[实用新型]一种用于废钢及金属的在线快速检测装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于直接检测废钢及金属成分并进行分类的激光诱导击穿光谱装置，属于金属成分光谱分析检测设备技术领域。

背景技术

冶炼前期加入一定比例的废钢是一种降低冶炼成本、加快吹炼速度、降低氧气及溶剂消耗的有效配比方法，由于废钢中元素及其成分不同，而且来源各异、种类繁多、形状各不相同、表面情况恶劣，对其进行准确检测、分类的难度较大。

目前钢铁企业的废钢分类成分检测方法一般是先在实验室中对试样进行切割、打磨、抛光，甚至需要压片、熔片或者溶解入液体等制样过程，然后送往实验室电火花直读光谱/X射线荧光光谱/ICP等光谱仪进行分析，过程繁琐、前期制样耗时，对试样规格要求严格，不具备在线原位分析能力。

中国专利申请号201510207084.0公开了一种废钢分选机械化程度高的方法，但基于电磁铁进行金属分选，误差较大，不能根本快速检测废钢及金属成分做到准确分类。中国专利申请号201320746533.5公开了一种用于废钢质量分拣的系统，其中成分检测结构利用X射线荧光光谱进行分析，但是这种系统的轻元素分析能力差，重要的 C元素往往检测不到，含量过低的轻元素往往存在误差，而且也存在X射线辐射隐患，不能根本在线快速进行废钢分选。中国专利申请号200710038192.5公开了一种不锈钢废钢成分检测方法，它是利用不同配料及冶炼工艺，利用钢液中Cr、Ni及原料结构等计算废钢中Cr、Ni含量，不能快速直接检测更多废钢种类的各种成分。中国专利申请号201280049711.7公开了一种废金属分选方法，这种方法先通过流体处理废金属片表面，再利用光谱法进行成分检测再分类，但该装置是厂房机械化运转，需要将废钢片先处理再放置于传送装置进行检测，不能在线原位检测，而且对试样规格也有要求。

激光诱导击穿光谱（Laser Induced Breakdown Spectroscopy，LIBS）是一种激光烧蚀光谱分析技术，激光聚焦在测试位点，当激光脉冲的能量密度大于击穿阈值时，即可产生等离子体。基于这种特殊的等离子体剥蚀技术，通常在原子发射光谱技术中分别独立的取样、原子化、激发三个步骤均可由脉冲激光激发源一次实现。等离子体能量衰退过程中产生连续的轫致辐射以及内部元素的离子发射线，通过光纤光谱仪采集光谱发射信号，分析谱图中元素对应的特征峰强度即可以用于样品的定性以及定量分析。

LIBS技术以其无需制样、分析时间短、实时性强、无损、快检、非接触测量、对待测样品形态规格无要求、全谱段测量等优点在废钢快检及分类方面有很好的应用价值。LIBS技术是利用激光器发出脉冲激光激发废钢产生等离子体，再利用等离子体辐射的光进行检测分析，将所接收的废钢金属合金成分及含量参数与其预先存储的合格废钢的金属合金成分及含量标准参数进行比对实现废钢分类，钢铁行业中广泛推广LIBS方法可为用户带来特别的利益。

目前，无论是IVEA的手持LIBS还是TSI的车载小型LIBS仪器，都是在现有仪器基础上形成的小型化仪器，此外，牛津的手持仪器已经可以实现电池操控，五秒内对钢铁样品实现分类定性，这是商业化LIBS的一大进步，值得所有面向应用的科研团队学习。而对于国内的LIBS技术来说，已经实现了便携式激光诱导击穿光谱分析仪器的国产化。便携式激光光谱分析仪(LIBS Mobile)以及体积更小、质量更轻，更适用于野外现场样品快速分析的手持式LIBS仪器：手持式激光光谱分析仪(LIBS Mini)，均能在数秒之内在原地完成对固体、液体甚至气体形态的物质的完整在线元素分析，因此该类便携式仪器可用于地质、环境、安保、古董、冶金、表面处理及电子器件现场分析。目前，现有应用于废钢分类的LIBS设备，不能检测磷、硫元素，对碳元素检测精度也远远达不到实际应用需求，因此迫切需要能够在现场对废钢及金属进行检测分类的LIBS设备，以满足生产的需要。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种用于废钢及金属的在线快速检测装置，这种检测装置精度高、灵活性好、易于调整操作，同时体积小、集成度高、环境适应性强、移动方便，可用于各种工业现场的各种废钢种类检测。

解决上述技术问题的技术方案是：