JP2745356B2

JP2745356B2 - 溶融金属試料の採取装置

Info

Publication number: JP2745356B2
Application number: JP4148721A
Authority: JP
Inventors: 育平阪口; 喜輝繁田; 俊幸北浦
Original assignee: 川惣電機工業株式会社
Priority date: 1992-05-15
Filing date: 1992-05-15
Publication date: 1998-04-28
Anticipated expiration: 2013-04-28
Also published as: JPH0674949A

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
料の採取装置に関する。

【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の採取装置は、下方か
ら溶融金属を流入せしめる流路と、前記流路の上部に連
通され溶融金属を充填凝固せしめる試料採取室とを形成
する所謂下注式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、前記流路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、前記流路内に収容されてい
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、前記流路を経て
試料採取室に充填される。そこで、流路内に脱酸剤を収
容した装置においては、流入する溶融金属は、流路内で
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、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、溶融金属が流路
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。そこで、流路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、流路に流入した溶融金
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、このようなサンプラーにより採
取された金属試料は、試料の表面を研磨し、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。このため、従来、
試料の表面を研磨し発光分光分析するに際しては、分析
を繰り返しながら、研磨面が良質な分析面となるまで何
度も研磨しなければならず、時間と労力を浪費する。従
って、分析不良を生じた場合、改めて、分析良好な凝固
試料を期待して再度試料の採取を行っているのが現状で
ある。

【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路から試料採取
室に流入せしめ凝固させてしまうため、前記分析面を含
む凝固試料の内部に残存ガスが気泡状に広範囲にわたり
混在することによる巣が見られ、このため、試料表面の
研磨に際し、巣のない分析面を得ることが困難であり、
従って、発光分光分析の時、ほとんどの場合に異常発光
を生じてしまい、安定した分析作業が得られない。

【００１０】また、第二に、従来試料採取装置では、流
路に収容された脱酸剤は、該流路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
た状態で流路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路から試料採取室に引き込ま
れる。一方、引き続き流路に流入する後続の溶融金属
は、もはや流路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、試料中に部分的な
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】特に、下注式のディスク形サンプラーの場
合、流路を経て試料採取室に最初に流入する溶融金属が
先ず試料採取室の内壁面に付着して凝固を開始し、試料
採取室の内壁面に沿って延びる凝固膜を形成する。そし
て、後続の流入する溶融金属が前記凝固膜に囲まれた空
間内に滞留し凝固する。そこで、採取されたディスク形
試料は、その発光分光分析に供される偏平な表面部分
を、主として、多量のガスを含有すると共に脱酸剤を引
き込みつつ最初に試料採取室に流入された溶融金属によ
り構成されているため、試料の分析面に、残存ガスによ
る巣と、偏在する脱酸剤による組成偏析を生じてしまう
ことになる。

【００１２】

【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、試料を採取するに際し、分析
面として供される表面部分に関して、ガスの残存防止と
脱酸剤の偏在防止を可能とした溶融金属試料採取装置を
提供するものである。

【００１３】そこで、本発明が第一の手段として構成し
たところは、金属凝固試料を採取するために、下方から
溶融金属を流入せしめる流路と、前記流路の上部に連通
され溶融金属を充填凝固せしめる試料採取室とを形成す
るサンプラーを具備し、前記流路内に脱酸剤を設けた溶
融金属試料採取装置において、前記試料採取室が室内の
ガスを室外へ排出可能とするガス抜き手段を有して成
り、溶融金属が流路に流入し該流路に充填せしめられた
後に溶融する閉止部材により前記流路と試料採取室の連
通部を閉塞すると共に、該閉止部材の融点が脱酸剤の融
点よりも高く且つ該閉止部材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、脱酸剤がＡｌであ
るのに対して、閉止部材を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。

【００１４】また、本発明が第二の手段として構成した
ところは、閉止部材が肉厚約０．０５ないし１．０ｍｍ
の金属薄板から成る点にある。

【００１５】また、本発明が第三の手段として構成した
ところは、閉止部材が突起、凹部、ピンホールの一つ又
は複数から選ばれた溶融制御部を設けて成る点にある。

【００１６】本発明の実施態様において、少なくとも試
料採取室は、突き合わせ重合された一対の半割状分割片
により構成することができ、この分割片の合わせ面によ
り前記ガス抜き手段を構成することができる。或いは、
試料採取室の少なくとも頂部にガス抜き孔を形成し、こ
のガス抜き孔により前記ガス抜き手段を構成することも
できる。

【００１７】

【実施例】以下図面に基づいて本発明の実施例を詳述す
る。

【００１８】図１において、先端を下向きとする円筒状
の紙管製プローブ本体３２は、該プローブ本体３２の先
端部に内装されたシェルモールド等の成形物から成る保
持部材３３及びプローブ本体３２の先端に挿入されたセ
ラミックス等の成形物から成る栓体３４を介してサンプ
ラー４ａを収納している。

【００１９】前記サンプラー４ａは、下方から溶融金属
を流入せしめるための流路５ａを形成する流入案内管６
ａと、前記流路５ａの上部に連通され溶融金属を充填凝
固せしめるための概ね偏平な試料採取室７ａを形成する
試料採取容器８ａとを、上下に配置して構成されてお
り、これにより所謂下注式のディスク形サンプラーを構
成する。

【００２０】前記流入案内管６ａは、石英管又は鋼管等
から成り、栓体３４に保持された状態で該栓体３４から
下方に突出し、該突出端に開口された流入口１１ａを薄
鋼板等から成るキャップ３５により被包されている。こ
のキャップ３５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流入口１１ａを開口せしめ、該流入
口１１ａから溶融金属を流路５ａに流入せしめる。

【００２１】前記試料採取容器８ａは、鋼等の金属によ
り形成される。図例において、試料採取容器８ａは、半
割状に形成された一対の分割片から成り、一対の分割片
を突き合わせ重合することにより概ね偏平な試料採取室
７ａを構成している。この際、図示しないが、試料採取
室７ａは、厚肉部と薄肉部を一体に備えた試料を採取で
きるような分厚い採取室と薄い採取室を一連に形成した
構成としても良い。この場合、採取された試料は、厚肉
部の偏平面を研磨して発光分光分析に供されると共に、
薄肉部の一部分をパンチャー等により打抜き分離するこ
とにより該分離片を燃焼分析に供される。

【００２２】この試料採取容器８ａは、試料採取室７ａ
を前記流入案内管６ａに連通せしめるための連通路１４
ａを形成しており、この連通路１４ａは、流路５ａ及び
試料採取室７ａの内径よりも小径とされている。

【００２３】また、試料採取容器８ａは、試料採取室７
ａの室内のガスを室外へ排出可能とするガス抜き手段４
０を設けている。このガス抜き手段４０は、図例の場
合、試料採取室７ａの少なくとも頂部に形成された小さ
なガス抜き孔により構成されているが、該ガス抜き孔に
代えて又は該ガス抜き孔と併せて、前述した試料採取容
器８ａを構成する半割状の分割片の合わせ面に形成され
る僅かな隙間により構成しても良い。

【００２５】上記のような構成において、前記流路５ａ
の内部には、脱酸剤１８が設けられている。この脱酸剤
１８は、Ａｌ、Ｔｉ等により箔状（極薄板状）或いは線
状に形成され、流路５ａに収容されているが、その収容
方法は問わない。

【００２６】前記流路５ａから試料採取室７ａに至る連
通路１４ａは、閉止部材１９により閉塞されており、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、溶融金属が流路５ａに流入し該流
路５ａ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路１４ａ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
連通路１４ａを開口せしめる。

【００２７】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、流入案内管６ａと連通路
１４ａの段部の間に介装され、これにより流路５ａ側か
ら連通路１４ａを閉塞している。

【００２８】ところで、下注式のディスク形サンプラー
を構成する目的の下において、本発明のサンプラー４ａ
は、図１に示したような構成の他、図２（Ａ）ないし
（Ｃ）並びに図３（Ａ）及び（Ｂ）に示すような別の実
施態様を構成することが可能である。

【００２９】図２（Ａ）に示す実施態様において、流路
５ａは、流入案内管６ａにより形成された流入路１１ｂ
と、該流入案内管６ａと試料採取容器８ａの間に介装さ
れた流入案内容器６ｂにより形成された流入室５ｂとに
より構成されている。即ち、サンプラー４ａは、石英管
又は鋼管等から成る流入案内管６ａと、流入案内容器６
ｂと、試料採取容器８ａにより構成されており、流入案
内管６ａが流入路１１ｂを、流入案内容器６ｂが流入室
５ｂを、試料採取容器８ａが連通路１４ａ及び試料採取
室７ａをそれぞれ構成し、前記流入路１１ｂと流入室５
ｂにより流路５ａを構成している。尚、試料採取容器８
ａの連通路１４ａには石英等の連通案内管３７が挿入さ
れているが、必ずしもこのような連通案内管３７を設け
なくても良い。前記流入案内容器６ｂは、筒壁３８ａ
と、該筒壁３８ａの上下を施蓋する一対の板壁３８ｂ、
３８ｃとから成る。

【００３０】そこで、この実施態様においては、前記流
路５ａを構成する流入室５ｂに脱酸剤１８が収容されて
いる。そして、試料採取容器８ａ側の板壁３８ｃと筒壁
３８ａの間に閉止部材１９が介装され、該閉止部材１９
により流入室５ｂ側から連通路１４ａを閉塞している。

【００３１】図２（Ｂ）に示す実施態様は、図２（Ａ）
について説明したところと同様であるが、試料採取容器
８ａ側の板壁３８ｃが分割された重合自在な分割片３８
ｄ、３８ｅ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路１４ａを閉塞せしめている。

【００３２】図２（Ｃ）に示す実施態様は、図２（Ａ）
について説明したところと同様であるが、試料採取容器
８ａ側の板壁３８ｃに対して試料採取容器８ａの連通路
１４ａを挿入するに際し、板壁３８ｃに連通路１４ａを
挿入せしめる異径孔を形成し、該異径孔の異径段部と連
通路１４ａの挿入端との間に閉止部材１９を介装せし
め、この閉止部材１９により連通路１４ａを閉塞してい
る。

【００３３】図３（Ａ）及び（Ｂ）に示す実施態様にお
いて、流入案内容器６ｂ及び試料採取容器８ａと両容器
６ｂ、８ａを連通せしめる小径の連通路１４ａとが一体
に形成されたサンプラー４ａを構成する。このサンプラ
ー４ａは、半割状に形成された一対の分割片から成り、
一対の分割片を突き合わせ重合することにより構成さ
れ、前記流入案内容器６ｂに石英等の流入案内管６ａを
挿入し、この流入案内管６ａにより流入路１１ｂを構成
する。

【００３４】そこで、この実施態様においては、前記流
入案内容器６ｂにより形成された流入室５ｂに脱酸剤１
８を収容し、前記連通路１４ａ内に閉止部材１９を嵌合
し、この閉止部材１９により連通路１４ａを閉塞してい
る。

【００３５】前述のように、サンプラー４ａは、突き合
わせ重合される半割状の分割片から成るので、各分割片
の対向位置に周方向の溝を形成することにより、該溝に
円板状閉止部材１９の周縁を嵌合せしめることができ
る。

【００３６】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、流路５ａに流
入した溶融金属は、該流路５ａ内に十分に充填されるま
では試料採取室７ａに進入しない。即ち、溶融金属は、
攪拌流を伴って流路５ａ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７ａへの進入を妨げられてい
るので、流路５ａに充満せしめられ、そこで滞留せしめ
られる。

【００３７】従って、流路５ａに流入した溶融金属は、
流入直後は上部を閉止部材１９により閉塞された流路５
ａ内で攪拌流を伴い該流路５ａ内のエアを流入口１１ａ
より下方に押出すことにより外部へ排出し、このエア排
出と共に溶融金属中の不活性ガスの一部を排出する。こ
の際、溶融金属の攪拌流により、脱酸剤１８は、流路５
ａにおいて、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つつ溶融金属中に均質な分布状態の
下に混合せしめられ、流路５ａ内における溶融金属の全
体にわたる均質な脱酸処理を行う。

【００３８】また、溶融金属は、直ちに試料採取室７ａ
に進入せしめられることなく、閉止部材１９により閉塞
された流路５ａ内で滞留され、その間に該溶融金属中に
含有されている残存ガスを上方へと浮上せしめる。

【００３９】そこで、このような僅かの滞留時間の後、
閉止部材１９が溶融して流路５ａと試料採取室７ａの間
における閉塞状態を解き、連通部１４ａを開口すると、
前述のように上方に浮上したガスの分離と均質な脱酸処
理を施された溶融金属は、流路５ａから試料採取室７ａ
へと一挙に進入する。

【００４０】溶融金属が試料採取室７ａに進入するに際
し、該溶融金属は、予め上方に浮上せしめたガスを試料
採取室７ａの上方へ押上げ該試料採取室７ａ内のエアと
共にガス抜き手段４０を介して外部へ排出しつつ、該試
料採取室７ａの内壁面に沿って流れ、そこで凝固され
る。

【００４１】このように流路５ａから試料採取室７ａに
一挙に流入せしめられる溶融金属は、予めガスを浮上分
離し且つ均質脱酸された状態で、試料採取室７ａの内壁
面に沿って流入し凝固するので、少なくとも試料採取室
７ａの内壁面に沿う溶融金属の内部には、多量のガスを
含有しておらず、しかも、脱酸剤を偏在せしめていな
い。このため、試料採取室７ａ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（ディ
スク形試料の偏平面の近傍部分）には、残存ガスによる
巣を生じることがなく、しかも、脱酸剤による組成偏析
を生じることがない。

【００４２】そして、前記流路５ａに滞留していた溶融
金属が試料採取室７ａに流入し該試料採取室７ａの内壁
面に沿って凝固を開始する過程において、更に後続の溶
融金属が流路５ａを経て試料採取室７ａに進入し、前記
凝固開始中の金属膜に囲まれた空間内に攪拌流を伴いつ
つ流入する。従って、仮に、万一、予め流路５ａで滞留
せしめられた初期の溶融金属が脱酸不十分であり脱酸剤
と未反応の酸素を含有する場合においても、後続の溶融
金属による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７ａ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。また、溶融金属が試料採取室
７ａに流入し、該試料採取室７ａに充満された状態で、
万一、残存ガスが溶融金属中に封入されてしまうことが
あっても、このようなガスは、最後には試料の中心にお
いて巣を生じるに過ぎないから、ディスク形試料の分析
面（偏平表面の近傍部）からは離れた位置にあり、分析
に支障を来すことはない。

【００４３】ところで、このように溶融金属を流路５ａ
に滞留せしめ、そこでガスの浮上分離と均質脱酸を施し
た溶融金属だけを試料採取室７ａに充填せしめる目的の
下においては、本来、流路５ａの容積を可及的に大と
し、これに対して試料採取室７ａ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、流路５ａを単純に大型化する
ならば、試料の他に流路５ａ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、閉止部材１９を設ける本発明の目的の範囲内におい
て、流路５ａ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。

【００４４】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
路５ａに必要十分な溶融金属を充満せしめ、この充満状
態で必要なガスの浮上分離と均質な脱酸処理を行うま
で、流路５ａから試料採取室７ａ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１９は溶融金属が流路５ａ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路５
ａ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、流路５ａにおける溶融金属の必要なガスの浮上
分離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、流路５ａ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、流路５ａから試料採取室７ａへの溶
融金属の進入がスムースでなく、試料採取室７ａ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。

【００４５】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。ところで、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０．０５ないし１．０
ｍｍ程度であることが好ましい。これにより、流路５ａ
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。

【００４６】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路５ａに流入を開始してから
０．５秒未満で溶融するときは、流路５ａにおける溶融
金属のガスの浮上分離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。

【００４７】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、流路５ａを鋼製とした場合は、閉止部材１
９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、流路５ａを前述した石英管や、シェルモールド又は
セラミックスのような耐火材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。

【００４８】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、肉厚を前記０．０５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。

【００４９】図４（Ａ）において、閉止部材１９は、流
路５ａ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が流路５ａ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。

【００５０】図４（Ｂ）は、前記と反対に、流路５ａ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が流路５ａ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。

【００５１】図４（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
が流路５ａ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。

【００５２】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。

【００５３】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
ての機能を果たすため、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５ａ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ＴｉＦ
ｅ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。

【００５４】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、流路５ａ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
も脱酸を促進される。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。

【００５５】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。

【００５６】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。

【００５７】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。

【００５８】この実験は、図１に示した下注式のディス
ク形サンプラーを有する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
析状態を測定した。

【００５９】この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７ａ内で凝固する試料）は、９０ｇで、試料採取
室７ａの容積Ｘに対する流路５ａの容積Ｙは、Ｙ／Ｘ＝
１．０であり、流路５ａに脱酸剤１８としてＡｌ線の
０．２７ｇ（試料重量に対する０．３重量％）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。

【００６０】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、転炉精錬中の溶鋼を採取し、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の表面から０．５
ｍｍ（表面を研磨することにより現れる一般の分析面）
に相当する分析面、次に３．７５ｍｍに相当する分析
面、そして７．５ｍｍに相当する分析面を得、各分析面
についてＳ１からＳ５に示す５点をそれぞれ抽出したも
のである。

【００６１】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、試料の表面
から試料の中心部に至るにつれてアルミニウムの析出値
が急激に低下し、しかも、同一分析面においてもＳ１か
らＳ５にわたる５点の値に大きなバラツキが発生してい
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。

【００６２】

【発明の効果】請求項１に記載の本発明によれば、脱酸
剤１８を収納した流路５ａと試料採取室７ａの間の連通
部１４ａを閉止部材１９により閉塞すると共に、該閉止
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たものであるから、溶融金
属試料の採取装置により溶融金属を採取するに際し、流
路５ａに流入する溶融金属は、閉止部材１９により試料
採取室７ａに直ちに進入することを妨げられ、該流路５
ａ内で脱酸剤１８を溶融せしめると共に溶融金属中に均
質に混合されるまでの間、一旦、流路５ａ内に充満され
滞留せしめられ、流路５ａから試料採取室７ａへの進入
を遅らせるというタイミングコントロールを所期目的の
０．５ないし３．０秒程度の間にわたり受けるので、そ
こで、溶融金属中のＡｒ、ＣＯ_２等のガスを浮上分離せ
しめ、しかも、溶融金属は、流路５ａ内で滞留中に脱酸
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、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、流路５ａ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
ることが可能になったものである。そこで、前記所定時
間の滞留時間を経て閉止部材１９が溶融すると、予め流
路５ａ内でガスの浮上分離と均一脱酸を施された溶融金
属が一挙に試料採取室７ａに進入し、該試料採取室７ａ
の内壁面に沿って流入し、この際、分離されたガスを試
料採取室７ａの上方に押上げ、ガス抜き手段４０を介し
て該試料採取室７ａ内のエアと共に室外へ好適に排出す
る。このため、試料採取室７ａに充填され採取される凝
固試料のうち、少なくとも分析面の近傍において、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。その結果、従来のように分析に際し、試
料の分析表面を何度も研磨し良質な分析面を得るまで時
間と労力を浪費しなくて済むという効果がある。そし
て、このような本発明に特有の格別な作用効果は、多く
の選択要素のうちから、脱酸剤１８をＡｌとし、閉止部
材１９をＴｉ、Ｆｅ、Ｃｕ又はＮｉから選択したという
本発明の特徴的構成により、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、該閉止部材１９
が採取試料の分析値に影響を与えないこと、という二つ
の条件を満たすことができたからに外ならない。

【００６３】請求項２に記載の本発明によれば、閉止部
材１９は、流路５ａ内の溶融金属がガスの浮上分離と均
質脱酸に必要十分な過不足のない所要時間を経過した後
に溶融せしめられるので、溶融金属のガス分離と均質脱
酸に必要な時間の間は流路５ａと試料採取室７ａの連通
部を閉塞する一方、流路５ａ内において溶融金属に凝固
傾向が現れる前には溶融して前記連通部を開口し、該溶
融金属を試料採取室７ａに進入せしめ充填できるという
効果がある。

【００６４】請求項３に記載の本発明によれば、溶融金
属の鋼種及び温度に応じて、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可能になり、本発明の目
的達成に最適条件としたサンプラーを容易に提供できる
という効果がある。

【００６５】請求項４に記載の本発明によれば、ガス抜
き手段４０の構成が簡単であり、発明の実施化が容易で
あるという効果がある。

【００６６】請求項５に記載の本発明によれば、流路５
ａ内でガスの浮上分離を施された溶融金属が試料採取室
７ａに進入するに際し、溶融金属の流入により分離され
たガスを押上げ試料採取室７ａから好適に排出せしめる
ことが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】本発明におけるサンプラーの別の実施態様と閉
止部材の変形実施例を示す縦断面図である。

【図３】本発明におけるサンプラーの更に別の実施態様
と閉止部材の変形実施例を示す縦断面図である。

【図４】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】

４ａサンプラー５ａ流路５ｂ流入室６ａ流入案内管６ｂ流入案内容器７ａ試料採取室８ａ試料採取容器１１ａ流入口１１ｂ流入路１４ａ連通路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 (72)発明者北浦俊幸大阪府大阪市西区西本町１丁目７番10号川惣電機工業株式会社内 (56)参考文献特開平３−216552（ＪＰ，Ａ) 特公昭53−31797（ＪＰ，Ｂ２) 実公昭49−1036（ＪＰ，Ｙ２) 実公昭60−41519（ＪＰ，Ｙ２)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】金属凝固試料を採取するために、下方か
ら溶融金属を流入せしめる流路と、前記流路の上部に連
通され溶融金属を充填凝固せしめる試料採取室とを形成
するサンプラーを具備し、前記流路内に脱酸剤を設けた
溶融金属試料採取装置において、前記試料採取室が室内
のガスを室外へ排出可能とするガス抜き手段を有して成
り、溶融金属が流路に流入し該流路に充填せしめられた
後に溶融する閉止部材により前記流路と試料採取室の連
通部を閉塞すると共に、該閉止部材の融点が脱酸剤の融
点よりも高く且つ該閉止部材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、脱酸剤がＡｌであ
るのに対して、閉止部材を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
融金属試料の採取装置。
【請求項２】閉止部材が肉厚約０．０５ないし１．０
ｍｍの金属薄板から成ることを特徴とする請求項１に記
載の溶融金属試料の採取装置。
【請求項３】閉止部材が突起、凹部、ピンホールの一
つ又は複数から選ばれた溶融制御部を設けて成ることを
特徴とする請求項２に記載の溶融金属試料の採取装置。
【請求項４】少なくとも試料採取室が半割状に形成さ
れた一対の分割片を突き合わせ重合することにより構成
され、該分割片の合わせ面により前記ガス抜き手段を構
成して成ることを特徴とする請求項１、２又は３に記載
の溶融金属試料の採取装置。
【請求項５】試料採取室が少なくとも頂部にガス抜き
孔を形成し、該ガス抜き孔により前記ガス抜き手段を構
成して成ることを特徴とする請求項１、２又は３に記載
の溶融金属試料の採取装置。