一種渣層下金屬液體中提取小棒樣的裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種取樣裝置及方法，特別涉及一種渣層下金屬液體中提取小棒樣的裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]金屬冶煉產(chǎn)品對(duì)內(nèi)部夾雜物和氣體含量要求越來(lái)越苛刻，特別是有特殊用途的高級(jí)金屬制品，比如對(duì)高級(jí)汽車用鋼、高品質(zhì)電工鋼、高強(qiáng)管線鋼等，要求極低的氮、氧含量。因此需要在冶煉的各工序中進(jìn)行取樣分析，比較成分變化趨勢(shì)，判斷異常原因，控制關(guān)鍵影響因素等；在高溫金屬容器中取樣的方法一般是使用紙質(zhì)套筒的樣模，只能取大尺寸的圓餅樣或柱狀樣。這類試樣不能用于進(jìn)行金屬中的氣體分析。同時(shí)紙質(zhì)套筒在與高溫金屬接觸后會(huì)與周圍環(huán)境空氣中的氧氣發(fā)生反應(yīng)并排出次生氣體二氧化碳，使金屬液面發(fā)生劇烈的翻騰，因而無(wú)法在空間狹小的金屬容器內(nèi)，如連鑄機(jī)的結(jié)晶器采用此方法取樣。
[0003]目前提取用于金屬中氣體分析的小尺寸棒樣，一般使用真空玻璃管或石英管抽取棒狀試樣。此方法雖然有利于氣體分析，但因插入金屬液熔池的深度有限，或人為操作的差異，有可能將液面的熔渣和金屬液同時(shí)吸入，經(jīng)常形成空心夾渣試樣，這種試樣無(wú)法使用。由于從其外觀上無(wú)法立即判斷出試樣內(nèi)部是否完好，因此不僅導(dǎo)致試樣浪費(fèi)，也往往貽誤了取樣時(shí)機(jī)?，F(xiàn)有技術(shù)中也有采用特殊設(shè)計(jì)的取樣器，如申請(qǐng)公布號(hào)為CN102213650A的申請(qǐng)。該取樣器制作復(fù)雜，使用成本高，且僅適用于連鑄結(jié)晶器取樣。因此，迫切的需要一種新的方案解決上述技術(shù)問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明正是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題，提供一種渣層下金屬液體中提取小棒樣的裝置及方法，金屬液體的液面上一般都覆蓋一層厚度不等的渣層，金屬液面上的渣層一般從上到下隨溫度由低到高，其物理狀態(tài)為從半固態(tài)或粉狀到半熔融狀態(tài)，再到液態(tài)。本發(fā)明所設(shè)計(jì)的取樣方法可應(yīng)用于高溫冶金的精煉及連續(xù)鑄造等工藝環(huán)節(jié)，便于在不同的工序制備同一規(guī)格的試樣，從而有利于成分分析的一致性，因?yàn)椴煌愋偷脑嚇蛹词箤?duì)于同一種氣體含量分析也有顯著差異。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下，一種渣層下金屬液體中提取小棒樣的裝置，其特征在于，所述裝置包括操作平臺(tái)，固定在操作平臺(tái)上的取樣裝置，所述取樣裝置上設(shè)置有支架和橫臂，所述支架和橫臂之間設(shè)置有彈簧和定距桿，所述橫臂的一端通過(guò)固定螺栓與支架連接，另一端連接取樣器，所述支架通過(guò)電磁鐵連接控制盒。
[0006]作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述控制盒由延時(shí)計(jì)時(shí)器、電源開(kāi)關(guān)以及啟動(dòng)按鈕組成。
[0007]作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述取樣器包括錐形護(hù)帽、套管、以及真空取樣管，所述真空取樣管設(shè)置在套管的內(nèi)部，所述錐形護(hù)帽設(shè)置在套管的下部，所述取樣管和套管之間設(shè)置有之護(hù)耐火材料，所述套管設(shè)置為剛玉套管。
[0008]作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述套管是錐臺(tái)型，在直套管直徑小的一端設(shè)置有錐形護(hù)帽。錐形護(hù)帽采用與液體金屬成分相近的金屬薄帶制作，不會(huì)污染金屬液。該金屬護(hù)帽起短時(shí)間的防護(hù)作用，其原料可使用冷軋軋制加工后的廢次品，因而成本低廉。
[0009]一種提取渣層下金屬液體中小棒樣的方法，其特征在于，所述方法的如下:
1)在操作平臺(tái)上安放取樣裝置，在支架上鉸接取樣橫臂，橫臂相當(dāng)于一個(gè)杠桿，在橫臂的前端夾持取樣器；支架的另一端通過(guò)電磁鐵連接控制盒，在初始狀態(tài)時(shí)，橫臂由拉緊彈簧和定距桿固定位置，整個(gè)裝置的高度可由支架進(jìn)行整體調(diào)節(jié)；
2)取樣時(shí)，取樣器將向下運(yùn)動(dòng)一個(gè)固定的行程，以保證穩(wěn)定的取樣深度，此行程由可調(diào)節(jié)位置的電磁鐵控制，當(dāng)電磁鐵通電時(shí)，橫臂尾部抬起，同時(shí)取樣器進(jìn)入金屬熔液中；當(dāng)取樣完成后，電磁鐵斷電，橫臂受彈簧的拉力抬起，即完成了取樣。
[0010]作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述步驟2中取樣器的取樣方式設(shè)置為整體式，具體為，將護(hù)帽、套管、耐材、取樣管牢固組合起來(lái)，其中耐材是軟性耐火材料如石棉氈之類。使用前將套管適當(dāng)預(yù)熱，使用時(shí)用夾具夾持套管的上部，使護(hù)帽21的尖頭朝下，迅速穿過(guò)金屬液面上的渣層，使套管的下沿深入金屬液面下2(T30mm ;在套管進(jìn)入金屬液面下以后，要保持取樣管垂直，并移動(dòng)組合體，使熔化的護(hù)帽擴(kuò)散至周圍的金屬液中；在護(hù)帽熔化后，取樣管的底部即處于金屬液中并迅速熔化，由于取樣管內(nèi)為真空狀態(tài)，金屬液在大氣壓力作用下進(jìn)入取樣管，保持3~4秒鐘后即形成所需試樣；然后將套管和取好的試樣一起移出來(lái)，將試樣從套管中倒出并清除表面的石英碎片就完成了整個(gè)取樣程序；將套管表面殘留的金屬和渣清除干凈，可以提供給下次重復(fù)使用。
[0011]作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述所述步驟2中取樣器的取樣方式設(shè)置為分體式，具體為如下，該方式取樣的使用方法分為兩步，護(hù)套與取樣管不組合在一起；
1)、使用前先將護(hù)帽和套管組合起來(lái)并適當(dāng)預(yù)熱，使用時(shí)用夾具夾持套管的上部，將護(hù)帽尖頭向下并垂直，然后將護(hù)帽迅速穿過(guò)渣層插入金屬液面下，使套管的下沿深入金屬液面下2(T30mm深度，在錐形帽熔化之前將護(hù)套稍傾斜并緩慢移動(dòng)，使熔化的帽體擴(kuò)散至周圍的金屬液中。這時(shí)再將護(hù)套擺正，即在護(hù)套內(nèi)形成了一個(gè)沒(méi)有熔渣干擾的取樣窗口 ；
2)、用夾具夾持取樣管的上部插入護(hù)套中，使取樣管的下部深入金屬液3(T40mm，保持取樣管靜止3~4秒鐘，金屬液進(jìn)入取樣管中并迅速冷卻成形，進(jìn)一步仍用之前的夾具將試樣和套管取出，將清除試樣表面的石英碎片就完成了整個(gè)取樣程序，將套管表面殘留的金屬和渣清除干凈，可以提供給下次重復(fù)使用。
[0012]相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)如下，I)整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)巧妙、安裝方便，該取樣器使用一個(gè)耐高溫的護(hù)套，剛玉質(zhì)套管，該套管是錐臺(tái)型，在直徑小的一端帶有金屬錐形護(hù)帽。錐形護(hù)帽采用與液體金屬成分相近的金屬薄帶制作，不會(huì)污染金屬液；該金屬護(hù)帽起短時(shí)間的防護(hù)作用，其原料可使用冷軋軋制加工后的廢次品，因而成本低廉；套管的長(zhǎng)度和外徑與取樣的環(huán)境有關(guān)，套管的厚度與外徑相關(guān)；2)本發(fā)明所設(shè)計(jì)的取樣方法可應(yīng)用于高溫冶金的精煉及連續(xù)鑄造等工藝環(huán)節(jié)，便于在不同的工序制備同一規(guī)格的試樣，從而有利于成分分析的一致性；3)整個(gè)取樣裝置設(shè)計(jì)巧妙，通過(guò)電磁鐵、控制盒以及支架、橫臂等的相關(guān)配合就完成了取樣過(guò)程，而且取樣非常準(zhǔn)確。
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1是本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)俯視圖； 圖2是本發(fā)明取樣器結(jié)構(gòu)示意圖；
圖中:1、高溫液體，2、容器，3、爐渣層，4、操作平臺(tái)，5、取樣裝置，6、支架，7、橫臂，8、取樣器，9、彈簧，10、定居桿，11、電磁鐵，12、控制盒，21錐形護(hù)帽，22套管，23支護(hù)耐火材料，24真空取樣管。
[0014]
【具體實(shí)施方式】
[0015]為了加深對(duì)本發(fā)明的理解和認(rèn)識(shí)，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述和介紹。
[0016]實(shí)施例1:參見(jiàn)圖1，一種渣層下金屬液體中提取小棒樣的裝置，所述裝置包括操作平臺(tái)4，固定在操作平臺(tái)4上的取樣裝置5，所述取樣裝置5上設(shè)置有支架6和橫臂7，所述支架6和橫臂7之間設(shè)置有彈簧9和定距桿10，所述橫臂7的一端通過(guò)固定螺栓與支架6連接,另一端連接取樣器8,所述支架6通過(guò)電磁鐵11連接控制盒12,所述控制盒12由延時(shí)計(jì)時(shí)器、電源開(kāi)關(guān)以及啟動(dòng)按鈕組成。
[0017]實(shí)施例2:參見(jiàn)圖2，作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述取樣器包括錐形護(hù)帽21、套管22、以及真空取樣管24，所述真空取樣管24設(shè)置在套管22的內(nèi)部，所述錐形護(hù)帽21設(shè)置在套管22的下部，所述取樣管24和套管22之間設(shè)置有之護(hù)耐火材料23，所述套管22設(shè)置為剛玉套管。與護(hù)套配合使用的取樣管是一個(gè)薄壁真空玻璃管或真空石英管，取樣管的長(zhǎng)度根據(jù)檢驗(yàn)分析對(duì)試樣的要求確定。
[0018]實(shí)施例3:參見(jiàn)圖2，作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述套管22是錐臺(tái)型，在直套管直徑小的一端設(shè)置有錐形護(hù)帽21。錐形護(hù)帽采用與液體金屬成分相近的金屬薄帶制作，不會(huì)污染金屬液。該金屬護(hù)帽起短時(shí)間的防護(hù)作用，其原料可使用冷軋軋制加工后的廢次品，因而成本低廉。