JPS5817423B2 - 分析試料処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は分析試料処理装置に関し、例えば転炉製鋼に
おいて、純酸素吹込み精錬中の溶鋼成分を測定するため
溶鋼サンプルから分析試料を迅速に作成処理する装置に
適する。

以下転炉製鋼における分析試料処理装置について説明す
る。

周知のごとく、転炉吹錬中にその溶鋼成分を知り、吹錬
終点での成分を正確に予測することは、精錬末期の吹錬
法を決定し終点成分の制御及び鋼浴温度の制御を向上さ
せて、鉄分歩留の向上、媒溶剤の節減、炉寿命の延長、
成品の成分的中率の向上による次工程での経済的な操業
力釦■能となるなどの多くのメリットが期待される。

そこで吹錬中の溶鋼成分の測定方法か数多く考案されて
いる、例えは、転炉の排ガス分析から推定する方法、あ
るいはサブランス等により溶鋼の凝固温度を測定し推定
する方法等があるが、いずれもＣの推定では誤差が大き
く、さらに、ＭＨ。

Ｐ、Ｓの成分の推定は不可能とされている。

従って、サブランスで採取したサンプルを直接に成分分
析し、これにもとづいて終点溶鋼成分を推定する方法が
最も正確で効果的である。

しかも、これを短時間にすばやくなすことが必要で、分
析が遅れるほど精錬末期の吹錬法を困難にし、次の工程
で目標とする成分を得るために他の処理を付加せねばな
らなくなる。

しかしながら、従来の試料処理装置は下記に述べるよう
に処理時間が長くしかも人力を必要とすることがあり、
前述の終点溶鋼成分の推定率が悪くなる欠点があった。

すなわち、従来の金属分析試料処理装置は、シャッタ一
部、切断機部、研摩ベルダ一部、循環注水装置（試料水
冷用）及び集塵装置から構成されており、その機構は次
のようである。

気送管より装置に投入された赤熱試料は、シャッタ一部
に到着すると、その到着信号を受けて循環注水装置を作
動させ、試料上部よりシャワ一方式で冷却を施し、冷却
完了後切断砥石で試料の中央部を切断して２分割となし
、試料トップ部はガイドシュートに導かれクロップボッ
クスへ投捨され、ボトム部を再度切断し分析試料形状に
成形し研摩仕上げを行う。

研摩は回転する研摩ベルグーへ試料を移動させて行ない
、完了後案内ガイドシュートを通して分析試料ボックス
へ投下される。

この従来の処理過程は、自動的に行なわれるように設定
されているが、冷却がサンプリングされた大きな形状の
ままなされるため冷却時間が長くなり、夏では９０〜１
１０秒、冬でも４５〜５５秒も必要であり、しかも冷却
後に試料を切断するために切断時間も長くなるうえ、切
断砥石の駆動モーターの負荷が大きく、又切断砥石の摩
耗が早い。

また、試料の切断面にできるパリで研摩ベルグーのエン
ドレスベルトを破損してしまうこともあるので、そのパ
リ取りを人力で行なわねばならず、さらに試料をベルグ
ーへ移動させそれに押しあてて研摩するために研摩面の
良好な平滑度が得られない。

これは、分光分析した場合には、発光漏れによる分析精
度のバラツキを大きくする結果になる。

さらには、試料が研摩後は試料ボックスまでガイドシュ
ートに導かれて自然落下する構造のため試料の研摩面に
掻疵、当疵が発生するので、目視検査および再度の研摩
が必要となることが多Ｇ）。

研摩後は、試料を試料ボックスから分析器まで人が持ち
はこばねばならず、赤熱試料投入から分析器投入の全工
程の所要時間は、後述する実施例で明らかにするが、夏
では２分２１秒から２分４１秒、冬でも１分４６程度度
必要となり、目視検査等で再処理となればさらに長い時
間を必要とする。

以上のように、従来の試料処理装置は、数多くの欠点を
有しているので、これらの欠点を考慮して、この発明は
、試料の切断、冷却、研摩仕上げを無人でかつ迅速に処
理する試料処理装置を提案するものである。

すなわち、この発明は、人力、目視検査を必要としない
仕上精度のよい金属分析試料処理装置であり、それは、
試料装入部、試料クランプ部、切断機部、試料冷却部、
パリ取り部、研摩部、旋回アーム部及び各部の油圧又は
空圧等のシリンダーと集塵装置、清浄装置等から構成さ
れている。

次に、この発明による装置の一例を図面をもって説明す
る。

ここでは、サンプリングされた試料が装置に入れられ、
分析試料として仕上げられるまでを順を追って説明する
とともに、この発明による装置の構成作用等を説明する
。

サブランスによって採取された赤熱試料は、試料装入部
へ気送管を辿って送られてくる。

この試料装入部は、試料の到着の検知と次工程の作動開
始を指令し、試料を切断位置まで挿入する機能を有して
いる。

第１図のこの発明による装置の一例の平面図と第２図の
第１図におけるｎ−■′線での横断面図に示すように、
さらに第３図における試料装入部の側面図に図示するご
とく、斜め上方よりの試料を送る気送管１にフランジ２
で結合する逆Ｔ字形をした試料装入管３には、管の縦断
面方向に例えば光電管による試料通過検知装置４が内設
され、試料が通過し試料装入管３の水平部に達したこと
を検知する。

この検知信号により各油圧機と切断電動機を起動させる
。

試料装入管３の水平部の一端より該水平部に到着した試
料を装入管フレーム１０に具設した挿入シリンダー１５
のピストン６で挿入ガイド７にそって切断位置治具８に
接するまで挿入する。

切断位置治具８まで押込まれると、挿入シリンダー５に
平行してフレーム１０に設けるクランプ用検知リミット
１１の信号により、試料クランプ１２がクランプシリン
ダー１３の油圧機によって挾持する。

この試料クランプ部は、試料を挾持したまま、切断位置
、第１図における中心線Ａからパリ取り位置同中心線Ｂ
、研摩位置同中心線Ｃまで逐次直線移動する機能を有し
ている。

すなわち、クランプ用サドル１４は、クランプシリンダ
ー１３とクランプ１２アームを載設し、クランプスライ
ドベンド１５上を直線的に扁１スライドシリンダー１６
、Ａ２スライドシリンダー１７によって摺動する。

クランプ１２は、四部のあるアームを２枚向い合せて挟
持部を形成するか、第５図に示すよう横■字形の四部に
ある外アーム１９内に同形状の凹部を有する内アーム５
０を挿設して挟持部を形成せしめ、外ア・ム４９は固定
し内アーム５０は油圧機のクランプシリンダー１３によ
って直線摺動せしめる。

またＶ字形の四部には第５図に示すように、その内面に
例えば耐熱鋼で作られた球５１を埋設し、クランプシリ
ンダー１３の作動で試料を締めつけたとき赤熱試料の表
面に食い込み、前後左右のガタを生じないように咬持さ
せるものである。

クランプ１２が試料を挾持すると、それを確認するリミ
ッタにより挿入シリンダー５が元に戻るとともに、切断
位置治具８がその回転軸機９によって下方に９０°回転
し、試料切断完了時のクロップ（残材）が落下しやすい
ようにし、さらに図示しないが切断部の集塵機を作動さ
せる。

また回転軸機９に設けたりミンクによって切断機の昇降
シリンダー２２を作動させ、回転する切断砥石部１８を
降下させる。

この切断部は、２枚の円盤状切断砥石を装着し、高速で
回転し１回の作動で試料の２カ所を同時切断でき、しか
も２枚の砥石の一定間隔をもって試料の形状を分析試料
として必要な幅の円盤状に形成する機能を有している。

すなイつち２枚の砥石を備える切断砥石部１８は、それ
を、駆動する切断電動機１９とともに切断機フレーム２
０に載設され、フレーム２０は切断部基台２３上の切断
機支持軸２１を中心に前述のように昇降シリンダー２２
により試料に対して下降しながら切断する。

切断が完了すると砥石の回転が止り、油圧機のチェック
バルブが切り変り昇降シリンダー２２は上昇し定位置に
もどる。

切断砥石部１８は、第４図に示すように、２枚の切断砥
石４２は、回転シャフト４３に砥石スペーサー４４を介
して、砥石取付盤４５および砥石固定フランジ４６をも
って砥石固定ナツト４７によって締着する。

なお、砥石４２のスリップ防止のため砥石廻り止めピン
４８を砥石スペーサー４４、砥石取付盤４５に埋設する
。

この２枚刃の切断砥石部１８に切断されたクロップは落
下しクロップ取出しネット台２６に排出される。

切断後の円盤状試料は、クランプ１２に保持されたまま
、切断位置（中心線Ａ）に近設された冷却水ノズル２４
より加圧した冷却水を試料切断面両側に一定時間たけ噴
射しその気化熱を利用し冷却を行なう。

冷却時に水が飛散しないように、切断機が上昇したのち
密閉式カバーが試料位置（中心線Ａ）まで移動する機構
を設ける。

冷却排水はクロップ取出しネット台２６を通って冷却排
水口２７より外部へ排出される。

冷却時間の設定は、例えばグイヤフラム式電磁パルプを
冷却水パイプ２５に設はタイマーと連動させ一定時間の
スプレーとする。

冷却終了後は冷却水ノズル２４に平行してエアーノズル
２４−１を設けて、エアジェツトによって冷却水を吹飛
ばす。

以上のように冷却部は、クランプしたままの試料切断面
を加圧水スプレーで冷却し、エア噴射により水分を除去
させる機能を有している。

次に、切断、冷却、洗浄を完了した試料は、クランプさ
れたまま屋１スライドシリンダー１６の油圧作動により
クランプ用サドル１４がスライドベッド１５上を摺動し
、パリ取り定位置すなわち中心線Ａ（切断位置）から中
心線Ｂまで移動する。

このパリ取り部は、高速回転切断砥石で切った場合の試
料切断面の下側に発生するパリを除去する機能を有して
いる。

パリ取り電動機２８とそれに駆動されるパリ取りカッタ
ー２９はパリ取り用サドル３０に載設され基台３１上を
パリ取りシリンダー３２の油圧機によって試料方向に駆
動できるよう構成され、パリ取りカッター２９は、第６
図に示すように３角形状のバイト用チップ５２が、チッ
プ取付回転シャフト５３に嵌設される支持板５５にチッ
プ固定ボルト５４で固着され、パリ取り電動機２８は切
断完了時にその信号を受けて起動し、パリ取りカッター
２９を回転させる。

エアジェツト噴射完了後に扁、１スライドシリンダー１
６を作動させるようにタイマー等より信号を送る。

そこで試料がパリ取り定位置に移動してくるとパリ取り
シリンダー３２によりパリ取り用サドル３０が前進し、
円盤状試料の円周部のパリを回転カッター２９で除去す
る。

このパリ取りもタイマー等で一定時間作動させ、経過後
回転をとめサドル３０を後退させる。

パリ取りを完了した円盤状に形成された試料はやはりク
ランプされたまま、茄２スラ宮ドシリンダー１７の作動
により研摩位置すなわち第１図における中心線Ｃの位置
まで移動させる。

この研摩部は、試料の切断面を研摩による平滑度を良好
とするため、該中心線Ｃに固定された試料に対し研摩部
の方が移動し、研摩する機能を有している。

すなわち、前述のようにクランプ用スライドベッド１５
上を摺動するクランプ用サドル１４は、旋盤の刃物台の
ように中心線Ｒ５Ｂ、Ｃ各位量に拘持される機構のため
、強い力でクランプされた試料が先の切断時、パリ取り
時、及び研摩時にぐらついたりして加工精度のバラツキ
を発生させることがない。

研摩ベルグーもパリ取り部と同様に、研摩用サドル３４
に研摩電動機３３それに駆動される研摩ベルト３５とそ
の回転部分が載置され、基台３１上をペルグ一部シリン
ダー３６の油圧機によって摺動する構成である。

研摩電動機３３は切断完了後に起動し、試料が研磨位置
に到着すると、研摩ベルト３５は回転しながら研摩ベル
グーサドルに設けられたシリンダー３６の作動により、
試料に接近しその一方の切断面を研摩する。

ここで、研摩特性を維持するために研摩ベルグーのエン
ドレスベルト３５の使用時間と使用回数の制限について
述べる。

１回の使用時間によって３段階に別け、１段階では、１
回３秒の研摩を７個の試料に対して行ない、次の２段階
では、４５秒間の研摩を１０個の試料に施し、さらに最
後の３段階では６秒間の研摩をそれぞれ１０個の試料に
対して行ない、各試料の研摩仕上りについて同一となる
ようにする。

これ以上については、研摩時間を長くすれば１段階のも
のき同一の研摩仕上りとなるが、試料の投入から仕上り
までの全工程時間が長くなり、この発明の目的に則さな
いので使用しないものとする。

そこで、上記の研摩時間と個数を例えばタイマーとカウ
ンターによる表示装置等を用いて、３段階終了時に研摩
ベルトの交換を指示するものとする。

なおこれらの研摩時間及び回数の設定は、１例であり、
実施試１験等の結果によって最終的に決定するものであ
る。

又研摩ベルトに変るものとして研摩砥石でも可能である
。

研摩完了後は、やはりタイマー等の信号を受けて、研摩
ベルグーのシリンダー３６は研摩用サドル３４を後退さ
せる。

さらに研摩位置に近設したエアーノズル３５−１、これ
よりエアージェット・を吹きつけて、研摩面を洗浄する
。

次に、円盤状に形成されその一面が研摩された試料は、
研摩位置から分析器の試料受皿位置まで移送する機能を
有する旋回アーム部によって送られる。

旋回アーム部は、旋回アーム部フレーム３７にロータリ
ーアーム３８を回転させる回転用ロータリーシリンダー
３９が設けられ、このアーム３８は、そのアームの水平
面で時計の６時位置から３時位置又は９時位置へ旋回す
る。

ロータリーアーム３８の先端には、首ふり用ロータリー
シリンダー４０が設けられ、その首ぶり用ロータリーシ
リンダーにマグネット吸着板４１が軸設される。

このマグネット吸着板４１はロータリーシリンダー４０
によって下向位置と反時計方向で９００横位１置に首ふ
り可能に構成される。

試料の研摩洗浄が終るとロータリーアーム３８は、試料
研摩位置方向へ旋回し、マグネット吸着板４１は励磁さ
れ、試料の研摩面の裏側を吸着保持する。

同時にクランプ１２が開放され、試料をン吸着保持した
ロータリーアーム３８が、反転し時計方向に旋回しつつ
その間に首ふりロータリーシリンダー４０の作動により
マグネット吸着板は９０°回転し、試料はその研摩面を
下向とする。

ロータリーアーム３８は分析器の受皿位置まで旋ｉ回停
止し、マグネットは通電をさかれ円盤状完成試料が研摩
面を下向に受皿に落下する。

ここで、受皿上の試料は、分析器のハンドリング装置に
よって器内に装入され、コンピューター制御による自動
分析がなされる。

ノ 以上に述べたごとく構成され作用するこの発明によ
る金属分析試料処理装置は、赤熱試料の受は入れから切
断、冷却、パリ取り、研摩、洗浄、分析器受皿までの移
送までの各操作がシーケンス制御により自動的に迅速に
なされかつすぐれた仕上精度か一定して施される人手の
介在を要しないものである。

すなわち、試料装入部の試料到着の検知とその指示によ
る各部の作動開始かなされ、切断部の２枚の砥石による
高速切断は、その１回の作動で分析試料として必要な形
状に切断形成し、しかも切断が冷却前の赤熱状態でなさ
れるため従来の冷却段に２度の切断によって形成する方
法にくらべずつと短時間で切断を終了する。

また冷却部においては、あらかじめ分析試料形状にした
ものを冷却するため、従来のように切断前の大きな形状
のまま冷却する場合よりもはるかに短時間で冷却が完了
される。

しかも、切断後に切断によるパリをパリ取り部にて除去
するため研摩時間の短縮並びにパリによるベルトの破損
をなくしベルト交換時期の延長に効果がある。

これらの工程は、試料がクランプ部によって確実に保持
されたまま行なわれるので、工程から工程への移行かス
ムーズであるばかりでなく、次の研摩部においては、研
摩ペルターが試料側へ移動し研摩を行なう構成のため、
従来のように研摩面が動いたりしないためよりすぐれた
平滑度の研摩面が短時間で得られる。

上述のように各工程はそれぞれ関連して、処理時間の短
縮をなし得ている。

以下にこの発明による実、癩例を説明する。

前述した構成からなるこの発明による金属分析試料処理
装置を用いて、試料投入から完成試料までの処理時間を
計測し、併せて従来の装置を用いた場合の処理時間も計
測した。

この発明による装置では、クランプ部は８００〜箋の力
で挾持させて処理し、又試料は直径３４ ｍｒｔｔの赤
熱試料とした。

まずこの発明装置では、赤熱試料のまま切断しているが
、試料温度が７５０℃以上では切断時間は１秒、７５０
℃〜３００℃では３２秒、３００℃以下では５秒を要し
たので、やはり冷却後に切断する従来装置より切断時間
がずっと短縮されることが分かる。

しかも前述のごとく一度の切断で分析試料形状に仕上げ
るのでなお一層の時間短縮を可能にした。

冷却時間は、従来装置では夏場で１１０〜９０秒、冬場
でも５５秒を必要とし、分析試料形状に形成してから冷
却するこの発明装置の場合は、夏℃゛もわずか１２秒し
か必要としない。

従って全処理工程の所要時間は下記の第１表に示すよう
に、従来装置では夏場１４１秒、冬でも１０６秒を要す
るのに対し、この発明装置は夏であってもわずか２８秒
しか必要としないことがわかる。

次にこの発明装置を用いて、吹錬中、吹錬後、鋳込中な
どのサンプリングの試料処理を行ない分析器にかけ、Ｃ
，’Ｄ（カーボン・デイタミネーター）による、終点Ｃ
１温度制御に適用し、予測値の修正をなした結果、前述
のように試料の処理を迅速に行い得るので、従来装置を
用いた場合の連中率８７％が９８％に大巾な向上をみた
。

また、吹錬後、鋳込中の待時間が大巾に短縮され、現場
作業の能率の向上をみることができた。

しかも、迅速な試料処理にともなう成分分析が可能とな
り、終点Ｃ、Ｍｎ 、 Ｐ 、 Ｓ予測が早く、正確な
Ｐの制御ができたので、再吹錬時間が１ ｃｈにつき６
分短縮できる経済的な効果も得られた。

以上の実施例からも明らかなように、この発明は、従来
装置に対してわずかな試料処理時間しか必要としないた
めに、吹錬における溶鋼成分の制御法の効率向上、それ
に伴う資材、操業時間の短・縮をもたらすなど著しい効
果を有するものである。

なお、転炉製鋼における分析試料処理装置について説明
したが、本発明の装置はこれに限定するものでなく、非
鉄金属の分析その他各種の分析試料の処理にも使用でき
ることはいうまでもない。

ノ図面の簡単な説明 第１図はこの発明による一実施例の平面図、第２図は第
１図におけるｎ−ｎ’線での横断面図、第３図は試料装
入部の側面図、第４図は切断砥石部の縦断面図、第５図
はクランプ部の斜視図、第６図はパリ取りカッターの斜
視図である。

図中３・・・・・・試料装入管、４・・・・・・試料通
過検知装置、５，１３，１６，１７，２２，３２，３６
・・・・・・シリンダー、７・・・・・・挿入ガイド、
８・・・・・・切断位置治具、９・・・・・・回転軸機
、１１・・・・・・クランプ用検知リミット、１２・・
・・・・試料クランプ、１４，３０゜３４・・・・・・
サドル、１５・・・・・・クランプ用サドルスライドベ
ッド、１８・・・・・・切断砥石部、２０・・・・・・
切断機フレーム、２１・・・・・・切断機フレーム支持
軸、２３．３１・・・・・・基台、２４・・・・・・冷
却水ノズル、２４−１・・・・・・エアーノズル、２９
・・・・・・パリ取りカッター、３５・・・・・・研摩
ベルト、３５−１・・・・・・エアーノズル、３７・・
・・・・旋回アーム部フレーム、３８・・・・・田−タ
リーアーム、３９・・・・・・回転用シリンダー、４０
・・・・・・首ふりシリンダー、４１・・・・・・マグ
ネット吸着板、４２・・・・・・切断砥石、４９．５０
・・・・・・アーム、５１・・・・・・球、５２・・・
・・・バイト用チップ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 気送管から送られてきた試料を切断位置に挿入する
   試料装入部と、挿入された試料を咬持、固定するクラン
   プ手段と、咬持した状態で所定の大きさに切［伍する切
   ｌす１部と切断された試料１を冷却するための冷却手段
   と、冷却後作動する試料の第１清浄化手段さ、試料切断
   時に生じたパリを取るパリ取り部と、パリ取り後の試料
   を研摩する研摩部と、研摩後作動する試料の第２清浄化
   手段と、前記クランプ手段を切断位置からパリ取り位置
   、研摩位置へと移動停市さぜる移送部と、研摩後の試料
   を分析試料受皿まで移送する試料移送手段とを備え、前
   記試料装入部は分析試料移送用気送管に連結された装入
   管と、該装入管に取付けた試料通過検知装置と、該試料
   通過検知装置からの信号により作動し、気送管から送ら
   れた装入管内の試料を切断位置まで挿入する試料挿入手
   段とからなり、切断部は、所定の間隔をおいた２枚の円
   盤状の回転刃を有し、試料通過信号により作動する電動
   グラインダーソーと該グラインダーソーを試料切断のた
   め定位置から切断位置へ進退させる手段とからなり、パ
   リ取り部は、摺動サドルに載設した切断時に発生したパ
   リを取るための電動パリ取りカッターと、該電動パリ取
   りカッターをパリ取りのため定位置からパリ取り位置へ
   摺動させる手段とからなり、研摩部は、摺動サドルに載
   設した電動研摩機と、該研摩機を研摩のために定位置か
   ら研摩位置へ摺動させる手段とからなり、移送部は、ク
   ランプ手段を載設した摺動サドルと、該サドルが切断位
   置、パリ取り位置、研摩位置を往復スライドするスライ
   ドベッドと前記摺動サドル駆動手段とからなり、上記各
   部各手段を自動的にシーケンス制御する制御手段を具備
   したことを特徴とする分析試料処理装置。