CN111426529A - 一种自动分离取样探头中金属样品体的设备及其分离方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动分离取样探头中金属样品体的设备及其分离方法，所述取样探头，包括夹持段与取样段；本发明分离设备，包括探头导向单元，用于承载所述取样探头；切割单元，用于切割所述取样段，包括对称设于取样段两侧边的侧向切割装置；废料导向单元，用于被切割后所述取样段的滑落导向；废料收集单元，用于收集沿所述废料导向单元滑落的被切割后所述取样段，且再由所述废料收集单元产生振动，使所述取样段内的金属样品体与所述取样段自动分离；夹持单元，用于夹持并移动所述夹持段。本发明能够自动化对熔融金属取样后的取样探头进行分离处理，从而快速取出取样探头中的熔融金属的样品体。

Description

一种自动分离取样探头中金属样品体的设备及其分离方法

技术领域

本发明涉及熔融金属液中获取金属样品体的技术，更具体地说，涉及一种自动分离取样探头中金属样品体的设备及其分离方法。

背景技术

在钢铁冶金流程中，在炼钢和连铸等工序中，需要从金属溶液中提取金属溶液样品体，并针对试样分析其化学成分等参数。其中，提取金属溶液样品时，通常是将取样探头插入取样枪中，通过传送机构将取样枪连同取样探头插入装有液态熔融金属的钢包中，熔融金属将经过取样探头的取样口进入样品体的钢模内盛放，当取样探头拔出钢包后，熔融的金属将凝固并形成固体。如图1所示，通常这类用途的取样探头1主要由两段纸质长圆管组成：夹持段2与取样段3。其中，与金属溶液接触的取样段3上设置有导流管22，该导流管22在取样段3的表面上上开有取样口，导流管22通体由耐火材料或陶瓷体组成。其中，探头取样段3包含有用于形成并容纳金属样品体16的样品体和包裹样品体的长圆形纸筒及其端部的陶瓷体等，取样探头尾部夹持段2具有利于机构抓取的长圆形夹持纸筒。

用于盛放金属溶液的样品体的样品体包括耐火材料导流管22、钢模17、18等多部件。为了对钢包中的金属溶液进行实时分析，必须及时将取样后凝固形成的金属样品体从取样探头中的样品体中分离出来。

目前，多采用人工手握取取样探头的夹持段纸质管，对取样段纸质管进行敲击，从而取出样品体的办法。由于需要人工进行操作，考虑到敲击时取样探头本体甚至还处于有明火的状态，在安全问题和效率问题上并不可靠。为了能更高效地掌握熔融金属的状态，取样与送样等时间要尽可能缩短，相关工艺步骤也要尽快执行。

在现有的专利申请中，如专利文献“CN 203545142U用于自动化地显露样品体的装置”所记载的用于自动化显露样品体的装置中，由于取样探头的内部结构为具有样品体的外壳被填充材料和纸质管包裹，因此该专利中取样探头的前期处理方式，即，通过冲头将填充材料和具有外壳的样品体从纸质管中挤压出来的方法并不适用于所有类型的取样探头。例如本专利中出现的取样探头，其具有样品体的外壳被纸质管直接包裹，并且，包裹结构存在阶梯式结构，无法通过冲头挤压的方法将具有样品体的外壳从纸质管中分离出来。

另外，又如专利文献“CN 203545142U用于自动化地显露样品体的装置”所记载的用于自动化显露样品体的装置中，由于具有样品体的外壳落入外壳拆除装置后，还需要通过离心装置进行分离，即，具有样品体的外壳被夹子固定，该离心装置通过撞击外壳，期望通过撞击产生的冲量将外壳推向碰撞体后撞开外壳，样品体能单独通过外壳拆除装置，因此，存在如下的问题，即，离心装置可能需要经过几次撞击后，才能将样品体从外壳中分离，这将影响到分离装置的工作效率。

发明内容

针对现有技术中存在的上述缺陷，本发明的目的是提供一种自动分离取样探头中金属样品体的设备及其分离方法，能够自动化分离取样探头中的样品体，对熔融金属取样后的取样探头进行分离处理，从而快速取出取样探头中的熔融金属的样品体。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一方面，一种自动分离取样探头中金属样品体的设备，所述取样探头，包括：夹持段与取样段，本发明分离设备，包括：

探头导向单元，用于承载所述取样探头，包括：用以承载并带动所述取样探头沿其轴向移动的下导向轮组，及用以压持并带动所述取样探头绕其轴向转动的上导向轮，且所述上导向轮为主动导向轮，所述下导向轮组中至少有一个导向轮为主动导向轮，所述主动导向轮由驱动装置带动旋转，从而带动所述取样探头沿其轴向移动、转动；

切割单元，用于切割所述取样段，包括：对称设于取样段两侧边的侧向切割装置；侧向切割装置，均包括：圆形锯片及用于驱动圆形锯片的执行元件，且每片圆形锯片转动轴线与取样段轴线形成倾斜夹角；

废料导向单元，设于所述切割单元的下方，且横截面轮廓为圆弧形，用于被切割断的所述取样段滑落导向；

废料收集单元，设于所述废料导向单元的下方，用于收集沿所述废料导向单元滑落的被切割断的所述取样段，所述废料收集单元能够产生上、下振动，使所述取样段内的金属样品体与所述取样段自动分离；

夹持单元，用于夹持并移动所述夹持段；

还包括：用于支撑上述所有单元的框架，用于所述驱动切割单元的电机，以及用于控制所述探头导向单元、切割单元动作的控制模块。

所述探头导向单元的上导向轮上设有直线驱动装置，用以驱动所述上导向轮垂直于所述取样探头轴向的上、下移动；所述探头导向单元中的主动导向轮的驱动装置为气动马达，所述直线驱动装置优选为气动缸执行元件。

所述上导向轮、下导向轮组的表面设有均匀凹陷或凸起的外貌，且均为耐高温金属材质制成。

所述每片圆形锯片转动轴线与取样段轴线形成40°～50°倾斜夹角，优选45°倾斜夹角。

所述废料导向单元，包括：导向通道和冷却水机构；

所述导向通道的入口位于所述切割单元的下方，导向通道的出口位于所述废料收集单元的上方，所述导向通道的入口至导向通道的出口的横截面轮廓为圆弧形，所述导向通道的入口宽度大于导向通道的出口宽度；

所述冷却水机构，包括：设于导向通道的入口位置的冷却水进水口，设于导向通道的出口位置的冷却水出水口，以及设于冷却水出水口上方的过滤网。

所述废料收集单元，包括：废料收集箱，以及连于废料收集箱下方的振动装置。

所述控制模块上设有用以探测取样探头在探头导向单元中相对位置的检测装置，检测装置为接近开关。

另一方面，一种自动分离取样探头中金属样品体的方法，包括以下步骤：

1)将取样探头送入分离设备的探头导向单元中，取样探头的夹持段被夹持单元夹持并引导至分离设备中的探头导向单元的下导向轮组上，其后，直线驱动装置带动上导向轮向下导向轮组方向移动，将取样探头夹紧在上、下导向轮组之间；

2)剥离取样段的圆筒状外壳，探头导向单元中的上导向轮中的主动导向轮转动，下导向轮组中的主动导向轮转动，使取样探头沿其轴向移动的同时绕其轴向转动，取样段两侧边的侧向切割装置中的圆形锯片对称切割样品体及其包裹样品体的圆筒状外壳，直至取样段中的样品体完全脱离取样探头，探头导向单元停止带动取样探头移动，被切除的样品体、及圆筒状外壳碎片沿导向通道进入废料收集箱，连于废料收集箱下方的振动装置做垂直于地面的上、下振动，而冷却水机构始终对被切除的样品体、及圆筒状外壳碎片进行冷却；

3)将夹持段从分离设备中取出，夹持单元夹持取样探头的夹持段，直线驱动装置带动上导向轮向背离下导向轮组方向移动，夹持单元将取样探头从分离设备中抽出，并将其投入收集装置。

在上述的技术方案中，本发明所提供的一种自动分离取样探头中金属样品体的设备及其分离方法，能够自动化分离取样探头中的样品体，对熔融金属取样后的取样探头进行分离处理，从而快速取出取样探头中的熔融金属的样品体。可以提高取样的效率，减小人工作业的危险性问题。本发明由于取代了人工从取样探头中取出样品体的步骤，由本发明分离设备代替的同时，加快了取样的效率和安全可靠性，能够在制铁工业等中进行有益的利用。

附图说明

图1是取样探头的结构示意图；

图2是本发明分离设备切割取样探头的示意图；

图3是取样探头被本发明分离设备中侧向切割装置剥离形貌的示意图；

图4是取样探头被送入本发明分离设备的示意图；

图5是取样探头的取样段被本发明分离设备中侧向切割装置剥离作业的示意图；

图6是本发明分离设备中夹持单元夹持取样探头的夹持段脱离的示意图。

图7是本发明分离方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步说明本发明的技术方案。

请结合图1至图6所示，本发明所提供的一种自动分离取样探头中金属样品体的设备，所述取样探头1，包括：夹持段2与取样段3。

本发明分离设备，包括：

探头导向单元，用于承载所述取样探头1，包括：用以承载并带动所述取样探头1沿其轴向移动的下导向轮组4，及用以压持并带动所述取样探头1绕其轴向转动的上导向轮5，且所述上导向轮5中至少有一个导向轮为主动导向轮，所述下导向轮组4中也至少有一个导向轮为主动导向轮，所述主动导向轮由驱动装置带动旋转，从而带动所述取样探头1沿其轴向移动、转动；所述驱动装置可以是气动马达，但不限于气动马达。

所述上导向轮5上设有直线驱动装置6，用以驱动所述上导向轮5垂直于所述取样探头1轴向上、下动作，能够将取样探头1夹紧在上导向轮5、下导向轮组4之间。其中，所述直线驱动装置6可以是气动缸执行元件，但不限于气动缸执行元件。

较佳的，所述上导向轮5、下导向轮组4的表面设有均匀凹陷或凸起的外貌，且均为耐高温金属材质制成。

切割单元，用于切割所述取样段3，包括：对称设于取样段3两侧边的侧向切割装置7；侧向切割装置7，均包括：圆形锯片8及用于驱动圆形锯片8的执行元件，且每片圆形锯片转动轴线与取样段轴线形成倾斜夹角；该倾斜夹角在40°～50°之间，优选45°倾斜夹角。

废料导向单元，设于切割单元的下方，包括：导向通道9和冷却水机构10；

较佳的，所述导向通道9的入口位于所述切割单元的下方，导向通道9的出口位于所述废料收集单元的上方，所述导向通道9的入口至导向通道9的出口的横截面轮廓为圆弧形，所述导向通道9的入口宽度大于导向通道9的出口宽度。

较佳的，所述冷却水机构，包括：设于导向通道9的入口位置的冷却水进水口10，设于导向通道9的出口位置的冷却水出水口11，以及设于冷却水出水口11上方的过滤网12。

废料收集单元，设于废料导向单元的下方，用于收集沿所述废料导向单元滑落的被切割后所述取样段，且再由所述废料收集单元产生振动，使所述取样段内的金属样品体与所述取样段自动分离；包括：废料收集箱13，以及连于废料收集箱13下方的振动装置14。

夹持单元15，用于夹持并移动所述夹持段2；为独立于将金属样品体从取样探头1中分离开的机械手，或是某种能够夹持取样探头1并带动其移动的装置。

较佳的，还包括：用于支撑上述所有单元的框架，用于所述驱动切割单元的电机，以及用于控制所述探头导向单元、切割单元动作的控制模块。

较佳的，所述控制模块上设有用以探测取样探头在探头导向单元中相对位置的检测装置，检测装置包括但不限于接近开关。

请结合图7所示，本发明还提供了一种用于取样探头自动分离金属样品体的分离方法，包括以下步骤：

1)将取样探头1送入探头导向单元中，取样探头1的夹持段2被夹持单元15夹持并引入本发明分离设备中的探头导向单元的下导向轮组4之上，其后，上导向轮5在直线驱动装置6带动下向下导向轮组4方向移动，并将取样探头1夹紧在上导向轮5和下导向轮组4之间，其中，探头导向单元中下导向轮组4的外缘都具有与取样探头1的取样段3的纸质圆筒状外壳相配合的半圆形凹陷，其中，下导向轮组4转动轴轴线与取样探头1的轴线相垂直，可以在电机的带动下旋转并带动取样探头1前后移动，上导向轮5转动轴轴线与取样探头1的轴线相平行。

2)剥离取样段3的圆筒状外壳19，夹持单元15放开，不再夹持取样探头1的夹持段2，上导向轮5与下导向轮组4同时转动，带动取样探头1绕自身轴线转动并前后移动。

在此过程中，位于取样段3左、右两个侧向切割装置7的圆形锯片8旋转，其中，圆形锯片8的转动轴线与取样段3轴线呈45°，并对称切割取样段3中包裹样品体16的圆筒状外壳19的侧面，切割深度达到或超过样品体16中的钢模17、18的外表面，从而使纸质的圆筒状外壳19变为菱形碎片，直至取样段3中的样品体16完全脱离取样探头1，探头导向单元停止带动取样探头1移动，被切除的取样段3内的钢模17、18、样品体16以及圆筒状外壳19的碎片等在重力作用下沿着导向通道9进入废料收集箱13后，安装在废料收集箱13下方的振动装置14将做垂直于地面的上、下大幅度幅度会振动，从而将样品体16从钢模17、18中自动分离并显露出来。

其中，当切割分离后的内含有样品体16和钢模17、18的取样段3进入导向通道9时，冷却水结构启动，导向通道9的入口位置的冷却水进水口10向导向通道9的出口位置的冷却水出水口11喷水，样品体16、钢模17、18以及圆筒状外壳19的碎片被水冲击冷却的同时，在自由滑落过程中还将撞击导向通道9表面的金属突起物，最终落入废料收集箱13中，冷却水经过出水口11上方的过滤网12，经出水管20流出设备。

容纳有陶瓷体21、样品体16、钢模17、18以及圆筒状外壳19的碎片的废料收集箱13下方设置的振动装置14，在设定振动周期内，振动装置14以一定的频率和振幅振动。

3)取样探头1从本发明分离设备中取出，夹持单元15重新夹持取样探头1的夹持段2，上导向轮5在直线驱动装置6带动下向背离下导向轮组4方向移动，取样探头1脱离夹紧状态，夹持单元15将切除了取样段3的取样探头1从本发明分离设备中抽出，随后将其投入其收集装置。最终完成所有的将样品体16从取样探头1中自动分离的过程。

综上所述，本发明的分离设备及分离方法，由于取代了人工从取样探头中取出样品体的步骤，由本发明中的自动化分离设备代替的同时，加快了取样的效率和安全可靠性。因此，能够在制铁工业中进行有益的利用。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims (8)

1.一种自动分离取样探头中金属样品体的设备，所述取样探头，包括：夹持段与取样段，其特征在于，包括：

探头导向单元，用于承载所述取样探头，包括：用以承载并带动所述取样探头沿其轴向移动的下导向轮组，及用以压持并带动所述取样探头绕其轴向转动的上导向轮，且所述上导向轮为主动导向轮，所述下导向轮组中至少有一个导向轮为主动导向轮，所述主动导向轮由驱动装置带动旋转，从而带动所述取样探头沿其轴向移动、转动；

切割单元，用于切割所述取样段，包括：对称设于取样段两侧边的侧向切割装置；侧向切割装置，均包括：圆形锯片及用于驱动圆形锯片的执行元件，且每片圆形锯片转动轴线与取样段轴线形成倾斜夹角；

废料导向单元，设于所述切割单元的下方，且横截面轮廓为圆弧形，用于被切割断的所述取样段滑落导向；

废料收集单元，设于所述废料导向单元的下方，用于收集沿所述废料导向单元滑落的被切割断的所述取样段，所述废料收集单元能够产生上、下振动，使所述取样段内的金属样品体与所述取样段自动分离；

夹持单元，用于夹持并移动所述夹持段；

还包括：用于支撑上述所有单元的框架，用于所述驱动切割单元的电机，以及用于控制所述探头导向单元、切割单元动作的控制模块。

2.如权利要求1所述的一种自动分离取样探头中金属样品体的设备，其特征在于：所述探头导向单元的上导向轮上设有直线驱动装置，用以驱动所述上导向轮垂直于所述取样探头轴向的上、下移动；所述探头导向单元中的主动导向轮的驱动装置为气动马达，所述直线驱动装置优选为气动缸执行元件。

3.如权利要求1所述的一种自动分离取样探头中金属样品体的设备，其特征在于：所述上导向轮、下导向轮的表面设有均匀凹陷或凸起的外貌，且均为耐高温金属材质制成。

4.如权利要求1所述的一种自动分离取样探头中金属样品体的设备，其特征在于：所述每片圆形锯片转动轴线与取样段轴线形成40°～50°倾斜夹角，优选45°倾斜夹角。

5.如权利要求1所述的一种自动分离取样探头中金属样品体的设备，其特征在于：所述废料导向单元，包括：导向通道和冷却水机构；

所述导向通道的入口位于所述切割单元的下方，导向通道的出口位于所述废料收集单元的上方，所述导向通道的入口至导向通道的出口的横截面轮廓为圆弧形，所述导向通道的入口宽度大于导向通道的出口宽度；

所述冷却水机构，包括：设于导向通道的入口位置的冷却水进水口，设于导向通道的出口位置的冷却水出水口，以及设于冷却水出水口上方的过滤网。

6.如权利要求1所述的一种自动分离取样探头中金属样品体的设备，其特征在于：所述废料收集单元，包括：废料收集箱，以及连于废料收集箱下方的振动装置。

7.如权利要求1所述的一种自动分离取样探头中金属样品体的设备，其特征在于：所述控制模块上设有用以探测取样探头在探头导向单元中相对位置的检测装置，检测装置为接近开关。

8.一种如权利要求1-7任一项所述的自动分离取样探头中金属样品体的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将取样探头送入分离设备的探头导向单元中，取样探头的夹持段被夹持单元夹持并引导至分离设备中的探头导向单元的下导向轮组上，其后，直线驱动装置带动上导向轮向下导向轮组方向移动，将取样探头夹紧在上、下导向轮组之间；

2)剥离取样段的圆筒状外壳，探头导向单元中的上导向轮中的主动导向轮转动，下导向轮组中的主动导向轮转动，使取样探头沿其轴向移动的同时绕其轴向转动，取样段两侧边的侧向切割装置中的圆形锯片对称切割样品体及其包裹样品体的圆筒状外壳，直至取样段中的样品体完全脱离取样探头，探头导向单元停止带动取样探头移动，被切除的样品体、及圆筒状外壳碎片沿导向通道进入废料收集箱，连于废料收集箱下方的振动装置做垂直于地面的上、下振动，而冷却水机构始终对被切除的样品体、及圆筒状外壳碎片进行冷却；

3)将夹持段从分离设备中取出，夹持单元夹持取样探头的夹持段，直线驱动装置带动上导向轮向背离下导向轮组方向移动，夹持单元将取样探头从分离设备中抽出，并将其投入收集装置。

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