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(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109975274A(43)申请公布日2019.07.05(21)申请号201910304147.2(22)申请日2019.04.16(71)申请人北京科技大学地址100083北京市海淀区学院路30号(72)发明人程树森梅亚光张丽英徐文轩牛群(74)专利代理机构北京市广友专利事务所有限责任公司11237代理人张仲波(51)Int.Cl.G01N21/71(2006.01)G01N21/01(2006.01)权利要求书2页说明书4页附图1页(54)发明名称一种高炉铁水硅含量在线快速检测装置(57)摘要本发明提供一种高炉铁水硅含量在线快速检测装置,属于冶金熔体成分检测领域。该装置包含脉冲激光器、光谱仪和光电探测器、时序控制器、同轴采集光路、铁水在线取样设备和计算机等主要组成部分,通过激光诱导击穿光谱技术对铁水硅含量进行在线快速检测,其特点为无需制样、分析速度快和分析频率高。通过本发明可以大大缩减炼铁厂铁水硅含量的分析时间,增加铁水硅含量的检测频率,实现铁水硅含量的实时监控,从而有利于高炉工长及时对高炉操作参数做出调整,使高炉铁水硅含量降低并维持在较低水平。本发明有利于钢铁企业进一步降低生产成本,节能减排,对于实现钢铁企业智能化和绿色生产有重大价值。CN109975274ACN109975274A权利要求书1/2页1.一种高炉铁水硅含量在线快速检测装置,其特征在于:装置安装在铁水沟(26)正上方,由铁水样在线采集系统、激光发射系统、时序控制系统、光谱采集与探测系统、同轴采集光路系统组成,各系统均与计算机相连;计算机内设有定量化分析系统,包括光谱背景去除、谱峰识别、特征谱线提取、已开发的定标模型及硅含量计算模块,能实现光谱的自动解析和硅元素含量推算,在短时间内准确给出当前铁水中硅元素的含量。2.根据权利要求1所述的一种高炉铁水硅含量在线快速检测装置,其特征在于:其中所述铁水样在线采集系统包括样品勺(27)、连接杆(19)、升降机(17)、激光测距仪(24)、第二数据线(25)和第四信号线(22);所述样品勺(27)的形状为圆柱形、圆台形或棱柱形,上表面开口,下表面封闭,材质为铸铁或耐高温陶瓷材料;所述连接杆(19)为连接样品勺(27)与升降机(17)的金属杆,材质为高温合金,其中连接杆(19)与样品勺(27)的连接方式为焊接,与升降机的连接方式为机械固定;所述升降机(17)可以驱动连接杆(19)与其连接的样品勺(27)上下移动,同时可以驱动连接杆(19)进行转动,升降机(17)与计算机(21)之间通过第四信号线(22)进行信号传输;所述激光测距仪(24)固定在样品勺正上方,通过激光测距仪(24)测量其与样品勺内铁水液面之间的垂直距离,将距离信息通过第二数据线(25)反馈到升降机(17)并驱动升降机(17)对样品勺位置进行微调,使得每一次检测时铁水液面位置在空间上始终处于设定高度。3.根据权利要求1所述的一种高炉铁水硅含量在线快速检测装置,其特征在于:所述激光发射系统由激光器电源(18)、激光器腔体(14)、第二信号线(13)和第三信号线(20)组成;待样品勺(27)位置调整完毕后,计算机(21)发出激发信号通过第三信号线(20)传递给激光器电源(18),激光器电源(18)通过第二信号线(13)传递给激光器腔体(14),激光器腔体(14)随即发出多束脉冲激光,沿水平方向传播。4.根据权利要求1所述的一种高炉铁水硅含量在线快速检测装置,其特征在于:所述时序控制系统由时序控制器(3)、第五信号线(28)和第一信号线(7)组成,所述时序控制器(3)通过第五信号线(28)和第一信号线(7)分别连接激光器电源(18)和光电探测器(2),作用是控制激光器电源(18)与光电探测器(2)之间的工作延迟;激光器每触发一次就通过第五信号线(28)传递一个电信号给时序控制器(3),时序控制器(3)在一定时间延迟后通过第一信号线(7)传递一个电信号给光电探测器(2),通过时序控制器(3)触发光电探测器(2)开始探测光谱强度。5.根据权利要求1所述的一种高炉铁水硅含量在线快速检测装置,其特征在于:所述光谱采集与探测系统由光收集器(8)、光纤(5)、光谱仪(1)、光电探测器(2)和第一数据线(4)组成;光收集器(8)安装在采集凸透镜(9)正上方,等离子体发射光线被光收集器(8)收集并耦合进入光纤(5),通过光纤(5)传导进入光谱仪(1)狭缝入口,光谱仪(1)通过光栅对等离子体发射光线进行分光,光电探测器(2)在接收到时序控制器(3)的电信号后对等离子体发射光谱进行强度检测,并将检测结果通过第一数据线(4)传输到计算机(21)。6.根据权利要求1所述的一种高炉铁水硅含量在线快速检测装置,其