(57)【要約】【課題】溶融金属の凝固温度を正確に測定する複合プローブ用シェルコンテナ及び複合プローブを提供する。【解決手段】一実施例によると，溶融金属に浸漬されて内部に前記溶融金属が導入可能な複合プローブ用シェルコンテナにおいて，前記シェルコンテナは，側面に形成されて前記溶融金属が導入される導入口と，前記導入口を介して導入されて前記溶融金属が充填される受鋼室及び採取室と，前記導入口と前記受鋼室を連結する受鋼湯道と，前記導入口と前記採取室を連結する採取湯道と，を含み，前記溶融金属プローブは前記受鋼室に配置された測温部を有する第１温度センサを更に含み，前記受鋼室の内壁面に凹凸形状のパターンが形成される。【選択図】図２
2016070923.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融金属に浸漬して内部に前記溶融金属が導入可能な複合プローブ用シェルコンテナにおいて，
前記シェルコンテナは，
側面に形成されて前記溶融金属が導入される導入口と，
前記導入口を介して導入されて前記溶融金属が充填される受鋼室及び採取室と，
前記導入口と前記受鋼室を連結する受鋼湯道と，
前記導入口と前記採取室を連結する採取湯道と，を含み，
前記溶融金属プローブは前記受鋼室に配置された測温部を有する第１温度センサを更に含み，
前記受鋼室の内壁面に凹凸形状のパターンが形成される複合プローブ用シェルコンテナ。
【請求項２】
前記受鋼室は直方体であり，
前記パターンは前記受鋼室の長さ方向に沿って形成された内壁面のうち前記受鋼室の中心部から離間した長手方向に短い表面に形成される請求項１記載の複合プローブ用シェルコンテナ。
【請求項３】
前記受鋼室は容積を表面積で割った体積比が４乃至４．５である請求項１又は請求項２記載の複合プローブ用シェルコンテナ。
【請求項４】
前記採取室は前記シェルコンテナの縦方向に沿って配置され，
前記採取湯道の角部は湾曲した形状である請求項１記載の複合プローブ用シェルコンテナ。
【請求項５】
前記受鋼湯道は前記導入口から前記第１温度センサから遠くなる方向に傾斜し，
前記シェルコンテナの横断面と前記受鋼湯道が成す傾斜角度が２０乃至６０度である請求項１記載の複合プローブ用シェルコンテナ。
【請求項６】
前記導入口は前記受鋼室と連通する受鋼湯口及び前記採取室と連通する採取湯口を有し，
前記受鋼湯口と前記採取湯口は隔離される請求項１記載の複合プローブ用シェルコンテナ。
【請求項７】
前記受鋼湯口の直径は２０乃至２５mmである請求項６記載の複合プローブ用シェルコンテナ。
【請求項８】
前記溶融金属プローブは前記シェルコンテナの先端に設置され，前記溶融金属の温度を測定する第２温度センサを更に含む請求項６記載の複合プローブ用シェルコンテナ。
【請求項９】
前記採取室及び前記受鋼室は前記シェルコンテナの縦方向及び横方向に沿って重ならないように配置される請求項７又は請求項８記載の複合プローブ用シェルコンテナ。
【請求項１０】
前記溶融金属プローブは前記シェルコンテナの先端に設置されて前記溶融金属の温度を測定する第２温度センサを更に含み，
前記導入口は前記シェルコンテナの先端から縦方向に沿って２００mm以内に位置する請求項１記載の複合プローブ用シェルコンテナ。
【請求項１１】
溶融金属に浸漬された状態で測部に形成された開口を介して前記溶融金属を内部に導入可能なメイン枝管と，
前記メイン枝管の外部に設置されて前記開口を閉鎖可能な外部枝管と，
前記メイン枝管の内部に内装されるシェルコンテナと，
前記シェルコンテナに装着される第１及び第２温度センサと，
前記第１及び第２温度センサと電気的にアクセスされるコネクタと，を含み，
前記シェルコンテナは，
側面に形成されて前記開口と連通されて前記溶融金属が導入される導入口と，
前記導入口を介して導入された前記溶融金属が充填される受鋼室及び採取室と，
前記導入口と前記受鋼室を連結する受鋼湯道と，
前記導入口と前記採取室を連結する採取湯道と，を含み，
前記第１温度センサの測温部は前記受鋼室に配置され，前記第２温度センサは前記シェルコンテナの先端に設置され，
前記受鋼室の内壁面に凹凸形状のパターンが形成される複合プローブ。
【請求項１２】
前記受鋼室は直方体であり，
前記パターンは前記受鋼室の長さ方向に沿って形成された内壁面のうち前記受鋼室の中心部から離間した長手方向に短い表面に形成される請求項１１記載の複合プローブ。
【請求項１３】
前記受鋼室は容積を表面積で割った体積比が４乃至４．５である請求項１１又は請求項１２記載の複合プローブ。
【請求項１４】
前記採取室は前記シェルコンテナの縦方向に沿って配置され，
前記採取湯道の角部は湾曲した形状である請求項１１記載の複合プローブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は複合プローブ用シェルコンテナ及び複合プローブに関するものであり，より詳しくは，溶融金属に浸漬して溶融金属の温度を測定し，又は溶融金属の凝固温度を測定する複合プローブ用シェルコンテナ及び複合プローブに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複合プローブは，昇降装置（例えば，サブランス）によって電炉などの溶鋼に浸漬してから引き揚げられ，溶鋼の成分分析などのために利用される。
【０００３】
プローブ本体は，側面に形成されて溶鋼が導入される導入口を有する。プローブ本体の内部に導入された溶鋼は，受鋼室に充填された状態で凝固され，温度センサは，受鋼室に配置されて溶鋼の凝固温度を測定する。温度センサの測温部は溶鋼中の周囲から次第に凝固されて最後に凝固される部位に向かって配置され，溶鋼中の炭素量を推定するための凝固温度データを提供する。また，凝固された溶鋼は，発光分光分析や燃焼化学分析などの機器分析用試料として提供される。
【０００４】
一方，最近の電炉操業は，多様な鋼種を処理するために吹錬パターンが多様化されており，良質の鉄鉱石が次第に枯渇し，低価格の原料の使用が増えるだけでなく，スクラップの需給状況によるＨＭＲ(Hot Metal Ratio)の変動が頻繁になることに対応する必要があり，Ｔ−Ｔ（Tap to Tap）タイムの短縮，原価節減及び設備効率性を追及しようとする顧客のニーズに応じて吹錬技術が複雑になり，プローブの測定時期及び環境も多様化されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】大韓民国公開特許第１９９０−０００５１７３号公報（１９９０．０４．１３）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は，溶融金属の凝固温度を正確に測定する複合プローブ用シェルコンテナ及び複合プローブを提供することにある。
【０００７】
本発明の他の目的は，溶融金属の冷却速度を上昇して凝固時間を短縮する複合プローブ用シェルコンテナ及び複合プローブを提供することにある。
【０００８】
本発明のまた他の目的は，溶融金属が円滑に導入される複合プローブ用シェルコンテナ及び複合プローブを提供することにある。
【０００９】
本発明の更に他の目的は，以下の詳細な説明と添付した図面からより明確になるはずである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一実施例によれば，溶融金属に浸漬して内部に前記溶融金属が導入可能な複合プローブ用シェルコンテナにおいて，前記シェルコンテナは，側面に形成されて前記溶融金属が導入される導入口と，前記導入口を介して導入された前記溶融金属が充填される受鋼室及び採取室と，前記導入口と前記受鋼室を連結する受鋼湯道と，前記導入口と前記採取室を連結する採取湯道と，を含み，前記溶融金属プローブは，前記受鋼室に配置された測温部を有する第１温度センサを更に含み，前記受鋼室の内壁面には凹凸形状のパターンが形成される。
【００１１】
実施形態において，前記受鋼室は直方体であり，前記パターンは，前記受鋼室の長手方向に沿って形成された内壁面のうち前記受鋼室の中心部から離間した長手方向に短い表面に沿って形成される。
【００１２】
他の実施形態において，前記受鋼室は容積を表面積で割った体積比が４乃至４．５である。
【００１３】
さらに，前記採取室は，前記シェルコンテナの縦方向に沿って配置され，前記採取湯道の角部は湾曲した形状である。
【００１４】
さらに，前記受鋼湯道は，前記導入口から前記第１温度センサから遠くなる方向に傾斜し，前記シェルコンテナの横断面と前記受鋼湯道が成す傾斜角度は約２０乃至６０度である。
【００１５】
又，前記導入口は，前記受鋼室と連通する受鋼湯口及び前記採取室と連通する採取湯口を有し，前記受鋼湯口と前記採取湯口は隔離される。
【００１６】
前記受鋼湯口の直径は約２０乃至２５mmである。
【００１７】
前記溶融金属プローブは前記シェルコンテナの先端に設置され，前記溶融金属の温度を測定する第２温度センサを更に含む。
【００１８】
前記採取室及び前記受鋼室は，前記シェルコンテナの縦方向及び横方向に沿って重ならないように配置される。
【００１９】
さらに，前記溶融金属プローブは，前記シェルコンテナの先端に設置されて前記溶融金属の温度を測定する第２温度センサを更に含み，前記導入口は，前記シェルコンテナの先端から縦方向に沿って約２００mm以内に位置する。
【００２０】
本発明の一実施例によると，複合プローブは，溶融金属に浸漬された状態で測部に形成された開口を介して前記溶融金属を内部に導入可能なメイン枝管と，前記メイン枝管の外部に設置されて前記開口を閉鎖可能な外部枝管と，前記メイン枝管の内部に内装されるシェルコンテナと，前記シェルコンテナに装着される第１及び第２温度センサと，前記第１及び第２温度センサと電気的にアクセスされるコネクタと，を含み，前記シェルコンテナは，側面に形成されて前記開口と連通されて前記溶融金属が導入される導入口と，前記導入口を介して導入された前記溶融金属が充填される受鋼室及び採取室と，前記導入口と前記受鋼室を連結する受鋼湯道と，前記導入口と前記採取室を連結する採取湯道と，を含み，前記第１温度センサの測温部は前記受鋼室に配置され，前記第２温度センサは，前記シェルコンテナの先端に設置され，前記受鋼室の内壁面に凹凸形状のパターンが形成される。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の一実施例によると，溶融金属の冷却速度を上昇して溶融金属の凝固時間を短縮し，それを介して高過熱度を有する溶融金属内の炭素量を正確に推定することができる。また，溶融金属がプローブ本体の内部に円滑に導入されることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施例による溶融金属プローブを示す断面図である。
【図２】図１に示す溶融金属プローブの分解斜視図である。
【図３】図１に示す溶融金属プローブの一部を切開した斜視図である。
【図４】図１に示すシェルコンテナの比較例を示す図である。
【図５】図４に示すシェルコンテナの内部で凝固された試料を示す図である。
【図６】図１に示すシェルコンテナの第１実施例を示す図である。
【図７】図６に示すシェルコンテナの内部で凝固された試料を示す図である。
【図８】図１に示すシェルコンテナの第２実施例を示す図である。
【図９】図８に示すシェルコンテナの内部で凝固された試料を示す図である。
【図１０】第１温度センサを介して測定した溶融金属の温度を比較した結果を示すグラフである。
【図１１】第１温度センサを介して測定した溶融金属の温度を比較した結果を示すグラフである。
【図１２】成分分析及び凝固温度を介した推定によって溶融金属内の炭素量を示すグラフである。
【図１３】成分分析及び凝固温度を介した推定によって溶融金属内の炭素量を示すグラフである。
【図１４】受鋼湯口の直径による試料の状態を示す写真である。
【図１５】受鋼湯口の直径による試料の状態を示す写真である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下，本発明の好ましい実施形態を添付した図１乃至図１５を参照してより詳細に説明する。本発明の実施形態は様々な形態に変形されるが，本発明の範囲を後述する実施形態に限られると解釈してはならない。本実施形態は当該発明が属する技術分野における通常の知識を有する者に本発明をより詳細に説明するために提供されるものである。よって，図面に示す各要素の形状はより明確な説明を強調するために誇張されている可能性がある。
【００２４】
図１は，本発明の一実施例による溶融金属プローブを示す断面図であり，図２は図１に示す溶融金属プローブの分解斜視図である。図３は，図１に示す溶融金属プローブの一部を切開した斜視図である。
【００２５】
図１乃至図３に示すように，プローブ本体１はメイン枝管２を具備し，メイン枝管２は側部に形成された開口３３ａ，３３ｂを介して溶鋼などの溶融金属を内部に導入する。外部枝管４はメイン枝管２の外部に設置されて開口３３ａ，３３ｂを閉鎖する。プローブ本体１はホルダｈに装着され，ホルダｈはサブランスなどから構成される昇降装置に連結されて電炉などの溶鋼のような溶融金属に浸漬されてから引き揚げられる。浸漬の際，外部枝管４はスラグ層を通過して溶融金属浴の中に到達すると消失し，開口３３ａ，３３ｂを開放してプローブ本体１の内部に溶融金属を導入する。コネクタＣはプローブ本体１，特に後述する第１及び第２温度センサ２２，２４とホルダｈの電気的，機械的アクセスを可能とする。
【００２６】
シェルコンテナ１０７はメイン枝管２の内部に内装される。シェルコンテナ１０７は開口３３ａに向かって開放された受鋼湯口３ａ，受鋼湯口３ａから開口３３ａの反対方向に延長された受鋼湯道９，受鋼湯道９から転換されて先端部に向かって延長された受鋼室１０を形成する。また，シェルコンテナ１０７は開口３３ｂに向かって開放された採取湯口３ｂ，採取湯口３ｂから開口３３ｂの反対方向に延長された採取湯道１１，採取湯道１１から転換されて先端部に向かって延長された採取室１８を形成する。
【００２７】
一方，受鋼室１０と採取室１８は，シェルコンテナ１０７の縦方向に沿って重ならないよう配置され，採取室１８は，受鋼室１０に比べてシェルコンテナ１０７の先端に近接して配置される。同様に，導入口（採取湯口）３ｂ及び採取湯道１１は導入口（受鋼湯口）３ａ及び受鋼湯道９に比べてシェルコンテナ１０７の先端に近接して配置される。また，受鋼室１０と採取室１８はシェルコンテナ１０７の横方向に沿って重ならないように配置され，採取室１８が受鋼室１０に比べて導入口３ａ，３ｂが形成された側面に近接して配置される。
【００２８】
また，第１設置空間１４は，受鋼室１０の下の方（図１の基準に）に位置し，後述する第１温度センサ２２の本体部２２ａが設置空間１４内に実装される。収容空間２０は採取室１８と平行に配置されてシェルコンテナ１０７の先端に向かって開放され，第２温度センサ２４の本体部２４ａが，収容空間２０に収容される。
【００２９】
図２に示すように，シェルコンテナ１０７は基準面に沿って分割された分割ブロック１０７ａ，１０７ｂを具備し，分割ブロック１０７ａ，１０７ｂは基準面を中心に対称を成す。すなわち，基準面は上述した受鋼室１０及び採取室１８，受鋼湯道９及び採取湯道１１をシェルコンテナ１０７の縦方向に沿って分割する。図２に示すように，分割された受鋼室１０及び採取室１８，受鋼湯道９及び採取湯道１１などは結合された受鋼室１０及び採取室１８，受鋼湯道９及び採取湯道１１などに比べて図において対称の折半に分割されたものであるため，各分割ブロック１０７ａ，１０７ｂ内の受鋼室１０及び採取室１８，受鋼湯道９及び採取湯道１１は，符号Ｈを付加して表示した。分割ブロック１０７ａ，１０７ｂは補助枝管１７の内部に挿入され，このようなシェルコンテナ１０７に第１及び第２温度センサ２２，２４と採取容器２３を組み立てて溶融金属プローブのプローブ本体１が形成される。
【００３０】
第１温度センサ２２は，本体部２２ａからＵ字型の測温管２２ｂが延長され，測温管２２ｂの内部に熱電対が設置される。測温部２２ｃは測温管２２ｂの先端部に位置する。よって，測温部２２ｃを受鋼室１０の正位置に挿入した状態で本体部２２ａが設置空間１４内に実装され，本体部２２ａに連結されたリード線はコネクタＣに連結される。
【００３１】
採取容器２３は溶融金属からディスク状の凝固試料を採取するための平らな容器であり，金属容器本体２３ａと案内管２６を備える。案内管２６は石英素材であり，金属容器本体２３ａは採取室１８内に収納される。
【００３２】
第２温度センサ２４は，本体部２４ａからＵ字型の石英管などで形成される測温管２４ｂが延長され，測温管２４ｂの内部に熱電対が設置される。金属キャップ２４ｃは測温管２４ｂを覆っている。本体部２４ａは収容空間２０内に挿入され，金属キャップ２４ｃがシェルコンテナ１０７の先端から突出される。本体部２４ａに連結されたリード線はコネクタＣに連結される。
【００３３】
一方，脱酸剤Ａが受鋼室１０内に装填される。サブランスなどの昇降装置によってプローブ本体１が溶融金属に向かって下降すると，プローブ本体１はスラグ層を通過して溶融金属浴の中に浸漬される。よって，第２温度センサ２４の金属キャップ２４ｃが消失して溶融金属の温度を測定する。また，外部枝管４が消失して導入口３ａ，３ｂが開放されるとプローブ本体１の内部に溶融金属が導入された後，溶融金属は受鋼室１０及び採取室１８に向かって移動する。
【００３４】
受鋼室１０に導入された溶融金属は受鋼室１０に装填された脱酸剤Ａを介して効率的に脱酸され，受鋼室１０に充填されてから直ちに凝固を開始して周囲から次第に固形化され，受鋼室１０のほぼ中心，すなわち熱均衡がよい位置に第１温度センサ２２の測温部２２ｃを配置して温度測定値の平坦部を得るための測温が行われる。
【００３５】
受鋼室１０に溶融金属が導入されると，溶融金属が凝固される過程で導入温度と凝固温度の差によってピーク（過熱度）が発生し，凝固潜熱によって凝固温度が一定時間安定に維持される凝固温度平坦部が生成される。溶鋼などの溶融金属内に存在する炭素の量は凝固温度データを介して推定され，溶融金属の凝固温度が一定の数値を維持する凝固温度平坦部を介して推定される。凝固温度平坦部は溶融金属の凝固潜熱放出の安定度及び持続時間によって影響を受け，また，実質的に安定度及び持続時間は溶融金属の温度及び成分，受鋼室１０の形態及び材質に応じて変化する。
【００３６】
一方，既知の溶融金属プローブの場合，溶融金属の冷却不均一のため受鋼室１０内で局部的な相変態が生じて凝固温度平坦部が傾くか，凝固開始時点が遅くなって凝固温度を正確に感知することができない問題がある。
【００３７】
特に，迅速出鋼操業（ＱＤＴ：Quick Direct Tapping）のように吹錬操業の後半部に高い溶鋼温度のため高過熱度の溶鋼が導入され，このような溶鋼のため凝固温度平坦部が遅く形成されて測定時間内の正確な炭素量の推定が難しいか，凝固時間が長くなることによる冷却不均衡が発生して凝固温度平坦部が緩慢に形成される問題が発生する。すなわち，溶融金属の過熱度が大きすぎる場合，温度が漸進的に減少して凝固温度平坦部が生成されず，それによって制御部が演算ロジック（logic）を介して凝固温度開始以前の温度を凝固温度と誤って判断する恐れがある。この場合には，炭素の推定値は低くなり，これは測定エラー又は測定の正確性の低下に繋がる。よって，溶融金属の凝固時間を短縮する必要がある。
【００３８】
受鋼室１０に溶融金属が導入されると，導入された溶融金属は熱エネルギーを伝導，対流，輻射によって外部に発散する。これをクボリノフ（Chvorinov）の式で示すと以下のようである。
ｔf＝ｃ（体積（Ｖc）／表面積（Ａc））2
（ｔf＝凝固時間，Ｖc＝体積，Ａc＝表面積，ｃ＝常数）
【００３９】
前記式から，凝固時間を短縮する理想的な受鋼室１０の形状は球状よりは四角柱などの多角柱形状であり，測温部２２ｃの位置が受鋼室１０の中心部に位置する場合，直方体よりは正方形又は円柱が表面積を十分に確保することができるため均質凝固核形成（homogeneous nucleation）に容易である。
【００４０】
しかし，シェルコンテナ１０７の内部の空間的制約のため受鋼室１０の形状に制約があり，凝固温度平坦部を確保するためには受鋼室１０の容積が一定の大きさ以上であるべきであるため，直方体が最適化された設計に当たる。
【００４１】
前記式によると，凝固時間は体積比（モジュラス＝体積／表面積）の２乗に比例するため，凝固時間を短縮するためには体積比を減らすべきである。その他には受鋼部の表面積を増加する必要があり，特に後述する温度センサ２２ａの測温部２２ｃから離間した長手方向に短い表面に波状のパターンやエンボスパターン処理をして熱発散を加速することで凝固時間を短縮することができる。受鋼室１０は直方体であるため，受鋼湯道９及び第１設置空間１４に隣接した断面以外に受鋼室１０の長さ方向に沿って形成された長手方向に短い表面及び長手方向に長い表面を有し，受鋼室１０内に充填された溶融金属の中は長手方向に短い表面及び長手方向に長い表面を介して熱を発散し凝固される。この際，温度センサ２２ａの測温部２２ｃは受鋼室１０の中心部に位置し，前記長手方向に短い表面は長手方向に長い表面に比べて表面積が小さいだけではなく，受鋼室１０の中心部から離間しているため，前記長手方向に短い表面を介した溶融金属の熱発散は前記長い表面に比べて遅延される恐れがある。そこで，パターン処理を介して表面積を増加する必要がある。また，受鋼室１０の体積を減らして凝固試料の大きさを約２０％以上減小している。
【００４２】
図４は図１に示すシェルコンテナの比較例を示す図であり，図５は，図４に示すシェルコンテナの内部で凝固された試料を示す図である。図６は，図１に示すシェルコンテナの第１実施例を示す図であり，図７は，図６に示すシェルコンテナの内部で凝固された試料を示す図である。図８は図１に示すシェルコンテナの第２実施例を示す図であり，図９は，図８に示すシェルコンテナの内部で凝固された試料を示す図である。
【００４３】
図５に示す試料Ｓ1は図４の受鋼室１０と実質的に一致する形状であり，両側面ｆ1は基準面の両側に配置されて互いに対向する内面に当たる。図７に示す試料Ｓ2は図６の受鋼室１０と実質的に一致する形状であり，両側面ｆ2，ｆ2は基準面の両側に配置されて互いに対向する内面に当たる。すなわち，図６の受鋼室１０は内面に波状の凹凸パターンが形成されるため，試料Ｓ2は波状の凹凸パターンｐ2を有する。図９に示す試料Ｓ3は，図８の受鋼室１０と実質的に一致する形状であり，両側面ｆ3，ｆ3は，基準面の両側に配置されて互いに対向する内面に当たる。すなわち，図８の受鋼室１０は内面に円形の突起を有するため，試料Ｓ3は円形の凹溝パターンｐ3を有する。
【００４４】
図４乃至図９に示す受鋼室をまとめると下記表１のようである。
【表１】
2016070923.tif 000003
【００４５】
前記表１によると，モジュラスが４〜４．５である際に波形安定性及び成分推定の正確度が優秀であった。４．０未満である場合，凝固温度平坦部の確保が難しいほどに速い冷却を示しており，４．５以上である場合，冷却遅延のため局部的に相平衡条件が形成されて測定値の信頼度が下落した。
【００４６】
一方，図６及び図８は波状の凹凸パターン又は凹溝状の凹凸パターンを示しているが，本発明は凹凸パターンの形状に制限されず，波状又は凹溝状が混在するか他の形態の凹凸パターンが形成されてもよい。
【００４７】
図１０及び図１１は，第１温度センサを介して測定した溶融金属の温度を比較した結果を示すグラフである。図１０乃至図１１の実線（１）は溶融金属の温度を示し，溶融金属が受鋼室１０内に導入されると第１温度センサ２２を介した測定波形は，高温の溶融金属のため持続的に上昇してから相平衡が行われた状態で凝固が開始されて凝固温度を示す。図１０に示す比較例の場合，局部的に相平衡条件が形成されて傾いた形態の凝固温度を示すが，図１１に示す実施形態２の場合には測定波形が比較的水平状態である凝固温度を示している。
【００４８】
図１２及び図１３は，成分分析及び凝固温度を介した推定によって溶融金属内の炭素量を示すグラフである。横軸は回収された試料の炭素成分分析（ＣＡ：Carbon Analysis）による値であり，縦軸は炭素推定値を示すグラフである。図１２に示す比較例の場合，実線（横軸と縦軸の値が一致する場合）から一定範囲（±０．０６％の範囲）を示す２本の点線間を逸脱している。一方，図１３に示す実施例２の場合，実線から一定範囲（±０．０６％の範囲）内に位置するため安定的な結果を示している。
【００４９】
一方，溶融金属が受鋼湯道９を介して受鋼室１０内に導入される過程において，受鋼湯道９の角が大きい場合，受鋼湯道９の角部で溶融金属が衝突し渦巻きを形成する渦流（vortex）現象が発生して乱流流動が形成され，それによって空気及びガスの混入が発生する恐れがある。よって，受鋼湯道９の角部９ｒをラウンド処理（湾曲した形状と）することが好ましく，該部を介して渦流現象を防止することができる。
【００５０】
また，図６に示すように，受鋼室１０と採取室１８はシェルコンテナ１０７の縦方向に沿って重ならないように配置されるが，採取湯道１１はシェルコンテナ１０７の縦方向に沿って受鋼室１０と重なって配置される。よって，採取湯道１１を介して移動する溶融金属の高熱が受鋼室１０，特に受鋼室１０に配置された第１温度センサ２２の測温部２２ｃに影響を及ぼす恐れがあり，それによって凝固温度を正確に測定することができない。よって，シェルコンテナ１０７の縦方向に沿って受鋼室１０と重なる採取湯道１１の角部をラウンド処理して受鋼室１０と採取室１８との間に位置する隔壁の厚さを，採取室１８から遠くなる方向に増加し，前記壁厚を介して採取湯道１１を流れる溶融金属の高熱が測温部２２ｃに及ぼす影響を最小化することができる。また，採取湯道１１の角部がラウンド処理された場合，溶融金属が導入される過程で発生する渦流現象を最小化することができる。
【００５１】
また，上述した溶融金属プローブの可用範囲（すなわち，溶融金属の凝固温度の測定範囲）を拡張するために過熱度が低い溶融金属が導入される場合にも凝固温度を効果的に測定すべきであり，そのために溶融金属の導入を早くすることで，溶融金属の温度降下を最小化して，受鋼室１０に到達した溶融金属の温度を電炉内の溶融金属の温度と近似させることが好ましい。
【００５２】
よって，受鋼湯口３ａ（及び／又は開口３３ａ）の直径（図４中符号ｄ）を最適化する必要があり，実験結果から約２０〜２５mmである際に溶融金属の充填性能が良好であった。約２０mm未満であれば溶融金属が受鋼室１０内に十分に充填される前に凝固が進行されて充填性能が低下しており，約２５mmを超過すれば受鋼室１０内に充填された溶融金属が逆流して充填性能がかえって低下する現象が発生する。図１４及び図１５は受鋼湯口の直径による試料の状態を示す写真であり，図１４の受鋼湯口は直径が１７mmで，図１５の受鋼湯口は直径が２４．５mmである。
【００５３】
また，受鋼室１０及び採取室１８は相対的に大きな鉄静圧（ferro-static pressure）を多く受けるようにするためにそれぞれ隔離（又は分離）された受鋼湯口３ａと採取湯口３ｂを有する。受鋼湯口３ａと採取湯口３ｂが一つに統合される場合，溶融金属が受鋼室１０及び採取室に分離されてそれぞれ流動する過程で渦巻きを形成する渦流現象が発生して乱流流動が形成されるため，溶融金属の導入が容易ではないためである。特に，受鋼湯道９は導入口３ａから第１温度センサ２２から遠くなる方向に傾斜し，シェルコンテナ１０７の横断面と受鋼湯道９が成す傾斜角度θは約２０乃至６０度であることが好ましい。約２０度未満であれば受鋼湯口３ａが溶融金属プローブの先端から遠くなってスラグが導入される可能性が高くなり，約６０度を超過すれば大きい傾斜のため溶融金属の充填性能が低下する恐れがある。
【００５４】
また，受鋼湯口３ａ及び採取湯口３ｂは溶融金属プローブの先端から約２００mm以内にあることが好ましい。すなわち，溶融金属プローブの先端から受鋼湯口３ａまでの距離Ｄは約２００mm以下に当たる。これは通常溶融金属プローブの浸漬深さを約５００〜６００mm程度に設定する際，試料の健全性及び充填性能を確保するためである。
【００５５】
一方，採取室１８に向かって移動した溶融金属は採取容器２３内で凝固されて機器分析などの分析のための凝固試料として提供される。溶融金属浴から引き揚げられたプローブ本体１に衝撃を加えると，シェルコンテナ１０７が衝撃によって崩壊され，採取室１８を破壊して採取容器２３を容易に分離することができる。次に，採取容器２３は移送装置によって移送されて機器分析などの分析に提供される。
【００５６】
本発明を好ましい実施形態を介して詳細に説明したが，それとは異なる実施形態ないし実施例も可能である。よって，後述する特許請求範囲の技術的思想と範囲は好ましい実施形態に限定されない。
【符号の説明】
【００５７】
１：プローブ本体
２：メイン枝管
３ａ，３ｂ：導入口（３ａ:受鋼湯口，３ｂ：採取湯口）
４：外部枝管
１０：受鋼室
１１：採取湯道
１４：設置空間
１７：締結間
１８：採取室
２０：収容空間
１０７：シェルコンテナ
２２，２４：温度センサ
２３：採取容器
【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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【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】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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