JPH10318948A - Method and apparatus for analyzing nonmetallic inclusions in metal - Google Patents

Method and apparatus for analyzing nonmetallic inclusions in metal

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JPH10318948A
JPH10318948A JP9129870A JP12987097A JPH10318948A JP H10318948 A JPH10318948 A JP H10318948A JP 9129870 A JP9129870 A JP 9129870A JP 12987097 A JP12987097 A JP 12987097A JP H10318948 A JPH10318948 A JP H10318948A
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JP
Japan
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metal
inclusions
sample
amount
analysis
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JP9129870A
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Japanese (ja)
Inventor
Hideaki Yamamura
英明 山村
Yoshiyuki Uejima
良之 上島
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Publication date
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  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
  • Sampling And Sample Adjustment (AREA)
  • Investigating And Analyzing Materials By Characteristic Methods (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、金属中の介在物の組成、量の定量
評価を精度高く、かつ迅速に行なう方法及びその装置を
提供する。 【解決手段】 コールドクルーシブル浮遊溶解によっ
て、溶解金属内に含有する非金属介在物を溶解金属表面
に移動させ、次いで溶解金属を凝固した後、その表面に
X線を照射し、発生した特性X線を波長分散型分光器を
用いた蛍光X線分析法により、非金属介在物を構成する
元素量を測定する金属中の非金属介在物分析方法。及び
昇降機構16下部に凝固金属保持器13を回転自在に設
け、該昇降機構16上部を凝固金属搬送機構17に係合
するとともに、溶解装置2と蛍光X線分析装置18間を
移動自在に構成した金属中の非金属介在物分析装置であ
る。
(57) Abstract: The present invention provides a method and an apparatus for accurately and quickly performing quantitative evaluation of the composition and amount of inclusions in a metal. SOLUTION: Non-metallic inclusions contained in the molten metal are moved to the surface of the molten metal by cold crucible floating melting, and then the molten metal is solidified. The method for analyzing non-metallic inclusions in metal, wherein the amount of elements constituting the non-metallic inclusions is measured by X-ray fluorescence analysis using a wavelength dispersive spectrometer. A solidified metal holder 13 is rotatably provided below the elevating mechanism 16, and the upper part of the elevating mechanism 16 is engaged with the solidified metal transport mechanism 17, and is movable between the melting device 2 and the X-ray fluorescence analyzer 18. It is an apparatus for analyzing non-metallic inclusions in metals.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、金属中の非金属介
在物分析方法及び装置に関するものである。
The present invention relates to a method and an apparatus for analyzing nonmetallic inclusions in metals.

【0002】[0002]

【従来の技術】金属中の非金属介在物の評価方法とし
て、Turkdogan Symposium Pro
ceedings、p105−112(1994)にコ
ールドクルーシブル浮揚溶解法で金属片を溶解し、表面
に排出させた介在物を電子顕微鏡で観察する方法が開示
されている。また、特開平7−239327号公報に
は、コールドクルーシブル浮遊溶解法で溶解・凝固させ
た金属片の表面に排出した介在物集合体の面積によって
金属の清浄度を評価する方法が開示されている。
2. Description of the Related Art Turkdogan Symposium Pro is a method for evaluating nonmetallic inclusions in metals.
Ceedings, p105-112 (1994), discloses a method of dissolving a metal piece by a cold crucible levitation melting method and observing inclusions discharged on the surface with an electron microscope. Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-239327 discloses a method for evaluating the cleanliness of a metal based on the area of the inclusion aggregate discharged onto the surface of a metal piece melted and solidified by the cold crucible floating melting method. .

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】Turkdogan
Symposium Proceedings、p10
5−112(1994)には、コールドクルーシブルそ
のもの特性によって評価方法としての問題点を指摘して
いるのみで、工業的に安価かつ迅速に、金属表面の広い
範囲の非金属介在物を評価する方法のものではない。ま
た、特開平7−239327号公報に記載の介在物の面
積によって評価する方法においては、総量の評価はある
程度可能であるが、低融点のスラグ系やパウダー系の介
在物は変形や合体を起こすために評価が困難であり、ア
ルミナのような高融点介在物は分析可能であるが、アル
ミナにおいても溶解条件によっては表面に移動した非金
属介在物の凝集の仕方が異なり、 同じ非金属介在物量で
も測定値に差が生じることがある等の課題がある。本発
明方法は、このような課題を有利に解決するためなされ
たものであり、非金属介在物の総量および構成主成分の
量を精度よく、かつ迅速に分析することができる装置お
よび方法を提供することを目的とするものである。
[Problems to be Solved by the Invention] Turkdogan
Symposium Proceedings, p10
5-112 (1994) merely points out a problem as an evaluation method based on the characteristics of the cold crucible itself, and is an industrially inexpensive and quick method for evaluating non-metallic inclusions over a wide range of metal surfaces. Not a thing. Further, in the method of evaluating by the area of inclusions described in JP-A-7-239327, the total amount can be evaluated to some extent, but slag-based or powder-based inclusions having a low melting point cause deformation or coalescence. Therefore, high melting point inclusions such as alumina can be analyzed.However, even in alumina, the manner of aggregation of nonmetallic inclusions transferred to the surface differs depending on the dissolution conditions. However, there are problems such as a difference in measured values. The method of the present invention has been made to advantageously solve such problems, and provides an apparatus and method capable of accurately and quickly analyzing the total amount of nonmetallic inclusions and the amount of constituent main components. It is intended to do so.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明の特徴とするとこ
ろは、溶解金属内に含有する非金属介在物を溶解金属表
面に移動させ、次いで溶解金属を凝固した後、その表面
にX線を照射し、発生した特性X線を波長分散型分光器
を用いた蛍光X線分析法により、非金属介在物を構成す
る元素量を測定することを特徴とする金属中の非金属介
在物分析方法。及び昇降機構下部に凝固金属保持器を回
転自在に設け、該昇降機構上部を凝固金属搬送機構に係
合するとともに、溶解装置と蛍光X線分析装置間を移動
自在に構成したことを特徴とする金属中の非金属介在物
分析装置である。
A feature of the present invention is that nonmetallic inclusions contained in a molten metal are moved to the surface of the molten metal, and then the solidified molten metal is irradiated with X-rays. A method for analyzing non-metallic inclusions in a metal, which comprises irradiating and generating characteristic X-rays by X-ray fluorescence analysis using a wavelength dispersive spectrometer to measure the amount of elements constituting the non-metallic inclusions. . And a solidified metal holder rotatably provided at the lower part of the elevating mechanism, wherein the upper part of the elevating mechanism is engaged with the solidified metal transport mechanism, and is movable between the melting device and the X-ray fluorescence analyzer. This is a device for analyzing non-metallic inclusions in metals.

【0005】[0005]

【発明の実施の形態】本発明者らは、従来は鋼等の平均
組成・成分を分析する手法である蛍光X線分析によっ
て、コールドクルーシブル浮揚溶解後のサンプル表面を
分析することにより、鋼中またはアルミニウム中等の非
金属介在物量を分析(評価)することを開発したもので
ある。即ち、通常、蛍光X線分析では、X線が透過する
金属表面近傍の平均組成の分析を行うので、金属中に散
在している低濃度の介在物の定量評価は困難であるが、
浮遊溶解によってるつぼからの汚染なく金属中の介在物
を表面に集めることにより、蛍光X線分析で金属中介在
物量の定量分析(評価)が可能となる。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present inventors analyzed the sample surface after cold crucible levitation melting by X-ray fluorescence analysis, which is a technique for analyzing the average composition and components of steel or the like. Alternatively, it has been developed to analyze (evaluate) the amount of nonmetallic inclusions in aluminum or the like. That is, usually, in the fluorescent X-ray analysis, since the average composition near the metal surface through which X-rays are transmitted is analyzed, it is difficult to quantitatively evaluate low-concentration inclusions scattered in the metal,
By collecting inclusions in the metal on the surface without contamination from the crucible by floating dissolution, quantitative analysis (evaluation) of the amount of inclusions in the metal by X-ray fluorescence analysis becomes possible.

【0006】浮遊溶解によって金属表面に集められた介
在物は、表面の一点に集めることは困難であり、金属の
上面や側面の広い範囲に渡って存在している。このよう
に広い範囲に渡って散在している介在物量を分析するに
あたって、従来の介在物が存在する面積を測定する方法
では、散在する介在物面積の位置を変えながら測定して
いく必要があり、測定に長時間を要する。また、このよ
うな方法においては、存在する元素が判らないので介在
物の種類別の量を評価することができない。一方、元素
を分析する方法として、従来から介在物の組成分析に用
いられてきた走査型電子顕微鏡のエネルギー分散型測定
装置で介在物量を測定する方法では、個々の介在物の組
成を分析しながら全ての介在物を分析していくことにな
り、膨大な時間が必要となる。
[0006] Inclusions collected on the metal surface by floating dissolution are difficult to collect at one point on the surface, and exist over a wide range of the top and side surfaces of the metal. In analyzing the amount of inclusions scattered over such a wide range, in the conventional method of measuring the area where inclusions exist, it is necessary to measure while changing the position of the area of the scattered inclusions. It takes a long time to measure. In addition, in such a method, the amount of each type of inclusion cannot be evaluated because the existing element is not known. On the other hand, as a method of analyzing elements, in the method of measuring the amount of inclusions with an energy dispersive measurement device of a scanning electron microscope, which has been conventionally used for the composition analysis of inclusions, the composition of each inclusion is analyzed. Analysis of all inclusions requires a huge amount of time.

【0007】蛍光X線分析は、1 次X線を金属(試料)
に照射して、その照射範囲内(面積、深さ)にある試料
中の元素により発生する特性X線の強度を検出器で測定
することにより、非金属介在物の凝集の仕方や形状に影
響されずに特性X線の強度は介在物量に対応するので、
変形や合体を起こしやすいスラグ系やパウダー系の介在
物を正確に分析(評価)することができる。特に、アル
ミナにおいては、溶解条件によって生じる介在物凝集の
差による測定誤差が生じず、従来の介在物面積測定法に
比べて精度が著しく向上する。また、蛍光X線分析で
は、照射するX線の面積を広くすれば、広範囲の分析が
一度にできるので、コールドクルーシブル溶解試料に散
在する介在物の分析を迅速に行うことが可能である。
In X-ray fluorescence analysis, primary X-rays are converted to metal (sample).
And the shape and shape of non-metallic inclusions by measuring the intensity of characteristic X-rays generated by elements in the sample within the irradiation range (area, depth) with a detector Instead, the intensity of characteristic X-rays corresponds to the amount of inclusions,
It is possible to accurately analyze (evaluate) slag-based or powder-based inclusions that are likely to be deformed or coalesced. In particular, in the case of alumina, no measurement error occurs due to the difference in inclusion agglomeration caused by dissolution conditions, and the accuracy is significantly improved as compared with the conventional inclusion area measurement method. In the fluorescent X-ray analysis, if the area of the irradiated X-rays is increased, a wide range of analysis can be performed at a time, so that the inclusions scattered in the cold crucible dissolved sample can be quickly analyzed.

【0008】さらに、蛍光X線分析で、試料中の元素と
量が同時に分析できるので、個々の介在物を分析するこ
となく、溶解した金属(試料)の表面を蛍光X線分析に
より分析することで、介在物の成分と量を同時に迅速に
分析することができる。蛍光X線で分析する金属部位と
しては、介在物がサンプルの表面上に移動集合した部位
のみでよいが、溶解後の金属サンプル側面の表面部に帯
状に集合する場合には、サンプルを回転させることで、
1次X線を介在物の存在する帯状部分に沿って照射こと
ができ、集合した介在物を効率よく測定することができ
る。
Furthermore, since the elements and amounts in a sample can be simultaneously analyzed by X-ray fluorescence analysis, the surface of a dissolved metal (sample) is analyzed by X-ray fluorescence analysis without analyzing individual inclusions. Thus, the components and amounts of the inclusions can be rapidly analyzed simultaneously. As the metal part to be analyzed by the fluorescent X-ray, only the part where the inclusions move and assemble on the surface of the sample may be used. However, if the metal part assembles in a band shape on the side surface of the metal sample after dissolution, the sample is rotated. By that
Primary X-rays can be irradiated along the belt-like portion where the inclusions exist, and the aggregated inclusions can be measured efficiently.

【0009】蛍光X線分析装置のX線検出器としては、
Si半導体等を用いたエネルギー分散型と分光結晶を用
いた波長分散型とがあるが、波長分散型は分析する元素
の感度が高くなるように分光結晶を選ぶことができるの
で、例えば、軽元素の分析感度がよいRAP(フタル酸
水素ルビジウム)等の分光結晶を用いることでO、F、
Na、Mg、Al、Si、Caといった介在物中に含ま
れる軽元素の量を波長分散型では精度よく測定でき微量
のスラグ系やパウダー系の介在物量を正確に評価するこ
とが可能となる。
As an X-ray detector of a fluorescent X-ray analyzer,
There are an energy dispersive type using a Si semiconductor or the like and a wavelength dispersive type using a dispersive crystal. In the wavelength dispersive type, a dispersive crystal can be selected so as to increase the sensitivity of the element to be analyzed. By using a spectral crystal such as RAP (Rubidium hydrogen phthalate) with good analytical sensitivity, O, F,
The amount of light elements contained in inclusions such as Na, Mg, Al, Si, and Ca can be accurately measured by the wavelength dispersion type, and the amount of minute amounts of slag or powder inclusions can be accurately evaluated.

【0010】コールドクルーシブル浮揚溶解によって、
金属(試料)表面に移動集合した非金属介在物を迅速に
蛍光X線分析装置に搬送するために、本発明において
は、るつぼから浮揚溶解・冷却凝固後の試料を取り出す
装置として、例えば磁石または吸盤等のサンプル保持器
を付設した昇降機構(シリンダー等)によって、サンプ
ルを吸着して取り出し、 るつぼ近傍に設けた蛍光X線分
析装置に搬送する。そのとき、非金属介在物の集合部位
を分析用X線照射位置に位置決めするための位置設定機
構、サンプルを傾ける機構を有するハンドリング装置等
から構成することができる。また、このようなハンドリ
ング装置にサンプル回転機構を設けて、サンプルを回転
させながら介在物を分析するように構成することが好ま
しい。さらに、ハンドリング装置により蛍光X線分析装
置に設置した試料回転装置の試料保持パッド部分に搬送
し、該パッドでサンプルを固定して回転させながら分析
してもよい。このような構成によって効率よく分析で
き、介在物量の迅速な分析ができる。
[0010] By cold crucible levitation melting,
In order to quickly transport the non-metallic inclusions moving and assembled to the metal (sample) surface to the X-ray fluorescence spectrometer, in the present invention, as a device for taking out a sample after levitation melting / cooling and solidification from a crucible, for example, a magnet or A sample is sucked and taken out by an elevating mechanism (cylinder or the like) provided with a sample holder such as a suction cup, and is conveyed to a fluorescent X-ray analyzer provided near the crucible. At this time, it can be constituted by a position setting mechanism for positioning the collection site of the non-metallic inclusions at the X-ray irradiation position for analysis, a handling device having a mechanism for tilting the sample, and the like. In addition, it is preferable that a sample rotating mechanism is provided in such a handling device so as to analyze inclusions while rotating the sample. Further, the sample may be transferred to a sample holding pad portion of a sample rotating device installed in the X-ray fluorescence analyzer by a handling device, and the sample may be fixed and rotated by the pad for analysis. With such a configuration, analysis can be performed efficiently, and the amount of inclusions can be quickly analyzed.

【0011】[0011]

【実施例】次に、本発明装置の実施例を挙げる。図1に
示すような、非酸化雰囲気として不活性ガスあるいは減
圧の雰囲気1を制御できる容器内2に、図2(a)、
(b)に示すような周方向に分割された金属セグメント
3で構成され、上面が解放、下面が閉塞された水冷機構
4を有する金属るつぼ(コールドクルーシブル) 5を配
置する。るつぼ5は、高周波発信機6で与えられる高周
波電流7が流されるコイル8によって取り囲まれてい
る。対象となる予め、重量を測定した金属サンプル9を
るつぼ5内に置き、誘導コイル8に電流7を流すと、発
生した電磁力10により金属9は溶解し、るつぼ5内で
浮揚する。非金属介在物は溶解金属9より比重が軽く、
かつ誘導された電磁力10が溶融金属9を内側に押す力
に対する反作用が非金属介在物に作用し、浮揚体外周1
1に移動する。一定時間後、誘導コイル8に流す電流7
を切ると、溶解金属9は凝固し、 非金属介在物は浮揚体
表面に集合し、島状の集合体12となる。
Next, an embodiment of the present invention will be described. As shown in FIG. 1, in a container 2 capable of controlling an inert gas or a reduced pressure atmosphere 1 as a non-oxidizing atmosphere, FIG.
A metal crucible (cold crucible) 5 having a water cooling mechanism 4 which is constituted by metal segments 3 divided in the circumferential direction as shown in FIG. The crucible 5 is surrounded by a coil 8 through which a high-frequency current 7 provided by a high-frequency transmitter 6 flows. When a target metal sample 9 whose weight is measured in advance is placed in the crucible 5 and an electric current 7 is applied to the induction coil 8, the metal 9 is melted by the generated electromagnetic force 10 and floats in the crucible 5. Non-metallic inclusions have a lower specific gravity than molten metal 9,
In addition, a reaction to the force by which the induced electromagnetic force 10 pushes the molten metal 9 inward acts on the non-metallic inclusion, and
Move to 1. After a certain time, the current 7 flowing through the induction coil 8
, The molten metal 9 solidifies, and the nonmetallic inclusions gather on the surface of the floating body to form an island-like aggregate 12.

【0012】金属サンプル9冷却後、容器2蓋24を開
け、図3に示すような昇降機構(シリンダー)16の上
部をサンプル搬送機構(シリンダー)17に係合し、該
昇降機構16の下部にモーター15をかいして回転軸1
4を設け、この回転軸14先端に設けたサンプル保持器
13(磁石)によって、るつぼ5内の金属サンプル9を
吸着した後、昇降機構16を操作して上昇せしめ、容器
2から取り出す。しかる後、サンプル搬送機構17を操
作して昇降機構16を蛍光X線分析装置18へ移動し、
次いで昇降機構16を操作して、金属サンプル9を蛍光
X線分析装置18内の分析位置へ降下する。位置決めし
た後モーター15によって回転軸14を回転して、金属
サンプル9を回転しつつ、金属サンプル9の非金属介在
物の集合体12位置にX線管19から1次X線22を照
射して、照射された部分から発生する特性X線23を、
RAP(フタル酸水素ルビジウム)を分光結晶20とし
て用いた検出器21により、金属サンプル9中の介在物
を分析する。
After the metal sample 9 is cooled, the lid 24 of the container 2 is opened, and the upper part of the elevating mechanism (cylinder) 16 as shown in FIG. Rotating shaft 1 with motor 15
After the metal sample 9 in the crucible 5 is adsorbed by the sample holder 13 (magnet) provided at the tip of the rotating shaft 14, the lifting mechanism 16 is operated to raise the metal sample 9 and take it out of the container 2. Thereafter, the sample transport mechanism 17 is operated to move the elevating mechanism 16 to the X-ray fluorescence analyzer 18,
Next, the elevating mechanism 16 is operated to lower the metal sample 9 to the analysis position in the X-ray fluorescence analyzer 18. After the positioning, the rotating shaft 14 is rotated by the motor 15, and the primary X-rays 22 are irradiated from the X-ray tube 19 to the position of the aggregate 12 of the nonmetallic inclusions of the metal sample 9 while rotating the metal sample 9. , The characteristic X-rays 23 generated from the irradiated part,
Inclusions in the metal sample 9 are analyzed by a detector 21 using RAP (rubidium hydrogen phthalate) as the spectral crystal 20.

【0013】次に、本発明方法の実施例を挙げる。 実施例1 金属試料として、連続鋳造機で幅1400mm、厚み2
45mmの鋳型により、 鋳造速度1.8m/分で鋳造し
た低炭素アルミキルド鋼の鋳片より、鋳片幅方向1/4
および1/2部より、鋳造方向に20mm、厚み方向に
20mm、幅方向に30mmのサンプルを採取し、内径
40mm、深さ40mm、上端より20mmから40m
mまでは半球状の断面形状をもち、周方向に8分割され
た金属セグメントからなるコールドクルーシブルを用い
て大気圧Ar雰囲気下で誘導コイルに30kWの電力を
与えて溶解し、 溶解後5分保持し、金属試料中の非金属
介在物を表面へ移動させた後、電力を直ちに落として凝
固させた。
Next, examples of the method of the present invention will be described. Example 1 As a metal sample, a width of 1400 mm and a thickness of 2 was obtained using a continuous casting machine.
From a low carbon aluminum killed steel slab that was cast at a casting speed of 1.8 m / min using a 45 mm mold, the slab width direction was 1/4.
And a half part, a sample of 20 mm in the casting direction, 20 mm in the thickness direction, and 30 mm in the width direction is collected, and has an inner diameter of 40 mm, a depth of 40 mm, and an upper end of 20 to 40 m.
Up to m, the induction coil is melted by applying a power of 30 kW to the induction coil in an Ar atmosphere at atmospheric pressure using a cold crucible composed of metal segments divided into eight in the circumferential direction and having a hemispherical cross-sectional shape. Then, after the nonmetallic inclusions in the metal sample were moved to the surface, the power was immediately dropped to solidify.

【0014】凝固した試料表面に島状に集合した非金属
介在物をRAP(フタル酸水素ルビジウム)を分光結晶
として用いた波長分散型蛍光X線装置で分析した。1 次
X線強度を50kV、1μA、照射経を15mm、照射
時間を60秒として測定を行った。試料表面の島状の介
在物部分を全て測定するためにX線照射位置をずらして
5回分析を行って得られたAl,Si,Ca,Na等の
特性X線強度から試料中のアルミナ、カルシア、酸化ナ
トリウムの含有量を測定した。また、従来の分析方法と
して蛍光X線で測定したサンプルの島状の非金属介在物
部分を映像解析装置により面積を測定するとともに、走
査型電子顕微鏡のエネルギー分散型測定装置で組成を測
定した。
The non-metallic inclusions collected in the form of islands on the solidified sample surface were analyzed with a wavelength dispersive X-ray fluorescence apparatus using RAP (rubidium hydrogen phthalate) as a spectral crystal. The measurement was performed with a primary X-ray intensity of 50 kV, 1 μA, an irradiation length of 15 mm, and an irradiation time of 60 seconds. From the characteristic X-ray intensity of Al, Si, Ca, Na, etc. obtained by performing the analysis five times with the X-ray irradiation position shifted to measure all the island-like inclusions on the sample surface, the alumina, The contents of calcia and sodium oxide were measured. Further, as a conventional analysis method, the area of the island-shaped nonmetallic inclusion portion of the sample measured by X-ray fluorescence was measured by an image analyzer, and the composition was measured by an energy dispersive analyzer of a scanning electron microscope.

【0015】図4、図5、図6に実施例1により分析し
た結果と、従来の分析方法で分析した分析結果の比較を
示す。実施例1の分析結果は、走査型電子顕微鏡による
分析結果とよい相関を示しており、図7に示した主とし
てアルミナ量を測定している映像解析装置による介在物
面積測定結果と走査型電子顕微鏡によるアルミナ分析結
果との関係に比べて精度が向上している。なお、図4〜
図7においては、アルミナ量、カルシア量、酸化ナトリ
ウム量、介在物量の最大値を10としたときの相対値を
示した。また、所要時間も10分と走査型電子顕微鏡に
よる介在物組成分析法の66分に比べて約1/7に短縮
された。
FIGS. 4, 5 and 6 show a comparison between the results analyzed by Example 1 and the results analyzed by the conventional analysis method. The analysis result of Example 1 shows a good correlation with the analysis result by the scanning electron microscope, and the inclusion area measurement result by the image analyzer mainly measuring the amount of alumina shown in FIG. 7 and the scanning electron microscope The accuracy is improved as compared with the relationship with the alumina analysis result by the method. In addition, FIG.
FIG. 7 shows relative values when the maximum value of the amount of alumina, the amount of calcia, the amount of sodium oxide, and the amount of inclusions is set to 10. Further, the required time was 10 minutes, which was reduced to about 1/7 compared to 66 minutes of the inclusion composition analysis method using a scanning electron microscope.

【0016】実施例2 金属試料として、幅1400mm、厚み245mmの鋳
型により、 鋳造速度1.8m/分で連続鋳造した低炭素
アルミキルド鋼の鋳片より、鋳片幅方向1/4および1
/2部より、鋳造方向に20mm、厚み方向に20m
m、幅方向に30mmのサンプルを採取し、 内径40m
m、深さ40mm、上端より20mmから40mmまで
は半球状の断面形状をもつ、周方向に8分割された金属
セグメントからなるコールドクルーシブルを用いて大気
圧Ar雰囲気下で誘導コイルに30kWの電力を与えて
溶解し、 溶解後5分保持し、金属試料中の非金属介在物
を表面へ移動させた後、20秒間かけて電力を落として
凝固させた。
Example 2 As a metal sample, a low carbon aluminum killed steel slab continuously cast at a casting speed of 1.8 m / min using a mold having a width of 1400 mm and a thickness of 245 mm was used.
/ 2 parts, 20mm in casting direction, 20m in thickness direction
m, take a 30mm sample in the width direction, inner diameter 40m
m, a depth of 40 mm, and a hemispherical cross-sectional shape from 20 mm to 40 mm from the upper end, using a cold crucible consisting of eight metal segments divided in the circumferential direction, applying 30 kW of power to the induction coil under an atmospheric pressure Ar atmosphere. The solution was applied and dissolved, held for 5 minutes after dissolution, and after the nonmetallic inclusions in the metal sample were moved to the surface, the power was dropped for 20 seconds to solidify.

【0017】サンプル冷却後、溶解装置の蓋を開け、先
端に電磁石をつけた上下および左右に移動することので
きる腕を持つハンドリング装置によってサンプルをるつ
ぼ内から取り出し、るつぼ近傍に設置された波長分散型
の蛍光X線分析装置まで搬送し、ハンドリング装置に設
けた回転機構により回転されながら非金属介在物の集合
位置に1次X線を照射して照射された部分より発生する
特性X線をRAP(フタル酸水素ルビジウム)を分光結
晶として用いた分光器により測定した。
After cooling the sample, the lid of the dissolving device is opened, the sample is taken out of the crucible by a handling device having an electromagnet attached to the tip and capable of moving up and down and right and left, and the wavelength dispersion set near the crucible is set. Of the non-metallic inclusions is irradiated with primary X-rays while being rotated by a rotation mechanism provided in the handling device, and the characteristic X-rays generated from the irradiated portions are RAP (Rubidium hydrogen phthalate) was measured by a spectroscope using a spectroscopic crystal.

【0018】凝固した試料表面に島状に集合した非金属
介在物を、試料中心軸の回りに回転可能なように波長分
散型蛍光X線分析装置に設置した試料回転装置のパッド
および磁石で固定し、回転速度6rpmで回転させなが
ら、1 次X線強度を50kV、1μA、照射経を15m
m、照射時間を120秒として測定を行った。Al,S
i,Ca,Na等の特性X線強度から試料中のアルミ
ナ、カルシア、酸化ナトリウムの含有量を測定した。ま
た、従来の分析方法として蛍光X線装置で測定したサン
プルの島状の非金属介在物部分を走査型電子顕微鏡のエ
ネルギー分散型測定装置で測定した。
Non-metallic inclusions gathered in the form of islands on the solidified sample surface are fixed by pads and magnets of a sample rotating device installed in a wavelength dispersive X-ray fluorescence analyzer so as to be rotatable around the central axis of the sample. Then, while rotating at a rotation speed of 6 rpm, the primary X-ray intensity is 50 kV, 1 μA, and the irradiation wavelength is 15 m.
m and irradiation time were set to 120 seconds. Al, S
The contents of alumina, calcia, and sodium oxide in the sample were measured from characteristic X-ray intensities such as i, Ca, and Na. As a conventional analysis method, an island-shaped nonmetallic inclusion portion of a sample measured by a fluorescent X-ray device was measured by an energy dispersive measuring device of a scanning electron microscope.

【0019】図8、図9、図10に示すように実施例2
により分析した結果と、走査型電子顕微鏡による分析結
果とはよい相関を示した。また所要時間も5分と走査型
電子顕微鏡による介在物組成分析法の66分に比べて約
1/13に短縮された。なお、図8〜図10において
は、アルミナ量、カルシア量、酸化ナトリウム量の最大
値を10としたときの相対値を示した。
As shown in FIGS. 8, 9 and 10, the second embodiment
And the result of the scanning electron microscope showed a good correlation. In addition, the required time was 5 minutes, which was reduced to about 1/13 compared to 66 minutes of the inclusion composition analysis method using a scanning electron microscope. 8 to 10 show relative values when the maximum value of the amount of alumina, the amount of calcia, and the amount of sodium oxide is set to 10.

【0020】[0020]

【発明の効果】本発明方法によれば、金属中の介在物の
組成、量の定量評価を精度高く、かつ迅速に行なうこと
ができるので、適切な介在物減少対策を効率よく実施で
き、品質を向上することができる。 また、製造ラインへ
のオンライン組み込みによる品質評価・判定が可能とな
り、製品製造工程の効率化ができる等の優れた効果が得
られ、工業的な効果はきわめて大きい。
According to the method of the present invention, the composition and amount of inclusions in a metal can be quantitatively evaluated with high accuracy and speedy, so that appropriate measures for reducing inclusions can be implemented efficiently and quality can be improved. Can be improved. In addition, quality evaluation and judgment can be performed by incorporation into a production line on-line, and excellent effects such as efficiency of a product manufacturing process can be obtained, and the industrial effect is extremely large.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】コールドクルーシブル浮揚溶解装置の要部の側
面図である。
FIG. 1 is a side view of a main part of a cold crucible flotation melting apparatus.

【図2】るつぼの例を示す図であり、(a)は平面図、
(b)は立面断面図である。
FIG. 2 is a diagram showing an example of a crucible, (a) is a plan view,
(B) is an elevation sectional view.

【図3】本発明装置の実施例を示す側面図である。FIG. 3 is a side view showing an embodiment of the device of the present invention.

【図4】蛍光X線分析法と走査型顕微鏡エネルギー分散
型分析法による金属中のアルミナ量の分析関係を示す図
表である。
FIG. 4 is a chart showing an analysis relationship of an amount of alumina in a metal by a fluorescent X-ray analysis method and a scanning microscope energy dispersive analysis method.

【図5】蛍光X線分析法と走査型顕微鏡エネルギー分散
型分析法による金属中のカルシア量の分析関係を示す図
表である。
FIG. 5 is a chart showing an analysis relationship of the amount of calcia in a metal by a fluorescent X-ray analysis method and a scanning microscope energy dispersive analysis method.

【図6】蛍光X線分析法と走査型顕微鏡エネルギー分散
型分析法による金属中の酸化ナトリウム量の分析関係を
示す図表である。
FIG. 6 is a table showing an analysis relationship of the amount of sodium oxide in a metal by a fluorescent X-ray analysis method and a scanning microscope energy dispersive analysis method.

【図7】走査型顕微鏡エネルギー分散型分析法で測定し
たアルミナ量と映像解析法で測定した面積との関係を示
す図表である。
FIG. 7 is a table showing the relationship between the amount of alumina measured by a scanning microscope energy dispersive analysis method and the area measured by an image analysis method.

【図8】蛍光X線分析法と走査型顕微鏡エネルギー分散
型分析法による金属中のアルミナ量の分析関係を示す図
表である。
FIG. 8 is a table showing the analysis relationship of the amount of alumina in a metal by X-ray fluorescence analysis and energy dispersive analysis under a scanning microscope.

【図9】蛍光X線分析法と走査型顕微鏡エネルギー分散
型分析法による金属中のカルシア量の分析関係を示す図
表である。
FIG. 9 is a table showing the analysis relationship of the amount of calcia in metal by X-ray fluorescence analysis and energy dispersive analysis under a scanning microscope.

【図10】蛍光X線分析法と走査型顕微鏡エネルギー分
散型分析法による金属中の酸化ナトリウム量の分析関係
を示す図表である。
FIG. 10 is a chart showing an analysis relationship of an amount of sodium oxide in a metal by a fluorescent X-ray analysis method and a scanning microscope energy dispersive analysis method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 雰囲気 2 容器(溶解装置) 3 周方向に分割された金属セグメント 4 水冷機構 5 水冷金属るつぼ 6 高周波発信器 7 高周波電流 8 誘導コイル 9 金属サンプル 10 電磁力 11 金属片溶融体外周 12 介在物の島状集合体 13 サンプル保持器 14 回転軸 15 モーター 16 昇降機構 17 サンプル搬送機構 18 蛍光X線分析装置 19 X線管 20 分光結晶 21 検出器 22 1次X線 23 特性X線 24 容器の蓋 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Atmosphere 2 Container (melting apparatus) 3 Metal segment divided in the circumferential direction 4 Water-cooling mechanism 5 Water-cooled metal crucible 6 High-frequency oscillator 7 High-frequency current 8 Induction coil 9 Metal sample 10 Electromagnetic force 11 Metal piece melt outer periphery 12 Inclusion Island-like assembly 13 Sample holder 14 Rotary axis 15 Motor 16 Lifting mechanism 17 Sample transport mechanism 18 X-ray fluorescence analyzer 19 X-ray tube 20 Spectral crystal 21 Detector 22 Primary X-ray 23 Characteristic X-ray 24 Container lid

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 コールドクルーシブル浮遊溶解法により
非酸化性雰囲気内で溶解して、溶解金属内に含有する非
金属介在物を溶解金属表面に移動させ、次いで溶解金属
を凝固した後、その表面にX線を照射し、発生した特性
X線を波長分散型分光器を用いた蛍光X線分析法によ
り、非金属介在物を構成する元素量を測定することを特
徴とする金属中の非金属介在物分析方法。
Claims: 1. Dissolving in a non-oxidizing atmosphere by a cold crucible floating melting method to move nonmetallic inclusions contained in the molten metal to the surface of the molten metal, and then solidify the molten metal, Irradiating X-rays and measuring the amount of elements constituting the non-metallic inclusions by X-ray fluorescence analysis using a wavelength-dispersive spectrometer on the generated characteristic X-rays, wherein non-metallic inclusions in the metal are characterized. Object analysis method.
【請求項2】 凝固金属を回転しつつ、その表面にX線
を照射し、発生した特性X線を波長分散型分光器を用い
た蛍光X線分析法により、非金属介在物を構成する元素
量を測定することを特徴とする請求項1に記載の金属中
の非金属介在物分析方法。
2. An element constituting nonmetallic inclusions by irradiating the surface of a solidified metal with X-rays while rotating the solidified metal and subjecting the generated characteristic X-rays to X-ray fluorescence analysis using a wavelength dispersive spectrometer. The method for analyzing nonmetallic inclusions in a metal according to claim 1, wherein the amount is measured.
【請求項3】 昇降機構下部に凝固金属保持器を回転自
在に設け、該昇降機構上部を凝固金属搬送機構に係合す
るとともに、溶解装置と蛍光X線分析装置間を移動自在
に構成したことを特徴とする金属中の非金属介在物分析
装置。
3. A solidified metal holder is rotatably provided at a lower portion of a lifting mechanism, and an upper portion of the lifting mechanism is engaged with a solidified metal transport mechanism, and is movable between a melting device and a fluorescent X-ray analyzer. An apparatus for analyzing non-metallic inclusions in metals, characterized by the following:
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