∪.D.C.621.742.4

鋳 物 砂

その1 粒度 の

その2 ｢に ぎ

Partl

Part2

管机

の理に てて

いい

つにっ

Molding Sand Control

On Controlof Grain Fineness

On Grasp Test

葦聖

鈴 木 敏 彦*

内 容 梗 概

鋳物の精度はそれを鋳込む鋳型の精度のいかんによってほとんど決定されるものであって,さらiこそ

の鋳型精度はそれに使用する鋳物砂の品質とこれを成型するための抱き固め方にかかつているわけであ

る｡すなわち,鋳物の品質の保持向上ほ鋳物砂と鳴き固め方の両者の適正な管理によってえられるもの

であるという

本研究でほ こ

とがいえるのである｡

の目的のた捌こ実際iこ使用される購入砂の産地調査からはじまり,造型に至るまでの砂

の調整と挙動とに検討を加え,適正な管理を行わんとするものである｡

使用砂の粒度分析をした結果,従来よく知られている理論的分布(たとえば正規分布など)を適川し

て,その性質を説明することができるので粒度分布の実情を把握することができるようになったご また

普通現場でもつとも砂の総合的な判断をする一つの手段として用いられている感覚による｢にぎり【~を

判別函数を使用して定量的に表示することができるよ

る｡

〔Ⅰ〕緒 言

鋳物の不良におよぼす各種の要因は非常に多く,その

管理の徹底を期するた捌こは,従来より稜々の努力がな

されてきたのが 情である｡最近のごとく大きく生産性

の向上が叫ばれている折柄,各要因についての合理的管

理法を至急確立させなければならぬところである｡各種

の要因のうち,特に鋳物砂の占める位置ほ大きなものの

一つであり,粒度の管理は鋳物砂のほかの特性に影響を

およぼすところが大きいので,粒

加えることにした｡また現場作

をとりあげて検討を

でもつともてつとり早

い管理法として一般に広く行われている｢にぎり｣の方

法を検討してその意味と普通に知られている鋳物砂の特

性値との間にどのような関連性があるか調べることにし

た｡

粒度についてはまず当工場の現状を確認するた捌こ粒

度の 動状況を調査し,この数字と現在当工場の騎入党

である愛知鵜野間地方の現地の砂産出状況を調査して今

後入荷する砂の粒度管理の参考数字を求めることにし

た｡

砂の

として

｢にぎり｣の問題は従来より現場的に確実な方法

用され 際の管理の基礎となっている｡非常に

利用価値が高い反面その判定の根拠が暖昧であると思わ

れるが,判別函数を用いて検討を進めた結果,遥遠的に

表現することがまったく不可能ではないという予想がみ

られるのであわせて報告する｡

*日立金属工業株式会社桑名工場

うになったっ この点について報告することにす

〔ⅠⅠ〕粒度の管理について

(1)粒度の表示法につし､て

粒度を表示するためには標 飾により直接節分けた砂

粒について平均の粒子の径と,その分布で表わすわけで

あるが,実 にほその表示法ほ十数種もあり,大別して

も1.ヒストグラム法 2.累加ヒストグラム法 3.分散

曲線法 4.累加曲線法などあり,一般に1,4.が比較

的多く行われているようである(1)｡

当工場を含み一般にもつとも行われている方法ほ横軸

に粒虔の大小を示す鯖番号をとり,縦軸に各締にのこつ

た重量を%であらわすヒストグラム法であるが,多くの

砂の粒 を定量的に比 するには繁雑なために粒 の分

布について,文献(2)(3)(4)を調査したところ,鋳物砂のご

とき粒体については,つぎのごとく考えてよいことがあ

きらかになった｡

実測された粒度分布をすでに特性がいろいろ知られて

いる理論的分布に近似させることほ,粒度に関する情報

を集約して以後の取扱いを容易にするという点から考え

ても,また粒度を種々のほかの要因との相関々係をしら

べる上でも参考となるところ多く,また粒度自体の生成

の原因を探究して粒度の管理を行うために技術的な参考

資料としてもその価値が大となる｡

理論的分布に近似させると,目標を適当に選ぶことに

よって分布を直線であらわすことが可能となり,Lたが

ってその分布をあらわすために直線の位置と傾斜によつ

で十分に分布を表現できると思われる｡

鋳 物 砂 の

一般に広く適用されている分布は,つぎの三つになる

ことが,経験上あきらかにされている｡

すなわち1)正規分布 2)対数正規分布

3)Rosin-Rammler分布,である｡

(A)正規分布

正規分布であるかどうかは正規確率紙を使用して,横

軸上に粒子の直径をとり縦軸に各粒度における 畳の累

積値をとってプロツ1､した折線が直線になるか,どうか

によって正規分布であるか,どうかをみればその分布の

ぞくする型の推定ができる｡

実際にほ完全な直線になることはほとんどなく,正確

には適合度の検定をすることが必要であるが,粒度分布

の測定自身もかなりの誤差を含んでいるものであるから

少数の試料について検定することは大して意味がない｡

むしろ粒度分布をくりかえすことによって直線からのは

ずれ方に規則性があるかどうかを観察した方がよい｡

(B)対数正規分布

これほ粒子の直径を正規確率紙に対数目盛で目盛った

場合に正規塑となる分布で,横軸に対数目盛,縦軸に確

率目盛をとっている｡

一般にほ正規分布よりも適用範囲は広く,鋳物砂程度

の粗さの粒体では,この分布の塾が近いようである｡

対数正規分布はつぎの形であらわされる｡

粒子の直径をズとすると,

′=りJ､ごニ

､三･享▼二卓ユ竺2げム2｣,≠=logズ

ズの幾何平均をあ 幾何標

′二1 〔

logげダノ~■2汀

偏差をげグとすると

(logズーlog均)空2(logαダ)彗

げグはこち と個々の値ズ との比の標準偏差であって

logズの標準偏差となる｡

(C)Rosin･Rammlerの分布

状は上記のごとき竺酎こあてはまるとはかぎらず,対

数正規よりもさらに歪みかたのはなほだしい分布をして

いる場合があり,このような場合にほRosin-RammIer

の分布の法則が適用されることが多い｡

鮪上積算重量%を点 二粒子の径をズとするとR=100･β(-∂×粥)であらわされる｡

ただし∂および弗ほ分布の形をきめる常数

log･log晋=logb+log･loge+nlogX左辺を縦軸にとり横軸にlogズをとったもので比較

的粒度の細かい場合に通用されることが多い｡

上記の3種類の分布で完全に同一瞳類の砂があらわさ

るとはかぎらず,一般には粒度分析の結果,粗い部分と

細粒の部分とが直線にのらないことが多い｡

管 理

その場合,分布が直線に対して上方に凸のある場合,

下方に凸のある場合,S字型となる場合,逆S字型にな

る場合,などにわかれるが多くの粒度分析を繰返すこと

により,傾向と分布の特質がわかるようになる｡.

(D)確率紙を使用する表示法と従来の表示法との関係

完全に正規分布をしている場合には正規確率紙上では

完全に直線となり,縦軸の50%を通る横線と記入した直

線との交点の横軸の読みが平均値にひとしくなる｡

なぜならば,

y=ヽ:!二

励=こおいて,

ただし 鋸=-だ-一

視=0 すなわち100y=50%

のときは

孝l-/`=0 すなわち 右二〃 となる｡

また標準偏差は =α すなわち げ= で直線

の憤斜から求められる｡

すなわち,直線上の任意の2点(品,‰)(晶,坑)を

とり,㍍,】㌔に対応する那α,仇を求めると

品一品

Jト ;(･で計算される

‰,nを任意にとるかわりに

100i㌔=50

100為=15.876

めると げ=品一品 となる

すなわち,84.10%および15.87%(近似的に84%,16

%)に対応する横軸の値は〃+α,〝-♂ となる｡

もう一つの分布のひろがりをあらわす方法としては

Probable Error(P.E.)であらわす方法があるc

確

京)

珊瑚望遠

紙上で,上の4分位数(¢祉)と下の4分位数(Qム)

〃■

〃…〃

､-､

〟

l

瓜β

｣

l /

/

//

/

//

/ β√

トー｣/

､∵､ ･J‥ ､J-∴- ､1J

犯子の直墨(直

第1図 確 率 紙

Fig.1.Probability Paper

日 立 評 論 金 属 特 集 号 第2集 別冊第16号

を求め 只見= (Q祝-Qム)なる式であらわす｡

2×只見をりひろがり〟 ということもある｡

員且の性質はげ と比例しているので,こゝでほR且

を利用して彼の問題を扱うことにする｡第1図に確率紙

におけるヱ且 と♂を図示する｡

この確率紙であらわされる直線と従来の方法による表

示法を図示すると弟2図のごとくになる｡直線の憤斜と

位置により,分布のピークと巾が表示できることに注意

されたい｡

(2)現場において使用する砂

(A)現状について

(a)作業別による砂の種類

新しく騎入する砂は,中子用の知多珪砂と肌砂補給用

の野間砂がある｡野間砂ほ床作業用には狸山砂,機械化

ガガ〃押付ガ朋朝ガ〃∫′

(課)咄仰望蛸

〃緋

〃〃岬㈲湖望〃〃

J

/

⊇

′′

′ ′

ノニノ■~

_･′′

′

J ′

/ト

/威汐.ガ7J好 ノ域夕 脚 符

北子の直垂(〟)

/ ＼

/ ＼

一■一′ ′イ一一一一

4♂ 〟 〝 /仇7.相グJ抑

臨番

作業用には奥田砂と使いわけているが,これほ鋳放後比

較的粒度の大きい中子用珪砂が古砂へ混入するが,その

混入率は機械化作業の場合の方が大きくしたがって粗粒

化の傾向があると思われるので粒度の異なる狸山砂と奥

田砂を使いわけているのである｡

(b)粒度分析用試料の採取

野間砂の使用量は奥田砂,狸山砂あわせて月約200ト

ンで,かつその入荷時期ほ毎月上旬なるために第1回に

入荷したトラックのうちから4箇所にて各1kgづつ一

種のサンプラー(米穀検査に使用するサシと塀似の大型

のもの)で 料を採取して粒度試験を行っている｡

この採取方法は十分であるとは考えていない｡原産地

における砂の 動状況を 査の上で合理的なサンプリン

グの方法を考える要がある｡

中子用珪砂の一月使用量は約300ト

′

′ /′

′

′

′

′

′ ′′ ′.

′ ′

′

′

′ ′

′ /

′

′ /′

′

′

/J形 相 Zダ7 〟♂/域グ 〝∫ 〝

犯子の直墨(初

′ ､､./ ＼′

′ X ＼/ /ヽ､ ＼

一･一一

∴､ り●ご

､､､-

:‥ ･●

‥

続:番 号

第2図 粒度表示法の比較 対数正規分布とヒストグラム

Fig.2.Comparison of Grain Fineness Indication

Logarithmic NormalDistribution&Histograhl

狸 山 砂 試

ソで,入荷ごとに試料採取および粒度

試験を行うのを原則としているが,程

々の 惜でかならずしも全部のサンプ

リングを行まっないで,月3回採取して

いる｡

(B)購入砂について

(a)狸山砂

上記のごとき方法で採取した狸山砂

料の粒虔試験の結果を弄1表に示

す｡

この結果を正規分布,対数正規分布

およびRosin-Rammlerの分布のいず

れかに属するかをたしかめたところ,

対数正規分布にもつとも近いことが図

示よりあきらかになってきたので,各

月ごとの採取試料を確率紙によってみ

ると舞3図のごとくになる｡

全部の試料を列挙すると図上で混乱

するので,中心粒度の両端およぴその

中間を示した｡図中の数字は試料番号

結 果

Results of Sieze&ChemicalAnalysis(Tanukiyama Sand)

試料･.試 料

番号採 取

111-21

2

3

4

5

6

7

8

9

10

4-2

4-9

4-13

5-4

6-10

7-5

8-25

9-6

9-7

11■10-7

度 分 析

40貞50l70llOOl140l200i270lPan

0

8

3

1

劇頭0〇.

00200

1110

(U(U(UO

<U∧U∧UハUO

688.42

52212

0∧UOOO

叩仙19〟

開拓

80

80

24

24

(UO.4-0

632

6

000

0

茄14加24

胡瓜価

0413

6(U600

4

70▲485

6

2.4039

66642

54156

8

23331

4

08〇.40

20320P

43｡4-61-

ウ】2222

200240

▲4qリー773

99356

22323

｣汁ブ41.い404

∧U.4537

36■.〇17

11111

71330､U

O400311

l1.A▲

人】

332

2

0000

0

806

9

305

9

11

鮒0048

0

3474

9

<U.4000

69300

∧U仁U.464

22223

04000ロ

2.4064

76795

6(U480

42830

57682

1

.4(バ)2765

08〇.7

446

7(U2

122

66..→

096

2■l

l

(U43542

4〇.4

769

233

化 学 分 析

SiO2 Al電Oa.Fe父0きIMgO

10.46

10.42

7.3

14.00

10.86

10.10

10.34

11.72

12.86

13.10

13.44

83.7

81.4

87.8

98.0

85.3

85.2

91.0

91.8

97.7

110.7

91.2

CaOlI.L.

80.76;11.89 0.145:0.368 4.65

の 管 理

即

〃

〃〃ガ都∬

ガ

〃

J

言)瑚側宝膜

∠

ノダ

ノク′ク′

.戎クンニ/ン′

/う/

ノウγ// /

/ /

父/ /

1

田

十∵ ∵

J二財 〈切7 Zグ7 劫7 +ノ燭 ノ甜~ 〝

数子の直墨(〟ノ

第3図 狸 山 砂 の 粒 虔Fig.3.Grain Fineness of Tanukiyama Sand

を示す｡

この図において50%点の横線と分布を示す直線の交点

が中心粒度を示すわけであり,この直線の傾斜が粒度分

二何のひろがりを示す｡この図でほ直線が左方へゆくにし

たがって傾斜が小になる｡すなわち中心粒度が大きくな

るにつれて憤斜が大きくなっている二′いま,累加重量25

%および75%を示す線と分布線の交点より求める ヱ且

~を利用して,この直線の傾斜と中心粒度の関係を求める

･と第｣図のごとくになる｡弟4図では,縦軸に.已且,横軸に中心粒度をあらわ

しているが,図のごとく相関々係を示しており,中心粒

凌が大きくなるにつれて憤斜が小になる｡すなわち分布

のひろがりが大になり,中心粒度が小さくなると傾斜が

急になり分布のひろがりが小さくなることを示してい

この中心粒度ほ毎度確率紙を使用して作図してみなけ

ればわからぬので手数がかゝる｡そこで中心粒度と粒度

分析Lた結 よりえた平均粒度(粒子の径に換算してあ

る｡粒度指数と同じである)との関係を示すと,弟5図

のごとく相関々係がある｡すなわち,粒子の直径,粒度

の大小とともに分布のひろがり状況も合せてみることに

こなる｡

(b)奥田砂と知多珪砂

奥田砂と知多桂砂に同様の方法で粒 分析した結果を

-みると同じく対数正規分布で表示でき,したがって粒度才旨数の比較でことがたりるようである｡

これらの結果より,野間砂,知多珪砂の粒度を管理す

る場合には粒度指数を管理することによって粒魔の大小

および粒度分布のひろがりもおさえることができる｡各

r=♂形

:､

‥､J

中肥粒度(〟)

第4国 中心粒度 と P･E･の関係(狸山砂)Fig.4.Relation between MeanGrain Fineness

&Probable Error(Tanukiyama Sand)

第5図 平均粒度と中心粒度との関係(狸山砂)Fig.5.Relation between Mean Grain Size

(Grain Fineness Number)& Mean Grain

Fineness(Tanukiyama Sand)

第 2 表 粒皮相数,粘土分 の 管理限界

Table2.ControI Limit of Grain Fineness

Number&Clay Content

金 属 特 集 号 第2集 別冊第16号

CD 列 お よ び ME 列 真 砂 試 験 結 果

Results of Sieze&LChemicalAnalysis of Heap Sand(C.D.Line&ME Line)

度 分

40.50!70 100 140･2001270

析 化 学 分 析

1234■.D

DC

67ハる90

1

1

1

55367

一ュヨ1

23.4一56

552｡44

5

〓一〓一

78901

2

11

1

.20

∧U

PanClay慮墓siO2!Al受03lFe空03lMgOIcao

6.48

29〟1

000

000

滋

0

0

3

2

0.20⊆

0.16

0.34

0.28

0.20L O.34

仇‥仇

.40<U6.4

2

34343

3

ぷ0

0. 謝

■4二4.4(UO

88

36493

20

11111

11

L

7.14i16.34!22.84!18.碍11.06

朝潮董…喜…≡-:認壬…:豊……:E艶≡…壬…:宣羞

1014.8矧12.48i23.64:19.0411.700.38il.30巳4.54!11.82喜23.12.21.6012.24

::::ミミニ:…､:;∴!:てこ10.98!23.90喜21.0012.24

3.94:1.623.70:1.54

4.叫1.644.1011.60

4.64;1.94

4.581.98

4.70･0.70

4.84!1.50

4.74

4,90

12.28!25.26.19.6410.84 4.40

2.04■14.16.69.8

1.58114.00.69.0

雲:三…聴…雲･享3:喜3.1015.54･76.6

3.0615.0675.0

4.50■15.5278.0

ま:雪雲l壬宝:苧2亨…:…81.盟.9.83;0.92lo.051一■ 5.22!15.36■79.6

一:4.7014.2074.7

0･439i6･9ア】

(§

叫圃員畔

〃

ガ

〃

∫

】

l

よ財 御 β7 ∂汐 /現ダ ノ玖r 〝

粒子の直墨(〟)

第6図(CD夕■り)小 型 機 用 実 砂 の 粒 匿

Fig.6.Grain Fineness of Heap Sand(C.D.Line)

砂について粒度指数の変動状況を示すと舞2表のごとく

になる｡

弟2表では,野間砂の粒 指数とともに粘土分の変化

も注意する要があるので,あわせて同一時期における粘

土分の平均値と変動を求めた｡

(C)各作業場の使用妙について

新入荷砂の実情ほ上述のごとくであるが,鋳造工場に

おいて循環する裏砂は直接鋳物の外観へ影響をおよぼす

ので裏砂の管理は軽視できない｡実際に現場にて使用す

･

･-･

∴

(芭

嘲副口只踵

〃

∫

lr

l

/Lト

】 l

r l

【 十 !l

ト ■/′ ′′ l

レノグ】 l

i+ ∴

!∵l

!/ ナト

】

､･､･ ∴､.､･ご

..-､

､J､

--

ン

粒子の直墨¢)

第7固(ME列)機械化小型機用真砂の粒匿Fig.7.Grain Fineness of Heap Sand(ME Line)､

る真砂の粒度の変動状況ほ対数正規分布よりも,むしろ

Rosin-Rammler の分科こ近似することが粒度分析の陪

果,あきらかとなった.= 各列の粒度分析の結果を第3表

弄る図,第7図に示す.二

第6図ではRosin-Rammler分布によると新砂の場合

のごとくP･E･という言葉を使わないで,log･log晋二gなる値,すなわち,36.8%のときに示される値を絶対粒

度ということがあるのでこれを利用することにする｡

図でもわかるように変動は非常に少くて,かつ中心粒

鋳 物 砂 の 管 理

第 4 表 各作業列真砂の粒度指数の管理限界

Table4.CoIltrOILimit of Grain Fineness

NumberofHeap Sand(AllLines)

直のひろがりはあまり影響をうけていない｡すなわち,

各作業場ごと

作 場別の粒

いとみてよい｡各

指数の変動の平均値と標準偏差を求める

と,弟4表のごとくであるがこれらiこついて,平均値の

差の検定および分散の均斉性の検定をLても差は認めら

れないようである｡各作 場別による裏砂の粒度の差は

ないと考えられるので,これらについては区別しないで

真砂として全般を考えればよいと思われる｡粘土分につ

いても同様のことがいえる｡

(3)野間砂原産地の調査の結果について

現在入荷時の砂の粒度の管理状況と各作業場ごとの使

用砂の粒度の管理状況は上述のごとくである｡さしあた

って現在は,この範囲で作業をしているのであるが,今

後購入する砂の粒度分布および粘土分について一応の調

査をしておく方が今後入荷すると思われる砂の性質の予

想もできると考え,野間の原産地の状況を検分すること

第 5 表

Table5.

現 地 奥

(注)図の中の①ほ1地区,㊥は2地区,㊥は3地区,④は4地区である

第8図 野 間 砂 産 地 の 状 況

Fig.8.Illustration of the Place of Origin

(atNoIna)

にした｡

野間では山間部で狸山砂,奥田砂を地区別にして採掘

しており,珪砂は海岸部で採取している｡狸山と奥田と

いうのは隣接している字名であって,道路を一つへだて

て狸山砂と奥田砂と区別している｡

野間砂の産出地の地形は弟8図に示す通りである｡

現在 掘しているのは図のうちの1地区,2地区,3

地区および4地区である｡

1地区では奥田上層,奥田下層と区別して主として軽

合金用に使用されているとのことであり,また2地区は

いわゆる奥田砂として 掘している箇所である｡また狸

山砂の産地は広大で3地区および4地区はその採掘をは

じめた一部分であり,その埋蔵量は約200年もあるとい

われている広大な地域である｡

(A)奥田砂の産地について

2地区で採掘しているのであるが,当工場の月平均使

砂 試 験 結 果

Results of Sieze&ChemicalAnalysis(Okuta Sandat Noma)

庶 分 析 化 学 分 析

(荘) 2101～2110の試料は2地区の東側で採取す

2201～2210の試料は2地区の北側で採取す

用量は約100～150トン前後であり,現

場の採掘状況ほ第8図に示す場所におい

て一端より順次切り崩して出荷されてい

る｡

このような現状ではサンプリングの方

法も非常に困難であるとされているが,

一応つぎのごとき方法で試料をとった｡

試料の採取は採掘面にたいして横方向に

10等分に区域をつくり,その区域内より

順次ランダムに1箇所約2kgの試料を

採取して粒度

に示す｡

験に供した結果を弟5表

奥田砂

`

｣い･･

埋山砂

4地区

l

い

1

4

010は表土の赤い部分

05は粗粒混入の恐れあり

○表土直下の暗褐色の砂

○表土との境界明らかでない

この裏によると,この層の中にほ時々

肉眼でみてもあきらかに粗粒であると観

察される層が続いており,これらは採掘

作業の注意により取りのぞくことになっている由である

が,実際には若干混合して入荷する場合もある｡しかし

その場合でも混合されて入荷してくるために粒度とし

ては平均的な数値を示しているのが普通であり,表の

2105,2109 のごとき粗粒の場合のみ入荷することはな

いようである｡

(B)狸山砂の産地について

狸山砂の産地は前にも述べたごとく地域が広大である

が,現在は弟8図に示した3地区,4地区から採掘を開

始している｡3地区,4地区の広さおよび状況は弟9図

のごとくであり,試料の採攻は採掘箇所に対して横方向

に10区分して各区域でランダムに箇所を指定して約2kg

の試料を採取した｡粒度試験および化学分析の結果を葬

る表に図示しているが,現地の調査の結果もきわめて集

才里山砂･

J地区

･I椚･1

｢ノ乙

この層ほ広大であり,3地区,4地区の

2カ所より採

掘をすすめて

いる｡

現在あまり外蓑には出てい

ない｡

Cサンプリングの方法○各地区10等分する｡

Cそれぞれの区域にて約1kgランダムに採取,高さ,左右に関係なし｡

04地区では8の区域で表面より約0.5mの間隔で

上方の方向に試料を1kgづつ6カ所より取り,

高さの羞による変動をみることにした｡04地区では8の区域で表面を約1mの間隔で5カ所で秩の変動をみることにした｡

第9図 各地区におけるサンプリングの方法

Fig.9.Sampling MethodinEvery Districts

申していることより考えて今後入荷する狸山砂の変動も

よりえた範囲内にとゞまることが予想される｡

簡単に奥田砂と狸山砂の産地の状況を説明したのであ

るが,一般的にいえば奥田砂に比して狸山砂の方が安定

度はよく,粒度の変動は少いようである｡

山砂の場合にほ層状をなして堆積しているが,輸送途

中の積替によって数回混合されて入荷してくるために,.

原産地の変動状況を推定できれば後から入る砂は突然大

きな変動は考えられないようである｡

(C)知多桂砂の産地について

中子用珪砂の採取地ほ第10図に示す海岸地方であつ

て,大別するとa地区,b地区,C地区になる｡現在は

主としてb地区より入荷している｡

これらは季節風によって堆積の状況が変化するもので

現 地 狸 山 砂 試 験 結 果Results of Sieze&ChemicalAnalysis(Tanukiyama Sand at Noma)

12345

0∧UOOO

22222

33333

67890

00∧UO1

22222

33333

∧Ul

250∧U

0210

0<U

00

0.78.28

0.88ユ9

06100〇.

222

0<UO

OOO

20110〇.

一h､｣l亡U

O

O∧U

<UO<U

粒度指数

2084

0.5222.

O1

0(U

l(UO

64■30

4

67524

2

21221

8

68(U46

2

5606.4

34

07

〇.■4-(U88

21

52403

QqO9

62333

171

(UO

212

り】2

･4880

1.4-6.4

014〔0

184亡U

OO.

22

4802

86.4-6

■.⊃.13〓J

∧U448

9707

1111

4.4〇.4

5919

2111

-.α1N叫山肌

283

8082

089.

76.5

86.6

82.8

83.2

77.6

87.6.

83.3

83.1.

90.0

ウん13

〔00000

22210

11111

21り】

lll

172.62311

.4-11

7379

4647

1111

MgO貞CaO恒･

冨;喜……至喜;箋…0.79812.31

lワ】3.45

却加2020加

4.44.44

67890

00001

22222

44444

<U1000

(U

OOOO

00000

0(U(UOO

り】

2つ〟

0

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(UO

8.A】J】2▲4

64642

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OO

OOO

1000ハU

8686(U

lウ〟∧UOl

(UnU(UOO

181Aヽ2

578

736

111

｣4.2.8

676

82ウ〟.4.47116.8■.〇■.コ

00A▲

371

2ワ山.4

2ワ山2

αU.4.･40∧U4

8.4.4322且っ4

9955.

nU【U333222什〇.▲‖U.6.8

2‥42152･1∧U

粥12.46(U､仙

什叫dⅣコu

101

0<UO

751

532

11ワ〟

q28

161

1(U2

(注) 3201～3210は3地区にて試料を採取

4201～4210は4地区にて試料を採取

∧U40〔0

82(む6

2A｢-O1

29〟2り]

<UO一4人け

1855

OA】8nD

ウ一219

229〟2

▲nUO(‖〇一4

7961

6546

物 砂 の 管 理

現 地 知 多 珪 砂 試 験 結 果

Results of Sieze&ChemicalAnalysis(Chita Silica Sand at Noma)

度

20:30 至40

分

50■ 70llOO.

へトチリヌ

ルヲワカヨ

4.24■18.44'34.70!32.00l9.38

挽闇;喜…奉…≡;≡岩岳…芸;喜喜10.04 0.58

3.88

1ご二三:1ミさ1て…ミ:::::;l

6.84;25.18;44.34!21.14

0.4612.90

1冨:冒羞て喜喜:壬塁…詠芸3

020041

3079

021∧U

20ウ一

Ol(U

ハUOO

80000

00

0.

0.

0.

0.

0.

礪0.04

0.040.10

0.300.08

析

270lpaniclay

222

000

000

｣｣｣.

二一

二一〓

22.42

(UOOO

24224

00000

00000

【爪印dUiケ仙

(U

l

l

(U

O<U

.川コ矧l10

〇.

010

4222

2151

0(UOO

(82686

12110

00000

あって,粒度としてはa,b,Cの順にし

だいに粗くなっておる｡a地区は春¶秋

にわたって堆積量が少くなるが,b地区

は一年中を通じて堆積している｡C地区

は比較的粒度は細かく,春一秋にかけて

ほ堆積量が多くなる｡

日立金属工業株式会社桑名工場として

ほ,b地区,C地区の珪砂に依存するわ

けであるが,なにしろ季節風によって

堆積されているので,各地区における碇

砂の 動状況はなかなか掴みにくいの

が実情である｡いずれこれらの条件によ

る珪砂の堆掛こおよぼす影響をあきらか 〟｣!

にしたいと思うのであるが,今後解決す

ベき問題としておいて,現状を参考まで

に示すと弟7表のごとくである｡弟7表

でもわかるごとく変動はきわめて大きい

化 学 分 析

SiO芝.Al芝08:Fe£03lMgOICaO:Ⅰ.L.

43.3.91.10

56.8!89.34

亡じ亡U6

545

2853

5AT-31･A▲

555｢∂5

67.

54

909

QU900

2266

軋

9891

8ハる8q)

卯錮

ハUOOO

998

り-∴h･

6

∧U

46

4290U

汎9〇.

§三喜喜壷§;圭書≡0.96;

0.96ぎ0.96:

灯台先(俗柵)

灯台

091(U

6168110〇.

｣-975110仇

§馴琵<U

.90

0.72

0.73

･ヲ夏空と父･三宝1.1狩 0.82

3:g芸∃3:…g0.956

0.731

0.731

0.6750.900

什コ抒｢

∧U7960〇.

0.78

0.79

0.75

0.82

0.74

0.73

0.92

アゲ/海岸(俗解)

第10図 知多珪砂採取箇所見取図 (縮尺1/25000)Fig.10.Illustration of Working Zone(Chita Silica Sand)

ので,このチェックについては相当注意をする必要があ

る｡したがってその管理に主力をそゝぐべきであり,そ

れに反して山砂は同じ場所からでは急激に変化すること

は少いだろうと想像される｡

(4)管理規格の検討

以上で昭和30年1月-12月の間で購入使用された購入

砂と昭和31年2月 査した野間砂産地の粒 の変動状況

を示したのであるが,奇妙について平均値とその変動を

示すと弟8表のごとくになる｡

平均値および分散性を換定した結果,有意差がみとめ

られないので,購入砂よりえられた先行データにもとづ

いてえた管理限度内に今後入荷する野間砂の粒度ほ十分

入るとおもわれる｡この数値でチェックすればよい｡

(弟2表参照)

さきに求めた中心粒度にもとづいて規格の範囲を図示

購 入 砂 と 現地砂 の 平均値と変動

Mean&Variation(at Factory&Noma)

すると弟】1図～第14図のごとくになる｡弟11図は狸山

砂,弟12図は奥田砂,弟13図は珪砂についての管理限界

を示すものである｡また弟14図は裏砂についての粒度の

管理限界(士2(7,士4(7)を示す｡

さきにも述べたように中心粒度と粒度指数ほ非常に密

接な関係があるた捌こ粒度指数による管理の限度も上述

の購入砂の先行データよりえた管理範囲で粒度の変動が

第2集

､

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(芭

咽晰口q旺

】

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･∴

-､ご

淑子の直量伊J

第11図 購入樫山砂粒虔管理限界Fig.11.ControlLimit of Grain Fineness

(Tanukiyama Sand at Factory)

へ害叫糊口只戚

ガ

Jβ

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∵

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ガ

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ノ

J〃 名財 ガ7 J〝 ′玖タ ′眈ケ〟

粒子の直茎(刃

第12図 購入奥田 砂粒虔管理限界Fig.12.ControILimit of Grain Fineness

(Okuta Sand at Factory)

みられる｡

弟11図～第】4図のごとく累加曲線で示すと,まだなれ

ないために当分の間は従来の方法とも併行して記した方

が実際の管理としてはやりやすいので,第2表,弟4表

に示される範囲の砂について,飾上の重量の範囲を示す

と,弟9表のごとくになる｡また場合によっては簡単むこ

粒度の変動状況をみるた捌こほ,Tube Testを併用す

ることも考えてよい｡粒度以外に粘土分および化学成分

の変動状況を各真に示したが,粒度の変化に比較すれば,

ヤ+.

■√

∵十､ハ∵∴

∴･･.-､･

へ箋

咽咄□R畔

′′′1′/′′.//′ ′′ ノ′

ノ ■/′ ′

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/

/

/

/

虎材 助 ガ7 2〝 ノ筑夕 彪タ 〟

幼子の直墨(〟)

第13図 購入珪砂 の 粒度管理限界Fig.13.ControILimit of Grain Fineness

(Siliea Sand at Factory)

〃

甜

∬〃

ガ

ガ

〃

J

(箪)佃制コq麟

声 /

/

/ /

/ /′

/

/ /

/ /

′

l

よ財 4野 Zグ7 〟′屠ダ ′玖タ

〝

灘子の直室山)

第14図 表 砂 粒 度 の 管 理 限 界

Fig.14.ControILimit of Grain Fineness

Of Heap Sand

第 9 表 各種砂 の粒度管理限界Table9.CantroILimitofNewSand&

Heap Sand

舗 番 号

10>

鋳 物 砂 の 管 理

その変動は小さいようである｡特に化学成分の変化ほ少

ないようである｡

〔ⅠⅠⅠ〕｢にぎり｣について

(りl一にぎり｣の意味

鋳造工場では作 者もしくは管理者が,砂を一握り掴

んで,親指で軽く砂をおして掴んだときの砂の感覚と割

ったときの割れ具合とを総合的iこ判断するいわゆる｢に

ぎり｣のテストが実際 鹸上合理的であると見放されて

実用され鋳物砂のあらゆる管理の梶本問題となってい

た｡

この方法が従来より重要視されているのほそれ相応の

理由があるもので実用上便利なことが多いため鋳造工場

で利用されているものであろう｡

ところがL~iこぎり｣むこついて考えてみると,寒心すべ

き点も多く,まず第一に｢にぎり｣の判定の 果は微妙

であるために記銀にとゞめることが不可能で,たとえば

よい砂と悪い砂の｢にぎり｣の 果でほ確かに感覚的に

ほ両者の差をあらわしうるとしても記録にほとれず客観

性のないものとなる｡第二に悪いのほこの感覚的な判断

ほ人によって異るもので同一の砂についても正反対の判

定がありうる｡したがってこの∠

本刀

党の伝 についても日

作の皆伝を伝えるようなもので100%同じものを

伝えるにはなかなかむつかしい｡第三には同一の人間で

あっても常におなじ状態で｢にぎり｣をなしうるかどう

か疑わしい｡

常に100%の再現性をもたせようとすれば多大の経

験,熟練を必要とすることになる:｡

これらの欠点を考慮しても｢にぎり｣ほやはり利用価

値が多いと思われるので,これを一般に計測した特性値

と結びつけて定量的に示したいと考えたしだいである｡

(2)｢にぎり｣テストの方法

(A)現場作業で使用される鋳物砂

第11蓑Tablell.

(荘)M水分(%)GC湿態抗圧強度(kg/■cm2)

第10 表 配 合 と 管 理 限 界

TablelO.Composition&ControILimit

(注)M水分,GC湿態杭圧強度,GP湿態通気虔,GD湿態変形量

()内はHIS56による表示

日立金属工

と床作

吐桑名工場の鋳造作 を大別する

,機械化作業および大型作業の3グループにわけられる｡各グループの肌砂は弟10表に示す配合割合で

生されている｡回収古砂をいつも繰返し使用するため

に各グループにおける砂の特性は定着しており,各グル

ープの砂の差ほあきらかであるとされておる｡各グルー

プより一種づつえらんで今回のテストに供した｡

(B)実験者

実験者としては鋳物砂の使用者側の立場より判定を下

すのが妥当と考え,鋳造工場の組長にして｢にぎり｣に

ついてほ経験の深い人間を実験者とした｡

(C)実験期問

実験の期間は昭和31年3月1日より5月12日までの約

60日間にわたった｡ただし｢にぎり｣のテストは実験者

の状態,天候そのほかによって左右されるところが大き

いので,毎日午後1時より1時30分までの間に行うこと

にした｡人間の感覚に影饗をあたえるような要因はすべ

｢に ぎ り｣ テ ス ト の 例

DescriptionExample of Grasp Test

4.0

GP湿態通気度(AFS)GD湿態変形量(%)

日 立 評 論 金 属 特 集 号 第2集 別冊第16号

第13 表 ｢に ぎ

Table13. Results

作 業 用 砂

り山3679

213

2.46(U6

11122

野霊29訓31

47901

11

4

23679

1｢⊥l

l｢⊥

27212

76ア77

(U6文Yワー9

77676

31091

77767

90934

676-77

92223

67777

00833

77677

0.77

0.770.74

0.83

0.84

0.89

0.82

0.83

0.780.84

0.79

0.85

0.83

0.85

0.81

0.83

0.82

0,79

0.79

0.69

0.830.84

0.780.84

0.81

0.83

0.77

0.80

0182

0.70

2莫U244

666仁U6

5760【0

65565

18815

655亡U6

l1625

66666

<U2817

66565

71360

56556

1426qP

l∂4.433

(UO00∧U只U

443J-3

60624

33333

60248

23333

一40800〔〇.-

33333

8qUO69U

33433

り｣ の 結 果

Of Grasp Test

91646

亡U7666

443(古00

716666

2り】37】7

77766

807【XU3

67666

(》7016

66766

54630

66567

0.72

0.72

0.84

0.800.85

0.92

0.84

0.840.82

0.91

0.94

0.95

0.901.02

1.00

1.03

0.90

0.90

0.88

0.86

0.69

0.83

0.89

0.87

0.85

0.81

0.76

0.80

0.85

0.89

只Y2451

56766

59詣575757

OU2334

55555

6･4-4･42

76555

72314

亡U55仁U5

89712

55566

066α4

48042

86222

86466

008ひ8

86020

44443.43A÷44

43333

23333

34333

33434

(注)M 水分(%) GC 浬態抗圧強度(kg/cm℡)GP 湿態通気度(AFS)

てできるだけ一定化してテストを行うようにした｡

(D)実験方法

験した｢にぎり｣の結果を良,不良と2段階に

わけるとともに,試験砂の水分,湿態抗圧強度(GC),

湿態通気度(GP)および湿態変形量(GD)を測定した｡

この測定は大型用砂,床作業用砂および機械化作業用砂

について毎日行った｡記載例を弟11表に示す｡

(3)判別函数について

上記のごとき方法で実験した結果を定量的に表示する

ためにほ,判別函数を使用するのもー方法である｡判別

函数についてほ,二, の推計学関係の書籍(5)(6)に

されている｡詳細は同書にゆずるとして簡単にこの方法

を述べる｡熟練者の感というものは解析して考えると,

GD 湿態変形盈(%)

そのいくつかの特性にもとづき総合的 u断を感覚的に行

っているわけだから,この判断と個々の測定された特性

値との関係をなんらかの形で結びつければよいわけであ

る｡いくつかの測定できる特性値の一次結合としてある

指数をきめ,その指数に対して,良不良である限界点

をきめておいて判定を下すわけである亡実際の方法ほつ

ぎの通りである｡

第12表に測定結果の一般式を示す｡.表の中で種別(f)

というのは良･不良の別,特性(♪)ほ測定値たとえば,

水分GC,GP,GDを示す｡

いまf=1･2 ブ=1,2,=……･乃∫ ♪=1,2,3,4,とする｡

.1●∫･=

1 空室

∑あり %≡あ1一耳p2乃Z ノ≡1

第15図｢にぎり｣による

砂の良否と特性値との関

係を示す図(機械化用砂

と床作 用砂)Fig.15.Diagram Illu-

Strating Relation be-

tween Results of

りGraspTest"&Sand

Properties(for MAB

Line&ABLine)

Zガ

ガ

〃

〃

怠臣星空壁

急旺推些朕

横間滝/)〟とβPより月を求める

4卜/βと比較す5

2 クヱ`

ち｡=∑ ∑(ズp£j一あi)(耳釘一策z)i=1ブ=1

としたときに4個の連立方程式 ∑ちqスα=勾の解を

ん,ん,j3,んとしZ…ス1ち+j2ち十ス3量+ん量

となるような Z■を良および不良の二つの種別につい

て求めておけば両者の限界点を決定できることになり,

Zを求めることによってこの鋳物砂が適当であるか不適

当であるかという判定ができるわけである｡｢にぎり｣

が正確に行われてをれば限界点がはつきり決定できるわ

トナである｡

(4)｢にぎり｣テストの結果

(A)異種の砂について(機械化用砂と床作業用砂)

上記のごとき判別函数が鋳物砂の｢にぎり｣の場合に

適用できるかどうか大体の見当をつけるために最初異種

の砂について確めることにした｡この二つの砂はあきら

かに差があるといいうるものである｡約60日の問の実験

者がその用 として,ともに良とした砂について,その

差を種々の特性値より求めることにした｡良と判定を下

した日の砂の特性値を第13表に示す｡表の中に日付が記

してあるが換言すればその日の砂はともに良であると認

められたものである｡この実測値にもとづいて前記のZ

なる指数を求めると次式のごとくあらわされる｡

Z=13.6量一7.1量+2.0義一ア.3ズ4

ただし ズ1水分 量湿態通気度

量湿態抗圧強度 為湿態変形量

■‥ヽ

〃

〃

相打

〃〃二拍

朗

〃

〃

J/

〟

Jブ

J∂

∫7

∬

JJ

､-∵

ム7

J～

J/

〟

ガ

(′レ〃仇

一βぴ

Z用Cとββよりβを求めるJ)月とβよリZを求める

第14 衷 Zの値(床作業用砂と機械化用砂)

Table14.Z Value of FacingSand(forABLine&MAB Line)

年月日:床作業用砂至機械化用砂!;日 附!床作業用砂

31.3.2

3

6

7

9

り〟4606

11122

7QU901

22233

一6.7

-12.279.850.3

42.2

-33.182.1

-18.964.1

16.8

99.8

68.0

24.9

32.1

80.8

59.9- 4.3

-82.0- 50.3

-23.1

-41.0

-82.2

【108.4

-55.6

-104.6

-98.7

-44.7- 23

【131

-132

llll1

2

･5

機械化用砂

89.881.5

70.5

116.2

177.2

27.7

38.2

72,8

36.3

92.3

8.3

58.6

20.2

68.7144.9

-50.2

-12.9

-18.1-45.6

-103.2

-63.2

-56.8-42.1

-75.0-42.5- 43.4- 5.1

-176,3

-49.4

-39.0

合計 1,633.0-1,745.4

平均 54.4 - 58.2

蔓(床作業用砂+機械化用砂)1=-1.8限界値

この式について毎日のZの値を計算すると第14表のご

とくiこなる｡表からもあきらかなごとく Z=-1･8とな

り両種の砂の限界を示す数値は

Z≦-1.8 機械化用砂

Z≧-1.8 床作業用砂 となる｡

実際問題としてはこのような数値を,そのたびごとに

計算して,指数の大小を比較すればよいが,弟15図のご

ときグラフを利用すれば指数は簡単に算出できる(7)｡

(B)同一種類の砂について

砂の差がある程度数式で示しうることがあきらかにな

ったので,同一種煩の妙について良,不良を表示する隈

立 評 金 属 彗寺 集 号 第2集 別 ロケ61第冊

第15 表 大型用砂における｢にぎり｣の結果

Table15. Results of Grasp Test(for L Line)

不

附

6356.4

1112

313

･八

3〇.415

7史U777

43.46

7877

436(U9

00919

1101nU

4免U4史U

O900

1011

10876

686仁U7

06<U

O

8788

406000

4-.〇14.4-4

2RU42

A一445

(U2247

11

11

3

.4

13

015.

007953

ワ17777

1360UO

OOOOO

lll

l

l

4(Ul

(U4422

87777

%分水M＼-

注′＼

GC 湿態抗圧度(kg/cm2) GP 湿態通気度(AFS) GD 湿態変形孟(%)

界値を求めることにする｡現場作 の実情からいうと大

型用砂の場合にはその具備すべき条件が大きいために,

･.目的に適した肌砂の調製にほ細心の注意をはらって作業を続けている｡

同じ期間内で大型用砂について｢にぎり｣の結果不良

とみなされたものは6回で,あとは良と判定を下された

が,試料の数を乱数表をもちいてととのえ釣合のとれる

ようにした｡第15表に砂の分類と特性値を示す｡前例と

おなじ方法で良,不良の限界値を示す一般式はつぎのよ

うになる｡

g=-6.99苛二0.38耳z-0.49量+18.34量となる｡

ただし 量 水分 葦≧ 湿態通気度

葦∋ 湿態抗圧強度 考i湿態変形量

番砂について全体の値を求めた結果を弟16表に示す｡

毒監威喝終

鼻糞鹿毎洩虚

∴

い∵

ヾ

∵

瑠頚盈弟〃儲

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β

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β

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′鶴

〃｢卜L

第16 表 Z の

62(U父U2

.4-｣-544

値(大型用砂)Table16.Z Value of Facing Sand(for L Line)

良 な る 砂

100Z

63569

1111

313

4467

2

4

130.1

-243.289.4

353.5

-91.4

14.6

-59750.6

58.2

不 良 な る 砂

年月 日 100Z

331 ∧U2247

11

11

015.

ー194.6

-192.8

-188.258.1

87.0

58.6

計 -56.6

平 均 - 6.3

合 計l -371.9

平 均

(荘)兢(適当な砂+不良の砂)=-27.8 限界値

- 62

この裏からわかるごとく大体適当な砂の判別はつくがそ

の精度は若干劣るようで｢にぎり｣の判別の効果があき

使用法イ)〃と丘βよリバ左戎あ5 2)β=クよりβを翻るJ月と鉱リZをヌみるヰト～7化比較する

第16図｢すこぎり｣によ_る砂の良否と特性値との関係を示す図(大型用妙について)Fig.16.DiagramIllustrating Relation between Result of"Grasp Test"

&Sand Properties(for L Line)

鋳 物 砂

らかでないことを示すものであるとはいえ,まったく利

用できぬほどでもなさそうである｡おそらくこれは実験

者ごとにことなるものと思われる｡

両者の限界を示す指数は-27･8となり

Z≧-27.8 良好なる鋳物砂

Z≦-27.8 不良なる鋳物砂 となる｡

実際の場合にほ舞1咽のごときグラフを利用すれば簡

単に適当であるかどうかわかる｡

一応｢にぎり｣がどの程度計量化できるか試みたが,結

果について考えてみる｡まず第一に砂の性質を｢にぎり｣

で見わける場合には,あらゆる項目について反射的に感

覚をまとめるわけであるが,それに反して砂に関して測

定しうる特性値はかぎられてしまうた捌こ必らずしも数

値で完全に表現できるかどうか疑わしい｡普通この 鹸

の場合のように水分,湿態抗圧強度,湿態通気度･湿態

変形量を測定すれば現在のところは,十分に砂の性質を

表現しているものとみるより致し方がない｡第二に現在

のところ｢にぎり｣は経験者の勘によって十分その効果

を発揮するとほいえないようである｡すなわち｢にぎり｣

で適当である砂の場合もかなりの不良なものが混入して

くるようである｡現状では実験者の質が必ずしものぞむ

べきレベルにあると考えられない｡したがって100%

｢にぎり｣に信頼をおかずにその結果と測定値をあわせ

て考えるべきである｡そのためにはある桂の砂について

ほ良,不良の限界点があきらかとなったのであるから,

水分,湿態抗圧強度,湿態通気度,湿態変形最の測定値

にもどづいてただちに指数の計算ができるようグラフを

作成しておいてチェックを続けてゆくのが得策であると

考える｡

〔ⅠⅤ〕結 口

鋳物砂の管理特に粒度の管理および｢にぎり｣につい

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て述べたが,結果を要約するとつぎのごとくになる｡

(1)鋳物砂の粒度について先行データより算出した数

値と現地調査の結果えた数値にもとづいて確率紙を使用

して管理限界を設定することができた｡

(2)粒度の変動は,知多碇砂でもつともはなはだし

い｡入荷ごとの変動が大きいので,TubeTestを併用

して粒虔の変動をチェックすることがのぞましい｡

(3)機械化作業用の裏砂は床作業のそれに比して特に

粒虔が粗くなっているとは積極的にいえないようであ

る0

(4)粉体のサンプリングおよび表示法ほ非常にむつか

しいので十分検討する要がある｡

(5)｢にぎり｣テストの結果を定量的に判別函数で示

すことができそうである｡ただし｢にぎり｣の結果は人

によってことなることに十分注意をする要がある｡

(6)｢にぎり｣テストの結果えたグラフにもとづいて,

指数を算出し,現場作業の一助としたい｡

以上簡単に調査の結果を述べたが,助言をいただいた

字浮説長をほじめ,設計課各位,｢にぎり｣の

よび鋳造諌関係各位乙･こ深甚の謝意を表する｡

鹸者お

参 焉 文 献

(1)窯業協会詰 る4(1956)C143粉体に関する支ノ

(2)

(一3)

(4)

(5)

ソポジウム

Taggart…MineralI)ressingHand-Book沌

今泉益正,品質管理 4(1953)451

今泉益正,品質管理 4(1953)510

奥津 工場における推計学の問題とその解き方

127頁(1951)共立出版K･K.

(6)ホーユル 田口訳"数理統計学入門"189頁

(1951)科学新興杜

(7)小倉"計算国表"一岩披全害(1953)

Vol.17

日 立 造 船 技 報

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No.3

◎通電式酸沈いプ/法

◎旋削仕上法と仕上面あらさに関する研究

◎工具に関する窒化の研究

◎ステンレス鋼の応力腐蝕について

◎メ カニカ′レシールの研究

◎パウ ダーカ ツテンダの研究

◎大形煙突の振動について

本誌につきまLての御照会は下記発行所へ

御願致します｡

日立造船株式会社技術研究所

大阪市此花区桜島北之町60

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