专利名称：荧光x射线分析用渣试样的制备方法及取样器的制作方法
技术领域：
本发明涉及金属精炼过程中产生的渣的分析试样的制备方法及制备装置，特别是涉及采用荧光X射线分析法在线上迅速分析铁钢精炼工序中产生的渣的渣试样的制备方法及取样器。
背景技术：
当进行铁钢精炼等金属精炼时，为得到目标组成的金属，控制渣的组成是重要的。因此，最好在精炼过程中进行渣的分析，用其结果适宜控制精炼工序。此外，在垃圾焚烧炉灰的有效利用过程中，也希望控制渣的组成。
在这样的渣分析中，由于能够同时高精度分析多个元素，所以采用玻璃珠荧光X射线分析法。即将粉碎的渣用约为其10倍左右的硼酸钠等熔剂熔化，以此制备成均质的玻璃状试样，进行荧光X射线分析的方法。该方法的特征是共存元素的影响小、分析精度高，但为制备试样，必须进行粉碎、称量、熔化的作业，具有分析时间通常要持续30分钟以上的问题。
因此，作为更简便地制备试样的方法，也有用造块法。与玻璃珠法比较，该方法没有称量和熔化的作业，因此，分析时间也有一些缩短，但其中因为要进行粉碎用容器的共洗，分析时间至少也要25～30分钟。另外即使将上述玻璃珠法或造块法设置成为自动化系统，要将分析时间降低到20分钟以下也是困难的，因此现状是不能将渣分析结果能立刻反映到精炼作业中。
为了解决这样的问题，特开平9-166589号公报揭示了将所采取的渣试样直接供荧光X射线分析的方法。该方法是将具有大的平坦面的取样器插入熔融渣层，使渣附着在平坦面上，将取样器由渣层提出剥取固化的渣，将与取样器的非接触面供荧光X射线分析。
但是，在采用上述方法时，在渣冷却固化的过程中，与取样器的接触面侧和非接触面侧冷却速度产生差别，在冷却速度更慢的非接触面侧，产生渣内成分的偏析。因此，作为最后固化的非接触面侧的上述分析面，具有与渣的平均组成大不相同的组成，得不到正确的渣的平均组成。而且例如在钢的精炼工序中，因钢种或因操作阶段，使渣的粘度变动，因此未必能得到平坦的测定面，也有导致分析精度降低的问题。
另一方面，在特开平10～170411号公报中，揭示了将具有至少1面上含直径10mm以上的圆的平坦面的、边长20mm以上的角柱状的取样器插入渣层迅速提出后，剥取固化的渣层，将与取样器接触的面供荧光X射线分析的技术但是，用各边长度20mm程度的上述取样器，在现实的精炼过程中，并不能确实地对激烈摇动的渣进行取样。另外，实用上相当的大例如不得不作成50mm×50mm×500mm以上的取样器。在这种情况下，取样器的重量也达到10kg以上，用人力的取样操作已经不能说是简便的方法。也就是说，显著损害了取样现场的操作性、实用性。
本发明就是为了解决这些现有技术具有的问题，其的目的在于，在铁钢等熔融金属的冶炼工艺中，提供一种能够迅速而且正确地对渣进行分析、并根据所得的分析结果、能够对精炼操作在线上给予指示的渣分析的试样制备方法，以及为此使用的操作容易的取样器。
发明的公开本发明提供了一种荧光X射线分析用渣试样的制备方法，其特征在于，将具有平滑外面的金属制的中空多角柱浸渍在熔融渣中后立即提出，将该中空多角柱的外面固着的渣与该中空多角柱的接触面作为分析面。在本荧光X射线分析用渣试样的制备方法中，最好使用以下的荧光X射线分析用渣取样器作为上述中空多角柱。
即，本发明还提供了将由厚度3mm以上的金属材料构成的、而且具有平滑外面的中空多角柱作为荧光X射线分析用渣取样器。
该荧光X射线分析用渣取样器优选在该中空多角柱的外表面涂布对于固化渣的剥离剂，中空多角柱优选为中空四角柱。
附图的简单说明
图1是表示本发明权利要求1涉及的渣采取装置的1例的纵断面图。
实施发明的最佳方案以下更详细地说明本发明。
在本发明中，将具有平滑外面的金属制中空多角柱浸渍在熔融渣中后立即提出，使该中空多角柱的外面固着渣，将渣与该中空多角柱的接触面作为荧光X射线分析的分析面，从而完成渣样的制备。即，上述金属制中空多角柱的作用是通过浸渍后立即提出，使附着的渣急速冷却，并成为在其外表面固着的急冷体。在荧光X射线分析中，使渣试样急冷，在具有熔融时组成的状态下以玻璃状(非晶态)固化是必要的，但若考虑到荧光X射线分析的分析深度高为数μm时，则必须急冷呈玻璃状的厚度即使限于数μm也完全没有妨碍。因此，在本发明中，不使用其自身重但冷却容量大的没有空洞的冷却体，而使用由厚度比较薄的金属板构成的轻量的中空多角柱。
表1是使构成本发明涉及的中空多角柱的普通钢热轧板制的金属板的厚度作各种变化，并在温度1550～1650℃的渣中浸渍1秒钟时，将所得到的渣试样与上述多角柱的接触面经荧光X射线分析法分析的值。此外还一并示出了与使用过去法的玻璃珠荧光X射线分析法的结果对比的值。如这里所示出的那样，厚度为2mm时，在与渣接触时熔融，或者有大的变形，得不到有平坦面的试样，只要厚度有3mm以上，就能得到不逊色于过去法的结果。另外，即使厚度有5mm以上，也不会使分析精度提高，反而仅增加重量，使操作困难，因此厚度取5mm以下为佳。
表1
*金属板熔融，不能取样。
在本发明中，规定使多角柱与渣接触非常短的时间，浸渍到渣中后立即提出。具体说就是，在渣中的浸渍时间为1秒钟以下，比现有技术显示的数秒钟显著缩短。因此，即使用比较薄的金属制的中空多角柱，在与渣接触时也不会伴随变形，能够采取到平滑的试样。另外，中空多角柱虽薄，但如上所述，由于渣的急冷部位也可以薄，所以不认为有实用上的障碍。即，本发明的取样器能够确实以平坦面扑捉到激烈摇动的渣，并且该渣具有适度的坚实度，而且还能发挥轻量和操作性优良的特殊效果。
另外，渣试样必须精加工其表面使之平滑。这是由于，在荧光X射线分析中，若试样表面不平滑，则部分遮蔽发生的荧光X射线，使分析精度降低。由此观点出发，为使分析精度收到相对误差10％以内，优选将取样器的表面粗糙度Ra定为20μm以下。此外，试样除平坦之外，其面光滑即平滑也是必要的。这是由于入射X射线的入射角度因分析面内的位置而变化，会使分析精度降低。因此，将上述中空多角柱的表面作成荧光X射线分析所要求程度的平滑面，将与该面接触的面作为荧光X射线的分析面。而且此时，只要上述平滑的试样面在荧光X射线分析的分析幅度以上就充分够了，一般如果在10mm2以上就够了。
图1示出了为制备具有上述特性的分析试样适宜的渣取样器的一例。在本例中为使渣急冷，在周围具有平面的钢制中空四角柱1由支持物(纸管)4支持。在上述中空四角柱1的周围涂布渣剥离剂2，形成平滑的面。此外，中空四角柱1考虑到操作现场取样器操作容易，还考虑得到平滑的试样，作成厚度3mm每面边约50mm的四角柱。另外，支持物4安装在中空四角柱1上，使取样器的保持成为可能。此外，在上述取样器的前端部，为防止钢水等进入取样器的内部，堵有灰泥3。在本申请中，也可代替这些灰泥制成具有同样钢制底部的中空的多角(四角)封闭管。
在取样器的表面施加剥离剂2。该渣剥离剂由铁、锰等金属氧化物或陶瓷构成，使得在采取渣时取样器和渣具有润湿性，而且具有使冷却固化的渣容易从取样器上剥离的功能，由此可以很容易得到具有足够的大小，而且具有平滑面的试样。另外，对氧化物的种类、陶瓷的种类的选择，只要不与渣中的分析元素重复，也就不会使渣分析值的精度降低。另外要留意的是，固化渣表面的平滑度是由上述剥离剂的表面平滑度确定的，必须按照得到荧光X射线分析必要的平滑度的程度精加工剥离材料表面。
在上例中，将中空四角柱的形状可任意地制成3角柱或5角柱以上的多角柱。此外，对于构成中空多角柱的材料可以使用附着有热氧化铁皮的热轧钢板，而表面生成的氧化铁皮可以起到作为渣剥离剂的作用。另外，中空四角柱1的长度优选取为500mm以上，这样即使渣摇动，也能确实地采取渣样。实施例表2示出了使用本发明涉及的装置时的分析结果。另外，也一并示出了作为过去方法作成玻璃珠由荧光X射线分析进行组成分析的结果、以及使用按本发明实施例的取样器但分析与取样器的非接触面时的结果。由表2可知，本发明的分析结果与标准法的玻璃珠法有良好的一致。此外可知，即使用本发明的取样器但也象过去那样分析非接触面时，分析值因偏析的影响，发生CaO、Al2O3、SiO2显示低值，MgO显示高值等误差。此外，通过使用本发明的方法，可以在3分钟以内进行过去至少要20分钟的渣的组成分析。
表2
工业实用性由于本发明按照上述那样的构成，所以能够操作性良好、并且确实地由摇动的精炼炉的熔融炉渣中迅速地制出不偏析的试样。因此能够在铁钢等冶炼工艺中按照渣组成进行精炼过程的控制。
权利要求
1．荧光X射线分析用渣试样的制备方法，其特征在于，将具有平滑外面的金属制中空多角柱浸渍在熔融渣中后立即提出，将该中空多角柱的外面固着的渣与该中空多角柱的接触面作为分析面。
2．权利要求1所述的荧光X射线分析用渣试样的制备方法，其特征在于，所说的中空多角柱是中空四角柱。
3．荧光X射线分析用渣取样器，其特征在于，是具有平滑外面的中空多角柱，构成该中空多角柱的材料是厚度3mm以上的金属。
4．权利要求3所述的荧光X射线分析用渣取样器，其特征在于，在该中空多角柱的外表面上涂布剥离剂。
5．权利要求3或4的任一项所述的荧光X射线分析用渣取样器，其特征在于，所说的中空多角柱是中空四角柱。
全文摘要
本发明提供了一种荧光X射线分析用渣试样的制备方法,其特征在于,将具有平滑外面的金属制中空多角柱浸渍在熔融渣中后立即提出,将该中空多角柱的外面固着的渣与该中空多角柱的接触面作为分析面。本发明还提供了该方法中使用的渣取样器。因此,在铁钢等熔融金属的冶炼工艺中,能够迅速而且正确地对渣进行分析、并能够在所得的分析结果的基础上、对精炼操作在线上给予指示。
文档编号G01N1/12GK1287615SQ9980194
公开日2001年3月14日 申请日期1999年8月20日 优先权日1998年10月29日
发明者山本公, 槙石规子, 谷本亘 申请人:川崎制铁株式会社