CN103630423B - 用于在熔融金属中进行取样的测量探针 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于在熔融金属中，尤其是在熔融钢中进行取样的测量探针，所述测量探针具有布置在支撑管的浸入端上的测量头，由此所述测量头包括至少一个样品室，由此所述样品室包括进料道，所述进料道的一端通向样品室，并且所述进料道的第二端包括从测量头的正面突出的进料口，所述测量头的正面背对支撑管，并且进料口被保护罩覆盖，其特征在于保护罩被布置在进料道的外面、沿进料方向处在进料口的上游并且离进料口一定距离处，由此保护罩覆盖了进料口，并且由此保护罩并没有在横向上完全地包围进料道。

Description

用于在熔融金属中进行取样的测量探针
技术领域
本发明涉及一种用于在熔融金属中、尤其是在熔融钢中进行取样的测量探针，所述测量探针具有布置在支撑管的浸入端上的测量头，由此所述测量头包括至少一个样品室，由此所述样品室包括进料道，所述进料道的一端通向样品室，且所述进料道的第二端包括从测量头的正面突出的进料口，所述测量头的正面背对支撑管，并且进料口被保护帽覆盖。
背景技术
这种类型的测量探针是已知的，例如从DE102010024282A1中可知。所述探针的目的是在转炉中进行测量。在转炉中，使用喷枪将氧气吹入熔融金属中。熔融金属中（例如熔融钢中）的气泡可能会极大地干扰取样，原因是这些气泡可能会进入样品室，使样品出问题从而难以进行分析。类似的取样器是已知的，例如从DE102005060493B3中可知。
发明内容
本发明的目的是改进现有的取样器从而实现高质量的取样。
通过独立权利要求中的特征来达到该目的。从属权利要求中则说明了优选的改进。
通过将保护罩布置在进料道的外面、沿进料方向处在进料口的上游并且离被保护帽覆盖的进料口一定距离处，由此保护罩覆盖了进料口，并且由此保护罩并没有在横向上完全地包围进料道，从而熔融金属中存在的气泡以及在（例如）氧气吹入转炉过程中形成的气泡不会处在进料口的保护帽的正前方，因此，一旦保护帽融掉，这些气泡也不会进入样品室，而是通过保护罩被偏移。为实现向转炉中吹入气体，一方面，可通过吹风枪吹入氧气；另一方面，可通过底部喷嘴吹入惰性气体。已明显看出，本发明可以获得明显更好的、无气孔的样品。
所述保护帽是一种常规的保护帽，当测量头浸入熔融金属中时保护帽会熔化或溶解，使得样品室的进料口暴露出来。就保护罩来说，将其布置在离具有保护帽的进料口一定距离处是有必要的。在这种情况下，保护罩覆盖了进料口，其方式为使得从进料道的轴向方向看，保护罩的轮廓包围了进料道的进料口的轮廓。为方便起见，用支架将保护罩支撑在测量头上。
必须恰当地设计保护罩的支架与形状，使得进料口与保护罩之间存在一横向开口，熔融金属可通过所述横向开口进入进料道中。在此上下文中，“横向”应该是指偏离进料道的轴的方向，优选地大概是所述轴的径向。
优选地，保护罩相比于进料口的保护帽对于熔融钢具有更强的抵抗力。所述更强的抵抗力可通过更耐久的材料或更厚的材料来实现。优选地，保护罩被布置在测量头的正面上，由此将其附着在测量头的表面上或用支架支撑在测量头自身内。
具体而言，所提供的保护罩可以是成角度的或弯曲的条状材料，因为这样不仅使生产更容易，而且还使开口更大以便熔融金属流入。保护罩可由金属、陶瓷或石英制成。
有利的是，在保护罩与进料道之间形成一个表面，所述表面沿保护罩的方向在进料道的虚拟延伸物上形成其圆周并且大于进料口的表面区域，使得流入进料道中的熔融金属可畅通地抵达，并且不存在可能与气泡的形成有关的撕裂。具体而言，有利的是，进料口与保护罩之间沿进料道的方向所取的距离至少是进料口直径的一半。
优选地，适当地设置测量探针使得测量头的正面在一侧被熔渣帽覆盖，所述测量头的正面具有进料道与保护罩。通过这种方式，保护罩被布置在熔渣帽与进料道的保护帽之间。熔渣帽在运输测量探针的过程中以及在测量探针浸入并穿过熔渣的过程中保护测量头的正面，使得熔渣不会损坏保护罩或进料道。
最迟在测量头刺入熔融金属中时，熔渣帽自身就会溶解，然后测量头的正面（进料道附接在其上）便会暴露在熔融金属中，使得进料道的保护帽溶解，熔融金属便可进入样品室中。有利的是，有至少一个传感器被布置在测量头上，用于测量温度或者熔融金属的任何其他参数。为方便起见，所述传感器也布置在测量头的正面，并且被熔渣帽覆盖。
附图说明
以下基于附图对本发明的示例性实施例做出更详细的说明。附图中，
图1：所示为根据本发明的测量探针在转炉中的应用；
图2：所示为根据本发明的测量探针的测量头的示意图；以及
图3：所示为测量探针的剖视图。
具体实施方式
图1所示为具有内衬2的转炉1。转炉1包含熔融钢3，熔渣层4浮于熔融钢3上。在钢铁生产中，通过底板喷嘴5穿过转炉1的底部将氩气吹入熔融金属中。用吹风枪6将氧气从上方吹入。除了吹风枪6之外，还向转炉中引入所谓的副枪7，所述副枪具有测量探针8，测量头9被布置在测量探针8的浸入端上。
测量和/或取样过程发生在吹入氧气时，通常是吹入氧气结束前大约2分钟。测量在此环境下的温度，并且取样以测定（例如）熔融钢的含碳量。测量结果可用于修正吹风模型从而能够改变熔融钢的质量。
在吹入氧气之后可进行第二次测量。在这种情况下，在熔融钢中测量的通常不仅是温度，而且还有活性氧含量，并且进行取样以在实验室中测定钢的最终成分。含氧量可用于在几秒之内测定钢中的当前碳含量。此外，可预先计算出脱氧剂（铝）的需要量。
除了吹入氧气且随后形成气泡使得阻碍或干扰取样的上述作用之外，通过底部喷嘴5吹入气体也可能对取样产生干扰作用，因为该气体沿已浸入的测量探针的方向上升，使得它正好与测量探针和进料口相遇，除非测量探针和进料口受到保护。此外，吹风枪的活动也导致少量熔渣进入熔融钢。所述熔渣也会干扰取样。
根据本发明设计的测量探针在这一方面提供了改进，因为保护罩使气泡和渣粒偏离进料口。
图2所示为测量头。测量头的基体由两个用铸模砂制成的部分10、11组成，，所述部分10、11在背对浸入端的一端上包括钻孔12，螺钉延伸穿过钻孔12以便将这两个部分10、11彼此固定到一起。所述两件式设计简化了样品室与传感器的组装。
进料道14在测量头的正面13上从测量头的内部延伸到外部。在测量头的内部，进料道连接到样品室15上（见图3）。热电偶16也被布置在正面13上。热电偶16附着在热电偶嵌件17中。保护帽18同时覆盖热电偶16与进料道14。
保护罩19被布置成邻近于样品室15的进料道14。保护罩19由弯曲的片状金属条形成，该片状金属条被附着到测量头的正面13上，在进料道的侧面延伸，并且在进料道的进料口的上游弯曲，这样一来该片状金属条便覆盖了进料道14的进料口。进料口与保护罩19之间的距离略大于进料口直径的一半。进料口本身并未在图2中示出，因为它被保护帽18盖住了。
熔渣帽20被布置在测量头的正面13上、包围并完全覆盖正面13，布置在正面上的元件（即，热电偶16与进料道14）包括在内，相应保护帽18与保护罩19也包括在内。因此，保护罩19被布置在进料道14的保护帽18与熔渣帽20之间。
图3所示为测量头的内部的剖视图和/或测量头的一部分11的截断部分的图。测量头的两个部分10、11可借助接合相应另一部分的凹陷22的螺柱21来相对于彼此进行调整。图3所示的样品室15是扁平样品室，其通常被设计成具有两个厚度不同的部分。
进料道由石英管23形成，其进料口24被保护帽18封闭。样品室15背对进料道的一端包括排气口25，当熔融金属流入时，存在于样品室15中的气体便通过排气口25排出。图3中没有示出布置在热电偶嵌件17的接触部分26上的信号线，所述信号线从测量头的后端引出。
将测量头插在硬纸管27、28上，并用耐火粘合剂29将测量头附着到外硬纸管上。两个硬纸管27、28的组合用于使测量头的固定稳定。

Claims (11)

1.一种用于在熔融金属中进行取样的测量探针，所述测量探针具有布置在支撑管(27)的浸入端上的测量头(9)，由此所述测量头(9)包括至少一个样品室(15)，由此所述样品室(15)包括进料道(14)，所述进料道(14)的一端通向所述样品室(15)，并且所述进料道(14)的第二端包括从所述测量头(9)的正面突出的进料口(24)，所述测量头(9)的正面背对所述支撑管(27)，并且所述进料口(24)被保护帽(18)覆盖，其特征在于保护罩(19)被布置在所述进料道(14)的外面、沿进料方向处在所述进料口(24)的上游并且离所述进料口(24)一定距离处，由此所述保护罩(19)覆盖了所述进料口(24)，并且由此所述保护罩(19)并没有在横向上完全地包围所述进料道(14)。
2.根据权利要求1所述的测量探针，其特征在于所述保护罩(19)相比于所述进料口(24)的所述保护帽(18)对于熔融钢具有更强的抵抗力。
3.根据权利要求1所述的测量探针，其特征在于所述保护罩(19)是布置在所述测量头(9)的所述正面上。
4.根据权利要求1所述的测量探针，其特征在于所提供的所述保护罩(19)是成角度的条状材料。
5.根据权利要求1所述的测量探针，其特征在于所述保护罩(19)是由金属、陶瓷或石英制成。
6.根据权利要求1所述的测量探针，其特征在于在保护罩(19)与进料道(14)之间形成了一个表面，所述表面沿所述保护罩(19)的方向在所述进料道(14)的虚拟延伸物上形成其圆周并且大于所述进料口(24)的表面区域。
7.根据权利要求1所述的测量探针，其特征在于进料口(24)与保护罩(19)之间沿所述进料道(14)的方向所取的距离至少是所述进料口(24)直径的一半。
8.根据权利要求1所述的测量探针，其特征在于所述测量头(9)的所述正面被熔渣帽(20)覆盖，所述正面具有所述进料道(14)与所述保护罩(19)。
9.根据权利要求1至8中任一权利要求所述的测量探针，其特征在于至少一个传感器(16)被布置在所述测量头(9)上，用于测量熔融金属的温度或者活性氧含量。
10.根据权利要求1-8中任一权利要求所述的测量探针，其特征在于，所述熔融金属包括熔融钢。
11.根据权利要求9所述的测量探针，其特征在于，所述熔融金属包括熔融钢。
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