钢液取样器与真空感应熔炼炉钢液取样方法

技术领域

本发明涉及冶金领域，具体涉及一种用于对钢液进行快速取样的方法，以及在真空感应熔炼炉进行钢液取样的方法。

背景技术

真空感应熔炼炉在钢水熔化完毕后，需要对钢液进行取样，并采用直读光谱或其它适当的方法对钢液进行成分分析。取样器要求可以快速取样、快速脱模，以达到较短时间内完成钢液的成分分析，以决定下一步的行动。

由于真空感应熔炼炉为非标准设备，各用户对设备的要求不同，则设计不同。现有的取样器有铸铁材料的，也有耐火材料的，根据各用户对取样的要求而定。目前，大部分情况是在熔炼结束后取样或者在所浇注的铸锭本体上进行取样，但一旦浇注完毕，若成分需要调整时，只能重新冶炼再进行调整，直到成分满足要求为止，因此这种方式效率较低，还造成了材料浪费。

公告号为CN 205228869 U的专利公开了一种钢液熔渣取样器，包括取样筒、提杆、转杆及阀板，取样筒由两片半筒体组成，对扣在一起的两片半筒体外壁对应位置上加工有至少两道凹槽，两片半筒体通过设于凹槽内的钢丝捆扎为一体，在一侧半筒体的上部焊有一上端带有压把的管状提杆，压把和提杆内活动连接一根转杆，转杆上端带有扳把，位于取样筒底的转杆下端与转杆垂直焊接有一圆形阀板。取样时，转动扳把使阀板处于与取样筒底脱离位置上，使取样筒底完全敞开；执提杆将取样筒插入熔渣直至取样筒的下端浸入金属液。然后转动扳把使其轴线与压把轴线平行，将取样筒底完全封闭，使熔渣及少量钢液封存在取样筒内。提出取样器，将取样筒与地面垂直放置，待熔渣和少量钢液冷却后，拧开钢丝，将两个半筒体分开，得到完整的熔渣样品。该钢液熔渣取样器的阀板和转杆为了满足强度要求，选用金属材质，阀板、转杆以及捆扎两片半筒体的钢丝在取样过程中没入熔渣，容易被熔断，不能保证取样的安全；更重要的是，取样器自身熔化后，会污染熔渣样品，影响熔渣样品的成分，尤其是阀板由于直接与熔渣和钢液直接接触，融化后明显影响取样质量。

发明内容

本发明首先提供一种钢液取样器，解决现有取样器取样过程不安全以及取得试样容易被污染的问题。

本发明解决上述技术问题采用的技术方案是：钢液取样器，包括取样槽，取样槽由耐火材料制成，取样槽的上部或顶部连接悬吊结构，取样槽的侧壁设置进液孔，进液孔的高度低于悬吊结构下端的高度，取样槽的内腔在进液孔以下的部分为盛钢腔。

具体的：悬吊结构为：取样槽的顶部呈敞开状，取样槽的内部放置导杆，导杆和取样槽之间穿置至少一根插销。

更具体的：取样槽的上部设置一组贯穿取样槽中心线的固定孔，插销贯穿导杆和固定孔。

更具体的：导杆和插销均为金属材质。

进一步的是：取样槽的顶部呈敞开状，并且取样槽的内腔呈上大下小或上下等大的形状。

具体的：取样槽的内腔呈圆柱状或圆台状，圆柱的顶面呈开口状，圆台的两个底面，其中面积较大的底面呈开口状。

本发明钢液取样器的有益效果是：取样槽置于钢液内，使进液孔低于钢液的液面，钢液从进液孔进入盛钢腔，从而实现钢液取样。取样槽为耐火材料，取样过程中，悬吊结构可不接触钢液，从而实现在不影响钢液成分的前提下实现取样，避免钢液被污染。悬吊可选用高强度的材质，例如为金属材质，保证取样过程的安全。悬吊结构为导杆和插销，方便拆装。取样槽的顶部呈敞开状，取样槽的内腔呈上大下小或上下等大的形状，便于最后将盛钢腔内的钢块试样取出。

本发明还提供一种真空感应熔炼炉钢液取样方法，解决现有取样方法不安全以及取得的样本容易掺入杂质的问题。本发明采用的技术方案是：真空感应熔炼炉钢液取样方法，通过上述任一钢液取样器在真空状态下，从真空感应熔炼炉的钢液中获取钢块试样，包括以下步骤：

S1、将炉料放入坩埚，放置好钢模及浇道装置。

S2、待钢液熔炼完毕准备准备浇注时，将钢液取样器的悬吊结构固定于真空感应熔炼炉的取样导轨。

S3、将钢液取样器转移至闸板阀接口处进行抽真空，当闸板阀内外压力基本平衡时打开闸板阀。

S4、通过悬吊结构控制取样槽下行，使进液孔浸入钢液液面以下，钢液流入盛钢腔；悬吊结构控制取样槽上行，钢液取样器在闸板阀上平面以上时，关闭闸板阀。

S5、钢液取样器破真空，冷却后取出盛钢腔内的钢块试样。

进一步的是：步骤S2中，将钢液取样器预热后，再将悬吊结构固定于真空感应熔炼炉的取样导轨。

具体的：步骤S5中，通过水冷方式使钢液取样器和钢块试样快速冷却。

本发明真空感应熔炼炉钢液取样方法的有益效果是：在不影响钢液熔炼的前提下，可实现在真空感应炉内液体状态下快速有效地取样，可为后续精确快速地进行直读光谱分析或者化学成分分析提供方便。真空感应熔炼炉钢液取样方法，既避免了浇注完成后通过锯切或其它手段从铸锭上取样，又避免了钢液成分不合格而造成的浪费。

附图说明

图1是本发明钢液取样器的结构示意图。

附图标记：取样槽1、进液孔2、盛钢腔3、导杆4、插销5、固定孔6。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，本发明钢液取样器，包括取样槽1，取样槽1由耐火材料制成，取样槽1的上部或顶部连接悬吊结构，悬吊结构用于悬挂支撑取样槽1，因此悬吊结构的强度高。例如，悬吊结构为金属材质，比如为钢材。悬吊结构和取样槽1之间可拆卸。例如，取样槽1的顶部呈敞开状，取样槽1内放置导杆4，导杆4的直径和取样槽1上段的内径一致，导杆4和取样槽1之间穿置至少一根插销5，拔出插销5，即实现导杆4和取样槽1之间的分离。取样槽1的上部设置一组或多组供插入插销5的固定孔6，固定孔6最好贯穿取样槽1中心线，使悬吊结构的受力平衡。

取样槽1的侧壁设置进液孔2，进液孔2的高度低于悬吊结构下端的高度，取样槽1的内腔在进液孔2以下的部分为盛钢腔3。盛钢腔3的底部和侧壁均为不设孔隙的取样槽1的耐火材料。进液孔2可为圆形孔或椭圆形孔，可为一个或多个。进液孔2为多个时，进液孔2的高度可相等或不等，例如进液孔2最好沿取样槽1周缘设置且各个进液孔2的高度一致。

为了便于将钢块试样从盛钢腔3内取出，取样槽1的内腔设置尺寸不小于盛钢腔3的尺寸的开口，开口位于盛钢腔3的上部。具体的，取样槽1的顶部呈敞开状，并且取样槽1的内腔呈上大下小或上下等大的形状。例如，取样槽1内腔的轮廓呈圆柱状，圆柱的顶面呈开口状；或者。取样槽1内腔的轮廓呈圆台状，圆台的两个底面，面积相对较大的底面呈开口状，参见图1。

本发明第二个主题是真空感应熔炼炉钢液取样方法。真空感应熔炼炉钢液取样方法，通过上述第一个主题所述的钢液取样器，在真空状态下，从真空感应熔炼炉的钢液中获取钢块试样，包括以下步骤：

S1、将各种炉料放入坩埚，放置好钢模及浇道装置，做好熔炼前的准备工作。

S2、待钢液熔炼完毕准备准备浇注时，将钢液取样器的悬吊结构固定于真空感应熔炼炉的取样导轨，取样槽1可沿取样导轨上下活动。在固定悬吊结构之前，可对整个钢液取样器或仅对取样槽1进行预热，再将悬吊结构固定于真空感应熔炼炉的取样导轨。

S3、将钢液取样器转移至闸板阀接口处进行抽真空。例如，将钢液取样器旋转至闸板阀接口处进行抽真空。当闸板阀内外压力基本平衡时打开闸板阀。

S4、通过悬吊结构控制取样槽1下行，使进液孔2浸入钢液液面以下，钢液流入盛钢腔3；悬吊结构控制取样槽1上行，钢液取样器在闸板阀上平面以上时，关闭闸板阀。取样槽1上行，取样槽1内腔超过盛钢腔3的钢液从进液孔2流出，取样槽1内腔仅盛钢腔3装有钢液。取样槽1的上下行可通过电机进行控制。

S5、钢液取样器破真空，冷却后取出盛钢腔3内的钢块试样。例如，通过水冷方式使钢液取样器以及钢块试样快速冷却，再取出盛钢槽内的钢块试样。

取出的钢块试样后，直接采用直读光谱仪或其它快速分析手段进行成分分析，若成分满足要求，则可以进行流注；若成分不满足要求，则通过计算补充所缺少的材料并循环上述取样操作，直至成分满足要求为止。