JP2540410B2

JP2540410B2 - 溶融金属試料採取装置

Info

Publication number: JP2540410B2
Application number: JP4101790A
Authority: JP
Inventors: 育平阪口; 喜輝繁田; 俊幸北浦
Original assignee: KAWASO DENKI KOGYO
Current assignee: KAWASO DENKI KOGYO
Priority date: 1992-03-26
Filing date: 1992-03-26
Publication date: 1996-10-02
Anticipated expiration: 2011-10-02
Also published as: JPH05273197A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、溶鋼や溶銑等を採取
し、採取した凝固試料を分析に供するための溶融金属試
料採取装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、溶鋼や溶銑等の溶融金属を試料と
して採取するための溶融金属試料採取装置は、側方から
溶融金属を流入せしめる流入室と、前記流入室の下部に
連通され前記溶融金属を充填凝固せしめる試料採取室と
を形成するカップ形のサンプラーを具備しており、特
に、炭素鋼やステンレス鋼等の溶融金属を採取するため
のサンプラーにおいては、前記流入室内に脱酸剤を設け
ることが公知である。

【０００３】前記脱酸剤は、Ａｌ等により箔状（極薄板
状）或いは線状に形成され、前記流入室内に収容されて
いる。

【０００４】前記装置を溶融金属に浸漬することにより
該溶融金属を採取する際、溶融金属は、前記流入室を経
て試料採取室に充填される。そこで、流入する溶融金属
は、流入室内の脱酸剤により脱酸され、脱酸された後に
試料採取室に充填され凝固する。このように溶融金属を
脱酸せしめる目的は、凝固試料の内部において残存ガス
による巣が発生することを防止するためである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前述の目的のため、流
入室に収容される脱酸剤の量は、試料採取室に充填せし
められる採取試料の量を勘案して、必要且つ十分な量が
定められる。

【０００６】そして、従来の構成では、溶融金属が流入
室に流入するや否や、直ちに脱酸剤を溶融せしめ該溶融
金属中に混入する。そして、流入室は試料採取室にダイ
レクトに連通せしめられているため、流入室に流入した
溶融金属は直ちに試料採取室に進入し、充填せしめられ
凝固する。

【０００７】ところで、カップ形のサンプラーにより採
取された円柱状の金属試料は、試料底部から約１５〜２
０ｍｍ程度上位の部分を直径方向に切断すると共に、切
断面を研磨し、この研磨面を発光分光分析に供される
が、本発明者らの調査によれば、しばしば異常発光によ
る分析不能や、組成偏析による分析不良を生じることが
知見された。

【０００８】そこで、この原因を究明すべく調査したと
ころ、概ね次の二つの問題に起因していることが判明し
た。

【０００９】即ち、第一に、ＡＯＤ炉や二次精錬炉等に
見られるように、浴を強制攪拌すべく不活性ガス
（Ａ_ｒ、Ｎ_２等）やＯ_２ガスを炉底部から強制注入する
炉においては、浴中にガス気泡が多量に混在しているた
め、サンプラーにより採取した溶融金属が多量のガスを
含有している。そこで、従来の試料採取装置では、この
ようなガスを含有せしめたまま溶融金属を流入室から試
料採取室に流入せしめ凝固させてしまうため、前記分析
面を含む凝固試料の随所に残存ガスによる巣が見られ、
これが異常発光の原因となっている。

【００１０】また、第二に、従来の試料採取装置では、
流入室に収容された脱酸剤は、該流入室に最初に流入す
る少量の溶融金属により溶融せしめられ、該溶融金属に
混入した状態で流入室から試料採取室へ移動する。即
ち、脱酸剤は、試料採取室を十分に充填するには至らな
い少量の溶融金属に追従して早期に流入室から試料採取
室に引き込まれてしまうため、引き続き流入室に流入す
る後続の溶融金属は、もはや流入室において脱酸されず
に試料採取室に進入する。このため、試料採取室に充填
凝固された試料は、全体にわたり均質な脱酸が行われ
ず、試料底部と上部との間に脱酸剤の偏析（例えばアル
ミニウム偏析）を生じ、これが組成偏析の原因となって
いる。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、前述したよう
な従来の問題点を解決し、十分なガス抜きを可能とする
ことにより試料中に巣が発生することを防止すると共
に、試料の全体にわたる均質な脱酸を可能とすることに
より試料中に組成偏析が生じることを防止した溶融金属
試料採取装置を提供するものである。

【００１２】そこで、本発明が第一の手段として構成し
たところは、側方から溶融金属を流入せしめる流入室５
と、前記流入室５の下部に連通され前記溶融金属を充填
凝固せしめる試料採取室７とを形成するサンプラーを具
備し、前記流入室５内に脱酸剤１８を設けた溶融金属試
料採取装置において、前記流入室５と試料採取室７の間
に仕切部材１５を横断状に介装せしめると共に、該仕切
部材１５に両室５、７の内径よりも小径とされた連通孔
１４を開設し、薄板状の閉止部材１９により前記連通孔
１４を閉塞すると共に、該閉止部材１９の周縁部を仕切
部材１５の表面に重合固定して成り、前記閉止部材１９
の融点が脱酸剤１８の融点よりも高く且つ該閉止部材１
９の材質が採取試料の分析値に影響を与えないことを条
件として、脱酸剤１８がＡｌであるのに対して、閉止部
材１９をＴｉ、Ｆｅ、Ｃｕ又はＮｉから選ばれた材質に
より構成して成る点にある。

【００１３】また、本発明が第二の手段として構成した
ところは、側方から溶融金属を流入せしめる流入室５
と、前記流入室５の下部に連通され前記溶融金属を充填
凝固せしめる試料採取室７とを形成するサンプラーを具
備し、前記流入室５内に脱酸剤１８を設けた溶融金属試
料採取装置において、前記流入室５と試料採取室７の間
に仕切部材１５を横断状に介装せしめると共に、該仕切
部材１５に両室５、７の内径よりも小径とされた連通孔
１４を開設し、薄板状の閉止部材１９により前記連通孔
１４を閉塞すると共に、該閉止部材１９の周縁部を仕切
部材１５の表面に重合固定して成り、前記閉止部材１９
の融点が脱酸剤１８の融点よりも高く且つ該閉止部材１
９の材質が採取試料の分析値に影響を与えないことを条
件として、脱酸剤１８がＡｌであり、採取すべき溶融金
属が極低炭素鋼であるのに対して、閉止部材１９を前記
溶融金属と同材の薄鋼板により構成して成る点にある。

【００１４】前記閉止部材１９は、前記のような金属素
材により形成された肉厚約０．１ないし１．０ｍｍの金
属薄板を構成するが、可及的に健全な凝固試料を採取す
る目的の下においては、閉止部材１９の肉厚は可及的に
薄くすることが好ましい。

【００１５】

【実施例】以下図面に基づいて本発明の実施例を詳述す
る。

【００１６】図１において、先端を下向きとする円筒状
のプローブ本体１は、紙管から成る複数の保護管２、３
を内外嵌合して形成され、該プローブ本体１の先端に近
傍して内部にサンプラー４を収納している。

【００１７】前記サンプラー４は、溶融金属を流入せし
めるための流入室５を形成する流入案内容器６と、前記
流入室５に連通し溶融金属を充填凝固せしめるための試
料採取室７を形成する試料採取容器８とを、上下に配置
して構成されている。

【００１８】前記流入案内容器６は、シェルモールド等
の機械的に崩壊容易な耐熱成形物により形成するのが好
ましいが、鋼等の金属により形成しても良い。また、図
例では、流入案内容器６を、円筒状に形成された側壁９
と、該円筒体の頂部を閉塞する蓋材１０とにより構成し
ているが、これらの側壁９及び蓋材１０を一体に形成し
ても良い。

【００１９】前記流入室５は、流入案内容器６の側部に
流入口１１を設けている。この流入口１１には、セラミ
ックスその他の耐熱材により形成されたノズル部材１２
が設けられ、該ノズル部材１２の開口はプローブ本体１
の外周に設けられた薄紙等の保護膜１３により被覆され
ている。この保護膜１３は、装置を溶融金属に浸漬した
際、該装置がスラグ層を通過して溶融金属浴中の所定位
置まで沈下した後に喪失してノズル部材１２を開口せし
め、該ノズル部材１２を経て流入する溶融金属を流入室
５に流入せしめる。

【００２０】前記試料採取容器８は、鋼等の金属により
形成される。この試料採取室７は、円柱状試料を採取す
るようにコップ形状とされており、これによりコップ形
のサンプラーを構成する。

【００２１】前記流入室５と試料採取室７は、両室５、
７の内径よりも小径とされた連通孔１４により連通され
ている。図例の場合、流入案内容器６と試料採取容器８
の間に環状の仕切部材１５を介装せしめ、該仕切部材１
５に連通孔１４を形成しているが、このような仕切部材
１５を流入案内容器６及び／又は試料採取容器８に一体
に形成しても良い。

【００２２】尚、プローブ本体１の先端部は、セラミッ
クス製の栓体１６により閉塞され、溶融金属浴の温度を
測定するための温度測定素子１７を設けている。

【００２３】上記のような構成において、前記流入室５
内には、脱酸剤１８が設けられている。この脱酸剤１８
は、Ａｌにより箔状（極薄板状）或いは線状に形成さ
れ、流入室５に収容されているが、その収容方法は問わ
ない。

【００２４】そして、前記流入室５と試料採取室７を連
通せしめる連通孔１４は、閉止部材１９により閉塞され
ている。この際、閉止部材１９は、仕切部材１５の上面
に重合固定され、これにより連通孔１４を閉塞すると共
に、該閉止部材１９の周縁部の下面を仕切部材１５によ
り支持せしめられている。図１の実施例において、閉止
部材１９の外周縁は、仕切部材１５の周縁と共に流入案
内容器６と試料採取容器８の間に挟持されている。この
閉止部材１９は、試料分析値に影響を与えない材質によ
り薄板状に形成されている。即ち、この閉止部材１９
は、後述するように、溶融金属が流入室５に流入し該流
入室５に充填せしめられた後に溶融する。従って、閉止
部材１９が溶融するまでの間は連通孔１４を閉塞してお
り、所定時間が経過して閉止部材１９が溶融した後に連
通孔１４を開口せしめる。

【００２５】図１に示す実施例では、前記閉止部材１９
は、円板状の薄板に形成され、流入案内容器６と仕切部
材１５の間に介装され、これにより流入室５側から連通
孔１４を閉塞しているが、このような構成に限らず、図
２（Ａ）ないし（Ｃ）に示すような変形実施例が可能で
ある。

【００２６】図２（Ａ）に示す変形実施例において、閉
止部材１９は、仕切部材１５の一側側に設けた凹部２０
に嵌入され、これにより流入室５側から連通孔１４を閉
塞しており、該閉止部材１９の周縁部を凹部２０内にお
いて仕切部材１５の表面に重合固定している。

【００２７】図２（Ｂ）に示す変形実施例において、仕
切部材１５は分割された重合自在な分割片１５ａ、１５
ｂから成り、両分割片の間に閉止部材１９を介装するこ
とにより連通孔１４を閉塞せしめており、該閉止部材１
９の周縁部を分割片１５ａ、１５ｂの対向する表面に重
合固定している。

【００２８】図２（Ｃ）に示す変形実施例において、閉
止部材１９は、仕切部材１５と試料採取容器８との間に
介装され、これにより試料採取室７側から連通孔１４を
閉塞し、該閉止部材１９の周縁部を仕切部材１５の表面
に重合固定している。この際、仕切部材１５は、同図の
ように流入案内容器６と一体に形成しても良いが、図１
に示したように別体に形成しても良い。

【００２９】これらの実施例において、溶融金属を採取
するために装置を溶融金属に浸漬した際、流入室５に流
入した溶融金属は、該流入室５内に十分に充填されるま
では試料採取室７に進入しない。即ち、溶融金属は、攪
拌流を伴って流入室５に流入し、直ちに脱酸剤１８を溶
融金属に巻き込みながら溶融し混合せしめるが、閉止部
材１９により試料採取室７への進入を妨げられているの
で、流入室５に充満せしめられ、そこで滞留せしめられ
る。

【００３０】従って、流入室５に流入した溶融金属は、
直ちに試料採取室７に進入せしめらることなく該流入室
５で滞留し、その間に該溶融金属中に含有されている多
量のガスを上方へと浮上せしめ、ガス抜きを行われる。

【００３１】また、流入室５に充満された溶融金属は、
試料採取室７に進入する前に攪拌流により脱酸剤１８を
溶融しつつ分散混合せしめると共に、溶融金属との密度
差や濃度差による複合した作用により溶融した脱酸剤を
溶融金属中に均質な分布状態の下に混合せしめ、流入室
５において溶融金属の全体にわたる均質な脱酸処理を行
われる。

【００３２】そこで、このような僅かの滞留時間の後、
閉止部材１９が溶融して流入室５と試料採取室７の間に
おける閉塞状態を解き、連通孔１４を開口すると、前述
のようにガス抜きと均質脱酸処理を施された溶融金属
は、流入室５から試料採取室７へと一挙に進入し、該試
料採取室７に充填され、そこで凝固される。

【００３３】このように流入室５から試料採取室７に一
挙に流下せしめられる溶融金属は、脱ガス状態のまま試
料採取室７の底部近傍に充填されるので、少なくとも試
料採取室７の底部から所定高さに至るまで充填された溶
融金属の内部には、多量のガスを含有していない。この
ため、試料採取室７に充填され凝固される金属試料のう
ち、少なくとも分析面に相当する部位（通常、試料採取
室７の底部から約１５〜２０ｍｍ上位の部位）には、残
存ガスによる巣を生じない。

【００３４】また、前述のように流入室５から試料採取
室７へと一挙に流下せしめられる溶融金属は、予め均質
脱酸を受けているので、試料採取室７内で採取される凝
固試料のうち、少なくとも前述のような分析面に相当す
る部位において組成偏析を生じることはない。この点に
ついて、仮に、万一、流入室５内における脱酸が不十分
であり溶融金属に未補足の酸素を含有する場合において
も、流入室５から進入する溶融金属は、相対的に小径と
された連通孔１４を介して試料採取室７に瞬時に乱流入
するので、その流動現象に基づく脱酸剤の攪拌分散によ
る二次的脱酸を期待され、そこで再度、溶融金属の全体
にわたる完全均一な脱酸を施される。このため、試料採
取室７により採取される凝固試料は、分析面を含んで試
料全体にわたり均質に脱酸され、従来のような脱酸剤の
偏析を生じることはない。

【００３５】ところで、このように溶融金属を流入室５
に滞留せしめ、そこでガス抜きと均質脱酸を施した溶融
金属だけを試料採取室７に充填せしめる目的の下におい
ては、本来、流入室５の容積を可及的に大とし、これに
対して試料採取室７の容積を相対的に小とすることが好
ましい。然しながら、試料採取を本旨とするサンプラー
においては、流入室５を単純に大型化するならば、試料
の他に流入室５に後続して進入する不要凝固金属の量を
増加せしめ好ましくないばかりか、装置全体のコンパク
ト化に支障を来すという問題がある。そこで、前記閉止
部材１９を設ける本発明の目的の範囲内において、流入
室５の容積を可及的に小とすることが望ましい。前述の
ように、本発明は、採取した凝固試料のうち、少なくと
も分析面に相当する部位において、巣の発生による異常
発光や、脱酸の不均一による組成偏析を防止することが
目的であり、このような分析面から大きく外れた部位に
おいては、仮に、巣や組成偏析が生じたとしても、必ず
しも本発明の目的に反することはないからである。

【００３６】次に、前述のように、本発明が閉止部材１
９を設ける目的と、この閉止部材１９による機能は、流
入室５に必要十分な溶融金属を充満せしめ、この充満状
態で必要なガス抜きと均質な脱酸処理を行うまで、流入
室５から試料採取室７への進入を遅らせるという流入タ
イミングコントロールの点にある。従って、閉止部材１
９は溶融金属が流入室５に流入するや否や直ちに溶融す
ることはなく、僅かな時間であっても流入室５が必要十
分な溶融金属により充満されるまで溶融しないことが必
要である。然しながら、その反面、閉止部材１９は、流
入室５における溶融金属の必要なガス抜きと均質な脱酸
を行わしめた後は、遅滞なく溶融することが必要であ
る。蓋し、閉止部材１９の溶融が遅滞すると、流入室５
において溶融金属の凝固傾向が進行してしまい、その結
果、流入室５から試料採取室７への溶融金属の進入がス
ムースでなく、試料採取室７における試料の十分な充填
を確保できなくなるからである。

【００３７】前述したような目的を達するためには、閉
止部材１９は、該閉止部材１９の融点が脱酸剤１８の融
点よりも高いこと、しかも、採取した試料の分析値が該
閉止部材１９により影響を受けないものであることが必
要である。そこで、本発明は、多くの選択要素のうちか
ら、前記二つの条件を満たすものとして、脱酸剤１８を
Ａｌとし、閉止部材１９をＴｉ、Ｆｅ、Ｃｕ又はＮｉか
ら選ぶことにより、所期目的を達成できることを確認し
た。この点について、流入室５及び試料採取室７を含む
サンプラー４、４ａの内法寸法が、直径３０ないし４０
ｍｍ程度、長さ１１０ないし１３０ｍｍ程度のものであ
れば、閉止部材１９の肉厚は、その材質の融点により条
件を異にするが、総じて０．１ないし１．０ｍｍ程度で
あることが好ましい。これにより、流入室５に対する溶
融金属の流入開始から、０．５ないし３．０秒程度後に
閉止部材１９が溶融され、前述の目的が達せられるから
である。

【００３８】本発明者らの実験によれば、閉止部材１９
の肉厚が薄く溶融金属が流入室５に流入を開始してから
０．５秒未満で溶融するときは、流入室５における溶融
金属のガス抜きと均質脱酸を行うための十分な時間が確
保されない。従って、閉止部材１９の溶融時間は０．５
秒以上でなければならない。

【００３９】その反面、閉止部材１９の溶融までに長時
間を要する場合は、溶融金属の凝固傾向が現れてしま
う。例えば、流入室５を鋼製の容器により形成している
場合は、閉止部材１９の肉厚が厚くて溶融までに２．０
秒を越えると、溶融金属の凝固傾向が現れる。従って、
この場合、閉止部材１９の溶融時間は２．０秒以内であ
ることを要する。一方、流入室５を前述したシェルモー
ルドやセラミックスのような保温材から成る容器により
形成している場合は、３．０秒を越えると、溶融金属の
凝固傾向が現れる。従って、この場合、閉止部材１９の
溶融時間は３．０秒以内でなければならない。

【００４０】このため、本発明を実施するに際して、閉
止部材１９は、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｃｕ又はＮｉから選ばれた
材質であることが必要であるが、該閉止部材１９の肉厚
を前記０．１ないし１．０ｍｍの範囲内としつつも、前
記溶融時間をコントロールできる種々の構成を採用する
ことが可能である。

【００４１】図３（Ａ）において、閉止部材１９は、流
入室５に向けて突出する一つ又は複数の突起１９ａを設
け、これにより溶融制御部を構成している。この実施例
によれば、溶融金属Ｍが流入室５側から閉止部材１９に
注がれると、前記突起１９ａが最初に溶融して孔を生
じ、該孔を徐々に拡大する方向に閉止部材１９を溶融せ
しめる。従って、突起１９ａを有しない場合に比して、
突起１９ａを設けることにより閉止部材１９の溶融時間
を短時間化することが可能になる。また、突起１９ａの
個数を増やすことにより、更に溶融時間を促進すること
ができる。

【００４２】図３（Ｂ）は、前記と反対に、流入室５に
臨む一つ又は複数の小さな凹部１９ｂを閉止部材１９に
設け、これにより溶融制御部を構成している。この実施
例においても、溶融金属Ｍが流入室５側から閉止部材１
９に注がれると、前記凹部１９ｂが最初に溶融して孔を
生じ、該孔を徐々に拡大する方向に閉止部材１９を溶融
せしめる。従って、前記突起１９ａと同様の効果が得ら
れる。

【００４３】図３（Ｃ）において、閉止部材１９は、一
つ又は複数のピンホール１９ｃを設けこれにより溶融制
御部を構成している。この実施例によれば、溶融金属Ｍ
が流入室５側から閉止部材１９に注がれると、ピンホー
ル１９ｃの部分から該ピンホールを徐々に拡大する方向
に閉止部材１９が溶融される。従って、前記突起１９ａ
と同様の効果が得られる。

【００４４】前記突起１９ａ、凹部１９ｂ、ピンホール
１９ｃは、適宜選択することにより何れか一態様のみ又
は複数態様の組合せが可能であり、これにより閉止部材
１９の溶融時間を設計上コントロールすることができ
る。

【００４５】脱酸剤１８はＡｌから構成され、これに対
し、閉止部材１９は、融点が脱酸剤１８の融点よりも高
く、しかも、試料分析値に影響を与えない材質により薄
板状に形成される。このため、閉止部材１９は、脱酸剤
１８がＡｌであるのに対して、Ｔｉから形成された薄板
が用いられる。蓋し、Ａｌの融点（約６６０度摂氏）に
対してＴｉの融点（約１６８０度摂氏）は高く前述した
本発明の目的に沿う他、試料分析値に影響を与えること
もない。この点に関し、Ｔｉは、融点が１６８０度摂氏
であるため、この融点以上に高温とされた溶融金属に接
すると所望の時間で溶融し、前述した閉止部材１９とし
ての機能を果たすから、このような高温の溶融金属を採
取する場合に適している。然しながら、このようなＴｉ
の薄板により構成した閉止部材１９は、その融点以下、
即ち１６８０度摂氏以下の溶融金属を採取する場合にお
いても、流入室５に流入する溶融金属中のＦｅ及びその
他の含有成分との反応により、ＴｉＦｅ_２又はＴｉＦｅ
の化合物となり表面から次第に低融点化し、所定時間経
過後は溶融するので上述の所期目的を達することができ
る。

【００４６】しかも、閉止部材１９をＴｉにより構成す
ると、Ｔｉそれ自体が脱酸機能と脱窒機能を有するの
で、これを有利に利用できる利点がある。即ち、本発明
によれば、前述のように、流入室５に流入した溶融金属
は、脱酸剤１８により均質な脱酸処理を行われるが、閉
止部材１９をＴｉとするので、溶融金属中の酸素はチタ
ンと化合して、Ｏ＋Ｔｉ＝ＴｉＯ_２となり、この点から
も脱酸を促進することができる。また、チタンは溶融金
属中の窒素と化合して、Ｎ＋Ｔｉ＝ＴｉＮとなるから、
溶融金属を脱窒し、試料採取後の試料分析を容易ならし
める。

【００４７】ところで、溶融金属試料を採取するに際し
ては、脱酸剤１８としてＡｌを用いることが一般的であ
るが、サンプリング鋼種の中には、溶融金属中のＡｌ元
素を分析するものがあり、この場合は、脱酸剤１８とし
てＡｌを使用することができない。従って、このような
鋼種のサンプリングは本発明の対象としない。

【００４８】ところで、本発明において、Ａｌから成る
脱酸剤１８に対して、閉止部材１９の材質は、前記Ｔｉ
の他、Ｆｅ、Ｃｕ又はＮｉから選択することもできる。
即ち、精錬温度が低い溶鋼を採取する場合は、Ｆｅ又は
Ｃｕから選ばれた薄板を用いることが可能であり、ま
た、極低炭素鋼精錬の場合は該採取金属と同材の鋼製の
薄板を用いても良い。更に、閉止部材１９としてＮｉの
薄板を使用することも可能である。

【００４９】図４に示す別の実施例において、サンプラ
ー４は、流入案内容器６の蓋部１０に固定された筒部２
１を一体又は別体に垂下し、該筒部２１により測温素子
２２を流入溶融金属から保護すると共に、該測温素子２
２を閉止部材１９を貫通して連通孔１４に挿通せしめ、
先端の測温端２２ａを試料採取室７のほぼ中央、即ち、
試料採取室７内の溶融金属試料が最後に凝固する区域に
臨ましめている。従って、これによりサンプラー４は、
溶融金属の試料採取に際し、測温素子２２を手段として
試料凝固温度を測定することにより試料中のＣ量を測定
するダイナミックコントロールシステム用の装置として
用いられる。

【００５０】そこで、この実施例において、閉止部材１
９は、測温素子２２の中途部を挿通せしめるための開口
部２３を有し、該開口部２３により測温素子２２の外周
面を拘束している。これにより測温素子２２の長手方向
中途部を前記開口部２３により支持している。従って、
仮に測温素子２２が脆弱な構成とされる場合でも、この
ような支持により、流入口１１から勢い良く流入する溶
融金属により測温素子２２が折損することを好適に防止
し、閉止部材１９により、前述したような流入タイミン
グコントロールの他、測温素子２２の支持機能を兼備し
ている。その他の構成は、上記実施例と同様であり、同
じ符号で示している。

【００５１】上記何れの実施例においても、脱酸剤１８
をＡｌとし、閉止部材１９をＴｉ、Ｆｅ、Ｃｕ又はＮｉ
から選ぶことにより、閉止部材１９の融点を脱酸剤１８
の融点よりも高くし、しかも、閉止部材１９により採取
試料の分析値を左右しないという本発明が求める二つの
条件に適合したものとなるが、当然のことながら、採取
試料の分析値に影響を与えないためには、閉止部材１９
の肉厚を相応に薄く構成しなければならない。即ち、可
及的に健全な試料を採取するためには、閉止部材１９の
肉厚を可及的に薄くすることが必要である。ところが、
閉止部材１９の肉厚を極薄に形成すると、今度は、流入
室５に流入する溶融金属から受ける種々の要因により、
閉止部材１９が所期時間よりも早期に破壊されて連通孔
１４を開口せしめ、タイミングコントロールを行うとい
う本発明における本来の目的が損なわれてしまう。特
に、溶融金属は、流入室５に勢い良く流入するや否や強
い攪拌流を形成するため、その機械的衝撃により極薄の
閉止部材１９を変形せしめたり破壊する虞れがある。そ
して、このような変形や破壊により、閉止部材１９に予
期しない凹凸や小孔を生じると、図３に基づいて説明し
たように閉止部材１９の溶融を促進してしまうため、予
め設定したはずの溶融時間が意に反して大幅に短縮さ
れ、タイミングコントロールに誤差を生じてしまうこと
になる。この点に関して、上記実施例によれば、閉止部
材１９は、仕切部材１５の表面に重合固定され、中央部
分だけを連通孔１４に位置せしめられているので、溶融
金属の攪拌流による衝撃を受けても変形したり破壊せし
められることはない。即ち、図１並びに図２（Ａ）及び
図２（Ｂ）に示す実施例において、閉止部材１９は、該
閉止部材１９の下面を仕切部材１５により支持されてい
るので、溶融金属の衝撃を受けても容易に変形すること
はない。また、図２（Ｂ）及び図２（Ｃ）に示す実施例
において、閉止部材１９は、該閉止部材１９の上面を仕
切部材１５により被われているので、溶融金属の衝撃か
ら保護される。しかも、閉止部材１９を仕切部材１５の
表面に重合した構成によれば、溶融金属との接触により
閉止部材１９が瞬時に加熱されることを防止し、タイミ
ングコントロールの目的に適っている。即ち、閉止部材
１９が加熱される際、該閉止部材１９は重合された仕切
部材１５により奪熱されるので、融点に至るまでの加熱
時間を十分に確保できる。

【００５２】次に、本発明の均質脱酸効果を確認するた
めに行った実験の結果を図５に示している。この実験
は、図１に示した通りの試料採取装置を使用し、閉止部
材１９を有しないもの（以下従来例という）と、閉止部
材１９を有するもの（以下本件実施例という）の二つを
準備して行い、それぞれにより採取した溶鋼の試料を発
光分光分析することにより、試料中における脱酸剤の偏
析状況を測定した。

【００５３】実験に用いたサンプラーの条件は、従来例
及び本件実施例の何れについても、試料重量（試料採取
室７内で凝固する試料）は７００ｇで、試料採取室７の
容積Ｘに対する流入室５の容積ＹはＹ／Ｘ＝１．０であ
り、流入室５に脱酸剤１８としてＡｌ箔の１．０５ｇを
収容した。尚、本件実施例に使用した閉止部材１９は、
肉厚０．５ｍｍのチタン薄板である。

【００５４】そして、このような従来例及び本件実施例
のそれぞれを用いて、ステンレス鋼精錬炉の酸化末期に
おいて、溶鋼を採取し、それぞれにより採取された凝固
試料中のアルミニウム（脱酸剤）の分布を観察した。こ
のアルミニウムの測定個所は、図５（Ａ）に示すよう
に、試料Ｓをほぼ中心に沿って軸方向に切断し、その切
断面のうち、試料底部から１０ｍｍの個所Ｓ１を三点、
２０ｍｍの個所Ｓ２を三点、３０ｍｍの個所Ｓ３を三
点、４０ｍｍの個所Ｓ４を三点、５０ｍｍの個所Ｓ５を
三点、それぞれ抽出して行った。

【００５５】測定結果は、図５（Ｂ）に示す通りであ
り、従来例により採取した試料においては、試料の底部
近傍（測定個所Ｓ１）から試料の上部（測定個所Ｓ５）
に至るにつれてアルミニウムの析出値が急激に低下して
いることが確認された。これに対して、本件実施例によ
り採取した試料においては、試料の全体にわたりアルミ
ニウムが均質に分布しており、閉止部材１９の存在によ
り脱酸剤１８を試料中に均質に混合せしめていることが
実証された。

【００５６】

【発明の効果】本発明によれば、流入室５と試料採取室
７の間に介装された仕切部材１５の連通孔１４を閉止部
材１９により閉塞すると共に、閉止部材１９の融点が脱
酸剤１８の融点よりも高く且つ該閉止部材１９の材質が
採取試料の分析値に影響を与えないことを条件として、
脱酸剤１８がＡｌであるのに対して、閉止部材１９をＴ
ｉ、Ｆｅ、Ｃｕ又はＮｉから選ばれた材質により構成し
たものであるから、溶融金属を採取するに際し、流入室
５に流入した溶融金属は、閉止部材１９により試料採取
室７に直ちに進入することを妨げられ、脱酸剤１８を溶
融せしめるまでの間、一旦、流入室５内に充満され滞留
せしめられるので、この流入室５における滞留中に溶融
金属内のＡｒ、ＣＯ_２等のガスを浮上せしめ、ガス抜き
を施される。また、同時に、流入室５に充満された溶融
金属は、滞留中に脱酸剤１８により全体にわたり均一な
脱酸処理を施される。そして、この短い滞留時間を経て
脱酸剤１８が十分に溶融した後に閉止部材１９が溶融し
連通孔１４が開放されると、予め流入室５内でガス抜き
と均一脱酸を施された溶融金属が一挙に流下し、脱ガス
状態のまま試料採取室７の底部から分析面上位まで瞬時
に充填される。このため、試料採取室７に充填され採取
される凝固試料は、少なくとも分析面を含む分析予定部
分の近傍において、巣を有しないため発光分光分析に際
し従来のような異常発光を生じることはなく、しかも、
脱酸剤を均質に分布せしめているので従来のような組成
偏析を生じることがなく、発光分光分析等の試料分析に
良好な結果をもたらすことができるという効果がある。
そして、脱酸剤１８がＡｌであるのに対して、閉止部材
１９をＴｉ、Ｆｅ、Ｃｕ又はＮｉから選ばれた材質によ
り構成した結果、前記タイミングコントロールに必要な
所定時間は、ガスの浮上分離と均一脱酸に必要十分な時
間とされる反面、流入室５内で溶融金属に凝固傾向が現
れるまでには至らない適切な時間とすることが可能にな
り、加えて、採取試料の分析値にも影響を与えないこと
が可能になったものである。また、請求項２に記載の本
発明によれば、脱酸剤１８がＡｌであり、採取すべき溶
融金属が極低炭素鋼であるのに対して、閉止部材１９を
前記溶融金属と同材の薄鋼板により構成した結果、前記
と同様の効果を奏し得たものである。

【００５７】而して、本発明によれば、閉止部材１９を
このような特定の材質により構成したことにより、閉止
部材１９の融点が脱酸剤１８の融点よりも高く、しか
も、該閉止部材１９の材質が採取試料の分析値に影響を
与えないという条件を満足することができたものであ
り、このような高融点の閉止部材１９によりタイミング
コントロールを行うことが可能になるから、連通孔１４
を一枚の閉止部材１９により閉塞するだけで所期目的を
達することができ、装置のコンパクト性を損なうことが
ないばかりか、均一脱酸後の溶融金属を試料採取室７に
一挙に流下せしめ、充填性の優れた採取試料を得ること
が可能になる。

【００５８】この点に関し、可及的に健全な試料を採取
する目的の下では閉止部材１９の肉厚を可及的に薄くす
ることが必要になるが、その反面、閉止部材１９の肉厚
を極薄に形成すると、溶融金属流の機械的衝撃により極
薄の閉止部材１９を変形せしめたり破壊する虞れがあ
り、閉止部材１９を予期に反して短時間のうちに溶融せ
しめてしまう問題があるのに対して、本発明によれば、
閉止部材１９の周縁部を仕切部材１５の表面に重合固定
した構成であるから、該閉止部材１９を支持又は保護
し、衝撃による変形ないし破壊から保護することが可能
であり、所期のタイミングコントロールを好適に実現で
きるという効果がある。しかも、このように閉止部材１
９を仕切部材１５の表面に重合した構成によれば、溶融
金属との接触により閉止部材１９が加熱される際、該閉
止部材１９の熱を仕切部材１５により奪熱することがで
きるので、融点に至るまでの加熱時間を十分に確保し、
所期のタイミングコントロールを好適に実現できるとい
う効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例を示す縦断面図である。

【図２】閉止部材の変形実施例を示す縦断面図である。

【図３】閉止部材に実施した溶融制御部の各実施例を示
す縦断面拡大図である。

【図４】本発明の別の実施例を示す縦断面図である。

【図５】本発明の実施例に基づくサンプラーと、従来例
に基づくサンプラーのそれぞれにより採取した試料の分
析結果を示しており、（Ａ）は試料の分析個所を示す説
明図、（Ｂ）は分析結果を対比したダイアグラムであ
る。

【符号の説明】

４サンプラー５流入室６流入案内容器７試料採取室８試料採取容器１１流入口１４連通孔１５仕切部材１８脱酸剤１９閉止部材１９ａ突起１９ｂ凹部１９ｃピンホールＳ試料

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平３−216552（ＪＰ，Ａ) 実公昭60−41519（ＪＰ，Ｙ２) 実公昭49−1036（ＪＰ，Ｙ２)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】側方から溶融金属を流入せしめる流入室
５と、前記流入室５の下部に連通され前記溶融金属を充
填凝固せしめる試料採取室７とを形成するサンプラーを
具備し、前記流入室５内に脱酸剤１８を設けた溶融金属
試料採取装置において、前記流入室５と試料採取室７の間に仕切部材１５を横断
状に介装せしめると共に、該仕切部材１５に両室５、７
の内径よりも小径とされた連通孔１４を開設し、薄板状
の閉止部材１９により前記連通孔１４を閉塞すると共
に、該閉止部材１９の周縁部を仕切部材１５の表面に重
合固定して成り、前記閉止部材１９の融点が脱酸剤１８の融点よりも高く
且つ該閉止部材１９の材質が採取試料の分析値に影響を
与えないことを条件として、脱酸剤１８がＡｌであるの
に対して、閉止部材１９をＴｉ、Ｆｅ、Ｃｕ又はＮｉか
ら選ばれた材質により構成して成ることを特徴とする溶
融金属試料採取装置。
【請求項２】側方から溶融金属を流入せしめる流入室
５と、前記流入室５の下部に連通され前記溶融金属を充
填凝固せしめる試料採取室７とを形成するサンプラーを
具備し、前記流入室５内に脱酸剤１８を設けた溶融金属
試料採取装置において、前記流入室５と試料採取室７の間に仕切部材１５を横断
状に介装せしめると共に、該仕切部材１５に両室５、７
の内径よりも小径とされた連通孔１４を開設し、薄板状
の閉止部材１９により前記連通孔１４を閉塞すると共
に、該閉止部材１９の周縁部を仕切部材１５の表面に重
合固定して成り、前記閉止部材１９の融点が脱酸剤１８の融点よりも高く
且つ該閉止部材１９の材質が採取試料の分析値に影響を
与えないことを条件として、脱酸剤１８がＡｌであり、
採取すべき溶融金属が極低炭素鋼であるのに対して、閉
止部材１９を前記溶融金属と同材の薄鋼板により構成し
て成ることを特徴とする溶融金属試料採取装置。