JPS5857711B2 - 鋼の溶湯から試料を採取するセラミツク鋳型を有するゾンデ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、鋼の溶湯から試料を採取するセラミック鋳型
を有するゾンデに関する。

セラミック鋳型は、取入口と鋳型キャビティとの間に取
入チャンバーを備えている。

ここでいう鋼の溶湯″の概念は、鋳鉄の溶湯の範囲を網
羅する一方、酸素吹込みの状態にある転炉の内容物にま
で幅広く適用される。

厚紙製のパイプが、鋼板と石英パイプから作られた２つ
の部材より成る鋳型キャビディを保持しているごときゾ
ンデは公知である。

鋳型キャビディは、取入口ビンを備えたディ云り状の試
料の形状に対応して形成されており、ディスクの部分は
、スペクトル分析に使用され、一方、取入口ピンの部分
は、ガス分析に使用される。

バインダーで結合された砂やセラミック製フロント、デ
ィスクから作られた打ちこわしが容易なパイプが、鋳型
キャビティを厚紙製パイプに保持するために使用されて
いる。

このパイプは、厚さが薄い厚紙製パイプで取り囲まれて
おり、そして、前記厚紙製パイプは、厚紙から作られた
携帯式ゾンデ、パイプの中に差し込まれて、前記ゾンデ
、パイプとセメント接合されている。

しかし、このように６つの部材より成るゾンデの鋳型本
体は、製作が煩雑である。

本発明の目的は、簡単で安価なゾンデの鋳型本体を提供
することである。

本発明は、公知のセラミック鋳型を有するゾンデに基づ
くものである（ドイツ特許第２，１２６，５０１号）。

この公知のゾンデは、上記のテスト用試料を採取するに
は適していないが、酸素吹込み転炉において炭素の含有
量を測定するため試料を採取するには適している。

このゾンデの場合、試料の幾何学的形状は、２つの熱電
対が設けられていることほど重要ではない。

本発明は、２つの熱電対を有するこの種のゾンデを志向
したものであるが、本発明は、上記第１の目的の趣旨で
は温度の同時測定を行なわず、静置された鋼の溶湯槽よ
りテスト用試料を採取するためだけの上記他方のゾンデ
に比べ有利である。

公知のセラミック鋳型の場合、鋳型本体が２つの部材か
ら構成されていることが欠点である。

この鋳型本体を製作するにあたっては、まず、２つの比
較的高価なプレス加工用の金型を製作することが必要で
ある。

すでに提案されているように、製作を容易にするため、
長さ方向に分割が行なわれている場合、結晶水が失なわ
れる鋼の溶湯槽の温度ではセラミック、スラリーを用い
た接合が不十分となるため、大きい応力が作用した状態
にある両方の部材の結合は、危険にさらされることとな
る。

本発明によれば、これに対し、ゾンデのセラミック鋳型
は、長さ幅とも一様に延在した鋳型本体を備えていて、
取入口ピンを備主たディスク状の試料の形状に対応して
形成された鋳型キャビティは、プラグにより封止されて
おり、しかして、該プラグの正面直径は、試料のディス
ク直径に相等している。

そのため、鋳型の製作が前記公知のセラミック鋳型に比
較して容易となり、且つ安価となる。

本発明に係るゾンデのセラミック鋳型の場合、２つの部
材より成るセラミック本体と比べると、プラグは、同様
にセラミック、スラリーの目塗りにより固定されるが、
嵌着面は、鋳型の結合に影響を及ぼす外力の作用を受け
ないかあるいは無視することができる程度わずかな外力
の作用を受けるにすぎない。

厚紙製パイプの中にはめ込まれる公知の２つの部材より
成る鋼板製ゾンデの場合、排除すべき空気は、厚紙製パ
イプを通って放出することができるが、本発明に係るゾ
ンデの鋳型本体の場合、鋼の溶湯中の排気系が設けられ
ている。

排気口は極端に小さいものではないので、排気口が流入
してた鋼の溶湯でふさがれてしまう危険がある。

これを避けるため、本発明では、排気口が、厚紙製の封
止プレート片が当てかわれる径が広がった肩のところで
終っていることが規定されている。

本発明の他の実施升そ態は、試料ディスクを鋳型本体の
中に配置する効果的ないま１つの態様を志向したもので
ある。

試料ディスクのキャビティが浸漬方向に直立して配置さ
れる場合、封止プラグは、横向きに鋳型本体の中に差し
込まれる。

一方、試料ディスクのキャビティが浸漬方向に対し横へ
平らに配置される場合、封止プラグは、鋳型本体の中央
上部のチャンバーに差し込まれる。

後者の場合、良好な排気が確保されるよう、試料ディス
クの鋳型キャビティを斜めに配置することが効果的であ
る。

しかして、製作の簡便化をはかるため、ディスク、キャ
ビティを仕切っている上が開いたチャンバーの円筒状の
輪郭を形成することができるよう、ディスク外表面の軸
は、ゾンデの軸と同軸となっている。

この場合、ディスクが腸詰を切ったような形に作られて
いることが試験室での切り離し作業に困難をもたらすも
のである場合、ディスク外表面のもつとも低い位置に取
入口ピンにつながったノックアウト面を備えることがで
きる。

静置した鋼の溶湯から試料を採取するゾンデの簡単な実
施形態では、溶失する鋼板壁材によって仕切られている
鋳型本体の下端を取入チャンバーとして形成することが
効果的である。

溶湯槽の温度を同時に測定することが必要な酸素吹込み
転炉から試料を採取するゾンデを構成するにあたっては
、封止プラグを下の部分と上の部分とから構成し、セラ
ミック材の中に埋め込まれた、あらかじめ製作されてい
る熱電対を前記画部分の間に適当な方法で取り付けるこ
とが効果的である。

酸素吹込み転炉から試料を採取するゾンデの場合、スラ
グが鋳型キャビティの中に浸入する危険が高く、流入し
てくる鋼の溶湯を鎮静処理する要求も大きい。

このため、本発明では、下向きに口が開いた取入チャン
バーの代りに、Ｕ字形の注湯系が規定されており、この
Ｕ字形の注湯系では鋳型本体の比較的高いところに配置
された取入口に続く取入チャンバーは、垂直の湯道と水
平の湯道に分割されており、しかして、試料の取入口ピ
ンは、水平の湯道の外側の端に接続されている。

上述のととくスラグを阻止し、流入した鋼の溶湯を鎮静
処理する要求がとくに高いため、スラグ捕集ドームとし
て機能する特別に背が高いところを水平の湯道に設ける
ことが効果的であり、これにより鋳型キャビティにつな
がった流路まわりは、エプロンとして機能することとな
る。

スラグの分離を改善する一方、打ちこわしのさい鋳型本
体の崩解をより容易ならしめるため、スラグ捕集ドーム
の上部を鞍形屋根の態様で先をとがらせることが効果的
である。

本発明に係るシン′デのいま１つの構成態様においては
、ゾンデは、基本的には、試験室に運びこまれるもので
はなくて、溶湯の炭素含有量を確認するため第２の熱電
対を用いて凝固のさいの液層線が調査される試料に使用
することができる。

酸素吹込み転炉で炭素含有量の測定とテスト用試料の採
取を同時に行なうにあたっては、Ｕ字形の溶湯系と鋳型
キャビティの双方を１つものの共通の鋳型本体の中に保
有した適当な大きさに構成された共通の鋳型本体が効果
的である。

以下、本発明の若干の実施例を図解した添付図面を参照
しながら、本発明の詳細な説明する。

厚紙製パイプ１に固定さ右、長さ幅とも一様に延在した
セラミック材料製の鋳型本体２は、下端に流入口３を備
えており、該流入口３は、鋼板キャップ４で保護されて
いる。

流入口は、鋼板ディスク５により仕切られた取入チャン
バー６のところまで上に向かって続いていて、取入口ピ
ンγとディスク８より成るテスト用試料の形状を有する
ゾンデの鋳型キャビティ８の中に口が開いている。

試料ディスク８は、直立した状態に配置されている。

両ディスク面のうち一方は、プラグ９により形成されて
おり、しかして、鋳型キャビティは、前記プラグ９を用
いて封止されている。

封止プラグ９の正面直径は、試料ディスク８の直径とほ
ぼ同じ大きさである。

封止状態を改善するため、封止プラグの外表面は、セラ
ミック、スラリーを用いて目塗りされている。

ディスク８の一番高い位置に設けられた排気口１０は、
肩の個所を作るため、外に向かって段をなして広がって
いる。

封止プレート１１が、前記排気口１０に当てがわれてい
る。

第３図に図示されているゾンデは、試料ディスク１２が
平らに置いた状態に配置されていて、テスト用試料の取
入口ピン１３がディスクに対し垂直に該ディスクの中に
口が開いている点で第１図と第２図に図示された上記の
ゾンデと異なっている。

このタイプのゾンデは、鋳型本体１４が円筒状の外表面
をもつ回転対称形を呈しているという特長を備えている
。

鋼板キャンプ１５と鋼板ディスク１６ならひに取入口１
１はともに円形であるが、ディスク１２のスペースが空
気の巻き込みを伴なうことなく充慎されるよう、取入口
ピン１３の流路は、偏心して取り付けられている。

上記の理由により、ディスク１２は、ゾンデの長さ方向
の軸に対し正確に垂直に平らに置かれているのではなく
て、排気口１８の方に向かって斜めにわずかに尻上がり
の状態に配置されている。

排気口は、この場合も同様に段付きに作られていて、厚
紙製の封止プレート１９を用いて保護されている。

試料ディスク１２の鋳型キャビティは、鋳型本体の中央
上方に設けられたチャンバー２０の下部を占めている。

しかして、ディスク１２の上面は、プラグ２１により形
成されており、一方、該プラグ２１の上端は、鋳型本体
１４の上端と協働して厚紙製パイプ１をはめ込ませるこ
とができるよう形成されている。

この場合、厚紙製パイプは、プラグ２１とチャンバー２
０との間のギャップに液封的な働きを行なっている。

チャンバー２０は、ディスク１２の底まで円筒状に延在
している。

したがって、ディスク１２の外側の輪郭は、腸詰を切っ
たディスクに似た傾斜して切断した円筒セグメントの形
を呈していて、取入口ピン１３に向かって寄せられてい
るディスクの輪郭の下方の縁のうち点線で示されている
線は、ノックアウト面２２を表示したものである。

このノックアウト面２２は、この個所にだけ設けられて
おり、造型技術上、製作は容易である。

ディスクの外表面２３をほぼ円錐状の外表面とする場合
、製作は容易ではない。

ディスクの外表面は、円筒状であって、ゾンデの軸２４
と同心に配置されているのが好ましい。

第４図より第６図までに図示されているゾンデは、該ゾ
ンデが試料を採取している間の槽温度を測定する熱電対
を備えており、さらに上部取入口が鎮静処理室と接続さ
れている点において本質的に上記のゾンデと異なってい
る。

この違いが生じる理由は、鋼の溶湯槽の温度を同時的に
測定することが必要である一方、鋼の溶湯が流動性に富
み、ガスを多く含んでいるため、試料ディスクのスペー
スに溶湯が流入する前に別の事前処理を必要とするよう
な酸素吹込み転炉から試料が採取されるからである。

しかして、このセラミック製の鋳型は、第３図に図示さ
れているゾンデの幾何学的な状態に基づくものであり、
しかして、このセラミック製鋳型の場合、テスト用試料
は、これまで一般に行なわれている幾何学的な鋳型とは
異なって、取入口ピンが直角に設けられているとともに
、鋳型の中に平たく配設されている。

これについては、以下、詳細に説明する。

試料ディスク１２と取入口ピン１３は、第３図に示すこ
れからの部材と同じである。

相違している点は、まず第１に、上部チャンバー２５が
第３図のものより長いことと、複数の部材より成る封止
プラグ２６が相応に長く作られていることである。

封止プラグの下部２６２は、第３図のプラグ２１に比べ
大幅に短く、下端が段付きとなっている。

上部２６ｂは、前記下部２６ａの上に着座しており、し
かして、前記上部２６ｂの下側は、セラミック片の中に
埋めこまれた熱電対２８を収容するためのへこみ２１を
備えている。

熱電対は、ピンセットを用いて、あらかじめ組み立てら
れたプラグ２６をはめこんだあと、鋳型本体外表面に設
けた１則部へこみの中に引き出すことができるよう、下
部２６ａの上で長さ方向にスライドすることが可能であ
る。

厚紙製パイプの中に導かれた熱電対ワイヤはここには図
示されていない。

ゾンデを機械的に取り扱かうさいやスラグと鋼の溶湯が
沸騰している槽の中に浸漬するさいに熱電対の先端を保
護するため、上部せりだし２９と下部せりだし３０が設
けられている。

１８と１９は、第３図の場合と同様、排気口と厚紙製の
封止プレートである。

鋳型本体３１は、熱電対２８の反対側にせりだし３２を
備えており、かくて、底部が円筒状となり鋳型本体から
楕円形の鋳型本体が形成されており、これによりせりだ
し部２９と３０は、楕円形の鋳型本体の中に含みこまれ
ることとなる。

せりだし部３２の上端に取入口３４が設けられている。

この取入口３４と熱電対２８はともに、鋼板製遮蔽板３
３によりおおいがされており、この鋼板製遮蔽板３３は
、溶湯の中に浸漬したとき溶失する。

第４図より第５図までの図面は、開口３４から始まって
、垂直の湯道３５ａと水平の湯道３５ｂより成る取入チ
ャンバーならびに取入口ピン１３とテストピース、ディ
スク１２のキャビティとを有するＵ字状の注湯系が形成
されていることを示している。

水平の湯道３５Ｉ〕は、差し金状の段付きに作られたプ
ラグ３６により下方が封止されている。

さらに、水平の湯道３５ｂは、スラグ捕集ドーム３Ｔを
形成するため比較的背が高く作られている。

これにより、鋳型キャビティのうち部分１３上いたる流
路まわりにエプロン３８が形成される。

鋳込み後、鋳型を打ちこわしたとき、平行した平面の間
にセラミックのかたまりがはさみこまれたままとならな
いよう注意することは重要なことである。

したがって、スラグ捕集ドーム３γは、鞍形屋根の態様
でとがりが設けられており、このようなとがりをもつ鞍
形屋根の形は、スラグを捕集する機能が働くうえに好都
合である。

第７図に図示されたゾンデは、のちほど試験室で使用に
供せられる試料を採取するものではない。

このゾンデの場合、冷却後の試料は価値がなくなってし
まうようなゾンデを対象としたものである。

冷却の間、温度を測定することだけが重要なのである。

第７図に図示されているゾンデは、構造については、何
倍か容積が大きい試料ディスク３９の形を含め、第４図
より第６図までに図示されているゾンデの類似しており
、ディスクの直径とこれに関連した封止プラグの下部４
０ａの直径は、第４図の場合と同じである。

封止プラグの上部４０ｂも、第４図のものに相等したも
のである。

そのほかの引用符号は、第４図から第６図までのものと
同一である。

４本の熱電対ワイヤーが厚紙製パイプ１の内に案内され
ている様子が、第１図に表示されている。

第１図と第２図に係るゾンデの取り扱かいは、試料の鋳
型キャビティが適当な大きさに作られた厚紙製パイプ内
に設けられている公知のゾンデの取り扱かいとまったく
同じである。

鋼板キャップ４は溶失し、流入した鋼の溶湯は、必要な
場合は装填されていたアルミニウム粒子と接触しながら
、ディスク５を溶かして、鋳型キャビティ１と８に流入
する。

キャップ４は、厚紙製の封止プレート１１が焼失するよ
り早く溶失することが肝要なことである。

鋼の溶湯がチャンバー６の上部に流入した瞬間、封止プ
レート１１は燃焼し、鋳型キャビティ内部内のわずかな
過圧により残留ガスは排除される。

しかるのち、ディスクの鋳型８がいっばいに満たされた
あと、鋼の溶湯の先頭部は、比較的細い排気口１０に浸
入し、テスト用資料の凝固が始まる前に前記排気口１０
内で凝固する。

第３図に示されているゾンデの機能も、上記のものと同
じであるが、第３図のゾンデの場合、鋳型本体が製作上
都合のよい形に作ることを勘案して、テスト用試料は、
特殊な形を呈しているが、この形状は、第４図より第６
図までの鋳型本体の場合にもみることができる。

第４図より第６図までに示されているゾンデを取り扱か
う場合、上述のごとく、鋼板片３３の溶失と厚紙プレー
ト１９の焼失の間に時間遅れが生じることが肝要なこと
である。

約１．６００℃の高温を有し比較的流動性に富む鋼の溶
湯は、コイル。

ワイヤーとして表示されている取入流路内に装填された
アルミニウム材４２と激しく反応し、このとき、いっし
ょに運んできたスラグと前記反応のさい発生したスラグ
は、スラグ、ドーム３γに捕集される。

きれいな鎮静された鋼の溶湯が、エプロン３８のうしろ
にある取入流路１３を通って試料のディスク、キャビテ
ィ１２に流入し、しかるのち、鋼の溶湯は、ディスク、
キャビティ１２のスペースをいっばいに満たしたあと、
排気口１８に浸入してそこで凝固する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、静置された鋼の溶湯からテスト用試料を採取
するために使用される、直立したディスクを備えたゾン
デの下部を長さ方向に切断した断面図。 第２図は、第１図のゾンデを■−■線で切断した完断面
図、第３図は、静置された鋼の溶湯からテスト用試料を
採取するために使用される、平らに置いたディスクを備
えたゾンデの下部を長さ方向に切断した断面図。 第４図は、酸素吹込み転炉よりテスト用試料を採取する
ために使用されるゾンデの下部を長さ方向に切断した断
面図。 第５図は、第４図のゾンデをｖ−Ｖ線で切断した完断面
図。 第６図は、第４図のゾンデをＶＩ−ＶＩ線で切断した横
断面図。 第７図は、炭素量を測定するため、酸素吹込み転炉から
試料を採取するために使用されるゾンデの下部を長さ方
向に切断した断面図 １・・・・・・厚紙製パイプ、２，１４，３１．４３・
・・・・・セラミック材料製の鋳型本体、３，３４・・
・・・・取入口、４，１５・・・・・・鋼板キャップ、
５，１６゜３３・・・・・・鋼板ディスク、６，１γ・
・・・・・取入チャンバー γ、１３，４４・・・・・
・取入口ピン、８，１２゜３９・・ ２６゜ 魚目、 ２５゜ ト面、 ・・・試料ディスクのキャビティ、９，２１゜３６．４
０・・・・・・プラグ、１０，１８・・・・・・排ＩＬ
１９・・・・・・封止プレート片、２０゜４５・・・
・・・チャンバー、２２・・曲ノックアウ２３・・・・
・・ディスク外表面、２４・・・−・・ゾンデの軸、２
γ・・・・・・へこみ、２８・・・・・・熱電対、２９
゜３０．３２・・・・・・せりだし、３５・・・・・・
湯道、３１・・・・・・スラグ捕集ドーム、３８・・・
・・・エプロン、４２・・・・・脱酸アルミニウム、ワ
イヤー。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 取入口と鋳型キャビティとの間にセラミック鋳型の
   取入チャンバーを備えた鋼の溶湯から試料を採取するセ
   ラミック鋳型を有するゾンデにおいて、前記セラミック
   鋳型が、長さ幅とも一様に延在した鋳型本体２，１４，
   ３Ｌ４３を備えていて、取入口ピン７，１３．４４とデ
   ィスク８゜１２．３９とより成る試料の形に対応した鋳
   型キャビティが、プラグ９，２１，２６，４０により封
   止されており、しかして、該プラグの正面直径が、試料
   のディスク直径に等しいことを特徴とする七φミンク鋳
   型を有するゾンデ。 ２ 鋳型本体２，１４，３１，４３が、鋼の溶湯を導入
   させる排気口１０．１８を備えており、該排気口ｉｏ、
   ｉ、ｓが、厚紙製の封止プレート片１１．１９が当てか
   われる径が拡がった肩のところが終っていることを特徴
   とする特許請求の範囲の第１項記載のツ゛ンデ。 ３ 試料ディスクのキャビティ８が浸漬方向ｌこ直立し
   て配置される場合、封止プラグ９が、横向きに鋳型本体
   ２の中に差し込まれることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載のゾンデ。 ４ 試料ディスクのキャビティ１２．３９が浸漬方向に
   対し横へ平らに配置される場合、封止プラグ２１．２６
   ，４０が、鋳型本体１４，３１゜４３の中央上部のチャ
   ンバー２０．２５．４５の中に差し込まれることを特徴
   とする特許請求の範囲の第１項記載のゾンデ。 ５ 試料ディスクの鋳型キャビティ１２が、排気口１８
   に向かって尻上がりの傾斜位置を占めており、しかして
   、円筒状ディスクの外表面２３の軸が、ゾンデの＠２４
   の方向を有することを特徴とする特許請求の範囲の第２
   項と第４項記載のゾンデ。 ６ ディスク外表面のもつとも低い位置に取入口ピン１
   ３につながったノックアウト面２２が設けられているこ
   とを特徴とする特許請求の範囲の第５項記載のゾンデ。 １ 鋳型本体２，１４の下端が、仕切り用鋼板５゜１６
   に差し込んだ取入チャンバー６．１γとして形成されて
   いることを特徴とする特許請求の範囲の第１項記載のゾ
   ンデ。 ８ 封止プラグが、下部２６ａと、シリンダー鋳型を長
   さ方向に分割するとともに、横方向に引き出すことがで
   きる熱電対２８を収容した上部２６ｂとから構成されて
   いることを特徴とする特許請求の範囲の第４項記載のゾ
   ンデ。 ９ 取入口３４が、鋳型本体３Ｌ４３のできるだけ高い
   位置に設けられており、垂直の湯道３５ａならびに水平
   の湯道３５ｂとして形成された取入チャンバーが、前記
   水平の湯道の外端につながった鋳型キャビティ１２，１
   ３と協働してＵ字形の注湯系を形成していることを特徴
   とする特許請求の範囲の第１項記載のゾンデ。 １０ 水平の湯道３５ｂが、差し金状のプラグ３６によ
   り封止されていることを特徴とする特許請求の範囲の第
   ９項記載のゾンデ。 １１ 鋳型キャビティ１３．１２にいたる流路まわりが
   エプロン３８を形成するよう、水平の湯道３５ｂが、ス
   クグ捕集ドーム３γとして背高に形成されていることを
   特徴とする特許請求の範囲第９項記載のゾンデ。