JP2537705B2 - 溶融金属用試料採取器 - Google Patents

溶融金属用試料採取器

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JP2537705B2
JP2537705B2 JP3081371A JP8137191A JP2537705B2 JP 2537705 B2 JP2537705 B2 JP 2537705B2 JP 3081371 A JP3081371 A JP 3081371A JP 8137191 A JP8137191 A JP 8137191A JP 2537705 B2 JP2537705 B2 JP 2537705B2
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    • G01N1/02—Devices for withdrawing samples
    • G01N1/10—Devices for withdrawing samples in the liquid or fluent state
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、前縁部が対置されるよ
うに相対して配置されて試料採取器チャンバを形成する
少なくとも２つの皿状の金属製部材と、チャンバに接続
された流入管とを備える溶融金属用試料採取器に関す
る。
【０００２】
【従来技術】この種の試料採取器は、例えばBE-PS 871
398 またはDE-OS 35 40 228 から周知である。これらの
試料採取器は測定頭部の一部とし得るが、これらの採取
器を用いると、溶融金属中における測定を遂行すると共
に、試料を溶融金属から取り出すことができる。これら
の試料採取器は、中空室ないしチャンバを形成する２つ
の同一の半体ないし皿状半体より成る。試料採取器の両
部材は、バネクランプにより一緒に締めつけられる。チ
ャンバには、その前端に液体金属採取用の流入管が接続
される。先端に試料採取器を備える測定ヘッドが在する
測定ランスが被分析溶融金属から引き出された後、試料
採取器は測定ヘッドから取り除くことができる。そのと
き、試料採取器には溶融金属の凝固した試料が存在し、
続いて、チャンバを形成する２つの皿状金属製部材の範
囲において試料採取器を解体することによって、その凝
固した試料を取り出すことができる。通常のチャンバ
は、平坦な円板状の金属試料を生ずるように賦型されて
いる。試料採取器のチャンバは、場合によっては２つの
チャンバに分割することができるが、その場合流入管か
ら離れたチャンバは、近くに存在するチャンバよりも相
当に薄い厚さを有する。これによって、厚い厚さ部分と
薄い厚さ部分を有する試料が得られ、この両者を金属の
分析のために利用することができる。
【０００３】金属製部材が保管中腐食されないようにす
るため、金属製部材は亜鉛メッキされる。
【０００４】２つの皿状金属製部材の解体は、液状金属
が凝固の際部材と結合するので問題があることが分かっ
た。この結合は、金属製部材が機械的に分離されねばな
らず、そしてそれに費用が掛かることがあるほどに堅固
であることがある。仮に金属製部材が大きな力の作用下
で互いに分離され得るとしても、皿状部材の一部が金属
試料に固着し、それにより金属−試料が一体化されるこ
とが観察されるべきである。金属製部材は亜鉛メッキで
被覆されているから、試料はこの亜鉛で不純化されるか
細孔が形成される傾向があり、したがって試料を後で分
析すると、試料の品質の劣化の結果を招く。その上、金
属製部材が試料に固着している場合、金属製部材の解体
の際、試料への機械的作用により金属−試料の組織が影
響を受け、金属−試料が歪曲し、そのため試料のどこか
一部分を後で打ち抜くために平坦な設置平面が得られな
いことになる。
【０００５】
【発明の課題】本発明は、液体金属の凝固後、試料の簡
単で迅速な採取、すなわち試料採取器の金属製部材の簡
単な分解を可能とするように、周知技術の試料採取器を
構成しようとする課題に基づく。
【０００６】
【発明の課題を解決するための手段】上述の課題は、本
発明に従うと、チャンバが、少なくとも接合部の範囲お
よび該接合部と相対向する壁部分を抗摩耗性の、約１７
００℃の温度安定性被覆で被覆し、皿状部材の前縁部を
抗摩耗性被覆物質（抗摩耗被覆とも記す）で被覆しない
のの残すことにより解決される。抗摩耗性とは、保存中
ならびに液体状金属の注入の際、被覆が金属製部材と結
合したままであると理解されるべきである。約１７００
℃までの温度範囲において安定であるとは、被覆が、液
状鋼との関係で分解されず、あるいは実質的な化学的ま
たは物理的変化を有さないものと理解される。接合部の
範囲、ならびに該接合部に相対向する壁部分が抗摩耗被
覆により被覆されることによって、試料採取器に流入す
るきわめて熱い液体状金属が当るちょうどその試料チャ
ンバ部分が被覆されている。まさにこの部分は、非被覆
採取器にあっては、液状状金属が凝固の際試料採取器と
結合する傾向があるところである。皿状金属製部材の被
覆のない前縁部によって、金属製部材のぴたりとした整
列が与えられる。それにより、液体状金属がそこで速や
かに冷却し、そのためそうでない場合液体金属が流れる
前縁部間における鋳張りの形成は阻止できる。試料チャ
ンバの重要であるとみなされる部分のみが被覆されるか
ら、抗摩耗層に対する必要材料は、非常に少なく保持さ
れる。被覆すべきでない部分は、抗摩耗被覆の塗布の際
対応するマスクを用いて保護のために被覆される。
【０００７】5 ないし 200μm 、特に好ましくは30ない
し100 μm の厚さの抗摩擦被覆厚が十分であることが分
かった。抗摩耗層の非固着、したがって凝固された試料
面の品質に関しての特に十分の結果は、約60μm 厚の抗
摩耗層で達成される。抗摩耗被覆の厚さは、±10μm の
範囲で変動してよい。
【０００８】試料採取器の被覆部分は、少なくとも接合
部の範囲において、流入管中にその長さの約半分まで広
がり、採取チャンバ壁を試料チャンバ中に約5mm の範囲
で被うようにすべきであろう。
【０００９】皿状の金属製部材により形成されたチャン
バが異なる厚さを有する少なくとも２つの部分に分けら
れ、これらのチャンバ部分が流入方向に見て相続いて配
置され、かつ衝突面を形成する段部により各々相互に分
離されている試料採取器にあっては、抗摩耗被覆はこれ
らの衝突面上に配すべきであろう。この衝突面は、その
とき直接的に流入管に相対する壁面を形成し、試料採取
器に流入する液体状金属はこの壁面に当る。事情によっ
ては、この種の複数の部分チャンバに分けられた試料採
取器にあっては、流入する金属の方向に見て流入管から
もっとも遠隔に存する試料チャンバの壁部を被覆するこ
とは不必要である。なぜならば、そこで衝突する金属
は、形成される気体クッションによって試料チャンバの
壁部分との直接的結合を阻止するからである。
【００１０】この当接部すなわち衝突面の範囲において
も、チャンバのそれに続く壁部を少なくとも5mm の範囲
において抗摩耗被覆で被うのが有利であることが分かっ
た。
【００１１】特に、一部分試料採取チャンバを備える試
料採取器にあっては、流入管、またはその接合部に相対
し金属の流入方向に対して直角に走る壁部に続く壁部分
を、少なくとも5mm の範囲で抗摩耗被覆により被覆され
るべきであろう。
【００１２】
【００１３】好ましくは、セラミック被覆の形式の抗摩
耗被覆が被着されるのが好ましい。特に良好な結果は、
実質的に酸化物被覆の形式のセラミック被覆で達成され
る。まさにこの種の酸化物被覆では、試料採取器の金属
製部材は容易に分離でき、凝固した試料は取出し可能で
あることが分かった。Al2O3 およびZrO2より成る酸化物
被覆を使用するのが有利である。就中、Al2O3 を有する
被覆は、廉価にかつ簡単に被着されることができ、他方
ZrO2より成る被覆は、溶融温度が100 ℃を越えるときに
有利となる。これらの被覆は、金属−試料の実際の冷却
がわずかしか影響を受けないという利点を有する。これ
は、それらの被覆が良好な熱伝導性を有するからであ
る。また、この種被覆は、気化または遊離する傾向があ
る接合剤やその他の材料を含まないからである。その
上、これらの被覆では、非常に薄く滑らかな表面を得る
ことができる。
【００１４】液体金属の凝固の後の試料採取器の開放の
容易性に関して、本質的に窒素より成る被覆は、抗摩耗
被覆として、特に高温度の溶融物にあっては有利である
ことが分かった。この種の被覆は、それにより達成され
る表面が非常に抗摩耗性であり細孔に関して非常に密で
閉鎖された表面を形成するという利点を有する。試料チ
ャンバの被覆すべき面への抗摩耗被覆に対する被着法と
して、プラズマスプレイおよびフレームスプレイが有利
であることが分かった。フレームスプレイによる被膜の
被着は、安い被覆法が希望されるとき有利であることが
分かった。
【００１５】
【実施例】以下図面を参照して、本発明の詳細および特
徴を詳細に説明する。第１図および第２図の試料採取器
１ならびに第３図および第４図に従う試料採取器１は、
２つの同一に構成された皿状の金属製部材２，３を有
し、そして該部材は、その前縁部で重ねられチャンバ５
を形成している。第１図および第５図には、それぞれ、
試料採取器の内皿状部材２，３の一方のみが平面図で示
されており、他方第３図および第４図には、２つの皿状
の金属製部材２，３から組み立てられ、測定ヘッドに挿
入された完全な試料採取器が示されている。チャンバ５
には、流入管６が接続されているが、この流入管６はチ
ャンバ５への接合部の範囲７において若干狭められて形
成されている。この狭隘部は、第３図および第４図に示
されるように、流入管６に挿入されている石英管８に対
する当接部分として働く。
【００１６】第５図および第６図の試料採取器１は、丸
型化外部輪郭を有しかつこの丸型化範囲において一様な
厚さを有するチャンバ５を備えている。これと反対に、
第１〜第４図に従う試料採取器は、段部１０により２つ
のチャンバ部分に分割されている。流入管６を介して流
入する液体状金属の方向に見て（図面におけるこの流入
方向は流れ矢印１３で示されている）、厚い厚さ１４を
有するチャンバ部分１１は流入管６の接合部７に近くに
配置されており、薄い厚さを有するチャンバ部分１２
は、流れ方向１３に見てチャンバの端部を形成してい
る。試料採取器１の側壁に対してほぼ直角に延在する段
部１０により、試料採取器１に流入する液体状金属が当
る衝突面１６が形成されている。第３図および第４図に
示されるように、試料採取器１の金属製部材２，３は、
バネクランプ１７よって一緒に保持される。
【００１７】試料採取器１のチャンバ５の重要な範囲
は、抗摩耗被覆１８で被覆されている。この重要な範囲
は、チャンバ５内への流入管６の接合部７の部分と、試
料採取器１の相対する壁部分１９、すなわちチャンバ５
に流入する液状金属の流れ方向１３に直角に延在する壁
部分である。この範囲は、この抗摩耗被覆１８が被覆さ
れていない場合、液体状金属が金属製部材２，３と結合
する傾向がある。抗摩耗被覆１８の幅２０は、流れ方向
１３に見て、接合部７から流入管６の半分内に、またチ
ャンバ５内に５ｍｍ幅の範囲に広がる。対応して、チャ
ンバ５は壁部分１９から見て約５ｍｍの幅被覆されてい
る。
【００１８】被覆は、約60μm の層厚２１を有するAl2O
3 またはZrO2より成る。
【００１９】２チャンバ部分１１，１２に分割されたチ
ャンバを有する試料採取器１にあっては、第１図および
第２図に示されるように、第５図および第６図に従う試
料採取器１の壁部分１９に対応して、少なくとも衝突面
１６が抗摩耗被覆１８で被覆される。この衝突面１６の
範囲においても‥‥実際には、この衝突面にあっては、
一方の金属製部材２と他方の金属製部材３の２つの個々
の面が問題であるが、‥‥液体状金属の流れ方向１３の
方向において、被覆が衝突面１６の前５ｍｍのところで
始まり、衝突面の後ろ５ｍｍのところで終わるような幅
２０でセラミック被覆が実施されている。
【００２０】第３図および第４図に詳細に示される試料
採取器から凝固した試料を除去するためには、試料採取
器を測定ヘッド９から抜き出し、バネクランプ１７を解
放し、両金属製部材２，３を互いに分離する。抗摩耗被
覆１８による試料チャンバ５の内部の被覆によって、両
金属製部材２，３は、試料に固着することなく容易に分
離され得る。
【００２１】
【発明の効果】本発明に従うと、試料採取器へ液体状金
属が流入するとき液体状金属が当る部分が抗摩耗被覆に
より覆われているから、液体金属と試料採取器との結合
は回避されるとともに、被覆のための材料も非常に少量
ですむ。また二つの皿状金属部材は、前縁部に被覆がな
く、したがって二つの金属部材は完全に整合し、前縁部
間に鋳張りが形成されることもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 ２チャンバ部分を有する試料採取器の皿状部
材の平面図である。
【図２】 図１採取器のＩＩ−ＩＩ線による長手方向断
面図である。
【図３】 第１図の試料採取器の一部断面の正面図で、
測定ヘッドに挿入されている状態を示す図である。
【図４】 第３図の採取器のＩＶ−ＩＶ線による断面図
である。
【図５】 試料採取器の第１図に似た金属製部材の正面
図で、均一な一定厚さ有する唯一の個々のチャンバを有
するものを示す正面図である。
【図６】 第５図の採取器のＶＩ−ＶＩ線による断面図
である。
【符号の説明】
１ 試料採取器 ２，３ 皿状金属製部材 ４ 前縁部 ５ チャンバ ６ 流入管 ７ 接合部 ８ 石英管 ９ 測定ヘッド １０ 段部 １１，１２ チャンバ部分 １３ 流れ方向（又は流れ矢印） １８ 抗摩耗被覆 １９ 壁部分 ２０ 幅

Claims (13)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 前縁部が対置され、試料採取チャンバを
    形成するように対向配置された少なくとも２つの皿状の
    金属製部材と、該チャンバに接合された流入管とを備え
    る溶融金属用試料採取器において、前記チャンバが、接
    合部７の範囲および該接合部７に相対する壁部分１９に
    おいて、抗摩耗性でありかつ液状鋼との関係で分解され
    ずあるいは実質的な化学的または物理的変化を有さない
    温度安定性の被覆１８で被覆され、この抗摩耗被覆１８
    が、接合部７から液状金属が凝固の際試料採取器と結合
    する傾向がある範囲において被覆し、かつ流入管６また
    はその接合部７に相対する壁部分に続くチャンバの壁部
    を、液体金属の流入方向に見て少なくとも５ｍｍの範囲
    において被覆し、前記皿状部材２，３の前縁部４が被覆
    なしのままに残されることを特徴とする試料採取器。
  2. 【請求項２】 抗摩耗性被覆１８が５〜２００μｍの厚
    さを有する請求項１記載の試料採取器。
  3. 【請求項３】 抗摩耗性被覆１８が３０〜１００μｍの
    厚さを有する請求項１記載の試料採取器。
  4. 【請求項４】 抗摩耗性被覆１８が６０μｍの厚さを有
    する請求項１記載の試料採取器。
  5. 【請求項５】 皿状の金属製の部材２，３により形成さ
    れるチャンバ５が、異なる厚さを有する少なくとも２つ
    のチャンバ部分１１，１２により分けられ、このチャン
    バ部分１１，１２が流入金属の方向において相続いて配
    置され、かつ液体状金属に対する衝突面１８を形成する
    段部により相互に分離されており、抗摩耗被覆１８が衝
    突面１６上に被着されている請求項１ないし４のいずれ
    かに記載の試料採取器。
  6. 【請求項６】 段部１０または衝突面１６の範囲におい
    て、チャンバ５のそれに続く壁部が、液体状金属の流入
    方向に見て、少なくとも５ｍｍの範囲において抗摩耗性
    被覆１８によって被覆されている請求項５記載の試料採
    取器。
  7. 【請求項７】 抗摩耗性被覆１８がセラミック被覆であ
    る請求項１ないし６いずれかに記載の試料採取器。
  8. 【請求項８】 抗摩耗性被覆１８が実質的に酸化物被覆
    である請求項１ないし７のいずれかに記載の試料採取
    器。
  9. 【請求項９】 前記酸化物被覆がＡｌ２Ｏ３である請求
    項８記載の試料採取器。
  10. 【請求項１０】 前記酸化物被覆がＺｒＯ２である請求
    項８記載の試料採取器。
  11. 【請求項１１】 抗摩耗性被覆１８が実質的に窒化物よ
    りなる被覆である請求項１ないし７のいずれかに記載の
    試料採取器。
  12. 【請求項１２】 前記被覆１８がプラズマスプレイによ
    り被着される請求項１ないし１１のいずれかに記載の試
    料採取器。
  13. 【請求項１３】 前記被覆１８がフレームスプレイによ
    り被着される請求項１ないし１１のいずれかに記載の試
    料採取器。
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EP (1) EP0447613B1 (ja)
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AT (1) ATE147159T1 (ja)
AU (1) AU632225B2 (ja)
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CA (1) CA2038901A1 (ja)
DE (2) DE4009167A1 (ja)
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