纖穿過外管和氣體塞定位在外管和氣體塞內(nèi)部
[0067]-在重新卷起未使用的光纖時(shí)，將用過的外管和氣體塞推出到EAF中
[0068]-具有近立即減速的+2000mm/s進(jìn)給的能力
[0069]-以不同的速度將光纖和外管插入到EAF中
[0070]-可反轉(zhuǎn)的以及獨(dú)立可反轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)能力(在相反方向上移動(dòng))。
[0071]-用于解開以及重新卷起光纖的動(dòng)量補(bǔ)償致動(dòng)器
[0072]-用于溫度以及熔槽液位檢測(cè)的遠(yuǎn)程儀器。
[0073]US5585914認(rèn)識(shí)到間歇的光纖進(jìn)給提供間歇的溫度。當(dāng)按需溫度的可用性足以引導(dǎo)冶金過程時(shí)，則對(duì)于連續(xù)溫度的要求變得不受用于此類數(shù)據(jù)的技術(shù)需求支持。
[0074]在以上公開內(nèi)容中，描述了持續(xù)1s的10mm/s的進(jìn)給(具有20s空閑時(shí)間)將足以用于LD過程。在空閑時(shí)間期間，必須振動(dòng)光纖以便防止外護(hù)套焊接到注口上。在進(jìn)給以及等待時(shí)間兩者期間，氣體穿過注口吹洗，所述注口的直徑由外光纖護(hù)套的外徑固定在1.8mm與4.2mm之間。通過此注口流動(dòng)由一系列橡膠塞所含有的經(jīng)吹洗氣體，橡膠塞容納在供應(yīng)有油的外殼中。
[0075]EP 0802401 Al還提供了利用光纖獲得2到3s持續(xù)時(shí)間的按需溫度讀取，光纖通過經(jīng)氣體吹洗的導(dǎo)管或用于保護(hù)光纖的延伸(但未浸入)部分的目的的“延伸構(gòu)件”進(jìn)給。這些外管都不是自耗的。配備浸入機(jī)器以切斷光纖的失透部分，從而每4到5次浸入后呈現(xiàn)新的表面。
[0076]JP-B-3351120公開了具有另外的自耗式外金屬管的連續(xù)地進(jìn)給的覆蓋有金屬的光纖，所述兩者同時(shí)進(jìn)給到金屬中。還描述了進(jìn)給機(jī)器。JP-B-3351120的自耗式保護(hù)管連續(xù)地存在于光纖外部，就如同它是光纖的組成部分。此發(fā)明利用單獨(dú)的且不同于光纖的一次性外管。人們不能在不同時(shí)進(jìn)給光纖的情況下進(jìn)給JP-B-3351120的外金屬管。另外的外金屬管與光纖的分離在此發(fā)明中是不同的。還提供了對(duì)其它問題的解決方案。盡管EP0802401 Al認(rèn)識(shí)到需要延伸管或?qū)Ч芤暂o助浸入光纖，但是導(dǎo)管不完全延伸到金屬表面。導(dǎo)管是不可浸入的且不是一次性的，并且因?yàn)檫@一點(diǎn)光纖不會(huì)完全安全。
[0077]在實(shí)踐中我們可以像處理注口一樣來處理導(dǎo)管，且兩者均存在阻塞的問題。實(shí)際上，所描述的注口以及導(dǎo)管兩者具有另外的機(jī)構(gòu)來避免它們的孔口因材料進(jìn)入而阻塞?，F(xiàn)有技術(shù)清楚地認(rèn)識(shí)到吹洗氣體防止熔渣/鋼進(jìn)入進(jìn)給光纖所通過的注口的重要性。由于這些注口不是一次性的，所以用于密封在導(dǎo)管與浸入端之間的吹洗氣體的方法是典型的用油永久性密封。
[0078]在本發(fā)明中，具有至少一個(gè)(優(yōu)選地，一次性)氣體塞的一次性外管提供良好的容納系統(tǒng)。此系統(tǒng)可以使用已經(jīng)存在于外管中(在第一塞后方，或優(yōu)選地在兩個(gè)塞之間)的氣體的熱膨脹，而不是添加外部吹洗氣體，由此解決了在現(xiàn)有技術(shù)中固有的吹洗氣體供應(yīng)的問題。在EP 0802401 Al中，導(dǎo)管或延伸管不接觸金屬。所述導(dǎo)管或延伸管的開放端在經(jīng)加熱氣體膨脹期間無法提供增壓。在US 5585914的永久封閉空間中，一旦氣體已經(jīng)膨脹，所述導(dǎo)管或延伸管就不可能再提供位移以用于金屬進(jìn)入。在JP-B-3351120中，在外管與光纖之間的空間是有限長(zhǎng)的，并且由于氣體的可壓縮性而無法用以在浸入端處提供氣體的經(jīng)加熱膨脹。自動(dòng)吹洗的外管的唯一性只有在外管的一次性的概念的情況下才可能。本發(fā)明的此特征在全部現(xiàn)有技術(shù)之中是唯一的。這并不是顯而易見的，因?yàn)楝F(xiàn)有技術(shù)解決與維持來自連續(xù)進(jìn)給的光纖的連續(xù)測(cè)量有關(guān)的問題。
【附圖說明】
[0079]在下文中借助于實(shí)例描述本發(fā)明。
[0080]圖1示出現(xiàn)有技術(shù)的自耗光纖；
[0081]圖2a示出具有導(dǎo)管的涂覆有金屬的光纖的前沿段；
[0082]圖2b示出具有導(dǎo)管的涂覆有金屬的光纖的替代前沿段；
[0083]圖2c示出涂覆有金屬的光纖的另一替代前沿段；
[0084]圖3示出具有經(jīng)修改的導(dǎo)管的涂覆有金屬的光纖的前沿段；
[0085]圖4a示出在浸入光纖之前的浸入裝置；
[0086]圖4b示出在浸入光纖之后的浸入裝置；
[0087]圖4c示出根據(jù)圖3b的浸入裝置，其具有不同的熔化容器，例如熔融金屬盛桶或中間包；以及
[0088]圖5示出外導(dǎo)管的浸入端以及光纖的浸入端兩者在浸入期間的位置的視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0089]下文中借助于實(shí)例描述本發(fā)明的裝置。圖1示出通常用于液體金屬的測(cè)量的現(xiàn)有技術(shù)自耗光纖10，其包括光纖、覆蓋光纖的塑料護(hù)套以及覆蓋塑料護(hù)套的表面的保護(hù)性金屬管。光纖10通常是由石英玻璃制成的漸變折射率多模光纖，具有直徑為62.5 μπι的內(nèi)芯11以及直徑為125 μπι的覆蓋有聚酰亞胺或類似材料13的外包層12。保護(hù)性金屬管14通常是1.32mm外徑(OD)以及0.127mm壁厚的不銹鋼管。盡管覆蓋有金屬的光纖是優(yōu)選的，但是其中保護(hù)性金屬管14和/或材料13由單個(gè)塑料材料替換的其它實(shí)施例也包括在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
[0090]圖2a示出涂覆有金屬的光纖10的前沿段10’，其從線軸20穿過第一氣體保持彈性塞32 (也稱為塞)進(jìn)給，第一氣體保持彈性塞32附裝在一次性外導(dǎo)管40 (也稱為導(dǎo)管)上。第一氣體保持彈性塞32靠近一次性外導(dǎo)管40的浸入端50。
[0091]圖2b示出涂覆有金屬的光纖10的前沿段10’，其從線軸20穿過第二氣體保持彈性塞30 (也稱為塞)進(jìn)給，第二氣體保持彈性塞30附裝在一次性外導(dǎo)管40的與浸入端50相反的端部上。第一氣體保持彈性塞32靠近一次性外導(dǎo)管40的浸入端50。
[0092]光纖10和一次性外導(dǎo)管40不是相互固定的，而是可以獨(dú)立于彼此而移動(dòng)，且因此可以在不同的速度下獨(dú)立地插入穿過熔渣層51并進(jìn)入到熔槽52中，同時(shí)在第二氣體保持彈性塞30與第一氣體保持彈性塞32之間保持氣體體積31。一次性外導(dǎo)管40優(yōu)選地是具有0.8到Imm的壁厚的低碳鋼，但是可以選自多種金屬材料以及陶瓷和玻璃、卡紙板以及塑料或各種材料的組合。在一次性外導(dǎo)管40選自與熔槽反應(yīng)的材料的情況下，可取的是按以下方式來制備浸入部分50:通過應(yīng)用本領(lǐng)域中已知的用于減小飛濺的材料的涂層或覆蓋物，來使得浸入部分50不把熔融金屬飛濺在一次性外導(dǎo)管40的內(nèi)側(cè)上。
[0093]如果將不具有第二氣體保持彈性塞30的末端開放的一次性外導(dǎo)管40穿過熔渣層51浸入到鋼水中，會(huì)導(dǎo)致熔渣以及鋼水進(jìn)入到一次性外導(dǎo)管40中。精煉過程產(chǎn)生的熔渣含有大量氧化物，例如容易吸附到光纖結(jié)構(gòu)中的鐵氧化物。穿過含有熔渣和鋼水的一次性外導(dǎo)管40進(jìn)給的光纖10會(huì)在到達(dá)一次性外導(dǎo)管40的開放末端之前被損壞。對(duì)于2m長(zhǎng)的具有30cm浸入深度且兩端開放的優(yōu)選的一次性外導(dǎo)管40來說，熔融材料在一次性外導(dǎo)管40內(nèi)會(huì)上涌到高達(dá)30cm。在末端封閉的一次性外導(dǎo)管40的情況下，上涌將為大約16cm。這是忽略了被封住的空氣的氣體膨脹(被封住的空氣由于其溫度升高將經(jīng)歷膨脹)計(jì)算出來的。測(cè)試表明，通過減小在一次性外導(dǎo)管40的內(nèi)徑與光纖10的保護(hù)性金屬管14的外徑之間的氣隙，可以將鋼水進(jìn)入減到最少。非常優(yōu)選的是將此氣隙減到最小，然而，實(shí)際上對(duì)于具有1mm的內(nèi)徑的一次性外導(dǎo)管40來說，此氣隙應(yīng)小于2mm2，優(yōu)選小于1mm2。氣隙甚至可以被封閉。對(duì)于具有更小的內(nèi)徑的一次性外導(dǎo)管40來說，由于被封住的空氣的加熱速率更快，所以允許更大的氣隙。
[0094]本發(fā)明的優(yōu)選特征之一是:利用在附裝在一次性外導(dǎo)管40上或附裝在一次性外導(dǎo)管40內(nèi)的一對(duì)氣體保持彈性塞之間容納的一定體積的氣體的熱膨脹來避免熔體進(jìn)入。利用氣體保持彈性塞30和32以一定的密封質(zhì)量有效地密封一次性外導(dǎo)管40的浸入端和與浸入端的相反的端部，確保膨脹的氣體在浸入期間保持抵抗液態(tài)鋼的填充壓力的正壓，從而防止液態(tài)鋼進(jìn)入一次性外導(dǎo)管40。但是，在浸入時(shí)在一次性導(dǎo)管40中形成過壓的任何方案也能避免鋼水進(jìn)入，例如在最低溫度下為蒸汽狀的材料的內(nèi)部涂層，例如電鍍涂層(例如鋅)。在一次性外導(dǎo)管40中形成正壓的主要目的是:避免金屬、熔渣或其它污染物上涌和進(jìn)入到一次性外導(dǎo)管40內(nèi)，因?yàn)檫@會(huì)妨礙光纖10的自由進(jìn)給。
[0095]塞30和32具有進(jìn)給通孔，進(jìn)給通孔具有小于光纖的外徑的直徑(非操作的)，并且應(yīng)該具有適當(dāng)?shù)膹椥砸员阊a(bǔ)償由先前浸入導(dǎo)致的不理想的光纖末端。熱彈性材料山都坪(Santoprene)(山都坪是?？松梨诠?Exxon Mobile)的商標(biāo))是已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的在測(cè)量持續(xù)時(shí)間內(nèi)既保持彈性又出人意料地完整無損的一種此類材料。然而，所述材料也可以是其它材料，例如木頭或其它合適的塑料。在優(yōu)選實(shí)施例中，塞30和32和每個(gè)一次性外導(dǎo)管40一起更換。每一次更換確保適當(dāng)?shù)拿芊?，然而?0可以構(gòu)造成重復(fù)用于多個(gè)一次性外導(dǎo)管并且在維修時(shí)替換。為便于安裝，選擇圖2b、2c中在一次性外導(dǎo)管40的末端處的塞30的優(yōu)選位置。然而，將塞30放置于更靠近浸入端是同樣可接受的。圖2b中的塞30和32的設(shè)計(jì)有助于將其布置在一次性外導(dǎo)管40的末端處，塞30和32具有靠在一次性外導(dǎo)管40的末端上的唇邊。塞30和32還可以采用其它構(gòu)造，并且可以具有模制或壓制在塞30和32的外表面上的結(jié)構(gòu)以便有助于通過突片或粘合劑將塞30和32固定到一次性外導(dǎo)管40上。塞32的具體實(shí)施例應(yīng)反映易于置放、定位以及固定其位置而不偏離塞的主要目的:限制空氣從一次性外導(dǎo)管逸出，從而確保了內(nèi)壓的積聚。圖2c示出靠近一次性外導(dǎo)管40的浸入端的第一氣體保持彈性塞32的可選位置。在此實(shí)施例中，在一次性外導(dǎo)管40的浸入端與光纖10從第一氣體保持彈性塞32離開的位置之間的優(yōu)選距離不超過一次性外導(dǎo)管40的內(nèi)徑的5倍。在第一氣體保持彈性塞32的與浸入端相反的一側(cè)，第一氣體保持彈性塞32的內(nèi)部輪廓朝向一次性外導(dǎo)管40的內(nèi)壁形成錐形，使得第一氣體保持彈性塞32在其末端處的厚度不超過光纖直徑的三分之一，由此保證在進(jìn)給期間能夠朝向浸入端一致地引導(dǎo)光纖10。第一氣體保持彈性塞32還可