JPH01126526A - 溶融金属の分析装置 - Google Patents
溶融金属の分析装置Info
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- JPH01126526A JPH01126526A JP62285083A JP28508387A JPH01126526A JP H01126526 A JPH01126526 A JP H01126526A JP 62285083 A JP62285083 A JP 62285083A JP 28508387 A JP28508387 A JP 28508387A JP H01126526 A JPH01126526 A JP H01126526A
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Landscapes
- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
- Investigating And Analyzing Materials By Characteristic Methods (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
「産業上の利用分野」
本発明は溶融金属の分析装置に関し、さらに詳しくは金
Ｂ製造業等において熔融全圧の成分分析に用いられるレ
ーザー発光分光分析装置に関する。
Ｂ製造業等において熔融全圧の成分分析に用いられるレ
ーザー発光分光分析装置に関する。
「従来の技術」
金属製造業における製造工程管理分析や品質管理分析は
、例えば製銑、製鋼部門では溶銑や溶鋼の一部を採取し
て鋳型に鋳込み、これを冷却したのちその表面の一部を
１Ｊｆｆｉして発光分析するという方法が用いられてい
るが、分析に時間がかかるという問題がある。
、例えば製銑、製鋼部門では溶銑や溶鋼の一部を採取し
て鋳型に鋳込み、これを冷却したのちその表面の一部を
１Ｊｆｆｉして発光分析するという方法が用いられてい
るが、分析に時間がかかるという問題がある。
近年特に鉄鋼業等においては、より迅速な製造工程管理
或いは多段精練！！Ｊｍ法などの新製造プロセスの陛業
管理のために、／８ｙｃや溶鋼の迅速分析方法の確立が
強く要請されている。
或いは多段精練！！Ｊｍ法などの新製造プロセスの陛業
管理のために、／８ｙｃや溶鋼の迅速分析方法の確立が
強く要請されている。
これに対して、試料採取をしないで直接分析する方法が
、例えば特開昭６０−１２２３５５号、特開昭５９−８
１５４１号および特開昭５８−２１９４４０号の各公報
に開示されている。これらは、２本の電極のうら一本を
溶融金属に挿入し、溶融金属の表面近傍に配設されたも
う一本の電極との間でアーク、スパーク等の放電を行い
、微粒子を発生させ、その微粒子をＩＰＣ分析する方法
、前記放電を行ったときの光を分光分析する方法および
溶融金属にレーザー光を照射して、発光分光分析する方
法である。
、例えば特開昭６０−１２２３５５号、特開昭５９−８
１５４１号および特開昭５８−２１９４４０号の各公報
に開示されている。これらは、２本の電極のうら一本を
溶融金属に挿入し、溶融金属の表面近傍に配設されたも
う一本の電極との間でアーク、スパーク等の放電を行い
、微粒子を発生させ、その微粒子をＩＰＣ分析する方法
、前記放電を行ったときの光を分光分析する方法および
溶融金属にレーザー光を照射して、発光分光分析する方
法である。
「発明が解決しようとする問題点」
しかし、これらの方法は、溶融金属表面が静止してほぼ
一定位置に保たれている状態ならばよいが、混銑車内に
おける予備処理、炉内における精練等の場面がはげしく
変動する場合には、その変ΩＪを抑制するための種々の
工夫が必要であり、未だ実用のレヘルに達していない。
一定位置に保たれている状態ならばよいが、混銑車内に
おける予備処理、炉内における精練等の場面がはげしく
変動する場合には、その変ΩＪを抑制するための種々の
工夫が必要であり、未だ実用のレヘルに達していない。
また、前記微粒子を発生させる方法以外の直接分析法に
おいては、湯面上で励起発光した光を用いて分光分析す
るものであるため、分光器に励起発光した光を導入する
際、励起光のほかに溶融金属が高温であるため湯面から
の放射光も分光器に到達し、励起発光した各元素スペク
トルのバックグラウンドとなる。この放射光強度は、溶
融金属の温度、湯面状態等により変化するため各元素ス
ペクトル強度から定量する際に誤差を与え、分析精度を
さらに低下させる原因となっている。
おいては、湯面上で励起発光した光を用いて分光分析す
るものであるため、分光器に励起発光した光を導入する
際、励起光のほかに溶融金属が高温であるため湯面から
の放射光も分光器に到達し、励起発光した各元素スペク
トルのバックグラウンドとなる。この放射光強度は、溶
融金属の温度、湯面状態等により変化するため各元素ス
ペクトル強度から定量する際に誤差を与え、分析精度を
さらに低下させる原因となっている。
本発明は、かくの如き従来の問題点を解決して、場面が
激しく変動する溶融金属であっても迅速かつ高精度で分
析する方法を提供することを目的とする。
激しく変動する溶融金属であっても迅速かつ高精度で分
析する方法を提供することを目的とする。
「問題点を解決するための手段」
レーザー発振器と、該レーザー発振器から放出されるレ
ーザー光を集光、照射するためのレーザー光学系と、被
測定用の溶融金属を採取し、かつ該溶融金属の表面に前
記レーザー光が照射される位置に配設される試料採取器
と、前記レーザー光照射により生成されたプラズマの放
出光を導入するための光導入光学系と、分光器と、光検
出４とからなり、前記光導入光学系を前記レーザー光照
射による水平方向の放出光だけを導入する構成とした。
ーザー光を集光、照射するためのレーザー光学系と、被
測定用の溶融金属を採取し、かつ該溶融金属の表面に前
記レーザー光が照射される位置に配設される試料採取器
と、前記レーザー光照射により生成されたプラズマの放
出光を導入するための光導入光学系と、分光器と、光検
出４とからなり、前記光導入光学系を前記レーザー光照
射による水平方向の放出光だけを導入する構成とした。
「作用」
試料採取器５で採取した被測定用の溶融金属２を試料採
取器５に入れたままで所定位置まで搬送し、その表面に
レーザー光線を照射して生成されたプラズマの水平方向
に放出される光だけを分光器６へ導入するよう構成する
ことにより、バックグラウンドとなる溶融金属２表面か
らの放射光が分光器６へ侵入するのを防止している。ま
た、レーザー系保護筒１２および光導入系保護筒１３を
設け、不活性ガスを両保護簡の先端から溶融金属２の表
面へ向けて吹き出す構造とし、かつ試料採取器５を傾斜
した状態でも所定の場所に配設できるように構成するこ
とにより、レーザー光学系Ａおよび光導入光学系Ｂを熱
および粉塵から保護すると共に溶融金属２の表面を清浄
に保持し、かつ容器部分５ａの、Ｅ縁が凹面鏡７の視野
に入るのを回避することができる。
取器５に入れたままで所定位置まで搬送し、その表面に
レーザー光線を照射して生成されたプラズマの水平方向
に放出される光だけを分光器６へ導入するよう構成する
ことにより、バックグラウンドとなる溶融金属２表面か
らの放射光が分光器６へ侵入するのを防止している。ま
た、レーザー系保護筒１２および光導入系保護筒１３を
設け、不活性ガスを両保護簡の先端から溶融金属２の表
面へ向けて吹き出す構造とし、かつ試料採取器５を傾斜
した状態でも所定の場所に配設できるように構成するこ
とにより、レーザー光学系Ａおよび光導入光学系Ｂを熱
および粉塵から保護すると共に溶融金属２の表面を清浄
に保持し、かつ容器部分５ａの、Ｅ縁が凹面鏡７の視野
に入るのを回避することができる。
「実施例」
以下に本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第１図は本発明の一実施例を示す分析装置の構成図で、
レーザー発ｔａ器ｌ、該し−ザー発ｉ器から放出される
レーザー光を被測定用の溶融金ｒｆＡ２の表面に集光、
照射するためのプリズム３および集光レンズ４からなる
レーザー光学系Ａ、前記被測定用の溶融金ＩＸ２を採取
し、該溶融金属の表面にレーザー光が照射するよう配設
される試料採取器５、レーザー光照射により生成された
プラズマの放出光を分光器６へ導入するための凹面鏡７
および平面１１１８からなる光導入光学系Ｂ、導入され
た光を回折格子、プリズム等の分散素子（図示せず）で
スペクトルに分離する分光器６、該分光器で分離された
各元素のスペクトル位置に配設され各元素のスペクトル
強度を電気信号に変換する光検出器９、該光検出器から
送られた電気信号を積算したのら、これをＡ／Ｄ変換す
る信号処理機１０および予め作成しである各元素の検量
線と前記信号処理器から送られた値から被測定用の溶融
金属の各成分含装置を算出する計算機１１で構成されて
いる。なお、前記レーザー光学系Ａは、被測定用の溶融
金属２から発生する熱および粉塵から保護するためレー
ザー系保護筒！２で被われ、レーザー系ガス導入口１２
ａからアルゴン或いは窒素等の不活性ガスを導入し系内
に充満させて前記集光レンズ４１更！へ吹き出すように
なっている０本実施例では第２図に示す如くレーザー系
保護筒１２先端付近の内壁に付設した４個の保持部材１
２ｂで集光レンズ４を保持すると共に、レーザー系保護
筒１２の先端に、外側に凹状をなし、かつ中央に透孔を
穿設した蓋１２ｃを付設し、集光レンズ４とレーザー系
保護筒１２の間の隙間から流出する不活性ガスが集光レ
ンズ４下面を吹き付けたのち外部へ排出する構成としで
あるが、単にレーザー系保護筒１２先端を先細り形状と
し被測定用の溶融金属２表面に臨ませてもよい、また、
前記光導入光学系Ｂは、前記レーザー光学系Ａと同様に
光導入系保護筒１３で被われ、光導入系ガス導入口１３
ａからアルゴン或いは窒素等の不活性ガスを導入し、系
内に充満させて前記試料採取器５側へ吹き出すように、
光導入系保護筒１３の試料採取器側を先細り形状としで
ある０本発明の光導入光学系Ｂは、被測定用の溶融金属
２表面に照射されたレーザー光により生成されたプラズ
マの水平方向に放出される光だけを分光器６へ導入する
ように配設することが必要である０分光器６へ導入され
た水平方向の放出光は常法により光検出器９および信号
処理機１０を経由して計算ｔＩＳ１１１で各成分有僅か
算出される。
レーザー発ｔａ器ｌ、該し−ザー発ｉ器から放出される
レーザー光を被測定用の溶融金ｒｆＡ２の表面に集光、
照射するためのプリズム３および集光レンズ４からなる
レーザー光学系Ａ、前記被測定用の溶融金ＩＸ２を採取
し、該溶融金属の表面にレーザー光が照射するよう配設
される試料採取器５、レーザー光照射により生成された
プラズマの放出光を分光器６へ導入するための凹面鏡７
および平面１１１８からなる光導入光学系Ｂ、導入され
た光を回折格子、プリズム等の分散素子（図示せず）で
スペクトルに分離する分光器６、該分光器で分離された
各元素のスペクトル位置に配設され各元素のスペクトル
強度を電気信号に変換する光検出器９、該光検出器から
送られた電気信号を積算したのら、これをＡ／Ｄ変換す
る信号処理機１０および予め作成しである各元素の検量
線と前記信号処理器から送られた値から被測定用の溶融
金属の各成分含装置を算出する計算機１１で構成されて
いる。なお、前記レーザー光学系Ａは、被測定用の溶融
金属２から発生する熱および粉塵から保護するためレー
ザー系保護筒！２で被われ、レーザー系ガス導入口１２
ａからアルゴン或いは窒素等の不活性ガスを導入し系内
に充満させて前記集光レンズ４１更！へ吹き出すように
なっている０本実施例では第２図に示す如くレーザー系
保護筒１２先端付近の内壁に付設した４個の保持部材１
２ｂで集光レンズ４を保持すると共に、レーザー系保護
筒１２の先端に、外側に凹状をなし、かつ中央に透孔を
穿設した蓋１２ｃを付設し、集光レンズ４とレーザー系
保護筒１２の間の隙間から流出する不活性ガスが集光レ
ンズ４下面を吹き付けたのち外部へ排出する構成としで
あるが、単にレーザー系保護筒１２先端を先細り形状と
し被測定用の溶融金属２表面に臨ませてもよい、また、
前記光導入光学系Ｂは、前記レーザー光学系Ａと同様に
光導入系保護筒１３で被われ、光導入系ガス導入口１３
ａからアルゴン或いは窒素等の不活性ガスを導入し、系
内に充満させて前記試料採取器５側へ吹き出すように、
光導入系保護筒１３の試料採取器側を先細り形状としで
ある０本発明の光導入光学系Ｂは、被測定用の溶融金属
２表面に照射されたレーザー光により生成されたプラズ
マの水平方向に放出される光だけを分光器６へ導入する
ように配設することが必要である０分光器６へ導入され
た水平方向の放出光は常法により光検出器９および信号
処理機１０を経由して計算ｔＩＳ１１１で各成分有僅か
算出される。
つぎに上記構成の分析装置の動作について説明する。
まず、被測定用の溶融金属として例えば吹錬中の転炉内
の溶鋼の場合には、試料採取器５を用いて転炉内の溶鋼
の一部を採取し、本発明装置の所定の場所すなわち集光
レンズ４の焦点位置に配設する。このとき、／８鋼２の
表面にスラグ等の不純物が存在するときは、ガス吹き付
は等により不純物を除去し表面をｌＲ浄にしておく、つ
ぎにレーザー発振器ｌからレーザー光を放出する。放出
したレーザー光は、不活性ガスの充満したレーザー系保
護筒１２内を通りプリズム３で方向を変え、集光レンズ
４を介して前記試料採取器５内の溶鋼２の表面に集光、
照射される。レーザー光照射により生成されたプラズマ
の水平方向に放出された光は、不活性ガスの充満した光
導入系保護筒１３内を通り凹面鏡７および平面鏡８を介
して分光器６へ導入され、各元素のスペクトルに分離さ
れ、光検出器９および信号処理機１０を介して計算［＋
１で各成分含有量が算出される。
の溶鋼の場合には、試料採取器５を用いて転炉内の溶鋼
の一部を採取し、本発明装置の所定の場所すなわち集光
レンズ４の焦点位置に配設する。このとき、／８鋼２の
表面にスラグ等の不純物が存在するときは、ガス吹き付
は等により不純物を除去し表面をｌＲ浄にしておく、つ
ぎにレーザー発振器ｌからレーザー光を放出する。放出
したレーザー光は、不活性ガスの充満したレーザー系保
護筒１２内を通りプリズム３で方向を変え、集光レンズ
４を介して前記試料採取器５内の溶鋼２の表面に集光、
照射される。レーザー光照射により生成されたプラズマ
の水平方向に放出された光は、不活性ガスの充満した光
導入系保護筒１３内を通り凹面鏡７および平面鏡８を介
して分光器６へ導入され、各元素のスペクトルに分離さ
れ、光検出器９および信号処理機１０を介して計算［＋
１で各成分含有量が算出される。
なお、レーザー光照射により溶融金属２の表面に生成す
るプラズマは約２〜３龍径の大きさであるため、凹面鏡
７の視野に試料採取器５の容器部分５ａの上縁が入って
しまう場合には、被測定用の溶融金属２を採取したのち
試料採取器５を第３図に示す如く傾動させて採取した溶
融金属２の表面部分を流出させ、傾斜した状態のままで
分析装置の所定の場所に配設するとよい、溶融金属２の
表面にスラグ等の不純物が存在する場合にもこの方法を
適用することができる。
るプラズマは約２〜３龍径の大きさであるため、凹面鏡
７の視野に試料採取器５の容器部分５ａの上縁が入って
しまう場合には、被測定用の溶融金属２を採取したのち
試料採取器５を第３図に示す如く傾動させて採取した溶
融金属２の表面部分を流出させ、傾斜した状態のままで
分析装置の所定の場所に配設するとよい、溶融金属２の
表面にスラグ等の不純物が存在する場合にもこの方法を
適用することができる。
小型溶解炉で溶解した炭素鋼について本発明装置を用い
てＣ，Ｓｉ、Ｍｎの分析を行い標準値と比較した結果は
第１表のとおりで、標準値とよく一致していた。なお、
前記標準値は、本発明の分析をしたあとの炭素鋼を凝固
させ螢光Ｘ線分析法で分析した値である。
てＣ，Ｓｉ、Ｍｎの分析を行い標準値と比較した結果は
第１表のとおりで、標準値とよく一致していた。なお、
前記標準値は、本発明の分析をしたあとの炭素鋼を凝固
させ螢光Ｘ線分析法で分析した値である。
「発明の効果」
以上述べた如く、本発明の分析装置により、被測定用の
溶融金属の場面が激しく変動する場合でも迅速かつ高ｔ
ｉ度で分析力９可能となり、より迅速な製造工程の管理
或いは多段精練製鋼法などの新製造プロセスの操業管理
が可能となった。また、試料採取器を複数用いることに
よりほぼリアルタイムでの分析も可能となった。
溶融金属の場面が激しく変動する場合でも迅速かつ高ｔ
ｉ度で分析力９可能となり、より迅速な製造工程の管理
或いは多段精練製鋼法などの新製造プロセスの操業管理
が可能となった。また、試料採取器を複数用いることに
よりほぼリアルタイムでの分析も可能となった。
第１図は本発明の一実施例を示す分析装置の構成図、第
２図はレーザー系保護筒の集光レンズ周辺部の縦断面説
明図、第３図は試料採取器の傾動説明図である。
２図はレーザー系保護筒の集光レンズ周辺部の縦断面説
明図、第３図は試料採取器の傾動説明図である。
Claims (1)
- レーザー発振器と、該レーザー発振器から放出されるレ
ーザー光を集光、照射するためのレーザー光学系と、被
測定用の溶融金属を採取し、かつ該溶融金属の表面に前
記レーザー光が照射される位置に配設される試料採取器
と、前記レーザー光照射により生成されたプラズマの放
出光を導入するための光導入光学系と、分光器と、光検
出器とからなり、前記光導入光学系を前記レーザー光照
射による水平方向の放出光だけを導入する構成としたこ
とを特徴とする溶融金属の分析装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62285083A JPH01126526A (ja) | 1987-11-11 | 1987-11-11 | 溶融金属の分析装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62285083A JPH01126526A (ja) | 1987-11-11 | 1987-11-11 | 溶融金属の分析装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01126526A true JPH01126526A (ja) | 1989-05-18 |
Family
ID=17686919
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62285083A Pending JPH01126526A (ja) | 1987-11-11 | 1987-11-11 | 溶融金属の分析装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01126526A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8179558B2 (en) | 2007-11-08 | 2012-05-15 | Canon Kabushiki Kaisha | Image processing apparatus, image processing method, program and storage medium constructed to generate print data including a bitmap image and attribute data of each pixel of the bitmap image |
-
1987
- 1987-11-11 JP JP62285083A patent/JPH01126526A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8179558B2 (en) | 2007-11-08 | 2012-05-15 | Canon Kabushiki Kaisha | Image processing apparatus, image processing method, program and storage medium constructed to generate print data including a bitmap image and attribute data of each pixel of the bitmap image |
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