一种制作钢水取样器的工装及其制作钢水取样器的方法
【技术领域】
[0001]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工装及其制作钢水取样器的方法。
【背景技术】
[0002]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。
[0003]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。
[0004]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】
[0005]1.要解决的技术问题
[0006]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工装及其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。
[0007]2.技术方案
[0008]本发明的目的通过以下技术方案实现:
[0009]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；石英管无缝插入样盒“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 ；金属帽开口端插入覆膜砂的填充面，其密封端罩在石英管的顶部。
[0010]优选地，金属帽中心正对覆膜砂的填充面中心插入覆膜砂内；垫板中心处设置样盒的定位孔。
[0011]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。
[0012]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。
[0013]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。
[0014]优选地，样盒的“乒乓球拍”圆形手柄内固定设置有铝线。
[0015]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。
[0016]优选地，定位环B的材质为树脂；覆膜砂为树脂覆膜砂。
[0017]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。
[0018]一种钢水取样器工装制作钢水取样器的方法，其步骤为:
[0019]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，石英管无缝插入样盒“乒乓球拍”圆形手柄内部，金属套管置于外护套管的上端面；
[0020]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；
[0021]C、戴帽:将金属帽开口端插入覆膜砂内部、密封端罩住石英管，并在石英管顶端预留间隙，插入时插在覆膜砂填充面中心处；
[0022]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；
[0023]E、加热:将工装架转入烘箱后加热，烘箱温度设定在300?400°C，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、夕卜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；
[0024]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；
[0025]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;
[0026]H、装取样杆:按规格要求将取样杆从取样器底部插入内护套管内，即为钢水取样器成品。
[0027]3.有益效果
[0028]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:
[0029](I)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；
[0030](2)本发明制作钢水取样器的工装，插入的金属帽不偏不倚，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；
[0031](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