JPH0554996U

JPH0554996U - 金属溶湯サンプリング装置

Info

Publication number: JPH0554996U
Application number: JP10794291U
Authority: JP
Inventors: 繁美谷本; 義昭江口; 美子島原
Original assignee: 昭和アルミニウム株式会社
Priority date: 1991-12-27
Filing date: 1991-12-27
Publication date: 1993-07-23
Anticipated expiration: 2006-12-27
Also published as: JP2607023Y2

Abstract

(57)【要約】【目的】吸上げ管の被覆材の交換回数を少なくする。
吸上げ管内での溶湯の凝固を防止する。吸上げ管の寿命
を長くする。金属溶湯の汚染を防止する。【構成】金属溶湯中に浸漬される中空状吸込体１に、
吸上げ管７を介して貯留タンク８を連通状に接続する。
吸上げ管７を、黒鉛製管本体９と、管本体９の内周面を
覆う被覆材11とで構成する。被覆材11を、ＳｉＯ₂３０
〜６０重量％とＣａＯ２０〜５０重量％を含み、残部不
可避不純物からなるＳｉＯ₂−ＣａＯ系セラミックスの
焼成体で形成する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、金属溶湯のサンプリング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

たとえば、アルミニウム（アルミニウム合金も含む。以下同じ）溶湯中には、Ａｌ₂Ｏ₃、ＭｇＯ、Ａｌ₂ＭｇＯ₄等の金属酸化物からなる介在物や、炉材耐火物の破片からなる介在物が含まれているので、アルミニウム溶湯に、これらの介在物を除去する種々の処理が施されている。そして、介在物除去処理の効果を評価するために、通常、処理後のアルミニウム溶湯からサンプリングしてその分析を行っている。

【０００３】従来、金属溶湯サンプリング装置としては、金属溶湯中に浸漬される中空状吸込体と、吸上げ管を介して吸込体に連通状に接続され、かつ吸込体が金属溶湯中に浸漬されたさいに溶湯面の上方に来るようになされた金属溶湯貯留タンクと、貯留タンクに接続された真空引き装置とを備えており、吸込体に金属溶湯吸込口が形成されるとともにこの吸込口に介在物捕集フィルタが着脱自在に取付けられ、貯留タンクの内周面が、セラミックス繊維ペーパからなる断熱材で覆われたものが知られている（特公昭５９−２８８３２号公報参照）。

【０００４】このサンプリング装置では、吸込体を金属溶湯中に浸漬し、真空引き装置により、吸込体の吸込口から金属溶湯貯留タンク内に所定量の金属溶湯を吸込み、そのさいにフィルタで介在物を捕集し、吸込体を溶湯中から引き上げてその内部の金属溶湯を凝固させた後、フィルタを取り外して介在物の数、種類、大きさ等を分析するようになっている。また、貯留タンク内に吸込まれた金属溶湯は、その内周面を覆う断熱材の働きによって液体状態に保持されているが、これは適当な手段で排出されるようになっている。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、従来のサンプリング装置では、吸上げ管の内周面がセラミックス繊維ペーパからなる断熱材で覆われており、この断熱材の耐久性は充分ではないので、その寿命が短くなり、短期間で交換する必要がある。したがって、その交換を頻繁に行わなければならず、その作業が面倒であるという問題があった。また、吸上げ管の径が小さい場合には、被覆材の交換は不可能であるので、吸上げ管ごと交換しなければならず、コストが高くなるという問題があった。

【０００６】この考案の目的は、上記問題を解決した金属溶湯サンプリング装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

この考案による金属溶湯サンプリング装置は、金属溶湯中に浸漬される中空状吸込体と、吸込体に、吸上げ管を介して連通状に接続されかつ吸込体が金属溶湯中に浸漬されたさいに溶湯面の上方に来るようになされた金属溶湯貯留タンクと、貯留タンクに接続された真空引き装置とを備えており、吸込体に金属溶湯吸込口が形成されるとともにこの吸込口に介在物捕集フィルタが着脱自在に取付けられており、金属溶湯からサンプリングすると同時に介在物を捕集する金属溶湯サンプリング装置であって、吸上げ管が、黒鉛製管本体と、管本体の内周面を覆う被覆材とよりなり、被覆材が、ＳｉＯ₂３０〜６０重量％とＣａＯ２０〜５０重量％を含み、残部不可避不純物からなるＳｉＯ₂−ＣａＯ系セラミックスの焼成体で形成されているものである。

【０００８】上記金属溶湯サンプリング装置において、被覆材を形成するセラミックスが、さらにＡｌ₂Ｏ₃４０重量％以下を含んでいるのがよい。

【０００９】上記において、ＳｉＯ₂−ＣａＯ系セラミックスの焼成体は、従来の装置に使用されていたセラミックス繊維ペーパに比べて耐久性に優れている。しかも、金属溶湯との非濡れ性および断熱性にも優れている。このセラミックスにおけるＳｉＯ₂およびＣａＯの含有量を上記のように限定した理由は、ＳｉＯ₂含有量が３０重量％未満であると熱膨張率が増大し、６０重量％を越えると耐火度が低下するからである。また、ＣａＯ含有量が２０重量％未満であると強度が低下し、５０重量％を越えると脆化の度合いが増大するからである。

【００１０】また、上記セラミックスにＡｌ₂Ｏ₃を含有させると、その耐久性が一層向上する。しかしながら、Ａｌ₂Ｏ₃含有量が４０重量％を越えると、熱伝導率が大きくなって断熱性が低下するとともに、比重が大きくなるので、好ましくない。

【００１１】

【作用】

吸上げ管の内周面が、ＳｉＯ₂３０〜６０重量％とＣａＯ２０〜５０重量％を含み、残部不可避不純物からなり、かつ耐久性に優れているＳｉＯ₂−ＣａＯ系セラミックスの焼成体からなる被覆材で覆われているので、従来の装置に使用されていたセラミックス繊維ペーパに比べて寿命が飛躍的に延びる。また、この被覆材は、金属溶湯との非濡れ性に優れているので、金属溶湯貯留タンク内から金属溶湯を排出したさいに、吸上げ管内に溶湯が残存することはなくなる。さらに、この被覆材は断熱性に優れているので、金属溶湯貯留タンク内に金属溶湯が吸込まれたさい、吸上げ管内に存在する金属溶湯の凝固を防止しうる。また、吸上げ管の管本体が黒鉛製であるから、高温強度が大きく、しかも金属溶湯との接触によってコンタミネーションを発生することがない。

【００１２】

【実施例】

以下、この考案の実施例を、図面を参照して説明する。なお、以下の説明において、上下、左右は、それぞれ図１の上下、左右をいうものとする。

【００１３】図１および図２はこの考案のサンプリング装置の１実施例を示す。

【００１４】図１および図２において、金属溶湯のサンプリング装置は、内部が溶湯通路(1 a)となされた黒鉛製またはセラミックス製の中空状吸込体(1) を備えている。溶湯通路(1a)の右端部は吸込体(1) の右端面に開口している。この開口を(2) で示す。吸込体(1) の周壁の上側部分には、左側から真空引き口(3) および金属溶湯吸込口(4) が形成されている。吸込口(4) の右側には、溶湯通路(1a)を含むように、上下方向にのびる貫通孔(5) が形成されている。そして、溶湯通路(1a)の右端開口(2) および貫通孔(5) が金属溶湯排出口となっている。

【００１５】真空引き口(3) に上下方向にのびる吸上げ管(7) を介して金属溶湯貯留タンク (8) が連通状に接続されている。吸上げ管(7) は、黒鉛製管本体(9) の内周面が、金属溶湯との非濡れ性、断熱性および耐久性に優れた耐熱性被覆材(11)で被覆されたものである。黒鉛は、高温強度が大きく、金属溶湯との接触によってコンタミネーションを発生することなく、しかも加工性に優れている。また、金属溶湯がアルミニウム溶湯の場合、被覆材(11)としては、たとえばＳｉＯ₂３０〜６０重量％とＣａＯ２０〜５０重量％を含み、残部不可避不純物からなるＳｉＯ₂ −ＣａＯ系セラミックス、またはこれに最大限で４０重量％のＡｌ₂Ｏ₃が含有せしめられたＳｉＯ₂−ＣａＯ−Ａｌ₂Ｏ₃系セラミックスの焼成体からなるものが用いられる。この被覆材(11)の厚さは４ｍｍ以上であることが好ましい。図示は省略したが、管本体(9) の外周面の下端部に形成されたおねじが、真空引き口(3) の周面に形成されためねじにねじ嵌められることによって、吸上げ管(7) の下端部が吸込体(1) に固定されている。黒鉛はねじ等の加工性が優れているので、管本体(9) に、上記ねじを簡単に形成することができる。

【００１６】金属溶湯貯留タンク(8) は、たとえばステンレス鋼製本体(12)の内周面が、金属溶湯との非濡れ性、断熱性および耐久性に優れた耐熱性被覆材(13)で被覆されたものである。金属溶湯がアルミニウム溶湯の場合、被覆材(13)としては、吸上げ管(7) の被覆材(11)と同様に、たとえばＳｉＯ₂３０〜６０重量％とＣａＯ２０〜５０重量％を含み、残部不可避不純物からなるＳｉＯ₂−ＣａＯ系セラミックス、またはこれに最大限で４０重量％のＡｌ₂Ｏ₃が含有せしめられたＳｉＯ₂ −ＣａＯ−Ａｌ₂Ｏ₃系セラミックスの焼成体からなるものが用いられる。この被覆材(13)の厚さは５ｍｍ以上であることが好ましい。図示は省略したが、本体(12)の下端部に設けられた下方突出小径部(12a) の内周面に形成されためねじが、吸上げ管(7) の管本体(9) の外周面の上端部に形成されたおねじにねじ嵌められることによって、貯留タンク(8) の下端部が吸上げ管(7) に固定されている。黒鉛はねじ等の加工性が優れているので、管本体(9) に、上記ねじを簡単に形成することができる。貯留タンク(8) の下端面と吸上げ管(7) の上端面との間には、たとえばセラミックス繊維ペーパからなるパッキン(14)が介在させられている。

【００１７】貯留タンク(8) の頂蓋(15)に、真空引き装置(16)が接続されている。真空引き装置は、真空引き管(17)と、真空引き管(17)の先端に取り付けられた真空ポンプ（図示略）とからなる。真空引き管(17)の途中には貯留タンク(8) 側から真空計 (18)、真空バルブ(19)およびリークバルブ(21)が設けられている。

【００１８】金属溶湯貯留タンク(8) は、タンク(8) 内の金属溶湯面を検出するレベルセンサ(22)を備えている。レベルセンサ(22)は、貯留タンク(8) の頂蓋(15)に貫通状に設けられた長さの異なる複数本のシース熱電対(23)と、すべてのシース熱電対 (23)が接続された計測器(24)とよりなる。各熱電対(23)の下端部の測温接点は、互いに異なる高さ位置にある。そして、貯留タンク(8) 内に吸込まれた金属溶湯が各熱電対(23)の測温接点に触れたさいに、その熱電対(23)により検出される温度が金属溶湯の温度に達し、金属溶湯の溶湯面が所定高さに達したことが判るようになっている。また、各熱電対(23)の下端部の測温接点が互いに異なる高さ位置にあるので、各熱電対(23)の下端部の測温接点の位置が溶湯面となるように吸込むことにより、１度の作業での採取量を種々変更することが可能になる。そして、この場合にも、各採取量に対応する溶湯面に位置するいずれかの熱電対(23) の測温接点に溶湯面が接することになり、この熱電対(23)により検出された温度が金属溶湯の温度に達したときに、所望量の金属溶湯が吸込まれたことが判る。

【００１９】吸込体(1) の金属溶湯吸込口(4) には、外周面に全長にわたっておねじが形成された黒鉛製またはセラミックス製の円筒状フィルタ受け部材(25)がねじ止めされている。フィルタ受け部材(25)の上部は、吸込口(4) よりも上方に突出しており、その上面に多孔質黒鉛または多孔質セラミックスからなるフィルタ(26)が、セラミックス繊維製パッキン(29)を介して載せられている。そして、フィルタ受け部材(25)の上方突出部分にねじ嵌め被せられた黒鉛製またはセラミックス製のフィルタ押え部材(27)によりフィルタ(26)が固定されている。フィルタ押え部材 (27)は袋ナット状で、その頂壁(27a) の中央部に貫通孔(28)が形成されている。頂壁(27a) とフィルタ(6) との間にもセラミックス繊維製パッキン(30)が介在させられている。そして、フィルタ(26)は、受け部材(25)の上端面と押え部材(27) の頂壁(27a) とによって挟着されている。また、押え部材(27)の周壁の下端部と、吸込体(1) の上面との間にもセラミックス繊維製パッキン(31)が介在させられている。

【００２０】金属溶湯吸込体(1) の上下の貫通孔(5) には黒鉛製またはセラミックス製の止め栓(32)が密に差し込まれている。この止め栓(32)により溶湯通路(1a)の右端開口(2) も閉鎖される。止め栓(32)には上方にのびた棒状の操作部材(33)が一体に形成されている。操作部材(33)の上部は、吸込体(1) を金属溶湯中に浸漬したさいに溶湯面よりも上方に突出する。

【００２１】次に、上記サンプリング装置を用いて溶湯保持層中のアルミニウム溶湯(M) をサンプリングし介在物を分析する方法について説明する。まず、吸込体(1) をアルミニウム溶湯(M) 中に、フィルタ(26)がアルミニウム溶湯(M) 中に完全に没するまで浸漬し、吸込体(1) の温度が６８０℃以上になるまで予熱する。浸漬深さは、フィルタ(26)の部分で４０ｍｍ以上とするのがよい。また、このとき、アルミニウム溶湯面(L) は、吸上げ管(7) の長さの中間部に来るとともに、操作部材 (33)の上部が溶湯面(L) よりも上方に来る。吸上げ管(7) の管本体(9) の高温強度が大きいので、本体の破損が防止される。また、管本体(9) と溶湯とが接触することによるコンタミネーションの発生が防止される。なお、吸込体(1) をアルミニウム溶湯(M) 中に浸漬する直前に、溶湯面(L) のアルミニウム酸化物を除去しておく。

【００２２】ついで、リークバルブ(21)を閉じるとともに真空バルブ(19)を開き、真空ポンプにより装置内部を減圧する。すると、吸込口(4) を通してアルミニウム溶湯(M ) が吸込体(1) の溶湯通路(1a)内に吸込まれ、介在物はフィルタ(26)により濾別されて捕集される。アルミニウム溶湯(M) は、さらに吸上げ管(7) を介して貯留タンク(8) 内に吸込まれる。なお、溶湯吸込速度は７００ｇ／分程度が好ましい。レベルセンサ(22)により、貯留タンク(8) 内の溶湯量が所定量に達したことが検出されると、真空バルブ(19)を閉じるとともに真空ポンプを停止させる。こうして、アルミニウム溶湯(M) の採取作業が終了する。

【００２３】採取作業終了後、操作部材(33)を上方に引張ることにより止め栓(32)を貫通孔 (5) から抜き、貫通孔(5) および溶湯通路(1a)の右端開口(2) を開くとともに、真空バルブ(19)およびリークバルブ(21)を開く。すると、貯留タンク(8) 内のアルミニウム溶湯(M) は、吸上げ管(7) および溶湯通路(1a)を通って貫通孔(5) および溶湯通路(1a)の右端開口(2) から外部に排出され、サンプリング装置内の溶湯面が外部のアルミニウム溶湯(M) の溶湯面(L) と等しい高さになる。その後、サンプリング装置全体をアルミニウム溶湯(M) 中から引上げ、貫通孔(5) および溶湯通路(1a)の右端開口(2) から残りの全てのアルミニウム溶湯(M) を排出する。このさい、貯留タンク(8) および吸上げ管(7) の本体(12)(9) の内周面が、上述したような被覆材(13)(11)で被覆されているので、貯留タンク(8) および吸上げ管(7) 内に溶湯(M) が残留して凝固するのが防止される。ついで、フィルタ押え部材(27)を取り外してフィルタ(26)を取り外した後、フィルタ(26)を切断する。最後に、切断面を研摩した後、光学顕微鏡による観察、ＥＰＭＡ分析により、フィルタ(26)に捕集された介在物の量、サイズ、種類等を分析する。こうして、アルミニウム溶湯(M) の評価が行われる。フィルタ(26)と、フィルタ受け部材(2 5)およびフィルタ押え部材(27)との間にパッキン(29)(30)が介在させられているとともに、フィルタ押え部材(27)と吸込体(1) との間にパッキン(31)が介在させられているので、フィルタ(26)と、フィルタ受け部材(25)およびフィルタ押え部材(27)との間に、凝固金属が存在することが防止され、フィルタ(26)の取り外しを簡単に行うことができる。

【００２４】サンプリング量を多くするためには、上記採取作業終了後、引き続いて採取作業を行う。この場合には、上述のようにして、まずサンプリング装置内の溶湯面が外部のアルミニウム溶湯(M) の溶湯面(L) と等しい高さとなるまで、装置内のアルミニウム溶湯(M) を外部に排出すると、サンプリング装置内に残留したアルミニウム溶湯(M) は、外部のアルミニウム溶湯(M) の熱により凝固することなく液体状態に保持されるので、その後操作部材(33)により止め栓(32)を貫通孔(5) に差し込み、貫通孔(5) および溶湯通路(1a)の右端開口(2) を閉鎖するとともに、リークバルブ(21)を閉じて上記と同様な採取作業を行う。

【００２５】必要量のサンプリングが終了すれば、上記と同様にして、サンプリング装置内のアルミニウム溶湯(M) を全て排出し、フィルタ(26)に捕集された介在物の量、サイズ、種類等を分析する。こうして、アルミニウム溶湯(M) の評価が行われる。

【００２６】

【考案の効果】

この考案の金属溶湯サンプリング装置によれば、上述のように、吸上げ管の管本体の内周面を覆う被覆材の寿命が、従来の装置に比べて向上する。したがって、従来の装置に比べて、被覆材の交換回数が少なくてすみ、その作業が簡単になる。しかも、吸上げ管の径が小さい場合には、被覆材の交換は不可能であるので、吸上げ管ごと交換しなければならないが、交換回数は従来の装置に比べて少なくなってコストが安くなる。また、上記被覆材は、金属溶湯との非濡れ性に優れているので、金属溶湯貯留タンク内から金属溶湯を排出したさいに、吸上げ管内に溶湯が残存し、これが凝固するのを防止できる。さらに、上記被覆材は断熱性に優れているので、金属溶湯貯留タンク内に金属溶湯が吸込まれたさい、吸上げ管内に存在する金属溶湯の凝固を防止しうる。

【００２７】また、吸上げ管の管本体が黒鉛製であり、高温強度が大きいので、吸上げ管を金属溶湯中に浸漬して使用するさいの寿命が長くなる。しかも、管本体は、金属溶湯との接触によってコンタミネーションを発生することがないので、金属溶湯の汚染を防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案のサンプリング装置の実施例を示す垂
直断面図である。

【図２】図１のII−II線拡大断面図である。

【符号の説明】

１中空状被覆材４吸込口７吸上げ管９管本体１１被覆材１６真空引き装置２６介在物捕集フィルタ

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】金属溶湯中に浸漬される中空状吸込体
と、吸込体に、吸上げ管を介して連通状に接続されかつ
吸込体が金属溶湯中に浸漬されたさいに溶湯面の上方に
来るようになされた金属溶湯貯留タンクと、貯留タンク
に接続された真空引き装置とを備えており、吸込体に金
属溶湯吸込口が形成されるとともにこの吸込口に介在物
捕集フィルタが着脱自在に取付けられており、金属溶湯
からサンプリングすると同時に介在物を捕集する金属溶
湯サンプリング装置であって、吸上げ管が、黒鉛製管本
体と、管本体の内周面を覆う被覆材とよりなり、被覆材
が、ＳｉＯ₂３０〜６０重量％とＣａＯ２０〜５０重量
％を含み、残部不可避不純物からなるＳｉＯ₂−ＣａＯ
系セラミックスの焼成体で形成されている金属溶湯サン
プリング装置。
【請求項２】被覆材を形成するセラミックスが、さら
にＡｌ₂Ｏ₃４０重量％以下を含む請求項１記載の金属
溶湯サンプリング装置。