[发明专利]用于对直接分析样品进行脱模和分析的方法和设备

说明书

本发明涉及一种用于对由容纳在样品室组件内的熔融金属材料形成的直接分析样品进行脱模和分析的设备，其中，样品室组件至少包括样品箱、盖板和封闭装置，所述设备包括：机柜，它限定内部空间并包括至少一个用于供样品箱进入机柜的开口及位于机柜内用于对样品的分析表面进行分析的分析装置；脱模装置，它适于至少移除封闭装置以露出样品的至少一部分分析表面；输送装置，它适于至少在其中封闭装置被脱模装置移除的样品脱模位置与其中分析装置对样品的分析表面进行分析的样品分析位置之间保持和输送样品箱，其中，样品脱模位置和样品分析位置彼此不同。本发明还涉及用于对直接分析样品进行脱模和分析的系统和方法。

技术领域

本发明涉及一种用于对由容纳在样品室组件内的熔融金属材料形成的直接分析样品进行脱模和分析的方法和设备，其中所述样品室组件至少包括样品箱、盖板和封闭装置。本发明还涉及一种包括设备和直接分析样品的系统。

背景技术

在钢铁的冶金加工过程中，有时将熔融金属材料与其它批次的熔融金属混合或进行处理，以改变其化学性质，然后再装入转炉。因此，有利的是在处理期间提取熔融金属材料的样品以确定其化学组成，并用于转炉工艺的质量和能量平衡以及在炼钢过程中的过程控制。用于提取样品以进行化学分析的装置在本领域中是众所周知的。这种现有技术参考文献的一个示例是美国专利No.3,996,803。

通常，常规的熔融金属或钢采样器是一种低成本的采样装置，其布置在耐火体中并安装在承载管上，并且具有用于供熔融金属进入由两个厚金属冷却板形成的腔室的入口。当从熔融金属中取出常规样品时，其温度约为500℃至800℃，并且需要冷却后才能分析样品。而且，常规样品的分析表面需要在分析之前通过研磨来准备，以从表面除去氧化物并提供所需的平坦形貌。

然而，一种新开发类型的熔融金属浸入式采样器—通常称为直接分析(DA)采样器—不需要任何类型的冷却，当从熔融金属浴中取出时，典型的样品温度仅为约100℃，范围为70℃至130℃。另外，直接分析样品在被分析之前不需要表面准备，这在分析结果的可用性以及节省实验室时间方面均带来了经济效益。

例如，现有技术文献EP3336513A1、EP3336514A1、EP3336512A1和EP3336511A1涉及不需要任何样品准备步骤如冷却、清洁和研磨的直接分析采样器。一旦从熔融金属中取出包含样品的样品室组件，就可以移除样品室组件的一部分例如盖板，以露出至少一部分样品分析表面，然后可以立即对其进行分析。

可以在样品的分析表面上使用包括电弧火花-光发射光谱仪设备的分析仪器来确定样品的成分，该仪器有时也称为光发射光谱仪或OES。由于其快速的分析时间和固有的准确性，光学发射光谱系统通常是用于确定包含金属的样品的化学成分并控制熔融金属的处理的最有效的系统。因此，在熔融金属工艺期间通常使用光发射光谱分析来控制熔融金属生产的进度。

当手动打开样品室组件以露出分析表面时，分析表面被污染的风险高。要分析的元素的偏差主要是由盖板的置换引起的。特别地，可以观察到铝的偏差以及碳和硫的偏差。铝的偏差通常是由于机械地接触盖板和分析表面引起的。碳和硫的偏差是由更严重的置换引起的，使得在样品室组件被打开之前，密封材料的用于密封样品箱与盖板之间的空间的部分接触样品的分析表面。而且，源自耐火体的污垢颗粒和焦油沉积物可能是另一污染源。另外，在脱模后对样品室组件的处理可能是另一污染源。该处理通常通过由戴手套的操作员操作的机械工具完成。因此，旨在消除或至少减少污染对分析结果的不利影响。一些分析—例如基本氧气工艺或电弧炉中的吹炼分析—要求分析精度在数个ppm的范围内。

用于对由熔融金属形成的样品进行自动脱模的设备在现有技术中是已知的。例如，现有技术文献EP2626685A1描述了一种旋转器装置，该旋转器装置用于使容纳在样品箱中的样品相对于冲击元件旋转以对样品进行脱模。现有技术文献DE19852528A1描述了一种切割装置，其适于将容纳在壳体中的样品切成两半以对样品进行脱模。