BR102017026449B1 - Amostrador de análise direta - Google Patents

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Abstract

AMOSTRADOR DE ANÁLISE DIRETA. A presente invenção refere-se a um amostrador para coletar amostras a partir de um banho de metal fundido, de maneira particular, um banho de aço fundido, o qual inclui um conjunto de câmaras de amostra que possui uma placa de cobertura e um alojamento. O alojamento possui uma extremidade de imersão provida com um canal de influxo e tendo uma cavidade de amostra que inclui uma zona de distribuição, uma zona de análise e uma zona de ventilação. A cavidade da amostra é dimensionada em quatro segmentos contíguos, cada qual tendo comprimento e profundidade respectivos. Os quatro segmentos contíguos satisfazem a fórmula: (L1/D1) + (L2/D2) + (L3/D3) + (L4/D4) > 25.

Description

CAMPO TÉCNICO
[001] A presente invenção refere-se a uma amostra solidificada de metal fundido, de maneira particular, de aço fundido ou ferro fundido, a qual pode ser diretamente analisada em um espectrômetro de emissão óptica.
ANTECEDENTES
[002] Durante o processamento de metais em seu estado fundido, é necessário obter uma amostra representativa do metal fundido em vários estágios do processo, por exemplo, para análise ou avaliação da composição química ou da estrutura metalográfica da amostra de metal. Diferentes métodos para analisar metais fundidos durante a fase de fabricação e processamento subsequente são conhecidos na técnica. Por exemplo, a patente alemã, número DE 3344944 descreve um método para analisar o aço durante sua fabricação e processamento subsequente. O método é caracterizado pelas etapas a seguir, as quais são executadas consecutivamente: (1) armazenar uma lança de amostragem e automaticamente pré-selecionar um tipo de amostra; (2) coletar uma amostra de aço fundido durante a fase de sopragem em um conversor ou um forno elétrico a partir de um centro de controle; (3) desembalar a lança de amostragem e descartar suas partes de papelão e cerâmica em uma máquina de desembalagem; (4) comparar a massa da amostra com um valor especificado com o intuito de detecção precoce de falhas; (5) passar a amostra através de uma seção de resfriamento suprida com água, ar, gás inerte e gelo seco; (6) conduzir a amostra com o auxílio de um cartucho por meio de uma seção condutora de tubo pneumático tendo uma estação automática de envio e recebimento; (7) preparar a amostra para análise espectral em uma máquina automática de polimento de amostra; (8) detectar falhas nas amostras de aço polidas e documentar os defeitos detectados; (9) transferir a amostra de aço para o estágio de Petri de um espectômetro usando um manipulador; (10) analisar a amostra no espectômetro; e (11) enviar os dados da análise para o centro de controle. Em uma típica siderúrgica, algumas das etapas acima são manuais e outras, robóticas. No entanto, todo o processo analítico é demorado e trabalhoso.
[003] Dispositivos de amostragem convencionais (por exemplo, a lança de amostragem da patente alemã, número DE 3344944) para extração de amostras a partir de um banho de metal fundido também são conhecidos a partir de patentes e pedidos de patente publicados. Outros dispositivos de amostragem convencionais, os quais não são tema de uma patente ou pedido de patente, são conhecidos, por exemplo, devido à sua disponibilidade no mercado. Esses dispositivos de amostragem ou amostradores convencionais geralmente provêm um cupon ou disco de metal sólido para uso em análise espectrográfica e metalográfica.
[004] O formato e dimensões geométricas dos cupons de metal solidificado obtidos por meio de tais dispositivos de amostragem serão, às vezes, específicos ao tipo de metal ou à necessidade metalográfica. No entanto, uma categoria genérica de amostras que são obtidas por dispositivos de imersão são as amostras que possuem um formato de disco ou oval e um diâmetro ou comprimento longo de 28-40 mm. O mais comum é que tais amostras tenham um diâmetro ou comprimento longo de cerca de 32 mm e uma espessura de 4-12 mm. Alguns amos- tradores, comumente conhecidos como amostradores do tipo pirulito (“lollipop”), podem produzir uma amostra formatada de um modo diferente, variando do formato redondo para o oval ou mais longo, de acordo com as exigências do usuário, porém, a maioria das amostras ainda tem um diâmetro ou comprimento longo de cerca de 32 mm.
[005] Outros amostradores, comumente conhecidos como amos- tradores de espessura dual, combinam as duas espessuras na mesma amostra. Para análise de amostras com espessura dual, a porção espectralmente analisada é uma seção de 12 mm. Descobriu-se que uma amostra solidificada com essa espessura exige a retificação da superfície a partir de 0,8 a 5 mm para que se obtenha uma superfície de análise livre de segregação metálica e não metálica. Eliminar a necessidade de preparação da superfície diminuiria o tempo de análise e seria economicamente favorável. No entanto, isso só seria atingível por meio de um enchimento uniforme da cavidade da amostra com metal fundido e um rápido arrefecimento da amostra de metal fundido, para que toda a seção da amostra congele de maneira uniforme.
[006] Típicos dispositivos de amostragem incluem uma câmara de amostragem ou cavidade de molde configurada para ser enchida com metal fundido mediante a imersão do dispositivo de amostragem dentro do banho de metal fundido. Os moldes que delineiam a cavidade de molde ou câmara de amostragem são tipicamente um arranjo do tipo Clamshell com duas partes ou um anel coberto em seus lados superior e inferior por placas planas. A Patente U.S., número 3,646,816 descreve esse tipo de amostrador de imersão descartável, no qual ambas as superfícies planas de uma amostra do tipo disco são formadas por placas de arrefecimento para a obtenção de um congelamento mais rápido e um par de superfícies mais lisas, as quais exigem menos limpeza antes da análise. Outras patentes da técnica anterior, tais como a Patente U.S., número 4,211,117, referem-se a um conceito similar, enquanto a Patente U.S., números 4,401,389 e 5,415,052 provêm exemplos dessa amostra metalúrgica sendo combinada com outros sensores, um dos quais poderia ser um sensor medidor de temperatura.
[007] Historicamente e no geral, um número limitado de circuns tâncias, a amostra de metal solidificado obtida em um local de processamento metalúrgico é fisicamente transportada para um laboratório químico remoto, onde a composição da amostra de metal solidificado é frequentemente determinada usando-se equipamento de espectrosco- pia por emissão óptica de arco ou centelha. Os sistemas de espectros- copia por emissão óptica (ou “OES”) são geralmente os mais eficientes para determinar a composição química de uma amostra de metal e para controlar o processamento de metais fundidos devido ao seu tempo rápido de análise e precisão inerente. Os resultados dessa análise são então devolvidos para o local de processamento metalúrgico onde os operadores de plantão utilizam esses resultados para tomar decisões referentes ao processamento subsequente. Em termos gerais, o procedimento de análise de OES começa com a amostra de metal condutivo sendo posicionada com sua superfície de análise virada para baixo em uma região predeterminada do estágio do instrumento de OES, a saber, um espectrômetro de emissão óptica. De maneira mais particular, a amostra é posicionada de modo a se estender e fechar a abertura de análise do espectômetro, e um anodo quase tocar a superfície de análise da amostra. Assim que o posicionamento desejado da amostra e a proximidade do anodo e da superfície de análise são obtidos, uma centelha é descarregada entre o anodo e a amostra de metal condutivo que está eletricamente conectada ao estágio do espectômetro. Essa conexão é, na maioria dos casos, obtida por meio de força gravitacional em combinação com uma pequena carga. A abertura de análise no espec- trômetro de emissão óptica tem tipicamente cerca de 12 mm de largura. Essa distância evita arcos e centelha entre o anodo e o alojamento do instrumento. O detector óptico recebe a luz emitida a partir do material extraído da superfície da amostra. A câmara de centelha, formada em parte pelo espaço entre o anodo e a amostra de metal, é continuamente purgada com árgon ou outro gás inerte de modo a evitar o ingresso de ar, o que levaria a valores errôneos de análise.
[008] Para assentar de modo plano ao longo da abertura de aná lise do espectômetro, a amostra de metal não pode ter nenhuma extensão e a superfície de análise da amostra de metal deve ser lisa (ou seja, não pode haver nenhuma parte do alojamento da amostra que interrompa o plano da superfície de análise). A amostra deve se estender pela abertura de análise do espectômetro, deve ter um nivelamento suficiente para facilitar a purga de gás inerte da câmara de centelha e apresentar uma superfície de amostra contígua em direção ao anodo.
[009] Comprovou-se que com o posicionamento de tal equipa mento analítico em um ambiente de fábrica, perto do local de processamento metalúrgico, resultados mais ágeis são obtidos e uma redução significativa dos custos pode ser alcançada por meio da eliminação da etapa de transporte e esforços com manuseio. Há vários problemas associados com a provisão de uma amostra metalúrgica para esses tipos de sistemas analíticos locais, bem como algumas soluções da técnica anterior para esses problemas. Por exemplo, descobriu-se que a exposição da superfície de metal quente da amostra em solidificação ou já solidificada à atmosfera irá resultar rapidamente na formação de óxidos em sua superfície, o que deve ser posteriormente removido por meio de retificação mecânica para que a amostra possa ser analisada pelo OES. Uma solução para esse problema tem sido remover o calor do metal em solidificação para dispor a amostra de metal próxima da temperatura ambiente antes que ela seja removida da câmara de amostra.
[0010] Os amostradores de Análise Direta (AD) são um tipo recen temente desenvolvido de amostrador de imersão de metal fundido que produz amostras de AD. As amostras de AD não exigem nenhum tipo de preparação de superfície antes de serem analisadas e, portanto, podem resultar em um benefício economicamente significativo tanto em termos de disponibilidade de resultados químicos ágeis quanto em relação à redução do tempo em laboratório utilizando-se o método análise de OES.
[0011] A Patente U.S., número 9,128,013, descreve um dispositivo de amostragem para recuperar uma amostra rapidamente arrefecida a partir de um processo de conversão para a fabricação do aço que destinado à análise local. O dispositivo de amostragem inclui uma câmara de amostragem formada por pelo menos duas partes, onde a proporção especificada da massa do metal fundido coletada na cavidade da amostra e a massa do conjunto de câmaras de amostra permite um rápido resfriamento do metal fundido que enche a cavidade da amostra. Quando essa câmara de amostragem é removida da sonda de medição, expondo desse modo a superfície da amostra à atmosfera, o metal fundido já está resfriado o suficiente a ponto de sua oxidação ser evitada no maior grau possível, tornando, portanto, o pós-tartamento da superfície da amostra desnecessário.
[0012] Um amostrador similar do tipo AD é conhecido a partir da Publicação do Pedido de Patente U.S., número 2014/318276. Uma extremidade da cavidade da amostra desse amostrador do tipo AD é conectada ao banho de metal fundido durante a imersão do amostrador através de um canal de influxo, enquanto uma extremidade oposta da cavidade da amostra está em comunicação com um dispositivo de aco- plagem. Durante a imersão, mas antes do enchimento da cavidade da amostra com o metal fundido, a cavidade da amostra é purgada com um gás inerte para evitar o enchimento precoce e a oxidação do material amostrado. O canal de influxo é disposto perpendicular à superfície plana da cavidade da amostra. A ventilação da cavidade da amostra é disposta abaixo da superfície de análise da cavidade da amostra em relação à direção de imersão.
[0013] O dispositivo de amostragem descrito acima se destina a ser usado em processos produção de aço, especificamente em uma aplicação de conversor. As temperaturas da amostra de aço e do banho de aço são medidas ou a partir do conversor inclinado após a interrupção do sopro ou por meio de um equipamento especial chamado de Sublance, de acordo com a Publicação do Pedido de Patente, número 2014/318276. Nesse último caso, o conversor pode ficar de pé e o processo de sopragem pode continuar, poupando desse modo tempo. A produção de aço com oxigênio visa a obtenção de valores de estágio final preciso referentes ao peso, temperatura e composição do aço. A concentração de carbono, fósforo e enxofre e, em alguns casos, de elementos especiais prejudiciais para as propriedades finais do aço tem seu teor monitorado no aço para que esteja dentro de janelas composi- cionais desejadas. Um amostrador do tipo AD de análise rápida pode prover a confirmação da composição em muito menos tempo do que um dispositivo de amostragem convencional, visto que o procedimento analítico é reduzido para desmoldar a amostra solidificada, transferir a amostra para um espectômetro e dispor a amostra em um estágio de OES para análise.
[0014] Em aplicações de conversor, o teor de oxigênio do aço é con siderado alto. Em particular, no fim do processo de sopragem com oxigênio, o teor de oxigênio do aço está tipicamente na ordem de 500-1000 ppm. Uma amostra observada desse banho se resfriou e expeliu monóxido de carbono quando a temperatura decrescente do aço (ou seja, durante seu resfriamento) excedeu a solubilidade do oxigênio quanto à temperatura e seu teor de carbono. Essas bolhas de gás geram uma superfície irregular e uma amostra estruturada como uma esponja oca. Para evitar esse problema durante o resfriamento, os amostradores da técnica anterior, tais como aqueles descritos na Patente U.S., números 4,037,478 e 4,120,204, são providos com um desoxidante, mais comu- mente alumínio e zircônio. No entanto, um amostrador de AD rapidamente enchido com uma pequena seção transversal e uma câmara de amostragem de arrefecimento rápido resultou em uma distribuição insatisfatória de desoxidante à medida que a seção da amostra diminuía, impondo assim uma limitação para a redução do volume da amostra.
[0015] Desse modo, há a necessidade de se prover um meio para misturar materiais desoxidantes dentro de amostradores de arrefecimento rápido para a obtenção de uma distribuição aprimorada.
[0016] Além disso, as amostras produzidas por dispositivos de amostragem convencionais possuem um diâmetro de pelo menos 32 mm na direção paralela à abertura do espectômetro e uma espessura de 4-12 mm na direção perpendicular à abertura do espectômetro. Tais dimensões podem ser facilmente manipuladas pelo equipamento de preparação de pré-análise que retifica mecanicamente a superfície de análise da amostra de metal para eliminar óxidos da superfície e atender ao requisito superiorgrafia plana. Essa geometria também é conveniente para manipulatores robóticos, os quais avançam a amostra a partir da etapa de preparação até a etapa de análise e remoção para aguardar a próxima amostra. O equipamento robótico em um típico laboratório de siderurgia é dificíl de ser modificado para aceitar geometrias de amostra radicalmente diferentes.
[0017] No entanto, o volume da amostra da técnica anterior é su- perdimensionado em relação ao volume de metal mínimo requerido para se chegar à área de superfície analisada mínima necessária. Desse modo, os volumes de amostra dos dispositivos da técnica anterior impedem a rápida solidificação da amostra de metal fundido, o que é necessário para a obtenção de uma superfície livre de óxidos. Sendo assim, dispositivos convencionais não podem ser analisados pelo OES de forma confiável sem a preparação de superfície. O uso de massivas placas de resfriamento e alojamentos de amostrador para forçar a redução da temperatura de um grande volume de amostra de metal após sua recuperação torna-se impraticável para uma rápida desmoldagem e oneroso como dispositivos de amostragem por imersão.
[0018] Consequentemente, seria benéfica a provisão de um amos- trador do tipo AD, o qual produz amostras livres de preparação de metal desoxidado a partir de um conversor ou de outro contêiner de processamento, as quais são capazes de um rápido arrefecimento conforme necessário para a obtenção de uma superfície de análise livre de segregação metálica e não metálica, a qual pode ser analisada por OES.
[0019] Também seria benéfica a provisão de um amostrador do tipo AD, de maneira particular, um que seja adaptável para uso na amostragem de aço fundido ou ferro fundido e que produza uma amostra do tipo AD capaz de ser analisada em equipamento de OES existente, aprimorando desse modo a rapidez speed e precisão da análise.
[0020] Também seria benéfica a provisão de um dispositivo de imer são de metal fundido para recuperar amostras livres de preparação a partir de um contêiner de processamento de metal fundido, o qual é capaz de uma rápida conexão com um aparelho de purga de gás inerte pneumaticamente assistida e que apresenta pouca captação de metal pressurizado. Em particular, seria benéfica a provisão de um dispositivo de imersão de metal fundido para produzir uma amostra de metal fundido que é facilmente obtida e rapidamente removida do alojamento do dispositivo de imersão, desmoldada da câmara de amostragem e diretamente analisada no OES sem resfriamento ou preparação adicional, e a qual é, portanto, econômica.
SUMÁRIO
[0021] A presente invenção refere-se a um amostrador de rápido arrefecimento, o qual é enchido com metal fundido na direção de imersão paralela ao eixo geométrico longitudinal, e o qual produz uma amostra metalúrgica localmente analisada. Essa configuração, conforme descrito em mais detalhes aqui, provê o maior grau de utilidade em espec- trógrafos de emissão óptica existentes, os quais, atualmente, exigem que a superfície analizável tenha determinadas dimensões e que também forneça um encaixe com ótima geometria dentro dos tubos carrea- dores supracitados de modo a remover e desmoldar a amostra de metal com o mínimo esforço.
[0022] Em suma, as modalidades a seguir são propostas como sendo particularmente preferidas de acordo com o escopo da invenção:
[0023] Modalidade 1: Um amostrador para coletar amostras a partir de um banho de metal fundido, o amostrador compreendendo:
[0024] um conjunto de câmaras de amostra tendo uma placa de co bertura e um alojamento, o alojamento tendo uma extremidade de imersão provida com um canal de influxo e tendo uma cavidade de amostra que compreende uma zona de distribuição em comunicação fluida com o canal de influxo, uma zona de análise adjacente à zona de distribuição e uma zona de ventilação adjacente e a jusante da zona de análise em uma direção de fluxo do metal fundido, com uma porção da zona de análise sobrepondo a zona de distribuição,
[0025] caracterizado pelo fato de que:
[0026] uma área transversal do canal de influxo está entre 0,5 e 2 vezes o tamanho da área transversal da zona de análise e entre 0,20 e 0,70 vez o tamanho da área transversal máxima da zona de distribuição,
[0027] a zona de análise possui uma profundidade de maior que 1,5 e menos que 3 mm e um comprimento e uma largura selecionados com base em um número predeterminado de pontos de análise,
[0028] a zona de ventilação possui uma profundidade de 0,1 a 1 mm, uma largura igual ou menor que a largura da zona de análise e um comprimento calculável,
[0029] a cavidade da amostra é dimensionada em quatro segmen tos contíguos como se segue: a. um primeiro segmento que compreende uma primeira porção da zona de análise e uma primeira porção subjacente da zona de distribuição, o primeiro segmento tendo um comprimento L1 igual ao diâmetro interno do canal de influxo e uma profundidade D1 igual à soma da profundidade da zona de análise + diâmetro interno do canal de influxo + 1 mm, b. um segundo segmento que compreende uma se gunda porção da zona de análise e uma segunda porção subjacente da zona de distribuição, uma superfície inferior da segunda porção da zona de distribuição cruzando uma superfície inferior da zona de análise em um ângulo entre 40 e 90o, de maneira preferida 60o, o segundo segmento tendo um comprimento L2 calculável com base no ângulo de cruzamento e uma profundidade D2 igual à soma da profundidade da zona de análise + D1 de ambos dividida por 2, c. um terceiro segmento que compreende uma terceira porção remanescente da zona de análise, o terceiro segmento tendo um comprimento L3 igual ao comprimento da zona de análise menos os comprimentos L1, L2 do primeiro segmento e do segundo segmento, o terceiro segmento tendo uma profundidade D3 igual à profundidade da zona de análise, e d. um quarto segmento que compreende a zona de ven tilação, o quarto segmento tendo um comprimento L4 igual ao comprimento calculável da zona de ventilação e uma profundidade D4 igual à profundidade da zona de ventilação,
[0030] os quatro segmentos contíguos satisfazem a seguinte fór mula:
Figure img0001
[0031] Modalidade 2: Amostrador de acordo com a modalidade pre cedente, caracterizado pelo fato de que a cavidade da amostra e o canal de influxo estão alinhados ao longo de um eixo geométrico longitudinal comum.
[0032] Modalidade 3: Amostrador de acordo com qualquer uma das modalidades precedentes, caracterizado pelo fato de que não há nenhum aumento na dimensão de largura da cavidade da amostra na direção de fluxo do metal fundido.
[0033] Modalidade 4: Amostrador de acordo com qualquer uma das modalidades precedentes, caracterizado pelo fato de que o comprimento total da zona de análise e da zona de ventilação está entre 20 e 50 mm, de maneira preferida, 30 mm de comprimento.
[0034] Modalidade 5: Amostrador de acordo com qualquer uma das modalidades precedentes, caracterizado pelo fato de que a zona de análise possui uma profundidade uniforme acima da zona de distribuição e a área transversal da zona de análise se afila gradualmente na direção de fluxo do metal fundido.
[0035] Modalidade 6: Amostrador de acordo com qualquer uma das modalidades precedentes, caracterizado pelo fato de que uma área transversal da zona de ventilação se afila gradualmente na direção de fluxo do metal fundido.
[0036] Modalidade 7: Amostrador de acordo com qualquer uma das modalidades precedentes, a zona de análise, a zona de distribuição e a zona de ventilação são estruturadas como uma pluralidade de segmentos contíguos, cada segmento tendo uma proporção de comprimento e profundidade, com a soma das proporções de comprimento e profundidade da pluralidade de segmentos sendo maior que 25.
[0037] Modalidade 8: Amostrador de acordo com qualquer uma das modalidades precedentes, caracterizado pelo fato de que a zona de dis-tribuição, a zona de análise e a zona de ventilação são estruturadas como uma pluralidade de segmentos contíguos, cada segmento tendo uma proporção de comprimento e profundidade, as proporções de comprimento e profundidade dos segmentos aumentando sucessivamente à medida que a distância a partir da primeira abertura aumenta.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
[0038] O sumário supracitado, bem como a seguinte descrição de talhada sobre as modalidades preferidas da invenção serão melhor compreendidos se lidos em conjunção com os desenhos em anexo. Para a finalidade de ilustração, são mostradas nos desenhos modalidades consideradas como preferidas. No entanto, é necessário compreender que o dispositivo e o método em questão não estão aos arranjos e instrumentalidades precisamente mostrados.
[0039] A figura 1 é uma vista elevacional lateral de uma sonda de amostragem por imersão, orientada na direção de imersão de acordo com uma modalidade da invenção;
[0040] A figura 2 é uma vista plana superior da sonda de amostra gem por imersão da figura 1;
[0041] A figura 3 é uma vista elevacional lateral da sonda de amos tragem por imersão da figura 1 provida com um conector de gás para conexão com um suporte de sonda que contém uma linha pneumática;
[0042] A figura 4 é uma vista elevacional frontal do alojamento de uma câmara de amostragem com as duas partes da sonda de amostragem por imersão da figura 1;
[0043] A figura 4A é uma vista plana inferior do alojamento da câ mara de amostragem mostrada na figura 4;
[0044] A figura 5 é uma vista elevacional frontal da placa de cober tura da câmara de amostragem com duas partes da sonda de amostragem por imersão da figura 1;
[0045] A figura 5A é uma vista plana inferior da placa de cobertura da câmara de amostragem mostrada na figura 5;
[0046] A figura 6 é uma vista lateral transversal da sonda de amos tragem por imersão da figura 3 tirada ao longo de um plano paralelo a um eixo geométrico longitudinal da cavidade da amostra;
[0047] A figura 7 é uma vista frontal do alojamento da câmara de amostragem que contém a amostra de metal solidificado em si e que é adequado para análise de OES sem preparação;
[0048] A figura 7A é uma vista lateral do alojamento da câmara de amostragem mostrada na figura 7;
[0049] A figura 8 é uma vista elevacional frontal do alojamento de uma câmara de amostragem com duas partes de acordo com outra mo-dalidade da invenção;
[0050] A figura 8 é uma vista plana inferior do alojamento da câmara de amostragem mostrada na figura 8;
[0051] A figura 9 é uma vista elevacional frontal da placa de cober tura configurada para ser montada com o alojamento da câmara de amostragem das figuras 8-8A;
[0052] A figura 9A é uma vista plana inferior da placa de cobertura da câmara de amostragem mostrada na figura 9;
[0053] A figura 10 é uma vista lateral transversal da sonda de amos tragem por imersão que inclui um desoxidante, de acordo com outra modalidade da invenção, tirada ao longo de um plano paralelo a um eixo geométrico longitudinal da cavidade da amostra;
[0054] A figura 11 é uma vista transversal da cavidade de amostra do alojamento da câmara de amostragem da figura 4 tirada ao longo de um plano perpendicular a um eixo geométrico longitudinal da cavidade da amostra; e
[0055] A figura 12 é uma vista transversal da cavidade de amostra do alojamento da câmara de amostragem da figura 4 tirada ao longo de um plano paralelo a um eixo geométrico longitudinal da cavidade da amostra.
DESCRIÇÃO DETALHADA
[0056] A presente invenção refere-se a uma sonda de amostragem por imersão para produzir uma tira solidificada de amostra de aço ou ferro solidificado para análise direta por OES.
[0057] Com referência à figura 1, uma sonda de amostragem por imersão 10 é mostrado e, de maneira mais particular, uma sonda de amostragem de metal fundido 10. De maneira mais preferida, a sonda 10 é adequada para imersão e amostragem de aço ou ferro fundido. A sonda 10 compreende um cabeçote de medição 5. O cabeçote de medição 5 é preferidamente feito de areia de sílica ligada por resina. No entanto, será compreendido por aqueles versados na técnica que o cabeçote de medição 5 pode ser feito de qualquer material conhecido por ser adequado para formar um corpo para ser imerso em metal fundido.
[0058] O cabeçote de medição 5 é apoiado em um tubo carreador 1. De maneira preferida, o tubo carreador 1 é um tubo carreador de papel. Em uso, um suporte de sonda ou lança (não mostrada) é preferida- mente inserido no volume interno do tubo carreador 1 para prover a ação mecânica necessária para submergir o cabeçote de medição 5 abaixo da superfície de um banho de metal fundido (não mostrado) na direção de imersão I.
[0059] O cabeçote de medição 5 compreende uma câmara de amostragem 3 para coleta e recuperação de uma amostra de metal fundido. Será compreendido por aqueles versados na técnica que embora a câmara de amostragem 3 seja descrita aqui em termos da sonda de amostragem por imersão 10, a câmara de amostragem 3 também pode ser utilizada com qualquer tipo de dispositivo de amostragem de metal fundido. Desse modo, a montagem e a configuração da câmara de amostragem 3 descrita aqui é aplicável a qualquer tipo de dispositivo de amostragem de metal fundido e não apenas à sonda de amostragem por imersão 10.
[0060] De maneira preferida, a câmara de amostragem 3 é uma câ mara de amostragem com duas partes. De maneira mais particular, com referência à figura 2, a câmara de amostragem 3 é composta por um alojamento 30 e uma placa de cobertura 32. O alojamento 30 é preferi- damente formado por um ou mais materiais que são bons condutores térmicos e elétricos, tais como, mas não estando limitado a: alumínio, cobre e outro metais com propriedades de condutividade térmica e elétrica similares para ser eletricamente acoplado à amostra de metal recuperada. De maneira preferida, o alojamento 30 é feito de alumínio. A massa da placa de fechamento 32 perfaz de maneira preferida de 10 a 20% da massa global da câmara de amostragem 3. O alojamento 30 pode ser marcado com um meio de identificação através de um método indestrutível.
[0061] As duas partes 30, 32 da câmara de amostragem 3 são pre- feridamente unidas por um grampo 4 (também referido como um clipe) com uma força de compressão suficiente para resistir à tendência das duas partes 30, 32 da câmara de amostragem 3 de se separarem devido à força do metal fundido que flui para dentro da câmara de amostragem 3 e que enche a mesma. O grampo 4 é preferidamente um grampo de metal. No entanto, será compreendido por aqueles versados na técnica que o grampo 4 pode ser feito de outro material adequado que permita sua imersão em metal fundido e atenda ao requisito de força compressiva.
[0062] 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 facear a lança ou suporte 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 por aqueles versados na técnica que a expressão “extremidade de imersão” significa o fim do corpo que é primeiramente imerso dentro do metal fundido na direção de imersão I.
[0063] A câmara de amostragem 3 inclui uma cavidade de amostra configurada para receber um metal fundido, conforme descrito em mais detalhes aqui. A cavidade da amostra se estende a partir de e próxima à primeira extremidade 16 em direção à segunda extremidade 18 da câmara de amostragem 3 ao longo de um eixo geométrico longitudinal X (vide a figura 4).
[0064] A primeira extremidade 16 da câmara de amostragem 3 é preferidamente presa ou provida de outro modo com um canal de influxo 7. De maneira mais particular, a primeira extremidade 16 do alojamento de amostra 30 possui uma primeira abertura 20 para receber o canal de influxo 7 (vide a figura 4). A primeira abertura 20 e, desse modo, o canal de influxo 7 são preferidamente alinhados com a câmara de amostragem 3 e, de maneira mais particular, com a cavidade da amostra. O canal de influxo 7 permite o fluxo de metal fundido a partir do banho de metal fundido e para dentro da câmara de amostragem 3. Desse modo, o metal fundido é introduzido dentro da cavidade da amostra da câmara de amostragem 3 na direção de imersão paralela ao eixo geométrico longitudinal X da cavidade da amostra. O canal de influxo 7 é preferida- mente feito de um material de quartzo, de maneira mais preferida, de um material de quartzo fundido. No entanto, será compreendido que o canal de influxo 7 pode ser feito de qualquer outro material adequado, o que inclui, mas não está limitado a: um material cerâmico.
[0065] O canal de influxo 7 possui uma primeira extremidade (não mostrada) e uma segunda extremidade oposta 22 (vide as figuras 4-4A). Em uma modalidade, o canal de influxo 7 é preso dentro do cabeçote de medição 5 por uma bucha 6 (vide a figura 1). A bucha 6 é preferida- mente feita de um material à base de cimento. A segunda extremidade 22 do canal de influxo 7 é aderida ou presa dentro da câmara de amostragem 3 por um adesivo 27 de um modo substancialmente à prova de gás. De maneira mais particular, a segunda extremidade 22 do canal de influxo 7 é posicionada inteiramente dentro da primeira abertura 20 do alojamento 30 da câmara de amostragem 3 e é aderida à mesma pelo adesivo 27 para a obtenção de uma junção substancialmente à prova de gás. “Substancialmente à prova de gás” significa que a vedação ou junção pode ser completamente à prova de gás ou à prova de gás em uma grande medida. Em particular, em relação à união do canal de influxo 7 e do acoplador de gás 2 (descritos aqui), as junções formadas são preferidamente à prova de gás até o ponto em que a cavidade da amostra é capaz de ser pressurizada acima do nível de pressão e na profundidade de imersão.
[0066] Com referência às figuras 1 e 3, a primeira extremidade do canal de influxo 7 corresponde a uma extremidade de imersão. A primeira extremidade não é visível nas figuras 1 e 3 por estar coberta por uma primeira tampa de proteção 8. De maneira mais particular, a primeira tampa de proteção 8 é presa à primeira extremidade do canal de influxo 7 de um modo substancialmente à prova de gás pelo adesivo 11. A primeira tampa de proteção 8 é preferidamente feita de metal e, de maneira mais preferida, aço. A primeira tampa de proteção 8 pode incluir uma abertura (não mostrada) (por exemplo, um orifício com 1 mm de diâmetro) para garantir que a cavidade da amostra possa ser suficientemente purgada e que todo o ar preso possa ser ventilado partir da mesma. Uma segunda tampa de proteção 9, por sua vez, cobre (e mais especificamente, abrange) a primeira tampa de proteção 8. A segunda tampa de proteção 9 é presa à primeira extremidade 12 do cabeçote de medição 5. De maneira preferida, a segunda tampa de proteção 9 é feita de metal e de maneira mais preferida, de aço. Em uma modalidade, a segunda tampa de proteção 9 é adicionalmente protegida por uma cobertura de papel (não mostrado).
[0067] Com referência às figuras 1-2 e 4, a segunda extremidade 18 do alojamento de amostra 30 inclui uma segunda abertura 33 para receber um acoplador 2 e, de maneira mais particular, um acoplador de gás 2. A segunda abertura 33 é, portanto, uma entrada de gás que está de maneira preferida inteiramente contida dentro do alojamento 30. O acoplador 2 é vedado ao alojamento 30 dentro da entrada de gás 33 na segunda extremidade 18 da câmara de amostragem por um adesivo 26 para a obtenção de uma junção substancialmente à prova de gás. Desse modo, uma extremidade do acoplador 2 é posicionada inteiramente dentro do corpo do alojamento 30 da câmara de amostragem 3.
[0068] O acoplador 2 é configurado para se encaixar com um canal (não mostrado) e, de maneira mais particular, com um canal de gás. De maneira mais particular, uma primeira extremidade do canal de gás é presa ao acoplador 2 e uma segunda extremidade oposta do canal de gás é presa a um sistema pneumático (não mostrado). O sistema pneumático fornece de maneira preferida um gás inerte para a câmara de amostragem 3 através do canal de gás para purgar e pressurizar a câmara de amostragem 3. Exemplos de gás inerte que podem ser usados para purgar e pressurizar a câmara de amostragem 3 incluem, mas não estão limitados a: nitrogênio ou árgon. De maneira preferida, o gás inerte (por exemplo, nitrogênio ou árgon) está em uma pressão de 2 bar. O sistema pneumático também facilita a remoção de gases de exaustão a partir da câmara de amostragem 3 e através do canal de gás. Quando um sistema pneumático está em comunicação com a câmara de amostragem 3 da sonda 10 através do acoplador 2, cria-se um caminho de gás contínuo a partir da extremidade de imersão do canal de influxo 7 até a câmara de amostragem 3 (ou seja, ao longo do eixo geométrico longitudinal X) que é substancialmente livre de vazamentos e ainda assim, a câmara de amostragem 3 é facilmente desmontada de modo a acessar a amostra.
[0069] Com referência à figura 3, em uma modalidade, o acoplador 2 é provido com um conector de gás 23 configurado para se encaixar com a receptáculo correspondente localizado no suporte de sonda. De maneira mais particular, o conector de gás 23 é um conjunto de conectores do tipo encaixe/desencaixe e inclui uma argola 24 para vedação de gás em uma superfície de conexão do suporte de sonda.
[0070] Em uso, o cabeçote de medição 5 é imerso dentro de um banho de metal fundido e a câmara de amostragem 3 é purgada e pressurizada pelo gás inerte que é suprido pelo sistema pneumático e o qual se desloca a partir do acoplador 2 em direção ao canal de influxo 7 ao longo do eixo geométrico longitudinal X. Após o cabeçote de medição 5 ser imerso abaixo da superfície do banho de metal fundido, a segunda tampa de proteção 9 e a cobertura de papel (se presente) derretem devido ao calor do metal fundido, expondo desse modo a primeira tampa de proteção 8 ao metal fundido. Em sequência, a primeira tampa de proteção 8 também derrete, dispondo desse modo a câmara de amostragem 3 em comunicação fluida com o banho de metal fundido através do canal de influxo 7. De maneira mais particular, assim que a segunda tampa de proteção 8 derrete, a pressão do gás inerte sai da câmara de amostragem 3 através do canal de influxo aberto 7 (ou seja, através da primeira extremidade do canal de influxo 7) até que o sistema pneumático se inverta a partir de um modo de purga para um modo de exaustão ou vácuo. O metal fundido entra então na câmara de amostragem 3 através do canal de influxo 7, de maneira particular, a partir da primeira extremidade até a segunda extremidade 22 e em sequência, para dentro da cavidade da amostra da câmara de amostragem 3, enquanto o gás é expelido da câmara de amostragem 3 através do acoplador 2. O gás é preferidamente evacuado pela pressão ferrostática natural do enchimento de metal fundido, mas também pode ser evacuado por meio de um pouco de vácuo aplicado ao canal de gás por um equipamento remoto.
[0071] As figuras 4-6 mostram a câmara de amostragem com as duas partes 3 da sonda 10 em mais detalhes. O alojamento 30 da câmara de amostragem 3 possui um primeiro lado ou face oposta 40 e um segundo lado ou face oposta 42 (vide as figuras 4A e 6). A primeira face 40 é uma face de análise, ou seja, é o lado geométrico do alojamento 30 do qual a amostra é coletada e o qual é, portanto, configurado para ser posicionado virado para baixo no estágio de espectrógrafo de emissão óptico durante a análise. A direção descendente, neste caso, é a direção no sentido de uma fonte de centelha de um sistema OES. A primeira face 40 se estende entre a extremidade de imersão e a extremidade oposta do alojamento 30. De maneira mais particular, a primeira face 40 se estende em um primeiro plano AF a partir da primeira extremidade 16 em direção à segunda extremidade 18 da câmara de amostragem 3. Na segunda extremidade 18 da câmara de amostragem 3, é provida uma entrada de gás 33 que está de maneira preferida inteiramente contida dentro do alojamento 30. A entrada de gás 33 recebe o acoplador 2 (conforme mostrado na figura 1 ou 3) o qual, conforme descrito aqui, é vedado no alojamento 30 de um modo substancialmente à prova de gás pelo adesivo 26 (vide a figura 3).
[0072] Com referência às figuras 4 e 6, as porções da primeira face 40 são extraídas para formar diferentes regiões ou zonas da câmara de amostragem 3 para ventilação e coleta de metal fundido. De maneira mais particular, a primeira face 40 do alojamento 30 inclui várias depressões que formam conjuntamente a cavidade da amostra da câmara de amostragem 3 como se segue: uma primeira região 34 próxima à primeira extremidade 16 da câmara de amostragem 3 e em comunicação direta com o canal de influxo 7, uma segunda região 35 sobrepondo a 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 entrada de gás 33. A entrada de gás 33 (e, desse modo, o acoplador 2) e o canal de influxo 7 são dispostos no alojamento 30 para que eles estejam em comunicação direta e alinhados com a cavidade da amostra da câmara de amostragem 3. De maneira mais particular, a entrada de gás 33 e o canal de influxo 7 se estendem preferidamente paralelos à cavidade da amostra da câmara de amostragem 3 e de maneira mais preferida, a entrada de gás 33 e o canal de influxo 7 se estendem ao longo de um eixo geométrico longitudinal comum X da cavidade da amostra da câmara de amostragem 3.
[0073] Com referência à figura 6, a quarta região 38 é um volume de conexão definido por uma indentação ou depressão formada na primeira face 40 do alojamento 30 da câmara de amostragem 3. O volume de conexão 38 possui desse modo uma extremidade aberta 38a na primeira face 40. O volume de conexão 38 está em comunicação gasosa com a entrada de gás 33. Como o metal fundido generalmente se solidifica na terceira região 36, conforme descrito aqui, o volume de conexão 38 generalmente não é considerado como parte da cavidade do alojamento de amostra para receber metal fundido.
[0074] A terceira região 36 é uma zona de ventilação que está em comunicação gasosa com o volume de conexão 38. A zona de ventilação 36 é definida por uma indentação ou depressão formada na primeira face 40 do alojamento 30. Desse modo, a zona de ventilação 36 possui uma extremidade aberta 36a na primeira face 40 e uma extremidade inferior oposta e fechada 36b. A linha central da zona de ventilação 36 se alinha de maneira preferida com a segunda região 35 e o acoplador de gás 2.
[0075] A segunda região 35 é uma zona de análise. A zona de aná lise 35 é definida por uma indentação alongada ou depressão formada na primeira face 40 do alojamento 30. A zona de análise 35 possui desse modo uma extremidade aberta 35a na primeira face 40 e uma extremidade inferior fechada e parcialmente oposta 35b. De maneira mais particular, a barreira física da extremidade inferior fechada 35b se estende apenas ao longo de uma porção do comprimento da zona de análise 35.
[0076] Em uma modalidade, as extremidades opostas (ou seja, a extremidade principal e a extremidade secundária em termos de direção de imersão I) da zona de análise 35 são arredondadas para facilitar a usinagem. No entanto, será compreendido por aqueles versados na técnica que as extremidades podem ter qualquer formato.
[0077] Uma porção da zona de análise 35 se sobrepõe à primeira região 34 da câmara de amostragem 3. De maneira mais particular, a extremidade principal da zona de análise 35 (ou seja, a extremidade principal da zona de análise 35 próxima à extremidade de imersão 16 da câmara de amostragem 3) se sobrepõe e está em comunicação direta com a primeira região 34 (vide a figura 6). Desse modo, a porção da zona de análise 35 que se sobrepõe à primeira região 34 não é fisicamente limitada pela extremidade inferior fechada 35b. A primeira região 34 é uma zona de distribuição que está em comunicação direta com o canal de influxo 7. De maneira mais particular, o metal fundido é introduzido diretamente dentro da zona de distribuição 34 a partir da segunda extremidade 22 do canal de influxo 7. Sendo assim, o canal de entrada 7 é posicionado de modo a estar em comunicação direta e fluida com a zona de distribuição 34 na direção paralela ao eixo geométrico longitudinal X.
[0078] Novamente, não há nenhuma delimitação física entre a zona de análise 35 e a zona de distribuição 34. No entanto, elas são consideradas zonas separadas em termos das dimensões prescritas para a prática da invenção. Em particular, a barreira imaginária entre a zona de análise 35 e a zona de distribuição 34, conforme indicado por uma linha pontilhada 35c na figura 6, é essencialmente uma extensão da extremidade inferior fechada 35b, ou seja, a barreira 35c entre a zona de análise 35 e a zona de distribuição 34 se situa no mesmo plano que a extremidade inferior fechada 35b. É preferível que a zona de análise 35 tenha uma profundidade uniforme sobrepondo a zona de distribuição 34, conforme discutido em mais detalhes aqui.
[0079] O volume de conexão 38, a zona de ventilação 36, a zona de análise 35 e a zona de distribuição 34 formam conjuntamente 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 conjuntamente a cavidade que recebe o metal fundido, ou seja, a cavidade da amostra na qual o metal fundido (e, de maneira mais particular, aço fundido ou ferro fundido) é introduzido ao longo do eixo geométrico longitudinal X, coletado, subsequentemente solidificado para formar a 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.
[0080] Com referência às figuras 4 e 6, a primeira face 40 do aloja mento 30 inclui uma porção elevada 39 que abrange as depressões do volume de conexão 38, a zona de ventilação 36, a zona de análise 35 e a zona de distribuição 34. De maneira mais particular, a porção elevada, aqui referida como a crista 39, circunda perifericamente o total do volume de conexão 38, da zona de ventilação 36, da zona de análise 35 e da zona de distribuição 34. A borda superior ou distal 39a da crista 39 tem preferidamente uma altura de 0,2 mm a 0,5 mm e de maneira mais preferida, 0,3 mm, em relação ao restante da primeira face 40 (ou seja, em relação ao primeiro plano AF). Desse modo, a borda distal 39a da crista periférica 39 se situa em um segundo plano AP, o qual é espaçado do primeiro plano AF da primeira face 40. O segundo plano AP é referido aqui como o plano de análise. Quando a câmara de amostragem 3 é enchida com metal, a superfície analizável AS da amostra de metal so-lidificado AS se situa no plano de análise AP, conforme descrito aqui em mais detalhes.
[0081] Com referência às figuras 5-5A, a placa de cobertura 32 não precisa ser formada pelo menos material que o alojamento 30. Ao contrário do alojamento 30, a placa de cobertura 32 não tem que ser formada por um material que seja um bom condutor elétrico. Por exemplo, a placa de cobertura 32 pode ser formada por sílica fundida ou um material cerâmico refratário. De maneira preferida, no entanto, a placa de cobertura 32 é formada pelo mesmo material que o alojamento 30.
[0082] De maneira preferida, para tornar sua montagem prática, 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 comprimento maiores ou menores que o alojamento 30.
[0083] A placa de cobertura 32 possui um primeiro lado ou face oposta 44 e um segundo lado ou face oposta 46. A placa de cobertura 32 possui de maneira preferida uma espessura entre 1 mm e 5 mm se estendendo a partir da primeira face 44 até a segunda face 46. A primeira face 44 da placa de cobertura 32 é configurada para facear o alojamento 30 e, de maneira mais particular, a primeira face 40 do alojamento 30, na configuração montada da câmara de amostragem 3. Um elemento de vedação 31 é provido na primeira face 44 da placa de cobertura 32 de modo a ficar posicionado entre o alojamento 30 e a placa de cobertura 32 na configuração montada da câmara de amostragem 3. O elemento de vedação 31 é preferidamente um elemento de vedação de gás. De maneira mais particular, o elemento de vedação 31 é uma gaxeta. A gaxeta 31 é preferidamente dimensionada de modo a abranger ou circundar a crista 39 na configuração montada da câmara de amostragem 3. A gaxeta 31 pode ser de qualquer formato. De maneira preferida, no entanto, a gaxeta 31 é configurada no mesmo formato que a crista 39 da primeira face 40 do alojamento 30.
[0084] Em uma modalidade, a gaxeta 31 é preferidamente formada por silicone ou qualquer polímero similar. Será compreendido por aqueles versados na técnica que a gaxeta 31 pode ser formada por qualquer material capaz de prover uma vedação à prova de gás entre a placa de cobertura 32 e o alojamento 30. Após o material da gaxeta 31 ser aplicado à primeira face 44 da placa de cobertura 32, a gaxeta 31 é deixada para secar antes que a placa de cobertura 32 seja montada com o alojamento 30 e presa pelo grampo 4, garantindo desse modo que a gaxeta 31 não possa aderir ao alojamento 30.
[0085] Será compreendido por aqueles versados na técnica que a gaxeta 31 pode ser alternativamente formada como uma argola ou a partir de um material plano de gaxeta sem desviar-se do escopo da invenção. Por exemplo, em outra modalidade, a gaxeta 31 é uma película de plástico aplicada como uma gaxeta plana. Por exemplo, a gaxeta plana pode ser formada por uma fita de proteção de superfície, produto, número 4011a, fabricado pela empresa 3M®, de maneira preferida, tendo uma espessura de 0,04 a 0,1 mm.
[0086] Na configuração montada da câmara de amostragem 3, con forme mostrado na figura 6, a placa de cobertura 32 e o alojamento 30 são montados juntos ao longo do plano de análise AP para formar a cavidade da amostra que inclui a zona de distribuição 34, a zona de análise 35 e a zona de ventilação 36. De maneira mais particular, a placa de cobertura 32 repousa sobre a crista 39 do alojamento 30 (ou seja, no plano de análise AP) e a gaxeta 31 contata a primeira face 40 do alojamento 30 para que a gaxeta 31 possa circundar ou abranger a crista 39. De maneira mais particular, na configuração montada da câmara de amostragem 3, a placa de cobertura 32 encontra-se nivelada com a crista 39 no plano de análise AP e é vedada à primeira superfície 40 do alojamento 30 em um encaixe do tipo gaxeta devido à vedação da ga- xeta 31 contra a primeira superfície 40.
[0087] Desse modo, a placa de cobertura 32 fecha a cavidade da amostra da câmara de amostragem 3. Novamente, a cavidade da amostra da câmara de amostragem 3 é o volume no qual o metal fundido é introduzido ao longo do eixo geométrico longitudinal X a partir do canal de influxo 7, coletado e em sequência, rapidamente resfriado para formar a amostra de metal solidificado S e, de maneira mais particular, tira de amostra de aço solidificado S. Sendo assim, apenas duas aberturas são formadas na câmara de amostragem montada 3, a saber, a primeira abertura 20 em comunicação com o canal de influxo 7 e a abertura da entrada de gás 33 em comunicação com o acoplador 2. Nenhuma porção da placa de cobertura 32 contribui para o volume da amostra recuperada de metal solidificado. A superfície de análise da amostra de metal solidificado S alojada com a cavidade da amostra se situa no plano de análise AP. Além disso, a primeira abertura 20 e o canal de influxo associado 7, e a entrada de gás 33 e o acoplador 2 associado estão espaçados uns dos outros e não cruzam o plano de análise AP.
[0088] A seguir, o comprimento L de cada zona 34, 35, 36 será des crito em termos da dimensão paralela e alinhada com o eixo geométrico longitudinal X da cavidade da amostra, a largura W de cada região 34, 35, 36 será descrita em termos da dimensão perpendicular ao eixo geométrico longitudinal X; e a profundidade D de cada zona 34, 35, 36 será descrita em termos da dimensão perpendicular ao eixo geométrico longitudinal X e perpendicular à dimensão de largura. De maneira mais particular, a profundidade de cada zona 34, 35, 36 é medida a partir de um ponto ao longo do plano de análise AP até a extremidade ou barreira inferior de cada zona 34, 35, 36, visto que a cavidade da amostra 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.
[0089] As dimensões de comprimento L, largura W e profundidade D são mais claramente mostradas na figura 4, na figura 6 e na figura 11. A dimensão de área transversal, discutida aqui, é equivalente à dimensão de largura W multiplicada pela dimensão de profundidade D (vide a figura 11).
[0090] A zona de análise 35 possui uma largura WA entre 8 e 12 mm, de maneira preferida, de 10 mm. O comprimento LA da zona de análise 35, a qual se estende a partir da extremidade principal até a extremidade secundária (a extremidade secundária da zona de análise que corresponde à extremidade principal da zona de ventilação 36), é de 25 a 35 mm, de maneira preferida, de 30 mm. A profundidade AD da zona de análise 35 se estende a partir de um ponto ao longo do plano de análise AP até a extremidade inferior fechada 35b e a barreira 35c (ou seja, a base da depressão). A profundidade AD da zona de análise 35 é maior que 1,5 mm e menor que 3 mm, de maneira preferida, 2 mm. Se a profundidade AD da zona de análise 35 fosse 1,5 mm ou menos, então a amostra de aço solidificado resultante S não seria homogênea conforme exigido. Ou seja, a profundidade AD de 1,5 mm a 3 mm da zona de análise 35 é um aspecto crucial da invenção.
[0091] Em uma modalidade, a largura WA da zona de análise 35 se afila ligeiramente ao longo do eixo geométrico longitudinal X para que a área transversal da zona de análise 35 (ou seja, a área transversal da zona de análise 35 tirada ao longo do plano perpendicular ao eixo geométrico longitudinal X conforme mostrado na figura 11) esteja o mais próximo da extremidade de imersão 16 da câmara de amostragem 3 e se afile ligeiramente em direção à zona de ventilação 36. De maneira mais particular, as paredes que definem a largura da zona de análise 35 (ou seja, as paredes que se estendem de modo perpendicular à primeira face 40) são ligeiramente afiladas na direção do eixo geométrico longitudinal X para que a largura da zona de análise 35 esteja em seu grau máximo no fim da zona de distribuição e diminua na direção do eixo geométrico longitudinal X em direção à zona de ventilação 36. Sendo assim, a zona de análise 35 pode acomodar o encolhimento do metal fundido em solidificação sem desfazer a tensão sobre a fina seção transversal da amostra de metal solidificado S.
[0092] A área transversal do canal de influxo 7, que é a seção trans versal do canal de influxo 7 tirada ao longo do plano perpendicular ao eixo geométrico longitudinal X conforme mostrado na figura 11, é dependente da área transversal da zona de análise 35 e da zona de distribuição 34. De maneira preferida, a área transversal do canal de influxo 7 está entre 0,5 e 2 vezes o tamanho da área transversal da zona de análise 35. De maneira mais particular, a proporção do canal de influxo 7 e a zona de análise 35 é maior que 0,5 e menor que 2. De maneira preferida, a área transversal do canal de influxo 7 está entre 0,20 e 0,70 vez a maior área transversal da zona de distribuição 34 e desse modo, diminui a velocidade de entrada exigida para a mistura do metal, o que inclui a incorporação de quaisquer desoxidantes. De maneira mais preferida, a área transversal do canal de influxo 7 é 0,55 vez o tamanho da maior área transversal da zona de distribuição 34. Se a área transversal do canal de influxo 7 for pequena demais (ou seja, menos que 0,5 vez o tamanho da área transversal da zona de análise 35 e/ou menos que 0,20 vez o tamanho da maior área transversal da zona de distribuição 34), então não haverá desaceleração suficiente do metal fundido de entrada para que se efetue uma ótima mistura dos desoxidantes e se reduza o fluxo turbulento, o que resultará em um enchimento insatisfatório. Se a área transversal do canal de influxo 7 for grande demais (ou seja, maior que 2 vezes o tamanho da área transversal da zona de análise 35 e/ou maior que 0,70 vez o tamanho da maior área transversal da zona de distribuição 34), então a zona de distribuição 34, quando enchida, adicionará calor considerável à amostra de metal fundido, o qual deve ser removido por uma quantidade maior de massa do alojamento 30, se distanciando ainda mais, portanto, de uma solução econômica.
[0093] A zona de distribuição 34, conforme descrito anteriormente, se situa embaixo da zona de análise 35 e, portanto, não influencia o comprimento global LA da zona de análise 35. O volume da zona de distribuição 34 é limitado pela zona de análise 35 e, de maneira mais particular, pela barreira 35c, em sua extremidade superior, bem como por suas paredes laterais opostas 34a, 34b e sua superfície inferior 34c (vide a figura 11). As paredes laterais 34a, 34b são substancialmente perpendiculares ao plano de análise AP. A largura WDda zona de distribuição 34 (ou seja, a distância que se estende pelas paredes laterais 34a, 34b) de maneira preferida também não excede a largura WA da zona de análise 35 e preferidamente, não é menor que o diâmetro interno do canal de influxo 7. De maneira preferida, a largura WDda zona de distribuição 34 é igual ao diâmetro interno do canal de influxo 7. Uma primeira porção da superfície inferior 34c (ou seja, 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 por-ção da superfície inferior 34c é angulada e, de maneira mais particular, se estende de modo ascendente em um ângulo α e cruza com a extremidade inferior fechada 35b da zona de análise 35 em um ângulo α entre 40o e 90o, de maneira preferida, 60o. A zona de distribuição 35 termina nessa interseção. Sendo assim, a profundidade da zona de distribuição 34 diminui na direção de fluxo do metal fundido a partir do canal de influxo 7 no sentido do acoplador de gás 2.
[0094] A profundidade DV da zona de ventilação 36 é de aproxima damente + 0,1 mm, o comprimento LV da zona de ventilação 36 é de aproximadamente 5 mm e a largura WV da zona de ventilação 36 é pre- feridamente igual ou menor que a largura WA da zona de análise 35. A profundidade DV da zona de ventilação 36 está em seu grau máximo na extremidade próxima à extremidade de imersão 16 da câmara de amostragem 3. Ou seja, a profundidade DV da zona de ventilação 36 diminui ligeiramente a partir da direção de imersão I no sentido do volume de conexão 38. De maneira mais particular, uma redução gradual na profundidade DV da zona de ventilação 36 a partir da extremidade secundária da zona de análise 35 até o fim da zona de ventilação 36 a partir de 1 mm a 0,1 mm é preferida.
[0095] Não há nenhum aumento na largura da cavidade após o fim da zona de distribuição até o acoplador de gás 2 ou aumento nas dimensões de profundidade da cavidade da amostra na direção de fluxo do metal fundido a partir do canal de influxo 7 em direção ao acoplador de gás 2 para que o metal reduzido durante sua solidificação possa se mover livremente em direção ao canal de influxo 7.
[0096] A área transversal da zona de análise 35 (ou seja, a largura WA da zona de análise 35 multiplicada pela profundidade AD da zona de análise 35) está entre 2,5 e 10 vezes o tamanho da área transversal da zona de ventilação 36 (ou seja, 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 está entre 2 e 8 mm2.
[0097] As figuras 8-9A mostram uma câmara de amostragem alter nativa, a qual é essencialmente igual à câmara de amostragem 3, exceto por determinadas diferenças nas configurações do alojamento 60 e da placa de cobertura 62, conforme discutido aqui a seguir. 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, os quais são iguais ao volume de conexão 38, à zona de ventilação 36, à zona de análise 35 e à zona de distribuição 34, respectivamente, do alojamento 30. O alojamento 60 também é provido com uma entrada de gás 63 em uma extremidade, similar à entrada de gás 33 da câmara de amostragem 3, e um canal de influxo 67, similar ao canal de influxo 7 da câmara de amostragem 3. O alojamento 60 também possui um primeiro lado ou face oposta 70 que é uma face de análise e que se estende em um primeiro plano AF, e uma segunda face oposta 72. Ao contrário do alojamento 30, o alojamento 60 não inclui uma crista elevada (ou seja, a crista elevada 39 do alojamento 30). Com referência às figuras 9-9A, a placa de cobertura 62 possui uma primeira face 74 configurada para facear o alojamento 60 na configuração montada da câmara de amostra. Uma gaxeta 61 é provida na primeira face 74 da placa de cobertura 62 de modo a ser posicionada entre o alojamento 60 e a placa de cobertura 62 na configuração montada da câmara de amostra. Ao contrário da placa de cobertura 32 da câmara de amostragem 3, a placa de cobertura 62 também inclui uma porção central elevada 69 se estendendo a partir de sua primeira face 74. A porção central elevada 69 possui uma altura entre 0,2 mm e 0,5 mm, de maneira preferida 0,3 mm. A gaxeta 61 circunda ou abrange a porção central elevada 69.
[0098] Na configuração montada da câmara de amostra, a porção central elevada 69 da placa de cobertura 62 encontra-se nivelada com o alojamento 60, com a gaxeta 61 vedando a primeira face 70 do alojamento 60. Desse modo, a placa de cobertura 62 fecha o volume aberto da câmara de amostragem extraído 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. Nesta modalidade, o plano de análise é igual ao plano AF da face de análise.
[0099] Com referência à figura 10, é mostrada uma modalidade al ternativa da câmara de amostragem 3, 3’ que também inclui um desoxidante na forma da tira 71. Vários numerais de referência utilizados para descrever a câmara de amostragem 3 mostrada na figura 6 são repetidos na figura 10, mas não são repetidos aqui na discussão da figura 10, visto que eles identificam os mesmos componentes já descritos em relação à figura 6. O desoxidante é preferidamente alumínio, mas pode ser alternativamente zircônio, titânio ou outros desoxidantes conhecidos na técnica. A largura e a espessura da tira de desoxidante 71 são aproximadamente 2 mm e 0,1 mm, respectivamente. A tira de desoxidante 71 é ancorada no canal de influxo 7 em sua segunda extremidade 22 oposta à direção de imersão I por uma dobra 73 sobre a segunda extremidade 22 do canal de influxo 7, resistindo desse modo à força do gás de purga para injetar a tira de desoxidante de metal 71 dentro do banho fundido. O comprimento da tira de desoxidante de metal 71 é preferida- mente tão longa quanto o comprimento do canal de entrada 7 que é delimitado pelo cabeçote de medição 5. A porção 72 da tira de desoxidante de metal 71 localizada no canal de influxo 7 é preferidamente girada em pelo menos 90o de modo a posicionar sua largura perpendicular à parede do canal de influxo 7.
[00100] A recuperação da amostra de metal fundido da invenção, de maneira preferida, de uma amostra de aço ou ferro fundido, que é adequada para análise usando-se um OES a partir do banho de metal fundido é executada por meio do procedimento a seguir. A sonda 10 é pneumaticamente acoplada ao suporte de sonda com o simples conector de encaixe, desencaixe 23. O conector 23 pode ser diretamente preso à câmara de amostragem 3 pelo acoplador 2 ou unido a uma distância por uma linha pneumática. O fechamento do circuito de gás provê uma leve sobrepressão de gás inerte de purga. Usando-se o suporte de sonda para a obtenção de vantagem mecânica, a sonda 10 é imersa em um banho de metal fundido e permanece a uma distância predeterminada embaixo da superfície do metal por uma duração especificada. Durante essa imersão, a capa protetora 9 do cabeçote de medição 5, a qual é projetada para resistir à destruição enquanto passa através da escória que bóia sobre a superfície do metal, derrete, expondo desse modo a capa protetiva menor 8 do canal de influxo 7. Como a primeira tampa de proteção 4 também derrete subsequentemente, a sobrepres- são de gás inerte é liberada e o gás inerte de purga flui a partir do suporte de sonda através do conector de gás 23 (se presente) e do acoplador 2 para dentro do volume de conexão 38, da zona de ventilação 36, da zona de análise 35, da zona de distribuição 34 que subjaz na zona de análise 35 e o volume interno 7a do canal de influxo. O conector de gás 23 (se presente) e o acoplador 2 são aderidos ao alojamento 30 de um modo substancialmente à prova de gás pelo adesivo 26, e o canal de influxo 7 é aderido ao alojamento 30 de um modo substancialmente à prova de gás pelo adesivo 27. De maneira mais particular, a segunda extremidade 22 do canal de influxo 7 está inteiramente contida dentro do alojamento 30 e aderida ao mesmo de um modo substancialmente à prova de gás pelo adesivo 27.
[00101] Esse gás de purga remove a atmosfera ambiente potencialmente oxidante formada inicialmente dentro da câmara de amostragem 3 e continua fluindo por mais alguns segundos, o que permite que os resíduos da segunda capa protetiva 9 e qualquer escória que tenha sido arrastada junto ao cabeçote de medição 5 sejam enxaguados. As válvulas pneumáticas são então comutadas momentaneamente a partir do modo de purgo para o de exaustão ou vácuo, para que a direção do gás de purga seja invertida para remover a sobrepressão, de maneira parti- cula, permitindo que o excesso de pressão dentro da câmara de amostragem 3 seja evacuado pela rota inversa, conforme mencionado acima e saia da câmara de amostragem 3. Com isso, o metal fundido do banho de metal fundido (não mostrado) entra, enche o canal de influxo 7 e desagua a partir do volume 7a do canal de influxo 7 dentro da zona de distribuição 34 da câmara de amostragem 3. O metal fundido é então introduzido na zona de análise 35, a qual sobrepõe a zona de distribuição 34 e enche a zona de análise 35. A porção do metal fundido continua fluindo em direção ao acoplador 2 na segunda extremidade da câmara de amostragem 3, enchendo desse modo pelo menos parcialmente ou até mesmo completamente a estreita zona de ventilação 36. O suporte de sonda se move então na direção oposta removendo a câmara de amostragem enchida do banho fundido. Uma pessoa versada na técnica irá reconhecer que a descrição básica do suporte de sonda, das válvulas pneumáticas e dos comutadores necessários para a execução de amostragem pneumaticamente assistida são conhecidos na técnica e não fazem parte da presente invenção.
[00102] O metal fundido recuperado de tamanho reduzido é arrefecido pelo alojamento 30 e pela placa de cobertura 32, mesmo quando a sonda de medição é removida do contêiner de processamento. A taxa de extração térmica da amostra fundida resfria o metal fundido a partir de temperaturas tão altas quanto 1750°C a 100°C ou em temperatura ambiente dentro de um minuto, o que essencialmente dispensa todo o resfriamento exigido na amostragem convencional e permite uma des- moldagem imediata sem o potencial de oxidação da superfície, o que normalmente ocorreria com a exposição de uma superfície metálica quente a uma atmosfera que contém oxigênio.
[00103] O formato levemente afilado da zona de ventilação 36 promove o arrefecimento do metal fundido antes que ele chegue ao acoplador de gás 2 e garante que a amostra de metal solidificado possa encolher em direção à zona de análise 35. De maneira mais particular, o metal fundido que enche a zona de ventilação 36 preferidamente congela na zona de ventilação 36 por completo antes de chegar ao volume de conexão 38.
[00104] O rápido arrefecimento do metal fundido coletado na câmara de amostragem 3 é obtido principalmente devido à relação entre a massa da câmara de amostragem 3 (ou seja, a massa da placa de cobertura 32 mais a massa do alojamento 30) e o volume do metal fundido coletado que é convertido em massa. No caso do aço fundido que possui uma densidade de fusão de aproximadamente 7 g/cm3, ou no caso do ferro fundido com uma densidade de fusão de aproximadamente 6,8 g/cm3, a proporção de massa da câmara de amostragem 3 e de massa do metal fundido coletado dentro da câmara de amostragem 3 (calculada com base no volume coletado da mesma) está preferidamente na faixa de 9 a 12, de maneira mais preferida, 10, de modo a garantir uma superfície de análise AS livre de óxido.
[00105] Desse modo, embora os vácuos internos da zona de análise 35, da zona de ventilação 36 e da zona de distribuição 34 devam satisfazer a critérios dimensionais específicos, as dimensões globais da câmara de amostragem 3 (composta pela placa de cobertura 2 e pelo alojamento 30) também devem satisfazer a determinados critérios para a obtenção da relação de massa desejada entre a massa da câmara de amostragem 3 e a massa do metal fundido coletado dentro da câmara de amostragem 3. Uma pessoa versada na técnica entenderia que a largura, profundidade e/ou comprimento globais do alojamento 30 ou da placa de cobertura 32 podem ser ajustados conforme necessário para aumentar ou diminuir a massa do alojamento 30, sem mudar os vácuos internos necessários para a criação da cavidade da amostra.
[00106] Em particular, assim que todas as folgas são feitas nos diâmetros externos tanto da segunda extremidade 22 do canal de influxo 7 quanto do acoplador de gás 2, para que ambos estejam inteiramente contidos dentro do alojamento de amostra, uma ou mais dimensões do alojamento 30 podem ser facilmente ajustadas para atender à exigência de proporção de massa, de modo que a massa da câmara de amostragem 3 (onde a placa de cobertura 32 perfaz de 10 a 20% de a massa da câmara de amostragem 3) esteja entre 9 e 12 vezes, de maneira preferida, 10 vezes, a massa da amostra de metal S.
[00107] De maneira preferida, o metal fundido congela na zona de análise 35 contra a placa de cobertura 32 e, de maneira mais particular, contra a primeira superfície 44 da placa de cobertura 32, formando desse modo a superfície de análise AS da amostra S que é a superfície configurada para ser posicionada virada para baixo no estágio de es- pectografia de emissão óptica durante a análise da amostra S. A superfície de análise AS se estende no plano onde a primeira face 44 da placa de cobertura 32 contata diretamente a superfície formada pela crista 39 (ou seja, o plano de análise AP). Por exemplo, na modalidade das figuras 1-7A, a superfície de análise AS se estende no mesmo plano que a crista 39 do alojamento 30, a saber, no plano de análise AP. De maneira mais particular, tanto a superfície de análise AS da amostra de metal solidificado S que toca a primeira superfície 44 da placa de cobertura 32 quanto a crista do metal 39 em contato com a primeira superfície 44 da placa de cobertura 32 se estendem no plano de análise AP para ajudar a fechar a abertura do OES. Na modalidade das figuras 8-8A, discutida em mais detalhes aqui, a superfície de análise AS se estenderia no plano onde a porção central elevada 69 da placa de cobertura 62 encontra-se nivelada com a primeira face 70 do alojamento 60.
[00108] Quando o metal fundido congela na câmara de amostragem 3 dessa maneira, a amostra de metal solidificado S é formada inseparavelmente do alojamento 30. O cabeçote de medição 5 é facilmente fragmentado, permitindo assim a remoção da câmara de amostragem 3 de dentro do tubo carreador 1 na direção de imersão progressiva I. O clipe 4 que retém a câmara de amostragem com duas partes 3 é removido. Ao contrário dos dispositivos de amostragem convencionais, a amostra S permanece presa ao alojamento de amostra 30. Portanto, o termo “amostra”, quando se referir aqui ao cupon de metal entregue ao OES, significa uma combinação inseparável da amostra solidificada recuperada e do alojamento de amostra 30.
[00109] A amostra S é então entregue ao OES por um meio convencional e diretamente analisada pelo OES sem preparação de superfície. O arrefecimento rápido da amostra S evita a oxidação de superfície normalmente encontrada durante a etapa de desmoldagem. Isso elimina a necessidade de retificação mecânica e facilita a rápida análise da amostra S e o envio dos resultados químicos para a etapa de processamento de metal que aguarda esses resultados. Em função de o canal de influxo 7 e a entrada de gás 33 (bem como o acoplador de gás 2) estarem situados dentro do alojamento 30 espaçados um do outro e, de maneira mais particular, abaixo do plano de análise (bem como abaixo da face de análise 40), em vez de estendidos em ambos os lados, conforme é normalmente encontrado na técnica anterior, moldes do tipo Clamshell onde esses componentes repousam ao longo da linha de divisão do molde, não é necessário remover o canal de influxo 7 e o acoplador de gás 2 de dentro do alojamento 30 para se obter uma superfície livre de óxido, permitindo desse modo a criação da amostra de metal solidificado que pode ser diretamente disposta em um OES sem preparação (ou seja, análise livre de preparação). Ou seja, nenhuma parte do canal de influxo 7 e da entrada de gás 33/acoplador de gás 2 cruza o plano de análise AP para que o canal de influxo 7 e a entrada de gás 33 /acopla- dor de gás 2 não interfira no plano de análise AP.
[00110] A inseparabilidade da amostra S e do alojamento 30 que resulta em uma extensão do alojamento 30 em ambos os lados do metal solidificado (ou seja, na crista 39) ao longo do plano de análise provê múltiplos aprimoramentos em relação à técnica anterior. Amostras convencionais da técnica anterior cobrem completamente a abertura de análise do OES e, desse modo, possuem um tamanho de amostra contendo mais material do que o necessário para uma amostra de metal aceitável. Durante o OES, a centelha não deve pular no material de beira do estágio de amostra do OES, por isso, essa abertura é propositalmente bem larga, conforme previamente descrito. O gás inerte é purgado dentro da câmara de centelha durante a análise para que os vazamentos entre a amostra S a ser analisada e o estágio do espectôme- tro não sejam tolerados.
[00111] A presente invenção utiliza a inseparabilidade da amostra S e do alojamento 30 para também prover uma porção da superfície do alojamento 30 para cobrir a abertura de análise. O alojamento do amostrador 30 que se estende perpendicular ao eixo geométrico de alongamento permite que uma zona de análise seja apenas ligeiramente mais larga do que a área de queima da centelha do OES. Em função dessa extensão do plano de análise AP pelo alojamento do amostrador 30, o volume do metal fundido que enche a zona de análise 35 do alojamento do amostrador 30 pode ser muito menor. Esse volume reduzido se traduz na diminuição da entrada de calor para que o calor do metal fundido que enche a zona de distribuição 34, zona de análise 35 e a zona de ventilação 36 seja substancialmente menor que nos dispositivos da técnica anterior e, portanto, possa ser rapidamente arrefecido para a obtenção de uma amostra de metal não segregada.
[00112] Com referência às figuras 7-7A, é mostrada uma câmara de amostragem desmontada 3. De maneira mais particular, as figuras 7-7A mostram o alojamento 30 que contém a amostra de metal solidificado S inseparavelmente contido em si com a placa de cobertura 32 não mostrada por ter sido desmontada do alojamento 30. O alojamento 30 que contém a amostra de metal solidificado S, na forma mostrada nas figuras 7-7A, pode ser usado para análise direta efetuada pelo OES. A superfície de análise AS compreende a superfície da porção 55 da amostra S formada na zona de análise 35, a qual encontra-se acima da zona de distribuição e enchimento de metal 34. A porção remanescente 56 da amostra S que se estende a partir de e contígua com a zona de análise porção 55 é composta pelo metal que fluiu para dentro da zona de ventilação 36 e se solidificou na mesma e, como um último recurso, pos-sivelmente pelo volume de conexão 38. De maneira preferida, no entanto, para garantir que a proporção desejada entre comprimento e profundidade (L/D) de todos os segmentos da cavidade da amostra seja obtida, conforme discutido em mais detalhes aqui, nenhum metal fundido flui dentro do volume de conexão 38. Desse modo, a porção remanescente 56 da amostra S pode incluir irregularidades, tais como a estrutura irregular 58, a qual não influencia a análise subsequente do OES. A superfície de análise AS se situa no plano de análise AP e não há nenhuma parte ou material aderente estranho que possa interromper o plano de análise AP.
[00113] As várias zonas 34, 35, 36 da câmara de amostragem 3, conforme discutido acima, correspondem às diferentes porções da amostra de metal solidificado S formadas na câmara de amostragem 3. Sendo assim, as dimensões da zona de ventilação 36, da zona de análise 35 e da zona de distribuição 34 correspondem às dimensões de várias porções da amostra de metal solidificado S formadas nas mesmas. Por exemplo, a profundidade de cada uma das zonas 36, 35, 34 corresponde à espessura de uma porção correspondente da amostra de metal solidificado S. De maneira particular, a proporção de comprimento L e profundidade D (L/D) de cada zona 34, 35, 36 (e desse modo, a proporção correspondente dos vários segmentos da amostra S) é um parâmetro crucial da invenção. Em particular, a zona de distribuição 34, a zona de análise 35 e a zona de ventilação 36 são preferidamente estruturadas como uma pluralidade de segmentos contíguos que se estende próxima à extremidade de imersão 16 até a extremidade oposta 18. Cada segmento possui uma proporção de comprimento e profundidade (L/D). As proporções L/D dos segmentos aumentam sucessivamente à medida que a distância a partir da primeira abertura 20 aumenta. Ou seja, a proporção L/D de um segmento é maior que a proporção L/D de um segmento adjacente precedente de igual comprimento na direção a partir da extremidade de imersão 16 no sentido da extremidade oposta 18. Isso significa que a espessura da amostra resultante S diminui nessa mesma direção de um segmento para o próximo (ou seja, na direção de fluxo).
[00114] Com todas as geometrias básicas das várias zonas 34, 35, 36 da câmara de amostragem 3 sendo calculadas conforme discutido acima e usando-se uma seleção econômica dos parâmetros do modelo, o parâmetro crítico da proporção L/D pode ser satisfeito, sabendo-se que em cada seção transversal de qualquer uma das zonas ou segmentos supracitados, o alojamento da câmara de amostragem 30 facilita a solidificação da amostra de metal S sem variações (de maneira particular, aumentos) na dimensão de profundidade D da cavidade da amostra na direção ao longo do eixo geométrico longitudinal X, começando a partir do canal de influxo 7 e se estendendo até o acoplador de gás 2, bem como na dimensão de espessura da amostra S na mesma direção.
[00115] Para evitar a formação de rachaduras na amostra S durante sua solidificação e resfriamento até a temperatura ambiente, a soma da proporção L/D de todos os segmentos da cavidade da amostra, conforme discutido em mais detalhes aqui, ao longo do comprimento total da cavidade da amostra (ou seja, o comprimento LA da zona de análise 35 mais o comprimento LV da zona de ventilação 36), dividida pela profundidade média D dos segmentos correspondentes (ou seja, da proporção L/D) deve ser maior que 25. Ou seja, a soma da proporção L/D de cada um dos segmentos individuais da cavidade da amostra deve ser maior que 25. A proporção L/D dos segmentos individuais pode ser selecionada como segmentos igualmente espaçados ou agrupamentos organizados, contanto que o comprimento total Lda cavidade da amostra seja considerado. De maneira preferida, a proporção L/D de cada segmento individual aumenta na direção a partir da extremidade de imersão e do canal de influxo 7 em direção ao acoplador de gás 2 (ou seja, a profundidade da cavidade da amostra e de modo correspondente, a espessura da amostra S diminui).
[00116] Para melhor explicar a proporção L/D, a figura 12 mostra a pluralidade de segmentos da cavidade da amostra que inclui a zona de distribuição 34, a zona de análise 35 e a zona de ventilação 36. Para fins de cálculo da proporção total L/D, a cavidade da amostra (e, portanto, também a amostra S) pode ser segmentada como se segue, mas também pode ser segmentada de outro modo.
[00117] Um primeiro segmento S1 da cavidade da amostra compreende uma primeira porção da zona de análise 35 e uma primeira porção 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 da zona de distribuição 34 próximo ao canal de influxo 7 até um primeiro ponto intermediário 84. O primeiro ponto intermediário 84 corresponde a um ponto no alojamento 30 logo antes da superfície inferior 34c da zona de distribuição 34 começar a se angular para cima em direção à zona de ventilação 36. Em geral, o comprimento LS1 do primeiro segmento S1 é igual ou menor ao diâmetro e, de maneira mais particular, ao diâmetro interno do canal de influxo 7. De maneira mais preferida, o comprimento LS1 do primeiro segmento S1 é igual ao raio do canal de influxo 7. A profundidade do primeiro segmento S1 é a soma das profundidades das porções correspondentes da zona de análise 35 e da zona de distribuição 34 nas quais o primeiro segmento S1 foi formado. A profundidade da zona de distribuição 34 que corresponde ao primeiro segmento S1 é medida a partir da barreira 35c até a superfície inferior horizontalmente orientada 34c, e é igual ao diâmetro calculado do canal de influxo 7 mais 1 mm.
[00118] O segundo segmento S2 da cavidade da amostra compreende uma segunda porção da zona de análise 35 e uma segunda porção da zona de distribuição subjacente 34. O segundo segmento S2 possui um comprimento LS2 se estendendo a partir do primeiro segmento S1 e, de maneira mais particular, do primeiro ponto intermediário 84, até um segundo ponto intermediário 86 que corresponde a um ponto no alojamento 30 no qual a superfície inferior 34c cruza a extremidade inferior 35b da zona de análise 35. Visto que o ângulo de cruzamento é generalmente conhecido (por exemplo, o ângulo é preferidamente 60o), o comprimento LS2 do segundo segmento S2 pode ser calculado. A pro-fundidade do segundo segmento S2 é definida pela profundidade das porções correspondentes da zona de análise 35 e da zona de distribuição 34, onde D é considerada como a soma da maior profundidade na direção a partir da extremidade de imersão do segmento mais a maior profundidade na extremidade oposta à extremidade de imersão do segmento dividida por 2. Esse cálculo pode ser usado para todos os segmentos que apresentam uma variação de profundidade ao longo do seu comprimento.
[00119] O terceiro segmento S3 da cavidade da amostra compreende a porção remanescente da zona de análise 35 e possui um comprimento LS3 se estendendo a partir do segundo ponto intermediário 86 até um terceiro ponto intermediário 88 que corresponde ao fim da zona de análise 35 e ao começo da zona de ventilação 36 do alojamento 30. Em geral, o comprimento LS3 do terceiro segmento S3 pode ser facilmente calculado, visto que o comprimento global da zona de análise 35 é conhecido. O terceiro segmento S3 possui uma profundidade igual à profundidade da porção correspondente da zona de análise 35.
[00120] O quarto segmento S4 da cavidade da amostra compreende a zona de ventilação 36. A profundidade da zona de ventilação 36 foi escolhida para facilitar a usinagem, embora outra profundidade igualmente válida dentro da faixa desse parâmetro possa ser escolhida.
[00121] Para criar um alojamento de amostra 30 que irá solidificar o metal fundido no formato de uma amostra livre de rachadura e com grande homogeneidade de acordo com a invenção, os seguintes exemplos provêm configurações exemplares de acordo com a invenção, mas será compreendido que várias outras configurações são possíveis dentro do escopo da invenção.
Exemplo 1
[00122] Um alojamento de amostra 30 de alumínio é usinado de acordo com as figuras 1-6. A zona de análise 35 possui uma profundidade uniforme AD de 2 mm acima da zona de distribuição 34. A área de superfície da zona de análise 35, por exemplo 1, é determinada a partir do número de pontos de análise desejado para análise de OES. Uma maior área de superfície pode ser provida, no entanto, 2-4 pontos de análise são comuns, com 4 pontos de análise sendo preferidos. Visto que a típica análise do ponto de OES pode estar entre 6-8 mm e é desejável que não haja sobreposição dos pontos, o comprimento LA da zona de análise 35 é escolhido para ser 25 mm para acomodar 3 pontos de análise. Será compreendido que o número de pontos selecionados não muda a presente invenção, visto que uma pessoa versada na técnica pode selecionar mais pontos, compreendendo ao mesmo tempo que o aumento do comprimento da amostra S e, portanto, de todos os componentes da câmara de amostragem 3 está limitado apenas por consideração prática do tamanho do espectrógrafo. Além disso, à medida que o tamanho da câmara de amostragem 3 aumenta, os custos com material se elevam, se distanciando assim de uma solução econômica. Menos pontos de análise também podem ser selecionados, mas normalmente 2 pontos são o mínimo.
[00123] A largura WA da zona de análise 35 é similarmente selecionada para ser de 10 mm com uma seção transversal levemente afilada para que a área transversal máxima (ou seja, a profundidade vezes a largura) siga na direção de imersão I. Desse modo, a maior área transversal da zona de análise 35, a qual está localizada na direção de imersão I e, de maneira mais particular, próxima ao canal de entrada 7, é de 20 mm2 (ou seja, a profundidade de 2 mm multiplicada pela largura de 10 mm). Visto que a área transversal do canal de influxo 7 está entre 0,5 e 2 vezes o tamanho da área transversal da zona de análise 35, a área transversal do canal de influxo 7 deste Exemplo pode estar entre 10 e 40 mm2. O canal de influxo 7 é um tubo de quartzo. Portanto, o diâmetro interno do canal de influxo 7 está entre 3,5 e 7,1 mm. Para este exemplo, o canal de influxo 7 possui um diâmetro interno de 4 mm (ou seja, uma área transversal de 12,6 mm2). Visto que a área transversal do canal de influxo 7 está entre 0,20 e 0,70 vez o tamanho da maior área transversal da zona de distribuição 34, a área transversal da zona de distribuição 34 pode estar entre aproximadamente 18 e 63 mm2. A segunda porção da superfície inferior 34c da zona de distribuição 34 cruza a extremidade inferior 35b da zona de análise 35 em um ângulo de 60o.
[00124] A área transversal da zona de ventilação 36, na maior área, é de 2 mm2. Visto que a largura da zona de análise 35 é de 10 mm, a profundidade média DV da zona de ventilação 36 é de 0,2 mm.
[00125] Desse modo, a porção de análise de uma amostra S criada usando-se o alojamento 30 do Exemplo 1 possui um comprimento de 25 mm e uma espessura de 2 mm (ou seja, correspondente às dimensões da zona de análise 35). A proporção L/D é primeiramente calculada para a zona de distribuição 34. A zona de distribuição 34 possui uma primeira profundidade a partir da barreira 35c da zona de análise 35 até a superfície inferior horizontal 34c da zona de distribuição 34 que é igual ao diâmetro interno do canal de influxo calculado 7 (ou seja, 4 mm) mais 1 mm. Essa profundidade continua a partir da segunda extremidade 22 do canal de influxo 7 até uma distância igual ao diâmetro interno do canal de influxo 7 (ou seja, 4 mm). A L/D1 do primeiro segmento S1 é o comprimento LS1 do primeiro segmento S1, que é 4 mm, dividido pela profundidade global do primeiro segmento S1, que é a profundidade de 2 mm mais 1 mm, mais o canal de influxo diâmetro interno de 4 mm, que é igual a 4/7 ou 0,57.
[00126] A parte inferior da zona de distribuição é então inclinada, de maneira preferida, em 60 graus até que ela cruze o fundo da zona de análise. Sabendo que o ângulo de cruzamento entre a superfície inferior 34c da zona de distribuição 34 e a extremidade inferior 35 da zona de análise é de 60o, a porção inclinada do segundo segmento S2 irá cruzar o fundo da zona de análise a uma distância de 2,9 mm após ponto 84. Portanto, a L/D2 do segundo segmento S2 é o comprimento LS2 do segundo segmento, que é 2,9 mm, dividido pela profundidade global do segundo segmento S2, que é a maior profundidade ao longo de 84, igual a 7 mais a maior profundidade ao longo de 86, que é igual a 2, de ambos dividida por 2 ou 9/2 para a profundidade de S2 e L/D do segmento S2 igual a 2,9/4,5 ou 0,64.
[00127] O terceiro segmento S3 possui uma profundidade igual apenas à profundidade da zona de análise 35 (ou seja, 2 mm) e um comprimento LS3 correspondente ao comprimento remanescente dos 25 mm originais calculados da superfície longitudinal da zona de análise 35 (ou seja, 25 mm - 6,9 m = 18,1 mm). A L/D3 do terceiro segmento S3 é, portanto, 9,05.
[00128] O quarto segmento S4 a ser calculado para projetar esse alojamento de amostra 30 corresponde à zona de ventilação 36. O comprimento do quarto segmento S4 (ou seja, o comprimento da zona de ventilação 36) é desconhecido e é determinedo por sua conformidade com a regra de que 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 L/D4 de 10 e, desse modo, a soma da proporção L/D de todos os segmentos da amostra S (ou seja, 0,57 + 0,64 + 9,05 + 10) seria 20,3. Como essa soma não é maior que 25, fica evidente que uma zona de ventilação 36 com um comprimento de 2 mm não seria aceitável para esse Exemplo. De maneira preferível, e no mínimo, um comprimento de 3 mm é necessário para que a zona de ventilação 36 possa obter uma L/D total > 25. Neste exemplo, o comprimento da zona de ventilação 36 foi escolhido para ser de 5 mm e, sendo assim, a soma (L/D) = 35,3 que é aproximadamente a faixa média de todas as possibilidades econômicas (ou seja, 25 < soma(L/D) < 50).
[00129] Sendo assim, observou-se que o comprimento de cada segmento pode ser do menor tamanho mensurável e ainda assim prover o resultado necessário. Segmentos menores são desejáveis para que o designer atenda ao critério de que nenhum segmento individual L/D pode diminuir em valor na direção a partir do canal de influxo 7 até o acoplador de gás 2.
[00130] Considerando o requisito de proporção de massa entre 9 e 12, a câmara de amostragem 3 deste Exemplo possui um alojamento 30 com uma massa de aproximadamente 56 g e uma placa de cobertura com uma massa de aproximadamente 9,4 g para recuperação e arrefecimento de uma amostra de metal de 6 g (ou seja, uma proporção de massa de 10,9).
[00131] O Exemplo 1 representa uma modalidade particularmente preferida da invenção.
Exemplo 2
[00132] Um alojamento de amostra 30 de alumínio é usinado de acordo com as figuras 1-6. A zona de análise 35 possui uma profundidade uniforme AD de 2 mm acima da zona de distribuição 34. O comprimento LA da zona de análise 35 é escolhido para ser de 32 mm de modo a acomodar 4 pontos de análise.
[00133] A largura WA da zona de análise 35 é similarmente selecionada para ser de 10 mm com uma seção transversal levemente afilada para que a área transversal máxima (ou seja, a profundidade vezes a largura) siga na direção de imersão I. Desse modo, a maior área transversal da zona de análise 35, a qual está localizada na direção de imersão I e, de maneira mais particular, próxima ao canal de entrada 7, é de 20 mm2 (ou seja, a profundidade de 2 mm multiplicada pela largura de 10 mm). Visto que a área transversal do canal de influxo 7 está entre 0,5 e 2 vezes o tamanho da área transversal da zona de análise 35, a área transversal do canal de influxo 7 pode estar entre 10 e 40 mm2. O canal de influxo 7 é um tubo de quartzo. Portanto, o diâmetro interno do canal de influxo 7 está entre 3,5 e 7.1 m. Para este exemplo, o canal de influxo 7 possui um diâmetro interno de 5 mm (ou seja, uma área transversal de 19,6 mm2). Visto que a área transversal do canal de influxo 7 está entre 0,20 e 0,70 vez o tamanho da maior área transversal da zona de distribuição 34, a área transversal da zona de distribuição 34 pode estar entre aproximadamente 28 e 98 mm2. A segunda porção da superfície inferior 34c da zona de distribuição 34 cruza a extremidade inferior 35b da zona de análise 35 em um ângulo de 60o.
[00134] A área transversal da zona de ventilação 36, na maior área, é 1 mm2. Visto que a largura da zona de análise 35 é de 10 mm, a profundidade média DV da zona de ventilação 36 é 0,2 mm.
[00135] Desse modo, a porção de análise de uma amostra S criada usando-se o alojamento 30 do Exemplo 1 possui um comprimento de 32 mm e uma espessura de 2 mm (ou seja, correspondente às dimensões da zona de análise 35). A proporção L/D é primeiramente calculada para a zona de distribuição 34. A zona de distribuição 34 possui uma primeira profundidade a partir da barreira 35c da zona de análise 35 até a superfície inferior horizontal 34c da zona de distribuição 34 que é igual ao diâmetro interno do canal de influxo 7 calculado (ou seja, 5 mm) mais 1 mm. Essa profundidade continua a partir da segunda extremidade 22 do canal de influxo 7 até uma distância igual ao diâmetro interno do canal de influxo 7 (ou seja, 5 mm). A L/D1 do primeiro segmento S1 é o comprimento LS1 do primeiro segmento S1, que é 5 mm, dividido pela profundidade global do primeiro segmento S1, que é a profundidade de 2 mm mais 1 mm, mais o diâmetro interno do canal de influxo de 5 mm, que é igual a 5/8 ou 0,625.
[00136] O fundo da zona de distribuição é então inclinado, de maneira preferida em, 60 graus até que ela cruze o fundo da zona de análise. Sabendo que o ângulo de cruzamento entre a superfície inferior 34c da zona de distribuição 34 e a extremidade inferior 35 da zona de análise é 60o, a porção inclinada do segundo segmento S2 irá cruzar o fundo da zona de análise a uma distância de 3,5 mm após o ponto 84. Portanto, a L/D2 do segundo segmento S2 é o comprimento LS2 do segundo segmento, que é 3,5 mm, dividido pela maior profundidade em 84, que é 8 mm, mais a maior profundidade em 86, que é 2 mm, de ambos divididas por 2 igual a 5 mm. A L/D de S2 é igual a 3,5/5 ou 0,7.
[00137] O terceiro segmento S3 possui uma profundidade igual apenas à profundidade da zona de análise 35 (ou seja, 2 m) e um comprimento LS3 correspondente ao comprimento remanescente dos 32 mm originais calculados da superfície longitudinal da zona de análise 35 (ou seja, 32 mm - 8,5 m = 23,5 m). A L/D3 do terceiro segmento S3 é, portanto, 11,75.
[00138] O quarto segmento S4 a ser calculado para projetar esse alojamento de amostra 30 corresponde à zona de ventilação 36. O comprimento do quarto segmento S4 (ou seja, o comprimento da zona de ventilação 36) é desconhecido e é determinado por sua conformidade com a regra de que a soma de L/D de todos os segmentos é maior 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 10 e desse modo, a soma da proporção L/D de todos os segmentos da amostra S (ou seja, 0,625 + 0,7 + 11.75 + 10) seria 23,07. Como essa soma não é maior que 25, fica evidente que uma zona de ventilação 36 com um comprimento de 2 mm não seria aceitável para este Exemplo. Neste exemplo, o comprimento da zona de ventilação 36 foi escolhido para ser de 5 mm e, sendo assim, a soma (L/D) = 48 que está no limite superior da faixa de todos as possibilidades econômicas (ou seja, 25 < soma(L/D) < 50).
[00139] Sendo assim, observou-se que o comprimento de cada segmento pode ser tão pequeno quanto limitado e ainda assim prover o resultado necessário. Segmentos menores são desejáveis para que o designer atenda ao critério de que nenhum segmento individual L/D pode diminuir em valor na direção a partir do canal de influxo 7 até o acoplador de gás 2.
[00140] Uma pessoa versada na técnica é capaz de compreender a partir dos Exemplos acima que as dimensões da amostra de metal S podem ser, portanto, calculadas com base nas dimensões do alojamento 30.
[00141] A sonda 10 e, de maneira particular, a câmara de amostragem 3, poderiam ser usadas 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 à luz de processos metalúrgicos muito rápidos, e o su- pertratamento de metal e/ou superprocessamento de uma fonte de calor pode resultar em um alto custo com despesas adicionais em termos de tempo e materiais, o que poderia ser evitado por uma química metalúrgica prontamente disponível no local de processamento.
[00142] A presente invenção apresenta uma solução para as limitações da técnica anterior por meio da provisão de uma amostra solidificada de metal que atende às seguintes exigências: - uma amostra de metal que é analisada em um espectrôme- tro de emissão óptica, - uma amostra de metal sólido sem porosidade gasosa e acúmulo de escória, - uma superfície de análise, conforme recuperada, sem linhas de fluxo de fluido fixiando a distância a partir da superfície até o anodo do OES, - uma superfície da amostra livre de oxidação, - uma amostra de metal homogênea com ums espessura máxima perpendicular ao plano de análise para eliminar as áreas de segregação metálica e não metálica, - uma superfície analítica de amostra com uma extensão de aproximadamente 10 mm x 30 mm, provendo desse modo uma área de superfície suficiente para a obtenção de pelo menos 2, de maneira preferida, 4 centelhas, e - uma superfície da amostra que se situa no mesmo plano que o alojamento de amostra, dentro da qual o metal amostrado foi arrefecido, para que o plano da superfície analítica de amostra seja estendido sem interrupção em ambas as direções da superfície pelo alojamento de amostra 30 (a saber, a crista 39) com uma variação de menos de 0,1 mm.
[00143] Será compreendido por aqueles versados na técnica que mudanças poderiam ser feitas nas modalidades descritas acima sem desviar-se do conceito inventivo amplo das mesmas. Portanto, entende- se que a presente invenção não está limitada às modalidades particulares apresentadas aqui, mas visa a abranger as modificações que se encontrem dentro do espírito e escopo da invenção conforme definidos pelas reivindicações em anexo.

Claims (8)

1. Amostrador para coletar amostras a partir de um banho de metal fundido, o amostrador compreendendo: - um conjunto de câmaras de amostra (3) tendo uma placa de cobertura (32) e um alojamento (30), o alojamento (30) tendo uma extremidade de imersão provida com um canal de influxo (7) e tendo uma cavidade de amostra que compreende uma zona de distribuição (34) em comunicação fluida com o canal de influxo (7), uma zona de análise (35) adjacente à zona de distribuição (34) e uma zona de ventilação (36) adjacente e a jusante da zona de análise (35) em uma direção de fluxo do metal fundido, com uma porção da zona de análise (35) sobrepondo a zona de distribuição (34), caracterizado pelo fato de que: - uma área transversal do canal de influxo (7) está entre 0,5 e 2 vezes o tamanho da área transversal da zona de análise (35) e entre 0,20 e 0,70 vez o tamanho da área transversal máxima da zona de distribuição (34), - a zona de análise (35) possui uma profundidade de maior que 1,5 e menos que 3 mm, e um comprimento e uma largura selecionados com base em um número predeterminado de pontos de análise de espectroscopia por emissão óptica, - a zona de ventilação (36) possui uma profundidade de 0,1 a 1 mm, uma largura igual ou menor que a largura da zona de análise (35) e um comprimento calculável, - a cavidade da amostra é dimensionada em quatro segmentos contíguos como se segue: - um primeiro segmento que compreende uma primeira porção da zona de análise (35) e uma primeira porção subjacente da zona de distribuição (34), o primeiro segmento tendo um comprimento L1 igual ao diâmetro interno do canal de influxo (7) e uma profundidade D1 igual à soma da profundidade da zona de análise (35) + diâmetro interno do canal de influxo (7) + 1 mm, - um segundo segmento que compreende uma segunda porção da zona de análise (35) e uma segunda porção subjacente da zona de distribuição (34), uma superfície inferior da segunda porção da zona de distribuição (34) cruzando uma superfície inferior da zona de análise (35) em um ângulo entre 40 e 90o, de maneira preferida 60o, o segundo segmento tendo um comprimento L2 calculável com base no ângulo de cruzamento e uma profundidade D2 igual à soma da maior profundidade da zona de análise (35) mais a profundidade D1 de ambos dividida por 2, - um terceiro segmento que compreende uma terceira porção remanescente da zona de análise (35), o terceiro segmento tendo um comprimento L3 igual ao comprimento da zona de análise (35) menos os comprimentos L1, L2 do primeiro segmento e do segundo segmento, o terceiro segmento tendo uma profundidade D3 igual à profundidade da zona de análise (35), e - um quarto segmento que compreende a zona de ventilação (36), o quarto segmento tendo um comprimento L4 igual ao comprimento calculável da zona de ventilação (36) e uma profundidade D4 igual à profundidade da zona de ventilação (36), - os quatro segmentos contíguos satisfazem a seguinte fórmula:
Figure img0002
2. Amostrador de acordo com a reivindicação anterior, carac-terizado pelo fato de que a cavidade da amostra e o canal de influxo (7) estão alinhados ao longo de um eixo geométrico longitudinal comum.
3. Amostrador de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que não há nenhum aumento na dimensão de largura da cavidade da amostra após o fim da zona de distribuição (34) na direção de fluxo do metal fundido.
4. Amostrador de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o comprimento total da zona de análise (35) e da zona de ventilação (36) está entre 20 e 50 mm, de maneira preferida, possui 30 mm de comprimento.
5. Amostrador de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a zona de análise (35) possui uma profundidade uniforme acima da zona de distribuição (34) e a área transversal da zona de análise (35) se afila gradualmente na direção de fluxo do metal fundido.
6. Amostrador de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que uma área transversal da zona de ventilação (36) se afila gradualmente na direção de fluxo do metal fundido.
7. Amostrador de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a zona de análise (35), a zona de distribuição (34) e a zona de ventilação (36) são estruturadas como uma pluralidade de segmentos contíguos, cada segmento tendo uma proporção de comprimento e profundidade, com a soma das proporções de comprimento e profundidade da pluralidade de segmentos sendo maior que 25.
8. Amostrador de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a zona de distribuição (34), a zona de análise (35) e a zona de ventilação (36) são estruturadas como uma pluralidade de segmentos contíguos, cada segmento tendo uma proporção de comprimento e profundidade, as proporções de comprimento e profundidade dos segmentos aumentando sucessivamente à medida que a distância a partir da primeira abertura aumenta.
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