[发明专利]用于高氧和低氧用途的熔融金属取样器

说明书

用于从熔融金属浴中提取样品的取样器，包含1)具有浸入端的载管；2)布置在载管浸入端的样品室组装件，包含盖板和包含具有开口的浸入端的外壳；3)具有用于接收熔融金属的第一末端和与第一末端相反的第二末端的流入导管，第二末端与开口连通，开口配置成从流入导管接收熔融金属；4)测量头，样品室和流入导管第二末端至少部分布置在其中；和5a)沿流入导管中心轴布置的脱氧剂材料，至少部分布置在测量头内流入导管第二末端附近，流入导管包含布置在流入导管第二末端的第一耦合手段，脱氧剂材料包含第二耦合手段以与流入导管上第一耦合手段相互作用以将脱氧剂材料锚定在沿流入导管中心轴的位置，或5b)金属衬套，将流入导管耦合到样品室。

本申请是申请日为2019年6月5日、申请号为201910488144.9的名称为“用于高氧和低氧用途的熔融金属取样器”的中国发明专利申请的分案申请。

发明领域

本发明涉及在高氧和低氧用途中用于熔融金属浴，特别是熔融钢浴中提取样品的取样器。

发明背景

在其熔融态下的金属加工过程中，必须在该过程的各种阶段获得熔融金属的代表性样品，以例如分析或评估金属样品的化学组成或金相组织。在制造和进一步加工过程中用于分析熔融金属的不同方法是本领域中已知的。

过去，通常使用电弧火花-光发射光谱Spark-OES设备测定固化金属样品的组成。Spark-OES涉及激发需要知道其组成的目标样品的原子、和在从激发态转换成较低能态的过程中检测原子发射的光子的波长。周期表中的各元素在其原子从激发态回到较低能态时发射的离散波长的特征集。通过检测和分析这些波长，可以根据校准曲线测定样品的元素组成，由此显示光谱强度比(即元素的绝对辐射功率/基底金属(base metal)的绝对辐射功率)和标准样品中的元素浓度之间的关系。

为了平放在光谱仪的分析开口上，金属样品不能有任何延伸且金属样品的分析表面必须光滑。样品或样品外壳不能有任何部分破坏分析表面的平面。样品必须横跨光谱仪的分析开口并且足够平整以促进火花室的惰性气体吹扫和使连续的样品表面朝向阳极。

用于获得金属的代表性分析的程序和方法是本领域众所周知的，如Dulski,T.R.AManual for the Chemical Analysis of Metals,ASTM International,1996中所述。迄今通常相信，金属样品和用于其分析的仪器互相独立，因此一个不影响另一个。

提供固体金属的试块(coupon)或圆盘用于光谱分析的常规取样装置是已知的。通过这样的取样装置获得的固化金属试块的几何形状和尺寸有时是专门针对金属类型或金相需要的。通过浸入装置获得的用于Spark-OES分析的样品的一般类别是具有圆盘或椭圆形状和28至40mm的直径或长边长度(long length)的样品。最通常，此类样品具有大约32mm的直径或长边长度和4至12mm的厚度。一些取样器，常被称为棒式(lollipop)取样器，可根据用户的要求产生不同形状的样品，从圆形到椭圆形或更长，但大多数样品仍具有大约32mm的直径或长边长度。另一些取样器，常被称为双厚度取样器(dual thicknesssamplers)，在同一样品内兼具两种厚度。

旨在获得通过Spark-OES分析的熔融金属样品的典型取样装置包括配置成在取样装置浸入熔融金属浴时被熔融金属填充的样品室或模腔。划定模腔或取样室的模具通常是两件式蛤壳型布置或在其上侧和下侧被平板覆盖的环。一旦金属样品固化，弃置模具并将样品转移到Spark-OES以供分析。

美国专利No.3,646,816描述了这种类型的一次性浸入式取样器，其中圆盘状样品的平面通过用以实现更快冻结的冷板(chill-plate)和在分析前需要较少清洁的一对更光滑的表面形成。另一些现有技术专利，如美国专利No.4,211,117涉及类似的概念，而美国专利Nos.4,401,389和5,415,052提供了将这一冶金样品与其它传感器(其中之一可以是测温传感器)组合的实例。