JP3561374B2 - Sampler for molten metal - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、外気に触れない健全な試料が採取でき、かつ異なる形状の試料を同時かつ正確に採取する溶融金属のサンプリング器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
金属の精錬過程や処理状態における溶融金属の成分情報を得るために分析用試料をサンプリングすることが行われるが、高純度溶融金属を扱う場合においては、サンプリング時に分析用試料が汚染されないよう極力注意を払う必要がある。そのため高純度溶融金属のサンプリング器として汚染が少ないと考えられる真空吸い上げ管を使用するタイプのサンプリング器が用いられる。真空吸い上げ管を使用するタイプの溶融金属のサンプリング器としては、特開昭５７−２１１５５５号に開示されているように径大筒部の底部下向きに径小筒部が凸状に接合された図４のタイプ１ものや、実開昭６３−１２０１５９号のように径大筒部の円筒側面に沿って該径大筒部の下方まで径小筒部を伸ばし、径大筒部の上方で接合した図５のタイプ２のものが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
これら公知のサンプリング器は実用に供されてきたが、以下の課題があり常時信頼して使用できるものではなかった。タイプ１のサンプリング器は、径大筒部で得られる試料において径小筒部の上方に当たる部分に引け巣や気泡が発生し易く、健全な試料が得られる確率が低い。またタイプ２のサンプリング器は、小筒部の形状が複雑で、かつ径大筒部以上の長さが必要なため取扱時に壊れ易くまた健全な試料が得られる確率も低い。このため、これらタイプ１、２のサンプリング器を使用するとき、成分分析を行う上で支障のない確実な試料を採取するためには、安全を見込んで複数回試料を採取する必要があった。複数回サンプリングするとサンプリングによる作業性の悪化や採取時間の延長が発生すると共に、サンプリング器を組み込んだ複合プローブの消耗量が増して、それに伴い複合プロープの交換回数が増し、費用の増大をもたらしていた。本発明は、このような実状に鑑みなされたもので、径大筒部と径小筒部との連結部の構造を２重管構造にし、破損を起こしにくく取扱が容易で且つ健全な分析試料を確実に採取できる溶融金属のサンプリング器を提供することを目的としたものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
金属溶融体の融液から分析用試料を採取する耐熱材料容器であって、径大筒部と径小筒部からなり、かつ径小筒部の外側先端に薄肉部をもつ内部を真空にした溶融金属のサンプリング器において、径大筒部の内部に径小筒部の導管部が径大筒部の底部を突き抜けて貫通して、径大筒部と径小筒部とが連結し、この連結部を径小筒部の導管部と径大筒部との２重管構造とすることによって、径小筒部の分析に供する必要試料長さを確保しながら外部凸部の径小筒部の長さを極力短くすることができるため、前記真空容器の外形はシンプルで、壊れ易い径小筒部が短いため破損の頻度を極めて低減する。また、径大筒部の内側に径小筒部の導管部を貫通させ２重管構造とすることで、径小筒部内にある未凝固の溶融金属が重力により降下するに伴う径大筒部内溶融金属へ働く負の吸引応力を局部小領域内に留めることができ、径大筒部内の溶融金属が凝固する際の引け巣や気泡を少なくすることができる。
【０００５】
また、径大筒部の底部の円周側から貫通し、径小筒部の導管部が径大筒部の円筒中心に向けて湾曲していることによって、径小筒部の溶融金属に対する重力作用が径大筒部内溶融金属へ働く影響をより小さく且つ分散することができるため、一層径大筒部内の溶融金属が凝固する際の引け巣や気泡を少なくすることができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
図１、図２は本発明の溶融金属のサンプリング器断面図であり、図３は本発明品を組み込んだ複合プロ−ブの断面説明図である。図４、図５は従来品のサンプリング器であり比較のため、同じ作用の構成部には同一の符号を付けている。以下、図面を用いて本発明の実施の形態について説明する。図１、図２でわかるように本発明品である溶融金属のサンプリング器は、径大筒部（１）と径小筒部（２）からなり径小筒部（２）が径大筒部（１）の円周側底部を突き抜け、その先端が径大筒部（１）の円筒中心方向に曲げられた導管部（４）を有し、尚且つ相互に連結するように接合した耐熱材料の気密中空容器である。該気密中空容器は、この中空内が高真空状態に減圧されており、径小筒部（２）の外側先端には薄肉部（３）がもうけてある。
【０００７】
図１，図２のサンプリング器は、石英で作った例を示しており、径大筒部（１）も径小筒部（２）も円柱状に形成してあり、その内部は高真空状態に減圧してある。径小筒部（２）は、径大筒部（１）の円周側底部より内部に突き抜けており、その先端は湾曲した導管部（４）を形成している。該湾曲部の形状は、先端が径大筒部（１）の円筒中心に向き且つ９０度が最も好ましいが、長さや湾曲形状を種々変形させて形成することができる。この石英容器は全体がほぼ等しい肉厚であるが、径小筒部（２）の外側先端にはこれよりも薄い薄肉部（３）が形成してある。この薄肉部（３）の厚みは、この石英容器を金属溶融体に浸漬したときに、その浸漬深さにおける溶融体の圧力と温度で自壊するような厚みに形成してある。すなわち、機械的な力を加えなくとも溶融体中の採取位置において自壊するようになっている。径小筒部（２）で採取された試料は、溶融金属中に含まれるガス量の分析用に用いられ、径大筒部（１）で採取された試料は、溶融金属成分分析の発光分光分析や蛍光Ｘ線分析用に適したものが得られる。
径大筒部（１）の形状は、本例では円柱状としているが、前記分析のための試料であり、取り扱いやすい台形円柱等であってもよい。
【０００８】
本発明の溶融金属のサンプリング器は、径大筒部（１）と径小筒部（２）の接合部を一体物とせず、２重管構造としたところに最大の特徴がある。図４のように一体ものとした場合は、サンプリング器を溶融体から引き上げた時点で、径小筒部（２）の部分に採取された溶融金属が完全凝固していなかった場合、径大筒部（１）の部分に採取された溶融金属は、径小筒部（２）の溶融金属の凝固の際の押し湯として作用するため、径小筒部（２）の上方にあたる径大筒部の溶湯金属が凝固する際に引け巣や気泡が発生しやすくなる。これに対して、２重管構造の導管部（４）を設けることにより、径小筒部（２）が重力方向に対して９０度の角度を持って開かれているため径大筒部（１）の押し湯としての作用が軽減され凝固金属の収縮が特定部分に集中することなく分散するため引け巣や気泡が抑制されると考えられる。さらに本発明のサンプリング器は、径小筒部（２）の加工部分が径大筒部（１）の内部にあることに加え、溶融金属に含まれているガスの分析に供される試料の必要量の長さが、径大筒部（１）内の径小筒部（２）の導管部（４）で確保されるため、径小筒部（１）の外部凸部の長さを極力短くできるので破損の恐れが少く且つ取扱が容易となる。
【０００９】
【実施例】
以下溶鋼の分析試料を採取するのに適用した実施例について説明する。図３は本発明品である溶融金属のサンプリング器を実使用のため、溶湯温度検出器（６）と共に組み込んだ複合プロ−ブ（１０）断面説明図である。本発明品及び従来品であるタイプ１、タイプ２各々の寸法を表１に示す。これらを図３とほぼ同様の構造で組み込み複合プロ−ブ（１０）を製作した。製作した複合プロ−ブ本数は、タイプ１、タイプ２とも８０本である。使用方法は、複合プロ−ブ（１０）を複合プロ−ブ支持部材（１１）に嵌め合せ、該複合プロ−ブ（１０）の先端から約３００ｍｍを溶湯内へ浸漬させ、１０〜１５秒後に引き上げることにより、溶鋼試料を採取した。そして、引上げ後複合プロ−ブ（１０）を切断破壊してサンプリング器内の凝固試料を取り出し分析用試料として使用した。前記記載の複合プロ−ブ（１０）を使用しサンプリングの結果発生する試料の不良率を試験した結果を表２へ示す。試験はＲＨ脱ガス設備を用いて溶鋼の脱ガス処理を行なう脱ガス前と後の溶鋼を収容した鍋内の溶鋼サンプリングで行った。ここで、タイプ２のサンプリング数が７２となっているのは試験前の取扱でサンプリング器の８本が壊れたため少なくなったものである。表２の試験結果から明らかなように、本発明品は従来品に比べ不良率がすこぶる低くなっており、健全な試料の採取確率が改善されていることがわかる。
【００１０】
【表１】

【００１１】
【表２】

【００１２】
【発明の効果】
本発明品の溶融金属のサンプリング器によれば、前述したように壊れにくく頑丈であり、且つ健全な溶融金属試料が確実に採取できるため、下記のような効果が生じた。
ア、一度のサンプリング作業で、形状の異なる試料が健全で確実に採取できるため、作業性の改善や試料採取時間の短縮を図ることができる。
イ、サンプリング器の破損頻度が極めて低下し、健全な試料を採取できる確率が大幅に向上したため複合プロ−ブ使用本数が減り、製品原価低減を図ることができる。
ウ、特に製鉄業の溶銑・溶鋼を生産する大量生産産業にあっては、１ロットの成分不良が大量の製品不良となり、また数秒の試料採取時間遅れが１日換算で数十トンの生産減少となるため、健全な試料採取確率の向上は、生産性の向上に寄与し非常に工業的価値の大きい技術である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明である溶融金属のサンプリング器断面図である。
【図２】本発明である図１のＡ−Ａ’部断面図である。
【図３】本発明を組み込んだ複合プロ−ブの断面説明図である。
【図４】従来品であるタイプ１のサンプリング器の断面図である。
【図５】従来品であるタイプ２のサンプリング器の断面図である。
【符号の説明】
１ 径大筒部
２ 径小筒部
３ 薄肉部
４ 導管部
５ 保護管部
５ａ 保護キャップ
５ｂ 保護シェルベット
５ｃ 保護耐熱管
５ｄ 保護内紙管
６ 溶湯温度検出器
７ 紙キャップ
８ リ−ド線
９ 中継コネクタ−
１０ 複合プロ−ブ
１１ 複合プロ−ブ支持部材[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a sampler for a molten metal capable of simultaneously collecting a sample having a different shape and accurately collecting a sample having a different shape without contact with the outside air.
[0002]
[Prior art]
Samples for analysis are obtained to obtain information on the components of the molten metal in the metal refining process and processing conditions.However, when handling high-purity molten metal, be extremely careful not to contaminate the analysis sample during sampling. Need to pay. For this reason, a high-purity molten metal sampler using a vacuum suction pipe, which is considered to be less contaminated, is used. As a sampler of a molten metal of a type using a vacuum suction pipe, as shown in Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-212555, FIG. FIG. 5 shows that the small-diameter tube portion is extended below the large-diameter tube portion along the cylindrical side surface of the large-diameter tube portion as in Japanese Utility Model Application Laid-Open No. 63-120159, and is joined above the large-diameter tube portion. Type 2 is known.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
Although these known sampling devices have been put to practical use, they have the following problems and cannot be used reliably at all times. In the sampler of the type 1, in a sample obtained from the large-diameter cylindrical portion, shrinkage cavities and bubbles are easily generated in a portion above the small-diameter cylindrical portion, and the probability of obtaining a healthy sample is low. In addition, the sampler of type 2 has a complicated shape of the small cylindrical portion and requires a length longer than the large-diameter cylindrical portion, so that it is easily broken during handling and the probability of obtaining a sound sample is low. For this reason, when using these type 1 and type 2 samplers, it is necessary to take a plurality of samples in anticipation of safety in order to collect a reliable sample that does not hinder the component analysis. When sampling is performed multiple times, the workability is deteriorated and the sampling time is prolonged due to the sampling.In addition, the consumption of the composite probe incorporating the sampler is increased, and the number of times of replacing the composite probe is increased, which leads to an increase in cost. Was. The present invention has been made in view of such a situation, and the structure of the connecting portion between the large-diameter cylindrical portion and the small-diameter cylindrical portion has a double-tube structure. It is an object of the present invention to provide a sampler of a molten metal that can be reliably sampled.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
A heat-resistant material container for collecting a sample for analysis from a melt of a metal melt, which consists of a large-diameter cylindrical part and a small-diameter cylindrical part, and has a thin-walled part at the outer tip of the small-diameter cylindrical part. in sampler metal conduit portion of the small diameter cylinder portion to the inside of the large diameter tube portion penetrates penetrates the bottom of the large diameter tubular section, coupled and a large diameter cylindrical portion and a small diameter cylindrical portion, the diameter of the connecting portion By adopting a double tube structure consisting of a conduit part of a small cylinder part and a large- diameter cylinder part, the length of the small-diameter cylinder part of the outer convex part is minimized while ensuring the necessary sample length for analysis of the small-diameter cylinder part. Since the vacuum vessel can be shortened, the outer shape of the vacuum vessel is simple, and the frequency of breakage is extremely reduced because the fragile small-diameter tube portion is short. In addition, by making the conduit portion of the small-diameter tube portion penetrate inside the large-diameter cylinder portion to form a double-pipe structure, the molten metal in the large-diameter cylinder portion due to the unsolidified molten metal in the small-diameter cylinder portion falling by gravity. The negative attractive stress acting on the large diameter cylindrical portion can be kept within the small local region, and shrinkage cavities and bubbles when the molten metal in the large-diameter cylindrical portion solidifies can be reduced.
[0005]
In addition, by penetrating from the circumferential side of the bottom of the large- diameter cylinder portion, and the conduit portion of the small-diameter cylinder portion is curved toward the center of the cylinder of the large-diameter cylinder portion, the gravity action on the molten metal of the small-diameter cylinder portion is reduced. Since the influence on the molten metal in the large-diameter cylindrical portion can be reduced and dispersed, shrinkage cavities and bubbles when the molten metal in the large-diameter cylindrical portion solidifies can be reduced.
[0006]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
1 and 2 are cross-sectional views of a molten metal sampling device according to the present invention, and FIG. 3 is a cross-sectional explanatory view of a composite probe incorporating the product of the present invention. FIGS. 4 and 5 show a conventional sampler. For comparison, components having the same function are denoted by the same reference numerals. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. As can be seen from FIGS. 1 and 2, the molten metal sampler according to the present invention comprises a large-diameter cylindrical portion (1) and a small-diameter cylindrical portion (2), and the small-diameter cylindrical portion (2) has a large-diameter cylindrical portion (1). ) Has a conduit portion (4) bent at the tip of the large-diameter cylindrical portion (1) in the direction of the center of the cylinder, and is connected to the airtight hollow of a heat-resistant material. Container. The inside of the airtight hollow container is depressurized to a high vacuum state, and a thin portion (3) is provided at the outer end of the small diameter cylindrical portion (2).
[0007]
The sampler shown in FIGS. 1 and 2 shows an example made of quartz, in which both the large-diameter cylindrical portion (1) and the small-diameter cylindrical portion (2) are formed in a columnar shape, and the inside thereof is in a high vacuum state. Depressurized. The small-diameter cylindrical portion (2) penetrates into the large-diameter cylindrical portion (1) from the circumferential bottom portion, and a distal end thereof forms a curved conduit portion (4). The shape of the curved portion is most preferably 90 degrees with the tip directed toward the center of the cylinder of the large-diameter cylindrical portion (1), but can be formed by variously changing the length and the curved shape. This quartz container has almost the same wall thickness as a whole, but a thinner portion (3) thinner than this is formed at the outer end of the small-diameter cylindrical portion (2). The thickness of the thin portion (3) is such that when the quartz container is immersed in a metal melt, it will self-destruct at the pressure and temperature of the melt at the immersion depth. That is, self-destruction occurs at the sampling position in the melt without applying mechanical force. The sample collected at the small-diameter cylinder (2) is used for analyzing the amount of gas contained in the molten metal, and the sample collected at the large-diameter cylinder (1) is used for emission spectroscopy of molten metal component analysis. And those suitable for X-ray fluorescence analysis.
The shape of the large-diameter cylindrical portion (1) is cylindrical in this example, but may be a trapezoidal cylinder or the like which is a sample for the analysis and is easy to handle.
[0008]
The greatest feature of the molten metal sampling device of the present invention is that the joining portion between the large-diameter cylindrical portion (1) and the small-diameter cylindrical portion (2) is not formed as a single body but is formed as a double pipe structure. As shown in FIG. 4, when the sampler is pulled up from the melt, when the molten metal sampled in the small-diameter cylindrical portion (2) is not completely solidified, the large-diameter cylindrical portion is used. The molten metal collected in the portion (1) acts as a feeder when solidifying the molten metal in the small-diameter cylindrical portion (2), so that the molten metal in the large-diameter cylindrical portion above the small-diameter cylindrical portion (2). When the metal solidifies, shrinkage cavities and bubbles are likely to be generated. On the other hand, by providing the conduit portion (4) having a double pipe structure, the small-diameter cylindrical portion (2) is opened at an angle of 90 degrees with respect to the direction of gravity, so that the large-diameter cylindrical portion (1) is opened. It is considered that the action of (2) as a hot water is reduced and the shrinkage cavities and bubbles are suppressed because the shrinkage of the solidified metal is dispersed without concentrating on a specific portion. Furthermore, in the sampling device of the present invention, in addition to the fact that the machined portion of the small-diameter cylindrical portion (2) is inside the large-diameter cylindrical portion (1), it is also necessary to provide a sample for analysis of gas contained in the molten metal. Since the length of the amount is secured by the conduit part (4) of the small diameter cylinder part (2) inside the large diameter cylinder part (1), the length of the outer convex part of the small diameter cylinder part (1) is shortened as much as possible. As a result, there is little risk of breakage and handling becomes easy.
[0009]
【Example】
Hereinafter, an example applied to collecting an analysis sample of molten steel will be described. FIG. 3 is an explanatory sectional view of a composite probe (10) in which a sampler of a molten metal according to the present invention is incorporated together with a molten metal temperature detector (6) for practical use. Table 1 shows the dimensions of the present invention and the conventional type 1 and type 2. These were assembled into a composite probe (10) having substantially the same structure as that shown in FIG. The number of manufactured composite probes is 80 for both Type 1 and Type 2. The method of use is to fit the composite probe (10) to the composite probe support member (11), soak about 300 mm from the tip of the composite probe (10) into the molten metal, and after 10 to 15 seconds By pulling up, a molten steel sample was collected. After pulling up, the composite probe (10) was cut and broken, and a coagulated sample in the sampling device was taken out and used as a sample for analysis. Table 2 shows the results of testing the defective rate of a sample generated as a result of sampling using the composite probe (10) described above. The test was conducted by sampling molten steel in a pot containing molten steel before and after degassing, in which molten steel was degassed using an RH degassing facility. Here, the number of samplings of type 2 is 72, which is reduced because eight of the samplers were broken in the handling before the test. As is clear from the test results in Table 2, the product of the present invention has a remarkably low rejection rate as compared with the conventional product, indicating that the probability of obtaining a healthy sample is improved.
[0010]
[Table 1]

[0011]
[Table 2]

[0012]
【The invention's effect】
According to the molten metal sampling device of the present invention, as described above, since the molten metal sample is hard and fragile, and a sound molten metal sample can be reliably collected, the following effects are produced.
A. Since a sample having a different shape can be sampled soundly and reliably by a single sampling operation, the workability can be improved and the sample collection time can be shortened.
B) The frequency of damage to the sampler is extremely reduced, and the probability of obtaining a healthy sample is greatly improved. Therefore, the number of composite probes used is reduced, and the cost of the product can be reduced.
(C) In the mass production industry, particularly in the iron and steel industry, which produces hot metal and molten steel, one lot of defective components causes a large number of defective products, and a delay of several seconds in sampling time reduces production by several tens of tons per day. Therefore, improving the probability of sound sampling is a technique that contributes to the improvement of productivity and is of great industrial value.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view of a molten metal sampling device according to the present invention.
FIG. 2 is a sectional view taken along the line AA ′ of FIG. 1 according to the present invention.
FIG. 3 is an explanatory sectional view of a composite probe incorporating the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view of a conventional type 1 sampler.
FIG. 5 is a cross-sectional view of a conventional type 2 sampler.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Large diameter cylinder part 2 Small diameter cylinder part 3 Thin part 4 Conduit part 5 Protective tube part 5a Protective cap 5b Protective shell bed 5c Protective heat resistant tube 5d Protective inner paper tube 6 Melt temperature detector 7 Paper cap 8 Lead wire 9 Relay Connector
10 Composite probe 11 Composite probe support member

Claims (2)

金属溶融体の融液から分析用試料を採取する耐熱材料容器であって、径大筒部と径小筒部からなり、かつ径小筒部の外側先端に薄肉部をもつ内部を真空にした溶融金属のサンプリング器において、径大筒部の内部に径小筒部の導管部が径大筒部の底部を突き抜けて貫通して、径大筒部と径小筒部とが連結し、この連結部が径小筒部の導管部と径大筒部との２重管構造となっていることを特徴とする溶融金属のサンプリング器。A heat-resistant material container for collecting a sample for analysis from a melt of a metal melt, which consists of a large-diameter cylindrical part and a small-diameter cylindrical part, and has a thin-walled part at the outer tip of the small-diameter cylindrical part. in sampler metal conduit portion of the small diameter cylinder portion to the inside of the large diameter tube portion penetrates penetrates the bottom of the large diameter tubular section, coupled and a large diameter cylindrical portion and a small diameter cylindrical portion, the connecting portion diameter A molten metal sampling device having a double pipe structure of a conduit portion of a small cylinder portion and a large diameter cylinder portion . 径小筒部が径大筒部の底部の円周側から貫通し、径小筒部の導管部が径大筒部の円筒中心に向けて湾曲している、請求項１に記載の溶融金属のサンプリング器。The sampling of the molten metal according to claim 1, wherein the small-diameter cylindrical portion penetrates from the circumferential side of the bottom of the large-diameter cylindrical portion, and the conduit portion of the small-diameter cylindrical portion is curved toward the center of the cylinder of the large-diameter cylindrical portion. vessel.

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