[发明专利]直接分析取样器

说明书

本发明涉及一种用于从熔融金属熔池、尤其是熔钢熔池取得样品的取样器，其包括具有盖板和壳体的样品室组件。壳体具有浸渍端，该浸渍端设置有流入管道并且包括样品腔，该样品腔包括分配区、分析区和通气区。样品腔尺寸确定为四个相邻部段，每个部段具有各自的长度和深度。这四个相邻部段满足下式：(L₁/D₁)+(L₂/D₂)+(L₃/D₃)+(L₄/D₄)25。

技术领域

本发明涉及一种熔融金属——尤其是熔钢或熔铁——的固化样品，其 可在光发射光谱仪上直接进行分析。

背景技术

在处于它们的熔融状态的金属的处理期间，有必要在工艺的各个阶段 获得熔融金属的典型样品，例如，用于该金属样品的化学成分或冶金结构 的分析或评估。本领域中已知不同用于在制造和进一步的处理期间分析熔 融金属的方法。例如，德国专利号DE3344944公开了一种用于在钢的制 造和进一步处理期间分析钢的方法。该方法的特征在于以下相继执行的步 骤：(1)将取样枪磁化并且自动预先选择样品类型；(2)从控制台在转炉或电炉中的吹炼阶段期间收集熔钢的样品；(3)在拆解机器中将样品取 样枪拆开并且去掉其纸板和陶瓷件；(4)出于早期缺陷检测的目的将样品 的质量与规定值进行比较；(5)使样品从被供给以水、空气、惰性气体和 干冰的冷却区段通过；(6)通过具有自动发送和接收站的气动管输送区段 借助于料筒来输送样品；(7)在自动样品抛光机中处理光谱分析的样品； (8)检测经抛光的钢样品中的缺陷并且用文件记录缺陷；(9)利用操纵 器将钢样品传送到光谱仪的Petri平台；(10)在光谱仪中分析样品；以 及(11)将分析数据传送到控制台。在典型的钢铁厂中，上述步骤中的一 些步骤是手动的而另一些步骤是自动的。然而，整个分析过程是耗时和劳 动密集的。

还从公布的专利和专利申请已知用于从熔融金属熔池提取样品的常规 取样装置(例如，德国专利号DE 3344944的取样枪)。不是专利或专利 申请的其它常规取样装置例如因为它们可买到而被得知。这些常规取样装 置或取样器通常提供用于光谱和金相分析中的固态金属的试件或圆盘。

通过这些取样装置获得的固化的金属试样的几何形状和尺寸有时将是 金属的类型或金相需求特有的。然而，通过浸渍装置获得的一般类别的样 品是具有圆盘或椭圆形状和28-40mm的直径或更大长度的样品。最常见 地，这些样品具有约32mm的直径或更大长度和4-12mm的厚度。俗称 棒式取样器的一些取样器可根据用户的要求而生产从圆形到椭圆形或更长 不等的不同形状样品，但是大部分样品仍具有约32mm的直径或更大长 度。

通常称为双厚度取样器的其它取样器在同一样品内组合两种厚度。为 了分析双厚度样品，12mm区段是进行光谱分析的部分。已发现，该厚度 的固化样品需要0.8mm至5mm的表面研磨以便实现没有金属和非金属偏 析的分析表面。免除对表面处理的需求将加快分析时间并且在经济上将是 有利的。然而，这将仅可通过使用熔融金属对样品腔的均匀填充和熔融金 属样品的快速冷却以使得整个样品区段均匀地冻结来实现。

典型的取样装置包括构造成在将取样装置浸渍入熔融金属熔池中时被 填充熔融金属的样品室或模腔。确定模腔或取样室的轮廓的模具通常是在 其上侧或下侧由平板覆盖的两件式蛤壳型装置或环。美国专利No. 3,646,816描述了该类型的消耗性浸入式取样器，其中圆盘状的样品的两个 平坦表面由用于实现更快的冻结的激冷板和在分析之前需要较少的清理的 一对较光滑表面形成。其它现有技术专利如美国专利No.4,211,117涉及类 似的概念，而美国专利号4,401,389和5,415,052提供了这种冶金样品与其 它传感器相结合的示例，其中一个传感器可以是温度测量传感器。