CN103954375B - 用于在熔融的金属或炉渣中进行测量的测量探针 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于在熔融的金属或炉渣中进行测量的测量探针，所述测量探针具有包括浸入端和后端的测量头，在浸入端设置有至少一个电化学传感器、一个热电偶和所述电化学传感器的一个熔池接触部，其特征在于：一个热电偶和一个电化学传感器均从浸入端伸出并彼此相邻，熔池接触部由金属条带制成，所述金属条带以适当的方式围绕热电偶和电化学传感器设置并且设置在热电偶与电化学传感器之间，从而形成两个室，所述两个室在浸入端开口，热电偶设置在一个室中，电化学传感器设置在另一个室中，热电偶和电化学传感器均利用固定材料固定。

Description

用于在熔融的金属或炉渣中进行测量的测量探针
技术领域
本发明涉及用于在熔融的金属或炉渣中进行测量的测量探针，所述测量探针具有包括浸入端和后端的测量头，在浸入端设置有至少一个电化学传感器、一个热电偶以及电化学传感器的一个熔池接触部。
背景技术
可以从例如DE102005060492B3获知这种类型的测量探针。该文献公开用于（位于测量头的浸入端的）样品室的多个测量探针和进料口，其中，各个传感器均包括接触元件，接触元件位于测量头的背离浸入端的一侧。用水泥将传感器固定在测量头内部。可以从DE102005060493B3获知类似的测量探针。除了设置有样品室中的多个传感器和进料口之外，这里公开的测量头的浸入侧还设置有熔池接触部。另外，可以从DE102010024282A1获知类似的取样器。
发明内容
本发明的目的是改进已知的测量探针。
利用独立权利要求的技术方案来实现上述目的。从属权利要求中指定了有利的改进。
使得一个热电偶和一个电化学传感器均从浸入端伸出并彼此相邻，提供由金属条带制成熔池接触部，所述金属条带以适当的方式围绕所述热电偶和所述电化学传感器设置并且设置在所述热电偶与所述电化学传感器之间，从而形成两个室，所述两个室在所述浸入端开口，所述热电偶设置在一个室中，所述电化学传感器设置在另一个室中，所述热电偶和所述电化学传感器均利用固定材料固定。这样，可以最佳地固定传感器并适用于特定的传感器类型，由此提高了测量精度。在本文中，应该将彼此相邻的布置方式理解为：热电偶和电化学传感器设置成彼此相邻并且彼此基本平行，使得热电偶和电化学传感器之间没有直接地设置其它传感器。电化学传感器尤其可以是基于固体电解质的氧传感器。熔池接触部设置成大致平行于热电偶和电化学传感器的纵轴线，从而熔池接触部围绕热电偶和电化学传感器的侧面并设置成大致平行于测量头中的这些器件。因此，当沿测量探针的浸入方向看去时，上述两个部件（热电偶和电化学传感器）周围形成闭合线，另外，上述闭合线将如此形成的表面完全分开，从而形成两个大致相等的表面，其中分别设置热电偶和/或电化学传感器。如此形成的两个室被位于侧部而不位于浸入端以及背对浸入端的相反侧的熔池接触部封闭。
优选地，用于所述热电偶的固定材料与用于所述电化学传感器的固定材料不同。这样，固定材料可以针对所固定的部件实现特定的适应性和最佳性能。具体地说，用于热电偶的固定材料可以由公知的耐火水泥形成，用于电化学传感器的固定材料可以由公知的铸造用砂或型砂形成。在这种类型的布置方式中，一方面，耐火水泥最佳地保护热电偶的冷焊点，而可透气的铸造用砂或型砂最适用于熔池接触部与电化学传感器的相互作用并将所产生的气体排出。另外，可以在用于电化学传感器的室中的如下位置设置耐火水泥层（具体地说，耐火水泥层的厚度大约为0.5cm）：在背对浸入侧的一侧，在铸造用砂或型砂下方，也就是大致在传感器的脚部；这样，可以使传感器固定得更牢固。
优选地，所述测量探针的特征在于：由所述熔池接触部形成的室包括位于背对所述浸入端的一侧的优选共用的连接器元件，所述连接器元件具有用于热电偶的电连接器、用于电化学传感器的电连接器和用于熔池接触部本身的电连接器。将这方面而言，连接器元件是接触部位（contact site），其用于将传感器和/或熔池接触部的电连接器连接到信号缆线，以便进一步传输。从连接器元件伸出的连接器可以设计成插入式触头。优选地，将室和连接器元件设计成统一的自支撑型的组件。这样，允许由热电偶、电化学传感器和熔池接触部构成的传感器单元能够在不产生相关问题的情况下以简单的方式分开地制造，然后将该组件插入测量探针的测量头中。为此，优选地利用连接器元件的插入式触头来实现电连接。
有利的是，测量头上还可以设置有样品室，使得样品室的进料道的进料口从测量头的浸入端伸出。
附图说明
下面基于附图对本发明的示例性实施例做出更详细的说明。在附图中，
图1a至1c示出由热电偶、电化学传感器、熔池接触部和连接器元件构成的组件的多种视图；
图2示出具有所述组件的测量探针的纵剖图；以及
图3示出测量头的示意图。
具体实施方式
组件1包括热电偶3以及用作电化学传感器的氧传感器2。氧传感器2和热电偶3的纵轴线定向成彼此大致平行。氧传感器2和热电偶3被与它们的纵轴线大致平行的熔池接触部4包围，从而熔池接触部4将氧传感器2和热电偶3包围在一起并在它们之间形成边界层5，由此为传感器2和热电偶3各自形成一个室。在本文中，在组件1的浸入侧，热电偶3和氧传感器2的末端从各自的室伸出。在背对浸入侧的相反侧，与熔池接触部4相邻地设置有连接器元件6，从而朝向连接器元件6的背对浸入端的一端设置用于氧传感器2的连接器触头7、用于熔池接触部4的连接器触头8以及用于热电偶3的连接器触头9。需要用连接器触头7、8、9来进一步传输电信号。
在熔池接触部4与氧传感器2之间设置有用于将氧传感器2固定在组件1中的铸造用砂或型砂10。热电偶3利用耐火水泥11固定在组件1中。耐火水泥11设置在熔池触点4与热电偶3之间。
图1a示出组件1的侧视图，从图中可以看到从浸入端伸出的传感器2、3和位于背对浸入端的一端处的连接器触头7、8、9。图1b示出组件1的透视图，图1c示出从浸入端看去时的俯视图。可以分开地制造这种类型的组件1。这意味着热电偶3、氧传感器2和熔池接触部4可以相对于彼此定位在所需要的方位上，并可以使用水泥11和/或铸造用砂10来相对于彼此固定。这种布置方式的后端受容纳连接器触头7、8、9的连接器元件6限制。可以低成本地制造这种类型的组件1，然后将该组件插入测量探针的相应的凹口中。在图2中以示例性的方式示出了这种类型的测量探针。除了示出组件1之外，图2还示出了样品室13，样品室13设置在由铸造用砂形成的测量头12上。样品室13包括进料管14，进料管14由石英玻璃制成，进料管14的进料口从测量头12的浸入端伸出。进料管14的进料口以及组件1的热电偶3和氧传感器2被常规的保护帽15覆盖；在熔融的钢水中使用测量探针期间，保护帽15熔化和/或溶解，从而允许进行测量或取样。测量头12的整个浸入端被炉渣帽16包围；炉渣帽16也是已知的，用于在运输过程中以及在受推动而穿过熔融的钢水上的炉渣层时保护测量头不受破坏。
测量头12利用耐火粘合剂18固定在支撑管17中，支撑管17由纸板制成。在所示实例中，支撑管17内侧设置有由纸板制成的固定管19，固定管19内侧设置有另一个取样器。所述取样器包括：进料口，其沿横向受引导而穿透支撑管17；以及进料道20，其由石英玻璃制成。利用纸帽21封闭进料道20的外侧，纸帽21在支撑管伸入炉渣层中时溶解。然后，炉渣进入预备室22中，随后进入设置在预备室上方的炉渣样品室23中。预备室22和炉渣样品室23的所有侧部均被金属壁包围。炉渣样品室23中的进料口24设置在中心位置。出于固定的目的，可以在预备室22与测量头12的后侧之间设置螺旋弹簧25，当沿浸入方向看去时，测量头12设置在螺旋弹簧25的上游。利用另一个纸板管26固定炉渣样品室23的背对浸入端的端部。在支撑管17的外周设置由金属制成的所谓的防飞溅保护层27。防飞溅保护层27用于防止发生如下情况：一旦支撑管17浸入炉渣层和/或熔融的钢水中，纸板就立即燃烧和/或溶解而释放出可能妨碍测量和/或取样过程的气体和干扰性颗粒。
图3示出测量头12的组装过程。测量头12最初分为两部分12a和12b并被铸造用砂压紧。测量头12具有用于容纳样品室13和组件1的相应的凹口。把组件1和样品室13插入所述凹口中，然后通过附接第二部分12b来完成测量头。利用螺钉28将测量头12的两部分12a和12b彼此固定。然后，组装支撑管和之前设置在支撑管上的部分（例如，炉渣样品室23及其预备室22）。使螺旋弹簧25借助钢板29固定到测量头12的背对浸入端的一侧，钢板29将测量头相对于炉渣样品室23的预备室22封闭。

Claims (8)

1.一种用于在熔融的金属或炉渣中进行测量的测量探针，所述测量探针具有包括浸入端和后端的测量头，在所述浸入端设置有至少一个电化学传感器、热电偶以及所述电化学传感器和所述热电偶的一个熔池接触部，其特征在于：
一个热电偶和一个电化学传感器均从所述浸入端伸出并彼此相邻，所述熔池接触部由金属条带制成，所述金属条带以适当的方式围绕所述热电偶和所述电化学传感器设置并且设置在所述热电偶与所述电化学传感器之间，从而形成两个室，所述两个室在所述浸入端开口，所述热电偶设置在一个室中，所述电化学传感器设置在另一个室中，所述热电偶和所述电化学传感器均利用固定材料固定。
2.根据权利要求1所述的测量探针，其特征在于：
用于所述热电偶的固定材料与用于所述电化学传感器的固定材料不同。
3.根据权利要求2所述的测量探针，其特征在于：
用于所述热电偶的固定材料是耐火水泥，用于所述电化学传感器的固定材料是铸造用砂。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的测量探针，其特征在于：
穿透所述熔池接触部形成的室包括位于背对所述浸入端的一侧的共用的连接器元件，所述连接器元件具有用于所述热电偶的电连接器、用于所述电化学传感器的电连接器和用于所述熔池接触部的电连接器。
5.根据权利要求4所述的测量探针，其特征在于：
所述室和所述连接器元件形成自支撑型的组件。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的测量探针，其特征在于：
所述测量头上还设置有样品室，所述样品室的进料道的进料口从所述测量头的浸入端伸出。
7.根据权利要求4所述的测量探针，其特征在于：
所述测量头上还设置有样品室，所述样品室的进料道的进料口从所述测量头的浸入端伸出。
8.根据权利要求5所述的测量探针，其特征在于：
所述测量头上还设置有样品室，所述样品室的进料道的进料口从所述测量头的浸入端伸出。
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