CN201615897U - 一种钢水中夹杂物在线分析装置 - Google Patents

Abstract

一种钢水中夹杂物在线分析装置，属钢铁冶炼检测技术领域，包括支架、信号收发器盒等，其特征在于信号收发器盒固定在支架上，信号收发器盒内装有信号发射器和信号接收器，信号收发器盒前端带有两电磁波导棒，分别与信号发射器和信号接收器相连；在电磁波导棒前装有防渣罩；信号收发器盒内装有冷却水室，将信号发射器和信号接收器封闭在其中，通过和其相连接的进水管、出水管提供循环水；信号发射器和信号接收器分别和信号处理器相连接；信号处理器和显示器相连接以显示分析处理后的信号。本实用新型能实现钢水中非金属夹杂物的在线检测，能及时采取措施以避免钢产品缺陷与质量损失，可实时控制生产过程，快速准确的在线检测钢水的洁净度。

Description

一种钢水中夹杂物在线分析装置

所属技术领域

本实用新型涉及一种钢水中夹杂物在线分析装置，属钢铁冶炼检测技术领域。

背景技术

非金属夹杂物作为独立相存在于钢中，破坏了钢基体的连续性，加大了钢中组织的不均匀性，严重影响了钢的各种性能，同时，钢中非金属夹杂物也容易引起连铸坯与轧材缺陷，造成废品。因此，夹杂物的数量和分布被认定是评定钢水洁净度的一个重要指标，目前，冶金界普遍采用的金属中非金属夹杂物检测方法主要有X射线透射、硫印法、电解法、金相法、扫描电镜法等。这些方法都各具有特定的分析范围，它们相互结合，相互补充，已使非金属夹杂物的分析检测达到了一定的水平。但它们共同的缺点都是离线测试，在钢材成型之后检测，缺乏代表性，无法实现在线分析，更无法实现在线控制生产操作，不能及时调整生产工艺，避免产品缺陷与质量损失。所以，实时的控制生产过程，快速准确的在线检测钢水的洁净度，提高钢水洁净度是钢铁冶金的关键技术。目前，还没有钢水洁净度在线检测技术与装置，但是，在有色金属冶炼中已经成熟的应用了超声波法、电敏感区法、真空过滤法来在线检测有色金属中的夹杂物含量与分布。现在超声波技术已成功地应用于铝液质量的全过程监控，目前超声波技术在钢液中的应用还未出现。96190353.8公开了一种金属纯净度评价装置及其方法。该发明的特征是，利用在金属制造过程中采取的试料评价造成制品缺陷的金属中存在的非金属夹杂物粒子数量和组成等时，为了能够代表性良好、迅速且廉价地进行评价，用冷却坩埚悬浮熔化装置将金属片悬浮熔化一定时间，使存在于该金属片内的非金属夹杂物粒子排出到熔融体表面，使用能量分散型分光器的荧光X射线分析法直接分析凝固后弯曲且是非平滑的试料表面，并通过其他的化学或物理的测定，根据计测或者分析构成非金属夹杂物粒子的元素量，鉴定非金属夹杂物量。200610042800.5公开了一种铝合金细小夹杂物的超声频谱检测方法。该发明公开了一种铝合金细小夹杂物的超声频谱检测方法，包括下述步骤：首先选取与被测铝合金板相同厚度、相同型号的铝合金试件，按照检测步骤制作标准Nv-P曲线，接收探头接收穿过被测铝合金板检测部位的超声信号以后，经宽频带放大器放大，再由超声信号采样装置将采样信号输入计算机中，利用频谱分析软件对采样的超声信号进行快速离散傅立叶变换获得超声信号幅频图，按照公式p＝n1 k＝n0x(k)2计算幅频图上有效频带范围内的相对有效谱功率P，在Nv-P标准曲线上，根据计算出的P值即可查出对应的夹杂物体积百分数Nv。利用上述对超声检测信号进行频谱分析的方法，实现了对铝合金0.8mm以下细小夹杂物的无损检测。CN201089774提供了五功能转炉副枪用复合探头，这种探头包括钢水测温取样、结晶定碳、测氧和钢水液面测量部件提供快速精确的在线检测，但不能进行钢水中夹杂物的在线分析。

发明内容

为克服现有技术的缺陷和不足，本实用新型提供一种设计合理、使用方便的钢水中夹杂物在线分析装置及方法。

一种钢水中夹杂物在线分析装置，包括支架、信号收发器盒、冷却水室、信号处理器及显示器，其特征在于信号收发器盒固定在支架上，信号收发器盒内装有信号发射器和信号接收器，信号收发器盒前端带有两电磁波导棒，分别与信号发射器和信号接收器相连，以利于向钢水中发射和从钢水中接收超声波信号；为防止污染，在电磁波导棒前装有防渣罩；信号收发器盒内装有冷却水室，冷却水室将信号发射器和信号接收器封闭在其中，通过和其相连接的进水管、出水管提供循环水为信号收发器盒内的信号发射器和信号接收器降温；信号发射器和信号接收器分别和信号处理器相连接，以控制向钢水中发射的信号，并接受从钢水中返回的信号进行下一步的信号分析处理；信号处理器和显示器相连接以显示分析处理后的信号。

所述的支架是由金属材料制成。

所述的两超声波导棒互向内侧倾斜，两者间夹角成45度角。

所述的防渣罩是用阻燃纸壳制成。

一种使用上述装置进行钢水中夹杂物在线分析的方法，步骤如下：

(1)将支架固定于钢水容器上方的升降移动装置上；

(2)将钢水中夹杂物在线分析装置的进水管和出水管连接好，并接通该装置的电源；

(3)打开冷却水，为冷却水室提供循环水；操作升降移动装置，使钢水中夹杂物在线分析装置的电磁波导棒插入到钢水中(注意：不要使电磁波导棒后端的信号收发器盒接触钢水)；

(4)触发信号发射器使其产生超声波，超声波通过电磁波导棒进入钢水，经钢水反回后再通过电磁波导棒进入到信号接收器将超声波的反馈信息进行收集并反馈到信号处理器；

(5)超声波的反馈信息通过信号处理器分析处理后送到显示器加以显示，可直观地了解到钢水中非金属夹杂物的含量、成份以及定位大小诸信息。

上述升降移动装置是指通用的行车或吊装设备。

本实用新型中所述在线分析方法的原理是利用超声波的反馈信息通过信号处理器分析处理后输入计算机，利用实时频谱分析软件对超声信号进行处理，把时域信号转变为频域信号，以获得超声信号幅频图；按照公式λ/D＜1，fe＝c/λ来确定谐波频率fe，其中：c表示波速，λ表示波长，D表示距离；结合离散傅里叶变换函数计算有效谱功率；由此所得的超声信号幅频图以及有效谱功率就可以直观看出钢液中所含的杂质种类和数量。

本实用新型的目的是提供一种能够在线检测钢水中非金属夹杂物的装置，使其具有在线稳定的检测钢铁冶金过程中钢水中非金属夹杂物，及时调整冶炼工艺，使钢水达到要求的洁净度，在进行浇铸成型，减少质量废品的发生。为此，本实用新型借鉴成熟的超声波检测技术，利用夹杂物对超声波的散射作用，散射波脉冲的传播时间与振幅与夹杂物分布存在关系，超声波能量衰减与夹杂物存在线性关系，选取合适的结构，实现了钢水中非金属夹杂物在线检测，并能有效避免炉渣的影响。

本实用新型的结构特点为超声波导棒成45度夹角，超声波导棒采取水冷方式，应用阻燃纸壳封闭，超声波导棒分别是发射器与接受器，起到向钢水中发射和从钢水中接收超声波信号的作用；升降移动装置带动本实用新型的钢水中夹杂物在线分析装置上下移动，完成检测任务。

本实用新型的优点是使用其能够实现钢水中非金属夹杂物的在线检测，能及时地采取措施以避免钢产品缺陷与质量损失，可实时的控制生产过程，快速准确的在线检测钢水的洁净度。

附图说明：

图1为本实用新型的结构示意图。

其中：1.紧固件，2.支架，3.信号收发器盒，4.信号发射器，5.防渣罩，6.电磁波导棒，7.信号接收器，8.冷却水室，9.进水管，10.出水管，11.信号处理器，12.显示器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步说明，但不限于此。

实施例：

本实用新型实施例如图1所示，包括支架2、信号收发器盒3、冷却水室8及信号处理器11，其特征在于信号收发器盒3经紧固件1将其固定在支架2上，信号收发器盒3内装有信号发射器4和信号接收器7，信号收发器盒3前端带有两电磁波导棒6，分别与信号发射器4和信号接收器7相连以利于向钢水中发射和从钢水中接收超声波信号为防止污染，在电磁波导棒6前装有防渣罩5；信号收发器盒3内装有冷却水室8，冷却水室8将信号发射器4和信号接收器7封闭在其中，通过和其相连接的进水管9、出水管10提供循环水为信号收发器盒3内的信号发射器4和信号接收器7降温；信号发射器4和信号接收器7分别和信号处理器11相连接，以控制向钢水中发射的信号、并接受从钢水中返回的信号进行下一步的信号分析处理。

所述的支架2是由钢铁材料制成。

所述的超声波导棒6互向内侧倾斜，两导棒夹角成45度角。

所述的防渣罩是用阻燃纸壳制成。

Claims (3)

1.一种钢水中夹杂物在线分析装置，包括支架、信号收发器盒、冷却水室、信号处理器及显示器，其特征在于信号收发器盒固定在支架上，信号收发器盒内装有信号发射器和信号接收器，信号收发器盒前端带有两电磁波导棒，分别与信号发射器和信号接收器相连，以利于向钢水中发射和从钢水中接收超声波信号；为防止污染，在电磁波导棒前装有防渣罩；信号收发器盒内装有冷却水室，冷却水室将信号发射器和信号接收器封闭在其中，通过和其相连接的进水管、出水管提供循环水为信号收发器盒内的信号发射器和信号接收器降温；信号发射器和信号接收器分别和信号处理器相连接，以控制向钢水中发射的信号，并接受从钢水中返回的信号进行下一步的信号分析处理；信号处理器和显示器相连接以显示分析处理后的信号。

2.如权利要求1所述的一种钢水中夹杂物在线分析装置，其特征在于所述的两超声波导棒互向内侧倾斜，两者间夹角成45度角。

3.如权利要求1所述的一种钢水中夹杂物在线分析装置，其特征在于所述的防渣罩是用阻燃纸壳制成。