CN105823572B - 用于测量熔体温度的光纤的浸没装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种使用光纤，优选地为涂覆金属的光纤，测量冶金容器中的温度的浸没装置。根据本发明的浸没装置包括进给通道和进给构件，用于进给光纤至一次性导管以及进给一次性导管连同光纤至熔体。浸没装置包括用于监测光纤一端相对于导管一端的位置的控制构件。已发现所述相对位置决定了温度测量的质量。因此，监测所述相对位置使得确定温度测量的质量、并因此改进温度测量变得有可能。

Description

用于测量熔体温度的光纤的浸没装置

技术领域

本发明涉及一种使用光纤，优选地为涂覆金属的光纤，测量冶金容器内温度的浸没装置，如从EP 2 799 824 A1获知。

背景技术

文件EP 2 799 824 A1公开一种自动式浸没装置，其使用熔融金属浸没式易耗性光纤和浸没设备来测量冶金容器中的温度，所述浸没式易耗性光纤和浸没设备能够在小于20秒的温度至温度测量频率下，通过EAF的侧壁将温度装置插入至可预测的钢水浸没深度。自动式浸没装置包括具有浸没端和与浸没端相反的第二端的一次性导管。光纤可部分地布置在一次性导管中，其中一次性导管的内径大于光纤的外径，所述光纤通常涂覆有金属。弹性栓塞布置在一次性导管的第二端上或在一次性导管内，由此光纤通过弹性栓塞进给，并且由此弹性栓塞减小光纤和一次性导管之间的空隙。在第一阶段，光纤和一次性导管的浸没端浸入熔体中。在随后的第二阶段中，与一次性导管相比，光纤以更快的速度浸入熔体，且浸入得更深，以测量熔体的温度。在之后的第三阶段中，从熔体中抽出光纤，并且将一次性导管推入熔体。为了进一步的温度测量，有必要提供另一个一次性导管。

从EP 2 799 824 A1中获知的自动式浸没装置包括用于监测光纤末端的位置的编码器和感应式定位装置。此外，自动式浸没装置包括与分开的进给控件结合的两个独立的进给电动机，一个用于进给光纤，而另一个用于进给一次性导管。

文件JPH09304185(A)公开一种用于测量钢水温度的具有金属护套的光纤，其中光纤的传送长度由具有编码器的电动机测量。相应的装置也可从JPH07151608(A)中获知。

发明内容

本发明的目标是改进使用光纤在冶金容器中的温度测量。

本发明的目标通过一种浸没装置解决，其包括主要权利要求的各种特征。从属权利要求参照本发明的优选实施例。

根据本发明的浸没装置包括进给通道和进给构件，用于进给光纤至一次性导管以及进给一次性导管连同光纤至熔体。所述浸没装置包括用于监测光纤一端相对于导管一端的位置的控制构件。通常，控制构件包括检测器和编码器以确定光纤和导管的位置，以及计算机以计算光纤相对于导管的位置。

已发现所述相对位置决定了温度测量的质量。因此，通过监测所述相对位置，使得确定温度测量的质量、并因此改进熔体温度的测量变成可能。

在本发明的优选实施例中，控制构件根据光纤一端相对于导管一端的位置并因此根据温度测量的质量来接受温度测量值。如果在温度测量期间，所述相对位置不合适，则控制构件将不接受结果。因此，这个实施例有助于改进熔体温度的测定。

在本发明的优选实施例中，控制构件包括用于检测光纤的位置以及导管的位置的检测器。这个实施例允许以极可靠的方式确定导管的位置以及光纤的位置。

用于监测导管位置的一或多个检测器的合适布置是邻近于进给通道。优选地，将这一或多个检测器放置在进给通道的地面高度下方。这让在温度测量之后使用新导管重新装填进给通道变得简单。更优选地，沿着进给通道，尤其每隔一定间隔，放置这一或多个检测器。这在测量循环过程中改进了对导管位置的监测。在优选实施例中，存在至少三个，优选地至少四个检测器，沿着进给通道放置以监测导管。在一个实施例中，检测器之间的距离小于50cm，优选地小于20cm。

在本发明的优选实施例中，用于监测光纤位置的至少一个检测器放置在邻近于进给通道的入口的位置以便以精确的方式确定所述相对位置。

由于难以在导管内确定光纤一端的位置，所以优选的是，在光纤移动到导管中之前知道光纤一端的精确位置。出于这个原因，优选地存在用于监测光纤位置的两个检测器，沿进给方向放置在邻近于进给通道的入口的位置，以在光纤末端进入导管之前尽可能长时间地和尽可能精确地确定光纤末端的精确位置。

出于相应的原因，控制构件经配置以使得在光纤一端一到达两个检测器之间的位置时，控制构件就能停止光纤的移动，因为要以精确的方式确定所述相对位置，这里是光纤最合适的起始位置。

在温度测量之后，将从熔体中移除光纤，并将其(例如)重卷起来。在优选实施例中，光纤的相应端一到达两个检测器之间的位置，控制构件就停止回收光纤。这允许以极快速的方式进行下一次温度测量。

用于光纤的所述两个检测器之间的距离小于25cm，优选地小于15cm，更优选地小于10cm。

优选地，控制构件包括为光纤测量光纤进给长度的传感器，和/或为导管测量光纤进给长度的传感器。尤其，为光纤测量光纤进给长度的传感器允许无需大的技术工作量就能确定所述相对位置。

接近传感器，优选为感应式接近传感器，适用于监测导管和/或光纤的位置。

优选地，用于导管的进给构件包括在进给通道出口的一或多个电动轮。这个实施例允许尽可能长时间地控制导管连同光纤的移动以改进温度测量。优选地，一或多个弹簧负载的转轮抵着一或多个电动轮推动导管，这进一步改进了对导管连同光纤的移动的控制，并因此改进温度测量。一或多个电动轮优选地为嵌齿轮，以改进电动轮和导管之间的抓握。

第一弹簧负载转轮在进给方向上，优选地其弹簧承载少于随后的第二弹簧负载转轮，以使得相比于第一弹簧负载转轮，第二转轮将更多的压力施加于导管上，以便以无障碍的方式进给导管。

在优选实施例中，电动轮，优选地为电动嵌齿轮，连同用于抵着电动轮推动导管的一或多个可移动转轮或圆片，放置在弹簧负载转轮前面以改进进给机构，并因此改进温度测量。

用于进给光纤至导管的进给机构优选地布置在邻近于进给通道的入口的位置。

优选地，浸没装置包括与分开的进给控件结合的至少两个独立进给电动机，一种用于进给光纤，而另一个用于进给一次性导管。

在优选实施例中，两根条，优选地为金属条，形成进给通道以充当导管的导引轨。

附图说明

图1是根据本发明的浸没装置的侧视图。

图2是浸没装置的一部分的侧视图。

图3是浸没装置的另一个部分的侧视图。

图4是浸没装置的进给通道的一部分的俯视图。

图5是进给通道的嵌齿轮的俯视图。

图6是进给通道的导引转轮的侧视图。

图7是转移机构的分隔元件的视图。

图8是固持着导管的分隔元件的视图。

图9是堆叠的横截面图。

具体实施方式

图1绘示用于自动式浸没装置的一次性导管的浸没装置1。浸没装置包括如从EP 2799 824 A1获知的一次性导管的堆叠2，其由金属形成。两个可移动的金属条3界定用于进给光纤至一次性导管以及用于进给一次性导管连同光纤至熔体的进给通道的区域。如从EP2 799 824 A1中获知，在进给方向上，当浸没装置1连接至锅炉的接入面板时，条3在下斜方向上延伸以便于将导管进给至熔体。堆叠2布置在进给通道的条3的上方以使可移动的导管可以从堆叠下落至进给通道。

堆叠2包括下端壁4和上端壁5。堆叠2的两个端壁4和5都与进给通道的条3形成锐角，以使两个端壁4和5在浸没装置1的工位中沿垂直方向延伸。垂直方向的延伸有助于导管从堆叠2转移到进给通道的条3。避免了堆叠2内的夹持效应。堆叠2包括用于导管的侧向边界，即三个小的矩形板6，以使矩形板6之间以及矩形板6和邻接的端壁4、5之间保持较大距离7。由于较大距离7和相应的开口，避免了小型外部金属零件可能残留在堆叠内并阻断至进给通道的接入的情况。因此，下端壁4以及矩形板6可在堆叠2内固持多个导管，而不会固持可能在锅炉环境中下落的不希望的小型的外部废料或其他金属零件。

优选为矩形的板6和端壁4和5通过上部杆8和下部杆9连接。其结果是，堆叠2的所有部件固定在一起以使堆叠可独立于浸没装置1的另外组件处理。由于适形连接配合重力，可以在不使用工具的情况下从另外组件上拆掉堆叠2。

堆叠的所有部件都由金属形成。通常，浸没装置1的另外的部件和组件也由金属形成。

浸没装置1进一步包括由两个外壳10和11组成的金属主体。主体的外壳10和11分别覆盖浸没装置的电力设备。两个外壳10和11通过适形连接而连接，以使得可以在不使用工具的情况下从上部外壳11分离下部外壳10。两个条3通过适形连接和/或摩擦连接而连接至主体，以使得可以在不使用工具的情况下从主体10、11上拆掉条。通常，主体的底部包括一或多个电连接器。

其结果是，可以用一种极为快速简易的方式将浸没装置1拆分成单个部件。另一方面，尤其是在空间局限的地点中，可以用一种快速简易的方式组装单个部件。出于这个原因，浸没装置可易于安装。安装不需要许多空间。因此，相应的操作极为方便。

(在工位中处在下部的)外壳10比(在工位中处在上部的)外壳11小得多。出于这个原因，可以用一种快速简易的方式将下部外壳10附接在锅炉的接入面板上。由于接入面板和接入面板的环境可能是极烫和危险的，所以这一点很重要。在安装较小的外壳10之后，可以将较大外壳11连接到较小外壳10，外壳10不烫，且在接入面板和较大外壳11的安装位置之间提供一段距离。出于这个原因，安装较大面板的危险更小。

两个电动嵌齿轮100、101从较小外壳10中突出。较小外壳10覆盖驱动两个嵌齿轮100和101的电发动机。两个另外的转轮(图中未示)布置在两个电动嵌齿轮100、101的上方。这两个另外的转轮为弹簧负载转轮，并能够抵着电动嵌齿轮推动导管。可抵着嵌齿轮101推动导管的第一弹簧负载转轮的弹簧负载小于可抵着第二电动轮100推动导管的第二弹簧负载转轮。当导管由于第一驱动而沿进给通道移动时，导管将首先到达电动嵌齿轮101。由于指定的弹簧负载转轮的弹簧负载较小，导管可用一种可靠的方式到达电动嵌齿轮101和指定的弹簧负载转轮之间。当电动嵌齿轮101抓取到导管时，存在用于导管的额外驱动。其结果是，导管可随后以一种可靠的方式到达另外的电动嵌齿轮100和指定的弹簧负载转轮之间。

电动嵌齿轮100是用于邻近于浸没装置出口的导管的最后驱动。最后的嵌齿轮100和导管之间的抓握极为牢固，以便可以用极精确的方式控制导管的移动。

箭头110表明浸没方向。

图2绘示浸没装置的进一步的细节。分别形成两个外壳10和11之间的适形连接的形封闭连接件分别包括两个卡钩12和两个螺钉13。如图2中所示，可以将较大外壳11的卡钩12附接到较小外壳10的螺钉13。此外，杆32可以通过两个外壳10和11的重叠壁进给，以提供两个外壳10和11之间的适形连接。

较小的外壳10的另一端包括至少两个卡钩14，优选地为四个卡钩14，以便用一种极其简单和快速的方式将外壳10钩至锅炉接入面板的相应杆，并将外壳10附接到接入面板。

分隔元件15可旋转地连接至较大外壳11。外壳11覆盖用于分隔元件15的一或多个电动机驱动。分隔元件15的轴通过进给通道的条3进给。

较小外壳10包括两个U形连接元件16。堆叠的端壁4的两个相应的螺钉17插入到U形连接元件16中。

在两个嵌齿轮100和101之间存在感应式接近开关102，可检测导管的存在以及因此检测导管的位置。紧邻浸没装置的出口的嵌齿轮100的作用是保证总可以在温度测量之后排出导管。紧邻这个用于排出导管的最后驱动100是用于在测量循环过程中尽可能长时间地检测导管的位置的最后检测器102。

图3是浸没装置1的另一个部分的侧视图。较大外壳11也包括两个U形连接元件19，其钩至堆叠的端壁5的两个相应的螺钉18。在工位中，当浸没装置连接至锅炉时，所有U形连接元件16和19的开口都在U形连接元件16和19的“U”的底部的上方。其结果是，堆叠中插入的螺钉17和18由于重力仍然留在U形连接元件16和19内。在工位中，“U”形是倾斜的。

较大外壳11包括用于涂覆金属的光纤的进给机构20。

两个感应式接近传感器103和104从外壳11中突出，可检测通过进给机构20进给的光纤的存在。如果感应式接近传感器103检测到光纤的存在，而感应式接近传感器104未检测到光纤的存在，则光纤末端在两个传感器103和104之间。以此方式，浸没装置可定位光纤末端的位置。两个传感器103和104之间仅存在小于20cm的较小的距离，优选地小于10cm，以使得可以用精确的方式确定光纤末端的位置。在两个测量循环之间的停止期间，光纤末端位于传感器103和104之间。

编码器105紧邻着导引转轮106。导引转轮106促使光纤下行。编码器105检测从线轴进给或重卷的光纤的数量。这个数据用于控制光纤的进给和重卷动作。在光纤进给循环期间，编码器在机柜中与线轴同步，以使得倘若光纤在转轮上滑动，光纤卷轴以更慢的速率展开以免光纤堵塞。

图4是浸没装置1的进给通道区域的一部分的俯视图。每一个条3包括在电动嵌齿轮22上方的圆片21。通过轴23可旋转地安装每一个圆片21。可旋转地安装的电动嵌齿轮22附接至浸没装置的主体。在从堆叠转移到进给通道的期间，条的两个弧形边界24可在中间位置固持导管。弧形边界24适配于导管的直径。弧形边界24的截面看起来像是四分之一圆周。

在起始位置，两个可移动圆片21之间的距离使得导管可通过圆片21之间的空隙下落，以使导管可到达进给通道的地面高度。当导管进入进给通道时，圆片21和条3随后的移位会减小圆片21之间的距离，其减小方式使得导管抵着电动嵌齿轮21被按压或推动，这是由于至少两个圆片21的边界为楔形和/或弧形。

邻近于条3的末端，另一个罩盖25可在不需要工具的情况下优选地安装在浸没装置的主体上，以保护导管免受环境(例如下落的或沉淀的碎片)影响。外壳25覆盖用于导管的弹簧负载的导引转轮108以及编码器。

沿着进给通道并邻近于进给通道的地面放置感应式接近开关107。这些接近开关107之间的每段距离优选地小于40cm，优选地小于30cm。

图5是进给通道的电动嵌齿轮22的俯视图。两个条3处于起始位置以使导管可下落到嵌齿轮22上，并可因此到达由两个条3的两个半圆切口26形成的进给通道的地面高度。半圆切口26位于条3的四分之一圆周切口24的下方。两个四分之一圆周24形成用于导管的第一隔室，两个半圆26形成用于导管的第二隔室，即进给通道。

导管从堆叠2转移至进给通道26中的过程如下。首先，两个条3处于进给位置。在这个进给位置，两个条3之间的距离减到最小，以使得两个条3之间不存在空隙或几乎没有空隙。当两个条3处于进给位置，分隔元件15从分隔位置旋转到其未封闭位置中，以使得堆叠的导管可通过每对分隔元件15之间的空隙下落，并可因此进入由两个四分之一圆周状间隙24形成的第一隔室。这个第一隔室的地面和分隔元件15之间的距离与一个导管的直径相对应。出于这个原因，仅一个导管可通过分隔元件15下落。当第一导管处于第一隔室时，分隔元件15旋转回到其分隔位置以使存在用于堆叠另外的导管的阻障。然后，条3从进给位置移动到打开位置，直至两个条3之间存在空隙，这允许第一导管从第一隔室下落到由半圆切口26形成的进给通道的地面高度。随后，条移动回到进给位置，且其结果是，两个圆片21抵着嵌齿轮22推动导管。现在第一导管准备好实行温度测量。

图6绘示每一个半圆切口26包括可自由旋转的多个转轮27。可旋转的转轮27充当进给通道内导管的导引，以使不希望有的摩擦作用降到最小。转轮27的边界是弧形，这使得其边界适配于导管的弧形形状。另外，邻近于半圆切口26并在其下方存在基底109，提供导管的地面高度。

图7和图8是可旋转的分隔元件15的视图，分隔元件15附接至其轴28。如图8中所示，每一个分隔元件15包括具有楔形或弧形边缘29的翼形部，其可形成导管31的阻障。每一个轴28附接到浸没装置的主体，并通过条3中的一个进给。每一个条3通过附接在浸没装置的主体上的突出部分30固定。每一个突出部分30伸到条3的相应的开口中，以使得存在摩擦连接。只要分隔元件15附接到主体，就不可能分别从主体的突出部分30从主体上移除条3。分隔元件的翼形部可在图7和图8中所示的分隔位置和非闭合位置之间旋转，非闭合位置允许导管31向进给通道区域下落。

堆叠2和由条3形成的进给通道区域位于浸没装置的主体的中间以获取平衡状态。

如图9中所示，堆叠优选地包括在上部杆8上的导引元件33，其形成至堆叠2的V形接入口。导引元件33有助于使用导管31装填堆叠2。出于稳定性的原因，如图1、图2和图9中所示，导引元件33中的至少一些优选地放置在矩形板6的上方。

通常，外壳的所有部件、转轮等等都由金属制得。

参考符号列表：

1：浸没装置

2：堆叠

3：可移动的条

4：堆叠的端壁

5：堆叠的端壁

6：矩形板

7：距离

8：上部杆

9：下部杆

10：外壳

11：外壳

12：卡钩

13：螺钉

14：卡钩

15：分隔元件

16：U形连接元件

17：螺钉

18：螺钉

19：U形连接元件

20：用于涂覆金属的光纤的进给机构

21：圆片

22：电动嵌齿轮

23：圆片轴

24：条的弧形边界

25：罩盖

26：半圆切口

27：转轮

28：轴

29：楔形或弧形边缘

30：突出部分

31：导管

32：杆

33：导引元件

100：电动轮

101：电动轮

102：感应式接近开关

103：感应式接近传感器

104：感应式接近传感器

105：控制光纤进给的编码器

106：光纤的导引转轮

107：感应式接近开关

108：弹簧负载的导引转轮

109：基底

110：浸没方向

Claims (19)

1.一种使用光纤测量冶金容器中的温度的浸没装置(1)，其包括用于进给光纤至一次性导管(31)和用于进给所述一次性导管(31)连同所述光纤至熔体的进给通道(26)和进给构件(20、21、22、27、106、108)，其特征在于用于监测所述光纤的一端相对于所述导管(31)的一端的位置的控制构件(102、103、104、105、107)，其中所述控制构件(102、103、104、105、107)包括用于检测所述导管(31)的位置和在所述光纤移动至所述导管中之前所述光纤的位置的检测器(102、103、104、107)以及用于计算所述光纤相对于所述导管的位置的计算机，其中所述控制构件(102、103、104、105、107)经配置以使得所述控制构件(102、103、104、105、107)依据所述相对位置接受温度测量值。

2.根据权利要求1所述的浸没装置，其特征在于，所述光纤为涂覆金属的光纤。

3.根据权利要求1所述的浸没装置，其特征在于，用于监测所述导管(31)的所述位置的一或多个检测器(102、107)放置成邻近于所述进给通道(26)和/或在所述进给通道(26)的地面高度下方，和/或沿着所述进给通道(26)。

4.根据权利要求3所述的浸没装置，其特征在于，所述检测器(102、107)以一定间隔放置。

5.根据权利要求1所述的浸没装置，其特征在于，用于监测所述光纤的所述位置的至少一个检测器(103、104)放置成邻近于所述进给通道(26)的入口。

6.根据权利要求5所述的浸没装置，其特征在于，用于监测所述光纤的所述位置的两个检测器(103、104)沿着进给方向、邻近于所述进给通道(26)的所述入口放置。

7.根据权利要求6所述的浸没装置，其特征在于，所述控制构件经配置以使得所述光纤的所述一端一到达用于监测所述光纤的所述位置的所述两个检测器(103、104)之间的位置，所述控制构件就能停止所述光纤的移动。

8.根据权利要求6所述的浸没装置，其特征在于，所述控制构件经配置以使得所述光纤的所述一端一到达用于监测所述光纤的所述位置的所述两个检测器(103、104)之间的所述位置，所述控制构件在温度测量之后就停止移除光纤。

9.根据权利要求6至8中任一权利要求所述的浸没装置，其特征在于，用于监测所述光纤的所述位置的所述两个检测器(103、104)之间的距离小于20cm。

10.根据权利要求9所述的浸没装置，其特征在于，用于监测所述光纤的所述位置的所述两个检测器(103、104)之间的距离小于10cm。

11.根据权利要求1所述的浸没装置，其特征在于，所述控制构件包括为所述光纤测量光纤进给长度的传感器(105)，和/或为所述导管(31)测量光纤进给长度的传感器(105)。

12.根据权利要求1所述的浸没装置，其特征在于，所述控制构件包括用于监测所述导管(31)和/或所述光纤的所述位置的接近传感器(102、103、104、107)。

13.根据权利要求12所述的浸没装置，其特征在于，所述接近传感器为感应式接近传感器。

14.根据权利要求1所述的浸没装置，其特征在于，用于所述导管的所述进给构件包括在所述进给通道(26)的出口的两个电动轮(100、101)。

15.根据权利要求14所述的浸没装置，其特征在于，一或多个弹簧负载转轮可抵着所述两个电动轮(100、101)推动所述导管(31)。

16.根据权利要求15所述的浸没装置，其特征在于，在进给方向上，第一弹簧负载转轮的弹簧负载小于第二弹簧负载转轮。

17.根据权利要求15所述的浸没装置，其特征在于，电动轮(22)连同用于抵着所述电动轮推动所述导管的一或多个可移动的转轮或圆片(21)经放置而邻近于所述弹簧负载转轮。

18.根据权利要求17所述的浸没装置，其特征在于，所述电动轮(22)为电动嵌齿轮。

19.根据权利要求14至17中任一权利要求所述的浸没装置，其特征在于，用于监测所述导管(31)的所述位置的检测器(102)位于在所述进给通道的所述出口的所述两个电动轮(100、101)之间。