CN100416242C - 用于不连续和连续测量在熔炉或容器中的熔融金属温度以便其生产或处理的装置和方法 - Google Patents
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Abstract
一种用于连续测量在熔炉或容器中的熔融金属温度以便其生产和处理的装置(10)，包括一设置在喷管(12)中的熔炼分析仪器(14)，所述喷管(12)将惰性气体和/或高压压缩空气喷吹至熔炉或容器(20)的金属炉渣(18)的表面上。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于连续测量在熔炉或容器中的熔融金属温度以便其生产和处理的装置。
本发明还涉及一种连续测量这种温度的方法。
背景技术
在电炉炼钢中，检测在熔炉或容器中的熔融钢熔池的温度特别重要。
而且，过去经常试图开发出能够提供连续的熔融金属温度值且不会改变生产或处理过程的技术。
现在，大多数钢厂通过手动或由操作者通常所知的自动机械系统来将一由可降解外壳保护的热电偶沉入在液体中。
显然对于每个单独测量而言，必须改变所述外壳，因此不能连续地读出温度。
德国专利申请DE-1408873公开了一种将热电偶插入到具有水冷系统的耐火材料中的方法。这种方法存在热电偶持续时间和由于电偶需要高度冷却而导致的测量精度等问题。
Voest Alpine公司的美国专利006071466其发明目的在于测量熔池温度，并且以读取由熔池底部所发射的电磁波数据为基础。
从中喷出惰性气体的热风管布置在底部上。该气体在熔池底部上形成由甲烷和氮气流以及随后的裂化反应维持的气泡。
一光学仪器读取所述气泡周围的液体温度。但是这一方法由于明显容易堵塞而受到阻止。另外Voest Alpine公司的美国专利6172367还提出了另一种装置，但是基于相同的流体动力学原理。
在该情况中，将热风管设置在侧面上，但是仍然位于钢的流体静液压头下面。
这样就获得了更好的精度，由钢发射出的电磁波束沿着与仪器轴线平行的方向分布，从而消除了斜波的干扰。
然而，该装置也存在由于难以保持气泡而导致的堵塞问题。确实，甲烷和氮气束以及随后的裂化反应往往不足以维持气泡。
这最后两个系统的问题都是：它们都位于流体静液压头之下，在那里周围条件是比较恶劣的。
此外，存在一种由Tech-Plus公司开发的被称为“ENDO-GLAS”的系统，该系统使用了一种设置在用来吹出惰性气体的水冷的喷管内部的光阅读器。该系统还配备有一操纵器，该操纵器将喷管插入在熔炉内部。通常它位于熔炉上方，并且能够调整入口角度。
该系统与前面两个一样不是固定的，因此对于每一次测量，都需要等喷管全部进入熔炉。
缺点也与热电偶操纵器的类似，也就是它不能连续测量。实际上，尽管受到冷却，但喷管不能总保持在熔炉内部。
发明内容
本发明的大体目的在于提供一种用于不连续和连续测量在熔炉或容器中的熔融金属温度以便其生产和处理的装置和方法，从而能够精确可靠地测量出熔池温度。
本发明的另一个目的在于，按照一种极其简单、经济且特殊功能的方式来克服上述现有技术中的缺点。
鉴于上述目的，根据本发明，已经想到实现一种用于连续测量在熔炉或容器中的熔融金属温度以便其生产和处理的装置和显示方法。
根据本发明，提供一种用于连续测量在熔炉或容器中的熔融金属温度以便生产和处理的装置，所述装置包括：设在喷管中的一熔炼分析仪器，所述喷管将惰性气体和/或高压压缩空气喷吹到熔炉或容器的金属炉渣表面上；其特征在于，该装置还包括一在所述喷管内的管状结构，所述熔炼分析仪器通过一支撑件插入在其中，以及一收敛和发散喷嘴安装在所述管状结构中且在熔炼分析仪器的前面，用于喷吹致密惰性气体超音速射流。
根据本发明，提供一种用于不连续和连续测量在熔炉或容器中的熔融金属温度以便生产和处理的方法，其特征在于，它包括以下步骤：通过安装在管状结构顶部且在熔炼分析仪器前面的收敛和发散喷嘴将致密惰性气体超音速射流连续喷吹到电炉的钢渣的表面层上，惰性气体的连续喷吹在炉渣中形成一开口，通过所述开口使所述熔融金属呈现给所述熔炼分析仪器以及进行远程测量并且包括以下步骤：喷吹超音速射流用于防止在没有进行测量时可能出现的堵塞。
通过参照附图阅读下面说明书将更加了解本发明的结构和功能特征，所述附图显示出根据本发明新颖原理所实现的用于不连续和连续测量在熔炉或容器中的熔融金属温度以便其生产和处理的装置。
附图说明
图1显示出根据美国专利006071466所披露的技术装配有连续测量熔融钢水温度装置的熔炉或容器的剖面图。
图2显示出根据欧洲专利申请EP0947587所披露的配有喷管的熔炉或容器的剖面图，其中插入有根据本发明用于不连续和连续测量在熔炉或容器中的熔融金属温度以便其生产和处理的装置；
图3是图2的测量装置的各个部件的分解轴向剖视图。
具体实施方式
参照这些附图，用于不连续和连续测量在熔炉或容器中的熔融金属温度以便其生产和处理的装置整个由10来表示。
在所示的实施例中，根据本发明，装置10被插入在配备有冷却或绝缘装置的管形喷管12中。
喷管12被插入到熔炉或容器20的耐热包层13中。
喷管12的冷却例如按照欧洲专利申请EP0947587所披露的一样进行，该文献给出了依据雾化水比液态水热容量大的一种冷却类型。
喷管12的一个端部设置在处于熔炉或容器20中的金属炉渣18的高度处，并且相对于熔炉20的垂直侧面成45°角。
装置10基本上包括一设置在安全且受到良好冷却的区域中的管状结构11，一熔炼分析仪器14穿过支撑件15插在其中。仪器14可以是一普通类型的高温计或一光头，并且通过光导纤维16例如涂覆有由不锈钢制成的柔性护套的单纤维与外界连接。
喷管12配备有惰性气体如氩和压缩空气的喷射器。此外，它能设想到用于燃料和燃烧剂例如甲烷和氧的喷射器。
在装置10的管状结构11顶部上，在熔炼分析仪器14前面装配有一收敛和发散的喷嘴22。
从上面参照附图所述的内容可以清楚地了解根据本发明用于不连续和连续测量在熔炉或容器中的熔融金属温度以便其生产和处理的装置的操作，并且该操作概括如下。
通过喷管12将高压惰性气体例如氩的射流喷吹到炉渣18上。该射流由于喷嘴的几何形状和可能的燃烧甲烷和氧的覆盖(covering)火焰而保持致密。
必须在惰性气体和可能的燃料的流速上进行调节以获得致密的惰性气体的超音速射流，以便穿透炉渣18并且使熔融金属的表面部分暴露出。
这样熔炼分析仪器14具有一清晰的圆锥形空间，通过它可以观测熔池表面。
高温计或光头因此能够读出熔融金属的温度。
在优选的实施例中，高温计是二色的，也就是说它能够读出两个波段的频率且因此对干扰的敏感度较低。
与分析仪器14连接的光导纤维16，横穿过喷管12的整个长度并且将信号传送至用来显示实时温度的装置。这种装置可以对不同类型材料进行校准。
当不希望进行测量时，通过压缩空气流防止产生可能的堵塞以使喷管12一直保持清洁，所述堵塞在喷管12没有下陷到金属熔池的流体静力学头部之下的情况下会产生一些问题。
对喷管12进行冷却可以使测量装置10免受熔炉或容器的高温。
可以预知的是，光头或商用类型的光导纤维16能够抵抗最高250℃左右的温度。这样的光头在任何情况下都可以被代替，且无需改变其他的部件。
在使用高温计的情况下，转炉也同样被用来显示一定测量范围的信号，例如，在750和1800℃之间，并且在1500℃以上处以±0.6％的精度以摄氏温度为单位测量出来。
一旦经过校准，熔炼分析仪器14就检测被证实是特别恒定的温度，因为如果用热电偶测量出的数值是恒值，那么装置10测量出的值也是恒值。
在优选实施例中，仪器14能够每隔10毫秒读取一次温度，并且需要指出的是无论熔炉或容器20周围的条件如何恶劣，如粉末、喷雾等，都不会对测量产生显著影响。
装置10能够与普通电子处理机相连接，所述配备有适当程序的电子处理机显示着实时测量的进程，以及进一步的信息如最大峰值和在给定一段时间内的平均值。
喷嘴22允许适当的氩气或压缩空气流用来防止分析仪器14被弄脏。
喷管12可以设置在电炉的任意位置中，这样可以在现有技术中通常插入有热电偶的同一区域内进行点测量。通过这样操作，相同的参考点由通常知道使用热电偶的操作者给出。
装置10能够进行连续测量，这容易实现熔炉或容器的自动化，尤其在预知了连续载荷的那些测量的情况中，可以通过参照熔池的温度进程来调节加载速度。
一般来说，用于不连续和连续测量在熔炉或容器中的熔融金属温度以便其生产和处理的方法包括通过喷吹惰性气体在炉渣的表面层中形成一开口，以便使得该熔融钢水呈现给熔炼分析仪器以进行远程测量。
从上面参照附图所述的内容中可以清楚了解用于不连续和连续测量在熔炉或容器中的熔融金属温度以便其生产和处理的装置和方法是如何非常有用和有优势的。在说明的导言部分所提到的目的因此可以实现。
当然，正如材料可以不同一样，一种用于不连续和连续测量在熔炉或容器中的熔融金属温度以便其生产和处理的装置的形状也可以与非限定性的实施例中附图所示的不同。
因此保护范围由所附权利要求限定。
Claims (13)
1. 一种用于连续测量在容器中的熔融金属温度以便生产和处理的装置(10)，所述装置包括：设在喷管(12)中的一熔炼分析仪器(14)，所述喷管将惰性气体和/或高压压缩空气喷吹到容器(20)的金属炉渣(18)表面上；其特征在于，该装置还包括一在所述喷管(12)内的管状结构(11)，所述熔炼分析仪器(14)通过一支撑件(15)插入在其中，以及一收敛和发散喷嘴(22)安装在所述管状结构(11)中且在熔炼分析仪器(14)的前面，用于喷吹致密惰性气体超音速射流。
2. 如权利要求1所述的装置(10)，其特征在于，所述惰性气体和/或高压压缩空气由所述喷管(12)吹出的燃料和燃烧剂实现的覆盖火焰保护。
3. 如权利要求1所述的装置(10)，其特征在于，所述惰性气体是氩气。
4. 如权利要求1所述的装置(10)，其特征在于，所述熔炼分析仪器(14)具有一光头或高温计。
5. 如权利要求1所述的装置(10)，其特征在于，将所述喷管(12)插入在所述容器(20)的耐火包层(13)中，所述喷管(12)的一个端部设置在容器(20)中的金属炉渣(18)的高度处，并且相对于容器(20)自身的垂直侧面成45°角。
6. 如权利要求1所述的装置(10)，其特征在于，所述熔炼分析仪器(14)通过光导纤维(16)与外界连接。
7. 如权利要求6所述的装置(10)，其特征在于，所述光导纤维(16)是涂覆有由不锈钢制成的柔性护套的单模纤维。
8. 如权利要求2所述的装置(10)，其特征在于，所述燃料是甲烷，而所述燃烧剂是氧。
9. 如权利要求4所述的装置(10)，其特征在于，所述高温计是二色的。
10. 如权利要求6所述的装置(10)，其特征在于，所述光导纤维(16)横穿过喷管(12)的整个长度，并且将信号传送给用于显现实时温度的装置。
11. 如权利要求1-10所述的装置，其特征在于，所述容器为熔炉。
12. 一种用于不连续和连续测量在容器中的熔融金属温度以便生产和处理的方法，其特征在于，它包括以下步骤：通过安装在管状结构顶部且在熔炼分析仪器前面的收敛和发散喷嘴将致密惰性气体超音速射流连续喷吹到电炉的钢渣的表面层上，惰性气体的连续喷吹在炉渣中形成一开口，通过所述开口使所述熔融金属呈现给所述熔炼分析仪器以及进行远程测量并且包括以下步骤：喷吹超音速射流用于防止在没有进行测量时可能出现的堵塞。
13. 如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述容器为熔炉。
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