JP3073184B2 - 溶融金属の試料採取装置用の試料型 - Google Patents
溶融金属の試料採取装置用の試料型Info
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Description
取装置用の試料型に関し、更に詳しくは、溶融金属浴内
から分析用試料を安定してサンプリングし得る溶融金属
の試料採取装置用の試料型に関する。
は、溶融状態の金属をサンプリングし、発光分光分析に
よる金属成分の組成分析、或いはC・S・N等のガス分
析を行うことによってプロセス管理及び製品管理が行わ
れている。この際、溶融金属のサンプリングは、耐熱性
材料で作られたカップ形状の容器を溶融金属浴内に入れ
て浴内から溶融金属の一部を取り出すことによって行わ
れている。そして、取り出されたサンプルは加工され
て、夫々の分析装置に適合する種々の形状を有する分析
用試料に調製されて各種分析に供される。上記の様に溶
融金属を採取する際に、図9に示したようなカップ形状
の容器を使用すると、簡単に溶融状態の金属を汲み上げ
ることが出来るが、カップの上部が開放されているの
で、汲み上げた溶融金属の上部に浴内に浮遊するスラグ
が混入し易く、分析用試料を調製した場合に分析精度の
点で問題があったり、溢れ出た溶融金属によってカップ
の縁に鋳バリが生じてカップ形状の容器から凝固したサ
ンプルを取り出すことが非常に困難であるという問題が
あった。更に、得られたサンプルから各種の形状の分析
装置用試料を得る為の加工処理が容易ではなく、又、試
料の調製を人為的に行っているため、サンプルの温度が
常温近くまで下がらないとサンプルの取り出しや加工処
理が難しく、赤熱サンプルの調整及び分析は安全性の点
を含め、困難であった。
からなる溶融金属が採取される中空部分を有する試料型
を使用し、中空部内に溶融金属を試料型の下部等から静
圧で導入した後、溶融金属を凝固させて特定の形状の金
属塊を取り出してサンプリングして、該金属塊から分析
目的に合致した形状のサンプルを簡便な手段で得る試料
採取装置が知られている(特開昭63−32370号公
報、特開平3−107763号公報等)。当該装置で
は、試料型の中空部分の形状を工夫し、例えば、ロリポ
ップ型と呼ばれている上下の厚みの異なる形状の試料と
することによって、発光分光分析用試料とC・S・Nの
ガス分析用試料等、同一サンプルから容易に形状の異な
る分析用試料を調製することが出来る様に工夫されてい
る。上記した装置により得られるロリポップ型のサンプ
ルは非常に有用であるが、図4に示した様に、中空部分
に至る迄の導入部が長い溶融金属の導入路(湯道)、い
わゆる足として形成されるので、試料型から取り出され
たサンプルの足の部分を切り落とさなければならず、
又、特にサンプルの搬送を自動的に行おうとする場合に
は、足の部分を切り落とさなければ搬送出来なかった。
このことは、サンプリング工程を自動化しようとする場
合に問題となる。
グのサンプル中への混入の問題、凝固したサンプルの取
り出しの困難さ、及び採取したサンプルを分析用試料に
調製する際の加工処理の煩雑さの問題を解決し、更に
は、ロリポップ型形状のサンプルの足の切断の問題等、
従来技術の問題点を一挙に解決し、一回の試料採取で種
々の分析装置に適合する形状の異なる分析用試料を容易
に得ることが出来、且つ自動サンプリング装置にも適用
可能な溶融金属の試料採取装置について、特開平7−2
1832号公報で提案した。即ち、当該装置は、図9に
示した従来のカップ型の試料採取装置を改良し、図8に
示した様に、カップ状の小型容器2の底部に孔を設け、
これに嵌め込む形で小型容器2内に試料型1を入れ、該
試料型1の試料導入部7から試料型の中空部分へと溶融
金属を導入し、その後、試料型を割る等して特定形状の
試料を取り出す構成のものであり、この溶融金属の採取
装置によれば、かなりの確度で安定したサンプル採取が
可能となった。又、当該装置は、自動サンプリングに使
用して日常のプロセス管理や製品管理に使用する場合に
おいても有効であった。
記の溶融金属の採取装置は、かなりの確度で安定したサ
ンプル採取が可能であるが、下記に述べる様に、溶融金
属の種類や試料型への溶融金属の侵入の仕方等によって
は、割体からなる試料型からサンプルを取り出す際に取
り出しが円滑に行われないことがあり、日常のプロセス
管理や製品管理上、更なる改良が望まれた。
記の溶融金属の採取装置の試料型1には、溶融金属が導
入される試料導入部とは反対側にガス抜き用小孔4が設
けられているが、試料型の中空部分への溶融金属を導入
する際に、この小孔4から、ガスと共に溶融金属が突出
し、試料型の外側に出た溶融金属が急冷されて小孔の近
傍で凝固し、いわゆる鋳バリを生じる場合があった。こ
の様に、試料型の分割される部分に鋳バリが生じると、
試料採取後に試料型の離型が困難となり、内部のサンプ
ルが取り出せなくなる場合が生じる。又、溶融金属が試
料型内に流入する際には、溶融金属は、金属の濡れ性の
関係で、試料型の内表面に沿って流入される。この際
に、溶融金属の中空部分への流入速度が遅い場合に、表
層に沿って先行する溶融金属が小孔部分を塞いだ状態で
凝固することが生じると、中空部内に十分に溶融金属が
充填される前に小孔のガス抜きとしての機能が損なわ
れ、試料型の中空部分に十分に溶融金属が充填されない
試料不良(以下、ブローホール欠陥と呼ぶ)を生じて、
良好なサンプリングが行われない場合があった。特に、
ブローホール欠陥は、図8に示したようなロリポップ型
等のディスク型のサンプルを得ようとする場合に生じ易
かった。
たような足の短いロリポップ型のサンプルを得るための
試料型1は、図8に示す様に小型容器内に溶融金属の試
料導入部7を下にして嵌入され、該試料導入部7から試
料型1の中空部分へと、1500℃〜1750℃程度の
高温の溶融金属が押し込まれる状態で導入されて溶融金
属が充填されるが、この場合に、特に1700℃付近の
高温域の溶融金属を採取した場合に、試料型の形成材料
の一部が溶けて溶融金属と溶着を起こすことがあった。
このような場合も、上記の鋳バリが生じた場合と同様
に、或いはそれ以上に半割体等からなる試料型を離型し
てサンプルを取り出すことが困難となり、良好なサンプ
リングが行われない場合があった。尚、以上の説明は、
足の短いロリポップ型のサンプルが得られる場合を例に
とって説明したが、上記した第1及び第2の問題は、図
4に示したような従来の足の長いロリポップ型のサンプ
ルが得られる場合にも同様に生じる。
浴から良好な状態でサンプリングして試料型からサンプ
ルを安定に且つ確実に取り出せ、更に、サンプル採取後
の各種形状を有する分析用試料の調製を迅速に効率よく
することの出来る溶融金属の試料採取装置用の試料型を
提供することにある。
発明によって達成される。即ち、本発明は、第1の発明
が、任意の形状に溶融金属を充填するための中空部分
と、該中空部分へと溶融金属を導くための試料導入部
と、溶融金属が導入された場合に中空部分からのガスを
排気するためのガス抜き用小孔とを少なくとも有する溶
融金属の試料採取装置用の試料型において、上記ガス抜
き用小孔の少なくとも一部に、通気性を有する耐熱性部
材が充填されていることを特徴とする溶融金属の試料採
取装置用の試料型であり、第2の発明が、2個の半割体
を組み合わせることによって形成され、且つ溶融金属が
充填された場合に試料導入部側に厚みの薄い部分が形成
される形状を有する溶融金属を充填するための中空部分
と、該中空部分へと溶融金属を導くための試料導入部
と、溶融金属が導入された場合に中空部分からのガスを
排気するためのガス抜き用小孔とを少なくとも有する溶
融金属の試料採取装置用の試料型において、溶融金属と
試料型の構成材料との溶着を防止する為の手段として、
上記中空部分内であって、且つ、試料導入部内部に内挿
されている溶融金属の注入路となる石英管から溶融金属
が中空部分内に流出してくる部分近傍に、耐熱性被膜が
配置されていることを特徴とする溶融金属の試料採取装
置用の試料型であり、第2の発明の別の形態が、任意の
形状に溶融金属を充填するための中空部分と、該中空部
分へと溶融金属を導くための試料導入部と、溶融金属が
導入された場合に中空部分からのガスを排気するための
ガス抜き用小孔とを少なくとも有する溶融金属の試料採
取装置用の試料型において、溶融金属と試料型の構成材
料との溶着を防止する為の耐熱手段として、試料導入部
内部に内挿した溶融金属の注入路となる石英管の外周の
少なくとも一部を耐熱性部材で被覆し、且つ該耐熱性部
材の中空部分側の端部を石英管の中空部分側の端部より
も更に流出側に配置する構成としたことを特徴とする溶
融金属の試料採取装置用の試料型であり、第3の発明
が、上記ガス抜き用小孔の少なくとも一部に、通気性を
有する耐熱性部材が充填され、更に、試料導入部近傍
に、溶融金属と試料型の構成材料との溶着を防止する為
の耐熱手段が設けられていることを特徴とする溶融金属
の試料採取装置用の試料型である。
ホール欠陥、更に、試料型の形成材料と高温の溶融金属
との溶着の問題を発生することなく、中空部内に良好な
状態で溶融金属を導入することが出来、良好なサンプル
が得られる溶融金属の試料採取装置用の試料型が提供さ
れる。この結果、該試料型の中空部分に充填されたサン
プルを容易に取り出せ、且つ、得られるサンプルが、ス
ラグの混入の問題を生じない加工性に優れた形状のもの
となる。又、本発明の溶融金属の試料採取装置用の試料
型は、自動分析システムに組み入れることも可能である
ので、溶融金属浴からのサンプリング、及び各種分析装
置に適した形状の分析用試料の調製を迅速且つ安定した
状態で自動化することが出来る為、金属が熱い状態(以
下、赤熱サンプルと呼ぶ)での分析も可能となる。
を更に詳細に説明する。図1に本発明の溶融金属の試料
採取装置用の試料型の一例を示した。本発明の試料型1
は、少なくとも、溶融金属を任意の形状に充填するため
の中空部分と、該中空部分へと溶融金属を導くための試
料導入部7と、溶融金属が導入された場合に中空部分5
からのガスを排気するためのガス抜き用小孔4とを有し
ていればいずれの形状のものでもよい。
m厚の鉄板等の金属材料や耐熱性セラミック材料で形成
され、且つ溶融金属を充填した後に該試料型から中のサ
ンプルを容易に取り出せる様に、2個の左右対称な鉄製
の半割体を組み合わせて構成されるとよい(勿論、本発
明は半割体に限定されるものではなく、更に多数の割体
からなるものであってもよい)。又、得られるサンプル
の表面が平滑となる様に、中空部分5の内面が平滑に形
成されているものが好ましい。試料型1を構成する各割
体の形状としては、具体的には、例えば、図1(a)に
示した様に、2個の半割体が組み合わされて形成される
中空部分5に溶融金属が導入されて凝固した場合に、特
定の形状のサンプルとなる様な中空部分5を形成するた
めの凹凸と、該中空部分5へ溶融金属を導入する試料導
入部7を形成するための半管状の部分と、更に、中空部
分5のガスを外へ抜く為のガス抜き用小孔4を形成する
ための切欠き部分とを有するものを使用する。又、サン
プル採取後の分析用試料の調製の容易さを考慮すると、
図6(b)に示した様な、上下で厚みの異なるディスク
状サンプルが得られる中空部分を有する、所謂ロリポッ
プ型のものが好ましい。
4は、図4〜図7に示す様に、試料型1の中空部分5か
らのガスが小型容器2内へと排気されれば、小孔4の形
状、個数、或いは試料型1に設ける小孔4の位置等、い
ずれも限定されないが、試料型1の最頂部の位置に少な
くとも1つ(図4又は図7参照)、好ましくは2つ設け
るとよい(図4〜図6参照)。更に、本発明の試料型で
は、中空部分内へと溶融浴から溶融金属を導入すること
が出来る様に、溶融浴中で開口する試料導入部7が必要
であるが、特に、上記のロリポップ型の試料型の場合
は、図4〜図7に示した様に、試料導入部7を試料型1
の下部に設けておくことが好ましい。
た様に、上記試料導入部7の内部に溶融金属の注入用の
石英管11を内挿して使用することが好ましい。又、該
石英管11の一方の先端部を試料導入部7よりも長くし
て、試料型1を小型容器2内に収納した場合に、石英管
11の先端が溶融金属内に入る長さとして、金属又は耐
熱性セラミック材料で形成されている試料導入部7が溶
解するのを防止する様に構成することが好ましい。この
場合に、石英管11の長さが長いと、図4に示した様な
足の長いロリポップ型サンプル得られることになって自
動サンプリングには適さなくなる。
金属の注入路となる石英管11の溶融金属内に置かれる
側の先端に金属製の蓋15を設けておけば、溶融金属浴
内に、試料型1が収納されている小型容器2が浸漬され
た場合に直ちには試料型1の中空部分に溶融金属が浸入
せず、溶融金属浴の上部にあるスラグ部分を通過して、
一定の好ましいサンプリング位置でこの金属製の蓋15
が溶けて、試料導入部7内の石英管11を通じて、試料
型1の中空部分へと溶融金属が浸入して試料採取が行わ
せることが出来る。従って、この蓋15の厚みを任意に
調整すれば、所望する溶融金属内の位置でのサンプリン
グをすることが可能となる。例えば、石英管11の蓋1
5の厚みが、0.1〜0.5mmの範囲となる様に調整
とすることが好ましい。
型では、上記の様な構成の試料型1のガス抜き用小孔4
の部分と試料導入部7について下記の如き改良を行う。
先ず第1の改良として、図1にその一例を示す如く、試
料型のガス抜き用小孔4の少なくとも一部に通気性を有
する耐熱性部材8を充填する。試料型のガス抜き用小孔
4は、試料型1の中空部分5に試料導入部7から溶融金
属が導入されて、溶融金属が充填されるにつれて中空部
分5内から外部へと排気されるガスの通り道となるが、
先に説明した様に、この際に、この小孔からガスと共に
溶融金属が突出したり、先行する溶融金属によって孔が
塞がれたりした場合には、図8に示した様な鋳バリ16
が生じて離型が困難となったり、得られるサンプルにブ
ローホール欠陥を生じたりするという問題があった。そ
こで、本発明の溶融金属の試料採取装置用の試料型で
は、ガス抜き用小孔4の少なくとも一部に通気性を有す
る耐熱性部材8を充填しておくことによって、ガス抜き
用小孔4からの溶融金属の突出、及び溶融金属によって
孔が塞がれることを有効に防止し、試料型1の中空部分
のガスのみが小孔4から排気される様に構成する。
に、通気性を有する耐熱性部材8を充填する具体的な方
法について説明する。図1は、本発明の溶融金属の試料
採取装置用の試料型の一例を示す断面図であるが、例え
ば、図1(a)の例では、試料型1に設けられている2
個のガス抜き用小孔4の部分に、通気性を有する耐熱性
部材8である石英ガラス繊維からなる1本の紐を掛け渡
している。
ス抜き用小孔4に通気性を有する耐熱性部材である石英
ガラス繊維の紐が掛け渡されていると、試料導入部7か
ら溶融金属が試料型の中空部分内に流入してきた場合
に、このガス抜き用小孔4からはガスのみが排気され、
溶融金属がこの孔4から突出したり孔4を塞いでしまう
といった現象を有効に防止することが可能となる。この
結果、ガス抜き用小孔4の機能が、試料型1が収納され
ている小型容器2が溶融金属浴内に浸漬されて、試料導
入部7から溶融金属が試料型の中空部分内に流入して十
分に充填されるまでの間、確実に確保され、且つ試料型
1の外部に鋳バリを生じることがないので、試料型の離
型不良や、得られる試料に生じるブローホールの発生が
防止されて溶融金属の採取サンプルが安定に得られる。
熱性部材の材料としては、ガスのみを通過して、溶融金
属を通過させない耐熱性を有する材料であればいずれの
ものでもよいが、例えば、上記した石英ガラス繊維、ロ
ックウール、セラミックス繊維、セラミックススポンジ
等を好ましく用いることが出来る。充填する態様として
は、図1に示した様に、耐熱性部材8として石英ガラス
繊維等からなる紐を用い、図1(a)に示したように一
本の紐を2個のガス抜き用小孔4の間に掛け渡したり、
図1(b)に示したように、2個のガス抜き用小孔4の
夫々の孔の部分に短い一本の紐を充填したり、上記した
材料を布帛又は板の状態に加工した耐熱性部材8を用
い、ガス抜き用小孔4が覆われる様な形で設置してもよ
い(図1(c)参照)。更に、上記した材料をウール状
で用い、図1(d)に示した様にガス抜き用小孔4の孔
を含んだ状態で孔の近傍に充填しておいてもよい。取り
付け作業の容易性から、上記の中では紐状の耐熱性部材
8を用いるのが好ましい。
の試料型における第2の改良について説明する。本発明
においては、試料型1の中空部分5へと溶融金属を導入
させる為の試料導入部7の部分を以下の様に改良する。
型を使用してサンプリングを行う場合には、サンプル中
へのスラグの混入を避ける為、例えば、図5〜図7に示
した様に、試料型1の中空部分5に、試料型1の下部に
設けた試料導入部7から溶融金属を押し込んで、且つ中
空部分からのガスを試料型の上部のガス抜き用小孔4か
ら排気しながらサンプリングする方式を採用することが
好ましい。この場合において、試料型1の中空部分5に
導入された溶融金属中のガスは、試料型1の上部を通過
して、ガス抜き用小孔4から排出されるか、酸化物とし
て浮上する。そして、ガス抜き用小孔4から排出された
ガスは、試料型1を収納する小型容器2を支持する支持
棒3の外部(図5又は図6参照)や、支持棒3の内部
(図7参照)を通って外部へと排気される。
の中空部分の厚みが薄い方が早い。従って、溶融金属中
の微量なガス成分を測定するための分析用試料を調製す
る場合において、より正確なガス分析を可能とする為に
は、試料型1の中空部分5の形状を溶融金属の導入口の
近傍が薄くなる様にし、得られたサンプルの下部の部分
からガス分析用の分析試料を調製することが好ましい。
従来のロリポップ型のサンプルでは、上部が厚く且つ下
部が薄いサンプルが得られるので、図5〜図7に示した
様に、ロリポップ型の試料型1の下部部分からガス分析
用の試料を調製すれば、溶融金属中のガス分析をより正
確にすることのできるサンプルを得ることが可能とな
る。
本発明の溶融金属の試料採取装置用の試料型1の形状
を、例えば、このロリポップ型とし、且つ試料の導入口
を中空部分5が薄くなっている試料型1の下部に設けた
場合には、特に、1700℃程度の高温の溶融金属と、
鉄製の鋳型等からなる試料型の形成材料とが溶着を起こ
し易いという問題があった。このような溶着を生じる
と、鋳バリの場合と同様に、試料型を自動分析システム
に組み入れた場合には、分析用試料の調製を迅速且つ安
定した状態で行なうことが出来なくなり大きな弊害とな
る。
溶融金属と試料型の形成材料とが溶着する部分は殆ど決
まっており、試料型の中空部分の試料導入口7内に配置
してある溶融金属の注入用の石英管11の出口近傍付近
(図2(d)参照)において、溶融金属と試料型1の形
成材料とが溶着することが生じることがわかった。この
理由としては、以下の様に考えられる。先ず、溶融金属
の温度は、製造工程と金属の種類により異なるが、約
1,500〜1,750℃と高温の範囲にある。これに
対し、例えば、先に述べたようなロリポップ型のサンプ
ルを得る為の試料型を用い、図5に示した様にしてサン
プリングした場合には、試料導入口7から溶融金属が流
入されると、中空部分5の厚みの薄い狭くなっている部
分へと溶融金属が流入速度を増しつつ勢いよく試料型1
の内壁を強く摩擦しながら流れ込む。これに加えて、上
記で述べたように、中空部分5の厚みの薄い狭くなって
いる部分は金属がより凝固し易い為、溶融金属と鉄製の
鋳型等からなる試料型1の形成材料との溶着が生じ易く
なるものと考えられる。この様な溶着が生じた場合に
は、サンプリング後に試料型を容易に離型することが難
しくなり、採取したサンプルを試料型から円滑に取り出
すことが困難となる。特に、上記した様な溶着を起こす
試料型が自動分析システムに組み入れられた場合には、
分析用試料の調製を迅速且つ安定した状態で確実に行な
うことが出来なくなる。
装置用の試料型では、中空部分への試料導入部近傍に、
溶融金属と試料型の構成材料との溶着を防止する為の簡
易な耐熱手段を設けることによって、上記の問題を解決
する。溶着を防止する為の耐熱手段の第1のものとして
は、試料型1の試料導入口7に内挿した溶融金属の注入
用の石英管11の外周、好ましくは外周全体を(図2
(b)及び図2(c)参照)、溶融金属の溶解温度でも
溶解せず、且つ溶融金属と反応することのない耐熱性材
料で被覆することが挙げられる。この際に使用する被覆
用の耐熱性材料としては、石英ガラス繊維、ロックウー
ル、セラミックス繊維、セラミックススポンジから選択
された材料で形成した布帛状のものを用いることが好ま
しい。
ては、図2(a)及び(b)に示した様に、被覆された
耐熱性部材10の端部が、溶融金属の注入用の石英管1
1の溶融金属の流出側の端部よりも更に流出部側に配置
される様に、上記材料からなる矩形の布帛10を石英管
11の周囲に巻き付けることが好ましい。例えば、本発
明においては、耐熱性布帛10の端部が石英管11の端
部よりも5〜15mm程度長くなる様にして、石英管1
1の全周を包み込む様に巻き付けるとよい。この様に構
成することによって、理由は定かではないが、石英管の
出口近傍において、試料型に溶融金属が直接接触されな
いようになり、即ち、試料型が高温の溶融金属によって
曝されることが極力防止され、溶融金属と試料型との溶
着を有効に防止することが可能となる。
例にとって説明したが、図4に示した様な足の長いロリ
ポップ型の試料型の場合にも、上記と同様にして耐熱性
部材10を石英管11の外周の少なくとも一部に被覆す
ることによって、溶融金属と試料型の形成材料との溶着
の問題を解決することが出来る。この場合には、上記と
同様に、石英管11の溶融金属の流出側の端部近傍に耐
熱性部材10が巻き付くようにすれば足り、石英管11
の長さ方向全体に耐熱性部材10を被覆する必要はな
い。
構成材料との溶着を防止する為の第2の耐熱手段として
は、試料型1の中空部分の、試料導入部内部に内挿され
た溶融金属の注入路となる石英管から溶融金属が流出し
てくる部分の近傍に、図3に示したように耐熱性被膜1
3を設けておくことが挙げられる。即ち、上記で述べた
ように、試料型の中空部分において、石英管から溶融金
属が流出してくる部分の形状は薄くなっていて金属がよ
り凝固し易く、この部分で溶融金属と鉄製の鋳型等から
なる試料型1の形成材料とが溶着することが生じる(図
2(d)参照)。
えば、耐熱性の上限が1750℃以上である無機(セラ
ミック)接着剤や金属用のセラミックコーティング剤と
して用いられている酸化ジルコニウムを主成分とするウ
ルトラテンプ516(商品名:Aremco Prod
ucts U.S.A.製)や、アルミナをベースとし
たセラマボンド671(商品名:Aremco Pro
ducts U.S.A.製)、セラミックのイットリ
ヤをベースとしたイットリアコートA等が挙げられる。
本発明においては、これらの中でも特に、ウルトラテン
プ516等の酸化ジルコニウムを主成分とするものが好
ましく使用できる。耐熱性被膜の形成方法としては、上
記のセラミック接着剤等はペースト状で市販されている
ので、これを試料型の中空部分の少なくとも必要な箇所
に部分的に刷毛等で塗布すればよい。耐熱性被膜を設け
る位置としては、試料型の中空部分の全体であってもよ
いが、経済性を考慮すると、図2(d)に示した様な、
試料型の中空部分の溶融金属と溶着を生じ易い部分に、
部分的に80〜150μmの厚みで形成すればよい。
型を使用して溶融金属をサンプリングする具体的な方法
について説明する。先ず、従来の様な足の長いロリポッ
プ型のサンプルが得られる試料型の場合には、図4に示
した様に、長さの長い溶融金属の注入用の石英管11の
溶融金属浴側の端部を溶融金属浴中に浸漬し、ここか
ら、試料型1の中空部分5内に溶融金属を導入させる。
この場合に、図4に示した様に、溶融金属が導入された
中空部分5からのガスが小孔4から効率よく排気される
様に、試料型1の周囲及び上部に耐熱性を有する紙管1
4を設けておくことが好ましい。
られる試料型を使用する場合について、図5を参照しな
がら説明する。この場合には、試料型1が試料導入部7
を下に向けて収納されるようなカップ状の小型容器2を
用いる。小型容器2には、試料型1を出し入れでき繰り
返し使用を可能とする為の蓋6が設けられており、且つ
小型容器2を支える為の支持棒3が取り付けられてい
る。溶融金属を試料型1の中空部分に導入する場合に
は、支持棒3を掴んで小型容器2を溶融金属浴内に浸漬
させ、小型容器2の底部に嵌め込まれている試料型1の
試料導入部7を溶融金属浴中に入れる。すると、石英管
11の先端にある蓋15が溶けて、試料導入部7が開口
される為、その位置で試料型の中空部分5内に溶融金属
が導入される。この時、溶融金属浴の上部にはスラグが
浮遊しているので、試料型の中空部分内にスラグが入り
込まない様に、小型容器の底部から外部に出ている試料
導入部7内の石英管11の先端が、溶融浴内におけるス
ラグの領域よりも深い位置になる様に試料採取装置を浸
漬させることが好ましい。
く外部排気される様にする為には、図5に示した様に、
小型容器2の上部にガス流通路を設けておくことが好ま
しい。図5に示した例では、小型容器2の上部側壁に貫
通孔が設けられ、これに続いて支持棒3の外周にガスの
流通路が設けられている。即ち、支持棒3の周囲に耐熱
性の紙管14を設けることによって排ガスの流通路を確
保している。本発明は、これに限定されず、ガスの流通
路が、例えば、図7に示した様に、支持棒3の内部に設
けられていてもよいし、小型容器2の蓋6の部分に設け
られていてもよい。
して、図5或いは図7の様にして溶融金属を溶融金属浴
から採取すると、ガス抜き用小孔4に設けた通気性を有
する耐熱性部材8の働きによって、いかなる場合もガス
抜き用小孔4からはガスのみが排気される様になる為、
小孔4から溶融金属が吐出して鋳バリが生じたり、中空
部分が十分に充填される前に小孔4が塞がれてブローホ
ール欠陥を生じない。又、高温の溶融金属を採取する場
合でも、試料型の中空部分の溶着を起こし易い部分に耐
熱性被膜が設けられているので、溶融金属が試料型の内
壁を強く摩擦しながら勢いよく流れ込んだとしても、耐
熱性被膜が設けられている部分では溶着が起こらない。
又、試料導入部内部に内挿した溶融金属の注入路となる
石英管の外周の少なくとも一部に耐熱性部材10を被覆
し、且つ該耐熱性部材の中空部分側の端部を石英管の中
空部分側の端部よりも更に流出側に配置することで、溶
融金属が穏やかに試料型の中空部分に流入するようにな
るため、溶融金属と試料型との溶着を生じることがな
い。
型のサンプルが得られる試料型を用いる溶融金属の試料
採取装置では、図6に示す様に、これを反転させれば、
容易に小型容器内2の試料型1が落下する構造となって
いる。この為、サンプルの取り出しが、従来の図9に示
したカップ状の試料採取装置に比較して非常に容易であ
る。又、鋳バリや溶着の発生を生じることがないので、
その後の割体からのサンプルの取り出しが非常に容易で
あり、更には各種形状の分析用試料の加工が容易であ
る。従って、図5或いは図7に示した構成の溶融金属の
試料採取装置の試料型を、自動サンプリング装置に取り
付ければ、人為的な処理を施すことなく迅速且つ安定に
分析用試料調製が可能となる。この結果、赤熱サンプル
を安定して分析することも可能となる。
ルは、その後、各種分析用装置に適した形状の分析用試
料に調製される。例えば、図4及び図6の斜視図に示し
た様な上下で厚さの異なる、所謂ロリポップ型のサンプ
ルの場合は、一回のサンプリングで異なる2種類の形状
の分析用試料が容易に調製される。即ち、先ず、試料導
入部の足の部分がカットされ、続いて薄い部分から、簡
易な打ち抜き加工によってC・S・Nガス分析用のサン
プルが得られ、上部の厚い部分から、発光分光分析用等
の測定用試料が得られる。この際に、本発明の試料型1
の中空部分5の内面が平滑に形成されていれば、試料型
1を割って得られる凝固後のサンプルの表面が平滑なも
のとなる。この結果、例えば、発光分光分析用等の測定
用試料は、分析面がよく研磨されていることを要する
が、得られたサンプルの厚い部分を軽く研磨するだけで
良好な分析面が得られる。この結果、試料採取に続く試
料調製工程における研磨作業を容易なものと出来る。
に詳細に説明する。実施例1 図4に示した構成の試料型1を使用して溶融金属浴から
のサンプリングを行った。即ち、試料型1は、図4に示
す様に、1個のガス抜き小孔4を有し、該小孔4の部分
には石英ガラス繊維からなる短い紐8が置かれて石英ガ
ラス繊維がガス抜き小孔4に充填された状態となってお
り、且つ、試料導入部7に内挿されている長い石英管1
1のうちの試料導入部7側の部分に、石英ガラス繊維か
らなる布帛10が被覆されている。この際、該石英ガラ
ス繊維からなる布帛10によって石英管11の全外周を
被覆し、且つ石英管11の端部よりも耐熱性布帛の端部
が10mm程度長くなる様にして被覆した。又、図4に
示す様に、試料型1の試料導入部7の近傍のみを被覆し
た。本実施例でサンプリングした浴内の溶融金属の溶融
温度は、1600〜1700℃程度であった。この結
果、サンプリングされて、試料型からサンプルを取り出
す場合に、試料型に鋳バリは見られず、又、試料型の形
成材料と溶融金属とが溶着することはなく、容易に離型
することが出来た。更に、得られたサンプルを点検した
ところ、ブローホール欠陥がなく、又、表面が平滑な分
析面になっていた。
のサンプリングを行った。即ち、試料型1は、図5に示
す様に、2個のガス抜き小孔4を有し、該小孔4の部分
には石英ガラス繊維からなる紐8が掛け渡されて石英ガ
ラス繊維がガス抜き小孔4に充填された状態となってお
り、且つ、試料導入部7に内挿されている石英管11の
全外周に、石英ガラス繊維からなる布帛10が被覆され
ている。この際、石英ガラス繊維からなる布帛10によ
って石英管11の全外周を被覆し、且つ石英管11の端
部よりも耐熱性布帛の端部が10mm程度長くなる様に
して被覆した。本実施例でサンプリングした浴内の溶融
金属の溶融温度は、1600〜1700℃程度であっ
た。この結果、サンプリングされて、試料型からサンプ
ルを取り出す場合に、試料型に鋳バリは見られず、又、
試料型の形成材料と溶融金属とが溶着することはなく、
容易に離型することが出来た。更に、得られたサンプル
を点検したところ、ブローホール欠陥がなく、又、表面
が平滑な分析面になっていた。
部7に内挿されている石英管11の全外周に被覆した石
英ガラス繊維からなる布帛を取り除いた以外は実施例2
と同様にして、溶融金属浴中からのサンプリングを行っ
た。本実施例でサンプリングした浴内の溶融金属の溶融
温度は、1600〜1650℃程度であった。この結
果、サンプリングされて、試料型からサンプルを取り出
す場合に、試料型に鋳バリは見られず、又、試料型の形
成材料と溶融金属とが溶着することはなく容易に離型す
ることが出来た。更に、得られたサンプルを点検したと
ころ、ブローホール欠陥がなく、又、表面が平滑な分析
面になっていた。
のサンプリングを行った。本実施例では、試料型1に、
図7に示した様な、2個のガス抜き小孔4を有し、該小
孔4の部分には石英ガラス繊維からなる短い紐8が掛け
渡されて石英ガラス繊維がガス抜き小孔4に充填された
状態となっており、且つ、試料型の中空部分の、試料導
入部7に内挿されている溶融金属の注入路となる石英管
11から溶融金属が流出してくる部分の近傍に、図3に
示したように部分的に耐熱性被膜を設けたものを使用し
た。又、使用した耐熱性被膜の形成材料としては、耐熱
接着剤として市販されている酸化ジルコニウムを主成分
とするウルトラテンプ516(商品名:Aremco
Products U.S.A.製)を使用し、約15
×約30mmの広さの範囲に100μm程度の乾燥膜厚
となるように塗布して耐熱性被膜を形成した。本実施例
でサンプリングした浴内の溶融金属の溶融温度は、16
00〜1700℃程度であった。この結果、サンプリン
グされて、試料型からサンプルを取り出す場合に、試料
型に鋳バリは見られず、又、試料型の形成材料と溶融金
属とが溶着することはなく、容易に離型された。更に、
得られたサンプルを点検したところ、ブローホール欠陥
がなく、又、表面が平滑な分析面になっていた。
部7に内挿されている石英管11の全外周に被覆した石
英ガラス繊維からなる布帛及びを取り除き、ガス抜き小
孔4に石英ガラス繊維からなる紐8を充填しない以外は
実施例2と同様にして、溶融金属浴中からのサンプリン
グを行った。本実施例でサンプリングした浴内の溶融金
属の溶融温度は、1600〜1700℃程度であった。
この結果、サンプリングを終えて試料型からサンプルを
取り出す場合に、ガス抜き小孔4の周囲に鋳バリが見ら
れ、又、試料型の形成材料と溶融金属とが一部溶着して
おり、サンプルを離型するのが困難であった。更に、得
られたサンプルを点検したところ、ブローホール欠陥を
生じていた。
融金属を溶融浴からスラグの混入しない良好な状態でサ
ンプリング出来、且つ試料型の中空部分に充填されたサ
ンプルを安定に且つ確実に取り出せすことが出来る溶融
金属の試料採取装置用の試料型が提供される。又、本発
明によれば、サンプル採取後に、各種形状を有する分析
用試料の調製を迅速に効率よくすることの出来る溶融金
属の試料採取装置用の試料型が提供される。更に、本発
明によれば、自動サンプリング装置に好適に利用し得る
溶融金属の試料採取装置用の試料型が提供される。
一例を示す縦断面図である。
他の一例を示す図である。
他の一例を示す図である。
場合の構成の一例を示す図である。
場合の構成の他の一例を示す図である。
填されたサンプルを取り出す場合の説明図である。
場合の構成の他の一例を示す図である。
を説明する図である。
例を示す図である。
Claims (7)
- 【請求項1】 任意の形状に溶融金属を充填するための
中空部分と、該中空部分へと溶融金属を導くための試料
導入部と、溶融金属が導入された場合に中空部分からの
ガスを排気するためのガス抜き用小孔とを少なくとも有
する溶融金属の試料採取装置用の試料型において、上記
ガス抜き用小孔の少なくとも一部に、通気性を有する耐
熱性部材が充填されていることを特徴とする溶融金属の
試料採取装置用の試料型。 - 【請求項2】 中空部分が、2個の半割体を組み合わせ
ることによって形成され、且つ溶融金属が充填された場
合に試料導入部側に厚みの薄い部分が形成される形状を
有している請求項1に記載の溶融金属の試料採取装置用
の試料型。 - 【請求項3】 2個の半割体を組み合わせることによっ
て形成され、且つ溶融金属が充填された場合に試料導入
部側に厚みの薄い部分が形成される形状を有する溶融金
属を充填するための中空部分と、該中空部分へと溶融金
属を導くための試料導入部と、溶融金属が導入された場
合に中空部分からのガスを排気するためのガス抜き用小
孔とを少なくとも有する溶融金属の試料採取装置用の試
料型において、溶融金属と試料型の構成材料との溶着を
防止する為の手段として、上記中空部分内であって、且
つ、試料導入部内部に内挿されている溶融金属の注入路
となる石英管から溶融金属が中空部分内に流出してくる
部分近傍に、耐熱性被膜が配置されていることを特徴と
する溶融金属の試料採取装置用の試料型。 - 【請求項4】 耐熱性被膜が酸化ジルコンを主成分とす
る請求項3に記載の溶融金属の試料採取装置用の試料
型。 - 【請求項5】 任意の形状に溶融金属を充填するための
中空部分と、該中空部分へと溶融金属を導くための試料
導入部と、溶融金属が導入された場合に中空部分からの
ガスを排気するためのガス抜き用小孔とを少なくとも有
する溶融金属の試料採取装置用の試料型において、溶融
金属と試料型の構成材料との溶着を防止する為の耐熱手
段として、試料導入部内部に内挿した溶融金属の注入路
となる石英管の外周の少なくとも一部を耐熱性部材で被
覆し、且つ該耐熱性部材の中空部分側の端部を石英管の
中空部分側の端部よりも更に流出側に配置する構成とし
たことを特徴とする溶融金属の試料採取装置用の試料
型。 - 【請求項6】 任意の形状に溶融金属を充填するための
中空部分と、該中空部分へと溶融金属を導くための試料
導入部と、溶融金属が導入された場合に中空部分からの
ガスを排気するためのガス抜き用小孔とを少なくとも有
する溶融金属の試料採取装置用の試料型において、上記
ガス抜き用小孔の少なくとも一部に、通気性を有する耐
熱性部材が充填され、更に、試料導入部近傍に、溶融金
属と試料型の構成材料との溶着を防止する為の耐熱手段
が設けられていることを特徴とする溶融金属の試料採取
装置用の試料型。 - 【請求項7】 耐熱性部材が、石英ガラス繊維、セラミ
ックス繊維、ロックウール、セラミックススポンジから
選択された材料で形成されている請求項1、請求項5及
び請求項6のいずれか1項に記載の溶融金属の試料採取
装置用の試料型。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP29332796 | 1996-10-15 | ||
JP8-293327 | 1996-10-15 | ||
JP09296427A JP3073184B2 (ja) | 1996-10-15 | 1997-10-15 | 溶融金属の試料採取装置用の試料型 |
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JPH10177020A JPH10177020A (ja) | 1998-06-30 |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP09296427A Expired - Fee Related JP3073184B2 (ja) | 1996-10-15 | 1997-10-15 | 溶融金属の試料採取装置用の試料型 |
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JP (1) | JP3073184B2 (ja) |
-
1997
- 1997-10-15 JP JP09296427A patent/JP3073184B2/ja not_active Expired - Fee Related
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