(57)【要約】【課題】コンパクトな機構で装入状態を正確に把握できる、焼結原料のサンプリング装置を提供する【解決手段】下端に開口部３を有する採取管５と、採取管５に着脱可能に設けられ、開口部３を塞ぐ底蓋７と、底蓋７に設けられ、底蓋７が採取管５から外されて原料層に覆われた状態で底蓋７の位置を判別するワイヤ９Ａ、９Ｂと、採取管５を底蓋７の位置まで移動させて開口部を塞ぐ油圧シリンダ１２と、開口部３を塞いだ状態を保持するウインチ１１Ａ、１１Ｂと、を備えることを特徴とする焼結原料のサンプリング装置１。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
焼結原料の原料層から試料を採取する焼結原料のサンプリング装置であって、
下端に開口部を有する採取管と、
前記採取管に着脱可能に設けられ、前記開口部を塞ぐ底蓋と、
前記底蓋に設けられ、前記底蓋が前記採取管から外されて前記原料層に覆われた状態で前記底蓋の位置を判別する位置判別手段と、
前記採取管を前記底蓋の位置まで移動させて前記開口部を塞ぐ移動手段と、
前記開口部を塞いだ状態を保持する保持手段と、
を備えることを特徴とする焼結原料のサンプリング装置。
【請求項２】
請求項１に記載の焼結原料のサンプリング装置であって、
前記位置判別手段は、前記底蓋に設けられた少なくとも一対のワイヤであり、
前記保持手段は、前記採取管に設けられ、前記一対のワイヤを巻き取るウインチであることを特徴とする焼結原料のサンプリング装置。
【請求項３】
請求項１に記載の焼結原料のサンプリング装置であって、
前記位置判別手段は、前記底蓋に設けられ、無線信号を送信する送信機と、前記採取管に設けられ、前記無線信号を受信する受信機を有し、
前記保持手段は、前記底蓋の上面に設けられ、前記採取管の下端を側面から挟み込んで保持する挟持手段であることを特徴とする、焼結原料のサンプリング装置。
【請求項４】
請求項３に記載の焼結原料のサンプリング装置であって、
前記挟持手段は、
前記底蓋の面外方向に起立する複数の可撓性部材と、
前記可撓性部材のそれぞれの上端に設けられ、前記可撓性部材の起立方向に直交する方向に突出する突出部材と、
を有し、
前記採取管の下端は、径方向に膨らんだ楔部を備えることを特徴とする焼結原料のサンプリング装置。
【請求項５】
請求項３に記載の焼結原料のサンプリング装置であって、
前記挟持手段は、
前記底蓋の上面に設けられ、前記底蓋の上面に沿って回転軸が配置される一対のローラと、前記一対のローラを、回転軸に直交する方向に互いに当接させて付勢する付勢部材とを備えていることを特徴とする焼結原料のサンプリング装置。
【請求項６】
請求項３に記載の焼結原料のサンプリング装置であって、
前記挟持手段は、
前記底蓋の面外方向に起立する固定部材と、
前記固定部材の上端から下端に向けて離間するように前記固定部材に垂下して設けられ、前記採取管の下端の外周面を押圧する可撓性部材を備えることを特徴とする焼結原料のサンプリング装置。
【請求項７】
請求項６に記載の焼結原料のサンプリング装置であって、
前記挟持手段は、
前記底蓋の面外方向に進退自在に設けられ、突出状態で前記可撓性部材を付勢状態で保持する係止部材と、
前記係止部材の付勢状態を解除する解除部材を備えることを特徴とする焼結原料のサンプリング装置。
【請求項８】
請求項１から請求項７までのいずれか一項に記載の焼結原料のサンプリング装置であって、
前記底蓋は、底面にスパイク状の突起を備えることを特徴とする、焼結原料のサンプリング装置。
【請求項９】
請求項１から請求項８までのいずれか一項に記載の焼結原料のサンプリング装置であって、
前記採取管の側面に軸方向に垂直に形成され、仕切板が挿入される複数のスリットを有することを特徴とする焼結原料のサンプリング装置。
【請求項１０】
請求項１から請求項９までのいずれか一項に記載の焼結原料のサンプリング装置であって、
前記移動手段を保持する架台を有し、
前記移動手段は、前記採取管を、前記焼結原料の移動方向に対して直交する幅方向に移動させる手段であることを特徴とする、焼結原料のサンプリング装置。
【請求項１１】
床敷層の上に形成された焼結原料の原料層から試料を採取する焼結原料のサンプリング方法であって、
底蓋を前記床敷層の上に配置する底蓋配置工程と、
前記床敷層の上に前記焼結原料を装入する原料装入工程と、
前記底蓋の位置を判別する位置判別工程と、
下端に開口部を有する採取管を前記底蓋および前記原料層の上方に配置し、前記採取管を前記原料層内に挿入して前記採取管内に前記試料を採取する試料採取工程と、
前記採取管を前記底蓋に接触させて前記開口部を閉塞し、前記開口部を閉塞した状態を保持する保持工程と、
前記底蓋と前記採取管を前記原料層から引き抜いて前記試料を回収する引上げ工程と、
を実施することを特徴とする焼結原料のサンプリング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焼結原料のサンプリング装置およびサンプリング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄鉱石焼結法においては、配合された焼結原料をパレット上に充填し、パレットの下方から空気を吸引することによって、焼結原料中の粉コークスに着火した燃焼帯が原料層の上面から下方へ進行して、焼結反応が行われる。
【０００３】
焼結原料は、粒径数μｍから数ｍｍの粉鉄鉱石および粉コークスと、石灰石、生石灰などの副原料などで構成され、水などを用いて数ｍｍ程度の擬似粒子に造粒されている。
【０００４】
焼結反応の進行は、焼結原料の配合割合とガスの通気性に影響を受ける。通気性は、パレット上における焼結原料の充填状態、空隙率、粒度等の影響を受ける。このため、パレット上の焼結原料の上下方向の配合分布、粒度分布等の装入状態を把握することは、重要である。
【０００５】
焼結原料の装入状態を把握する装置としては、特許文献１から特許文献６に以下の装置が開示されている。
【０００６】
特許文献１には、側面に開口を有する円筒状の採取室を原料層に挿入して回転させることにより、試料をサンプリングする装置が開示されている（特許文献１）。
特許文献２には、採取ロッドを駆動して採取室が原料層内の所定の深さに達するまで装入してコアサンプルを採取する装置が記載されている（特許文献２）。
特許文献３には、下端に向かって先細りした半割の円筒管を原料層に挿入してサンプルを挟み込むことにより、試料をサンプリングする装置が開示されている（特許文献３）。
【０００７】
特許文献４には、油圧昇降できるサンプル管を原料層に打ち込み、さらに上部から落とし蓋でサンプル管内のサンプルを押圧して締め固めてからサンプル管を引き抜くことにより、試料をサンプリングする装置が開示されている（特許文献４）。
【０００８】
特許文献５には、原料装入装置からパレット上への焼結原料の流れに対し、サンプルボックスをパレット進行方向に沿って平行に挿入して試料をサンプリングすることにより、パレット上での原料の積層状態を再現する装置が記載されている（特許文献５）。
【０００９】
特許文献６には、採取管を原料層に挿入したのち、底蓋を採取管の横から円弧を描くように原料層内に貫入させて採取管の下端を閉じた後、採取管を引き上げて試料をサンプリングする装置が記載されている（特許文献６）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】実開昭５６−１３６３９号公報
【特許文献２】特開昭６１−７４５０号公報
【特許文献３】実開平１−１２１８３１号公報
【特許文献４】実開昭６１−９８９９６号公報
【特許文献５】特開２００２−２８５２５２号公報
【特許文献６】特開２０１２−２２９８２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら特許文献１から特許文献６に記載の装置には、以下の問題があった。
【００１２】
特許文献１に記載の装置は、採取室を原料層内で回転させたときに、採取室に流れ込む原料層によって採取済みの試料が圧密されるため、充填状態を正確に測定できないという問題があった。
特許文献２に記載の装置は、原料層に挿入した採取ロッドを引き抜く際に、該ロッド中の焼結原料が圧密されていなければ、重力により落下してしまうので、試料を採取することができないという問題があった。
【００１３】
特許文献３および特許文献４に記載の装置は、採取した試料を押圧するため、試料が圧密されてしまい、充填状態を正確に測定できないという問題があった。
【００１４】
特許文献５に記載の装置は、原料層ではなく装入途中の原料を採取するため、原料層の空隙率を測定できないという問題があった。
【００１５】
特許文献６に記載の装置は、底蓋を採取管の横から円弧を描くように原料層内に貫入させるため、円弧の半径相当の幅が必要となり、装置が大型化するとともに、採取時に底蓋が採取管周囲の原料層をかき乱すという問題があった。さらに、装入偏析により粗粒の多い最下層部の床敷直上に底蓋を水平方向に貫入させるため、最下層部の粒径によっては、単純な機械的推力で底蓋を貫入できないという問題もあった。
【００１６】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、コンパクトな機構で装入状態を正確に把握できる、焼結原料のサンプリング装置およびサンプリング方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明に係る焼結原料のサンプリング装置は、焼結原料の原料層から試料を採取する焼結原料のサンプリング装置であって、下端に開口部を有する採取管と、前記採取管に着脱可能に設けられ、前記開口部を塞ぐ底蓋と、前記底蓋に設けられ、前記底蓋が前記採取管から外されて前記原料層に覆われた状態で前記底蓋の位置を判別する位置判別手段と、前記採取管を前記底蓋の位置まで移動させて前記開口部を塞ぐ移動手段と、前記開口部を塞いだ状態を保持する保持手段と、を備えることを特徴とする。
【００１８】
この発明によれば、底蓋が採取管から外されて原料層に覆われた状態から採取管を底蓋の位置まで移動させて開口部を塞ぐため、採取管も底蓋も焼結原料を圧密することがなく、装入状態を正確に把握できる。
また、この発明によれば、底蓋が採取管の開口部を塞いだ状態で採取管を原料層から引き抜けるので、焼結原料を圧密しなくても落下しない。
さらに、この発明によれば、採取管を底蓋の上方から原料層に装入するだけで開口部を塞ぐことができるため、底蓋が採取管の周囲の原料層をかき乱すことがなく、装置がコンパクトである。
【００１９】
本発明では、前記位置判別手段は、例えば前記底蓋に設けられた少なくとも一対のワイヤであり、前記保持手段は、前記採取管に設けられ、前記一対のワイヤを巻き取るウインチである。
【００２０】
この発明によれば、底蓋が採取管から外されて原料層に覆われた状態でも一対のワイヤの先端が原料層から露出していればその間に底蓋があることを容易に判別できる。
また、この発明によれば、ワイヤをウインチで巻き取るだけで採取管を底蓋に保持できるため、位置判別手段のワイヤを保持にも利用でき、構造がコンパクトである。
【００２１】
本発明では、前記位置判別手段は、前記底蓋に設けられ、無線信号を送信する送信機と、前記採取管に設けられ、前記無線信号を受信する受信機を有し、前記保持手段は、前記底蓋の上面に設けられ、前記採取管の下端を側面から挟み込んで保持する挟持手段であってもよい。
【００２２】
この発明によれば、無線信号により底蓋の位置を正確に特定できるため、位置決めが容易である。
また、この発明によれば、底蓋の上面に採取管を当接させるだけで挟持手段が底蓋を採取管に保持させるため、装置がコンパクトである。
【００２３】
本発明では、前記挟持手段は、前記底蓋の面外方向に起立する複数の可撓性部材と、前記可撓性部材のそれぞれの上端に設けられ、前記可撓性部材の起立方向に直交する方向に突出する突出部材と、を有し、前記採取管の下端は、径方向に膨らんだ楔部を有してもよい。
【００２４】
この発明によれば、可撓性部材の間に採取管の下端を装入するだけで採取管が底蓋を保持するため、構造がコンパクトであり、かつ保持が確実である。
【００２５】
本発明では、前記挟持手段は、前記底蓋の上面に設けられ、前記底蓋の上面に沿って回転軸が配置される一対のローラと、前記一対のローラを、回転軸に直交する方向に互いに当接させて付勢する付勢部材とを備えているものも考えらえる。
【００２６】
この発明によれば、ローラの間に採取管の下端を装入するだけで採取管が底蓋を保持するため、構造がコンパクトであり、かつ保持が確実である。
【００２７】
本発明では、前記挟持手段は、前記底蓋の面外方向に起立する固定部材と、前記固定部材の上端から下端に向けて離間するように前記固定部材に垂下して設けられ、前記採取管の下端の外周面を押圧する可撓性部材を備える構造も考えらえる。
【００２８】
この発明によれば、可撓性部材の間に採取管の下端を装入するだけで採取管が底蓋を保持するため、構造がコンパクトであり、かつ保持が確実である。
【００２９】
本発明では、前記挟持手段は、前記底蓋の面外方向に進退自在に設けられ、突出状態で前記可撓性部材を付勢状態で保持する係止部材と、前記係止部材の付勢状態を解除する解除部材とを有してもよい。
【００３０】
この発明によれば、解除部材を操作するまで採取管を底蓋に保持しないため、採取管を底蓋に保持させる際に必要な機械的な推力を小さくできる。
【００３１】
本発明では、前記底蓋は、底面にスパイク状の突起を備える構造が考えられる。
【００３２】
この発明によれば、スパイク状の突起が床敷層に食い込むため、底蓋の上に原料層を装入する際に、原料が落下する衝撃で底蓋の位置がずれるのを防止できる。
【００３３】
本発明では、前記採取管の側面に軸方向に垂直に形成され、仕切板が挿入される複数のスリットを有してもよい。
【００３４】
この発明によれば、試料を採取した後でスリットに仕切板を装入してから底蓋を取り外し、下端側から順に仕切板を外すことにより、スリットの間隔に対応した厚さの試料を原料層の高さ方向に順に採取できる。
【００３５】
本発明では、前記移動手段を保持する架台を有し、前記移動手段は、前記採取管を、前記焼結原料の移動方向に対して直交する幅方向に移動させる手段であってもよい。
【００３６】
この発明によれば、原料層に対して水平方向の任意の位置に採取管を相対移動できるため、底蓋がパレットのどこにあっても底蓋の上まで採取管を移動させられる。
【００３７】
本発明に係る焼結原料のサンプリング方法は、床敷層の上に形成された焼結原料の原料層から試料を採取する焼結原料のサンプリング方法であって、底蓋を前記床敷層の上に配置する底蓋配置工程と、前記床敷層の上に前記焼結原料を装入する原料装入工程と、前記底蓋の位置を判別する位置判別工程と、下端に開口部を有する採取管を前記底蓋および前記原料層の上方に配置し、前記採取管を前記原料層内に挿入して前記採取管内に前記試料を採取する試料採取工程と、前記採取管を前記底蓋に接触させて前記開口部を閉塞し、前記開口部を閉塞した状態を保持する保持工程と、前記底蓋と前記採取管を前記原料層から引き抜いて前記試料を回収する引上げ工程と、を実施することを特徴とする焼結原料のサンプリング方法である。
【００３８】
この発明によれば、底蓋を採取管から外して原料層で覆ってから採取管を底蓋の位置まで移動させて開口部を塞ぐため、採取管も底蓋も焼結原料を圧密することがなく、装入状態を正確に把握できる。
また、この発明によれば、底蓋が採取管の開口部を塞いだ状態で採取管を原料層から引き抜けるので、焼結原料が落下しない。
さらに、この発明によれば、採取管を底蓋の上方から原料層に装入するだけで開口部を塞ぐことができるため、底蓋が採取管の周囲の原料層をかき乱すことがなく、装置がコンパクトである。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るサンプリング装置を示す斜視図。
【図２】図１の底蓋を示す図であって、（Ａ）は底面図、（Ｂ）は正面図。
【図３】サンプリング装置を用いたサンプリング方法を説明するための図。
【図４】サンプリング装置を用いたサンプリング方法を説明するための図。
【図５】サンプリング装置を用いたサンプリング方法を説明するための図。
【図６】サンプリング装置を用いたサンプリング方法を説明するための図。
【図７】サンプリング装置を用いたサンプリング方法を説明するための図。
【図８】サンプリング装置を用いたサンプリング方法を説明するための図。
【図９】サンプリング装置を用いたサンプリング方法を説明するための図。
【図１０】サンプリング装置を用いたサンプリング方法を説明するための図。
【図１１】サンプリング装置を用いたサンプリング方法を説明するための図。
【図１２】本発明の第２の実施形態に係るサンプリング装置を示す正面図。
【図１３】図１２のクランプの拡大図であって、（Ａ）は挟持前、（Ｂ）は挟持後を示す。
【図１４】本発明の第３の実施形態に係るサンプリング装置のクランプを示す図であって、（Ａ）は挟持前、（Ｂ）は挟持後を示す。
【図１５】本発明の第４の実施形態に係るサンプリング装置のクランプを示す図であって、（Ａ）は上面図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）は側面図を示す。
【図１６】図１５の挟持部が採取管を挟持した状態を示す図であって、（Ａ）は上面図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）は側面図を示す。
【図１７】本発明の第５の実施形態に係るサンプリング装置のクランプを示す図であって、（Ａ）は上面図、（Ｂ）は正面図である。
【図１８】図１７の点線で囲まれた領域の拡大図。
【図１９】本発明の第６の実施形態に係るサンプリング装置を示す正面図。
【図２０】図１９の側面図。
【図２１】図１９の上面図。
【図２２】実施例１で採取した試料について、原料層内の高さ方向の擬似粒度分布、空隙率分布を測定した結果を示す図である。
【図２３】実施例２で採取した試料について、原料層内の高さ方向の擬似粒度分布、空隙率分布を測定した結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
以下、図面に基づき本発明に好適な実施形態について詳細に説明する。
まず、図１および図２を参照して、第１の実施形態に係るサンプリング装置１の構成について説明する。
【００４１】
サンプリング装置１は、焼結原料の原料層から試料を採取する装置であり、図１に示すように、下端に開口部３を有する採取管５と、底蓋７と、底蓋７に設けられた一対のワイヤ９Ａ、９Ｂと、一対のウインチ１１Ａ、１１Ｂと、油圧シリンダ１２を備える。
【００４２】
採取管５は採取した試料を保持する管であり、例えば鋼管が用いられる。採取管５の上端にはウインチ１１Ａ、１１Ｂを連結するためのフランジ１３が設けられている。採取管５の側面には、軸方向に垂直に形成され、仕切板１５が挿入されるスリット１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄ、１４Ｅが形成されている。
【００４３】
フランジ１３の上面にはウインチ１１Ａ、１１Ｂを保持する保持台１７が設けられている。保持台１７はフランジ１３とボルト等で連結される蓋１９と、天板２１と、蓋１９と天板２１を連結する支柱２３、２５、２７、２９とを備える。支柱２５、２３にはウインチ１１Ａ、１１Ｂが設けられる。
【００４４】
ウインチ１１Ａ、１１Ｂは底蓋７が開口部３を塞いだ状態を保持する保持手段としての回転ドラムである。ウインチ１１Ａ、１１Ｂにはハンドル３２Ａ、３２Ｂが端面に設けられており、ハンドル３２Ａ、３２Ｂを回転させることにより、ワイヤ９Ａ、９Ｂを巻き取る。ハンドル３２Ａ、３２Ｂは電動で回転させるのが望ましいが、手動でもよい。
【００４５】
天板２１はボルト等で油圧シリンダ１２に連結され、油圧シリンダ１２によって昇降する。
【００４６】
底蓋７は採取管５に着脱可能に設けられ、開口部３を塞ぐ部材であり、例えば円板状の鋼板である。図２に示すように、底蓋７は底面７Ａにスパイク状の突起３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ、３１Ｄを備える。突起３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ、３１Ｄは底蓋７を床敷層の上に配置する際に床敷層に食い込むことにより、底蓋７の位置ずれを防止する。
【００４７】
ワイヤ９Ａ、９Ｂは、底蓋７が採取管５から外されて原料層に覆われた状態で、底蓋７の位置を判別する位置判別手段である。
ワイヤ９Ａ、９Ｂはウインチ１１Ａ、１１Ｂに巻き取られることにより、底蓋７と採取管５を連結する部材でもある。
ワイヤ９Ａ、９Ｂとしては鋼線をより合わせたものが例示できる。
【００４８】
油圧シリンダ１２は、採取管５を底蓋７の位置まで移動させて開口部３を塞ぐ、移動手段である。油圧シリンダ１２は鉛直方向に移動可能であるが、図示しないレールに沿って移動することにより、水平方向に移動可能であってもよい。
【００４９】
以上がサンプリング装置１の構成の説明である。
【００５０】
次に、サンプリング装置１を用いた焼結原料のサンプリング方法について、図３から図１１を参照して説明する。
【００５１】
まず、底蓋７を採取管５から取り外しておく。採取管５は保持台１７および油圧シリンダ１２に組み付けておく。
次に、図３に示すように、焼結原料を搬送するパレット４１の底部４３のグレート等の上に床敷層４５を形成する。
【００５２】
次に、底面７Ａが床敷層４５を向くようにして、図４に示すように、底蓋７を床敷層４５の上に置く（底蓋配置工程）。この際、突起３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ、３１Ｄが床敷層４５に食い込むようにする。
【００５３】
次に、図４に示すように、ワイヤ９Ａ、９Ｂを鉛直上向きに立ち上げ、テープ４７でパレット４１の内壁の上端に固定する。
この際、ワイヤ９Ａ、９Ｂの先端１６Ａ、１６Ｂを結ぶ仮想線の中点Ｐに底蓋７の中心が位置するようにするのが望ましい。
【００５４】
次に、図５に示すように、床敷層４５の上に焼結原料を装入し、原料層４９を形成する（原料装入工程）。
この際、ワイヤ９Ａ、９Ｂの先端１６Ａ、１６Ｂが原料層４９から露出するようにする。
【００５５】
次に、原料層４９から露出したワイヤ９Ａ、９Ｂの先端１６Ａ、１６Ｂの位置から、底蓋７の位置を判別する（位置判別工程）。具体的には、図５に示すように、ワイヤ９Ａ、９Ｂの先端１６Ａ、１６Ｂを結ぶ仮想線１８の中点Ｐに底蓋７の中心が位置するものと判別する。
【００５６】
次に、油圧シリンダ１２を水平方向に駆動して、図６に示すように、採取管５を底蓋７の上方に移動させる。
【００５７】
次に、油圧シリンダ１２を鉛直方向に駆動して、図７に示すように、採取管５を原料層４９内に挿入して採取管５内に試料を採取する（試料採取工程）。
【００５８】
次に、油圧シリンダ１２をさらに鉛直方向の下向きに駆動し、採取管５を底蓋７に接触させる。この状態で図８に示すようにワイヤ９Ａ、９Ｂをウインチ１１Ａ、１１Ｂに接続し、ハンドル３２Ａ、３２Ｂを回転させることによりワイヤ９Ａ、９Ｂを巻き取る。
巻き取られたワイヤ９Ａ、９Ｂは底蓋７を開口部３に押圧し、閉塞した状態を保持する（保持工程）。
【００５９】
次に、油圧シリンダ１２を鉛直方向の上向きに駆動し、図９に示すように、底蓋７と採取管５を原料層４９から引き抜いて試料を回収する（引上げ工程）。
【００６０】
次に、図１０に示すようにスリット１４Ａに仕切板１５を挿入し、この状態でワイヤ９Ａ、９Ｂをウインチ１１Ａ、１１Ｂから取り外して底蓋７を採取管５から外す。
これにより、図１１に示すように、スリット１４Ａと底蓋７の間隔に対応した高さを持つ試料５１が回収される。
【００６１】
この後はスリット１４Ｂに仕切板１５を挿入し、スリット１４Ａから仕切板１５を外すことにより、試料５１よりも一層分だけ上の層の試料が回収される。以後はスリット１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄ、１４Ｅをこの手順に従って着脱することにより、層別に試料が回収される。仕切板１５は、スリット１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄ、１４Ｅに一度に全て挿入してから１つずつ取り外してもよい。
【００６２】
以上が、サンプリング装置１を用いた焼結原料のサンプリング方法の説明である。
【００６３】
このように、第１の実施形態によれば、サンプリング装置１は、下端に開口部３を有する採取管５と、採取管５に着脱可能に設けられ、開口部３を塞ぐ底蓋７と、底蓋７に設けられ、底蓋７が採取管５から外されて原料層４９に覆われた状態で、底蓋７の位置を判別するワイヤ９Ａ、９Ｂと、採取管５を底蓋７の位置まで移動させて開口部３を塞ぐ油圧シリンダ１２と、開口部３を塞いだ状態を保持するウインチ１１Ａ、１１Ｂを備える。
【００６４】
そのため、採取管５も底蓋７も焼結原料を圧密することがなく、装入状態を正確に把握できる。
【００６５】
また、底蓋７が採取管５の開口部３を塞いだ状態で、採取管５を原料層４９から引き抜けるので、焼結原料を圧密しなくても試料が落下しない。
【００６６】
さらに、採取管５を底蓋７の上方から原料層４９に装入するだけで、開口部３を塞ぐことができるため、底蓋７が採取管５の周囲の原料層４９をかき乱すことがなく、装置がコンパクトである。
【００６７】
次に、第２の実施形態について図１２および図１３を参照して説明する。
【００６８】
第２の実施形態は、第１の実施形態において、位置判別手段として送信機と受信機を設け、保持手段として採取管の下端を側面から挟み込んで保持する構造を設けたものである。
【００６９】
なお、第２の実施形態において、第１の実施形態と同様の機能を果たす要素については同一の番号を付し、説明を省略する。
【００７０】
図１２に示すように、第２の実施形態に係るサンプリング装置１Ａは、位置判別手段としての送信機６１と受信機６３、および採取管５の下端を側面から挟み込んで保持する、挟持手段としてのクランプ６５を有している。図１３の（Ａ）に示すように、採取管５の下端には楔部６６が設けられている。
【００７１】
送信機６１は底蓋７の上面に設けられており、例えば特定の周波数の電磁波等の無線信号を、底蓋７の位置情報として送信するビーコンである。
【００７２】
受信機６３は、採取管５のフランジ１３の上面に設けられ、送信機６１が送信した位置情報を受信する装置である。
【００７３】
このように、位置判別手段はワイヤ９Ａ、９Ｂではなく、送信機６１と受信機６３であってもよい。
【００７４】
図１３の（Ａ）に示すように、クランプ６５は板バネ６７と、受口６９と、スライド板７１を備える。
【００７５】
板バネ６７は底蓋７の面外方向に起立する複数の可撓性部材であり、例えば金属板が用いられる。
【００７６】
受口６９は板バネ６７のそれぞれの上端に設けられ、板バネ６７の起立方向に直交する方向に突出する突出部材であり、ここでは金属板を菱形に折り曲げ加工したものである。受口６９は、採取管５と底蓋７が分離した状態では、互いに突出方向で接触している。より詳細には、受口６９は、板バネ６７のそれぞれの上端から互いに近づく向きに設けられた下側板状部６９Ａと、下側板状部６９Ａの上端に設けられ、互いに離れる向きに設けられた上側板状部６９Ｂを備える。
【００７７】
スライド板７１は板バネ６７の下端を連結するように設けられた板であり、底蓋７の面内方向に移動可能である。
楔部６６は採取管５の径方向に膨らんだ部分である。
【００７８】
クランプ６５で採取管５を底蓋７に保持させる場合は、まず、図１２に示すように、送信機６１と受信機６３の間で電磁波の位置情報の送受信を行い、底蓋７の位置を特定する。
【００７９】
次に、図１３の（Ａ）に示すように、採取管５を底蓋７の上方から鉛直下向きに移動させ、採取管５の楔部６６を受口６９の間に挿入する。
【００８０】
受口６９を保持する板バネ６７は可撓性を有するので、受口６９は板バネ６７と共に楔部６６によって互いに離れるように押しのけられる。
【００８１】
この際、楔部６６と受口６９の間の水平方向の位置が多少ずれていても、上側板状部６９Ｂが楔部６６と接触すれば、上側板状部６９Ｂが楔部６６に水平方向に押されることによりスライド板７１が移動して、受口６９の間の部分が楔部６６の位置までガイドされる。
【００８２】
楔部６６をさらに鉛直下向きに移動させ、受口６９を乗り越えると、図１３の（Ｂ）に示すように、受口６９は板バネ６７の復元力により採取管５を挟み込んで保持する。
【００８３】
この状態では楔部６６と受口６９が抜け止めとなるため、採取管５または底蓋７に鉛直方向に引張応力を作用させても、容易に採取管５から底蓋７が外れることはない。
【００８４】
このように、保持手段はウインチ１１Ａ、１１Ｂではなく、可撓性部材を用いたクランプ６５であってもよい。
【００８５】
次に、第３の実施形態について図１４を参照して説明する。
【００８６】
第３の実施形態は、第２の実施形態において、挟持手段としてローラとクリップバネを備えたクランプを設けたものである。
【００８７】
なお、第３の実施形態において、挟持手段以外の構造は第２の実施形態と同じであるため、説明を省略する。
【００８８】
図１４の（Ａ）に示すように、第３の実施形態に係るクランプ６５Ａは、一対のローラ７３と、付勢部材としてのクリップバネ７５を有している。
【００８９】
一対のローラ７３は底蓋７の上面に沿って回転軸７７が配置されており、回転軸７７に直交する面内方向に移動するスライド棒７９に保持される。スライド棒７９は鞘管８１に保持されており、鞘管８１には固定枠８３が設けられている。固定枠８３は底蓋７の上面に保持される。
【００９０】
クリップバネ７５は一対のローラ７３を接続するように設けられており、一対のローラ７３を、回転軸７７に直交する方向に互いに当接させて付勢する。
【００９１】
クランプ６５Ａで採取管５を底蓋７に保持させる場合は、まず、図１２に示すように、送信機６１と受信機６３の間で電磁波の位置情報の送受信を行い、底蓋７の位置を特定する。
【００９２】
次に、採取管５を底蓋７の上方から鉛直下向きに移動させ、採取管５の楔部６６をローラ７３の間に挿入する。
ローラ７３は互いに離れるように押しのけられる。
【００９３】
この際、楔部６６と受口６９の間の水平方向の位置が多少ずれていても、楔部６６が回転軸７７の間に接触すれば、ローラ７３はスライド棒７９によって鞘管８１内を底蓋７の面方向に移動するので、楔部６６とローラ７３の位置合わせができる。
【００９４】
楔部６６をさらに鉛直下向きに移動させ、ローラ７３を乗り越えると、図１３の（Ｂ）に示すように、ローラ７３はクリップバネ７５の復元力により採取管５を挟み込んで保持する。
【００９５】
この状態では楔部６６が抜け止めとなるため、採取管５または底蓋７に鉛直方向に引張応力を作用させても、容易に採取管５から底蓋７が外れることはない。
このように、挟持手段の構造はクランプ６５に限定されない。
【００９６】
次に、第４の実施形態について図１５および図１６を参照して説明する。
【００９７】
第４の実施形態は、第２の実施形態において、挟持手段として、採取管５の下端の外周面を押圧する板バネを備えた構造を設けたものである。
【００９８】
なお、第４の実施形態において、挟持手段以外の構造は第２の実施形態と同じであるため、説明を省略する。
図１５に示すように、第４の実施形態に係るクランプ６５Ｂは、一対の固定枠８３と、板バネ８５を備える。
【００９９】
固定枠８３は板バネ８５の固定部材であり、底蓋７の面外方向に起立している。
一対の固定枠８３は、互いを連結するように設けられた固定軸８７を備える。
【０１００】
板バネ８５は採取管５の下端の外周面を押圧する可撓性部材である。板バネ８５は、固定枠８３の上端から下端に向けて離間するように、固定枠８３の固定軸８７に垂下して設けられる。板バネ８５は、図１５では固定枠８３は上に凸の円弧状である。
【０１０１】
図示はしていないが、クランプ６５Ｂは、互いに板バネ８５が対向するように、少なくとも一対設けられるのが望ましい。
【０１０２】
クランプ６５Ｂで採取管５を底蓋７に保持させる場合は、まず、図１２に示すように、送信機６１と受信機６３の間で電磁波の位置情報の送受信を行い、底蓋７の位置を特定する。
【０１０３】
次に、採取管５を底蓋７の上方から鉛直下向きに移動させ、採取管５の下端の外周面を一対の板バネ８５に接触させる。
【０１０４】
一対の板バネ８５は可撓性を有するので、図１６に示すように採取管５の下端の外周面を、採取管５の中心側に押圧する。この押圧力によって採取管５が板バネ８５に挟まれて保持される。
【０１０５】
次に、第５の実施形態について図１７および図１８を参照して説明する。
【０１０６】
第５の実施形態は、第４の実施形態において、板バネ８５を係止するリレーピン８９を設けたものである。
【０１０７】
なお、第５の実施形態において、挟持手段以外の構造は第２の実施形態と同じであるため、説明を省略する。
第５の実施形態に係るクランプ６５Ｃは、クランプ６５Ｂにさらにリレーピン８９を追加した構造である。
【０１０８】
図１７に示す第５の実施形態に係るクランプ６５Ｃは、図１８に示すようにリレーピン８９を備える。
リレーピン８９は底蓋７の面外方向に進退自在に設けられ、突出状態で板バネ８５を固定枠８３側に付勢した状態で保持する係止部材である。
【０１０９】
リレーピン８９は図１７に示す導線９１を介して、底蓋７の上面に設けられた電池９３、送信機６１、受信機９７に接続されている。
【０１１０】
クランプ６５Ｂで採取管５を底蓋７に保持させる場合は、板バネ８５を固定枠８３側に付勢した状態、具体的には、図１８の点線で示す状態で、リレーピン８９を底蓋７の上面から突出させて保持する。
【０１１１】
次に、図１２に示すように、送信機６１と受信機６３の間で電磁波の位置情報の送受信を行い、底蓋７の位置を特定する。
【０１１２】
次に、採取管５を底蓋７の上方から鉛直下向きに移動させ、採取管５の下端を底蓋７に接触させ、一対の板バネ８５の間に配置する。
【０１１３】
次に、図示しない送信機等で、リレーピン８９を後退させる指示情報を、解除部材としての受信機９７に送信する。
【０１１４】
指示情報を受信した受信機９７は、リレーピン８９を底蓋７の上面から後退させ、リレーピン８９による板バネ８５の付勢状態を解除する。
【０１１５】
一対の板バネ８５は可撓性を有するので、付勢状態が解除されると図１８の実線に示すように採取管５の下端の外周面を、採取管５の中心側に押圧する。この押圧力によって採取管５が板バネ８５に挟まれて保持される。なお、リレーピン８９を駆動するタイミングは指示情報を受信した場合に限らず、時限式にしてもよい。
【０１１６】
次に、第６の実施形態について図１９から図２１を参照して説明する。
第６の実施形態は、第２の実施形態において、移動手段を具体的に開示したものである。
なお、第６の実施形態において、第１の実施形態と同様の機能を果たす要素については同一の番号を付し、説明を省略する。
【０１１７】
図１９および図２０に示すように、第３の実施形態に係るサンプリング装置１Ｂは、パレット４１の進行方向に直交する向きに設けられた架台としてのフレーム９９を備える。
【０１１８】
フレーム９９には、パレット４１の進行方向に直交する向きにレール１０１が設けられている。油圧シリンダ１２は、レール１０１上をパレット４１の進行方向に直交する幅方向に移動可能である。
【０１１９】
次に、サンプリング装置１Ｂを用いた焼結原料のサンプリング方法について、図１９から図２１を参照して簡単に説明する。
【０１２０】
まず、底蓋７を採取管５から取り外しておく。採取管５は油圧シリンダ１２に組み付けておく。
【０１２１】
次に、図２１に示すように、焼結原料を搬送するパレット４１の底部４３のグレート等の上に床敷層４５を形成する。
【０１２２】
次に、底面７Ａが床敷層４５を向くようにして、図２１に示すように、底蓋７を床敷層４５の上に置く。
【０１２３】
図２１に示すように、試料を採取したい場所が複数ある場合は、複数の底蓋７を用意して、場所ごとに底蓋７を配置する。
【０１２４】
次に、図５に示すように、床敷層４５の上に焼結原料を装入し、原料層４９を形成する。
【０１２５】
次に、送信機６１と受信機６３の間で電磁波の位置情報の送受信を行い、底蓋７の位置を特定する。
【０１２６】
次に、油圧シリンダ１２をパレット４１の幅方向に駆動して、図２１に示すように、採取管５を底蓋７の上方に移動させる。パレット４１の移動方向における位置合わせはパレット４１を移動させることにより行う。
【０１２７】
次に、油圧シリンダ１２を鉛直方向に駆動して、図７と同様に、採取管５を原料層４９内に挿入して採取管５内に試料を採取する。
【０１２８】
この後の手順は第２の実施形態と同様であるため、説明を省略する。
【０１２９】
試料を採取したい場所が複数ある場合は、複数の底蓋７の数だけ、上記の手順を繰り返す。
【０１３０】
以上が、サンプリング装置１Ｂを用いた焼結原料のサンプリング方法の説明である。
【実施例】
【０１３１】
以下、実施例に基づき本発明を具体的に説明するが、本発明は実施例および上記した実施形態に限定されない。当業者であれば、本発明の技術思想の範囲内において、各種変形例および改良例に想到するのは当然のことであり、これらも本発明の範囲に含まれる。
【０１３２】
＜実施例１＞
サンプリング装置１を用いて焼結原料のサンプリングを行い、試料の分析を試みた。具体的な手順は以下の通りである。
【０１３３】
まず、サンプリングの対象である焼結機として、パレット幅４００ｍｍの原料供給装置を保有する模型ＤＬ型試験焼結機を用意した。
次に、サンプリング装置１を用意した。底蓋７は直径２２０ｍｍ、厚さ２．３ｍｍの円形平鋼板とした。底蓋７の外周にはワイヤ９Ａ、９Ｂとして、直径２ｍｍのワイヤロープを２本接続した。ワイヤロープの先端はウインチ１１Ａ、１１Ｂのフックに引っかけやすいようにリング状にした。
【０１３４】
採取管５は内径１８０ｍｍ、長さ７００ｍｍの円筒管とした。採取管５には高さ方向に１００ｍｍ間隔で幅２ｍｍの半周スリットを形成した。採取管５の上端には、直径１００ｍｍのウインチ１１Ａ、１１Ｂを取り付けた。ウインチ１１Ａ、１１Ｂには、巻き取用紐があり先端はフックとなっている。
移動手段としては、パレット４１をまたぐように門型のフレーム９９によって保持された、油圧シリンダ１２による上下方向の昇降可動装置を用意した。油圧シリンダ１２の昇降ストロークは１４５０ｍｍである。下降の下限位置は床敷層上面であるグレート高さ＋４０ｍｍに調整した。
【０１３５】
次に、原料層高さ方向の原料採取を試みた。まず、停止したパレット４１のグレート上に、平均粒径１０ｍｍ〜１５ｍｍの焼結鉱を、床敷層として４０ｍｍ厚で敷設した。次に、底蓋７を床敷層の上に突起３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ、３１Ｄを下にして、ワイヤ９Ａ、９Ｂの取り付け部が左右幅方向に並ぶ位置に、パレット幅方向の中央部に置いた。
この状態で、底蓋７に取り付けたワイヤ９Ａ、９Ｂをパレット４１の進行方向と直交する方向に伸ばし、パレット４１の側板に沿って上部にテープ４７で固定した。
【０１３６】
次に、配合原料をロールフィダーから定量切出し、装入シュートおよび篩を介して、３．０ｍ／ｍｉｎの速度で前進移動するパレット４１に原料を装入した。
原料層厚は６００ｍｍ一定の平面となるように表層部を平板で均した。底蓋７は原料層で覆われて目視できないので、ワイヤ９Ａ、９Ｂを目印として、底蓋７の位置が油圧シリンダ１２の真下に来る位置になるように、パレット４１を移動させた。
この状態で油圧シリンダ１２の先端に採取管５を固定し、油圧シリンダ１２を降下させることによって採取管５を原料層内に貫入させ、底蓋７と接触する下限位置で停止させた。
【０１３７】
次に、ワイヤ９Ａ、９Ｂの先端のリングをウインチ１１Ａ、１１Ｂのフックに掛けてウインチ１１Ａ、１１Ｂを巻き上げて底蓋７と採取管５を固定した。この状態で油圧シリンダ１２を上昇させることによって、底蓋７により閉塞された採取管５を上昇させた。
【０１３８】
次に、採取管５の側壁に形成した６本のスリットに仕切板１５を各々挿入して、高さ方向に仕切りを入れ７区分した。その後、底蓋７と仕切板１５を下から順番に取り外して区分ごとの原料を各々採取した。
最後に採取した原料の質量、粒度、真密度値を測定した。
【０１３９】
原料層内の高さ方向の擬似粒度分布、空隙率分布を図２２に示す。図２２における縦軸の数字１〜６は、原料層の表層から下層（底蓋７の位置）までを順番に仕切板１５で区切った６つの領域を意味する。
図２２に示すように、サンプリング装置１を用いてサンプリングを行うことにより、焼結原料の高さ方向の分布調査が、簡単かつ正確に実施できることが分かった。
また、試料の採取の際に、採取管５から試料が落下することはなく、試料回収率は１００％であった。
【０１４０】
＜実施例２＞
サンプリング装置１Ｂを用いて焼結原料のサンプリングを行い、試料の分析を試みた。具体的な手順は以下の通りである。
【０１４１】
採取管５、底蓋７、油圧シリンダ１２は、実施例１と同じ材質と形状のものを用意した。
底蓋７の中心には９２０ＭＨｚ、２０ｍＷの電波を発する無線の送信機６１を取り付けた。底蓋７の外周部近傍には、図１２および図１３に示すクランプ６５を２か所に設置した。円筒管の上部中央には底蓋中心から発信される電波を受信できるセンサを設置した。
【０１４２】
次に、実施例１と同様の手順で原料層高さ方向の原料採取を試みた。
まず、停止したパレット４１のグレート上に、平均粒径１０ｍｍ〜１５ｍｍの焼結鉱を床敷層として４０ｍｍ厚で敷設した。次に、パレット４１を移動させながら底蓋７を床敷層上に投入した。底蓋７を設置する位置は、実施例１のようにパレット幅方向の中央部にする必要はなく、突起３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ、３１Ｄも設けなかった。理由は送信機６１で底蓋７の位置を正確に特定できるためである。送信機６１は小型の電池式なので原料装入の外乱にはならない。
【０１４３】
次に、配合原料をロールフィダーから定量切出し、装入シュートを介して、３．０ｍ／ｍｉｎの速度で移動するパレット台車に原料装入を実施した後、停止させた。なお、原料層厚は６００ｍｍ一定の平面となるように表層部を平板で均した。底蓋７は原料層で覆われて目視できないので、底蓋７から発信される電波を採取管５のセンサで受信し、最も受信電波が強くなる位置までパレット４１を移動させ停止させた。次にパレット４１の幅方向においても、採取管５を幅方向に移動させ最も受信電波が強くなる位置で停止させた。
この状態で、油圧シリンダ１２を降下させることによって採取管５を原料層内に貫入させ、底蓋７と接触する下限位置で停止させた。
底蓋７に設置されたクランプ６５に採取管５の下部先端が接触することによって、クランプ６５が採取管５を挟込み、底蓋７が採取管５に固定された。
【０１４４】
その後は実施例１と同じ手順で試料を採取し、原料層内の高さ方向の擬似粒度分布、空隙率分布を測定した。
結果を図２３に示す。図２３における縦軸の数字１〜６は、原料層の表層から下層（底蓋７の位置）までを順番に仕切板１５で区切った６つの領域を意味する。
【０１４５】
図２３に示すように、サンプリング装置１Ｂを用いてサンプリングを行うことにより、焼結原料の高さ方向の分布調査が、簡単かつ正確に実施できることが分かった。
また、試料の採取の際に、採取管５から試料が落下することがなく、試料回収率は１００％であった。
【０１４６】
＜比較例＞
特許文献３（実開平１−１２１８３１号公報）および特許文献６（特開２０１２−２２９８２０号公報）のサンプリング装置を用いて、その他の条件は実施例１、２と同じ条件で試料を採取し、試料回収率を測定した。
結果を表１に示す。
【０１４７】
【表１】
2018044188.tif 000003
【０１４８】
比較例１および比較例２は試料回収率が１００％に達しないのに対し、実施例１および実施例２は試料回収率が１００％であった。この結果から、実施例１および実施例２では、未回収原料が無くなり、下層部の精度の高いサンプリングが実現できることが分かった。
【符号の説明】
【０１４９】
１、１Ａ、１Ｂ…サンプリング装置、３…開口部、５…採取管、７…底蓋、７Ａ…底面、９Ａ、９Ｂ…ワイヤ、１１Ａ、１１Ｂ…ウインチ、１２…シリンダ、１３…フランジ、１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄ、１４Ｅ…スリット、１５…仕切板、１６Ａ、１６Ｂ…先端、１７…保持台、１８…仮想線、１９…蓋、２１…天板、２３、２５、２７、２９…支柱、３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ、３１Ｄ…突起、３２Ａ、３２Ｂ…ハンドル、４１…パレット、４３…底部、４５…床敷層、４７…テープ、４９…原料層、５１…試料、６１…送信機、６３…受信機、６５、６５Ａ、６５Ｂ、６５Ｃ…クランプ、６６…楔部、６７…板バネ、６９…受口、６９Ａ…下側板状部、６９Ｂ…上側板状部、７１…スライド板、７３…ローラ、７５…クリップバネ、７７…回転軸、７９…スライド棒、８１…鞘管、８３…固定枠、８５…板バネ、８７…固定軸、８９…リレーピン、９１…導線、９３…電池、９７…受信機、９９…フレーム、１０１…レール。
【図１】
2018044188.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2018044188.tif 000013
【図１１】
2018044188.tif 000014
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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