JP3299329B2 - 溶融金属用試料採取器 - Google Patents

溶融金属用試料採取器

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    • G01N1/02Devices for withdrawing samples
    • G01N1/10Devices for withdrawing samples in the liquid or fluent state
    • G01N1/12Dippers; Dredgers
    • G01N1/125Dippers; Dredgers adapted for sampling molten metals
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、石英または耐火性物質
より成り一端部に流入開口をもつ小管状試料チャンバを
備え、かつ当該試料チャンバの流入口と反対の端部が厚
紙管内に保持される、金属溶融物用浸漬試料採取器に関
する。
【0002】
【従来技術】一つのこの種の浸漬試料採取器は、ドイツ
特許公開DE-OS 24 06 764 号により周知である。この特
許に記述される浸漬試料採取器は、金属溶融物の含有成
分の決定に役立つ。この浸漬試料採取器は、不活性ガス
流により圧力調節が行われる他のチャンバが前置された
試料チャンバを有する。それにより、金属溶融物の試料
チャンバへの流入速度が調節される。そのため、ガス導
入部と真空チャンバが、弁を介して浸漬試料採取器の前
置チャンバと結合されており、試料採取器内の圧力が選
択的に増減できるようになっている。この圧力調節によ
り、試料チャンバ内への金属溶融物の流入の時点が選択
され、試料チャンバ内への鉱滓の侵入が阻止されるよう
になされている。試料チャンバへの溶融物の流入の範囲
内に、狭隘部が存在しているが、この狭隘部は、試料採
取の実施後の試料チャンバの閉鎖に作用し、この位置に
て金属溶融物が非常に迅速に凝固するように配慮されて
いる。この種の浸漬試料採取器は、圧力調節を可能にす
るためにガスの導入ないし排気を必要とするから、比較
的費用が掛かる。この種の浸漬試料採取器は、この種の
試料チャンバを介してのガスの供給を可能にするため、
その浸漬端部に比較的複雑な形態を有する。
【0003】他の試料採取器はドイツ特許公告DE-AS 12
66 024 から周知である。この特許明細書には、試料チ
ャンバ内のガス圧力の調節が、プランジャ−シリンダ配
置により行われることが記述されている。この圧力調節
により、試料チャンバへの金属溶融物の流入速度が調節
され、試料内における引け巣や気泡の形成が阻止される
ようになされている。この種の試料採取器も、同様に装
置の費用がかさむ。
【0004】
【発明の課題】本発明は、簡単な構造で、試料内におけ
る引け巣や針穿孔の形成を避けながら、微小な流入速度
での試料採取を可能にする金属溶融物用試料採取器を提
供するという課題に基づく。
【0005】
【課題を解決するための手段】上述の特徴を有する浸漬
試料採取器に対するこの課題は、本発明に従うと、石英
ガラスまたは耐火性物質より成り、一端部に流入開口を
具備する管状試料チャンバを有し、流入開口と反対の端
部が厚紙管により保持される、金属溶融物用浸漬試料採
取器であって、試料チャンバ(1)を充填するため、流
入開口(6)が、少なくとも0.1mmの最小開口幅と
0.4mm 2 〜3mm 2 の開放断面積を有するスリット状
をなし、かつ流入する溶融物が試料チャンバの長手方向
軸線に対して0°より大きい角度(α)で流入するよう
に、流入開口が配置されることを特徴とする浸漬試料採
取器により解決される。これによると、試料チャンバの
充填速度は、試料チャンバの断面に対応する大きさを有
する流入開口での試料チャンバの充填速度の高くとも1
/5であり、充填速度をこのように低減することによっ
て、金属溶融物は、試料チャンバ中に飛散することなく
試料チャンバに導入される。試料チャンバは非常に均等
に満たされるから、引き巣や針穿孔の発生は阻止され
る。その際、試料は非常に平坦な表面を形成する。流入
開口は、簡単な構造のためのこぎりやフライス盤により
作ることができ、スリットに形成される。均等な流入
のため、このスリット状流入開口の配置は、試料チャン
バの長手軸線に関して垂直な配置が目的に叶うことが分
かった。しかしながら、流入開口を例えば穿孔の形式で
形成する可能性も成り立つ。流入開口の本発明による側
部配置によって、例えば、金属溶融物中への浸漬試料採
取器の浸漬中に場合によっては存在して試料チャンバを
保護するキャップの破片のような汚染物の侵入の危険も
回避される。このような浸漬試料採取器を用いると、例
えば酸素または窒素含有物のようなガス含有量を決定で
きるのみならず、試料の高品質に基づき、炭素や硫黄の
ような他の元素の濃度を、高精度で再現性をもって決定
することも可能である。これは、試料に、例えば引け巣
のような汚染物が混入されたようなときには、このよう
には行かない。分析のための試料の採取および準備は非
常に小時間しか要しないから、金属製造プロセスの変更
に速やかに応じることができ、溶融プロセスに従い金属
の高品質を達成し得る。
【0006】試料チャンバの長手軸線に関する流入方向
は、浸漬方向に向かって、30°ないし 150°の角度、特
に80°ないし 100°の角度を含むのが好ましいことが分
かった。その場合、流入開口は、試料チャンバの長手方
向軸線と試料チャンバ端部との交点の外側、例えば小管
状試料チャンバの円筒状側面に配置される。流入開口の
このような配置の場合、金属溶融物中の破壊された保護
キャップの残部は、試料チャンバに侵入せず、流入開口
を通り過ぎる。
【0007】充填速度の十分の低減を得るためには、流
入開口の断面積が0.4 ないし3mm2の間とするのが好ま
しい。この場合、流入開口の最小開口幅は、少なくとも
0.1mm とするのが目的に叶っている。
【0008】好ましくは、試料チャンバの浸漬端部は、
先細の断面を有するように構成されるのがよい。特に、
この端部は丸めて閉じることができる。浸漬工程中にお
ける流入開口の範囲における金属溶融物の停滞は改良さ
れる。
【0009】本発明の好ましい実施例において、試料チ
ャンバの浸漬端部と反対の端部には、試料チャンバの断
面を満たす多孔質の詰め物が挿入されている。この詰め
物は、好ましくは鋳型砂や珪素炭化物から構成されるの
がよい。すなわち、この部材は気体浸透性、溶融物に対
して不透過性である。このような気体透過性の詰物によ
って、試料チャンバに充填工程中ガスが試料チャンバ抜
け出ることができるから、均等な充填工程、特に均等な
充填速度が保護される。
【0010】以下図面を参照して、本発明を好ましい実
施例について説明する。図1に図示される浸漬型試料採
取器は、小管状の試料チャンバ1を有し、そして該試料
チャンバは、その浸漬端部と反対の端部で例えば鋳型砂
のような耐火性物質より成る回転対称の枠体2内に埋め
込まれている。この枠体2は、図示されていない厚紙管
内に試料チャンバ1を保持する働きをする。試料チャン
バ1のこのように保持された端部は、鋳型砂より成る多
孔質の詰め物3で閉じられている。試料チャンバの浸漬
端部は、浸漬試料採取器の金属溶融物中への浸漬中、枠
体上に差し込まれた保護キャップ4によって保護されて
いる。金属溶融物中において、保護キャップ4は破壊さ
れて、試料チャンバ1が金属溶融物と接触するに至る。
試料チャンバ1は、その浸漬端部と反対の端部にてさら
に金属小管5により囲まれており、そしてこの金属管5
は、試料チャンバ1の安定性を高め、ランス(図示せ
ず)に対して気密の結合部片として役立つ。
【0011】図2および図3には、流入開口6を有する
試料チャンバ1の浸漬端部が図示されている。試料チャ
ンバ1は小管状であり、その内径は4mm 、長さは約70mm
である。試料チャンバ1の浸漬端部は、弓状に閉鎖され
ている。試料チャンバの弓状の閉鎖部と円筒状側壁間の
遷移部の範囲には、試料チャンバ1の長手方向軸線に対
して垂直に延びるスリットの形式で注入孔が配置されて
いる。このスリット状の注入口6は、のこぎりまたはフ
ライス盤で作ることができる。流入開口は、約1.5mm2
開放断面積を有する。注入開口6の最小の開口幅は、約
0.5mm である。
【0012】金属溶融物の注入の方向は、試料チャンバ
の長手方向軸線に関する注入開口6の切断縁部の方向に
より決められる。この切断縁部は、互いに平行に走り、
試料チャンバ1の浸漬方向に関して約80°ないし90°の
角度αをなしているから、溶融物は浸漬方向に向って試
料チャンバ中に流れ込む。
【0013】溶融物は、保護キャップ4の破壊後、側面
に配置された非常に小さい開口6から、非常にゆっくり
試料チャンバ1に流入する(充填時間は約0.8 秒であ
る。これは、断面積が試料チャンバの断面積ほどに大き
い流入開口での0.09秒の充填時間に比して、約9倍の充
填速度の減少を意味する)。試料チャンバ1への金属溶
融物の流入は、非常に均等に行われ、そのため試料チャ
ンバ1は、引け巣や針穿孔なしに金属溶融物で満たさ
れ、それによりその凝固後、非常に平坦な平面を有する
試料が生ずる。流入開口6の側面配置によって、破壊さ
れた保護キャップ4の残部が試料チャンバ1中に侵入す
るという事態も避けられる。何故ならば、このような汚
染部片は、浸漬試料採取器の浸漬移動により流入開口6
の側を通り過ぎるからである。
【0014】試料チャンバ1の壁厚さは、約1mmであ
る。この厚さの場合、試料チャンバは、小流入開口6に
関して、溶融金属が金属溶融物より冷たい流入開口6で
まず凝固するほど大きい熱容量を有する。試料チャンバ
1の加熱後、流入開口6において凝固した金属溶融物が
溶け、流入開口6が解放される。これは、試料採取に適
した浸漬深さでやっと起こる。この時点までに、保護キ
ャップ4の残部は、浸漬の動きにより制約を受けるが、
流入開口6の範囲から除去されている。
【0015】以下本発明を好ましい実施例について説明
したが、当技術に精通したものであれば、本発明の技術
思想から逸脱することなく、本明細書に開示されたもの
から種々の変形、変更をなし得ることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の浸漬試料採取器の断面図である。
【図2】試料チャンバの浸漬端部の概略図である。
【図3】試料チャンバの浸漬端部を図2に示されるもの
に対して90°回転して示す概略図である。
【符号の説明】
1 試料チャンバ 2 枠体 3 多孔質物質 4 保護キャップ 5 金属保護キャップ 6 流入開口 7 切断縁部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 実開 昭58−21855(JP,U) 実開 昭59−34360(JP,U) 実開 昭58−132851(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01N 33/20 G01N 1/10

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 石英ガラスまたは耐火性物質より成り、
    一端部に流入開口を具備する管状試料チャンバを有し、
    流入開口と反対の端部が厚紙管により保持される、金属
    溶融物用浸漬試料採取器であって、試料チャンバ(1)
    を充填するため、流入開口(6)が、少なくとも0.1
    mmの最小開口幅と0.4mm 2 〜3mm 2 の開放断面積
    を有するスリット状をなし、かつ流入する溶融物が試料
    チャンバの長手方向軸線に対して0°より大きい角度
    (α)で流入するように、流入開口が配置されることを
    特徴とする浸漬試料採取器。
  2. 【請求項2】 流入方向が試料チャンバ1の長手軸線に
    関して30°ないし150°の角度をなしている請求項
    1記載の浸漬試料採取器。
  3. 【請求項3】 溶融物が浸漬方向に向かって80°ない
    し100°の角度で流入するように流入開口が配置され
    ている請求項2記載の浸漬試料採取器。
  4. 【請求項4】 試料チャンバ1の浸漬端部が先細の断面
    を有する請求項1〜のいずれかに記載の浸漬試料採取
    器。
  5. 【請求項5】 試料チャンバ(1)の浸漬端部が丸めら
    れて閉じられている請求項記載の浸漬試料採取器。
  6. 【請求項6】 試料チャンバ(1)の浸漬端部と反対の
    端部に、試料チャンバの断面を満たす多孔質の詰め物が
    挿入されている請求項1〜のいずれかに記載の浸漬試
    料採取器。
  7. 【請求項7】 詰め物が鋳型砂である請求項
    載の浸漬試料採取器。
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