JPH10206414A - マグネシウム合金の炉前分析法及び成分調整システム - Google Patents

マグネシウム合金の炉前分析法及び成分調整システム

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JPH10206414A
JPH10206414A JP9003548A JP354897A JPH10206414A JP H10206414 A JPH10206414 A JP H10206414A JP 9003548 A JP9003548 A JP 9003548A JP 354897 A JP354897 A JP 354897A JP H10206414 A JPH10206414 A JP H10206414A
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JP
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aluminum
magnesium alloy
cooling curve
alloy
sample
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JP9003548A
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English (en)
Inventor
Tsutomu Sato
勉 佐藤
Takashi Ogami
孝 大上
Mitsuharu Hoshitani
光治 星谷
Koichi Sato
光一 佐藤
Kohei Kubota
耕平 久保田
Yoichi Nosaka
洋一 野坂
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Mitsui Kinzoku Co Ltd
Original Assignee
Mitsui Mining and Smelting Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 マグネシウム合金溶湯の凝固時の冷却曲線の
形状を利用してアルミニウム成分の含有率を推定するマ
グネシウム合金の炉前分析法及びこれを用いた成分調整
システムを提供する。 【解決手段】 マグネシウム合金溶湯からサンプルを取
り出し、該サンプルの凝固時の冷却曲線を測定し、該冷
却曲線に現れる相の晶出温度と冷却曲線とを用いて該サ
ンプル中のアルミニウム成分の含有率を求め、また上記
分析結果により、炉前分析に於いて成分が規格値及び目
標値から外れた場合、マグネシウム合金溶湯に、アルミ
ニウム−マンガン母合金,アルミニウムあるいはマグネ
シウムを添加し、アルミニウム量,鉄/マンガン比を適
正にする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、マグネシウム合金
の炉前分析法に関し、より詳しくはマグネシウム合金溶
湯の凝固時の冷却曲線の形状を利用してアルミニウム成
分の含有率を推定するマグネシウム合金の炉前分析法及
びこれを用いた成分調整システムに関する。
【0002】
【従来の技術】マグネシウム合金はダイカスト及び鋳造
用合金としてAZ91合金(Mg−9.0 %Al−1.0 %
Zn−0.3 %Mn)等のマグネシウム−アルミニウム合
金が使用され、自動車部品、家電製品等に利用されてい
る。
【0003】この様なマグネシウム合金の品質管理法と
して鋳造現場で簡易に且つ迅速、且つ安全に実施できる
炉前分析法が求められている。
【0004】例えば凝固時の冷却曲線の形状を利用した
炉前分析技術は、鋳鉄,アルミニウム合金及び亜鉛合金
鋳物では確立され、広く利用されている。
【0005】しかしながら、マグネシウム合金について
はこの様な確立した技術はない。また、マグネシウム溶
湯が燃焼しやすく正確な冷却曲線がそもそも得にくいな
どの問題がある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】マグネシウム合金は、
ダイカスト用として精密部品に利用されており、この場
合に合金組成のわずかの変動により歩留まりが大きく変
動することが知られている。又、マグネシウム合金は再
溶解して利用されることもあり、この再溶解の際に合金
成分の変動が生じる。その結果、鋳造不良が生じたり、
鋳物の強度不足というトラブルが発生する。この様な種
々の問題を解決するためマグネシウム合金の炉前成分分
析技術の確立が望まれている。
【0007】本発明は、マグネシウム合金(AZ91合
金)の凝固時の冷却曲線の形状を利用してマグネシウム
合金中のアルミニウム成分の割合を推定するマグネシウ
ム合金の炉前分析法及び成分調整システムを提供し、こ
れを利用してマグネシウム合金中のアルミニウム成分を
補正する技術を提供することを課題とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明者等は種々の研究を重ねた結果、マグネシウ
ム合金の冷却曲線を詳細に観察した結果、冷却曲線の変
曲点(図1中のA点参照)がアルミニウムの含有率に対
応していることを見出し、冷却曲線の形状を利用してマ
グネシウム合金中のアルミニウム成分の含有率を推定で
きることを見出して本発明を完成した。
【0009】かかる知見に基づく、本発明にかかる第1
のマグネシウム合金の炉前分析法は、マグネシウム合金
溶湯からサンプルを取り出し、該サンプルの凝固時の冷
却曲線を測定し、該冷却曲線に現れる相の晶出温度と冷
却曲線とを用いて該サンプル中のアルミニウム成分の含
有率を求めることを特徴とする。
【0010】第2のマグネシウム合金の炉前分析法は、
上記第1の分析方法において、マグネシウム合金溶湯上
にアルゴンガス、SF6 ,CO2 の不活性・不燃性ガス
を流動させ燃焼を防止し正確に測定することを特徴とす
る。
【0011】第3のマグネシウム合金の炉前分析法は、
上記第1又は第2の分析方法において、マグネシウム合
金溶湯を注湯し凝固冷却曲線を測定する容器を事前に1
00℃以上に加熱しておくことを特徴とする。
【0012】一方、本発明にかかる成分調整システム
は、上記第1乃至第3の炉前分析法による分析結果によ
り、炉前分析に於いて成分が規格値及び目標値から外れ
た場合、マグネシウム合金溶湯に、アルミニウム−マン
ガン母合金,アルミニウムあるいはマグネシウムを添加
し、アルミニウム量,鉄/マンガン比を適正にすること
を特徴とする。
【0013】即ち、本発明のマグネシウム合金の炉前分
析法は、マグネシウム合金溶湯からサンプルを取出し、
該サンプルの凝固時の冷却曲線を測定し、該冷却曲線に
現れる相の晶出温度と、予め準備した検量線(アルミニ
ウム濃度が既知のサンプル晶出温度から図2のように作
成する。)とを用いて該サンプル中のアルミニウム成分
の含有率を求める。
【0014】一方、成分調整システムは、こうして測定
したアルミニウム成分が適正値から外れた場合に、アル
ミニウム−マンガン母合金,アルミニウムあるいはマグ
ネシウムを添加をすることによりアルミニウム含有率を
補正したマグネシウム合金溶湯にする。
【0015】特に、ダイカスト中、溶湯中の鉄量は必ず
増加するのでアルミニウム−マンガン母合金の添加によ
り、鉄/マンガン比の適正化が図れる。又、アルミニウ
ム成分の添加目標値を特に流動性に優れた数値にするな
ど合金特性の調整をすることができる。
【0016】
【発明の実施の形態】以下に、本発明を図面を参照して
詳細に説明する。図1はマグネシウム合金(AZ91合
金)の凝固時の模式的冷却曲線である。図1に於いてA
点はアルミニウムに起因する初晶の晶出温度である。図
2は予めマグネシウム−X重量%アルミニウム合金につ
いてのアルミニウム含有率と初晶の晶出温度との関係を
示す検量線である。
【0017】本発明に於いては、溶解炉内から溶湯マグ
ネシウム合金のサンプルを取り出し、熱電対及びレコー
ダーを用いて該サンプルの凝固時の冷却曲線を測定す
る。又、別個に各種マグネシウム合金について求めた検
量線に現れるアルミニウム相の晶出温度と検量線とを用
いて、該サンプル中のアルミニウム成分の含有率を求め
る。
【0018】マグネシウム合金溶湯からサンプルを取出
し、該サンプルの凝固時の冷却曲線の形状を図2に示し
た検量線を利用してマグネシウム合金溶湯中のアルミニ
ウム成分の割合を推定する。
【0019】又、こうして得たアルミニウム含有量の推
定値が規格値あるいは目標値から外れる場合、アルミニ
ウム−マンガン合金及びアルミニウム,マグネシウムを
添加して適正なアルミニウム含有量のマグネシウム合金
にすることができる。
【0020】又、こうした作業中にマグネシウム合金溶
湯が燃焼することがあるので、これを防止するために、
測定中マグネシウム合金溶湯上にアルゴンガス、S
6 ,CO2 等の不活性・不燃性ガスを流動させ、測定
精度を向上させている。
【0021】又、上記不活性ガスを導入する代わりに、
坩堝全体をアルゴンガス雰囲気の容器にいれるようにし
てもよい。
【0022】さらに、上述の測定において、マグネシウ
ム合金溶湯の温度と、該マグネシウム合金溶湯を注湯凝
固冷却曲線を測定する容器(カップ)の温度が測定精度
に大きく影響するので、本発明の場合では、溶湯の容器
を前もって100℃以上望ましくは200℃以上に加熱
することが好ましい。これにより溶湯の温度の影響を受
けることなく、精度良く測定することができる。
【0023】
【実施例】以下、本発明の効果を示す実施例を説明する
が、本発明はこれに限定されるものではない。
【0024】[実施例1]化学分析値が示されたマグネ
シウム合金5種類の溶湯を製造した。これらの溶湯から
各々サンプリングし700℃に昇温させた後、冷却曲線
測定用カップに移し、熱電対及びレコーダーを用いて冷
却曲線を測定した。この際マグネシウム合金溶湯は、空
気に触れると燃焼し酸化物を形成する。そこで、炉前分
析を正確に測定するために、溶解炉から該サンプルを取
出す時に、溶湯が空気と触れない様に不活性・不燃性ガ
ス等を導入した。すなわち、不活性・不燃性ガス等を導
入して溶湯の上部を覆いながら回りを遮蔽し、上部のみ
開閉式の冷却曲線測定用治具内の測定カップに移した直
後に、不燃性ガス導入管の付いた蓋をし、不燃性ガスを
流しながら冷却曲線を測定した。こうして得られた冷却
曲線から図2に示したような検量線を作成する。
【0025】一方、アルミニウム含有量の不明な5種類
の合金溶湯にて同様の手順にて冷却曲線を測定し、図1
中のA点を求め、図2に示した検量線よりアルミニウム
含有量の推定値を求めた。この数値とこれらを化学分析
して得られたアルミニウム量の比較を、下記「表1」に
示した。以上の測定は、いずれも溶湯の容器を200℃
に予熱して実施した。
【0026】
【表1】
【0027】上記「表1」に示すデータから明らかなよ
うに、本発明の炉前分析法においては、アルミニウム含
有率は±0.1 重量%の範囲内の精度で推定可能であるこ
とが判明した。
【0028】[実施例2]実施例1の手法を用いて測定
したアルミニウム濃度に対し、アルミニウム濃度9.0 %
を目標にアルミニウム−マンガン母合金,アルミニウム
及びマグネシウムを添加し、化学成分を確認した。その
結果を、「表2」に示す。ここで、アルミニウム−マン
ガン母合金を用いるのは、ダイカスト中に鉄濃度が向上
するのに対してマンガンを加え鉄濃度を低下させるため
である。アルミニウム−マンガン母合金を添加した結果
を、「表3」に示す。
【0029】
【表2】
【0030】
【表3】
【0031】上記「表2」に示すデータから明らかなよ
うに、目標組成と化学分析値精度は±0.1 重量%の範囲
内である。アルミニウム添加にアルミニウム−マンガン
母合金を用いた場合、上記「表3」から明らかなよう
に、増加していた鉄量もマンガン添加により抑制してい
るのが確認され、アルミニウム−マンガン母合金を添加
後は、マンガン濃度が向上し鉄濃度が低下しており、適
正な鉄/マンガン比が得られている。
【0032】[実施例3]次に、本発明の炉前分析方法
を用いて、所定配合のマグネシウム合金を製造した一例
を示す。先ず、市販のAZ91系合金及びAM60系合
金を黒鉛ルツボにて溶解した。溶湯のアルミニウム量を
凝固冷却曲線の形状から推定したところ各々8.3 %、5.
6 %であった。尚、上記比較例1の合金組成の割合は、
アルミニウム(Al:8.22%)−亜鉛(Zn:0.55%)
−マンガン(Mn:0.25%)であり、比較例2の合金組
成は、アルミニウム(Al:5.53%)−マンガン(M
n:0.20%)である。
【0033】試験例1乃至6は、上記比較例1のAZ9
1系合金にアルミニウム等を添加して、「表4」に示す
アルミニウム推定値(目標値)となるように、アルミニ
ウム,カルシウム,シリコン及びミッシュメタル(50%
Ce,45%La,他のレアアース元素)を適宜添加し、
規格値の上限に調整した。試験例7乃至10は、上記比較
例2のAM60系合金にアルミニウム等を添加して、
「表4」に示すアルミニウム目標値となるように、アル
ミニウム,カルシウム,シリコン及びミッシュメタル
(50%Ce,45%La,他のレアアース元素)を適宜添
加した。「表4」にアルミニウムを目標値分だけ添加後
の分析値を示す。同表に示すように、いずれも目標値と
近似した値を示していた。
【0034】流動性はAZ91系合金は溶湯温度620
℃、AM系合金は660℃でKモールドに注湯し、流動
長さを測定したが、いずれも流動性が良好であった。
【0035】
【表4】
【0036】市販合金を溶解したところ、アルミニウム
−マンガン−鉄系のスラッジを形成し、アルミニウム量
が低下し、この結果、溶湯のアルミニウム分析値は低
く、規格値内の最低限に近かった。これを規格値上限に
調整したところ、融点は10℃以上低下しKモールドで
の流動長は大幅に改善されていることが確認された。
【0037】
【発明の効果】以上、実施例と共に説明したように、本
発明の炉前分析法は、マグネシウム合金溶湯中のアルミ
ニウム含有率の変動を凝固時の冷却曲線の形状を利用し
て推定することを可能とし、これにより鋳造現場で簡易
に且つ迅速にマグネシウム合金溶湯のアルミニウムの消
耗の程度を知ることができる。又、これにより合金成分
の迅速な調整が可能になった。
【図面の簡単な説明】
【図1】マグネシウム合金(AZ91合金)の凝固時の
模式的冷却曲線の図である。
【図2】予めマグネシウム−X重量%アルミニウム合金
についてのアルミニウム含有率と初晶の晶出温度との関
係を示す検量線の図である。
フロントページの続き (72)発明者 佐藤 光一 埼玉県上尾市原市1333−2 三井金属鉱業 株式会社総合研究所内 (72)発明者 久保田 耕平 埼玉県上尾市原市1333−2 三井金属鉱業 株式会社総合研究所内 (72)発明者 野坂 洋一 山梨県韮崎市大草町下条西割1200 三井金 属鉱業株式会社ダイカスト事業部内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 マグネシウム合金溶湯からサンプルを取
    り出し、該サンプルの凝固時の冷却曲線を測定し、該冷
    却曲線に現れる相の晶出温度と冷却曲線とを用いて該サ
    ンプル中のアルミニウム成分の含有率を求めることを特
    徴とするマグネシウム合金の炉前分析法。
  2. 【請求項2】 請求項1のマグネシウム合金の炉前分析
    法において、 マグネシウム合金溶湯上に、アルゴンガス,SF6 又は
    CO2 の不活性・不燃性ガスを流動させることを特徴と
    する炉前分析法。
  3. 【請求項3】 請求項1又は2のマグネシウム合金の炉
    前分析法において、 マグネシウム合金溶湯を注湯し凝固冷却曲線を測定する
    容器を事前に100℃以上に加熱しておくことを特徴と
    する炉前分析法。
  4. 【請求項4】 請求項1乃至3記載の炉前分析法による
    分析結果により、炉前分析に於いて成分が規格値及び目
    標値から外れた場合、 マグネシウム合金溶湯に、アルミニウム−マンガン母合
    金,アルミニウムあるいはマグネシウムを添加し、アル
    ミニウム量,鉄/マンガン比を適正にすることを特徴と
    する成分調整システム。
JP9003548A 1996-11-25 1997-01-13 マグネシウム合金の炉前分析法及び成分調整システム Withdrawn JPH10206414A (ja)

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JP9003548A JPH10206414A (ja) 1996-11-25 1997-01-13 マグネシウム合金の炉前分析法及び成分調整システム
US09/101,346 US6056834A (en) 1996-11-25 1997-11-15 Magnesium alloy and method for production thereof
PCT/JP1997/004284 WO2004081248A1 (ja) 1996-11-25 1997-11-25 マグネシウム合金及びその製造方法

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JP8-313204 1996-11-25
JP31320496 1996-11-25
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114740173A (zh) * 2022-03-30 2022-07-12 华北有色(三河)燕郊中心实验室有限公司 一种合金成分检测系统

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114740173A (zh) * 2022-03-30 2022-07-12 华北有色(三河)燕郊中心实验室有限公司 一种合金成分检测系统

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