[发明专利]熔融炉渣成分实时在线监测装置

说明书

技术领域

    本发明涉及熔融炉渣成分光学分析装置领域，具体为一种熔融炉渣成分实时在线监测装置。

背景技术

炉渣是冶炼过程中的重要产物之一，它是由原料中的杂质与造渣材料在熔炼时形成的高温熔渣。在冶炼过程中，炉渣的化学成分影响着产品的质量，其组分必须加以控制，对其常见组分的快速准确分析尤为重要。 

目前，对炉渣成分的测量分析均采用离线方式，主要包括化学法、原子吸收光谱法、X射线荧光光谱法和电感耦合等离子体原子发射谱法等。

采用传统的化学分析方法分析炉渣成分时，各种元素的测定都需要溶解样品，且溶样方法各不相同，预处理相对繁琐，速度慢，费时费力。

原子吸收光谱法无法实现多元素的同时测量，并且在测定高浓度的元素时，存在其他干扰元素不易去除的缺点，因此有很多元素的测定灵敏度还达不到要求。

炉渣具有粘滞系数较大、凝固过程选分结晶严重、固体渣片的不同区域成分差别较大、基体成分较复杂等特点，采用X射线荧光光谱分析法、电感耦合等离子体发射光谱法等对其进行定量分析时，对样品要求严格，须将固态炉渣样品进行制样，先压成粉末混合均匀压制成平整光洁的熔片或压片后，才能送入分析仪进行成分分析，其一个测量周期大约需要10~15min，不能满足炉渣成分的动态实时调控要求。

熔渣的组分和性质在熔炼过程中不断变化，上述离线、非连续的炉渣成分分析方式与冶炼过程严重脱节，造成熔渣组分调控不及时，直接影响产品最终的质量。

激光诱导击穿光谱技术(LIBS)从提出到现在已经应用到很多领域，具有简便、快速，对样品尺寸、形状及物理性质要求不严格，无须烦琐的样品预处理过程等优点，可应用于冶炼工艺流程中的各个环节，如高炉炉气分析、炉渣分析、钢液分析、钢材缺陷分析、成品钢材料筛选等。近年来随着光纤技术的迅速发展，LIBS技术可在恶劣环境下实现远程多组分、原位、在线、实时、痕量检测，为熔融炉渣成分实时在线监测和动态控制冶炼工艺奠定了基础。

发明内容

本发明目的是提供一种熔融炉渣成分实时在线监测装置，以解决现有的熔融炉渣检测装置和方法分析时间过长、灵敏度低的问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

熔融炉渣成分实时在线监测装置，其特征在于：包括有激光导光臂、光学检测探头、多点驻留测量机械臂、信号发生与采集处理部分以及后端控制系统，其特征在于：所述激光导光臂为多关节激光导光臂，激光导光臂一端接入信号发生与采集处理部分，另一端接入光学检测探头中；

所述光学检测探头为T型三通结构，三个管口分别位于竖向顶面、竖向底面、水平侧面，其中竖向顶面的管口中设置有中心轴竖直的聚焦透镜，竖向底面的管口中从上至下依次设置有分别与聚焦透镜中心轴重合的透镜阵列、玻璃窗口，水平侧面的管口中设置有中心轴水平的扩束准直透镜组，三个管口中心轴交汇处还倾斜设置有反射面朝向水平侧面的管口及竖向底面的管口的45°入射激光波长高反180-900nm高透镜，竖向底面的管口外侧壁上还对称安装有激光测距仪，所述激光导光臂的接入端连接至光学检测探头水平侧面的管口处，所述光学检测探头竖向底面的管口朝向待检测熔融炉渣液面；

所述多点驻留测量机械臂为多关节机械臂，其执行末端与所述光学检测探头连接为一体，多关节机械臂带动光学检测探头在竖直方向升降、水平方向平移，以及在水平面内转动、在竖直面内调整俯仰角；