(57)【要約】      （修正有）【課題】直接分析サンプラーの品質、すなわちそれに応じて得られる直接分析サンプルの品質を改善することのできるサンプラーを提供する。【解決手段】溶湯浴、特に溶融鉄からサンプルを採取するためのサンプラーは、浸漬端部を有するキャリアチューブと、キャリアチューブの前記浸漬端部に配置され、カバープレートとハウジングとを備えるサンプルチャンバアセンブリ７’とを備え、ハウジングは、流入導管のための第１開口部を有する浸漬端部と、ガス連結器のための第２開口部を有する対向端部と、浸漬端部と対向端部との間に延在する第１面２３’であって、第１面は浸漬端部に近接する第１凹部２７’と第２凹部２９’とを有し、第１凹部は分析領域であり、第２凹部は排気領域であり、分析領域の一部は、第１開口部と直接連通しかつ流入導管から溶鋼を受け取るように構成された分配領域を覆う第１面とを備える。【選択図】図４ａ
2020020783.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶湯浴、特に溶融鉄からサンプルを採取するためのサンプラーであって、該サンプラーは、
−浸漬端部を有するキャリアチューブと、
−前記キャリアチューブの前記浸漬端部に配置され、カバープレートとハウジングとを備えるサンプルチャンバアセンブリと
を備え、前記ハウジングは、
−流入導管のための第１開口部を有する浸漬端部と、ガス連結器のための第２開口部を有する対向端部と、
−前記浸漬端部と前記対向端部との間に延在する第１面であって、前記第１面は浸漬端部に近接する第１凹部と第２凹部とを有し、前記第１凹部は分析領域であり、前記第２凹部は排気領域であり、前記分析領域の一部は、前記第１開口部と直接連通しかつ前記流入導管から溶鋼を受け取るように構成された分配領域を覆う第１面と
を備え、
−前記第１凹部は、中央長手方向軸に沿って凹状又は三角形状である断面円形セグメントプロファイルを有し、
−該カバープレート及び該ハウジングは互いに組み合わされて該分配領域、該分析領域及び該排気領域を含むサンプルキャビティを形成するように構成され、それによって、該サンプルキャビティ内に形成された凝固鋼サンプルの分析面が第１平面に配置され、及び
−前記第１開口部及び第２開口部は前記第１平面から離間している、
前記サンプラー。
【請求項２】
前記第２凹部が凹形状又は三角形状である断面円セグメントプロファイルを有し、及び／又は、前記第２凹部の深さが前記第１凹部に向かって連続的に増加する、請求項１に記載のサンプラー。
【請求項３】
前記第１凹部が実質的に均一な深さを有し、又は前記第２凹部に向かって若しくは前記浸漬端部に向かって増加する深さを有する、請求項１又は２に記載のサンプラー。
【請求項４】
前記サンプルキャビティと前記第１及び第２開口部とが共通の長手方向軸に沿って整列している、請求項１〜３のいずれかに記載のサンプラー。
【請求項５】
前記分析領域、前記分配領域及び前記排気領域が複数の連続するセグメントとして構成され、各セグメントが長さ対深さ比を有し、前記複数のセグメントの長さ対深さ比の合計が２５よりも大きい、請求項１〜４のいずれかに記載のサンプラー。
【請求項６】
前記分配領域、前記分析領域及び前記排気領域が複数の連続するセグメントとして構成され、各セグメントが長さ対深さ比を有し、前記セグメントの長さ対深さ比が前記第１開口部からの距離が増加するにつれて連続的に増加する、請求項１〜５のいずれかに記載のサンプラー。
【請求項７】
前記分配領域の端部から前記第２開口部に向かって延在する前記溶鋼の流れ方向において、前記分析領域の少なくとも一部の幅寸法に増加がない、請求項１〜６のいずれかに記載のサンプラー。
【請求項８】
前記分析領域と前記排気領域との全長が２０〜５０ｍｍの間、好ましくは３０ｍｍの長さである、請求項１〜７のいずれかに記載のサンプラー。
【請求項９】
前記分析領域の断面積が前記溶鋼の流れ方向に徐々に先細になり、及び／又は、前記排気領域の断面積が前記溶鋼の流れ方向に徐々に先細になる、請求項１〜８のいずれかに記載のサンプラー。
【請求項１０】
溶湯浴、特に溶融鉄からサンプルを採取するためのサンプラーであって、該サンプラーは、
−浸漬端部を有するキャリアチューブと、
−前記キャリアチューブの前記浸漬端部に配置され、カバープレートとハウジングとを備えるサンプルチャンバアセンブリであって、前記カバープレートは、前記カバープレートと前記ハウジングとの間に実質的に気密シールを設けるように構成されたシール部材を備え、前記シール部材は、サンプルチャンバ内のサンプルのために本質的に非汚染性の材料からなるサンプルチャンバアセンブリと
を備えるサンプラー。
【請求項１１】
前記シール部材、好ましくはガスケットが０．０５ｍｍ〜０．２ｍｍの厚み、好ましくは０．１２ｍｍの厚みを有する、請求項１０に記載のサンプラー。
【請求項１２】
前記非汚性の染材料が非含浸紙材料である、請求項１０又は１１に記載のサンプラー。
【請求項１３】
前記非汚染の材料が合成又は天然エラストマーを含むプリフォームであり、この変形性材料が少なくとも１００℃、好ましくは１２０℃を超える温度に予備硬化される、請求項１０又は１１に記載のサンプラー。
【請求項１４】
前記シール部材が、前記シール部材の少なくとも一部を、前記カバープレートの周りに、特に少なくとも３ｍｍの長さにわたって曲げることによって前記カバープレートに取り付けられる、請求項１０〜１３のいずれかに記載のサンプラー。
【請求項１５】
前記シール部材は、前記サンプルチャンバ内の前記サンプルのために本質的に非汚染性である低粘着性感圧接着剤材料によって前記カバープレートに取り付けられる、請求項１０〜１３のいずれかに記載のサンプラー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
技術分野
本発明は、溶湯浴、特に溶鋼浴又は溶鉄浴からサンプルを採取するためのサンプラーに関する。
【背景技術】
【０００２】
背景技術
溶融状態の金属の処理加工の間に、そのプロセスの様々な段階で、例えばサンプルの化学組成又は金属組織のいずれかの分析又は評価のために溶湯の代表的なサンプルを得ることが必要である。製造及びさらなる処理加工中に溶湯を分析するための様々な方法が当該技術分野において知られている。
【０００３】
歴史的には、凝固金属サンプルの組成は、アークスパーク発光分析（スパーク−ＯＥＳ）装置を使用して決定される場合が多い。スパーク−ＯＥＳシステムは、通常、その迅速な分析時間と固有の精度のため、金属サンプルの化学組成を決定し、かつ、溶湯のプロセスを制御するために最も効果的なシステムである。したがって、スパーク−ＯＥＳ分析は、典型的には溶融製造の進行を制御するために溶湯プロセス中に使用される。
【０００４】
スパーク−ＯＥＳは、組成の知識が望まれる目的サンプルの原子を励起し、励起状態からより低いエネルギー状態までの遷移中に原子によって放射される光子の波長を調べることを伴う。周期律表の各元素は、その原子が励起状態から低エネルギー状態に戻るときに、特徴的な一連の離散波長を放射する。これらの波長を検出及び分析することによって、サンプルの元素組成を検量線に従って決定することができ、それによってスペクトル強度比（すなわち、元素の絶対放射電力／母材の絶対放射電力）と標準サンプル中における元素の濃度との関係が示される。
【０００５】
スペクトル光は、レーザー又はＸ線などの電磁放射線の照射によって生成される場合があるが、一般的には、スパーク−ＯＥＳについて、その元素組成の知識が望まれている目標物に入射するスパーク発生器によって生成される短いスパークによって生成される。この場合、ターゲットは金属サンプルである。スパーク発生器、それらの強度及びそれらのパルス形態は、特定のスパーク−ＯＥＳ装置に応じて変化する。スパークエネルギー入力にかかわらず、このような発光分光計の精度及び信頼性は、サンプルから放射された放射線を受け取るために使用される検出器及び光学系の精度及び品質、並びに金属サンプル自体の均一性に依存することが知られている。
【０００６】
おおまかに言えば、スパーク−ＯＥＳ分析手順は、導電性金属サンプルを、その分析面を下に向けてスパーク−ＯＥＳ機器、すなわち発光分光計のステージの所定の領域に配置することから開始される。具体的には、サンプルを、分光計の分析開口部全体に渡って塞ぐように配置し、アノードをサンプルの分析表面にほぼ当接させる。サンプルの望ましい配置及びアノードと分析表面の近接が達成されたら、アノードと分光計ステージに電気的に接続された導電性金属サンプルとの間にスパークを放つ。ほとんどの場合、この接続は、重力と小さな負荷とを組み合わせて行われる。光学発光分光計の分析開口部は、典型的には幅約１２ｍｍである。この距離は、スパークがアノードと機器ハウジングとの間でアークを発することを防止する。光検出器は、サンプル表面の掘削材料から放射された光を受け取る。アノードと金属サンプルとの間の空間によって部分的に形成されたスパークチャンバは、分析値の誤りとなる空気の進入を防ぐためにアルゴンその他の不活性ガスで連続的にパージされる。
【０００７】
分光計の分析開口部の上に平坦に設置するために、金属サンプルはいかなる延長部も有することができず、金属サンプルの分析表面は滑らかでなければならない。分析面の平面を破壊することになるサンプル又はサンプルハウジングの部分は存在し得ない。サンプルは、分光計の分析開口部全体に渡り、かつ、スパークチャンバの不活性ガスパージを促進し、アノードに向かって連続的なサンプル表面を付与するのに十分に平坦なものでなければならない。
【０００８】
金属の代表的な分析を得るための手順及びプロセスは、Ｉｎ  Ｄｕｌｓｋｉ，Ｔ．Ｒ．Ａ  Ｍａｎｕａｌ  ｆｏｒ  ｔｈｅ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ａｎａｌｙｓｉｓ  ｏｆ  Ｍｅｔａｌｓ（ＡＳＴＭインターナショナル、１９９６年）に記載されているように当該技術分野において周知である。これまで、金属サンプル及びその分析に使用される機器は、互いに独立しているため、一方が他方に影響を与えることはないと一般的に考えられている。
【０００９】
分光写真分析に使用する固体金属のクーポン又はディスクを与える従来のサンプリング装置が知られている。このようなサンプリング装置によって得られる凝固金属クーポンの幾何学的形状及び寸法は、金属の種類や金属組織学的要望に特有なものとなる場合がある。スパーク−ＯＥＳ分析用の浸漬装置によって得られるサンプルの一般的なカテゴリーは、円板又は楕円形の形状及び２８〜４０ｍｍの直径又は長さを有するサンプルである。最も一般的には、このようなサンプルは、約３２ｍｍの直径又は長さ及び４〜１２ｍｍの厚みを有する。ロリポップサンプラーとして一般に知られているいくつかのサンプラーは、使用者の要求に従って、円形から楕円形又はそれより長い範囲にわたる異なる形状のサンプルを製造することができるが、大部分のサンプルは、依然として約３２ｍｍの直径又は長さを有する。二重厚みサンプラーとして一般に知られている他のサンプラーは、同一サンプル内で２つの厚みを組み合わせたものである。
【００１０】
スパーク−ＯＥＳによる分析のために溶湯のサンプルを得るように設計された典型的なサンプリング装置は、サンプリング装置を溶湯浴に浸漬させることにより溶湯で充填されるように構成されたサンプルチャンバ又は金型キャビティを備える。金型キャビティ又はサンプリングチャンバを画定する金型は、典型的には、２部クラムシェル型配置、又はその上下側を平坦なプレートで覆ったリングのいずれかである。金属のサンプルが凝固したら、金型を廃棄し、サンプルを冷却し、実験室に移送し、分析表面を研削し、サンプルを分析のためにスパーク−ＯＥＳに移送するときにさらなる冷却工程を行う。
【００１１】
米国特許第３，６４６，８１６号には、このタイプの使い捨て浸漬サンプラーが記載されており、ここでは、ディスク状サンプルの両方の平坦表面は、より急速な凍結を達成するためのチルプレートと、分析前のクリーンアップをそれほど必要としない一対のさらに滑らかな表面とによって形成される。米国特許第４，２１１，１１７号などの他の従来技術特許文献も同様の概念に関するものであるが、米国特許第４，４０１，３８９号及び第５，４１５，０５２号には、この金属サンプルを他のセンサ（その一つは温度測定センサであることができる）と組み合わせる例が記載されている。
【００１２】
従来のサンプリング装置によって製造されるサンプルは、分光計の開口部に平行な方向において約３２ｍｍの直径を有し、分光計の開口部に垂直な方向において４〜１２ｍｍの厚さを有する。従来の厚さの凝固サンプルは、金属及び非金属の分離がない分析表面を達成するために、０．８〜５ｍｍの鋳造時表面の表面研削を必要とすることが分かっている。従来のサンプルは、分光計の開口部に平行な方向において典型的に少なくとも２８ｍｍの直径を有し、開口部に垂直な方向において典型的に１２ｍｍ未満の厚さを有する幾何学的形状を生じさせるための製造プロセス後にしかこの表面状態を達成することができない。この製造後の形状は、サンプル表面を機械的に研削する分析前製造装置によって取り扱われることが多く、またサンプルを製造から分析及び除去まで進めて次のサンプルを待つロボットマニピュレータによって取り扱うことも便利である。
【００１３】
表面処理の必要性を排除することは、分析時間を短縮し、金属製造者にとって経済的に有利である。この問題に対する様々な解決策が、欧州特許出願公開第３３３６５１３号、欧州特許出願公開第３３３６５１４号、欧州特許出願公開第３３３６５１２号、及び欧州特許出願公開第３３３６５１１号に記載されている。これらの文献は、新たに開発されたタイプの溶湯浸漬サンプラーであり、ＤＡサンプルを製造する直接分析（ＤＡ）サンプラーに関する。ＤＡサンプルは、分析前にいかなる種類の表面処理も必要としないので、タイムリーな化学分析結果の入手可能性という観点と、スパーク−ＯＥＳ分析法を利用することによる実験室の時間節約との両方に関して有意な経済的利益をもたらすことが可能である。特に、上記先行技術は、分析のために提示されたサンプルセクション全体が、表面酸化なしに均一に凝固するように、サンプルキャビティの均一な充填及び溶湯サンプルの急速な冷却を説明する。凝固金属の熱含量は、サンプリングされた金属がサンプリングチャンバの金型から取り出される前に、サンプリングされた金属を室温近くまで低下する。得られるサンプルは、先行技術に記載されたものよりも小さな体積を有するため、不要なほど大きなサンプル体積によって、溶湯サンプルの急速な凝固が妨げられることはない。したがって、欧州特許出願公開第３３３６５１３号、欧州特許出願公開第３３３６５１４号、欧州特許出願公開第３３３６５１２号、及び欧州特許出願公開第３３３６５１１号に記載されたサンプルは、表面処理なしでスパーク−ＯＥＳによって分析することができ、それによって潜在的な経済的利益が得られる。
【００１４】
しかしながら、上記先行技術のＤＡサンプラーを用いて得られるＤＡサンプルは、サンプルの高温、サンプルチャンバ内でのサンプルの固定不良、望ましくない元素によるＤＡサンプルの汚染及び／又は制御されない充填部分充填、又は早期充填などの欠点を依然として有する。
【００１５】
したがって、本発明は、ＤＡサンプラーの品質、すなわちそれに応じて得られるＤＡサンプルの品質を改善するための解決策を提供することを目的とする。
【００１６】
本発明の目的は、改良されたサンプルチャンバを提供すること、及びサンプルを汚染せず、また最小外形寸法を有するサンプルチャンバを創り出すことも可能にする、サンプルチャンバを密封するためのシール部材を提供することである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】米国特許第３，６４６，８１６号明細書
【特許文献２】米国特許第４，２１１，１１７号明細書
【特許文献３】米国特許第４，４０１，３８９号明細書
【特許文献４】米国特許第５，４１５，０５２号明細書
【特許文献５】欧州特許出願公開第３３３６５１３号明細書
【特許文献６】欧州特許出願公開第３３３６５１４号明細書
【特許文献７】欧州特許出願公開第３３３６５１２号明細書
【特許文献８】欧州特許出願公開第３３３６５１１号明細書
【非特許文献】
【００１８】
【非特許文献１】Ｉｎ  Ｄｕｌｓｋｉ，Ｔ．Ｒ．Ａ  Ｍａｎｕａｌ  ｆｏｒ  ｔｈｅ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ａｎａｌｙｓｉｓ  ｏｆ  Ｍｅｔａｌｓ（ＡＳＴＭインターナショナル、１９９６年）
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明は、溶湯浴、特に溶融鉄からサンプルを採取するためのサンプラーであって、該サンプラーは、
−浸漬端部を有するキャリアチューブと、
−該キャリアチューブの該浸漬端部に配置され、カバープレートとハウジングとを備えるサンプルチャンバアセンブリと
を備え、該ハウジングは、
−流入導管のための第１開口部を有する浸漬端部と、ガス連結器のための第２開口部を有する対向端部と、
−該浸漬端部と該対向端部との間で延在する第１面であって、該第１面は浸漬端部に近接する第１凹部と第２凹部とを有し、該第１凹部は分析領域であり、該第２凹部は排気領域であり、該分析領域の一部は、該第１開口部と直接連通しかつ該流入導管から溶鋼を受け取るように構成された分配領域を覆う第１面と
を備え、
−該第１凹部は、中央長手方向軸に沿って凹状又は三角形状である断面円形セグメントプロファイルを有し、
−該カバープレート及び該ハウジングは互いに組み合わされて該分配領域、該分析領域及び該排気領域を含むサンプルキャビティを形成するように構成され、それによって、該サンプルキャビティ内に形成された凝固鋼サンプルの分析面が第１平面に配置され、及び
−該第１及び第２開口部は該第１平面から離間している、
サンプラーを提供する。
【００２０】
有利には、中空の内向きの形状が窪んでいるため、サンプルの温度を最小限に抑えることができると共に、サンプルの厚みを増加させることができる。特に、サンプルの質量は、サンプルの円形セグメント又は三角形の断面を形成することによって減少する。これにより、スパーク中の加熱の影響を増すことなく、サンプリングされた質量を５０％まで減少させることができる。本出願人は、分光計に提供されるときのサンプル温度及びサンプルの熱放散能力が分析精度にとって重要であると結論付けることができた。サンプルはそのハウジング内の分光計に提供されるが、本出願人は、スパーク位置での基本サンプル厚さが分析の精度に影響を及ぼしていると結論付けることができた。ハウジングの質量は、全分析期間にわたってサンプル温度を等しくするのに役立つ、すなわち、少なくとも２つのスパーク分析結果が出力を検証するために比較される。さらに、サンプルの長さを最小にすることができ、サンプルは第１凹部において固定に優れる。
【００２１】
一実施形態では、第２凹部は、凹形状又は三角形状の断面円セグメントプロファイルを有し、及び／又は第２凹部の深さは、該第１凹部に向かって連続的に増加する。スパークは、サンプルの最大深度軸に焦点を合わせるように意図される。サンプル幅１０ｍｍの場合、分析には最大４ｍｍの深さを使用できると考えられる。サンプル幅を増加させることは、それに応じてサンプルの最大深さの減少につながる。これは、サンプルハウジングの冷却能力が局所的に低下することで説明できる。また、凹形状又は三角形状のサンプル及び排気領域は、サンプルキャビティ金型とカバーとの間の小さな間隙内に形成されるバリの形成を減少させる。具体的には、排気領域に形成されたバリは、サンプルのひび割れを生じ、サンプルの緩い部分を生成し、分光計の分析チャンバ内に落下して電気的なショートカットが発生する可能性がある。
【００２２】
別の実施形態では、第１凹部は、実質的に均一な深さ、又は第２凹部に向かって若しくは浸漬端部に向かって増加する深さを有する。
【００２３】
また、別の実施形態では、サンプルキャビティと第１及び第２開口部とが共通の長手方向軸に沿って整列している。
【００２４】
さらに別の実施形態では、分析領域、分配領域及び排気領域が、複数の連続するセグメントとして構成され、各セグメントが所定の長さ対深さ比を有し、複数のセグメントの長さ対深さ比の合計が２５よりも大きい。
【００２５】
一実施形態では、分配領域、分析領域及び排気領域が、複数の連続するセグメントとして構成され、各セグメントが所定の長さ対深さ比を有し、セグメントの長さ対深さ比が第１開口部からの距離が増加するにつれて連続的に増加する。
【００２６】
別の実施形態では、分配領域の端部から第２開口部に向かって延びる溶鋼の流れ方向において、分析領域の少なくとも一部の幅寸法に増加がない。
【００２７】
一実施形態では、分析領域と排気領域との全長が、２０〜５０ｍｍの間、好ましくは３０ｍｍの長さである。
【００２８】
別の実施形態では、分析領域の断面積は、溶鋼の流れ方向に徐々に先細になり、及び／又は、排気領域の断面積は、溶鋼の流れ方向に徐々に先細になる。
【００２９】
一実施形態では、サンプラーは、キャリアチューブ上に支持され、サンプルチャンバの少なくとも一部を収容するように採用された測定ヘッドを備える。
【００３０】
また、本発明は、溶湯浴、特に溶融鉄からサンプルを採取するためのサンプラーであって、該サンプラーは、
浸漬端部を有するキャリアチューブと、
キャリアチューブの浸漬端部に配置され、カバープレートとハウジングとを備えるサンプルチャンバアセンブリであって、該カバープレートは、該カバープレートと該ハウジングとの間に実質的に気密なシールを設けるように構成されたシール部材を含み、該シール部材は、サンプルチャンバ内のサンプルのために本質的に非汚染性の材料からなる、サンプルチャンバアセンブリと
を備えるサンプラーを提供する。
【００３１】
ここで、用語「サンプラー」は、上記直接分析サンプラーをいうために使用され得る。用語「実質的に気密」とは、シール又は接合部が完全に気密である又はかなりの程度にまで気密であることができることを意味する。また、「本質的に非汚染性」とは、非汚染性材料が当該材料からサンプルへの不要な元素の分離又は分析表面上への付着を引き起こさない、すなわち不要な元素を全く含まない、又は分離をかなりの程度まで防止し、微量の不要な元素のみを検出できることを意味する。
【００３２】
有利には、シール部材は、分光計の表面を汚染し、進行中の分析、さらには後続の分析にも影響するであろう汚れがカバープレート又はハウジングのいずれかに付着するのを防止する。
【００３３】
一実施形態では、シール部材、好ましくはガスケットは、０．０５ｍｍ〜０．２ｍｍの厚さ、好ましくは０．１２ｍｍの厚みを有する。更なる実施形態では、他の厚さを使用することができるが、上記範囲から大きく外れる厚さは、実際には面倒である。また、シール部材は、例えば、Ｏリングとして実現することができる。
【００３４】
別の実施形態では、非汚染材料は、非含浸紙材料である。
【００３５】
一実施形態では、非汚染材料は、合成又は天然エラストマーを含むプリフォームであり、この変形性材料は少なくとも１００℃、好ましくは１２０℃を超える温度に予備硬化される。
【００３６】
別の一実施形態では、シール部材は、該シール部材の少なくとも一部を、カバープレートの周りの特に少なくとも３ｍｍの長さにわたって曲げることによってカバープレートに取り付けられる。
【００３７】
一実施形態では、シール部材は、サンプルチャンバ内のサンプルのために本質的に非汚染である低粘着性の感圧接着剤材料によってカバープレートに取り付けられる。当該接着材料は、表面の一部の上に塗布することができ、サンプラーのカバー部分又はカバープレートに面するシール部材側に塗布されることが好ましい。接着材料は、シール部材の縁部（切断面）から離れて塗布されることが望ましい。接着剤が、サンプラー本体とカバープレートとの間の空間に塗布される場合には、接着剤を流入導管からできるだけ離間して塗布することが最良の実施である。シール部材の曲げ及び／又は接着剤の使用の目的は、サンプルチャンバアセンブリの開放中にシール部材がカバープレートと一緒に取り外されることであり、シール部材がサンプラーの本体部分に接続されたままになり、スパーク−ＯＥＳ装置での分析を妨げることを防止する。
【００３８】
一実施形態では、サンプラーは、キャリアチューブ上に支持され、サンプルチャンバの少なくとも一部を収容するように採用された測定ヘッドを備える。
【００３９】
以下の概略図は、いくつかの例示的な説明に関連して本発明の理解を向上させるための本発明の態様を示す。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】図１は、本発明の実施形態によるサンプラーの概略図を示す。
【図２】図２は、本発明の一実施形態によるサンプルチャンバアセンブリの概略図を示す。
【図３ａ】図３ａは、本発明の実施形態によるカバープレート及びシール部材の概略上面図を示す。
【図３ｂ】図３ｂは、本発明の実施形態によるカバープレート及びシール部材の概略上面図を示す。
【図３ｃ】図３ｃは、本発明の実施形態によるカバープレート及びシール部材の概略側面図を示す。
【図３ｄ】図３ｄは、本発明の実施形態によるカバープレート及びシール部材の概略側面図を示す。
【図３ｅ】図３ｅは、本発明の実施形態によるカバープレート及びシール部材の概略側面図を示す。
【図３ｆ】図３ｆは、本発明の実施形態によるカバープレート及びシール部材の概略側面図を示す
【図４ａ】図４ａは、本発明の一実施形態によるサンプルチャンバアセンブリのハウジングの概略図である。
【図４ｂ】図４ｂは、本発明の一実施形態によるサンプルチャンバアセンブリのハウジングの概略図である。
【図５ａ】図５ａは、本発明の別の実施形態によるサンプルチャンバアセンブリのハウジングの概略図である。
【図５ｂ】図５ｂは、本発明の別の実施形態によるサンプルチャンバアセンブリのハウジングの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
詳細な説明
図１は、溶湯浴からサンプルを採取するためのサンプラー１を示す。サンプラー１は、溶鋼への浸漬及び溶鋼のサンプリングに好適である。図示されるサンプラー１は、樹脂結合ケイ砂から作製することができる測定ヘッド３を含む。測定ヘッド３は、ペーパーキャリアチューブとすることができるキャリアチューブ５上に支持される。使用時には、プローブホルダ又はランス（図示せず）を、キャリアチューブ５の内部容量部に挿入して、浸漬方向Ｉにおいて測定ヘッド３を溶湯浴（図示せず）の表面下に沈めるのに必要な機械的作用を与えることが好ましい。
【００４２】
測定ヘッド３は、溶湯のサンプルを収集及び回収するためのサンプルチャンバアセンブリ７を備える。図示されるサンプルチャンバアセンブリ７は、図２により詳細に示されるように、ハウジング９とカバープレート１１とから構成される二部型サンプルチャンバである。ハウジング９は、アルミニウム、銅、回収された金属サンプルに電気的に結合されるための同様の熱及び電気伝導特性を有する他金属などの良好な熱及び電気伝導体である１つ以上の材料から形成されるのが好ましいが、これらに限定されない。サンプルチャンバアセンブリ７のハウジング９とカバープレート１１は、図２により良く示されるように、サンプルチャンバアセンブリ７に流入して充填する溶湯の力と、サンプルを充填する前のパージ段階中の力とのために分離するサンプルチャンバアセンブリ７の２つの部分９、１１の動向に抵抗するのに十分な圧縮力で、クランプ１３によって一緒に保持できる。クランプ１３は金属製のクランプとすることができる。
【００４３】
また、図１は、第１端部と対向する第２端部とを有する測定ヘッド３も示す。測定ヘッド３の第１端部は、測定ヘッド３の浸漬端部１５に対応する。測定ヘッド３の第２端部は、ランス又はプローブホルダに面するように構成されている。また、サンプルチャンバアセンブリ７も第１端部と対向する第２端部とを有する。サンプルチャンバアセンブリ７の第１端部は、サンプルチャンバアセンブリ７の浸漬端部１７に対応する。当業者であれば、用語「浸漬端部」とは、溶鋼に最初に浸漬する本体の端部を意味することが分かるであろう。サンプルチャンバアセンブリ７の第１端部は、流入導管１９に取り付けられており、流入導管はハウジング９の開口部に収容されている。流入導管１９は、溶湯浴からサンプルチャンバアセンブリ７への溶湯の流れを可能にする。このように、溶湯は、サンプルキャビティの長手方向軸Ｘに平行な浸漬方向Ｉとは反対の方向で、サンプルチャンバアセンブリ７に導入される。流入導管１９は、石英材料製、より好ましくは溶融石英材料製とすることができる。
【００４４】
上記及び図示のサンプルチャンバアセンブリ７は、充填前に予圧する必要がある。この圧力の上昇は、ユニットが必要な深さにまで送られた後に規定の充填モーメントを得るのに必要である。サンプルチャンバアセンブリ７の充填を開始する前に、サンプラーをこの位置に待機時間中保持することによって、液体浴を均質にすることができる。これは、サンプリングユニットの保護キャップ１８及び入口キャップ１６を燃焼及び／又は溶融させ、キャップ１６、１８から発生する金属成分を溶融物中に分散させるために必要である。
【００４５】
サンプルチャンバアセンブリ７内で圧力の上昇を生じさせるために、サンプルチャンバアセンブリ７を密封する必要がある。最大漏れは、不活性ガスの適用流量に基づいて決定できる。最小限のガス流を可能にすることは利点と考えられる。このガスは、保管中にサンプルチャンバアセンブリ７内に閉じ込められた空気／酸素を除去する。サンプルチャンバアセンブリ７がサンプルチャンバアセンブリ７を画定する部品間で漏れを示す場合には、制御されない充填、部分的充填又は早すぎる充填の危険性がある。これらの故障モードの全てにより、分析できないサンプル又は変更した分析結果を伝えることができないサンプルとなってしまう。サンプルチャンバアセンブリ７は、静水圧レベルを超えるレベルまで予圧する必要がある。
【００４６】
したがって、図３ａ及び図３ｂに示されるシール部材２１は、非含浸紙材料や、少なくとも１００℃、好ましくは１２０℃を超える温度に予備硬化される合成エラストマー又は天然エラストマーを含むプリフォームといった、サンプルチャンバアセンブリ内のサンプルのために本質的に非汚染性の材料からなる。この予備硬化温度は、全プロセス中のサンプルチャンバアセンブリの最高温度と組み合わせて見なければならない。サンプルチャンバアセンブリの温度が低いほど、予備硬化温度は低くなる。サンプルチャンバアセンブリの温度が高いほど、必要な予備硬化温度は高くなる。これらの材料は、センサを浴中で加熱する間に形成されたタールなどの汚れを吸収することができる。
【００４７】
アセンブリの実際の目的のために、カバープレート１１は、ハウジング９とほぼ同じ幅及び長さを有することができる。カバープレート１１は、好ましくは１ｍｍ〜５ｍｍの間の厚みを有する。カバープレート１１の第１面は、ハウジング９と対向するように構成される。シール部材２１は、サンプルチャンバアセンブリの組立構成では、ハウジング９とカバープレート１１との間に位置するようにカバープレート１１の一方の面に設けられる。
【００４８】
図示される実施形態では、シール部材２１は、サンプルチャンバアセンブリの組立構成において、隆起部を包囲する又は取り囲むような寸法のガスケットである。シール部材２１は、サンプルチャンバアセンブリ内のサンプルのために本質的に非汚染性である低粘着性感圧接着剤材料によって、或いはカバープレート１１の周りに、特に少なくとも３ｍｍの長さにわたってシール部材２１の少なくとも一部を曲げることによってカバープレート１１に取り付けることができる。
【００４９】
図３ｃは、シール部材２１が離れた態様で配置されたカバープレート１１の側面図を示す。
図３ｄは、シール部材２１が接着剤２２を用いて配置されたカバープレート１１の側面図を示す。
図３ｅは、シール部材２１がカバープレート１１の外面上に折り重ねられたカバープレート１１の側面図を示す。
図３ｆは、シール部材２１がカバープレート１１の外面に折り重ねられ、接着剤２２を用いてカバープレート１１の外面に固定されたカバープレート１１の側面図を示す。
【００５０】
図４ａは、本発明の一実施形態によるサンプルチャンバ２５’のハウジング７’の概略図を示し、図４ｂは、図４ａに示すハウジング７’の切断面を示す。図示されている第１面２３’は分析面であり、これは、サンプルが収集されるため、分析中に発光分光器のステージ上に下向きに配置されるように構成されるハウジング７’の幾何学的側面であることを意味する。
【００５１】
図から分かるように、第１面２３’は、浸漬端部１７’と、ハウジング７’及びサンプルチャンバ２５’の対向する端部のそれぞれとの間に延在する。サンプルチャンバ２５’の浸漬端部１７’に対向する第２端部にはガスポートが設けられ、このガスポートは、好ましくは全体がハウジング７’内に収容される。
【００５２】
また、図４ａ及び４ｂは、第１面２３’がくり抜かれて、排気及び溶湯の収集のためのサンプルチャンバ２５’の異なる領域又は区域が形成されていることも示す。したがって、第１面２３’は、次のように、サンプルチャンバ２５’のサンプルキャビティをまとめて形成する様々な凹部を備える。すなわち、分析領域である第１凹部２７’、排気領域である第２凹部２９’である。分析領域の一部は、液浸端部１７’の開口部と直接流通する分配領域の上にあり、流入導管から溶鋼を受け取るように構成されている。
【００５３】
第１凹部２７’は、ハウジング７’の第１面２３’に形成される細長い凹形状の窪み又は凹みによって画定される。
【００５４】
凹形状の窪みのため、サンプルの温度を最小限に抑えることができると共に、サンプルの厚みを増加させることができる。特に、サンプルの質量は、円形セグメント形状のサンプルを作製することによって減少する。これにより、スパーク中の加熱の影響を増すことなく、サンプリングされた質量を５０％まで減少させることができる。さらに、サンプルの長さを最小限に抑えることができ、サンプルは第１凹部２７’内で固定に優れる。サンプルの温度が低下すると、それに応じてシールに必要な温度が低下する。サンプルの最高温度は、分析結果に影響を与える可能性があるシールから放出される成分に関して最も高いリスクを生じる。
【００５５】
図４ａ及び図４ｂは、第２凹部２９’が同様に凹状の断面形状を有することを示す。さらなる実施形態では、第２凹部２９’の深さも第１凹部２７’に向かって連続的に増大することができる。
【００５６】
図５ａは、本発明の別の実施形態によるサンプルチャンバ２５’’のハウジング７’’の概略図であり、図５ｂは、図５ａに示すハウジング７’’の切断図である。
【００５７】
図示されるハウジング７’’は、本質的に図４ａ及び４ｂに示すハウジングに相当するが、ただし、第１凹部２７’’が細長い三角形状の窪みによって画定され、第２凹部２９’’も細長い三角形状の窪みによって画定される点で、図４ａ及び４ｂに示される実施形態とは異なる。
【００５８】
しかしながら、当業者であれば、多角形状などの他の形状を代わりに使用して同様の結果を達成できることが分かるであろう。
【００５９】
特許請求の範囲、明細書及び図面に開示された特徴は、個別の又は互いに任意に組み合わせた本願発明の様々な実施形態にとって本質的なものである場合がある。
【符号の説明】
【００６０】
１  サンプラー
３  測定ヘッド
５  キャリアチューブ
７、７’、７’’  サンプルチャンバアセンブリ
９  ハウジング
１１  カバープレート
１３  クランプ
１５  測定ヘッドの浸漬端部
１６  入口キャップ
１７  サンプルチャンバの浸漬端部
１８  保護キャップ
１９  流入導管
２１  シール部材
２２  接着剤
２３’、２３’’  第１面
２５’、２５’’  サンプルチャンバ
２７’、２７’’  第１凹部
２９’、２９’’  第２凹部
Ｉ  浸漬方向
Ｘ  長手軸方向
【図１】
2020020783.tif 000003
【図２】
2020020783.tif 000004
【図３ａ】
2020020783.tif 000005
【図３ｂ】
2020020783.tif 000006
【図３ｃ】
2020020783.tif 000007
【図３ｄ】
2020020783.tif 000008
【図３ｅ】
2020020783.tif 000009
【図３ｆ】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【外国語明細書】
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2020020783.tif 000016
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2020020783.tif 000024
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