CN102564806B - 用于分析金属熔液的试样的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于分析金属熔液试样的方法，其中，通过采样器将试样由金属熔液中取出，该采样器具有采样室且形成为浸入管，本发明的方法包括：使由采样器采集的试样经由运输管运输到分析装置的作用范围内；并且，在该作用范围内通过分析装置对该试样进行分析。

Description

用于分析金属熔液的试样的方法和装置
技术领域
本发明涉及一种用于分析金属熔液的试样的方法，其中，通过采样器将试样由金属熔液中取出，该采样器具有采样室且形成为浸入管。本发明还涉及一种用于在钢水中采样的装置，该装置具有采样器，该采样器具有采样室且形成为浸入管，其中，该装置特别可以适用于实现本发明的方法。
背景技术
在金属熔融过程中，特别是在制造铸铁或钢的过程中，根据要求对熔液的分析是必不可少的。在此，对于经济的方法十分重要的是，使分析以尽可能短的时间进行，从而能够尽可能及时相应地调节方法执行情况。
例如文献EP 563 447 B1公开了试样分析方法。通过这里提供的技术方案可以确定出金属熔液中的氮含量。EP 307 430 B1公开了类似的装置和方法。通过这里提供的装置特别能够对金属熔液中的氢含量进行分析。WO 2005/059527 A1公开了用于金属熔液的分析方法和分析装置，其中采用一次性光谱仪(Einmal-Spektrometer)进行操作。US 4,342,633 A公开了用于一次性消耗的浸入式探头，通过该浸入式探头可以确定金属熔液的温度和氧含量。在JP 3071057 A中公开了一种用于钢水的采样装置，其中，借助于浸入管采集试样，其中，在抽出浸入管的过程中试样从金属熔液进入到密封锁住的腔室中。由DE 33 44 944 A1公开的方案是：采样、运输到分析实验室、然后在分析实验室进行分析。此外，DE 32 00 010 A1公开了一种对金属浸浴试样进行光谱分析的试验。在此，特别使试样保持在真空或惰性气体氛围中，以防止高温试样被氧化。
发明内容
本发明的目的在于，进一步缩短采样和分析过程之间的时间，并由此避免试样被歪曲。
本发明为用于分析金属熔液试样的方法，金属熔液特别为铸铁熔液或钢水，其中，通过采样器将试样由金属熔液中取出，该采样器具有采样室且形成为浸入管，其特征在于，使由采样器采集的试样经由运输管运输到分析装置的作用范围内；并且，在该作用范围内通过分析装置对该试样进行分析。分析装置特别可以为光谱仪。在此，试样直接由浸入管运送到(直接连接浸入管的)运输管中，并且由运输管运输到分析装置，从而确保实现快速的运输，并且另一方面，进一步阻止了外界环境对于试样的影响。运输管可以以输送管道的方式形成。优选地，使试样以多个部分(例如2至4个部分)进行分配，其中，该分配可以在采样器中进行，并且可以使部分试样运输到分析装置的作用范围内。优选地，还可以使试样与采样室的从完整的采样室可卸下的部分相连接，并且通过该部分将试样运输到分析装置的作用范围内。同样可以具有优势的是，试样通过采样室经由运输管运输到分析装置的作用范围内，在该作用范围内使一部分采样室卸下，并由此对试样的不受限制的表面进行分析。特别能够适合地，在试样经由运输管的运输过程中，对试样施加真空或惰性气体。具有优势地还可以，在采样之前、至少在采样室中已经形成真空或惰性气体。同样能够适合地，至少在采样室中形成真空或惰性气体，并且一直保持到试样冷却到≤400℃的温度条件下。可以优选，试样的运输通过压缩气体来实现。同样可以实现在真空条件下的运输(试样的吸取)。特别可以采用惰性气体(例如氩气)作为压缩气体，当试样冷却到≤400℃的温度条件时，可选择地用压缩空气来代替。
本发明的用于在钢水中采样的装置具有采样器，采样器具有采样室且形成为浸入管，其特征在于，采样室设置在膛筒中；采样室与为了膛筒而设置的运输管的第一端连接，膛筒具有试样或具有保存试样的采样室；运输管的第二端与分析装置连接。膛筒的外侧轮廓与浸入管和直接与浸入管连接的运输管的内部轮廓相匹配，并且该膛筒用于采样室的运输。例如，当采样室的外侧轮廓与浸入管和运输管的内部轮廓相匹配时，膛筒可以集成在采样室中。分析装置特别可以为光谱仪。适宜地，采样室或采样室的一部分可以从采样器上卸下，并经由运输管进行运输。此外还具有优势的是，运输管具有压缩气体连接件和/或真空连接件。进一步适宜地，采样室和/或膛筒具有真空连接件或惰性气体连接件。采用本发明的装置实现了快速采样以及试样到分析装置的进一步运输，而且使试样在这期间避免受到外界环境的影响。
附图说明
接下来，结合附图对本发明进行详细说明。
图中示出了：
图1为采样和测量装置的示意图；
图2为采样和测量装置的类似示意图；
图3为采样器和试样运输的示意图；以及
图4为另一个采样器的示意图。
具体实施方式
在图1中示出了钢水的熔液容器1，在该熔液容器中浸入一个浸入管2，该浸入管用作采样器。在浸入管的浸入端上设有一个采样室3。采样室3是一个所谓的棒棒糖采样室，也就是具有椭圆形横截面的扁形采样室(Flachprobenkammer)，该采样室在其浸入一侧具有导入口4。采样室3固定在膛筒5中。借由该膛筒5，使采样室3经由浸入管2和直接与该浸入管连接的运输管6运输到光谱仪7，该光谱仪用作分析装置。在图2中示出了非常类似的装置，其中，光谱仪7设有火花设备8。在附图所示的装置中，采样室3在到达光谱仪7之后已经打开。在此，于浸入钢水中之前通入采样室3中的惰性气体溢出。
例如在DE 32 00 010 A1中所示，以公知的方式实现采样室3的惰性气体供给。惰性气体也可以由真空条件来替代，通过惰性气体可以避免液态钢试样或冷却的钢试样在高温情况下被氧化。
在到达光谱仪7时，试样已经远低于400℃，因此不再需要用于保护试样的惰性气体或真空条件。在采样室3到达光谱仪7时，使采样室打开。另一方面，该打开过程还可以通过试样的动态作用力来实现，然而还可以通过机械的方式借助于弹簧或机械手将采样室3的两个半壳打开，例如采用分开轮或者还可以利用压缩空气原理。通过使采样室3的两个半壳中的至少一个释放而接触到分析试样的表面。因为试样采集和试样运输都是在惰性气体(例如氩气)条件下进行，所以避免生成氧化物，因而使待分析的试样不需要另外以适宜的方式除去氧化物，而且也不需要分析之前的试样的预处理。这类试样到分析装置的传递非常快速和直接地进行，而没有中间步骤，该中间步骤指的是必须使试样在另一个运输路径上进行运输。通过运输管6与浸入管2以及分析装置的连接，不需要采用耗费工本的、直接在熔液附近的、待使用的分析装置。在实际情况下，该分析能够在少于两分钟的时间内实现，这是因为，运输十分快速地进行，而且直接在采样后就开始运输。此外，自动实现试样识别，通过自动的试样识别能够改善过程分析。分析装置可以安装在移动实验室或特别固定的实验室中，例如安装在主实验室中。在钢厂中普遍具有这些类型的实验室。
在附图中，采样室3作为扁形采样室示出，该扁形采样室固定在膛筒5中。浸入管2具有圆形的内横截面，该浸入管的内横截面无缝连接到运输管6的同样为圆形且同样大小的内横截面上，从而可以顺利地运输膛筒5，该膛筒具有同样为圆形的外横截面。除了扁形采样室之外，还可以考虑采用具有圆形横截面(垂直于运输方向)的采样室。在这种情况下，膛筒实际上等于采样室3的外侧套筒，从而使膛筒直接集成在采样室3中。
采样室3到分析装置的运输通过压缩空气来实现，该分析装置例如具有已经提到的光谱仪7。该过程在图3中以采样室3的两个运动状态示出。浸入管2在其于图3中未示出的端部无缝过渡到运输管6中。在浸入管2以及还可能在运输管6的侧壁内部设有压缩气体通道，借助于压缩气体通道使气体在足够高的压力条件下能够压向膛筒5的浸入一侧，从而使膛筒朝向分析装置的方向运输。膛筒5的不受限制的横截面可以适宜地密封，例如在膛筒5的背向浸入端的一侧用由防火材料制成的盖板密封，从而使气压能够有效地实现采样室3的运输。在采样室3的浸入状态下，在图3中还示出了保护盖10，该保护盖设置在采样室3的导入口4上，在浸入到钢水中时，该保护盖熔化或熔融，由此使钢水能够流入到采样室3中。
在图4中示出了本发明的另一可行的实施例。在该图的下方示出了浸入管2，而在该图的上方示出了通入到分析装置中的运输管6。采样室3′形成为扁形采样室，该采样室的较大的范围垂直于浸入方向延伸。采样室3′在其背向浸入端的一端设有可卸下的盖体11，该盖体在采样室3′到达光谱仪7之后卸下。光谱仪7包括火花设备，借助于该火花设备、在卸下盖体11之后、对可自由接触到的试样的表面进行分析。分析装置包括进气口12。为了将浸入管2中的压缩惰性气体导入到该浸入管的浸入端而设有气体通道13。在浸入端还设有气体导管14，用于将惰性气体导入到采样室中。采样室自身通过由玻璃制成的导入管15填满。
装置的各个部分由在采样过程中常用的材料构成。

Claims (15)

1.一种用于分析金属熔液的试样的方法，其中，通过采样器将试样由金属熔液中取出，所述采样器具有采样室且形成为浸入管，其特征在于，使由所述采样器采集的试样直接由浸入管运送到直接连接浸入管的运输管中，并且经由运输管运输到分析装置的作用范围内；并且，在该作用范围内通过所述分析装置对该试样进行分析，其中，所述浸入管在其端部无缝过渡到所述运输管中，并且在试样到分析装置的传递过程中没有必须使试样在另一个运输路径上进行运输的中间步骤。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，作为分析装置采用光谱仪。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，使所述试样在所述采样器中进行分配，并且使部分试样运输到所述分析装置的作用范围内。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述试样与所述采样室的从完整的采样室可卸下的部分相连接，并且通过该部分将所述试样运输到所述分析装置的作用范围内。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述试样通过所述采样室经由运输管运输到所述分析装置的作用范围内，在该作用范围内使一部分采样室卸下，并由此对所述试样的不受限制的表面进行分析。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在试样经由运输管的运输过程中，对试样施加真空或惰性气体。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在采样之前，至少在采样室中已经形成真空或惰性气体。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，至少在采样室中形成真空或惰性气体，并且一直保持到试样冷却到低于或等于400℃的温度条件下。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，试样的运输通过压缩气体来实现。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，采用惰性气体作为压缩气体，当试样冷却到低于或等于400℃的温度条件时，用压缩空气来代替。
11.一种用于在钢水中采样的装置，其具有采样器，所述采样器具有采样室且形成为浸入管，其特征在于，所述采样室设置在膛筒中；所述采样室与为了所述膛筒而设置的运输管的第一端无缝连接，所述膛筒具有试样或具有保存试样的采样室；所述运输管的第二端与分析装置连接。
12.根据权利要求11所述的用于在钢水中采样的装置，其特征在于，所述分析装置为光谱仪。
13.根据权利要求11或12所述的用于在钢水中采样的装置，其特征在于，所述采样室或所述采样室的一部分可以从所述采样器上卸下，并经由所述运输管进行运输。
14.根据权利要求11所述的用于在钢水中采样的装置，其特征在于，所述运输管具有压缩气体连接件或真空连接件。
15.根据权利要求11所述的用于在钢水中采样的装置，其特征在于，所述采样室或所述膛筒具有真空连接件或惰性气体连接件。
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