JPH0612960U - ピンサンプラ用ホルダ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ピンサンプラへのサンプル流入タイミング及
びピンサンプラ内のサンプル凝固タイミングを共に正確
に知ることができ、常に健全なサンプルを採取すること
ができるとともに、サンプリング位置も確認できるピン
サンプラ用ホルダを提供せんとするものである。 【構成】 ピンサンプラを先端に装備したプローブが脱
着可能に外挿されるピンサンプラ用ホルダであって、プ
ローブ装着状態においてピンサンプラに近接する位置に
光検知用のセンサを配したことを特徴としている。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、製錬製鋼工程における溶鋼や溶銑等の溶融金属を採取するために用 いるピンサンプラプローブを装着するピンサンプラ用ホルダに関する。

【０００２】

【従来の技術】

製錬製鋼工程においては、溶融金属中の合金成分やガス成分を知るために、石 英ガラス製ピンサンプラを装備したプローブを溶融金属中に浸漬し、ピンサンプ ラ内に溶融金属を流入させた後、凝固したサンプルを回収して成分分析すること が行われている。

【０００３】 図７は、この種の用途に用いられるプローブの一例を示している。当該プロー ブＰは、内部を真空状態となし先端部を低融点ガラスで封じたピンサンプラ１を 、ハウジング２を介して紙管又は耐熱素材よりなる外装管３の先端に固定した構 成である。そしてピンサンプラ１には鉄、銅、アルミニウム等の金属あるいは紙 等よりなる先端キャップ４を外装し、スラグ層通過時にスラグが流入することを 防止している。

【０００４】 このようなプローブＰは、図８で示される鉄製のホルダＨに図９に示した状態 で装着されたうえ、手動あるいは自動投入機により溶融金属中に浸漬され、一定 時間浸漬させた後引き上げてサンプルを回収している。そして、プローブの浸漬 時間は実際にサンプリングを行いながら、最も多く健全なサンプルが採取される 時間を参考にして経験的に設定している。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

ところでプローブを浸漬してサンプルを採取する前後の状況は図１０に示す如 くであると推定される。 プローブ先端がスラグ層（Ｓ）を通過する。 プローブ先端がメタル層（Ｍ）に入り、先端キャップが溶失する。 ピンサンプラ先端の低融点ガラスが溶解する。 溶融金属がピンサンプラ内に流入する。 ピンサンプラ内に流入した溶融金属が凝固する。 更に浸漬しているとピンサンプラが熱せられて内部のサンプルが徐々に再溶解 する。

【０００６】 上記〜のうち、の段階でプローブを引き上げるとピンサンプラ内への溶 融金属の流入が不充分であるうえに、凝固していないことから引上げ途上で溶融 金属が流出する問題があり、またの段階でプローブを引き上げた場合にもピン サンプラ内の溶融金属が流出して充分な量のサンプルを採取できない問題がある ことから、プローブの引上げは、ピンサンプラ内に流入した溶融金属が凝固した 段階（）の直後のタイミングであることが望まれる。 しかしながら、従来は引上げタイミングを浸漬時間によってのみ管理している ことから、溶融金属が凝固した直後にプローブを引き上げるタイミングを毎回一 致させることはできない。即ち、溶湯温度、溶湯成分、スラグ厚等の諸条件は時 々刻々変化し、このためそれぞれの浸漬条件の違いにより流入タイミングには毎 回ズレが生ずる。このズレをカバーして、溶融金属が凝固した直後のタイミング をとらえてプローブを引き上げることはほとんど不可能であり、したがって、常 に健全なサンプルを採取することは極めて困難であった。

【０００７】 また、サンプル採取は図１１で示すように所定深さ（ｈ）位置で行いたい場合 があるが、その際には狙いの位置に到達する前にサンプルが流入することを防ぐ 目的で、従来は先端キャップ４の肉厚を厚めに設定して溶解タイミングを極力遅 らせ、狙いの位置に到達したならば当該位置で充分な時間停止させてサンプルが 完全に流入したであろう時期を見計らって引き上げることで対処している。この ため引き上げのタイミングは遅めの時期となりがちであり、サンプルの再溶解が 始まるため健全なサンプル採取はより困難となっている。また、仮に流入したサ ンプルが凝固した直後に引き上げることができたとしても、はたしてそのサンプ ルが本当に狙いの位置でサンプリングされたものであるかどうかの確証は得られ ない。

【０００８】 本考案はかかる現況に鑑みてなされたものであり、常に健全なサンプルを採取 することができるとともに、サンプリング位置も確認できる手段を提供せんとす るものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

上記課題を解決した本考案は、溶融金属がかなり大きな照度を有しており、且 つその照度が凝固の際に著しく減少することに着目してなされたものであり、こ の着想に基づいてなされた本ピンサンプラ用ホルダは、プローブ装着状態におい てピンサンプラに近接する位置に照度変化を検知できる光検知用センサを配した ことを特徴としている。

【００１０】 光検知用センサの具体的な配置位置としては、プローブに内挿される長尺支持 杆の先端部とすることが好ましい。

【００１１】

【作用】

このような構成の本装置を使用するには、先ずピンサンプラプローブを本プロ ーブホルダに装着して溶融金属中に浸漬し、スラグ層を通過させてプローブ先端 を一定深さに位置づける。スラグ層通過時には先端キャップによってピンサンプ ラは保護されているが、スラグ層を通過すると先端キャップが溶失してピンサン プラが露出する。一定深さに位置づけられるとピンサンプラ先端の低融点ガラス 部が溶解して溶融金属がピンサンプラ内に流入し、溶融金属が発する強い放射光 がピンサンプラ後端部を通して外部に伝えられる。この一定照度を越えた強い放 射光がホルダ先端に取りつけられた光検知用センサによって検知されると、信号 が発せられ溶融金属がピンサンプラに流入したことが適宜手段により知らされる 。このときの浸漬深さを記録しておくことにより、採取されたサンプルがどの深 さのものであるかがわかる。そして、更に時間が経過して周囲に熱を奪われた溶 融金属が凝固し始めるにつれて照度は低下し、この照度が一定値以下となると前 記信号は途絶える。そこで、信号が途絶えたタイミングでプローブを引き上げれ ば健全なサンプルが採取される。

【００１２】

【実施例】

次に本考案の詳細を図示した実施例に基づき説明する。図１は本考案のピンサ ンプラ用ホルダの１実施例である。ピンサンプラ用ホルダＨは長尺支持杆５、胴 部６とからなり、長尺支持杆５の先端部に光検知用センサ７を配し、他方、胴部 ６の後端にブザー８を配した構成である。また胴部６内部には、例えば図４に代 表されるような検知回路９が内蔵されており、前記光検知用センサ７によって検 出された信号が一定値以上である場合にブザー８を鳴らし得るよう構成されてい る。 そしてこのようなピンサンプラ用ホルダＨは図２に示すように、先端にピンサ ンプラ１を装備したピンサンプラプローブＰを装着して使用する。尚、図中１０ はピンサンプラプローブＰの装着状態を維持するためのストッパである。

【００１３】 光検知用センサ７としては、例えばフォトトランジスタ等が使用できるが、他 の光検知用センサも適宜使用できる。光検知用センサ７は図３に示すように、長 尺支持杆５の先端部に保持部材１１に内装された状態で組み込まれ、ピンサンプ ラ１後端部からの放射光を受光できるように位置づけられている。

【００１４】 図５は光検知用センサ７の取付け状態の他の例であり、光検知用センサ７の受 光側前面に断熱ガラス１２を配し、更にその前面に中心に小孔１３を開設したア ルミニウム円板１４を配して受光量を絞っている。アルミニウム円板１４を配し て受光量を絞ったのは、照度が高すぎるのを抑えて照度変化を検知しやすくする ためであり、また断熱ガラス１２を配したのは輻射熱や周囲温度によって光検知 用センサ７が熱劣化したり破損したりすることを防止するためである。

【００１５】 前記したものは、ブザー８及び検知回路９をホルダ本体と一体化した場合であ ったが、図６に示すように、ホルダ本体と別体構成したボックス１５内に検知回 路９及びブザー８を組み込むことも可能である。また、ブザーの代わりにランプ を用いたり、ブザーとランプを併用すること、更には検知回路によって自動投入 機によるホルダの昇降動作の始動及び停止を制御することもできる。

【００１６】 このような構成の本装置は次のようにして使用される。 先ず、ホルダＨにピンサンプラプローブＰを装着したうえ、プローブＰを溶融 金属中に浸漬し、スラグ層を通過させてプローブ先端を所定深さに位置づけて停 止させる。ピンサンプラ１はスラグ層通過時には先端キャップ４によって保護さ れており、スラグ層からメタル層に侵入する段階で先端キャップ４は溶失してピ ンサンプラ１が露出する。

【００１７】 次いでピンサンプラ１の先端部を構成する低融点ガラスが溶解して溶融金属が ピンサンプラ内に流入し、溶融金属が発する放射光がピンサンプラ後端を通して 、ホルダＨの長尺支持杆５先端に配置された光検知用センサ７の受光面を照らす 。光検知用センサ７は受光した放射光の強さに対応した信号を出力し、この信号 が検知回路９によって処理されて、放射光の強さが一定値以上となったときにブ ザー８が鳴る。このときの浸漬深さを記録することでサンプル採取深さが正確に 把握される。

【００１８】 次いでピンサンプラ内のサンプルはピンサンプラ自体あるいはピンサンプラを 保持するハウジング２によって熱が奪われて徐々に冷やされて凝固する結果、そ の照度が低下する。そして照度が一定値以下となったときにブザー８は鳴り止み 、そのタイミングがプローブＰの引上げタイミングであることが認識できる。

【００１９】 ブザー８の鳴り止みと同時にプローブＰを引上げてピンサンプラ１を破壊して 凝固したサンプルを取り出す。ピンサンプラ内のサンプルは凝固しているのでプ ローブ引上げに際してピンサンプラからサンプルが流出することもなく、またピ ンサンプラには充分な量のサンプルが採取されているのでサンプルには巣が入る こともなく健全なサンプルが得られる。

【００２０】 測定が終了したプローブは廃棄されて、新たなプローブがホルダに装着され、 前記と同様の手順が繰り返されてサンプル採取が適宜繰り返される。本装置では 光検知用センサ７、検知回路９及びブザー８等は全てホルダ側に取り付けられて おり、これらは廃棄されることなく継続使用されるので、従来装置に比較した装 置コストの上昇も僅かである。しかもプローブ構成もピンサンプラ後端から発し た放射光がホルダー側に取付けた光検知用センサ７によって受光できる構成のも のであれば、従来使用されているプローブをそのまま踏襲することができる。

【００２１】 上述のものはサンプルが発する放射光の照度が一定値を超えたか否かをブザー ８の鳴動で検知した場合であったが、ブザーの代わりに光検知用センサ７からの 出力を監視記録するレコーダ（記録計）を用い、このレコーダに記録される放射 光の照度変化をモニターしながらレコーダの値が大きく変化するタイミングを捉 えることでピンサンプラへのサンプル流入時期を知ったり、プローブの引き上げ タイミングを見出してもよい。この方法は放射光の照度変化を観測するものであ るから、溶融金属の温度変化等の理由により照度変化を検出する際の基準となる 照度レベルに多少の変動が生じた場合でも対応することができる。

【００２２】 また、本発明は手動浸漬の場合は勿論のこと自動投入機による浸漬にも適用す ることができる。特に自動投入機による場合は、引上げタイミングを知らせるブ ザーの鳴り止み動作に代えて直接自動投入機の上昇動作を制御することとすれば 、サンプリング作業はより効率化する。

【００２３】 本考案者は、本考案の作用効果を確認する目的で、長尺支持杆５の先端にフォ トトランジスタを取付け、胴部後端にブザーを取付けたホルダを用いてサンプリ ング試験を行った。試験は通常サイズのピンサンプラプローブにおいて先端を保 護する鉄製先端キャップの厚みを変えたものを２種類（０．３ｍｍ，１．０ｍｍ ）用意し、これら先端キャップの相違による流入タイミング及び引上げタイミン グのズレが正確に検出できるか否かを試験した。

【００２４】 ホルダに前記プローブを装着し、実験炉において８トンの溶鋼中（溶鋼温度１ ５５０℃）に５００ｍｍの深さ迄浸漬したところ、肉厚０．３ｍｍの薄肉キャッ プは３秒後、肉厚１．０ｍｍの厚肉キャップは５秒後にブザーが鳴り始め、その 約１秒後に両プローブともブザーが鳴り止んだ。ブザーが鳴り止んだ直後にプロ ーブを引き上げてサンプルを回収したところ、いずれも健全なサンプルが採取さ れた。

【００２５】

【考案の効果】

本考案のピンサンプラ用ホルダは、プローブのピンサンプラに近接する位置に 光検知用センサを配して、ピンサンプラ後端から出る放射光の照度変化を検知す ることによってピンサンプラへのサンプルの流入タイミング及びサンプルの凝固 タイミングを検出することとしたので次の効果を有する。 サンプルの凝固タイミングを正確に知ることができるため、再溶解前のベスト タイミングでプローブの引き上げを行うことができ、常に健全なサンプルを採取 することが可能となる。 サンプルの流入タイミングを正確に知ることができるため、サンプル採取を行 った深さ位置を正確に特定できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案のピンサンプラ用ホルダの１実施例を示
す正面図

【図２】同実施例のピンサンプラ用ホルダにプローブを
装着した状態を示す部分断面正面図

【図３】ピンサンプラと光検知用センサとの配置関係を
示す部分断面説明図

【図４】検知回路の一例を示す簡略回路図

【図５】光検知用センサの取付け態様の一実施例を示す
断面図

【図６】検知回路及びブザーをホルダ本体と別体構成し
た一例を示す斜視図

【図７】従来のピンサンプラプローブの一例を示す部分
断面図

【図８】従来のホルダを示す正面図

【図９】ピンサンプラプローブを従来のホルダに装着し
た状態を示す部分断面正面図

【図１０】サンプリング過程を示す説明図

【図１１】サンプリング位置を示す説明図

【符号の説明】

Ｐ ピンサンプラプローブ Ｈ ピンサンプラ用ホルダ Ｓ スラグ層 Ｍ メタル層 １ ピンサンプラ ２ ハウジング ３ 外装管 ４ 先端キャップ ５ 長尺支持杆 ６ 胴部 ７ 光検知用センサ ８ ブザー ９ 検知回路 １０ ストッパ １１ 保持部材 １２ 断熱ガラス １３ 小孔 １４ アルミニウム円板 １５ ボックス

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 佐藤 勇太郎 大阪府摂津市南別府町16−16 山里エレク トロナイト株式会社内 (72)考案者 岩村 洋志 千葉県君津市坂田675 山里エレクトロナ イト株式会社君津出張所内

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 ピンサンプラを先端に装備したプローブ
   が脱着可能に外挿されるピンサンプラ用ホルダであっ
   て、プローブ装着状態においてピンサンプラに近接する
   位置に光検知用のセンサを配したことを特徴とするピン
   サンプラ用ホルダ。
2. 【請求項２】 プローブに内挿する長尺支持杆の先端部
   に光検知用のセンサを配したことを特徴とするピンサン
   プラ用ホルダ。