一种在线检测钢水成分的激光诱导击穿光谱装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种工业现场钢水成分在线监测装置，具体是一种用于在线检测钢水成分的激光诱导击穿光谱装置，属于钢水光谱分析检测设备技术领域。
【背景技术】
[0002]钢铁是国民经济及社会发展重要的基础材料，而钢铁冶炼中不同成分的控制对钢铁性能影响极大，为此需要检测其化学成分的变化，以判断冶炼终点、控制产品质量。近年来，冶金行业发展了众多钢水成分检测方法，其中，激光诱导击穿光谱(LIBS)技术以其无需制样、分析时间短、实时性强、无损、快检、非接触测量等优点表现出卓越的应用价值。LIBS技术是利用激光器发出脉冲激光激发钢水产生等离子体，再利用等离子体辐射的光进行检测分析的技术，钢铁行业中，LIBS方法可为用户带来特别的利益。在利用激光诱导击穿光谱装置进行检测时，需要将其取样室深入到钢水中对钢水进行取样，为了避免钢水上漂浮的钢渣进入取样室，在取样室进入钢水时，需要将相应区域的钢水表面的钢渣吹开，检测过程较为复杂。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型所要解决的技术问题是提供一种在线检测钢水成分的激光诱导击穿光谱装置，这种装置的测量取样器探头到达钢水表面时，钢渣不会进入取样室，在进入钢水以后，钢水可以进入取样室，避免了吹渣等操作，简化了钢水检测的复杂程度。
[0004]解决上述技术问题的技术方案是:
[0005]一种在线检测钢水成分的激光诱导击穿光谱装置，它包括检测装置主体、测量管路、取样装置，检测装置主体通过测量管路与取样装置相连接，它的取样装置为测量取样器探头，测量取样器探头包括探头纸筒和破渣壳，探头纸筒的顶部与测量管路下端为可拆卸连接，探头纸筒的底部有一圆形开口，圆形开口位于激光入射管路的轴线上，破渣壳为铝制圆筒体，破渣壳的圆筒体的上端面开口，下底面封闭，破渣壳的上端面开口圆周与探头纸筒底部圆形开口的外周底面相连接，破渣壳圆筒体将探头纸筒底部开口覆盖。
[0006]上述在线检测钢水成分的激光诱导击穿光谱装置，所述探头纸筒底部圆形开口处安装石英管，石英管的圆周与探头纸筒底部圆形开口的圆周内壁紧密连接，在石英管的下端管口上安装有铝制挡渣帽，挡渣帽将石英管的下端管口严密覆盖。
[0007]本实用新型的有益效果是:
[0008]本实用新型的测量取样器探头包括探头纸筒、破渣壳，破渣壳覆盖在探头纸筒底部开口上，在测量取样器探头到达钢水表面时，由于破渣壳的阻挡作用，钢渣不会进入探头纸筒内，在探头纸筒进入钢水以后，由于破渣壳熔化，钢水可以进入探头纸筒内，在探头纸筒底部开口安装石英管和挡渣帽，在钢水熔化破渣壳后还要溶化挡渣帽才能经过石英管进入探头纸筒内完成取样，这样可以进一步提高对钢渣的屏蔽效果，使测量结果更为准确。本实用新型结构简单、使用方便，破渣壳和挡渣帽采用铝制品，可以有效地屏蔽钢渣和遇到钢水溶化，避免了吹渣等操作，简化了钢水检测的复杂程度，同时测量取样器探头不用水冷等设备的保护，一次性使用后即可废弃，节约成本、方便使用。
【附图说明】
[0009]图1是本实用新型的整体结构示意图；
[0010]图2是测量管路的结构示意图；
[0011]图3是测量取样器探头的结构示意图。
[0012]图中标记如下:入射管路1、检测装置主体2、测量管路3、测量取样器探头4、采集管路5、激光主机6、平面凹透镜7、平凸透镜8、反射镜9、光纤光谱仪10、光谱仪输入光纤11、破渣壳12、挡渣帽13、石英管14、取样室15、探头纸筒16、等离子体17、耐高温聚焦透镜18、收集光纤耦合系统19、采集光镜组支架20、耐高温聚焦透镜支架21、底部开口 22、气管23、测量管路体24、顶部密封转接座25、顶部中央透镜26。
【具体实施方式】
[0013]本实用新型包括检测装置主体2、测量管路3、测量取样器探头4。
[0014]图1显示，检测装置主体2用于产生检测钢水用的特定脉冲激光，并采集激光打到钢水表面激发的等离子体信号。测量管路3用于将检测装置主体2产生的激光传输至测量取样器探头4中，并将激光打到钢水表面激发的等离子体信号传输至检测装置主体2。测量取样器探头4用于对钢水进行取样。
[0015]图1显示，检测装置主体2包括激光主机6、平面凹透镜7、平凸透镜8、反射镜9、光纤光谱仪10、光谱仪输入光纤11，平面凹透镜7与平凸透镜8同轴固定于激光主机6发射激光的光路上，用于对激光主机6发射的激光进行扩束，并将扩束后的激光发射测量管路3中；所述光谱仪输入光纤11与光纤光谱仪10相连，用于接收测量管路3传输来的等离子信号后输入到光纤光谱仪10中。
[0016]图2显示，测量管路3包括入射管路1、采集管路5、耐高温聚焦透镜18，入射管路I用于传输激光并经耐高温聚焦透镜18聚焦到钢水上，采集管路5为激光激发钢水得到的等离子体信号经过收集光纤耦合系统19耦合到光谱仪输入光纤11，消除系统中的球差、色差，提高耦合效率。这样做的好处是，采集管路5与入射管路I分离，避免相互干扰可以提高检测灵敏度。当然在具体实施时，测量管路3也可以采用其他结构的管路，比如测量管路3也可以仅包含一个双向管路，该管路同时传输激光和等离子信号。
[0017]图3显示，测量取样器探头4包括探头纸筒16和破渣壳12，探头纸筒16的顶部与测量管路3下端为可拆卸连接，探头纸筒16的底部有一圆形开口，圆形开口位于激光入射管路I的轴线上，破渣壳12为铝制圆筒体，破渣壳12的圆筒体的上端面开口，下底面封闭，破渣壳12的上端面开口圆周与探头纸筒16底部圆形开口的外周底面相连接，破渣壳12圆筒体将探头纸筒16底部开口覆盖。在测量取样器探头4到达钢水表面时，由于破渣壳12的阻挡作用，钢渣不会进入探头纸筒16的取样室15内，在探头纸筒16进入钢水以后，由于破渣壳12熔化，钢水可以进入探头纸筒16的取样室15内。
[0018]图3显示，探头纸筒16底部圆形开口处安装石英管14，石英管14的圆周与探头纸筒16底部圆形开口的圆周内壁紧密连接。在石英管14的下端管口上安装有铝制挡渣帽13，挡渣帽13将石英管14的下端管口严密覆盖。安装石英管14和挡渣帽13的作用是，在钢水熔化破渣壳12后还要溶化挡渣帽13才能经过石英管14进入探头纸筒16内完成取样，这样可以进一步提高对钢渣的屏蔽效果，使测量结果更为准确。
[0019]本实用新型的测量取样器探头4不用水冷等设备的保护，一次性使用后即可废弃，可以比较方便的更换和安装破渣壳，节约成本、方便使用。
[0020]本实用新型的破渣壳12和挡渣帽13采用铝材质，实际应用中也可以采用其他熔点低于钢的熔点，并且使制得的破渣壳12和挡渣帽13能够冲破钢渣层的材料。
【主权项】
1.一种在线检测钢水成分的激光诱导击穿光谱装置，它包括检测装置主体(2)、测量管路(2)、取样装置，检测装置主体(2)通过测量管路(3)与取样装置相连接，其特征在于:它的取样装置为测量取样器探头(4)，测量取样器探头(4)包括探头纸筒(16)和破渣壳(12)，探头纸筒(16)的顶部与测量管路(3)下端为可拆卸连接，探头纸筒(16)的底部有一圆形开口，圆形开口位于激光入射管路(I)的轴线上，破渣壳(12)为铝制圆筒体，破渣壳(12)的圆筒体的上端面开口，下底面封闭，破渣壳(12)的上端面开口圆周与探头纸筒(16)底部圆形开口的外周底面相连接，破渣壳(12)圆筒体将探头纸筒(16)底部开口覆盖。
2.根据权利要求1所述的在线检测钢水成分的激光诱导击穿光谱装置，其特征在于:所述探头纸筒(16)底部圆形开口处安装石英管(14)，石英管(14)的圆周与探头纸筒(16)底部圆形开口的圆周内壁紧密连接，在石英管(14)的下端管口上安装有铝制挡渣帽(13)，挡渣帽(13)将石英管(14)的下端管口严密覆盖。
【专利摘要】一种在线检测钢水成分的激光诱导击穿光谱装置，属于钢水光谱分析检测设备技术领域，用于钢水成分在线监测。其技术方案是：测量取样器探头包括探头纸筒、破渣壳，破渣壳覆盖在探头纸筒底部开口上，在测量取样器探头到达钢水表面时，由于破渣壳的阻挡作用，钢渣不会进入探头纸筒内，在探头纸筒进入钢水以后，由于破渣壳熔化，钢水可以进入探头纸筒内，在探头纸筒底部开口安装石英管和挡渣帽，在钢水熔化破渣壳后还要溶化挡渣帽才能经过石英管进入探头纸筒内完成取样，这样可以进一步提高对钢渣的屏蔽效果，使测量结果更为准确。本实用新型结构简单、使用方便，可以有效地屏蔽钢渣和遇到钢水溶化，避免了吹渣等操作，简化了钢水检测的复杂程度。
【IPC分类】G01N21-01, G01N21-39
【公开号】CN204514804
【申请号】CN201520229863
【发明人】刘艳丽, 胡志刚, 张鹏, 胡加佳, 薛峰, 崔会杰
【申请人】河北钢铁股份有限公司
【公开日】2015年7月29日
【申请日】2015年4月16日