JP2639615B2 - 溶融金属から元素分析用サンプルを採取する鋳型 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、溶融金属、例えば溶鋼
の元素分析用サンプルを採取する鋳型に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】例えば、製鉄業の製鋼工程においては、
鋼の精錬過程で鋼材となる溶鋼中の各種元素の成分分析
を行うために、サンプル採取鋳型を溶鋼中に浸漬し、溶
鋼サンプルを採取している。採取された金属サンプルの
形状は、図５に示すように、例えば、約３０ｍｍ径、高
さ５０ｍｍの円柱状サンプルである。

【０００３】この円柱状サンプルの採取に際して、該円
柱状サンプルとなる溶鋼の一部がサンプル採取鋳型の側
面に流れた状態で凝固付着し、サンプル採取鋳型から凝
固した円柱状サンプルの抜き出し分離をできなくするこ
とから、特開昭５０−１２９２９４号公報に示すよう
に、鋳型の上端面あるいは側面に地金付着防止剤を塗布
し、上記溶鋼地金の凝固、付着を抑制する方法が知られ
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記特開昭５０−１２
９２９４号公報の方法によると、サンプリングの仕方に
よってはサンプリングが完了するまでに地金付着防止剤
が溶鋼熱によって先行反応して消失してしまい、鋳型の
上端面などに部分的に地金が付着、凝固することがあ
る。上記鋳型の上端面等に部分的とはいえ地金が付着、
凝固すると、サンプルと鋳型及び地金をそれぞれに分離
することが困難となり、鋳型のままの状態で切断機で
（図示せず）切断し、サンプルを取り出すという煩雑な
作業となるので、鋼の精錬過程で成分調製のための成分
判明時間に遅れを生じ、精錬コストなどの損失の原因と
なる。

【０００５】また、極低炭素溶鋼等のように分析対象元
素が微量となる溶融金属のサンプリングに際して、上記
地金付着防止剤がペースト状とかフイルム状であって、
結合剤あるいは接着剤として有機系物質が介在している
とこの地金付着防止剤は溶鋼熱によって分解してガス状
物を発生するので湯切り効果は見られるが、有機物質が
サンプル内に混入し、サンプル中の炭素濃度が溶鋼中の
炭素濃度より高くなってしまう。また、上記同様にペー
スト状の酸化物系物質を用いるとガス発生とか熱膨張等
で湯切り効果は見られるが、酸化物がサンプル内に混入
しサンプル中の酸素濃度が溶融金属中の酸素濃度より高
くなってしまう。

【０００６】本発明は、上記したような問題を解決する
ものであり、鋳型上端部に地金が付着するのを防止する
ことでサンプルと鋳型とが地金で連結することがなく、
また、炭素、酸素等の分析対象元素の汚染のないサンプ
ル採取鋳型を提供する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、溶融金属から
元素分析用サンプルを採取する鋳型であって、サンプル
採取鋳型の上部内周壁部に、溶融金属との濡れ性の悪い
物質で構成した湯切り堰を嵌装配置したものにおいて、
上記サンプル採取鋳型の上端部に金属製の蓋を嵌装し、
溶融金属との濡れ性の悪い物質として石英ガラスを使用
することを特徴とする溶融金属から元素分析用サンプル
を採取する鋳型である。

【０００８】また本発明は、溶融金属から元素分析用サ
ンプルを採取する鋳型であって、サンプル採取鋳型の上
部内周壁部に、溶融金属との濡れ性の悪い物質で構成し
た湯切り堰を嵌装配置し、上記湯切り堰の上端部に金属
製の蓋を嵌装したものにおいて、溶融金属との濡れ性の
悪い物質として石英ガラスを使用することを特徴とする
溶融金属から元素分析用サンプルを採取する鋳型であ
る。

【０００９】

【作用】本発明は、サンプル採取鋳型の上部内周壁部
に、溶融金属との濡れ性の悪い物質で構成した湯切り堰
を嵌装配置し、上記サンプル採取鋳型の上端部に金属製
の蓋を嵌装したので、該サンプル採取鋳型の取扱操作時
に何らかの機械的衝撃があっても、湯切り堰の脱落を防
止し、また該サンプル採取鋳型を溶融金属中に浸漬する
際に、溶融金属浴表面に介在しているスラグの流入を防
止して溶融金属中に浸漬できる。また溶融金属中におい
て該溶融金属の熱によって上記金属製の蓋は溶解される
ので、鋳型内に溶融金属が流入し、所望の金属サンプル
が採取できる。

【００１０】また、上記サンプル採取鋳型および該鋳型
の上部内周壁部に嵌装配置した湯切り堰は溶融金属の熱
で昇温され、その熱膨張によって両者は強固に密着し、
鋳型内に流入する溶融金属による浮力に対抗して湯切り
堰の位置を保持するので、後述する湯切り堰の機能を完
全に発揮することができる。

【００１１】また、上記サンプル採取鋳型を溶融金属中
から引き上げる時、鋳型上面部に溶融金属が盛り上がっ
た状態で溶融金属浴表面のスラグ層を通過するので、鋳
型内へのスラグの流入は防止できる。また、溶融金属浴
表面から引き上げた直後の鋳型上部において、鋳型上端
部に滞留する溶融金属は湯切り堰によって鋳型内面側と
鋳型外周側に分断されるので、鋳型の外周側面に溶融金
属が付着、凝固したとしても、この凝固金属と鋳型内の
凝固金属は縁切りされている。従って、採取後凝固した
金属サンプルは若干収縮するので簡単に鋳型から取り出
せる。

【００１２】また、サンプル採取鋳型の上部内周壁部に
湯切り堰を嵌装配置したので、図４に示したように、採
取された金属サンプルの上側部には該金属サンプルの最
大外形より小さい小径部７が形成され、上記金属サンプ
ル上端部に若干量でも鋳張りが発生しても、その鋳張り
は上記小径部７の範囲内に収まるので、該金属サンプル
を分析場に例えば気送管で輸送する場合、そのまま気送
することができる。

【００１３】また本発明において、上記湯切り堰の上端
部に金属製の蓋を嵌装した態様のサンプル採取鋳型であ
ると、上述した金属製の蓋による湯切り堰の取扱時の保
持効果以外の作用効果が達成されると共に該金属製の蓋
を小型化できるものである。

【００１４】上記本発明において使用する湯切り堰は、
サンプル採取に要する作業時間内において溶融金属の温
度によって溶解しない物質であることは言うまでもない
ことであるが、特性として溶融金属との濡れ性が悪い物
質を選択使用するものである。具体的には、溶融金属が
溶鋼の場合は石英ガラスが使用できる。

【００１５】上記湯切り堰は、例えば鋼で構成されたサ
ンプル採取鋳型の上部内周壁部に嵌装配置するものであ
り、その外面構造は鋳型内面構造に相似した形状とする
ことが好ましい。例えば、サンプル採取鋳型の内面、即
ち、採取サンプルを収納する部分は、その製造を簡単に
行うために、深さ方向に若干テーパーを有する円筒状の
凹部に形成されている。従って、上記湯切り堰はその外
面形状を円形状とすればよい。尚、上記湯切り堰はその
外面形状が多角形状であってもよく、逆に、鋳型内面形
状が多角形であっても採取される分析用サンプルとして
は何ら支障はないものである。

【００１６】上記湯切り堰とサンプル採取鋳型との相対
関係において重要なことは、上記サンプル採取鋳型を溶
融金属中に浸漬した際に、該鋳型内に流入する溶融金属
によって湯切り堰に発生する浮力に所定時間だけ対抗し
て保持されていることである。この保持力を得るために
は、上記サンプル採取鋳型の上部内周壁部に湯切り堰
を、例えば、游動しない程度に嵌装配置すればよい。即
ち、上記湯切り堰を嵌装配置したサンプル採取鋳型を溶
融金属中に浸漬することによって、溶融金属の温度及び
浸漬時間によって定まる該鋳型と湯切り堰の温度上昇に
起因する熱膨張によって充分な保持力が発現する。

【００１７】上記湯切り堰による溶融金属の分断効果
は、サンプル採取鋳型の上部内周壁部に嵌装配置した状
態で、該鋳型の上端面から湯切り堰の上端が少しでも突
出していれば期待できるものであるが、不測の事態を考
慮すると２ｍｍ以上突出させることが好ましい。この突
出高さは高くなる程その効果は確実に発揮され、また、
鋳型の上部内周壁部への嵌装配置操作の容易さ等が期待
されるが、この湯切り堰は消耗品であり、あまり高くす
るとその費用が高くなるだけでなく後述する金属製の蓋
の高さが高くなって費用がかかり、経済的でないので例
えば２５ｍｍまでとすることが好ましい。

【００１８】上記湯切りの厚みは、その湯切り堰を構成
する物質の材質、溶融金属の温度及び流動圧等の耐久性
の面と、採取された金属サンプル上端部に若干量でも鋳
張りが発生した場合の気送管による搬送での影響を考慮
して設定することができるものであり、例えば、その厚
さは０．１から１０ｍｍとすることが好ましい。

【００１９】上記サンプル採取鋳型の上端部に嵌装する
金属性の蓋は、サンプル採取鋳型を溶融金属中に浸漬す
る際に、溶融金属浴表面に介在しているスラグが鋳型内
に流入することを防止し、溶融金属中に浸漬したらその
熱で直ちに溶解されるという機能が望まれている。この
金属製の蓋は溶融金属中で溶解して逸散するが、その一
部はサンプル採取鋳型に流入する可能性がある。

【００２０】従って該金属製の蓋の材質としては、溶融
金属と同等の成分含有量の金属あるいはその純度が高い
金属、また採取した金属サンプル中の分析対象元素でな
い金属で構成するものである。例えば溶融金属が溶鋼で
ある場合、該溶鋼と同一成分含有量の鋼材もしくはより
高純度の鋼、鉄が使用できる。また、上記サンプリング
対象の溶鋼において、例えば、アルミニウムの分析を実
施しない場合であるとアルミニウム製の蓋とすることが
できる。

【００２１】また、上記金属製の蓋を構成する金属の量
はスラグの流入を防止する範囲において少量であるほど
よく、材質との組合せにおいてその溶解性を考慮してそ
の厚みを設定することが望まれる。例えば炭素濃度２０
ｐｐｍ程度の高純度鋼を用いる場合であると、０．０１
から０．１５ｍｍが好ましい。

【００２２】以下、本発明を図面にもとづいて具体的に
説明する。図１〜図２は溶鋼のサンプリングに適用する
本発明のサンプル採取鋳型１の断面を示している。図示
していないが、サンプル採取鋳型１の側部には該サンプ
ル採取鋳型１を取り扱い操作するための柄が設けられて
いる。該サンプル採取鋳型１はその本体２を鋼で構成さ
れ、その内部にはテーパー状の凹部３を設けてある。

【００２３】図１に示したサンプル採取鋳型１は、該サ
ンプル採取鋳型１のテーパー状凹部３を構成する上部内
周壁部に、例えば円筒状の石英ガラスからなる湯切り堰
４を嵌装、配置し、鉄板製の蓋５を嵌装して固定した様
態である。

【００２４】図２に示したサンプル採取鋳型１は、該サ
ンプル採取鋳型１のテーパー状凹部３を構成する上部内
周壁部に切り欠き段差部を形成し、この切り欠き段差部
に、例えば円筒状の石英ガラスからなる湯切り堰４を嵌
装、配置し、鉄板製の蓋５を嵌装して固定した様態であ
る。

【００２５】図３に示したサンプル採取鋳型１は、該サ
ンプル採取鋳型１のテーパー状凹部３を構成する上部内
周壁部に、例えば円筒状の石英ガラスからなる湯切り堰
４を嵌装、配置し、該湯切り堰４に鉄板製の蓋５を嵌装
した態様である。

【００２６】図４は、本発明に係わるサンプル採取鋳型
１を用いて溶融金属を採取して得られた金属サンプル６
の外観形状を示している。この金属サンプル６の形状は
その上側部に、該金属サンプル６の最大外径より小さい
小径部７が形成され、上記金属サンプル６の上端部に若
干量でも鋳張りが発生しても、その鋳張りは上記小径部
７の範囲内に収まる。

【００２７】

【実施例】

実施例１ 図１に示すように、鋳型１の上端内部に石英ガラス製リ
ング状の湯切り堰４を嵌装、配置し、炭素濃度約２０ｐ
ｐｍ、厚さ０．０５ｍｍの高純度鋼製の蓋５を嵌装して
溶鋼のサンプリングを行った。湯切り堰の寸法は厚み２
ｍｍ、長さは３ｍｍ、１０ｍｍ及び２０ｍｍの３種類を
準備した。得られた３つのサンプルは何れも湯切りが完
全に行われており、鋳型１からの取り出しは簡単にでき
た。長さ３ｍｍの場合は部分的に０．７ｍｍ程度のバリ
がでたがサンプル５の最大外径範囲内であり気送管搬送
には全く支障のないものであった。上記各サンプラーか
らのサンプル汚染はなかった。

【００２８】実施例２ 図２に示すように、鋳型１の上端内部を高さ５ｍｍ、幅
２ｍｍ削って段差部を形成し、この段差部に石英ガラス
製リング状の湯切り堰４を嵌装、配置し、炭素濃度約２
０ｐｐｍ、厚さ０．０５ｍｍの高純度鋼製の蓋５を嵌装
して溶鋼のサンプリングを行った。湯切り堰の寸法は厚
み３ｍｍ、長さは７ｍｍ、１０ｍｍ及び２０ｍｍの３種
類を準備した。いずれの場合も湯切りがほぼ完全に行わ
れており、簡単に鋳型１とサンプル６を分離できた。ま
た、上記サンプラーからのサンプル汚染はなかった。

【００２９】実施例３ 図３に示すように、鋳型１の上端部に石英ガラス製リン
グ状の湯切り堰４を嵌装、設置し、この湯切り堰４に炭
素濃度約２０ｐｐｍ、厚さ０．０５ｍｍの高純度鋼製の
蓋５を嵌装して溶鋼のサンプリングを行った。湯切り堰
の寸法は厚み２ｍｍ、長さは５ｍｍ、１０ｍｍ及び２０
ｍｍの３種類を準備した。いずれの場合も湯切りがほぼ
完全に行われており、簡単に鋳型１とサンプル６を分離
することができた。また、上記サンプラーからのサンプ
ル汚染はなかった。

【００３０】溶鋼から同じタイミングで採取した３つの
サンプルの各実施例における、湯切り堰の高さ１０ｍｍ
を代表例とし、発光分光分析法による炭素の分析値と不
活性ガス融解法による酸素分析値、鋳型サンプルとの分
離性の結果を表１に示す。

【００３１】

【表１】

【００３２】

【発明の効果】本発明によると、サンプル採取において
問題となっているサンプルの取り出し困難性及び成分汚
染現象は認められない。また、簡単にサンプルの取り出
しが行えるので、従来の取り出しで避けられなかった、
サンプル取り出しのための切断工程を削除できるばかり
か、工程間も短縮できる。さらに、サンプルはそのまま
気送管で分析部門まで搬送することが可能であり、成分
調製工程時間も短縮できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施態様を示す断面説明図。

【図２】本発明の他の実施態様を示す断面説明図。

【図３】本発明のさらに別の実施態様を示す断面説明
図。

【図４】本発明により採取されるサンプルの斜視図。

【図５】従来のサンプルの斜視図。

【符号の説明】

１ 鋳型 ２ 鋳型１の鋼製本体 ３ テーパー状凹部 ４ 湯切り堰 ５ 金属製の蓋 ６ 金属サンプル ７ 金属サンプルの小径部

フロントページの続き (72)発明者 田中 勲 東京都台東区台東１−６−６ リケン工 業株式会社内 (56)参考文献 実開 昭61−84564（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭63−157662（ＪＰ，Ｕ)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 溶融金属から元素分析用サンプルを採取
   する鋳型であって、サンプル採取鋳型の上部内周壁部
   に、溶融金属との濡れ性の悪い物質で構成した湯切り堰
   を嵌装配置したものにおいて、上記サンプル採取鋳型の
   上端部に金属製の蓋を嵌装し、溶融金属との濡れ性の悪
   い物質として石英ガラスを使用することを特徴とする溶
   融金属から元素分析用サンプルを採取する鋳型。
2. 【請求項２】 溶融金属から元素分析用サンプルを採取
   する鋳型であって、サンプル採取鋳型の上部内周壁部
   に、溶融金属との濡れ性の悪い物質で構成した湯切り堰
   を嵌装配置し、上記湯切り堰の上端部に金属製の蓋を嵌
   装したものにおいて、溶融金属との濡れ性の悪い物質と
   して石英ガラスを使用することを特徴とする溶融金属か
   ら元素分析用サンプルを採取する鋳型。