JPH0798313A

JPH0798313A - 溶融金属の試料採取装置

Info

Publication number: JPH0798313A
Application number: JP5242877A
Authority: JP
Inventors: Shigeki Tomiyama; 茂樹冨山; Masanao Narita; 正尚成田
Original assignee: Daido Steel Co Ltd
Current assignee: Daido Steel Co Ltd
Priority date: 1993-09-29
Filing date: 1993-09-29
Publication date: 1995-04-11

Abstract

(57)【要約】【目的】この発明の目的は、溶融金属の冷却効率に優
れ、底部形状の安定した分析試料が得られるとともに、
採取した分析試料の分類および識別が容易に行える溶融
金属の試料採取装置を提供する。【構成】この発明は、溶融金属が流し込まれる試料採
取容器２と、試料採取容器内の底部に配設される試料ホ
ルダ１０と、試料ホルダの上面に設けられ、流し込まれ
た溶融金属と結合する結合突部１２とを備えている。ま
た、前記試料ホルダの外周面には識別記号が付されてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、金属の精錬時に分析
用の溶融金属試料を採取するために用いられる溶融金属
の試料採取装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】鉄鋼等の溶製工程では、ロット単位毎に
溶融金属中の化学成分分析を迅速に行い、その結果をフ
ィードバックして、各元素の含有率が一定の割合となる
よう制御している。化学成分分析に供される分析試料
は、たとえば、つぎのように作製される。

【０００３】まず、溶湯中からくみ取った溶融金属の一
部を試料採取装置、たとえば、円筒カップ形状に組み立
てられた鋳型容器に流し込んで凝固させ、円柱状の凝固
試料すなわち試料用インゴットを得る。また、先端に試
料採取装置が取り付けられたプローブを溶湯中に浸漬
し、溶融金属を直接くみ取って試料用インゴットを鋳込
む方法もある。

【０００４】この後、試料採取装置より採取された試料
用インゴットには、それぞれのロッド毎に識別・分類す
るため試料番号が刻印される。つぎに、試料採取装置よ
り採取された試料用インゴットを切断機のチャックに把
持し、その底面から所定位置を切断して底面側の試料用
インゴットから円柱ブロック状の分析試料Ａを得る。

【０００５】さらに、この分析試料Ａの切断面から所定
幅を切り落としディスク状の分析試料Ｂを得る。また、
この分析試料Ｂは、打ち抜き加工等によりタブレット状
の分析試料Ｃに形成され、この分析試料ＣはＣ，Ｓ，
Ｏ，Ｎ分析に供される。また、試料Ｂを切り出した後の
分析試料Ａは、さらにその切断面を研磨して、蛍光Ｘ線
分析および発光分光分析等の分析に供される。

【０００６】最近では、こういった分析試料の切断、打
ち抜きおよび研磨などの加工は自動分析試料調製機で行
われ自動化されている。この自動分析試料調製機では、
鋳造された試料用インゴットを投入口に投入するだけ
で、上述した円柱ブロック状の分析試料Ａおよびタブレ
ット状の分析試料Ｃを簡単に作製することができる。ま
た、試料の分析も自動化されており、この自動分析試料
調製機で加工された分析試料は、引き続き自動分析装置
等に搬送されるようになっている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、試料採
取装置より採取された試料用インゴットは、鋳造中に発
生するポロシティー（多孔質状態）等により、安定した
底面形状が得られないことがある。この場合、試料用イ
ンゴットの底部を切断機のチャックに把持しても安定せ
ず、切断された分析試料の形状も安定しない等の不具合
が生じる。また、切断された分析試料を各装置間で受け
渡す場合、搬送途中でひっくり返ったり詰まったりし
て、安定した搬送が行えないなどの不具合がある。

【０００８】一般に、鋳型の内壁に接する部分では溶融
金属が急激に冷却されやすく、凝固速度が大きい。その
ためにチル晶とよばれる結晶粒度の微細な凝固組織が生
ずる。この凝固組織は組成成分が均一化されているた
め、この凝固組織の分布する部位から分析試料を切り出
して分析すれば、安定した分析結果を得ることができ
る。また、分析に最も適した凝固組織は、試料用インゴ
ットの底面から約１０〜１５ｍｍに分布している。

【０００９】しかしながら、実際の試料用インゴットを
切断する位置つまり切断予定位置は、インゴットの底部
を把持する切断機のチャックに制約を受けて、底面から
約２５〜３０ｍｍの部位となっている。したがって、従
来の切断予定位置を分析予定位置とした場合、実際に分
析する位置は、最適分析位置つまりチル晶の凝固組織が
分布している位置から外れることになり、偏析等により
安定した分析結果が得られない等の不具合がある。

【００１０】また、各インゴットには、試料番号が刻印
されたり識別シールが貼られたりするが、識別シールを
貼るにはインゴットが完全にさめるのを待たなければな
らい。また、インゴットを加工する際には識別シールを
剥さなければならず、識別シールを貼ったり剥したりす
る煩雑な作業を繰り返さなければならない。さらに、識
別シールを貼り忘れたり貼り間違えたりするおそれもあ
る。

【００１１】この発明は、上述した事情を考慮してなさ
れたもので、その目的とするところは、溶融金属の冷却
効率に優れ、底部形状の安定した分析試料が得られると
ともに、採取した後の試料の分類・識別が容易に行える
溶融金属の試料採取装置を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上述した問題を解決する
ために、この発明の溶融金属の試料採取装置は、溶融金
属が流し込まれる試料採取容器と、試料採取容器内の底
部に配設される試料ホルダと、試料ホルダの上面に設け
られ、流し込まれた溶融金属と結合する結合突部とを備
えて構成されている。

【００１３】好ましくは、前記試料ホルダには識別記号
が付されている。

【００１４】

【作用】この発明の溶融金属の試料採取装置によれば、
前記試料採取容器の底部の熱容量は、容器内部の底部に
配置した試料ホルダの熱容量分だけ増大する。また、試
料採取容器に採取された溶融金属は、凝固したとき前記
係合突部と結合し試料ホルダを底部とした凝固試料とな
る。

【００１５】さらに、試料ホルダに識別記号が付されて
いるので、試料採取容器から取り出された凝固試料は、
試料ホルダの識別記号により分類・識別できる。

【００１６】

【実施例】以下、この発明の一実施例を図１ないし図６
に基づいて詳細に説明する。溶融金属の試料採取装置
は、たとえば、試料採取容器２、タイリング８および試
料ホルダ１０から構成されている。図１および図２に示
すように、試料採取容器２は、一定の厚みを有した一対
の容器半体４，６からなる。これら容器半体４，６は合
体した状態で円筒カップ状をなし、その内部には上方に
開口した採取室７が形成される。また、試料採取容器２
の断面外形は逆台形状である。

【００１７】タイリング８は、試料容器試料２の下端側
に外嵌されており、一対の容器半体４、６を互いに締め
付け固定する。図２および図３に示すように、試料ホル
ダ１０は、所定の厚み（たとえば、約１０〜２０ｍｍ）
を有して円盤状に形成されており、試料採取容器２内の
採取室７の底部に配置される。試料ホルダ１０の上面に
は、結合突部１２が形成されており、この結合突部１２
は平面方向に広がるようにして上方に延びている。

【００１８】そして、この試料ホルダ１０は、採取室７
内に流し込まれた溶融金属が結合突部１２と結合して、
凝固した溶融金属と一体となる。図３に具体的に示され
ているように、結合突部１２は、上から見て十字形状を
有している。また、図４に示す試料ホルダ１０’のよう
に、その結合突部１２’を平面方向３方に延びるように
形成してもよい。なお、結合突部１２の形状は特に限定
しないが、凝固した溶融金属つまり凝固金属と試料ホル
ダとが確実に結合すればよい。

【００１９】また、この試料ホルダ１０の底部外形は、
分析試料を加工するための自動試料調製機等における脱
着、搬送等の作業性を考慮して所定の寸法（たとえば、
直径φ３０〜４０ｍｍ）に形状されている。なお、試料
ホルダ１０の形状は、特に円盤状に限らず、自動試料調
製機等における脱着、搬送に適合したものであれば、他
の形状でも構わない。

【００２０】さらに、試料ホルダ１０の外周面には、各
ホルダ毎に識別記号（たとえば、図３では「Ｎｏ．
１」）がそれぞれ刻印されている。したがって、試料採
取後に識別シールなどを張り付けて試料を分類する等の
煩雑な作業が省けることや、試料の識別および分類を間
違えるなどの事故を防止できる等の効果が得られる。一
方、このように試料ホルダ１０を採取室７の底部に配置
したことにより、試料採取容器２の底部壁の熱容量は、
試料ホルダ１０の比熱および質量に応じた量だけ増大す
る。したがって、試料採取容器２の底部壁の冷却効率が
向上し、この底部壁に接する溶融金属は従来よりも急速
に冷却されることになる。

【００２１】また、試料ホルダ１０の上面近傍における
溶融金属の凝固は、溶融金属と結合突部１２の接触面積
および採取室７の側面との接触面から内方に向けて急速
に進行する。すなわち、結合突部１２より接触表面積を
大とされた底部によって下方向からの冷却効率が大き
く、しかも底部中心から内方に突出した結合突部１２の
先端によって、試料中心の凝固も大幅に促進される。

【００２２】従来例でも説明したように、急速に冷却さ
れた溶融金属の凝固組織は、結晶粒度の微細なチル晶と
なることから、化学成分分析に適しており、急速に冷却
される範囲が広がれば、それだけ分析適正範囲も広が
る。したがって、試料ホルダ１０の上面近傍には、分析
に適した凝固組織が広範囲（たとえば、試料ホルダの上
面から上方に約１０〜２０ｍｍの範囲）にわたって分布
することになる。

【００２３】試料採取装置に採取された溶融金属が凝固
した後、試料採取容器２からタイリング８を取り外し一
対の容器半体４，６をそれぞれ取り外すと、図５に示す
ような試料用インゴットＳが取り出される。以下、図５
および図６に基づき試料用インゴットＳから各分析試料
の切り出しに付いて説明する。一般に、試料用インゴッ
トＳは自動分析試料調製機に投入され、各分析装置に適
した大きさの分析試料に切断される。なお、この自動分
析試料調製機は、切断工程、打ち抜き工程および研磨工
程等を有している。

【００２４】自動分析試料調製機に投入された試料用イ
ンゴットＳは、まず切断工程に搬送される。切断工程で
は、試料用インゴットＳの底部すなわち試料ホルダ１０
の部位がチャックに把持される。試料用インゴットＳの
底部には試料ホルダ１０が一体に結合されており、試料
用インゴットＳの底部形状は、試料ホルダ１０により常
に安定した形状のものとなる。したがって、試料用イン
ゴットＳの底部は安定した状態でチャックに把持され
る。

【００２５】そして、試料用インゴットＣは、図６に示
す第１切断予定位置Ｃ1および第２切断位置Ｃ2が切断さ
れ、非分析試料Ｓ0、第１分析試料Ｓ1および第２分析試
料Ｓ2に分断される。非分析試料Ｓ0は、自動分析試料調
製装置からそのまま排出され回収される。なお、図６中
の符号１４は、切断工程に装備されたダイヤモンドカッ
タである。

【００２６】また、試料用インゴットＳの底部形状が安
定したものとなっているので、切断工程において切り出
された第１および第２分析試料Ｃ1，Ｃ2の形状も良好な
ものとなる。切断工程における試料用インゴットの切断
予定位置Ｃ1，Ｃ2は、試料用インゴットＳの底部を把持
するチャックの制約を受けて、試料底面から約２０〜３
０ｍｍの部位となっているが、試料ホルダ１０の厚みに
より、試料用インゴットＳのチャックへの把持範囲が確
保されるため、各切断予定位置は制約されない。また、
試料ホルダ１０の厚さを適宜に調節すれば、各切断予定
位置Ｃ1，Ｃ2を最適分析位置（試料ホルダ１０の上面か
ら上方に約１０〜２０ｍｍの範囲）に自由に設定するこ
とができる。

【００２７】第１分析試料Ｓ1は打ち抜き工程に搬送さ
れ、第２分析試料Ｓ2は研磨工程に搬送される。なお、
研磨工程に搬送される第２分析試料Ｓ2は、底部形状の
安定した試料ホルダ１０と一体となっているので、搬送
途中にひっくり返ったり詰まったりせず安定した搬送が
可能となる。第１分析試料Ｓ1は、ディスク状に薄く切
断されたものである。そして、打ち抜き工程において、
第１分析試料Ｓ1は打ち抜き加工されタブレット状の第
３分析試料Ｓ3に加工され、自動分析試料調製機から排
出される。そして、自動分析試料調製機から排出された
第３分析試料Ｓ3は、たとえば、Ｃ，Ｓ，Ｏ，Ｎ分析に
供される。

【００２８】一方、第２分析試料Ｓ2は、研磨工程にお
いてその切断面が研磨処理され、自動分析試料調製機か
ら排出される。そして、自動分析試料調製機から排出さ
れた第２分析試料Ｓ2は、たとえば、蛍光Ｘ線分光分析
および発光分光分析などに供される。この発明は、図７
に示す試料採取装置にも適用できる（第２実施例）。

【００２９】この試料採取装置は、棒部材２０の先端に
上述した第１実施例の試料採取容器２２を接続したもの
で、この試料採取容器２２の採取室２４の底部には試料
ホルダ１０が配置されている。この試料採取装置は、真
空炉用とされ、試料採取容器２２を溶湯中に浸漬し溶融
金属を直接くみ取るようにして使用する。また、この発
明は、図８に示す試料採取装置にも適用できる（第３実
施例）。

【００３０】この試料採取装置は、自動浸漬装置に具備
された試料採取プローブ２６と呼ばれるものである。こ
のプローブは、試料採取容器２６、シェル鋳型３２を備
えており、試料採取容器２６の採取室２８の底部には、
試料ホルダ１０が配置されている。試料採取容器２６の
開口部には、シェル鋳型３２が配設されており、シェル
鋳型３２の注入室３２ａを通じて試料採取容器２６の採
取室２８内に溶融金属が流し込まれるようになってい
る。なお、図８中の符号３６は、試料採取容器２６、シ
ェル鋳型および自動浸漬装置から延びるロッド３８の回
りを外装する紙管等であり、符号３６は、たとえばモル
タル製の蓋部材である。

【００３１】したがって、第２および第３実施例の試料
ホルダ１０は、第１実施例の同様に流し込まれた溶融金
属が凝固して一体となるから、第１実施例と同様の効果
を奏する。

【００３２】

【発明の効果】この発明は、以上説明したように溶融金
属が流し込まれる試料採取容器と、試料採取容器内の底
部に配設される試料ホルダと、試料ホルダの上面に設け
られ、流し込まれた溶融金属と結合する結合突部とを備
えているから、試料採取容器内に流し込まれた溶融金属
は、結合突部により凝固して試料ホルダと一体となる。
したがって、凝固した試料の底部形状は、試料ホルダの
形状となるため、常に安定した状態が確保される。その
結果、凝固試料を加工する場合に、その試料の底部を加
工機等のチャックに安定した状態で把持させることがで
きる。また、加工した後の試料を安定した状態で搬送す
ることもできる。

【００３３】また、試料採取容器内の底部に試料ホルダ
を配置したことで、試料採取容器の底部の熱容量は試料
ホルダの持つ熱容量の分増大することになる。したがっ
て、試料採取容器の底部の放熱量が大きくなり、底部す
なわち試料ホルダに接する溶融金属の急冷効果が促進さ
れることになる。これにより、試料ホルダ近傍の凝固組
織は分析に適した組織構造となり、安定した分析結果を
得ることができるようになる。

【００３４】さらに、前記試料ホルダには識別記号が付
されているので、試料採取容器から凝固試料を取りだし
た後の試料の分類および識別が容易かつ正確に行えるな
ど優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】試料採取装置の斜視図である。

【図２】試料採取装置の断面図である。

【図３】試料ホルダの斜視図である。

【図４】結合突部の形状の異なる他の試料ホルダの斜視
図である。

【図５】試料用インゴット（凝固試料）の断面図であ
る。

【図６】試料用インゴットから切断された分析試料の加
工工程を示す概略図である。

【図７】第２実施例の試料採取装置の断面図である。

【図８】第３実施例の試料採取装置の断面図である。

【符号の説明】

２試料採取容器４，６容器半体７採取室８タイリング１０，１０’ 試料ホルダ１２，１２’ 結合突部Ｃ1 第１切断予定位置Ｃ2 第２切断予定位置Ｓ試料用インゴットＳ0 非分析試料Ｓ1 第１分析試料Ｓ2 第２分析試料Ｓ3 第３分析試料

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】溶融金属が流し込まれる試料採取容器
と、試料採取容器内の底部に配設される試料ホルダと、試料ホルダの上面に設けられ、流し込まれた溶融金属と
結合する結合突部とを具備したことを特徴とする溶融金
属の試料採取装置。
【請求項２】前記試料ホルダに識別記号を付したこと
を特徴とする請求項１記載の溶融金属の試料採取装置。