專利名稱：用于不連續(xù)和連續(xù)測量在熔爐或容器中的熔融金屬溫度以便其生產(chǎn)或處理的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于連續(xù)測量在熔爐或容器中的熔融金屬溫度以便其生產(chǎn)和處理的裝置。
本發(fā)明還涉及一種連續(xù)測量這種溫度的方法。
背景技術(shù)：
在電爐煉鋼中，檢測在熔爐或容器中的熔融鋼熔池的溫度特別重要。
而且，過去經(jīng)常試圖開發(fā)出能夠提供連續(xù)的熔融金屬溫度值且不會(huì)改變生產(chǎn)或處理過程的技術(shù)。
現(xiàn)在，大多數(shù)鋼廠通過手動(dòng)或由操作者通常所知的自動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)來將一由可降解外殼保護(hù)的熱電偶沉入在液體中。
顯然對于每個(gè)單獨(dú)測量而言，必須改變所述外殼，因此不能連續(xù)地讀出溫度。
德國專利申請DE-1408873公開了一種將熱電偶插入到具有水冷系統(tǒng)的耐火材料中的方法。這種方法存在熱電偶持續(xù)時(shí)間和由于電偶需要高度冷卻而導(dǎo)致的測量精度等問題。
Voest Alpine公司的美國專利006071466其發(fā)明目的在于測量熔池溫度，并且以讀取由熔池底部所發(fā)射的電磁波數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)。
從中噴出惰性氣體的熱風(fēng)管布置在底部上。該氣體在熔池底部上形成由甲烷和氮?dú)饬饕约半S后的裂化反應(yīng)維持的氣泡。
一光學(xué)儀器讀取所述氣泡周圍的液體溫度。但是這一方法由于明顯容易堵塞而受到阻止。另外Voest Alpine公司的美國專利6172367還提出了另一種裝置，但是基于相同的流體動(dòng)力學(xué)原理。
在該情況中，將熱風(fēng)管設(shè)置在側(cè)面上，但是仍然位于鋼的流體靜液壓頭下面。
這樣就獲得了更好的精度，由鋼發(fā)射出的電磁波束沿著與儀器軸線平行的方向分布，從而消除了斜波的干擾。
然而，該裝置也存在由于難以保持氣泡而導(dǎo)致的堵塞問題。確實(shí)，甲烷和氮?dú)馐约半S后的裂化反應(yīng)往往不足以維持氣泡。
這最后兩個(gè)系統(tǒng)的問題都是它們都位于流體靜液壓頭之下，在那里周圍條件是比較惡劣的。
此外，存在一種由Tech-Plus公司開發(fā)的被稱為“ENDO-GLAS”的系統(tǒng)，該系統(tǒng)使用了一種設(shè)置在用來吹出惰性氣體的水冷的噴管內(nèi)部的光閱讀器。該系統(tǒng)還配備有一操縱器，該操縱器將噴管插入在熔爐內(nèi)部。通常它位于熔爐上方，并且能夠調(diào)整入口角度。
該系統(tǒng)與前面兩個(gè)一樣不是固定的，因此對于每一次測量，都需要等噴管全部進(jìn)入熔爐。
缺點(diǎn)也與熱電偶操縱器的類似，也就是它不能連續(xù)測量。實(shí)際上，盡管受到冷卻，但噴管不能總保持在熔爐內(nèi)部。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的大體目的在于提供一種用于不連續(xù)和連續(xù)測量在熔爐或容器中的熔融金屬溫度以便其生產(chǎn)和處理的裝置和方法，從而能夠精確可靠地測量出熔池溫度。
本發(fā)明的另一個(gè)目的在于，按照一種極其簡單、經(jīng)濟(jì)且特殊功能的方式來克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的缺點(diǎn)。
鑒于上述目的，根據(jù)本發(fā)明，已經(jīng)想到實(shí)現(xiàn)一種用于連續(xù)測量在熔爐或容器中的熔融金屬溫度以便其生產(chǎn)和處理的裝置和顯示方法，具有在所附權(quán)利要求中所給出的特征。
通過參照附圖閱讀下面說明書將更加了解本發(fā)明的結(jié)構(gòu)和功能特征，所述附圖顯示出根據(jù)本發(fā)明新穎原理所實(shí)現(xiàn)的用于不連續(xù)和連續(xù)測量在熔爐或容器中的熔融金屬溫度以便其生產(chǎn)和處理的裝置。


圖1顯示出根據(jù)美國專利006071466所披露的技術(shù)裝配有連續(xù)測量熔融鋼水溫度裝置的熔爐或容器的剖面圖。
圖2顯示出根據(jù)歐洲專利申請EP0947587所披露的配有噴管的熔爐或容器的剖面圖，其中插入有根據(jù)本發(fā)明用于不連續(xù)和連續(xù)測量在熔爐或容器中的熔融金屬溫度以便其生產(chǎn)和處理的裝置；圖3是圖2的測量裝置的各個(gè)部件的分解軸向剖視圖。
具體實(shí)施例方式
參照這些附圖，用于不連續(xù)和連續(xù)測量在熔爐或容器中的熔融金屬溫度以便其生產(chǎn)和處理的裝置整個(gè)由10來表示。
在所示的實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明，裝置10被插入在配備有冷卻或絕緣裝置的管形噴管12中。
噴管12被插入到熔爐或容器20的耐熱包層13中。
噴管12的冷卻例如按照歐洲專利申請EP0947587所披露的一樣進(jìn)行，該文獻(xiàn)給出了依據(jù)霧化水比液態(tài)水熱容量大的一種冷卻類型。
噴管12的一個(gè)端部設(shè)置在處于熔爐或容器20中的金屬爐渣18的高度處，并且相對于熔爐20的垂直側(cè)面成45°角。
裝置10基本上包括一設(shè)置在安全且受到良好冷卻的區(qū)域中的管狀結(jié)構(gòu)11，一熔煉分析儀器14穿過支撐件15插在其中。儀器14可以是一普通類型的高溫計(jì)或一光頭，并且通過光導(dǎo)纖維16例如涂覆有由不銹鋼制成的柔性護(hù)套的單纖維與外界連接。
噴管12配備有惰性氣體如氬和壓縮空氣的噴射器。此外，它能設(shè)想到用于燃料和燃燒劑例如甲烷和氧的噴射器。
在裝置10的管狀結(jié)構(gòu)11頂部上，在熔煉分析儀器14前面裝配有一收斂和發(fā)散的噴嘴22。
從上面參照附圖所述的內(nèi)容可以清楚地了解根據(jù)本發(fā)明用于不連續(xù)和連續(xù)測量在熔爐或容器中的熔融金屬溫度以便其生產(chǎn)和處理的裝置的操作，并且該操作概括如下。
通過噴管12將高壓惰性氣體例如氬的射流噴吹到爐渣18上。該射流由于噴嘴的幾何形狀和可能的燃燒甲烷和氧的覆蓋(covering)火焰而保持致密。
必須在惰性氣體和可能的燃料的流速上進(jìn)行調(diào)節(jié)以獲得致密的惰性氣體的超音速射流，以便穿透爐渣18并且使熔融金屬的表面部分暴露出。
這樣熔煉分析儀器14具有一清晰的圓錐形空間，通過它可以觀測熔池表面。
高溫計(jì)或光頭因此能夠讀出熔融金屬的溫度。
在優(yōu)選的實(shí)施例中，高溫計(jì)是二色的，也就是說它能夠讀出兩個(gè)波段的頻率且因此對干擾的敏感度較低。
與分析儀器14連接的光導(dǎo)纖維16，橫穿過噴管12的整個(gè)長度并且將信號傳送至用來顯示實(shí)時(shí)溫度的裝置。這種裝置可以對不同類型材料進(jìn)行校準(zhǔn)。
當(dāng)不希望進(jìn)行測量時(shí)，通過壓縮空氣流防止產(chǎn)生可能的堵塞以使噴管12一直保持清潔，所述堵塞在噴管12沒有下陷到金屬熔池的流體靜力學(xué)頭部之下的情況下會(huì)產(chǎn)生一些問題。
對噴管12進(jìn)行冷卻可以使測量裝置10免受熔爐或容器的高溫。
可以預(yù)知的是，光頭或商用類型的光導(dǎo)纖維16能夠抵抗最高250℃左右的溫度。這樣的光頭在任何情況下都可以被代替，且無需改變其他的部件。
在使用高溫計(jì)的情況下，轉(zhuǎn)爐也同樣被用來顯示一定測量范圍的信號，例如，在750和1800℃之間，并且在1500℃以上處以±0.6％的精度以攝氏溫度為單位測量出來。
一旦經(jīng)過校準(zhǔn)，熔煉分析儀器14就檢測被證實(shí)是特別恒定的溫度，因?yàn)槿绻脽犭娕紲y量出的數(shù)值是恒值，那么裝置10測量出的值也是恒值。
在優(yōu)選實(shí)施例中，儀器14能夠每隔10毫秒讀取一次溫度，并且需要指出的是無論熔爐或容器20周圍的條件如何惡劣，如粉末、噴霧等，都不會(huì)對測量產(chǎn)生顯著影響。
裝置10能夠與普通電子處理機(jī)相連接，所述配備有適當(dāng)程序的電子處理機(jī)顯示著實(shí)時(shí)測量的進(jìn)程，以及進(jìn)一步的信息如最大峰值和在給定一段時(shí)間內(nèi)的平均值。
噴嘴22允許適當(dāng)?shù)臍鍤饣驂嚎s空氣流用來防止分析儀器14被弄臟。
噴管12可以設(shè)置在電爐的任意位置中，這樣可以在現(xiàn)有技術(shù)中通常插入有熱電偶的同一區(qū)域內(nèi)進(jìn)行點(diǎn)測量。通過這樣操作，相同的參考點(diǎn)由通常知道使用熱電偶的操作者給出。
裝置10能夠進(jìn)行連續(xù)測量，這容易實(shí)現(xiàn)熔爐或容器的自動(dòng)化，尤其在預(yù)知了連續(xù)載荷的那些測量的情況中，可以通過參照熔池的溫度進(jìn)程來調(diào)節(jié)加載速度。
一般來說，用于不連續(xù)和連續(xù)測量在熔爐或容器中的熔融金屬溫度以便其生產(chǎn)和處理的方法包括通過噴吹惰性氣體在爐渣的表面層中形成一開口，以便使得該熔融鋼水呈現(xiàn)給熔煉分析儀器以進(jìn)行遠(yuǎn)程測量。
從上面參照附圖所述的內(nèi)容中可以清楚了解用于不連續(xù)和連續(xù)測量在熔爐或容器中的熔融金屬溫度以便其生產(chǎn)和處理的裝置和方法是如何非常有用和有優(yōu)勢的。在說明的導(dǎo)言部分所提到的目的因此可以實(shí)現(xiàn)。
當(dāng)然，正如材料可以不同一樣，一種用于不連續(xù)和連續(xù)測量在熔爐或容器中的熔融金屬溫度以便其生產(chǎn)和處理的裝置的形狀也可以與非限定性的實(shí)施例中附圖所示的不同。
因此保護(hù)范圍由所附權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求
1.一種用于連續(xù)測量在熔爐或容器中的熔融金屬溫度以便其生產(chǎn)和處理的裝置(10)，其特征在于，它包括設(shè)在噴管(12)中的一熔煉分析儀器(14)，所述噴管將惰性氣體和/或高壓壓縮空氣噴吹到熔爐或容器(20)的金屬爐渣(18)表面上。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置(10)，其特征在于，所述惰性氣體流和/或壓縮空氣流由所述噴管(12)吹出的燃料和燃燒劑實(shí)現(xiàn)的覆蓋火焰保護(hù)。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置(10)，其特征在于，所述惰性氣體是氬氣。
4.如權(quán)利要求1所述的裝置(10)，其特征在于，所述熔煉分析儀器(14)具有一光頭或高溫計(jì)。
5.如權(quán)利要求1所述的裝置(10)，其特征在于，將所述噴管(12)插入在所述熔爐或容器(20)的耐火包層(13)中，所述噴管(12)的一個(gè)端部設(shè)置在熔爐或容器(20)中的金屬爐渣(18)的高度處，并且相對于熔爐或容器(20)自身的垂直側(cè)面成45°角。
6.如權(quán)利要求1所述的裝置(10)，其特征在于，它還包括一管狀結(jié)構(gòu)(11)，所述熔煉分析儀器(14)通過一支撐件(15)插入在其中。
7.如權(quán)利要求1所述的裝置(10)，其特征在于，所述儀器(14)通過光導(dǎo)纖維(16)與外界連接。
8.如權(quán)利要求7所述的裝置(10)，其特征在于，所述光導(dǎo)纖維(16)是涂覆有由不銹鋼制成的柔性護(hù)套的單模纖維。
9.如權(quán)利要求2所述的裝置(10)，其特征在于，所述燃料是甲烷，而所述燃燒劑是氧。
10.如權(quán)利要求6所述的裝置(10)，其特征在于，在所述管狀結(jié)構(gòu)(11)中，在熔煉分析儀器(14)前面安裝一收斂和發(fā)散噴嘴(22)。
11.如權(quán)利要求4所述的裝置(10)，其特征在于，所述高溫計(jì)是二色的。
12.如權(quán)利要求7所述的裝置(10)，其特征在于，所述光導(dǎo)纖維(16)橫穿過噴管(12)的整個(gè)長度，并且將信號傳送給用于顯現(xiàn)實(shí)時(shí)溫度的裝置。
13.一種用于不連續(xù)和連續(xù)測量在熔爐或容器中的熔融金屬溫度以便其生產(chǎn)和處理的方法，其特征在于，它設(shè)想將惰性氣體連續(xù)噴吹到所述電爐的鋼渣的表面層上，以便在所述爐渣上形成一開口，通過所述開口使所述熔融金屬呈現(xiàn)給熔煉分析儀器以便進(jìn)行遠(yuǎn)程測量。
全文摘要
一種用于連續(xù)測量在熔爐或容器中的熔融金屬溫度以便其生產(chǎn)和處理的裝置(10)，包括一設(shè)置在噴管(12)中的熔煉分析儀器(14)，所述噴管(12)將惰性氣體和/或高壓壓縮空氣噴吹至熔爐或容器(20)的金屬爐渣(18)的表面上。
文檔編號G01J5/60GK1578901SQ02821452
公開日2005年2月9日 申請日期2002年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2001年10月30日
發(fā)明者弗朗切斯科·梅莫利, 沃爾克溫·W·科斯特爾 申請人:國際技術(shù)公司及國際技術(shù)公開有限公司