JPH03216552A - 金属サンプル中に一定量の物質を一様に導入するための方法及び装置 - 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】

〔産業上の利用分野〕 本発明は、溶融金属サンプル中に物質を導入するための
方法及び装置に関する。特には、本発明は、鋳鉄或いは
溶鉱炉高温金属（銑鉄）の冶金学的検査用サンプル中に
テルル及び／或いはビスマスのような炭化物安定化剤を
導入しそして白凝固（ｗｈｉｔｅ　ｓｏｌｉｄｏｆｉｃ
ａｔｉｏｎ）を誘起するためにサン・プル全体を通して
安定化剤を均一に分布せしめる方法及び装置に関するも
のである。 〔従来技術〕 金属製造処理中、特に鋳鉄或いは溶融銑鉄の溶融処理中
、金属の正確な化学的組成を確認するために爾後の冶金
学的解析のため金属のサンプルを得ることがしばしば所
望される．炭素、及び或いは珪素及び燐を高濃度で含有
する或る等級の鋳鉄そして特に溶鉱炉からの溶銑に関し
て、冶金学的解析のためのサンプルの凝固組織は一般に
斯界で「灰色鉄（ｇｒａｙ　ｉｒｏｎ　）　Ｊとして知
られる形態にある。灰色鉄はグラファイトの形成が増進
した鉄を言及する。或る種の状況下では、冶金学的解析
のためのサンプルが斯界では［白色鉄（ｗｈｉｔｅｉｒ
ｏｎ）　Ｊとして知られるチルド組織を有することが所
望される。白色鉄は炭化物の形成を向上せしめた鉄を言
及しそして白色鉄を形成するプロセスが白凝固と呼ばれ
ている。 溶融金属浴からサンプルを採取するための多数の器具が
これまで提唱されてきた。代表的な器具は、鋳物砂及び
セメントのような適当な耐火材中に溶融金属サンプル空
洞或いは室を構成するものである。米国特許第３．　４
　５　２．　６　０　２号は、サンプル採取用カップ或
いは室とそこから伸延する一般にチューブ状の導管を含
む代表的な採取装置を開示する。溶融金属浴中にプロー
ブを挿入するに際して、溶融金属は導管を経由してサン
プル採取用カップ或いは室に導入される。 斯界では、通常では灰色鉄として凝固するような溶融金
属サンプルが、白凝固を促進する溶融金属サンプル採取
室の構成において、冷却用の厚いプレートを使用するこ
とにより或いは特定の溶融金属サンプル形状を使用する
ことにより白色鉄として凝固せしめることが出来ること
が良《知られている。そうした冷却プレート或いは空洞
形状を使用することにより、溶融金属の急速な凝固速度
が一般にもたらされ、これが白凝固組織の形成を促進す
る。白色鉄を言及するとき、「チルド鉄」とも呼ぶのは
この急速な冷却プロセスによるものである。 この方式と関連する問題は、得られるサンプルが全体を
通して一様に白色でない場合があることである。即ち、
同じサンプル内部に、白色即ちチルド表面層、グラファ
イトと炭化物組織両方を有するまだら遷移帯域と、灰色
鉄内部組織とが得られることがある。白色チルド表面層
の厚さは特定の金属組成及び鋳造温度、組織及び／或い
は冷却板の熱容量或いは空洞部構造に依存して変動しつ
る。例えば、例えば、溶融金属内のグラファイト形成促
進剤及びサンプリングの時点での溶融金属の温度変動が
得られる白色チルド鉄の量における変動をもたらし得る
。個々のサンプルは、分光或いはＸ線蛍光解析のために
サンプルの少なくとも一部の表面研磨による等して凝固
後解析のため別々に調製されねばならない。もしサンプ
ルにおける白色チルド層の厚さが研削及び研磨後白色チ
ルド組織を与えるに不十分であるなら、サンプル解析に
おける重大な誤差が生じ得る。 様々の合金元素が灰色鉄を白色鉄として凝固する傾向を
増進するための安定化用添加材即ち安定化剤として使用
されうることが斯界で知られている。そうした合金元素
は、白凝固鉄を促進するように、相検出熱分析凝固カッ
プのようなサンプル採取装置やセンサにおいて使用され
てきた．加えて、米国特許第３．５４６．９２１号は、
溶融金属サンプルが冷却するに際して初晶グラファイト
形成を抑制するためにこうした安定化剤を導入すること
により白凝固組織を生成する方法を開示する。 この安定化添加材は一般に、ビスマス、硼素、セリウム
、鉛、マグネシウム及びテルルの１種以上の元素から選
択される。 〔発明が解決しようとする課題〕 白凝固促進のために溶融金属サンプルに安定化用添加剤
を添加するのに使用される既存の方法に関連する多数の
固有の問題が存在する。例えば、米国特許第４．　０　
５　９．　９　９　６号に記載されるように、充分量の
安定化剤がサンプリング温度及び組成の全範囲にわたっ
て白色鉄の形成を促進するように溶融金属サンプル中に
存在することを保証することが一般に必要である．もし
溶融金属の温度が高過ぎると、安定化剤の一部或いはす
べてが燃焼もしくは蒸発して、効率の低化をもたらし、
従って部分的な白凝固が生じるだけである．もし溶融金
属サンプリング温度が低過ぎると、サンプルは安定化剤
と完全混合する前に凝固し、やはり部分白凝固を生じる
危険がある． 加えて，安定化剤は、サンプリング装置の本体を通して
安定化剤の全体的に一様な分布を与える態様で添加され
ねばならない．この一様な分布は、全体が白凝固である
断面を得るのに必要とされる。溶融金属サンプリングに
おいての脱酸剤の添加における類似の問題が米国特許第
４．　０　３　７，　４７８号において対処されてきた
． 本発明は、完全にチルド化を促進されそして溶融金属サ
ンプル全体を通して安定化用添加剤を均一に分散せしめ
た白凝固溶融金属サンプルを得ることにより従来の問題
を解決することを課題とする．

【課題を解決するための手段】

本発明は、こうした課題を、既存のサンプル採取装置の
大きな修正を必要とすることなく、溶融金属がサンプル
空洞内に流入するに際して溶融金属サンプル中に制御さ
れた量の安定化剤を釈放する機構を提供することにより
解決する。 本発明は、既知の速度で溶融する溶融材料の２つの眉間
に安定化用添加剤を扶持することにより或いは単層の装
置を与えるように既知速度で溶融する溶融材料と安定化
剤とを合金化或いは混合することにより所望の結果を実
現する。溶融材料は高い融点、低い融点或いはその中間
温度を有する材料であり得る。好ましくは、溶融材料は
、低炭素鋼のような高融点材料である。溶融金属浴中ヘ
のサンドイッチ装置の浸漬に際して、２つの層は制御さ
れた速度で溶融金属と混合或いは合金化して安定化添加
剤をサンプル空洞中に流入する溶融金属に露呈せしめる
。単層装置の溶融金属浴への浸漬に際して、該層は制御
された速度で溶融金属と混合或いは合金化して安定化剤
をサンプル空洞に流入する溶融金属と合金化する．サン
ドイツチ装置及び単層装置は、従来技術のサンプル採取
装置において現在使用されている保護入口キャップと同
じ態様で入口或いはサンプリング室装置に配置されるに
充分小さいキャップ部材から構成される。 簡単に述べると、本発明の一つの様相は、開口を備える
全体的に包囲されたサンプル空洞を有するプローブから
なり、プローブを溶融金属中に浸漬するに際して溶融金
属の一部が開口を通して流入してサンプル空洞内に採取
される溶融金属サンプル採取方法及び装置に関するもの
である．分配手段がサンプル空洞中に流入する溶融金属
中に所定量の添加物質を所定の速度で添加するために開
口に近接して設けられて、添加物質をサンプル空洞内の
溶融金属全体を通して均一に分布せしめる。好ましい具
体例において、開口はサンプル空洞から伸延する導管を
構成し、その場合分配手段は導管に近接する。 また別の好ましい具体例において，分配手段は、プロー
ブに止着されそして開口の少なくとも一部を覆うキャッ
プ部材からなり、キャップ部材は、第１の所定の融点を
有しそして第１及び第２表面を有しそして第１表面がプ
ローブと係合する第１材料層と、添加物質から形成され
そして第１及び第２表面を有し、第１表面が第１材料層
の第２表面と係合する第２層と、第２の所定の融点を有
しそして第１及び第２表面を有しそして第１表面が添加
物質層の第２表面と係合する第３材料層とを備えており
、以って添加材料層は全体的に第１及び第３材料層間に
包囲され、第１及び第２所定温度は開口を通しての溶融
金属の流れが溶融金属を第１及び第３材料層と所定の速
度で混合或いは合金化せしめ、添加材料層を開口を通し
て流れている溶融金属に所定の速度で露出し、それによ
り添加物質は開口を通して流れている溶融金属に制御さ
れた速度で合金化して、サンプル空洞内部の溶融金属全
体を通して添加物質の均質な分布を提供する。更に、開
口は好ましくは、サンプル空洞から伸延する導管を構成
し、キャップ部材が導管の少なくとも一部を被覆する。 〔作用〕 本発明は、白凝固を誘発するために鋳鉄或いは高炉溶銑
の金属サンプル中に例えばテルル及び／或いはビスマス
のような添加剤を導入するに際して、サンプル空洞内に
流入する溶融金属中に所定量の添加物質を制御された速
度で添加することによりサンプル空洞内の溶融金属全体
を通して添加物質を均一に分散せしめる。 〔実施例〕 同じ参照番号が同様の要素を示す図面を参照すると、第
１図は、溶融金属をサンプル採取するための装置ｌＯの
具体例を示す。 装置ｌＯは、全体を包周されたサンプル空洞ｌ４から伸
延する一般にチューブ状の導管ｌ２を備えるプローブを
表わす。サンプル空洞１４は、サンプル空洞シエル１５
から形成されそして斯界で周知の態様で断面において一
般に円形である。 装置１０は、斯界で周知の態様で、溶融金属浴から溶融
金属をサンプル採取して凝固せしめ、爾後の解析に供す
る手段を提供する。装置ＩＯは、溶融金属浴に浸漬され
、それにより溶融金属の一部を導管１２を通してサンプ
ル空洞１４内に流入せしめる。導管ｌ２並びにサンプル
空洞１４の寸法及び形状並びに導管ｌ２及びサンプル空
洞シエルｌ５を形成する材料は、斯界で良く知られてお
り、従ってここでは詳しく論議しない。そうした情報は
、本発明の本旨の理解には必要でないからである。 分配手段が本具体例においては第１図に示されるように
、導管ｌ２に近接してプローブに設置される。分配手段
は、溶融金属と合金化しつる所定量の添加物質即ち安定
化剤物質、例えばテルル（Ｔｅ），ビスマス（Ｂｉ）．
硼素（Ｂ）、セリウム（Ｃｅ），鉛（Ｐｂ）或いはマグ
ネシウム（Ｍｇ）を導管１２を通してそしてサンプル室
ｌ４内に流れる溶融金属中に所定の割合で挿入添加し、
以って添加物質をサンプル空洞ｌ４内で金属全体にほぼ
均一に分布せしめるのに使用される。好ましくは、添加
物質は、溶融金属サンプルの白チルド凝固を促進するた
めの安定化剤即ち安定化用添加剤を含むか或いはそれか
ら成る。既に論議したように、安定化剤の一様な均一分
布は全体的に一様な即ち凝固に際してサンプルの全体が
白凝固断面のサンプルを生成する。 本発明の第１の好ましい具体例において、分配手段は、
プローブの外面に或いは導管１２（図示無し）に止着さ
れそして導管ｌ２の金属入口端ｌ３の少なくとも一部を
覆うキャップ部材ｌ６から構成される。キャップ部材は
一般に、第１の材料層１８、第２の添加物質或いは安定
化剤層２０及び第３の材料層２２から形成される。 第１材料層ｌ８は、第１及び第２表面を含みそして第１
表面は導管１２の入口端に近接してプローブと係合する
。添加物質或いは安定化剤層２０は、第１及び第２表面
を含み、当該第１表面は第１材料層１８の第２表面と係
合している。第３材料層２２もまた、第１及び第２表面
を含み、当該第１表面は安定化剤層２０の第２表面と係
合しそして当該第２表面は一般に露出している。 第１図は、これら３つの層が全体として安定化剤層２０
が他の２つの層ｌ８及び２ｏで囲まれる或いは包周され
るサンドイッチ配列を形成することを例示している。こ
の具体例において、キャップ部材１６は、全体として導
管１２のほぼチューブ形状に沿うように平面で見て全体
的に円形である。しかし、導管ｌ２及びサンプル空洞ｌ
４の場合と同じく、キャップ部材ｌ６のサンドイッチ構
造の寸法形状を導管のそれと適合或いは合致するように
修正することも本発明の範囲内である。 第１図は更に、導管ｌ２を通して流入する溶融金属が第
１材料層ｌ８、第２安定化剤層２ｏ及び第３材料層２２
にほぼ直交してキャップ部材ｌ６を貫通する一般に円形
の穴或いは開口２４を通るように導管ｌ２の入口端を取
り巻いている。キャップ部材ｌ６には好ましくは、最初
から、半径中心を通る開口２４が形成されており、開口
２４の寸法或いは直径は導管ｌ２の寸法或いは直径より
小さいものとされる． 第１材料層ｌ８は好ましくは第１の所定の融点を有しそ
して第３材料層２２は好ましくは第２の所定の融点を有
する．好ましくは，これら第１層及び第３層は、同じ材
料から形成され、従って第１及び第２の所定の融点は一
般に等しい．本具体例において、第１及び第３材料層ｌ
８及び２２は、低炭素鋼のような高融点の金属質材料か
ら構成される．しかしながら、これら層は、例えばアル
ミニウム、或いは所望される融点を有するボリマー材料
のような任意の他の適当な非金属材料からも形成するこ
とが出来る．加えて、本発明のサンドイッチ配列構造体
或いは単層配列構造体は、溶融金属サンプル中に安定化
剤以外の元素を導入するのに使用され得る。サンドイッ
チ配列構造においては、例えば、第ｌ層ｌ８及び第３層
２２は、低炭素鋼の融点より低い融点を有する例えばア
ルミニウムのような材料から構成することが出来る。 別様には、第１１１１８を例えばアルミニウムのような
材料から構成しそして第３Ｎ２２を異なった材料、例え
ば低炭素鋼或いはボリマー材料から構成することも出来
る。この構成は、溶融金属サンプル中に第１層１８の形
態でアルミニウムを合金化するのに使用され得る。この
態様においては、溶融金属サンプル中に合金化されるべ
きアルミニウムの量は、第１層ｌ８の厚さを変更するこ
とにより調整され得る。 第１及び第３材料層が低炭素鋼のような高融点金属材料
から構成されるとき、それらの溶融金属への溶解及びそ
の合金化は、溶融金属からこれら層への炭素の拡散速度
に依存する。何故なら、低炭素鋼は鉄より高い融点を有
しそれによりキャップ部材ｌ６の融点を溶融金属浴の融
点にまで下げる。第１及び第２の所定の融点は、サンプ
ル採取されるべき溶融金属の温度より高くとも或いは低
くともよい。 第１及び第３材料層１８及び２２がボリマー材料のよう
な非金属質の材料から構成されるとき、これらは溶融金
属との接触に際して溶融金属中に溶解しそしてそこに混
合する．第１及び第２の所定の融点はサンプル採取され
るべき溶融金属の温度より高くとも或いは低くともよい
．しかし、ボリマー材料の場合、第１及び第２の所定の
融点はサンプル採取されるべき溶融金属の温度より一般
に低い。 好ましくは、第１及び第２の所定の融点はサンプル採取
されるべき溶融金属の温度より僅かに高いものとされる
。この態様においては、プロープが溶融金属中に挿入さ
れるとき、開口２４及び導管１２を通して流入する溶融
金属は、開口２４に近接する第１及び第３材料層部分を
制御された速度で溶解しそして溶融金属と合金化及び／
或いは混合せしめ、それによりサンプル空洞ｌ４内に採
取のため開口２４及び導管ｌ２を通して流入する溶融金
属に安定化剤層２０を露出せしめる．安定化剤層２０は
、溶融金属中に炭化物形成を促進する物質から構成され
る．好ましい具体例において、安定化剤層２０はテルル
（Ｔｅ）から構成される或いは含んでいる。別様には、
安定化剤層２０は、ビスマス（Ｂｉ）、テルルとビスマ
スとの組み合わせ、或いは他の任意の既知安定化元素乃
至その組み合わせから成る。 サンプル空洞内の溶融金属に添加されるべき安定化剤の
量は、溶融金属サンプル中に炭化物の形成を促進するに
有効な量である。 好ましくは、サンプル空洞内１４の溶融金属サンプルに
添加されるべき安定化剤の量は約０．１００重量％であ
る。しかし、当業者は、炭化物形成促進のため溶融金属
サンプルに添加されるべき安定化剤の量が変更可能であ
りそして溶融金属サンプル採取温度、溶融金属に添加さ
れる安定化剤、そして一般に溶融金属サンプルの鉄組成
の関数であることを認識しよう。従って、溶融金属サン
プルに添加されるべき安定化剤の量は、０．　１　０　
０重量％より多くなることもあれば少なくなることもあ
る。例えば、少なくとも０．０２重量％の安定化剤が有
効であることが判明している場合もある。 当業者はまた、テルル及び／或いはビスマスの合金が溶
融金属サンプルに添加されるべき安定化用のテルル及び
／或いはビスマスの量が一般に０．　１　０　０重量％
前後であるように使用されうることを認識しよう。例え
ば、約２．０ｇの合計重量を有する鉄／テルル合金（５
０重量％鉄−５０重量％テルル）が溶融金属の約１００
ｇのサンプルに添加され得る。こうすれば約０．１ｇの
テルルが約１００ｇの溶融金属に添加されたことになり
、それにより安定化剤の好ましいＯ．　１　０　０重量
％値を得ることが出来る。別様には、第１及び第３材料
層ｌ８及び２２間にサンドイッチ状にされるべき薄い予
備成形ウエハーを提供するに充分延性であるビスマス／
鉛合金から成る安定化剤層２０が使用され得る。 上記方法により得られたサンプルの爾後の分析は、添加
効率が約８０％であることを示した。当業者は、添加効
率に正比例する合金利用部分が安定化をもたらす添加部
分であることを認識しよう。完全な白凝固をもたらす所
望の合金利用量は、金属組成、サンプル採取温度等のよ
うな既に述べた因子の関数である。再現性ある効率での
合金の制御された放出方法を得ることは、添加される安
定化剤に関してサンプル装置をサンプル採取条件に適合
化することを可能ならしめる。 加えて、テルル及びビスマス並びにそれぞれの或いは両
者を含む合金は粒状或いは粉末形態であり得る。好まし
くは、これらは粉末形態とされ、溶融金属サンプル全体
を通してのその合金化及び一様な分布を容易ならしめる
。 第２及び３図は、第１図に示した本発明の具体例の操業
方法を例示する。 溶融金属は、装置１０を溶融金属浴（図示無し）中に浸
漬することにより採取される。第２図は、溶融金属が開
口２４及び導管ｌ２を通して丁度流入し始めた後のキャ
ップ部材を例示する，開口２４を経て導管ｌ２を通して
の溶融金属の流れは開口２４に近接する第１及び第３材
料層ｌ８及び２２部分と所定の速度で混合及び／或いは
合金化して安定化剤層２０を所定の速度で導管１２を通
して流れる溶融金属に曝露せしめる。こうして、安定化
剤層２０は、溶融金属の流量と関連する所定の割合で導
管ｌ２を通して流れる溶融金属と合金化してサンプル空
洞１４内の溶融金属全体を通して安定化物質の均一な分
布を与える。第３図は、第２図で例示した時点の後追加
量の溶融金属が導管ｌ２を通して流入した後のキャップ
部材ｌ６を例示する。第２及び３図に例示したように、
最初導管断面より小さかったキャップ部材１６の開口の
寸法は溶融金属が導管Ｉ２を通して流入するにつれ寸法
を増大する。 第４図は、溶融金属安定化物質の望ましい調時された放
出を与える分配手段の別の具体例を例示する。先の具体
例と同じく、分配手段は好ましくは、同じ３つの層から
構成されるキャップ部材２６を備えている。第１材料層
２８及び第３材料層３２は、全体的に互いに平行であり
そして一般にキャップ部材２６の中央に隆起したバンブ
２７を形成する。第４図は更に、第１材料層２８、第２
安定化剤層３０及び第３材料層３２が隆起していない部
分全体を通して連接しそして装置を溶融金属浴に浸漬す
る前は導管３４を最初完全に覆うキャップ部材２６を提
供することを例示する。隆起バンブ２７は、キャップ部
材２６が溶融金属と接触して溶解しそして混合及び／或
いは合金化する開始点として作用する。隆起バンブ２７
の溶解はキャップ部材を通しての開口（図示無し）の創
出をもたらしそして第１図の具体例と関連して論議した
のと同じ結果を与える。 第５図は本発明のまた別の具体例を例示する。 第５図において、先の具体例と同様に、分配手段はキャ
ップ部材３６から構成される。やはり先の具体例と同じ
く、第５図は、全体的にサンドイッチ構造を形成する幾
つかの層から成ることを例示する。しかし、第５図の構
成においては、キャップ部材３６は、溶融金属サンプル
中に導入されるべき材料の一般に平行な層４０及び４２
を含んでいる。層４０及び４２は、同一の材料でも良い
し或いは異なった材料ともなし得る。例えば、層４０を
テルルから構成しそして層４２をビスマスから構成する
ことも出来る。別様には、層４０及び４２をテルル或い
はビスマス或いは先に呈示してような任意の他の種元素
或いはその合金から構成することも出来る。 更には、２つの層４０及び４２の一方、例えば層４０を
安定化剤（例えばテルル）から構成しそして他方の層、
例えば　層４２をテルル或いはビスマス以外の材料（例
えばアルミニウム）から構成することも出来る。アルミ
ニウムは、脱酸剤及び溶融金属サンプルの白チルド組織
を促進する炭化物安定剤とは異なってグラファイト促進
剤を兼用する。溶融金属サンプルに例えばアルミニウム
のような脱酸剤を添加することは一般に、凝固後低多孔
度を有する金属サンプルをもたらす．こうした低多孔度
サンプルの方が一般に分析のためのサンプル調製に際し
て研削及び研磨し易い。 もし例えば層４２がアルミニウムから成るなら、溶融金
属サンプルに添加されるべき例えばテルルである層４０
の安定化剤の量は、必要なら増大され得る。この溶融金
属サンプルへの増大された添加テルル量は、溶融金属サ
ンプルへのアルミニウム冷却効果の減少を補償する。 例示してはいないけれども、本発明の分配手段は、上述
したサンドイッチ装置とは違って単層装置から構成する
ことが出来る。この単層装置はまた、溶融金属安定化剤
の所望される調時された放出を提供する．この具体例に
おいては、分配手段は好まし《は、単一の層から成るキ
ャップ部材から構成される．この層は、高融点金属材料
、例えば低炭素鋼と安定化剤添加物質、例えばテルルの
合金とすることが出来る。別法としては、この単層は、
他の任意の適当な溶融金属材料、例えばアルミニウムと
安定化剤添加物質との合金から構成することが出来る．
追加的に、この単層は、例えばボリマー材料のような非
金属材料と安定化剤添加物質との混合物から構成しつる
。溶融金属と単層キャップ部材との溶融及び合金化及び
／或いは混合はその後、上に述べた具体例と同じ態様で
行なわれる。 〔発明の効果】 サンプル空洞内の溶融サンプルを通して安定化剤のよう
な添加物質を均一に分散せしめるための方法及び装置を
提供する． 以上、好ましい具体例を説明したが、本発明の範囲内で
多くの改変をなしうることを銘記されたい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の好ましい具体例に従う溶融金属サン
プル採取のための装置の一部の断面図である。 第２及び３図は、溶融金属流れによるキャップ部材の順
次しての溶融状態を示す第１図の装置の上部の断面図で
ある． 第４図は、本発明の別の具体例に従う溶融金属サンプル
採取のための装置の一部の断面図である。 第５図は、本発明のまた別の具体例に従う溶融金属サン
プル採取のための装置の一部の断面図である。 １０：溶融金属サンプル採取装置 ｌ２、３４：導管 ｌ３：入口端 ｌ４：サンプル空洞 ｌ５：サンプル空洞シェル ｌ６、２６、３６：キャップ部材 １８、２８：第１材料層 ２０、３０：第２の添加物質或いは安定化剤層２２、３
２：第３の材料層 ２４：開口 ４０、４２：層 第２図 第５図 第３図 ｌ６ 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）開口を備える全体的に包囲されたサンプル空洞を有
   するプローブを備え、該プローブを溶融金属中に浸漬す
   るに際して溶融金属の一部が該開口を通して流入して該
   サンプル空洞内に採取される溶融金属サンプル採取装置
   において、 前記開口を通して流入する溶融金属中に所定量の添加物
   質を所定の速度で添加するために開口に近接して設けら
   れて、添加物質をサンプル空洞内の溶融金属全体を通し
   て均一に分布せしめる分配手段を含むことを特徴とする
   溶融金属サンプル採取装置。 ２）開口はサンプル空洞から伸延する導管を含み、分配
   手段が該導管に近接する特許請求の範囲第１項記載の装
   置。 ３）添加物質が炭化物安定化剤を含む特許請求の範囲第
   １項記載の装置。 ４）分配手段は、プローブに止着されそして開口の少な
   くとも一部を覆うキャップ部材からなり、キャップ部材
   は、 第１の所定の融点を有しそして第１及び第２表面を有し
   そして第１表面がプローブと係合する第１材料層と、 添加物質から形或されそして第１及び第２表面を有し、
   第１表面が第１材料層の第２表面と係合する第２層と、 第２の所定の融点を有しそして第１及び第２表面を有し
   そして第１表面が添加物質層の第２表面と係合する第３
   材料層と を備えており、以って添加材料層は全体的に第１及び第
   ３材料層間に包囲され、第１及び第２所定温度は開口を
   通しての溶融金属の流れが溶融金属を第１及び第３材料
   層と所定の速度で混合或いは合金化せしめ、添加材料層
   を開口を通して流れている溶融金属に所定の速度で露出
   し、それにより添加物質は開口を通して流れている溶融
   金属に制御された速度で合金化してサンプル空洞内部の
   溶融金属全体を通して添加物質の均質な分布を提供する
   特許請求の範囲第１項記載の装置。 ５）開口はサンプル空洞から伸延する導管を含み、キャ
   ップ部材が該導管の少なくとも一部を覆う特許請求の範
   囲第４項記載の装置。 ６）第１及び第２の所定の融点が同じである特許請求の
   範囲第４項記載の装置。 ７）第１及び第２の所定の融点がそれらが制御された速
   度で溶融するよう溶融金属の温度より一般に高い特許請
   求の範囲第４項記載の装置。 ８）キャップ部材は開口を通して流入する溶融金属が第
   １、第２及び第３層にほぼ垂直であるように開口を全体
   的に取り巻いている特許請求の範囲第４項記載の装置。 ９）キャップ部材は導管を通して流入する溶融金属が第
   １、第２及び第３層にほぼ垂直であるように導管を全体
   的に取り巻いている特許請求の範囲第４項記載の装置。 １０）流路が導管を通しての溶融金属の流入のためキャ
   ップ部材を貫いて伸延しそして導管と連通し、キャップ
   部材流路の断面寸法が導管の断面寸法より最初小さくそ
   して溶融金属が導管を通して流れそして層が溶融金属と
   混合或いは合金化するにつれキャップ部材流路断面が増
   大していく特許請求の範囲第９項記載の装置。 １１）キャップ部材が導管の入口を取り囲んで覆い、第
   １、第２及び第３層が互いに平行でそしてキャップ部材
   のほぼ中央において隆起したバンプを形成する特許請求
   の範囲第５項記載の装置。 １２）第１及び第３層が低炭素鋼である特許請求の範囲
   第４項記載の装置。 １３）添加剤が溶融金属中で炭化物の形成を促進する物
   質から成る特許請求の範囲第３項記載の装置。 １４）添加剤がテルルを含む特許請求の範囲第３項記載
   の装置。 １５）添加剤がビスマスを含む特許請求の範囲第３項記
   載の装置。 １６）添加剤がテルル及びビスマスを含む特許請求の範
   囲第３項記載の装置。 １７）サンプル空洞内の溶融金属に中に添加される添加
   剤の量が溶融金属サンプル中での炭化物の形成を促進す
   るに有効な量である特許請求の範囲第３項記載の装置。 １８）サンプル空洞内の溶融金属に中に添加される添加
   剤の量が少なくとも０．０２重量％である特許請求の範
   囲第１７項記載の装置。 １９）溶融金属材料中に添加物質を導入する方法であっ
   て、 （１）サンプル空洞内に溶融金属を差し向けるために開
   口を備える全体的に包囲されたサンプル空洞を有するプ
   ローブを用意する段階と、 （２）前記開口を通して前記サンプル空洞中に流入する
   溶融金属中に所定量の添加材料を所定の速度で挿入する
   ため該開口に近接して分配手段を用意する段階と、 （３）前記プローブを溶融金属中に浸漬して、溶融金属
   の一部を該開口を通して流入せしめサンプル空洞内での
   採取のため添加材料を制御された速度で受取りそして添
   加材料をサンプル空洞内で金属全体を通して均一に分布
   せしめる溶融金属材料中に添加物質を導入する方法。 ２０）導管がサンプル空洞から伸延しそして分配手段が
   導管に近接している特許請求の範囲第１９項記載の方法
   。 ２１）添加物質が炭化物安定化剤を含む特許請求の範囲
   第１９項記載の方法。 ２２）分配手段は、プローブに止着されそして開口の少
   なくとも一部を覆うキャップ部材からなりそして、キャ
   ップ部材は、 第１の所定の融点を有しそして第１及び第２表面を有し
   そして第１表面がプローブと係合する第１材料層と、 添加物質から形成されそして第１及び第２表面を有し、
   第１表面が第１材料層の第２表面と係合する第２層と、 第２の所定の融点を有しそして第１及び第２表面を有し
   そして第１表面が添加物質層の第２表面と係合する第３
   材料層と を備えており、以って添加材料層は全体的に第１及び第
   ３材料層間に包囲され、第１及び第２所定温度は開口を
   通しての溶融金属の流れが溶融金属を第１及び第３材料
   層と所定の速度で混合或いは合金化せしめ、添加材料層
   を開口を通して流れている溶融金属に所定の速度で露出
   し、それにより添加物質は開口を通して流れている溶融
   金属に制御された速度で合金化してサンプル空洞内部の
   溶融金属全体を通して添加物質の均質な分布を提供する
   特許請求の範囲第１９項記載の方法。 ２３）導管がサンプル空洞から伸延しそしてキャップ部
   材が導管の少なくとも一部を覆う特許請求の範囲第２２
   項記載の方法。