(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属溶融体の融液から分析用試料を採取する耐熱材料容器であって、径大筒部と径小筒部からなり、かつ径小筒部の外側先端に薄肉部をもつ内部を真空にした溶融金属のサンプリング器において、径大筒部の内部に径小筒部の導管部が径大筒部の底部を突き抜けて貫通して、径大筒部と径小筒部とが連結し、この連結部が径小筒部の導管部と径大筒部との２重管構造となっていることを特徴とする溶融金属のサンプリング器。
【請求項２】
径小筒部が径大筒部の底部の円周側から貫通し、径小筒部の導管部が径大筒部の円筒中心に向けて湾曲している、請求項１に記載の溶融金属のサンプリング器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、外気に触れない健全な試料が採取でき、かつ異なる形状の試料を同時かつ正確に採取する溶融金属のサンプリング器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
金属の精錬過程や処理状態における溶融金属の成分情報を得るために分析用試料をサンプリングすることが行われるが、高純度溶融金属を扱う場合においては、サンプリング時に分析用試料が汚染されないよう極力注意を払う必要がある。そのため高純度溶融金属のサンプリング器として汚染が少ないと考えられる真空吸い上げ管を使用するタイプのサンプリング器が用いられる。真空吸い上げ管を使用するタイプの溶融金属のサンプリング器としては、特開昭５７−２１１５５５号に開示されているように径大筒部の底部下向きに径小筒部が凸状に接合された図４のタイプ１ものや、実開昭６３−１２０１５９号のように径大筒部の円筒側面に沿って該径大筒部の下方まで径小筒部を伸ばし、径大筒部の上方で接合した図５のタイプ２のものが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
これら公知のサンプリング器は実用に供されてきたが、以下の課題があり常時信頼して使用できるものではなかった。タイプ１のサンプリング器は、径大筒部で得られる試料において径小筒部の上方に当たる部分に引け巣や気泡が発生し易く、健全な試料が得られる確率が低い。またタイプ２のサンプリング器は、小筒部の形状が複雑で、かつ径大筒部以上の長さが必要なため取扱時に壊れ易くまた健全な試料が得られる確率も低い。このため、これらタイプ１、２のサンプリング器を使用するとき、成分分析を行う上で支障のない確実な試料を採取するためには、安全を見込んで複数回試料を採取する必要があった。複数回サンプリングするとサンプリングによる作業性の悪化や採取時間の延長が発生すると共に、サンプリング器を組み込んだ複合プローブの消耗量が増して、それに伴い複合プロープの交換回数が増し、費用の増大をもたらしていた。本発明は、このような実状に鑑みなされたもので、径大筒部と径小筒部との連結部の構造を２重管構造にし、破損を起こしにくく取扱が容易で且つ健全な分析試料を確実に採取できる溶融金属のサンプリング器を提供することを目的としたものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
金属溶融体の融液から分析用試料を採取する耐熱材料容器であって、径大筒部と径小筒部からなり、かつ径小筒部の外側先端に薄肉部をもつ内部を真空にした溶融金属のサンプリング器において、径大筒部の内部に径小筒部の導管部が径大筒部の底部を突き抜けて貫通して、径大筒部と径小筒部とが連結し、この連結部を径小筒部の導管部と径大筒部との２重管構造とすることによって、径小筒部の分析に供する必要試料長さを確保しながら外部凸部の径小筒部の長さを極力短くすることができるため、前記真空容器の外形はシンプルで、壊れ易い径小筒部が短いため破損の頻度を極めて低減する。また、径大筒部の内側に径小筒部の導管部を貫通させ２重管構造とすることで、径小筒部内にある未凝固の溶融金属が重力により降下するに伴う径大筒部内溶融金属へ働く負の吸引応力を局部小領域内に留めることができ、径大筒部内の溶融金属が凝固する際の引け巣や気泡を少なくすることができる。
【０００５】
また、径大筒部の底部の円周側から貫通し、径小筒部の導管部が径大筒部の円筒中心に向けて湾曲していることによって、径小筒部の溶融金属に対する重力作用が径大筒部内溶融金属へ働く影響をより小さく且つ分散することができるため、一層径大筒部内の溶融金属が凝固する際の引け巣や気泡を少なくすることができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
図１、図２は本発明の溶融金属のサンプリング器断面図であり、図３は本発明品を組み込んだ複合プロ−ブの断面説明図である。図４、図５は従来品のサンプリング器であり比較のため、同じ作用の構成部には同一の符号を付けている。以下、図面を用いて本発明の実施の形態について説明する。図１、図２でわかるように本発明品である溶融金属のサンプリング器は、径大筒部（１）と径小筒部（２）からなり径小筒部（２）が径大筒部（１）の円周側底部を突き抜け、その先端が径大筒部（１）の円筒中心方向に曲げられた導管部（４）を有し、尚且つ相互に連結するように接合した耐熱材料の気密中空容器である。該気密中空容器は、この中空内が高真空状態に減圧されており、径小筒部（２）の外側先端には薄肉部（３）がもうけてある。
【０００７】
図１，図２のサンプリング器は、石英で作った例を示しており、径大筒部（１）も径小筒部（２）も円柱状に形成してあり、その内部は高真空状態に減圧してある。径小筒部（２）は、径大筒部（１）の円周側底部より内部に突き抜けており、その先端は湾曲した導管部（４）を形成している。該湾曲部の形状は、先端が径大筒部（１）の円筒中心に向き且つ９０度が最も好ましいが、長さや湾曲形状を種々変形させて形成することができる。この石英容器は全体がほぼ等しい肉厚であるが、径小筒部（２）の外側先端にはこれよりも薄い薄肉部（３）が形成してある。この薄肉部（３）の厚みは、この石英容器を金属溶融体に浸漬したときに、その浸漬深さにおける溶融体の圧力と温度で自壊するような厚みに形成してある。すなわち、機械的な力を加えなくとも溶融体中の採取位置において自壊するようになっている。径小筒部（２）で採取された試料は、溶融金属中に含まれるガス量の分析用に用いられ、径大筒部（１）で採取された試料は、溶融金属成分分析の発光分光分析や蛍光Ｘ線分析用に適したものが得られる。
径大筒部（１）の形状は、本例では円柱状としているが、前記分析のための試料であり、取り扱いやすい台形円柱等であってもよい。
【０００８】
本発明の溶融金属のサンプリング器は、径大筒部（１）と径小筒部（２）の接合部を一体物とせず、２重管構造としたところに最大の特徴がある。図４のように一体ものとした場合は、サンプリング器を溶融体から引き上げた時点で、径小筒部（２）の部分に採取された溶融金属が完全凝固していなかった場合、径大筒部（１）の部分に採取された溶融金属は、径小筒部（２）の溶融金属の凝固の際の押し湯として作用するため、径小筒部（２）の上方にあたる径大筒部の溶湯金属が凝固する際に引け巣や気泡が発生しやすくなる。これに対して、２重管構造の導管部（４）を設けることにより、径小筒部（２）が重力方向に対して９０度の角度を持って開かれているため径大筒部（１）の押し湯としての作用が軽減され凝固金属の収縮が特定部分に集中することなく分散するため引け巣や気泡が抑制されると考えられる。さらに本発明のサンプリング器は、径小筒部（２）の加工部分が径大筒部（１）の内部にあることに加え、溶融金属に含まれているガスの分析に供される試料の必要量の長さが、径大筒部（１）内の径小筒部（２）の導管部（４）で確保されるため、径小筒部（１）の外部凸部の長さを極力短くできるので破損の恐れが少く且つ取扱が容易となる。
【０００９】
【実施例】
以下溶鋼の分析試料を採取するのに適用した実施例について説明する。図３は本発明品である溶融金属のサンプリング器を実使用のため、溶湯温度検出器（６）と共に組み込んだ複合プロ−ブ（１０）断面説明図である。本発明品及び従来品であるタイプ１、タイプ２各々の寸法を表１に示す。これらを図３とほぼ同様の構造で組み込み複合プロ−ブ（１０）を製作した。製作した複合プロ−ブ本数は、タイプ１、タイプ２とも８０本である。使用方法は、複合プロ−ブ（１０）を複合プロ−ブ支持部材（１１）に嵌め合せ、該複合プロ−ブ（１０）の先端から約３００ｍｍを溶湯内へ浸漬させ、１０〜１５秒後に引き上げることにより、溶鋼試料を採取した。そして、引上げ後複合プロ−ブ（１０）を切断破壊してサンプリング器内の凝固試料を取り出し分析用試料として使用した。前記記載の複合プロ−ブ（１０）を使用しサンプリングの結果発生する試料の不良率を試験した結果を表２へ示す。試験はＲＨ脱ガス設備を用いて溶鋼の脱ガス処理を行なう脱ガス前と後の溶鋼を収容した鍋内の溶鋼サンプリングで行った。ここで、タイプ２のサンプリング数が７２となっているのは試験前の取扱でサンプリング器の８本が壊れたため少なくなったものである。表２の試験結果から明らかなように、本発明品は従来品に比べ不良率がすこぶる低くなっており、健全な試料の採取確率が改善されていることがわかる。
【００１０】
【表１】
0003561374.tif 000002
【００１１】
【表２】
0003561374.tif 000003
【００１２】
【発明の効果】
本発明品の溶融金属のサンプリング器によれば、前述したように壊れにくく頑丈であり、且つ健全な溶融金属試料が確実に採取できるため、下記のような効果が生じた。
ア、一度のサンプリング作業で、形状の異なる試料が健全で確実に採取できるため、作業性の改善や試料採取時間の短縮を図ることができる。
イ、サンプリング器の破損頻度が極めて低下し、健全な試料を採取できる確率が大幅に向上したため複合プロ−ブ使用本数が減り、製品原価低減を図ることができる。
ウ、特に製鉄業の溶銑・溶鋼を生産する大量生産産業にあっては、１ロットの成分不良が大量の製品不良となり、また数秒の試料採取時間遅れが１日換算で数十トンの生産減少となるため、健全な試料採取確率の向上は、生産性の向上に寄与し非常に工業的価値の大きい技術である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明である溶融金属のサンプリング器断面図である。
【図２】本発明である図１のＡ−Ａ’部断面図である。
【図３】本発明を組み込んだ複合プロ−ブの断面説明図である。
【図４】従来品であるタイプ１のサンプリング器の断面図である。
【図５】従来品であるタイプ２のサンプリング器の断面図である。
【符号の説明】
１    径大筒部
２    径小筒部
３    薄肉部
４    導管部
５    保護管部
５ａ    保護キャップ
５ｂ    保護シェルベット
５ｃ    保護耐熱管
５ｄ    保護内紙管
６    溶湯温度検出器
７    紙キャップ
８    リ−ド線
９    中継コネクタ−
１０    複合プロ−ブ
１１    複合プロ−ブ支持部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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