CN1088839C

CN1088839C - 取样器

Info

Publication number: CN1088839C
Application number: CN94102793A
Authority: CN
Inventors: C·贝尔斯
Original assignee: Heraeus Electro Nite International NV
Current assignee: Heraeus Electro Nite International NV
Priority date: 1993-02-09
Filing date: 1994-02-09
Publication date: 2002-08-07
Anticipated expiration: 2014-02-09
Also published as: CA2114884A1; US5515739A; ATE164005T1; DE4303688C3; DE59308253D1; ZA937735B; DE4303688C2; EP0610550A1; BR9400464A; DE4303688A1; EP0610550B1; JPH06242104A; CN1096369A; CA2114884C

Abstract

本发明公开了一种融熔金属取样器，它具有一个设置在支承管内的扁平试样盒背离支承管浸入处的一侧，试样盒有一个构成试样分析面的壁面，此壁面平行于支承管轴。为了获得价值很高的扁平试样而且又能方便地将试样从取样器中取出，在支承管内入口管道背离支承浸入处的一端，扁平试样盒上方，入口管道和流入口之间设有一个前室，与流过流入口的流体流入方向横向交叉的前室横截面大于流入口的横截面，而在入口管道的入口范围与入口管道轴横向交叉的前室横截面大于入口管道入口的横截面。

Description

取样器

本发明涉及一种融熔金属取样器，它具有一个设置在支承管中的扁平试样盒，盒上有一根带流入口的入口管道，该管道位于扁平试样盒背离支承管浸入处的一侧，试样盒比方说还有一个构成试样分析面的壁面，此壁面与支承管的轴面平行。

DD285190公开了这种取样器。该文献披露出在支承管中设有扁平试样盒，试样盒的壁面构成分析表面，此壁面平行于支承管的轴。试样盒的流入口设置在背离浸入处的试样盒的一侧上。上述流入口设在一根入口管道上，此入口管道与支承管共轴，在入口管道的上方其背离浸入处的一端成一偏角并穿过支承管的壁。融熔金属流过此偏角部件进入同轴的入口管道并从此管道进入取样器。凝固以后上述同轴的入口管道同时形成探针式试样。由于该试样盒是由两半构成，尽管浸入融熔金属前处在试样盒中的气体能通过试样盒两半的分离点从试样盒中逸出，但随融溶金属一起进入试样盒的气体及其它杂质却随之一道进入试样盒并作为试样中的夹杂物留在盒中。显然，这种夹杂物对试样质量有影响，因此，会明显地影响试样分析的可靠性。存在于试样中的杂质不只处于试样的内部，而且由于它们直接出现在试样分析表面区，还影响试样分析表面的质量。因此，与紧凑型试样盒相比，这种扁平试样盒最主要的优点是值得怀疑的，这种由室壁构成的试样分析表面几乎不能用于分析。

GB1150149公开了另一种取样器，其中的图6描绘了一种与此有关的扁平试样，其分析表面与支承管轴交叉。由于试样的冷却总是从外向里(沿支承管的径向)进行，与此冷却曲线相应的试样分析表面包括不同的组成部分，它们与从表面边缘到检测点的距离有关。上述这种装置用作取样器的缺点是：试样盒会引起温度下降，而使试样及处于上部的融熔金属迅速凝固。由于取样器中的熔融金属迅速凝固使随熔融金属一道进入试样盒中的杂质固定在试样中，同样这也影响分析结果。由于将混合室和试样盒装于同一壳体中，更加速了上述快速凝固过程。这种壳体还妨碍从取样器中取出试样。

本发明的任务在于提供一种融熔金属取样器，它能获得高价值的扁平试样，并能方便地从取样器中取出试样。

按照本发明，完成上述用于权利要求1前序部分所述的取样器的任务的技术方案是：在支承管内入口管道背离支承管道和流入口之间设有一个前室，其横截面与流过流入口的流体流入方向横向交叉并大于上述流入口的横截面，前室的横截面在入口管道的入口范围与入口管道的轴横向交叉，并大于入口管道的入口的横截面。这种取样器例如适于变换器在用作融熔金属取样。用这种取样器一方面能使试样质量非常稳定，尤其使其上表面区的质量非常稳定，另一方面还能很方便地从取样器中取出试样。试样的冷却过程垂直于试样分析表面进行，因此试样上表面温度非常均匀。由于在试样盒前面设有前室，首要的是能降低融熔金属的流动速度，因此随融熔金属一道流入的如熔渣颗粒或气体之类的杂质受浮力的作用朝上运动。通过这种净化过程，进入试样盒中的融熔金属几乎不含杂质。试样盒中的融熔金属冷却得较慢，因而可促使试样盒中的杂质颗粒朝上运动，并从试样的其它部分中分离出来。凝固过程很慢还有利于将试样盒从入口管道区的前室中方便地卸下，因为入口管道区域的融熔金属在拆卸试样盒的时刻通常并没有完全凝固。

如果将前室的壁及流入口的四周用高熔点的的金属例如钢构成则更为有利。为此，应防止这些在融熔金属流入时承受负荷最大的部分被损坏，同时应防止试样盒的部件污染试样。除钢外还可考虑采用其它如石英式陶瓷之类的耐火材料，或采用其它高熔点金属。最好上述前室和入口管道为圆筒状，此时，前室的直径至少为入口管道直径的两倍。合适的是使入口管道的直径小于流入口的直径。借助于此种结构，可为稳定融熔金属创造最好的条件，并能使其平稳地，流入试样盒中。事实证明，选择前室的直径约为22mm-50mm，最好约为30mm-40mm，选择入口管道的直径约为5mm-11mm，最好约为8mm-9mm是有利的。

前室的壁厚以约2-10mm最好为2.5-4mm为宜。在这种壁厚的条件下，不仅可保证足够的强度，而且还能保证对融熔金属充分隔热。将流入口设置在前室的朝向浸入处的区域内是很有利的。由于将融熔金属输送至朝向式样盒的前室侧，所以入口管道区域中的融熔金属直到从取样器中取出试样的时候至少有一部分仍保持液态，因此可保证较方便地取出试样。

也可以使试样盒具有两个壁厚不同的区域，其中在浸入处区域内前室的壁厚宜为约1-5mm，背离浸入处区域的前室壁厚宜为2-10mm，将流入口设置在背离浸入处壁厚较厚的区域中。此时，尤其可使在浸入处区域中的前室壁厚约为1-2mm，而背离浸入处区域中的前室壁厚约为3-4mm。若将分成两部分的前室安排成薄壁区的长度约为厚壁区长度的1-3倍尤为有利。直接接受流入试样盒中的融熔金属流的表面由于融熔金属的能量很高要承受很大的热负荷和机构负荷。通过加厚前室的此部分区域就可防止前室被流入的融熔金属损坏，因为加厚了的前室壁的热稳定性和机构强度都提高了。位于浸入处的前室区的壁不与流入前室的融熔金属直接接触，其壁较薄，借此可防止多的热量从融熔金属传给该壁，用此方式使流入的融熔金属延迟凝固并促使杂质从融熔金属中分离出来。如上所述，通过延迟凝固还可方便地取出试样。为了减速，要这种情况中可取的是在石英管伸进前室的一端装有减速罩。借此可增强融熔金属中轻杂质的上升效果。

更为可取的是使上述扁平试样盒至少包括两个密度不等的盒区，两个盒区沿流体流入方向彼此串联设置，将较密的盒区设置在扁平试样盒的背离浸入处的一端。由于设置在浸入方向上方的盒区较密，也有利于一道进入试样盒的背离浸入处的一端。由于设置在浸入方向上方的盒区较密，也有利于一道进入试样盒中的杂质上升和逸出。

下面结合附图通过一个实施例对本发明作更详细的描述。

图1为本发明的取样器的纵向剖面图；

图2为本发明的具有两个分开的前室的取样器的纵向剖面图；

图3为用本发明的取样器所获取的试样的示意图；

图4为用现有的取样器获取的试样的示意图。

本取样器有一根支承管1，此管包括两根彼此插在一起的厚纸管，支承管内装入扁平试样盒2和前室3。1上述扁平试样盒2装于取样器的浸入端，在扁平试样盒2的背离浸入端处的一侧设有一根石英入口管道4，此管道将扁平试样盒2与前室3相连。流入口5穿过支承管1与前室3相通。图1示出了这类装置，其中前室3的横截面在各个方向上均大于流入口5和入口管道4的横截面，且总是与流体流入方向横向交叉。因此，融熔金属在流入扁平试样盒2之前到达缓冲区，该区或多或少可使融熔金属趋于缓流，而且由于重力作用可将轻的杂质颗粒和气泡排出管道4的区域。为了避免融熔金属过快凝固，为了促使杂质上升，因此前室3和入口管道4均做成圆筒状，前室3的直径约为30-40mm，入口管道4的直径约为8-9mm。同时，使镶有钢圈的流入口5直径大于入口管道4的直径。前室3的钢壁9的厚度约为2.5-4mm。借助于流入口5的尺寸及前室的这样布置，可使流入取样器中的融熔金属在前室3的朝向浸入端的区域内很长时间地保持流动状态，因此，弄碎入口管道4就可方便地将扁平试样盒2从取样器中取出。为此，在入口管道4的周围还设有水泥式陶瓷隔热衬6，该衬紧贴扁平试样盒2及前室3。在图1所示的实施例中，此种安排尤其重要，因为在这种情况下，通过流入前室3的融熔金属可将热量不断地正好传到入口管道4的区域内。

图2示出了前室3的另一实施例，在该例中，前室3包括壁厚不同的两个区域，一个区位于入口室3内朝向浸入端并与入口管道4相通的区域内，其壁厚约为1～2mm，第二区域壁厚约为3～4mm，它位于前室3内背离扁平试样盒2的区域内，并与流入口5相通。此处，前室3在流入口5的区域内的壁较厚，可使其具有较强的防止由高速流入的融熔金属引起损坏的能力，而在入口管道4的区域内的壁较薄则可防止融溶金属中的大量的热由壁9传出，因此，在这种装置中可防止前室3中的融熔金属过早凝固。在前室3中的入口管道4的入口处还装有减速罩10。

在上述两个实施例(图1及图2)中，前室3中入口管道4的入口处融熔金属的温度最高，因此，由于重力的作用，可使前室3此部分中的杂质和气泡顺利地流出扁平试样盒2，加之与熔融金属的温度条件有关的粘度很低，扁平试样盒2可包括不同密度的两个区，它们彼此串连设置，其中较密的区域设置在背离浸入处的扁平试样盒2的一端。该区应设置成使融熔金属首先进入该区且在取样期间从重力方向看进去此区处在上方，因此，通过设置前室3，在该区内包含在扁平试盒2中的气体可上升。

用上述取样器可获得质量上乘的试样。图3为这类试样7的示意图，其中在以剖面表示的较密的区域中描绘了一个气泡8，该气泡在入口管道4的范围内，且在离扁平试样盒2之前不远之处被冷缩。与此相反，图4示出了用传统取样器获取的试样7，由于气泡不能从扁平试样盒中逸出，在试样7的中间有一个明显变大的冷缩气泡8。通常情况下除发现许多小气泡外，这种大气泡8会引起测量误差，因为这种气泡在试样7中分布不均匀而且没有精确的确定位置。反之，只存在于入口管道4区域内的气泡8在测量技术中对试样7的使用不起重要作用。

Claims

1.一种融熔金属取样器，它包括一个设置在支承管内的扁平试样盒，盒上有一个带流入口的入口管道，该管道位于扁平试样盒的背离支承管浸入端一侧，试样盒上有一个构成试样分析面的壁面，此壁面与支承管的轴平行，其特征在于在支承管(1)内入口管道(4)背离支承管道(1)浸入处的一端，扁平试样盒(2)上方，入口管道(4)和流入口(5)之间设有一个前室(3)，与流过流入口(5)的流体流入方向横向交叉的前室(3)的横截面大于上述流入口(5)的横截面，前室(3)的横截面在入口管道的入口范围与入口管道(4)的轴横向交叉，该截面大于入口管道(4)入口的横截面，前室(3)在其浸入端范围内的壁厚为1-5mm，而在背离浸入端范围内的壁厚为2-10mm，并将流入口(5)设置在背离浸入处的具有厚壁的范围内。

2.如权利要求1所述的取样器，其特征在于前室(3)的壁及流入口(5)的四周由钢构成。

3.如权利要求1或2所述的取样器，其特征在于前室(3)和入口管道(4)为圆筒状，前室(3)的直径至少为入口管道(4)的直径的两倍。

4.如权利要求1所述的取样器，其特征在于入口管道(4)的直径小于流入口(5)的直径。

5.如权利要求1所述取样器，其特征在于前室(3)的直径为22-50nm。

6.如权利要求5所述取样器，其特征在于前室(3)的直径为30-40nm。

7.如权利要求1所述的取样器，其特征在于入口管道(4)的直径为5-11mm。

8.如权利要求7所述的取样器，其特征在于入口管道(4)的直径为8-9mm。

9.如权利要求1所述的取样器，其特征在于前室(3)在其浸入端范围内的壁厚为1-2mm，而在背离浸入端范围内的壁厚为3-4mm。

10.如权利要求1所述取样器，其特征在于上述薄壁区的长度为厚壁区长度的1-3倍。

11.如权利要求1所述的取样器，其特征在于上述扁平试样盒(2)至少包括两个不同密度的盒区，从浸入方向看进去它们彼此串联设置，且将较密的盒区设置在扁平试样盒(2)背离浸入处的一端。