本發明涉及鋼樣分析
技術領域：
，特別是涉及一種鋼樣成分分析裝置。
背景技術：
：各國經濟發展程度的一個重要指標為工業化水平，而鋼鐵總量是衡量一個國家工業化水平的重要指標。隨著工業發展，對于鋼鐵質量的要求也越來越高，因此在煉鋼過程中對鋼樣成分的分析檢測就成為重視的流程。在鋼鐵冶煉流程中，在初練爐、精煉爐、中間包和結晶器中均涉及對液態鋼水成分的檢測，包括對其包含的主要化學元素(C、Si、Mn、P、S等元素)的定性和定量分析。現有技術中，對液態鋼水樣品的分析檢測方式是：經過取樣、制樣和由離線檢測平臺進行分析，最后得到分析結果，采用的鋼樣成分分析方法包括化學分析方法、直讀光譜法、X射線熒光法等，這些方法都需要對樣品作預處理，耗費時間長，不能滿足實時的在線檢測要求，而煉鋼是高溫快節奏過程，實時檢測能充分利用上爐的熱量，并減少輔料消耗，有助于降低成本，提高生產效率。技術實現要素：本發明的目的是提供一種鋼樣成分分析裝置，可實現煉鋼過程中對鋼樣成分的實時分析檢測。為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種鋼樣成分分析裝置，包括樣品池、激光光源、光譜測試裝置、光路模塊和處理器；所述樣品池用于放置鋼樣；所述激光光源用于產生具有高能量密度的激光束；所述光路模塊用于將產生的激光束引導至所述樣品池，對鋼樣進行激發，并收集由鋼樣產生的等離子體光譜并將產生光傳導至所述光譜測試裝置的探測端；所述光譜測試裝置用于根據接收到的光譜轉換成光譜數據；所述處理器用于對光譜數據進行分析，得到鋼樣成分的元素和含量的分析結果。可選地，所述光譜測試裝置以光纖作為探測端，在所述光纖前端設置有用于將光耦合進光纖的耦合器。可選地，所述光路模塊包括二向色鏡、第一透鏡組和第二透鏡組；所述激光光源產生的激光束經過所述二向色鏡透射到所述第一透鏡組，經所述第一透鏡組整形后照射到所述樣品池；鋼樣被激發產生的光由所述第一透鏡組收集，經所述二向色鏡反射到所述第二透鏡組，被所述第二透鏡組匯聚到所述光譜測試裝置的探測端。可選地，還包括設置在所述樣品池一側的識別電路，所述識別電路用于當感應到所述樣品池內放入鋼樣時接通對所述激光光源、所述光譜測試裝置以及所述處理器的供電，當感應到所述樣品池內無鋼樣時斷開對所述激光光源、所述光譜測試裝置以及所述處理器的供電。可選地，所述識別電路包括光電開關。可選地，所述激光光源在供電接通時產生具有預設值能量和預設頻率的激光束；所述光譜測試裝置在供電接通時延遲預設時間開始接收光。可選地，所述處理器還用于對獲得的光譜數據、分析結果進行存儲和顯示。可選地，所述激光光源、所述光譜測試裝置、所述光路模塊和處理器設置在密閉殼體內。可選地，在所述殼體側壁正對所述樣品池的位置處設置有用于通過光的光窗。可選地，所述密閉殼體采用鋼材制作。由上述技術方案可知，本發明所提供的鋼樣成分分析裝置，包括樣品池、激光光源、光路模塊、光譜測試裝置和處理器。樣品池用于放置鋼樣，激光光源產生具有高能量密度的激光束，激光束由光路模塊引導照射到樣品池，對鋼樣進行激發，由鋼樣產生的等離子光譜通過光路模塊傳播到光譜測試裝置的探測端，處理器根據光譜測試裝置獲得的光譜數據對鋼樣成分進行分析，得到鋼樣成分元素和含量的分析結果。本發明鋼樣成分分析裝置采用激光誘導擊穿光譜的物質成分分析方法，實現了對鋼樣成分在線的實時分析檢測。附圖說明為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本發明實施例提供的一種鋼樣成分分析裝置的示意圖；圖2為本發明實施例提供的鋼樣成分分析裝置中光路模塊的示意圖；圖3為本發明實施例提供的一種鋼樣成分分析裝置的側視圖。具體實施方式為了使本
技術領域：
的人員更好地理解本發明中的技術方案，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應當屬于本發明保護的范圍。本發明實施例提供一種鋼樣成分分析裝置，包括樣品池、激光光源、光譜測試裝置、光路模塊和處理器；所述樣品池用于放置鋼樣；所述激光光源用于產生具有高能量密度的激光束；所述光路模塊用于將產生的激光束引導至所述樣品池，對鋼樣進行激發，并收集由鋼樣產生的等離子體光譜并將產生光傳導至所述光譜測試裝置的探測端；所述光譜測試裝置用于根據接收到的光譜轉換成光譜數據；所述處理器用于對光譜數據進行分析，得到鋼樣成分的元素和含量的分析結果。本實施例鋼樣成分分析裝置采用激光誘導擊穿光譜(LaserInducedBreakdownSpectroscopy，LIBS)的物質成分分析方法，激光誘導擊穿光譜技術以高能量激光束激發樣品，高能量激光束與物質相互作用激發產生等離子體光譜，根據產生的等離子體光譜可以獲得樣品物質成分的元素以及含量。該方法無需對樣品進行預處理，能夠完成不同物理形態下復雜物質所含元素的定性和定量分析，測試速度快。本實施例鋼樣成分分析裝置，激光光源產生具有高能量密度的激光束，激光束由光路模塊引導照射到樣品池，對鋼樣進行激發，由鋼樣產生的等離子體光譜通過光路模塊傳播到光譜測試裝置的探測端，處理器根據光譜測試裝置獲得的光譜數據對鋼樣成分進行分析，得到鋼樣成分元素和含量的分析結果。本實施例鋼樣成分分析裝置采用激光誘導擊穿光譜的物質成分分析方法，實現了對鋼樣成分在線的實時分析檢測。與現有技術相比，可以免去送樣和制樣的時間，能夠實現快速的無損檢測，有助于提高煉鋼生產效率。下面結合附圖對本實施例鋼樣成分分析裝置作進一步說明。本實施例鋼樣成分分析裝置包括品池、激光光源、光譜測試裝置、光路模塊和處理器，可參考圖1，為本實施例鋼樣成分分析裝置的一種示意圖，激光光源、光譜測試裝置、光路模塊和處理器設置在主機內。樣品池10用于放置鋼樣。檢測時將采集的鋼樣放在樣品池10內進行檢測。激光光源用于產生具有高能量密度的激光束，激光光源可采用半導體激光器，半導體激光器具有體積小、重量輕的特點，并且其一體式便于本鋼樣成分分析裝置的機械設計。優選的，所采用的激光光源產生的激光能量可達到百毫焦級別，并且激光束能量穩定，使得能激發出強而穩定的光譜，增強光譜的信噪比。所述光路模塊將產生的激光束引導至所述樣品池10，對鋼樣進行激發，并收集由鋼樣產生的等離子體光譜并將產生光傳導至所述光譜測試裝置的探測端。可選的，所述光路模塊可按如下方式設置，請參考圖2，所述光路模塊包括二向色鏡110、第一透鏡組111和第二透鏡組112；所述激光光源產生的激光束經過所述二向色鏡110透射到所述第一透鏡組111，經所述第一透鏡組111整形后照射到所述樣品池10；鋼樣被激發產生的光由所述第一透鏡組111收集，經所述二向色鏡110反射到所述第二透鏡組112，被所述第二透鏡組112匯聚到所述光譜測試裝置的探測端。本實施例中，光譜測試裝置以光纖作為探測端，在光纖前端設置有用于將光耦合進光纖的耦合器。由光路模塊返回的光通過光纖前端耦合進光纖，光譜測試裝置根據接收到的光譜轉換成光譜數據。所述處理器根據獲得的光譜數據，對光譜數據進行計算和處理，得到鋼樣成分的元素和含量的分析結果。所述處理器還可對獲得的光譜數據、分析結果進行存儲和顯示，工作人員可以進行查看。另外，處理器還可將獲得的鋼樣光譜數據和分析結果傳送到鋼廠的數據處理中心，以進行數據保存及記錄。優選的，在上述實施例內容的基礎上，可參考圖1，本實施例鋼樣成分分析裝置還包括設置在所述樣品池10一側的識別電路12，所述識別電路12用于當感應到所述樣品池內放入鋼樣時接通對所述激光光源、所述光譜測試裝置以及所述處理器的供電，當感應到所述樣品池內無鋼樣時斷開對所述激光光源、所述光譜測試裝置以及所述處理器的供電。具體的，所述激光光源在供電接通時產生具有預設值能量和預設頻率的激光束，對鋼樣進行激發；所述光譜測試裝置在供電接通時延遲預設時間開始接收光，進而處理器對獲得的光譜數據進行分析。由于啟動激光光源、激光光源產生光激發到樣品需要一定時間，并且樣品被激發產生穩定的等離子體光譜也需要一定時間，因此光譜測試裝置在供電接通時延遲預設時間開始接收光，以測試得到高信噪比的光譜數據。具體的，所述識別電路12可采用光電開關來感應樣品池內是否放入了鋼樣。可將光電開關連接本裝置的供電線路，來控制激光光源、光譜測試裝置以及處理器的供電接通和斷開。在煉鋼過程中，工作人員將采集的鋼樣放到樣品池內，識別電路感應到信號則閉合，接通為激光光源、光譜測試裝置以及處理器供電，各儀器啟動；當測試完畢，工作人員將鋼樣拿出樣品池，光電開關斷開，相應斷開對激光光源、光譜測試裝置以及處理器的供電，控制其關閉。因此本實施例鋼樣成分分析裝置，實現了自動控制激光光源、光譜測試裝置以及處理器的啟動和關閉。優選的，本實施例鋼樣成分分析裝置所述激光光源、所述光譜測試裝置、所述光路模塊和處理器設置在密閉殼體內，可參考圖1和圖3。本實施例鋼樣成分分析裝置應用于鋼樣的在線檢測，整個裝置可放在轉爐或者精煉爐前，而為了避免爐前惡劣的空氣環境污染光學儀器，本裝置將激光光源、光譜測試裝置、光路模塊和處理器設置在密閉殼體內，起到對光學器件的保護作用。優選的，所述密閉殼體采用鋼材制作。相應的，在所述殼體側壁正對所述樣品池的位置處設置有用于通過光的光窗13，可參考圖1。光窗內的窗口片鑲嵌在側壁中，既能阻止主機與樣品池之間的空氣對流，防止現場灰塵、水分等影響儀器性能，還能形成一條在樣品池與主機間的光通道。本實施例鋼樣分析裝置將激光光源、光譜測試裝置、光路模塊和處理器設置在主機內，通過各部件選型和合理化機械布局設計可實現便攜功能。可在主機殼體的頂端設置把手，便于提取。下面是采用本實施例鋼樣成分分析裝置對兩種鋼樣測試得到的分析結果。鋼樣為YSBS11065-2015高磷生鐵，測試結果如下表1所示：表1元素CSiMnpS校正值3.19％2.52％0.482％0.79％0.03％測量值3.23％2.5％0.49％0.98％0.08％鋼樣為GBW(E)010050aG07-7715#碳鋼Q235，測試結果如下表2所示：表2以上對本發明所提供的一種鋼樣成分分析裝置進行了詳細介紹。本文中應用了具體個例對本發明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發明的方法及其核心思想。應當指出，對于本
技術領域：
的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以對本發明進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本發明權利要求的保護范圍內。當前第1頁1 2 3