一种取样装置及取样检测方法与流程

1.本发明涉及板坯连铸技术领域，尤其涉及一种取样装置及取样检测方法。


背景技术：

2.随着近年来钢铁市场形势的变化，下游客户产品需求多样化明显，多规格、小批量订单特点越来越明显，同时客户对合同按期交货要求越来越高，整体生产组织难度大幅增加。面对产品规格多、订单分类复杂的形式，钢铁企业需要进一步扩大异钢种连浇组合，提高单个中包连浇炉数，从而降低生产成本和生产能耗。目前异钢种连浇多采用插隔板方式，同时在结晶器内放入隔离板件，一方面降低中包连浇吨位，减少钢水混匀程度，另一方面通过隔离板件阻断混浇钢水向下的冲击深度。无论何种插隔板方式，必然会产生成分不符合二者成分的混浇坯。由于混浇坯头尾成分存在偏差，造成板卷不同位置性能差异大，目前混浇坯多采用降级的方式，因此准确判断钢水混交位置直接影响成材率和产品性能。
3.为了准确判断混浇坯影响区，企业多采用取离线铸坯样进行化学成分分析，从而判断混浇区影响范围。由于异钢种连浇组合各式各样，离线取铸坯样一方面增加了劳动强度，另一方面分析效率太低，极大地影响了板坯库存周转和订单兑现。
4.中国专利cn113953475a介绍了一种连铸异钢种混浇坯自动识别方法及装置，通过采集大包停浇时刻，结晶器内钢水长度及浇注长度作为混浇起始点，下一炉钢水开浇后，中间包内剩余钢水重量浇注完毕时刻，结晶器内浇注长度作为混浇终点，同时结合拉速修正起点、终点位置，从而推断出混浇长度。此方法未充分考虑异钢种连浇的两个钢种成分差异对于混浇长度的影响。
5.中国专利cn110261566a介绍了一种用于异钢种混浇坯的成分变化预测方法及其系统，通过采集混浇坯试样，分析所述混浇坯试样的成分变化，结合中包铸余量与拉速拟合混合度函数模型和液芯冲击深度函数模型，预测混浇坯的起始位置和终止位置。此种方法同样存在两个成分差异大的钢种混浇时，混浇长度判断不准确问题，同时大量取样极大地增加了工人劳动强度。


技术实现要素：

6.鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的取样装置及取样检测方法。
7.第一方面，提供一种取样装置，包括密封枪体、伸缩杆、复位机构、密封机构；所述密封枪体的一端连接取样头，另一端连接抽气室；
8.所述伸缩杆依次轴向穿过所述抽气室与所述密封枪体，所述复位机构设置于所述伸缩杆与所述抽气室之间，所述密封机构设置于所述抽气室内并与所述伸缩杆连接。
9.可选的，所述复位机构包括第一弹簧、第二弹簧、复位开关，所述第一弹簧设置于所述抽气室内，所述伸缩杆穿过所述第一弹簧后与所述密封机构连接；所述伸缩杆的杆体周向设置第一凹槽，所述抽气室的侧壁设置侧向通道，所述第二弹簧设置于所述侧向通道
内，所述复位开关的一端与所述第二弹簧相抵，另一端穿过所述第二弹簧后与所述凹槽的槽壁相抵；所述复位开关的端部设置第二凹槽，所述第二凹槽的槽壁与所述伸缩杆适配。
10.可选的，所述密封机构包括活塞，所述活塞设置于所述抽气室内，所述伸缩杆与所述活塞固定连接，所述第一弹簧的一端与所述抽气室与所述密封枪体连接的一端相抵，另一端与所述活塞相抵。
11.可选的，所述密封枪体包括第一管体、第二管体，所述第一管体为弯管，所述取样头安装于所述弯管的首部，所述第二管体为直管，所述直管的首部通过连接杆与所述弯管的尾端连接，所述直管的尾部与所述抽气室连接。
12.可选的，所述弯管为夹角为135
°
～155
°
的弯管。
13.可选的，所述取样头包括纸筒，玻璃管、密封头，所述玻璃管的一端与所述纸筒连通，另一端与所述密封头连接，所述取样头通过所述纸筒套设于所述密封枪体的端部。
14.可选的，所述密封枪体的端部设置枪头，所述取样头可拆卸安装于所述枪头上。
15.可选的，所述枪头侧部设置气孔，所述取样头安装于所述枪头上时将所述气孔进行封堵。
16.第二方面，提供一种利用取样装置进行取样检测的方法，包括：
17.两个钢种连浇期间，在结晶器中每浇注0.5m，对混浇钢水进行取样；
18.对所述取样进行成分分析，得到所述混浇钢水成分结果；
19.确定所述两个钢种已知的成分差异，将所述成分结果与所述成分差异进行对比，根据对比结果确定所述两个钢种混浇时的混浇长度。
20.可选的，所述对混浇钢水进行取样，包括：
21.将伸缩杆推入密封枪体内部，使所述密封枪体内的气体排出；
22.将取样头安装在所述密封枪体上；
23.将所述取样头插入待检钢水中，启动复位机构，伸缩杆复位的同时将钢水抽至取样头中。
24.本发明实施例中提供的技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
25.本发明提供的取样装置及取样检测方法，通过应用取样装置实现了混浇钢水在线取样，提高了混浇坯检验效率。同时通过对混浇钢水不同位置进行密集取样，建立了不同成分偏差下的混浇预测模型，实现了混浇影响区的精准判定，同时通过建立异钢种混交基表与切割二级系统互联，实现了混浇坯在线取样及混浇影响区在线切除，取缔了传统的混浇坯离线取坯样的方式，极大地提高了板坯成材率和板坯库存周转效率。
26.上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
27.通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
28.图1为本发明实施例中取样装置示意图；
29.图2为本发明实施例中复位机构示意图一；
30.图3为本发明实施例中复位机构示意图二
31.图4为本发明实施例中复位机构示意图三；
32.图5为本发明实施例中取样头示意图一；
33.图6为本发明实施例中取样头示意图二；
34.图7为本发明实施例中取样检测流程图；
35.图8为本发明实施例中铸坯取样示意图。
具体实施方式
36.下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。
37.在附图中示出了根据本公开实施例的各种结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状以及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。
38.在本公开的上下文中，当将一层/元件称作位于另一层/元件“上”时，该层/元件可以直接位于该另一层/元件上，或者它们之间可以存在居中层/元件。另外，如果在一种朝向中一层/元件位于另一层/元件“上”，那么当调转朝向时，该层/元件可以位于该另一层/元件“下”。在本公开的上下文中，相似或者相同的部件可能会用相同或者相似的标号来表示。
39.为了更好的理解上述技术方案，下面将结合具体的实施方式对上述技术方案进行详细说明，应当理解本公开内容实施例以及实施例中的具体特征是对本技术技术方案的详细的说明，而不是对本技术技术方案的限定，在不冲突的情况下，本技术实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。
40.本发明提供了一种取样装置，请参考图1，图1为本发明实施例中取样装置示意图；包括密封枪体1，伸缩杆2、复位机构、密封机构；所述密封枪体1的一端连接取样头3，另一端连接抽气室4；
41.所述伸缩杆2依次轴向穿过所述抽气室4与所述密封枪体1，所述复位机构设置于所述伸缩杆2与所述抽气室4之间，密封机构设置于所述抽气室4内并与所述伸缩杆2连接。该取样装置可以实现在结晶器内对混浇钢水取样，提高混浇坯取样分析效率同时对混浇影响区实现准确定位。
42.在可选的实施方式中，如图2所示，所述复位机构包括第一弹簧5、第二弹簧6、复位开关7，所述第一弹簧5设置于所述抽气室4内，所述伸缩杆2穿过所述第一弹簧5后与所述密封机构连接；所述伸缩杆2的杆体周向设置第一凹槽201，所述抽气室4的侧壁设置侧向通道，所述第二弹簧6设置于所述侧向通道内，所述复位开关7的一端与所述第二弹簧6相抵，另一端穿过所述第二弹簧6后与所述凹槽的槽壁相抵；所述复位开关7的端部设置第二凹槽701，所述第二凹槽701的槽壁与所述伸缩杆2适配。取样时将伸缩杆2推入密封枪体1内部至使第一凹槽201与复位开关7相抵，如图3所示，在复位开关7的限制下，伸缩杆2定位，第一弹簧5处于压缩状态。伸缩杆2推入密封枪体1的同时将密封枪体1内的气体排出，将密封枪体1安装取样头3的一端伸入钢水中，如图4所示，按下复位开关7，使复位开关7上的第二凹槽
701与伸缩杆2的杆体位置对应，第一弹簧5复位的同时将伸缩杆2沿第二凹槽701顶出密封枪体1与抽气室4，使密封腔体内形成负压状态，将钢水吸入取样头3。
43.在可选的实施方式中，所述密封机构包括活塞8，如图2所示，所述活塞8设置于所述抽气室4内，所述伸缩杆2与所述活塞8固定连接，所述第一弹簧5的一端与所述抽气室4与所述密封枪体1连接的一端相抵，另一端与所述活塞8相抵。在钢水取样过程中，推动伸缩杆2将密封枪体1内的空气从枪头9排出，然后在枪头9安装取样头3，将取样头3插入钢水中，1-2s后触发复位开关7，活塞8在复位机构作用下随伸缩杆2快速归位，在密闭的密封枪体1内形成瞬间抽吸力，钢水在负压作用下进入取样头3。
44.在可选的实施方式中，取样头3如图5、6所示，包括纸筒301，玻璃管302、密封头303，所述玻璃管302的一端与所述纸筒301连通，另一端与所述密封头303连接，所述取样头3通过所述纸筒301套设于所述密封枪体1的端部。具体来讲，纸筒301内壁为耐火材料，玻璃管302两端采用耐热胶与纸筒301、密封头303连接固定。取样时将纸筒301套在密封枪体1的端部并塞紧，将玻璃管302插入到钢水中，密封头303熔化后在抽吸力的作用下钢水被吸入纸筒301，钢水凝固后形成的样模如图6中的虚线轮廓所示。
45.在可选的实施方式中，所述密封枪体1的端部套设枪头9，取样头3可拆卸安装于枪头9上。使用时将取样头3套在枪头9外部即可，一次取样完成后将带钢水的取样头3取下，安装另一个取样头3进行下一次钢水取样。
46.在可选的实施方式中，枪头9侧部设置气孔901，所述取样头3安装于所述枪头9上时将所述气孔901进行封堵，伸缩杆2推入密封枪体1的同时将密封枪体1内的气体通过气孔901排出。具体来讲，气孔901的直径为6mm。
47.在可选的实施方式中，所述密封枪体1包括第一管体101、第二管体102，所述第一管体101为弯管，所述取样头3安装于所述弯管的首部，所述第二管体102为直管，所述直管的首部通过连接杆10与所述弯管的尾端连接，抽气室4与直管的尾部连接。具体来讲，弯管为夹角为135
°
～155
°
的弯管，弯管有利于将取样头3伸到结晶器里取钢水。
48.本发明实施例还提供利用上述取样装置进行取样检测的方法，如图7所示，图7为本发明实施例中取样检测流程图，包括：
49.两个钢种连浇期间，在结晶器中每浇注0.5m，对混浇钢水进行取样；
50.对所述取样进行成分分析，得到所述混浇钢水成分结果；
51.确定所述两个钢种已知的成分差异，将所述成分结果与所述成分差异进行对比，根据对比结果确定所述两个钢种混浇时的混浇长度。
52.该取样检测的方法可以实现钢水混浇长度判定，提高混浇坯取样分析效率，同时提高混浇影响区判断准确性。
53.具体来讲，混浇钢水影响长度模型开发具体操作为：
54.(1)密集取样收集成分
55.为准确判断异钢种插隔板连浇时混浇钢水影响长度，依托上述取样装置在结晶器内密集取样，插隔板停机启车后每浇注0.5m在结晶器取一个混浇坯拍样进行成分分析，并储存到系统中。
56.(2)混浇坯大数据开发
57.通过对系统采集的长度信息及成分结果，通过建立大数据模型对比两个钢种的成
分差异及不同位置的样品成分，结合板坯规格，通过系统自学习，给出不同板坯规格下不同成分差异的两个钢种混浇时影响混浇钢水影响范围。
58.(3)异钢种混交基表及自动切除
59.依托大数据模型对生产数据进行分析，依据两个钢种c、mn、si、p成分差异建立异钢种混交基表，并通过代码定义不同成分差异的钢种连浇时的混浇钢水影响长度，通过与切割二级系统互联，实现精准判断并自动切除混浇钢水影响区。下面结合生产实际案例数据对本实施例的取样检测的方法作详细的说明。
60.案例1：
61.某浇次生产过程中qs340-p与sphc插隔板连浇，板坯规格为1200mm*230mm，二者成分偏差表现为：0.04＞
△
c＞0.02，0.45＞
△
mn＞0.25，异钢种混交基表中此成分偏差范围内的两个钢种混浇时，钢水混浇长度影响范围为6m，通过在实际生产过程中在线取结晶器样及离线取铸坯样的方式分析不同位置的钢水成分，进一步验证混浇模型准确性，此处在线取结晶器样为对混浇钢水进行取样，包括：将伸缩杆推入密封枪体内部，使所述密封枪体内的气体排出；将取样头安装在所述密封枪体上；将所述取样头插入待检钢水中，启动复位机构，伸缩杆复位的同时将钢水抽至取样头中。
62.(1)在qs340-p炉次钢包停浇后，sphc炉次钢包转至浇铸位等待，当中间包内钢水量降至中间包钢水容量的15％时，关闭塞棒同时连铸机停机。
63.(2)升起中间包，将隔离板件对准结晶器后，中包车降落，利用中包车下降时的压力将隔离板件压入结晶器钢水中。当隔离板件压入钢水中后，立即压开塞棒同时启动拉矫机，系统记录启车时刻的浇注长度。
64.(3)启动拉矫机后浇注长度达到如图8所示的4m、4.5m、5m、5.5m、6m、6.5m、7m、7.5m、8m时，分别在对应位置在线取出结晶器样，同时在铸坯上同一位置离线切取铸坯样并进行成分分析，对比结晶器样与铸坯样具体结果如下表1所示：
[0065][0066]
表1qs340-p与sphc插隔板连浇取样结果
[0067]
案例2：
[0068]
某浇次生产过程中m4a02与q345b钢种插隔板连浇，板坯规格为1400mm*230mm，二者成分偏差表现为：0.09＞
△
c＞0.06，0.80＞
△
mn＞0.60，0.08＞
△
si＞0.03，异钢种混交基表中此成分偏差范围内的两个钢种混浇时，钢水混浇长度影响范围为7.5m。插隔板操作
方式与取样方式与实施例1一致，具体结果如下表2所示：
[0069][0070][0071]
表2m4a02与q345b插隔板连浇取样结果
[0072]
目前业内对混浇坯取样的方式均为离线取坯样，在混浇完成后，从凝固的混浇坯上取样，造成了混浇坯在库时间长。为验证结晶器内在线取样成分准确性，通过大量实验，对比混浇钢水在不同浇注长度时结晶器样与铸坯样成分差异，验证出混浇坯结晶器在线取样成分与铸坯样成分一致，如上表1、表2所示，可完全替代离线铸坯取样。
[0073]
本发明实施例中提供的技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
[0074]
本发明实施例提供的取样装置及取样检测方法，通过应用取样装置实现了混浇钢水在线取样，提高了混浇坯检验效率。同时通过对混浇钢水不同位置进行密集取样，建立了不同成分偏差下的混浇预测模型，实现了混浇影响区的精准判定，同时通过建立异钢种混交基表与切割二级系统互联，实现了混浇坯在线取样及混浇影响区在线切除，取缔了传统的混浇坯离线取坯样的方式，极大地提高了板坯成材率和板坯库存周转效率。
[0075]
在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。
[0076]
类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。
[0077]
应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的部件或步骤。位于部件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的部件。本发明可以借助于包括有若干不同部件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实
现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。

技术特征：
1.一种取样装置，其特征在于，包括密封枪体、伸缩杆、复位机构、密封机构；所述密封枪体的一端连接取样头，另一端连接抽气室；所述伸缩杆依次轴向穿过所述抽气室与所述密封枪体，所述复位机构设置于所述伸缩杆与所述抽气室之间，所述密封机构设置于所述抽气室内并与所述伸缩杆连接。2.如权利要求1所述的取样装置，其特征在于，所述复位机构包括第一弹簧、第二弹簧、复位开关，所述第一弹簧设置于所述抽气室内，所述伸缩杆穿过所述第一弹簧后与所述密封机构连接；所述伸缩杆的杆体周向设置第一凹槽，所述抽气室的侧壁设置侧向通道，所述第二弹簧设置于所述侧向通道内，所述复位开关的一端与所述第二弹簧相抵，另一端穿过所述第二弹簧后与所述凹槽的槽壁相抵；所述复位开关的端部设置第二凹槽，所述第二凹槽的槽壁与所述伸缩杆适配。3.如权利要求2所述的取样装置，其特征在于，所述密封机构包括活塞，所述活塞设置于所述抽气室内，所述伸缩杆与所述活塞固定连接，所述第一弹簧的一端与所述抽气室与所述密封枪体连接的一端相抵，另一端与所述活塞相抵。4.如权利要求1所述的取样装置，其特征在于，所述密封枪体包括第一管体、第二管体，所述第一管体为弯管，所述取样头安装于所述弯管的首部，所述第二管体为直管，所述直管的首部通过连接杆与所述弯管的尾端连接，所述直管的尾部与所述抽气室连接。5.如权利要求4所述的取样装置，其特征在于，所述弯管为夹角为135
°
～155
°
的弯管。6.如权利要求1所述的取样装置，其特征在于，所述取样头包括纸筒，玻璃管、密封头，所述玻璃管的一端与所述纸筒连通，另一端与所述密封头连接，所述取样头通过所述纸筒套设于所述密封枪体的端部。7.如权利要求1或6所述的取样装置，其特征在于，所述密封枪体的端部设置枪头，所述取样头可拆卸安装于所述枪头上。8.如权利要求7所述的取样装置，其特征在于，所述枪头侧部设置气孔，所述取样头安装于所述枪头上时将所述气孔进行封堵。9.一种利用权利要求1至8任一所述取样装置进行取样检测的方法，其特征在于，包括：两个钢种连浇期间，在结晶器中每浇注0.5m，对混浇钢水进行取样；对所述取样进行成分分析，得到所述混浇钢水成分结果；确定所述两个钢种已知的成分差异，将所述成分结果与所述成分差异进行对比，根据对比结果确定所述两个钢种混浇时的混浇长度。10.如权利要求9所述取样检测的方法，其特征在于，所述对混浇钢水进行取样，包括：将伸缩杆推入密封枪体内部，使所述密封枪体内的气体排出；将取样头安装在所述密封枪体上；将所述取样头插入待检钢水中，启动复位机构，伸缩杆复位的同时将钢水抽至取样头中。

技术总结
本发明公开了一种取样装置及取样检测方法，该装置包括密封枪体、伸缩杆、复位机构、密封机构；所述密封枪体的一端连接取样头，另一端连接抽气室；所述伸缩杆依次轴向穿过所述抽气室与所述密封枪体，所述复位机构设置于所述伸缩杆与所述抽气室之间，所述密封机构设置于所述抽气室内并与所述伸缩杆连接。该取样装置可以实现在结晶器内对混浇钢水取样，提高混浇坯取样分析效率同时对混浇影响区实现准确定位。采用该装置进行的取样检测的方法可以实现钢水混浇长度判定，提高混浇坯取样分析效率，同时提高混浇影响区判断准确性。同时提高混浇影响区判断准确性。同时提高混浇影响区判断准确性。


技术研发人员：牛增辉 毕泽阳 毛锋 吴友谊 郝丽霞 李斌 李杰 李春奇 吕剑波 常朋飞 李志军 杨业 杨晓艳 田鹏
受保护的技术使用者：北京首钢股份有限公司
技术研发日：2023.05.12
技术公布日：2023/9/12