NEW CEメーター

鋳鉄溶湯性状判定装置

TEC -21 溶 湯 性 状 判 定 機 能新しい判定機能
1 球状化率(SG%)判定

4 接種剤の選定

2 チル深さ

5 引け

3 ASTM 片状黒鉛サイズ
チルカップ(テルル無)

NG
元湯を注湯

NG
SG カップ A
SG カップ C
SG カップ Q

チルカップ
Chill-Cup15

溶 湯 性 状 判 定に使 用 するカップはテル ル 無しのカップを使 用・ ・ ・ チ ルカップ

溶湯性状判定機能④ 過 冷 却をよむ ( U C )① C Eをよむ ( 初 晶 温 度 L )どの金属にも凝固する場合には必ず凝固点又は凝固開始

冷却曲線の初晶から共晶までの間に大なり小なりの過冷の減点があり、鋳鉄においては化学組成によってその開始点が少が出てきます。溶湯の冷却速度と結晶の成長速度とのバラン異なります。つまり凝固開始点(初晶又は初晶温度)を知る事スが崩れた時に過冷を生じるのですが、過冷の度合(過冷度によりCEが判ります。このCEについては、C+1/3Si、UC)とチルの度合とは密接な相関性があります。

C+1/3Si+1/3P、C+1/4Si+1/2P、C+0.3Si+0.3Pなどがあり、そ一般に過冷度の大きいもの程チルの度合も大きく、同時に偏の解釈は一定のものではありませんが、各工場で操業条件析も大きいものです。又、黒鉛は過冷度の2乗で成長すると云うが若干、異なるようにその条件に適合する管理図を書いてみ即ち過冷度が小さいと、黒鉛の成長速度が遅いから厚い黒鉛層る事が必要です。そうすればCEメーターのカタログに書いてが大きな間隔で発生すると言われています。

ある表をそのまま用いられる工場と、少し修正をする必要がある工場と出てきます。

過冷度が大きいと樹枝状オーステナイトの一次析出が起こり易くデンドライト間の隙間の共晶セル形成が制限されてしまう。

一般的にはそれほど大きく修正する必要はありません。

② 共 晶 点をよむ ( 共 晶 凝 固 温 度 E )⑤ 凝 固 区 間 の 時 間 を よ む (ℓと e の 時 間 比 )初晶から、過冷、共晶へと移行する時間を調べる事により鋳鉄鋳鉄には凝固開始点があると共に凝固終了点(共晶点又の性質を推定することができます。初晶から過冷却までの時間(

は共晶凝固温度)があります。溶湯の主要合金元素C、Siのう

液相線凝固時間ℓ)と過冷却から共晶までの時間(共晶凝固時間

ち共晶点の変化にSiが大きく影響し、Si量が多くなれば共晶e)の二つをとってみますと前者が短くて後者が長いものと、これと点は高くなります。つまり共晶点の高低によりSi量の多少を判反対に前者が長くて後者が短いものとではその溶湯の性質には断できるわけです。

大きな差があります(合計時間が同じ場合)。

その外にも共晶点はいろいろな利用価値(チル深さひけ巣

一般に初晶から共晶に達するまでの時間のうち、液相線凝固等)がありますから初晶温度と共に冷却曲線の二大重要要素時間が短く、共晶線凝固時間が長い方が良い溶湯と言えます。という事が言えます。

…黒鉛核の成長が良い③ 凝 固 温 度 範 囲をよむ ( L E )⑥ 共 晶 点 より 凝 固 終 了 点 ま で の 時 間 を よ む(接種効果 )(EG)初晶から共晶までの温度差を凝固温度範囲(LE)とよんでいますが、この凝固温度範囲から溶湯のC%が判り、製品の抗張力や硬度等の機械的性質も測定できます。

共晶点が現れてから凝固終了点(EG区間)までの時間が長いものの方が、より接種効果があります。
…黒鉛形状、共晶セル数、黒鉛分布⑦溶湯中の溶融不純物が冷却曲線へ及ぼす影響
亜共晶鋳鉄の凝固温度に及ぼす合金成分1％の影響(3回のテスト平均値)
合金成分

液相線初晶温度の変化°F

最高共晶温度の変化

Cr クロム-5-10Mo モリブデン-2-18Nl-3+6Cu-5+5Mn-5-15°
F⑧ 同 じ C E 値 の 場 合 の キュ ー ポ ラ 溶 湯 と 電 気 炉 溶 湯 の 違 いキューポラ及び電気炉の溶湯性状の違い①キューポラ溶湯の方が過冷度は少ない②キューポラ溶湯の方がℓが短く、eの方は長い③キューポラ溶湯の方が接種剤効果は大きい（Si%含有量）④チル効果及び引け効果も、キューポラ溶湯の方が良い

2

溶湯性状判定機能① 球状化率 (SG%) 判定④実体と熱分析との相関
実験方法

機能

FCD、CV共に球化処理された溶湯をセラミックファイバース

炉前にて溶湯をサンプリングすれば、熱分析データのプーンに採取し、所定の20φ丸棒TP及びシェルカップに注湯収集から演算処理、黒鉛球状化率の測定までをマイコする。そこで得られた冷却曲線と20φ丸棒TPの球状化率(自ン利用により、無人で全自動測定する。

動研磨画像解析処理)との相関度

階85%以上、第3段階95%以上の実験を行い、最終的に球状開発のねらい化率±5%以内の精度で判定できる事が確認された。

％温度︵Tl︶°FTe⊿Tl⊿TeTcle40
20％06080 1002040
熱分析法での黒鉛球状化率 %Y =0.97X +3.72
r=0.77780
604020006080 100
2040
熱分析法での黒鉛球状化率 %第3段階95%以上
100％
時 間 （ s）

r=0.604600

検鏡法での黒鉛球状化率

Tmax : 最高到達温度
Tl : 初晶温度
Tc : 共晶過冷最低温度
Te : 共晶最高温度⊿Tl : Tl-Te⊿Te : Te-Tc
l : Tl から Te までの時間
e : Te から Tc までの時間

Y =0.96X +7.8280

第2段階85%以上
100検鏡法での黒鉛球状化率①冷却曲線の模式図と特性値

第1段階75%以上

100

検鏡法での黒鉛球状化率

１．溶湯処理後3min以内に黒鉛球状化率を測定する。
２．黒鉛球状化率の測定は、機器化、自動化により極力人手と人的誤差を排除する。

Tmax

第1段階75%以上、第2段

806040200020406080 100
熱分析法での黒鉛球状化率 %⑤鼠、ダクタイル、CV鋳鉄の冷却曲線図式②冷却曲線のタイプ
オーステナイト生成
冷却 曲線

ATl

Tl

TeaCbcTe

Tc

B

1154°C 2109°F

b. CV1150°C 2102°F

c. ダクタイル
1137°C 2079°F

DTea. 片状Te

Tc

Mg処理後、接種された溶湯が、2102°F以上で共晶凝固する時、そのほとんどは、Mg処理が不適切で球状黒鉛にならな③冷却曲線と黒鉛形状との関係い。2066°Fから2075°Fで共晶凝固するならば球状黒鉛が成冷却曲線長した事に反映する。
TlTlTeTcTeTcTlTe※試験結果…テスト試料200数十点のテスト結果に総じて、球状化率の向上及び球状化処理の安易さ（処理温度、Mg歩留まり、球黒鉛形状化剤、接種剤の効果等）に貢献する溶解処理法はSi源、SiCを必ず使用する。

各材質ごとの球状化率検量線が必要であり、各社ごとにそ3の検量線の補正の必要あり。

溶湯性状判定機能③ ASTM( アメリカ材料試験協会 ) の片状黒鉛サイズ② チル
CE値(炭素当量)とチル深さ(元湯と接種後５分との比較)

イ40

30φ丸棒の中心部における炭素当量と片状黒鉛サイズ

チル深さ

片状黒鉛サイズ

元湯 Si 源 = Fe-Si 75
元湯 Si 源 = SiC
接種剤 Ca-Si 0.3%
元湯 Si 源 = Fe-Si
接種剤 Fe-Si 0.3%{30炭素当量と片状黒鉛サイズ

イ20(mm)12345(ASTM No.)

100

3.4

3.6

3.8

① CE値が低い

4.0
CE 値

4.23.0

3.2

3.4

3.6

3.8

4.0

CE 値

4.44.6

4.85.0チルの原 因冷却曲線中のℓ/eが大きい（初晶点から過冷点までの時間より過冷点から凝固終了点（G点）までの時間が少ない）対策

長さ 101.6mm以上

長さ 101.6 〜 50.8mm

長さ 50.8 〜 25.4mm
CE値：4.60±0.1

長さ 25.4 〜 12.7mm
CE値：4.10±0.1

長さ 12.7 〜 6.3mm
CE値：3.60±0.1

長さ 6.3 〜 3.2mm
CE値：3.20±0.05

長さ 3.2 〜 1.6mm
CE値：3.0±0.05

長さ 1.6mm以下
CE値：0.95±0.02

上図の通り(元湯のSi源、SiCを使用すれば溶湯処理が簡単にできる…接種剤の添加量減少、効果時間の持続が長い)
クサビ型模様型

試料採集時間・元湯B・接種後5分、10分、15分

くさび試験片の形状と寸法 (mm)B
5.010.0
20.0
25.0
30.0

H25.030.0
37.545.0
50.0

長さ
100.0
100.0
100.0
125.0
150.0

N
G

Hの原 因

番号
W1
W2
W3
W4
W54.2

ロ 片状黒鉛サイズ(mm)とASTM No.(顕微鏡倍率×100)④ 酸素量が多いW

チルの表示は 0.1mm 単位とする

クサビ型チルテスト
日本学振法、ミーハナイト法、ASTM法などあるが現在ではASTM法に統一されているようである。上図はそのクサビ形チル試験片の模型

くさび試験片の形状と寸法 (mm)
番号
W1W2W3W4
許容誤差

B
61220320.8

H253238500.8

長さ100100
100
150
3.2

温度

2350

チルが少ないチルが多い①過冷度が大きい（過冷度が小さく共晶凝固時間が長いものほどA型黒鉛が多い）②酸素量が多い③S%が少ない(0.09～0.095がベター)④接種剤の選定(溶湯処理が適切に行われているか確認)

ハ CE値の調整
2400
温度

2400
Fe-SiとSiCがチル深さに及ぼす影響
ロ 元湯のSi源

2250

2250

2150

2100

2100

2050

2050

A

B
B

A

60120

A

B
B

A

60

180
時間 ( 秒 )溶解時、Si源としてFe-SiとSiCの比較をした時の微分冷却曲線状態図及び実体計測の結果、SiCを使用した時の方が、チル深さが圧倒的に少ない（上図の通り）
例① 矢印(② 矢印(

黒鉛核の成長が良い
黒鉛核の成長が悪い

2300

2200

2150

片 状黒 鉛サ イズ と冷 却曲線

2350

2300

2200

3784.4② 冷却曲線中の過冷度が深い③6)の長い方がチルが多い)のAよりBの長いもの:少ない (A+B=一定の場合)

120

180
時間 ( 秒 )黒鉛は過冷度の2乗で成長するという。即ち過冷度が小さいと、黒鉛の成長速度が遅いから厚い黒鉛層が大きな間隔で発達するのである。過冷度が大きいと樹枝状オーステナイ
トの一次析出が起こり易くデンドライト間の隙間の共晶セル形成が制限されてしまう。
加珪材としてSiCを使用した方がFe-Siを使用した時より接種効果が大きく減衰も少ない

42

溶湯性状判定機能例①片状黒鉛サイズはCE値が下がるほど小さくなる②片状黒鉛の黒鉛核の成長は別紙グラフ通り③矢印()の短い方が黒鉛粒数は多い④矢印()のAよりBの長いものが黒鉛核の成長が良い④ 接種剤の選定と冷却曲線の関係

Fe－Si加珪溶湯

結果より
1) S%が低いFe-Si溶湯及び SiC溶湯いずれの場合も引張り強さの向上は少ない。
2) S%が高い溶湯に於いてSiC溶湯はFe-Si 溶湯に比べ接種後の強さの減少が非常に小さい。

イ Si源 Fe-SiとSiCの違いが溶湯性状 (冷却曲線)に及ぼす影響

Si及びCの成分調整としてFe-Si及びSiCを使用した溶湯に対する各種接種剤の効果
1.接種効果に及ぼす溶湯中のS%の影響

3. ブリンネル

接種効果を評価が出来なかったが接種後の経過時間と共にどの試験片も硬さが減少していた。

4. ミクロ組織と共晶セル① S%が増し、保持時間が増すに
つれ黒鉛形がA型からD型あるいはE型へ変化し黒鉛寸法も小さくなる。
② 基地中のﾌｪﾗｲﾄ%は No.3 No.4の接種剤の場合常に多い。
③ 共晶セルは 接種効果が 大きい程増加している。しかしSr入りのNo.1接種剤では減少(元湯にCaが含まれている場合。)④ S%が少ない時No.3接種で共晶セル数が最大となる。しかしS%の増加や保持時間が増すごとに減少する。

2.鋳鉄の加珪材としてSiCを用いた場合とFe-Siを用いた場
合の接種効果比較
3.各条件下の溶湯における種々接種剤の効果比較
Fe－Si加珪溶湯

SiC加珪溶湯

溶解炉
出頭温度1525°±10°500kg高周波誘導炉
1回の出湯250kg
接種剤添加量0.30

熔解材料
成分調整材

加珪材
加炭材
その他

使用接種剤

試料採集条件

左同鋼板屑 50%
自動車鋼板屑 50%(Cr、Cu含有)・Fe-Si加珪材(75.0%、0.43%Aℓ、0.06%Cu)
・人造黒鉛加炭材 (96-97%C、0.26%S)
・Fe-Mn・硫化鉄(50%Fe、50%S)① S% が 0.095% に上昇するに従ってFe 3Cが減少する。
② S% が 増すにつれて接種した溶湯の共晶セル数が減少する。
③ No.4 (9%Ti 5%Ca) は低Sでフェライト効果が大きい。
④ No.3(75%Si、1.00%Ca)は高Ｓ溶湯で強力なフェライト化効果を示す。

左同

結論・SiC加珪材(66.0%Si、22.0%C)・左同・Fe-Mn・左同1.

接種剤によるチル発生抑制効果は溶湯中のS%が大きく関連する。

2. SiC加珪の溶湯で S含有量が 0.096%の場合接種効果が著しくチル化抑制される。

接種剤／
粒の大きさ

Si%

Aℓ%

Ca%

Ba%

Sr%

Mn%

Ti%

1 (1-5mm)

48.0%

0.3%

0.06%

―

0.72%

――

2 (1-5mm)

63.0%

1.00%

1.60%

6.00%

9.90%

3. 元湯のS%が上昇すると引張り強さが減少する。

――

3 (1-5mm)

75.0%

―

1.00%

――――

4 (1-5mm)

52.0%

―

5.00%

―

――

9.09%

4. 高S 含有溶湯に於いて 接種効果の減衰による 引張り強さの 減少はFe-Si溶湯が大きい。SiCの場合最も少ない。

１) 目標成分(別紙(2) 実験内容 ロ)参照)
２) 採集試料① 引張試験片(2本)② チル深さ(W-2、W-3、W-4、W-5)③ 引張試験棒からの硬さ試験片④ 上記試験棒からのミクロ組織用試験片

1. 接種剤による ① S含有量0.032%～0.040%ではチルの全ての接種剤が効果がない
抑制効果② 0.032%Sでは接種直後から5分間ではNo.2 No.4 No.3の順で多少効果がある。10分15分と経過すると効果が無くなる。
③ 0.032%SでNo.1は無効果④ 0.089%SではNo.1 No.2では5分間まではチル抑制効果が有る。10分後では効果が少なくなる。
⑤ 0.089%SでNo.3が一番チル抑制効果を示している。

① 0.032%Sでは全て効果が無い。
② SiC溶解時でのNo.1は効果的である。(Fe－Siは無効果)③ No.2(Ba、Mn入り)接種剤
は溶湯5分保持で8.0mm肉厚でチル0、10分、15分後9.6mm肉厚でチル0、No.11
は5分(11.2mmで0)10分、15分も同じ④ No.3 No.4はNo.1No.2に比べ著しく効果が少ない。
⑤ 0.096%Sでは全ての接種剤が効果がある。
⑥ No.1接種剤は無接種時チル14mmから0mmとなり5分保持で6.4mm肉厚で0mmである。
⑦ No.2は抑制力があるが、15分後で抑制力が減衰する。
⑧ No.3は最も強い抑制力があるが減衰力も大きい。

5. Ca含有の溶湯でSr 含有の接種剤(No.1) を使用する場合接種後迅速に鋳込むことが必要である。
(減衰が非常に早い)
6. No.2 (6%Ba、10%Mn )は バランスの 取れた 接種剤
で Fe-Si及びSiC加珪溶湯で低Sから高Sでも効力が大きい。
7. No.3(1.0%Ca、75%Fe-Si)は中・高S%で良い成績を有す。
8. No.4(5.0%Ca、9%Ti)は 低S% 溶湯で強いチル化防止力を有する。
9. Fe-Si溶湯より SiCを配合した溶湯の方が はるかに接種後の時間が長くても引張り強さの減少が小さい
10.加珪材としてSiCを使用した方がFe-Siを使用した時より接種効果が大きく減衰も少ない。

原因

結果より
1) No.1(Sr入り)接種剤
・ S%が高く(0.09%)加珪材としてSiCを使用した溶湯に対して最強のチル抑制効果を示す(他の条件では無効)。
2) No.2(Ba、Mn入り)接種剤
・ Fe-Si(75%)溶湯より88%SiC溶湯の方が強いチル抑制力を有する。
3) No.3(0.97%Ca、75%Fe-Si)
・ SiC熔湯の場合初期効果があるがＳｒ入りNo.1に比べ効果減衰速度が速い。

5

SiC加珪溶湯

2. 引張り強さに ① S%を増すにつれて 引張り強さ ① Fe-Si溶湯と同様S%の低い溶湯では接種による引張り及ぼすは減少する。
強さの向上は少ない。
接種効果② No.1接種剤は0.023% 0.032%S
No.1 No.4接種で10分後での場合10分経過で元湯時の引元湯の強度以下になる。
張り強さより低く15分後では0.089%S溶湯でも低くなってい ② S% (0.044%) では全て時間と共に強さが大きく減少る。No.4接種剤も似た傾向。
する。
③ No.3接種剤 (Ca少量含有) は引張り強さを大きく向上させる。 ③ S% (0.096%)では接種後の強さの減少が非常に小さくFe-Si溶湯と比べても非常に小さい。

① 冷却曲線中の過冷度が大きいものほどチルは多い② 共晶点 E~G点までの時間が 長いものほど黒鉛成長が良い③ ℓが短く、eが長いものの方が溶湯性状が良い(ℓ+e = 一定の場合)

本
本機
機のの構構成成使用消耗品

本体

チルカップ
Chill-Cup

スタンド × ２

SG カップ A
SG カップ C
SG カップ Q

技 術 サ ポ ート
オフセット設定

保証

カップスタンド付で、レンタルできます（2 〜 3 日間）。
( 消耗品のカップは有償 )各種検量線の設定をお手伝いします（有償）。

無料保証期間は１年、それ以降の修理は、有償にて行います。

テクニカルノート

温度点検

対処法をより詳しく記載した冊子「テクニカルノート」をご用意。

温度ユニットの校正。
ＩＳＯの規格に準じた書類の作成可能 ( 有償 )尚、お客様による物理的な事故・破損は、保証期間内に限らず有償となります。

本仕機様の 仕 様外形寸法

H440×W590×D175 mm

温度変換機

モニタ

21 インチタッチパネル ( 超音波方式 )インターフェース USB×1

ＯＳ

Windows Embedded

保存期間

3 年間

入力電源

AC100-240Ｖ

カップスタンド
重量JIS-K

測定範囲 (0~1340℃)
VGA×1

RS232×1

LAN×1( オプション )2 式 (5m)
15kg

1
62012
2016

41