JP3042463U - 溶融金属の検査具。 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 炉前で容易に繰返し使用される溶融金属品質
の検査具。 【解決手段】 上部に圧力管を取付けた着脱自在な密閉
蓋を備えた筒状体の容器に、下部に着脱自在な管状体を
接続する。管状体の一部に濾過器と排出口を設ける。圧
力管は、バルブを介して減圧装置と、ガスボンベまたは
加圧装置に接続する。また、減圧装置の一端に減圧可能
な容器を備える。容器の内部に温度測定体を配置する。
且つ、重量計測具を筒状体の容器または密閉蓋あるい
は、これに接続する構造体に設置する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】 本考案は、溶融金属中に懸濁する介在物等と水素ガスおよびカルシウム等の微 量元素の検査具に係るものである。

【０００２】

【従来の技術】

アルミニウム合金等の溶融金属中には、酸化等により生じる非金属介在物や炉 体耐火物等の破片からなる介在物と水素ガスおよびカルシウムや燐等の微量元素 が含まれている。これらの物質は鋳造前に検査を行い、含有量が多い場合は、溶 湯からの除去処理を行わなければ不良発生の原因となる。 溶融金属中に含まれる介在物の検査法としては、超音波探傷法、破面観察法、 オーリン・フリット法、機械研磨法、機械的性質の測定や酸素分析法等があり、 水素ガスの検査法としては、テレガス法、減圧凝固法等がある。又、微量元素の 検査法としては、発光分光分析法や熱分析法等がある。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

溶融金属中に含まれる介在物は、溶融金属の流動性や押性等の鋳造性を阻害す るばかりでなく、高硬度を有するため、機械加工時において、切削刃の破損等を 引き起こす。また、水素ガスは製品にピンホールを発生させる。カルシウム等の 微量元素は数十ＰＰＭ程度であっても鋳造性に大きな影響を与える。これらはい ずれも、製品の機械的強度を低下させるため、欠陥製品の発生原因となる。 このため旧来より、炉前において速やかに且つ容易に、溶融金属中の介在物やガ ス量および微量元素等を総合して評価される検査具が求めれていた。 前記、従来技術の内、超音波探傷法、機械研磨法、機械的性質の測定や酸素分 析法等は、溶融金属の介在物の判定までに時間を要するため、鋳造前における溶 融金属の検査法としては不向きであり省略する。 以下、炉前で実施される介在物の検査法として、破面観察法、およびオーリン フリット法について、水素ガスの検査法として、減圧凝固法とテレガス法につい て、また微量元素の検査法として、発光分光分析法および熱分析法について述べ る。

【０００４】 破面観察法は、アルミニウム鋳造業界では広く使用されている介在物検査法で ある。以下本評価法の一例を示すと、 溶融金属から、幅４０ｍｍ、厚み６ｍｍ、長さ２２０ｍｍの板状の試料を採取 し、これを複数個に破断し、破断面に現れた介在物数を数え、介在物の多少を示 す値を求め、溶融金属の清浄度を判定する検査法である。 本評価法は、鋳造前に炉前において、溶融金属中の介在物の判定を容易に行う ことができる。しかしながら、目視による観察であるため、検査担当者によりそ の判定にばらつきがでる。また微細な介在物の判定が要求される場合の検査方法 としては適さない。

【０００５】 オーリン・フリット法は、被評価溶融金属をフィルターに通し、通過後のフィ ルターの断面や上部に捕捉された介在物を顕微鏡で観察する検査法である。 本方法は、被評価溶融金属の濾過状況を確認することにより、短時間に溶融金 属の介在物量の多少が判定できるため、炉前での検査に適する。また、試料を顕 微鏡等で観察することにより、介在物の組成を特定することができる等の特徴を 有しているため介在物の検査法としては優れた方式である。 濾過方法は、加圧と減圧の２つの圧力手段が用いられる。

【０００６】 加圧濾過法は、溶解炉等から被評価溶融金属を柄杓等で掬い、これを容器に流 し込み、完全に密封した後、容器内部を加圧する。容器内の溶融金属は、容器の 下端に取り付けたフィルターで濾過され容器外に排出される。 加圧濾過法では、溶解炉から容器への被評価溶湯の移転時において、溶融金属 が大気と接する上、熟練した作業者が溶湯の採取と流し込みを行わなければ、作 業者の違いによる、著しく異なった量の酸化被膜の２次発生がある。また、被評 価溶融金属は柄杓等で掬われるため、坩堝等の中間や底部に位置する溶湯が採取 できず、溶融金属の総体を検査することが困難である。

【０００７】 減圧濾過法は、減圧装置と接続する容器の下部に取付けた濾過体にキャップを 嵌め、溶融金属中に浸漬する。浸漬後にキャップを外し、容器内を減圧し吸引濾 過がなされる。浸漬前にキャップを濾過体に装着し、溶融金属面に在る酸化皮膜 層を通過するため、加圧濾過式で生じる２次汚染がない。また、吸引濾過が溶融 金属中で行われるため、任意の位置から被評価溶湯が採取される等、鋳造前の炉 前試験に適した検査法である。 しかしながら、減圧濾過法では、キャップが溶融金属と接触するので、使用す る度に付着物を完全に除去しなければ、隙間が生じ一定の減圧条件が確保できな い。また、吸引が完了し、試料を採取した後は、容器と管状体の中に吸引された 溶融金属を速やかに排出しなければ容器内部で凝固が生じ、凝固体の排除に長時 間を費やすことになる。且つ、管状体等に付着物が残有する場合には、吸引が阻 害されるため、時間単位の吸引量に変化が生じ、濾過状態の確認ができなくなる 等の問題がある。

【０００８】 テレガス法は、プローブを溶融金属中に浸漬し、これより少量の窒素ガスを導 入する、水素ガス分圧を測定しながら繰り返し導入し、回収ガス中の水素ガス分 圧が、溶融金属中の水素分圧と平衡するまで継続し、一定になった時の水素分圧 からガス含有量を溶融金属の温度を考慮して決定する検査法である。 本評価法は、プローブを直接溶融金属に浸漬し測定されるため誤差が少ない。 しかしながら、装置が高価で且つプローブがポーラス質であるため容易に破損 する。このため、複数の位置に移動させて使うことが難しく、一部の企業で装置 を固定し使用されている程度である。

【０００９】 減圧凝固法は、炉等から柄杓で溶融金属を掬い、一般に表示される、溶融金属 １００グラム当たりのガスｃｃ量に相当する量の被評価試料を、サンプルカップ に移し、容器内に収納後、密閉して減圧し凝固させる。 凝固の確認は、減圧容器のガラスを透して行われる。凝固後は、容器内を大気 圧に戻し被評価試料を採取する。その後、凝固した被評価試料中に発生した気泡 の状態や比重測定により溶融金属中の水素ガス量を判定する検査法である。 本評価法は、異なったガス量値の試料を作製して、凝固後の被評価試料と比較 することで、溶融金属中のガス量値が容易に判定される。また、装置が比較的に 小型で安価であることから、炉前でのガス量の検査法として広く普及している。 しかしながら、減圧容器にガラスが使われいるため、被評価試料からの放出熱 に対してガラスが影響を受けない容積の減圧容器が必要であり、またガラスの破 損が生じる等の問題点がある。

【００１０】 発光分光分析法は、装置が市販され既に広く普及している。 しかしながら、当該装置は埃や熱に対して影響を受けやすいため、隔離された 一定雰囲気の部屋で使用される。このため、炉前の試験法としては不向きである 。 熱分析法は、溶融金属を、温度計測体を配置したカップに採取し、溶融から凝 固までの、初晶から共晶までの温度変化を記録器やデスプレー上で冷却曲線に表 し、カルシウムや燐等の微量成分が含有した時に現れる冷却曲線の変化により微 量元素の有無を判断するものである。 しかしならが、当該装置は、微量元素の有無だけを確認する単能機であり、装 置の費用対効果の面からあまり一般には普及していない。 本考案は、上記従来の技術が有する問題点を鑑みて開発されたものであり、そ の目的とするところは、鋳造前に炉前において、溶融金属中の介在物量と、水素 ガス量および微量元素量等を、総合的に判定する検査器を提供するものである。

【００１１】

【解決するための手段】

上記課題を解決するために、本考案の溶融金属の検査具は、上部に圧力管を連 結する着脱自在な密閉蓋を備えた筒状体の容器と、下部に濾過器と排出口を備え た着脱自在な管状体において、圧力管がバルブを介して、減圧装置と加圧装置に 連結され、また減圧装置の一端が、容積２０ｃｃ以上の器が収納される容積を有 する他の容器に接続され、この容器の内部に温度計測体が配置することを特徴と する。 さらに、密閉蓋または筒状体、あるいは密閉蓋もしくは筒状体に連結する支持 柱等の構造体のいずれか１つに、重量計測体を取付けたことを特徴とする。 尚、本考案での加圧装置とは、容器内に圧力を加える手段の総称であり、溶融 金属に対して不活性なアルゴン等のガスボンベも加圧装置に含まれる。重量計測 体としてはロードセル、ロードビーム、圧力伝送器、トルクメーター、差圧発信 器等の電気式の計測具や天秤式等の機械式の計測具等も使用することができる。 他方、温度計測体としては、熱伝対等を介して表示される、温度記録計、オシロ スコープ等の電気式の計測具と、バイメタル等の機械式の計測具等も使用するこ とができる。また、電気式ではプログラムを作成し、双方の計測具からの信号を ＣＲＴ等のデスプレイに表示することもできる。

【００１２】

【作用】

本考案は、筒状体の容器と管状体に付着した残査を点検し除去するために、着 脱自在な密閉蓋を備えた筒状体の容器とした。また下部に、排出口を設けたこと により、濾過体を通して筒状体や管状体内に吸引された溶融金属が、速やかに排 出されるので、これらの内部に吸入された溶融金属の凝固が防止される。また排 出後は、管状体が急冷されるため、濾過体の上部に溜まった被評価試料の凝固時 間を短縮させることができた。

【００１３】 加圧装置を備えたことにより、濾過体を溶融金属中に浸漬する時には、加圧に よる濾過体からの気体の上昇圧力により、酸化皮膜の付着がないため、キャップ が不要になった。また、濾過後の加圧は、筒状体や管状体内に溜まった溶融金属 が、強制的に排出されるため内部残査が極めて少なくなった。

【００１４】 減圧装置の一端が、被評価試料を収納する２０ｃｃ以上の器が入る容積を有す る容器に接続され、容器の内部に温度測定体を配備したことにより、ガス量検査 と熱分析を同時に行うことができるため、作業性が良い。また、温度計測体によ り、減圧容器内の被評価試料の凝固が確認されるため、目視確認の目的で備えら れていたガラス材を使用しなくても良い。このため、容器はより小型で軽量な構 造となったばかりでなく、ガラスの破損がないため取扱いが容易になり、且つ安 全性が向上した。

【００１５】 減圧により濾過体を通過し、管状体や筒状体に収納された溶融金属の重量は、 密閉蓋または筒状体、あるいは密閉蓋もしくは筒状体の保持具等を介して計測す ることにより確認される。

【００１６】

【考案実施の形態】

考案実施の形態について、以下第１図を参照して説明する。 符号１は溶融金属を収納する筒形状の容器１で、筒状体の容器１の下部に管状 体２が接続されている。筒状体容器１と管状体２は接続され、接続部は耐熱シー ル材により密閉が保たれる。筒状体２の先端部には濾過器３が接続され、また他 の一端に排出口４が設けられている。濾過器３には、隙間なく固定した濾過体５ が取り付けられている。観察試料を採取する場合は、図１に記載したとおり、吸 引口は上向きにすることがよい。容器１の上部は開口し、開口部には着脱自在な 密閉蓋６が取り付けられ、密閉蓋６には、バルブ７から伸びた圧力管８が接続さ れている。筒状体１は、アーム９により保持され、アーム９の延長上にロードセ ル１０が取り付けられ、溶湯の吸引経時の重量の変化が記録される。バルブ７は 加圧装置１１および減圧装置１２が連結され、減圧装置１２は他の容器１３にも 連結されている。他の容器１３の内部には熱伝対１４が配置されている。 尚、上記の図例は本考案の検査具の１実施例を示すものであり、図例により示 された範囲の形状ならびに組合せ等に限定されるものではない。

【００１７】

【符号の説明】

１ 筒状体 ２ 管状体 ３ 濾過器 ４ 排出口 ５ 濾過体 ６ 密閉蓋 ７ バルブ ８ 圧力管 ９ 構造体 １０ ロードセル １１ 加圧装置 １２ 減圧装置 １３ 他の容器 １４ 熱伝対

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【手続補正書】

【提出日】平成９年５月１５日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図面の簡単な説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【図面の簡単な説明】

【図１】第１図は本考案の１実施例を示すブロック図お
よび一部断面図である。符号１は筒状体の容器である。
筒状体１の容器の下部は、管状体２が連結され、管状体
２には、濾過器３と、排出口４が具備されている。ま
た、濾過器３には濾過体５が収納されている。筒状体１
の容器の上部には、密閉蓋６と、先端がバルブ７に連結
する圧力管８が配置されている。バルブ７は、加圧装置
１１と、減圧装置１２に接続され、減圧装置１２の一端
は、温度計測体である熱伝対１４を配置する他の容器１
３にも連結されている。他方、筒状体１は、アーム９に
より溶融金属上に支持され、アーム９の一部には、重量
測定体であるロードセル１０が取り付けらているもので
ある。尚、本図例は本考案の検査具の１実施例を示すも
のであり、図例により示された範囲の形状ならびに測定
体などの組合せに限定されるものではない。

【符号の説明】 １ 筒状体 ２ 管状体 ３ 濾過器 ４ 排出口 ５ 濾過体 ６ 密閉蓋 ７ バルブ ８ 圧力管 ９ アーム １０ ロードセル １１ 加圧装置 １２ 減圧装置 １３ 他の容器 １４ 熱伝対

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０１Ｋ 13/12 Ｇ０１Ｋ 13/12 Ｇ０１Ｎ 1/00 Ｇ０１Ｎ 1/00 Ｚ

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 上部に圧力管を連結する着脱自在な密閉
   蓋を備えた筒状体の容器と、下部に濾過器と排出口を備
   えた着脱自在な管状体において、圧力管がバルブを介し
   て、減圧装置と加圧装置に連結され、また減圧装置の一
   端が、容積２０ｃｃ以上の器が収納される容積を有する
   他の容器に接続され、この容器の内部に温度計測体が配
   置することを特徴とする溶融金属の検査具。
2. 【請求項２】 密閉蓋または筒状体、あるいは密閉蓋も
   しくは筒状体に連結する構造体のいずれか１つに、重量
   計測体を取付けたことを特徴とする実用新案登録請求の
   範囲項１記載の溶融金属の検査具。