JPH0619343B2 - 溶融金属の試料採取装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は溶融金属の試料採取装置に関する． 〔従来の技術〕 溶融金属，特に溶鋼・溶銑等（以下溶鋼等と総称する）
の分析用試料採取装置に於ける試料採取容器としては，
円盤状の試料を採取するためのディスク・サンプラー
と，円柱状の試料を採取するためのカップ・サンプラー
とが存在している．ディスク状試料は，凝固試料の表面
を研磨した後，直ちに分析に供される．円柱状試料は，
凝固部分を切断し，切断面を研磨した後，内部凝固組織
面をクァントバック（ＱＶ）法等による分析に供され
る． カップ・サンプラーに於いては，初期凝固を促進し，凝
固組織のバラつきを防止する要望があることから，流入
試料を急冷却することが公知である．例えば，実公昭５
６−９９７８号公報は内部に冷し金を内張し冷却効果を
高めた容器を開示し，特公昭５０−２２４３４号公報は
内部に筒状及び螺旋状の金属素材による冷却部分を装入
した容器を開示している． また一方に於いて，試料採取装置の部品点数減少，組立
工程の簡素化による経済性向上の要望から，試料採取容
器構成部分を一体的に構成し，ユニット化又はブロック
化を図ることが公知である．例えば，ディスク・サンプ
ラーに関して，特開昭５９−１３１１６３号公報及び特
開昭５９−２１７１４４号公報に記載のものが公知であ
り，カップ・サンプラーに関して，実開昭５９−１８３
６６１号公報に記載のものが公知である． 〔発明が解決しようとする問題点〕 上記の従来例に於いて，流入試料を急冷却するために
は，容器内部に冷し金や冷却部材を装入することが公知
であるが，これは試料採取容器構成部の複合化を招来
し，製造組立工程を複雑化する欠点がある．因に，従来
周知の試料採取装置は，試料採取容器，装置側面に開口
された試料流入口から流入試料を容器に導くノズル，容
器内に設けられた仕切板，その他の多数部品を有し，こ
れら部品を紙管等の保護筒内に収納し組付けるものであ
り，部品点数の増加は勿論，製造組立工程が複雑であ
り，装置の高コストを余儀なくされているのが現状であ
る． 一方，製造組立工程の簡素化を図るためには，上記従来
例のように，装置をユニット化又はブロック化すること
が公知であるが，上記従来例では該ユニット又はブロッ
ク自体に試料採取容器を一体的に形成する構成であるか
ら，試料流入時に，容器を含むブロックの全体が加熱さ
れてしまい，流入試料の急冷却を行い難いという欠点が
ある． このように，従来の溶融金属の試料採取装置は，流入試
料の急冷却の要望と，装置の製造組立工程簡素化の要望
とを，共に満足することができないという問題がある． 〔問題点を解決するための手段〕 上記の問題点を解決するため，本発明者等は，試料採取
容器とブロックとを個別に構成し，ブロックを通じて流
入する試料を該ブロックにより予冷することが有利であ
ることを知見した．これにより試料採取容器内に特別な
冷却部材を装入しなくても，流入試料の冷却は好適に行
われる．しかも予冷によりブロックが加熱されても，流
入試料はあらためて試料採取容器内で冷却されるので，
所望の均質な凝固組織を得ることができる．更に，ブロ
ックに温度センサーを保持せしめる等，多機能を具備せ
しめることにより，部品点数の減少と，製造組立工程の
簡素化とを図ることができ，装置の低コスト化が可能と
なる．特に，紙管等から成る保護筒を先端保護筒と基部
保護筒に分割すると共に，試料採取容器を先端保護筒に
内装し，前述のようなユニットとしてのブロックを先端
保護筒と基部保護筒の間に介装せしめるだけで簡単に装
置全体の組立てが可能となるように構成することによ
り，製造組立に際しての能率が顕著に向上する． そこで，上記問題点を解決する手段として本発明が構成
したところは，保護筒の内部に設けた試料採取容器に対
して，該保護筒の側部に形成した試料流入口を該保護筒
の内部に構成した流路を介して連通せしめて成る溶融金
属の試料採取装置において：分割された先端保護筒（２
４）及び基部保護筒（４）と，両保護筒（２４），
（４）の間に介装されたブロック（２）と，先端保護筒
（２４）に内装された試料採取容器（３）とから構成さ
れ；前記ブロック（２）は，先端保護筒（２４）と基部
保護筒（４）の間に配置される大径部（５）と，該大径
部（５）の両端に突設されてそれぞれ先端保護筒（２
４）及び基部保護筒（４）に嵌着される小径部（６），
（７）とを一体に成形し，前記大径部（５）の側部に形
成された試料流入口（１１）から軸方向に延長されて試
料採取容器（３）に連通せしめられる流路（１２）と，
該流路（１２）から隔てられてブロック（２）を軸方向
に貫通し且つ試料採取容器（３）内に開口する温度セン
サー保持孔（１３）とを形成し，該温度センサー保持孔
（１３）を介して試料採取容器（３）内に臨む温度セン
サー（２２）を保持せしめて成る；点にある． 〔実施例〕 以下図面に基づいて本発明の実施例を詳述する． （第１実施例） 第１図及び第２図に示す第１実施例に於いて，試料採取
装置１は，分割された先端保護筒２４及び基部保護筒４
と，両保護筒２４，４の間に介装されたブロック２と，
先端保護筒２４に内装された試料採取容器３とから成る
構成とされている． ブロック２は，セラミック等の耐熱性素材により一体成
形されており，軸方向中央の大径部５の前後に小径部
６，７を同心状に突設し，前側小径部６より更に小径と
なるボス部８を同心状に突設している．各小径部６，７
の大径部５に近傍する外周面上，ボス部８の前側小径部
６に近傍する外周面上には，夫々周方向に間隔を置いて
微小突条９が突設されている．また大径部５と両小径部
６，７との異径段部１０は外周部より内周部に至り内側
に傾斜するアンダーカット面とされている．前記大径部
５の周側部には試料流入口１１が開設され，該流入口１
１に連通する流路１２がブロック２の軸方向に形成され
ている．流路１２はブロック２の断面中心よりもやや偏
心位置に形成されると共に，第２図示の如く，ブロック
２の断面中心に対し同心円を描くよう幅広の偏平長楕円
状断面に形成され，該流路１２をボス部８の端面に開口
し，この開口部にて試料採取容器３内に連通される連通
部１２ａを構成する．更にブロック２の断面中心の近傍
部分には温度センサー保持孔１３が形成されている．こ
の保持孔１３は，ブロック２の軸方向に貫通して開設さ
れ，仕切壁１４を介して流路１２とは隔てられ，試料採
取容器３内に臨んでボス部８の端面に開口し，該開口部
を含んで流路１２をブロック２の外径方向に拡張した拡
開部１５を有する．この拡開部１５に連通して前側小径
部６の周面には小孔１６が開設されている．尚，後側小
径部７は凹陥部１７を有する筒状に形成されている． 試料採取容器３は，金属，セラミック，シェルモールド
等の耐熱性素材且つ好ましくは併せて冷却効果に優れる
素材により形成した円筒カップ状とされ，外径を前記ボ
ス部８に合致し，該容器３の開口縁をボス部８の端面に
当接して配置される．ボス部８と容器３とは外周に紙管
等から成る保持筒１８を套嵌される．保持筒１８は容器
３の先端底部を越えて延長され，容器３の底部に重合さ
れた輻射熱防止板１９と，該板１９に更に重合されたス
ペーサ２０とを該保持筒１８の延長部内に保持する． ブロック２の保持孔１３には，図例では，凹陥部１７側
より温度センサー２２のコネクタ２１が挿着され，該コ
ネクタ２１の先端に接続された温度センサー（カーボン
デターミネータ）２２が容器３内に延出しており，セン
サー２２はコネクタ２１を介して間接的に保持孔１３に
保持されている．この際，保持孔１３にはコネクタ２１
を介しないでセンサー２２を直接保持せしめることも自
由である． ブロック２の大径部５は，外周を紙製等の焼失用シート
２３によって被覆され，該シート２３により流入口１１
を遮蔽している． 基部保護筒４は，紙管等から成り，ブロック２の後側小
径部７に外挿固定される． 更に，ブロック２の前側小径部６に紙管等から成る先端
保護筒２４が外挿固定され，該先端保護筒２４の内部に
前記保持筒１８が保持される．この先端保護筒２４は保
持筒１８を越えて先端を延長し，該延長部の開口に碍子
等からなるキャップ２５を挿着しており，該キャップ２
５には保護キャップ２６により囲まれた温度測定素子２
７が取付けられている． 上記実施例に基づく試料採取装置を組立てるには，ブロ
ック２の大径部５外周を焼失用シート２３によって被覆
し，保持孔１３に温度センサー２２及びコネクタ２１を
組付ける．ブロック２の後側小径部７は基部保護筒４に
挿入し，突条９を介して固定する．一方，ブロック２の
前側小径部６は先端保護筒２４に挿入し，突条９を介し
て固定する．この際，試料採取容器３は保持筒１８によ
りブロック２のボス部８に接続固定され，保持筒１８は
先端保護筒２４内に保持される．先端保護筒２４のキャ
ップ２５に取付けられた温度測定素子２７のリード線２
８は，先端保護筒２４の内側に沿って延長され，ブロッ
ク２の小孔１６を介して拡開部１５内に導かれ，コネク
タ２１の端子に結線される．尚，温度センサー２２の外
周側に位置して保持孔１３の拡開部１５には耐熱性充填
剤２９が充填される． このようにブロック２は，試料流入口１１を備えた流路
１２と，温度センサー保持孔２２を備えると共に，先端
保護筒２４及び基部保護筒４のそれぞれに嵌着される小
径部６，７を一体に成形しているので，前記保持孔２２
に温度センサー２２を挿着保持せしめることにより，こ
れらの構成部分を具備したユニットを構成する．従っ
て，このようなユニットの組付工程においては，試料採
取容器３を内装した先端保護筒２４をブロック２の前側
小径部６に嵌着せしめる一方，該ブロック２の後側小径
部７に基部保護筒４を嵌着せしめる作業を行えば足り，
組付作業の大幅な省力化が可能になる． （第２実施例） 第３図及び第４図に示す第２実施例に於いて，ブロック
２のボス部８と試料採取容器３との間には仕切板３０を
介装している．この仕切板３０は中央に円形の窓孔３１
を開設しており，該窓孔３１により，ブロック２の流路
１２の連通部１２ａを狭窄せしめている． その他の構成は上記第１実施例と同様であり，同一符号
で示している． （第３実施例） 第５図及び第６図に示す第３実施例は，前記第２実施例
と同様に仕切板３０を備えるが，該仕切板３０の窓孔３
１を流路１２の連通部１２ａに対応する位置にのみ設
け，該窓孔３１により連通部１２ａを狭窄せしめると共
に，中心部に温度センサー２２の挿通孔３２を開設した
ものである．従って，この第３実施例によれば，保持孔
１３の拡開部１５を仕切板３０により閉塞するので，温
度センサー２２基部の保護に優れている． その他の構成は上記第１実施例と同様であり，同一符号
で示している． 〔作用〕 上記実施例に基づく装置により溶融金属を試料として採
取するには，次の作業による． 例えば装置１はサブランス等の自動浸漬装置に装着され
又は手動により，先端から転炉等の精錬炉内に挿入され
る．溶鋼等の表面に浮遊するスラグ層を通過して溶鋼内
に到達すると，焼失用シート２３が焼失し，ブロック２
の流入口１１から溶鋼等が流入する．流入した溶鋼等は
流路１２を経て試料採取容器３に流れ込む．流入する溶
鋼等は表面積を大に形成された流路１２を通過する際に
奪熱予冷される．また溶鋼等の溶融金属中に微小なスラ
グ等の異物が混入している場合は，流路１２の内周面に
これらが付着する．流路１２は仕切壁１４により保持孔
１３から隔てられ独立しており，前記予冷効果及び異物
除去効果を充分に機能する．而して，溶鋼等は，このよ
うに流路１２にて予冷され且つ異物を除去された後，試
料採取容器３内に充満し，該容器３により急冷却されて
速やかに凝固し，均質な試料となる． この際，溶鋼等は容器３内で凝固して試料を成すと共
に，引き続き流入口１１から流入した溶鋼等も流路１２
内で凝固する．而して，容器３内の凝固試料と流路１２
内の凝固金属とは，連通部１２ａを介して一連に一体と
なる．然しながら，試料採取後，分析に供すべく該試料
を容器３より取出すためには，該試料を流路１２内の凝
固金属から容易に切離できることが好ましい． 本発明の上記第１実施例の場合，流路１２が連通部１２
ａを含んで偏平形状であるから，その部分での凝固金属
は薄肉形状となり，従って薄肉の連結部分を容易に折損
し，試料を流路１２内の凝固金属から簡単に切離するこ
とができる．また上記第２実施例及び第３実施例の場
合，仕切板３０を窓孔３１により連通部１２ａを狭窄せ
しめているので，容器３内の凝固試料と流路１２内の凝
固金属との連結部分は更に薄肉の形状となり，その切離
は一層容易となる． 因に，上記何れの実施例の場合も，前記溶鋼の流入時
に，温度センサー２２は仕切壁１４を介して流入口１１
に対し隔離されているので，流入溶鋼の衝撃及び高熱か
ら保護される．一方，温度センサー２２としてカーボン
デタミネータを用いる場合，前述の如く流入溶鋼が流路
１２にて予冷された後に容器３に流入するので，冷却温
度曲線の平衡部が早く現れ，測定が迅速且つ確実とな
る． 〔発明の効果〕 本発明は以上のように構成した結果，流入口から流入す
る溶鋼等をブロック内の独立した流路中で予冷した後，
容器に流入せしめるものであるから，容器内にて溶鋼等
が急冷却され均質な試料を提供するものとして優れてい
る．しかも，装置の全体構成としては，ブロックの先端
側に試料採取容器を接続すると共に，後端側に保護筒を
接続するものであるから，従来のような多数の小部品を
必要とすることなく，全体構成が簡素化されるものとし
有利である．更に，ブロックに温度センサー保持孔を設
け，温度センサーを直接的又は間接的に該孔に保持せし
める等，該ブロックに多機能を具備せしめ，部品のユニ
ット化が可能とされるものであるから，組立工程を簡素
化し，低コストにて提供できる．即ち，ブロックは，温
度センサーの組付けのみならず，従来は紙管に穿設され
ていた試料流入口や従来は紙管内に装入した別部材によ
り形成されていた流路を，予めブロックに一体に成形し
たユニットを構成しているので，このようなユニットと
してのブロックを先端保護筒と基部保護筒の間に介装せ
しめるだけで簡単に装置全体の組立てを行うことがで
き，製造組立に際する作業能率を大幅に向上できる．し
かも，先端保護筒及び基部保護筒との接続に際しても，
ブロックの両端小径部を嵌着する構成であるから，作業
が容易であると共に強固な結合が可能であり，更に，ブ
ロックの大径部を両保護筒の間に配置せしめ，該大径部
に試料流入口を設けた構成であるから，該試料流入口の
位置決め等を要しないという効果がある．

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示す縦断面図，第２図は
同実施例に於けるブロックと試料採取容器を示す斜視
図，第３図は第２実施例の要部を示す縦断面図，第４図
は同仕切板の斜視図，第５図は第３実施例の要部を示す
縦断面図，第６図は同仕切板の斜視図である． １……試料採取装置，２……ブロック，３……試料採取
容器，４……基部保護筒，１１……流入口，１２……流
路，１３……保持孔，１４……仕切壁，２１……コネク
タ，２２……温度センサー，２３……焼失用シート，２
４……先端側保護筒．

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】保護筒の内部に設けた試料採取容器に対し
   て，該保護筒の側部に形成した試料流入口を該保護筒の
   内部に構成した流路を介して連通せしめて成る溶融金属
   の試料採取装置において： 分割された先端保護筒（２４）及び基部保護筒（４）
   と，両保護筒（２４），（４）の間に介装されたブロッ
   ク（２）と，先端保護筒（２４）に内装された試料採取
   容器（３）とから構成され； 前記ブロック（２）は，先端保護筒（２４）と基部保護
   筒（４）の間に配置される大径部（５）と，該大径部
   （５）の両端に突設されてそれぞれ先端保護筒（２４）
   及び基部保護筒（４）に嵌着される小径部（６），
   （７）とを一体に成形し，前記大径部（５）の側部に形
   成された試料流入口（１１）から軸方向に延長されて試
   料採取容器（３）に連通せしめられる流路（１２）と，
   該流路（１２）から隔てられてブロック（２）を軸方向
   に貫通し且つ試料採取容器（３）内に開口する温度セン
   サー保持孔（１３）とを形成し，該温度センサー保持孔
   （１３）を介して試料採取容器（３）内に臨む温度セン
   サー（２２）を保持せしめて成る； ことを特徴とする溶融金属の試料採取装置．