BR102017026171B1

BR102017026171B1 - Amostrador para metal quente

Info

Publication number: BR102017026171B1
Application number: BR102017026171-9A
Authority: BR
Inventors: Dries Beyens; Jean-Paul Verhoeven
Original assignee: Heraeus Electro-Nite International N.V.
Priority date: 2016-12-13
Filing date: 2017-12-05
Publication date: 2023-02-23
Also published as: RU2671356C1; TWI669495B; BR102017026171A2; EP3336513B1; UA120782C2; US10495551B2; JP6465952B2; CN108225845B; KR20200014873A; TW201833530A; EP3336513A1; JP2018096993A; KR20180068315A; KR102226778B1; US20180164195A1; CN108225845A; PL3336513T3

Abstract

Um amostradorpara coleta de amostras de um banho de metal fundido, particularmente um ferro fundido inclui um conjunto de câmaras de amostragem possuindo uma placa de cobertura e um alojamento. O alojamento possui primeira e segunda aberturas para um duto de fluxo de entrada e um acoplador de gás, respectivamente. A primeira face possui uma zona de análise, uma zona de ventilação, e uma zona de distribuição. Uma profundidade da zona de análise é de 0,5 mm a 1,5 mm. A placa de cobertura e o alojamento são montados juntos para formar uma cavidade de amostragem. O conjunto de câmara de amos-tragem resfria o ferro fundido recebido na mesma para uma amostra de metal de estrutura branca solidificada. Uma superfície de análise da amostra se encontra em um primeiro plano. Em uma direção de fluxo do ferro fundido, não existem aumentos na largura da cavidade de amostragem e uma razão de comprimento para profundidade da cavidade de amostragem aumenta.

Description

Campo Técnico

[001] A presente invenção refere-se a uma amostra solidificada livre de rachaduras de metal quente, particularmente ferro fundido de um alto teor de carbono, que pode ser analisada diretamente em um espectrômetro de emissão ótica. A invenção também se refere à disposição física de um dispositivo de amostragem de imersão de metal quente para a recuperação de uma amostra fundida capaz de resfriar rapidamente para produzir um cupom de metal adequado para análise rápida e assistida por robótica sem rachaduras e sem preparação de superfície.

Antecedentes

[002] Durante o processamento metalúrgico de aço, o ferro fundido, comumente conhecido como metal quente, obtido do alto- forno é utilizado como uma fonte de material bruto para o processo de formação de aço subsequente realizado em um conversor. Apesar de obtido em quantidades de batelada do alto-forno, o metal quente é algumas vezes misturado com outras bateladas de ferro ou tratado para alterar sua química antes de ser carregado para o conversor. Consequentemente, é vantajoso se extrair uma amostra de metal quente, a fim de determinar sua composição química durante o tratamento e para uso em equilíbrios de massa e energia do processo de conversor. Os dispositivos de extração de amostras de metal quente para análise química são bem conhecidos da técnica. Um exemplo de tal referência à técnica anterior é a Patente U.S. No. 3.996.803.

[003] O laboratório químico de uma usina siderúrgica possui uma variedade de equipamentos analíticos para determinar a composição elementar das amostras de metal. O processo utilizado de forma mais ampla para análise de amostras de metal é a espectroscopia por emissão ótica, doravante chamada OES. Devido ao seu rápido tempo de análise e precisão inerente, os sistemas OES são os sistemas mais eficientes para a determinação da composição química de uma amostra de metal e para controlar o processamento de metais fundidos. No entanto, as amostras obtidas do metal quente de alto- forno contendo altas concentrações de carbono e silício são tipicamente analisadas por espectroscopia de fluorescência com raios X em vez de OES.

[004] A escolha do equipamento analítico além de OES para uso com amostras de metal quente é ditada pela estrutura metalográfica da amostra extraída. Tipicamente, um amostrador de metal quente é um dispositivo de amostragem de baixo custo montado em um tubo portador e que possui uma entrada lateral para o metal quente para entrar em uma câmara de amostragem que é formada por duas placas de resfriamento de metal espessas. A amostra pode ser facilmente recuperada pela quebra do corpo arenoso que cerca a câmara de amostragem, após a retirada do dispositivo de amostrador da fusão quente. O metal quente se solidifica instantaneamente à medida que entra na câmara de amostragem. Durante a solidificação, bolhas de gás e inclusões indesejadas surgirão no topo da amostra e, dessa forma, o lado inferior da amostra solidificada é utilizado para fins de análise. O resfriamento rápido resulta em uma amostra resfriada de forma consistente, correspondendo, assim, a todas as especificações para uma análise confiável com espectrômetros óticos.

[005] Amostradores de metal quente conhecidos na técnica fornecem, tipicamente, amostras do tipo moeda redonda de 35 mm com espessuras variando de 4 mm a 12 mm, opcionalmente com um pino de 4 mm ou 6 mm para análise de combustão. É sabido a partir da técnica que durante o resfriamento em um sólido, a amostra fundida pode se submeter a uma multiplicidade de reações de precipitação, resultando assim, em diferentes estruturas de solidificação devido à composição química do ferro e taxa de resfriamento do metal líquido para sua temperatura de solidificação. Visto que a temperatura do banho no momento da amostragem pode variar de 1250°C para 1500°C, um único dispositivo de amostragem da técnica anterior pode resultar em diferentes estruturas de solidificação.

[006] As estruturas de solidificação dominantes recebem seus nomes no surgimento de superfície de fratura devido à forma de carbono no metal como fundido.

[007] Especificamente, para ferro com alto teor de carbono, igual ou acima da composição eutética, o carbono precipitará da solução durante o resfriamento na forma de flocos de grafite, dando lugar à sua aparência e nome, ferro cinzento. Em composições de ferro inferiores à composição eutética, o ferro cinzento ainda pode ser produzido quando o metal contiver grafite. Promovedores (por exemplo, elementos tal como silício e fosforo), quando presentes nas composições adequadas tal como do ferro de alto-forno, são utilizados para influenciar a solidificação no sentido de uma estrutura de ferro cinzento. O ferro cinzento não é adequado para análise em um espectrômetro de emissão ótica.

[008] Outra estrutura de solidificação ocorre durante o resfriamento rápido do ferro, onde carbono dissolvido precipita como ferro branco ou coquilhado como resultado de sua aparência prateada brilhosa. Ferro branco ou coquilhado ocorre quando o ferro fundido solidifica pela precipitação de carboneto de ferro/austenita eutética. Para que uma estrutura branca se forme, a eutética do ferro cinza dominante deve ser suprimida por um resfriamento insuficiente para uma temperatura abaixo da eutética do ferro branco. A extensão de tal resfriamento deve ser tal que a composição eutética de ferro branco seja nucleada e cresça de preferência para a eutética de ferro cinza. Quando a supressão por resfriamento é ligeiramente insuficiente ou ocorre tardiamente, de modo que a precipitação do grafite já tenha sido iniciada, o metal resfriará com uma estrutura branca, mas intercalada com grafite. Esse é chamado de ferro matizado, significando que o mesmo não é cinza nem branco. As características do ferro matizado variam dependendo da taxa de resfriamento prematuro e grau de inoculação. A análise desse tipo de estrutura de ferro produz resultados imprecisos dependendo do ponto de localização da análise e de sua proximidade com a superfície de resfriamento.

[009] A Patente U.S. No. 3.406.736 descreve um dispositivo onde aditivos são utilizados para evitar a matização. No entanto, a inoculação é um processo que resulta de aditivos ao metal que são difíceis de alcançar de maneira uniforme na imersão dos dispositivos de amostragem e resultam em elementos adicionados à amostra que não estavam presentes no metal quente inicial.

[0010] A fim de se promover a solidificação branca em um dispositivo de amostragem de metal quente sem o uso de aditivos, metais sólidos de alta massa e/ou alta condutividade devem ser utilizados para formar os moldes dentro dos quais o metal quente será fundido fornecendo, assim, o resfriamento necessário. Resultados surpreendentes foram obtidos a partir de dispositivos de amostragem de taxa de solidificação muito alta, chamados de amostradores de análise direta (DA). Esses resultados demonstram que uma estrutura de ferro branco pura pode ser obtida rotineiramente a partir de ferro de alto-forno contendo elementos de promoção de grafite, resfriados a partir de 1525°C e analisados com precisão por um espectrômetro de emissão ótica.

[0011] Em termos gerais, o procedimento de análise OES começa com a amostra de metal condutor sendo posicionada com sua face de superfície de análise voltada para baixo em uma região predeterminada do estágio do instrumento OES, isso é, um espectrômetro de emissão ótica. Mais particularmente, a amostra é posicionada de modo a abranger e fechar a abertura de análise do espectrômetro e um anodo quase se apoia na superfície de análise da amostra. Uma vez que o posicionamento desejado da amostra e a proximidade do anodo e da superfície de análise é alcançado, uma fagulha é descarregada entre o anodo e a amostra de metal condutor que é eletricamente conectada ao estágio do espectrômetro. Essa conexão, na maior parte dos casos, é feita pela força gravitacional em combinação com uma carga pequena. A abertura de análise no espectrômetro de emissão ótica é de tipicamente 12 mm de largura. Essa distância evita que uma fagulha crie arcos entre o anodo e o alojamento do instrumento. O detector ótico recebe a luz emitida do material escavado da superfície de amostra. A câmara de fagulha, formada em parte pelo espeço entre o anodo e a amostra metálica, é continuamente purgada com argônio ou outro gás inerte a fim de evitar a entrada de ar que resultaria em valores errôneos de análise.

[0012] A fim de permanecer plana através da abertura de análise do espectrômetro, a amostra metálica não pode possuir quaisquer extensões e a superfície de análise da amostra metálica deve ser suave (isso é, não pode haver partes do alojamento de amostra que quebrem o plano da superfície de análise). A amostra pode abranger a abertura de análise do espectrômetro de ter uma planeza suficiente para facilitar a purga do gás inerte da câmara de fagulha e presente em uma superfície de amostra contígua na direção do anodo.

[0013] Amostradores de Análise Direta (DA) são um tipo recém- desenvolvido de amostradores de imersão de metal fundido que produz amostras DA. Amostras DA não exigem qualquer tipo de preparação de superfície antes de serem analisadas, e, portanto, podem resultar em um benefício econômico significativo tanto em termos de disponibilidade de resultados químicos temporais além de economia de tempo de laboratório pela utilização do método de análise OES.

[0014] A Patente U.S. No. 9.128.013 descreve um dispositivo de amostragem para coleta de uma amostra tipo DA de um banho de aço fundido. O dispositivo de amostragem inclui uma câmara de amostra formada por pelo menos duas partes. Um amostrador do tipo DA similar é conhecido a partir da Publicação do Pedido de Patente U.S. No. 2014/318276. Uma extremidade da cavidade de amostra desse amostrador tipo DA é conectada o banho de metal fundido durante a imersão do amostrador através de um duto de fluxo de entrada, enquanto uma extremidade oposta da cavidade de amostra está em comunicação com um dispositivo de acoplamento. Durante a imersão, mas antes do enchimento da cavidade de amostra com metal fundido, a cavidade de amostra é purgada com um gás inerte para evitar o abastecimento prematuro e oxidação 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.

[0015] Enquanto tais dispositivos de amostragem convencionais podem ser adequados para recuperação das amostras de aço adequadas para preparação da análise OES livre, foi determinado que a taxa de resfriamento necessária para resultar em uma estrutura de solidificação branca pura a partir do metal quente contendo elementos de grafitização resulta na rachadura ao longo da superfície da amostra resultante, além de rachadura que abrange a espessura da amostra resultante. Isso é problemático visto que uma fagulha de excitação de OES, quando incidente sobre uma superfície rachada, produzirá resultados errôneos. Além disso, a amostra metálica a ser analisada por OES é colocada com a superfície de análise para baixo. Nos casos mais extremos, a rachadura pode resultar em peças de metal sendo desalojadas do corpo da amostra e caindo dentro da área de fagulha OES. O equipamento robótico em um típico laboratório siderúrgico é mal equipado para manusear esse tipo de contaminação de equipamento.

[0016] Além disso, as amostras produzidas pelos dispositivos de amostragem convencionais possuem um diâmetro de pelo menos 32 mm em uma direção paralela à abertura do espectrômetro e uma espessura de 4 a 12 mm em uma direção perpendicular à abertura do espectrômetro. Tais dimensões podem ser facilmente manuseadas pelo equipamento de preparação de pré-análise que moi mecanicamente a superfície de análise da amostra metálica para limpar óxidos da superfície e fornecer uma topografia plana exigida. Essa geometria também é conveniente para manipuladores robóticos que avançam a amostra da preparação através de análise e remoção para esperar pela próxima amostra. O equipamento robótico em um laboratório siderúrgico típico é difícil de modificar para aceitar geometrias de amostra radicalmente diferentes.

[0017] No entanto, o volume de amostra da técnica anterior é superdimensionado a partir do volume mínimo de metal necessário para se alcançar a área de superfície mínima necessária analisada. Os volumes de amostra dos dispositivos da técnica anterior evitam, dessa forma, a rápida solidificação da amostra de metal fundido, que é necessária para obter uma superfície livre de óxidos. Como tal, os dispositivos convencionais não podem ser analisados de forma confiável pela OES sem preparação de superfície. Utilizando-se placas de resfriamento massivas e alojamentos de amostrador para forçar uma amostra metálica de grande volume para uma temperatura baixa depois da recuperação se torna impraticável a rápida soltura do molde e não é econômico para uso como dispositivos de amostragem de imersão.

[0018] Consequentemente, seria benéfico fornecer uma amostra tipo DA para análise OES capaz de ser utilizada para amostragem de metal quente e formação de uma amostra de metal quente solidificado sem rachaduras. Seria benéfico fornecer um amostrador tipo DA que produzisse amostras livres de preparação de metal quente que fossem capazes de ser submetidas ao grau de resfriamento rápido necessário para promover uma estrutura de solidificação branca pura (isso é, uma estrutura sem precipitação de grafite) e que permanecesse livre de rachaduras e, dessa forma, fosse adequada para análise por OES.

[0019] Seria benéfico também fornecer um dispositivo de imersão de metal fundido para recuperação das amostras livres de preparação a partir de um metal quente dentro de recipientes metalúrgicos que seja capaz de uma rápida conexão com o aparelho de purga de gás inerte assistido de forma pneumática e exibir uma entrada de metal de pressão reduzida. Em particular, seria benéfico fornecer um dispositivo de imersão de metal fundido para produção de uma amostra de metal fundido que fosse rapidamente obtida e rapidamente removida do alojamento do dispositivo de imersão, liberada do molde da câmara de amostra, e analisada diretamente na OES sem resfriamento ou preparação adicional, e que fosse, dessa forma, econômico.

Sumário

[0020] A invenção refere-se a um amostrador refrigerado rápido que é abastecido com metal quente na direção de imersão paralela ao eixo geométrico longitudinal e que produz uma amostra de metal quente de estrutura branca analisada. Essa configuração, como descrito em maiores detalhes neste relatório descritivo, fornece a maior utilidade nos espectrógrafos de emissão ótica existentes que, atualmente, exigem uma superfície analisável de determinadas dimensões, e também fornece um encaixe de geometria ideal nos tubos portadores mencionados acima a fim de remover e soltar a amostra metálica com um esforço mínimo.

[0021] Em suma, as modalidades a seguir são propostas como particularmente preferidas no escopo da invenção:

[0022] Modalidade 1: Um amostrador para recolher amostras de um banho de metal fundido, particularmente, um ferro fundido, o amostrador compreendendo:

[0023] um tubo portador possuindo uma extremidade de imersão;

[0024] um conjunto de câmara de amostragem disposto na extremidade de imersão do tubo portador, o conjunto de câmara de amostragem compreendendo uma placa de cobertura e um alojamento;

[0025] caracterizado pelo fato de o alojamento incluir:

[0026] uma extremidade de imersão possuindo uma primeira abertura para um duto de fluxo de entrada e uma extremidade oposta possuindo uma segunda abertura para um acoplador de gás; e

[0027] uma primeira face se estendendo entre a extremidade de imersão e a extremidade oposta, a primeira face possuindo uma primeira depressão perto da 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 parte da zona de análise se sobrepondo a uma zona de distribuição que está em comunicação por fluxo direto com a primeira abertura e configurada para receber o ferro fundido a partir do duto de fluxo de entrada;

[0028] em que uma profundidade da zona de análise é de 0,5 mm a 1,5 mm.

[0029] em que a placa de cobertura e o alojamento são configurados para serem montados juntos para formar uma cavidade de amostragem incluindo a zona de distribuição, a zona de análise e a zona de ventilação;

[0030] em que a placa de cobertura montada e o alojamento são configurados para resfriar o ferro fundido recebido ali em uma amostra metálica de estrutura branca solidificada, de modo que uma superfície de análise da amostra metálica de estrutura branca solidificada se encontre em um primeiro plano, e no qual a primeira e segunda aberturas são espaçadas do primeiro plano.

[0031] Modalidade 2: O amostrador de acordo com a modalidade anterior, visto que a cavidade de amostragem e a primeira e segunda aberturas são alinhadas ao longo de um eixo geométrico longitudinal comum.

[0032] 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 possuindo uma razão de comprimento para profundidade, uma soma de razões de comprimento para profundidade dentre a pluralidade de segmentos sendo maior do que 25.

[0033] 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 possuindo uma razão de comprimento para profundidade, as razões de comprimento para profundidade dos segmentos aumentando sucessivamente à medida que a distância da primeira abertura aumenta.

[0034] Modalidade 5: Amostrador, de acordo com qualquer uma das modalidades anteriores, caracterizado pelo fato de não haver aumentos em uma dimensão de largura da cavidade de amostragem em uma direção de fluxo do ferro fundido a partir da extremidade da zona de distribuição na direção do acoplador de gás.

[0035] Modalidade 6: Amostrador, de acordo com qualquer uma das modalidades anteriores, caracterizado pelo fato de um comprimento total da zona de análise e da zona de ventilação ser entre 20 e 50 mm, preferivelmente de 30 mm de comprimento.

[0036] Modalidade 7: Amostrador, de acordo com qualquer uma das modalidades anteriores, caracterizado pelo fato de a zona de análise possuir uma profundidade uniforme acima da zona de distribuição.

[0037] Modalidade 8: Amostrador, de acordo com qualquer uma das modalidades anteriores, caracterizado pelo fato de uma área transversal de pelo menos uma parte da zona de análise afunilar gradualmente na direção de fluxo do ferro fundido.

[0038] Modalidade 9: Amostrador, de acordo com qualquer uma das modalidades anteriores, caracterizado pelo fato de uma área transversal da zona de ventilação afunilar gradualmente na direção de fluxo do ferro fundido.

[0039] Modalidade 10: Amostrador, de acordo com qualquer uma das modalidades anteriores, caracterizado pelo fato de uma razão de uma massa da câmara de amostra para uma massa do metal recebido dentro do volume de coleta de amostra ser de 9 a 12, preferivelmente igual a 10.

[0040] Modalidade 11: Amostrador, de acordo com qualquer uma das modalidades anteriores, caracterizado pelo fato de a placa de cobertura representar entre 10 e 20 por cento da massa da câmara de amostragem.

[0041] Modalidade 12: Amostrador, de acordo com qualquer uma das modalidades anteriores, caracterizado pelo fato de uma área transversal do duto de fluxo de entrada ser entre 0,20 e 0,70 vezes uma área transversal da zona de distribuição, preferivelmente igual a 0,55.

[0042] Modalidade 13: Amostrador de acordo com qualquer uma das modalidades anteriores, caracterizado pelo fato de uma superfície inferior da zona de distribuição formar uma interseção com uma extremidade de fundo fechado da zona de análise em um ângulo entre 40 e 90°, preferivelmente igual a 60°.

[0043] Modalidade 14: Amostrador, de acordo com qualquer uma das modalidades anteriores, caracterizado pelo fato de a placa de cobertura incluir um membro de vedação configurado para promover uma vedação substancialmente impermeável a gás entre a placa de cobertura e o alojamento.

[0044] Modalidade 15: Amostrador de acordo com qualquer uma das modalidades anteriores, caracterizado pelo fato de a placa de cobertura ser fixada ao alojamento por um prendedor metálico para formar a câmara de amostragem.

[0045] Modalidade 16: Amostrador, de acordo com qualquer uma das modalidades anteriores, caracterizado pelo fato de a primeira e segunda aberturas serem as únicas aberturas formadas na cavidade de amostragem, uma extremidade do duto de fluxo de entrada sendo fixada dentro da primeira abertura e uma extremidade do acoplador de gás sendo fixada dentro da segunda abertura.

[0046] Modalidade 17: Amostrador, de acordo com qualquer uma das modalidades anteriores, caracterizado pelo fato de uma área transversal do duto de fluxo de entrada ser entre 0,5 e 2 vezes uma área transversal da zona de análise.

[0047] Modalidade 18: Amostrador, de acordo com qualquer uma das modalidades anteriores, caracterizado pelo fato de o duto de fluxo de entrada, a zona de distribuição, a zona de análise, a zona de ventilação e o acoplador de gás serem sequencialmente dispostos nessa ordem na direção de fluxo do ferro fundido.

[0048] Modalidade 19: Amostrador, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de a primeira face do alojamento incluir uma saliência projetada a partir disso e cercando a zona de ventilação, a zona de análise e a zona de distribuição.

[0049] Modalidade 20: Amostrador, de acordo com qualquer uma das modalidades anteriores, caracterizado pelo fato de quando a placa de cobertura e o alojamento são montados juntos, a placa de cobertura se apoia de forma nivelada contra a saliência do alojamento ao longo do primeiro plano.

Breve Descrição dos Desenhos

[0050] O sumário acima, além da descrição detalhada que segue das modalidades preferidas da invenção, serão mais bem compreendidos quando lidos em conjunto com os desenhos em anexo. Para fins de ilustração, são ilustradas nos desenhos as modalidades que são preferidas. Deve-se compreender, no entanto, que o dispositivo e o método não estão limitados às disposições e instrumentalidades precisas ilustradas.

[0051] A figura 1 é uma vista em elevação lateral de uma sonda de amostragem por imersão orientada na direção de imersão de acordo com uma modalidade da invenção;

[0052] A figura 2 é uma vista plana superior da sonda de amostragem por imersão da figura 1;

[0053] A figura 3 é uma vista em elevação lateral da sonda de amostragem por imersão da figura 1 fornecida com um conector de gás para conectar a um retentor de sonda contendo uma linha pneumática;

[0054] A figura 4 é uma vista em elevação dianteira do alojamento de uma câmara de amostragem de duas partes da sonda de amostragem por imersão da figura 1;

[0055] A figura 4A é uma vista plana inferior do alojamento de câmara de amostragem ilustrado na figura 4;

[0056] A figura 5 é uma vista em elevação dianteira da placa de cobertura da câmara de amostragem de duas partes da sonda de amostragem por imersão da figura 1;

[0057] A figura 5A é uma vista plana inferior da placa de cobertura de câmara de amostragem ilustrada na figura 5;

[0058] A figura 6 é uma vista lateral transversal da sonda de amostragem por imersão da figura 3 tirada ao longo de um plano paralelo a um eixo geométrico longitudinal da cavidade de amostragem;

[0059] A figura 7 é uma vista dianteira do alojamento de câmara de amostragem contendo uma amostra de metal quente solidificado e adequada para análise OES sem preparação;

[0060] A figura 7A é uma vista lateral do alojamento de câmara de amostragem ilustrada na figura 7;

[0061] A figura 8 é uma vista em elevação dianteira do alojamento de uma câmara de amostragem de duas partes de acordo com outra modalidade da invenção;

[0062] A figura 8A é uma vista plana inferior do alojamento de câmara de amostragem ilustrado na figura 8;

[0063] A figura 9 é uma vista em elevação dianteira da placa de cobertura configurada para ser montada com o alojamento de câmara de amostragem das figuras 8 e 8A;

[0064] A figura 9A é uma vista plana inferior da placa de cobertura de câmara de amostragem ilustrada na figura 9;

[0065] A figura 10 é uma vista transversal da cavidade de amostragem do alojamento de câmara de amostragem da figura 4 tirada ao longo de um plano perpendicular a um eixo geométrico longitudinal da cavidade de amostragem; e

[0066] A figura 11 é uma vista transversal, fora de escala, da cavidade de amostragem do alojamento de câmara de amostragem da figura 4 tirada ao longo de um plano paralelo a um eixo geométrico longitudinal da cavidade de amostragem.

Descrição Detalhada

[0067] A invenção refere-se a uma sonda de amostragem por imersão para acessar uma amostra de metal quente para análise direta por OES.

[0068] Com referência à figura 1, é ilustrada uma sonda de amostragem por imersão 10, e mais particularmente uma sonda de amostragem de metal quente 10. Mais particularmente, a sonda 10 é adequada para imersão e em amostragem de metal quente. A sonda 10 compreende um cabeçote de medição 5. O cabeçote de medição 5 é feito preferivelmente de areia de sílica aglutinada com resina. No entanto, será compreendido pelos versados na técnica que o cabeçote de medição 5 pode ser feito de qualquer material conhecido adequado para a formação de um corpo a ser imerso em metal quente.

[0069] O cabeçote de medição 5 é suportado em um duto portador 1. Preferivelmente, o duto portador 1 é um tubo portador de papel. Em uso, o detentor de sonda ou lança (não ilustrados) é preferivelmente inserido no volume interno do duto portador 1 para fornecer ação mecânica necessária para submergir o cabeçote de medição 5 abaixo da superfície de um banho de metal quente (não ilustrado) na direção de imersão I.

[0070] O cabeçote de medição 5 compreende uma câmara de amostragem 3 para coleta e recuperação de uma amostra de metal quente. Será compreendido pelos versados na técnica que enquanto a câmara de amostragem 3 é descrita neste relatório descritivo em termos de sonda de amostragem por imersão 10, a câmara de amostragem 3 pode ser utilizada com qualquer tipo de dispositivo de amostragem de metal fundido. Dessa forma, a montagem e configuração da câmara de amostragem 3 descrita neste relatório descritivo é aplicável a qualquer tipo de dispositivo de amostragem de metal fundido, não apenas a sonda de amostragem por imersão 10.

[0071] Preferivelmente, a câmara de amostragem 3 é uma câmara de amostragem de duas partes. Mais particularmente, com referência à figura 2, a câmara de amostragem 3 é composta de um alojamento 30 e placa de cobertura 32. O alojamento 30 é preferivelmente formado a partir de um ou mais materiais que são bons condutores térmicos e elétricos, tal como, mas não limitado a alumínio, cobre e outros metais possuindo propriedades de condutividade térmica e elétrica similares para serem eletricamente acoplados à amostra de metal recuperada. Preferivelmente, o alojamento 30 é feito de alumínio. A massa da placa de encerramento 32 é responsável, preferivelmente, por 10 a 20% da massa geral da câmara de amostragem 3. O alojamento 30 pode ser marcado por um método indestrutível com um dispositivo de identificação.

[0072] As duas partes 30, 32 da câmara de amostragem 3 são preferivelmente mantidas juntas por um prendedor 4 (também referido como um prendedor) com uma força de compressão suficiente para resistir a uma tendência de duas partes 30, 32 da câmara de amostragem 3 se separarem devido à força do metal quente que flui para dentro e abastece a câmara de amostragem 3. O prendedor 4 é preferivelmente um prendedor metálico. No entanto, será compreendido pelos versados na técnica que o prendedor 4 pode ser feito de outro material adequado que seja capaz de submergir em metal quente e forneça a força de compressão necessária.

[0073] Com referência à figura 1, o cabeçote de medição 5 possui uma primeira extremidade 12 e uma segunda extremidade oposta 14. A primeira extremidade 12 do cabeçote de medição 5 corresponde a uma extremidade de imersão. A segunda extremidade 14 do cabeçote de medição 5 é configurada para permanecer voltada para a lança ou retentor de sonda. A câmara de amostragem 3 possui uma primeira extremidade 16 e uma segunda extremidade oposta 18. A primeira extremidade 16 da câmara de amostragem 3 corresponde a uma extremidade de imersão. Será compreendido pelos versados na técnica que a frase "extremidade de imersão" significa a extremidade do corpo que é primeiro submersa no metal quente na direção de imersão I.

[0074] A câmara de amostragem 3 inclui uma cavidade de amostragem configurada para receber metal fundido, como descrito em maiores detalhes neste relatório descritivo. A cavidade de amostragem se estende aproximadamente a partir da primeira extremidade 16 na direção da segunda extremidade 18 da câmara de amostragem 3 ao longo de um eixo geométrico longitudinal X (ver figura 4).

[0075] A primeira extremidade 16 da câmara de amostragem 3 é preferivelmente fixada ou de outra forma fornecida com um duto de fluxo de entrada 7. Mais particularmente, a primeira extremidade 16 do alojamento de amostragem 30 possui uma primeira abertura 20 para receber o duto de fluxo de entrada 7 (ver figura 4). A primeira abertura 20 e, dessa forma, o duto de fluxo de entrada 7 são, preferivelmente, alinhados com a câmara de amostragem 3, e mais particularmente, a cavidade de amostragem. O duto de fluxo de entrada 7 permite que o fluxo de metal quente do banho de metal quente entre na câmara de amostragem 3. Dessa forma, o metal quente é introduzido na cavidade de amostragem da câmara de amostragem 3 na direção de imersão paralela ao eixo geométrico longitudinal X da cavidade de amostragem. O duto de fluxo de entrada 7 é preferivelmente feito de um material de quartzo, mais preferivelmente um material de quartzo fundido. No entanto, será compreendido que o duto de fluxo de entrada 7 pode ser feito a partir de qualquer outro material adequado, incluindo, mas não limitado a, um material cerâmico.

[0076] O duto de fluxo de entrada 7 possui uma primeira extremidade (não ilustrada) e uma segunda extremidade oposta 22 (ver figuras 4-4A). Em uma modalidade, o duto de fluxo de entrada 7 é preso dentro do cabeçote de medição 5 por uma bucha 6 (ver figura 1). A bucha 6 é preferivelmente feita de um material de cimento. A segunda extremidade 22 do duto de fluxo de entrada 7 é aderida ou fixada dentro da câmara de amostragem 3 por um adesivo 27 de uma forma substancialmente impermeável a gás. Mais particularmente, a segunda extremidade 22 do duto de fluxo de entrada 7 é posicionada totalmente dentro da primeira abertura 20 do alojamento 30 da câmara de amostragem 3 e é aderida nisso por adesivo 27 para alcançar uma junta substancialmente impermeável a gás. "Substancialmente impermeável a gás" significa que a vedação ou junta pode ser completamente impermeável a gás ou bastante impermeável a gás. Em particular, com referência à união do duto de fluxo de entrada 7 e acoplador de gás 2 (descrito neste relatório descritivo), as juntas formadas são preferivelmente impermeáveis a gás ao ponto de a cavidade de amostragem ser capaz de ser pressurizada acima do nível de pressão na profundidade de imersão.

[0077] Retornando-se às figuras 1 e 3, a primeira extremidade do duto de fluxo de entrada 7 corresponde a uma extremidade de imersão. A primeira extremidade não é visível nas figuras 1 e 3, visto que é coberta por uma primeira tampa de proteção 8. Mais particularmente, a primeira tampa de proteção 8 é fixada à primeira extremidade do duto de fluxo de entrada 7 de uma forma substancialmente impermeável a gás por adesivo 11. A primeira tampa de proteção 8 é preferivelmente feita de metal, e mais preferivelmente, de aço. A primeira tampa de proteção 8 pode incluir uma abertura (não ilustrada) (por exemplo, com um furo de 1 mm de diâmetro) para garantir que a cavidade de amostragem possa ser purgada suficientemente e que todo o ar aprisionado possa ser exaurido da mesma. Uma segunda tampa de proteção 9, por sua vez, cobre (e engloba mais especificamente) a primeira tampa de proteção 8. A segunda tampa de proteção 9 é fixada à primeira extremidade 12 do cabeçote de medição 5. Preferivelmente, a segunda tampa de proteção 9 é feita de metal, e mais preferivelmente de aço. Em uma modalidade, a segunda tampa de proteção 9 é adicionalmente protegida por uma cobertura de papel (não ilustrada).

[0078] Com referência às figuras 1, 2 e 4, a segunda extremidade 18 do alojamento de amostragem 30 inclui uma segunda abertura 33 para receber um acoplador 2, e mais particularmente, um acoplador de gás 2. A segunda abertura 33 é, dessa forma, uma porta de gás que é preferivelmente totalmente contida dentro do alojamento 30. O acoplador 2 é vedado no alojamento 30 dentro da porta de gás 33 na segunda extremidade 18 da câmara de amostragem por um adesivo 26 para alcançar uma junta substancialmente impermeável a gás. Dessa forma, uma extremidade do acoplador 2 é posicionada totalmente dentro do corpo do alojamento 30 da câmara de amostragem 3.

[0079] O acoplador 2 é configurado para combinar com um duto (não ilustrado), e mais particularmente, um duto de gás. Mais particularmente, uma primeira extremidade do duto de gás é fixada ao acoplador 2 e uma segunda extremidade oposta do duto de gás é fixada a um sistema pneumático (não ilustrado). O sistema pneumático supre preferivelmente um gás inerte para a câmara de amostragem 3 através do duto de gás para purgar e pressurizar a câmara de amostragem 3. Exemplos de gás inerte que podem ser utilizados para purgar e pressurizar a câmara de amostragem 3 incluem, mas não estão limitados a nitrogênio ou argônio. Preferivelmente, o gás inerte (por exemplo, nitrogênio ou argônio) está em uma pressão de 2 bar. O sistema pneumático também facilita a remoção de gases de exaustão da câmara de amostragem 3 através do duto de gás. Quando um sistema pneumático está em comunicação com a câmara de amostragem 3 da sonda 10 através do acoplador 2, existe um percurso de gás contínuo a partir da extremidade de imersão do duto de fluxo de entrada 7 para a câmara de amostragem 3 (isso é, ao longo do eixo geométrico longitudinal X) que é substancialmente livre de vazamento, ainda assim a câmara de amostragem 3 é facilmente desmontada a fim de acessar a amostra.

[0080] Com referência à figura 3, em uma modalidade, o acoplador 2 é fornecido com um conector de gás 23 configurado para combinar com um receptáculo correspondente no retentor de sonda. Mais particularmente, o conector de gás 23 é um tipo de liga/desliga de conjunto de conector e inclui um anel em O 24 para vedar o gás a uma superfície coincidente no retentor de sonda.

[0081] Em uso, o cabeçote de medição 5 é imerso em um banho de metal quente e a câmara de amostragem 3 é purgada e pressurizada pelo gás inerte que é suprido pelo sistema pneumático e que percorre do acoplador 2 na direção do duto de fluxo de entrada 7 ao longo do eixo geométrico longitudinal X. Depois que o cabeçote de medição 5 é imerso abaixo da superfície do banho de metal quente, a segunda tampa de proteção 9 e a cobertura de papel (se presente) se fundem devido ao calor do metal quente, expondo, dessa forma, a primeira tampa de proteção 8 ao metal quente. Subsequentemente, a primeira tampa de proteção 8 também funde, colocando, assim, a câmara de amostragem 3 em comunicação por fluido com o banho de metal quente através do duto de fluxo de entrada 7. Mais particularmente, uma vez que a segunda tampa de proteção 8 se funde, a pressão do gás inerte sai da câmara de amostragem 3 através do duto de fluxo de entrada aberto 7 (isso é, através da primeira extremidade do duto de fluxo de entrada 7) até que o sistema pneumático reverta de um modo de purga para um modo de exaustão ou vácuo. O metal quente então entra na câmara de amostragem 3 através do duto de fluxo de entrada 7, particularmente a partir da primeira extremidade para a segunda extremidade 22 e, subsequentemente, para dentro da cavidade de amostragem da câmara de amostragem 3, enquanto o gás é exaurido da câmara de amostragem 3 através do acoplador 2. O gás é preferivelmente exaurido pela pressão ferrostática natural do metal fundido de abastecimento, mas também pode ser exaurida por um vácuo leve aplicado ao duto de gás pelo equipamento remoto.

[0082] As figuras de 4 a 6 ilustram a câmara de amostragem de duas partes 3 da sonda 10 em maiores detalhes. O alojamento 30 da câmara de amostragem 3 possui um primeiro lado ou face 40 e um segundo lado ou face oposto 42 (ver figuras 4A e 6). A primeira face 40 é uma face de análise, significando que seu lado geométrico de alojamento 30 no qual a amostra é coletada e que é, dessa forma, configurada para ser a face posicionada para baixo sobre o estágio do espectrógrafo de emissão ótica durante a análise. A direção descendente, nesse caso, é uma direção no sentido da fonte de fagulha 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 a partir da primeira extremidade 16 na direção da segunda extremidade 18 da câmara de amostragem 3. Na segunda extremidade 18 da câmara de amostragem 3, é fornecida uma porta de gás 33 que é preferivelmente totalmente contida dentro do alojamento 30. A porta de gás 33 recebe o acoplador 2 (como ilustrado na figura 1 ou 3) que, como descrito neste relatório descritivo, é vedado no alojamento 30 de uma forma substancialmente impermeável a gás pelo adesivo 26 (figura 3).

[0083] Com referência à figura 4 e 6, partes da primeira face 40 são escavadas para formar regiões ou zonas diferentes da câmara de amostragem 3 para ventilação e coleta de metal quente. Mais particularmente, a primeira face 40 do alojamento 30 inclui várias depressões que coletivamente formam a cavidade de amostragem da câmara de amostragem 3, como segue: uma primeira região 34 próxima à primeira extremidade 16 da câmara de amostragem 3 e em comunicação direta com o duto de fluxo de entrada 7, uma segunda região 35 sobreposta à primeira região 34, uma terceira região 36 adjacente à segunda região 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 amostragem 3 e em comunicação direta com a porta de gás 33. A porta de gás 33 (e, dessa forma, o acoplador 2) e o duto de fluxo de entrada 7 estão localizados no alojamento 30, de modo que estejam em comunicação direta e alinhados com a cavidade de amostragem da câmara de amostragem 3. Mais particularmente, a porta de gás 33 e o duto de fluxo de entrada 7 se estendem preferivelmente em paralelo à cavidade de amostragem da câmara de amostragem 3, e mais preferivelmente, a porta de gás 33 e o duto de fluxo de entrada 7 se estendem ao longo de um eixo geométrico longitudinal comum X da cavidade de amostragem da câmara de amostragem 3.

[0084] Com referência à figura 6, a quarta região 38 é um volume de conexão definido por um entalhe ou depressão formado na primeira face 40 do alojamento 30 da câmara de amostragem 3. O volume de conexão 38, dessa forma, possui uma extremidade aberta 38a na primeira face 40. O volume de conexão 38 está em comunicação por gás com a porta de gás 33. À medida que o metal quente geralmente se solidifica na terceira região 36, como descrito neste relatório descritivo, o volume de conexão 38 é geralmente desconsiderado como parte da cavidade de alojamento de amostragem para recebimento do metal quente.

[0085] A terceira região 36 é uma zona de ventilação que está em comunicação a gás com o volume de conexão 38. A zona de ventilação 36 é definida por um entalhe ou depressão formado na primeira face 40 do alojamento 30. A zona de ventilação 36, dessa forma, possui uma extremidade aberta 36a na primeira face 40 e uma extremidade inferior fechada oposta 36b. Uma linha central da zona de ventilação 36 se alinha preferivelmente com a segunda região 35 e o acoplador de gás 2.

[0086] A segunda região 35 é uma zona de análise. A zona de análise 35 é definida por um entalhe ou depressão alongado formado na primeira face 40 do alojamento 30. A zona de análise 35, dessa forma, possui uma extremidade aberta 35a na primeira face 40 e uma extremidade inferior parcialmente fechada oposta 35b. Mais particularmente, o limite físico da extremidade inferior fechada 35b só se estende através de uma parte do comprimento da zona de análise 35.

[0087] Em uma modalidade, as extremidades opostas (isso 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. No entanto, será compreendido pelos versados na técnica que as extremidades podem ter qualquer formato.

[0088] Uma parte da zona de análise 35 se sobrepõe à primeira região 34 da câmara de amostragem 3. Mais particularmente, a extremidade dianteira da zona de análise 35 (isso é, a extremidade dianteira da zona de análise 35 perto da extremidade de imersão 16 da câmara de amostragem 3) se sobrepõe e está em comunicação direta com a primeira região 34 (ver figura 6). Dessa forma, a parte da zona de análise 35 que se sobrepõe à primeira região 34 não é fisicamente limitada pela extremidade de fundo fechado 35b. A primeira região 34 é uma zona de distribuição que está em comunicação direta com o duto de fluxo de entrada 7. Mais particularmente, o metal quente é introduzido diretamente na zona de distribuição 34 a partir da segunda extremidade 22 do duto de fluxo de entrada 7. Como tal, o duto de entrada 7 é localizado de modo a estar em comunicação por fluxo direto com a zona de distribuição 34 em uma direção paralela ao eixo geométrico longitudinal X.

[0089] Novamente, não existe qualquer delineação física entre a zona de análise 35 e a zona de distribuição 34. No entanto, essas são consideradas zonas separadas em termos de dimensões prescritas para a prática da invenção. Em particular, o limite imaginário entre a zona de análise 35 e a zona de distribuição 34, como indicado por uma linha tracejada 35c na figura 6 é essencialmente uma extensão da extremidade inferior fechada 35b, significando que o limite 35c entre a zona de análise 35 e a zona de distribuição 34 se encontra na mesma extremidade que a extremidade de fundo fechado 35b. A zona de análise 35 deve estar preferivelmente em uma profundidade uniforme se sobrepondo à zona de distribuição 34, como discutido em maiores detalhes neste relatório descritivo.

[0090] 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 amostragem 3. A zona de ventilação 36, a zona de análise 35 e a zona de distribuição 34 compreendem, coletivamente, a cavidade receptora de metal quente, significando a cavidade de amostragem na qual o metal quente é introduzido ao longo do eixo geométrico longitudinal X, coletado, solidificado subsequentemente para formar uma amostra de metal solidificado 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.

[0091] Com referência às figuras 4 e 6, a primeira face 40 do alojamento 30 inclui uma parte elevada 39 que engloba as depressões do volume de conexão 38, zona de ventilação 36, zona de análise 35 e zona de distribuição 34. Mais particularmente, a parte elevada, aqui referida como saliência 39, cerca perifericamente o volume coletivo do volume de conexão 38, zona de ventilação 36, zona de análise 35 e zona de distribuição 34. O aro superior ou distal 39a da saliência 39 está preferivelmente em uma altura de 0,2 mm a 0,5 mm, e mais preferivelmente 0,3 mm, com relação ao restante da primeira face 40 (isso é, com relação ao primeiro plano AF). Dessa forma, o aro distal 39a da saliência periférica 39 se encontra em um segundo plano AP que é espaçado do primeiro plano AF da primeira face 40. O segundo plano AP é referido neste relatório descritivo como o plano de análise. Quando a câmara de amostragem 3 é preenchida com metal, a superfície analisável AS da amostra metálica solidificada AS se encontra no plano de análise AP, como descrito neste relatório descritivo em maiores detalhes.

[0092] Com referência às figuras 5 e 5A, a placa de cobertura 32 pode não ser formada do mesmo material que o alojamento 30. Diferentemente do alojamento 30, a placa de cobertura 32 não precisa 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 material cerâmico refratário. Preferivelmente, no entanto, a placa de cobertura 32 é formada do mesmo material que o alojamento 30.

[0093] Preferivelmente, para fins práticos de montagem, a placa de cobertura 32 tem aproximadamente a mesma largura e comprimento que o alojamento 30. No entanto, será compreendido que a placa de cobertura 32 não está limitada a tais dimensões, e pode ter uma largura e um comprimento maiores ou menores do que os do alojamento 30.

[0094] A placa de cobertura 32 possui um primeiro lado ou face 44 e um segundo lado ou face opostos 46. A placa de cobertura 32 possui preferivelmente uma espessura entre 1 mm e 5 mm se estendendo a partir da primeira face 44 para a segunda face 46. A primeira face 44 da placa de cobertura 32 é configurada para estar voltada para o alojamento 30, e mais particularmente a primeira face 40 do alojamento 30, na configuração montada da câmara de amostragem 3. Um membro de vedação 31 é fornecido na primeira face 44 da placa de cobertura 32 de modo a ser posicionado entre o alojamento 30 e a placa de cobertura 32 na configuração montada da câmara de amostragem 3. O membro de vedação 31 é preferivelmente um membro de vedação a gás. Mais particularmente, o membro de vedação 31 é uma gaxeta. A gaxeta 31 é preferivelmente dimensionada de modo a englobar ou cercar a saliência 39 na configuração montada da câmara de amostragem 3. A gaxeta 31 pode ser de qualquer formato. Preferivelmente, no entanto, a gaxeta 31 é formada no mesmo formato que o da saliência 39 da primeira face 40 do alojamento 30.

[0095] Em uma modalidade, a gaxeta 31 é preferivelmente formada de silicone ou qualquer polímero similar. Será compreendido pelos versados na técnica que a gaxeta 31 pode ser formada a partir de qualquer material que forneceria uma vedação impermeável a gás entre a placa de cobertura 32 e o alojamento 30. Depois que o material de gaxeta 31 é 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 fixada por um prendedor 4, garantindo, assim, que a gaxeta 31 não tenha aderência ao alojamento 30.

[0096] Será compreendido pelos versados na técnica que a gaxeta 31 pode, alternativamente, ser formada como um anel em O ou a partir de um material de gaxeta plano sem se distanciar do escopo da invenção. Por exemplo, em outra modalidade, a gaxeta 31 é uma folha plástica aplicada como uma gaxeta plana preferivelmente possuindo uma espessura de 0,04 a 0,1 mm. Por exemplo, a gaxeta plana pode ser formada de fita de proteção de superfície, produto No. 4011a, fabricado pela 3M™.

[0097] Na configuração montada da câmara de amostragem 3, como ilustrado na figura 6, a placa de cobertura 32 e o alojamento 30 são montados juntos para formar a cavidade de amostragem 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 saliência 39 do alojamento 30 (isso é, no plano de análise AP) e a gaxeta 31 contata a primeira face 40 do alojamento 30 de modo que a gaxeta 31 cerque ou englobe a saliência 39. Mais particularmente, na configuração montada da câmara de amostragem 3, a placa de cobertura 32 preferivelmente se encontra nivelada contra a saliência 39 no plano de análise AP e é vedada à primeira superfície 40 do alojamento 30 em um encaixe tipo gaxeta devido à vedação da gaxeta 31 contra a primeira superfície 40. No entanto, será compreendido que a placa de cobertura 32 e o alojamento 30 podem ser montados juntos ao longo de um plano que se estende acima da saliência 39 e do plano de análise AP.

[0098] Dessa forma, a placa de cobertura 32 fecha a cavidade da câmara de amostragem 3. Novamente, a cavidade de amostragem da câmara de amostragem 3 é o volume no qual o metal quente é introduzido ao longo do eixo geométrico longitudinal X do conduto de fluxo de entrada 7, coletado e subsequentemente rapidamente resfriado para formar a amostra de metal solidificado S. Como tal, só existem duas aberturas formadas na camada de amostragem montada 3, isso é, a primeira abertura 20 em comunicação com o duto de fluxo de entrada 7 e a abertura da porta de gás 33 em comunicação com o acoplador 2. A superfície de análise da amostra metálica solidificada S alojada com a cavidade de amostragem se encontra no plano de análise AP. Adicionalmente, a primeira abertura 20 e o duto de fluxo de entrada associado 7 e a porta de gás 33 e o acoplador associado 2 são espaçados e não formam uma interseção com o plano de análise AP.

[0099] Doravante, um comprimento L de cada zona 34, 35, 36 é descrito em termos de uma dimensão paralela e alinhada com o eixo geométrico 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 geométrico longitudinal X; e uma profundidade D de cada zona 34, 35, 36 é descrita em termos de uma dimensão perpendicular ao eixo geométrico longitudinal X e perpendicular à dimensão de largura. Mais particularmente, uma profundidade de cada zona 34, 35, 36 é medida de um ponto ao longo do plano de análise AP até a extremidade inferior ou limítrofe de cada zona 34, 35, 36, visto que a cavidade de amostragem da câmara de amostragem 3 é limitada em uma extremidade pelas zonas 34, 35, 36, visto que a cavidade de amostragem da câmara de amostragem 3 é limitada em uma extremidade pelas zonas 34, 35, 36 e na outra extremidade pela placa de cobertura 32 que se encontra no plano de análise.

[00100] As dimensões de comprimento L, largura W e profundidade D são mais claramente ilustradas na figura 4, figura 6 e figura 11. A dimensão de área transversal, discutida neste relatório descritivo, é equivalente a uma dimensão W de largura multiplicada por uma dimensão de profundidade D (ver figura 10).

[00101] A zona de análise 35 possui uma largura WA de entre 8 e 12 mm, preferivelmente, 10 mm. O comprimento LA da zona de análise 35, se estendendo a partir 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 limite 35c (isso é, a base da depressão). A profundidade DA da zona de análise 35 é de 0,5 a 1,5 mm, preferivelmente 1 mm. Se a profundidade DA da zona de análise 35 for maior que 1,5 mm, então, a estrutura branca solidificada da amostra de ferro S pode não ser impedida de rachar. Isso é, a profundidade de 0,5 mm a 1,5 mm DA da zona de análise 35 é um aspecto crítico da invenção.

[00102] Em uma modalidade, a largura WA da zona de análise 35 aumenta gradualmente a partir de perto da extremidade de imersão 16 na direção da extremidade oposta 18 por uma distância correspondente à parte que se sobrepõe à zona de distribuição 34. Então, depois de alcançar uma largura máxima WA, a largura WA da zona de análise 35 afunila ligeiramente ao longo do eixo geométrico longitudinal X, de modo que a área transversal da zona de análise 35 (isso é, a área transversal da zona de análise 35 tirada ao longo do plano perpendicular ao eixo geométrico longitudinal X como ilustrado na figura 10) esteja em um máximo onde a zona de distribuição 34 termina e afunile ligeiramente na direção da zona de ventilação 36. Mais particularmente, as paredes que definem a largura da zona de análise 35 (isso é, as paredes que se estendem de forma perpendicular à primeira face 40) são ligeiramente afuniladas na direção do eixo geométrico longitudinal X, de modo que a largura da zona de análise 35 seja maior na extremidade da zona de distribuição 34 e diminua na direção do eixo geométrico longitudinal X na direção da zona de ventilação 36. Como tal, a zona de análise 35 pode acomodar o encolhimento do metal quente em solidificação sem tensão indevida na seção transversal fina da amostra metálica solidificada S.

[00103] A área transversal do duto de fluxo de entrada 7, que é a seção transversal do duto de fluxo de entrada 7 tirada ao longo do plano perpendicular ao eixo geométrico longitudinal X como ilustrado na figura 10, depende da área transversal da zona de análise 35 e as zona de distribuição 34. Preferivelmente, a área transversal do duto de fluxo de entrada 7 é entre 0,5 e 2 vezes a área transversal da zona de análise 35. Preferivelmente, toda a área transversal do duto de fluxo de entrada 7 é entre 0,20 e 0,70 vezes a área transversal maiorda zona de distribuição 34 e dessa forma, reduz a velocidade de entrada necessária para a mistura de metal. Mais preferivelmente, a área transversal do duto de fluxo de entrada 7 é 0,55 vezes a área transversal maior da zona de distribuição 34. Se a área transversal do duto de fluxo de entrada 7 for muito pequena (isso é, inferior a 0,5 vezes a área transversal da zona de análise 35 e/ou inferior a 0,20 vezes a área transversal maior da zona de distribuição 34), então não existe desaceleração suficiente do metal quente de fluxo de entrada para realizar a mistura ideal e reduzir o fluxo turbulento, e existe pouco abastecimento. Se a área transversal do duto de fluxo de entrada 7 for muito grande (isso é, maior do que 2 vezes a área transversal da zona de análise 35 e/ou mais de 0,70 vezes a área transversal maior da zona de distribuição 34), então a zona de distribuição 34, quando abastecida, adiciona calor à amostra de metal quente que deve ser removido por mais massa de alojamento 30, se distanciando, assim, adicionalmente de uma solução econômica.

[00104] A zona de distribuição 34, como descrito anteriormente, se encontra sob a zona de análise 35 e, portanto, não influencia o comprimento geral LA da zona de análise 35. O volume da zona de distribuição 34 é unido pela zona de análise 35 e mais particularmente ao limite 35c, em sua extremidade superior, bem como por suas paredes laterais opostas 34a, 34b e sua superfície inferior 34c (ver figura 10). As paredes laterais 34a, 34b são substancialmente perpendiculares ao plano de análise AP. A largura WD da zona de distribuição 34 (isso é, a distância abrangendo as paredes laterais 34a, 34b) também, preferivelmente, não excedem a largura WA da zona de análise 35 e é preferivelmente não inferior ao diâmetro interno do duto de fluxo de entrada 7. Preferivelmente, a largura WD da zona de distribuição 34 é igual ao diâmetro interno do duto de fluxo de entrada 7. Uma primeira parte da superfície inferior 34c (isso é, a superfície oposta à zona de análise 35) da zona de distribuição 34 se estende em um plano horizontal paralelo ao eixo geométrico longitudinal X. Uma segunda parte da superfície inferior 34c é angulada, e mais particularmente se estende ascendentemente em um ângulo a, e intersecta 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 nessa interseção. Como tal, a profundidade da zona de distribuição 34 diminui na direção de fluxo de metal quente a partir do duto de fluxo de entrada 7 na direção do acoplador de gás 2.

[00105] A profundidade DV da zona de ventilação 36 varia entre aproximadamente 0,1 e 1 mm, o comprimento LV da zona de ventilação 36 é de aproximadamente 5 mm, e a largura WV da zona de ventilação 36 é preferivelmente igual a ou inferior à largura WA da zona de análise 35. A profundidade DV da zona de ventilação 36 está em seu máximo na extremidade mais próxima da extremidade de imersão 16 da câmara de amostragem 3. Isso é, a profundidade DV da zona de ventilação 36 diminui ligeiramente a partir da direção de imersão I na direção do volume de conexão 38. Mais particularmente, uma redução gradual na profundidade DV da zona de ventilação 36 a partir da extremidade traseira da zona de análise 35 para a extremidade da zona de ventilação 36 a partir de 1 mm para 0,2 mm, é preferida.

[00106] Não existem quaisquer aumentos na largura da cavidade de amostragem a partir da extremidade da zona de distribuição para o acoplador de gás 2, ou aumentos nas dimensões e profundidade da cavidade de amostragem na direção de fluxo de aço fundido a partir do duto de fluxo de entrada 7 na direção do acoplador de gás 2, de modo que o encolhimento metálico durante a solidificação possa se mover livremente na direção do duto de fluxo de entrada 7.

[00107] A área transversal da zona de análise 35 (isso é, a largura WA da zona de análise 35 multiplicada pela profundidade DA da zona de análise 35) é entre 2,5 e 10 vezes a área transversal da zona de ventilação 36 (isso é, a largura Wv da zona de ventilação 36 multiplicada pela profundidade DV da zona de ventilação 36). Portanto, a área transversal máxima da zona de ventilação 36 tem entre 2 e 8 mm2.

[00108] As figuras 8 e 9A ilustram uma câmara de amostragem ilustrativa que é essencialmente igual à câmara de amostragem 3, exceto por determinadas diferenças nas configurações do alojamento 60 e placa de cobertura 62, como discutido anteriormente. 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, uma zona de ventilação 36, uma zona de análise 35 e uma zona de distribuição 34, respectivamente, do alojamento 30. O alojamento 60 também é fornecido com uma porta de gás 63 em uma extremidade, similar à porta de gás 33 da câmara de amostragem 3, e um duto de fluxo de entrada 67, similar ao duto de fluxo de entrada 7 da câmara de amostragem 3. O alojamento 60 também possui 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. Diferentemente do alojamento 30, o alojamento 60 não inclui uma saliência elevada (isso é, a saliência elevada 39 do alojamento 30). Com referência às figuras 9 e 9A, a placa de cobertura 62 possui uma primeira face 74 configurada para permanecer voltada para o alojamento 60 na configuração montada da câmara de amostragem. Uma gaxeta 61 é fornecida na primeira face 74 da placa de cobertura 62 de modo a estar posicionada entre o alojamento 60 e a placa de cobertura 62 na configuração montada da câmara de amostragem. Diferentemente da placa de cobertura 32 da câmara de amostragem 3, a placa de cobertura 62 inclui adicionalmente uma parte central elevada 69 se estendendo a partir de sua primeira face 74. A parte central elevada 69 possui uma altura entre 0,2 mm e 0,5 mm, preferivelmente de 0,3 mm. A gaxeta 61 cerca ou engloba a parte central elevada 69.

[00109] Na configuração montada da câmara de amostragem, a parte central elevada 69 da placa de cobertura 62 se posiciona de forma nivelada contra o alojamento 60, com a gaxeta 61 para vedar a primeira face 70 do alojamento 60. Dessa forma, a placa de cobertura 62 fecha o volume aberto da câmara de amostragem escavado a partir 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. Nessa modalidade, o plano de análise é igual ao plano AF da face de análise.

[00110] A recuperação de uma amostra de metal quente de estrutura branca da invenção adequada para análise em um OES a partir de um banho de metal quente é realizada pelo procedimento a seguir. A sonda 10 é acoplada pneumaticamente ao retentor de sonda, com o conector de empurrar e puxar simples 23. O conector 23 é fixado diretamente à câmara de amostragem 3 pelo acoplador 2 ou a uma distância unido por uma linha pneumática. O fechamento do circuito de gás fornece uma pressão excessiva ligeira do gás de purga inerte. Utilizando-se o retentor de sonda para vantagem mecânica, a sonda 10 é imersa em um banho de metal quente e permanece a uma distância predeterminada sob a superfície metálica por uma duração especificada. Durante essa imersão, a tampa protetora 9 do cabeçote de medição 5 que é projetado para suportar a destruição enquanto atravessa a escória flutuando na superfície do metal, derrete, expondo, assim, a tampa protetora menor 8 do duto de fluxo de entrada 7. Visto que a primeira tampa de proteção 4 também derrete subsequentemente, a pressão excessiva do gás inerte é liberada e o gás de purga inerte flui do retentor de sonda através do conector de gás 23 (se presente) e o acoplador 2 para dentro do volume de conexão 38, zona de ventilação 36, zona de análise 35, zona de distribuição 34 que é subjacente à zona de análise 35, e volume interno 7a do duto de fluxo de entrada. O conector de gás 23 (se presente) e o acoplador 2 são aderidos ao alojamento 30 de uma forma substancialmente impermeável a gás pelo adesivo 26 e o duto de fluxo de entrada 7 é aderido ao alojamento 30 de uma forma substancialmente impermeável a gás por adesivo 27. Mais particularmente, a segunda extremidade 22 do duto de fluxo de entrada 7 é totalmente contida dentro do alojamento 30 e aderida de uma forma substancialmente impermeável a gás por adesivo 27.

[00111] Esse gás de purga remove a atmosfera ambiente potencialmente oxidante inicialmente dentro da câmara de amostragem 3 e continua a fluir por mais alguns segundos o que permite que o restante da segunda tampa protetora 9 e qualquer escoria que tenha sido dragada para baixo fixada ao cabeçote de medição 5 sejam enxaguados. As válvulas pneumáticas são então comutas momentaneamente de purga para exaustão ou vácuo, de modo que a direção do gás de purga seja invertida para remover a pressão excessiva, particularmente permitindo que a pressão excessiva dentro da câmara de amostragem 3 seja exaurida pela rota inversa como mencionado acima e saia da câmara de amostragem 3. Com isso, o metal quente do banho de metal quente (não ilustrado) entra e preenche o duto de fluxo de entrada 7 e desemboque do volume 7a do duto de fluxo de entrada 7 para dentro da zona de distribuição 34 da câmara de amostragem 3. O metal quente é então alimentado para a zona de análise 35 que se sobrepõe à zona de distribuição 34 e preenche a zona de análise 35. Uma parte do metal quente continuará a fluir na direção do acoplador 2 na segunda extremidade da câmara de amostragem 3, preenchendo, assim, pelo menos parcialmente ou até mesmo completamente a zona de ventilação estreita 36. O retentor de sonda agora move na direção oposta removendo a câmara de amostragem preenchida do banho fundido. Um versado na técnica reconhecerá que a descrição básica do retentor de sonda e válvulas pneumáticas e comutadores necessários para realizar a amostragem pneumaticamente assistida são conhecidos na técnica e não são parte da presente invenção.

[00112] O tamanho reduzido do metal quente líquido recuperado é resfriado com uma estrutura de solidificação branca pelo alojamento 30 e placa de cobertura 32, à medida que a sonda de medição é removida do recipiente de processamento. A taxa de extração de calor da amostra fundida resfria o metal quente para temperatura ambiente dentro de um minuto, o que elimina essencialmente todo o resfriamento externo necessário na amostragem convencional e permite o desenformar imediato sem um potencial de oxidação de superfície que normalmente ocorreria quando ocorre a exposição de uma superfície metálica quente a uma atmosfera contendo oxigênio. Além disso, a câmara de amostragem 3 é de uma razão de massa (isso é, de 9 a 12) adequada para resfriar o metal quente de temperaturas tão altas quando 1500°C a 100°C promovendo uma estrutura de solidificação branca pura dentro de um minuto.

[00113] O afunilamento mais leve na zona de ventilação 36 promove o resfriamento do metal quente antes que alcance o acoplador de gás 2 e garante que a amostra de metal solidificado possa encolher na direção da zona de análise 35. Mais particularmente, o metal quente que preenche a zona de ventilação 36 congela na zona de ventilação 36. Isso porque a amostra S pode rachar se o metal quente entrar no volume de conexão 38.

[00114] O resfriamento rápido do metal quente coletado na câmara de amostragem 3 é alcançado, em grande parte, devido à relação entre a massa da câmara de amostragem 3 (isso é, a massa da placa de cobertura 32 mais a massa do alojamento 30) e o volume do metal quente coletado que é convertido a uma massa. No caso de metal quente, que possui uma densidade fundida aproximada de 6,8 g/cm3, a razão da massa da câmara de amostragem 3 para a massa do metal quente coletado dentro da câmara de amostragem 3 (calculada com base no volume coletado) está preferivelmente na faixa de 9 a 12, preferivelmente de 10, a fim de garantir uma superfície de análise livre de óxido AS.

[00115] Dessa forma, enquanto espaços internos da zona de análise 35, zona de ventilação 36 e zona de distribuição 34 devem satisfazer critérios dimensionais específicos, as dimensões gerais da câmara de amostragem 3 (composta da placa de cobertura 2 e do alojamento 30) também devem satisfazer determinados critérios para alcançar a razão de massa desejada da massa da câmara de amostragem 3 para a massa do metal quente coletado dentro da câmara de amostragem 3. Um versado na técnica compreenderá que a largura, profundidade e/ou comprimento gerais do alojamento 30 placa e cobertura 32 podem ser ajustados como necessário para aumentar ou diminuir a massa do alojamento 30, sem alterar os espaços internos necessários para criar a cavidade de amostragem.

[00116] Em particular, uma vez que os permissores feitos para os diâmetros externos de amas a segunda extremidade 22 do duto de fluxo de entrada 7 e o acoplador de gás 2, de modo que ambos sejam totalmente contidos dentro do alojamento de amostragem, uma ou mais dimensões do alojamento 30 podem ser facilmente ajustadas para corresponder à exigência de razão de massa a fim de que a massa da câmara de amostragem 3 (onde a placa de cobertura 32 é responsável por 10 a 20% da massa da câmara de amostragem 3) seja entre 9 a 12 vezes a massa da amostra metálica S.

[00117] Preferivelmente, o metal quente congela na zonal de análise 35 contra o prato 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 baixo sobre o estágio do espectrógrafo de emissão ótica ad amostra S. A superfície de análise AS se estende no plano onde a primeira face 44 da placa de cobertura 32 entra em contato direto com a superfície formada pela saliência 39 (isso é, o plano de análise AP). Por exemplo, na modalidade das figuras de 1 a 7A, a superfície de análise AS se estende no mesmo plano que a saliência 39 no alojamento 30, isso é, o plano de análise AP. Mais particularmente, ambas a superfície de análise AS da amostra metálica solidificada S e a saliência metálica circundante 39 estendem o plano de análise AP para ajudar a fechar a abertura da OES. Na modalidade das figuras 8 e 8A, discutida em maiores detalhes neste relatório descritivo, a superfície de análise AS se estenderia no plano onde a parte central elevada 69 da placa de cobertura 62 permanece nivelada contra a primeira face 70 do alojamento 60.

[00118] Quando o metal quente congela na câmara de amostragem 3 como tal, a amostra metálica solidificada S é formada de maneira inseparável do alojamento 30. O cabeçote de medição 5 é facilmente fraturado permitindo a remoção da câmara de amostragem 3 do tubo portador 1 na direção de avanço e imersão I. O prendedor 4 que mantém a câmara de amostragem de duas partes 3 é removido. Diferentemente dos dispositivos de amostragem convencionais, a amostra S permanece fixada ao alojamento de amostragem 30. Portanto, o termo "amostra" quando fazendo referência ao cupom metálico distribuído para a OES, se refere à combinação inseparável da amostra solidificada recuperada e do alojamento de amostragem 30.

[00119] A amostra S é então distribuída para a OES por meios convencionais e analisada diretamente pela OES sem preparação de superfície. O resfriamento rápido da amostra S evita a oxidação da superfície normalmente encontrada durante a etapa de desenformar. Isso elimina a necessidade de esmerilhamento mecânico e facilita a análise rápida da amostra S e o reporte da química para o processo de metal esperando por esses resultados. Visto que o duto de fluxo de entrada 7 e a porta de gás 33 (assim como o acoplador de gás 2) são situados dentro do alojamento 30 espaçado de, e mais particularmente abaixo do plano de análise (assim como a face de análise 40), em vez de montar ambos os lados como é normalmente encontrado nos moldes tipo concha da técnica anterior, não é necessário remover o duto de fluxo de entrada 7 e o acoplador de gás 2 do alojamento 30, a fim de se obter uma superfície livre de oxido, permitindo assim, a criação de uma amostra solidificada de ferro branco que pode ser colocada diretamente em uma OES sem preparação. Isso é, nenhuma parte do duto de fluxo de entrada 7 e da porta de gás 33/acoplador de gás 2 intersecta o plano de análise AP, de modo que o duto de fluxo de entrada 7 e a porta de gás 33/acoplador de gás 2 não interfiram com o plano de análise AP.

[00120] A inseparabilidade da amostra S e do alojamento 30 resulta em uma extensão do alojamento 30 em cada lado do metal solidificado (isso é, pela nervura 39) ao longo do plano de análise fornecendo múltiplos aperfeiçoamentos sobre a técnica anterior. As amostras da técnica anterior convencional cobrem completamente a abertura de análise da OES, e, dessa forma, possuem um tamanho de amostra que possui mais material do que o necessário para uma amostra de metal aceitável. Durante a OES, a fagulha não pula para o material de borda do estágio de amostragem OES, de modo que essa abertura seja propositalmente bem grande como descrito anteriormente. O gás inserte é purgado para dentro da câmara de fagulha durante a análise de modo que vazamentos entre a amostra S a ser analisada e o estágio de espectrômetro não sejam tolerados.

[00121] A invenção utiliza a inseparabilidade da amostra S e do alojamento 30 para fornecer também uma parte da superfície do alojamento 30 para cobrir a abertura de análise. O alojamento de amostrador 30 se estendendo de forma perpendicular ao eixo geométrico de alongamento permite que uma zona de análise seja ligeiramente maior do que a área de queima da fagulha OES. Devido a essa extensão do plano de análise P pelo alojamento de amostrador 30, o volume do metal quente que preenche a zona de análise 35 do alojamento de amostrador 30 pode ser muito menor. Esse volume reduzido é traduzido em entrada de calor reduzida de modo que juntamente com o calor do metal quente, que preenche a zona de distribuição 34, a zona de análise 35 e a zona de ventilação 36, sejam substancialmente inferiores às dos dispositivos da técnica anterior, e, portanto, possam ser rapidamente resfriadas para alcançar uma estrutura de ferro branco desejada.

[00122] Com referência às figuras 7 e 7A, é ilustrada uma câmara de amostragem desmontada 3. Mais particularmente, as figuras 7 e 7A ilustram o alojamento 30 contendo uma amostra de metal solidificado S contida de forma inseparável com a placa de cobertura 32 não ilustrada, visto que foi desmontada do alojamento 30. O alojamento 30 contendo a amostra de metal solidificada S, na forma ilustrada nas figuras 7 e 7A, pode ser utilizado para direcionar a análise pela OES. A superfície de análise AS compreende a superfície da parte 55 da amostra S, formada na zona de análise 35 que se apoia acima da zona de distribuição de preenchimento com metal 34. A parte restante 56 da amostra S se estende a partir de contígua com a parte de zona de análise 55, que é feita de metal, e fluiu para dentro e se solidificou dentro da zona de ventilação 36 e, como um último recurso, possivelmente o volume de conexão 38. A parte restante 56 da amostra S pode, dessa forma, incluir irregularidades, tal como a estrutura irregular 58, que não influencia a análise OES subsequente. A superfície de análise AS se encontra no plano de análise AP e não existem partes ou materiais aderentes estranhos que podem quebrar o plano de análise AP.

[00123] As várias zonas 34, 35, 36 da câmara de amostragem 3, como discutido acima, correspondem a partes diferentes da amostra de metal solidificada S formada na câmara de amostragem 3. Como tal, as dimensões da zona de ventilação 36, zona de análise 35 e zona de distribuição 34 correspondem às dimensões de várias partes da amostra de metal solidificada S formada aqui. Por exemplo, uma profundidade de cada uma das zonas 36, 35, 34 corresponde a uma espessura de uma parte correspondente da amostra de metal solidificada S. Particularmente, a razão do comprimento L para a profundidade D (L/D) de cada zona 34, 35, 36 (e, dessa forma, a razão correspondente de 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 contínuos se estendendo próximos da extremidade de imersão 16 para próximo da extremidade oposta 18. Cada segmento possui uma razão de comprimento para profundidade (L/D). As razões L/D dos segmentos aumentam sucessivamente à medida que a distância da primeira abertura 20 aumenta. Isso é, a razão L/D de um segmento é maior do que a razão L/D de um segmento anterior adjacente de comprimento igual em uma direção da extremidade de imersão 16 na direção da extremidade oposta 18. Isso significa que a espessura da amostra resultante S diminui na mesma direção de um segmento para o próximo (isso é, na direção de fluxo).

[00124] Com todas as geometrias básicas de várias zonas 34, 35, 36 da câmara de amostragem 3 sendo calculadas como discutido acima, e utilizando seleção econômica dos parâmetros de desenho, o parâmetro crítico da razão L/D pode ser satisfeito, sabendo-se que em cada seção transversal de qualquer uma das zonas ou segmentos mencionados acima, o alojamento de câmara de amostragem 30 facilita a solidificação da amostra de metal S sem variações (particularmente aumentos) na dimensão de profundidade D da cavidade de amostragem na direção ao longo do eixo geométrico longitudinal X começando com o duto de fluxo de entrada 7 e se estendendo para o acoplador de gás 2, assim como na dimensão de espessura da amostra S na mesma direção.

[00125] A fim de evitar a formação de rachadura na amostra S durante a solidificação e resfriamento para temperatura ambiente, uma soma da razão L/D de todos os segmentos da cavidade de amostragem, como discutido em maiores detalhes neste relatório descritivo, ao longo de todo o comprimento da mesma cavidade (isso é, o comprimento LA da zona de análise 35 mais o comprimento Lv da zona de ventilação 36), dividida pelo comprimento D dos segmentos correspondentes (isso é, a razão L/D) deve ser superior a 25. Isso é, a soma da razão LD de cada um dos segmentos individuais da cavidade de amostragem deve ser superior a 25. A razão L/D de segmentos individuais pode ser selecionada como segmentos igualmente espaçados ou agrupamentos reunidos desde que o comprimento total L da mesma cavidade seja considerado. Para o segmento 34, é mais fácil se calcular isso, visto que duas seções como demonstrado onde posteriormente na seção em que a espessura da amostra muda, isso é, a profundidade da cavidade muda dentro do segmento, D é considerado a soma da maior profundidade em uma direção a partir da extremidade de imersão do segmento, mais a maior profundidade na extremidade oposta à extremidade de imersão do segmento, ambas divididas por 2. Esse cálculo pode ser utilizado para todos os segmentos que ilustram a variação de profundidade através do comprimento. Preferivelmente, a razão L/D de cada segmento individual aumenta em uma direção da extremidade de imersão e duto de fluxo de entrada 7 na direção do acoplador de gás 2 (isso é, a profundidade da cavidade de amostragem e, de forma correspondente, a espessura da amostra S diminui).

[00126] Para explicar melhor a razão L/D, a figura 11 ilustra a pluralidade de segmentos ou seções da cavidade de amostragem incluindo a zona de distribuição 34, a zona de análise 35 e a zona de ventilação 36. Para fins de cálculo de uma razão L/D total, a cavidade de amostragem (e, dessa forma, também, a amostra S) pode ser segmentada como segue, mas pode ser segmentada de outra forma.

[00127] Um primeiro segmento S1 da cavidade de amostragem compreende uma primeira parte da zona de análise 35 e uma primeira parte da zona de distribuição subjacente 34. O primeiro segmento S1 possui um comprimento LS1 se estendendo a partir da primeira extremidade 80 da zona de análise 35 e a zona de distribuição 34 próxima do duto de fluxo de entrada 7 para um primeiro ponto intermediário 84. O primeiro ponto intermediário 84 corresponde a um ponto no alojamento 30 pouco antes de a superfície inferior 34c da zona de distribuição 34 começar a angular ascendentemente na direção da zona de ventilação 36. Geralmente, o comprimento LS1 do primeiro segmento S1 é igual a ou inferior ao diâmetro, e mais particularmente o diâmetro interno, do duto de fluxo de entrada 7. Outras distâncias são possíveis, no entanto, mais preferivelmente, o comprimento LS1 do primeiro segmento S1 é igual ao rádio do duto de fluxo de entrada 7. A profundidade do primeiro segmento S1 é a soma das profundidades das partes correspondentes da zona de análise 35 e zona de distribuição 34 no qual o primeiro segmento S1 foi formado. A profundidade da zona de distribuição 34 correspondente ao primeiro segmento S1 é medida a partir do limite 35c para a superfície inferior orientada horizontalmente 34c, e é igual ao diâmetro calculado do duto de fluxo de entrada 7 mais 1 mm.

[00128] O segundo segmento S2 da cavidade de amostragem compreende uma segunda parte da zona de análise 35 e uma segunda parte da zona de distribuição subjacente 34. O segundo segmento S2 possui um comprimento LS2 que se estende a partir do primeiro segmento S1, e mais particularmente o 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 a extremidade inferior 35b da zona de análise 35. Visto que o ângulo de interseção é geralmente conhecido (por exemplo, o ângulo tem preferivelmente 60°), o comprimento LS2 do segundo segmento S2 pode ser calculado. A profundidade do segundo segmento S2 é definida, como acima, pela maior profundidade ao longo de 84 e a maior profundidade ao longo de 86 das partes correspondentes da zona de análise 35 e zona de distribuição 34, ambas divididas por 2.

[00129] O terceiro segmento S3 da cavidade de amostragem compreende a parte restante da zona de análise 35, e possui um comprimento LS3 se estendendo a partir do segundo ponto intermediário 86 para um terceiro ponto intermediário 88 que corresponde à extremidade da zona de análise 35 e o começo da zona de ventilação 36 do alojamento 30. O comprimento LS3 do terceiro segmento S3 geralmente pode ser facilmente calculado visto que o comprimento geral da zona de análise 35 é conhecido. O terceiro segmento S3 possui uma profundidade igual à profundidade da parte correspondente da zona de análise 35.

[00130] O quarto segmento S4 da cavidade de amostragem compreende a zona de ventilação 36. A profundidade da zona de ventilação 36 foi escolhida para facilitar a usinagem, apesar de uma outra profundamente igualmente válida dentro da faixa desse parâmetro poder ser escolhida.

[00131] A fim de criar um alojamento de amostragem 30 que solidifique o metal quente para uma amostra livre de rachaduras, de estrutura de carboneto branco, de alta homogeneidade de acordo com a invenção, os exemplos a seguir fornecem configurações ilustrativas de acordo com a invenção, mas será compreendido que muitas outras configurações são possíveis dentro do escopo da invenção.

Exemplo 1

[00132] Um alojamento de amostragem 30 de alumínio é usinado de acordo com as figuras de 1 a 6. A zona de análise 35 possui uma profundidade uniforme DA de 1 mm acima da zona de distribuição 34. A área de superfície da zona de análise 35, Exemplo 1, é determinada a partir do número de pontos de análise desejados para a análise OES. Mais área de superfície pode ser fornecida, no entanto, os pontos de análise 2-4 são comuns, com 4 pontos de análise sendo preferidos. Visto que o ponto de análise OES típico pode ter entre 6 e 8 mm, e é desejável que não se sobreponha pontos, o comprimento LA da zona de análise 35 é escolhido para ter 25 mm para acomodar 3 pontos de análise. Será compreendido que o número e pontos selecionados não muda a invenção, visto que os versados na técnica podem selecionar mais pontos, enquanto se compreende que o aumento do comprimento da amostra S e, portanto, todos os componentes da câmara de amostragem 3 é limitado apenas pela consideração prática para o tamanho do espectrógrafo. Além disso, à medida que o tamanho da câmara de amostragem 3 aumenta, os custos com material aumentam, guiando, assim, o caminho do fornecimento de uma solução econômica. Menos pontos de análise também podem ser selecionados, mas normalmente 2 pontos é o mínimo.

[00133] A largura WA da zona de análise 35 é selecionada de forma similar para ter 10 mm com um afunilamento leve na seção transversal, de modo que a área transversal máxima (isso é, profundidade X largura) seja na direção de imersão I. Dessa forma, a maior área transversal da zona de análise 35, que está localizada na direção de imersão I e mais particularmente perto do duto de entrada 7, tem 10 mm2 (isso é, a profundidade de 1 mm multiplicada pela largura de 10 mm). Visto que a área transversal do duto de fluxo de entrada 7 é entre 0,5 e 2 vezes a área transversal da zona de análise 35, a área transversal do duto de fluxo de entrada 7 desse exemplo pode ter entre 5 e 20 mm2. O duto de fluxo de entrada 7 é um tubo de quartzo. Portanto, o diâmetro interno do duto de fluxo de entrada 7 tem entre 2,5 e 5,1 mm. Para esse exemplo, o duto de fluxo de entrada 7 possui um diâmetro interno de 5 mm (isso é, a área transversal de 19,6 mm2). Visto que a área transversal do duto de fluxo de entrada 7 é entre 0,20 e 0,70 vezes a maior área transversal da zona de distribuição 34, a área transversal da zona de distribuição 34, com arredondamento, pode ter entre aproximadamente 28 e 98 mm2. A segunda parte da superfície inferior 34c da zona de distribuição 34 intersecta a extremidade inferior 35b da zona de análise 35 em um ângulo de 60°.

[00134] A área transversal da zona de ventilação 36, na área maior, tem 1 mm2. Visto que a largura da zona de análise 35 tem 10 mm, a profundidade média Dv da zona de ventilação 36 tem 0,2 mm.

[00135] A parte de análise de uma amostra S criada utilizando-se o alojamento 30 do exemplo 1, dessa forma, possui um comprimento de 25 mm e uma espessura de 1 mm (isso é, correspondendo às dimensões da zona de análise 35). A razão L/D é primeiramente calculada para a zona de distribuição 34. A zona de distribuição 34 possui uma primeira profundidade a partir 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 duto de fluxo de entrada calculado 7 (isso é, 4 mm) mais 1 mm. Essa profundidade continua a partir da segunda extremidade 22 do duto de fluxo de entrada 7 por uma distância igual ao diâmetro interno do duto de fluxo de entrada 7 (isso é, 5 mm). L/D1 do primeiro segmento S1 é o comprimento LS1 do primeiro segmento S1, que tem 5 mm, dividido pela profundidade geral do primeiro segmento S1, que é a profundidade de análise de 1 mm mais 1 mm mais o diâmetro interno do duto de fluxo de entrada de 5 mm, que é igual a 5/7 ou 0,71.

[00136] O fundo da zona de distribuição é agora chanfrado, preferivelmente a 60 graus até que intersecte com o fundo da zona de análise. Conhecendo-se que o ângulo de interseção entre a superfície inferior 34c da zona de distribuição 34 e a extremidade inferior 35 da zona de análise seja 60°, a parte chanfrada do segundo segmento S2 intersectará o fundo do ponto de zona de análise 86 depois de 3,5 mm a partir do ponto 84, onde a maior profundidade ao longo de 84 mais a maior profundidade ao longo de 86 ambas divididas por 2, podem ser calculadas como (7 + 1)/2 = 4 mm. Portanto, L/D2 do segundo segmento S2 é o comprimento LS2 do segundo segmento, que é 3,5 mm, dividido pela profundidade calculada do segundo segmento S2, que é igual a 3,5/4 ou 0,87.

[00137] O terceiro segmento S3 possui uma profundidade igual apenas à profundidade da zona de análise 35 (isso é, 1 mm) e um comprimento LS3 correspondente ao comprimento restante para os 25 mm originais calculados da superfície longitudinal da zona de análise 35 (isso é, 25 mm - 8,5 mm = 16,5 mm). L/D3 do terceiro segmento S3 é, portanto, 16,5.

[00138] O quarto segmento S4 para calcular o projeto desse alojamento de amostragem 30 corresponde à zona de ventilação 36. O comprimento do quarto segmento S4 (isso é, o comprimento da zona de ventilação 36) é desconhecido e é determinado por sua conformidade à regra na qual a soma de L/D de todos os segmentos é maior do que 25. Por exemplo, se a zona de ventilação tiver 2 mm de comprimento com uma profundidade de 0,2 mm, isso resultaria em um valor L/D4 de 10, e, dessa forma, uma soma da razão L/D de todos os segmentos da amostra S (isso é, 0,71 + 0,87 + 16,5 +10) seria igual a 28. Visto que essa soma é maior que 25, é claro que um comprimento da zona de ventilação 36 de 2 mm seria aceitável para esse exemplo. Nesse Exemplo, o comprimento da zona de ventilação 36 foi escolhido para ter 5 mm e, como tal, a soma (L/D) = 43 que está dentro da faixa de todas as possibilidades econômicas (isso é, 25 < soma(L/D) < 50).

[00139] Como tal, é ilustrado que o comprimento de cada segmento pode ser o menor comprimento mensurável e ainda fornecerá o resultado necessário. Segmentos menores são desejáveis para que o projetista se conforme aos critérios de que nenhum segmento individual L/D pode reduzir de valor na direção do duto de fluxo de entrada 7 para o acoplador de gás 2.

[00140] Considerando-se a razão de massa necessária entre 9 a 12, a câmara de amostragem 3 desse Exemplo possui um alojamento 30 de uma massa de aproximadamente 57 g e uma placa de cobertura com uma massa de aproximadamente 9,4 g, para recuperação e resfriamento de uma amostra de 6 g (isso é, razão de massa 11,1).

[00141] O exemplo 1 representa uma modalidade particularmente preferida da invenção.

Exemplo 2

[00142] Um alojamento de amostragem 30 de alumínio é usinado de acordo com as figuras de 1 a 6. A zona de análise 35 possui uma profundidade uniforme DA de 0,8 mm acima da zona de distribuição 34. O comprimento LA da zona de análise 35 é escolhido como tendo 32 mm para acomodar 4 pontos de análise.

[00143] A largura WA da zona de análise 35 é selecionada de forma similar para que tenha 10 mm com um afunilamento ligeiro na seção transversal, de modo que a área transversal máxima (isso é, profundidade X largura) seja na direção da imersão I. Dessa forma, a maior área transversal da zona de análise 35, que está localizada na direção de imersão I e mais particularmente próximo ao duto de entrada 7, tem 8 mm2 (isso é, profundidade 0,8 mm multiplicada pela largura de 10 mm). Visto que a área transversal do duto de fluxo de entrada 7 está entre 0,5 e 2 vezes a área transversal da zona de análise 35, a área transversal do duto de fluxo de entrada 7 pode ter entre 4 e 16 mm2. O duto de fluxo de entrada 7 é um tubo de quartzo. Portanto, o diâmetro interno do duto de fluxo de entrada 7 tem entre 2,5 e 5,1 mm. Para esse exemplo, o duto de fluxo de entrada 7 possui um diâmetro interno de 4 mm (isso é, área transversal de 12, 6 mm2). Visto que a área transversal do duto de fluxo de entrada 7 tem entre 0,20 e 0,70 vezes a área transversal maior da zona de distribuição 34, a área transversal da zona de distribuição 34, com arredondamento, pode ter entre aproximadamente 18 e 63 mm2. A segunda parte da superfície inferior 34c da zona de distribuição 34 intersecta a extremidade inferior 35b da zona de análise 35 em um ângulo de 60°.

[00144] A área transversal da zona de ventilação 36, na área maior, tem 0,8 mm2. Visto que a largura da zona de análise tem 10 mm, a profundidade média Dv da zona de ventilação 36 tem 0,2 mm.

[00145] A parte de análise de uma amostra S criada utilizando-se o alojamento 30 do exemplo 1, dessa forma, possui um comprimento de 32 mm e uma espessura de 0,8 mm (isso é, correspondendo às dimensões da zona de análise 35). A razão L/D é primeiramente calculada para a zona de distribuição 34. A zona de distribuição 34 possui uma primeira profundidade a partir 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 duto de fluxo de entrada calculado 7 (isso é, 4 mm) mais 1 mm. Essa profundidade continua a partir da segunda extremidade 22 do duto de fluxo de entrada 7 por uma distância igual ao diâmetro interno do duto de fluxo de entrada 7 (isso é, 4 mm), no entanto, outras distâncias são possíveis. L/D1 do primeiro segmento S1 é o comprimento LS1 do primeiro segmento S1, que tem 4 mm, dividido pela profundidade geral do primeiro segmento S1, que é a profundidade de 0,8 mm mais 1 mm mais o diâmetro interno do duto de fluxo de entrada de 4 mm, que é igual a 4/5,8 ou 0,69.

[00146] O fundo da zona de distribuição é agora chanfrado, preferivelmente a 60 graus até intersectar o fundo da zona de análise. Sabendo-se que o ângulo de interseção entre a superfície inferior 34c da zona de distribuição 34 e a extremidade inferior 35 da zona de análise é de 60°, a parte chanfrada do segundo segmento S2 intersectará o fundo da zona de análise na linha 86 a uma distância de 2,9 mm da linha 84, onde a maior profundidade ao longo de 84 mais a maior profundidade ao longo de 86 ambas divididas por 2 podem ser calculadas como (5,8 + 0,8)/2 = 3,3. Portanto, L/D2 do segundo segmento S2 é o comprimento LS2 do segundo segmento, que é de 2,9 mm, dividido pela profundidade geral do segundo segmento S2 que é igual a 2,9/3,3 ou 0,88.

[00147] O terceiro segmento S3 possui uma profundidade igual apenas à profundidade da zona de análise 35 (isso é, 2 mm) e um comprimento LS3 correspondendo ao comprimento restante para os 32 mm originais calculados da superfície longitudinal da zona de análise 35 (isso é, 32 mm - 6,9 mm = 25,1 mm). L/D3 do terceiro segmento S3 é, portanto, igual a 31,4.

[00148] O quarto segmento S4 para calcular o projeto desse alojamento de amostragem 30 corresponde à zona de ventilação 36. O comprimento do quarto segmento S4 (isso é, o comprimento da zona de ventilação 36) é desconhecido e é determinado por sua conformidade à regra pela qual a soma de L/D de todos os segmentos é maior que 25. Por exemplo, se a zona de ventilação tiver 2 mm de comprimento com uma profundidade de 0,2 mm, isso resultaria em um valor de L/D4 igual a 10, e, dessa forma, uma soma da razão L/D de todos os segmentos da amostra S (isso é, 0,69 + 0,88 + 31,4 + 10) seria igual a 43 que está dentro da faixa de todas as preferências econômicas (isso é, 25 < soma(L/D) < 50).

[00149] Como tal, é ilustrado que o comprimento de cada segmento pode ser o menor valor mensurável e ainda fornecer um resultado necessário. Segmentos menores são desejáveis para o projetista se conformar aos critérios de que nenhum segmento individual L/D pode reduzir de valor na direção do duto de fluxo de entrada 7 para o acoplador de gás 2.

[00150] Um versado na técnica compreende a partir dos exemplos acima que todas as dimensões da amostra de metal S podem, portanto, ser calculadas com base nas dimensões do alojamento 30.

[00151] A sonda 10, e particularmente a câmara de amostragem 3, pode ser utilizada em todas as aplicações de amostragem onde dispositivos de amostragem normais e convencionais da técnica anterior são empregados. A vantagem da presente invenção é melhor compreendida em vista dos processos de metal quente, que são muito rápidos e do tratamento excessivo do metal e/ou processamento excessivo de um calor podem resultar em um custo adicional alto em termos de tempo e material que poderia ser evitado por uma química de metal prontamente disponível na localização do processo.

[00152] A invenção fornece uma solução para as desvantagens da técnica anterior pelo fornecimento de uma amostra solidificada de metal quente que corresponde às seguintes exigências:

[00153] - uma amostra de metal que é analisada em um espectrômetro de emissão ótica;

[00154] - uma amostra de metal sólida sem porosidade a gás e aprisionamento de escoria;

[00155] - uma superfície de análise, como recuperada, plana sem linhas de fluxo de fluido fixando a distância da superfície para o anodo da OES;

[00156] - uma superfície de análise de amostra livre de oxidação;

[00157] - uma amostra de metal homogênea de uma espessura máxima perpendicular ao plano de análise para eliminar as áreas de segregação metálica e não metálica;

[00158] - uma superfície analítica de amostragem abrangendo aproximadamente 10 mm x 30 mm e, dessa forma, fornecendo área de superfície suficiente para obter pelo menos 2, preferivelmente 4 fagulhas, e

[00159] - uma superfície de amostragem que se encontra no mesmo plano que o alojamento de amostragem dentro do qual o metal amostrado foi resfriado, de modo que o plano da superfície analítica de amostragem seja estendido sem interrupção em ambas as direções de superfície pelo alojamento de amostragem 30 (isso é, a saliência 39) com uma variação de menos de 0,1 mm.

[00160] Será apreciado pelos versados na técnica que mudanças podem ser feitas às modalidades descritas acima sem se distanciar a partir do conceito inventivo amplo. É compreendido, portanto, que essa invenção não está limitada às modalidades particulares descritas, mas deve cobrir as modificações dentro do espirito e escopo da invenção como definidas pelas reivindicações em anexo.

Claims

1. Amostrador para recolher amostras de um banho de metal fundido, particularmente um ferro fundido, o amostrador compreendendo: - um tubo portador (1) possuindo uma extremidade de imersão (16); - um conjunto de câmara de amostragem disposto na extremidade de imersão (16) do tubo portador (1), o conjunto de câmara de amostragem compreendendo uma placa de cobertura (32) e um alojamento (30); em que o alojamento (30) inclui: - uma extremidade de imersão (16) possuindo uma primeira abertura (20) para um duto de fluxo de entrada (7) e uma extremidade oposta (18) possuindo uma segunda abertura (22) para receber um acoplador de gás (2), ambas as extremidades definindo um eixo longitudinal (X); e - uma primeira face (40) se estendendo em um primeiro plano (AF) entre a extremidade de imersão (16) e a extremidade oposta (18), a primeira face (40) possuindo uma primeira depressão próxima à extremidade de imersão (16) e uma segunda depressão, a primeira depressão sendo uma zona de análise (35) e a segunda depressão sendo uma zona de ventilação (36), uma parte da zona de análise (35) sobrepondo uma zona de distribuição (34) que está em comunicação por fluxo direto com a primeira abertura (20) e configurada para receber o ferro fundido a partir do duto de fluxo de entrada (7), - em que uma profundidade da zona de análise (35) é de 0,5 mm a 1,5 mm; - em que a placa de cobertura (32) e o alojamento (30) são configurados para serem montados juntos para formar uma cavidade de amostragem incluindo a zona de distribuição (34), a zona de análise (35) e a zona de ventilação (36); - em que a placa de cobertura (32) montada e o alojamento (30) são configurados para resfriar o ferro fundido recebido ali para uma amostra de metal de estrutura branca solidificada, de modo que uma superfície de análise da amostra de metal de estrutura branca solidificada se encontre em um primeiro plano; e - em que a primeira e segunda aberturas (20,22) são espaçadas do primeiro plano, caracterizado pelo fato de que: uma primeira parte de uma superfície inferior da zona de distribuição (34) se estende em um plano horizontal paralelo a um eixo longitudinal, e uma segunda parte da superfície inferior é angulada, de modo que a profundidade da zona de distribuição (34) diminui na direção de fluxo de metal quente a partir do duto de fluxo de entrada (7) na direção do acoplador de gás (2), e a razão da massa da câmara de amostragem para a massa do metal quente coletado dentro da câmara de amostragem está na faixa de 9 a 12.

2. Amostrador, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a cavidade de amostragem e a primeira e segunda aberturas (20,22) serem alinhadas ao longo de um eixo geométrico longitudinal comum.

3. Amostrador, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de a zona de análise (35), zona de distribuição (34) e zona de ventilação (36) serem estruturadas como uma pluralidade de segmentos contíguos, cada segmento possuindo uma razão de comprimento para profundidade, uma soma das razões de comprimento para profundidade dentre a pluralidade de segmentos sendo maior que 25.

4. Amostrador, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de a zona de distribuição (34), a zona de análise (35) e a zona de ventilação (36) serem estruturadas como uma pluralidade de segmentos contíguos, cada segmento possuindo uma razão de comprimento para profundidade, as razões de comprimento para profundidade dos segmentos aumentando sucessivamente à medida que a distância da primeira abertura (20) aumenta.

5. Amostrador, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de não haver aumento em uma dimensão de largura de pelo menos uma parte da cavidade de amostragem em uma direção de fluxo de ferro fundido que se estende a partir da extremidade da zona de distribuição (34) na direção da segunda abertura (22).

6. Amostrador, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de um comprimento total da zona de análise (35) e da zona de ventilação (36) ter entre 20 e 50 mm, preferivelmente 30 mm de comprimento.

7. Amostrador, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de a zona de análise (35) possuir uma profundidade uniforme acima da zona de distribuição (34).

8. Amostrador, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de uma área transversal de pelo menos uma parte da zona de análise (35) gradualmente afunilar na direção de fluxo do ferro fundido.

9. Amostrador, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de uma área transversal da zona de ventilação (36) gradualmente afunilar na direção de fluxo do ferro fundido.

10. Amostrador, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de uma razão de uma massa da câmara de amostragem para uma massa do metal recebido dentro do volume de coleta de amostras ser de 10.

11. Amostrador, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de a placa de cobertura (32) representar 10 a 20% da massa da câmara de amostragem.

12. Amostrador, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de uma área transversal do duto de fluxo de entrada (7) considerada ao longo do plano perpendicular ao eixo longitudinal ser entre 0,25 e 0,5 vezes uma área transversal da zona de distribuição (34).

13. Amostrador, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de uma superfície inferior da zona de distribuição (34) intersectar uma extremidade de fundo fechado da zona de análise (35) em um ângulo entre 40 e 90°, preferivelmente 60°.

14. Amostrador, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de a placa de cobertura (32) incluir um membro de vedação (31) configurado para fornecer uma vedação substancialmente impermeável a gás entre a placa de cobertura (32) e o alojamento (30).

15. Amostrador, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de a placa de cobertura (32) ser presa ao alojamento (30) por um prendedor metálico (4) para formar a câmara de amostragem.

16. Amostrador, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de a primeira e segunda aberturas (20,22) serem as únicas aberturas formadas na cavidade de amostragem, uma extremidade do duto de fluxo de entrada (7) sendo presa dentro da primeira abertura (20) e uma extremidade do acoplador de gás (2) sendo presa dentro da segunda abertura (22).

17. Amostrador, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de uma área transversal do duto de fluxo de entrada (7) considerada ao longo do plano perpendicular ao eixo longitudinal ser entre 0,5 e 2 vezes uma área transversal da zona de análise (35).

18. Amostrador, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de o duto de fluxo de entrada (7), a zona de distribuição (34), a zona de análise (35), a zona de ventilação (36) e o acoplador de gás (2) serem subsequentemente dispostos nessa ordem, na direção de fluxo do ferro fundido.

19. Amostrador, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de a primeira face (40) do alojamento (30) incluir uma saliência projetada a partir da mesma e cercando a zona de ventilação (36), a zona de análise (35) e a zona de distribuição (34).

20. Amostrador, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de quando a placa de cobertura (32) e o alojamento (30) forem montados juntos, a placa de cobertura (32) permanecer nivelada contra a saliência do alojamento (30) ao longo do primeiro plano.