CN108362521A - 一种制作钢水取样器的方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于制作钢水取样器的工具技术领域，公开了一种制作钢水取样器的方法，工装包括金属帽、石英管、覆膜砂、样盒、垫板、外护套管、内护套管和金属套管；内护套管的外径和外护套管内径相同，内护套管套在外护套管的下半部分；垫板覆盖于内护套管的上端面；样盒呈扁平结构，是由对称的两半扣合而成；石英管无缝***样盒手柄内部；金属套管内径和外护套管内径相同，并置于外护套管的上端面；覆膜砂填充于金属套管、外护套管、垫板组成的空腔和样盒之间的空隙内，填充面低于金属套管管口；金属帽开口端***覆膜砂内，其密封端罩在石英管的顶部。用本发明的工装制得的钢水取样器取样迅速、样盒容易取出，而且制造成本低。

Description

一种制作钢水取样器的方法

本发明申请是分案申请，母案申请号：2015103382271；母案名称：一种制作钢水取样器的工装及其制作钢水取样器的方法；母案申请日：2015-6-17。

技术领域

本发明涉及制作钢水取样器的工具，具体涉及一种制作钢水取样器的方法。

背景技术

钢水取样是在液态钢水中迅速取出制样，供光谱快速分析，从而获得该炉钢水的组份、均质性等情况，用于指导冶炼过程。准确采集到钢水温度和组份等数据的基本前提是，从取样到获得分析结果的时间尽可能短。如果取样速度慢，再精密的仪器的分析结果也是没有参考价值的。因此，取样速度是关键，研制简便、快速的取样器是炼钢炉前光谱分析能否成功的关键。传统的取样器是将样盒全部埋入纸套管内中央，并且将样盒卡住，然后在纸套管端口上盖上铁帽。这种取样器弊端较多，样盒全部埋入纸质套管中不利于制样快速散热，制样成型慢，正常取样需要8秒甚至更长。同时样盒大部分都卡在纸质套管中，制样难以取出，增加了劳动强度和取样检测的时间。

针对以上问题，本案申请人曾提出了一件申请号为201120345166.9的专利：一种新型的钢水取样器，基于保密的需要，该申请案当初没有公开制作工装和制作过程。在具体生产过程中，申请人对该产品进行了一系列的改进，解决了样盒歪偏、金属帽不正、金属套管拆卸困难、覆膜砂脱套、取样过程中出现金属帽融化不均匀等问题，具体生产用工装和制作过程也进行了完善。

申请号为201410275687.X的专利，公开了一种同时取样测温的装置。所述同时取样测温的装置包括机架以及设置在所述机架上的测温探头和取样探头。该同时取样测温的装置一次动作能够同时实现测温和取样，不仅能够保证测温和取样分析结果均是针对同一时间点的钢水，而且还能够大大节约测温取样的时间，提高了效率，极具工业应用前景。但是该申请设计的同时取样测温的装置仍旧存在诸多不足，上述装置需要设置机架，并且该机架需要有足够的空间设置测温探头和取样探头，这就使得整体设计复杂，增加了制造成本。另一方面，机架本身会增加取样器的重量，这样会增加运输方面的成本。该新型取样器工人操作的时候，同时需要负担传统单独取样器重量2-4倍的新型取样器，对工人的身体素质、操作的稳定性都带来了严峻的挑战。

发明内容

1.要解决的技术问题

针对现有技术中存在制作的钢水取样器存在取样时间长、成型慢、样盒和金属帽歪偏造成受热不均的问题，本发明提供了一种制作钢水取样器的方法。它可得的钢水取样器实现了取样迅速、样盒容易取出、受热均匀的目的，而且制造成本低，降低了取样成本。

2.技术方案

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种制作钢水取样器的工装，包括金属帽、石英管、覆膜砂、样盒、垫板、外护套管和内护套管，还包括金属套管；其中：内护套管的外径和外护套管内径相同，内护套管套在外护套管的下半部分；垫板为圆形，覆盖于内护套管的上端面；样盒呈“乒乓球拍”状的扁平结构，是由对称的两半扣合而成，并垂直倒立于垫板的圆心处；石英管无缝***样盒“乒乓球拍”圆形手柄内部；金属套管内径和外护套管内径相同，并置于外护套管的上端面；覆膜砂为颗粒状，填充于金属套管、外护套管、垫板组成的空腔和样盒之间的空隙内，填充面低于金属套管管口；金属帽开口端***覆膜砂的填充面，其密封端罩在石英管的顶部。

优选地，金属帽中心正对覆膜砂的填充面中心***覆膜砂内；垫板中心处设置样盒的定位孔。

优选地，金属套管内沿内壁分别设置金属帽的定位环A和样盒的定位环B；定位环A的内径和金属帽的外径相同，定位环B的内径和样盒的“乒乓球拍”圆形手柄的外径相同。

优选地，样盒圆形手柄外壁设置有绑带；在垫板以上、垂直于外护套管内壁固定设置加强筋。

优选地，定位环B为网孔状；金属帽为铁帽或铝帽；金属套管为铁制或铜制或铝制。

优选地，样盒的“乒乓球拍”圆形手柄内固定设置有铝线。

优选地，金属帽的密封端开有预热孔；填充面至外护套管上端面的垂直距离为整个覆膜砂高度的2/3～5/6；加强筋有2条，左右对称设置。

优选地，定位环B的材质为树脂；覆膜砂为树脂覆膜砂。

优选地，金属套管内壁和覆膜砂之间设置隔离膜；样盒的圆形内部空腔部分为光滑弧面“圆鼓”形。

一种钢水取样器工装制作钢水取样器的方法，其步骤为：

A、工装的组装：将内护套管套在外护套管的下半部分，垫板覆盖于内护套管的上端面，样盒垂直倒立于垫板的圆心处，石英管无缝***样盒“乒乓球拍”圆形手柄内部，金属套管置于外护套管的上端面；

B、充砂：用漏斗将定量的覆膜砂填充工装内部空隙，填充面低于金属套管管口，并保证石英管上部露出覆膜砂的填充面；

C、戴帽：将金属帽开口端***覆膜砂内部、密封端罩住石英管，并在石英管顶端预留间隙，***时插在覆膜砂填充面中心处；

D、装架：重复以上工序，制得生产需要数量的取样器工装，再将其逐个平稳的装入工装架，避免金属帽歪倒；

E、加热：将工装架转入烘箱后加热，烘箱温度设定在300～400℃，快速升温加热，时间：40～60分钟；升温到设定温度后，即停止加热；快速升温的目的是防止内护套管、外护套管在持续高温下烧焦的同时，覆膜砂高温下成型物质能够受热熔化；

F、冷却：将工装架转移出烘箱后，采用风冷在5分钟内将工装架降至室温，覆膜砂内的成型物质成分冷却成型；

G、拆卸：轻磕工装头部，逐一将工装上的金属套管拆卸后即为钢水取样器半成品；

H、装取样杆：按规格要求将取样杆从取样器底部***内护套管内，即为钢水取样器成品。

3.有益效果

采用本发明提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：

(1)本发明制作钢水取样器的工装，金属套管的设置的初衷是为了减少外护套管长度，进而降低取样器的生产成本，取样器出仓后，金属套管拆卸后重复利用，外护套管之上的覆膜砂成型后无需外护套管的防护，但为了避免成型后的覆膜砂脱离取样器，还需要部分外护套管对其防护，以保证两者之间的固定效果；意想不到的是，这种设计还有促进取样后钢水样剂成型快的效果，经计时试验确认，样剂成型时间缩短了2～4秒，经分析原因，取样时头部的覆膜砂直接和钢水接触，在短时间内对石英管有防护作用，样盒4取样后，覆膜砂内有机成分吸热融化，此时覆膜砂变得透气性好、散热快，取样后，样剂可快速散热冷却成型，取样时间缩短。还有一个效果是，覆膜砂经高温钢水直接浸泡后变得酥松，轻磕取样器头部覆膜砂即散落，取样样盒可方便取出，因而制样也易于取出。而成型快的样剂由于降温快，与外界环境内的物质反应时间短，其它元素进入样剂的机会也大大减少，制得样剂的检测结果能够更加精确反映钢水的实际情况；

(2)本发明制作钢水取样器的工装，***的金属帽不偏不倚，避免吸热和散热的不均匀导致制得的样剂不符合试验要求；定位孔的设置，能尽量保证样盒在外护套管的中间位置；

(3)本发明制作钢水取样器的工装，金属帽的定位环A和样盒的定位环B的设置，能分别保证金属帽在填充面的中心位置和样盒在外护套管的中间位置，并提高了操作的方便性，先将样盒定位好再填充覆膜砂，金属帽沿定位环A***填充面即可；

(4)本发明制作钢水取样器的工装，绑带的设置，避免样盒在充砂时分开，从而导致覆膜砂混入样盒；加强筋的设置，能有效的避免覆膜砂受热凝固成一个整体再冷却后和外护套管分离而导致覆膜砂脱套；

(5)本发明制作钢水取样器的工装，定位环B为网孔状，以避免影响覆膜砂的填充；金属帽为铁帽时，应用于无氧工序；金属帽为铝帽时，应用于有氧工序；金属套管的制作可以因地制宜，一般的金属都可；以提高适用范围；

(6)本发明制作钢水取样器的工装，样盒铝线的设置，适用于有氧工序的取样；

(7)本发明制作钢水取样器的工装，预热孔的设置，部分热量通过预热孔先期进入金属帽对其进行预热，有效的避免金属帽因内外受热不均而影响取样；2条加强筋的设置，可以进一步减少外护套管的长度，有效的降低生产成本；

(8)本发明制作钢水取样器的工装，定位环B的材质为树脂，定位的目的达到后，后序的加热处理后树脂融化于覆膜砂内，达到消失模的效果；树脂覆膜砂成本低、易成型、易填充，受热冷却后易分散；

(9)本发明制作钢水取样器的工装，隔离膜的设置，避免金属套管和覆膜砂粘连不易拆卸；“圆鼓”形样盒内部空腔，制得的样剂表面光滑无毛刺，容易脱模，也容易进行检测试验；

(10)本发明的工装制作取样器的方法，工序简单，可以流水线作业，还可以进一步实现电气自动化生产；

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

附图标记：1、金属帽；2、石英管；3、覆膜砂；4、样盒；5、垫板；6、外护套管；7、内护套管；8、金属套管；9、绑带；11、预热孔；51、定位孔；61、加强筋；81、定位环A；82、定位环B。

具体实施方式

下面结合说明书附图和具体的实施例，对本发明作详细描述。

实施例1

本实施例的一种制作钢水取样器的工装，包括金属帽1、石英管2、覆膜砂3、样盒4、垫板5、外护套管6和内护套管7，还包括金属套管8；其中：内护套管7的外径和外护套管6内径相同，都为牛皮纸质，内护套管7套在外护套管6的下半部分；垫板5为圆形，也为纸质，覆盖于内护套管7的上端面；样盒4呈“乒乓球拍”状的扁平结构，是由对称的两半扣合而成，并垂直倒立于垫板5的圆心处，为铁质；石英管2无缝***样盒4“乒乓球拍”圆形手柄内部；金属套管8在本实施例中为铁质，其内径和外护套管6内径相同，并置于外护套管6的上端面；覆膜砂3为颗粒状，填充于金属套管8、外护套管6、垫板5组成的空腔和样盒4之间的空隙内，填充面低于金属套管8管口，本实施例中位于金属套管8的中间；金属帽1开口端***覆膜砂3的填充面内部0.5cm，密封端罩在石英管2的顶部，材质为铝质，并离石英管2开口端有2cm的间距。在本实施例中，覆膜砂3为树脂覆膜砂。

本实施例的一种制作钢水取样器的工装，为申请人最初的设计，用其制作钢水取样器的方法的步骤为：

A、工装的组装：将内护套管7套在外护套管6的下半部分，垫板5覆盖于内护套管7的上端面，样盒4垂直倒立于垫板5的圆心处，石英管2无缝***样盒4“乒乓球拍”圆形手柄内部，金属套管8置于外护套管6的上端面；

B、充砂：用漏斗将定量的覆膜砂填充工装内部空隙，填充面低于金属套管8管口，并保证石英管2上部露出覆膜砂3的填充面；

C、戴帽：将金属帽1开口端***覆膜砂3内部、密封端罩住石英管2，并在石英管2顶端预留间隙，***时插在覆膜砂3填充面中心处；

D、装架：重复以上工序，制得生产需要数量的取样器工装，再将其逐个平稳的装入工装架，避免金属帽1歪倒；

E、加热：将工装架转入烘箱后加热，烘箱温度设定在300℃，快速升温加热，时间：40分钟；升温到300℃后，即停止加热；

F、冷却：将工装架转移出烘箱后，采用风冷在3分钟内将工装架降至室温；

G、拆卸：轻磕工装头部，逐一将工装上的金属套管8拆卸后即为钢水取样器半成品；

H、装取样杆：将1.5m长的取样杆从取样器底部***内护套管内，即为钢水取样器成品。

本实施例的一种制作钢水取样器的工装，金属套管8的设置的初衷是为了减少外护套管6的长度，进而降低取样器的生产成本，取样器出仓后，金属套管8拆卸后能够重复利用，外护套管6之上的覆膜砂3成型后无需外护套管6的防护，但为了避免成型后的覆膜砂3脱离取样器，还需要部分外护套管6对其防护，以保证两者之间的固定效果；意想不到的是，这种设计还有促进取样后钢水样剂成型快的效果，经计时试验确认，样剂成型时间缩短了2～4秒，经分析原因，取样时头部的覆膜砂3直接和钢水接触，在短时间内对石英管2有防护作用，样盒4取样后，覆膜砂3内有机成分吸热融化，此时覆膜砂3变得透气性好、散热快，取样后，样剂可快速散热冷却成型，取样时间缩短。还有一个效果是，覆膜砂3经高温钢水直接浸泡后变得酥松，轻磕取样器头部覆膜砂即散落，取样样盒4可方便取出，因而制样也易于取出。而成型快的样剂由于降温快，与外界环境内的物质反应时间短，其它元素进入样剂的机会也大大减少，制得样剂的检测结果能够更加精确反映钢水的实际情况；

但由于是最早的设计，细节考虑不是很周全，制作的取样器产品经常出现金属帽和样盒偏歪而导致次品，还经常出现金属套管8拆卸困难、覆膜砂成型后脱套、成品取样过程中出现金属帽融化不均匀等问题。

实施例2

本实施例的一种制作钢水取样器的工装，通过发明人的努力，并进行了一系列的试验，解决了实施例1的问题。

本实施例的一种制作钢水取样器的工装，其基本结构同实施例1，改进之处在于：如图1所示，在垫板5中心处设置样盒4的定位孔51，金属套管8内沿内壁分别设置金属帽1的定位环A81和样盒4的定位环B82；定位环A81的内径和金属帽1的外径相同，并和金属帽1的上部固定连接在一起，定位环A81为网孔状，定位环B82的内径和样盒4的“乒乓球拍”圆形手柄的外径相同，也为网孔状，材质为树脂，样盒4“乒乓球拍”圆形手柄外壁设置有绑带9；在垫板5以上、垂直于外护套管6内壁固定左右对称设置3条加强筋61，在本实施例中，加强筋61为从外护套管6外壁垂直***的大头针；金属帽1为铝帽；金属套管8为铝制。样盒4的“乒乓球拍”圆形手柄内固定设置有铝线；金属帽1的密封端开有预热孔11；覆膜砂3的填充面至外护套管6上端面的垂直距离为整个覆膜砂3高度的5/6。金属套管8内壁和覆膜砂3之间设置纸质的隔离膜；样盒4的圆形内部空腔部分为光滑弧面“圆鼓”形。

本实施例的一种制作钢水取样器的工装，用其制作钢水取样器的方法的步骤为：

A、工装的组装：将内护套管7套在外护套管6的下半部分，垫板5覆盖于内护套管7的上端面，并将3个大头针对称垂直***外护套管6的两边，样盒4垂直倒立于定位孔51内，石英管2无缝***样盒4“乒乓球拍”圆形手柄内部，金属套管8的上部固定连接有定位环A81，下部粘有树脂的定位环B82，置于外护套管6的上端面，放置时，注意定位环B82卡位样盒4的圆形手柄；

B步骤同实施例1；

C、戴帽：将金属帽1开口端延定位环A81***覆膜砂3内部、密封端罩住石英管2，并在石英管2顶端预留2cm间隙，***时插在覆膜砂3填充面中心处；

D、装架：重复以上工序，制得生产需要数量的取样器工装，再将其逐个平稳的装入工装架；

E、加热：将工装架转入烘箱后加热，烘箱温度控制在400℃，渐近式加热，时间：60分钟；升温到400℃后，即停止加热；

F、冷却：将工装架转移出烘箱后，采用风冷在5分钟内将工装架降至室温；

G、拆卸：轻磕工装头部，逐一将工装上的金属套管8拆卸，并将纸质隔离膜吹掉，即为钢水取样器半成品；

H、装取样杆：按生产需要长度的规格要求将取样杆从取样器底部***内护套管内，即为钢水取样器成品。

本实施例的一种制作钢水取样器的工装，制得的取样器，合格率99.5％以上，且使用的外护套管6也大大缩短，降低了生产成本。

实施例3

本实施例的一种制作钢水取样器的工装，其基本结构同实施例2，不同之处在于：金属帽1材质为铁质；加强筋61有2条，左右对称设置；覆膜砂3的填充面至外护套管6上端面的垂直距离为整个覆膜砂3高度的2/3；金属套管8为铁制；样盒4的“乒乓球拍”圆形手柄内没有铝线。

本实施例的一种制作钢水取样器的工装，用其制作钢水取样器的方法的基本步骤同实施例2，不同之处在于：

E、加热：将工装架转入烘箱后加热，烘箱温度控制在360℃，渐近式加热，时间：50分钟；升温到360℃后，即停止加热；

F、冷却：将工装架转移出烘箱后，采用风冷在4分钟内将工装架降至室温。

本实施例的一种制作钢水取样器的工装制作的钢水取样器适用于无氧工序。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (10)

1.一种制作钢水取样器的方法，其步骤为：

A、工装的组装：将内护套管(7)套在外护套管(6)的下半部分，垫板(5)覆盖于内护套管(7)的上端面，样盒(4)垂直倒立于垫板(5)的圆心处，石英管(2)无缝***样盒(4)“乒乓球拍”圆形手柄内部，金属套管(8)置于外护套管(6)的上端面；

B、充砂：用漏斗将定量的覆膜砂填充工装内部空隙，填充面低于金属套管(8)管口，并保证石英管(2)上部露出覆膜砂(3)的填充面；

C、戴帽：将金属帽(1)开口端***覆膜砂(3)内部、密封端罩住石英管(2)，并在石英管(2)顶端预留间隙，***时插在覆膜砂(3)填充面中心处；

D、装架：重复以上工序，制得生产需要数量的取样器工装，再将其逐个平稳的装入工装架，避免金属帽(1)歪倒；

E、加热：将工装架转入烘箱后加热，烘箱温度设定在300～400℃，快速升温加热，时间：40～60分钟；升温到设定温度后，即停止加热；

F、冷却：将工装架转移出烘箱后，采用风冷在3～5分钟内将工装架降至室温；

G、拆卸：轻磕工装头部，逐一将工装上的金属套管(8)拆卸后即为钢水取样器半成品；

H、装取样杆：按长度的规格要求将取样杆从取样器底部***内护套管内，即为钢水取样器成品。

2.根据权利要求1所述制作钢水取样器的方法，步骤A所述工装包括金属帽(1)、石英管(2)、覆膜砂(3)、样盒(4)、垫板(5)、外护套管(6)和内护套管(7)，其特征在于：还包括金属套管(8)；其中：

所述内护套管(7)的外径和外护套管(6)内径相同，内护套管(7)套在外护套管(6)的下半部分；所述垫板(5)为圆形，覆盖于内护套管(7)的上端面；所述样盒(4)呈“乒乓球拍”状的扁平结构，是由对称的两半扣合而成，并垂直倒立于垫板(5)的圆心处；所述石英管(2)无缝***样盒(4)“乒乓球拍”圆形手柄内部；所述金属套管(8)内径和外护套管(6)内径相同，并置于外护套管(6)的上端面；所述覆膜砂(3)为颗粒状，填充于金属套管(8)、外护套管(6)、垫板(5)组成的空腔和样盒(4)之间的空隙内，填充面低于金属套管(8)管口；所述金属帽(1)开口端***覆膜砂(3)的填充面，其密封端罩在石英管(2)的顶部。

3.根据权利要求2所述制作钢水取样器的方法，其特征在于，所述金属帽(1)中心正对覆膜砂(3)的填充面中心***覆膜砂(3)内；所述垫板(5)中心处设置样盒(4)的定位孔(51)。

4.根据权利要求3所述制作钢水取样器的方法，其特征在于，所述金属套管(8)内沿内壁分别设置金属帽(1)的定位环A(81)和样盒(4)的定位环B(82)；定位环A(81)的内径和金属帽(1)的外径相同，定位环B(82)的内径和样盒(4)的“乒乓球拍”圆形手柄的外径相同。

5.根据权利要求4所述制作钢水取样器的方法，其特征在于，所述样盒(4)“乒乓球拍”圆形手柄外壁设置有绑带(9)；在垫板(5)以上、垂直于外护套管(6)内壁固定设置加强筋(61)。

6.根据权利要求5所述制作钢水取样器的方法，其特征在于，所述定位环B(82)为网孔状；所述金属帽(1)为铁帽或铝帽；所述金属套管(8)为铁制或铜制或铝制。

7.根据权利要求5所述制作钢水取样器的方法，其特征在于，所述样盒(4)的“乒乓球拍”圆形手柄内固定设置有铝线。

8.根据权利要求7所述制作钢水取样器的方法，其特征在于，所述金属帽(1)的密封端开有预热孔(11)；所述覆膜砂(3)的填充面至外护套管(6)上端面的垂直距离为整个覆膜砂(3)高度的2/3～5/6；所述加强筋(61)有2条，左右对称设置。

9.根据权利要求8所述制作钢水取样器的方法，其特征在于，所述定位环B(82)的材质为树脂；所述覆膜砂(3)为树脂覆膜砂。

10.根据权利要求9所述制作钢水取样器的方法，其特征在于，所述金属套管(8)内壁和覆膜砂(3)之间设置隔离膜；所述样盒(4)的圆形内部空腔部分为光滑弧面“圆鼓”形。