BRPI1105715A2 - método e aparelho para análise de amostras de fundidos de metal - Google Patents

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Abstract

método e aparelho para análise de a-mostras de fundidos de metal. a presente invenção refere-se a um método para análise de a-mostras de fundidos de metal, em que uma amostra é tomada de um fundido de metal usando um amostrador tendo uma câmara de amostra e que é construído como uma lança de imersão e compreende o transporte da amos-tra do amostrador através de um conduto de transporte até a esfera de ação de um dispositivo analítico, e análise da amostra usando o dispositivo analítico.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MÉTODO E APARELHO PARA ANÁLISE DE AMOSTRAS DE FUNDIDOS DE METAL". A presente invenção refere-se a um método para analisar amostras de fundidos de metal, em que uma amostra é tomada de um fundido de metal usando um amostrador tendo uma câmara de amostra e que é construído como uma lança de imersão. Ainda, a invenção refere-se a um -dispositivo para tomar amostras em fundidos de metal, usando um amostrador tendo uma câmara de amostra e que é construído como uma lança de imersão, em que o dispositivo pode ser particularmente adequado para realizar o método de acordo com a invenção.
Em processos de metal fundido, particularmente na fabricação de ferro fundido ou aço, análises regulares do fundido são necessárias. Para a economia do processo é necessário, assim, que as análises possam ser realizadas no tempo mais curto possível, a fim de ser capaz de regular a orientação do processo, em consequência, de maneira oportuna. Métodos de análise de amostra são conhecidos, por exemplo, de EP 563 447 B1. Usando a técnica lá descrita, o teor de nitrogênio nos fundidos de metal pode ser determinado, Dispositivos e métodos similares são conhecidos de EP 307 430 B1. Usando o dispositivo lá descrito, em particular, o teor de hidrogênio nos fundidos de metal pode ser analisado. WO 2005/059527 A1 divulga métodos e dispositivos analíticos para o fundido de metal, que funcionam com espectro metros de uso único. De US 4.342.633, sondas de imersão para uso único são conhecidas, com as quais a temperatura e o teor de oxigênio de fundidos de metal podem ser determinados. Em JP 3071057 A, um dispositivo de amostragem para fundidos de aço é descrito, em que a amostra é tomada com o auxílio de uma lança de imersão, em que a amostra durante a retirada da lança do fundido de metal é posta em uma câmara hermeticamente vedada. Do DE 33 44 944 A1 é conhecido tirar amostras para transportá-las para os laboratórios analíticos e lá conduzir a análise. Além disso, uma investigação espectroscópica de sondas de imersão metalúrgicas é conhecida do DE 32 00 010 A1. Aqui.em particular,a a- mostra é mantida sob vácuo ou atmosfera de gás inerte, a fim de impedir a oxidação da amostra quente. O objetivo da presente invenção é encurtar ainda mais o tempo entre a coleta de amostra e a análise e, assim, evitar a adulteração da amostra. O objetivo é alcançado, essencialmente, pelas reivindicações independentes. Modalidades vantajosas resultam das características das reivindicações dependentes. O método de acordo com a invenção para analisar amostras de fundidos de metal, particularmente, fundidos de ferro derretido ou de aço, em que uma amostra é tomada de um fundido de metal, u-sando um amostrador tendo uma câmara de amostra e que é construído como uma lança de imersão,é caracterizado pelo fato de a amostra do a-mostrador ser transportada através de um conduto de transporte para a esfera de ação de um dispositivo analítico e pelo fato de a amostra ser analisada pelo dispositivo analítico. Em particular, o dispositivo analítico pode ser um espectrômetro. Aqui, a amostra é movida diretamente da lança de imersão para o conduto de transporte (seguindo diretamente a lança de imersão) e de lá para o dispositivo analítico, de modo que , primeiro, um transporte rápido é garantido e, segundo, influências externas na amostra são amplamente excluídas. O conduto de transporte pode ser construído como uma linha de tubo pneumático. De preferência, a amostra pode ser dividida em diversas partes sólidas (por exemplo, 2 a 4), em que a divisão já pode ocorrer no amostrador e partes da amostra podem ser transportadas para a esfera de ação do dispositivo analítico. De preferência, a amostra também pode ser conectada a uma porção da câmara de amostra, que é separável da câmara de amostra completa e, junto com essa porção, pode ser transportada para a esfera de ação do dispositivo analítico. Pode ser vantajoso também que a amostra, junto com a câmara de amostra, seja transportada através do conduto de transporte para a esfera de ação do dispositivo analítico, onde uma porção da câmara de amostra é removida e a área de superfície assim exposta da amostra é analisada. Em particular, pode ser adequado que, durante o transporte através do conduto de transporte da amostra seja exposto a vácuo ou a gás inerte. Também pode ser vantajoso que vácuo ou gás inerte seja gerado antes da amostragem» pelo menos na câmara de amostra. Também pode ser adequado que vácuo ou gãs inerte seja gerado pelo menos na câmara de amostra e mantido até que a amostra seja resfriada até uma temperatura de s 400 °C. O transporte da amostra pode ser realizado, de preferência, pelo gás comprimido. Um transporte sob vácuo (sucção da amostra) também é possível. Como o gás comprimido, em particular, um gás inerte (por exemplo, argônio) pode ser usado» o qual, opcionalmente, pode ser substituído por ar comprimido, quando a amostra foi resfriada até uma temperatura de á 400 °C. O dispositivo de acordo com a invenção para tomar amostras em fundidos de metal, usando um amostrador tendo uma câmara de amostra e que é construído como uma lança de imersão,é caracterizado pelo fato de a câmara de amostra ser disposta em um cartucho, de modo que o amostrador é conectado a uma primeira extremidade de um conduto de transporte do cartucho» contendo a amostra ou a câmara de amostra contendo a amostra e pelo fato de uma segunda extremidade do conduto de transporte ser conectada a um dispositivo analítico. O contorno externo do cartucho é a-daptado ao contorno interno da lança de imersão e ao conduto de transporte imediatamente a seguir e serve para o transporte da câmara de amostra. O cartucho pode ser integrado na câmara de amostra, por exemplo» quando o contorno externo da câmara de amostra é adaptado ao contorno interno da lança de imersão e ao conduto de transporte. Em particular, o dispositivo analítico pode ser um espectrômetro. Convenientemente, a câmara de a-mostra ou uma porção da mesma é separável do amostrador e é transportável através do conduto de transporte. Além disso, é vantajoso que o conduto de transporte tenha uma conexão de gás comprimido e/ ou a uma conexão de vácuo. Além disso» é conveniente que a câmara de amostra ef ou o cartucho tenha uma conexão a vácuo ou uma conexão de gás inerte. Com o uso do dispositivo de acordo com a invenção, uma rápida amostragem e transporte da amostra para um dispositivo analítico é possível, sem que a amostra seja exposta a impactos ambientais prejudiciais. A seguir, a invenção é explicada através de exemplo com base nos desenhos.
Nos desenhos: A figura 1 mostra a representação esquemãtica de uma disposição de amostragem e medição; a figura 2 mostra uma representação similar da disposição de amostragem e medição. a figura 3 ilustra o amostrador e o transporte da amostra; e a figura 4 ilustra outro amostrador.
Na figura 1, um recipiente de fundido 1 para aço fundido é representado, em que uma lança de imersão 2, servindo como um amostrador,está imersa. Uma câmara de amostra 3 é disposta na extremidade de imersão da lança de imersão. A câmara de amostra 3 é uma assim chamada câmara de amostra em lollipop , desse modo, uma câmara de amostra plana, tendo uma seção transversal elíptica, que tem uma entrada 4 em sua extremidade de imersão. A câmara de amostra 3 é fixada em um cartucho 5. Usando esse cartucho 5, a câmara de amostra 3 é transportada pela lança de imersão 2 e o conduto de transporte 6 que se segue diretamente a um espectrômetro 7, que serve como um dispositivo anatítico. Na figura 2, uma disposição muito similar é representada, em que o espectrômetro 7 é mostrado com seu suporte de centelha 8. Nas disposições mostradas nas figuras, a câmara de amostra 3 é aberta após a sua chegada no espectrômetro 7. Aqui, o gás inerte introduzido na câmara de amostra 3 evapora antes da imersão no aço fundido. O suprimento de gás inerte para a câmara de amostra 3 é realizado de maneira conhecida, conforme mostrado, por exemplo, em DE 32 00 010 A. Usando gás inerte, o qual, alternativamente pode ser substituído por vácuo, impede a amostra de aço líquido ou a amostra de aço resfriada de se oxidar em altas temperaturas.
Mediante alcance do espectrômetro 7, a amostra tem uma temperatura bem abaixo de 400 °C, de modo que o gás inerte ou vácuo para proteger a amostra não é mais necessário, A câmara de amostra 3 se abre com a chegada no espectrômetro 7. A abertura pode ocorrer, entre outras maneiras, pela força cinética da amostra, mas também mecanicamente, a-través da abertura das duas metades do envoltório da câmara de amostra 3 através de uma mola ou por meio de um manipulador, por exemplo, através de um disco de corte ou mesmo pela ação de ar comprimido . Através da separação de pelo menos uma das duas metades de envoltório da câmara de amostra 3, uma superfície da amostra se toma acessível para análise, Uma vez que a coleta da amostra e o transporte da amostra são realizados sob gás inerte (por exemplo, argônso), a oxidação é impedida, de modo que a amostra para análise , adicíonaimente, não tem que ser liberada da oxidação de maneira apropriada, uma vez que a preparação da amostra antes da análise não é mais necessária.
Essa alimentação de amostra para um dispositivo analítico ocorre muito rapidamente e de modo direto, sem estágios intermediários durante os quais a amostra tem que ser transportada em um curso de transporte diferente. Através da conexão do conduto de transporte 6 com a lança de t~ mersão 2 e o dispositivo analítico, o uso de um dispositivo analítico elaborado nas proximidades intermediárias do fundido é redundante. Na prática, a análise pode ser realizada em menos do que dois minutos, porque o transporte é muito rápido e começa imediatamente após a amostragem. Além disso, uma identificação de amostra automática é possível pelo que a análise do processo pode ser aperfeiçoada. O dispositivo analítico pode ser instalado em um laboratório móvel ou em um laboratório de outro modo fixado, por exemplo, em um laboratório central, Em siderúrgicas, esses laboratórios estão suficientemente disponíveis.
Nas figuras, a câmara de amostra 3 é mostrada como uma câmara de amostra plana, que é fixada em um cartucho 5. A lança de imersão 2 tem uma seção transversal interna redonda, que se conecta integralmente à seção transversal interna de igual tamanho e também redonda do conduto de transporte 6, de modo que o cartucho 5 com sua seção transversal exterior igualmente redonda pode ser transportada sem quaisquer problemas. Em lugar de uma câmara de amostra plana, também ê concebível que uma câmara de amostra tendo uma seção transversal redonda (perpendicular à direção de transporte) seja usada. Nesse caso, o cartucho é essencialmente igual ao envoltório externo da câmara de amostra 3, de modo que o cartucho é integrado diretamente na câmara de amostra 3. O transporte da câmara de amostra 3 para o dispositivo analítico, que, por exemplo, compreende o espectrômetro 7 mencionado acima, ocorre pelo ar comprimido. Isso é mostrado na figura 3 em duas fases de movimento da câmara de amostra 3. Em sua extremidade, não mostrada na figura 3, a lança de imersão 2 faz a transição integrameníe no conduto de transporte 6. Dentro da parede da lança de imersão 2 e opcionalmente do conduto de transporte 6, linhas de gãs comprimido são dispostas, com o auxílio das quais um gãs pode ser comprimido com pressão suficientemente alta contra a extremidade de imersão do cartucho 5, de modo que ele é transportado na direção do dispositivo analítico. A seção transversal do cartucho 5 que permanece livre pode ser fechada, adequadamente usando um disco feito de um material refratário, por exemplo, na extremidade do cartucho 5, para longe da extremidade de imersão, de modo que a pressão do gãs, efetivamente, causa o transporte da câmara de amostra 3. Na posição de imersão da câmara de amostra 3, na figura 3, as coberturas protetoras 10 dispostas na abertura de entrada 4 da câmara de amostra 3 são mostradas, coberturas que se fundem ou se dissolvem quando imersas no fundido de aço, de modo que o fundido de aço pode circular na câmara de amostra 3. A figura 4 mostra outra modalidade possível da invenção. A parte inferior da figura mostra a lança de imersão 2 e a parte superior da figura mostra o conduto de transporte 6 que ieva ao dispositivo analítico. A câmara de amostra 3* é construída como uma câmara de amostra plana, cuja extensão maior se estende perpendicular à direção de imersão. Em sua extremidade voltada da extremidade de imersão, a câmara de amostra 3' é equipada com uma tampa removível 11, que é removida após a chegada da câmara de amostra 3’ no espectrômetro 7. O espectrômetro 7 contém um suporte de centelha, com cujo auxílio a amostra será analisada em sua superfície livremente acessível após remoção da tampa 11.0 dispositivo analítico con- tém uma entrada de gás 12. Um conduto de gás 13 é proporcionado para a introdução do gás inerte - gás comprimido na lança de imersão 2 em -sua extremidade de imersão. Lá, uma linha de abastecimento de gás 14, para a introdução de gás inerte na câmara de amostra também é disposta. A própria câmara de amostra é cheia através de um tubo de entrada 15 feito de vidro de quartzo.
As partes individuais do dispositivo são construídas de materiais convencionalmente usados em amostradores.

Claims (15)

1. Método para análise de amostras de fundidos de metal, em que uma amostra é tomada de um fundido de metal usando um amostrador tendo uma câmara de amostra e que é construída como uma lança de imersão, caracterizado pelo fato de a amostra do amostrador ser transportada através de um conduto de transporte para a esfera de ação de um dispositivo analítico e pelo fato da amostra ser analisada pelo dispositivo analítico.
2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de um espectrômetro ser usado como dispositivo analítico.
3. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de a amostra ser dividida no amostrador e partes da amostra serem transportadas para a esfera de ação do dispositivo analítico.
4. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de a amostra ser conectada a uma parte da câmara de amostra que é separável da câmara de amostra completa e é transportada com essa parte para a esfera de ação do dispositivo analítico.
5. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de a amostra ser transportada junto com a câmara de amostra a-través do conduto de transporte até a esfera de ação do dispositivo analítico, lá uma porção da câmara de amostra é removida e a superfície assim exposta da amostra é analisada.
6. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de, durante o transporte da amostra através do conduto de transporte, vácuo ou gás inerte atuar sobre a amostra.
7. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de vácuo ou gás inerte ser gerado pelo menos na câmara de amostra já antes da amostragem.
8. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de vácuo ou gás inerte ser gerado pelo menos na câmara de amostra e ser mantido até a amostra ser resfriada até uma temperatura de menos do que ou igual a 400° 0.
9. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de o transporte da amostra ocorrer através de gás comprimido.
10. Método, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de um gás inerte ser usado como o gás comprimido, que pode, opcionalmente, ser substituído por ar comprimido quando a amostra é resfriada até uma temperatura de menos do que ou igual a 400°C.
11. Dispositivo para tirar amostras em fundidos de metal, usando um amostrador tendo uma câmara de amostra e que é construído como uma lança de imersão, caracterizado pelo fato de a câmara de amostra ser disposta em um cartucho, de modo que o amostrador é conectado com uma primeira extremidade de um conduto de transporte para o cartucho contendo a amostra ou a câmara de amostra contendo a amostra e pelo fato de uma segunda extremidade do conduto de transporte ser conectada com um dispositivo analítico.
12. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de o dispositivo analítico ser um espectrômetro.
13. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 11 ou 12, caracterizado pelo fato de a câmara de amostra ou uma porção da mesma ser separável do amostrador e transportável através do conduto de transporte.
14. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 11 a 13, caracterizado pelo fato de o conduto de transporte ter uma conexão de gás comprimido e uma conexão de vácuo.
15. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 11 a 14, caracterizado pelo fato de a câmara de amostra ou o cartucho terem uma conexão de vácuo ou uma conexão de gás inerte.
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