BR102017026029A2

BR102017026029A2 - amostrador de análise direta

Info

Publication number: BR102017026029A2
Application number: BR102017026029A
Authority: BR
Inventors: Beyens Dries
Original assignee: Heraeus Electro Nite Int
Priority date: 2016-12-13
Filing date: 2017-12-04
Publication date: 2018-07-17
Also published as: TWI655418B; KR20200006144A; KR102196369B1; EP3336514B1; ES2950398T3; RU2680482C1; CN108225822B; US10466145B2; PL3336514T3; US20180164193A1; JP2018096994A; CN108225822A; TW201835551A; UA120783C2; JP6539716B2; KR20180068318A; EP3336514A1

Abstract

amostrador de análise direta. a presente invenção refere-se a um amostrador para tirar amostras de um banho de metal fundido, particularmente um banho de aço fundido, que inclui uma montagem de câmara de amostra apresentando uma placa de cobertura e um alojamento. o alojamento apresenta uma primeira e uma segunda aberturas para um conduto de influxo e um acoplador de gás, respectivamente. a primeira face do alojamento inclui uma zona de distribuição, uma zona de análise e uma zona de ventilação. a profundidade da zona de análise é maior do que 1,5 mm e menor do que 3 mm. a placa de cobertura e o alojamento são montados juntos para formar uma cavidade de amostra. uma superfície de análise de uma amostra de aço solidificado formada dentro da cavidade de amostra fica em um primeiro plano. na direção de fluxo do aço fundido, não há nenhum aumento em uma dimensão da largura da cavidade de amostra e em uma relação de comprimento - profundidade da cavidade de amostra.

Description

(54) Título: AMOSTRADOR DE ANÁLISE DIRETA (51) Int. Cl.: G01N 1/12; G01N 33/20 (30) Prioridade Unionista: 13/12/2016 EP 16 203 830.1 (73) Titular(es): HERAEUS ELECTRO-NITE INTERNATIONAL N.V.

(72) Inventor(es): DRIES BEYENS (74) Procurador(es): DANNEMANN, SIEMSEN, BIGLER & IPANEMA MOREIRA (57) Resumo: AMOSTRADOR DE ANÁLISE DIRETA. A presente invenção refere-se a um amostrador para tirar amostras de um banho de metal fundido, particularmente um banho de aço fundido, que inclui uma montagem de câmara de amostra apresentando uma placa de cobertura e um alojamento. O alojamento apresenta uma primeira e uma segunda aberturas para um conduto de influxo e um acoplador de gás, respectivamente. A primeira face do alojamento inclui uma zona de distribuição, uma zona de análise e uma zona de ventilação. A profundidade da zona de análise é maior do que 1,5 mm e menor do que 3 mm. A placa de cobertura e o alojamento são montados juntos para formar uma cavidade de amostra. Uma superfície de análise de uma amostra de aço solidificado formada dentro da cavidade de amostra fica em um primeiro plano. Na direção de fluxo do aço fundido, não há nenhum aumento em uma dimensão da largura da cavidade de amostra e em uma relação de comprimento - profundidade da cavidade de amostra.

X

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Relatório Descritivo da Patente de Invenção para

AMOSTRADOR DE ANÁLISE DIRETA.

CAMPO TÉCNICO [0001] A presente invenção refere-se a uma amostra solidificada de metal fundido, particularmente aço fundido, que pode ser diretamente analisada em um espectrômetro de emissão óptica.

ANTECEDENTES [0002] Durante o processamento de metais em seu estado fundido, é necessário obter uma amostra representativa do metal fundido em vários estágios do processo, por exemplo, para a análise ou avaliação da composição química ou da estrutura metalográfica da amostra de metal. Na técnica, são conhecidos diferentes métodos para analisar metais fundidos (particularmente aço) durante a fabricação e o processamento adicional. Por exemplo, a Patente Alemã No. DE 3344944 descreve um método para analisar aço durante sua fabricação e processamento adicional. O método é caracterizado pelas seguintes etapas que são consecutivamente executadas: (1) carregar uma lança de amostragem e automaticamente pré-selecionar o tipo de amostra; (2) coletar uma amostra de aço fundido durante a fase de sopro em um conversor ou um forno elétrico de um suporte de controle; (3) esvaziar a lança de amostragem e descartar suas peças de papelão e de cerâmica em uma máquina de despejo; (4) comparar a massa da amostra com um valor especificado para fins de detecção de falha prematura; (5) passar a amostra através de uma seção de resfriamento suprida com água, ar, gás inerte e gelo seco; (6) conduzir a amostra com o auxílio de um cartucho por meio de uma seção de transportador de tubo pneumático apresentando uma estação de envio e de recebimento automáticos; (7) preparar a amostra para a análise espectral em uma máquina de polimento de amostra automática; (8) detectar falhas nas amostras de aço polido e documentação dos defeitos; (9) transferir

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2/53 a amostra de aço para o estágio Petri de um espectrômetro usando um manipulador; (10) analisar a amostra no espectrômetro; e (11) comunicar os dados analíticos ao suporte de controle. Em uma típica aciaria, algumas das etapas acima são manuais e outras robóticas. Porém, todo o processo analítico é demorado e trabalhoso.

[0003] Dispositivos de amostragem convencionais (por exemplo, a lança de amostragem da Patente Alemã No. DE 3344944) para extrair amostras de um banho de metal fundido são também conhecidos a partir de patentes e pedidos de patentes publicados. Outros dispositivos de amostragem convencionais, que não são o assunto de uma patente ou um pedido de patente, são conhecidos, por exemplo, devido à sua disponibilidade no mercado. Estes dispositivos de amostragem ou amostradores convencionais proveem, em geral, um cupom ou disco de metal sólido para uso em análise espectrográfica e metalográfica. [0004] A forma geométrica e as dimensões, dos cupons de metal solidificado obtidos por tais dispositivos de amostragem serão, às vezes, específicas ao tipo de metal ou necessidade metalográfica. Contudo, uma categoria comum de amostras que são obtidas por dispositivos de imersão são amostras apresentando um disco ou forma oval e um diâmetro ou comprimento longo de 28 - 40 mm. Mais comumente, tais amostras apresentam um diâmetro ou comprimento longo de cerca de 32 mm e uma espessura de 4 - 12 mm. Alguns amostradores, comumente conhecidos como amostradores em forma de pirulito, podem produzir uma amostra de forma diferente, variando de redonda para oval ou mais longa, de acordo com as exigências do usuário, mas a maioria das amostras ainda têm um diâmetro ou comprimento longo de cerca de 32 mm.

[0005] Outros amostradores, comumente conhecidos como amostradores de espessura dupla, combinam duas espessuras dentro da mesma amostra. Para análise das amostras de espessura dupla, a sePetição 870170093848, de 04/12/2017, pág. 68/178

3/53 ção de 12 mm é a porção que é espectralmente analisada. Descobriuse que uma amostra solidificada desta espessura requer um esmerilhamento da superfície de 0,8 a 5 mm a fim de atingir uma superfície de análise que seja isenta de metal e de segregação não metálica. A eliminação da necessidade de preparação aceleraria o tempo de análise e seria economicamente favorável. Entretanto, isto seria apenas alcançado por meio de um enchimento uniforme da cavidade da amostra com metal fundido e da rápida refrigeração da amostra de metal fundido, de tal modo que toda a seção de amostra congelasse de modo uniforme.

[0006] Dispositivos de amostragem típicos incluem uma câmara de amostra ou uma cavidade de molde configurada para ser preenchida com metal fundido com a imersão do dispositivo de amostragem no banho de metal fundido. Os moldes que delineiam a cavidade de molde ou câmara de amostragem são tipicamente ou uma disposição tipo concha de duas peças ou um anel coberto em seus lados superior e inferior por placas planas. A Patente U.S. No. 3.646.816 descreve este tipo de amostrador de imersão expansível, no qual ambas as superfícies planas de uma amostra na forma de disco são formadas por placas de refrigeração para alcançar o congelamento mais rápido e um par de superfícies mais lisas que requerem menos limpeza antes da análise. Outras patentes da técnica anterior, tal como a Patente U.S. No. 4.211.117, referem-se a um conceito similar, enquanto as Patentes U.S. Nos. 4.401.389 e 5.415.052 proveem exemplos desta amostra metalúrgica que é combinada com outros sensores, um dos quais poderia ser um sensor de medição de temperatura.

[0007] Historicamente, em todas as circunstâncias, exceto um número limitado, a amostra de metal solidificada obtida em uma localização do processo metalúrgico é fisicamente transportada para um laboratório de química remoto, onde a composição da amostra de metal

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4/53 solidificada é muitas vezes determinada usando um equipamento de espectroscopia de emissão óptica-faísca de arco. Os sistemas de espectroscopia de emissão óptica (OES) são geralmente os sistemas mais eficazes para determinar a composição química de uma amostra de metal e para controlar o processamento de metais fundidos devido a seus tempos de análise rápida e precisão inerente. Os resultados desta análise são então retornados para a localização do processo metalúrgico onde os operadores presentes utilizam esses resultados para tomar decisões referentes ao processamento adicional. Em termos gerais, o procedimento de análise OES começa com a amostra de metal condutivo sendo posicionada com sua face de superfície de análise em uma região predeterminada do estágio do instrumento OES, isto é, um espectrômetro de emissão óptica. Mais particularmente, a amostra é posicionada de modo a cobrir e fechar a abertura de análise do espectrômetro, e um ânodo quase encosta na superfície de análise da amostra. Uma vez que o posicionamento desejado da amostra e a proximidade do ânodo e da superfície de análise são alcançados, uma faísca é descarregada entre o ânodo e a amostra de metal condutivo que é eletricamente conectada ao estágio do espectrômetro. Esta conexão é, na maioria dos casos, feita por força gravitacional em combinação com uma pequena carga. A abertura de análise no espectrômetro de emissão óptica é tipicamente de cerca de 12 mm de largura. Esta distância impede que uma faísca seja descarregada entre o ânodo e o alojamento do instrumento. O detector óptico recebe a luz emitida do material escavado da superfície da amostra. A câmara de faíscas, formada, em parte, pelo espaço entre o ânodo e a amostra de metal, é continuamente purgada com argônio ou outro gás inerte a fim de impedir o ingresso de ar, o que resultaria em valores de análise errôneos.

[0008] A fim de ficar horizontalmente disposta na abertura de anáPetição 870170093848, de 04/12/2017, pág. 70/178

5/53 lise do espectrômetro, a amostra de metal não pode ter nenhuma extensão e a superfície de análise da amostra de metal tem que ser lisa (isto é, não pode haver nenhuma parte do alojamento da amostra que rompa o plano da superfície de análise). A amostra deve cobrir a abertura de análise do espectrômetro e ser plana o suficiente para facilitar a purga de gás inerte da câmara de faíscas e apresentar uma superfície de amostra contígua na direção do ânodo.

[0009] Foi demonstrado que quando da colocação de tal equipamento analítico em um ambiente de fábrica, próximo à localização do processo metalúrgico, resultados mais convenientes serão obtidos e economias significativas de custo poderão ser conseguidas com a eliminação dos esforços de transporte e de manipulação. Há diversos problemas associados com a provisão de uma amostra metalúrgica para estes tipos de sistemas analíticos locais, bem como algumas soluções da técnica anterior para estes problemas. Por exemplo, descobriu-se que a exposição da superfície de metal quente da amostra solidificante ou solidificada à atmosfera irá rapidamente resultar na formação de óxido em sua superfície, que deve ser posteriormente removido por esmerilhamento mecânico a fim de que a amostra seja analisada por OES. Uma solução para este problema foi a de remover o calor do metal solidificante para trazer a amostra de metal para próximo da temperatura ambiente antes de ser removida da câmara de amostra.

[0010] Amostradores de Análise Direta (DA) são um tipo recémdesenvolvido de amostrador de imersão em metal fundido que produzem amostras DA. As amostras DA não requerem nenhum tipo de preparação de superfície antes de serem analisadas, e, portanto, podem resultar em um benefício econômico significativo tanto em termos da disponibilidade de resultados de química oportunos como em economias de tempo de laboratório com a utilização do método de análise

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OES.

[0011] A Patente U.S. No. 9.128.013 descreve um dispositivo de amostragem para recuperar uma amostra rapidamente refrigerada de um processo de conversão para fabricar aço que se destina à análise local. O dispositivo de amostragem inclui uma câmara de amostra formada por pelo menos duas partes, onde a relação especificada da massa do metal fundido absorvido na cavidade de amostra para a massa da montagem de câmara de amostra permite um rápido resfriamento do metal fundido que prenche a cavidade de amostra. Quando esta câmara de amostra for removida da sonda de medição, expondo assim a superfície da amostra à atmosfera, o metal fundido já terá resfriado suficientemente que a oxidação é impedida tanto quanto possível, e, por isso, o pós-tratamento da superfície da amostra se torna desnecessário.

[0012] Um amostrador tipo DA similar é conhecido a partir da Publicação de Pedido de Patente U.S. No. 2014/318276. Uma extremidade da cavidade de amostra deste amostrador tipo DA é conectada ao banho de metal fundido durante a imersão do amostrador via um conduto de influxo, enquanto uma extremidade oposta da cavidade de amostra está em comunicação com um dispositivo de acoplamento. Durante a imersão, mas antes do preenchimento da cavidade de amostra com o metal fundido, a cavidade de amostra é purgada com um gás inerte para impedir o preenchimento e a oxidação prematuros do material amostrado. O conduto de influxo é disposto perpendicular à superfície plana da cavidade de amostra. A ventilação da cavidade de amostra é disposta abaixo da superfície de análise da cavidade de amostra com relação à direção de imersão.

[0013] O dispositivo de amostragem acima descrito destina-se a ser usado em processos de fabricação de aço, especificamente em uma aplicação de conversão. As amostras de aço e as temperaturas

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7/53 de banho de aço são medidas ou a partir do conversor inclinado depois da interrupção do sopro ou por meio de um equipamento especial chamado de sublança, de acordo com a Publicação de Pedido de Patente U.S. No. 2014/318276. No último caso, o conversor pode permanecer reto e o processo de sopro pode continuar economizando assim tempo. O processo de fabricação de aço mediante oxigênio tem por objetivo alcançar valores finais precisos para o peso, a temperatura e a composição do aço. A concentração de carbono, fósforo e enxofre e, em alguns casos, elementos especiais prejudiciais às propriedades do aço final são monitorados para que seu teor no aço fique dentro de janelas alvos composicionais. Um amostrador tipo DA de análise rápida pode prover a confirmação da composição em muito menos tempo do que um dispositivo de amostragem convencional, uma vez que o procedimento analítico é reduzido para desmoldar a amostra solidificada, transferindo a amostra para um espectrômetro e colocando a amostra em um estágio OES para análise.

[0014] Em aplicações de conversor, o teor de oxigênio do aço é considerado alto. Em particular, no final do processo de sopro de oxigênio, o teor de oxigênio do aço é tipicamente na ordem de 500 - 1000 ppm. Uma amostra tirada deste banho resfriaria e expeliria monóxido de carbono quando a temperatura menor do aço (isto é, durante o resfriamento) excedesse a solubilidade do oxigênio para essa temperatura e seu teor de carbono. Estas bolhas de gás levam a uma superfície irregular e a uma amostra estruturada semelhante a uma esponja oca. Para evitar este problema durante o resfriamento, os amostradores da técnica anterior, tais como aqueles descritos nas Patentes U.S. Nos. 4.037.478 e 4.120.204, são providos com um desoxidante, mais comumente alumínio e zircônio. Entretanto, um amostrador de DA rapidamente preenchido com uma câmara de amostra de seção transversal pequena e refrigeração rápida foi mostrado como resultando em

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8/53 uma pobre distribuição do desoxidante, à medida que a seção da amostra diminui, estabelecendo assim uma limitação para a redução do volume de amostra.

[0015] Desse modo, há uma necessidade de prover um meio para misturar materiais desoxidantes em amostradores de refrigeração rápida para obter uma distribuição aperfeiçoada.

[0016] Também, amostras produzidas por dispositivos de amostragem convencionais apresentam um diâmetro de pelo menos 32 mm em uma direção paralela à abertura do espectrômetro e uma espessura de 4 - 12 mm em uma direção perpendicular à abertura do espectrômetro. Tais dimensões podem ser facilmente controladas pelo equipamento de preparação de análise que mecanicamente esmerilha a superfície de análise da amostra de metal para limpar os óxidos da superfície e prover a topografia plana exigida. Esta geometria é também conveniente para manipuladores robóticos que avançam a amostra da preparação através da análise e remoção para esperar pela próxima amostra. O equipamento robótico em um típico laboratório de siderurgia é difícil de ser modificado para aceitar geometrias de amostra radicalmente diferentes.

[0017] No entanto, o volume de amostra da técnica anterior é superdimensionado do volume mínimo de metal exigido para chegar à área de superfície analisada necessária mínima. Os volumes de amostra dos dispositivos da técnica anterior inviabilizam assim a rápida solidificação da amostra de metal fundido, o que é necessário para se obter uma superfície isenta de óxido. Assim, os dispositivos convencionais não podem ser confiavelmente analisados por OES sem a preparação da superfície. O uso massivo de placas de resfriamento e alojamentos de amostrador para forçar um grande volume de amostra de metal para baixa temperatura depois da recuperação torna-se impraticável para a rápida desmoldagem e antieconômico para uso como

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9/53 dispositivos de amostragem de imersão.

[0018] Consequentemente, seria benéfico prover um amostrador tipo DA que produzisse amostras livres de preparação de aço desoxidado de um conversor ou outro recipiente de processamento que sejam capazes do rápido congelamento, conforme necessário para obter uma superfície de análise que seja isenta de metal e segregação não metálica que pode ser analisada por OES.

[0019] Também seria benéfico prover um amostrador tipo DA, particularmente aquele que é adaptável para uso na amostragem de aço fundido, que produz uma amostra tipo DA capaz de ser analisada no equipamento OES existente, aperfeiçoando assim a velocidade e a precisão da análise.

[0020] Seria também benéfico prover um dispositivo de imersão de metal fundido para recuperar amostras isentas de preparação de um recipiente de processamento de metal fundido que fosse capaz de rápida conexão ao aparelho de purga de gás inerte pneumaticamente assistido e que exibisse uma absorção de metal de pressão reduzida. Em particular, seria benéfico prover um dispositivo de imersão de metal fundido para produzir uma amostra de metal fundido que fosse facilmente obtido e rapidamente removido do alojamento de dispositivo de imersão, desmoldado da câmara de amostra, e diretamente analisado no OES sem resfriamento ou preparação adicional, e que tivesse um custo efetivo.

SUMÁRIO [0021] A invenção refere-se a um amostrador rapidamente refrigerado que é preenchido com metal fundido na direção de imersão paralela ao eixo longitudinal e que produz uma amostra metalúrgica localmente analisada. Esta configuração, conforme descrito em maiores detalhes aqui, provê a maior utilidade nos espectrógrafos de emissão óptica existentes que, atualmente, requerem que uma superfície analiPetição 870170093848, de 04/12/2017, pág. 75/178

10/53 sável tenha certas dimensões, e também provê uma ótima geometria que se encaixa nos tubos transportadores acima mencionados a fim de remover e desmoldar a amostra de metal com um mínimo de esforço.

[0022] Em sumário, as seguintes modalidades são propostas como particularmente preferidas no escopo da invenção:

[0023] Modalidade 1: Um amostrador para tirar amostras de um banho de metal fundido, particularmente um banho de aço fundido, o amostrador compreendendo:

[0024] - um tubo transportador apresentando uma extremidade de imersão;

[0025] - uma montagem de câmara de amostra disposta na extremidade de imersão do tubo transportador, a montagem de câmara de amostra compreendendo uma placa de cobertura e um alojamento, [0026] caracterizado pelo fato de o alojamento incluir:

[0027] - uma extremidade de imersão apresentando uma primeira abertura para um conduto de influxo e uma extremidade oposta apresentando uma segunda abertura para um acoplador de gás, [0028] - uma primeira face que se estende entre a extremidade de imersão e a extremidade oposta, a primeira face apresentando uma primeira depressão próxima à extremidade de imersão e uma segunda depressão, a primeira depressão sendo uma zona de análise e a segunda depressão sendo uma zona de ventilação, uma porção da zona de análise sobreposta a uma zona de distribuição que está em comunicação de fluxo direta com a primeira abertura e configurada para receber o metal fundido do conduto de influxo, [0029] - em que a profundidade da zona de análise é maior do que

1,5 mm e menor do que 3 mm, [0030] - em que a placa de cobertura e o alojamento são configurados para serem montados juntos para formar uma cavidade de

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11/53 amostra incluindo a zona de distribuição, a zona de análise e a zona de ventilação, de tal modo que uma superfície de análise de uma amostra de aço solidificada formada dentro da cavidade de amostra fique em um primeiro plano, [0031] - em que as primeira e segunda aberturas são afastadas do primeiro plano.

[0032] Modalidade 2: Amostrador, de acordo com a modalidade anterior, caracterizado pelo fato de a cavidade de amostra e as primeira e segunda aberturas serem alinhadas ao longo de um eixo longitudinal comum.

[0033] Modalidade 3: Amostrador, de acordo com qualquer uma das modalidades anteriores, caracterizado pelo fato de a zona de análise, a zona de distribuição e a zona de ventilação serem estruturadas como uma pluralidade de segmentos contíguos, cada segmento apresentando uma relação de comprimento - profundidade, uma soma da relação de comprimento - profundidade da pluralidade de segmentos sendo maior do que 25, preferivelmente maior do que 50.

[0034] Modalidade 4: Amostrador, de acordo com qualquer uma das modalidades anteriores, caracterizado pelo fato de a zona de distribuição, a zona de análise e a zona de ventilação serem estruturadas como uma pluralidade de segmentos contíguos, cada segmento apresentando uma relação de comprimento - profundidade, as relações de comprimento - profundidade dos segmentos sucessivamente aumentando à medida que a distância da primeira abertura aumenta.

[0035] Modalidade 5: Amostrador, de acordo com qualquer uma das modalidades anteriores, caracterizado pelo fato de não haver nenhum aumento em uma dimensão de largura de pelo menos uma porção da zona de análise, em uma direção de fluxo do aço fundido, que se estende da extremidade da zona de distribuição para a segunda abertura.

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12/53 [0036] Modalidade 6: Amostrador, de acordo com qualquer uma das modalidades anteriores, caracterizado pelo fato de o comprimento total da zona de análise e da zona de ventilação estar entre 20 e 50 mm, preferivelmente 30 mm de comprimento.

[0037] Modalidade 7: Amostrador, de acordo com qualquer uma das modalidades anteriores, caracterizado pelo fato de a zona de análise apresentar uma profundidade uniforme acima da zona de distribuição.

[0038] Modalidade 8: Amostrador, de acordo com qualquer uma das modalidades anteriores, caracterizado pelo fato de uma área em seção transversal da zona de análise gradualmente se afunilar na direção de fluxo do aço fundido.

[0039] Modalidade 9: Amostrador, de acordo com qualquer uma das modalidades anteriores, caracterizado pelo fato de uma área em seção transversal da zona de ventilação gradualmente se afunilar na direção de fluxo do aço fundido.

[0040] Modalidade 10: Amostrador, de acordo com qualquer uma das modalidades anteriores, caracterizado pelo fato de uma relação de massa da câmara de amostra - massa do metal recebido dentro do volume de coleta de amostra ser de 9 a 12, preferivelmente 10.

[0041] Modalidade 11: Amostrador, de acordo com qualquer uma das modalidades anteriores, caracterizado pelo fato de a placa de cobertura contribuir para 10 a 20 porcento da massa da câmara de amostra.

[0042] Modalidade 12: Amostrador, de acordo com qualquer uma das modalidades anteriores, caracterizado pelo fato de uma área em seção transversal do conduto de influxo estar entre 0,20 a 0,70 vezes uma área em seção transversal da zona de distribuição, preferivelmente 0,55.

[0043] Modalidade 13: Amostrador, de acordo com qualquer uma

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13/53 das modalidades anteriores, caracterizado pelo fato de a superfície inferior da zona de distribuição intersectar uma extremidade inferior fechada da zona de análise em um ângulo entre 40 e 90°, preferivelmente 60°.

[0044] Modalidade 14: Amostrador, de acordo com qualquer uma das modalidades anteriores, caracterizado pelo fato de a placa de cobertura incluir uma gaxeta configurada para prover uma vedação substancialmente estanque ao gás entre a placa de cobertura e o alojamento.

[0045] Modalidade 15: Amostrador, de acordo com qualquer uma das modalidades anteriores, caracterizado pelo fato de a placa de cobertura ser presa ao alojamento por um grampo de metal para formar a câmara de amostra.

[0046] Modalidade 16: Amostrador, de acordo com qualquer uma das modalidades anteriores, caracterizado pelo fato de as primeira e segunda aberturas serem as únicas aberturas formadas na cavidade de amostra, uma extremidade do conduto de influxo sendo presa dentro da primeira abertura e uma extremidade do acoplador de gás sendo presa dentro da segunda abertura.

[0047] Modalidade 17: Amostrador, de acordo com qualquer uma das modalidades anteriores, caracterizado pelo fato de uma área em seção transversal do conduto de influxo estar entre 0,5 e 2 vezes de uma área em seção transversal da zona de análise.

[0048] Modalidade 18: Amostrador, de acordo com qualquer uma das modalidades anteriores, caracterizado pelo fato de o conduto de influxo, a zona de distribuição, a zona de análise, a zona de ventilação e o acoplador de gás serem sequencialmente dispostos nesta ordem na direção de fluxo do aço fundido.

[0049] Modalidade 19: Amostrador, de acordo com qualquer uma das modalidades anteriores, caracterizado pelo fato de a primeira face

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14/53 do alojamento incluir uma crista que se projeta do mesmo e que circunda a zona de ventilação, a zona de análise e a zona de distribuição.

[0050] Modalidade 20: Amostrador, de acordo com qualquer uma das modalidades anteriores, caracterizado pelo fato de a placa de cobertura ser assentada nivelada contra a crista do alojamento ao longo do primeiro plano, quando a placa de cobertura e o alojamento forem montados juntos.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [0051] O sumário anterior, bem como a seguinte descrição detalhada das modalidades preferidas da invenção, serão melhor entendidos quando lidos em conjunção com os desenhos anexos. Para fins de ilustração, nos desenhos são mostradas modalidades preferidas. Será entendido, contudo, que o dispositivo e o método não são limitados às disposições precisas e às instrumentalidades mostradas.

[0052] A figura 1 é uma vista em elevação lateral de uma sonda de amostragem de imersão orientada na direção de imersão, de acordo com uma modalidade da invenção.

[0053] A figura 2 é uma vista plana superior da sonda de amostragem de imersão da figura 1.

[0054] A figura 3 é uma vista em elevação lateral da sonda de amostragem de imersão da figura 1 provida com um conector de gás para conectar um suporte de sonda contendo uma linha pneumática. [0055] A figura 4 é uma vista em elevação frontal do alojamento de uma câmara de amostra de duas partes da sonda de amostragem de imersão da figura 1.

[0056] A figura 4A é uma vista plana inferior do alojamento da câmara de amostra mostrado na figura 4.

[0057] A figura 5 é uma vista em elevação frontal da placa de cobertura da câmara de amostra de duas partes da sonda de amostraPetição 870170093848, de 04/12/2017, pág. 80/178

15/53 gem de imersão da figura 1.

[0058] A figura 5A é uma vista plana inferior da placa de cobertura da câmara de amostra mostrada na figura 5.

[0059] A figura 6 é uma vista lateral em seção transversal da sonda de amostragem de imersão da figura 3 tomada ao longo de um plano paralelo a um eixo longitudinal da cavidade de amostra.

[0060] A figura 7 é uma vista frontal do alojamento da câmara de amostra contendo uma amostra de metal solidificada no mesmo e adequado para análise OES sem preparação.

[0061] A figura 7A é uma vista lateral do alojamento de câmara de amostra mostrado na figura 7.

[0062] A figura 8 é uma vista em elevação frontal do alojamento de uma câmara de amostra de duas partes de acordo com uma outra modalidade da invenção.

[0063] A figura 8A é uma vista plana inferior do alojamento de câmara de amostra mostrado na figura 8.

[0064] A figura 9 é uma vista em elevação frontal da placa de cobertura configurada para ser montada com o alojamento de câmara de amostra das figuras 8-8A.

[0065] A figura 9A é uma vista plana inferior da placa de cobertura da câmara de amostra mostrada na figura 9.

[0066] A figura 10 é uma vista lateral em seção transversal da sonda de amostragem de imersão incluindo um desoxidante, de acordo com uma outra modalidade da invenção, tomada ao longo de um plano paralelo a um eixo longitudinal da cavidade de amostra.

[0067] A figura 11 é uma vista em seção transversal da cavidade de amostra do alojamento de câmara de amostra da figura 4 tomada ao longo de um plano perpendicular a um eixo longitudinal da cavidade de amostra.

[0068] E a figura 12 é uma vista em seção transversal, não aprePetição 870170093848, de 04/12/2017, pág. 81/178

16/53 sentada em escala, da cavidade de amostra do alojamento de câmara de amostra da figura 4, tomada ao longo de um plano paralelo a um eixo longitudinal da cavidade de amostra.

DESCRIÇÃO DETALHADA [0069] A invenção refere-se a uma sonda de amostragem de imersão para produzir uma amostra de tira solidificada de aço solidificado para a análise direta por OES.

[0070] Com referência à figura 1, é mostrada uma sonda de amostragem de imersão 10, e, mais particularmente, uma sonda de amostragem de metal fundido 10. Mais preferivelmente, a sonda 10 é adequada para imersão em aço fundido e amostragem do mesmo. A sonda 10 compreende uma cabeça de medição 5. A cabeça de medição 5 é preferivelmente formada de areia de sílica ligada por resina. Contudo, será entendido por aqueles versados na técnica que a cabeça de medição 5 pode ser feita de qualquer material conhecido como sendo adequado para formar um corpo a ser imerso em metal fundido.

[0071] A cabeça de medição 5 é sustentada em um tubo transportador 1. Preferivelmente, o tubo transportador 1 é um tubo transportador de papel. Em uso, um suporte de sonda ou uma lança (não mostrada) é preferivelmente inserida no volume interno do tubo transportador 1 para prover a ação mecânica necessária para submergir a cabeça de medição 5 abaixo da superfície de um banho de metal fundido (não mostrado) na direção de imersão I.

[0072] A cabeça de medição 5 compreende uma câmara de amostragem 3 para coleta e recuperação de uma amostra de metal fundido. Será entendido por aqueles versados na técnica que enquanto a câmara de amostra 3 é descrita aqui em termos da sonda de amostragem de imersão 10, a câmara de amostra 3 pode ser utilizada com qualquer tipo de dispositivo de amostragem de metal fundido. Desse modo, a montagem e a configuração da câmara de amostra 3 descriPetição 870170093848, de 04/12/2017, pág. 82/178

17/53 tas aqui são aplicáveis a qualquer tipo de dispositivo de amostragem de metal fundido, não apenas à sonda de amostragem de imersão 10. [0073] Preferivelmente, a câmara de amostra 3 é uma câmara de amostragem de duas partes. Mais particularmente, com referência à figura 2, a câmara de amostra 3 é composta de um alojamento 30 e de uma placa de cobertura 32. O alojamento 30 é preferivelmente formado de um ou mais materiais que são bons condutores térmicos e elétricos, tais como, mas não limitados, alumínio, cobre, e outros metais apresentando propriedades de condutividade térmicas e elétricas similares para serem eletricamente acoplados à amostra de metal recuperada. Preferivelmente, o alojamento 30 é feito de alumínio. A massa da placa de fechamento 32 preferivelmente contribui para 10 a 20% de toda a massa da câmara de amostra 3. O alojamento 30 pode ser marcado por um método indestrutível com meio de identificação.

[0074] As duas partes 30, 32 da câmara de amostra 3 são preferivelmente presas entre si por um grampo 4 (também referido como um clipe) com uma força de compressão suficiente para resistir a uma tendência de as duas partes 30, 32 da câmara de amostragem 3 se separarem devido à força do metal fundido que flui para a câmara de amostra 3 e que a preenche. O grampo 4 é preferivelmente um grampo de metal. Entretanto, será entendido por aqueles versados na técnica que o grampo 4 pode ser feito de um outro metal adequado que seja capaz de imersão em metal fundido e que proveja a força compressiva exigida.

[0075] Com referência à figura 1, a cabeça de medição 5 apresenta uma primeira extremidade 12 e uma segunda extremidade oposta

14. A primeira extremidade 12 da cabeça de medição 5 corresponde a uma extremidade de imersão. A segunda extremidade 14 da cabeça de medição 5 é configurada para ficar voltada para a lança ou suporte de sonda. A câmara de amostra 3 apresenta uma primeira extremidaPetição 870170093848, de 04/12/2017, pág. 83/178

18/53 de 16 e uma segunda extremidade oposta 18. A primeira extremidade 16 da câmara de amostra 3 corresponde a uma extremidade de imersão. Será entendido por aqueles versados na técnica que a locução extremidade de imersão indica a extremidade do corpo que é primeiramente imersa em metal fundido na direção de imersão I.

[0076] A câmara de amostra 3 inclui uma cavidade de amostra configurada para receber o metal fundido, conforme descrito em maiores detalhes no presente documento. A cavidade de amostra se estende das proximidades da primeira extremidade 16 para a segunda extremidade 18 da câmara de amostra 3 ao longo de um eixo longitudinal X (vide figura 4).

[0077] A primeira extremidade 16 da câmara de amostra 3 é preferivelmente conectada a um conduto de influxo 7 ou de outro modo provida com o mesmo. Mais particularmente, a primeira extremidade 16 do alojamento de amostra 30 apresenta uma primeira abertura 20 para receber o conduto de influxo 7 (vide figura 4). A primeira abertura 20 e, portanto, o conduto de influxo 7 são preferivelmente alinhados com a câmara de amostra 3, e, mais particularmente, a cavidade de amostra. O conduto de influxo 7 permite o fluxo de metal fundido do banho de metal fundido para a câmara de amostra 3. Desse modo, o metal fundido é introduzido na cavidade de amostra da câmara de amostra 3 na direção de imersão paralela ao eixo longitudinal X da cavidade de amostra. O conduto de influxo 7 é preferivelmente formado de um material de quartzo, mais preferivelmente um material de quartzo fundido. Entretanto, será entendido que o conduto de influxo 7 pode ser formado de qualquer outro material adequado, incluindo, mas não limitado a, um material de cerâmica.

[0078] O conduto de influxo 7 apresenta uma primeira extremidade (não mostrada) e uma segunda extremidade oposta 22 (vide figuras 4 4A). Em uma modalidade, o conduto de influxo 7 é preso dentro da

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19/53 cabeça de medição 5 por uma bucha 6 (vide figura 1). A bucha 6 é preferivelmente formada de um material de cimento. A segunda extremidade 22 do conduto de influxo 7 é aderida ou conectada dentro da câmara de amostra 3 por um adesivo 27 de maneira substancialmente estanque ao gás. Mais particularmente, a segunda extremidade 22 do conduto de influxo 7 é posicionada inteiramente dentro da primeira abertura 20 do alojamento 30 da câmara de amostra 3 e é aderida na mesma pelo adesivo 27 para se obter uma junta substancialmente estanque ao gás. O termo substancialmente estanque ao gás indica que a vedação ou junta pode ser completamente estanque ao gás ou estanque ao gás em grande parte. Em particular, com relação à junção do conduto de influxo 7 e do acoplador de gás 2 (aqui descrito), as juntas formadas são preferivelmente estanques ao gás na medida em que a cavidade da amostra é capaz de ser pressurizada acima do nível de pressão na profundidade de imersão.

[0079] Com referência às figuras 1 e 3, a primeira extremidade do conduto de influxo 7 corresponde a uma extremidade de imersão. A primeira extremidade não é visível nas figuras 1 e 3, porque é coberta por uma primeira capa de proteção 8. Mais particularmente, a primeira capa de proteção 8 é conectada à primeira extremidade do conduto de influxo 7 em uma maneira substancialmente estanque ao gás por adesivo 11. A primeira capa de proteção 8 é preferivelmente feita de metal, e, mais preferivelmente, de aço. A primeira capa de proteção 8 pode incluir uma abertura (não mostrada) (por exemplo, um furo de 1 mm de diâmetro) para assegurar que a cavidade de amostra possa ser suficientemente purgada e que todo o ar aprisionado possa ser descarregado a partir daí. Uma segunda capa de proteção 9, por sua vez, cobre (e, mais especificamente, abrange) a primeira capa de proteção 8. A segunda capa de proteção 9 é conectada à primeira extremidade 12 da cabeça de medição 5. Preferivelmente, a segunda capa de proPetição 870170093848, de 04/12/2017, pág. 85/178

20/53 teção 9 é formada de metal, e, mais preferivelmente, de aço. Em uma modalidade, a segunda capa de proteção 9 é adicionalmente protegida por uma cobertura de papel (não mostrada).

[0080] Com referência às figuras 1 - 2 e 4, a segunda extremidade 18 do alojamento de amostra 30 inclui uma segunda abertura 33 para receber um acoplador 2, e, mais particularmente, um acoplador de gás

2. A segunda abertura 33 é, portanto, um orifício de gás que é preferivelmente contido por inteiro dentro do alojamento 30. O acoplador 2 é vedado no alojamento 30 dentro do orifício de gás 33 na segunda extremidade 18 da câmara de amostra por um adesivo 26 para conseguir uma junta substancialmente estanque ao gás. Desse modo, uma extremidade do acoplador 2 é posicionada inteiramente dentro do corpo do alojamento 30 da câmara de amostra 3.

[0081] O acoplador 2 é configurado para se casar com um conduto (não mostrado), e, mais particularmente, um conduto de gás. Mais particularmente, uma primeira extremidade do conduto de gás é conectada ao acoplador 2 e uma segunda extremidade oposta do conduto de gás é conectada a um sistema pneumático (não mostrado). O sistema pneumático preferivelmente supre um gás inerte para a câmara de amostra 3 via o conduto de gás para purgar e pressurizar a câmara de amostra 3. Exemplos do gás inerte que podem ser usados para purgar e pressurizar a câmara de amostra 3 incluem, mas não são limitados a, nitrogênio ou argônio. Preferivelmente, o gás inerte (por exemplo, nitrogênio ou argônio) está em uma pressão de 2 bar (0,1 Mpa). O sistema pneumático também facilita a remoção de gases de descarga da câmara de amostra 3 via o conduto de gás. Quando um sistema pneumático estiver em comunicação com a câmara de amostragem 3 da sonda 10 via o acoplador 2, haverá um percurso de gás contínuo da extremidade de imersão do conduto de influxo 7 para a câmara de amostragem 3 (isto é, ao longo do eixo longitudinal X) que é substanPetição 870170093848, de 04/12/2017, pág. 86/178

21/53 cialmente isento de vazamento, ainda assim, a câmara de amostra 3 é facilmente desmontada a fim de acessar a amostra.

[0082] Com referência à figura 3, em uma modalidade, o acoplador 2 é provido com um conector de gás 23 configurado para casar com um receptáculo correspondente no suporte de sonda. Mais particularmente, o conector de gás 23 é um tipo de pressionar/puxar de montagem de conector e inclui um anel em O 24 para a vedação de gás em uma superfície correspondente no suporte de sonda.

[0083] Em uso, a cabeça de medição 5 é imersa em um banho de metal fundido e a câmara de amostra 3 é purgada e pressurizada pelo gás inerte que é suprido pelo sistema pneumático e que percorre do acoplador 2 na direção do conduto de influxo 7 ao longo do eixo longitudinal X. Depois de a cabeça de medição 5 ser imersa abaixo da superfície do banho de metal fundido, a segunda capa de proteção 9 e a cobertura de papel (caso presentes) se fundem devido ao calor do metal fundido, expondo assim a primeira capa de proteção 8 ao metal fundido. Subsequentemente, a primeira capa de proteção 8 é também fundida, colocando assim a câmara de amostra 3 em comunicação de fluido com o banho de metal fundido via o conduto de influxo 7. Mais particularmente, uma vez que a segunda capa de proteção 8 se funde, a pressão do gás inerte sai da câmara de amostra 3 via o conduto de influxo aberto 7 (isto é, via a primeira extremidade do conduto de influxo 7) até que o sistema pneumático seja invertido de um modo de purga para um modo de descarga ou vácuo. O metal fundido entra então na câmara de amostra 3 através do conduto de influxo 7, particularmente da primeira extremidade para a segunda extremidade 22 e subsequentemente para a cavidade de amostra da câmara de amostra 3, enquanto o gás é descarregado para fora da câmara de amostra 3 através do acoplador 2. O gás é preferivelmente descarregado pela pressão ferrostática natural do metal fundido de enchimento, mas pode

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22/53 ser também descarregado por um ligeiro vácuo aplicado ao conduto de influxo por um equipamento remoto.

[0084] As figuras 4 - 6 mostram a câmara de amostra de duas partes 3 da sonda 10 em maiores detalhes. O alojamento 30 da câmara de amostra 3 apresenta um primeiro lado ou face 40 e um segundo lado ou face oposta 42 (vide figuras 4A e 6). A primeira face 40 é uma face de análise, indicando que é o lado geométrico do alojamento 30 no qual a amostra é coletada e que é assim configurado para ser posicionado voltado para baixo no estágio de espectrógrafo de emissão óptica durante a análise. A direção descendente, neste caso, é uma direção para a fonte de faíscas de um sistema OES. A primeira face 40 se estende entre a extremidade de imersão e a extremidade oposta do alojamento 30. Mais particularmente, a primeira face 40 se estende em um primeiro plano AF da primeira extremidade 16 para a segunda extremidade 18 da câmara de amostra 3. Na segunda extremidade 18 da câmara de amostra 3, é provido um orifício de gás 33 que é preferivelmente contido inteiramente dentro do alojamento 30. O orifício de gás 33 recebe o acoplador 2 (conforme mostrado na figura 1 ou 3) que, conforme descrito no presente documento, é vedado no alojamento 30 de maneira substancialmente estanque ao gás pelo adesivo 26 (vide figura 3).

[0085] Com referência às figuras 4 e 6, as porções da primeira face 40 são escavadas para formar diferentes regiões ou zonas da câmara de amostra 3 para ventilação e coleta de metal fundido. Mais particularmente, a primeira face 40 do alojamento 30 inclui várias depressões que coletivamente formam a cavidade de amostra da câmara de amostra 3, como segue: uma primeira região 34 próxima à primeira extremidade 16 da câmara de amostra 3 e em comunicação direta com o conduto de influxo 7, uma segunda região 35 sobreposta à primeira região 34, uma terceira região 36 adjacente à segunda região

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35. A primeira face 40 também inclui uma depressão adicional na forma de uma quarta região 38 próxima à segunda extremidade 18 da câmara de amostra 3 e em comunicação direta com o orifício de gás 33. O orifício de gás 33 (e, portanto, o acoplador 2) e o conduto de influxo 7 estão localizados no alojamento 30, de tal modo que fiquem em comunicação direta e alinhados com a cavidade de amostra da câmara de amostra 3. Mais particularmente, o orifício de gás 33 e o conduto de influxo 7 preferivelmente se estendem paralelos à cavidade de amostra da câmara de amostra 3 e, mais preferivelmente, o orifício de gás 33 e o conduto de influxo 7 se estendem ao longo de um eixo longitudinal comum X da cavidade de amostra da câmara de amostra 3. [0086] Com referência à figura 6, a quarta região 38 é um volume de conexão definido por uma reentrância ou depressão formada na primeira face 40 do alojamento 30 da câmara de amostra 3. O volume de conexão 38 apresenta, portanto, uma extremidade aberta 38a na primeira face 40. O volume de conexão 38 está em comunicação de gás com o orifício de gás 33. Visto que o metal fundido geralmente se solidifica na terceira região 36, conforme descrito no presente documento, o volume de conexão 38 não é, em geral, considerado como sendo parte da cavidade do alojamento de amostra para receber o metal fundido.

[0087] A terceira região 36 é uma zona de ventilação que está em comunicação de gás com o volume de conexão 38. A zona de ventilação 36 é definida por uma reentrância ou depressão formada na primeira face 40 do alojamento 30. A zona de ventilação 36 apresenta, portanto, uma extremidade aberta 36a na primeira face 40 e uma extremidade inferior fechada oposta 36b. Uma linha de centro da zona de ventilação 36 é preferivelmente alinhada com a segunda região 35 e o acoplador de gás 2.

[0088] A segunda região 35 é uma zona de análise. A zona de

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24/53 análise 35 é definida por uma reentrância ou depressão alongada formada na primeira face 40 do alojamento 30. A zona de análise 35 apresenta, portanto, uma extremidade aberta 35a na primeira face 40 e uma extremidade inferior oposta parcialmente fechada 35b. Mais particularmente, o limite físico da extremidade inferior fechada 35b apenas se estende através de uma porção do comprimento da zona de análise 35.

[0089] Em uma modalidade, as extremidades opostas (isto é, a extremidade dianteira e a extremidade traseira em termos da direção de imersão I) da zona de análise 35 são arredondadas para facilitar a usinagem. Contudo, será entendido por aqueles versados na técnica que as extremidades podem ser de qualquer forma.

[0090] Uma porção da zona de análise 35 se sobrepõe à primeira região 34 da câmara de amostra 3. Mais particularmente, a extremidade dianteira da zona de análise 35 (isto é, a extremidade dianteira da zona de análise 35 próxima à extremidade de imersão 16 da câmara de amostra 3) se sobrepõe à primeira região 34 e está em comunicação direta com a mesma (vide figura 6). Desse modo, a porção da zona de análise 35 que se sobrepõe à primeira região 34 não é fisicamente limitada pela extremidade inferior fechada 35b. A primeira região 34 é uma zona de distribuição que está em comunicação direta com o conduto de influxo 7. Mais particularmente, o metal fundido é introduzido diretamente na zona de distribuição 34 a partir da segunda extremidade 22 do conduto de influxo 7. Assim, o conduto de influxo 7 é localizado de modo a ficar em comunicação de fluxo direta com a zona de distribuição 34 em uma direção paralela ao eixo longitudinal X.

[0091] Novamente, não há nenhuma delineação física entre a zona de análise 35 e a zona de distribuição 34. Contudo, estas são zonas separadas consideradas em termos das dimensões prescritas paPetição 870170093848, de 04/12/2017, pág. 90/178

25/53 ra a prática da invenção. Em particular, o limite imaginário entre a zona de análise 35 e a zona de distribuição 34, conforme indicado por uma linha tracejada 35c na figura 6, é essencialmente uma extensão da extremidade inferior fechada 35b, indicando que o limite 35c entre a zona de análise 35 e a zona de distribuição 34 permanece igual à extremidade inferior fechada 35b. A zona de análise 35 é preferida como tendo uma profundidade uniforme que se sobrepõe à zona de distribuição 34, conforme discutido em maiores detalhes aqui.

[0092] Coletivamente, o volume de conexão 38, a zona de ventilação 36, a zona de análise 35 e a zona de distribuição 34 formam o volume oco da câmara de amostra 3. A zona de ventilação 36, a zona de análise 35, e a zona de distribuição 34 coletivamente compreendem a cavidade que recebe o metal fundido, indicando a cavidade de amostra na qual o metal fundido (e, mais particularmente, o aço fundido) é introduzido ao longo do eixo longitudinal X, coletado, subsequentemente solidificado para formar uma amostra de metal solidificada S, e, por fim, diretamente analisado. A zona de ventilação 36, a zona de análise 35 e a zona de distribuição 34 são regiões contíguas.

[0093] Com referência às figuras 4 e 6, a primeira face 40 do alojamento 30 inclui uma porção elevada 39 que abrange as depressões do volume de conexão 38, a zona de ventilação 36, a zona de análise 35 e a zona de distribuição 34. Mais particularmente, a porção elevada, aqui referida como a crista 39, circunda perifericamente o volume coletivo do volume de conexão 38, da zona de ventilação 36, da zona de análise 35 e da zona de distribuição 34. O rebordo superior ou distal 39a da crista 39 está preferivelmente em uma altura de 0,2 mm a 0,5 mm, e, mais preferivelmente, de 0,3 mm, com relação ao restante da primeira face 40 (isto é, em relação ao primeiro plano AF). Desse modo, o rebordo distal 39a da crista periférica 39 fica em um segundo plano AP que é espaçado do primeiro plano AF da primeira face 40. O

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26/53 segundo plano AP é referido aqui como o plano de análise. Quando a câmara de amostra 3 for preenchida com metal, a superfície analisável AS da amostra de metal solidificada AS ficará no plano de análise AP, conforme descrito aqui em maiores detalhes.

[0094] Com referência às figuras 5 - 5A, a placa de cobertura 32 não precisa ser formada do mesmo material que o alojamento 30. Diferente do alojamento 30, a placa de cobertura 32 não tem que ser formada de um material que é um bom condutor elétrico. Por exemplo, a placa de cobertura 32 pode ser formada de sílica fundida ou um material de cerâmica refratário. Preferivelmente, contudo, a placa de cobertura 32 é formada do mesmo material que o alojamento 30.

[0095] Preferivelmente, para fins práticos de montagem, a placa de cobertura 32 é aproximadamente da mesma largura e comprimento que o alojamento 30. No entanto, será entendido que a placa de cobertura 32 não é limitada a tais dimensões, e pode ter uma largura e um comprimento maiores ou menores do que aqueles do alojamento 30.

[0096] A placa de cobertura 32 apresenta um primeiro lado ou face 44 e um segundo lado ou face oposta 46. A placa de cobertura 32 tem preferivelmente uma espessura entre 1 mm e 5 mm que se estende da primeira face 44 para a segunda face 46. A primeira face 44 da placa de cobertura 32 é configurada para ficar voltada para o alojamento 30, e, mais particularmente, para a primeira face 40 do alojamento 30, na configuração montada da câmara de amostra 3. Um membro de vedação 31 é provido na primeira face 44 da placa de cobertura 32 de modo a ficar posicionado entre o alojamento 30 e a placa de cobertura 32 na configuração montada da câmara de amostra 3. O membro de vedação 31 é preferivelmente um membro de vedação de gás. Mais particularmente, o membro de vedação 31 é uma gaxeta. A gaxeta 31 é preferivelmente dimensionada de modo a abranger ou a circundar a

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27/53 crista 39 na configuração montada da câmara de amostra 3. A gaxeta 31 pode ser de qualquer forma. Preferivelmente, contudo, a gaxeta 31 é formada na mesma forma que aquela da crista 39 da primeira face 40 do alojamento 30.

[0097] Em uma modalidade, a gaxeta 31 é preferivelmente formada de silicone ou qualquer polímero similar. Será entendido por aqueles versados na técnica que a gaxeta 31 pode ser formada de qualquer material que proveja uma vedação estanque ao gás entre a placa de cobertura 32 e o alojamento 30. Depois de o material da gaxeta 31 ser aplicado à primeira face 44 da placa de cobertura 32, a gaxeta 31 pode secar antes de a placa de cobertura 32 ser montada com o alojamento 30 e ser presa pelo grampo 4, assegurando assim que a gaxeta 31 não seja aderida ao alojamento 30.

[0098] Será entendido por aqueles versados na técnica que a gaxeta 31 pode ser alternativamente formada como um anel em O ou de um material de gaxeta plano sem se afastar do escopo da invenção. Por exemplo, em outra modalidade, a gaxeta 31 é uma folha plástica aplicada como uma gaxeta plana, apresentando preferivelmente uma espessura de 0,04 a 0,1 mm. Por exemplo, a gaxeta plana pode ser formada da fita de proteção de superfície, Produto No. 4011a, fabricada pela 3M™.

[0099] Na configuração montada da câmara de amostra 3, conforme mostrado na figura 6, a placa de cobertura 32 e o alojamento 30 são montados juntos para formar a cavidade de amostra incluindo a zona de distribuição 34, a zona de análise 35 e a zona de ventilação

36. Preferivelmente, a placa de cobertura 32 se apoia na crista 39 do alojamento 30 (isto é, no plano de análise AP) e a gaxeta 31 entra em contato com a primeira face 40 do alojamento 30 de tal maneira que a gaxeta 31 circunde ou abranja a crista 39. Mais particularmente, na configuração montada na câmara de amostra 3, a placa de cobertura

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28/53 fica preferivelmente nivelada contra a crista 39 no plano de análise AP e é vedada na primeira superfície 40 do alojamento 30 em um ajuste tipo gaxeta devido à vedação da gaxeta 31 contra a primeira superfície 40. Entretanto, será entendido que a placa de cobertura 32 e o alojamento 30 podem ser montados juntos ao longo de um plano que se estende acima da crista 39 e do plano de análise AP.

[00100] Desse modo, a placa de cobertura 32 fecha a cavidade de amostra da câmara de amostra 3. Novamente, a cavidade de amostra da câmara de amostra 3 é o volume no qual o metal quente é introduzido ao longo do eixo longitudinal X a partir do conduto de influxo 7, coletado e subsequentemente resfriado rapidamente para formar a amostra de metal solidificada S. Assim, são providas apenas duas aberturas formadas na câmara de amostra montada 3, isto é, a primeira abertura 20 em comunicação com o conduto de influxo 7 e a abertura do orifício de gás 33 em comunicação com o acoplador 2. A superfície de análise da amostra de metal solidificada S alojada na cavidade de amostra fica no plano de análise AP. Além disso, a primeira abertura 20 e o conduto de influxo associado 7 e o orifício de gás 33 e o acoplador associado 2 são separados do plano de análise AP e não intersectam o mesmo.

[00101] Adiante, um comprimento L de cada zona 34, 35, 36 é descrito em termos de uma dimensão paralela e alinhada com o eixo longitudinal X da cavidade de amostra, uma largura W de cada região 34, 35, 36 é descrita em termos de uma dimensão perpendicular ao eixo longitudinal X; e uma profundidade D de cada zona 34, 35, 36 é descrita em termos de uma dimensão perpendicular ao eixo longitudinal X e perpendicular à dimensão de largura. Mais particularmente, a profundidade de cada zona 34, 35, 36 é medida a partir de um ponto ao longo do plano de análise AP até a extremidade inferior ou limite de cada zona 34, 35, 36, porque a cavidade da câmara da câmara de amostra

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29/53 é limitada em uma extremidade pelas zonas 34, 35, 36 e, na outra extremidade pela placa de cobertura 32 que fica no plano de análise. [00102] As dimensões do comprimento L, da largura W e da profundidade D são mais claramente mostradas nas figuras 4, 6 e 11. A dimensão de área em seção transversal, discutida aqui, é equivalente a uma dimensão da largura W multiplicada por uma dimensão da profundidade D (vide figura 11).

[00103] A zona de análise 35 apresenta uma largura WA de entre 8 e 12 mm, preferivelmente de 10 mm. O comprimento LA da zona de análise 35, que se estende da extremidade dianteira para a extremidade traseira (a extremidade traseira da zona de análise correspondendo à extremidade dianteira da zona de ventilação 36) é de 25 a 35 mm, preferivelmente de 30 mm. A profundidade DA da zona de análise 35 se estende de um ponto ao longo do plano de análise AP para a extremidade inferior fechada 35b e o limite 35c (isto é, a base da depressão). A profundidade DA da zona de análise 35 é maior do que 1,5 mm e menor do que 3, preferivelmente de 2 mm. Se a profundidade DA da zona de análise 35 for de 1,5 mm ou menor, então a amostra de aço solidificado resultante S não será homogênea, conforme exigido. Isto é, a profundidade de 1,5 mm a 3 mm DA da zona de análise 35 é um aspecto crítico da invenção.

[00104] Em uma modalidade, a largura WA da zona de análise 35 gradualmente aumenta da extremidade de imersão próxima 16 para a extremidade oposta 18 por uma distância correspondendo à porção sobreposta à zona de distribuição 34. Então, com o alcance de uma largura máxima WA, a largura WA da zona de análise 35 se afunila ligeiramente ao longo do eixo longitudinal X, de tal modo que a área em seção transversal da zona de análise 35 (isto é, a área em seção transversal da zona de análise 35 tomada ao longo do plano perpendicular ao eixo longitudinal X, conforme mostrado na figura 10) esteja

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30/53 em um máximo onde a zona de distribuição 34 termina e se afunila ligeiramente para a zona de ventilação 36. Mais particularmente, as paredes que definem a largura da zona de análise 35 (isto é, as paredes que se estendem perpendiculares à primeira face 40) são ligeiramente afuniladas na direção do eixo longitudinal X, de tal modo que a largura da zona de análise 35 seja maior na extremidade da zona de distribuição 34 e diminua na direção do eixo longitudinal X para a zona de ventilação 36. Assim, a zona de análise 35 pode acomodar a retração do metal quente solidificante sem a tensão indevida sobre a seção transversal fina da amostra de metal solidificada S.

[00105] A área em seção transversal do conduto de influxo 7, isto é, a seção transversal do conduto de influxo 7 tomada ao longo do plano perpendicular ao eixo longitudinal X, conforme mostrado na figura 11, é dependente da área em seção transversal da zona de análise 35 e da zona de distribuição 34. Preferivelmente, a área em seção transversal do conduto de influxo 7 está entre 0,5 e 2 vezes a área em seção transversal da zona de análise 35. Mais particularmente, a relação do conduto de influxo 7 com a zona de análise 35 é maior do que 0,5 e menor do que 2. Preferivelmente, a área em seção transversal do conduto de influxo 7 está entre 0,20 e 0,70 vezes a maior área em seção transversal da zona de distribuição 34 e, desse modo, diminui a velocidade de entrada exigida para a mistura de metal, inclusive para a incorporação de quaisquer desoxidantes. Mais preferivelmente, a área em seção transversal do conduto de influxo 7 é 0,55 vezes a maior área em seção transversal da zona de distribuição 34. Se a área em seção transversal do conduto de influxo 7 for pequena demais (isto é, menor do que 0,5 vezes a área em seção transversal da zona de análise 35 e/ou menor do que 0,20 vezes a maior área em seção transversal da zona de distribuição 34), então não haverá desaceleração suficiente do influxo de metal fundido para se conseguir ótima mistura de

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31/53 desoxidantes e reduzir o fluxo turbulento, sendo provido então um enchimento pobre. Se a área em seção transversal do conduto de influxo 7 for grande demais (isto é, maior do que 2 vezes a área em seção transversal da zona de análise 35 e/ou maior do que 0,70 vezes a maior área em seção transversal da zona de distribuição 34), então a zona de distribuição 34, quando cheia, acrescentará calor sensível à amostra de metal fundido que tem que ser removida por mais massa do alojamento 30, movendo assim adicionalmente de uma solução econômica.

[00106] A zona de distribuição 34, conforme descrito anteriormente, fica sob a zona de análise 35 e, por isso, não influencia todo o comprimento L_a da zona de análise 35. O volume da zona de distribuição 34 é limitado pela zona de análise 35, e, mais particularmente, pelo limite 35c, em sua extremidade superior, bem como por suas paredes laterais opostas 34a, 34b e sua superfície inferior 34c (vide figura 11). As paredes laterais 34a, 34b são substancialmente perpendiculares ao plano de análise AP. A largura WD da zona de distribuição 34 (isto é, a distância que se estende das paredes laterais 34a, 34b) também não excede preferivelmente a largura W_A da zona de análise 35 e é preferivelmente não menor do que o diâmetro interno do conduto de influxo

7. Preferivelmente, a largura WD da zona de distribuição 34 é igual ao diâmetro interno do conduto de influxo 7. Uma primeira porção da superfície inferior 34c (isto é, a superfície oposta à zona de análise 35) da zona de distribuição 34 se estende em um plano horizontal paralelo ao eixo longitudinal X. Uma segunda porção da superfície inferior 34c é angulada, e, mais particularmente, se estende para cima em um ângulo a, e se intersecta com a extremidade inferior fechada 35b da zona de análise 35 em um ângulo a entre 40° e 90°, preferivelmente 60°. A zona de distribuição 35 termina nesta interseção. Assim, a profundidade da zona de distribuição 34 diminui na direção de fluxo do metal funPetição 870170093848, de 04/12/2017, pág. 97/178

32/53 dido do conduto de influxo 7 para o acoplador de gás 2.

[00107] A profundidade D_V da zona de ventilação 36 varia entre aproximadamente 0,1 e 1 mm, o comprimento L_V da zona de ventilação 36 é de aproximadamente 5 mm, e a largura WV da zona de ventilação 36 é preferivelmente igual ou menor do que a largura WA da zona de análise 35. A profundidade DV da zona de ventilação 36 está em seu máximo na extremidade mais próxima à extremidade de imersão 16 da câmara de amostra 3. Isto é, a profundidade D_V da zona de ventilação 36 diminui ligeiramente da direção de imersão I para o volume de conexão 38. Mais particularmente, uma redução gradual na profundidade D_V da zona de ventilação 36 da extremidade traseira da zona de análise 35 para a extremidade da zona de ventilação 36 de 1 mm para 0,2 mm é preferida.

[00108] Não há nenhum aumento na largura da cavidade de amostra da extremidade da zona de distribuição para o acoplador de gás 2, ou aumentos nas dimensões de profundidade da cavidade de amostra na direção de fluxo do aço fundido do conduto de influxo 7 para o acoplador de gás 2, de tal modo que o metal que é retraído durante a solidificação possa se mover livremente na direção do conduto de influxo

7.

[00109] A área em seção transversal da zona de análise 35 (isto é, a largura W_A da zona de análise 35 multiplicada pela profundidade D_Ada zona de análise 35) está entre 2,5 e 10 vezes a área em seção transversal da zona de ventilação 36 (isto é, a largura WV da zona de ventilação 36 multiplicada pela profundidade D_V da zona de ventilação 36). Por isso, a área em seção transversal máxima da zona de ventilação 36 está entre 2 e 8 mm².

[00110] As figuras 8 - 9A mostram uma câmara de amostra alternativa que é essencialmente igual à câmara de amostra 3, exceto por certas diferenças nas configurações do alojamento 60 e da placa de

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33/53 cobertura 62, conforme discutido adiante. O alojamento 60 inclui um volume de conexão 68, uma zona de ventilação 66, uma zona de análise 65 e uma zona de distribuição 64 que são iguais ao volume de conexão 38, a uma zona de ventilação 36, a uma zona de análise 35 e a uma zona de distribuição 34, respectivamente, do alojamento 30. O alojamento 60 também é provido com um orifício de gás 63 em uma extremidade, similar ao orifício de gás 33 da câmara de amostra 3, e um conduto de influxo 67, similar ao conduto de influxo 7 da câmara de amostra 3. O alojamento 60 apresenta também um primeiro lado ou face 70 que é uma face de análise e que se estende em um primeiro plano AF, e uma segunda face oposta 72. Diferente do alojamento 30, o alojamento 60 não inclui uma crista elevada (isto é, a crista elevada 39 do alojamento 30). Com referência às figuras 9 - 9A, a placa de cobertura 62 apresenta uma primeira face 74 configurada para ficar voltada para o alojamento 60 na configuração montada da câmara de amostra. Uma gaxeta 61 é provida na primeira face 74 da placa de cobertura 62 de modo a ficar posicionada entre o alojamento 60 e a placa de cobertura 62 na configuração montada da câmara de amostra. Diferente da placa de cobertura 32 da câmara de amostra 3, a placa de cobertura 62 adicionalmente inclui uma porção central elevada 69 que se estende de sua primeira face 74. A porção central elevada 69 apresenta uma altura entre 0,2 mm e 0,5 mm, preferivelmente 0,3 mm. A gaxeta 61 circunda ou abrange a porção central elevada 69.

[00111] Na configuração montada da câmara de amostra, a porção central elevada 69 da placa de cobertura 62 fica nivelada contra o alojamento 60, com a gaxeta 61 vedando a primeira face 70 do alojamento 60. Desse modo, a placa de cobertura 62 fecha o volume aberto da câmara de amostragem escavada do material do alojamento 60 para formar o volume de conexão 68, uma zona de ventilação 66, uma zona de análise 65 e uma zona de distribuição 64. Nesta modalidade, o plaPetição 870170093848, de 04/12/2017, pág. 99/178

34/53 no de análise é igual ao plano AF da face de análise.

[00112] Com referência à figura 10, é mostrada uma modalidade alternativa da câmara de amostra 3, 3', adicionalmente incluindo um desoxidante na forma de uma tira 71. Vários numerais de referência utilizados para descrever a câmara de amostra 3 mostrada na figura 6 são repetidos na figura 10, mas não são repetidos aqui com relação à discussão da figura 10, visto que eles identificam os mesmos componentes já descritos com relação à figura 6. O desoxidante é preferivelmente alumínio, mas pode ser alternativamente zircônio, titânio ou outros desoxidantes conhecidos na técnica. A largura e a espessura da tira de desoxidante 71 são de aproximadamente 2 mm e 0,1 mm, respectivamente. A tira de desoxidante 71 é fixada no conduto de influxo 7 em sua segunda extremidade 22 oposta à direção de imersão I por uma dobra 73 sobre a segunda extremidade 22 do conduto de influxo 7, resistindo assim à força do gás de purga para injetar a tira de desoxidante de metal 71 no banho fundido. O comprimento da tira de desoxidante de metal 71 é preferivelmente tão longo quanto o comprimento do conduto de influxo 7 que é encerrado pela cabeça de medição 5. Uma porção 72 da tira de desoxidante de metal 71 localizada no conduto de influxo 7 é preferivelmente torcida por pelo menos 90° a fim de posicionar sua largura perpendicular ao conduto de influxo de parede

7.

[00113] A recuperação de uma amostra de metal fundido, preferivelmente uma amostra de aço fundido, da invenção adequada para a análise usando uma OES do banho de metal fundido é conseguida pelo seguinte procedimento. A sonda 10 é pneumaticamente acoplada ao suporte de sonda com o conector de pressionar/puxar simples 23. O conector 23 é ou diretamente conectado à câmara de amostragem 3 pelo acoplador 2 ou em uma distância ligada por uma linha pneumática. O fechamento do circuito de gás provê uma ligeira sobrepressão

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35/53 do gás de purga inerte. Com o uso do suporte de sonda para a vantagem mecânica, a sonda 10 é imersa em um banho de metal fundido e permanece em uma distância predeterminada abaixo da superfície de metal por uma duração especificada. Durante esta imersão, a capa de proteção 9 da cabeça de medição 5 que é projetada para suportar a destruição enquanto da passagem através da escória que flutua sobre a superfície de metal se funde, expondo assim a capa de proteção menor 8 do conduto de influxo 7. Visto que a primeira capa de proteção 4 também se funde subsequentemente, a sobrepressão do gás inerte é liberada e o gás de purga inerte flui do suporte de sonda através do conector de gás 23 (caso presente) e do acoplador 2 para o volume de conexão 38, a zona de ventilação 36, a zona de análise 35, a zona de distribuição 34 que está subjacente à zona de análise 35, e o volume interno 7a do conduto de influxo. O conector de gás 23 (caso presente) e o acoplador 2 são aderidos ao alojamento 30 em uma maneira substancialmente estanque ao gás pelo adesivo 26, e o conduto de influxo 7 é aderido ao alojamento 30 em uma maneira substancialmente estanque ao gás pelo adesivo 27. Mais particularmente, a segunda extremidade 22 do conduto de influxo 7 é totalmente contida dentro do alojamento 30 e aderida no mesmo em uma maneira substancialmente estanque ao gás pelo adesivo 27.

[00114] Este gás de purga remove a atmosfera ambiente potencialmente oxidante inicialmente dentro da câmara de amostragem 3 e continua a fluir por alguns segundos mais, o que permite que resquícios da segunda capa de proteção 9 e qualquer escória que tenha sido arrastada conectada à cabeça de medição 5 sejam eliminados. As válvulas pneumáticas são então comutadas momentaneamente de purga para descarregar, de tal modo que a direção do gás de purga seja invertida para eliminar a sobrepressão, particularmente permitindo que o excesso de pressão dentro da câmara de amostra 3 seja descarregaPetição 870170093848, de 04/12/2017, pág. 101/178

36/53 do pela rota inversa, conforme mencionado acima, e saia da câmara de amostra 3. Com isto, o metal fundido do banho de metal fundido (não mostrado) entra no conduto de influxo 7 e o preenche e escoa o volume 7a do conduto de influxo 7 na zona de distribuição 34 da câmara de amostra 3. O metal fundido é então alimentado na zona de análise 35 que é sobreposta à zona de distribuição 34 e preenche a zona de análise 35. Uma porção do metal fundido irá continuar a fluir para o acoplador 2 na segunda extremidade da câmara de amostra 3, preenchendo pelo menos parcialmente ou até mesmo completamente a zona de ventilação estreita 36. O suporte de sonda se move agora na direção oposta removendo a câmara de amostra cheia do banho fundido. Aquele versado na técnica irá reconhecer que a descrição básica do suporte de sonda e das válvulas pneumáticas e comutadores necessários para executar a amostragem pneumaticamente assistida é conhecida daqueles versados na técnica e não faz parte da presente invenção.

[00115] O pequeno tamanho do aço fundido recuperado é refrigerado pelo alojamento 30 e pela placa de cobertura 32, mesmo que a sonda de medição seja removida do recipiente de produção de aço. A taxa de extração de calor da amostra fundida resfria o metal fundido de temperaturas tão altas quanto 1750°C a 100°C ou temperatura ambiente dentro de um minuto, o que essencialmente elimina todo o resfriamento externo exigido na amostragem convencional e permite a desmoldagem imediata sem o potencial de oxidação de superfície que normalmente ocorreria quando uma superfície metálica quente fosse exposta a uma atmosfera contendo oxigênio.

[00116] O ligeiro afunilamento na zona de ventilação 36 promove a refrigeração do metal fundido antes de ele alcançar o acoplador de gás 2 e assegura que a amostra de metal solidificada possa ser retraída para a zona de análise 35. Mais particularmente, o metal fundido que

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37/53 preenche a zona de ventilação 36 congela na zona de ventilação 36 por completo antes de alcançar o volume de conexão 38.

[00117] A rápida refrigeração do metal fundido coletado na câmara de amostra 3 é alcançada grandemente devido à relação entre a massa da câmara de amostra 3 (isto é, a massa da placa de cobertura 32 mais a massa do alojamento 30) e o volume do metal fundido coletado que é convertido em uma massa. No caso de aço fundido, que apresenta uma densidade de fundição aproximada de 7 g/cm³, a relação da massa da câmara de amostra 3 com a massa do aço fundido coletadas dentro da câmara de amostra 3 (calculada com base no volume coletado nas mesmas) está preferivelmente na faixa de 9 a 12, mais preferivelmente de 10, a fim de assegurar uma superfície de análise livre de óxido AS.

[00118] Desse modo, enquanto os vazios internos da zona de análise 35, da zona de ventilação 36 e da zona de distribuição 34 têm que satisfazer os critérios dimensionais específicos, todas as dimensões da câmara de amostra 3 (composta da placa de cobertura 32 e do alojamento 30) têm que satisfazer também certos critérios para atingir a relação de massa desejada da massa da câmara de amostra 3 com a massa do metal fundido coletado dentro da câmara de amostra 3. Aquele versado na técnica irá entender que a largura, a profundidade e/ou o comprimento total do alojamento 30 ou da placa de cobertura 32 podem ser ajustados, conforme necessário, para aumentar ou diminuir a massa do alojamento 30, sem mudar os vazios internos necessários para criar a cavidade de amostra.

[00119] Em particular, uma vez que são feitas deduções para os diâmetros externos tanto da segunda extremidade 22 do conduto de influxo 7 quanto do acoplador de gás 2, de tal modo que ambos fiquem totalmente contidos dentro do alojamento de amostra, uma ou mais dimensões do alojamento 30 podem ser facilmente ajustadas para

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38/53 cumprir a exigência de relação de massa a fim de que a massa da câmara de amostra 3 (quando a placa de cobertura 32 contribuir para 10 a 20% da massa da câmara de amostra 3) fique entre 9 a 12 vezes, preferivelmente 10 vezes, a massa da amostra de metal S.

[00120] Preferivelmente, o metal fundido congela na zona de análise 35 contra a placa de cobertura 32, e, mais particularmente contra a primeira superfície 44 da placa de cobertura 32, formando assim a superfície de análise AS da amostra S que é a superfície configurada para ser posicionada voltada para o estágio do espectrógrafo de emissão ótica durante a análise da amostra S. A superfície de análise AS se estende no plano onde a primeira face 44 da placa de cobertura 32 diretamente entra em contato com a superfície formada pela crista 39 (isto é, o plano de análise AP). Por exemplo, na modalidade das figuras 1-7A, a superfície de análise AS se estende no mesmo plano que a crista 39 do alojamento 30, isto é, no plano de análise AP. Mais particularmente, tanto a superfície de análise AS da amostra de metal solidificada S quanto a crista de metal circundante 39 estendem o plano de análise AP para ajudar a fechar a abertura da OES. Na modalidade das figuras 8-8A, discutida em maiores detalhes aqui, a superfície de análise AS se estenderia no plano onde a porção central elevada 69 da placa de cobertura 62 é assentada nivelada contra a primeira face 70 do alojamento 60.

[00121] Quando o metal fundido congelar na câmara de amostra 3, a amostra de metal solidificada S será inseparavelmente formada do alojamento 30. A cabeça de medição 5 é facilmente arrebentada permitindo a remoção da câmara de amostragem 3 do tubo transportador 1 na direção de imersão dianteira I. O clipe 4 que prende a câmara de amostra de duas partes 3 é removido. Diferente dos dispositivos de amostragem convencionais, a amostra S permanece conectada ao alojamento de amostra 30. Por isso, o termo amostra, quando referiPetição 870170093848, de 04/12/2017, pág. 104/178

39/53 do aqui ao cupom de metal dispensado para a OES, refere-se à combinação inseparável da amostra solidificada recuperada e do alojamento de amostra 30.

[00122] A amostra S é então dispensada para a OES pelo meio convencional e diretamente analisada pela OES sem a preparação de superfície. A rápida refrigeração da amostra S impede a oxidação de superfície normalmente encontrada durante a etapa de desmoldagem. Isto elimina a necessidade de esmerilhamento mecânico e facilita a rápida análise da amostra S e o fornecimento de informações sobre a química para o processo de metal que aguarda estes resultados. Devido ao fato de o conduto de influxo 7 e o orifício de gás 33 (bem como o acoplador de gás 2) estarem situados dentro do alojamento 30 afastados do plano de análise, e, mais particularmente abaixo do mesmo (bem como abaixo da face de análise 40), no lugar de abranger ambos os lados como é normalmente encontrado nos moldes tipo concha da técnica anterior onde estes componentes permanecem ao longo da linha divisória do molde, não é necessário remover o conduto de influxo 7 e o acoplador de gás 2 do alojamento 30, a fim de obter uma superfície isenta de óxido, permitindo assim a criação de uma amostra de metal solidificada que pode ser diretamente colocada em uma OES sem preparação (isto é, análise isenta de preparação). Isto é, nenhuma parte do conduto de influxo 7 e do orifício de gás 33/acoplador de gás 2 intersecta-se com o plano de análise AP, de tal modo que o conduto de influxo 7 e o orifício de gás 33/acoplador de gás 2 não interfiram com o plano de análise AP.

[00123] A inseparabilidade dos resultados da amostra S e do alojamento 30 em uma extensão do alojamento 30 em cada lado do metal solidificado (isto é, pela crista 39) ao longo do plano de análise provê múltiplos aperfeiçoamentos sobre a técnica anterior. As amostras convencionais da técnica anterior cobrem por completo a abertura de anáPetição 870170093848, de 04/12/2017, pág. 105/178

40/53 lise da OES, e, desse modo, apresentam um tamanho de amostra que tem mais material do que é necessário para uma amostra de metal aceitável. Durante a OES, a faísca não deve saltar para o material de borda do estágio de amostra OES, de modo que esta abertura seja propositadamente um tanto maior, conforme anteriormente descrito. O gás inerte é purgado na câmara de faíscas durante a análise, assim, vazamentos entre a amostra S a ser analisada e o estágio do espectrômetro não podem ser tolerados.

[00124] A invenção utiliza a inseparabilidade da amostra S e do alojamento 30 para também prover uma porção da superfície do alojamento 30 para cobrir a abertura da análise. O alojamento de amostrador 30 que se estende perpendicular ao eixo de alongamento permite que uma zona de análise seja apenas ligeiramente maior do que a área de queima da faísca de OES. Devido a esta extensão do plano de análise AP pelo alojamento de amostrador 30, o volume do metal fundido que preenche a zona de análise 35 do alojamento de amostrador 30 pode ser muito menor. Este volume reduzido se traduz em uma entrada de calor reduzido de modo que conjuntamente o calor do metal fundido que preenche a zona de distribuição 34, a zona de análise 35 e a zona de ventilação 36 seja substancialmente menor do que os dispositivos da técnica anterior, podendo, por isso, ser rapidamente refrigerado para se obter uma amostra de metal não segregada.

[00125] Com referência às figuras 7-7A, é mostrada uma câmara de amostra desmontada 3. Mais particularmente, as figuras 7-7A mostram o alojamento 30 contendo uma amostra de metal solidificada S inseparavelmente contida no mesmo com uma placa de cobertura 32 não mostrada, visto que foi desmontada do alojamento 30. O alojamento 30 contendo a amostra de metal solidificada S, na forma mostrada nas figuras 7-7A, pode ser usado para a análise direta por OES. A superfície de análise AS compreende a superfície da porção 55 da amostra S

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41/53 formada na zona de análise 35 que é assentada acima da zona de distribuição de enchimento de metal 34. A porção restante 56 da amostra S que se estende da porção de zona de análise 55 e que é contígua com a mesma é formada de metal que fluiu para a zona de ventilação 36 e solidificou dentro da mesma e, como um último recurso, possivelmente do volume de conexão 38. Preferivelmente, contudo, a fim de assegurar que a relação de comprimento - profundidade (L/D) de todos os segmentos da cavidade de amostra seja atendida, conforme discutido em maiores detalhes aqui, nenhum aço fundido flui para o volume de conexão 38. A porção restante 56 da amostra S pode, portanto, incluir irregularidades, tal como a estrutura irregular 58, que não influencia a análise OES subsequente. A superfície de análise AS fica no plano de análise AP e não há nenhuma parte ou materiais de aderência estranhos que possam romper o plano de análise AP.

[00126] As várias zonas 34, 35, 36 da câmara de amostra 3, conforme discutido acima, correspondem a diferentes porções da amostra de metal solidificada S formada na câmara de amostra 3. Assim, as dimensões da zona de ventilação 36, da zona de análise 35 e da zona de distribuição 34 correspondem às dimensões das várias porções da amostra de metal solidificada S formada na mesma. Por exemplo, a profundidade de cada das zonas 36, 35, 34 corresponde à espessura de uma porção correspondente da amostra de metal solidificada S. Particularmente, a relação do comprimento L com a profundidade D (L/D) de cada zona 34, 35, 36 (e, portanto, a relação correspondente dos vários segmentos da amostra S) é um parâmetro crítico da invenção. Em particular, a zona de distribuição 34, a zona de análise 35 e a zona de ventilação 36 são preferivelmente estruturadas como uma pluralidade de segmentos contíguos que se estendem de próximo da extremidade de imersão 16 para próximo da extremidade oposta 18. Cada segmento apresenta uma relação de comprimento - profundidade

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42/53 (L/D). As relações L/D dos segmentos sucessivamente aumentam à medida que a distância da primeira abertura 20 aumenta. Isto é, a relação L/D de um segmento é maior do que a relação L/D de um segmento precedente adjacente de igual comprimento em uma direção da extremidade de imersão 16 para a extremidade oposta 18. Isto indica que a espessura da amostra S resultante diminui nesta mesma direção de um segmento para o próximo (isto é, na direção de fluxo).

[00127] Com todas as geometrias básicas das várias zonas 34, 35, 36 da câmara de amostra 3 sendo calculadas conforme discutido acima, e usando a seleção econômica dos parâmetros de design, o parâmetro crítico da relação L/D pode ser satisfeito, sabendo-se que, em cada seção transversal de qualquer das zonas ou segmentos acima mencionados, o alojamento de câmara de amostra 30 facilita a solidificação da amostra de metal S sem variações (particularmente aumentos) na dimensão da profundidade D da cavidade de amostra na direção ao longo do eixo longitudinal X que começa do conduto de influxo 7 e que se estende para o acoplador de gás 2, bem como na dimensão de espessura da amostra S na mesma direção.

[00128] A fim de impedir a formação de rachaduras na amostra S durante a solidificação e o resfriamento na temperatura ambiente, uma soma da relação L/D de todos os segmentos da cavidade de amostra, conforme discutido em maiores detalhes aqui, ao longo do comprimento total da cavidade de amostra (isto é, o comprimento LA da zona de análise 35 mais o comprimento LV da zona de ventilação 36), dividida pela profundidade D dos segmentos correspondentes (isto é, a relação L/D) tem que ser maior do que 25. Isto é, a soma da relação L/D de cada dos segmentos individuais da cavidade de amostra tem que ser maior do que 25. A relação L/D de segmentos individuais pode ser selecionada como segmentos igualmente espaçados ou agrupamentos reunidos, contanto que o comprimento total L da cavidade de amostra

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43/53 seja considerado. No segmento 34, onde a espessura da amostra muda, isto é, a profundidade da cavidade muda dentro do segmento, D é assumido como sendo a soma da maior profundidade em uma direção da extremidade de imersão do segmento mais a maior profundidade na extremidade oposta à extremidade de imersão do segmento dividida por 2. Este cálculo pode ser usado para todos os segmentos que mostram a variação de profundidade sobre o comprimento. Preferivelmente, a relação L/D de cada segmento individual aumenta em uma direção da extremidade de imersão e do conduto de influxo 7 na direção do acoplador de gás 2 (isto é, a profundidade da cavidade de amostra e correspondentemente a espessura da amostra S diminui). [00129] Para melhor explicar a relação L/D, a figura 12 mostra a pluralidade de segmentos da cavidade de amostra incluindo a zona de distribuição 34, a zona de análise 35 e a zona de ventilação 36. Para fins de calcular uma relação L/D total, a cavidade de amostra (e, portanto, também a amostra S) pode ser segmentada, como segue, mas pode ser segmentada de outra maneira.

[00130] Um primeiro segmento S1 da zona de distribuição da cavidade de amostra compreende uma primeira porção da zona de análise 35 e uma primeira porção da zona de distribuição subjacente 34. O primeiro segmento S1 apresenta um comprimento LS1 que se estende da primeira extremidade 80 da zona de análise 35 e da zona de distribuição 34 próxima ao conduto de influxo 7 até um primeiro ponto intermediário 84. O primeiro ponto intermediário 84 corresponde a um ponto no alojamento 30 bem antes da superfície inferior 34c da zona de distribuição 34 começar a angular para cima na direção da zona de ventilação 36. De modo geral, o comprimento LS1 do primeiro segmento S1 é igual ou menor do que o diâmetro, e, mais particularmente, o diâmetro interno, do conduto de influxo 7. Outros diâmetros podem ser, contudo, escolhidos, mais preferivelmente, o comprimento L_S1 do

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44/53 primeiro segmento S1 é igual ao raio do conduto de influxo 7. A profundidade do primeiro segmento S1 é a soma das profundidades das porções correspondentes da zona de análise 35 e da zona de distribuição 34 nas quais o primeiro segmento S1 foi formado. A profundidade da zona de distribuição 34 correspondendo ao primeiro segmento S1 é medida a partir do limite 35c até a superfície inferior horizontalmente orientada 34c, e é igual ao diâmetro calculado do conduto de influxo 7 mais 1 mm.

[00131] O segundo segmento S2 da zona de distribuição da cavidade de amostra compreende uma segunda porção da zona de análise 35 e uma segunda porção da zona de distribuição subjacente 34. O segundo segmento S2 apresenta um comprimento LS2 que se estende do primeiro segmento S1, e, mais particularmente, do primeiro ponto intermediário 84, para um segundo ponto intermediário 86 que corresponde a um ponto no alojamento 30 no qual a superfície inferior 34c intersecta-se com a extremidade inferior 35b da zona de análise 35. Devido ao fato de o ângulo de interseção ser geralmente conhecido (por exemplo, o ângulo é preferivelmente de 60°), o comprimento L_S2do segundo segmento S2 pode ser calculado. A profundidade do segundo segmento S2 é definida, como acima, pela maior profundidade na direção da extremidade de imersão e pela maior profundidade da extremidade oposta à extremidade de imersão das porções correspondentes da zona de análise 35 e da zona de distribuição 34, ambas divididas por 2.

[00132] O terceiro segmento S3 da cavidade de amostra compreende a porção restante da zona de análise 35, e apresenta um comprimento LS3 que se estende do segundo ponto intermediário 86 para um terceiro ponto intermediário 88 que corresponde à extremidade da zona de análise 35 e ao início da zona de ventilação 36 do alojamento 30. O comprimento LS3 do terceiro segmento S3 pode ser geralmente

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45/53 facilmente calculado, uma vez que todo o comprimento da zona de análise 35 é conhecido. O terceiro segmento S3 apresenta uma profundidade igual à profundidade da porção correspondente da zona de análise 35.

[00133] O quarto segmento S4 da cavidade de amostra compreende a zona de ventilação 36. A profundidade da zona de ventilação 36 foi escolhida para fins de usinagem, embora outra profundidade igualmente válida dentro da faixa deste parâmetro possa ser escolhida. [00134] A fim de criar um alojamento de amostra 30 que solidificará o aço fundido a uma amostra isenta de rachaduras de alta homogeneidade de acordo com a invenção, os seguintes exemplos proveem configurações exemplificativas de acordo com a invenção, mas será entendido que muitas outras configurações são possíveis dentro do escopo da invenção.

Exemplo 1 [00135] Um alojamento de amostra 30 de alumínio é usado de acordo com as figuras 1-6. A zona de análise 35 apresenta uma profundidade uniforme D_A de 2 mm acima da zona de distribuição 34. A área de superfície da zona de análise 35, para o Exemplo 1, é determinada a partir dos inúmeros pontos de análise desejados para análise OES. Uma área de maior superfície pode ser, contudo, provida para 2-4 pontos de análise que são comuns, com 4 pontos de análises sendo preferidos. Uma vez que o ponto de análise OES típico pode estar entre 6-8 mm e é desejável não sobrepor pontos, o comprimento LA da zona de análise 35 é escolhido para ser de 25 mm para acomodar 3 pontos de análises. Será entendido que o número de pontos selecionados não altera a invenção, visto que aquele versado na técnica poderá selecionar mais pontos, enquanto é entendido que o aumento do comprimento da amostra S e, portanto, de todos os componentes da câmara de amostra 3 é limitado apenas pela consideração prática para

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46/53 o tamanho do espectrógrafo. Também, à medida que a câmara de amostra 3 aumenta de tamanho, os custos de material aumentam, se afastando assim de uma solução econômica. Menos pontos de análises podem ser também selecionados, mas normalmente 2 pontos são o mínimo.

[00136] A largura W_A da zona de análise 35 é similarmente selecionada para ser de 10 mm com um ligeiro afunilamento em seção transversal, de tal modo que a área em seção transversal máxima (isto é, profundidade vezes largura) seja para a direção de imersão 1. Desse modo, a maior área em seção transversal da zona de análise 35, que é localizada na direção de imersão I e mais particularmente próxima ao conduto de influxo 7, é de 20 mm² (isto é, a profundidade de 2 mm multiplicada pela largura de 10 mm). Devido à área em seção transversal do conduto de influxo 7 estar entre 0,5 e 2 vezes a área em seção transversal da zona de análise 35, a área em seção transversal do conduto de influxo 7 deste Exemplo pode estar entre 10 e 40 mm². O conduto de influxo 7 é um tubo de quartzo. Por isso, o diâmetro interno do conduto de influxo 7 está entre 3,5 e 7,1 mm. Para este exemplo, o conduto de influxo 7 apresenta um diâmetro interno de 4 mm (isto é, área em seção transversal de 12,6 mm²). Devido à área em seção transversal do conduto de influxo 7 estar entre 0,20 e 0,70 vezes a maior área em seção transversal da zona de distribuição 34, a área em seção transversal da zona de distribuição 34 pode estar entre aproximadamente 18 e 63 mm². A segunda porção da superfície inferior 34c da zona de distribuição 34 intersecta a extremidade inferior 35b da zona de análise 35 em um ângulo de 60°.

[00137] A área em seção transversal da zona de ventilação 36, na maior área, é de 2 mm² Uma vez que a largura da zona de análise 35 é de 10 mm, a profundidade média D_V da zona de ventilação 36 é de 0,2 mm.

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47/53 [00138] A porção de análise de uma amostra S criada usando o alojamento 30 do Exemplo 1 apresenta, portanto, um comprimento de 25 mm e uma espessura de 2 mm (isto é, correspondente às dimensões da zona de análise 35). A relação L/D é primeiramente calculada para a zona de distribuição 34. A zona de distribuição 34 apresenta uma primeira profundidade do limite 35c da zona de análise 35 para a superfície inferior horizontal 34c da zona de distribuição 34 que é igual ao diâmetro interno do conduto de influxo calculado 7 (isto é, 4 mm) mais 1 mm. Esta profundidade continua da segunda extremidade 22 do conduto de influxo 7 por uma distância igual ao diâmetro interno do conduto de influxo 7 (isto é, 4 mm). A L/D₁ do primeiro segmento S1 é o comprimento L_S1 do primeiro segmento S1, que é de 4 mm, dividido pela profundidade total do primeiro segmento S1, que é a profundidade de 2 mm mais 1 mm mais o diâmetro interno do conduto de influxo de 4 mm, que é igual a 4/7 ou 0,57.

[00139] A parte inferior da zona de distribuição é agora inclinada, preferivelmente em 60 graus até se intersectar com a parte inferior da zona de análise. Com o ângulo de interseção entre a superfície inferior 34c da zona de distribuição 34 e a extremidade inferior 35 da zona de análise sendo de 60°, a porção inclinada do segundo segmento S2 irá intersectar a parte inferior da zona de análise em uma distância de 2,9 mm depois do ponto 84. Por isso, L/D₂ do segundo segmento S2 é o comprimento L_S2 do segundo segmento, que é de 2,9 mm, dividido pela profundidade total do segundo segmento S2, que é a maior profundidade ao longo 84, igual a 7 mais a maior profundidade ao longo 86 que é igual a 2, ambas divididas por 2 ou 9/2 para a profundidade de S2, e L/D de segmento S2 é igual a 2,9/4,5 ou 0,64.

[00140] O terceiro segmento S3 apresenta uma profundidade igual apenas à profundidade da zona de análise 35 (isto é, 2 mm) e um comprimento LS3 correspondente ao comprimento restante para os 25

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48/53 mm calculados originais da superfície longitudinal da zona de análise 35 (isto é, 25 mm - 6,9 mm = 18,1 mm). A L/D₃ do terceiro segmento S3 é, portanto, de 9,05.

[00141] O quarto segmento S4 para calcular para projetar este alojamento de amostra 30 corresponde à zona de ventilação 36. O comprimento do quarto segmento S4 (isto é, o comprimento da zona de ventilação 36) é desconhecido e é determinado por sua conformidade com a regra de que a soma de L/D de todos os segmentos é maior do que 25. Por exemplo, se a zona de ventilação for de 2 mm de comprimento com uma profundidade de 0,2 mm, isto resultaria em um valor de L/D₄ de 10, e, portanto, em uma soma da relação L/D de todos os segmentos da amostra S (isto é, 0,57 + 0,64 + 9,05 + 10) seria de 20,3. Já que esta soma não é maior do que 25, fica claro que o comprimento de uma zona de ventilação 36 de 2 mm não seria aceitável para este Exemplo. Em vez disso, em um mínimo, um comprimento de 3 mm é necessário para a zona de ventilação 36 a fim de alcançar um total de L/D > 25. Neste Exemplo, o comprimento da zona de ventilação 36 foi escolhido como sendo de 5 mm e, como tal, a soma (L/D) = 35, 3 que é aproximadamente o nível intermediário de todas as possibilidades econômicas (isto é, 25 < soma (L/D) < 50).

[00142] Assim, é mostrado que o comprimento de cada segmento pode ser tão pequeno quanto mensurável e ainda prover a saída necessária. Segmentos menores são desejáveis para que o designer se conforme aos critérios que nenhum segmento individual L/D pode diminuir em valor na direção do conduto de influxo 7 para o acoplador de gás 2.

[00143] Considerando a relação de massa solicitada de entre 9 a 12, a câmara de amostra 3 deste Exemplo apresenta um alojamento 30 de uma massa de aproximadamente 56 g e uma placa de cobertura com uma massa de aproximadamente 9,4 g, para recuperação e refriPetição 870170093848, de 04/12/2017, pág. 114/178

49/53 geração de uma amostra de aço de 6 g (isto é, relação de massa de 10,9).

[00144] O Exemplo 1 representa uma modalidade particularmente preferida da invenção.

Exemplo 2 [00145] Um alojamento de amostra 30 do alumínio é usinado de acordo com as figuras 1-6. A zona de análise 35 apresenta uma profundidade uniforme DA de 2 mm acima da zona de distribuição 34. O comprimento LA da zona de análise 35 é escolhido para ser de 32 mm para acomodar 4 pontos de análise.

[00146] A largura WA da zona de análise 35 é similarmente selecionada para ser de 10 mm com um ligeiro afunilamento em seção transversal, de tal modo que a área em seção transversal máxima (isto é, profundidade vezes largura) seja para a direção de imersão I. Desse modo, a maior área em seção transversal da zona de análise 35, que é localizada na direção de imersão I e mais particularmente próxima ao conduto de influxo 7, é de 20 mm² (isto é, profundidade de 2 mm multiplicada pela largura de 10 mm). Devido ao fato de a área em seção transversal do conduto de influxo 7 estar entre 0,5 e 2 vezes a área em seção transversal da zona de análise 35, a área em seção transversal do conduto de influxo 7 pode estar entre 10 e 40 mm². O conduto de influxo 7 é um tubo de quartzo. Por isso, o diâmetro interno do conduto de influxo 7 está entre 3,5 e 7,1 mm. Para este exemplo, o conduto de influxo 7 apresenta um diâmetro interno de 5 mm (isto é, área em seção transversal de 19,6 mm²). Devido ao fato de a área em seção transversal do conduto de influxo 7 estar entre 0,20 e 0,70 vezes a maior área em seção transversal da zona de distribuição 34, a área em seção transversal da zona de distribuição 34 pode estar entre aproximadamente 28 e 98 mm². A segunda porção da superfície inferior 34c da zona de distribuição 34 intersecta a extremidade inferior 35b da zoPetição 870170093848, de 04/12/2017, pág. 115/178

50/53 na de análise 35 em um ângulo de 60°.

[00147] A área em seção transversal da zona de ventilação 36, na maior área, é de 1 mm². Uma vez que a largura da zona de análise 35 é de 10 mm, a profundidade média D_V da zona de ventilação 36 é de 0,2 mm.

[00148] A porção de análise de uma amostra S criada usando o alojamento 30 do Exemplo 1 apresenta, portanto, um comprimento de 32 mm e uma espessura de 2 mm (isto é, correspondendo às dimensões da zona de análise 35). A relação L/D é primeiramente calculada para a zona de distribuição 34. A zona de distribuição 34 apresenta uma primeira profundidade do limite 35c da zona de análise 35 até a superfície inferior horizontal 34c da zona de distribuição 34 que é igual ao diâmetro interno do conduto de influxo calculado 7 (isto é, de 5 mm) mais 1 mm. Esta profundidade continua da segunda extremidade 22 do conduto de influxo 7 por uma distância igual ao diâmetro interno do conduto de influxo 7 (isto é, 5 mm). A L/D₁ do primeiro segmento S1 é o comprimento L_S1 do primeiro segmento S1, que é de 5 mm, dividido por toda a profundidade do primeiro segmento S1, que é a profundidade de 2 mm mais 1 mm mais o diâmetro interno de conduto de influxo de 5 mm, que é igual a 5/8 ou 0,625.

[00149] A parte inferior da zona de distribuição é agora inclinada, preferivelmente em 60 graus até se intersectar com a parte inferior da zona de análise. Com o ângulo de interseção entre a superfície inferior 34c da zona de distribuição 34 e a extremidade inferior 35 da zona de análise sendo de 60°, a porção inclinada do segundo segmento S2 irá intersectar a parte inferior da zona de análise em uma distância de 3,5 mm depois do ponto 84. Por isso, L/D₂ do segundo segmento S2 é o comprimento L_S2 do segundo segmento, que é de 3,5 mm, dividido pela maior profundidade 84 que é de 8 mm mais a menor profundidade total em 86 que é de 2 mm dividida por 2 igual a 5 mm. A L/D de S2 é

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51/53 igual a 3,5/5 ou 0,7.

[00150] O terceiro segmento S3 apresenta uma profundidade igual apenas à profundidade da zona de análise 35 (isto é, de 2 mm) e um comprimento L_S3 correspondendo ao comprimento restante para os 32 mm calculados originais da superfície longitudinal da zona de análise 35 (isto é, 32 mm - 8,5 mm = 23, 5 mm). A L/D₃ do terceiro segmento S3 é, portanto, de 11,75.

[00151] O quarto segmento S4 para calcular para projetar este alojamento de amostra 30 corresponde à zona de ventilação 36. O comprimento do quarto segmento S4 (isto é, o comprimento da zona de ventilação 36) é desconhecido e é determinado por sua conformidade com a regra de que a soma de L/D de todos os segmentos é maior do que 25. Por exemplo, se a zona de ventilação fosse de 2 mm de comprimento com uma largura de 0,2 mm, isto resultaria em um valor de L/D₄ de 10, e, portanto, uma soma da relação de L/D de todos os segmentos da amostra S (isto é, 0,625 + 0,7 + 11,75 + 10) seria de 23,07. Visto que esta soma não é maior do que 25, fica claro que o comprimento da zona de ventilação 36 de 2 mm não seria aceitável para este Exemplo. Neste Exemplo, o comprimento da zona de ventilação 36 foi escolhido para ser de 5 mm e, como tal, a soma (L/D) = 48 que está na extremidade superior da faixa de todas as possibilidades econômicas (isto é, 25 < soma (L/D) < 50).

[00152] Assim, é mostrado que o comprimento de cada segmento pode ser tão pequeno quanto mensurável e ainda prover a saída necessária. Segmentos menores são desejáveis para que o designer se conforme aos critérios de que nenhum segmento individual L/D pode diminuir em valor na direção do conduto de influxo 7 para o acoplador de gás 2.

[00153] Aquele versado na técnica poderá entender a partir dos Exemplos acima que todas as dimensões da amostra de metal S poPetição 870170093848, de 04/12/2017, pág. 117/178

52/53 dem ser, portanto, calculadas com base nas dimensões do alojamento 30.

[00154] A sonda 10, e particularmente a câmara de amostra 3, poderia ser usada em todas as aplicações de amostragem onde dispositivos de amostragem convencionais normais da técnica anterior são empregados. A vantagem da presente invenção é melhor entendida à luz dos processos de aço que são muito rápidos e o supertratamento de metal e/ou superprocessamento de um calor podem resultar em uma despesa adicional alta em termos de tempo e dos materiais que poderiam ter sido evitados por uma química de metal prontamente disponível na localização do processo.

[00155] A invenção provê uma solução para as deficiências da técnica anterior com a provisão de uma amostra solidificada de aço que cumpre os seguintes requisitos:

[00156] - uma amostra de metal que é analisada em um espectrômetro de emissão óptica, [00157] - uma amostra de metal sólido sem porosidade de gás e aprisionamento de escória, [00158] - uma superfície de análise plana, conforme recuperada, sem as linhas de fluxo de fluido que fixam a distância da superfície para o ânodo da OES, [00159] - uma superfície de amostra isenta de oxidação, [00160] - uma amostra de metal homogênea de uma espessura máxima perpendicular ao plano de análise para eliminar as áreas de metal e segregação não metálica, [00161] - uma superfície analítica de amostra que se estende aproximadamente de 10 mm x 30 mm, provendo assim uma área de superfície suficiente para obter pelo menos 2, preferivelmente 4 faíscas, e [00162] - uma superfície de amostra que fica no mesmo plano que o alojamento de amostra no qual o metal amostrado foi refrigerado, de

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53/53 tal modo que o plano da superfície analítica de amostra é estendido sem interrupção em ambas as direções de superfície pelo alojamento de amostra 30 (isto é, a crista 39) com uma variação de menos de 0,1 mm.

[00163] Será apreciado por aqueles versados na técnica que mudanças podem ser feitas às modalidades descritas acima sem se afastar do amplo conceito da invenção. É entendido, portanto, que esta invenção não é limitada às modalidades específicas descritas, mas se destina a cobrir modificações dentro do espírito e escopo da invenção, conforme definido pelas reivindicações anexas.

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Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Amostrador para tirar amostras de um banho de metal fundido, particularmente um banho de aço fundido, o amostrador compreendendo:

um tubo transportador apresentando uma extremidade de imersão;

uma montagem de câmara de amostra disposta na extremidade de imersão do tubo transportador, a montagem de câmara de amostra compreendendo uma placa de cobertura e um alojamento, caracterizado por incluir:

uma extremidade de imersão apresentando uma primeira abertura para um conduto de influxo e uma extremidade oposta apresentando uma segunda abertura para um acoplador de gás; e uma primeira face que se estende entre a extremidade de imersão e a extremidade oposta, a primeira face apresentando uma primeira depressão próxima à extremidade de imersão e uma segunda depressão, a primeira depressão sendo uma zona de análise e a segunda depressão sendo uma zona de ventilação, uma porção da zona de análise se sobrepondo a uma zona de distribuição que está em comunicação de fluxo direta com a primeira abertura e configurada para receber o aço fundido do conduto de influxo, onde uma profundidade da zona de análise é maior do que

1,5 mm e menor do que 3 mm, onde a placa de cobertura e o alojamento são configurados para serem montados juntos para formar uma cavidade de amostra incluindo a zona de distribuição, a zona de análise e a zona de ventilação, de tal modo que uma superfície de análise de uma amostra de aço solidificada formada dentro da cavidade de amostra fique em um primeiro plano, e onde as primeira e segunda aberturas são afastadas do

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2/4 primeiro plano.

2. Amostrador de acordo com a reivindicação 1 caracterizado pora cavidade de amostra e as primeira e segunda aberturas serem alinhadas ao longo de um eixo longitudinal comum.
3. Amostrador de acordo com a reivindicação 1 ou 2 caracterizado pora zona de análise, a zona de distribuição e a zona de ventilação serem estruturadas como uma pluralidade de segmentos contíguos, cada segmento apresentando uma relação de comprimento profundidade, uma soma das relações de comprimento - profundidade da pluralidade de segmentos sendo maior do que 25.
4. Amostrador de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3 caracterizado a zona de distribuição, a zona de análise e a zona de ventilação serem estruturadas como uma pluralidade de segmentos contíguos, cada segmento apresentando uma relação de comprimento - profundidade, as relações de comprimento - profundidade dos segmentos sucessivamente aumentando à medida que a distância da primeira abertura aumenta.
5. Amostrador de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4 caracterizado por não haver nenhum aumento em uma dimensão de largura de pelo menos uma porção da zona de análise em uma direção de fluxo do aço fundido que se estende da extremidade da zona de distribuição para a segunda abertura.
6. Amostrador de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5 caracterizado por um comprimento total da zona de análise e da zona de ventilação estar entre 20 e 50 mm, preferivelmente de 30 mm de comprimento.
7. Amostrador de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6 caracterizado por a zona de análise apresentar uma profundidade uniforme acima da zona de distribuição.
8. Amostrador de acordo com qualquer uma das reivindicaPetição 870170093848, de 04/12/2017, pág. 121/178

3/4 ções 1 a 7 caracterizado por uma área em seção transversal da zona de análise gradualmente se afunilar na direção de fluxo do aço fundido.
9. Amostrador de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8 caracterizado por uma área em seção transversal da zona de ventilação gradualmente se afunilar na direção de fluxo do aço fundido.
10. Amostrador de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9 caracterizado por uma relação de uma massa da câmara de amostra com uma massa do metal recebido dentro do volume de coleta de amostra ser de 9 a 12, preferivelmente de 10.
11. Amostrador de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10 caracterizado por a placa de cobertura contribuir para 10 a 20 porcento da massa da câmara de amostra.
12. Amostrador de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11 caracterizado por uma área em seção transversal do conduto de influxo estar entre 0,20 e 0,70 vezes de uma área em seção transversal da zona de distribuição, preferivelmente de 0,55.
13. Amostrador de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12 caracterizado por uma superfície inferior da zona de distribuição intersectar uma extremidade inferior fechada da zona de análise em um ângulo entre 40 e 90°, preferivelmente 60°.
14. Amostrador de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13 caracterizado por a placa de cobertura incluir um membro de vedação configurado para prover uma vedação substancialmente estanque ao gás entre a placa de cobertura e o alojamento.
15. Amostrador de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 14 caracterizado por a placa de cobertura ser presa ao alojamento por um grampo de metal para formar a câmara de amostra.
16. Amostrador de acordo com qualquer uma das reivindiPetição 870170093848, de 04/12/2017, pág. 122/178

4/4 cações 1 a 15 caracterizado por a primeira e a segunda aberturas serem apenas aberturas formadas na câmara de amostra, uma extremidade do conduto de influxo sendo presa dentro da primeira abertura e uma extremidade do acoplador de gás sendo presa dentro da segunda abertura.
17. Amostrador de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 16 caracterizado por uma área em seção transversal do conduto de influxo estar entre 0,5 e 2 vezes de uma área em seção transversal da zona de análise.
18. Amostrador de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 17 caracterizado por o conduto de influxo, a zona de distribuição, a zona de análise, a zona de ventilação e o acoplador de gás serem sequencialmente dispostos nesta ordem na direção do fluxo do aço fundido.
19. Amostrador de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 18 caracterizado por a primeira face do alojamento incluir uma crista que se projeta a partir daí e que circunda a zona de ventilação, a zona de análise e da zona de distribuição.
20. Amostrador de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 19 caracterizado por a placa de cobertura ser assentada nivelada contra a crista do alojamento ao longo do primeiro plano, quando a placa de cobertura e o alojamento forem montados juntos.

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