、分圧は溶融金属の自由表面における水素分子の平衡
圧力である。もし所定の圧力（例えば７６０ｍｍＨｇ）
における水素の溶解度“ＳＯ”が既知であるならば、所
定のガス定数“Ｇ”は、次式によって、内部圧力すなわ
ち平衡圧力Ｐｉを与える。
Ｃ＝ＳＯ・Ｐ ｉ ／７６０ （１）平衡圧力
を測定る、装置がランスレイ（Ｒａｎｓｌｅｙ）への米
国特許第２．８６１，４５０号に開示されている。
を測定る、装置がランスレイ（Ｒａｎｓｌｅｙ）への米
国特許第２．８６１，４５０号に開示されている。
ランスレイの装置における平衡圧力の測定を、金属１０
０グラムに対る、立方センチメートルの単位で表される
ガスの含有率の測定に変換る、ためには、測定される合
金中の水素の溶解度を知るだけでよい。重要な合金の溶
解度は決定されており、溶解度は溶融合金の温度の上昇
に伴って上昇る、。
０グラムに対る、立方センチメートルの単位で表される
ガスの含有率の測定に変換る、ためには、測定される合
金中の水素の溶解度を知るだけでよい。重要な合金の溶
解度は決定されており、溶解度は溶融合金の温度の上昇
に伴って上昇る、。
ランスレイの装置は、中性のキャリヤーガスによる、溶
融金属からの水素の積極的な捕集を行う。
融金属からの水素の積極的な捕集を行う。
もしチッ素のようなキャリヤーガスが溶融金属中を通過
る、と、水素は、溶融金属から、チッ素の流れによって
溶融金属中に作られる小さな泡の中に拡散る、。溶融金
属を通るチッ素の循環が繰り返し行われる内に、２つの
ガスは平衡状態に達る、。
る、と、水素は、溶融金属から、チッ素の流れによって
溶融金属中に作られる小さな泡の中に拡散る、。溶融金
属を通るチッ素の循環が繰り返し行われる内に、２つの
ガスは平衡状態に達る、。
ランスレイ特許では、キャリヤーガス中に捕集された水
素は、熱線カサロメータ（ｃａ ｔｈａｒｏｍｅ ｔｅ
ｒ）によって測定される。このカサロメータは２つの同
じセル構造体を具備し、各セルは、検知素子として、細
い白金線を備えている。２つのセルの内の２方、すなわ
ち測定用セルは、キャリヤーガスの流れの中に連続的に
接続されている一方、他方のセルは大気中に開放されて
いる。２つのセルは単純なブリッジ回路で電気的に接続
されており、このブリッジ回路は、ブリッジ及びセルに
適用される小さな電位（電圧）源を備えており、白金素
子は熱せられる。キャリヤーガスによって捕集された水
素ガスは測定用セルに導かれる。水素はセル内を拡散し
、白金線フィラメントを冷却る、。
素は、熱線カサロメータ（ｃａ ｔｈａｒｏｍｅ ｔｅ
ｒ）によって測定される。このカサロメータは２つの同
じセル構造体を具備し、各セルは、検知素子として、細
い白金線を備えている。２つのセルの内の２方、すなわ
ち測定用セルは、キャリヤーガスの流れの中に連続的に
接続されている一方、他方のセルは大気中に開放されて
いる。２つのセルは単純なブリッジ回路で電気的に接続
されており、このブリッジ回路は、ブリッジ及びセルに
適用される小さな電位（電圧）源を備えており、白金素
子は熱せられる。キャリヤーガスによって捕集された水
素ガスは測定用セルに導かれる。水素はセル内を拡散し
、白金線フィラメントを冷却る、。
この冷却は白金の電気抵抗を増大させ、ブリッジ回路を
不平衡状態にる、。そして、ブリッジ回路に接続されて
いるメータが平衡状態からのずれを読み取り、このずれ
が平衡圧力の測定値になる。
不平衡状態にる、。そして、ブリッジ回路に接続されて
いるメータが平衡状態からのずれを読み取り、このずれ
が平衡圧力の測定値になる。
ランスレイ特許の装置は、次に、メータの読み取り値を
、溶融金属の実際の水素含を量を純粋のアルミニウム１
００グラムに対る、水素の立方センチメーＩ・ル（ｃｃ
）という単位で表したＩＭｉの値に換算しなければなら
ない。この換算は温度を含む複数の換算係数のチャート
を用いて行われ、これらの換算係数が乗算されることに
より、純粋のアルミニウムについての水素値が特定のア
ルミニウム合金の水素値に換算される。詳細は後述る、
ように、鋳造工場で働く作業員の視覚によるメータの読
み取り、並びに自動ではなく手による換算及び補正は、
読取り値に誤差を導入しやすくなる。従って、直接的に
、再現性の良い正確なガス含有量の読取り値を得るため
の、平衡圧力を測定し且つ適切な計算を自動的に行う方
法及び装置が要求されている。
、溶融金属の実際の水素含を量を純粋のアルミニウム１
００グラムに対る、水素の立方センチメーＩ・ル（ｃｃ
）という単位で表したＩＭｉの値に換算しなければなら
ない。この換算は温度を含む複数の換算係数のチャート
を用いて行われ、これらの換算係数が乗算されることに
より、純粋のアルミニウムについての水素値が特定のア
ルミニウム合金の水素値に換算される。詳細は後述る、
ように、鋳造工場で働く作業員の視覚によるメータの読
み取り、並びに自動ではなく手による換算及び補正は、
読取り値に誤差を導入しやすくなる。従って、直接的に
、再現性の良い正確なガス含有量の読取り値を得るため
の、平衡圧力を測定し且つ適切な計算を自動的に行う方
法及び装置が要求されている。
本発明は、チャートを用いることなく、平衡圧力の読取
り値が直接得られる方法及び装置に関る、。本発明によ
れば、ブリッジ回路内の測定用セルに導かれる不活性キ
ャリヤーガス内に集められた水素によって引き起こされ
るブリッジ回路の不平衡を直接測定る、計算装置が使用
される。溶融金属の温度が測定され、計算装置に供給さ
れる。
り値が直接得られる方法及び装置に関る、。本発明によ
れば、ブリッジ回路内の測定用セルに導かれる不活性キ
ャリヤーガス内に集められた水素によって引き起こされ
るブリッジ回路の不平衡を直接測定る、計算装置が使用
される。溶融金属の温度が測定され、計算装置に供給さ
れる。
更に、計算装置は作業員によって溶融合金についての情
報を入力され、この情報は溶融合金中の水素め溶解度を
表す。ブリッジの不平衡値並びに計算装置に供給される
溶解度及び温度の情報から、計算装置は、テストされて
いる溶融金属の溶湯又は流れ中の水素の量を正確に計算
し且つ直接に出力る、。
報を入力され、この情報は溶融合金中の水素め溶解度を
表す。ブリッジの不平衡値並びに計算装置に供給される
溶解度及び温度の情報から、計算装置は、テストされて
いる溶融金属の溶湯又は流れ中の水素の量を正確に計算
し且つ直接に出力る、。
以下、図面を参照して本発明の詳細な説明る、。
第１図にはシステム１０が示されており、溶融合金（溶
融金属）１４の溶湯又は流れの中に耐熱セラミックプロ
ーブ１２が配置されている。このプローブは、捕集カッ
プすなわちベル１８より下方に延出る、毛細管部１６と
、該カップの下縁部より上方で且つ該カップの下端部を
横切って配設されているセラミックフィルタ２１より上
方に終端る、第２の毛細管部２０とを備えている。
融金属）１４の溶湯又は流れの中に耐熱セラミックプロ
ーブ１２が配置されている。このプローブは、捕集カッ
プすなわちベル１８より下方に延出る、毛細管部１６と
、該カップの下縁部より上方で且つ該カップの下端部を
横切って配設されているセラミックフィルタ２１より上
方に終端る、第２の毛細管部２０とを備えている。
プローブ１２の毛細管部１６は、ニードル型の細管２４
によって、低圧ポンプ２２に接続されている。細管２４
の材料は綱が好適である。同様の細管２６は、セラミッ
クの毛細管部２０を、後述る、方法で２つのガス間の平
衡圧力を測定る、セル２８に接続る、。大気に連通ずる
比較用セル３０が第１図に示されている。これらの両方
のセルは、第１図に破線で示される真ちゅうブロック３
１の一部であり且つその中に収納されることが好適であ
る。
によって、低圧ポンプ２２に接続されている。細管２４
の材料は綱が好適である。同様の細管２６は、セラミッ
クの毛細管部２０を、後述る、方法で２つのガス間の平
衡圧力を測定る、セル２８に接続る、。大気に連通ずる
比較用セル３０が第１図に示されている。これらの両方
のセルは、第１図に破線で示される真ちゅうブロック３
１の一部であり且つその中に収納されることが好適であ
る。
セル２８及び３０は、同一の、細い白金線フィラメント
３４をそれぞれ具備し、２つの白金線フィラメントは、
電気的に直列に接続されており、ブリッジ回路３２の２
つの辺になる。これらの白金線フィラメントは、ブリッ
ジ回路に電気的に接続されている低電圧バッテリ３６か
ら供給される直流の小電流によって熱せられる。
３４をそれぞれ具備し、２つの白金線フィラメントは、
電気的に直列に接続されており、ブリッジ回路３２の２
つの辺になる。これらの白金線フィラメントは、ブリッ
ジ回路に電気的に接続されている低電圧バッテリ３６か
ら供給される直流の小電流によって熱せられる。
バッテリ３６は、ブリッジ回路に電気的に接続されてい
るコンピュータ３７にも電力を供給る、。
るコンピュータ３７にも電力を供給る、。
このコンピュータは、バッテリ３６の消耗を少なくる、
ため、電力消費が少ない市販のＣＭＯＳマイクロコンピ
ュータが好適である。このコンピュータは後述る、方法
でのプログラム化が可能である。
ため、電力消費が少ない市販のＣＭＯＳマイクロコンピ
ュータが好適である。このコンピュータは後述る、方法
でのプログラム化が可能である。
測定用セル２８は、ソレノイドバルブからなるブロック
バルブ３８を介してポンプ２２に連通している共に、後
述る、方法でセル２８及びプローブ１２をパージる、の
に使用されるソレノイドバルブからなるパージバルブ４
０に連通している。バルブ４０は、第１図に概略的に示
されているように、パージガスの供給源に接続されてお
り、パージガスとしては乾燥グレードのチッ素又はアル
ゴンのような不活性ガスが好適である。
バルブ３８を介してポンプ２２に連通している共に、後
述る、方法でセル２８及びプローブ１２をパージる、の
に使用されるソレノイドバルブからなるパージバルブ４
０に連通している。バルブ４０は、第１図に概略的に示
されているように、パージガスの供給源に接続されてお
り、パージガスとしては乾燥グレードのチッ素又はアル
ゴンのような不活性ガスが好適である。
更に第１図において、例えば熱電対のような温度検出器
４２が、溶湯又は流れＩ４の温度を測定る、ために設け
られている。この検出器はプローブ１２に装着されるの
が好適であり、これにより温度検出器及びプローブは、
液体金属の上方及び中に同時に降ろされることが可能に
なる。
４２が、溶湯又は流れＩ４の温度を測定る、ために設け
られている。この検出器はプローブ１２に装着されるの
が好適であり、これにより温度検出器及びプローブは、
液体金属の上方及び中に同時に降ろされることが可能に
なる。
システム１０の動作は以下の通りである。コンピュータ
３７はオン−オフ電源スィッチを備えないのが好適であ
る。コンピュータ３７は常に電力を供給されていると言
うよりも、むしろバッテリ３６からの最小電力を使用る
、スリーブモードで電力を供給されている。不活性状態
にあるコンピュータ３７を活性化る、には、このコンピ
ュータの中央処理装置（ＣＰＵ）５０ （第２図）とイ
ンターフェース４８で接続されるキーボード４６上の指
示ボタンを押下る、か、又は、溶融金属の溶湯内ではな
く、溶湯近くにプローブ１２を位置させればよい。ここ
で、プローブ１２を熔融金属の溶湯近くに位置させるの
はプローブへの熱ショックを防止る、ためであり、プロ
ーブは溶融金属中に浸漬される前に予熱される。コンピ
ュータ３７は、溶融金属から放射し、検出器４２に達る
、熱によってオンされる。すなわち、検出器４２の温度
が例えば１００″Ｃに達る、と、検出器は増幅器５２を
介して信号をコンピュータに出力し、コンピュータをオ
ンさせる。
３７はオン−オフ電源スィッチを備えないのが好適であ
る。コンピュータ３７は常に電力を供給されていると言
うよりも、むしろバッテリ３６からの最小電力を使用る
、スリーブモードで電力を供給されている。不活性状態
にあるコンピュータ３７を活性化る、には、このコンピ
ュータの中央処理装置（ＣＰＵ）５０ （第２図）とイ
ンターフェース４８で接続されるキーボード４６上の指
示ボタンを押下る、か、又は、溶融金属の溶湯内ではな
く、溶湯近くにプローブ１２を位置させればよい。ここ
で、プローブ１２を熔融金属の溶湯近くに位置させるの
はプローブへの熱ショックを防止る、ためであり、プロ
ーブは溶融金属中に浸漬される前に予熱される。コンピ
ュータ３７は、溶融金属から放射し、検出器４２に達る
、熱によってオンされる。すなわち、検出器４２の温度
が例えば１００″Ｃに達る、と、検出器は増幅器５２を
介して信号をコンピュータに出力し、コンピュータをオ
ンさせる。
コンピュータ３７は、増幅器５２及びＡ／Ｄ変換器５４
を介る、、ブリッジ回路３２及び温度検出器４２からの
信号をインターフェース４８を介して受信る、。同様に
、液晶表示（ＬＣＤ）装置５６もコンピュータ３７のＣ
ＰＵ５０とインターフェース４′８を介して接続されて
いる。プログラムの記憶装置としては、２にの不揮発性
メモリ （図示せず）が適している。それぞれの要素を
互いに接続る、適切な電気的結線及びデータベースが第
２図に示されている。
を介る、、ブリッジ回路３２及び温度検出器４２からの
信号をインターフェース４８を介して受信る、。同様に
、液晶表示（ＬＣＤ）装置５６もコンピュータ３７のＣ
ＰＵ５０とインターフェース４′８を介して接続されて
いる。プログラムの記憶装置としては、２にの不揮発性
メモリ （図示せず）が適している。それぞれの要素を
互いに接続る、適切な電気的結線及びデータベースが第
２図に示されている。
活性化る、と、コンピュータ３７は作業員にテストされ
る合金を表す番号を入力る、よう依頼る、。そして、コ
ンピュータはその番号の確認を依頼る、ようプログラム
されることも可能である。
る合金を表す番号を入力る、よう依頼る、。そして、コ
ンピュータはその番号の確認を依頼る、ようプログラム
されることも可能である。
そのような番号（補正係数）は、例えば次に示す鍛造ア
ルミニウム合金及び鋳造アルミニウム合金についての表
の一つから採用される。
ルミニウム合金及び鋳造アルミニウム合金についての表
の一つから採用される。
以下糸白
第 １ 表
鍛造アルミニウム合金についての補正係数第 ２
表 鋳造アルミニウム合金についての補正係数上述のランス
レイ特許の装置を使用る、際、作業員は、ブリッジ回路
のメータを読み、その読取り値を複数のチャート（第３
図又は第４図）の中の１つのチャートの縦座標上に見出
し、溶融金属の温度に注意し、そしてチャートの横座標
から水素のパーセントを読む。しかしながら、チャート
から読み取られる水素のパーセントは、純粋のアルミニ
ウムに関してのものである。従って、作業員は、その読
取り値を、上記テーブルの内の一つに見出される合金の
補正係数を用いて、テストされている溶融状態の合金に
ついて換算しなければならない。そして、このような処
理は煩わしく且つ間違いやすい。
表 鋳造アルミニウム合金についての補正係数上述のランス
レイ特許の装置を使用る、際、作業員は、ブリッジ回路
のメータを読み、その読取り値を複数のチャート（第３
図又は第４図）の中の１つのチャートの縦座標上に見出
し、溶融金属の温度に注意し、そしてチャートの横座標
から水素のパーセントを読む。しかしながら、チャート
から読み取られる水素のパーセントは、純粋のアルミニ
ウムに関してのものである。従って、作業員は、その読
取り値を、上記テーブルの内の一つに見出される合金の
補正係数を用いて、テストされている溶融状態の合金に
ついて換算しなければならない。そして、このような処
理は煩わしく且つ間違いやすい。
コンピュータ３７は、プローブ１２が所定の予熱温度、
例えば１２５℃に達し且つその温度を維持る、ように、
約１０分間待機る、。上述したように、プローブの損傷
を避けるため、プローブは、熱い金属中に置かれる前に
暖められる。例えば、プローブが直前に溶融金属中に挿
入されたときのように、もしプローブ１２が既にその温
度にあるか又はその温度以上であるならば、キーボード
４６上の適切なキーを押すことにより、待機期間を短縮
又は省略る、ことができる。しかしながら、もしプロー
ブ１２がその予熱温度未満であるならば、コンピュータ
のプログラムはそのような動作を禁止る、。
例えば１２５℃に達し且つその温度を維持る、ように、
約１０分間待機る、。上述したように、プローブの損傷
を避けるため、プローブは、熱い金属中に置かれる前に
暖められる。例えば、プローブが直前に溶融金属中に挿
入されたときのように、もしプローブ１２が既にその温
度にあるか又はその温度以上であるならば、キーボード
４６上の適切なキーを押すことにより、待機期間を短縮
又は省略る、ことができる。しかしながら、もしプロー
ブ１２がその予熱温度未満であるならば、コンピュータ
のプログラムはそのような動作を禁止る、。
予熱サイクルが完了る、と、コンピュータ３７のプログ
ラムは、作業員にプローブを熱い金属中に挿入したいか
を質問る、。もし作業員がプローブを挿入したいならば
、キーボード４６上の適切なボタンを（再度）押すこと
により、彼はこのことを確認る、。その確認により、コ
ンピュータは、プローブのパージング及びセル２８の測
定を命令る、と共に、（液晶表示装置５６を介して）作
業員゛にプローブを溶融金属中に挿入る、よう指示る、
。
ラムは、作業員にプローブを熱い金属中に挿入したいか
を質問る、。もし作業員がプローブを挿入したいならば
、キーボード４６上の適切なボタンを（再度）押すこと
により、彼はこのことを確認る、。その確認により、コ
ンピュータは、プローブのパージング及びセル２８の測
定を命令る、と共に、（液晶表示装置５６を介して）作
業員゛にプローブを溶融金属中に挿入る、よう指示る、
。
次に、パージサイクルは、コンピュータからの命令によ
ってパージバルブ４０が開くことにより、自動的に行わ
れる。バルブ４０の開成により、加圧された不活性パー
ジガスがセル２８及びプローブ１２０毛細管部２０を通
って流れる。パージガスはまたブロックバルブ３８及び
ポンプ２２を通ってプローブ１２の毛細管部１６に流れ
る。現在、バルブ３８は開いており、コンピュータによ
って閉じるように命令されるまで、開いている。バルブ
４０からのガスの流れは、（セル３０を除（）システム
から空気（及びいくらかの残留水素）をパージし、プロ
ーブのカップ１８及びフィルタ２１上の酸化アルミニウ
ムの膜を除去る、。
ってパージバルブ４０が開くことにより、自動的に行わ
れる。バルブ４０の開成により、加圧された不活性パー
ジガスがセル２８及びプローブ１２０毛細管部２０を通
って流れる。パージガスはまたブロックバルブ３８及び
ポンプ２２を通ってプローブ１２の毛細管部１６に流れ
る。現在、バルブ３８は開いており、コンピュータによ
って閉じるように命令されるまで、開いている。バルブ
４０からのガスの流れは、（セル３０を除（）システム
から空気（及びいくらかの残留水素）をパージし、プロ
ーブのカップ１８及びフィルタ２１上の酸化アルミニウ
ムの膜を除去る、。
システムが不活性ガスでパージされる一方、溶融金属１
４中の水素のパーセンテージについてのテストが測定シ
ステムをゼロにる、ことにより開始る、。このシステム
はブリッジ回路３２に２個の固定抵抗器６０を含む。抵
抗器６０の電気抵抗は、ブリッジの他の半分を形成る、
、セル２８及び３０内の白金線フィラメント３４の電気
抵抗と実質的に等しい。前述したように、セル３０は大
気に連通しており、大気は比較的一定量の水素ガスを含
んでいる。この水素定数はセル２８内の純粋な不活性ガ
スに対して平衡がとられ、その平衡状態を示す“ゼロ”
値が得られる。この値は（ブリフジに直接接続されてい
る）コンピュータ３７の記憶装置（図示せず）に格納さ
れ、将来の水素含有量の計算に使用される。
４中の水素のパーセンテージについてのテストが測定シ
ステムをゼロにる、ことにより開始る、。このシステム
はブリッジ回路３２に２個の固定抵抗器６０を含む。抵
抗器６０の電気抵抗は、ブリッジの他の半分を形成る、
、セル２８及び３０内の白金線フィラメント３４の電気
抵抗と実質的に等しい。前述したように、セル３０は大
気に連通しており、大気は比較的一定量の水素ガスを含
んでいる。この水素定数はセル２８内の純粋な不活性ガ
スに対して平衡がとられ、その平衡状態を示す“ゼロ”
値が得られる。この値は（ブリフジに直接接続されてい
る）コンピュータ３７の記憶装置（図示せず）に格納さ
れ、将来の水素含有量の計算に使用される。
次に、コンピュータ３７は、パージング処理を終了る、
ためにブロックバルブ４０の閉成を命令し、システム内
に不活性ガスを閉じ込める。システム、すなわち細管２
４及び２６、プローブ１２、セル２８並びにポンプ２２
は、今や不活性パージガスで満たされている。コンピュ
ータはまた、不活性ガスを溶融金属１４の溶湯又は流れ
に送り込むポンプ２２をスタートさせる。ブロックバル
ブ３８はシステムを流れる不活性ガスの逆流を阻止る、
。この結果、流れは第１図のチュービング内に示されて
いる矢印の方向になる。
ためにブロックバルブ４０の閉成を命令し、システム内
に不活性ガスを閉じ込める。システム、すなわち細管２
４及び２６、プローブ１２、セル２８並びにポンプ２２
は、今や不活性パージガスで満たされている。コンピュ
ータはまた、不活性ガスを溶融金属１４の溶湯又は流れ
に送り込むポンプ２２をスタートさせる。ブロックバル
ブ３８はシステムを流れる不活性ガスの逆流を阻止る、
。この結果、流れは第１図のチュービング内に示されて
いる矢印の方向になる。
不活性ガスすなわちキャリヤーガスは、第１図に示すよ
うに、現在溶融金属中に浸漬されている毛細管部１６の
端部から溶融金属中に入って行く。
うに、現在溶融金属中に浸漬されている毛細管部１６の
端部から溶融金属中に入って行く。
溶融金属中へのキャリヤーガスの流れはそこに泡６２の
流れを形成し、それらのいくつがはプローブの捕集ベル
１８によって捕獲される。キャリヤーガスは、ベルから
、細管２６を介して測定用セル２８に、そしてポンプ２
２に戻る。このポンプはキャリヤーガスの溶融金属への
方向付はサイクルを連続して行い、ガスをセル２８に戻
す。
流れを形成し、それらのいくつがはプローブの捕集ベル
１８によって捕獲される。キャリヤーガスは、ベルから
、細管２６を介して測定用セル２８に、そしてポンプ２
２に戻る。このポンプはキャリヤーガスの溶融金属への
方向付はサイクルを連続して行い、ガスをセル２８に戻
す。
溶融金属１４中に形成された泡６２は金属中に自由表面
を供給る、が、金属中に溶解している水素ガスの分子は
その自由表面に集まる傾向がある。
を供給る、が、金属中に溶解している水素ガスの分子は
その自由表面に集まる傾向がある。
泡が形成され、キャリヤーガスが溶融金属から溶融金属
へ循環る、とき、水素は徐々にキャリヤーガスに移動し
、キャリヤーガスは水素を測定セル２８に運ぶ。水素の
キャリヤーガスへの移動は、上述した式（１）に従って
、キャリヤーガスが溶融金属中の水素ガスのパーセント
と平衡状態に達る、まで続く。移動が行われると、セル
２８の熱せられたフィラメント３４ （フィラメントは
バッテリ３６によって供給される電流に対る、それ自身
の抵抗により熱せられる）は、セル内の水素の存在によ
り徐々に冷却される。すなわち、チン素又はアルゴンの
ような不活性ガスは、水素と比較して熱伝導度が小さい
。セル２８内のフィラメントが徐々に冷却る、と、その
電気抵抗が徐々に下がり、ブリッジ３２は徐々に不平衡
になる。この不平衡化過程が停止る、と、キャリヤーガ
スと溶融金属１４のガス含有量との間の平衡状態が達成
されたことになる。コンピュータ３７はこの過程を連続
的に監視し、この過程が終了る、と、コンピュータはこ
のことを検知し、ポンプ２２の動作を停止させてガスの
流れを停止る、。
へ循環る、とき、水素は徐々にキャリヤーガスに移動し
、キャリヤーガスは水素を測定セル２８に運ぶ。水素の
キャリヤーガスへの移動は、上述した式（１）に従って
、キャリヤーガスが溶融金属中の水素ガスのパーセント
と平衡状態に達る、まで続く。移動が行われると、セル
２８の熱せられたフィラメント３４ （フィラメントは
バッテリ３６によって供給される電流に対る、それ自身
の抵抗により熱せられる）は、セル内の水素の存在によ
り徐々に冷却される。すなわち、チン素又はアルゴンの
ような不活性ガスは、水素と比較して熱伝導度が小さい
。セル２８内のフィラメントが徐々に冷却る、と、その
電気抵抗が徐々に下がり、ブリッジ３２は徐々に不平衡
になる。この不平衡化過程が停止る、と、キャリヤーガ
スと溶融金属１４のガス含有量との間の平衡状態が達成
されたことになる。コンピュータ３７はこの過程を連続
的に監視し、この過程が終了る、と、コンピュータはこ
のことを検知し、ポンプ２２の動作を停止させてガスの
流れを停止る、。
次に、コンピュータ３７は、ブリッジ回路３２の不平衡
の度合いを読み取り、この読取り値から以前に得られた
ゼロ値を減算る、。そして、この減算値は、溶融金属中
に溶解している水素のパーセント（金属１００ｇに対る
、水素の体積（ｃｃ） ）を直接゛計算る、ときにコン
ピュータのＣＰＵ５０テ使用される。この計算はまた、
検出器４２によって読み取られ且つＣＰＵに供給される
、溶融金属の温度（水素の溶解度は温度の影響を受ける
）、及びテストされている合金における水素の溶解度を
用いる。そして、この溶解度についての情報は、上述し
た方法で、作業員によって与えられている。コンピュー
タ３７のＣＰＵはこの情報を処理して溶融合金１４中の
水素含有量のパーセントの直接読取り値を即座に出力る
、。第２図に示すように、この読取り値は液晶表示装置
５６及びプリンタ５８によるハードコピープリントアウ
トの形で与えられる。加えて、このプリントアウトは、
水素のパーセントの計算に使用した、温度及び合金補正
係数を示すことができる。
の度合いを読み取り、この読取り値から以前に得られた
ゼロ値を減算る、。そして、この減算値は、溶融金属中
に溶解している水素のパーセント（金属１００ｇに対る
、水素の体積（ｃｃ） ）を直接゛計算る、ときにコン
ピュータのＣＰＵ５０テ使用される。この計算はまた、
検出器４２によって読み取られ且つＣＰＵに供給される
、溶融金属の温度（水素の溶解度は温度の影響を受ける
）、及びテストされている合金における水素の溶解度を
用いる。そして、この溶解度についての情報は、上述し
た方法で、作業員によって与えられている。コンピュー
タ３７のＣＰＵはこの情報を処理して溶融合金１４中の
水素含有量のパーセントの直接読取り値を即座に出力る
、。第２図に示すように、この読取り値は液晶表示装置
５６及びプリンタ５８によるハードコピープリントアウ
トの形で与えられる。加えて、このプリントアウトは、
水素のパーセントの計算に使用した、温度及び合金補正
係数を示すことができる。
第３図及び第４図に示すように、水素含有量の等混線は
２５℃毎に引かれている。しかしながら、溶融金属の温
度は通常１℃以内で測定される。従って、同一の入力デ
ータ（合金補正係数、温度の読取り値及びブリッジ回路
の不平衡度を示すメーこのことは鋳造及び製造上大きな
問題であり、もし技術を持たない人物が測定、チャート
の読取り及びテストされている合金についての補正を含
む計算をる、よう要求されるならば、上述の問題は大い
に起こり得る。しかしながら、本発明の方法及び装置は
、矛盾のない、再現性の良い、正確な結果をもたらす。
２５℃毎に引かれている。しかしながら、溶融金属の温
度は通常１℃以内で測定される。従って、同一の入力デ
ータ（合金補正係数、温度の読取り値及びブリッジ回路
の不平衡度を示すメーこのことは鋳造及び製造上大きな
問題であり、もし技術を持たない人物が測定、チャート
の読取り及びテストされている合金についての補正を含
む計算をる、よう要求されるならば、上述の問題は大い
に起こり得る。しかしながら、本発明の方法及び装置は
、矛盾のない、再現性の良い、正確な結果をもたらす。
コンピュータは、４箇所での読取りを行い、従来技術の
方法及び装置では不可能な結果をもたらす。
方法及び装置では不可能な結果をもたらす。
第１図は溶融合金の溶湯又は流れの中のガスと不活性ガ
スとの間の平衡圧力を測定る、システムを示す概略図、 第２図は第１図のシステムの機能を示すブロック図、 第３図は、合金補正係数が“ハイレンジ”にある熔融合
金の溶湯又は流れの中のガスの含を量を決定る、ために
、従来技術で用いられるチャート、第４図は、合金補正
係数が“ローレンジ”にあることを除いて第３図のもの
と同様の、従来技術で用いられるチャートである。 １２・・・プローブ、 １４・・・溶融合金、２８
・・・測定用セル、 ３０・・・比較用セル、３４・・
・白金線フィラメント、 ４２・・・温度検出器、 ６２・・・−泡。 以下余白 ＦＩＧ、２ 水素（４） ＦＩＧ、３ 水素Ｃ％） ＦＩＧ、４
スとの間の平衡圧力を測定る、システムを示す概略図、 第２図は第１図のシステムの機能を示すブロック図、 第３図は、合金補正係数が“ハイレンジ”にある熔融合
金の溶湯又は流れの中のガスの含を量を決定る、ために
、従来技術で用いられるチャート、第４図は、合金補正
係数が“ローレンジ”にあることを除いて第３図のもの
と同様の、従来技術で用いられるチャートである。 １２・・・プローブ、 １４・・・溶融合金、２８
・・・測定用セル、 ３０・・・比較用セル、３４・・
・白金線フィラメント、 ４２・・・温度検出器、 ６２・・・−泡。 以下余白 ＦＩＧ、２ 水素（４） ＦＩＧ、３ 水素Ｃ％） ＦＩＧ、４
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、既知の溶融合金中に溶解しているガスの含有量を測
定する方法であって、 （ａ）該溶融合金の溶湯又は流れを用意し、（ｂ）キャ
リヤーガスの流れを用意し、 （ｃ）該溶融合金中に該キャリヤーガスによる自由表面
を作り、それにより該溶融合金中に溶解しているガスの
自由分子を該キャリヤーガスの流れの中に集めるため、
該キャリヤーガスを該溶融合金中に導くと共に該キャリ
ヤーガスが該溶融合金中を循環するようにし、 （ｄ）該キャリヤーガスと該溶融合金中のガスとの間の
平衡状態の成立、及び平衡圧力の大きさを決定し、 （ｅ）該溶融合金の温度を測定し、 （ｆ）該温度及び該平衡圧力をそれぞれ表す電気信号を
発生させて計算装置に供給し、 （ｇ）該溶融合金中のガスの溶解度を表す番号を該計算
装置に入力し、そして （ｈ）該計算装置は、前記ガスの含有量の読取り値を直
接且つ正確にもたらすため、前記電気信号及び前記溶解
度を表す番号から該溶融合金中のガスの含有量を計算す
る、 方法。 ２、（ａ）前記平衡圧力の大きさを測定する検出手段を
ゼロの目盛りに合わせ、 （ｂ）該検出手段のゼロ値を前記計算装置に格納し、 （ｃ）該計算装置は、ガスの含有量を測定するとき、該
検出手段による読取り値から該検出手段のゼロ値を減算
する、 特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３、前記計算装置は、前記温度及び平衡信号並びに前記
溶解度番号から溶融合金中に溶解しているガスの含有量
のパーセンテージを計算する、特許請求の範囲第２項記
載の方法。 ４、既知の溶融合金中に溶解しているガスの含有量を測
定する装置であって、 （ａ）キャリヤーガスの流れを、該溶融合金の溶湯中に
導くと共に該溶融合金の溶湯中を循環させる、耐熱性の
プローブであって、該キャリヤーガスの流れは、該キャ
リヤーガスと該溶融合金中のガスとの間に平衡状態が成
立するまで、該溶融合金中に溶解しているガスの分子を
集めるものと、（ｂ）該平衡状態の圧力を検出し且つ該
平衡状態の電気信号を発生する平衡圧力検出手段と、（
ｃ）該溶融合金の温度を検出して該温度に応じた電気信
号を発生する、該溶融合金中に挿入可能な温度検出手段
と、 （ｄ）該電気信号を計算装置に供給する電気信号供給手
段と を具備し、 該計算装置は、 （１）活性化されるまでは不活性動作モードにあり、 （２）該プローブが該溶融合金中に降ろされる前でそれ
が暖められたときに活性化され、 （３）該溶融合金中のガスの溶解度を表す番号の入力を
依頼し、 （４）該プローブの温度が所定の予熱温度レベルに到達
するまで待機し、 （５）該プローブ及び該平衡圧力検出手段を該キャリヤ
ーガスでパージするよう命令し、 （６）該プローブの該溶融合金中への挿入を依頼し、 （７）そのゼロ値が当該計算手段に格納される該平衡圧
力検出手段をゼロの目盛りに合わせ、（８）パージング
処理を停止し、そして （９）該キャリヤーガスが、該溶融合金中のガスの自由
分子を集めながら、該プローブを通り該溶融合金中へ且
つ該平衡圧力検出手段を通って流れるように該キャリヤ
ーガスを循環させる、 ようプログラムされており、 更に、該計算装置は、 （１）該平衡圧力の信号及び該溶融金属の温度の信号並
びに該溶解度番号から該溶融合金の溶湯中に溶解してい
るガスのパーセンテージを正確に計算するようプログラ
ムされており、そして （２）該計算の直接の読出しを行うものである、装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/763,290 US4731732A (en) | 1985-08-07 | 1985-08-07 | Method and apparatus for determining soluble gas content |
| US763290 | 1985-08-07 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6235251A true JPS6235251A (ja) | 1987-02-16 |
Family
ID=25067410
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61180228A Pending JPS6235251A (ja) | 1985-08-07 | 1986-08-01 | 既知の溶融合金中に溶解しているガスの含有量を測定する方法及び装置 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4731732A (ja) |
| EP (1) | EP0212371A3 (ja) |
| JP (1) | JPS6235251A (ja) |
| AU (1) | AU583399B2 (ja) |
| CA (1) | CA1257000A (ja) |
| NO (1) | NO862923L (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011209008A (ja) * | 2010-03-29 | 2011-10-20 | Yamatake Corp | 発熱量算出式作成システム、発熱量算出式の作成方法、発熱量測定システム、及び発熱量の測定方法 |
Families Citing this family (26)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| BE1000413A3 (nl) * | 1987-03-18 | 1988-11-22 | Electro Nite | Inrichting voor het meten van een gasgehalte van vloeibaar metaal en daarbij gebruikte sonde. |
| US5029103A (en) * | 1989-11-06 | 1991-07-02 | The Electron Machine Corporation | Carbon dioxide monitor |
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| US5426593A (en) * | 1991-02-19 | 1995-06-20 | Seiden; Louis W. | Gas content measurement |
| DE4211041C2 (de) * | 1992-04-03 | 1994-12-22 | Heraeus Electro Nite Int | Verfahren zur Bestimmung der Konzentration eines Gases in einer Metallschmelze |
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| GB201510588D0 (en) * | 2015-06-16 | 2015-07-29 | Novacast Systems Ab | Apparatus for analysis of metals |
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1985
- 1985-08-07 US US06/763,290 patent/US4731732A/en not_active Expired - Fee Related
-
1986
- 1986-07-03 AU AU59722/86A patent/AU583399B2/en not_active Ceased
- 1986-07-04 CA CA000513073A patent/CA1257000A/en not_active Expired
- 1986-07-21 NO NO862923A patent/NO862923L/no unknown
- 1986-07-30 EP EP86110538A patent/EP0212371A3/en not_active Withdrawn
- 1986-08-01 JP JP61180228A patent/JPS6235251A/ja active Pending
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0212371A2 (en) | 1987-03-04 |
| NO862923L (no) | 1987-02-09 |
| AU583399B2 (en) | 1989-04-27 |
| EP0212371A3 (en) | 1987-12-23 |
| AU5972286A (en) | 1987-02-12 |
| CA1257000A (en) | 1989-07-04 |
| US4731732A (en) | 1988-03-15 |
| NO862923D0 (no) | 1986-07-21 |
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