JP3231580U

JP3231580U - 溶融金属試料採取プローブ

Info

Publication number: JP3231580U
Application number: JP2020005591U
Authority: JP
Inventors: 光義田島
Original assignee: 日本ミンコ株式会社
Priority date: 2020-12-24
Filing date: 2020-12-24
Publication date: 2021-04-08
Anticipated expiration: 2030-12-24

Abstract

【課題】ディスク型試料及び小片試料を容易に採取し得る溶融金属試料採取プローブを提供する。【解決手段】側面に溶融金属流入の為の開口部１ａを有した紙管１の内部に、溶融金属用の流入口部材２、湯道部材３、及び溶融金属の冷却、凝固を促す冷やし金を兼ね、第１の試料採取室４ａを有する試料ケース４を収納した溶融金属試料採取プローブであって、流入口部材と湯道部材との境界面において溶融金属の湯道空間２ｂ、３ａ側に小径の連通路６を介して連通された小片試料採取用の第２の試料採取室７を設けた。第１の試料採取室内に形成された、蛍光Ｘ線分析または発光分光分析用のディスク型試料と、第２の試料採取室内に形成された、Ｃ（炭素）％又はＳ（硫黄）％の少なくとも一方の分析に使用される小片試料とを、小径連通路内に形成された小径連結部を介して連結された形態で同時に採取できる。【選択図】図１

Description

本考案は、溶融金属精錬工程の管理分析用試料採取する際に、特に炭素含有量の多い溶銑及び鋳鉄の試料を採取するための試料採取プローブに関する。

従来から、製鉄業界において高炉で製造された溶融銑鉄等の溶融金属の品質をチェックするために、溶融金属試料採取プローブを溶融金属に浸して溶融金属の一部を採取して冷却させてディスク形状等に固化した状態のものを蛍光Ｘ線分析または発光分光分析法等により分析している。
通常採取する試料の型はディスク型であり、このディスク型試料を採取する際は専用のプローブを使用する。更に小片試料が必要な場合は別に用意したピン試料採取用プローブを使用してピン状（細い棒状）試料を採取し、適当な箇所で切断して小片試料として使用している。また、ディスク型試料と小片試料とを同時に採取できる溶融金属試料採取プローブとして、実開平２−３９１５７（以下、第１の従来例）、及び特許２９２７４０４号（以下、第２の従来例）等も考えられている。

第１の従来例においては、溶融金属試料採取プローブの鋳型の周辺に複数の切込みを入れておき、このプローブを溶融金属に浸したときに溶融金属が鋳型内及び切込み内に進入し、次にプローブを引き上げて冷却させたときに、鋳型内に形成されたディスク型試料と切込み内に形成された複数の小片試料とが一体になった形状で得られる。そして、ディスク型試料は、例えば、発光分光分析または蛍光Ｘ線分析法によりＣ（炭素）、Ｓｉ（珪素）、Ｍｎ（マンガン）、Ｐ（リン）、Ｓ（硫黄）などの含有量が測定され、また小片試料は、例えば、Ｃ（炭素）、Ｓ（硫黄）の含有量を燃焼法分析により高精度で測定される。

次に、第２の従来例においては、溶融金属試料採取プローブの鋳型の上部に分割型冷やし金（その間にバリ形成空間を有する）を取付け、このプローブを溶融金属に浸したときに溶融金属が鋳型内及びバリ形成空間に進入し、次にプローブを引き上げて冷却させたときに、鋳型内に形成されたディスク型試料と、またバリ形成空間内に形成された板状のバリを所定形状に切り出して得た小片試料とを得て、同様に材料の含有量の測定が行われる。

実開平２−３９１５７号特許２９２７４０４号

しかしながら、第１の従来技術においては、当初に得られたディスク型試料と小片試料とは一体化したものであるから、分析前処理作業をする際にディスク試料から小片試料を切断工具により切り離す必要がある。迅速性が要求される管理分析においては、この切り離し作業時間が無駄になる。また、この技術によればディスク型試料のみが必要で小片試料が不要な場合であってもわざわざ小片試料を切り離し除去する作業が必要になって面倒であった。

また、第２の従来技術では、比較的大きな面積のバリ状試料から所定形状の小片試料を切り出すため、一定形状及び一定重量に切り出すのに多大な時間を要していた。また分析対象の金属は炭素含有量の高い銑鉄や鋳鉄での使用が多いので、金属が凝固すると非常に硬く、切り出し作業が困難になるという問題があった。

また、他の従来方法として、ディスク型試料と小片試料を一体として得ると上記従来例のような問題が生ずるので、ディスク型試料及び小片試料を個別のプローブで採取することも考えられるが、プローブが２本必要になりコスト的な負担がある。またプローブが２本の場合は２回の採取作業が必要であり、作業者が手動で採取する場合は千数百度の溶融金属に２回も近づく必要があってそれだけ危険性が高くなっていた。

本考案の目的は上記従来技術の問題点を解消し、ディスク型試料及び小片試料を容易に且つ迅速にまた安全に採取し得る溶融金属試料採取プローブを提供することにある。

本考案の目的を達成するための、本考案の第１の形態は、側面に溶融金属流入の為の開口部（１ａ）を有した紙管（１）の内部に、溶融金属用の流入口部材（２）、湯道部材（３）、及び溶融金属の冷却、凝固を促す冷やし金を兼ね、第１の試料採取室（４ａ）を有する試料ケース（４）を収納した溶融金属試料採取プローブであって、
前記流入口部材（２）と前記湯道部材（３）との境界面において溶融金属の湯道空間（２ｂ、３ａ）側に小径の連通路（６）を介して連通された小片試料採取用の第２の試料採取室（７）を設けたことにより、前記第１の試料採取室（４ａ）内に形成された、蛍光Ｘ線分析または発光分光分析用のディスク型試料（８）と、前記第２の試料採取室（４ａ）内に形成された、Ｃ（炭素）％又はＳ（硫黄）％の少なくとも一方の分析を主目的とした燃焼法での分析に使用される小片試料（９）とを、前記小径連通路（６）内に形成された小径連結部（１４）を介して連結された形態で同時に採取できることを特徴とする。

本考案の第２の形態は、前記第２の試料採取室（４ａ）は、前記小片試料（９）が比較的小さな厚さの円形、三角形、又は多角形の板状に形成させるような形状である。

本考案の第３の形態は、前記ディスク型試料（８）の寸法が直径２５ｍｍ〜３５ｍｍ、厚さが５ｍｍ〜２０ｍｍである。

本考案の第４の形態は、前記小片試料採取室（７）を１〜６箇所設けでいる。

本考案の第５の形態は、前記小片試料（９）の重量が０．３〜１．０グラムである。

本考案の第６の形態は、プローブ先端に温度センサー（１０）を組み込んでいる。

本考案に係る溶融金属試料採取用プローブは、１本のプローブでディスク型試料８と小片試料９を同時に採取することが出来、また小片試料に於いては常に一定の重量の試料がワンタッチの作業で採取でき、試料分析を短時間で行うことが可能になる。

本考案に係る溶融金属試料採取プローブの第１の実施形態の縦断面図である。同図（Ａ）は本考案に係る上記プローブの縦断側面図であり、同図（Ｂ）は同図（Ａ）中ＩＩＢ―ＩＩＢ線に沿った断面図、及び同図（Ｃ）は同図（Ａ）中ＩＩＣ―ＩＩＣ線に沿った矢視図である。図２Ｃに対応する図であるが、小片試料室の個数を増やした例を示す図である。上記プロ−ブにより採取した試料形状を示す斜視図である。上記プロ−ブにより採取した試料を切り離した状態の斜視図である。上記プロ−ブにより採取した小片試料の各種例の斜視図である。上記プローブに温度センサーを組み込んだ第２の実施形態の縦断面図である。

考案の実施の形態

本考案の一実施形態について添付図に基づいて説明する。図１は、本考案に係る溶融金属試料採取プローブの一実施形態の縦断面図、図２（Ａ）は上記プローブの縦断側面図、同図（Ｂ）は同図（Ａ）中ＩＩＢ―ＩＩＢ線に沿った断面図、及び同図（Ｃ）は同図（Ａ）中ＩＩＣ―ＩＩＣ線に沿った矢視図である。

図１中、本考案の溶融金属試料採取プローブは、大略、流入口部材２と、湯道部材３と、試料ケース４とを同心状に積み重ねたものを、紙管１で包み、該紙管１にホルダー挿入紙管１３を取付けた構成である。

流入口部材２は、溶融金属の流入のための側面開口部２ａと、流入した溶融金属を下方へ導くために縦方向の湯道空間２ｂとを有する。流入口部材２は更に、流入口部材２の下面に凹状に設けた一対の小片試料採取室（以下、「小片試料室」という）７（図２Ａ及び２Ｂ参照）と、湯道空間２ｂと小片試料室７とを水平方向に連通する縦横寸法が比較的小さい小径連通路６と有し、この小径連通路６を介して湯道空間２ｂからの溶融金属が小片試料室７へ流入する。流入口部材２の材質としてはセラミックまたは珪砂をレジンで焼結した鋳造鋳型用のシェルモールド製等の耐火性の材料が適している。なお、流入口部材２の小片試料室７は一対（２個）に限らず、１個でも良くまた３個以上でも良く、例えば図３に示す如く６個向けても良く、また７個以上でも良い。また、小片試料室７及び連通路６は、必ずしも流入口部材２に設ける必要は無く、流入口部材２と湯道部材３の境界であれば、湯道部材３側に設けても良い。このように、小片試料室７及び連通路６を流入口部材２及び湯道部材３の境界面に設けることにより、流入口部材２及び湯道部材３の何れか一方のみを加工すればよく、しかも境界面から加工するので、めくら穴を加工するのに比して加工が容易である。

小片試料室７の形状は、図６に示す如く、円形（楕円形を含む）小片試料９ａ、四角形小片試料９ｂ、三角形小片試料９ｃ、又は五角形以上の多角形試料でもよい。小片試料室７の容積は採取した小片試料９（図５参照）の重量が０．３グラムから１．０グラムの間で要請に合わせた重量になるように溶融金属の比重を基に計算して定めるのが良い。

湯道部材３は流入口部材２の下方に配置されており、上下方向に伸びる湯道空間３ａを有している。この湯道空間３ａは上部開口部から下部開口部まで徐々に径が小さくなるロート型をしている。湯道部材３の材料は溶融金属の冷却を促すために鉄、銅などの熱伝導率の大きい金属が適している。また、湯道部材３は、採取した試料８、９（図４及び図５参照）を容易に取り出すために、湯道部材３を縦方向に２分割することも有効である。本考案実施形態では、湯道部材３は分割面３ｂ（図２Ｂ参照）で二分割されている。

試料ケース４は、湯道部材３の更に下方に配置されており、ディスク型試料８（図５参照）を形成するためのディスク試料室４ａを有する。ディスク型試料８は蛍光Ｘ線分析機または発光分光分析機により分析する場合が多いので、その直径は２５ｍｍ〜３５ｍｍ、厚さは５ｍｍ〜２０ｍｍ度に設定することが望ましい。試料ケース４の材料としては溶融金属の冷却及び凝固を促すために鉄、銅などの金属が適している。

上記流入口部材２、湯道部材３及び試料ケース４の三部品から成る本考案の主要部分が、図１に示す如く、紙管１内に収納される。このとき、紙管の開口部１ａと流入口部材２の開口部２ａとが一致するように配置されて、共通開口部１ａ及び２ａを介して溶融金属の流入を可能にする。１２は耐火物で、試料ケース４の下面と紙管１内面との間の隙間に充填されて、この箇所に溶融金属が侵入することを防止する。更に、紙管１の上部に、採取用ホルダー保護用のホルダー挿入紙管１３が嵌着固定される。

次に、本考案に係る溶融金属試料採取用プローブの操作について説明する。
最初に、溶融金属試料採取用プローブを溶融金属（図示せず）に浸漬させる。プローブの浸漬深さはプローブ下面が溶融金属の湯面から２００ｍｍ〜６００ｍｍ程度沈んだ位置が適当である。浸漬静止時間は２秒〜１０秒ほどが適している。この間に溶融金属がプローブの共通開口部１ａ及び２ａを介して流入しはじめ、湯道空間２ｂ及び３ａを経由して、一方では、試料ケース４のディスク試料室４ａ内に流入充填されると共に、他方では、小径連通路６を介して小片試料採取室７に流入充填される。その後数秒に溶融金属が冷却凝固し試料形状（図４参照）を形成する。

次に、プローブを溶融金属から引き上げ、紙管１をその開口部１ａ付近で折り曲げて、凝固した試料（図４）を取り出す。このとき紙管１は溶融金属の熱で焼損してその強度が落ちているため容易に折り曲げ、試料を取り出すことが出来る。

取り出した試料は、図４に示す如く、下方のディスク型試料８（ディスク試料室４ａ内に形成）と小片試料９（小片試料室７内に形成）とが、湯道鋳バリ部１１（湯道２ｂ及び３ａ内に形成）を介在して互いに離れた位置で連結され、また小片試料９と湯道鋳バリ部１１とは小径連結部１４を介して連結されている。ここで、図５に示す如く、ディスク型試料８をハンマー等で叩くと鋳バリ小径部１５で上下部が折れて、ディスク型試料８を切り離すことが出来る。また、小片試料９は、ペンチもしくはニッパー等の小形工具によりで小径連結部１４部分を簡単に切り離すことが出来る。

本考案によれば、ディスク型試料８と小片試料９とが同時に採取できる。また上記の如くディスク型試料８と小片試料９とが互いに離れた形で採取できるため、ディスク型試料８のみを使用する場合はディスク型試料８のみを湯道鋳バリ部１１から切り離して使用でき、また小片試料９を使用するときも常にほぼ一定の重量で採取できるため、切り出し等の前処理時間が短時間で行える。

なお、試料採取のみを目的とする場合は、図１の如く試料ケース４の下面は耐火物１２により覆って良いが、試料採取と温度測定とを同時に行う場合は、図７に示す如く、試料ケース４下部に温度センサー１０を配置して、試料採取と溶融金属の温度測定とを同時に行うようにしてもよい。

１紙管
１ａ紙管開口部
２流入口部材
２ａ流入口部材開口部
２ｂ湯道空間
３湯道部材
３ａ湯道空間
３ｂ分割面
４試料ケース
４ａディスク試料室
６小径連通路
７小片試料室
８ディスク型試料
９（９ａ、９ｂ、９ｃ）小片試料
１０温度センサー
１１湯道鋳バリ部
１２耐火物
１３ホルダー挿入紙管
１４小径連結部
１５鋳バリ小径部

本考案の目的を達成するための、本考案の第１の形態は、側面に溶融金属流入の為の開口部（１ａ）を有した紙管（１）の内部に、溶融金属用の流入口部材（２）、湯道部材（３）、及び溶融金属の冷却、凝固を促す冷やし金を兼ね、第１の試料採取室（４ａ）を有する試料ケース（４）を収納した溶融金属試料採取プローブであって、
前記流入口部材（２）と前記湯道部材（３）との境界面において溶融金属の湯道空間（２ｂ、３ａ）側に小径の連通路（６）を介して連通された小片試料採取用の第２の試料採取室（７）を設けたことにより、前記第１の試料採取室（４ａ）内に形成された、蛍光Ｘ線分析または発光分光分析用のディスク型試料（８）と、前記第２の試料採取室（７）内に形成された、Ｃ（炭素）％又はＳ（硫黄）％の少なくとも一方の分析を主目的とした燃焼法での分析に使用される小片試料（９）とを、前記小径連通路（６）内に形成された小径連結部（１４）を介して連結された形態で同時に採取できることを特徴とする。

本考案の第４の形態は、前記第２の試料採取室（７）を１〜６箇所設けでいる。

Claims

側面に溶融金属流入の為の開口部（１ａ）を有した紙管（１）の内部に、溶融金属用の流入口部材（２）、湯道部材（３）、及び溶融金属の冷却、凝固を促す冷やし金を兼ね、第１の試料採取室（４ａ）を有する試料ケース（４）を収納した溶融金属試料採取プローブであって、
前記流入口部材（２）と前記湯道部材（３）との境界面において溶融金属の湯道空間（２ｂ、３ａ）側に小径の連通路（６）を介して連通された小片試料採取用の第２の試料採取室（７）を設けたことにより、前記第１の試料採取室（４ａ）内に形成された、蛍光Ｘ線分析または発光分光分析用のディスク型試料（８）と、前記第２の試料採取室（４ａ）内に形成された、Ｃ（炭素）％又はＳ（硫黄）％の少なくとも一方の分析を主目的とした燃焼法での分析に使用される小片試料（９）とを、前記小径連通路（６）内に形成された小径連結部（１４）を介して連結された形態で同時に採取できることを特徴とする溶融金属試料採取プローブ。
請求項１に記載の溶融金属試料採取プローブにおいて、前記第２の試料採取室（７）は、前記小片試料（９）が比較的小さな厚さの円形、三角形、又は多角形の板状に形成させるような形状である、溶融金属試料採取プローブ。
請求項１に記載の溶融金属試料採取プローブにおいて、前記ディスク型試料（８）の寸法が直径２５ｍｍ〜３５ｍｍ、厚さが５ｍｍ〜２０ｍｍである、溶融金属試料採取プローブ。
請求項１に記載の溶融金属試料採取プローブにおいて、前記小片試料採取室（７）を１〜６箇所設けた、溶融金属試料採取プローブ。
請求項１に記載の溶融金属試料採取プローブにおいて、前記小片試料（９）の重量が０．３〜１．０グラムである、溶融金属試料採取プローブ。
請求項１に記載の溶融金属試料採取プローブにおいて、プローブ先端に温度センサー（１０）を組み込んだ溶融金属試料採取プローブ。