JP2586634Y2

JP2586634Y2 - 溶融金属試料採取プローブ

Info

Publication number: JP2586634Y2
Application number: JP1579093U
Authority: JP
Inventors: 京子有明; 光義田島; 静夫石原; 昌史吉田; 秀文中島
Original assignee: 日本ミンコ株式会社; 東京製鐵株式会社
Priority date: 1993-03-31
Filing date: 1993-03-31
Publication date: 1998-12-09
Anticipated expiration: 2008-03-31
Also published as: JPH0676860U

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、金属、特に鋼材の精錬
工程において、溶融金属の含有成分を分析するため溶融
金属試料を採取する溶融金属試料採取プローブに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】金属材料は、用途に応じ所定の含有成分
を有する品種が使用される。所定の含有成分を有する金
属材料を生産するため、金属材料は、精錬時等に炉内の
溶融金属の一部分を試料として採取分析し、分析結果に
基づき含有成分を調整しなければならない。例えば、鉄
鋼材料は極めて多くの用途があり、精錬工程において、
各用途に応じ、含有成分、例えば、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、
Ｐ、Ｓなどが、正確迅速且つ安全に分析され調整されね
ばならない。

【０００３】溶融金属試料の採取は、多くの場合、溶融
金属試料採取プローブを使用して行われる。採取され凝
固した後の試料の形状は、ガス分析用など特殊な場合を
除き、一般的にディスクタイプ（コイン形状）及びブロ
ックタイプ（ボンブ型、筒型）の２種類に大別すること
ができる。

【０００４】図６は、ディスクタイプの試料を採取する
従来のプローブの断面図であり、このような断面のプロ
ーブは、例えば、実開昭５７−１６６１７０号公報に開
示される。図６のプローブにおいては、多重巻紙管から
なる保護管２上部にホルダ挿入紙管３の端部が嵌着さ
れ、ホルダ挿入紙管３の他端には、金属管からなるホル
ダ（図示されない）が挿入され、保護管２の内部に試料
ケース１０が収容され、保護管の下端が耐火モルタル壁
５により閉鎖される。試料ケース１０の突出開口１８及
び突出開口１８に嵌着される石英管１９が耐火モルタル
壁５を貫通し溶融金属の流入口を形成すると共に耐火モ
ルタル壁５により固定される。保護キャップ４が石英管
１９の開口を覆うように配置され、プローブの運搬や保
管時に石英管を保護する。突出開口１８に嵌着される石
英管１９は、炉内の溶融金属を試料ケース１０へ案内す
る流入口１７を形成し、溶融金属が試料ケースへ流入す
るときに試料ケース１０の突出開口１８が溶損又は焼き
付くことを防止する。試料ケース１０へ流入口１７から
溶融金属が流入する際に、試料ケース１０の内部の空気
やガスは、ガス抜き溝７から試料ケース１０の外部へ抜
かれる。

【０００５】図７は、試料ケース１０を形成する金属製
のケース半部１０ａの斜視図である。ケース半部１０ａ
は、底板、周壁１１ａ及び突出開口半部１８ａを有し、
側壁１１ａの縁部にガス抜き溝用の半溝７ａを有する。
試料ケース１０は、図７のケース半部１０ａが２個合わ
されて形成され、その際ケース半部１０ａと一体の突出
開口半部１８ａ及び半溝７ａがそれぞれ２個合わされて
突出開口１８及びガス抜き溝７を形成する。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】図８は、従来のディス
クタイプの試料を採取するプローブを使用して溶融金属
試料を採取し凝固の後に試料ケースから取り出した状態
のディスクタイプの試料１４の斜視図であり、突出開口
１８と石英管１９内において凝固した長い首部１６が一
体に形成されている。試料１４は、多くの場合、精練現
場において試料ケースから取り出され、気送子に入れら
れ、気送管によって分析室へ送られる。しかしながら、
気送子の寸法は、設計の都合や建物の状況により大きく
することができない場合がある。気送子の寸法が小さ
く、試料１４の長い首部１６が邪魔になり試料１４が気
送子に入らない場合、長い首部１６を点線Ａで切断除去
して試料が気送子に入れ分析室へ送られる。

【０００７】分析室に到着した試料１４は、分析面１５
を研磨し、発光分光分析機、蛍光Ｘ線分析機等により分
析される。高品質化、多様化しているニーズに対応して
金属材料を生産するため、溶融金属試料の分析作業にお
ける正確性、迅速性及び安全性の向上が課題となり、こ
れに対応して、試料の分析は、近年、ロボット等を利用
した自動化が進んでいる。そのような自動分析におい
て、試料は一般に自動でチャックされるが、このとき試
料の長い首部１６が邪魔になる。そこで、試料の前処理
として長い首部１６を図８の点線Ａで切断するか又は長
い首部１６が常に一定の方向を向くように姿勢制御を介
在させることが必要であった。

【０００８】首部１６の切断作業は、油圧式その他のカ
ッターを使用して行われるが、切断のために１５〜６０
秒の時間がかかり、それだけ分析の迅速性が失われるこ
と、また危険を伴う作業であるという問題を含んでい
る。また切断しないで姿勢制御装置を介在させるために
も１５〜６０秒の時間がかかり、分析作業の迅速性を損
なう問題を含んでいる。

【０００９】本考案の目的は、従来のこのような問題を
解決することにあり、長い首部を具備しないディスクタ
イプの試料を得ることである。また本考案の目的は、試
料ケースの流入口付近の焼付きを生じない溶融金属試料
採取プローブを提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本考案の溶融金属採取プ
ローブにおいては、保護管の上部にホルダ挿入紙管の端
部が嵌着され、ほぼ円板形の試料空間を有する試料ケー
スが保護管の内部に収容され、溶融金属を試料空間へ流
入させる開口及び試料空間からガスを抜くためのガス抜
き溝が試料ケースの周壁に形成される。

【００１１】請求項１のプローブにおいては、試料ケー
スの開口は、試料ケースの周壁から突出しないように形
成されると共に耐火モルタルを貫通する流入口に連通さ
れ、試料ケースの開口内周面が耐火モルタルの薄層によ
り覆われる。この構成により、採取されるディスクタイ
プの試料が、棒状の首部が付属しないものとなり、首部
を切断する作業や姿勢制御する手数が不要となる。また
開口内周面が耐火モルタルの薄層により覆われることに
より、流入する溶融金属が開口内周面に直接接触せず、
試料ケースの開口及びその周辺が形成される試料に焼き
付き試料ケースからの取り出しが困難になることを防止
する。

【００１２】請求項２のプローブにおいては、請求項１
の構成に加えて、流入口の貫通する耐火モルタル壁は、
保護管の下端を塞ぐように設けられる。このプローブの
構成は、これにより棒状の首部の付属しないディスクタ
イプの試料が得られることに加え、炉の下方の溶融金属
の採取が容易である利点を備える。

【００１３】請求項３のプローブにおいては、請求項１
の構成に加えて、流入口の貫通する耐火モルタル壁は、
保護管の円筒形側壁に形成され、保護管の下端が別の耐
火モルタル壁により閉鎖される。このプローブの構成
は、これにより棒状の首部の付属しないディスクタイプ
の試料が得られる。溶融金属の温度が高く、その金属の
凝固温度（融点）と開きがある場合、試料ケースに充満
した溶融金属の凝固に時間がかかり、試料採取時間内で
は試料の中央部分が未凝固状態となり、プローブを溶液
金属から引き上げる際に未凝固部分が流入口を逆流し滴
り落ちて試料中央に空洞ができてしまう場合があが、請
求項３のプローブは、流入口が横向きになっているので
滴り落ちるのが防止され空洞のない健全な試料を採取で
きる利点を備える。

【００１４】請求項４のプローブにおいては、請求項１
乃至３のいずれか１項に記載の構成に加えて流入口は、
試料ケースの開口内周面を覆う耐火モルタルの薄層の内
面から外方へ拡張する漏斗状を有する。このプローブの
構成は、この構成により、炉内からプローブを引き上げ
るときに流入口付近の溶融金属を落下させ、棒状の首部
の発生を確実に防止することに加え、溶融金属の試料空
間への流入を円滑化にし促進する利点がある。

【００１５】請求項５のプローブにおいては、請求項１
乃至４のいずれか１項に記載の構成に加えて、プローブ
が流入口を覆う保護キャップを備え、保護キャップが流
入口の貫通する耐火モルタル壁により支持される。この
構成により、棒状の首部の付属しないディスクタイプの
試料が得られることに加え、炉内の溶融金属の表面に浮
かぶスラッグの混入しない試料を得ることができる。

【００１６】

【実施例】図１は、本考案の第１実施例のディスクタイ
プの溶融金属採取プローブの断面を示す。多重巻紙管か
らなる保護管２上部にホルダ挿入紙管３の端部が嵌着さ
れ、ホルダ挿入紙管３の他端には、金属管からなるホル
ダ（図示されない）が挿入され、保護管２の内部に試料
ケース２０が収容される。保護管の下端が流入口２７を
備える耐火モルタル壁２５により塞がれ、試料ケースの
開口２８が耐火モルタル壁の流入口２７に連通される。
保護キャップ４が流入口２７を覆うように配置され、試
料採取の際し、炉内の溶融金属表面のスラグが試料に混
入することを防止する。

【００１７】図３は、試料ケース２０を構成する金属製
の試料ケース半部２０ａの斜視図である。試料ケース半
部２０ａは、円形の底部２２ａ及び周壁２１ａにより形
成され、周壁２１ａの縁部に周壁から突出しない半円筒
開口２８ａ及びガス抜き用の溝７ａを有する。試料ケー
ス半部２０ａの内径（周壁の内径）は、例えば２５〜４
０ｍｍであり、周壁２１ａの肉厚は、１．６〜４．５ｍ
ｍである。また試料ケース半部２０ａの深さは、例えば
５〜１０ｍｍであり、半円筒開口２８ａの内径は、例え
ば５〜７ｍｍである。

【００１８】試料ケース２０は、図３のケース半部２０
ａを２個合わせることにより形成され、内部に円板形の
試料空間を備える。周壁２１ａの縁部の半円筒開口２８
ａ及び半溝７ａは、それぞれ２個合わされて開口２８と
ガス抜き用の溝７を形成する。

【００１９】図１の実施例において、試料ケース２０
は、開口２８を下方に向けて保護管２の下方に配置さ
れ、耐火モルタル壁２５により固定される。耐火モルタ
ル壁２５は、開口１８と同心の漏斗状の流入口２７を備
えると共に、漏斗状部分に円滑に連続して開口２８の内
面を覆う耐火モルタルの薄層２６を備える。この耐火モ
ルタルの円筒形の薄層２６は、開口２８の内面が試料ケ
ースへ流入する溶融金属に接触し溶損又は焼き付くこと
を防止する。また流入口２７を覆う保護キャップ４を耐
火モルタル壁２５により支持して配置する。

【００２０】図１の溶融金属採取プローブによる試料の
採取作業においては、炉の溶融金属中にプローブの保護
管２の部分を浸漬する。流入口２７を覆う保護キャップ
４は溶融又は焼失し、溶融金属の圧力により溶融金属が
試料ケース２１内に流入し、試料ケース２１内の空気や
ガスはガス抜き溝７から外部へ抜ける。試料ケース２０
内に充満した溶融金属は、試料ケースに熱を奪われて凝
固する。しかし試料ケース２０の内部と外部の溶融金属
との境界部２９付近の溶融金属は、外部溶融金属の熱の
伝達を受け凝固しない。プローブの炉内の溶融金属中へ
浸漬した後、プローブを溶融金属から引き上げると、試
料ケース２０内に充満した溶融金属は試料ケースにより
冷却され凝固しているので試料ケース２０内に留まり、
境界部２９付近の溶融金属は凝固していないので滴り落
ちる。それ故このプローブによって得られる試料は、首
部が付属しないディスクタイプ試料である。

【００２１】図４は、図１の溶融金属採取プローブを使
用して採取し試料ケース２０から取り出した試料２４の
斜視図であり、図５は図４の試料２４の平面図である。
上記のように図１のプローブは、従来の突出開口及び石
英管を具備せず、そのため流入口２７の境界部２９付近
の溶融金属がプローブを引き上げるときに滴り落ち、流
入口に長い首部が残らない試料を形成する。従って、得
られる試料２４は、その首部を切断することや姿勢制御
を介在させる必要のないものとなる。

【００２２】図２は、本考案の第２実施例のディスクタ
イプの溶融金属採取プローブの断面を示す。多重巻紙管
からなる保護管２、ホルダ挿入紙管３、図示されないホ
ルダ、保護管の下方に収容される試料ケース３０を備え
る点は、図１の第１実施例と同様である。また試料ケー
ス３０が、図３の円形の底部と周壁から形成されるケー
ス半部を２個合わせて形成される点も第１実施例と同様
である。ケース半部の周壁の縁部に半円筒開口及びガス
抜き用半溝が設けられ、それらが２個合わされて開口３
８とガス抜き溝４７を形成する点においても第１実施例
と同様である。しかし、図２の第２実施例においては、
保護管２の端部は、流入口のない耐火モルタル壁４５に
より塞がれ、溶融金属の流入口３７は、保護管２の周壁
の耐火モルタル壁３５に設けられ、またガス抜き溝４７
が開口３８から約９０度の方向に向けられ、ホルダ挿入
紙管３の内部へ連通される。

【００２３】即ち、図２の第２実施例においては、試料
ケース３０は保護管２の下方において開口３８を保護管
の円筒形側壁へ向けて位置され、開口３８のまわりの保
護管２の円筒形側壁が切除され耐火モルタル壁３５に置
換されている。耐火モルタル壁３５は、開口３８と同心
の漏斗状の流入口３７を備えると共に、漏斗状部分に円
滑に連続して開口３８の内面を覆う耐火モルタルの薄層
３６を備える。この耐火モルタルの円筒形の薄層３６
は、開口３８の内面が試料ケースへ流入する溶融金属に
接触し溶損又は焼き付くことを防止する。保護キャップ
４が流入口３７を覆うと共に耐火モルタル壁３５により
支持されて配置され、試料採取の際し、炉内の溶融金属
表面のスラグが試料に混入することを防止する。

【００２４】図２の溶融金属試料採取プローブによる試
料の採取作業においては、炉の溶融金属中にプローブの
保護管２の部分を浸漬する。流入口３７を覆う保護キャ
ップ４は溶融又は焼失し、溶融金属の圧力により溶融金
属が試料ケース３０内に流入し、試料ケース３０内の空
気やガスはガス抜き溝４７から外部へ抜ける。試料ケー
ス３０内に充満した溶融金属は、試料ケースに熱を奪わ
れて凝固する。しかし試料ケース３０の内部と外部の溶
融金属との境界部３９付近の溶融金属は、外部溶融金属
の熱の伝達を受け凝固しない。プローブの浸漬終了後、
プローブを溶融金属から引き上げると、試料ケース３０
内に充満した溶融金属は凝固しているので試料ケース３
０内に留まり、境界部３９付近の溶融金属は凝固してい
ないので滴り落ちる。それ故、図２の第２実施例のプロ
ーブによって得られる試料は、第１実施例の場合と同様
に、長い首部が形成されないディスクタイプ試料とな
り、首部を切断することや姿勢制御を介在させる必要が
ない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の第１実施例の溶融金属試料採取プロー
ブの図解的な断面図。

【図２】本考案の第２実施例の溶融金属試料採取プロー
ブの図解的な断面図。

【図３】図１のプローブの試料ケースを構成するケース
半部の図解的な斜視図。

【図４】図１のプローブにより得られた試料の図解的な
斜視図。

【図５】図１のプローブにより得られた試料の図解的な
平面図。

【図６】従来の溶融金属試料採取プローブの図解的な断
面図。

【図７】図６の従来のプローブの試料ケースを構成する
ケース半部の図解的な斜視図。

【図８】図６の従来のプローブにより得られた試料の図
解的な斜視図。

【符号の説明】

２：保護管、３：ホルダ挿入紙管、４：保護キャップ、
７：ガス抜き溝、７ａ：半溝、２４：試料、２０：試料
ケース、２０ａ：ケース半部、２１：周壁、２２：底
部、２５：耐火モルタル壁、２６：薄層、２７：流入
口、２８：開口、２８ａ：半円筒開口、２９：境界部、
３０：試料ケース、３５：耐火モルタル壁、３６：薄
層、３７：流入口、３８：開口、３９：境界部、４５：
耐火モルタル壁、４７：ガス抜き溝。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者石原静夫岡山県倉敷市南畝四丁目１番１号東京製鐵株式会社岡山工場内 (72)考案者吉田昌史岡山県倉敷市南畝四丁目１番１号東京製鐵株式会社岡山工場内 (72)考案者中島秀文岡山県倉敷市南畝四丁目１番１号東京製鐵株式会社岡山工場内 (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G01N 33/20 G01N 1/10

Claims

(57)【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】保護管の上部にホルダ挿入紙管の端部が
嵌着され、ほぼ円板形の試料空間を有する試料ケースが
保護管の内部に収容され、溶融金属を試料空間へ流入さ
せる開口及び試料空間からガスを抜くためのガス抜き溝
が試料ケースの周壁に形成される溶融金属試料採取プロ
ーブにおいて、試料ケースの開口は、試料ケースの周壁から突出しない
ように形成されると共に耐火モルタル壁を貫通する流入
口に連通され、試料ケースの開口内周面が耐火モルタル
の薄層により覆われることを特徴とする溶融金属試料採
取プローブ。
【請求項２】流入口の貫通する耐火モルタル壁は、保
護管の下端を塞ぐように設けられることを特徴とする請
求項１に記載の溶融金属試料採取プローブ。
【請求項３】流入口の貫通する耐火モルタル壁は、保
護管の円筒形側壁の一部分に形成され、保護管の下端が
別のモルタル壁により閉鎖されることを特徴とする請求
項１に記載の溶融金属試料採取プローブ。
【請求項４】流入口は、試料ケースの開口内周面を覆
う耐火モルタルの薄層の内面から外方へ拡張する漏斗状
を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１
項に記載の溶融金属試料採取プローブ。
【請求項５】流入口を覆う保護キャップが流入口の貫
通する耐火モルタル壁により支持されることを特徴とす
る請求項１乃至４のいずれか１項に記載の溶融金属試料
採取プローブ。