一種冶金成分在線檢測裝置及方法制造方法及圖紙

一種冶金成分在線檢測裝置及方法，屬于冶金成分檢測技術領域。裝置包括傳感器、測槍、測槍接口管線、測量儀器、測槍架；在測量之前，傳感器和測槍斷開，在測量過程中二者處于連接狀態；測槍和測槍接口管線相連；測槍接口管線和測量儀器相連；在測量之前，測槍放置在測槍架上，在測量過程中，測槍和測槍架分離；方法是首先測槍操作者將傳感器和測槍連接在一起，然后儀器操作者啟動測量儀器的供氣裝置為測槍通氣，接著測槍操作者將測槍插入到熔煉爐中一定時間，緊接著儀器操作者操作測量儀器測量一段時間后，最后測槍操作者從熔體中拔出測槍，從測槍上拔下傳感器，并將測槍放置在測槍架上。優點在于，便于冶金生產現場制定工藝和控制產品品質。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于冶金成分檢測
，特別是提供了。
技術介紹
實現冶金熔體成分的在線檢測是冶金工作者的夢想，因為成分在線檢測的實現是理解并改進冶金工藝的重要途徑。 從有冶金歷史以來，人們對于熔體中成分的在線檢測一直孜孜以求，然而到目前為止，除了少數幾種元素外，人們理解冶金成分主要依靠的還是取樣凝結為固體后，再對固體的成分進行檢測，以此來判定熔煉過程是否符合要求。然而，取樣分析方法存在以下兩方面的不足其一，熔體熔煉過程中，有些元素易于燒損，有些元素易于增加，而對于取樣分析的方法，從取樣到分析出結果，最快也需要4分鐘時間，等分析完成，時間已滯后，分析出的成分已不能完全代表熔體當前的成分，這樣不利于控制熔煉工藝；其二，取樣分析的方法由于較大的時間滯后增加了熔煉成本，不利于節能減排。這對于短流程熔煉尤其如此。因此，冶金工作者不斷發展了熔體成分的在線檢測技術，現狀簡述如下在熔體氣體成分檢測方面，文獻(張軍穎，朱誠意，李光強.鋼水成分傳感器及其應用進展[J].傳感器世界.2005(10) :6-11.)和(萬雅競.現代冶金傳感器[M].北京機械工業出版社，2009)綜述了 O、N、H、C、Si、S元素的檢測現狀。目前冶金行業已有實用的在線檢測氣體元素O、H、N的裝置，主要使用電化學原理的探頭(鋼水和銅水，0)或者載氣探頭(鋼水和鋁水，H)，分析儀器使用定氧儀(O)、熱導儀(H)或者質譜儀(O、H、N)。在熔體非氣體元素檢測方面，目前已有C、Si、S的實用在線檢測裝置，傳感器使用熱電效應的副槍(C)或定碳杯(C或C+Si)，和電化學原理的探頭(S)。儀器使用毫伏信號檢測器；此外，還有多篇文獻報道了有關的實用檢測裝置和實驗室研究，典型的報道如下文獻(N.Ramaseder, J. Gruber, J. Heitz, D. Baeuerle.連續分析冶金爐中鋼水化學成分的新型VAI-C0N Chem系統[J].鋼鐵.2002, 37(10) : 19-22)報道了使用激光誘導擊穿光譜技術(LIBS)進行AOD爐鋼水Cr、Ni、Mn元素在線檢測的實用裝置。它的特點是利用風口進行連續測量，但只能測量熔體中風口附近固定點的成分；另外，由于許多熔煉爐不存在風口，因此這種測量技術不便于推廣到這些爐型。文獻(林曉梅，曹繼慶，殷慶輝，劉曉慶.基于LIBS技術的AOD爐硅含量在線分析[J].鐵合金.2009(1) :41-44)報道了使用LIBS技術進行AOD爐鋼水Si含量在線檢測的實用裝置，特點是通過自行設計取樣器將熔體取放到爐口樣本池，再使用LIBS儀器對熔體取樣進行成分。這相對于傳統的取樣而言前進了一步，即對液體進行測量而不是對固體進行測量；但在爐口添加樣本池以及取樣到樣本池的方式比較復雜，不利于現場操作；文獻(De Saro, R. , Weisberg, A. , Craparo, J. , In Situ, Real TimeMeasurement ofAluminum, Steel, and Glass Melt Chemistries Using Laser InducedBreakdown Spectroscopy[C], 2005 ACEEE Summer Study on Energy Efficiency inIndustry, West Point, NY July 19-22，2005)報道了使用LIBS技術進行工業現場鋁合金熔體中Al、Cu、Fe、Mg、Mn、Si、Cr的在線檢測的實用裝置，其傳感器是浸入在熔體的探頭(專利號US6784429B2)。此傳感器特點是能進行鋁合金熔體的連續測量，未見有在鋼水中進行測量的報道(鋼水溫度一般比鋁合金熔體溫度高300飛00度)。文獻(C. Aragon, J. A. Agulera, and J Campos. Determination of CarbonContent in Molten Steel Using Laser-Induced Brakdown Spectroscopy[J]. AppliedSpectroscopy. 1993，47(5) :606-608)在實驗室使用LIBS儀器和探頭進行小型高頻爐鋼水C成分連續測量的研究，未見有在工業現場進行實用的報道；文獻(Laszlo Peter, Volker Sturm, and Reinhard Noll. Liquid steel analysis with laser-induced brakdown spectrometry in the vacuum ultraviolet[J].Applied Optics. 2003, 42(30) :6199-6203)在實驗室使用LIBS儀器和探頭進行小型中頻爐鋼水中多成分(C、S、P、Cr、Ni)的連續測量，但探頭需要添加水冷系統等特殊設計。未見有在工業現場進行實用的報道。在以上文獻中，還未見有能夠適用于工業現場中不同冶金爐和熔體溫度且能方便地同時在線測量熔體多種成分的技術報道。本專利技術就是要提供這樣一種在線檢測裝置和方法，特別是采用一種特別的消耗式探頭和人手操作的測槍，配以LIBS儀器，能夠適應于各種冶金熔煉爐中的各種不同溫度熔體的多種成分的在線測量。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供，用于冶金成分的在線檢測，便于冶金生產現場制定工藝和控制產品品質。對于鋼鐵熔煉，本專利技術的冶金成分是指C、Si、Mn、S、P、Cr、Ni、Al、Cu等；對銅合金熔煉，本專利技術的冶金成分是指Pb、Fe、Ni、Al、Mn、Sn、Si、P等，對于鋁合金熔煉，本專利技術的冶金成分是指Si、Cr、Mn、Fe、Al、Cu等；本專利技術的裝置包括傳感器I、測槍2、測槍接口管線3、測量儀器4、測槍架5 ;在測量之前，傳感器I和測槍2斷開，在測量過程中二者處于連接狀態；測槍2和測槍接口管線3相連；測槍接口管線3和測量儀器4相連；在測量之前，測槍2放置在測槍架5上，在測量過程中，測槍2和測槍架5分離。傳感器I包括傳感器帽6、石英管7、樣本室8、紙筒9。傳感器I是消耗性傳感器，使用一次后廢棄。傳感器帽6和樣本室8相連；傳感器帽6罩在石英管7上，且和石英管7不接觸；石英管7和樣本室8的底部相連；樣本室8和紙筒9相連；樣本室8的頂部開有小孔，和測槍2端部的錐形孔相通。測量儀器4發出的激光最終經過此小孔和樣本室8中的樣本表面發生作用，產生的等離子體光線經過此小孔回到測量儀器4。測槍2包括光學套筒10、窗口玻璃座11、窗口玻璃12、激光聚焦回光準直透鏡座13、激光聚焦回光準直透鏡14、第一激光聚焦回光準直透鏡定位套筒15、第二激光聚焦回光準直透鏡定位套筒16、回光聚焦鏡座17、回光聚焦鏡18、回光聚焦鏡定位套筒19、激光光纖準直鏡20、光纖和氣管安裝座21、激光傳輸光纖22、回光傳輸光纖23、進氣管24、回氣管25、光纖和氣管轉接座26、測槍體27、測槍手柄28 ;光學套筒10呈開頭桶狀結構，它的底部開有錐形孔，用于提供光學通道；光學套筒10和窗口玻璃座11相連；窗口玻璃座11和第一激光聚焦回光準直透鏡定位套筒15、激光聚焦回光準直透鏡座13、第二激光聚焦回光準直透鏡定位套筒15、回光聚焦鏡座17、回本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種冶金成分在線檢測裝置，其特征在于，包括傳感器(I)、測槍(2)、測槍接口管線(3)、測量儀器(4)、測槍架(5);在測量之前，傳感器(I)和測槍(2)斷開，在測量過程中二者處于連接狀態；測槍(2)和測槍接口管線(3)相連；測槍接口管線(3)和測量儀器(4)相連；在測量之前，測槍(2 )放置在測槍架(5 )上，在測量過程中，測槍(2 )和測槍架(5 )分離。2.根據權利要求I所述的在線檢測裝置，其特征在于，傳感器(I)包括傳感器帽(6)、石英管(7)、樣本室(8)、紙筒(9);傳感器帽(6)和樣本室(8)相連；傳感器帽(6)罩在石英管(7 )上，且和石英管(7 )不接觸；石英管(7 )和樣本室(8 )的底部相連；樣本室(8 )和紙筒(9)相連；樣本室(8)的頂部開有小孔，和測槍(2)端部的錐形孔相通；測量儀器(4)發出的激光最終經過此小孔和樣本室(8)中的樣本表面發生作用，產生的等離子體光線經過此小孔回到測量儀器(4)。3.根據權利要求I所述的在線檢測裝置，其特征在于，測槍(2)包括光學套筒(10)、窗口玻璃座(11)、窗口玻璃(12)、激光聚焦回光準直透鏡座(13)、激光聚焦回光準直透鏡(14)、第一激光聚焦回光準直透鏡定位套筒(15)、第二激光聚焦回光準直透鏡定位套筒(16)、回光聚焦鏡座(17)、回光聚焦鏡(18)、回光聚焦鏡定位套筒(19)、激光光纖準直鏡(20)、光纖和氣管安裝座(21)、激光傳輸光纖(22)、回光傳輸光纖(23)、進氣管(24)、回氣管(25)、光纖和氣管轉接座(26)、測槍體(27)、測槍手柄(28);光學套筒(10)和窗口玻璃座(11)相連；窗口玻璃座(11)和第一激光聚焦回光準直透鏡定位套筒(15 )、激光聚焦回光準直透鏡座(13)、第二激光聚焦回光準直透鏡定位套筒(15)、回光聚焦鏡座(17)、回光聚焦鏡定位套筒(19)各自都為回轉體零件，它們沿回轉軸方向依次相連且共回轉軸線，它們都位于光學套筒(10)內；窗口玻璃座(11)和窗口玻璃(10)相連；回光聚焦鏡座(17)和回光聚焦鏡(18)相連；激光光纖準直鏡(20)與光纖和氣管安裝座(21)相連，且位于光學套筒(10)內；回光聚焦鏡定位套筒(19)和光纖和氣管轉接座(26)相連；激光傳輸光纖(22)、回光傳輸光纖(23)、進氣管(24)、回氣管(25)位于測槍體(27)內，它們一端和回光聚焦鏡定位套筒(19)相連,另一端和光纖和氣管轉接座(26)相連；測槍體(27)的一端與光纖和氣管安裝座(21)相連，另一端與光纖和氣管轉接座(26)相連；測槍體(27)和測槍手柄(28)相連。4.根據權利要求3所述的在線檢測裝置，其特征在于，光學套筒(10)呈開頭桶狀結構，它的底部開有錐形孔，用于提供光學通道；光學套筒(10)的側壁和底部開有兩個沿光學套筒(10)的回轉軸線對稱的氣體通路；光纖和氣管安裝座(21)上也開有兩個類似的氣體通路；光學套筒(10)上的兩個氣體通路的一端和光學套筒(10)底部的錐形孔相通，另一端分別與光纖和氣管安裝座(21)上的兩個氣道的一端接通；光纖和氣管安裝座(21)上的兩個氣道的另一端分別和進氣管(24)、回氣管(25)接通；這樣從測器儀器(4)來的惰性氣體可以從進氣管(24)進入到光學套筒(10)底部的錐形孔，并沿光學套筒(10)的另一條氣體通路進入到回氣管(25)，這樣通過氣體的循環保證沒有熔體經過錐形孔進入到光學套筒(10)。5....

【專利技術屬性】
技術研發人員：吳少波，楊小軍，李潘，孫彥廣，于立業，張云貴，
申請(專利權)人：冶金自動化研究設計院，
類型：發明
國別省市：