JP2606734B2

JP2606734B2 - 液体金属のガス含有量を測定する為の装置及び方法並びにそこで使用されるプローブ

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Publication number: JP2606734B2
Application number: JP63502556A
Authority: JP
Inventors: ジョゼフプレセルス，ジャック; マエス，ルディ
Original assignee: エレクトロナイトインタナショナルエヌ．ヴィー．
Priority date: 1987-03-18
Filing date: 1988-03-16
Publication date: 1997-05-07
Anticipated expiration: 2012-05-07
Also published as: WO1988007197A1; ATE72334T1; BR8806242A; US4998432A; JPH01502776A; EP0307430B1; DE3868192D1; AU603205B2; EP0307430A1; AU1489888A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、液体金属のガス含有量を測定する為の装置
に関するものである。本装置は、液体金属中に浸漬され
るよう設計されそして底部に位置付けられるよう設計さ
れたプローブ端において流出口を持つガス供給管路を具
備するプローブと、ガス供給管路から流出するガスを収
集する為のガス収集区画にして、ガス供給管路の流出口
とは反対側に位置しそして気体の通過を許容するが、液
体金属は保持する隔膜を備えるガス収集区画と、隔膜を
介してガス収集区画と接続するガス除去管路とを含んで
いる。本装置は更に、一端をプローブのガス供給管路に
接続しそして他端をプローブのガス排出管路に接続する
ガス回路を含んでいる。少なくとも一つのガス検出器が
回路中に組み込まれそして回路を通してそしてガス検出
器及びプローブを通してガスを流通せしめる為の手段が
回路内に或いは回路上に設置される。

液体金属中の溶存ガス、特に水素の含有量は、最終的
に得られる金属の性質に重要な影響を持つ。高濃度のそ
うしたガスは、金属の脆化をもたらすのみならず、「フ
レーク」或いは「気孔」として知られる重大な欠陥を生
ぜしめる可能性がある。

この理由の為、高品質要求を満足せねばならない金
属、特に鋼においてはその製造プロセス中、とりわけそ
の精練及び鋳造中ガス含有量を規定範囲内に保持しうる
ようにするために水素含有量を精確に追跡することが必
要である。

上記型式の装置は、特にこうした水素測定用に設計さ
れており、溶融金属のサンプルを採取しそれを研究室で
分析することから成る現在の水素測定技術に代替して使
用することを意図するものである。

この装置を使用する場合、少量のキャリヤガスが溶融
金属を通してバブリングせしめられる。前記ガスは、収
集されそして金属中のガスとキャリヤガスとの間に平衡
が確立されるまで数回閉回路を循回して流される。ガス
回路中に組込まれたガス検出器がガス含有量、特には水
素含有量を測定するのに使用される。

この型式の装置は、英国特許第821,821号から知られ
る。

しかし、前記特許明細書に従う装置において、プロー
ブは、回路に永久的に接続されそしてプローブは数回の
引き続いての測定に使用されるようになっている。

前記プローブは溶融金属浴中での長時間滞留に対して
耐性のある特別の材料から作製されねばならず、その結
果としてプローブは比較的高価となり、そして実際上比
較的低い融点を有する金属浴において水素含有量を測定
するのに使用出来るのみであった。

これらの場合においても、使用寿命は制限されそして
プローブの交換はかなり時間を食い且つ費用のかかるも
のであった。

従って、前記プローブは、例えば溶融金属中での水素
含有量測定の有力な手段を実現し得なかった。

本発明の目的は、上記欠点を改善しそして溶融金属浴
中のガス含有量を測定する為の、使用に当たって廉価で
すみしかも即時的測定を可能とする装置を提供すること
である。

この目的のため、溶融金属ガス含有量測定装置は、ガ
ス回路の少なくとも一部が内部を通入するランスを含ん
でいる。このランスは、互いに連結されうる２つの部片
を具備する迅速連結式カップリングの一方の部片を有し
ており、他方プローブは収集区画から離れた側において
そしてそこから或る距離をおいて迅速連結式カップリン
グの他方の部片を有する。迅速連結式カップリングは、
ガス回路の前記した２端部との連結状態においてプロー
ブのガス供給管路及びガス排出管路への気密連結を保証
する。

こうして、プローブは１回の測定或いはせいぜい制限
された回数の測定にのみ使用される使い捨てプローブと
して構成される。

従って、プローブは溶融金属中で比較的短い滞留に耐
えればよいので、本プローブは高い融点を有する金属中
での測定用として構成しうるしまた比較的安価な材料か
ら製造し得る。

プローブはランスと別体であり、プローブは浸漬前に
ランスに迅速且つ容易に装着出来るしまたそこから迅速
且つ容易に脱着されうる。プローブの挿入は常に再使用
しうるランスによって容易且つ安全な態様で実施され
る。

本発明の特定具体例において、プローブは、迅速連結
式カップリング及びプローブに隣り合うランス端を取り
巻く断熱材を含んでいる。

前記断熱材もまた、制限された時間のみ溶融金属に耐
えればよく、従って焼成砂、ペーパーボード等のような
安価な材料から作製されうる。断熱材に燃焼が起こった
としても、その結果放出されるガスは、断熱材が収集区
画から比較的遠くに位置しているから、測定に殆ど影響
を与えない。

本発明の好適な具体例において、プローブのガス供給
管路及びガス排出管路は、迅速連結式カップリング部片
の外側で同心である。

好ましくは、最外側管路は、収集区画をプローブの迅
速連結式カップリング部片に接続するチューブを含んで
いる。

本発明の好適に使用された具体例において、ガス回路
を開放しそしてガス排出管路と連通する部分を周囲大気
と接続する手段を含んでいる。

この具体例において、測定の開始時、ガス回路に送給
されるキャリヤガスは大気に放出せしめられそしてプロ
ーブを通しての閉回路でのキャリヤガスの実際の循回、
つまり実際の測定は不純物が初めてキャリヤガス中に検
出された後開始されるだけである。

本発明の有用な具体例において、装置は、ガス回路中
に幾つかのガス検出器と、そこに連結されそしてキャリ
ヤガスからの様々のガス成分を保持し得るフィルターを
含んでいる。

この具体例の場合、幾種からのガス含有量が同じ装置
で同時に測定されうる。

本発明の特に好ましい具体例において、隔膜はバイン
ダで結合されたセラミック繊維から作成される。

この結果として、隔膜は低い比重を有しそして溶融金
属へのその冷却作用は極めて低いので、測定は温度が凝
固温度に近い溶融金属中でも実施されうる。

本発明はまた、先の具体例の一つに従う装置からのプ
ローブにも関係する。

本発明はまた、ガス収集区画と隔膜が一つのベルによ
って一緒に形成される点を特徴とする、そうしたプロー
ブにも関係する。

英国特許第821,821号から、プローブを有しそしてそ
の収集区画がベルであるような装置は知られているが、
そのベルは隔膜とは別体でありそして多孔質ではない。

隔膜自体をベル形状とすることによって、プローブは
一層簡便となりそしてその構造をより簡単となる。

本発明はまた、溶融金属浴のガス含有量を測定する為
の方法にも関係し、これに従えば、キャリヤガスは下端
を互いに近づけて位置づけられるガス供給管路とガス排
出管路とを含みそして溶融金属浴中に突入せしめられる
プローブを通してガス供給管路に送給され、キャリヤガ
スは浴中の含有量を測定されるべきガスと置換された後
再度収集され、そしてガス排出管路を経由してガス含有
量を測定する装置に送られる。

上述した装置において、プローブはランスに組み込ま
れそして後浴中に浸漬される使い捨てプローブから作成
される。

前記使い捨てプローブは、浴中で制限された滞留時間
しか持たないので、キャリヤガスをガス検出器を通して
巡回送給しそして実際の測定を開始するする前に例えば
ガス管路をフラッシングすることにより開始されうる測
定サイクルは浸漬後かなり迅速に実施されねばならな
い。

前記方法において、実際の測定サイクルが早すぎたり
或いは遅すぎたりして開始されることがしばしば起こり
得る。

数回の測定の為に使用されるプローブを使用する方法
においては、プローブの浸漬時間が最小限とされ、そし
て測定サイクルが浸漬後なるだけ迅速に実施されること
が使用寿命にとってやはり有益である。

本発明の目的は、この欠点を改善することでありそし
て測定サイクルが常に所要の時点で実施される溶融金属
ガス含有量測定方法を提供することである。

この目的に対して、浴中への浸漬後即座に開放される
シールによりガス管路の少なくとも一つを密閉したプロ
ーブが使用される。閉成端が開放される前に該閉成端を
有するガス管路にポンプによるガス送給が実施されるか
或いは該管路が排気され、閉成端を開放するに際しての
急激な圧力あるいは流量の変化がこれら状況下で検知さ
れ、そして圧力或いは流量変化後すぐに測定サイクルが
開始されそしてキャリヤガスがプローブを通して流され
る。

本発明の特定具体例において、急激な圧力あるいは流
量変化が起こるとき測定装置は較正される。

キャリヤガスはこの変化が検出された直後ガス含有量
を測定するべくガス排出管路を経て測定装置に送給され
うる。

しかし、有用な具体例においては、測定サイクルはキ
ャリヤガスをガス管路を通して送給しそして逃出せしめ
ることによる管路のフラッシングでもって開始され、そ
してその後のみ実際の測定目的の為プローブを通してそ
して測定装置を通して流される。

フラッシング中、キャリヤガスはガス供給管路及びガ
ス排出管路に同時に送給し、キャリヤガスを浴中に逃出
せしめることも出来る。

キャリヤガスはまた、フラッシング中プローブのガス
管路の一つに送られそしてプローブにおける他のガス管
路を通して排出され、大気に逃出せしめられるようにす
ることも出来る。

実際の測定中、キャリヤガスは好ましくはプローブ及
び測定装置を通して閉回路中にポンプ送給される。

本発明に従う方法の特定具体例において、ガス排出管
路が底部において管路自体のチューブの一部によりそし
てそこに組込まれるディスク状隔膜により形成される収
集区画を有するようなプローブが使用され、そして浸漬
に際してキャリヤガス緩衝体が隔膜の下側に創出され、
この緩衝体は測定中隔膜と金属との接触を防止するよう
に測定中この態様で維持される。

本発明に従う方法の別の特定具体例において、金属を
通して発泡するキャリヤガス気泡中の表面活性物質を反
応により除去する物質がコロイド状態或いは気体状態で
キャリヤガスに添加され、そして該物質は金属通過後
過によって除去される。

この具体例において例えば窒素含有量を測定すること
も可能である。

本発明に従う方法の更に別の特定具体例において、実
際の測定サイクル中、或る量の、金属中で含有量を測定
されるべきガス成分が、キャリヤガス中での該ガス成分
の平衡濃度を一層迅速に実現する為にキャリヤガスに添
加される。

本発明はまた、前記具体例の一つに従う方法の適用に
好適なプローブにも関係する。

従って、本発明は、溶融金属浴のガス含有量を測定す
る為のプローブに関係し、このプローブは、底部に位置
するよう設計されたプローブ端において流出口を一端に
有するガス供給管路及びガス供給管路から流出するキャ
リヤガスを収集しそして端をガス供給管路の最下端の近
傍に位置づけられるガス排出管路を具備し、その特徴点
はガス管路の少なくとも一つが浸漬中除去されうるシー
ルによって密閉されることにある。

本発明の特定具体例において、ガス供給管路の最下端
が密閉される。

本発明の特に好ましい具体例において、ガス管路の密
閉端は金属浴中への浸漬中溶解する可融性プラグにより
封止される。

本発明はまた、低い酸素分圧を有する溶融金属浴のガ
ス含有量、特に水素含有量を測定する為の方法にも関係
し、この方法に従えば、最下端が浴中に浸漬されそして
互いに近接して位置づけられるガス供給管路及びガス排
出管路を有するプローブが浴中に浸漬され、キャリヤガ
スがガス管路を経てガス供給管路に供給され、含有量を
測定されるべきガスが浴と置換された後キャリヤガスが
再度収集され、プローブのガス排出管路及びそこの接続
されるガス管路を経てガス検出器に送られ、そこでガス
含有量が測定される。

低酸素分圧を有する金属は、例えば鋼の場合における
ような高いH₂／H₂O比を有する金属である。

水素含有量を測定する為の既知方法において、理論的
には常には必ずしも正当視し得ないかなり大きな修正因
子がキャリヤガス中での置換により得られた水素含有量
に基ずく実際の測定において使用された。高い水素濃度
においてはこの修正因子を使用して満足し得る結果が得
られたけれども、これは低水素濃度の場合にはうまく行
かなかった。

本発明の目的は、この欠点を改善し、上述したような
修正因子を使用する必要なく、ガス含有量、特に水素含
有量の一層正確な測定を可能ならしめ、しかも金属中で
非常に低いガス濃度、特に水素濃度の測定を可能ならし
める方法を提供することである。

この目的の為に、キャリヤガスは乾燥される。

驚くべきことに、プローブを浴中に浸漬するに際して
プローブを構成する材料から放出される水は測定に妨害
となりうることが見出された。放出される水分は浴中の
高温で分解し始め、水素含有量の測定に際して浴からの
水素が測定されるのみならず、放出水分から生成される
水素が測定される恐れがある。

例えば窒素含有量のような他の種ガス含有量の測定の
為にも、プローブから放出される水分はまた測定精度に
有害な影響を持つように思われる。

プローブを通過するガスからの水分を除去することに
より非常に正確な測定が得られる。

本発明の特定の具体例において、測定に際して、ガス
はプローブ及びガス検出器を通しての閉回路において流
され、ガスの乾燥はこの循回中に行なわれる。

乾燥はプローブ中で或いはプローブの上流或いは下流
で行ない得る。

乾燥は、シリカゲルのような乾燥手段により或いは乾
燥がプローブ外で行なわれるなら水分の冷却及び凝縮に
よるかいずれかで通常の態様で実施され得る。

本発明は結果的に、低酸素分圧を有する溶融金属浴の
ガス含有量を測定する装置にも関係し、この装置は前述
の一つ具体例に従う方法を実施するのに特に適当であ
る。

本発明は結果的に、低酸素分圧を有する溶融金属浴の
ガス含有量、特に水素含有量を測定する装置にも関係
し、この装置は、溶融金属中に浸漬されるよう設計され
そして底部に位置付けられるよう設計されたプローブ端
において流出口を持つガス供給管路を具備するプロー
ブ、ガス供給管路から流出しそして浴から含有量を測定
されるべきガスと置換したガスを収集する為のガス排出
管路であって、ガス供給管路の最下端近傍に端部を有す
るガス排出管路、一端をプローブのガス供給管路に接続
しそして他端をプローブのガス排出管路に接続するガス
回路、回路中に組み込まれるガス検出器そして回路を通
してそしてガス検出器及びプローブを通してガスを流通
せしめる為の、回路内に或いは回路上に設置される手段
を含み、プローブのガス供給管路、プローブのガス排出
管路、ガス回路及びガス検出器により構成される全体構
成中に組み込まれる乾燥手段を有することを特徴とする
ものである。

本発明の特定具体例において、乾燥手段は、プローブ
のガス管路の一つに設けられる。

好ましくは、本装置はランスを含み、そしてプローブ
はランスにおける迅速連結式カップリングにより取付け
られる使い捨てプローブである。迅速連結式カップリン
グのうち、その一部片はプローブに取り付けられそして
その他部片はランスに取り付けられる。迅速連結式カッ
プリングはガス供給管路及びガス排出管路をガス回路の
両端に気密状態で接続される。乾燥手段がプローブにお
けるガス管路の一つに配置され、プローブにおけるガス
管路の少なくとも一つの最下端はプローブが金属浴中に
浸漬されるに際して開放されるシールにより水密に密閉
される。プローブにおける当該ガス管路の最上端もまた
迅速連結式カップリングの両部片を互いに連結すること
により開放されるシールにより水密に密閉される。

本発明は、最後に、上記具体例の一つに従う装置にお
いて使用されるよう設計された使い捨てプローブに関係
する。

即ち、本発明は、低酸素分圧を有する溶融金属浴のガ
ス含有量、特に水素含有量を測定する為の使い捨てプロ
ーブに関係し、このプローブは、底部に位置するよう設
計された端において流出口を有するガス供給管路及びガ
ス供給管路から流出するガスを収集しそしてガス供給管
路の最下端の近傍に端を位置するガス排出管路を有し、
ガス管路の少なくとも一つにおいて乾燥手段を有しそし
て当該管路が破断可能なシールによって水密状態で両端
を閉成されることを特徴とする。

本発明のその他の特徴及び利益は、以下に記載される
溶融金属の気体成分を測定する為の、本発明に従う装置
及び方法の説明並びにそこで使用されるプローブの説明
から明らかとなろう。この記載は本発明の単なる一実施
例であって、本発明を限定するものではない。参照番号
は添付する図面に対応する。

第１図は、本発明に従う溶鋼の水素含有量を測定する
為の装置のブロックダイヤグラム図である。

第２図は、第１図の装置のプローブの最下端部分の、
部分的に断面で示す、部分正面図である。

第３図は、第１図のプローブの最上端部分の、部分的
に断面で示す、但し第２図よりも大きい縮尺で示した部
分正面図である。

第４図は第１図の装置のフィルタの、部分的に断面で
示す部分正面図である。

第５図は、第２図のプローブと類似の、但しプローブ
の他の具体例に関連してのプローブの、部分破除した正
面図である。

第６図は、第２及び３図或いは第４図のプローブと類
似の、但しプローブの更に別の具体例に関連してのプロ
ーブの、部分破除した正面図である。

これら種々の図面に於て同一の参照番号は同一の要素
を表わす。

第１図の装置は溶鋼の水素含有量を測定する為のもの
である。

本装置は基本的に、プローブ１と、両端部をプローブ
に接続したガス回路２とを含み、そしてガス回路には、
フィルター４、カタロメータ５、ポンプ６、４方ストッ
プコック７、圧力計46そして流量計８が、第１図に矢印
３によって示されるガス流れ方向に順次組み込まれてい
る。

プローブ１は、使い捨てプローブであって、迅速連結
式カップリング９、10によって脱着自在にランス11に結
合される。該ランスを通してガス回路２の両端部が伸延
しており、そしてプローブは、同一の迅速連結式カップ
リング９、10によってこれらガス回路２の２つの端部に
接続される。

加圧窒素を収納するボンベ12が供給ライン13によって
４方ストップコック７に接続される。

前記４方ストップコック７は、１つの位置でガス回路
２を閉成し、その場合供給ライン13が大気に連通され
る。ボンベ12は勿論その時閉じられる。別の位置に於
て、４方ストップコック７はガス回路２を遮断し、その
場合４方ストップコック７は、一方で、供給ライン13
を、ガス回路２が圧力計46及び流量計８を介してプロー
ブ１と結合する部位に接続せしめ、他方で、ガス回路２
の、ポンプ６より下流部位を大気に連通させる。

カタロメータ５もまたそれ自体、既知の構造のもので
ありここに詳細は記載されない。前記カタロメータはガ
スの熱伝導率を測定することによって不活性のキャリア
ーガス中の水素成分含有量を決定する。カタロメータは
マイクロプロセッサ45に連結され、該マイクロプロセッ
サは中でも圧力計46及び或いは流量計８によって制御さ
れる。

プローブ１は、第２図に示される様に、一端に於て多
孔質の耐火性石材から成るベル14によって形成されるガ
ス収集区画を備え、他端には前述の迅速連結式カップリ
ング９、10の一方の部片９を備える。

ベル14の開口は部片９とは反対に向けられ、そしてベ
ルは前記部片９からある距離を置いて石英管15によって
保持され、該石英管の両端にはベル14及び部片９がセメ
ント16によって付設される。

石英管15を通して軸方向に細い石英管17が伸延してお
り、そして細い石英管17は一方で部片９へと突出し、そ
して他方でベル14を貫いて伸延し、そしてベル14にセメ
ントでもって止着される。

ベル14の外側に突出する、細い石英管17の開放端部に
は、180度曲げられた、更に細い石英管18の、湾曲端部
がセメント19によって止着される。この細い石英管18の
湾曲他端部が、その自由端をベル14の開口に向けて配向
される。前記自由端は鋼浴の温度で溶融する材料製のプ
ラグ40によってシールされる。シールは、プローブ１が
金属浴中に浸漬されるまでガス供給管路17、19、27をシ
ールする。セメント19は、石英管18を取巻く石英管17の
接続部を気密状態でシールする。

細い石英管17は、石英管15内部で、Sl₂O₃製の管20に
よって追加的に取巻かれる。

石英管15の、ベル14から離れた側の端部そして特には
迅速連結式カップリング９、10の部片９は、互いに隣り
合う３つの管、即ち最も内側の厚紙製の管21と、中間の
厚紙製の管22と、そして最も外側の樹脂結合砂製の管23
とから成るシースによって取巻かれる。

シースの管22及び23はセメント24によって石英管15に
結合される。

シースの管21、22、23はベル14側において部片９をか
なり越えて伸延する。最も内側の管21の内径はランス11
の外径と等しく、ランス端部は、ランスがプローブ１に
連結される場合に前記シースの内部に突入する。

管21、22、23は、ランス11の最下端部のための、そし
て特に迅速連結式カップリング９、10のための熱シール
ドを形成する。

特に第３図から明らかなように、迅速連結式カップリ
ング９、10の部片９は、浸漬側、即ちベル14に向いた側
にカラー25を設けた胴体部から構成され、該カラー25の
内部には石英管15が固定されそして該カラー中央孔26に
は細い石英管17の端部が突入される。

孔26と繋り、そして細い石英管17及び更に細い石英管
18と協同してガス供給管路を形成する軸方向の孔27が前
記胴部を貫いて伸延する。

軸方向の孔27の最上端は、迅速連結式カップリング
９、10が連結される以前に、従ってプローブ１がランス
11に組み込まれるまで、水蒸気漏れのない様式で孔27
を、従ってガス供給管路17、18をシールするゴム製スト
ッパ41によってシールされる。

軸方向の孔27に加えて、部片９の胴体部を貫いて４つ
の孔28が伸延し、これら孔は石英管15及び細い石英管17
間の空間に出現しそして、そうした空間と共にガス排出
管路を形成する。ガス排出管路はその浸漬側において前
記の多孔質のベル14によってシールされる。ベル14は、
そこを通してのガスの通過は許容するが、溶融金属は通
さない隔膜を形成する。迅速連結式カップリング９、10
の胴部の直径は、石英管15から離間する方向に、内側に
へこんだ３つのカラー29、30、そして31が形成される態
様で段階的に減じられる。

管21、22、23のうち最も内側の管21は、最も外側に且
つ石英管15に最接近して位置付けられカラー29に当接
し、またカラー29及び30の間に位置付けされた部片９の
円筒状部分の外面にも当接される。

胴部の、カラー30及び31間に位置付けられた減径部分
は、そこに部分的に嵌入されたＯ−リング32によって取
巻かれる。

前述の孔28はカラー31において流出口を開く。

カラー31の外側を伸延する円筒状部分はまた、その内
部に部分的に嵌入されたＯ−リング33によっても取巻か
れる。

カラー30及び31そしてＯ−リング32、33は迅速連結式
カップリング９、10の部片10と協動する。部片10はラン
ス11の端部に組込まれる部片を形成する。

この部片10にはその端部に軸方向の円形孔34が設けら
れ、その内部に部片９の、カラー30、31間に位置付けら
れた円筒状部分が嵌合される。そして部片10には軸方向
の小径の孔35が設けられ、該孔35は、一端で円形孔34の
基底部に開口し、そして他端で流量計８の下流に位置付
けられたガス回路２の端部に接続される。

孔35の周囲で、部片10内部を溝36が伸延し、該溝36は
一端で円形孔34の基底部に出現し、他端でガス回路２
の、先の端部と同様に前記部片10に取付けられた他方の
端部に結合される。

ガス回路の２つの端部はこうして金属製のランス11を
貫いて伸延する。

迅速連結式カップリング９、10の部片10の最も小さい
孔35には、機械的結合部材37が装着される。該機械的結
合部材は端部に肉厚部片を設けた４つのばね脚38を有
し、該肉厚部片はランス11が管21、22、23に押し込まれ
る際、カラー31の外側に突出する部片９の端部の太くさ
れたヘッドを越えてバネ方式でパチンとスナップ係合す
る。

ランス11が第３図に示されるように管21、22、23内部
へと最大限に押し込まれるとき、ばね脚38の端部の肉厚
部片は、カラー31から突出する迅速連結式カップリング
９、10の、部片９の端部の溝49の先端に形成された外向
きのカラーの背後にフック係合される。

機械的結合部材37には、孔35がガス回路２つの端部と
の連通を維持するよう、溝39が設けられる。

ランス11が完全に押し込まれた状態においては、部片
10の端部は部片９のカラー30上部に当接しそして円形孔
34の内壁は気密状態でＯ−リング32に当接する。

孔35の内壁は、気密状態でＯ−リング33に当接する。

この様にして、プローブ１は機械的結合部材37によっ
てランス11と機械的に結合されるが、十分な力が加えら
れることによって、脚38が拡開され部片９の太くされた
ヘッドを越えて摺動せしめることが出来ることから脱着
自在でもある。

石英管17の周囲の石英草15と孔28により形成されるガ
ス排出管路15、28は、溝36を介して気密状態でガス回路
２の端部に通じている。他方、石英管17、18、そして孔
27によって形成されるガス供給管路17、18、27は、中央
の孔35を介して気密状態でガス回路２の他方の端部に通
じている。迅速連結式カップリング９、10が連結された
状態では、部片９の周囲を対称的に取巻く孔34部分が、
部片９内部の孔28と部片10の溝36との間の結合部を形成
し、同時に部片９の軸方向の孔27は、孔35を介して、部
片10の溝39と連通しそして結局ガスがプローブに供給さ
れるところのガス回路端部に連通する。従って、部片10
は部片９にそれが少々ずれた位置にあっても連結するこ
とが出来、それにより、ランス11は厳密に定義された位
置において管21、22、23へと押し込まれる必要がない。

上述した具体例の変更例に於ては、多孔質のベル14
は、多孔質石材に代えて、結合材によって互いに結合さ
れたセラミック繊維から作成される。これは、その温度
が凝固温度に近い溶融金属の測定を実施可能とする。

機械的結合材37には中空の針42が結合され、そして該
中空の針47は脚38同志間を軸方向に伸延し、その中空部
片は機械的結合部材37を軸方向溝39に連通する。

プローブ１をランス11に組み込むために、中空の針42
はゴム製のストッパ41を貫いて部片９の孔27内部に押入
され、従ってもし部片10の脚38が部片９の肉厚ヘッドを
越えて弾発係合すると、針42はストッパ41を突き通しそ
して、ガス回路２の一端がランスの中心に且つ流量計８
の下流に位置付けられる状態でガス供給管路17、18、27
の孔35に接続される。

第２図から特に明らかなように、ガス供給管路17、1
8、27の石英管17は部分的にシリカゲル43によって充填
されている。

前記ガス供給管路が水密状態で両端が夫々可融性プラ
グ40及びゴム製のストッパ41によってシールされている
ことから、プローブ１をランス11に取付けた結果とし
て、シリカゲル43によって形成される乾燥手段は空気中
から水分を吸収することはない。

石英管15（或いはベル14をも加えて）、細い石英管17
の突出端部及び細い石英管18によって形成される構造全
体はまた、簡略化のために図示されていない金属製のキ
ャップによって取巻かれそして管21、22、23に付設さ
れ、そしてそしてやはり図示されない厚紙製のキャップ
によって取巻かれる。

厚紙製のキャップは、もしプローブ１が溶融金属上の
スラグを貫いて導入された場合にスラグが金属製のキャ
ップに粘着するのを防止し、前記金属製のキャップはプ
ローブ１がスラグに導入される場合のその損傷を防止す
る。

導入期間中、厚紙製のキャップは燃焼し、一方導入の
直後に金属製のキャップは溶融し、その後、以下に述べ
た態様で測定を実施し得る。

第４図から明らかなように、フィルタ４は一端が閉じ
られた管47を含み、そして他方の開放端には、迅速連結
式カップリング９、10の先に述べた部片９と同一の迅速
連結式カップリングの部片44が連結される。部片44の対
応部分には部片９と同一の参照番号が付されている。

管47内部を細い管48が軸方向に伸延し、管48は両端が
開放されその一方は管47の閉じた端部から或る距離を置
いて終端し、そして他端は部片44に固定され且つ部片44
の軸方向の孔に開口される。

細い管48と管47との間の空間は、部片44内部の孔28と
結合されそしてフィルタ材料50でもって充填される。

迅速連結式カップリングの、部片44と相互作用する第
２の部片がガス回路２中に組込まれる。該第２の部片は
前述の迅速連結式カップリング９、10の部片10と同一で
ある。

簡略化の為に前記第２の部片は図示されない。

孔35及び第２の部片の溝39は、ガス回路の、プローブ
１に直結する部位に結合され、一方、前記第２の部片の
溝36及び孔34はカタロメータ５に結合される、ガス回路
２の部位と連通される。

この様にして、前記迅速連結式カップリングは、迅速
連結式カップリング９、10の如きと同一の態様におい
て、ガス回路２に対する脱着自在フィルターの迅速コネ
クタを形成するのみならず、２つの軸方向管路、即ち管
47及び細い管48と、フィルタ４の各側のガス回路部分と
の交差部を形成する。

測定を実施する為に、プローブ１は、迅速連結式カッ
プリング９、10によってランス11に組み込まれ、従って
ランス11はプローブ１の管21、22、23内部に押し込ま
れ、それによって、ゴム製のストッパ41によって形成さ
れたガス供給管路17、18、27の最上端のシールが上述の
如く針42によって開封される。

４方ストップコック７が、供給管路13がガス回路２と
接続する然るべき位置にセットされて、窒素がボンベ12
からプローブ１へと流される。

ガス供給管路17、18、27の最下端が可融性プラグ40に
よってまだシールされていることから、窒素は一旦ガス
供給管路が充満されるともはや流れず、そして前記管路
の圧力は、ボンベ12の圧力に相当する比較的高い圧力と
なる。

プローブ１が溶鋼の浴に浸漬されるとすぐに、可融性
プラグ40は溶融しそして窒素の気泡が溶鋼を通して発生
しこれら気泡がベル14に収集されそして、その間に始動
されたポンプ６によって、ガス排出管路15、28を経て、
そしてフィルタ４を介してガス回路２へそしてカタロメ
ータ５へと吸込まれる。従って、可融性プラグ40の溶融
が、フラッシングに引き続いて開始される測定サイクル
の開始点を定義する。

数秒の間、吸込まれたガスは４方ストップコック７の
位置から大気に逃がされ、その結果、プローブ１が金属
浴に浸漬された場合に生じた何らかの不純物、例えばプ
ローブ構成品の燃焼による不純物が除去される。

10秒間のフラッシングの後か或はカタロメータがもは
や不純物を測定しなくなった場合に、マイクロプロセッ
サーは４方ストップコックの位置を第１図に示される位
置に切り替え、この位置に於て窒素はガス回路２及びプ
ローブ１を巡る閉じた回路を順次流動しそれによって実
際の測定が開始される。

フラッシング期間中のみならず、窒素が循環されてい
る間でさえも、例えばプローブ１から未だに放出される
幾らかの水分が細い管内のシリカゲル43によって吸収さ
れ、従って金属浴中には窒素に伴って水分は全く送給さ
れず、その結果放出水分によって追加的水素は発生しな
い。

金属浴と水素置換された乾燥窒素が短時間ポンプによ
って循回された後、水素に関しての平衡状態が確立され
そしてカタロメータ５は正しい水素含有量を指示する。

水分によって形成される追加的水素が無いことから、
何らかの補正因子も適用される必要ななくそして非常に
低い水素含有量の測定さえ可能である。

上述の方法のまた別の態様では、ガス供給管路17、1
8、27だけでなく、ガス排出管路15、28もまたその最下
端が浴中で溶融するプラグによって空気漏れの無い状態
でシールされたプローブ１が使用される。

ベル14が多孔質であることから、前記シールはその場
合には石英管15の最下端に設けるべきである。

この場合第１図と同一の装置が使用されるが、４方ス
トップコック７は、浸漬に先立ってガスボンベ12からの
加圧窒素がガス回路の両部分を経由してガス供給管路1
7、18、27及びガス排出管路の何れへも、特にその部分1
5、28に送られるように、もっと複雑な分配装置と交換
される。

プローブ１が浸漬されるとすぐに、前述のプラグ40が
溶融するだけでなく、石英管15のプラグもまた溶融す
る。

プラグが溶融した場合に発生する急激な流量或は圧力
の変動が測定されそしてその変動の直後、分配弁の位置
が変更されそしてマイクロプロセッサ45を介してカタロ
メーの作動が開始され、従って先に述べた具体例におけ
る如き測定サイクルが開始される。

この別態様に於ては、マイクロプロセッサ45は回路２
の、ガス排出管路15、28に接続された部位に組込まれた
圧力計46によって制御され得る。該圧力計はこの場合、
カタロメータに組み込むことさえ出来る。

本方法の更に別の具体例に於ては、手順は先の別態様
の如きであるが、分配弁の位置はガス管路15、28そして
17、18、27のプラグが溶融した場合に生ずる流量域は圧
力の急激な変動の直後には変化されない。

測定サイクルの初期におけるフラッシングは従って、
流量計８、ガス回路２の一部そしてガス供給管路17、1
8、27を通して金属浴内部に吹き込まれるキャリアガス
と、ガス回路２の残余部、要求された方向に回転するこ
とによってキャリアガスの流れを促進し得るポンプ６、
そしてガス排出管路15、28を通してやはり金属浴中に吹
き込まれるキャリアガスと両方によって実施される。

こうした吹込を10秒管実施した後、分配弁の位置が実
際に変更され、それによってキャリアガスはガス回路２
及びプローブ１を通して閉回路へと送られそれによって
カタロメータ５による実際の測定が成される。

上述された全ての具体例に於て、測定が常にプローブ
１が金属浴の熱によって破壊される以前に終了するよう
測定は正確な時点に於て行なわれる。

乾燥手段はガス供給管路17、18、27ではなく、ガス排
出管路15、28に於てプローブ１に設けてもよいし或いは
それらを両方の管路或はプローブの外側の、ガス回路２
のいずれかの部位にさえも設けてもよい。例えば、ガス
回路２からのフィルタ４をフィルタ材料に代えてシリカ
ゲルその他乾燥剤で充填し得る。

乾燥手段はカタロメータ５内にもまた設け得る。

いかなる水分も実際の測定期間中に溶融金属の浴に入
り込まないことが重要である。

もし乾燥手段が回路内に設けられる場合、それらを、
凝縮によって回路から水分を除去する冷却手段によって
も形成し得る。

第５図に示されるプローブ１の変形例は、収集セクシ
ョンが多孔質のベル14ではなく、石英管15の浸漬端自身
並びに、実際の石英管17の周囲に於て前記石英管15をそ
の開放端から一定距離の位置で閉鎖し、それによってガ
スは通すが液体は通さない隔膜を形成する多孔質セラミ
ック材料の円盤51によって形成されている点で、更には
Al₂O₃製の管20が、石英管17の軸方向周囲の空間及び円
盤51と迅速連結式カップリング９、10との間の空間を充
填する大量の小球52に代えられている点で、第２図及び
３図に示される具体例と異なっている。該小球52はガス
の送通を妨害せず従って、石英管15と中央の石英管17と
の間の空間はやはり、円盤51の位置に開通するプローブ
１のガス排出管路の一部を形成する。簡略化の為に、プ
ローブ１の管21、22、23は第５図には図示されない。

前記具体例に於ては、クロム、亜鉛、チタン、アルミ
ニウム、ジルコニウム、カルシウム、マグネシウム、或
いはランタニド系列元素の如き安定酸化物を形成する化
学元素から成る少量の粒53が、石英管15で円盤51のすぐ
上方に位置付けされる。特には、亜鉛、マグネシウムそ
してカルシウムが、それらは使用される温度に於て気体
状でありそして特別に反応性であることから適切であ
る。もし隔膜の材料が不安定な酸化物を含む場合には、
前記元素は、測定に悪影響を与える金属浴からの水素の
水への変換を防止する。

これら元素の粒に代えてその薄層を石英管15或いは17
の一部に設けることも出来る。

前記プローブを使用しての測定方法は先に述べた方法
と同様である。

プローブ１が溶融金属に浸漬されると、前記金属は円
盤51に近接した隔膜に当接して暫くの間凝固しその結
果、ガス排出は一時的に不可能となる。測定サイクルは
温度の平衡状態自体が確立されそして前記凝固した金属
が再度溶解した後初めて開始され得る。

これを防止する為、そして結局、なるたけ迅速な測定
を可能とする為に、前記円盤の下方にガス緩衝体を形成
することにより多孔質の円盤51と溶融金属との接触を防
止し得る。ガス緩衝体はキャリアガスそれ自身によって
形成される。円盤51によって形成される隔膜は比較的大
きな流れ抵抗性を有し、それにより前記隔膜を横断して
の圧力差が存在する。最高圧力側では、これは浴側であ
るが、圧力P₂のガス緩衝体が形成され得、他方側では、
隔膜を拡散するガスはガスは圧力P₁に於て除去される。

然し乍ら、流れ抵抗は隔膜毎に異なり、また測定サイ
クル期間中は一定ではない。ガス緩衝体の圧力P₂は従っ
て積極的に規制されねばならず、これは流量計８に組み
込まれた流量規制弁によってなされる。プローブ１内の
溶融金属のレベル54は、石英管15内の円盤51の下方のあ
る位置に固定された２つの電気的接点によって形成され
るセンサ55によって検出される。

この具体例では、多方ストップコック７が使用され、
これは、キャリアガスがボトル12から回路内に送られる
初期セッティングに於ては、流量計８及び圧力計46を介
してキャリアガスを、プラグ40によって閉じられている
ガス供給管路17、18、27に送るだけでなく、まだ運転さ
れていないポンプ６及びカタロメータ５を介してプロー
ブ１のガス排出管路15、28へも送る。その結果、プロー
ブ１の浸漬期間中、円盤51の頂部に非常に高い圧力が生
み出されそれにより金属は円盤51と接触状態となりえな
い。

プラグ40が溶融するとすぐに、高流量のガス流れがプ
ローブ１及び金属浴を通して、そして引続き円盤51をも
通して創出される。キャリアガスは今や、ポンプ６によ
ってガス排出管路15、28に沿って抜き出され、その結
果、円盤51上方の圧力は降下する。キャリアガスの正し
い流量を調整することにより、円盤51の下方のガス緩衝
体を、フラッシング後及び実際の測定サイクル期間中で
さえも維持しえ、その期間中はガスは、回路２、プロー
ブ１そして金属浴を巡る閉じた回路内を流通せしめられ
る。

この具体例では、例えば銅の如き、高い酸素分圧を有
する溶融金属内での測定もまた可能である。ガス緩衝体
は円盤51内での、該円盤をして徐々に閉塞せしめる酸化
物の形成を防止する。

第６図に示されるプローブ１の具体例は、単に、シー
スの管21、22、23が迅速連結式カップリング９、10の熱
遮蔽体を形成する異なる構成である点で、第２図及び３
図の具体例と異なる。

最も内側の管21はやはり厚紙から作成され、そして最
も外側の管は非常に肉薄の厚紙製管であるが、中間の管
22は樹脂結合砂によって形成されている。

こうしたシースの製造は極めて容易である。管21及び
23の間に樹脂と共に砂を導入しそしてその全体を炉内で
焼くだけで十分である。厚紙製の最も外側の管23が樹脂
結合砂を保護する。

更に別の具体例では、前記最も外側の管23を厚紙に代
えて、スズめっき或いはプラスチックからさえも作成し
得る。最も外側の管23を随意的に非−スプラッシュ（は
ねかし）層でコーティングし得る。

ゼオライトライトを基材とするフィルター及び幾つか
のカタロメータを使用することにより、先に記載した装
置を、例えば水素含有量の測定だけでなく、同時にその
他ガス成分の含有量を測定する為にも使用し得る。この
目的の為に、第１図に示された装置のカタロメータ５を
直列に接続されたカタロメータ群と置き換え、測定する
べきガス成分は、最後の１つを除き、各カタロメータの
通過後ガスから過される。金属浴中の水素、一酸化炭
素及び窒素成分の測定は以下の様にして実施される。最
初のカタロメータではH₂、CO、そしてN₂、キャリアガス
の全分圧が測定される。次いでキャリアガスは、ゼオラ
イトを基材とする水素フィルターに通され水素が別さ
れる。フィルターを通ったガスは次いで第２のカタロメ
ータへと流動し、該第２のカタロメータはCO、N₂及びキ
ャリアガスの全分圧を測定する。COを保持するCOフィル
タを送通した後、第３のカタロメータがN₂及びキャリア
ガスの分圧を測定する。ゼオライトを基材とする第３の
カタロメータでN₂が別された後、第４のカサロメータ
がキャリアガスの分圧を測定する。斯くして、夫々の測
定値を差し引くことにより、ガス成分の各々の分圧が別
個に算出され得る。第２及び第３のカタロメータの測定
信号の差が、例えばCOの分圧を与える。

幾つかのガス、例えば窒素の測定期間中は、金属中に
溶存する気体の金属浴を通して泡立つキャリアガスの気
泡への移行は、ガス気泡の内壁に位置する界面活性物質
（例えば酸素及び硫黄）によって妨害される恐れがあ
る。

これを阻止する為、前記界面活性物質は、キャリアガ
ス中にコロイド状或いはガス状の、例えばマグネシウム
或いはカルシウムの如き物質を添加した結果としての反
応により除去される。前記物質は反応後保持されるが、
フィルタ４或いは追加的フィルタによってカタロメータ
５の上流にて除去される。

測定するべき金属浴中のガス成分の平衡濃度状態の良
好な評価を入手し得る時間を短縮しそして、金属浴中の
測定するべきガス成分の濃度が非常に低い場合には、前
記成分の比較的かなりの部分がキャリアガスに伴出され
それによって測定自体の結果として、浴から消失するの
を防止する為に、測定するべきガス成分を実際の測定期
間中に大量にキャリアガス中に追加し得る。これは、連
続循回過程におけるキャリアガス中の被測定ガス濃度の
測定された変化の関数として実施されるか或いは或いは
予備プログラムパターンに従い実施され得る。

第１の方法に従えば、測定するべきガス成分の濃度が
既知であるキャリアガスの最初の循回の後、測定するべ
き前記ガスの濃度の変化がプローブ１及び金属浴によっ
て測定される。平衡濃度は既知の予備プログラムされた
飽和曲線によって評価される。前記成分の濃度が推定平
衡濃度に達するまで、キャリアガス中にガスが追加され
る。この、被測定ガス成分とキャリアガスとの混合物が
循回された後、濃度の変化が再度測定されそして平衡濃
度が類似の様式で再評価される。この手順は、必要であ
れば所望される精度が実現されるまで繰り返される。

第２の方法に従えば、キャリアガスの循回に先立ち、
キャリアガス中の被測定ガス成分の濃度が既知の態様で
連続的或いは段階的に測定される。従って、時間の関数
としてのガス成分濃度の分布が既知となる。プローブ１
及び金属浴を通してのキャリアガスの最初の循回の後、
カタロメータが時間の関数として変換されたガス成分濃
度の分布を検出する。

２つの分布曲線間の時間の推移を許容すれば、金属浴
を通してのキャリアガスの循回以前の前記分布曲線と、
循回後の分布曲線との交点が、要求される平衡濃度を与
える。

上述した様式での且つ上述の装置を使用しての測定は
非常に簡単且つ速やかである。各々の測定の為には、プ
ローブの取り替えが必要なだけである。残余の装置は再
使用可能である。

迅速連結式カップリングによって、プローブの交換は
非常に簡単且つ迅速に実施し得る。フィルタもまた、迅
速連結式カップリングによって迅速に交換し得る。

本発明は上述の具体例に限定されるものではなく、そ
して本特許出願の範囲内で、先の具体例の形状、構造、
配列そして発明の実施に使用される部品の数に関する多
くの変更を成し得る。

特には、プローブの種々の部片は先に述べた材料から
作成する必要はない。前記材料は特に、測定を実施する
金属浴に依存する。

従って、ベル或いは円盤によって形成される隔膜は多
孔質石材である必要はない。前記隔膜はまた例えば、セ
ラミックファイバから作成し得る。

プローブの最も外側の管は石英から作成される必要も
またない。前記管はセラミック材料でコーティングした
金属からもまた作成し得る。溶融銅での測定を実施する
為には、管はコーティングしない鋼から作成し得る。

最も外側の管自体の最下端部が隔膜と共に収集区画を
形成する具体例に於ては、管全体が多孔質材料から作成
し得、その最上端部にはガス漏れの無い且つ耐熱性のコ
ーティングガ施されそしてその最下端部片が隔膜と共に
多孔質の収集区画を形成する。

熱遮蔽体は３つの同心的な管から構成される必要はな
い。前記熱遮蔽体は例えば、樹脂結合砂或いは厚紙製の
シースから構成され得る。

ガス回路中の測定様器具はカタロメータである必要は
ない。キャリアガス中のガスを測定し得るその他の検出
機器を使用し得る。CO、CO₂、SO₂、そしてH₂Sを測定す
る為には例えば、赤外線に基く測定機器が使用可能であ
る。

迅速連結式カップリングの機械的結合部材は、ランス
に付属する部片におけるばね脚によって構成される必要
はない。プローブに付属する部片にばね脚或いは別様に
はばね態様で変形自在の脚を設け得る。カップリングは
十分な引張力を行使することにより外すことを可能とす
る、信頼性ある機械的結合を為しえればよい。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭54−691（ＪＰ，Ａ) 特公昭51−9928（ＪＰ，Ｂ２) 米国特許2861450（ＵＳ，Ａ) 欧州特許出願公開143498（ＥＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】溶融金属のガス含有量を測定する為の装置
であって、溶融金属中に浸漬されるべく設計されたプロ
ーブ１にして、該プローブはその底部に位置付けされた
端部に開口するガス供給管路17、18、27と、ガス供給管
路17、18、27から流出するガスを収集する為のガス収集
区画14或いは15、51にして、ガス供給管路17、18、27の
開口と対向して位置付けされ且つガスは通すが溶融金属
は通さない隔膜14、51が設けられたガス収集区画14或い
は15、51と、隔膜14、51を介してガス収集区画14、15、
51に結合されたガス排出管路15、28とを含むプローブ１
と、ガス回路２にして、その一端はプローブ１のガス供
給管路17、18、27に接続されそして他端はプローブ１の
ガス排出管路15、28に接続されたガス回路２と、前記ガ
ス回路２に組み込まれた少なくとも１つのガス検出器
と、ガスをガス回路２を通して更にガス検出器５を通し
てそしてプローブ１を通して流通せしめる為に前記ガス
回路２に組み込まれた手段６とを包含する溶融金属のガ
ス含有量を測定する為の装置において、少なくとも前記
ガス回路２の一部分がそこを通して伸延するランス11を
含み、該ランス11は相互接続し得る２つの部片９、10を
具備する迅速連結式カップリング９、10の一方の部片10
を含み、また、前記プローブ１は、ガス収集区画14、1
5、51とは反対側でガス収集区画14、15、51から或る距
離を置いた位置に迅速連結式カップリング９、10の他方
の部片９を含み、該迅速連結式カップリング９、10が、
その連結状態において、前記ガス回路２の２つの端部
の、プローブ１におけるガス供給管路17、18、27及びガ
ス排出管路15、28に対する気密状態での接続を保証する
ことを特徴とする溶融金属のガス含有量を測定する為の
装置。
【請求項２】プローブ１は熱遮蔽体21、22、23を含み、
該熱遮蔽体21、22、23は迅速連結式カップリング９、10
及びプローブ１に隣り合うランス11の端部を取巻いてい
る特許請求の範囲第１項に記載の溶融金属のガス含有量
を測定する為の装置。
【請求項３】熱遮蔽体21、22、23は、少くとも１つの、
樹脂結合砂製の管23と、少くとも１つの、厚紙製の同心
的な管21、22にして、迅速連結式カップリング９、10
の、プローブ１の一部を形成する部片９を取巻く厚紙製
の同心的な管21、22を含んでいる特許請求の範囲第２項
に記載の溶融金属のガス含有量を測定する為の装置。
【請求項４】熱遮蔽体21、22、23は厚紙製の最も内側の
管21と、肉薄の最も外側の同じく厚紙製の管23とを含
み、前記管21及び23間の空間は中間の管22を形成する樹
脂結合砂によって充填される特許請求の範囲第３項に記
載の溶融金属のガス含有量を測定する為の装置。
【請求項５】迅速連結式カップリング９、10は、その２
つの部片９及び10を相互に脱着自在に接続する為の機械
的手段37を具備し、該機械的手段37は迅速連結式カップ
リング９、10の一方の部片10に於てばね脚38を具備し、
そして他方の部片９に於てカラーを具備している特許請
求の範囲第１項から第４項のいずれかに記載の溶融金属
のガス含有量を測定する為の装置。
【請求項６】プローブ１のガス供給管路17、18、27及び
ガス排出管路15、28は、迅速連結式カップリング９、10
の外側に於て同心状態である特許請求の範囲第１項から
第５項のいずれかに記載の溶融金属のガス含有量を測定
する為の装置。
【請求項７】迅速連結式カップリング９、10は、その一
方の部片９、10が他方の部片10、９に関してどの位置に
あっても相互に管路接続する形式のものである特許請求
の範囲第６項に記載の溶融金属のガス含有量を測定する
為の装置。
【請求項８】ガス排出管路15、28はガス収集区画14、1
5、51をプローブ１の迅速連結式カップリング９、10の
部片９に接続する管15を含んでいる特許請求の範囲第６
項及び第７項のいずれか一方に記載の溶融金属のガス含
有量を測定する為の装置。
【請求項９】プローブ１に接続されるガス回路２の２つ
の端部が互いに並列に伸延し、迅速連結式カップリング
９、10が、該迅速連結式カップリング９、10の外側に位
置付けされた、前記並列端部の、ガス供給管路17、18、
27及びガス排出管路15、28の同心部片17、18及び15への
連結部を含んでいる特許請求の範囲第６項から第８項の
いずれかに記載の溶融金属のガス含有量を測定する為の
装置。
【請求項１０】迅速連結式カップリング９、10の一方の
部片９はプローブ１の一部を形成し、軸方向の孔27と、
少なくとも１つの隣り合って位置付けされた孔28とを含
み、迅速連結式カップリング９、10の他方の部片10は同
様に軸方向の孔33と、隣り合って位置付けされた溝36と
を具備し、部片９、10が連結された状態に於ては軸方向
の孔27が部片10の軸方向の孔33と接続し、部片９の孔28
が前記部片９の孔27からは完全に分離された環状の空間
を介して部片10の溝36と接続される特許請求の範囲第７
項或いは第９項に記載の溶融金属のガス含有量を測定す
る為の装置。
【請求項１１】迅速連結式カップリング９、10の部片９
は２つのシール用リング32及び33を有し、該シール用リ
ング32及び33を介して他方の部片10が連結状態で気密に
孔34及び35の内壁と接続するようになっている特許請求
の範囲第１項から第10項のいずれかに記載の溶融金属の
ガス含有量を測定する為の装置。
【請求項１２】ガス回路２を開放し、そしてそのガス排
出管路15、28と連通する部片を大気に通じさせる為の手
段を含んでいる特許請求の範囲第１項から第10項のいず
れかに記載の溶融金属のガス含有量を測定する為の装
置。
【請求項１３】不活性ガスの供給源12と該供給源12及び
ガス回路２間の供給管路13とを具備し、ガス回路２を開
放する為の手段７が４方ストップコック７を含み、該４
方ストップコック７は、或る位置ではガス回路２を閉じ
そして別の位置ではガス回路２の、ガス排出管路15、28
に連通する部位を大気に連通し、そしてガス回路の、ガ
ス供給管17、18、27と連通する部位をガス供給管路13に
接続するようになっている特許請求の範囲第12項に記載
の溶融金属のガス含有量を測定する為の装置。
【請求項１４】ガス回路２に於て幾つかのガス検出器５
と、そこに連結されたフィルタとを含み、該フィルタは
流通するガスからの種々のガス含有量を保持し得るよう
になっている特許請求の範囲第１項から第13項のいずれ
かに記載の溶融金属のガス含有量を測定する為の装置。
【請求項１５】第１のガス検出器と、第１のガス成分の
為のフィルタと、第２のガス検出器と、第２のフィルタ
と、順次して最後のフィルタの後に設けられた更に別の
ガス検出器とを含んでいる特許請求の範囲第14項に記載
の溶融金属のガス含有量を測定する為の装置。
【請求項１６】溶融金属中に浸漬されるべく設計された
プローブ１にして、該プローブはその底部に位置付けさ
れた端部に開口するガス供給管路17、18、27と、ガス供
給管路17、18、27から流出するガスを収集する為のガス
収集区画14或いは15、51にして、ガス供給管路17、18、
27の開口と対向して位置付けされ且つガスは通すが溶融
金属は通さない隔膜14、51が設けられたガス収集区画14
或いは15、51と、隔膜14、51を介してガス収集区画14、
15、51に結合されたガス排出管路とを含み、前記ガス供
給管路17、18、27とガス排出管路15、28とはランス11を
介してガス回路２の２つの端にそれぞれ接続されるよう
になっており、その場合該ランス11は相互接続し得る２
つの部片９、10を具備する迅速連結式カップリング９、
10の一方の部片10を含むものとされ、前記プローブ１
は、ガス収集区画14、15、51とは反対側でガス収集区画
14、15、51から或る距離を置いた位置に迅速連結式カッ
プリング９、10の他方の部片９を含み、該迅速連結式カ
ップリング９、10が、その連結状態において、前記ガス
回路２の２つの端部の、プローブ１におけるガス供給管
路17、18、27及びガス排出管路15、28に対する気密状態
での接続を保証することを特徴とするプローブ。
【請求項１７】隔膜14、51が結合材によって接続された
セラミック繊維から作成される特許請求の範囲第16項に
記載のプローブ。
【請求項１８】隔膜15、51が多孔質石材から作成される
特許請求の範囲第16項に記載のプローブ。
【請求項１９】ガス収集区画及び隔膜は共同してベル14
を形成する特許請求の範囲第16項から第18項のいずれか
に記載のプローブ。
【請求項２０】ガス収集区画15及び51はガス排出管路1
5、28の管15の一部と該管15の一部における円盤状の隔
膜51により形成され、プローブは前記管15の隔膜の下方
に組み込まれた溶融金属レベル検出センサ55を含んでい
る特許請求の範囲第16項から第19項のいずれか記載のプ
ローブ。
【請求項２１】溶融金属浴のガス含有量を測定する為の
方法であって、ガス供給管路17、18、27と、ガス排出管
路15、28とを具備しそれらの最も下方の端部が浴に浸漬
され且つ相互に接近して位置付けされているプローブ１
が溶融金属の浴に浸漬され、キャリヤガスがガス供給管
路17、18、27に供給され、前記キャリヤガスは、浴が、
その含有量が測定するべきガスと置換された後に測定中
に再収集され、そしてガス含有量が測定されるところの
測定装置５を通してガス排出管路15、28を介して送ら
れ、少なくとも１つのガス管路15、2817、18、27がシー
ル40によってシールされたプローブ１が使用され、前記
シール40はプローブ１の浸漬の後即座に開放され、該シ
ール40の開放以前に、前記端部を具備するガス管路15、
2817、18、27の内部に前記管路の外へのポンピングが実
施され、端部18の開放に際して急激な圧力或いは流量の
変化が、前記圧力流量変化の状況下で且つ直後に検出さ
れて、測定サイクルが開始されそしてキャリヤガスがプ
ローブに流通されることを特徴とする、溶融金属の浴の
ガス含有量を測定する為の方法。
【請求項２２】測定装置５は、急激な圧力流量変化が生
じた場合に較正されるようになっている特許請求の範囲
第21項に記載の溶融金属の浴のガス含有量を測定する為
の方法。
【請求項２３】測定サイクルは、管路15、28及び17、1
8、27のフラッシングによって開始され、キャリヤガス
が前記管路15、28及び17、18、27を通して送られ且つ逃
出が許容され、そしてその後に初めてキャリヤガスがプ
ローブ１を通して、そして実際の測定目的のために測定
装置５を通して流通される特許請求の範囲第21項及び22
項のいずれかに記載の溶融金属の浴のガス含有量を測定
する為の方法。
【請求項２４】フラッシング期間中、キャリヤガスはガ
ス供給管路17、18、27及びガス排出管路15、28に同時に
送られ、キャリヤガスは浴中への逃出が許容される特許
請求の範囲第23項に記載の溶融金属の浴のガス含有量を
測定する為の方法。
【請求項２５】フラッシング期間中、キャリヤガスはプ
ローブ１のガス管路15、28及び17、18、27の一つに送ら
れ、そしてプローブの別のガス管路17、18、27及び15、
28を介して排出され、大気への逃出が許容される特許請
求の範囲第23項に記載の溶融金属の浴のガス含有量を測
定する為の方法。
【請求項２６】フラッシングは１秒から10秒間にわたっ
て実施され、そしてその直後から実際の測定が開始され
る特許請求の範囲第23項から第25項のいずれかに記載の
溶融金属の浴のガス含有量を測定する為の方法。
【請求項２７】実際の測定期間中、キャリヤガスはプロ
ーブ１及び測定装置５を通して閉回路にポンプ送りされ
る特許請求の範囲第21項から第25項のいずれかに記載の
溶融金属の浴のガス含有量を測定する為の方法。
【請求項２８】プローブ１が使用され、該プローブ１の
ガス管路17、18、27の最下端部18は、浴への浸漬期間中
に溶融する可融性ストッパ40によってシールされる特許
請求の範囲第21項から第27項のいずれかに記載の溶融金
属の浴のガス含有量を測定する為の方法。
【請求項２９】プローブ１が使用され、該プローブ１の
ガス供給管路17、18、27は、その浸漬されるべき部片が
浸漬に先立って可融性ストッパによってシールされる特
許請求の範囲第28項に記載の溶融金属の浴のガス含有量
を測定する為の方法。
【請求項３０】プローブ１が使用され、該プローブ１の
ガス排出管路15、28は底部に、管路15、28それ自身の管
15の一部によって、また前記部片に組み込まれた円盤形
状の隔膜51によって形成される収集区画を有し、浸漬に
際しては、前記隔膜の下方にガス緩衝体が創出され、該
緩衝体は測定期間中維持され、それによって隔膜と金属
との接触が防止される特許請求の範囲第23項から第29項
のいずれかに記載の溶融金属の浴のガス含有量を測定す
る為の方法。
【請求項３１】コロイド状ガス状の物質がキャリヤガス
に追加され、該物質は金属を通して泡立つキャリヤガス
気泡内の界面活性物質を反応によって除去し、そして前
記物質は金属を通過した後ろ過によって除去される特許
請求の範囲第23項から第29項のいずれかに記載の溶融金
属の浴のガス含有量を測定する為の方法。
【請求項３２】実際の測定期間中、金属中の含有量が測
定されるべきであるガス含有量のキャリヤガス中におけ
る平衡濃度を一層迅速に達成する為に、前記金属中の含
有量が測定されるべきガス成分がキャリヤガス中に追加
される特許請求の範囲第23項から第31項のいずれかに記
載の溶融金属の浴のガス含有量を測定する為の方法。
【請求項３３】測定期間中に、キャリヤガスがプローブ
１及びガス検出器５を通して回路２の周囲の閉回路内に
送られそしてキャリヤガスの最初の循回或いは複数の循
回の後、キャリヤガス中のガス含有量の濃度の変化が測
定され、既知の、予備プログラムされた飽和曲線に基い
て平衡濃度が評価され、前記含有量の濃度が評価された
平衡濃度にほぼ達するまでガス含有量がキャリヤガスに
追加され、引き続いてのキャリヤガスの循回の後に濃度
の変化が再度測定され、平衡濃度が類似の態様で評価さ
れ、そしてもし必要ならこの過程が評価濃度が充分に性
格となるまで繰り返される特許請求の範囲第32項記載の
方法。
【請求項３４】測定期間中、キャリヤガスは循回に先立
ってプローブ１及びガス検出器５を通して回路２の周囲
の閉回路に送られ、キャリヤガス中の測定されるべきガ
ス含有量の濃度は既知の態様で変化し、従って時間の関
数としてのガス含有量の濃度分布が入手され、キャリヤ
ガスが循回された後、時間の関数としての変化された濃
度分布が測定されそして該分布が先の分布と比較され、
循回による時間の遅れが許容される特許請求の範囲第32
項記載の溶融金属の浴のガス含有量を測定する為の方
法。
【請求項３５】溶融金属中に浸漬されるべく設計された
プローブ１にして、該プローブはその底部に位置付けさ
れた端部に開口するガス供給管路17、18、27と、ガス供
給管路17、18、27から流出するガスを収集する為のガス
収集区画14或いは15、51にして、ガス供給管路17、18、
27の開口と対向して位置付けされ且つガスは通すが溶融
金属は通さない隔膜14、51が設けられたガス収集区画14
或いは15、51と、隔膜14、51を介してガス収集区画14、
15、51に結合されたガス排出管路とを含み、前記ガス供
給管路17、18、27とガス排出管路15、28とはランス11を
介してガス回路２の２つの端にそれぞれ接続されるよう
になっており、その場合該ランス11は相互接続し得る２
つの部片９、10を具備する迅速連結式カップリング９、
10の一方の部片10を含むものとされ、前記プローブ１
は、ガス収集区画14、15、51とは反対側でガス収集区画
14、15、51から或る距離を置いた位置に迅速連結式カッ
プリング９、10の他方の部片９を含み、該迅速連結式カ
ップリング９、10が、その連結状態において、前記ガス
回路２の２つの端部の、プローブ１におけるガス供給管
路17、18、27及びガス排出管路15、28に対する気密状態
での接続を保証し、そして更にガス管路15、28、17、1
8、27の少なくとも１つが、浸漬期間中に除去され得る
シール40によって密閉されていることを特徴とする溶融
金属の浴のガス含有量を測定する為のプローブ。
【請求項３６】ガス供給管路17、18、27の最下端部18が
密閉されている特許請求の範囲第35項に記載の溶融金属
の浴のガス含有量を測定する為のプローブ。
【請求項３７】ガス管路15、28、17、18、27は金属浴へ
の浸漬期間中に溶融する可融性プラグ40によって密閉さ
れている特許請求の範囲第35項及び36項のいずれかに記
載の溶融金属の浴のガス含有量を測定する為のプロー
ブ。
【請求項３８】ガス含有量、特には酸素分圧の低い溶融
金属の浴の水素含有量を測定する為の方法であって、ガ
ス供給管路17、18、27及びガス排出管路15、28を有しそ
れらの最下端部が浴中に浸漬されそしてそれらは相互に
接近して位置付けされるプローブ１が浴中に浸漬され、
ガス供給管路17、18、27を通してキャリヤガスが供給さ
れ、該キャリヤガスは、その含有量を測定するべきガス
が浴と置換された後に再収集されそしてプローブのガス
排出管路15、28及びガス含有量が測定されるガス検出器
を介してそこに接続されたガス管路へと送られ、ガスは
乾燥されていることを特徴とする、ガス含有量、特には
酸素分圧の低い溶融金属浴の水素含有量を測定する為の
方法。
【請求項３９】測定期間中、ガスはプローブ１及びガス
検出器５を通して閉回路に流通され、この循回の期間中
にガスの乾燥が実施される特許請求の範囲第38項記載の
ガス含有量、特には酸素分圧の低い溶融金属の浴の水素
含有量を測定する為の方法。
【請求項４０】ガス含有量、特には酸素分圧の低い溶融
金属の浴の水素含有量を測定する為の装置であって、溶
融金属に浸漬されるべく設計され且つその一方の端部が
底部に位置付けされたプローブの端部に出現するガス供
給管路17、18、27を順に具備するプローブ１と、ガス供
給管路17、18、27から流出するガスを収集し且つその含
有量を測定するべきガスを浴からピックアップするガス
排出管路15、28とを含み、ガス排出管路の端部はガス供
給管路17、18、27の最下端部付近に位置付けされ、その
一つはプローブ１のガス供給管路17、18、27に接続さ
れ、そして他端はプローブ１のガス排出管路15、28に接
続され、ガス検出器５が前記回路２に組み込まれ、そし
てキャリヤガスをして回路２を巡り、ガス検出器５をそ
してプローブ１を通して流通せしめる為の手段６が前記
回路２に組み込まれ、プローブ１のガス供給管路17、1
8、27、プローブ１のガス排出管路15、28、ガス回路
２、そしてガス検出器５によって形成された本体に組み
込まれた乾燥手段43を含むことを特徴とするガス含有
量、特に酸素分圧の低い溶融金属の浴の水素含有量を測
定する為の装置。
【請求項４１】プローブ１のガス管路15、2817、18、27
の一つに乾燥手段43が設けられている特許請求の範囲第
40項記載の装置。
【請求項４２】ランス11を含み、プローブ１は使い捨て
であって、ランス11に於て迅速連結式カップリング９、
10によって組込まれ、迅速連結式カップリングの部片９
はプローブ１に組込まれ、そして部片10はランス11に組
込まれ、迅速連結式カップリング９、10はプローブ１の
ガス供給管路17、18、27及びガス排出管路15、28を気密
状態でガス回路２の両端に接続し、乾燥手段43がプロー
ブ１のガス管路15、28、17、18、27の一つに配設され、
プローブ１のガス管路15、28、17、18、27の少なくとも
一つの最下端部は、プローブ１が金属浴中に浸漬された
場合に開放されるシール40によって水密状態でシールさ
れ、プローブのガス管路15、2817、18、27の最上端部は
迅速連結式カップリングの部片９及び10を相互に連結す
ることにより同様に開放されるシール41によって水密状
態でシールされる特許請求の範囲第40項或いは41項のい
ずれか一項記載の装置。
【請求項４３】プローブ１のガス管路15、2817、18、27
は、浸漬期間中に開放されるシール40及びプローブ１を
ランス11に接続することによって開放されるシール41に
よってそれぞれ閉じられている特許請求の範囲第42項記
載の装置。
【請求項４４】酸素分圧の低い溶融金属の浴のガス含有
量、特に水素含有量を測定する為の使い捨てプローブで
あって、プローブ１は、その一方の端部が底部に位置付
けられるよう形状付けされた端部に開口するガス供給管
路17、18、27と、その端部がガス供給管路17、18、27の
最下端部付近に位置付けされ、ガス供給管路17、18、27
から流出するガスを収集する為のガス取出し管路15、28
とを有し、ガス管路15、28、17、18、27の少なくとも１
つに於て乾燥手段43を含み、前記ガス管路の両端は破壊
され得るシール40及び41によって水密状態で閉じられて
いる前記使い捨てプローブ。
【請求項４５】乾燥手段43を設けたガス管路17、18、27
は、溶融金属の温度で溶融する可融性ストッパ40によっ
てその最下端部が閉じられている特許請求の範囲第44項
記載の使い捨てプローブ。
【請求項４６】乾燥手段43を設けたガス管路17、18、27
は、中空の針によって刺し通し得る弾性ストッパ41によ
ってその最上端部が閉じられている特許請求の範囲第44
項或いは45項記載の使い捨てプローブ。