CN101029842A - 用于确定熔渣层界面的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于确定在熔融金属之上的熔渣层的至少一个界面的装置，所述装置具有一个承载管，在所述承载管的一端安置有一个主体固定于该承载管之内的测量头，该测量头的主体的末端朝向远离所述承载管。该装置包括一个安置在该测量头内的振荡器和一个安置在该测量头外部，其末端表面前的，与该振荡器相连接的感应线圈。

Description

用于确定熔渣层界面的装置
技术领域
本发明涉及用于确定在熔融金属之上的熔渣层的至少一个界面的装置，该装置具有一个承载管，其一端安置有一个测量头，优选地，该测量头具有一个固定在该承载管中的圆柱形主体，该主体的末端表面朝向远离该承载管的方向。
背景技术
以DE 36 41 987 A1为例，可了解类似的装置。其中，在一个承载管中安置一个感应线圈，以确定钢熔体之上的熔渣的高度。由DE44 02 463 A1可知，将一个第一电磁传感器以及一个第二传感器共同用于探知熔渣的厚度。另外，由WO 98/14755可知一个用于测量熔渣厚度的传感器，其中，借助光纤来测量熔渣。根据DE31 33 182C1，借助电压变化导致的短路来确定金属池水平面。JP2003049215披露，利用两个感应线圈来确定熔渣层的厚度。由WO03/060432可知另一用于测量熔渣层厚度的设备。其中，对传感器中的易耗型电子测量部件的使用进行了介绍，来自传感器的信号以无线方式发送到分析站。由US5,182,565我们知道，还可利用微波确定熔渣厚度。
发明内容
本发明的根本目的在于实现一种改进的测量装置，利用该装置，可以对位于熔融的金属之上的熔渣层进行非常精确的测量。
本发明的目的由独立权利要求的特征来实现。优选实施例在从属权利要求中说明。在测量头中，安置有一个印制电路板(或一个电路框架，或其它设计用于容纳电子部件的设备)和一个振荡器，与该振荡器相连接的一个感应线圈被安置在测量主体的外部，其末端表面之前。因为该感应线圈至少同经适当精确调整后的下游电路一起非常精确地探测出由熔渣转换到导电的熔融金属的变化，伴有与这两种材料间的转换非常精确结合的信号变化，所以可对如熔渣和位于其下的熔融的钢之间的界面进行精确的确定。所述界面的水平面或与所述测量头的下降速度相关联，其中，时间的测量由运动最初开始直至信号发生变化，或直接根据固定在该承载管上的测量头的位置变化(位置测量)，以便无疑问地确定信号变化的时间点上感应线圈的精确位置。所述信号以传统方式通过接触片与穿过一个枪(lance)并连接到一个分析设备的信号线相连接。所述枪是传统的承载枪，用于测量的所述承载管附于该枪上并在测量过程中由该枪支持。
所述感应线圈中的信号只有在距熔融金属大约1厘米或更近时才开始变化，从而在可能的最大程度上降低了如干扰等环境影响。振荡器的振荡最初由感应线圈靠近金属所抑制，并因感应线圈浸入金属中而完全停止。一个适当的信号可作为阈值被传送，例如通过如晶体管来传送。
有利地，所述感应线圈至少在侧面上被一个附于测量头主体上的保护套所包围，其中，所述保护套可由卡纸板、陶瓷或熔凝石英制成。该感应线圈从而被保护免受熔渣的影响。该保护套的外部可由一层卡纸板、纸或其它在熔渣层内部或与之紧邻的上部的一般温度下易燃的材料包围。这样的层通过其自身的烧掉完最大程度上防止熔渣层和保护套之间的粘连。
为实现可能的最精确测量，所述保护套的直径应至多6倍于，优选地至多3倍于，最优选地至多2倍于所述感应线圈的直径。该感应线圈与振荡器之间的距离至多5厘米，优选地至多3厘米，以最小化环境的干扰。可在所述印制电路板上安置一个电阻器，在位于承载管中的测量头的末端安置接触片从而将所述测量头与一个贯穿承载管的枪电连接，其中，所述电阻器与所述接触片的至少一个接触件相连接，正如本领域技术人员所熟悉的，从而可以形成两个接触件间的相互连接，如短路，所以与所述枪相连接的所述分析设备识别出测量头具有一个用于确定界面的感应线圈，数据输出以一种适当方式进行。这保证了可以使用附有用于执行其它测量的其它已知传感器如温度传感器的标准枪。通过标准化接触片，电阻器可以保证对附于枪上的传感器类型的识别。
有利地，在测量头的主体外部，末端表面之前安置一个池接触件，所述池接触件通过承载管和连接并穿过该承载管的枪接地。由于该池接触件接触到熔渣后，短路会立刻发生(在一般情况下，熔渣层自身通常接地)，因此该池接触件还可实现对熔渣层与位于其上的气体层之间的界面的确定。由此，可以确定熔渣的上表面和下表面，从而计算出熔渣层的厚度。
更为有利地，在印制电路板上安置一个与所述振荡器相连接的A/D(模拟/数字)转换器。所述A/D转换器方便地与一个用于进一步传输测量信号的信号线相连接，其中，所述A/D转换器可以与安置在所述印制电路板上的多个接触点中之一相连接，该接触点连接到所述信号线。有利地，所述A/D转换器还具有电源线。
如果所述测量头具有与A/D转换器的电源线以及信号输出端电连接的接触片，且所述接触片与插入承载管的一个枪相连接，至少一个信号线和至少一个电源线安置于所述枪中，上述线的一端与接触片相连接而另一端与测量或分析设备相连接，则可将来自传感器的测量信号以数字信号形式进一步传输，从而很大程度上消除环境造成的电子干扰。模拟信号在此方式下的传输非常短的距离，而电源使其实现没有任何问题。
在所述保护套朝向远离所述承载管的一端，本发明建议安置一个覆盖物，优选地，所述覆盖物由在熔融钢的温度下易耗的材料制成，特别地，由纸或卡纸板制成，以便保护感应线圈免受熔渣影响。所述覆盖物燃烧进而在短时间内产生一个气体区，所述气体区在穿过熔渣层的过程中避免熔渣的附着。
根据本发明的装置，所有的电子测量部件原则上均构造为一次性用具，在一次使用后，随测量头和承载管一并处理。测量头可以承载与电子分析电路以传统方式经由接触片相连接的另外的传感器，如氧气传感器或温度传感器。
附图说明
以下结合附图对本发明的一个典型实施方式进行详细描述。
图1测量头的示意性的表示；
图2带有电路布置的测量头。
具体实施方式
图1所示的测量头1具有一个圆柱形的柄2，柄2插入承载管(未示出)直至该承载管撞击测量头1的轴环3的边缘。由此，定义的定位即为可能。感应线圈4直接安置在轴环3的前面，测量头1的外部。感应线圈4的侧面由保护套5(由卡纸板或熔凝石英制成)所包围，所述保护套5的外表面可有一层卡纸板(未示出)。保护套的直径约为感应线圈直径的两倍。
在保护套的外部末端表面安置由卡纸板制成的遮盖层16。线圈4由铜线缠绕在铁氧体磁芯6上形成，并连接到具有集成了振荡器以及模拟/数字转换器电路8的印制电路板7上。所述印制电路板7还具有一个电阻器9。所述电阻器连接到两个依次连接到接触片11的接触终端10和10’。在所述接触片上安置有一个枪，该枪的信号线连接到接触片11的接触终端，特别地，连接到所述接触终端10和10’。从而可对电阻值进行检测，以便对作为用于确定一个或多个界面的装置的测量头进行技术测量的监控。
测量头1的传统尺寸处于传统承载管直径的边界之内，感应线圈4与集成在电路8中的振荡器之间的距离仅为约2厘米，从而实际上排除了环境影响。测量头的内腔12以及所述保护套5的内部均充填水泥，因而所有的传感器技术部件均为水泥所包围、稳定和保护。感应线圈4的浸入端被约2-4毫米厚的水泥层所覆盖。
保护套5在浸入方向上的前面安置有一个池接触件13，其沿测量头1的外侧排布，并经由压制在测量头1的接触片11上的枪接地。一旦池接触件13随着装置的下降而与熔渣层接触，短路即会发生并被计算机或分析设备14(图2)探测到。装置继续下降过程中，电路8中振荡器的振荡在感应线圈4非常接近(约1厘米)熔融金属的导电表面时立刻剧烈减弱，并在装置继续下降进入熔融金属层时停止。上述减弱会被晶体管探测到，从而将一个相应的电压波动与熔渣-熔融金属界面关联起来。两个信号(池接触件的短路与振荡器的振荡的停滞)之间的区别因此与装置在向下运动过程中的相应位置直接关联，继而可以由水平面之间的差来计算出熔渣层的厚度。
示意性地示于图2中的信号线15、15’，将来自电路8的信号传导到计算机或分析设备14。这些信号线15、15’被安置在传统枪之内并经由接触片11与测量头1接触。在同样的枪中，这些信号线15、15’还可与另一测量装置相连接，如，通过具有热电元件的另一测量头的接触片相连接。通过所述枪还可以引导更多的线，进而另外安置在测量头1上的更多传感器如热电、电化学或光学传感器可以与所述计算机或分析设备14相连接，从而可以同步进行更多测量。另外，还可在测量头内或承载管内再放置一个采样腔。

Claims (13)

1.用于确定位于熔融金属之上的熔渣层的至少一个界面的装置，包括承载管，所述承载管的一端安置有主体附于该承载管内且主体末端表面朝向远离该承载管的测量头，其特征在于，在所述测量头的内部安置振荡器，而在所述主体外部，其末端表面前，安置与所述振荡器相连接的感应线圈。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述感应线圈至少在侧面上被固定于所述主体上的保护套包围。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述保护套由卡纸板、陶瓷或熔凝石英制成。
4.根据权利要求2或3所述的装置，其特征在于，所述保护套的外表面上包有一层卡纸板、纸或其它易燃材料。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的装置，其特征在于，所述保护套的直径至多6倍于，优选地至多3倍于所述感应线圈的直径。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的装置，其特征在于，所述感应线圈与所述振荡器之间的距离至多5厘米，优选地至多3厘米。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的装置，其特征在于，在安置于所述测量头内部的印制电路板上配有电阻器，所述振荡器可安置于所述印制电路板上，并且，在安置于承载管内部的所述测量头的末端安置接触片，所述接触片具有用于所述测量头与一个通过所述承载管导引的枪之间的电连接的接触终端，使得所述电阻器借以与接触片的至少一个接触终端相连接。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的装置，其特征在于，在所述测量头的主体外部，末端表面前，安置有一个池接触件。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的装置，其特征在于，在所述测量头的内部，优选地，在所述印制电路板上，安置与所述振荡器相连接的模拟/数字转换器。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述模拟/数字转换器与一个用于传输测量信号的信号线相连接。
11.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述模拟/数字转换器与一个接触点相连接，特别地，与安置在所述印制电路板上的和所述信号线相连接的接触点相连接。
12.根据权利要求9-11中任一项所述的装置，其特征在于，所述模拟/数字转换器具有电源线。
13.根据权利要求2-12中任一项所述的装置，其特征在于，在所述保护套朝向远离所述承载管的末端安置覆盖物，所述覆盖物优选地由在熔融钢的温度下易耗的材料特别是纸或卡纸板制成。
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