JPH08262008A - 分析用サンプルの製造方法 - Google Patents

分析用サンプルの製造方法

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JPH08262008A
JPH08262008A JP7088642A JP8864295A JPH08262008A JP H08262008 A JPH08262008 A JP H08262008A JP 7088642 A JP7088642 A JP 7088642A JP 8864295 A JP8864295 A JP 8864295A JP H08262008 A JPH08262008 A JP H08262008A
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JP
Japan
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molten steel
sample
inclusions
molds
analysis
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Withdrawn
Application number
JP7088642A
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English (en)
Inventor
Kazumi Yasuda
一美 安田
Shigeaki Ogibayashi
成章 荻林
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、溶鋼中の介在物を分離して分析効
率の向上を図り、また清浄度等も容易に判定できる分析
用サンプルの製造方法を提供する。 【構成】 回転軸1の上部に水平に回転アーム2を把持
させ、アームの両端に支持軸4を介して筒状鋳型3を懸
架し、鋳型3内に溶鋼9を注入した後アーム2を回転
し、鋳型3に遠心力を付与してこれをほぼ水平に傾ける
まで増速すると同時に注入した溶鋼9を鋳型底面に添着
させ、この回転速度を維持して溶鋼中の非金属介在物9
aと溶鋼9とを分離しつつ溶鋼を冷却凝固するサンプル
の製造方法である。 【効果】 介在物が密度差によって内面に層状に集積す
るので、分析にあたり格子点数や面積百分率の算出も容
易であり、清浄度等も極めて容易に判定することができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、溶鋼中の非金属介在物
の種類,性状を分析するためのサンプルの製造方法に関
する。
【0002】
【従来の技術】鋼材には、一般に各種の非金属介在物が
含まれている。その種類,性状はさまざまであり、鋼材
の性質におよぼす影響の程度もいろいろである。すなわ
ち、鋼の強度水準と用途とによっては、わずかな介在物
が存在も許されないもの、また種類,性状によっては実
用上問題ない場合もあり、従って鋼の製造過程において
この介在物の種類等を迅速かつ正確に把握しておく必要
がある。
【0003】一般に加工度の大きい薄鋼板等には、介在
物が少ないことが望まれ、溶鋼段階からその清浄度につ
いての検査が必要な場合がある。
【0004】これら介在物の検査用サンプル採取におい
て、溶融状態にある鋼あるいはスラグからサンプルを採
取する方法としては、一般に製造過程のタンディッシュ
等から柄杓状のサンプラーで溶鋼をくみとり、サンプラ
ー内で凝固後これを取り出す方法が採用されている。
【0005】介在物検査を行うにあたっては例えば顕微
鏡が用いられ、サンプルから研磨加工した被検面につい
て、視野内のガラス板上の総格子点数,視野数および介
在物によって占められた格子点中心の数により介在物の
占める面積百分率を算出し、その鋼の清浄度を判定して
いる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで上記従来のサ
ンプル採取方法では、視野内で介在物が散在しているの
で検査領域の体積が大きく、清浄度の判定に時間を要す
るという課題がある。
【0007】本発明は上記課題に鑑み、冷却過程におけ
るサンプル中の介在物を分離することにより分析効率の
向上を図り、また清浄度等も容易に判定できるサンプル
の製造方法を提供する。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、垂直に保持し
た回転軸の上部に水平に回転アームを把持させ、該アー
ムの両端に支持軸を介して内側面を断熱耐火物で被覆し
た筒状鋳型を懸架し、該鋳型内に溶鋼を注入した後アー
ムを回転し、筒状鋳型に遠心力を付与せしめてこれをほ
ぼ水平に傾けるまで増速すると同時に注入した溶鋼を鋳
型底面に添着させ、該回転速度を維持して溶鋼中の非金
属介在物と溶鋼とを分離しつつ溶鋼を冷却凝固すること
を特徴とする分析用サンプルの製造方法である。
【0009】また上記製造方法において、回転軸の上部
に複数の回転アームを把持させ、該アームにそれぞれ筒
状鋳型を懸架してサンプルを製造するものである。
【0010】
【作用】本発明は、介在物の観察/分析にあたり、注入
した溶鋼と、溶鋼中に混在する非金属介在物との密度差
を利用してこの両者を分離し、検査領域の体積を小さく
して介在物の種類,性状の認識と清浄度の判定を容易に
するものである。
【0011】溶鋼中に混在するアルミナ(Al2 3
等の金属介在物は、溶鋼に比べて密度は小さく、遠心力
により水平に傾けた筒状鋳型内で介在物が混在する溶鋼
に同時に水平方向の遠心力を付与すると、溶鋼は鋳型の
底辺に、また介在物は内面に移動集積する。
【0012】このようにして製造された分析用サンプル
は、ラフト(介在物がサンプル表面に集積した部分)面
積,走査型電子顕微鏡,蛍光X線分析,スライム分析,
光学顕微鏡等により種類,性状を認識するが、介在物が
密度差によって内面に層状に集積しているので、検査領
域の体積を減らすことが可能なため、鋼の清浄度等も極
めて容易に判定することができる。
【0013】ここで浮上および遠心力の付与による溶鋼
中の介在物の分離除去の可否を考察してみるに、先ず地
球上の重力加速度gの場における静止流体中での介在物
の浮上速度(V∞)は、次の(1)式で与えられる。
【0014】
【数1】 ただし a :介在物半径 ( cm ) μ :流体の粘性 (溶鋼で 6×10-2 gr.cm-1.sec
-1 ) μ′:介在物の粘性(液滴で 0.5 gr.cm-1.sec-1
想定) ρ :流体の密度 (溶鋼で 7.0 gr.cm-3 ) ρ′:介在物の密度(スラグ系介在物で 3.0 gr.cm-3
を想定) g :重力加速度 ( 980 cm.sec-2
【0015】重力場中で上記設定値を与えた場合の介在
物の浮上速度は、下記(2)式のようになる。
【0016】
【数2】 V∞=15056・a2 ( cm / sec ) ………(2)
【0017】溶鋼中の有害な介在物の直径の下限とし
て、50μを考える。この場合 a=0.0025 cmとし
て、(2)式からV∞は次のようになる。
【0018】
【数3】 V∞=0.0941 ( cm / sec ) ………(3)
【0019】従って問題とする介在物の重力場での浮上
速度は、1mm/sec.程度以上である。
【0020】次に遠心分離鋳型内での加速度について考
察してみるに、回転軸からの距離r(cm),回転角速
度ω(rad・sec-1)の加速度α(cm・se
-2)は次のように表される。
【0021】
【数4】α=rω2 ………(4)
【0022】ここで、r=10cm,ω=15.76×
2π=99rad・sec-1=945rpm.とした場
合、加速度αは下記(5)式のようになり、通常市販の
遠心機の回転速度105 rpmに比較して、充分低い回
転数に置いても100g程度の加速度が得られる。
【0023】
【数5】 α=98000cm・sec-2=100g(g:重力加速度)………(5)
【0024】この結論を前記の重力加速度の場における
介在物浮上時の解析と考え合わせると、100g程度の
加速度を溶鋼に与えると、逆に介在物の回転中心方向に
移動する速度は100mm/sec程度となり、浮上距
離を100mm程度とすると浮上時間は1秒程度であ
り、溶鋼の凝固時間内に充分介在物を移動させることが
できる。
【0025】以上のことを取りまとめると、径の小さい
小型,低速の回転機器によっても、介在物は容易に遠心
分離が可能であり、結果として密度の大きい溶鋼は鋳型
の底辺側に、また密度の小さい介在物は鋳型の内面側に
移動集積する。
【0026】筒状鋳型の内側面を断熱耐火物で被覆する
理由として、内面全体を被覆することにより保温性を高
めて注入した溶鋼の凝固を遅らせ、介在物が回転内側に
移動集積する時間を充分与えて介在物を密に集積させる
ことにより、介在物の種類,性状の認識と清浄度の判定
を容易にするものである。
【0027】また本発明は、回転軸の上部に複数の水平
に回転アームを把持させ、それぞれのアームに筒状鋳型
を懸架することにより、溶鋼に大きな遠心力を与えると
ともに、同時に複数のサンプルを製造可能とするもので
ある。
【0028】なお製造過程において、製造装置全体を密
閉し、例えば内部をArガス等の不活性ガス雰囲気に保
つことにより、不純物の混入と凝固中における溶鋼の酸
化を防止し、製造するサンプルの純度維持を図ることが
できる。
【0029】
【実施例】図1,図2は、本発明を実施する分析用サン
プル製造装置の一例を示す略側断面図であり、図1は静
止時,図2は運転時(サンプル製造時)を示す。この製
造装置は、垂直に保持した回転軸1の上部に水平に回転
アーム2を把持し、このアームの両端に鋳型の支持軸4
を介して回動自在に筒状鋳型3を懸架し、この鋳型内側
面は断熱耐火物5で被覆される。
【0030】回転軸1の下部には変速ギャ6および駆動
用のモータ7で構成された駆動装置が設けられ、該装置
はチャンバー8内に収納されている。
【0031】以上のように構成された製造装置におい
て、先ず鋳型3内に溶鋼9を注入した後モータ7を駆動
して回転軸1を介してアーム2を回転し、図2(a)の
ように筒状鋳型3に遠心力を付与せしめ、これをほぼ水
平に傾けるまで増速すると同時に、同様に遠心力により
注入した溶鋼9を鋳型底面に添着させる。
【0032】図2(b)は、運転時の鋳型3および溶鋼
9の態様を示した図面であり、溶鋼9は鋳型3内では、
鋳片底面より冷却され、また断熱耐火物5を通じて側壁
から徐冷され、その底部より凝固シェルを形成しながら
回転外側から内側に向かって凝固が進行する。
【0033】この過程で、溶鋼9中に混在する密度の小
さい非金属介在物9aは溶鋼9より分離され、さらに介
在物9aは密度差によって回転内側,即ち鋳型上面に層
状に移動集積しながらさらに凝固して、図2(c)のよ
うな円筒状のサンプル10が製造される。
【0034】筒状鋳型3の内側面は、内部の保温性を高
めるために断熱耐火物5で被覆されており、従って凝固
の過程で溶鋼9の凝固を遅らせるとともに、介在物9a
が内面側に移動集積する時間を充分与えて介在物9aを
密に集積させることができ、介在物の種類,性状の認識
と清浄度の判定を容易にするものである。
【0035】また図3に示すように、一本の回転軸1の
上部に複数の回転アーム2を把持させ、これらアームに
それぞれ筒状鋳型3を懸架することにより、一度の製造
過程で多数のサンプルを製造することができる。
【0036】このようにして製造されたサンプルは、ラ
フト面積,走査型電子顕微鏡,蛍光X線分析,スライム
分析,光学顕微鏡等により種類,性状を認識するが、介
在物が密度差によって回転内側に集積しているので、検
査領域の体積を減らすことが可能なため、鋼の清浄度等
も極めて容易に判定することができる。
【0037】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、分
析用サンプルの製造にあたり、筒状鋳型に注入した溶鋼
に遠心力を付与することにより、混在する非金属介在物
と溶鋼の密度差を利用して両者を分離し、溶鋼は鋳型の
底面側に、また介在物は回転内側に集積させる。このよ
うにして製造されたサンプルは、介在物が密度差によっ
て円筒の上面に層状に集積しているので、検査領域の体
積を減らすことが可能なため、鋼の清浄度等も極めて容
易に判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を実施する分析用サンプル製造装置(静
止時)の一例を示す略側断面図である。
【図2】(a)図は分析用サンプル製造装置の運転時の
図面,(b)図は運転時の鋳型および溶鋼の態様を示す
図面,(c)図は製造したサンプルの一例を示す斜視図
である。
【図3】回転軸に複数の回転アームを把持させた場合の
鋳型配置の一例を示す平面図である。
【符号の説明】
1 回転軸 2 回転アーム 3 懸架式の鋳型 4 鋳型の支持軸 5 断熱耐火物 6 変速ギャ 7 駆動用モータ 8 チャンバー 9 溶鋼 9a 非金属介在物 10 サンプル

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 垂直に保持した回転軸の上部に水平に回
    転アームを把持させ、該アームの両端に支持軸を介して
    内側面を断熱耐火物で被覆した筒状鋳型を懸架し、該鋳
    型内に溶鋼を注入した後アームを回転し、筒状鋳型に遠
    心力を付与せしめてこれをほぼ水平に傾けるまで増速す
    ると同時に注入した溶鋼を鋳型底面に添着させ、該回転
    速度を維持して溶鋼中の非金属介在物と溶鋼とを分離し
    つつ溶鋼を冷却凝固することを特徴とする分析用サンプ
    ルの製造方法。
  2. 【請求項2】 回転軸の上部に複数の回転アームを把持
    させ、該アームにそれぞれ筒状鋳型を懸架してサンプル
    を製造する請求項1記載の分析用サンプルの製造方法。
JP7088642A 1995-03-23 1995-03-23 分析用サンプルの製造方法 Withdrawn JPH08262008A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006112797A (ja) * 2004-09-16 2006-04-27 Sumitomo Chemical Co Ltd 金属アルミニウム試料に含まれる介在物の分析用サンプルの製造方法
EP2036634A1 (en) * 2007-09-14 2009-03-18 Rolls-Royce plc Centrifugal casting method and apparatus
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