[实用新型]熔融金属成分检测装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及成分检测技术领域，具体是指一种采用取样杆取样的熔融金属成分检测装置。

背景技术

成分检测是金属冶炼中的重要环节，现有的实时在线的成分检测装置，多采用激光诱导击穿光谱技术，即利用高功率密度脉冲激光聚焦到入射到物体表面，烧蚀物体产生大量等离子体，对等离子体发射的信号光进行光谱探测得到光谱信息，再对光谱信息进行分析，得出被测物质的成分和浓度信息，这一方法可实现非接触、实时在线检测，能有效缩短检测时间。

目前基于激光诱导击穿光谱技术的熔融金属检测装置主要分为两类：

第一类是探管浸入检测，采用探管插入熔融金属液面下，能够防止表面炉渣对检测的影响，同时通过通入氮气等保护气体对探管进行冷却，这种检测方式中光学元件需要靠近高温炉体，容易造成光学元件的损坏，影响光学系统性能；

第二类是直接检测，即直接将激光聚焦到熔融金属液表面进行成分定量分析，此时熔融金属液为翻滚流动状态，激光聚焦不易对准，测量波动性大，检测结果容易不准确。

实用新型内容

为了改进上述缺陷，本实用新型提出了一种采用取样杆取样的熔融金属成分检测装置，其包括：

取样杆系统、脉冲激光器、光路系统、光谱探测装置、时序控制单元、光谱分析单元；取样杆系统包括取样杆和驱动取样杆运动的驱动装置。

时序控制单元的时序信号依次触发驱动装置、脉冲激光器及光谱探测装置，驱动装置驱动取样杆插入熔融金属液内部进行取样后，脉冲激光器发射脉冲激光经光路系统聚焦至取样杆表面，产生的等离子体信号光由光路系统采集并导出至光谱探测装置，光谱探测装置获得光谱信息并将其发送至光谱分析单元。

具体来说：每次检测时，时序控制单元先发送时序信号触发驱动装置，驱动装置将取样杆插入熔融金属液内部一定深度，保持一定时间后（一般为4~8秒）将取样杆提出到固定位置处；时序控制单元再触发脉冲激光器，脉冲激光器发射脉冲激光，经光路系统聚焦到取样杆表面附着的熔融金属液上，激光烧蚀熔融金属产生激光诱导等离子体，等离子体发射出大量的等离子体信号光；时序控制单元再触发光谱探测装置，光谱探测装置接收光路系统导入的等离子信号光，从而获取激光诱导击穿光谱，再通过光谱分析单元对光谱信息进行分析得到熔融金属液的实时成分信息。

进一步的，本实用新型还包括吹气保护装置，该吹气保护装置同样受时序控制单元的时序信号控制；驱动装置提出取样杆时，时序控制单元控制吹气保护装置以一定的流量吹扫出保护气体，确保取样杆表面附着的熔融金属液不受空气影响，使检测结果更准确；如有需要，吹气保护装置还可以调整保护气体的流量，吹走取样杆表面附着的炉渣，从而去除炉渣对检测结果的影响；其中保护气体为化学性质稳定，在常温和高温下都不会与熔融金属液发生化学反应的气体，例如氮气或惰性气体。

可选的，所述驱动装置采用电动驱动方式或气动驱动方式，所述电动驱动方式包括步进电机驱动，所述气动驱动方式包括气动阀门驱动。

优选的，所述取样杆系统还包括传动装置，位于驱动装置和取样杆之间，所述传动装置能保证取样杆的运动速度和行程。进一步的，所述传动装置上设有延伸臂，能够更好的保证取样杆运动的稳定性。

可选的，取样杆系统可采用直线运动方式或旋转运动方式进行取样，直线运动方式取样时，取样杆包括固定杆和浸入杆，所述浸入杆可拆卸安装在固定杆上；旋转运动方式取样时，取样杆包括旋转机构和多根浸入杆，所述浸入杆可拆卸安装在所述旋转机构上；这种可拆卸的安装方式，非常方便浸入杆的维护和更换。

优选的，所述浸入杆的表面刻有细槽或攻小孔，能够更好的附着熔融金属液。

优选的，所述延伸臂、固定杆以及旋转机构采用钢材料，所述浸入杆采用耐高温材料，例如二氧化锆或氧化铝陶瓷。

可选的，所述光谱探测装置采用光谱仪，或采用分光器件和光谱探测器件的结合。

本实用新型采用取样杆对高温炉体内的熔融金属液取样，再利用激光诱导击穿光谱技术远距离检测熔融金属成分，使光学元件远离高温炉体，保证了光学元件的安全性；同时由于取样杆每次都提出到固定位置处，使激光聚焦更易对准，测量波动小，检测结果更为准确；取样杆取样的方式简单快捷，检测效率高，在一次冶炼过程中可以实现多次检测，检测效果好，可广泛用于冶金炉内熔融金属成分实时在线检测。

附图说明

图1为本实用新型熔融金属成分检测装置实施例的示意图。

图2为直线式取样杆系统的示意图。

图3为旋转式取样杆系统的示意图。