JP2706731B2 - 溶融金属の試料採取及び／又は温度測定用プローブ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は，溶融金属中に浸漬して該溶融金属の試料を
採取し及び／又は温度等を測定するためのプローブに関
する。

〔従来の技術〕

吹錬中に鋼浴等の溶融金属浴の温度等や，成分を測定
する方法としてサブランスシステムが公知である。即
ち，第10図示のように，溶融金属浴１を収納する転炉２
に対し，通常の酸素吹き込み用ランス３を下降させて溶
融金属浴中に吹錬を行うと共に，もう１本のランス（サ
ブランス）４を下降させて該サブランスの下端に取付け
たプローブ５を吹錬中の浴１中に浸漬せしめ，該プロー
ブ５により温度等の測定や試料の採取を行っている。

第11図ないし第13図に示すように，サブランス４は，
下端に突起６を設け，該突起６の上方に位置して径大と
なる肩部７を備える。プローブ５は，紙管等により形成
された管部８の下端に，同じく紙管等により形成された
試料採取及び／又は計測部９を設け，その中に測温セン
サー，酸素センサー，試料採取容器等を具備する。前記
管部８の上端には，紙管等により形成された連結筒10が
設けられる。プローブ５をサブランス４の下端に取付け
る作業は機械的に行われる。即ち、プローブ５を固定し
た状態で，該プローブの上方よりサブランス４を下降せ
しめ，前記突起６を連結筒10に圧入し嵌着する。前記突
起６は連結筒10に挿入されるとプローブ５内のコネクタ
（図示省略）と結合し，プラグ及びソケットによる電気
的連結を構成する。

〔発明が解決しようとする課題〕

サブランス４によりプローブ５を転炉２内に挿入する
と，転炉２内には細かい溶融金属細粒が浮遊（スピッテ
ィング）状態にあるから，この溶融金属細粒がプローブ
５及びサブランス４の外周面に付着する。また，転炉２
内には高温雰囲気ガスが充満している。このため，プロ
ーブ５の連結筒10は，溶融金属細粒12及び高温雰囲気ガ
スにより外周面を燃焼される。この燃焼の結果，連結筒
10の上端縁も燃焼され，サブランス４の肩部７との間に
隙間13を生じる（第11図）。（サブランス肩部の摩耗に
よる機械的変形，又は突起６の曲がり等により，プロー
ブをサブランスに取付けたときに既に隙間13を生じてい
る場合もある。） 次にサブランス４を下降させることによりプローブ５
の試料採取及び／又は計測部９を溶融金属１に浸漬する
と，溶融金属１がスプラッシュされ，飛散した溶融金属
がサブランス４及びプローブ５の外周面に付着する。ま
た，吹錬中の溶融金属１は炉内にて飛散（スロッピン
グ）状態にあるから，飛び跳ねる溶融金属がサブランス
４及びプローブ５の外周面に付着する。その結果，上述
した連結筒10の燃焼を促進し，隙間13を拡大する。

試料の採取及び／又は温度等の測定を終えてサブラン
ス４を上昇させ，プローブ５を転炉２から引き上げる
と，サブランス４の外周面に付着していた溶融金属が垂
れ下がりプローブ５側へと移動し，前記隙間13に浸入す
る。溶融金属は浸入時に隙間13を拡大すると共に，その
後，冷却凝固し，地金14となる（第12図）。この地金14
は，前記隙間13に充填されている結果，サブランス４の
肩部７を包み覆う塊状地金部14aを形成する。

サブランス４は，転炉２から引き上げた後，プローブ
５を取外し，別の新たなプローブを取付けて再び転炉２
に挿入され，以後，このような作業を繰返して行われ
る。ところで，プローブの取外しに際して，サブランス
４の突起６からプローブ５の連結筒10を引き抜くと，上
述した塊状地金部14aがサブランスの肩部７を包みこむ
ように付着しているため，該肩部７から容易に剥離せ
ず，連結筒10上で凝固した地金14bと分断されて肩部７
側に残存する（第13図）。

このような塊状地金14aがサブランス肩部７に付着残
存することを許すと，繰返し行う試料採取及び／又は温
度等測定の作業のたびに，付着した地金14aが次第に成
長して大きな塊状を成し，遂には新たなプローブをサブ
ランスに取付けることが不可能になってしまう。即ち，
突起６とコネクタ（図示省略）との電気的連結を不可能
ならしめることになる。

〔課題を解決するための手段〕

サブランスとプローブの連結部における地金付着を防
止する技術として，本出願人は，既に実開昭61−17667
号を提案した。これによれば，プローブの連結筒が高温
時ガスを発生し，ガス発生後は炭化物として残留する材
料により形成されているため，上述したスピッティング
状態の溶融金属細粒を連結筒の外周上で跳ね退ける作用
を期待することができ，溶融金属の付着防止に寄与する
ことが確認された。然しながら，ガス発生後に炭化物と
して残留する既燃焼物は，機械的強度が脆弱であるた
め，サブランが，スプラッシュ又はスロッピングによる
溶融金属の衝当を受けて振動したり，吹錬中，転炉内の
酸素及び酸素反応ガスの激しい流れを受けて振動し，更
には，プローブ自体が吹錬中の溶融金属の激しい動きに
より揺動すると，該既燃焼物が部分的に崩壊し，時とし
て連結筒とサブランス肩部との間に上述したような好ま
しくない隙間を形成してしまうことが確認された。

一方，サブランスとプローブの連結部に弾性リングシ
ールを介在させたものが特開昭60−203856号として公知
である。然しながら，このような弾性リングシールは，
高温により燃焼し，その結果，連結筒とサブランス肩部
との間に上述したような好ましくない隙間を形成するか
ら，結局，上記課題を解決することはできない。

本発明は、上記課題を解決した溶融の試料採取及び／
又は温度測定用プローブを提供するものであり、その手
段として構成したところは、サブランスの下端に装着す
ることにより溶融金属の試料を採取し及び／又は温度を
測定するプローブであって、サブランス下端の突起を挿
着せしめた状態で該突起上方のサブランス肩部に対面す
る上部環状縁を備えた連結筒をプローブの上部に設けた
ものにおいて：前記連結筒が、高温時ガスを発生する材
料から成るガス発生手段を該筒の外周面に構成すると共
に、溶融金属付着時に該溶融金属を凝固せしめる金属材
料から成る金属凝固手段を前記上部環状縁に構成し、更
に、サブランス肩部の押圧力により前記金属材料を圧潰
せしめ該サブランス肩部に密接せしめるシール手段を構
成した点にある。

〔実 施 例〕

以下図面に基づいて本発明の実施例を詳述する。

本発明において，プローブ５は，第11図に示した従来
例と同様に，紙管等により形成された管部16の下端に，
同じく紙管等により形成された試料採取及び／又は計測
部（図示せず）を設ける一方，前記管部16の上端に連結
筒17を設ける。前記試料採取及び／又は計測部には測温
センサー，酸素センサー，試料採取容器等が内装され
る。前記管部16内にはコネクタ（図示せず）が配置され
る。

サブランス４は，上述した通り，突起６及び肩部７を
備える。プローブ５を固定した状態で，該プローブ５の
上方からサブランス４を下降せしめ、突起６を連結筒17
に圧入嵌着することにより，プローブ５をサブランス４
に機械的に取付ける。突起６はコネクタ（図示せず）と
結合され，電気的に連結される。

本発明において，前記連結筒17は，高温時ガスを発生
する材料から成るガス発生手段19と，溶融金属付着時に
該溶融金属を凝固せしめる金属材料から成る金属凝固手
段20と，サブランス肩部７の押圧力により前記金属材料
を圧潰せしめ該サブランス肩部に密接するシール手段40
とを構成する（第１図）。前記ガス発生手段19は，少な
くとも連結筒17の外周面に構成されており，前記金属凝
固手段20及びシール手段40は，少なくともサブランス肩
部７に対面する連結筒17の上部環状縁に構成されてい
る。

図示実施例において，連結筒17は，紙管から成る内筒
17aを管部16に外挿し固着しており，該内筒17aの下半部
に紙管から成る外筒17bを外挿し固着すると共に，該内
筒17aの上半部に前記ガス発生手段19・金属凝固手段20
・シール手段40を具備した保護筒17cを外挿し固着して
いる。

前記ガス発生手段19を構成するための，高温時ガスを
発生する材料としては，例えば、クロロプレンゴム等の
合成ゴム材料，或いはフェノール樹脂又は尿素樹脂等の
高分子系合成樹脂材料を用いることができる。

前記金属凝固手段20を構成するための，溶融金属付着
時に該溶融金属を凝固せしめる金属材料としては、不特
定多数の金属材料から任意に選択することが可能である
が，計測対象の溶融金属と同質材であることが最も好ま
しい。例えば，銑又は鋼の溶融金属に対してはSS材を用
い,SUSの溶融金属に対してはSUS材を用いるのが良い。

保護筒17cを形成するための実施例を第６図ないし第
９図に示している。

第６図において，保護筒17cは，径方向に積層された
複数層のネット体41から成る。このネット体41は、金属
製の線材42を上述の高温時ガス発生材料43により被覆し
て形成した被覆線材44を素材とし，この被覆線材44を編
織して形成されている。このネット体41から成る保護筒
17cは，該筒の上縁において前記金属製線材42を露出せ
しめた金属ネット部41aを有する。即ち，この金属ネッ
ト部41aにおいてネット体41は前記被覆材料43を有しな
い。このような保護筒17cは，金属製線材42から成るネ
ット体41を上述の高温時ガス発生材料43の溶融浴中に浸
漬せしめ，ネット体41の金属ネット部41aのみを除いて
該材料42を付着せしめることにより簡便に製作できる。
而して，保護筒17cは，前記被覆材料43により外周面に
ガス発生手段19を構成する一方，前記金属ネット部41a
により上部環状縁に金属凝固手段20及びシール手段40を
構成する。

第７図において，保護筒17cは，径方向に積層された
複数層のシート体45から成る。このシート体45は，金属
シート46を上述の高温時ガス発生材料47により被覆して
形成した被覆板48から成り，必要に応じ適宜打抜孔49を
多数開設している。そして，このシート体45から成る保
護筒17cは，該筒の上縁において前記金属シート46を露
出せしめた金属シート部45aを有する。即ち，この金属
シート部45aには前記被覆材料47を有しない。尚，金属
シート部45aは，サブランス肩部の押圧力を受けたとき
圧潰し易いように切欠45b等を形成されているのが好ま
しい。この際，図例では金属シート部45aを上方に直立
せしめたものを示しているが，サブランス肩部の押圧力
により容易に折曲状に圧潰されるように，該金属シート
部45aを外周向き又は内周向きに傾斜して起立せしめて
も良い。或いは，切欠45bを介して金属シート部45aに形
成された多数の爪片を，その列設方向に関して，外周向
きに傾斜して起立せしめた爪片と，内周向きに傾斜して
起立せしめた爪片とが交互に配置されるように構成して
も良い。このような保護筒17cは，金属シート46を上述
した上縁の金属シート部45aのみを除いて材料47により
被覆することによって簡便に製作できる。而して，保護
筒17cは，前記被覆材料47により外周面にガス発生手段1
9を構成する一方，前記金属シート部45aにより上部環状
縁における金属凝固手段20及びシール手段40を構成す
る。

第８図において，保護筒17cは，高温時ガス発生材料
から成るシート50と，該シート50の内周側に重合配置さ
れた金属板51とから成る。金属板51はシート50の上縁を
被うフランジ51aを有し，更に，該フランジ51aから起立
する突条51bを有する。突条51bは，サブランス肩部の押
圧力を受けたとき圧潰し易いように切欠51c等を形成さ
れているのが好ましい。この際，サブランス肩部の押圧
力により容易に折曲状に圧潰されるように，該突条51b
を外周向き又は内周向きに傾斜して起立せしめても良
い。或いは，切欠51cを介して突条51bに形成された多数
の爪片を，その列設方向に関して，外周向きに傾斜して
起立せしめた爪片と，内周向きに傾斜して起立せしめた
爪片とが交互に配置されるように構成しても良い。而し
て，保護筒17cは，前記シート50により外周面にガス発
生手段19を構成する一方，前記金属板51の突条51bによ
り上部環状縁における金属凝固手段20及びシール手段40
を構成する。

第９図において，連結筒17は，紙管から成る内筒17a
の内周部に金属板52を重合配置する一方，該内筒17aの
外周部に高温時ガス発生材料から成るシート53を重合配
置している。前記金属板52は，内筒17aの上縁を被うフ
ランジ52aを有すると共に，該フランジ52aに一連に成形
され周方向に管状に延びる折曲部52bを備えている。而
して，保護筒17cは，前記シート53により外周面にガス
発生手段19を構成し，前記金属板52の折曲部52bにより
上記環状縁における金属凝固手段20及びシール手段40を
構成する。

ところで，本発明のシール手段40は，上述のように，
サブランス肩部７の押圧力により金属材料を圧潰し，該
サブランス肩部７に密接せしめ，溶融金属の自由な浸入
をある程度妨げるものであれは足り，サブランス肩部７
に気密的に密着することまでは要求しない。従って，本
明細書中「シール」の語は，厳格なシールの意味ではな
く，部分的に微細な隙間を有する場合等を含む広い意味
に解すべきことを了解されたい。

〔作用〕

プローブ５をサブランス４に取付けるに際しては，プ
ローブ５を固定した状態で，該プローブ５の上方からサ
ブランス４を下降せしめ，突起６を連結筒17に圧入嵌着
することにより，機械的取付けが行われる。サブランス
４の下降押圧力は大であるため，連結筒17のシール手段
40はサブランス肩部７により押し潰される。この圧潰に
よる変形時，シール手段40は金属材料の塑性変形により
サブランス肩部７の表面に馴染んで密接する（第２
図）。このため，たとえサブランス肩部７が摩耗により
不規則的に変形していても，該肩部７と連結筒17との間
に隙間を生じることはない。

サブランス４によりプローブ５を転炉２内に挿入する
と，連結筒17のガス発生手段19からガスが発生する。即
ち，上述したクロロプレンゴム等の合成ゴム，或いはフ
ェノール樹脂等の高分子系合成樹脂の場合，燃焼してガ
スを発生し，ガス発生後は炭化物として残留する。この
ガス発生により、転炉２内に浮遊（スピッティング）す
る細かい溶融金属細粒M1は連結筒17の外周から跳ね退け
られる（第３図）。従って，該溶融金属細粒M1が連結筒
17に付着することは防止される。

次に，サブランス４を下降させることによりプローブ
５の試料採取及び／又は計測部を溶融金属中に浸漬する
と，溶融金属がスプラッシュされ，飛散した溶融金属が
サブランス４及びプローブ５の外周面に付着する。ま
た，吹錬中の溶融金属は炉内にてスロッピング状態にあ
るから，飛び跳ねる溶融金属がサブランス４及びプロー
ブ５の外周面に付着する。然しながら，この間，連結筒
17のガス発生手段19はガスを発生し続けているから，溶
融金属は一旦，連結筒17に付着しても直ちにガスにより
吹き飛ばされ落下せしめられる。

試料の採取及び／又は温度等の測定を終えてサブラン
ス４を上昇させ，プローブ５を転炉２から引き上げる
と，サブランス４の外周面に付着していた溶融金属は垂
れ下がりプローブ５側へと移動する。この際，サブラン
ス肩部７と連結筒17との間には従来のような隙間は形成
されておらず，金属材料を圧潰せしめたシール部40が充
填されているので，垂れ下がる溶融金属はプローブ５の
下方へと円滑に移動する（第４図）。ところで，サブラ
ンスがスプラッシュ又はスロッピングによる溶融金属の
衝当を受けて振動したり，吹錬中，転炉内の酸素及び酸
素反応ガスの激しい流れを受けて振動し，更には，プロ
ーブ自体が吹錬中の溶融金属の激しい動きにより揺動す
ることにより，サブランス４とプローブ５が相互に相反
する方向に偏位するような力を受ける結果，時として連
結筒17のシール部40とサブランス肩部７との間に僅かの
隙間を生じてしまうことがある。ところが，本発明にお
いては，このような僅かな隙間が生じている万一の場合
において，前記溶融金属が該隙間に浸入することがあっ
ても，前記金属材料を圧潰して成るシール手段40が同時
に金属凝固手段20として機能し，溶融金属が該手段20の
上に来ると速やかに冷却凝固せしめることができる。

サブランス４からプローブ５を取外し，これを別の新
たなプローブと取替えるに際し，サブランス４の突起６
からプローブ５の連結筒17を引き抜くと，前記連結筒17
の外周にて凝固した塊状地金15は，連結筒17に付着して
サブランス肩部７から引き剥がされる。従って，サブラ
ンス肩部７には従来のような地金残存を生じない（第５
図）。

尚，保護筒17cを上記第６図及び第７図のように構成
しておけば，サブランス４の外周から保護筒17cの外周
面に垂れ下がり移動する溶融金属が，保護筒17cに強固
に固着されるという好結果を得ることができる。例え
ば，第６図示の実施例においては，保護筒17cを構成す
るネット体41の被覆材料43はガス発生して燃焼した後は
炭化物として残留するが、サブランス４が，スプラッシ
ュ又はスロッピングによる溶融金属の衝当を受けて振動
したり，吹錬中，転炉内の酸素及び酸素反応ガスの激し
い流れを受けて振動し，更には，プローブ自体が吹錬中
の溶融金属の激しい動きにより揺動すると，前記残留炭
化物が部分的に崩壊し，金属製線材42を露出するため，
垂れ下がって来た溶融金属が該線材42に凝着すると共に
ネットに絡んで凝固し塊状地金15を形成する。また，第
７図示の実施例においては，垂れ下がって来た溶融金属
がシート体45の打抜孔49に絡み，金属板46に凝着して塊
状地金15を形成する。従って，前述のように、サブラン
スからプローブを引き抜いた際，塊状地金15がプローブ
に追従してサブランス肩部から好適に引き剥がされるこ
とになる。

〔発明の効果〕

本発明は以上のように構成した結果，次の効果を奏す
る。

（１） ガス発生手段19により連結筒17の外周面からガ
スを発生せしめるものであるから，該連結筒17に溶融金
属が付着することを防止できる。

（２） 連結筒17とサブランス肩部７との間には金属材
料を圧潰することにより密接せしめて成るシール手段40
が設けられているので，サブランスからプローブへと垂
れ下がり移動する溶融金属がサブランス肩部７と連結筒
17との間に差込み状に浸入することを確実に防止でき
る。

（３） 仮に，前記シール手段40が充分でなく，該シー
ル手段40とサブランス肩部７との間に微小隙間を生じた
万一の場合でも，該微小隙間に浸入しようとする溶融金
属は，前記シール手段上に来ると直ちに金属凝固手段20
により冷却凝固させられ，それ以上，隙間に深く浸入す
ることを防止される。

（４） このため，サブランスからプローブを引き抜く
に際して，前記連結筒17上で凝固した塊状地金15は，プ
ローブ側に追従してサブランス肩部から引き剥がされ，
従来のようにサブランス肩部に残存付着することはな
い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例の要部を示す縦断面図，第２
図はプローブをサブランスに機械的に取付けた状態の縦
断面図，第３図は転炉内で溶融金属細粒を受けている状
態の縦断面図，第４図はサブランス外周の溶融金属がプ
ローブ側へ垂れ下がり移動した状態の縦断面図，第５図
はプローブをサブランスから引き抜いた状態を示す縦断
面図，第６図は連結筒を構成する保護筒の第１実施例を
示す切欠斜視図，第７図は同第２実施例を示す切欠斜視
図，第８図は同第３実施例を示す切欠斜視図，第９図は
同第４実施例を示す切欠斜視図，第10図は酸素ランス及
びサブランスを挿入した状態の転炉を示す縦断面図，第
11図は従来のプローブをサブランスに取付けた状態で転
炉内の溶融金属細粒を受けている状態の一部縦断面正面
図，第12図は同従来例においてサブランス外周の溶融金
属がプローブ側へ垂れ下がり移動した状態の縦断面図，
第13図は同従来例においてプローブをサブランスから引
き抜いた状態を示す縦断面図である。 １……溶融金属,2……転炉,3……酸素ランス,4……サブ
ランス,5……プローブ,6……突起,7……肩部,13……隙
間,15……塊状地金,16……管部,17……連結筒,17a……
内筒,17b……外筒,17c……保護筒,19……ガス発生手段,
20……金属凝固手段,40……シール手段。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】サブランスの下端に装着することにより溶
   融金属の試料を採取し及び／又は温度を測定するプロー
   ブであって、サブランス下端の突起を挿着せしめた状態
   で該突起上方のサブランス肩部に対面する上部環状縁を
   備えた連結筒をプローブの上部に設けたものにおいて： 前記連結筒が、高温時ガスを発生する材料から成るガス
   発生手段を該筒の外周面に構成すると共に、溶融金属付
   着時に該溶融金属を凝固せしめる金属材料から成る金属
   凝固手段を前記上部環状縁に構成し、更に、サブランス
   肩部の押圧力により前記金属材料を圧潰せしめ該サブラ
   ンス肩部に密接せしめるシール手段を構成したことを特
   徴とする溶融金属の試料採取及び／又は温度測定用プロ
   ーブ。