BRPI0500379B1

BRPI0500379B1 - dispositivo e método para medir temperatura de metais em fusão

Info

Publication number: BRPI0500379B1
Application number: BRPI0500379A
Authority: BR
Inventors: C Coleman Thomas Jr
Original assignee: Heraeus Electro Nite Int
Priority date: 2004-02-11
Filing date: 2005-02-10
Publication date: 2017-06-06
Also published as: DE502005003407D1; JP5188562B2; ATE390620T1; CA2491869A1; ES2300879T3; CA2491869C; JP5188603B2; EP1564536A1; AU2005200298B2; JP4829505B2; EP1564536B1; US20050175065A1; KR20060041713A; CN1699938A; JP2011022165A; BRPI0500379A; US6964516B2; JP2011169917A; UA82673C2; AU2005200298A1

Abstract

"dispositivo e método para medir temperatura de metais em fusão". a presente invenção refere-se a um dispositivo para medir a temperatura de metais em fusão com uma fibra ótica. a fibra ótica é conectada diretamente ou indiretamente a um instrumento de medição e é presa por um transportador. a extremidade de imersão da fibra é alimentada através de um corpo que pode ser consumido na fusão do metal. o corpo consumível exibe uma taxa de consumo de no máximo 10 cm/min, e a taxa de consumo é aproximadamente igual a ou maior do que a taxa em que a estrutura da fibra ótica é destruída.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "DISPOSITIVO E MÉTODO PARA MEDIR TEMPERATURA DE METAIS EM FUSÃO".

Antecedentes da Invenção [001] A invenção refere-se a um dispositivo para medir a temperatura de metais em fusão com uma fibra ótica, que é conectada diretamente ou indiretamente a um instrumento de medição e que é preso por um transportador, A extremidade de imersão da vibra é guiada por um corpo que pode ser consumido na fusão. A invenção é adicionalmente dirigida a um método para medição a temperatura de metais em fusão com uma fibra ótica, que é conectada diretamente ou indiretamente a um instrumento de medição e opcionalmente a um detector e que é preso por um transportador.

[002] Tais dispositivos são conhecidos, por exemplo, do pedido de patente publicado europeu EP 655 613 Al No dispositivo descrito, a fibra ótica tem um revestimento de aço inoxidável protetor consistindo em diversas camadas. O revestimento de aço inoxidável protetor se dissolve em uma razão de 1 para 10 cm por segundo e, por conseguinte, depois de um tempo rei ativa mente curto, o revestimento de aço inoxidável protetor não mais fornecer proteção ótima para a fibra ótica. O revestimento de aço inoxidável protetor contém, entre outras coisas, partículas com um ponto de fusão maior do que a temperatura do metal em fusão a ser medida.

[003] Dispositivos similares são conhecidos dos pedidos de patente japoneses publicados JP 03-126500 ou JP 03-284709. Além disso, a literatura fornece numerosas referências para o uso de fibras óticas em geral para medições de metais em fusão.

Breve Sumário da Invenção [004] Um objeto da presente invenção é aperfeiçoar os dispositivos conhecidos e particularmente a proteção de fibras óticas. Um obje- to adicional da invenção é fornecer um método para medir a temperatura de metais em fusão com uma fibra ótica.

[005] Os objetos acima são obtidos em um dispositivo para medir a temperatura em uma fusão de metal, em que o dispositivo compreende uma fibra ótica conectada diretamente ou indiretamente a um instrumento de medição e preso por transportador. De acordo com a invenção, a fibra ótica tem uma extremidade de imersão que é guiada através de um corpo consumível por fusão, em que o corpo consumí-vel exibe uma taxa em consumo na fusão de quase 10 cm/min e em que a taxa de consumo é aproximadamente igual a ou maior do que a taxa em que a fibra ótica é destruída.

[006] Porque o corpo tem uma taxa de consumo no máximo de 10 cm por minuto e a taxa de consumo é aproximadamente igual ou maior do que a taxa em que a estrutura da fibra ótica é destruída, é garantido, por um lado, que durante a medição, uma superfície livre da fibra ótica não-destruída esteja sempre exposta e disponível para medição e, por outro lado, a fibra ótica esteja suficientemente protegida ao longo do seu comprimento. A destruição da estrutura da fibra começa inevitavelmente na extremidade de imersão da fibra e continua na direção axial, uma vez que a fibra é exposta a condições que des-troem a estrutura (alta temperatura, agressividade da fusão de metal, etc.). Por conseguinte, pelo fato do corpo que circunda a fibra ser gradualmente destruído, também iniciando de sua extremidade de imersão, uma nova região de superfície da fibra está sempre em contato com o metal em fusão a fim de receber no sentido de um radiador negro e para transmitir a radiação para determinação da temperatura. Vantajosamente, a taxa de consumo do corpo consumível é no máximo de 1 cm por minuto. Aqui, a taxa de consumo é baseada em uma faixa de temperatura de cerca de 600°C a 1700°C e particularmente de cerca de 1400°C a 1700°C e é uma propriedade do corpo consumível que depende, entre outras coisas, do material e da estrutura do corpo (por exemplo, a aglutinação do material).

[007] É vantajoso se o corpo consumível tem um ponto de fusão maior do que do ferro (ou aço, ou ferro fundido) e é também insolúvel em ferro em fusão (ou aço em fusão, ou ferro fundido em fusão). Em particular, é vantajoso se o corpo é feito de pelo menos um material do grupo de areia de moldagem, cimento refratário, e cinza muito fina aglutinada. O material pode ser ligado por meio de um agente de ligação. Areia de moldagem, cimento refratário, e cinza muito fina aglutinada são particularmente adequados para metais em fusão na faixa de temperatura de cerca de 600°C a 1700°C. Primeiro, tais materiais são muito resistentes ao calor. Os corpos formados desses materiais se dissolvem no metal em fusão essencialmente através de erosão, que dissolve as conexões entre as partículas individuais do material. Esse processo procede essencialmente iniciando da extremidade de imersão na direção do eixo longitudinal, desse modo na direção do eixo da fibra ótica. A fibra é vantajosamente feita de vidro de quartzo.

[008] É conveniente se a fibra for circundada diretamente por um tubo de metal, particularmente por um tubo de aço. Além do mais, pode ser vantajoso se a fibra ótica for conectada diretamente a um detector, em que o detector pode estar disposto no corpo consumível.

[009] Em uma forma vantajosa um sensor de consumo é disposto no corpo consumível, a fim de fornecer controle sobre a funcionalidade geral do dispositivo, especialmente para medições de longo termo. Estabilizadores mecânicos, que aperfeiçoam um consumo controlado, podem vantajosamente ser dispostos no corpo consumível. Em uma modalidade vantajosa, o corpo consumível é destacadamente disposto em uma extremidade do transportador, de modo que ele pode ser trocado sem reduzir a funcionalidade em si de todo o dispositivo. Linhas de sinal elétrico e/ou ótico são convenientemente conectadas no corpo consumível através de contatos elétricos e/ou óticos para uma peça de contato (conector) no transportador, a fim de também obter aqui uma co nexão de sta c á vel.

[0010] Em particular, é vantajoso se a fibra ótica por formada como uma fibra contínua e adicionalmente se ela pode ser de maneira móvel disposta dentro do transportador e/ou do corpo consumível. As partes consumidas da fibra podem então ser repostas simplesmente através de alimentação contínua de fibra através do transportador e do corpo consumível.

[0011] O método de acordo com a invenção é caracterizado em que a extremidade de imersão da fibra guiada através de um corpo consumível, que pode ser consumida na massa em fusão e que está presa no transportador, é imersa junto com pelo menos uma parte do corpo consumível uma vez ou diversas vezes no metal em fusão, já que o corpo consumível é removido do transportador depois de pelo menos consumo parcial e é reposto por um outro corpo consumível, e que a fibra é continuamente alimentada através desse corpo. Esse método aumenta a vida útil do dispositivo significantemente e permite medições por um período de tempo mais longo sem interrupção, visto que o corpo consumível não tem que ser reposto.

Breve Descrição das Diversas Vistas dos Desenhos [0012] O resumo já mencionado, bem como a seguinte descrição detalhada da invenção, serão melhor entendidos quando lidos em conjunto com os desenhos em anexo. Para o propósito ilustrar a invenção, são mostrados nos desenhos modalidades que são presentemente preferidas. Deve ser entendido, no entanto, que a invenção não é limitada aos arranjos e auxílios precisos. Nos desenhos: [0013] A Figura 1 é uma representação esquemãtica de um dispositivo de acordo com uma primeira modalidade da invenção;

[0014] A Figura 2 é uma representação esquemática de um dispo- sitivo de acordo com uma segunda modalidade da invenção;

[0015] A Figura 3 é uma representação esquemática de um dispositivo de acordo com uma terceira modalidade da invenção;

Descrição Detalhada da Invenção [0016] O corpo consumível 1 mostrado na Figura 1 é essencialmente formado» por exemplo» de partículas de areia de moldagem, cimento inorgânico, ou cinza muito fina» em que a aglutinação das partículas é realizada por pressão ou pelo uso de agentes de ligação, O corpo 1, ao longo de cujo eixo longitudinal a fibra ótica 2 está localizada, é imerso em um metal em fusão para medição. Aqui» a extremidade 3 da fibra ótica 2 recebe sinais de medição na forma de radiação ótica, da qual a temperatura da fusão de metal é calculada de uma forma conhecida.

[0017] Um revestimento resistente a abrasão pode ser aplicado na superfície do corpo 1 para proteger o corpo 1 durante o manuseio, especialmente fora do metal em fusão, Dentro do metal em fusão o corpo consumível 1 se dissolve lentamente, iniciando da ponta de imersão (adjacente à extremidade de fibra 3), de modo que a aglutinação entre as partículas do corpo 1 interrompe lentamente. O processo começa na ponta de imersão, porque essa é a primeira parte exposta ao metal em fusão, e então contínua na direção axial. Aqui, a fibra 2 disposta no corpo 1 é progressivamente exposta de modo que adicional mente partes da superfície da fibra 2 são expostas ao metal em fusão e recebem irradiação.

[0018] Incorporados no corpo estão estabilizadores 4, que estabilizam o corpo 1 e impedem destruição devido a fraturas durante o transporte ou manuseio e que promovem o consumo da ponta de imersão. Um tubo de metal 5, que serve primeiro como um sensor de consumo para o corpo 1, porque gera um sinal elétrico em contato com a fusão de metal (dessa maneira quando o corpo é destruído a esse ponto), é introduzido na extremidade do corpo 1 oposto da extremidade de imersão. Segundo, o tubo de metal 5 serve como o portador para o corpo 1. Para esse propósito, o tubo de metal 5 é fixado em um tubo transportador 6 feito de metal. Uma lança padrão 7, que permite o manuseio do dispositivo, é inserida nesse tubo transportador 6.

[0019] Além disso, a lança padrão 7 serve para contatar as linhas condutoras que vêm do corpo 1 e para a transmissão de sinal. Na modalidade mostrada na Figura 1, essa é uma linha de sinal elétrico. Para esse propósito, um detector 8 é disposto dentro do tubo de metal 5, que recebe o sinal ótico que vem da fibra 2, e o converte em um sinal elétrico, que é então transmitido com a ajuda de linhas condutoras 9. As linhas condutoras são conectadas à peça de contato elétrico 10 para conexão com contatos correspondentes dispostos na lança padrão 7, de modo que os sinais podem ser transmitidos a dispositivos de avaliação elétrica, por exemplo. Um dispositivo de calibração 11, que pode comparar os sinais com valores padrões predeterminados, é disposto no tubo de metal 5. Dessa forma, por exemplo, mudanças de comprimento da fibra ótica 2 que ocorrem durante longo termo de uso podem ser detectadas e perdas de sinal resultantes podem ser equali-zadas.

[0020] A Figura 2 mostra uma segunda modalidade da invenção. Em contraste à Figura 1, para a qual os sinais óticos já estão convertidos em sinais elétricos em ou no corpo 1 e então transmitidos, o dispositivo de acordo com a Figura 2 permite a transmissão de sinais óticos. Aqui, um conector ótico 12 é disposto no tubo de metal 5. Esse conector permite o acoplamento do sinal ótico a um bloco de contato ótico 13, em que uma outra fibra ótica 14 recebe os sinais que vêm do metal em fusão e transmite-os a um dispositivo de medição estacionário (não-mostrado), onde eles são convertidos em sinais elétricos. O bloco de contato ótico 13 pode ser plugado no tubo de metal 5. Em ambas as modalidades, depois de consumo suficiente, o corpo con-sumível 1 pode ser trocado por tensionamento dele através da lança padrão 7 e então substituindo-o por um novo corpo 1.

[0021] Embora a fibra ótica 2 nas modalidades mostradas nas Figuras 1 e 2 esteja disposta rigidamente no corpo 1, a Figura 3 mostra uma modalidade com um orifício axial 15, através do que uma fibra ótica 2 é guiada e pode ser alimentada continuamente. Para esse propósito, um conector mecânico 16 (por exemplo um tubo de metal) é disposto na extremidade do corpo 1 em oposição à extremidade de imersão. Um bloco de contato 17 disposto na lança padrão 7 pode ser pressionada nesse conector 16. Para melhor direção da fibra ótica 2, uma transição conformada em funil é fornecida do conector mecânico 16 para o orifício 15. Essa transição permite melhor inserção da fibra ótica 2 no orifício 15. Dentro do bloco de contato 17 um sistema de direção de fibra é disposto de uma maneira conhecida por si. Um tal arranjo permite que uma assim chamada fibra sem fim ou contínua seja constantemente alimentada de acordo com seu consumo, o que garante uma certa independência do uso da fibra ótica 2 do consumo do corpo 1. Isso pode levar a uma funcionalidade aperfeiçoada e duradoura por mais tempo do dispositivo de medição.

[0022] Obviamente um dispositivo de calibração (não-mostrado) pode também ser fornecido nas modalidades de acordo com as Figuras 2 e 3. Isso é então montado na outra extremidade da fibra ótica 2, desse modo usualmente nas partes estacionárias do todo o dispositivo de medição.

[0023] Será apreciado por aqueles versados na técnica que mudanças podem ser feitas às modalidades descritas acima sem se desviar do seu amplo conceito inventivo. É entendido, por conseguinte, que essa invenção não é limitada às modalidades particulares descri- tas, mas é pretendido cobrir modificações dentro do espírito e escopo da presente invenção como definido pelas reivindicações em anexo.

REIVINDICAÇÕES

Claims

1. Dispositivo para medir temperatura de metais em fusão, compreendendo uma fibra ótica (2) conectada diretamente ou indiretamente a um instrumento de medição e presa por um transportador (6), a fibra ótica (2) tendo uma extremidade de imersão que é guiada através de um corpo consumível por fusão (1), onde o corpo consumí-vel (1) exibe uma taxa de consumo na fusão de no máximo de 10 cm/min e onde a taxa de consumo é aproximadamente igual ou maior do que uma taxa em que a fibra ótica (2) é destruída, caracterizado pelo fato de que um sensor de consumo é disposto no corpo consumível (1), sendo que as partes imersas da fibra ótica (2) e do corpo consumível (1) são destruídas.

2. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o corpo (1) exibe uma taxa de consumo de no máximo 1 cm/min.

3. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o corpo consumível (1) tem um ponto de fusão maior do que o ferro e é insolúvel em ferro em fusão.

4. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato que o corpo consumível (1) compreende pelo menos um material selecionado do grupo consistindo na areia de moldagem, cimento refratário, e cinza muito fina aglutinada.

5. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a fibra (2) compreende vidro de quartzo.

6. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a fibra (2) é pelo menos parcialmente circundada por um tubo de metal.

7. Dispositivo de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o tubo é um tubo de aço.

8. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracteriza- do pelo fato de que a fibra (2) é conectada a um detector (8).

9. Dispositivo de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o detector (8) é disposto no corpo consumível (1).

10. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os estabilizadores mecânicos (4) são dispostos no corpo consumível (1).

11. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o corpo consumível (1) é de modo destacável disposto em uma extremidade do transportador (6).

12. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as linhas de sinal elétrico e/ou ótico no corpo consumível (1) são conectadas pelos contatos elétricos e/ou óticos a um conector (10) no transportador (6).

13. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a fibra ótica (2) compreende uma fibra sem fim.

14. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a fibra ótica (2) é de maneira móvel disposta no transportador (16) e/ou no corpo consumível (1).

15. Método para medir temperatura de metais em fusão, com um dispositivo como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 14, uma fibra ótica (2), conectada diretamente ou indiretamente a um instrumento de medição e presa por um transportador (6), sendo que uma extremidade de imersão da fibra (2) é guiada através de um corpo consumível por fusão (1) presa no transportador (6), caracterizado pelo fato de que o método compreende imergir a extremidade de imersão da fibra (2) junto com pelo menos uma parte de um primeiro corpo consumível (1) pelo menos uma vez na fusão de metal, destacando o primeiro corpo consumível (1) depois de pelo menos consumo parcial do transportador (6), e reposição do primeiro corpo consumível (1) por um segundo corpo consumível (1), e continuamente alimentar a fibra (2) através do segundo corpo (1).