CN101071079A - 一种新的钢水温度连续测量方法及测温管 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用光学成像原理进行连续测量钢水温度的方法和测温管，该方法包括提供一个光学成像系统和一种测温管。该光学成像系统的物面在测温管内腔封口端底面处，且其视角足够小，以致使该光学成像系统只收集测温管内腔底面的热辐射，该光学成像系统的像面在传感器的光敏面上。在该光学成像系统中还采取措施使传感器处于非高温区。该测温管具有其内腔壁在高温下不产生挥发物，其外体有耐钢水浸蚀的性能。该测温管的上端有一个隔热垫，该隔热垫镶嵌一个能与该光学成像系统前端精密配合的衬套。
Description
本发明涉及一种新的钢水温度连续测量方法及测温管
钢水温度测量的传统方式是用快速热电偶测量钢水温度，这种测量方式有如下缺点：
其一快速热电偶测量钢水温度是间断测量，而钢水温度的变化是连续的，间断测量对钢铁生产的质量控制不利。
其二由于快速热电偶的材料或制作工艺方面的原因，快速热电偶的测量值有分散性，影响测量的准确性。
其三操作人员对快速热电偶的操作状况对钢水温度的测量值也有影响。
因此现代钢铁工业迫切需要一种准确、价廉且能连续测量钢水温度的装置。
00120354所公开的钢水温度测量方法及测温管是用黑体空腔原理来实现连续测量钢水温度的一种装置，但是该装置有如下不足：
其一，该装置限定其测温管插入钢水的长度与测温管内径之比等于或大于15，以此确保其测量值的准确性。
然而在实际应用中，比如在连铸中间包钢水温度测量中，中间包钢水的液面高度随时在变化，而测温管的测点是固定的，从而使得测温管插入钢水的长度也在随时变化，这就使得这种测温装置的测量准确性难以得到稳定的保证。
其二，该装置的测温管采用复合管，这虽然能减轻测温管内腔挥发物对热辐射信号的干扰，但也增加了测温管的热惯性，使其测出的温度值与钢水的真实温度值有较大的滞后性，这对钢铁生产也是不利的，同时增加的这个内管也提高了测温管的制造成本。
其三，该装置的测温探头直接在测温管的上方相连接，而此处环境温度很高，必需用清洁的气体，如氩气或氮气进行冷却，这既增加其运行费用，操作也不方便。
本发明的目的在于提供一种更准确、更方便、更廉价的连续测量钢水温度的一种装置及测温管。
为实现上述目的，本发明采用光学成像的方法将测温管内腔的底端面成像到传感器的光敏面上。当测温管被钢水加热后其内腔底端面的热辐射被成像到传感器的光敏面上，传感器将此热辐射转换成电信号送入信号处理仪表中计算出相应的温度值。
为实施上述方法，本发明采用一个光学成像系统，该光学成像系统的物面在测温管内腔封口端底面处，且其视角足够小，以致使该光学成像系统只收集测温管内腔底面的热辐射，像面在传感器的光敏面上。
为使本发明的传感器离开高温区，本发明的光学成像系统还采取措施，如光导纤维或反射、折射等措施，改变热辐射的传播方向，使传感器处于非高温区。
为实施上述方法，本发明还提出这样的测温管，其内腔壁的材料具有在高温下不挥发的性能，其外部为公用的耐钢水浸泡材料，且该测温管的上端有一隔热垫，以降低光学成像系统的工作温度，该隔热垫镶嵌有一个精密加工的衬套以保证测温管与本发明的光学成像系统精确配接。
采用本发明提出的钢水温度测量方法所实施的钢水连续测温系统能够实现准确、方便、价廉的钢水温度在线连续测量。
以下结合附图对本发明的实施方式加以具体说明。
图1为本发明的装置在现场使用的示意图。
图2为本发明的测温管示意图。
根据本发明的方法实施的钢水温度连续测量系统如图1所示，该系统包括测温管1、光学成像系统5、传感器6、信号电缆7及信号处理仪表8。
工作时，将测温管1悬挂在钢水包盖4上并浸入钢水3中，当钢水3与测温管内腔底端面2的温度达到平衡时，测温管内腔底端面2发出的热辐射被置于测温管1上端的光学成像系统5通过光导纤维或反射镜、棱镜等措施转移到处于非高温区的传感器6的光敏面上，并经传感器6变换成电信号通过信号电缆7送入信号处理仪表8中处理成钢水的实时温度值。
本发明的测温管1如图2所示，该测温管内壁9的材料具有在高温下不挥发的性能，如SiO2、Al2O2、ZrO等，其外体10为公用的耐钢水3浸泡材料。该测温管1的上端有一个隔热垫11，该隔热垫11可以降低光学成像系统5的工作温度，该隔热垫11采用密度为0.8至1.2的轻质耐火材料，此隔热垫11还镶嵌有衬套12。此衬套12是一个精密加工的金属件，工作时光学成像系统5的前端插入衬套12的配接孔13中，与衬套12实现精密配合，以确保光学成像系统5准确对准测温管内腔底端面2。
经实验证实，根据本发明提出的方法实施的钢水温度连续测量装置完全能达到实用要求，其钢水温度连续测量的准确度小于±3℃。
Claims (4)
1.一种用光学成像原理连续测量钢水温度的方法
该方法包括提供一个光学成像系统和一种测温管。该光学成像系统的物面在测温管内腔封口端底面处，且其视角足够小，以致使该光学成像系统只收集测温管内腔底面的热辐射，该光学成像系统的像面在传感器的光敏面上。在该光学成像系统中还采取措施使传感器处于非高温区。
该测温管具有其内腔壁在高温下不产生挥发物，其外体有耐钢水浸蚀的性能。该测温管的上端有一个隔热垫，该隔热垫镶嵌一个能与该光学成像系统前端精密配合的衬套。
2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，使该光学成像系统的像面处于非高温区的措施可以采用光导纤维或反射镜、棱镜等改变采集到的热辐射的传播方向来实现。
3.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述测温管的内腔壁可用SiO2、Al2O3、ZrO、MgO等材料，该测温管的外体可用铝炭质类耐钢水浸泡的公用材料。
4.根据权利要求1所述方法，其特征在于，该测温管上端的隔热垫采用密度为0.8-1.2的轻质耐火材料。
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