(57)【要約】【課題】  溶湯内で経時的に変化する合金元素の含有量を実時間で予測演算し、合金元素をより高精度で添加し得る合金元素添加方法を提供する。【解決手段】  溶湯熱の影響により沸騰気化し経時的に減少する合金元素を溶湯中へ添加する合金元素添加方法において、少なくとも溶湯中の合金元素の含有量の実測値，溶湯温度及び溶湯量並びに経過時間に基づき、該溶湯中の合金元素の含有量を実時間で予測演算し、その予測演算値に基づき、溶湯中への合金元素の添加を制御する。また、上記予測演算値の算出係数を、上記実測値をフィードバックすることにより補正する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶湯熱の影響により沸騰気化し経時的に減少する合金元素を溶湯中へ添加する合金元素添加方法において、
少なくとも溶湯中の合金元素の含有量の実測値，溶湯温度及び溶湯量並びに経過時間に基づき、該溶湯中の合金元素の含有量を実時間で予測演算し、その予測演算値に基づき、溶湯中への合金元素の添加を制御することを特徴とする溶湯中への合金元素添加方法。
【請求項２】
上記溶湯は鋳鉄溶湯であるとともに、上記合金元素はマグネシウムであることを特徴とする請求項１記載の合金元素添加方法。
【請求項３】
上記予測演算値の算出係数を、上記実測値をフィードバックすることにより補正することを特徴とする請求項１又は２に記載の合金元素添加方法。
【請求項４】
上記経過時間は、合金元素添加前の上記溶湯中の成分の調整時若しくは上記合金元素の添加時からの時間であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一に記載の合金元素添加方法。
【請求項５】
上記合金元素が外皮内に内包されてなるワイヤ材を上記溶湯中に送り込むことにより該合金元素の溶湯中への添加を行なうことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一に記載の合金元素添加方法。
【請求項６】
溶湯熱の影響により沸騰気化し経時的に減少する合金元素を溶湯中へ添加する合金元素添加装置において、
上記溶湯中の合金元素の含有量を実測する含有量実測手段と、
溶湯温度を測定する温度測定手段と、
溶湯量を計量する計量手段と、
経過時間を測定するための時間測定手段と、
上記合金元素を溶湯中へ所定のタイミング及び量で添加する合金元素添加手段と、
少なくとも、上記含有量実測手段により取得された溶湯中の合金元素の含有量の実測値，上記温度測定手段により測定された溶湯温度、及び、上記計量手段により計量された溶湯量、並びに、上記時間測定手段により測定された経過時間に基づき、上記合金元素の含有量を実時間で予測演算し、その予測演算値に基づき、上記合金元素添加手段による合金元素の添加タイミング及び添加量を制御する制御手段と、を有していることを特徴とする溶湯中への合金元素添加装置。
【請求項７】
上記溶湯は鋳鉄溶湯であるとともに、上記合金元素はマグネシウムであることを特徴とする請求項６記載の合金元素添加装置。
【請求項８】
上記制御手段が、上記予測演算値の算出係数を、上記実測値をフィードバックすることにより補正することを特徴とする請求項６又は７に記載の合金元素添加装置。
【請求項９】
上記時間測定手段が、合金元素添加前の上記溶湯中の成分の調整時若しくは上記合金元素の添加時からの時間を測定することを特徴とする請求項６〜８のいずれか一に記載の合金元素添加装置。
【請求項１０】
上記合金元素添加手段が、上記合金元素が外皮内に内包されてなるワイヤ材を上記溶湯中に送り込むことにより該合金元素の溶湯中への添加を行なうことを特徴とする請求項６〜９のいずれか一に記載の合金元素添加装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、球状黒鉛鋳鉄製造時の黒鉛球状化処理における溶湯中への合金元素添加方法及びその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、鋳鉄溶湯にマグネシウム等の黒鉛球状化剤を添加して、晶出する黒鉛を球状化し、強靱な鋳鉄物を製造する黒鉛球状化処理が様々な工業分野に広く用いられている。この処理では、例えば、取鍋に予めマグネシウムを投入し、その取鍋に鋳鉄溶湯を入れることで溶湯処理が行なわれ、更に、黒鉛の球状化を促進するために、鋳鉄溶湯に対してシリコン等の接種剤が添加される。
【０００３】
かかる黒鉛球状化処理においては、取鍋内に蓄えられた状態の鋳鉄溶湯にマグネシウムを添加しても、溶湯中に入る量は僅かであり、時間経過とともに、黒鉛の球状化効果が減退するフェーディングが生じることが知られている。この要因の１つに、マグネシウムの沸点（１０９０℃）が鋳鉄溶湯温度よりも低く、鋳鉄溶湯への添加直後からマグネシウムが溶湯熱により沸騰気化し逃げていくことが考えられる。従来では、これに対処する方法の１つとして、粒状のマグネシウムが例えば鉄製の外皮内に内包されてなるコアードワイヤを鋳鉄溶湯内に順次送り込み、鍋底付近で外皮が溶融した時点でマグネシウムが鋳鉄溶湯に触れるようにして、添加直後にマグネシウムが溶湯表面近傍で沸騰気化することを防止するものが提案されている。なお、かかる方法と同様に、特開昭５６−１５８２５３号公報（特許文献１）には、接種剤の粉末が鋼板で被覆されてなる接種ワイヤを機械的に鋳鉄溶湯内に送り込むことにより接種処理を行なうものが開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開昭５６−１５８２５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、溶湯中にマグネシウムを添加する方法においては、従来、規定のタイミング及び量でマグネシウムを添加することが一般的であったが、製品特性の均一化やコスト削減の観点から、経時的に変化する溶湯中のマグネシウム含有量に応じて必要分だけ添加することが好ましい。この場合には、溶湯中のマグネシウム含有量を把握することが必要となるが、従来では、溶湯中のマグネシウム含有量を把握する上で、柄杓で取鍋内の溶湯を取り出し、例えば分光分析装置で溶湯中のマグネシウム含有量を実測することが一般的であった。しかしながら、この方法では時間がかかり、分析の間にマグネシウム含有量の減少が進行し得るため、実時間での含有量測定が不可能であった。
【０００６】
本発明は、上記技術的課題に鑑みてなされたもので、溶湯内で経時的に変化する合金元素の含有量を実時間で予測演算し、合金元素をより高精度で添加し得る合金元素添加方法及びその装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本願の請求項１に係る発明は、溶湯熱の影響により沸騰気化し経時的に減少する合金元素を溶湯中へ添加する合金元素添加方法であって、少なくとも溶湯中の合金元素の含有量の実測値，溶湯温度及び溶湯量並びに経過時間に基づき、該溶湯中の合金元素の含有量を実時間で予測演算し、その予測演算値に基づき、溶湯中への合金元素の添加を制御することを特徴としたものである。
【０００８】
また、本願の請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において、上記溶湯は鋳鉄溶湯であるとともに、上記合金元素はマグネシウムであることを特徴としたものである。
【０００９】
更に、本願の請求項３に係る発明は、請求項１又は２に係る発明において、上記予測演算値の算出係数を、上記実測値をフィードバックすることにより補正することを特徴としたものである。
【００１０】
また、更に、本願の請求項４に係る発明は、請求項１〜３に係る発明のいずれか一において、上記経過時間は、合金元素添加前の上記溶湯中の成分の調整時若しくは上記合金元素の添加時からの時間であることを特徴としたものである。
【００１１】
また、更に、本願の請求項５に係る発明は、請求項１〜４に係る発明のいずれか一において、上記合金元素が外皮内に内包されてなるワイヤ材を上記溶湯中に送り込むことにより該合金元素の溶湯中への添加を行なうことを特徴としたものである。
【００１２】
本願の請求項６に係る発明は、溶湯熱の影響により沸騰気化し経時的に減少する合金元素を溶湯中へ添加する合金元素添加装置であって、上記溶湯中の合金元素の含有量を実測する含有量実測手段と、溶湯温度を測定する温度測定手段と、溶湯量を計量する計量手段と、経過時間を測定するための時間測定手段と、上記合金元素を溶湯中へ所定のタイミング及び量で添加する合金元素添加手段と、少なくとも、上記含有量実測手段により取得された溶湯中の合金元素の含有量の実測値，上記温度測定手段により測定された溶湯温度、及び、上記計量手段により計量された溶湯量、並びに、上記時間測定手段により測定された経過時間に基づき、上記合金元素の含有量を実時間で予測演算し、その予測演算値に基づき、上記合金元素添加手段による合金元素の添加タイミング及び添加量を制御する制御手段と、を有していることを特徴としたものである。
【００１３】
また、本願の請求項７に係る発明は、上記溶湯は鋳鉄溶湯であるとともに、上記合金元素はマグネシウムであることを特徴としたものである。
【００１４】
更に、本願の請求項８に係る発明は、上記制御手段が、上記予測演算値の算出係数を、上記実測値をフィードバックすることにより補正することを特徴としたものである。
【００１５】
また、更に、本願の請求項９に係る発明は、請求項６〜８に係る発明のいずれか一において、上記時間測定手段が、合金元素添加前の上記溶湯中の成分の調整時若しくは上記合金元素の添加時からの時間を測定することを特徴としたものである。
【００１６】
また、更に、本願の請求項１０に係る発明は、請求項６〜９に係る発明のいずれか一において、上記合金元素添加手段が、上記合金元素が外皮内に内包されてなるワイヤ材を上記溶湯中に送り込むことにより該合金元素の溶湯中への添加を行なうことを特徴としたものである。
【発明の効果】
【００１７】
本願の請求項１に係る発明によれば、溶湯内での合金元素の含有量を実時間でかつ高精度で予測演算することができ、これにより、精度の高い合金元素の添加制御を行なえる。  
【００１８】
また、本願の請求項２に係る発明によれば、請求項１に係る発明による効果を球状黒鉛鋳鉄製造に利用することで、高品質の球状黒鉛鋳鉄の製造が実現可能である。
【００１９】
更に、本願の請求項３に係る発明によれば、予測演算値の算出係数を、実測値をフィードバックすることで補正するようにして、予測演算の精度をより向上させることができる。
【００２０】
また、更に、本願の請求項４に係る発明によれば、合金元素の初期含有量をより正確に確認し得る時点を基準点とするため、より精度の高い添加制御が行なえる。
【００２１】
また、更に、本願の請求項５に係る発明によれば、溶湯熱の影響による添加した合金元素の溶湯液面部からの沸騰気化を抑制しつつ、溶湯中に合金元素を有効に添加することが可能である。また、この場合には、添加量の制御も簡単かつ正確に行なえる。
【００２２】
本願の請求項６に係る発明によれば、溶湯内での合金元素の含有量を実時間でかつ高精度で予測演算することができ、これにより、精度の高い合金元素の添加制御を行なえる。
【００２３】
また、本願の請求項７に係る発明によれば、請求項６に係る発明による効果を球状黒鉛鋳鉄製造に利用することで、高品質の球状黒鉛鋳鉄の製造が実現可能である。
【００２４】
更に、本願の請求項８に係る発明によれば、予測演算値の算出係数を、実測値をフィードバックすることで補正するようにして、予測演算の精度をより向上させることができる。
【００２５】
また、更に、本願の請求項９に係る発明によれば、合金元素の初期含有量をより正確に確認し得る時点を基準点とするため、より精度の高い添加制御が行なえる。
【００２６】
また、更に、本願の請求項１０に係る発明によれば、溶湯熱の影響による添加した合金元素の溶湯液面部からの沸騰気化を抑制しつつ、溶湯中に合金元素を有効に添加することが可能である。また、この場合には、添加量の制御も簡単かつ正確に行なえる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照しながら説明する。
図１は、典型的な球状黒鉛鋳鉄製造プロセスの流れを示す図である。この球状黒鉛鋳鉄製造プロセスでは、銑鉄，屑鉄，鋼材等の溶湯材が、キュポラ，高周波誘導炉又は低周波誘導炉等の電気炉において溶解され、この溶解過程の間に、溶湯中の硫黄分を除去する脱硫処理（Ｓ１），脱硫後の溶湯を所定の温度及び成分に調整する温度・成分調整処理（Ｓ２）が行なわれる。なお、脱硫処理における脱硫剤としては、カルシウム・カーバイド，炭酸ソーダ（ソーダ灰），無水苛性ソーダ又は石灰石（炭酸カルシウム）等が用いられる。
【００２８】
更に、黒鉛球状化処理（Ｓ３）が行なわれる。この黒鉛球状化処理では、溶湯の製品特性の向上を目的として、溶湯中にマグネシウム（Ｍｇ），カルシウム（Ｃａ）又はセリウム（Ｃｅ）等の合金元素を溶かし込み、溶湯中の黒鉛を球状化させる。その後、接種処理（Ｓ４）が行なわれる。この接種処理では、溶湯中にシリコン等の接種剤が添加され、これにより、黒鉛が均一に分布し、無秩序に配列して、溶湯の機械的性質や金属組織が改善される。このようにして出来上がった溶湯は、所定の鋳型（不図示）に注湯される。
なお、一例として、炭素３．６％，珪素２．１％程度の成分の鋳鉄について、黒鉛が片状であるねずみ鋳鉄の引張り強さは１７６．５ＭＰａ前後であるが、前述したような黒鉛球状化処理を経て黒鉛が球状化された鋳鉄の引張り強さは５３９．２〜６８６．３ＭＰａである。
【００２９】
本実施形態では、粒状のマグネシウム合金（具体的にはＦｅ−Ｓｉ−Ｍｇ合金）が鉄製外皮内に内包されてなるコアードワイヤ（以下、単に「ワイヤ」という）を溶湯の入った取鍋内に順次送り込むことで、黒鉛球状化処理（Ｓ３）が行なわれる。図２に、ワイヤを取鍋内に送り込むワイヤ供給装置を概略的に示す。このワイヤ供給装置１０は、ワイヤ２が巻き付けられたワイヤロール１と、ワイヤロール１から延びるワイヤ２を挟み込み、黒鉛球状化処理用取鍋１１へ送り出すピンチローラ４を備えたワイヤ送出し装置３と、ワイヤ２を取鍋１１内に導くガイドパイプ５と、を有している。ワイヤ送出し装置３では、外部から供給される制御信号に基づき、ピンチローラ４の回転速度及び回転動作継続時間が任意に設定可能となっており、必要に応じて、所定長さのワイヤ２が送り出される。送り出されたワイヤ２は、ガイドパイプ５内に挿通させられ、取鍋１１に対して上方からほぼ垂直に送り込まれるように導かれる。かかるワイヤ供給方式のＭｇ添加によれば、溶湯液面からのＭｇの蒸発気化を抑制しつつ、Ｍｇを有効に添加することができ、また、添加量の制御も比較的簡単に行なうことができる。
【００３０】
前述したように、黒鉛球状化処理においては、時間経過とともに、例えば溶湯に比べて融点の低いＭｇが気化することにより、黒鉛の球状化効果が減退するフェーディングに対処して、フェーディングの進行が所定以上になる毎に、溶湯中にＭｇを補充添加する必要がある。従来では、かかるＭｇのフェーディング分を考慮し、予め初期Ｍｇ含有量を増加しかつ時間制限を設けることや、初期Ｍｇ含有量の実測値に基づき不足分を適当なタイミング及び量で補充添加することが一般的であったが、本実施形態では、溶湯中のＭｇ含有量が実時間で予測演算され、その結果に基づき、Ｍｇの補充添加のタイミング及び量が制御される。予測演算要素としては、取鍋１１内の溶湯中の成分を分析して得られた実測値，溶湯温度，溶湯量および経過時間が用いられる。図３には、取鍋１１内の溶湯中のＭｇ含有量を予測演算し、予測演算された値に基づきワイヤ２の送出し量及び送出しタイミングを制御する構成を示す。
【００３１】
この構成においては、所定のデータを用いて取鍋１１内の溶湯中のＭｇの含有量を予測演算するＭｇ含有量予測演算部２１と、該予測演算部２１による演算結果に基づき、ワイヤ送出し装置３によるワイヤ送出し量及び送出しタイミングを制御するための制御データを生成するワイヤ送出し量制御部２２と、を備えたコントローラ２０が設けられている。ワイヤ送出し装置３は、コントローラ２０に対して、各種データが送受信可能であるように接続されている。
【００３２】
また、取鍋１１内の溶湯の成分を分析する発光分光分析装置３１と、取鍋１１内の溶湯の温度を測定する溶湯温度測定装置３２と、取鍋１１内の溶湯の容量を計量する溶湯量計量装置３３とが設けられている。発光分光分析装置３１，溶湯温度測定装置３２及び溶湯量計量装置３３も、それぞれ、コントローラ２０に対して、各種データが送受信可能であるように接続されている。本実施形態では、発光分光分析装置３１として光電測式発光分光分析装置、溶湯温度測定装置３２としては熱電対温度計、また、溶湯量計量装置３３としてはロードセルが用いられる。なお、これに限定されることなく、例えば、発光分光分析装置３１として分光写真器又はプラズマ発光分析装置、溶湯温度測定装置３２として光高温計又は色温度計等、他の装置を適用することも可能である。
【００３３】
コントローラ２０内のＭｇ含有量予測演算部２１には、予測演算に際して、発光分光分析装置３１により取得された溶湯の成分をあらわすデータ（図中のｄ１）， 溶湯温度測定装置３２により取得された溶湯温度をあらわすデータ（図中のｄ２），溶湯量計量装置３３により取得された溶湯量をあらわすデータ（図中のｄ３）が入力される。入力されたデータに基づき、Ｍｇ含有量予測演算部２１は、現在のＭｇ含有量を予測演算する。この予測演算は、次の積分式を用いて実行可能である。
（式１）
2005281804.tif 000003
ここで、ＣＭｇｎは溶湯中のＭｇ含有量（含有率％），ＣＭｇ０は初期溶湯中のＭｇ含有量，Ｔｅｎは溶湯温度（℃），Ｗｎは溶湯量（ｋｇ），ｔは経過時間（秒），ｄｔは積分周期であり、ここでは、１０秒とする。また、係数ａは変数，係数ｂは１．６７８６×１０−４，係数ｃは６．６２５９×１０−３，係数ｄは１．００００，係数ｅは７．８８０４×１０−３，係数ｆは１．００００である。係数ａについては後述する。なお、ｔの経過時間とは、例えば温度・成分調整処理（図１中のＳ２）による溶湯中の成分調整時点、若しくは、Ｍｇが溶湯中に添加された時点など、Ｍｇの初期含有量を正確に把握し得る時点からの時間をあらわす。
【００３４】
更に、Ｍｇ含有量予測演算部２１は、予測演算されたＭｇ含有量に基づき、必要とされるワイヤ送出し量を予測演算する。そして、ワイヤ送出し量をあらわす予測演算データ（図中のｄ４）は、ワイヤ送出し量制御部２２へ出力される。ワイヤ送出し量制御部２２は、Ｍｇ含有量予測演算部２１から送られてくる予測演算データと、溶湯温度測定装置３２で計測されたデータ（図中のｄ２）と、溶湯量計量装置３３で計測されたデータ（図中のｄ３）により得られる適正量と、ワイヤ送出し装置３から送られてくる実際のワイヤ送出し量をあらわすデータ（図中のｄ６）とを参照しつつ、適正なワイヤ送出し量をあらわすデータ（図中のｄ５）を調整してワイヤ送出し装置３に供給する。
【００３５】
図４は、溶湯中へのＭｇ添加に伴いコントローラ２０で行なわれる上記の積分式を用いた予測演算処理についてのフローチャートである。この予測演算処理では、まず、所定の時点における取鍋１１内の残湯量が溶湯量計量装置３３で自動計測されることで記録され（Ｓ５１）、これに応じて、規定量の溶湯が取鍋１１内に供給され、残湯と混合される。溶湯量計量装置３３は取鍋１１を介して加わる荷重から現在の溶湯量を常時検知しており、この溶湯量計量装置３３により取鍋１１を一杯に満たす溶湯量が計量されると、受湯が完了したことが検知され（Ｓ５２）、混合後の溶湯中のＭｇ含有量ＣＭｇが自動的に演算される（Ｓ５３）。
【００３６】
本実施形態では、混合後の溶湯中のＭｇ含有量ＣＭｇの演算（Ｓ５３）は、以下の式２を用いて実行される。
（式２）
ＣＭｇ＝（ＣＭｇ１＊Ｗ１＋ＣＭｇ２＊Ｗ２）／（Ｗ１＋Ｗ２）
ここで、ＣＭｇ１は初期のＣＭｇ演算値、Ｗ１はＳ５１で得られた残湯量、ＣＭｇ２は供給される溶湯中のＭｇ含有量（一定）、Ｗ２は溶湯量計量装置３３で自動計測される添加溶湯量である。一例として、残湯量Ｗ１が３００ｋｇであり、ＣＭｇ１が０．０３０％であり、Ｗ２が６５０ｋｇであり、ＣＭｇ２が０．０４０％である場合には、
ＣＭｇ＝（0.030％＊300ｋｇ＋0.040％＊650ｋｇ）／（300ｋｇ＋600ｋｇ）
＝0.037％
となる。
【００３７】
Ｓ５３の後、上記の積分式（式１）を用いたＣＭｇの書換え（Ｓ５４）が行なわれるが、式２により演算されたＣＭｇは、上記の積分式（式１）中の初期溶湯中のＭｇ含有量ＣＭｇ０となる。そして、積分計算が開始され（Ｓ５５）、以降、所定の周期（例えば１０秒間隔）で繰り返されることとなる。
【００３８】
Ｓ５５の後、発光分光分析装置３１から成分分析データが受信されたか否かが判断される（Ｓ５６）。その結果、成分分析データを受信していないと判断された場合には、Ｓ５７へ進み、他方、成分分析データを受信したと判断された場合には、Ｓ５９へ進む。
【００３９】
Ｓ５７では、また、溶湯量計量装置３３により取鍋１１内での溶湯量の増加が検知されたか否か、すなわち、取鍋１１内への溶湯供給（受湯）が検知されたか否かを判断し、その結果、検知されたと判断された場合には、上記の積分式を用いた積分計算が停止され（Ｓ５８）、その後、Ｓ５１へ戻り、それ以降のステップが繰り返される。他方、取鍋１１内への注湯が検知されていないと判断された場合には、Ｓ５５へ戻り、それ以降の処理を繰り返す。
【００４０】
また、Ｓ５９では、Ｓ５６で発光分光分析装置３１から成分分析データを受信したことが、１チャージの間、すなわち取鍋１１内に溶湯が一杯になってからなくなるまでの間に、２回目であるか否かが判断される。その結果、２回目でないと判断された場合には、Ｓ５４へ戻り、ＣＭｇの書換えが行なわれ、それ以降のステップが繰り返される。他方、２回目であると判断された場合には、Ｍｇの単位時間当たりの減少量を補正するために、上記積分式（式１）中の係数ａが補正される（Ｓ６０）。
【００４１】
本実施形態では、係数ａの補正（Ｓ６０）が、以下の式３及び４を用いて実行される。
（式３）
ａ補正量＝（ＣＭｇ３−ＣＭｇ４）／（Ｔ２ーＴ１）
（式４）
ａ＝ａ０＋ａ補正量
ＣＭｇ３はその時点でのＣＭｇ演算値、ＣＭｇ４は２回目に得られた成分分析値（実測値）、Ｔ１は１回目の成分分析を行なう時間、Ｔ２は２回目の成分分析を行なう時間、ａ０はそれまで使用されていたａの値である。ａの初期値としては、ａ＝５．８０５８×１０−８が用いられる。
【００４２】
一例として、ＣＭｇ３が０．０３２％、ＣＭｇ４が０．０３１％、Ｔ１が１８０秒、Ｔ２が５００秒である場合におけるａは、
ａ補正量＝（0.032％−0.031％）／（500秒−180秒）
＝3.125×10−８
ａ０として、ａの初期値５．８０５８×１０−８を代入すると、
ａ＝5.8058×10−8＋3.125×10−８
＝8.9308×10−8
となる。
【００４３】
かかる係数ａの補正（Ｓ６０）後、Ｓ５４へ戻り、補正後の係数ａが導入されつつ、再度、ＣＭｇの書換えが行なわれ、それ以降のステップが繰り返される。
【００４４】
以上のように、溶湯中の成分の実測値，溶湯温度，溶湯量及び経過時間に基づく積分式（式１）を用いることで、従来の実測による成分分析の時間的遅れをリカバリーすることができ、溶湯中のＭｇ含有量を実時間でかつ高精度で予測演算することができる。更に、発光分光分析装置３１により実測された成分分析データをフィードバックする係数ａの補正（Ｓ６０）が行なわれることで、より高精度の予測演算が可能である。そして、その予測演算値に基づき、ワイヤ送出し量制御部２２により、ワイヤ送出し装置３によるワイヤ送出し量及び送出しタイミング等が制御されることで、高精度のＭｇの添加制御が実現可能である。
【００４５】
また、従来では、球状黒鉛鋳鉄に適したＭｇ含有量を、実測値に基づき鍋単位で調整することで保証していたが、前述したようなＭｇ含有量の予測演算を行なうことにより、Ｍｇ含有量の減少を一連の球状黒鉛鋳鉄製造プロセスを通じて見込み、最終的に不足分のＭｇを補充添加するようにすればよい。更に、最終的に不足分のＭｇを補充添加する場合には、従来のように黒鉛球状化処理時に添加したＭｇと溶湯との攪拌のため鍋を揺動させることが必要でなく、鍋を静止したままでよいため、温度測定等の各種計測，位置決め等が容易である。
【００４６】
なお、上記ステップＳ５１〜Ｓ６０を含むＭｇ含有量予測演算処理は、例えばコントローラ２０に内蔵された若しくは外付けされた記憶装置（不図示）に格納されたプログラムが適宜読み出されることで実行される。
【００４７】
以下、上記の積分式（式１）を用いた予測演算の精度について検証する。本願発明者は、上記の積分式の精度を確認するために、初期Ｍｇ含有量の異なる試料Ｎｏ．１〜３について、取鍋１１内におけるＭｇ含有量を実測するとともに、実測を行なった時点でのＭｇ含有量を上記の積分式を用いて予測演算した。得られた実測値及び予測演算値を、次の表１に示す。試料Ｎｏ．１〜３は、初期Ｍｇ含有量に加え、Ｍｇ溶湯温度及び溶湯量について互いに異なる。また、試料Ｎｏ．１〜３共に、経過時間０秒時における予測演算値として、実測値をフィードバックした。
【表１】
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ここでは、混合後のＣＭｇ演算（図４中のＳ５３）については、上記式２で得られるＭｇ含有量を用いず、発光分光分析装置３１により取得された成分分析データを用いて（つまりＣＭｇ＝成分分析データとして）積分計算を開始し、積分計算停止まで計算を行なった。また、係数ａの補正（図４中のＳ６０）を行なわずに、上記の積分式中の係数ａを定数５．８０５８×１０−８とした。
【００４８】
溶湯材としてはＦＣＤ６５０を採用し、ワイヤとしてはＭｇ−４．３％，Ｓｉ−４９．６％，Ｒｅ−２．２７％，Ｃａ−０．４０％，Ａｌ−０．２３％の成分を含む東洋電化工業製のコアードワイヤを採用した。また、発光分光分析装置３１としては島津製作所製のＰＤＡ−５５００ＩＩを採用し、溶湯温度測定装置３２としては日本サブランス・プローブ・エンジニアリング製の浸漬型温度計を採用した。
【００４９】
Ｍｇ含有量の実測値及び予測演算値から、図５及び６に示すようなグラフが得られた。図５は、溶湯中のＭｇ含有量の実測値及び上記の積分式に基づき算出された予測演算値の時間的推移をあらわし、また、図６は、溶湯中のＭｇ含有量の実測値と上記の積分式に基づき算出された予測演算値との関係をあらわしている。図５中の符号Ｓ１，Ｓ２及びＳ３を付した実線は、それぞれ、試料Ｎｏ．１，２及び３の実測値をあらわすグラフであり、Ｔ１，Ｔ２及びＴ３を付した点線は、それぞれ、試料Ｎｏ．１，２及び３の予測演算値をあらわすグラフである。
【００５０】
図５から、試料Ｎｏ．１〜３のいずれについても実測値と予測演算値が類似していることが明らかである。また、図６から、各点がほぼ傾き１をなす直線上に並び、実測値と予測演算値との間には、強い相関関係があることが明らかである。本願発明者が算出した結果によれば、表１に示すＭｇ含有量の実測値と予測演算値との間には、実際に、約９９．７１％の相関係数をなす関係があることが分かった。すなわち、上記の積分式を用いることにより、溶湯中のＭｇ含有量を実時間でかつ高精度に予測演算することができた。
【００５１】
なお、本発明は、例示された実施形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良及び設計上の変更が可能であることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】一般的な球状黒鉛鋳鉄製造プロセスの流れを示す図である。
【図２】黒鉛球状化処理（図１中のＳ３）において取鍋内にワイヤを供給するワイヤ送出し装置を概略的に示す図である。
【図３】取鍋内の溶湯中のＭｇ含有量を予測演算し、その予測演算値に基づきワイヤの送出し量を制御する構成を概略的に示す図である。
【図４】所定の積分式を用いたＭｇ含有量の予測演算処理についてのフローチャートである。
【図５】溶湯中のマグネシウムの含有量の実測値および本発明に係る積分式に基づき算出された予測演算値の時間的推移をあらわすグラフである。
【図６】溶湯中のマグネシウムの含有量の実測値と本発明に係る積分式に基づき算出された予測演算値との関係をあらわすグラフである。
【符号の説明】
【００５３】
２…ワイヤ
３…ワイヤ送出し装置
１０…ワイヤ供給装置
１１…取鍋
２０…コントローラ
２１…Ｍｇ含有量予測演算部
２２…ワイヤ送出し量制御部
３１…発光分光分析装置
３２…溶湯温度測定装置
３３…溶湯量計量装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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