JPH0435805Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は鋳鉄溶湯の成分元素の含有率を溶湯の
冷却曲線から求める熱分析装置である。

［従来の技術］ 従来の鋳鉄溶湯の熱分析装置としては、溶湯の
冷却過程から得られる温度データを時々刻々入力
して、この温度が所定の温度範囲に停滞する点を
初晶温度及び共晶温度として検出し、その得られ
た初晶温度及び共晶温度から炭素、ケイ素含有率
及び炭素当量を数値として可視的に表示する装置
が知られている。然しながら従来の装置はこのよ
うに成分の含有率、炭素当量のみを表示するもの
であり、しかもその冷却曲線の初晶及び共晶温度
の検出精度に問題があり、表示された数値は必ず
しも信頼できるものでなかつた。従つてその表示
された値が正しいか否かを判定するには作業者の
感に追う所が多分に有り、正確な検出精度を得る
に至つていない。

［考案の解決しようとする問題点］ 本考案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、鋳鉄溶湯の成分元素およ
び炭素当量を可視的に表示すると共にその得られ
た値が正当なものかを容易に判定し得ることを目
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、本考案の概念を示したブロツクダイ
ヤグラムである。

本考案は、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と、 前記測温装置からの信号を入力して、データを
解析し、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
号によつて、表示を行なう出力装置とから成る装
置であつて、 前記データ解析装置は、 前記測温装置から入力した時系列温度データを
リアルタイムで、溶湯の冷却曲線のグラフとして
前記出力装置に出力する冷却曲線表示部と、 一定瞬時間内における冷却曲線の温度降下量が
基準温度以内のときに温度停滞点と判定する停滞
点判定部と、 該停滞点判定部で判定された温度停滞点をカウ
ントして、そのカウント数が初晶温度に該当する
基準回数以上のときに初晶温度として検出すると
ともに、カウント数が共晶温度に該当する基準回
数以上でありかつカウント中の温度降下が所定温
度以内のときに共晶温度として検出する第１初晶
共晶温度検出部と、 該第１初晶共晶温度検出部で初晶温度及び共晶
温度の少なくとも一方が検出できないときに、冷
却曲線の最高温度までさかのぼり、該第１初晶共
晶温度検出部の判定条件よりも緩やかな判定条件
で停滞区間を求め、該一方を検出する第２初晶共
晶温度検出部と、 該第１、第２初晶共晶温度検出部によつて求め
られた前記初晶温度、共晶温度から炭素含有率、
ケイ素含有率、炭素当量を求める演算部と、 前記初晶温度、共晶温度、炭素含有率、ケイ素
含有率、炭素当量の表示データを、前記出力装置
へ前記冷却曲線の測定終了後に、出力するデータ
表示部とから成り、 前記出力装置は、前記冷却曲線及び前記初晶温
度、共晶温度、炭素含有率、ケイ素含有率、炭素
当量を同一表示面上に表示する装置であり、 かつ、前記データ表示部は、該出力装置で表示
された冷却曲線グラフにおいて、該第１、第２初
晶共晶温度検出部によつて検出された初晶温度、
共晶温度に相当する域にマークを付す信号を出力
することを特徴とする鋳鉄溶湯のマイコン式熱分
析装置。

本考案の熱分析装置は測温装置によつて時々
刻々測定された温度データをリアルタイムで出力
装置で表示すると共に、時々刻々得られる温度デ
ータから所定の停滞点検出法により初晶、共晶温
度を検出し、それに基づき炭素含有率、ケイ素含
有率及び炭素当量を演算し、測定の完了時にそれ
らの数値を冷却曲線と共に出力装置に出力し、か
つ出力装置に表示された冷却曲線グラフの初晶温
度、共晶温度に対応する域にマーキングすること
を特徴としている。また、出力装置は、CRT又
はXYプロツター、ドツトプリンタ等から成るも
のであり、その表示画面は単一画面上において冷
却曲線と、検出された初晶、共晶温度及び演算さ
れた炭素含有率、ケイ素含有率、炭素当量を表示
するものである。

［実施例］ 以下、本考案を具体的な実施例に基づいて詳述
する。第２図は本考案装置の具体的な１実施例に
係る測定装置の構成を示したブロツクダイアグラ
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ツプであり、そのカツプ
２の底部にはアルメル−クロメルからなる熱電対
４が設けられ、熱電対４によつて発生された起電
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秒ごとにサンプリン
グし、デジタル信号に変換し、二進化十進数
（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８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、マイクロコンピユータ１０のシリアル
データ入力ポートに出力する。マイクロコンピユ
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
ラム及び計算式とその係数を記憶したフロツピイ
デイスク装置１４が接続されている。

第３図は本考案装置に使用されたマイクロコン
ピユータ１０の処理する過程を示したフローチヤ
ートである。ステツプ100は、各種のパラメータ
の初期値を設定するためのステツプである。ステ
ツプ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。ステツプ
104では温度計６から温度データを読み取る。ス
テツプ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ツプ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、カツプ２に未だ溶湯が注湯されてない
のでステツプ104へ戻る。

ステツプ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。ステツプ
100で温度データを読み取る。次にステツプ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。ステツプ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。次にステツプ116で冷却曲線の最高温
度を検出する。冷却曲線はカツプ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。従つ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。ステツプ118
で最高温度が検出されない場合にはステツプ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ツプ120へ移行する。

ステツプ102では２点間の温度差△Ｔを求める。
次にステツプ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ツ
プ１２４に移行する。ステツプ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〓＜Ｔ＜2300〓 測定温度Ｔが、初晶温度範囲に存在する場合に
はステツプ140に移行する。

ステツプ140，142，145は停滞区間を検出する
停滞区間検出部に相当する。ステツプ140で△Ｔ
が１よりも小さい時、即ち温度傾斜が±2.5〓／
secの範囲に存在している時に、停滞区間とする。
即ちステツプ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、ステツプ145でサンプ
リング点を計数するためのレジスタをリセツトし
て、次の停滞区間が検出されるのに備える。

ステツプ144，146は、停滞区間検出部によつて
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。
ステツプ146での停滞点の数が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。

ステツプ148では、CRTに初晶温度TLを表示
する。以上の処理過程によつ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、ステツプ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、
ステツプ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〓＜Ｔ＜2070〓 ステツプ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。

ステツプ176，178，180は、共晶温度検出部で
あるステツプ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
合にはステツプ178に移行する。ステツプ178で、
18サンプリング数離れた２点間の温度差が１〓以
下であるかを判定し、その条件満たされた時は、
ステツプ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。そしてステツプ182で
CRTに共晶温度TEを表示する。

以上のステツプにより、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
テツプ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
ばステツプ126で初晶温度が検出されていない場
合には、ステツプ127でパラメータＡを１にセツ
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、ステツプ
130でパラメータＡを２にセツトする。

冷却曲線の測定が終了した場合には、ステツプ
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
テツプ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、それらの値をステツ
プ208で表示する。また、ステツプ210でプロツタ
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。

ステツプ208を実行終了した時点でのCRTの画
面は、第５図ａと同様である。この様に、CRT
又はXYプロツタでの出力画面は、同一画面上に
おいて冷却曲線と、初晶温度TL、共晶温度TE、
炭素含有率Ｃ％、ケイ素含有率Si％、炭素当量
CEが表示されている。したがつて、上記手法に
より求められた初晶温度、共晶温度の妥当性を容
易に判別することができる。

さらに、第５図ａ，ｂ，ｃに示す様に出力画面
上の冷却曲線上において、求められた初晶温度及
び共晶温度に対応する測定点に○印等のマークが
付されており、検出温度の妥当性をさらに容易に
判別することができる。

一方、ステツプ192でパラメータＡが１である
と判定された場合には、ステツプ194に移行する。
即ち初晶温度が検出されなかつた場合である。そ
の場合にはステツプ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。ステツプ196で停滞点の
数が27以上の場合には、ステツプ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
ステツプ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、
最長の停滞区間及びその停滞区間に存在する停滞
点の数を求める。ステツプ202でその停滞点数が
５以上の場合にはステツプ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
が検出されなかつた場合に、さらに別の、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、ステツプ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。その場合にはステツプ222に移り、
ステツプ194と同じ処理が行なわれる。ステツプ
224で停滞点の数が27以上の場合にはステツプ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、２段階の条件で初晶、共晶温度
を検出しているので検出が確実に行なわれ、精度
が高い。本例では、ステツプ144で初晶温度が判
定去され、ステツプ172、176、178で共晶温度が
判定されることにより、第１初晶共晶温度検出部
は達成される。又、ステツプ196又はステツプ224
で停滞点数が27をこえるときに、共晶温度が判定
され、ステツプ202で停滞点数が５以上のときに
初晶温度が判定されることにより、第２初晶共晶
温度検出部は達成される。このように第２初晶共
晶温度検出部では、第１初晶共晶温度検出部で用
いたステツプ178の判断が外されており、又、初
晶温度判定のときの停滞点数は７よりも少ない５
なので、判定条件は緩和されているといえる。
又、本例では停滞点数判定部はステツプ140、170
で達成される。

［考案の効果］ 本考案は、測温データをリアルタイムで出力す
ると共に求められた初晶温度、共晶温度及びこれ
らの温度から算出された炭素含有率、ケイ素含有
率及び炭素当量を同一表示面上に出力するように
した熱分析装置である。従つて表示された初晶温
度及び共晶温度等の数値と冷却曲線とを対比する
ことが容易であり、得られた数値の信頼性を冷却
曲線から容易に判定することができる。特に本考
案では、初晶反応時における温度停滞、共晶反応
時における温度停滞が明確に発現される場合に
は、判定条件の厳しい第１初晶共晶温度検出手段
でも、初晶温度、共晶温度が容易に判定される。
また鋳鉄溶湯の組成によつては、初晶反応時にお
ける温度停滞、共晶反応時における温度停滞が明
確に発現されない場合もある。この場合には、第
１初晶共晶温度検出手段では初晶温度及び共晶温
度を検出できない可能性がある。この場合、第２
初晶共晶温度検出手段により、第１初晶共晶温度
検出手段の判定条件よりもやや緩やかな判定条件
で、初晶温度や共晶温度を検出できる。そのた
め、本願考案では、様々な組成をもつ鋳鉄溶湯の
初晶温度、共晶温度を検出でき、様々な組成をも
つ鋳鉄溶湯に対応できる。

ところで初晶温度時における温度停滞、共晶反
応時における温度停滞が明確に発現されない場合
は、炭素含有率、ケイ素含有率、炭素当量の判定
精度は、明確に発現する場合に比較して、やや低
下する。かといつて、炭素含有率、ケイ素含有
率、炭素当量を出力装置の画面上に表示しない
と、作業者はその溶湯組成の目安さえ全くわから
ず、実用上好ましくない。この点本願考案では、
出力装置の同一表示面上に初晶温度、共晶温度、
炭素含有率、ケイ素含有率、炭素当量を表示し、
更に、その同一表面上に冷却曲線のカーブ自体も
表示する。しかも、出力装置の表示面に表示され
た冷却曲線グラフのうち、初晶温度域、共晶温度
域にマーキングを直ちに視認できるから、冷却曲
線のカーブの状況から、炭素含有率、ケイ素含有
率、炭素当量の判定精度を想定できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案装置の概念を示したブロツクダ
イアグラムである。第２図は本考案の具体的な１
実施例に係る熱分析装置の構成を示したブロツク
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コンピユータの処理を示
すフローチヤートである。第５図は出力画面を示
した出力図である。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 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、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
   号によつて、表示を行なう出力装置とから成る装
   置であつて、 前記データ解析装置は、 前記測温装置から入力した時系列温度データを
   リアルタイムで、溶湯の冷却曲線のグラフとして
   前記出力装置に出力する冷却曲線表示部と、 一定瞬時間内における冷却曲線の温度降下量が
   基準温度以内のときに温度停滞点と判定する停滞
   点判定部と、 該停滞点判定部で判定された温度停滞点をカウ
   ントして、そのカウント数が初晶温度に該当する
   基準回数以上のときに初晶温度として検出すると
   ともに、カウント数が共晶温度に該当する基準回
   数以上でありかつカウント中の温度降下が所定温
   度以内のときに共晶温度として検出する第１初晶
   共晶温度検出部と、 該第１初晶共晶温度検出部で初晶温度及び共晶
   温度の少なくとも一方が検出できないときに、冷
   却曲線の最高温度までさかのぼり、該第１初晶共
   晶温度検出部の判定条件よりも緩やかな判定条件
   で停滞区間を求め、該一方を検出する第２初晶共
   晶温度検出部と、 該第１、第２初晶共晶温度検出部によつて求め
   られた前記初晶温度、共晶温度から炭素含有率、
   ケイ素含有率、炭素当量を求める演算部と、 前記初晶温度、共晶温度、炭素含有率、ケイ素
   含有率、炭素当量の表示データを、前記出力装置
   へ前記冷却曲線の測定終了後に、出力するデータ
   表示部とから成り、 前記出力装置は、前記冷却曲線及び前記初晶温
   度、共晶温度、炭素含有率、ケイ素含有率、炭素
   当量を同一表示面上に表示する装置であり、 かつ、前記データ表示部は、該出力装置で表示
   された冷却曲線グラフにおいて、該第１、第２初
   晶共晶温度検出部によつて検出された初晶温度、
   共晶温度に相当する域にマークを付す信号を出力
   することを特徴とする鋳鉄溶湯のマイコン式熱分
   析装置。