CN113412428A - 用于在钢厂实验室中处置熔融样品的方法和钢厂实验室 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及在钢厂实验室中处置熔融样品，其中，在至少一个第一处理装置中加工和/或分析熔融样品，并且随后，经由至少一个第一输送路径，将熔融样品输送到至少一个第二处理装置，在第二处理装置，对熔融样品进行进一步加工和/或分析。这里，将熔融样品夹持在样品载体上的合适位置，使得将样品载体与被夹持的熔融样品一起在处理装置之间输送，并且定位在用于加工和/或分析的处理装置中。
Description
技术领域
本发明涉及用于在钢厂实验室中处置熔融样品的方法和钢厂实验室，其中，在至少一个第一处理装置中加工和/或分析熔融样品，并且随后，经由至少一个第一输送路径将熔融样品输送到至少一个第二处理装置，在第二处理装置中，对熔融样品进行进一步加工和/或分析。
背景技术
在钢生产的所有阶段，从生铁生产到成品，都使用最现代的制造和测量方法。这里，由于材料特性取决于钢成分以及加工方式，因此对钢成分的精确了解是重要方面。在生产加工的开始，钢成分由原材料铁矿石、焦炭、还原加工和二次冶金中伴随元素的合金化而产生。成分传统上借助于来自生铁熔体或钢熔体的随机样品借助于X射线荧光分析(X-rayfluorescence analysis，XRF)、燃烧分析和附加地火花发射光谱法来确定。样品制备必须满足这些方法的苛刻要求。
在钢厂的传统加工控制中，借助于浸入式探针从钢熔体中采集的样品借助于管道输送系统输送到钢厂实验室。根据要求，样品在进一步加工之前必须冷却，然后进入铣床以便去除整个表面的氧化皮层。随后，对已去除氧化皮层的样品进行X射线荧光分析或可选地立即借助于火花发射光谱法进行分析。除了火花发射光谱法外，还对部分样品执行燃烧分析，以便确定碳含量和硫含量。在铣削期间或借助于其他切削机加工方法获得的部分切屑通常用于此目的。另外，可以存在另外的处理装置。
样品借助于输送系统(运送带或轨道系统)在各个处理装置之间输送。另外，借助于机器人将样品传送到下一个处理装置是已知的。每个处理装置通常设置有传送单元，传送单元实现样品从输送系统到处理装置中的传送，样品定位在处理装置中，并且可选地在处理装置中测量和处理样品。
从EP 0 633 207 A1中已知用于将样品输送到不同处理装置的输送系统，其中，使用带有样品载体的圆周输送带，样品载体在圆周输送带上输送。在这种情况下，样品存在于布置在样品载体上的杯形物中。样品载体在输送期间位于输送带的两个运送带上。在处理装置之前，样品载体借助于止动设备停止并且与包含样品的杯形物一起借助于处置仪器从输送带提升并传送到处理装置中。在样品的处理后，样品载体与包含样品的杯形物一起返回到输送带，也可以设想样品保留在处理装置中，并且只有空的杯形物和样品载体一起返回到输送带。
发明内容
本发明的目的在于简化钢生产中熔融样品的处置并缩短样品制备、样品处置和化学分析的时间。
根据本发明，该目的通过权利要求1和9的特征来实现。
在本发明的用于在钢厂实验室中处理熔融样品的方法中，在至少一个第一处理装置中加工和/或分析熔融样品，并且随后，经由至少一个第一输送路径将熔融样品输送到至少一个第二处理装置，在第二处理装置中，对熔融样品进行进一步加工和/或分析。这里，将熔融样品夹持在样品载体上，使得将样品载体与夹入的熔融样品一起在处理装置之间输送并且定位在用于加工和/或分析的处理装置中。
因此，样品一直保留在样品载体上直到最后一个处理装置，使得无需重新夹持和测量，因而中间需要较少的处置。与夹入的样品相比，由于样品载体总是具有相同的形状，因此还提供了更容易的处置，以用于在输送装置和处理装置之间的传送。
根据本发明的用于处理熔融样品的钢厂实验室提供用于加工和/或分析熔融样品的至少一个第一处理装置和第二处理装置以及还有用于在处理装置之间输送熔融样品的输送装置。此外，设置具有用于夹入熔融样品的第一夹持设备的样品载体，其中，样品载体与夹入的样品一起被配置用于在输送装置上输送。在处理站的区域中，还布置有用于将带有夹入的熔融样品的样品载体传送到处理装置中的传送单元。
本发明的另外的实施例是从属权利要求的主题。
在本发明的一个实施例中，将样品载体与夹入的熔融样品一起放置在输送装置上，该输送装置例如由运送带或轨道系统形成，以用于在至少两个处理站之间输送。然而，为了本发明的目的，还可以设想，借助于机器人在处理装置之间发生输送。在另一实施例中，可以将样品载体与夹入的熔融样品一起在输送装置和至少一个处理装置之间传送，并且例如从顶部定位在旋转位置(180°)中，也可以设置在处理站中。当从下面进行分析并且必须从顶部保持熔融样品时，这可能是必须的。
在样品的特定处理中，其在处理装置中的位置和高度也至关重要。因而，例如，在火花发射光谱法(spark emission spectroscopy，OES)中，样品的位置对于熔融样品的分析至关重要。为此目的，通过图像分析对熔融样品的表面进行缺陷分析，使得由于熔融样品在样品载体上的明确位置而导致可以在样品表面的“清洁”区域中执行分析。样品的高度对于铣床中的铣削制作尤为重要。
因此，在本发明的优选实施例中，在将熔融样品定位在测量站中之前，测量夹持在样品载体上的熔融样品相对于样品载体的位置和高度，使得在各个处理装置中可以按需利用这些数据。因此，在精确对准很重要的处理装置中，不再需要重新测量。在另一实施例中，在加工和/或分析熔融样品之前，测量数据传输到至少一个处理站。
在处理装置中，熔融样品可以可选地进行冷却和/或表面处理和/或X射线荧光分析和/或借助于火花发射光谱法的分析。如果对熔融样品执行表面处理，则处理装置可以设置有夹持设备，该夹持设备作用在定位于处理装置中的样品载体上，以便增加作用在熔融样品上的夹持力。在铣床的情况下，这种额外的夹持力是特别有利的。
可以标记熔融样品和/或相关联的样品载体以识别熔融样品；这里，相关联的样品载体还记录针对熔融样品的处理信息(例如，测量数据)并将处理信息传输到处理装置。
在本发明的实施例中，样品载体的第一夹持设备具有夹爪，夹爪设置有微粒涂层，以增加摩擦系数并确保牢固地保持样品。还可以设想，样品载体配备有用于夹持另外的熔融样品的第二夹持设备，使得可以一起输送两个熔融样品。这里，将一个熔融样品布置在样品载体的上侧并且将另一个熔融样品布置在样品载体的下侧是特别有利的，由此获得相对紧凑的形状。另外，以这种方式，可以进一步减少样品制备、样品处理和化学分析的时间。总体而言，这三个全自动加工步骤(包括将样品输送到实验室)仅需要2-3分钟的时间。
附图说明
借助以下描述和附图更详细地描述本发明的其他优点和实施例。
附图示出了
图1根据本发明的钢厂实验室的方框流程图，
图2带有夹入的熔融样品的样品载体的三维图，
图3用于夹持和测量熔融样品的夹持和测量设备的示意图，
图4输送装置上的带有夹入的熔融样品的样品载体的示意图，
图5a和图5b处理装置中的夹持设备的平面图和三维图，
图6a至图6c将样品载体从输送装置传送到处理装置期间的各种视图以及
图7用于两个熔融样品的样品载体的三维图。
具体实施方式
图1示出了用于对来自钢生产的熔融样品进行样品制备、样品处置和化学分析的钢厂实验室。通过将特殊取样探针浸入熔体中来执行取样操作，这里未更详细地绘示出。根据探针的不同，可以区分出棒棒糖样品、锥形或冷模样品、椭圆形样品和支架样品，优选的是棒棒糖样品和椭圆形样品，这是由于在茎分离后可以自动对其进行处置。
在取样位置附近，将所采集的熔融样品1传送到管道输送站并与管道输送罐一起输送到钢厂实验室。在钢厂实验室中，有至少一个管道输送接收器2，管道输送接收器自动打开管道输送罐并取出熔融样品1。例如借助于机器人4将熔融样品1传送到夹持和测量站3(图3)。如图2所示，在那里，将熔融样品夹持在样品载体5上。为此目的，样品载体5具有第一夹持设备6，这里，第一夹持设备由固定爪6a和弹簧预加载夹爪6b绘示出。两个夹爪6a、6b可以设置有微粒涂层以增加保持力。随后借助于至少一个测量设备7，对夹持在样品载体5上的熔融样品1进行测量；特别地，确定熔融样品1相对于样品载体5的位置和高度。测量数据例如通过RFID系统存储在样品载体5上，或者直接传输到处理装置。在每一者中，以合适的方式标记熔融样品和/或相关联的样品载体以用于识别熔融样品1，使得可以在相应的处理装置处明确地识别每个熔融样品1。
带有夹入的熔融样品1的样品载体5借助于机器人4从夹持和测量站3移动并放置在输送装置9上，以便将样品载体5输送到第一处理站10(图4)，该第一处理站在本实例中是铣床。输送装置9到第一处理站10的传送借助于合适的传送设备实现，传送设备例如由第二机器人11形成。这里，将样品载体5与夹入的熔融样品1一起传送到铣床中。
熔融样品的最上层的特征在于氧化，并具有约0.5mm厚的氧化皮层，氧化皮层不代表熔融样品。在其下方，有厚度为几毫米的层，该层适用于有代表性的分析。因此，必须在整个区上去除熔融样品1上的氧化皮层。为此目的，已经确立使用铣床。由于在铣削操作期间作用在熔融样品1上的力增加，因此，第一处理站10(铣床)具有额外的夹持装置，在定位于第一处理装置10中的样品载体5中，该夹持装置与样品载体5的第一夹持设备6操作接触，以便增加作用在熔融样品1上的夹持力(图5a、图5b)。第一处理装置10的夹持设备12由固定爪12a和可动爪12b组成，样品载体5以这样的方式放置在夹持设备12中，使得样品载体5的固定爪6a与固定爪12a操作接触并且弹簧预加载夹爪6b与可动爪12b操作接触。可以通过可动爪12b的附加力(箭头19)来增加作用在熔融样品上的总夹持力，并且以这种方式，熔融样品甚至可以在铣削期间牢固地保持就位。
在铣削工作后，第二机器人11再次将样品载体5与夹入的熔融样品1一起放置在输送装置9上，以便去往第二处理装置13。其例如是用于火花发射光谱法(OES)的仪器，该仪器允许对熔融样品1进行快速化学分析并显示化学物质的发射光谱。OES分析与XRF分析一样旨在对样品的元素成分进行定性和定量确定，其差异在于准确度和分析时间。从输送装置9到第二处理装置13的传送在图6a至图6c中绘示出，并且这里由具有合适抓紧器14a的第三机器人14实现。
设置用于X射线荧光分析(XRF)的仪器作为第三处理装置15；这代表用于对样品的元素成分进行定性和定量确定的方法并且具有样品不会被测量破坏的优点，并且无需消解步骤。这里，由第四机器人16执行带有夹入的熔融样品1的样品载体5的传送。
在已经对熔融样品1进行所有分析后，熔融样品在第五机器人的帮助下进入样品库，在样品库中，从样品载体5中取出熔融样品，使得样品载体可以用于新的熔化样品。因此，输送系统也有利地配置成连续回路，使得空的样品载体接下来返回到夹持和测量站3。
图1中绘示出的钢厂实验室应仅被视为可以设想的工作示例。然而，在本发明的上下文中，也可以设想其他实施例。因此，各个处理站也可以出现多次，尤其是作为待分析的熔融样品的数量的函数。还可以设想，在单个传送装置(机器人)的操作区域中布置多个处理站。
最后，图7示出了样品载体5`的第二个工作示例，其被配置成使得可以容纳两个熔融样品1`、1``。在所描绘的工作示例中，样品载体5`基本由按照图2的两个样品载体形成，两个样品载体在其与夹入的熔融样品相对的一侧相互连接，使得可以在每种情况下使用单独的夹持设备6`、6``将第一熔融样品1`夹持在顶部和并且可以将第二熔融样品1``夹持在底部。以这种方式，可以同时输送两个熔融样品，并且由于样品载体5`只需被传送装置(机器人)翻转，因此处理装置中的处理也可以更快地发生。
Claims (14)
1.一种用于在钢厂实验室中处置熔融样品(1)的方法，其中，在至少一个第一处理装置(10)中加工和/或分析所述熔融样品(1)，并且随后，经由至少一个第一输送路径将所述熔融样品输送到至少一个第二处理装置(13、15)，在所述第二处理装置中，对所述熔融样品(1)进行进一步加工和/或分析，
其特征在于，将所述熔融样品(1)夹持在样品载体(5)上，以及，将所述样品载体(5)与夹入的所述熔融样品(1)一起在所述处理装置(10、13、15)之间输送并且定位在用于加工和/或分析的所述处理装置(10、13、15)中。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述样品载体与夹入的所述熔融样品(1)一起放置在用于在至少两个所述处理装置(10、13、15)之间输送的输送装置(9)上。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述处理装置(10、13、15)的每一者处，将所述样品载体(5)与夹入的所述熔融样品(1)一起从所述输送装置(9)传送到所述处理装置(10、13、15)中。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述处理装置(10、13、15)中的至少一者与所述输送装置(9)之间的传送期间，将所述样品载体(5)与夹入的所述熔融样品(1)一起定位在在所述处理站(10、13、15)的旋转位置中。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在将所述熔融样品(1)定位在所述处理装置(10、13、15)中之前，测量夹持在所述样品载体(5)上的所述熔融样品(1)相对于所述样品载体(5)的位置和高度，并且在加工和/或分析所述熔融样品(1)之前，将测量数据传输到所述处理装置(10、13、15)中的至少一者。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在至少两个所述处理装置(10、13、15)中，可选地对所述熔融样品(1)进行冷却和/或表面处理和/或X射线荧光分析和/或借助于火花发射光谱法的分析。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在两个所述处理装置(10)中的至少一个中执行所述熔融样品的表面处理，其中，在所述处理装置(10)中设置夹持设备(12)，所述夹持设备作用在定位于所述处理装置(10)中的所述样品载体(5)上，以增加作用在所述熔融样品(1)上的夹持力。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，标记所述熔融样品(1)和/或相关联的所述样品载体(5)以识别所述熔融样品。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，相关联的所述样品载体(5)还记录关于所述熔融样品(1)的处理信息并将所述处理信息传输到所述处理装置(10、13、15)。
10.一种用于处置熔融样品(1)的钢厂实验室，所述钢厂实验室包括用于加工和/或分析所述熔融样品(1)的至少一个第一处理装置和第二处理装置(10、13、15)以及用于在所述处理装置(10、13、15)之间输送所述熔融样品(1)的输送装置(9)，
其特征在于，设置具有用于夹持所述熔融样品(1)的第一夹持设备(6)的样品载体(5)，并且所述样品载体(5)与夹入的所述熔融样品(1)一起被配置为在所述输送装置(9)上进行输送，并且在所述处理站(10、13、15)的区域中，设置用于将所述样品载体(5)与夹入的所述熔融样品(1)一起传送到所述处理装置(10、13、15)的传送单元(11、14、15)。
11.根据权利要求10所述的钢厂实验室，其特征在于，至少两个所述处理装置(10、13、15)可选地由冷却设备和/或表面处理装置和/或X射线荧光分析装置和/或火花发射光谱仪形成。
12.根据权利要求10所述的钢厂实验室，其特征在于，两个所述处理装置(10)中的至少一者由表面处理装置形成，所述表面处理装置具有夹持设备(12)，当所述样品载体(5)定位在所述处理装置(10)中时，所述夹持设备与所述样品载体(5)的所述第一夹持设备(6)操作接触，以增加作用在所述熔融样品(1)上的夹持力。
13.根据权利要求10所述的钢厂实验室，其特征在于，所述样品载体(5)的所述第一夹持设备(6)具有夹爪(6a、6b)，所述夹爪设置有微粒涂层以增加摩擦系数。
14.根据权利要求10所述的钢厂实验室，其特征在于，所述样品载体(5`)配备有用于夹入另外的熔融样品(1``)的第二夹持设备(6``)。
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