CN107727446A - 一种检测感应炉钢水中氮含量的取样装置及方法 - Google Patents

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Abstract

一种检测感应炉钢水中氮含量的取样装置及方法，属于钢水样品检测工具及方法技术领域，用于对被检测氮含量的钢水进行取样。其技术方案是：取样装置的玻璃管为长管，玻璃管的头部为锥形，锥形头部的前端有开孔，玻璃管的后部套装胶帽，铝箔附着在玻璃管的内壁圆周上，玻璃管的内壁上有刻度。本发明在检测钢水中氮含量时，将钢液吸入玻璃管内，钢液在吸入过程中与玻璃管内壁上的铝箔接触，发生铝脱氧反应，消耗掉试样中的氧，以避免在冷却过程中气孔的生成，可以提高检测试样制取的成功率。本发明结构简单、操作简便、快速高效，在钢水中氧含量较高的情况下可以快速制取合格的检测试样，提高检测效率，减少冶炼时间和生产成本，提高经济效益。

Description

一种检测感应炉钢水中氮含量的取样装置及方法
技术领域
本发明涉及一种用于检测感应炉冶炼钢水中的氮含量的取样装置及取样方法，属于钢水样品检测工具及方法领域。
背景技术
氮元素在合金中是一种有益成分，目前有一系列的含氮钢种适用于不同的应用领域。在冶炼含氮钢的过程中，氮含量的准确控制在一定程度上决定了产品的最终性能。通常钢厂使用的火花直读光谱仪不适用于检测钢中较高的氮含量，需要采用氧氮氢分析仪检测钢水中的氮含量。在使用氧氮氢分析仪检测钢水中氮含量时，需要制备特定的试样，检测试样要求直径为4~6mm，长度为50~100mm，表面和内部不得有气孔。
在使用非真空感应炉冶炼含氮钢时，不能采用Al等强脱氧剂，仅仅采用扩散脱氧不能将氧含量控制在较低的水平，经常发生由于钢中氧含量高导致的取样失败，同时试样中气孔多或空心均不能满足氧氮氢检测试样的要求。以上要求导致目前的检测取样成功率低，严重影响生产节奏，增加冶炼时间及生产成本。因此，本发明提出了一种利用氧氮氢检测仪在线准确测量氮含量的方法和取样装置，可以实现高效、高质量的制取氧氮氢检测试样及在线测量氮含量的方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种检测感应炉钢水中氮含量的取样装置及方法，这种取样装置及方法可以在氧含量高的条件下制取氧氮氢检测试样，为氧氮氢分析仪检测快速制取合格的试样。
解决上述技术问题的技术方案是：
一种检测感应炉钢水中氮含量的取样装置，它包括玻璃管、铝箔、胶帽，玻璃管为长管，玻璃管的头部为锥形，锥形头部的前端有开孔，玻璃管的后部套装胶帽，铝箔附着在玻璃管的内壁圆周上，玻璃管的内壁上有刻度。
上述检测感应炉钢水中氮含量的取样装置，所述胶帽为圆形或椭圆形空心弹性胶制球体，胶帽的球体直径大于玻璃管的直径，胶帽的前端有圆形开口，圆形开口的直径小于玻璃管的直径，圆形开口撑开后套装在玻璃管的后端。
上述检测感应炉钢水中氮含量的取样装置，所述玻璃管长度为150mm~200mm，内径4mm~6mm，厚度为1mm~2mm，玻璃管内壁附着的铝箔厚度为0.5mm~1mm，长度为50mm~100mm。
一种使用上述取样装置的取样方法，它采取以下步骤进行：
a.准备取样装置，将胶帽套装在玻璃管的后端，保证套装牢固，不会脱落；
b.使用取样勺取出部分钢液；
c.挤压胶帽，然后将玻璃管的锥形头部浸入到钢液内，松开胶帽，利用玻璃管与钢液形成压力差，将钢液吸入玻璃管内，钢液在玻璃管内流动过程中，与附着在玻璃管内壁上的铝箔反应，消耗钢液中的氧；
d.吸取钢液的过程持续2~3s，待钢液在玻璃管内高度达到预定高度后迅速取出，立即淬火冷却；
e.冷却后，敲碎玻璃管，即可得到待检测的试样，试样表面、内部均无气泡或气孔，质量合格，用机床车掉试样表层，将试样送往检测中心，利用氧氮氢分析仪进行快速氮含量检测。
本发明的有益效果是：
本发明在检测钢水中氮含量时，将玻璃管的锥形头部浸入到钢液内，将钢液吸入玻璃管内，钢液在吸入过程中与附着在玻璃管内壁上的铝箔接触，发生铝脱氧反应，消耗掉试样中的氧，以避免在冷却过程中气孔的生成，可以提高检测试样制取的成功率。
本发明是检测感应炉钢水中氮含量的首创，创造性地利用了铝箔与氧发生脱氧反应的机制消除了试样钢液中的氧元素，达到用最简单的装置和方法解决长期难以解决问题的目的，在行业内有极好的使用效果。
本发明结构简单、操作简便、快速高效，在钢水中氧含量较高的情况下可以快速制取合格的检测试样，提高检测效率，减少冶炼时间和生产成本，提高经济效益。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图中标记如下：玻璃管1、锥形头部2、铝箔3、胶帽4。
具体实施方式
本发明由玻璃管1、铝箔3、胶帽4组成。
图中显示，玻璃管1为长管。玻璃管1的头部为锥形，锥形头部2的前端有开孔，用于抽吸钢液。玻璃管1的后部套装胶帽4，用于挤压后在玻璃管1内形成真空。铝箔3附着在玻璃管1的内壁圆周上，用于与钢液中的氧发生反应，降低氧含量。玻璃管1的内壁上有刻度，用于控制抽吸钢液的高度。
图中显示，胶帽4为圆形或椭圆形空心弹性胶制球体，用手捏可以发生变形。胶帽4的球体直径大于玻璃管1的直径，以便有足够的弹性空间。胶帽4的前端有圆形开口，圆形开口的直径小于玻璃管1的直径，圆形开口撑开后套装在玻璃管1的后端。
本发明的玻璃管1长度为150mm~200mm，内径4mm~6mm，厚度为1mm~2mm，玻璃管1内壁附着的铝箔3厚度为0.5mm~1mm，长度为50mm~100mm。
本发明的检测方法如下：
在冶炼含氮钢过程中，需要检测钢水的氮含量时，使用取样勺取出钢液。
挤压取样装置的胶帽4，然后将玻璃管1的锥形头部2浸入到钢液内，松开胶帽4，利用取样装置中的玻璃管1与钢液形成压力差，将钢液吸入玻璃管1内。钢液在吸入过程中与附着在玻璃管1内壁上的铝箔3接触，发生铝脱氧反应，消耗掉试样中的氧，避免在冷却过程中气孔的生成，提高检测试样制取的成功率。
吸取钢液的过程持续2~3s，待钢液在玻璃管1内高度达到预定高度后迅速取出，立即淬火冷却。
冷却后，敲碎玻璃管1，即可得到待检测的试样，试样表面、内部均无气泡或气孔，质量合格。最后用机床车掉试样表层，将试样送往检测中心，利用氧氮氢分析仪进行快速氮含量检测。
实例1：
冶炼一炉Cr18Mn18N钢，设计氮含量为0.45%（质量百分数）。在冶炼过程中需要检测氮含量时，使用取样勺取出部分钢液，挤压胶帽4，然后将锥形头部2浸入到取样勺内的钢液里，利用压力差将钢液吸入玻璃管1内，钢液在玻璃管1内流动过程中，与附着在玻璃管1内壁上的铝箔3反应，消耗钢液中的氧。待钢液在玻璃管1内高度达到60mm后迅速取出，立即淬火冷却。敲掉玻璃层后去除表面即可得到待检测的试样。试样表面、内部均无气泡或气孔，质量合格。车掉试样表层，将试样送往检测中心，利用氧氮氢分析仪进行快速氮含量检测，检测结果氮含量为0.441%。
实例2：
冶炼一炉304LN钢，设计成分氮含量为0.12%。冶炼过程中需要检测氮含量时，使用取样勺从熔池内取出部分钢液，挤压胶帽4，然后将玻璃管1的锥形头部2浸入到取样勺钢液内，松开胶帽4利用压力差将钢液吸入玻璃管1内，在玻璃管1内流动过程中，钢液与附着在玻璃管1内壁上的铝箔3发生反应，消耗钢液中的氧。待钢液高度达到80mm后迅速取出，立即淬火冷却。敲掉玻璃层后去除表面即可得到待检测的试样。试样表面、内部均无气泡或气孔，质量合格。车去试样表层后，利用氧氮氢分析仪进行快速氮含量检测，检测结果氮含量为0.110%。
实例3：
冶炼一炉21-4N钢，设计成分中氮含量为0.40%。冶炼过程中需要检测氮含量时，使用取样勺从熔池内取出部分钢液，挤压胶帽4，然后将玻璃管1的锥形头部2浸入到钢液内，松开胶帽4，利用压力差将钢液吸入玻璃管1内，在玻璃管1内流动过程中，与附着在玻璃管1内壁上的铝箔发生反应，消耗钢液中的氧。待钢液高度达到70mm后迅速取出，立即淬火冷却。敲掉玻璃层后去除表面即可得到待检测的试样。试样表面、内部均无气泡或气孔，质量合格。将试样送往检测中心，利用氧氮氢分析仪进行快速氮含量检测，检测结果氮含量为0.407%。

Claims (4)

1.一种检测感应炉钢水中氮含量的取样装置，其特征在于：它包括玻璃管（1）、铝箔（3）、胶帽（4），玻璃管（1）为长管，玻璃管（1）的头部为锥形，锥形头部（2）的前端有开孔，玻璃管（1）的后部套装胶帽（4），铝箔（3）附着在玻璃管（1）的内壁圆周上，玻璃管（1）的内壁上有刻度。
2.根据权利要求1所述的检测感应炉钢水中氮含量的取样装置，其特征在于：所述胶帽（4）为圆形或椭圆形空心弹性胶制球体，胶帽（4）的球体直径大于玻璃管（1）的直径，胶帽（4）的前端有圆形开口，圆形开口的直径小于玻璃管（1）的直径，圆形开口撑开后套装在玻璃管（1）的后端。
3.根据权利要求2所述的检测感应炉钢水中氮含量的取样装置，其特征在于：所述玻璃管（1）长度为150mm~200mm，内径4mm~6mm，厚度为1mm~2mm，玻璃管（1）内壁附着的铝箔（3）厚度为0.5mm~1mm，长度为50mm~100mm。
4.一种使用上述取样装置的取样方法，其特征在于：它采用以下步骤进行：
a.准备取样装置，将胶帽（4）套装在玻璃管（1）的后端，保证套装牢固，不会脱落；
b.使用取样勺取出部分钢液；
c.挤压胶帽（4），然后将玻璃管（1）的锥形头部（2）浸入到钢液内，松开胶帽（4），利用玻璃管（1）与钢液形成压力差，将钢液吸入玻璃管（1）内，钢液在玻璃管（1）内流动过程中，与附着在玻璃管（1）内壁上的铝箔（3）反应，消耗钢液中的氧；
d.吸取钢液的过程持续2~3s，待钢液在玻璃管（1）内高度达到预定高度后迅速取出，立即淬火冷却；
e.冷却后，敲碎玻璃管（1），即可得到待检测的试样，试样表面、内部均无气泡或气孔，质量合格，用机床车掉试样表层，将试样送往检测中心，利用氧氮氢分析仪进行快速氮含量检测。
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