JPH0697227B2

JPH0697227B2 - ディスク状金属試料の採取装置

Info

Publication number: JPH0697227B2
Application number: JP3161113A
Authority: JP
Inventors: 俊幸北浦
Original assignee: KAWASO ELECTRIC INDUSTRIAL KABUSHIKI KAISHA
Current assignee: KAWASO ELECTRIC INDUSTRIAL KABUSHIKI KAISHA
Priority date: 1991-06-04
Filing date: 1991-06-04
Publication date: 1994-11-30
Anticipated expiration: 2009-11-30
Also published as: JPH04359152A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、溶鋼等の溶融金属を採
取するに際し、ディスク状の金属試料を採取するための
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、溶融金属の試料採取装置として
は、カップ状の試料採取容器を用いるカップ状サンプラ
ーと、偏平状の試料採取容器を用いるディスク状サンプ
ラーとが公知である。

【０００３】カップ状サンプラー及びディスク状サンプ
ラーにより採取された凝固試料は、何れも試料の一部分
をフラットな面に研磨し、その研磨面を発光分光分析に
供される。

【０００４】カップ状サンプラーにより採取された溶融
金属の凝固試料は、円柱状の試料であるため、発光分光
分析に供するに際し、該試料を横断方向に切断し、その
切断面を研磨することにより分析面を形成しなければな
らない。また、試料採取容器が大容量であるため、装置
全体の重量増と大型化を招くことが不可避である。

【０００５】これに対して、ディスク状サンプラーの場
合は、採取した溶融金属の凝固試料を発光分光分析に供
するに際し、試料を切断する必要はなく、試料採取容器
の厚肉壁による急冷組織化が進んだディスク状試料のフ
ラット面を研磨すれば足りるから、分析面を形成するた
めの準備工程数の点において前記カップ状サンプラーよ
りも有利である。また、試料採取容器が小容量であるか
ら、装置全体の軽量化及び小型化の点においても前記カ
ップ状サンプラーよりも有利である。

【０００６】ところで、従来、溶融金属の試料採取装置
は、試料採取容器に測温素子を挿入し、該測温素子の先
端を容器内における溶融金属の最終凝固点の近傍に配置
せしめたものが公知である。この測温素子の目的は、採
取した溶融金属の凝固温度を測定することにより、該金
属中の炭素含有量を推定せしめるためである。そこで、
測温素子により溶融金属の凝固温度を正確に測定するた
めには、試料採取容器の容量を可及的に大とすることに
より温度測定点近傍における急冷・急凝固を防止し、測
温素子により検知され記録される温度指示波形中に凝固
温度の平衡保持された領域が示されていなければならな
い。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】前述のように、従来の
技術において、試料採取容器により採取した溶融金属の
凝固温度を、測温素子により測定するためには、試料採
取容器の容量を可及的に大としなければならないと考え
られており、通常、カップ状サンプラーが用いられてい
た。換言すれば、このような凝固温度測定のためには、
ディスク状サンプラーは不適当であると考えられてい
た。蓋し、ディスク状サンプラーは、試料採取容器を厚
肉壁により形成するのが一般的であり、しかも、該容器
内の容量を小さく形成することにより、流入した溶融金
属を急冷し短時間のうちに凝固せしめてしまい、該容器
中に測温素子を配置して凝固温度測定を意図しても、測
温素子により検知される温度指示波形中に前述したよう
な平衡保持領域を示さないからである。

【０００８】このため、ディスク状サンプラーを用いた
従来の装置において、発光分光分析用の凝固試料の採取
と同時に、凝固温度の測定を行う複合型プローブを構成
するためには、ディスク状サンプラーと併設して、別
途、凝固温度測定専用のカップ状サンプラーを設け、こ
の専用のカップ状サンプラーの内部に測温素子を挿入し
ているのが現状であり、このような二つのサンプラーの
併用によるコスト高及び装置の大型化を余儀なくされて
いた。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、前述したディ
スク状サンプラーの利点を認識し、カップ状サンプラー
ではなくディスク状サンプラーを選択し採用した上で、
測温素子により、採取した溶融金属の凝固温度を好適に
測定することができるようにした装置を提供するもので
ある。

【００１０】この点について、本発明者は、永年の研究
の結果、採取した溶融金属を凝固せしめる試料採取容器
の構成として、発光分光分析に適した試料を得ると共
に、溶融金属の凝固温度を安定して正確に測定するため
には、次の条件を満たすことが必要であることを知見し
た。

【００１１】第一に、凝固試料の均質な組織を得るため
には、試料採取容器を、熱伝導性及び比熱の大きい材料
で形成することが必要である。

【００１２】第二に、試料採取容器の内部において、凝
固温度を測定する測温素子の近傍に試料が巣を発生しな
いこと、即ち、容器に対する溶融金属の充填が良好であ
ることが必要である。

【００１３】第三に、ディスク状サンプラーとしつつ
も、凝固温度測定の精度を安定せしめるためには、試料
採取容器の容量は可能な限り大である方が良い。

【００１４】第四に、前述した凝固試料の均質な組織を
得るために試料採取容器の冷却特性を良好ならしめる反
面、測温素子による凝固温度の測定を安定ならしめるた
めには、該容器の壁厚を容器の容量との関係で最適値に
設定する必要がある。

【００１５】前記第一、第二の条件を満たすためには、
従来より種々研究がなされており、その結果、今日にお
いて、これらの点の課題に対しては、多くの解決手段が
提案されている。

【００１６】然しながら、前記第三、第四の条件につい
ては、従来より、全く研究がなされていない。前述した
ように、従来、ディスク状サンプラーにおいて凝固温度
を測温素子により測定することには無理があり、安定し
た正確な測温を行うことは困難と考えられて来たからで
ある。このため、従来、稀には、特開昭６３−３２３７
０号公報に示されるように、ディスク状サンプラーにお
いて測温素子を設けた装置が提案されていた事実がある
が、それは測温精度を期待できず、極めて信頼性が低い
ことを承知で提供されたものであるといわざるを得な
い。

【００１７】本発明者は、ディスク状サンプラーにおい
て溶融金属の凝固温度を安定して正確に測温するために
は、特に、前記第三、第四の条件が重要であることを認
識し、この点の研究を行い、実験を重ねた結果、次の場
合に前記第三、第四の条件を満たすことができることを
知得した。

【００１８】即ち、本発明者が知得したことは、幅寸法
ｗ、厚さ寸法ｄを、ｗ＞ｄとしたディスク状試料を得る
ためのディスク状サンプラーにおいて、鋼等の金属製の
試料採取容器が、該容器の採取室における少なくともデ
ィスク状試料のフラット面に臨む上下壁の肉厚ｔを、
７．０≦ｔ／ｄ×１００≦１４．０（但しｄ≧１８mm）
に構成することである。

【００１９】先ず、前提条件として、ｄ≧１８mmでなけ
ればならないのは、試料の厚さｄが１８mm未満である
と、容器の壁厚ｔとの関係に関わらず、溶融金属が容器
に流入するや否や短時間のうちに凝固してしまい、凝固
温度を安定して測定することができず、前記第三の条件
を充足できないからである。また、このような過度の急
冷により試料周囲からの凝固が早期に進行するため、溶
融金属の採取室内への充填が良好でなく、凝固試料の内
部に巣を生じてしまい、前記第二の条件を充足できない
からである。

【００２０】次に、前記ｔ／ｄ×１００の下限値が７．
０以上でなければならないのは、これが７．０未満であ
ると、試料の厚さｄに対して容器の壁厚ｔが相対的に薄
過ぎて溶融金属の好ましい冷却特性を得ることができな
いからである。即ち、このような場合、採取した溶融金
属の冷却が好適に進行しないため、凝固温度点の測定が
困難で前記第三の条件を充足できないばかりか、凝固後
の試料が発光分光分析に適する均質な組織を示さず前記
第一の条件を充足できないからである。

【００２１】一方、前記ｔ／ｄ×１００の上限値を１
４．０以下にすべきことは、本発明者において、試料の
厚さｄを規定する容器内の寸法と、壁厚ｔを異ならしめ
た種々の試料採取容器を多数実験した結果から得られた
最大の成果である。即ち、上述した従来技術における認
識の下では、ディスク状サンプラーの容器壁厚は、急冷
を目的とする限り、出来るだけ厚い方が良いことになる
が、本発明が目的とする凝固温度の安定した測定のため
には、前記第四の条件として述べたように、容器の壁厚
を、容器の容量との関係で最適値に設置しなければなら
ない。換言すれば、必要最小限の急冷を可能とする反
面、容器の熱吸収が過多であってはならず、採取された
溶融金属の冷却中に示される温度冷却曲線が、凝固温度
点において平衡保持領域を示し、測温素子による凝固温
度の検出を可能とするものでなければならない。

【００２２】この点に関して、本発明者の実験によれ
ば、測温素子により検知される温度指示波形が平衡保持
領域を示すために最適な溶融金属の冷却曲線を得るため
に容器の壁厚ｔを定めるに際しては、単なる容器の容量
ではなく、ディスク状試料の厚さｄが決定的な要因にな
るという驚くべき結果が判明した。そして、この目的の
ためには、前記ｔ／ｄ×１００の上限値を１４．０以下
にしなければならないことが実験上判明した。その理由
は必ずしも確かではないが、本発明者の推測によれば、
前記ｔ／ｄ×１００が１４．０を越えると、ディスク状
試料のフラット面に臨んで接触面積が最も大とされた容
器の上下壁において、試料の厚さｄに対する容器の壁厚
ｔが相対的に厚過ぎて、試料からの熱吸収能力が過多に
なり、容器から放出される潜熱が未凝固残湯の温度を平
衡凝固温度まで引き上げることが充分でなくなるからで
あると考えられる。

【００２３】而して、本発明が前記目的達成のために第
一の手段として構成したところは、充填された溶融金属
を幅寸法ｗよりも厚さ寸法ｄを小としたディスク状の試
料となるように凝固せしるための採取室を形成した金属
製の試料採取容器を備え、該試料採取容器内に挿入した
測温素子の先端を前記採取室内における溶融金属の最終
凝固点の近傍に配置して成る装置において、前記試料採
取容器が、該採取室の少なくともディスク状試料のフラ
ット面に臨む上下壁の肉厚ｔを、７．０≦ｔ／ｄ×１０
０≦１４．０（但しｄ≧１８mm）に構成した点にある。

【００２４】また、本発明が第二の手段として構成した
ところは、充填された溶融金属を幅寸法ｗよりも厚さ寸
法ｄを小としたディスク状の試料となるように凝固せし
るための厚肉試料採取室と、該厚肉試料採取室に連なる
薄肉試料採取室とを一連に形成した金属製の試料採取容
器を備え、該試料採取容器内に挿入した測温素子の先端
を前記厚肉試料採取室内における溶融金属の最終凝固点
の近傍に配置して成る装置において、前記試料採取容器
が、該採取室の少なくともディスク状試料のフラット面
に臨む上下壁の肉厚ｔを、７．０≦ｔ／ｄ×１００≦１
４．０（但しｄ≧１８mm）に構成した点にある。

【００２５】更に、本発明が第三の手段として構成した
ところは、側部に流入口を設けた流入案内容器と、該流
入案内容器の下方に連通連結された試料採取容器と、両
容器の間に介装された両容器を連通せしめる小径連通路
を形成した仕切体とから成り、前記試料採取容器は、一
対の半割状の金属製皿部材を対向して突き合わせること
により構成され、前記仕切体の小径連通路に接続される
ボス部と、該ボス部に連なり充填された溶融金属を幅寸
法ｗよりも厚さ寸法ｄを小としたディスク状の試料とな
るように凝固せしるための厚肉試料採取室と、該厚肉試
料採取室に連なる薄肉試料採取室とを一連に形成し、前
記試料採取容器は、前記厚肉試料採取室の少なくともデ
ィスク状試料のフラット面に臨む上下壁の肉厚ｔを、
７．０≦ｔ／ｄ×１００≦１４．０（但しｄ≧１８mm）
に構成して成り、前記仕切体は、金属よりも熱伝導率の
低い保温材により成形されて成り、前記流入案内容器の
上部から仕切体の小径連通路を通じて試料採取容器内に
延びる測温素子を設け、該測温素子の先端を前記厚肉試
料採取室のほぼ中央に位置せしめた点にある。

【００２６】

【実施例】以下図面に基づいて本発明の実施例を詳述す
る。

【００２７】図１において、ディスク状金属試料の採取
装置の外装を構成するプローブ本体１は、内部に流入案
内容器２と、該流入案内容器２の下方に連通連結された
試料採取容器３と、両容器２、３の間に介装され両容器
を連通せしめる小径連通路４を形成した仕切体５を内装
している。前記プローブ本体１は、内外二層構造とした
紙管製の保護管６、７を含み、内側の保護管６の内周側
に積層された紙管製の保持管８、９を含む。上側の保持
管８は、前記仕切体５及び流入案内容器２の外周を抱持
しつつ尾端方向に延び、下側の保持管９は、プローブ本
体１の先端近傍部に配置されている。前記流入案内容器
２の側部には、流入口１０を形成したセラミック製のノ
ズル１１を設けている。図示省略しているが、ノズル１
１の開口はプローブ本体１の外周に設けられた薄紙等の
保護膜により被覆されている。尚、プローブ本体１の先
端部は、セラミック製の栓体１２により閉塞されてお
り、溶融金属浴の温度を測定するための温度測定素子１
３を設けている。

【００２８】前記流入案内容器２は、断面円形のカップ
状に形成されており、図示実施例では、鋼等の金属製の
円筒状周壁１４と、該周壁１４の頂部を閉塞する鋼等の
金属製の円板状頂壁１５とから構成されているが、一体
の有底カップ状に構成しても良い。

【００２９】前記試料採取容器３は、鋼等から成る一対
の半割状の金属製皿部材１６を対向して突き合わせるこ
とにより構成され、前記仕切体５の小径連通路４に接続
されるボス部１７と、該ボス部１７に連なる厚肉試料採
取室１８と、該厚肉試料採取室１８に連なる薄肉試料採
取室１９とを一連に形成している。即ち、図２（Ａ）に
示すように、前記皿部材１６は、前記ボス部１７を形成
するための半割筒部２０と、深さを９mm〜１３mm程度と
した深皿部２１と、深さを約２mm程度とした舌片状の浅
皿部２２とを一体に備え、このため、前記深皿部２１を
形成するための底壁２１ａ及び側壁２１ｂと、前記浅皿
部２２を形成するための底壁２２ａ及び側壁２２ｂを備
えている。図２（Ａ）には一方の皿部材１６だけを示し
ているが、同形同大の皿部材１６の一対を用い、両皿部
材１６、１６を対向して突き合わせることにより試料採
取容器３を形成する。

【００３０】前記仕切体５は、金属よりも熱伝導率の低
い保温材、例えばシェルモールドにより、分厚い円盤状
に成形されている。このように仕切体５をシェルモール
ドの成形物としておけば、通気性を備えるので、試料採
取容器３内のエアーやガスの排気性に優れ、該容器３内
における凝固試料に巣が発生することを防止できる。あ
わせて、シェルモールドの成形物によれば、外力により
崩壊容易であるため、採取した凝固試料を取出すに際し
て、試料採取容器３内の凝固試料と流入案内容器２内の
不要凝固金属との分離を容易に行い得る。

【００３１】この仕切体５は、予め一対の皿部材１６、
１６を突き合わせることにより組み立てられた試料採取
容器３のボス部１７を取り囲んで一体に成形される。従
って、一対の皿部材１６、１６は、ボス部１７を仕切体
５の内部に埋入し保持されるので、これにより突き合わ
せ状態を維持される。然しながら、この仕切体５による
固定保持だけでは充分でない場合は、皿部材１６、１６
の浅皿部２２、２２を固定保持するために、図２（Ｂ）
に示すような一対の板状の鋼製クリップ２３が使用され
る。即ち、一対のクリップ２３、２３により、一対の皿
部材１６、１６の浅皿部２２を挟持固定する。このクリ
ップ２３、２３は、前述した本来のクリップ機能の他、
薄肉試料採取室１９の放熱機能を有し、該採取室１９内
に流入した溶融金属の急冷化を一層促進せしめる。従っ
て、必要に応じて、使用すべきクリップ２３の数を増減
選択することが自由である。

【００３２】この試料採取容器３と仕切体５のプリアセ
ンブリされた構成物の二つの実施例を図３（Ａ）及び
（Ｂ）に示している。

【００３３】図３（Ａ）に示す第一実施例において、試
料採取容器３のボス部１７には、石英管等から成るガイ
ド筒２４が挿入され、このガイド筒２４とボス部１７を
取り囲んで仕切体５を成形している。従って、仕切体５
の小径連通路４は、このガイド筒２４により構成され、
しかも、このガイド筒２４は、仕切体５から突出する袖
口部２５を有する。

【００３４】図３（Ｂ）に示す第二実施例において、試
料採取容器３のボス部１７を取り囲みつつ、該ボス部７
の軸長を越える分厚い仕切体５を成形している。成形時
にコアーピンを用いることにより、仕切体５には、ボス
部１７から内径を等しくして延長された小径連通路４が
形成され、仕切体５の端面に位置する小径連通路４の開
口部にはテーパ状拡大部２６が形成される。

【００３５】図３（Ａ）に示す第一実施例及び図３
（Ｂ）に示す第二実施例の何れの場合も、円盤状に成形
された仕切体５の外径は、流入案内容器２の外径とほぼ
等しく、図１に示すように、該仕切体５を流入案内容器
２の下端に突き合わせた状態で、仕切体５及び流入案内
容器２を一体として保持管８により抱持される。

【００３６】図１に示すように、プローブ本体１には、
流入案内容器２の上部に位置して温度検出手段２７が内
装されている。この温度検出手段２７の測温素子２８
は、流入案内容器２を貫通し、仕切体５の小径連通路４
を挿通して、試料採取容器３内に延び、該測温素子２８
の先端を厚肉試料採取室１８のほぼ中央に位置せしめて
いる。尚、流入案内容器２の内部に位置する測温素子２
８の基部は、保護スリーブ２９により保護されている。

【００３７】上記実施例の構成に基づくディスク状金属
試料の採取装置によれば、プローブ本体１を溶融金属中
に浸漬すると、スラグ層を通過して溶融金属浴中の所定
位置まで沈下した後に、上述した保護膜が喪失してノズ
ル１１を開口せしめ、該ノズル１１の流入口１０を経て
流入する溶融金属を流入案内容器２に浸入せしめる。流
入案内容器２に浸入した溶融金属は、引き続き、小径連
通路４を経て試料採取容器３内に充填され、厚肉試料採
取室１８及び薄肉試料採取室１９の隅々まで充填され
る。

【００３８】ところで、薄肉試料採取室１９は、その上
部の厚肉試料採取室１８よりも容量が格段に小とされて
いるので、薄肉試料採取室１９に流入した溶融金属は、
短時間のうちに均質に急冷され凝固する。このため、薄
肉試料採取室１９内に充填された溶融金属は、上部にお
いて凝固収縮により内部に引け巣を発生する虞れがある
が、厚肉試料採取室１８内に充填されている溶融金属は
その時点において未凝固状態にあり、この未凝固金属が
引き続き薄肉試料採取室１９に浸入するので、所謂押し
湯効果により薄肉試料採取室１９内の凝固試料を巣のな
い充填度の高いものとする。

【００３９】また、厚肉試料採取室１８に充填された溶
融金属は、周壁（皿部材１６、１６の底壁２１ａ及び側
壁２１ｂ）により外周部から急冷されるので、凝固時の
収縮により上部における内部に引け巣を発生する虞れが
あるが、流入案内容器２の底部及び小径連通路４に充填
されている溶融金属は、シェルモールド等の保温材から
成る仕切体５により奪熱を妨げられ謂わば保温状態で高
温の未凝固状態に維持されているから、この未凝固金属
が引き続き厚肉試料採取室１８に浸入して、所謂押し湯
効果により厚肉試料採取室１８内の凝固試料を巣のない
充填度の高いものとする。

【００４０】更に、厚肉試料採取室１８に充填された溶
融金属は、最終凝固時に発生する収縮孔や、残留エアー
による気泡の連結により、内部に巣を発生する虞れがあ
るが、前述のように厚肉試料採取室１８の上部は、仕切
体５により保温された小径連通路４内における高温の溶
融金属に連なっているので、厚肉試料採取室１８内の溶
融金属の凝固は下部及び側部から上方へ向けて進行する
ことになる。このため、万一、厚肉試料採取室１８内の
溶融金属中に巣が発生するようなことがあっても、下方
から上方へ向けて進行する凝固に伴い、巣は上方に押し
上げられる。そして、巣が小径連通路４の近傍まで押し
上げられると、前述のように保温されている流入案内容
器２の底部及び小径連通路４内の未凝固金属が流下して
巣を埋めてしまうので、この点からしても、厚肉試料採
取室１８内の凝固試料に巣が発生することは確実に防止
される。

【００４１】ところで、試料採取容器３内に充填された
溶融金属は、厚肉試料採取室１８のほぼ中央において凝
固時点の温度を測温素子２８により検知され、該金属中
の炭素含有量を測定される。この際、前述のように、厚
肉試料採取室１８内の溶融金属には、引け巣や収縮孔、
或いは気泡の連結による巣等が発生することはないか
ら、測温素子２８による温度検知を確実に行うことがで
きる。

【００４２】上述の通り、厚肉試料採取室１８内の溶融
金属の凝固温度を測温素子２８により安定して測定する
ためには、該溶融金属の温度冷却曲線が平衡保持領域を
示すことが必要である。このため、本発明は、その最大
の特徴として、図４に示すように、厚肉試料採取室１８
の内法幅ａ（即ち、後述する図７に示す採取試料３０の
厚肉部３１の幅）と、内法長さ寸法ｂ（即ち、後述する
図７に示す採取試料３０の厚肉部３１の長さ）と、内法
深さ寸法ｄ（即ち、後述する図７に示す採取試料３０の
厚肉部３１の厚さ）を、ａ＞ｄ、ｂ＞ｄとしたディスク
状サンプラーにおいて、厚肉試料採取室１８の少なくと
も上下壁、即ち、採取試料３０のディスク状フラット面
（後述する図７に示す採取試料の厚肉部３１のフラット
面３４）に臨む底壁２１ａ、２１ａの壁厚ｔ₁を、７．
０≦ｔ₁／ｄ×１００≦１４．０（但しｄ≧１８mm）に
構成している。

【００４３】好ましい実施例において、厚肉試料採取室
１８の側壁２１ｂの壁厚ｔ₂は、前記底壁２１ａ、２１
ａの壁厚ｔ₁と等しく、ｔ₂＝ｔ₁とされ、更に、薄肉
試料採取室１９に至る試料採取容器３の全体にわたる壁
部の肉厚をほぼ均一に形成している。従って、厚肉試料
採取室１８の全ての壁厚ｔ₁及びｔ₂（即ち、ｔ）につ
いて、７．０≦ｔ／ｄ×１００≦１４．０（但しｄ≧１
８mm）の数値範囲内に構成することが好ましいが、本発
明は、偏平の厚肉試料採取室１８内でディスク状の試料
を凝固採取するものであり、その冷却特性は、底壁２１
ａ、２１ａの壁厚ｔ₁により受ける影響が最も大きいか
ら、これらの壁厚ｔ₁及びｔ₂のうち、少なくとも底壁
２１ａのｔ₁について前記数値範囲内にあれば良いとす
るものである。

【００４４】下記に示す表１は、本発明者において、
前記厚肉試料採取室１８の底壁２１ａ、２１ａ及び側壁
２１ｂ、２１ｂの壁厚ｔを種々異ならしめた試料採取容
器を用いて行った実験の結果を示しており、これらの実
験用の試料採取容器は、図１に示すようなプローブに組
み込まれ、該プローブを転炉内の溶鋼中に浸漬すること
により、該容器内に流入した溶鋼の平衡凝固温度を実地
に測定することにより実験に供された。実験の目的は、
測温素子により検知される温度指示波形を観察し、波形
中に見られる平衡保持領域の有無或いは長短を記録し、
それが採取試料の厚みｄと容器の壁厚ｔとの関係からど
のような影響を受けるかを分析することである。この実
験は、各テスト容器について、転炉操業の特性を考慮
し、溶鋼温度が１６００度（摂氏）未満の場合と、１６
００度（摂氏）以上の場合とにわけて行い、検知された
温度指示波形を記録した。この実験に供したテスト容器
は、図１乃至図４に示した実施例と同様の態様のもので
あり、厚肉試料採取室１８の条件を、ａ＝一定（ａ＞
ｄ）、ｂ＝一定（ｂ＞ｄ）、ｔ₂＝ｔ₁（従って表１に
は単にｔと表示する）とした（但し、テスト容器の全て
において、ａは４０mm、ｂは３２mmである）。また、平
衡凝固温度を測定する測温素子は、応答時間が４秒のも
のを使用した。尚、表１に示されるNo．１−１から７−
４までの全てのテスト容器の各々について同じものを１
０個用意し、１０本のプローブを用いて１０回の実験を
行い、その平均結果を記した。

【００４５】

【表１】

【００４６】前記表１に示したNo．４−１の試料採取容
器を使用した実験において、厚肉試料採取室２１内で測
温素子２８により測定された「測温素子温度指示」の結
果と、これから類推される「溶鋼温度冷却曲線」は、図
５に示す通りである。図５において、（Ａ）は１６００
度（Ｃ）以上の溶鋼に浸漬した場合の結果を示してお
り、（Ｂ）は１６００度（Ｃ）未満の溶鋼に浸漬した場
合の結果を示している。即ち、このNo．４−１の試料採
取容器によれば、ｔ／ｄ×１００が８．０の数値であ
り、この場合、測温素子温度指示の波形中に充分な平衡
保持時間が示され、試料の凝固温度を容易に特定でき
る。

【００４７】ところで、前記表１から明らかなように、
試料の厚みｄが１８mm未満の場合は、全て不良な結果し
か得られなかった（表１のNo．１−１、１−２、１−３
を参照）。このように凝固温度の平衡保持領域が得られ
ない理由は、試料の冷却速度が過多になるためであると
推測される。従って、本件発明の前提条件としては、試
料の厚みｄが１８mm以上でなければならない。

【００４８】そこで、試料の厚みｄを１８mm以上とした
実験結果の中から、試料の厚み（厚肉試料採取室の深
さ）と容器壁厚の関係、即ち、ｔ／ｄ×１００の数値の
下限値を探究した。この点について、前記表１のNo．７
−１に示すテスト容器（前記数値が６．４）によれば、
測温素子温度指示の波形中に示される平衡領域の点では
満足する結果を得られたが、その反面、採取された凝固
試料は、発光分光分析用の試料としては不適切なもので
あった。即ち、この容器の実験では、容器壁部に部分的
な溶融の個所が見られ、得られた凝固試料中に容器の金
属素材が混入していた。その理由は、この容器では、壁
厚ｔに対して容器の容量が相対的に過大であり、ｔ／ｄ
×１００が６．４と小さいために、壁厚ｔに対する相対
的な関係において溶融金属の熱量が大きいからであると
考えられる。従って、本発明において、ｔ／ｄ×１００
の下限値は７．０以上とすることが必要である。

【００４９】一方、ｔ／ｄ×１００の上限値を探究する
と、前記表１に示したNo．４−３に示すテスト容器は、
厚肉試料採取室の深さと壁厚の関係、即ち、ｔ／ｄ×１
００を１６．０とし、壁厚をかなり厚くしているため、
測温素子温度指示の波形中に平衡保持の安定領域を見る
ことができなかった。このテスト容器を１６００度Ｃ以
上の溶鋼を対象として行った実験により得られた「測温
素子温度指示」の波形は、図６に示す通りであり、平衡
安定領域を有しない。このため、これから類推される
「溶鋼温度冷却曲線」は極めて信頼性の低いものとな
る。これと同様に、表１において、ｔ／ｄ×１００の値
を１７．８としたNo．２−３の容器、同値を１６．８と
したNo．３−３の容器、同値を１４．５としたNo．５−
３の容器、同値を１９．６としたNo．６−４の容器、同
値を１８．０としたNo．７−４の容器についても、平衡
保持領域を全く得られないか又は不満足な平衡保持領域
のものであった。従って、本発明において、ｔ／ｄ×１
００の上限値は１４．０以下とすることが必要である。

【００５０】本実施例において、前述のようにして試料
採取容器３内で凝固せしめられた試料は、プローブ本体
１を溶融金属浴から引上げた後、該プローブ本体１を破
壊することにより試料採取容器３を取出し、一対の皿部
材１６、１６を分離することにより、図７に示すような
試料３０として分析に供される。皿部材１６、１６の分
離は、クリップ２３、２３を取外すと共に、崩壊容易な
仕切体５を破壊することにより、簡単に行うことができ
る。

【００５１】取出された試料３０は、厚肉試料採取室１
８に対応して成形された厚肉部３１と、薄肉試料採取室
１９に対応して成形された薄肉部３２を一連に備えてい
る。薄肉部３２は、その一部分をパンチャー等により打
抜き分離することにより、分離片３３を燃焼分析に供さ
れる。一方、厚肉部３１は、そのフラット面３４を研磨
することにより、該研磨面を分析面として発光分光分析
に供される。この際、厚肉部３１の内部には使用済の測
温素子２８が埋入されているが、厚肉部３１の表面にお
けるフラット面３４を分析面とするので、測温素子２８
が発光分光分析の支障になることはない。

【００５２】

【発明の効果】本発明は、以上のように構成した結果、
次の効果を奏する。

【００５３】請求項１に記載の本発明によれば、ディス
ク状サンプラーの利点を備えつつ、従来のように別個の
凝固温度測定専用のカップ状サンプラーを併設する必要
はなく、ディスク状サンプラー内の溶融金属の凝固温度
を測温素子により直接検知し、試料中の炭素含有量を測
定することが可能であるから、装置全体の小型化と低コ
スト化を図ることができる。

【００５４】特に、本発明によれば、前述のように、試
料採取容器が、該採取室の少なくともディスク状試料の
フラット面に臨む上下壁の肉厚ｔを、７．０≦ｔ／ｄ×
１００≦１４．０（但しｄ≧１８mm）に構成したので、
ディスク状試料を採取するディスク状サンプラーにおい
て、発光分光分析に適した均質な組織を有する凝固試料
を採取する目的と、試料内で測温素子により検知した温
度指示波形中に平衡保持領域を示して試料の凝固温度を
安定且つ正確に測定する目的という、従来では二律背反
すると認識されていた二つの目的を同時に達成すること
ができた点に顕著な効果がある。

【００５５】請求項２に記載の本発明によれば、前記効
果に加えて、採取した凝固試料が厚肉部と薄肉部を備え
るので、厚肉部を発光分光分析に供すると同時に、薄肉
部を燃焼分析に供することができ、このように一つの試
料採取容器により二つの分析に供される試料を一度で採
取できるという効果がある。ディスク状サンプラーの利
点を備えつつ、

【００５６】請求項３に記載の本発明によれば、前記効
果に加えて、流入案内容器の底部近傍において仕切体に
より保温された未凝固金属を試料採取容器内に浸入せし
める所謂押し湯機能を備えるので、試料採取容器内で得
られる凝固試料に巣を発生せしめないという効果があ
る。

【００５７】請求項４に記載の本発明によれば、前記効
果に加えて、試料採取容器を構成する一対の皿部材を仕
切体により突き合わせ状態に保持し、試料採取容器を予
め組立状態にセットすることができ、装置の組立に際
し、このプリアセンブリされた構造物を流入案内容器の
下端に配置することができるので、組立作業が容易とな
る。

【００５８】請求項５に記載の本発明によれば、前記効
果に加えて、仕切体がシェルモールドの成形物から成る
ので、前述した保温性に優れると共に、仕切体を容易に
崩壊せしめ、採取後の凝固試料を不要凝固金属から分離
して取出す作業が容易であるという効果がある。

【００５９】請求項６に記載の本発明によれば、前記効
果に加えて、試料採取容器を構成する一対の皿部材の相
互が、ボス部を仕切体により固定保持されると共に、薄
肉試料採取室の部分を外側からクリップにより固定保持
されるので、該一対の皿部材の相互合わせ面を確実に密
着せしめ、該合わせ面の部分で凝固試料が湯バリを生じ
ることを好適に防止できる。しかも、クリップを金属製
としておけば、該クリップに放熱機能を具備せしめ、薄
肉試料採取室の冷却能力をクリップの付加により向上で
きるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る採取装置を用いたプローブの一実
施例を示す縦断面図である。

【図２】本発明の採取装置に用いる試料採取容器の１実
施例を示し、（Ａ）は試料採取容器を構成する皿部材を
示す斜視図、（Ｂ）はクリップを示す斜視図である。

【図３】本発明の採取装置における試料採取容器と仕切
体の実施例を示し、（Ａ）は第一実施例を示す縦断面
図、（Ｂ）は第二実施例を示す縦断面図である。

【図４】本発明の採取装置における試料採取容器の一実
施例を示し、（Ａ）は試料採取容器を半割して一方の皿
部材を示す平面図、（Ｂ）は試料採取容器の断面図であ
り（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。

【図５】本発明の一実施例に係る装置を用いた実験の結
果から得られた測温素子温度指示波形であり、（Ａ）は
１６００度Ｃ以上の溶鋼を対象として行った実験結果を
示し、（Ｂ）は１６００度Ｃ未満の溶鋼を対象として行
った実験結果を示している。

【図６】本発明の範囲外の装置を用いて、１６００度Ｃ
以上の溶鋼を対象として行った実験の結果から得られた
測温素子温度指示波形である。

【図７】本発明の１実施例に係る装置により採取した凝
固試料の一例を示す斜視図である。

【符号の説明】

１プローブ本体２流入案内容器３試料採取容器４小径連通路５仕切体１０流入口１６皿部材１７ボス部１８厚肉試料採取室１９薄肉試料採取室２１深皿部２１ａ底壁２１ｂ側壁２２浅皿部２２ａ底壁２２ｂ側壁２３クリップ２８測温素子３０試料３１厚肉部３２薄肉部３４フラット部ｄ試料厚さ（厚肉試料採取室の深さ）ｔ壁厚

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】充填された溶融金属を幅寸法ｗよりも厚
さ寸法ｄを小としたディスク状の試料となるように凝固
せしるための採取室を形成した金属製の試料採取容器を
備え、該試料採取容器内に挿入した測温素子の先端を前
記採取室内における溶融金属の最終凝固点の近傍に配置
して成る装置において、前記試料採取容器が、該採取室
の少なくともディスク状試料のフラット面に臨む上下壁
の肉厚ｔを、７．０≦ｔ／ｄ×１００≦１４．０（但し
ｄ≧１８mm）に構成したことを特徴とするディスク状金
属試料の採取装置。
【請求項２】充填された溶融金属を幅寸法ｗよりも厚
さ寸法ｄを小としたディスク状の試料となるように凝固
せしるための厚肉試料採取室と、該厚肉試料採取室に連
なる薄肉試料採取室とを一連に形成した金属製の試料採
取容器を備え、該試料採取容器内に挿入した測温素子の
先端を前記厚肉試料採取室内における溶融金属の最終凝
固点の近傍に配置して成る装置において、前記試料採取
容器が、該採取室の少なくともディスク状試料のフラッ
ト面に臨む上下壁の肉厚ｔを、７．０≦ｔ／ｄ×１００
≦１４．０（但しｄ≧１８mm）に構成したことを特徴と
するディスク状金属試料の採取装置。
【請求項３】側部に流入口を設けた流入案内容器と、
該流入案内容器の下方に連通連結された試料採取容器
と、両容器の間に介装された両容器を連通せしめる小径
連通路を形成した仕切体とから成り、前記試料採取容器
は、一対の半割状の金属製皿部材を対向して突き合わせ
ることにより構成され、前記仕切体の小径連通路に接続
されるボス部と、該ボス部に連なり充填された溶融金属
を幅寸法ｗよりも厚さ寸法ｄを小としたディスク状の試
料となるように凝固せしるための厚肉試料採取室と、該
厚肉試料採取室に連なる薄肉試料採取室とを一連に形成
し、前記試料採取容器は、前記厚肉試料採取室の少なく
ともディスク状試料のフラット面に臨む上下壁の肉厚ｔ
を、７．０≦ｔ／ｄ×１００≦１４．０（但しｄ≧１８
mm）に構成して成り、前記仕切体は、金属よりも熱伝導
率の低い保温材により成形されて成り、前記流入案内容
器の上部から仕切体の小径連通路を通じて試料採取容器
内に延びる測温素子を設け、該測温素子の先端を前記厚
肉試料採取室のほぼ中央に位置せしめたことを特徴とす
るディスク状金属試料の採取装置。
【請求項４】試料採取容器のボス部を取り囲んで仕切
体が予め一体に成形され、試料採取容器と共に該仕切体
を流入案内容器の下端に突き合わせ配置して成ることを
特徴とする請求項３に記載のディスク状金属試料の採取
装置。
【請求項５】仕切体がシェルモールドの成形物から成
ることを特徴とする請求項３又は４に記載のディスク状
金属試料の採取装置。
【請求項６】試料採取容器を構成する一対の皿部材の
相互を、薄肉試料採取室の部分で外側からクリップによ
り固定して成ることを特徴とする請求項３乃至５の何れ
かに記載のディスク状金属試料の採取装置。