JPS5840487A - 保護スリ−ブ及びその製造方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は一般的には溶融状態の鉄、鋼、その他の金属ま
たは合金の各種データの測定、またはこれらのサンプル
の採取と試験のための方法および装置に関し、また、本
発明は特に溶融金属の熱に対して試験およびサンプリン
グのための装置を保護する保護スリーブ及びその製造方
法に関する。

溶融金属の成る種のパラメータ、例えば溶融金属の温度
、酸素、炭素酸いは各種合金物質の含量などをｍｊ定す
るために端部に試験またはサンプリング装置を有するラ
ンセラ）　（１ｉｎｅ＠ｔ　）　　を溶融金属中に浸漬
することによって試験を行うかサンプリングを行う。最
近の方法では試験またはサンプル採取は約６−８秒の間
で行い得るが、溶融金属は通常ランセットに比較して相
当な高温であり、ある種の試験ないしサンプリング装置
は上記の比較的短時間に対しては辛うじて耐えはするも
ののランセットを溶融金属の熱に対して保護しなければ
ならがい。

ランセットおよびサンプリング装置の保護のために溶融
金属の中に浸漬することとなるサンプリング装置のラン
セットの一部の周囲に取付けた圧縮厚紙のスリーブを使
用することは公知である。

厚紙スリーブ付ランセットを溶融金属中に浸漬すると厚
紙スリーブから水蒸気の形で水分が分離する。同時に厚
紙スリーブは燃えて炭化してそのため更にガスが発生す
る。このガスは厚紙スリーブの周囲に強い乱流ないし沸
騰を生じる。この種の強い沸騰は溶融金属のスプラツン
およびスパッタを起しこれは試験表いしサンプリング装
置の事故の重大な原因となる。元来厚紙は吸湿性が比較
的大きいので厚紙スリーブは通常相当量の水を含有して
いる。

厚紙製保護スリーブに含まれるこの欠点を除去するため
に耐火性繊維ウール材の様な耐火性の材料で保護スリー
ブを作ることが提案されている。

溶鋼はしばしば１６００−１８００℃の温度を有するの
で、耐火繊維ウールは、試験またはサンプリングに必要
な少く共６−８秒間この一様な温度に耐える様なもので
なければならない。この様な繊維ウール材は高価である
し、更にしばしばランセットおよび試験々いしサンプリ
ング装置を熱的に保護し、同時に溶融金属を試験ないし
サンプリング装置の周囲で移動させる様な固体保護スリ
ーブを作る様に繊維ウールを設計ないし取付ることは困
離でおる。

耐熱性ないし耐火性の材料で作られた保護スリーブは保
護スリーブの周囲に事実上殆んど乱流ないし沸騰を生じ
ないので厚紙スリーブを使うときＯａｔ強い沸騰ないし
スプラツシ二という欠点は除去される。また耐火繊維ウ
ールは取や出したサンプルの分析結果に悪影響を与える
おそれのある炭素その他の物質の溶融金属への添加は生
じない。

然し、成る場合試験値の大きなばらつき、および時とし
ては明らかに間違った値が得られることがあった。その
理由は、保護スリーブの周囲の溶融金属が保護スリーブ
、ランセットおよびサンプリング装置の表面に沿って流
れる層流の形で動き、溶融金属はそこで冷却されてサン
プリング装置に到着する前に構造的変化をおこしてしま
うからだと考えられている。耐熱性ないし耐火性の材料
で作られた保護スリーブによって溶融金属の温度を測定
したとき結果のばらつきが非常に大きいことがわかって
いる。通常約１５５０℃の溶融金属を測定するとき約±
１℃の温度の測定精度赤期待されるのに、耐火性または
耐熱性の材料で作られた保護スリーブを使用したときの
調定温度結果のばらつ會は約１０−２０℃であることが
わかった。従つて温度の不正な値が得られるがこれは処
理済溶融金属の品質の指針として非常に重要なものとな
し得るものである８ 従ってサンプリング中での保護スリーブ周囲での若干の
乱流ないし沸騰が良好かつ安全表結果を得るために有利
であるのみならず必要であることが判明した。然し、沸
騰は管理された状態の下で生じなければならず、試験結
果に悪影響を及ぼすおそれのある相当量の炭素その他の
物質が溶融金属中に入り得てはならない。

本発明によれば、保護スリーブ、は従って厚紙スリーブ
と同様な燃焼はせず、また耐火性繊維ウールで作ったス
リーブの様に完全に耐火性でもない材料で作るべきであ
る。また、溶融金属の沸騰ないし移動は、保護スリーブ
が順次溶融しまたは何等かの要領で消耗してゆくのとは
無関係に試験またはサンプリングの全期間にわたって比
較的一定でらるべきである。

本発明によれば、保護スリーブは、溶融金属内では燃焼
しないが適当な速度で溶融し、溶融中に順次ガスが発生
して所定のバブリング即ち沸騰を生じ、従って保護スリ
ーブの周囲で溶融金属内に乱流を生じる様な材料で作る
べきことが提案される。ζ０目的に特に好適な材料はス
ウェーデン国立材料試験協会の調定した方法で測定して
約１２００℃以下の垂下点を有する人造無定形無機繊維
の圧縮材で、これが材料中に均一に分散されたバインダ
を有し、該バインダは溶融金属の温度で分解してガスバ
ブルを発生するものであることがわかった。無機繊維は
各種のバインダで固めることができ得ようが、好ましく
はバインダの若干部分は有機物の形、好ましくは石炭酸
樹脂、尿素樹脂またはメラギン樹脂の様な熱硬化性樹脂
がよい。上記の無機繊維を製造する場合、これらは単位
体積尚夛約２０−７０　ｂ／ｄの重量となるが、溶融金
属内で適？！ｋＫｆｆ４粍する安定した保護スリーブを
作る丸めには無機繊維は好ましくは単位体積尚ヤの重量
約２００−８０００ｉｅ／　、好ましくは５０〇−７０
０１ｉｅ／−に圧縮すべきである。

無機繊維はわずかずつ溶融金属中に溶けはするが、この
繊維材料は事実上不活性と考えることができ、目的とす
るバブリングないし沸騰はバインダによるものである。

無機繊維を適当な量のバインダと充分に混合することに
よって管理されて所定の量とな沙、サンプリング中の保
護スリーブの消耗とは無関係なはソ一定な沸騰を予定す
ることができる。従ってガス発生バインダはバブリング
即ち沸騰の量を定める。、有機バインダの適量は完成し
た保護スリーブの重量から計算して重量比で２−８チで
ある。

無機繊維スリーブの壁厚および一硬度は、保護スリーブ
が試験ないしサンプリング工程中に完全に溶融してしま
うことなく、所望の安定性を保持する様に計算する。試
験すべき金属の種類および実際の金属の温度のすべてに
対して、有機バインダの量、スリーブ材の体積当沙の重
量、完成ス１７　＋プの壁厚を変化させる。

本発明のその後の好ましい改良によれば、無機繊維ウー
ル製保護スリーブは内側に比較的薄い厚紙スリーブを形
成し、との厚紙スリーブが例えば−機繊繍スリーブに肉
眼発見不能の欠陥ないし肉厚不均等があった場合のラン
セット保護用の付加的保護−となる。また、厚紙スリー
ブは試験ないしサンプリング時間が長びいて厚紙スリー
ブ中に溶融金属が浸透すると直ちに強い沸騰があられれ
ることにエヤ無機繊維スリーブが融は落ちたことを示す
信号を発生するのにも使用し得る。

本発明のその他の特徴は添付図面を参照しての以下の詳
細な説明から明らかとなろう。

溶融金属浴（１）から分析用サンプルを採取するための
第１図に示す装置は、一般にサンプリングチップ（粉を
有し、保護スリーブ（３）によってランセラ）　（４）
　Ｋ取付けられている。図示の例においては、サンプリ
ングチップは砂製のサンプリングチップ本体（＠中にモ
ールドされたショットモールド（６）が設けられ、その
中に例えば石英ガラス管（ηの様な耐熱管が延在してい
る。然しサンプリングないし試験装置は任意のタイプで
よい、というのはサンプリングないし試験用装置はこの
発明の利益の範囲外だからである。

サンプリングチップ（２）は例えばＫかわによって保護
スリーブ（３）の一端に取付けられ、一方保膜スリーブ
（３）はランセット（４）の周囲に取付けられるが、こ
のランセットによって保護スリーブ諸共サンプリング装
置をサンプリングまたは試験中に取扱うことができる。

保護スリーブ（３］はランセットおよび装置の他の部分
を溶融金属の高温による損傷から保護すると共に、保護
スリーブの周囲および第１図に示す様なサンプリングチ
ップでも第２図に示す様な熱電素子でも、酸素プローブ
でも、高温計でもその他の同様な装置でもよ、いサンプ
リング外いし試験装置またはその近くの溶融金属内に乱
流を起させることの両者を目的とする。

本発明によれば、熱絶縁性スリーブ（３）は耐火性でも
燃焼性でもないが溶融金属の温度よシは低い垂下点を有
する材料で作られている。垂下点とは、その温度におい
て材料が特定の垂下ないし軟化構造となる、スウェーデ
ン国立材料試験協会が定めた温度を意味する。殆んどの
溶融金属に遭幽する材料としては垂下温度が１０００−
１２００℃の無機繊維である。好ましくは人造無定形無
機繊維が使用されるが、溶融点１４００℃で短時間の間
上述した高温Ｋ、材料が余抄にも早く溶融するおそれな
しに耐゛え得る輝緑岩の無機繊維が好ましい。輝縁岩質
無機繊維はスウェーデン国立材料試験協会制定の約１０
００°ないし１２００℃の間の垂下点を有する。

最新式の設備を使用しての通常のサンプリングないし試
験ｔｉは手動サンプリングないし試験はる一８秒の時間
を要し、従って保護スリーブ（３）は少く共この時間の
間溶融金属の高温に耐え得なければならない。適当な速
度で消耗される保護スリーブを得るためには、熱絶縁ス
リーブ（３）は所定の硬さと所定の厚さがなければなら
ない。製造業者において単位体積轟りの重量２Ｏ−７０
ＫＩ／−の無機繊維が得られるが、適当な硬さを得るた
めに、無機繊維を単位体積轟シ約２００−８００または
５００−７００ＴＩ４／−に圧縮する。無機繊維をこの
状態に保持する九めに公知のバインダを使用する。

保護スリーブ（３）の周囲に溶融金属の上述の乱流運動
を得る様にするために、バインダまたはバインダの少く
共娶る部分は、これが溶融金属との接触時にガスを発生
する有機バインダであるべきで。

上記ガスは管理された所定の量の上向きの運動を溶融金
属に与えるものでめシ、この場合バインダはその一部が
少く共有様物性のもので及び／又は物質は繊維物質中に
取り込まれた塩類内に含まれる結晶水あるいは炭酸塩で
、これら社溶融金属の温度で自動的に属人ガスを発生す
る。適当なバインダの例としては石炭酸樹脂、尿素樹脂
またはメラミン樹脂の様な熱硬化性樹脂がある。バイン
ダは無機繊維スリーブ中に一様に配分すべきである。

スリーブは一体の管としても接続し得る２Ｉｌの２分割
管の形で作ることもで紮るが、好ましくは無機繊維がそ
の製造と直接に結び付いて有機バインダで噴霧され、そ
の後バインダを無機繊維管を所望の単位体積尚り重量に
圧縮するのと同時に固化される。バインダ添加量の多少
に応じて所望のバブリング即ち沸騰量を定めることがで
きる。多量Ｃ）Ａインダはより強力な沸騰を生じ、少量
のパインメ祉弱い沸騰を生じる。有機バインダの適当な
添加量は完成無機繊維管から計算して重量比２−８−で
ある。

無機繊維に有機バインダを添加して生じる上述の作用と
同一の作用はまた、高温溶融金属との接触によって馬Ｏ
１たＨ　ｃｏ、を頼生ずる塩類を無機繊維に添加するこ
とによっても得ることができる。

然し、保護スリーブの周囲の溶融金属中に管理可能の所
定の１流を得るのに若干の困難があるので、無機繊維材
料が有機バインダを含有しているのが推賞される。

好ましくはスリーブは所定の最低量のバインダで作ヤ、
スリーブは更にバインダで付加的に含浸するか加熱され
たときガスを放出する塩類その他の物質の塩類で含浸し
てもよく、これによって各用途に対して的確なガス放出
特性を得る様にさせる。

溶融金属内の所期のバブリングないし沸騰は、一方では
保護スリーブの周囲に溶融金属の層流しかないという状
態と、非常に強い沸騰のためスプラッシュが生じるとい
う状態との両限界内にあるべきである。上述の様に沸騰
は溶融金属の温度とタイプを参照して、熱絶縁スリーブ
内のガス放出物質の量およびタイプを管理して、および
硬度を管理して、従って保護スリーブ上の溶融金属の消
耗量を管理することによって管理される。殆んどの場合
ガス放出は吸熱反応であることが見られ、これは外層に
比較して内層によ抄多量の含浸を行うのに使用すること
もできよう。

第１図に示す装置を使用する場合、砂型サンプリングチ
ップ偵）を有する保護スリーブはランセット上に取付け
られ、引続いてチップ付サンプリング装置はスラグその
他の不純物の層（８）を通して溶融金属（１）の中に導
入される。そのため溶融金属は石英ガラス管（ηを通っ
て矢印（９）で示す様に流れて金属は砂Ｉｇ！（町の空
所−に充填される。保饅スＩＪ　＋ブの外面と接触する
高温溶融金属杜熱絶縁スＩＪ　＋ブ（３）の最外層を順
次溶融すると同時に無機繊維スリーブの有機バインダが
分解されてガス／（ルブが発生して溶融金属内に上昇乱
流曙動を生じる。溶融金属が保護スリーブに接触するこ
とＫよる溶融金属の不可避的な冷却によって、保護スリ
ーブにそって・下方に流れる溶融金属の薄層のできる可
能性がある。上昇バブルの作用によって生じる乱流運動
によって仁の種の溶融金属の下降運動り防止され、その
ため乱流運動は保護スリーブ表面に極く近接する金属層
のわ、ずかな冷却作用も除去される。また、石英ガラス
管（ηの方への粒子たいし物質の流下の可能性は麦＜、
溶融金属から採取されたサンプルは溶融金属の平均成分
を事実上代表す布しているので無機繊維管の溶融に伴っ
てサンプリングがいし試験の実施中に統一されたガス形
成および沸騰が得られる。

第２図において溶融金属の温度測定用の装置を示す。本
装置はランセラ）　（４’）に取付けられた保護スリー
ブ（５′）の端部に取付けられた測温用プローブ軸を有
−する。ランセット（４′）の端部に測温プローブａ力
の接続部材ａりがある。接続部材ａａから導線α＝が測
温プローブで観測された温度の読取用の適当な装置に迄
及んでいる。

正し込温度状態を得るためには、保護スリーブ（３′）
との接触によって冷却された溶融金属層を測温プ目−プ
ａＩＫ向って下方に流れさせない様にすることが最も重
要で、本発明の保護スリーブが連続的に管理された状態
でガスバブルを放出して保護スリーブに最も近接する金
属層の上昇乱流を作ることによって防止される。従って
冷却金属層が測温プローブに向って流れること−が防止
される。

成る種の応用に当っては、保護スリーブの内部に設けた
サンプリングないし試験装置またはランセットの保護の
ために更に改良した耐熱保護材を設けることが要求され
、この目的のために第３図に示す様な保護スリーブ（３
′）が作られるが、これは内側に薄い厚紙製スリーブ（
２）を有する無機繊維管ａ４である。この種の厚紙スリ
ーブ似は熱絶縁を改良させると共にこの厚紙スリーブは
無機繊維管（Ｉ４が消耗したことを警告する最終信号と
しても使用し得る。こＯｓの警報信号は保護スリーブの
外部からの溶融金属が厚紙スリーブυにまで到達した時
沸騰が増加することによってなされる。試験装置の破損
の防止のために、試験装置は溶融金属から直ちに引上げ
る。なお、本発明は要約すれば以下の点を特徴とするも
のでらる。

（１）　　保護スリーブが溶融金属との接触によって保
護スリーブの周囲に溶融金属の規制された所定ｏｔ流を
生じる様な保護スリーブ（３，３’、３’）とその中に
取付けられた試験ないしサンプリング装置（２，１１）
を溶融金属（１）の中に導入することによって溶融金属
の試験ないしサンプリングを行うための保護スリーブの
製法において、保護スリーブ（３，３’）はバインダに
よって作られ、次いで溶媒が蒸発後溶融金属の温度にお
いて自然に順次ガスを放出する物質を残留させる溶液で
含浸されることを特徴とする。

（り　　保護スリーブ（Ｓつの内側はスリーブの残余部
分に比較して和尚に強いガス放出特性を有する層■で形
成されていることを特徴とする特（３）　　サンプリン
グおよび試験のための装置（２゜１１）を溶融金属（１
）の中に入れる場合にサンプリングおよび試験のための
装置を保護するのに使用するものであって溶融金属との
接触でその周囲に溶融金属の管理された所定の乱流を生
じさせる保護スリーブにおいて、保護スリーブは熱絶縁
物として、溶融金属中に管理された所定の上昇運動を保
護スリーブ（３，！／、３’）に沿って与えるガスを溶
融金属との接触時に生じるタイプのバインダで固められ
た人造無定形無機繊維の管（３）を有し。

バインダは少く共その一部は有機物的のものであり、及
び／または、例えば結晶水含有塩、類または炭酸塩の様
な溶融金属の温度で自然に順次ガスを放出する材料が繊
維物質中に取シこまれていることを特徴とする。

（４）　　人造無定形無機繊維はスウェーデン材料試験
協会（Ｓｖｅｄｌｇｈ　Ｉｎ５ｔｉｔｕｔ＠ｆｏｒ　Ｍ
ａｔ＠ｒｉａｌ　Ｔｅｓｔｉｇ）が規定した方法によっ
て少く共１２００℃以下の喬下点を有する輝緑岩系のも
のであることを特徴とする。

＜ｒｎ　　ｔｓ機織繊維単位体積当シ２０−７０麺／−
の初期重量を有しこれが単位体積当り２００−８００ま
たは好ましくは５００−７００　Ｋｇ／−に圧縮されて
管状に形成される繊維であるととを特、徴とする。

（６）　　バインダ成分は有機物形のもので、石炭酸樹
脂、尿素樹脂またはメラミン樹脂の様な熱硬化性樹脂か
ら成ることを特徴とする。

（η　バインダは無機繊維の全重量から計算して重量比
で２−８パーセントの量添加されることを特徴とする。

（明　溶融金属の乱流は各種のバインダまたは各種の量
のバインダの添加によって管理されることを特徴とする
。

（９）　　溶融金属の乱流は無機繊維スリーブ（３）を
単位体積轟υ各種重量に設計することによって管理され
ることを特徴とする。

（２）無機繊維管（萄の壁厚および硬度は無機繊維管（
３）が溶融金属内で順次消耗塔れながら必要な試験期間
の開操作に耐える様に計算されていることを特徴とする
。

ａ力　　熱絶縁性無機繊維管Ｉはその内面に厚紙部の薄
肉管（２）を有することを特徴とする。

上述の明細書シよび図面に示す本発明の実施声は単なる
例示であり、多数の変形が添付の請求範囲の範囲内で存
在し得ることは云う迄もないととである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による保護スリーブで形成された溶融金
属の分析用サンプルを採取するための装置を軸方向断面
で示す図、第２図は溶融金属の測温用の試験プローブを
有し同様に本発明の保護スリーブで形成された装置の同
様な図、第３図は本発明による保護スリーブの変形実施
例の断面図である。 １・・・溶融金属、２・・・サンプリング装置、５・・
・無機繊維管、３．３’、３’・・・保護スリーブ、１
１・・・試験装置、１５・・・強ガス放出層（厚紙製薄
肉管）。 代理人　弁理士　　木　村　三　朗 ＦＩＧ、　１ ＦＩＧ　２ ＦＩＧ　３

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）溶融金属の中に浸漬して溶融金属を試験ないしサ
   ンプリングする装置の浸漬部を保護するものであって、
   溶融金属との接触時に溶融金属の熱で分解して所定量の
   ガスを発生させるバインダを含有する熱絶縁物の管から
   成ることを特徴とする保護スリーブ。 （２）　　バインダは、少なく共そ〇一部は有機物的の
   ものであり、及び／又は、例えば結晶水含有塩類または
   炭酸塩の様な溶融金属の温度で自然に順次ガスを放出す
   る材料から成り、熱絶縁物は、無機繊維から成ることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の保護スリーブ。 （３）　　無機繊維は、少なくとも１２００℃以下の垂
   下点を有する輝緑岩系の人造無定形無機繊維であること
   を特徴とする特許請求の範囲第２項に記載の保護スリー
   ブ。 （４）無機繊雛は準位体積当り２０−７０　Ｋｇ／ｗｌ
   の初期重量を有しこれが単位体積当り２００−８００ま
   九は好ましくは５００−７００Ｋｔ／−に圧縮されて管
   状に形成される繊維であることを特徴とする特許請求の
   範囲第２項または第３項に記載の保護スリーブ。 （５）　　バインダは、有機物を成分とするもので、石
   炭酸樹脂、尿素樹脂またはメラミン樹脂の様な熱硬化性
   樹脂から成ることを特徴とする特許請求の範囲第１項、
   第２項、第６項または第４項に記載の保護スリーブ。 （６）　　バインダは、無機繊維の全重量から計算して
   重量比で２−８パーセントの貴添加されることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項、第２項、第３項、第４項ま
   たは第５項に記載の保護スリーブ。 （７）　　熱絶縁物は、溶融金属内で順次消耗されなが
   ら必要な試験期間の開操作に耐える様に計算された所定
   の壁厚および硬度を有していることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項、第２項、第６項第４項、第５項または
   第６項に記載の保護スＩＪ　＋プ０ （８１熱絶縁物は、その内面に厚紙製の薄肉管ａｓを有
   することを特徴とする特許請求の範囲第１項。 第２項、第３項、第４項、第５項、第６項または第７項
   に記載の保護スリーブ。 （９）　　溶融金属の中に浸漬して溶融金属を試験ない
   しサンプリングする装置の浸漬部を保護する保護スリー
   ブの製造方法であって、溶融金属の温度において自然に
   順次ガスを放出する物質を含有する溶液を熱絶縁物に含
   浸させ、次いでこの溶液の溶媒を蒸発させることを特徴
   とする保護スリーブの製造方法。