CN112729957B - 一种二硅化钼电阻炉取样装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种二硅化钼电阻炉取样装置及方法，取样装置包括回转台、升降单元、真空抽气泵、连接管、取样管和剪样单元，回转台能够水平回转，升降单元设置于回转台上，取样管的上端与连接管的下端之间密封连接，连接管的上端与升降单元的上端固定连接，升降单元能够带动连接管和取样管同步上下移动；真空抽气泵与连接管的上端通过导气管密封连接，剪样单元设置于升降单元的下部，取样管下端能够被剪样单元剪切。本发明在取样时取样位置可控、能够较为准确地控制单次取样量、取样过程安全可控、并且能够节省取样管。

Description

一种二硅化钼电阻炉取样装置及方法

技术领域

本发明属于钢铁冶炼技术领域，特别是涉及一种二硅化钼电阻炉取样装置及方法。

背景技术

在钢铁冶炼过程中，为了对钢液的成分进行分析，需要多次从炉中取样进行检测。二硅化钼炉是一种实验室模拟炼钢过程的竖式炉，其炉膛较深，目前取样方式多为人工取样，取样不便且存在一定的安全风险。在二硅化钼炉取样过程时，存在以下问题：(1)由于多次取样，人工取样时难以保证每次取样位置相同，导致取出的样品检测结果误差较大。(2)人工取样时，无法精确控制每次的取样量，若取样较少则需再次取样，反复取样易造成钢液污染；若取样较多则造成钢液浪费。(3)人工取样时，通常石英管未预热，且人工取样时由于石英管握在操作人员手中，此时对石英管预热存在一定风险，但石英管不预热取样时存在一定的安全问题。(4)取样管为一次性消耗品，人工取样时，取样管多为一根较长的石英管，取样完成后即消耗掉整根石英管，较为浪费。整个人工取样过程可重复性不高，且取样过程较为危险，不利于二硅化钼炉中钢液的检测。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种二硅化钼电阻炉取样装置及方法，本发明在取样时取样位置可控、能够较为准确的控制单次取样量、取样过程安全可控、并且能够节省取样管。

本发明采用的技术方案如下：

一种二硅化钼电阻炉取样装置，包括回转台、升降单元、真空抽气泵、连接管、取样管和剪样单元，回转台能够水平回转，升降单元设置于回转台上，取样管的上端与连接管的下端之间密封连接，连接管的上端与升降单元的上端固定连接，升降单元能够带动连接管和取样管同步上下移动；真空抽气泵与连接管的上端通过导气管密封连接，剪样单元设置于升降单元的下部，取样管下端能够被剪样单元剪切。

优选的，升降单元采用电动伸缩杆，电动伸缩杆的下端设有底部支撑平台，底部支撑平台设置于回转台上；剪样单元安装于电动伸缩杆最下面一段的伸缩杆上。

优选的，真空抽气泵安装于升降单元的顶部，连接管的上端与升降单元的上端之间通过长固定杆固定连接，导气管以绕圈形式缠绕在固定杆上。

优选的，导气管与连接管之间通过连接部件相连，导气管与连接部件之间胶粘；连接部件与连接管通过螺纹配套连接。

优选的，连接管采用不锈钢管，连接管与取样管通过耐火胶皮管连接。

优选的，剪样单元包括剪样器和短固定杆，短固定杆的一端与升降单元的下部连接，短固定杆的另一端与剪样器连接；剪样器包括剪样刀控制部件、剪样器外壳和剪样刀，剪样器外壳上开设有供取样管通过的圆孔，剪样刀为剪子状，剪样刀的两个刀刃对称设置在圆孔两侧，在剪样刀手柄的两侧对称设有两个剪样刀控制部件。

优选的，所述剪样刀控制部件为T形结构，剪样刀控制部件的一边伸入剪样器外壳内部并与剪样刀手柄连接，剪样刀控制部件的另一边位于剪样器外壳的外部；剪样刀手柄在两个剪样刀控制部件之间的位置设有压簧。

优选的，剪样刀上用于切割取样管的部位为弧形，剪样刀上用于切割取样管的部位半径不小于取样管的半径。

优选的，本发明的二硅化钼电阻炉取样装置还包括支撑底座和管夹，回转台设置于支撑底座上，管夹的一端与升降单元的上端固定连接，管夹的另一端夹持住连接管。

本发明还提供了一种二硅化钼电阻炉取样方法，采用本发明如上所述二硅化钼电阻炉取样装置进行，包括如下过程：

将二硅化钼电阻炉取样装置的回转台放置在二硅化钼电阻炉炉口一侧；

进行调整，使取样管经剪样单元并朝向二硅化钼电阻炉炉膛中的坩埚中心；

控制升降单元，使升降单元带动连接管和取样管同步向下移动，当取样管进入二硅化钼电阻炉炉膛后，升降单元停止移动或降低速度，使得取样管在二硅化钼电阻炉炉膛内进行预热，预热结束后，控制升降单元，使升降单元带动连接管和取样管同步向下移动，直至取样管插入坩埚中金属液液位以下预设距离，控制真空抽气泵吸气，使取样管内吸入预设高度的金属液，控制真空抽气泵保压，然后控制升降单元，使升降单元带动连接管和取样管同步向上移动，直至取样管完全从二硅化钼电阻炉中出来；

旋转回转台，使取样管从二硅化钼电阻炉炉膛口移开并位于放样器皿上方，然后利用剪样单元将取样管上内部含有金属样品的一段从取样管上分离，取样结束。

本发明具有如下有益效果；

本发明二硅化钼电阻炉取样装置通过设置升降单元，能够通过升降单元带动连接管和取样管同步上下移动，从而能够实现将取样管深入二硅化钼电阻炉进行取样和将所取试样从炉膛中带离的目的；通过设置回转台，利用回转台能够带动升降单元、连接管、取样管和剪样单元一同旋转，使得整个取样装置能够在不同的工位(炉膛取样工位、试样从取样管上去除工位)进行切换，由于是通过机械结构进行不同工位的转换以及取样管转移，因此取样时取样管的位置可控，进而能够保证取样管能够在二硅化钼电阻炉中坩埚的预设置进行取样；真空抽气泵与连接管的上端通过导气管密封连接，取样管的上端与连接管的下端之间密封连接，因此，利用真空抽气泵所形成的负压，能够使取样管进行取样，而且该负压可通过真空抽气泵进行控制，进而能够控制取样管中所取金属液的高度，进而取得预设长度的试样，取样量较为精确；本发明通过设置剪样单元，利用剪样单元能够将取样管上仅含有试样的部分从取样管上去除，而剩余的取样管部分还能够被本发明的二硅化钼电阻炉取样装置用来继续取样，因此大大节省了取样管。利用本发明二硅化钼电阻炉取样装置能够避免人工操作时的如背景技术中所提到的人工操作不安全问题。综上可以看出，本发明取样装置取样时取样位置可控、能够较为准确地控制单次取样量、取样过程安全可控、并且能够节省取样管。

由上述可以看出，本发明的二硅化钼电阻炉取样方法所取试样的量可控、能够避免人工取样时样品量不准确、带来反复操作的问题，取样过程中，取样管能够在坩埚的指定位置进行取样，保证测量结果准确，同时操作过程安全、可控。

附图说明

图1为本发明实施例中二硅化钼电阻炉取样装置的结构示意图；

图2为本发明实施例中二硅化钼电阻炉取样装置与二硅化钼电阻炉配合的结构示意图；

图3为本发明剪样器的结构示意图。

图中，1-支撑底座，2-回转台，3-回转台控制按钮，4-底部支撑平台，5-电动伸缩杆，6-顶端平台，7-升降控制开关，8-长固定杆，9-管夹，10-真空抽气泵，11-导气管，12-连接部件，13-连接管，14-取样管，15-剪样器，16-短固定杆，17放样器皿，18-坩埚，19-二硅化钼电阻炉，20-剪样刀控制部件，21-剪样器外壳，22-剪样刀。

具体实施方式

下面结合附图和实施例来对本发明做进一步的说明。

参照图1和图2，本发明二硅化钼电阻炉取样装置，包括回转台2、升降单元、真空抽气泵10、连接管13、取样管14和剪样单元，回转台2能够水平回转，升降单元设置于回转台2上，取样管14的上端与连接管13的下端之间密封连接，连接管13的上端与升降单元的上端固定连接，升降单元能够带动连接管13和取样管14同步上下移动；真空抽气泵10与连接管13的上端通过导气管11密封连接，剪样单元设置于升降单元的下部，取样管14下端能够被剪样单元剪切。

作为本发明优选的实施方案，参照图1和图2，升降单元采用电动伸缩杆5，电动伸缩杆5的下端设有底部支撑平台4，底部支撑平台4设置于回转台2上；剪样单元安装于电动伸缩杆5最下面一段的伸缩杆上。

作为本发明优选的实施方案，参照图1和图2，真空抽气泵10安装于升降单元的顶部，连接管13的上端与升降单元的上端之间通过长固定杆8固定连接，导气管11以绕圈形式缠绕在长固定杆8上。

作为本发明优选的实施方案，参照图1和图2，导气管11与连接管13之间通过连接部件12相连，导气管11与连接部件12之间胶粘；连接部件12与连接管13通过螺纹配套连接。

作为本发明优选的实施方案，连接管13采用不锈钢管，连接管13与取样管14通过耐火胶皮管连接。

作为本发明优选的实施方案，参照图3，剪样单元包括剪样器15和短固定杆16，短固定杆16的一端与升降单元的下部连接，短固定杆16的另一端与剪样器15连接；剪样器15包括剪样刀控制部件20、剪样器外壳21和剪样刀22，剪样器外壳21上开设有供取样管14通过的圆孔，剪样刀22为剪子状，剪样刀22的两个刀刃对称设置在圆孔两侧，在剪样刀22手柄的两侧对称设有两个剪样刀控制部件20。

作为本发明优选的实施方案，参照图3，所述剪样刀控制部件20为T形结构，剪样刀控制部件20的一边伸入剪样器外壳21内部并与剪样刀22手柄连接，剪样刀控制部件20的另一边位于剪样器外壳21的外部；剪样刀22手柄在两个剪样刀控制部件20之间的位置设有压簧，压簧用于剪样后将剪样刀22手柄撑开，进而使得剪样刀(22)的刀刃张开，便于样品穿过。

作为本发明优选的实施方案，参照图3，剪样刀22上用于切割取样管14的部位为弧形，剪样刀22上用于切割取样管14的部位半径不小于取样管14的半径。

作为本发明优选的实施方案，参照图1和图2，本发明的二硅化钼电阻炉取样装置还包括支撑底座1和管夹9，所述回转台2设置于支撑底座1上，管夹9的一端与升降单元的上端固定连接，管夹9的另一端夹持住连接管13。

本发明的二硅化钼电阻炉取样方法，采用本发明如上所述二硅化钼电阻炉取样装置进行，包括如下过程：

将二硅化钼电阻炉取样装置的回转台2放置在二硅化钼电阻炉19炉口一侧；

进行调整，使取样管14经剪样单元并朝向二硅化钼电阻炉19炉膛中的坩埚18中心；

控制升降单元，使升降单元带动连接管13和取样管14同步向下移动，当取样管14进入二硅化钼电阻炉19炉膛后，升降单元停止移动或降低速度，使得取样管14在二硅化钼电阻炉19炉膛内进行预热，预热结束后，控制升降单元，使升降单元带动连接管13和取样管14同步向下移动，直至取样管14插入坩埚18中金属液液位以下预设距离，控制真空抽气泵10吸气，使取样管14内吸入预设高度的金属液，控制真空抽气泵10保压，然后控制升降单元，使升降单元带动连接管13和取样管14同步向上移动，直至取样管14完全从二硅化钼电阻炉19中出来；

旋转回转台2，使取样管14从二硅化钼电阻炉19炉膛口移开并位于放样器皿17上方，然后利用剪样单元将取样管14上内部含有金属样品的一段从取样管14上分离，取样结束。

实施例

本实施例二硅化钼电阻炉取样装置包括支撑单元、升降单元、取样单元和剪样单元；升降单元安装在支撑单元上部，取样单元和剪样单元安装在支撑单元同一侧。

其中，支撑单元包括支撑底座1、回转台2与回转台控制按钮3，回转台2与回转台控制按钮3安装在支撑底座1上，回转台控制按钮3可控制回转台2水平旋转180°。

升降单元包括底部支撑平台4、电动伸缩杆5、顶端平台6和升降控制开关7。底部支撑平台4安装在回转台2上，电动伸缩杆5安装在底部支撑平台4上，顶端平台6固定在电动伸缩杆5的顶部，升降控制开关7安装在回转台2上，升降控制开关7控制电动伸缩杆5上下伸缩。

取样单元包括长固定杆8、管夹9、真空抽气泵10、导气管11、连接部件12、连接管13和取样管14。管夹9包括夹头与铁棒，夹头用于夹持住连接管13，夹头与铁棒通过螺纹连接，铁棒另一端固定在电动伸缩杆5最上部一段的顶端。真空抽气泵10固定在顶端平台6上。真空抽气泵10为圆柱体，外部透明且标有刻度。长固定杆8一端与电动伸缩杆5最上部一段的顶端固定连接，另一端与连接部件12固定连接。

导气管11为金属软管，以绕圈形式缠绕在长固定杆8上。导气管11一端与真空抽气泵10的进出口相连接，导气管11另一端与连接管13通过连接部件12相连。

导气管11与连接部件12之间通过胶皮管连接；连接部件12与连接管13通过螺纹配套连接；连接管13与取样管14通过耐火胶皮管连接。连接部件12和连接管13均为空心管，取样管14材质为石英。

剪样单元包括剪样器15和短固定杆16，剪样器15设置在电动伸缩杆5距离回转台2的1/5～1/4L(L为炉膛深度)处；剪样器15与电动伸缩杆5之间通过一短固定杆16连接；放样器皿17置于支撑底座1上，回转台2水平旋转180°时，取样管14与放样器皿17相对。

剪样器15包括剪样刀控制部件20、剪样器外壳21和剪样刀22，剪样器外壳21上开设有供取样管14通过的圆孔，孔径为1.2cm；剪样刀22为剪子状，剪样刀22的两个刀刃对称设置在圆孔两侧，在剪样刀22手柄的两侧对称设有两个剪样刀控制部件20；剪样刀控制部件20为T形结构，剪样刀控制部件20的一边伸入剪样器外壳21内部并与剪样刀22手柄连接，剪样刀控制部件20的另一边位于剪样器外壳21的外部；剪样刀22手柄在两个剪样刀控制部件20之间的位置设有压簧。

利用本实施例二硅化钼电阻炉取样装置实现取样的方法，包括以下步骤：

(1)将二硅化钼电阻炉取样装置放置在二硅化钼电阻炉19的炉口一侧，真空抽气泵10刻度归零，真空抽气泵10的进出气口与导气管11一端连接好，导气管11另一端与连接管13上端通过连接部件12进行连接，连接管13的下端与取样管14用耐火胶皮管连接。取样管14经管夹9和剪样器外壳21的圆孔，朝向二硅化钼电阻炉19炉膛中的坩埚18中心。

(2)在放样器皿17中注入1/2H高度的水，将放样器皿17放置在支撑底座1上。

(3)控制电动伸缩杆5收缩，待取样管14上端送至二硅化钼电阻炉19内距炉口1/5L处，松开升降控制开关7，此时对取样管14预热2分钟。(4)控制电动伸缩杆5再收缩，取样管14下端深入坩埚18中的金属液中一定距离，向外拉动真空抽气泵10即开始取样，取样时间为20秒；

(5)取样管14取样完成时，保持真空抽气泵10状态不变，按住升降控制开关7，电动伸缩杆5伸长并与取样管14一同上升；

(6)取样管14上升至炉口上方距炉口7cm处，松开升降控制开关7；

(7)按下回转台控制按钮3，回转台2水平旋转180°，按住升降控制7开关，使取样管14下降4cm，将取样管14下端置于放样器皿17中；

(8)朝向取样管14，握动剪样刀控制部件20向剪样器外壳21上的圆孔中心推进，剪样刀22在取样管14的6cm处划出明显的印痕，然后轻轻敲动取样管14的下端，含有试样的6cm长的取样管脱落并掉入放样器皿17中冷却，至此，二硅化钼电阻炉取样过程结束。

其中，步骤(1)中二硅化钼炉炉膛深度为L，取样管中样品高度为h；

步骤(2)中放样器皿的高度为H；

步骤(3)中真空抽气泵的直径为：10～16mm，真空抽气泵刻度范围为0～50mm；

根据取样管管径d，取样管的取样量Q为:

Q＝π·(d/2)²·h·0.041。

本发明通过二硅化钼电阻炉取样装置，根据生产实际需求，取样前对取样管进行预热，使从二硅化钼炉取样更加安全可靠，从而保证了操作人员的安全，降低了风险；取样时可以精确控制取样量以及取样位置，进而保证检测结果的重复性和对比性；此外，取样管为一次性消耗品，该装置可以减少取样管的消耗，节约成本。

Claims (6)

1.一种二硅化钼电阻炉取样装置，其特征在于，包括回转台（2）、升降单元、真空抽气泵（10）、连接管（13）、取样管（14）和剪样单元，回转台（2）能够水平回转，升降单元设置于回转台（2）上，取样管（14）的上端与连接管（13）的下端之间密封连接，连接管（13）的上端与升降单元的上端固定连接，升降单元能够带动连接管（13）和取样管（14）同步上下移动；真空抽气泵（10）与连接管（13）的上端通过导气管（11）密封连接，剪样单元设置于升降单元的下部，取样管（14）下端能够被剪样单元剪切；

真空抽气泵（10）安装于升降单元的顶部，连接管（13）的上端与升降单元的上端之间通过长固定杆（8）固定连接，导气管（11）以绕圈形式缠绕在长固定杆（8）上；

剪样单元包括剪样器（15）和短固定杆（16），短固定杆（16）的一端与升降单元的下部连接，短固定杆（16）的另一端与剪样器（15）连接；所述剪样器（15）包括剪样刀控制部件（20）、剪样器外壳（21）和剪样刀（22），剪样器外壳（21）上开设有供取样管（14）通过的圆孔，剪样刀（22）为剪子状，剪样刀（22）的两个刀刃对称设置在圆孔两侧，在剪样刀（22）手柄的两侧对称设有两个剪样刀控制部件（20）；

所述剪样刀（22）上用于切割取样管（14）的部位为弧形，剪样刀（22）上用于切割取样管（14）的部位半径不小于取样管（14）的半径；

还包括支撑底座（1）和管夹（9），所述回转台（2）设置于支撑底座（1）上，管夹（9）的一端与升降单元的上端固定连接，管夹（9）的另一端夹持住连接管（13）。

2.根据权利要求1所述的一种二硅化钼电阻炉取样装置，其特征在于，升降单元采用电动伸缩杆（5），电动伸缩杆（5）的下端设有底部支撑平台（4），底部支撑平台（4）设置于回转台（2）上；剪样单元安装于电动伸缩杆（5）最下面一段的伸缩杆上。

3.根据权利要求1所述的一种二硅化钼电阻炉取样装置，其特征在于，导气管（11）与连接管（13）之间通过连接部件（12）相连，所述导气管（11）与连接部件（12）之间胶粘；连接部件（12）与连接管（13）通过螺纹配套连接。

4.根据权利要求1所述的一种二硅化钼电阻炉取样装置，其特征在于，所述连接管（13）采用不锈钢管，连接管（13）与取样管（14）通过耐火胶皮管连接。

5.根据权利要求1所述的一种二硅化钼电阻炉取样装置，其特征在于，所述剪样刀控制部件（20）为T形结构，剪样刀控制部件（20）的一边伸入剪样器外壳（21）内部并与剪样刀（22）手柄连接，剪样刀控制部件（20）的另一边位于剪样器外壳（21）的外部；剪样刀（22）手柄在两个剪样刀控制部件（20）之间的位置设有压簧。

6.一种二硅化钼电阻炉取样方法，其特征在于，采用权利要求1-5任意一项所述二硅化钼电阻炉取样装置进行，包括如下过程：

将二硅化钼电阻炉取样装置的回转台（2）放置在二硅化钼电阻炉（19）炉口一侧；

进行调整，使取样管（14）经剪样单元并朝向二硅化钼电阻炉（19）炉膛中的坩埚（18）中心；

控制升降单元，使升降单元带动连接管（13）和取样管（14）同步向下移动，当取样管（14）进入二硅化钼电阻炉（19）炉膛后，升降单元停止移动或降低速度，使得取样管（14）在二硅化钼电阻炉（19）炉膛内进行预热，预热结束后，控制升降单元，使升降单元带动连接管（13）和取样管（14）同步向下移动，直至取样管（14）插入坩埚（18）中金属液液位以下预设距离，控制真空抽气泵（10）吸气，使取样管（14）内吸入预设高度的金属液，控制真空抽气泵（10）保压，然后控制升降单元，使升降单元带动连接管（13）和取样管（14）同步向上移动，直至取样管（14）完全从二硅化钼电阻炉（19）中出来；

旋转回转台（2），使取样管（14）从二硅化钼电阻炉（19）炉膛口移开并位于放样器皿（17）上方，然后利用剪样单元将取样管（14）上内部含有金属样品的一段从取样管（14）上分离，取样结束。

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