CN107036731B - 用于测量钢水熔池的温度的自耗光纤 - Google Patents

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Abstract

用于改进钢水熔池中的温度的测量的光学包芯导线包含光纤和侧向围绕所述光纤的罩盖。所述罩盖在多个层中围绕所述光纤。一个层是金属涂层，也被称为金属套或金属管。中间层布置在所述金属管下方，也被称为填充物。所述中间层由熔点在1000℃到1500℃的温度范围内，优选地在1200℃到1400℃下的隔热材料形成，使得所述中间层的片在暴露于熔融金属温度后是流体并且所述中间层、整个中间层和/或侧向围绕所述光纤的所述罩盖可以在浸没到或立即暴露于熔融金属下立即熔融。可以实现钢水熔池中的温度的可靠测量。

Description

用于测量钢水熔池的温度的自耗光纤
技术领域
本发明涉及一种自耗包芯导线，所述自耗包芯导线包含由罩盖围绕的光纤以用于测量钢水熔池的温度。
背景技术
JPH0815040(A)描述一种将自耗光纤馈送到液体金属中以用于测量熔融金属熔池的温度的方法。在US 5,730,527中还描述了用于熔融金属的光纤测量的类似方法和设备。这种自耗光纤是已知的，例如，从JPH11160155(A)中。这些是单个金属加套的光纤，此处光芯体是金属，所述金属通常覆盖不锈钢，目的是使光纤变硬使得其可以浸没到熔融金属中。然而这些可浸没光纤可以穿透在熔融表面下方，它们遭受快速变质。
这些早期自耗光纤的改进包含额外的保护结构并且例如从JPH10176954(A)中已知。此处，光纤由保护性金属管围绕，所述保护性金属管由额外塑料材料层围绕。当深深地浸没时可浸没到熔融金属中的此覆盖的自耗光纤以将暴露光纤的尖端的预定速率从线圈或线轴馈送到金属。暴露时浸没的深度对于温度准确性来说是重要的，因此为了准确的温度需要的是防止早期损坏或者将光纤尖端快速移动到测量点。JPH09304185(A)公开了一种馈送速率解决方案，其中纤维消耗的速度必须大于失透速率，由此确保可始终获得新制的光纤表面。
因为来自任何来源的热使纤维降解，即将浸没之前应使其免于热量增加。同样地在测量之后其余未使用的部分也必须免于热量增加以适用于随后测量。
US 5,585,914传授自耗光纤可以经由喷嘴在5mm/sec的速率下馈送到熔融金属中持续10秒，随后保持此浸没20秒并且当以循环方式实现时，可以认为是连续的。JPH09304185(A)传授为了准确的结果，新表面的损坏和随后暴露的速率必须对应于其尖端的玻璃体结构损坏的速度，即，新纤维材料经连续馈送以替换失透纤维并且因此适用于接收和传递辐射，而无辐射损失。
为了实现此替换，将纤维馈送到熔融金属中直到其温度反应超过设定点。停止馈送2秒并且测定温度。随后再次将纤维馈送到金属中持续10mm并且停止两秒，并且测定第二温度。第一和第二温度的比较确定是否已经实现成功测量或是否需要额外循环。此外，对于确定读数是否可接受的方式，馈送速度不指定。
另外，因为炼钢是分批工艺，以上现有技术的问题在于使用卷曲光纤的其余部分的之前测量将失透并且因此无法遵循此方法，因为随后测量的设定点温度的初始确定无法充分经确定。JPH09243459(A)传授纠正措施，其中损坏的自耗光纤每次应从供应线圈切除以提供未失透纤维，但无如何确定失透程度的指示。
在实践中此需要辅助设备来切除纤维的损坏部分并且在浸没是从金属上方的情况下其必须经由炉渣层收回，炉渣层可以在干扰从容器和切割机构移出的纤维上收集。
各种用于馈送自耗光纤的方案都经设计以在失透前将光纤芯体暴露于熔融金属，然而失透速率取决于熔融金属的实际情况，如其温度、其运动、密闭容器和覆盖熔池的炉渣以及在各测量循环之前和之后光纤暴露的热条件。
已发现因为新制纤维表面的可用性对准确温度测量至关重要并且此可用性取决于纤维如何浸没到熔融金属中，因而由于在金属处理期间的各个时间当浸没到并且通过各种冶金容器时纤维将暴露的许多各种条件而可能出现多种馈送方案。
当失透速率的变化可以通过改进自耗光纤构造而得到最小化时，测量技术的适用性可以适用于更宽范围的冶金容器而无需定制馈送体系。
外部覆盖有钢的多层导线结构用于钢制品中以将掺杂物质选择性地引入到钢水熔池中。这些通常被称作包芯导线并且在DE19916235A1、DE3712619A1、DE19623194C1和US6,770,366中描述。US 7,906,747公开了一种包芯导线，所述包芯导线包含在接触液体金属熔池之后发生热解的材料。
US 5,988,545公开了一种包芯导线注射系统，其中包芯导线供应于线圈中或线轴上如以便与如EP 0806640、JPH09101206(A)、JPS6052507(A)和DE3707322(C1)中公开的特别导线馈送机整合以进行包芯导线的实际浸没。
US 7,748,896公开了一种用于测量熔融熔池的参数的装置，所述装置包含光纤、横向围绕光纤的罩盖以及连接到光纤的检测器，其中罩盖在多个层中围绕光纤，一个层包含金属管和布置在金属管下方的中间层，中间层包含粉末或纤维或粒状材料，其中中间层的材料在多个片中围绕纤维。
中间层由二氧化硅粉末或氧化铝粉末形成并且可以含有气体产生材料。在多个分离部分中围绕纤维的中间层的所公开的特征在本发明的意义上意味着在多个部分中的构造存在于操作状态中，换句话说，在浸没在熔融熔池中期间或之后进行测量使得中间层的片保持分离并且在使用期间是可分离的。添加气体产生材料辅助中间层的部分的爆炸分离。
虽然部分含于未熔融外部金属套内，此光学包芯导线结构辅助将光纤保持在其中心处在极低温下持续相对较长时间。由于高温的将毁坏光纤的失透得到延迟。通过在浸没到熔融金属中期间持续的特定温度，中间层气体的膨胀强制性地移出未附接的罩盖层。
纤维在熔融金属熔池中被不规律地加热到平衡温度，使得在浸没在熔融金属熔池中的光纤或其端部失透之前测量可以随后非常快速的发生。用于显露新制光学表面的气体释放的爆炸性质的此不可预测性提供不稳定结果，其经受正确温度的解释和误读。
根据通过浸没的光纤进行准确温度测量的已知要求，光纤必须在等于光芯体的失透速率或比所述失透速率快的速率下消耗。因为失透速率随着在光芯体的熔融金属浸没期间输入到光芯体的热量和自暴露于周围环境起输入到光芯体的热量而变，必须使包芯光纤与预暴露条件成比例消耗，所述预暴露条件如在浸没位置的辐射热、炉渣温度以及特定锅炉的熔融温度。
发明内容
本发明的目标是进一步改进钢水熔池中的温度的测量。
所述目标由包含独立权利要求的特征的改进包芯导线解决。优选实施例包含从属权利要求的特征。
本发明关于一种用于测量熔融金属的温度的包芯导线，其包含光纤和侧向围绕光纤的罩盖，其中罩盖在多个层中围绕光纤，一个层包含金属管和布置在金属管下方的中间层，其中中间层、整个中间层和/或侧向围绕光纤的罩盖可以在浸没到或立即暴露于熔融金属下立即熔融。
在本申请案的范围内术语“熔融”对于除金属以外的具有不同熔融温度的材料来说指材料状态，其足够流动以容易地在其自身重量下流动或由另一液体(如相对液体金属)的重量推动。玻璃材料因此可以尤其描述为“熔融”，其具有10到10000泊，优选地10到1000泊的粘度。图8显示在温度范围内玻璃材料的粘度。
“在浸没下立即”意思指在与熔融金属直接接触时。然而，当整个中间层包含金属时，“在浸没下立即”包括将此类金属组分加热到熔融温度以变为流体的时间。在后一种情况下，“在浸没下立即”暗示此类金属组分很少并且足够小以立即熔融，例如在少于一秒内。
出于以下详细描述的原因，可以进而实现可靠测量。
在一个实施例中，包芯导线具有用于浸没到熔融金属中的浸没侧和相对侧，其中构成中间层，其方式为使得中间层在浸没到熔融金属中期间在浸没侧熔融并且同时在相对侧保持未熔融和/或多孔。
具有包芯导线，所述包芯导线具有中间层可在浸没期间熔融的浸没侧和具有未熔融中间层的相对侧，光纤可以经中间层很好地保护以用于可靠测量。未熔融和/或多孔中间层可提供光纤的良好隔热。
在一个实施例中，光纤中心布置在包芯导线中和/或由塑料管或护套覆盖。可进而实现光纤的有效保护。
在一个实施例中，包芯导线包含熔点比金属低，优选地小于金属熔点的90％或50％到85％的中间层，其中熔点温度以℃测量。
在本申请案的范围内术语“熔点”应理解为在上文针对非金属所描述的“熔融”的含义中并且不与有时例如针对玻璃材料提出的熔点或熔融温度互换。图8的在100泊下的“熔点”因此不为在本申请案的含义内的玻璃的熔点。
可进而实现熔融中间层的保护凝块的静止状态并且因此可靠测量。
在一个实施例中，中间层可在测量期间围绕光纤形成呈静止状态的熔融中间层的凝块。
静止状态意思指尽管材料流出和流入，光纤周围的液体凝块保持，使得过量熔融凝块材料离开凝块而用于代替所述材料损失的新凝块材料由侧向围绕光纤的熔融罩盖和/或熔融中间层再供应。
可实现用由于围绕的罩盖而具有减少的干扰的持续更新光纤来可靠测量。
在一个实施例中，中间层可以重量除以多孔结构体积形式提供未熔融密度，其比呈重量除以聚结熔融材料体积的熔融密度高至少30％和/或高至多100％。
为了说明未熔融和熔融密度的含义，玻璃棉球可充当实例。玻璃棉球是极轻和蓬松的材料，即使构成绵的玻璃的物理特性是高粘度液体材料。轻和蓬松材料占据一定体积，并且如果获取此玻璃棉球的重量和体积，那么可计算未熔融密度。在将相同玻璃棉加热到其玻璃制造熔融温度之后，其将如液体一样流动。玻璃棉将自己收集并且形成玻璃胶泥。将胶泥占据的体积和与起始玻璃棉球重量相同的重量相除以计算熔融密度。这些是两种不同密度，但其由在使用前和/或期间中间层的状态而产生。
熔融密度是在光纤凸部或光纤的尖端表面形成的凝块的密度。凝块具有接触钢的界面并且此界面是液-液界面。相对的凝块界面是液体-固体界面并且其接触馈送液体凝块与新熔融材料的未熔融中间层。
比熔融密度高至少30％和/或高至多100％的未熔融密度允许可靠测量结果。此比率是重要的，因为当未熔融以保护未使用的光纤时中间层是隔热的。在使用期间当中间层暴露于熔融金属并且尤其在其自身的表面张力和推压在其上的熔融金属的作用下自身收集时中间层可因此从未熔融密度变化为熔融密度。金属中的较高密度促进良好的与光纤的热交换并且有助于运走过量熔融凝块和失透光纤同时暴露新表面。
在一个实施例中，中间层具有与7g/cm3或常见熔融金属密度的至少15％和/或至多60％相对应的熔融密度。
相较于7g/cm3或钢水在至少15％和/或至多60％范围内的密度，熔融中间层的密度对于熔融金属相对恒定，因为例如尤其具有碱土硅酸盐(AES)和钢的所有二氧化硅类玻璃在密度比率的变化方面仍在窄带中。举例来说，熔融玻璃和熔融金属密度关于温度均在相同方向上不同。
中间层可由100％E玻璃、100％玄武岩玻璃或33％AES与66％E玻璃的混合物组成。进而可实现可靠测量。
在一个实施例中，熔融中间层的凝块从光纤凸部表面移出的速率可取决于液体凝块与液体熔融金属之间的密度差。
光纤凸部是光纤的尖端，在测量期间其一般在浸没侧从包芯导线突出。
凝块的移出速率是指在一段时间内离开凝块的过量熔融凝块的量。凝块从尖端表面的移出随液体凝块与液体金属之间的密度差而变，并且因此在实践中可重复，因为在实践中比率具有较小变化。其一般来说适用于金属、钢、铁、铜等。
凝块可进而从中间层的熔融得到补充并且因此消耗包芯导线可维持始终补充已经流走的过量熔融凝块材料的相对尺寸化的凝块。
在一个实施例中，包芯导线或金属管尤其借助于搭接缝不气密或尤其借助于卷边接缝气密，例如埋头搭接缝或开槽平坦卷边接缝。
金属管一般指外部金属套或外部金属涂层。未熔融中间层的密度在测量期间提供在熔融凝块后的开口孔隙。
包芯导线或金属管可经设计成不气密，优选地通过搭接缝以极少生产花费。此类不气密设计或提供搭接缝将允许包芯导线的内部结构中的气体通过多孔中间层以及通过缝隙从金属管内的凝块移开。
或者，包芯导线或金属管可经设计成气密，优选地用卷边接缝以极少生产花费，允许相同气体移动通过包芯导线的内部结构但不经由出口通过缝隙离开凝块。
本发明还独立地涉及一种包芯导线，其包含光纤和侧向围绕光纤的罩盖。罩盖在多个层中围绕光纤。一个层是金属涂层，也被称为金属套或金属管。中间层布置在所述金属管下方，也被称为填充物。中间层由熔点是至少600℃或至少1000℃和/或至多1500℃，优选地1000℃到1400℃，更优选地1200℃到1400℃的气体多孔隔热材料形成，使得在暴露于熔融金属温度后中间层的片是流体。
光纤是柔性透明纤维。光纤最通常用作在纤维的两端之间传送光的构件。光纤可由玻璃或塑料形成。中间层的材料可为E玻璃、硼硅酸盐玻璃、玄武岩碱土金属硅酸盐和/或这些玻璃的混合物。金属涂层，相应地，金属套可由0.5到1.5mm厚，优选地1.0mm厚的具有大于50％的Fe含量的金属(优选地低碳钢)带形成，并且可形成为具有搭接缝的管。缝隙尤其是以机械方式形成，并且不由粘合剂或胶密封。
利用此装置的合适时间是接近精制工艺结束时，钢熔池的温度是约1600℃。当包芯导线到达钢水熔池时，金属管将熔融并且溶解到金属熔池中，因为中间层材料的熔点比钢水熔池的温度低得多。
中间层将尤其熔融以形成具有对着液体金属的液体界面的凝块。
凝块一般意思指熔融材料(如玻璃或金属)的块体。
由于中间层材料的熔点比钢水熔池的温度低得多，部分凝块随后将立即流走。
将理解如中间层的玻璃的熔化材料并不经历如同结晶材料所经历的不同熔点，但是在相当广泛的温度范围内软化。这种被称作变换范围的从固体到塑料状行为的过渡是通过随着温度的粘度的连续改变区分的，因此在本发明的范围中如应用到中间层的术语熔融用于涵盖其中材料是足以易于在其自身的重量下或通过相对的液体金属的重量的推动而流动的流体的温度范围。
这随玻璃化学性质而变并且优选地随在将一般引起在10和103泊之间的玻璃粘度的使用温度下的玻璃化学性质而变。对数粘度和温度的关系从E.B.尚德(Shand),工程玻璃(Engineering Glass),现代材料(Modern Materials),第6卷,学术出版社(AcademicPress),纽约(New York),1968,第262页已知。
已发现通过熔化中间层的材料，材料的熔融凝块状层围绕光纤，提供初始保护，并且随后将以随其熔融粘度和其与钢水之间的密度差而变的可预测速率流动离开光纤。实际上，熔融金属熔池与由中间层形成的熔融凝块的密度差尽管均随温度和组成而变，在应用范围内其相对恒定。
直到光学包芯导线浸没时，中心光纤由相对低密度的未熔融中间层隔热保护直到外部金属套融掉，暴露填料(中间层)，其随后熔融并且在光纤周围合并。因为填料，相应地中间层的熔融温度一般基本上比熔融金属温度低，在暴露后保证其将始终呈熔融流体状态。中间层的逐渐熔融可围绕光纤形成熔融凝块。
凝块的形成产生与熔融金属的液-液界面并且同时与熔融金属相对的液体-固体界面。围绕光纤的积聚凝块的体积受到作用于其熔融质量上的密度驱动流体力和其表面张力限制。任何过量体积流动离开液-液界面并且在液体-固体界面逐渐地再供应，使得可达到围绕光纤的熔融中间层的凝块的静止状态。因此在熔融光学包芯导线的尖端的熔融玻璃材料的体积相对恒定。
变得显而易见的是钢的密度与熔融凝块的密度之间的变化引起暴露和更新新制光学表面的更加可推断的机制。在中间层的熔融材料(填充物材料)上的移置金属的向上的力推动熔融凝块返回并且远离从凝块状填充物延伸站立的光纤并且形成凸部。在无如现有技术中的强化内部金属套的情况下，此凸出纤维基本上较弱。随着馈送的进行，足够量的熔融填充物积聚在底座处并且这个量的一部分通过延伸的光芯体牵引到熔融金属中直到在聚积的凝块上的熔融金属的向上的力使光芯体在其底座处断裂。
暴露于熔融金属的未失透光纤的比率因此更取决于几乎恒定的密度比率-凝块/钢水，和浸没深度，因此允许馈送速率的广泛容许度。已发现来自推进光纤尖端凸部的熔融凝块的收缩引起更加可重复的检测机会。
通过提供由熔点在600℃到1500℃或1000℃到1500℃的温度范围内，优选地在1200℃到1400℃下的气体多孔隔热材料形成的中间层，专利US 7,748,896和US 2007/0268477 A1的剧烈“爆裂”和膨胀可消除并且经纤维到熔池的更可控制暴露代替。
在一个优选实施例中，中间层由纤维形成。当包芯导线馈送到熔体中时，纤维无法如同粒子一样提前从包芯导线排放。在到达熔体处之前的排放将减少光纤的隔热，从而将降低测量结果的可靠性。不需要粘合剂或树脂来将填充物材料粘着在一起，其消除将具有爆炸气化的潜能的材料的存在。
在一个优选实施例中，纤维是环状纤维。此促进测量的可靠性。此外，环状纤维促进产生中间层。
在一个优选实施例中，绳形成中间层。一般来说，绳是一组纤维，其扭转或编织在一起以便将它们组合成更大和更强的形式。在所述词的经典含义中，绳尤其由收集成纱线的纤维构成并且多个纱线可收集成股线，其中数个股线可收集成绳。本发明的词绳应在其最广泛意义上使用，其中其表示一般结构并且可由纱线的分组和/或股线的分组、形成一般形状的合股绳等形成。
绳可具有单一化学组成。因此由扭转或编织绳形成的中间层的未熔化部分(如纤维)的布置的未熔化密度，即重量除以体积随包含粘聚形式的个别纱线/股线的数目和厚度可控制变化。更准确的说，每线性单位的绳相对于起始体积的所得熔化体积经很好地控制。此也以更可靠的方式避免上述排放问题并且伴随良好隔热特性。因此，进一步改进测量的可靠性。
在一个优选实施例中，光纤布置在绳的中心，这进一步改进测量结果的质量和可靠性。
在一个优选实施例中，绳或绳的股线经容积化。在本发明的含义内股线以及绳由多个纤维构成。容积化绳或股线以此方式处理，有时被称作纹理化，以使纤维在织物平面外不规则地定向。纤维或股线可经由喷嘴牵拉，其中空气流产生湍流以便将绳或股线容积化。为了容积化，绳或股线降低表观未熔化密度同时增加隔热并且促成改进的测量结果。
在一个优选实施例中，中间层由玻璃纤维形成，优选地由E玻璃形成。玻璃纤维的基体可为二氧化硅(SiO2)，尤其具有高达1200℃的熔点。E玻璃为工业常用材料并且适用于本发明目的的玻璃，尤其ET91415TEXO，可以从PPG Industries Cheswick，宾夕法尼亚州，美国获得。优选的E玻璃的TEX，重量为1420(g/km)。由于其较高的表面积与重量比率，预熔化密度的玻璃纤维是适用的隔热体导引件。当熔化时，密度与钢水熔池的密度相比较低以使得钢水熔池中的流体玻璃纤维材料将立即向上流动，离开纤维，有助于改进的测量结果。玻璃纤维的熔点和软化点低于1600℃并且因此比钢水工艺的温度范围低得多。
优选地，中间层的密度具有熔融和未熔融密度。例如至少两个纤维的未熔化密度或未熔融密度对应于那至少两个纤维的重量除以那至少两个纤维的体积，包括呈两个纤维不软化或熔融的状态的其之间的空间。例如上述至少两个纤维的熔化密度或熔融密度对应于那至少两个纤维的重量除以例如以凝块形式以两个纤维经软化或熔融的状态熔化在一起的那至少两个纤维的体积。
优选地，中间层的材料的密度或熔化密度小于5g/cm3，优选地小于4g/cm3，更优选地在2.0与3.5g/cm3之间。因为钢水的密度要高得多，所以在外部金属层熔融之后中间层的材料将立刻向上流动。因此，改进的测量结果是可能的。
优选地，液体中间层的密度与熔融金属的密度的比率在0.25和0.45之间并且更优选的是0.32到0.38的比率。因为中间层是或多或少编织绳结构的，所以它具有远小于其熔化密度的预熔融密度并且非常绝热。中间层的预熔融密度是0.3到1.7g/cm3。并且更优选地是0.4到1.0g/cm3。
优选地，预熔融密度使得熔融凝块与剩余的未熔融中间层之间的界面是气体多孔并且允许中间层的燃烧产物在与熔化中间层材料相反的方向上通过。因此，改进的测量结果是可能的。
在一个优选实施例中，中间层布置在金属管与由塑料形成的管之间，其中光纤在塑料管内。或者，可使用纸板代替塑料。改进的测量结果是可能的，尤其是在光纤的外径小于塑料管的内径时。
优选实施例是半密封缓冲护套但宽松护套也可接受。本领域中已知的一般构造是放置在0.9mm的塑料管中的62.5/125μm或替代地50/125μm渐变折射率光纤，在所述塑料管中纤维与外部力机械地隔离。管的材料通常是塑料并且更确切地说是聚酰胺，如，商品名称尼龙，或热塑性弹性体，如，Hytrel，或出版物中所公开的类似材料，T.Lamp等人的“通过熔融物中的直接光学测量的钢熔融温度的创新性连续在线确定(Innovative continuousonline determination of steel melt temperature by direct optical measurementin the melt)”，欧洲项目总结报告(Final Report EUR)21428，合同号7210-PR/204，2005，第13-17页。这些塑料通常为纤维提供对抗外部微弯影响的硬化。如所描述的适合的电信光纤可以从Huber and Suhner AG,Degersheimerstrasse 14,CH-9100Herisau DE获得。塑料管可以填充有防潮凝胶，其提供额外的机械保护和围绕纤维的防水层。这种填充材料通常是石油或硅酮类化合物。
在替代实施例中，绳可由一组纱线或股线构成，其中此分组的数个单元可具有不同化学组成。因此不同化学组成的纱线或股线的掺合可提供控制具有中心到其总外径的均匀总厚度的绳的物理和化学特性的简单制造方法。
24纤维股线的替代构造具有62.5/125μm或替代地50/125μm渐变折射率光纤，其具有布置在光纤束的中间的0.9mm的半密封管。束的16个纤维股线中的八个是E玻璃并且8个股线可以是Ecomab，一种碱土硅酸盐(AES)，购自Keramab，Haverheidelaan4，B9140Temse，BE的材料，具有大约1330℃的熔点。AES材料的典型组成由50-82％二氧化硅、18-43％氧化钙和/或氧化镁以及小于6％的氧化铝、二氧化钛或氧化锆和痕量氧化物组成。围绕束缠绕的是e玻璃的额外的更多的8个股线。24个股线中总共8个是AES，e玻璃的其余部分用于降低混合纤维的熔融温度。如所构造的中间层的密度尤其是大约0.51g/cm3。中间纤维层随后优选地被大约1mm的至少50％Fe的搭接缝金属套管所覆盖。
在替代实施例中，绳可包含全部或与E玻璃或AES的纤维混合的玄武岩纤维以实现所需熔融温度和密度。
附图说明
当与附图结合阅读时，将更好的理解本发明的以上发明内容以及以下具体实施方式。为便于图解说明本发明，图式中示出了一些目前优选的实施例。然而，应理解，本发明不限于示出的精确布置和工具。在图式中：
图1是光学包芯导线的截面，其显示围绕中心光纤的绳状形式的中间层
图2是光学包芯导线的截面，其显示绳状形式的中间层，其中已经围绕中心光纤引入替代材料股线以影响其物理特性；
图3显示本领域中已知的外管的可能密封件
图4是在容器内的钢水的截面，其中包芯导线浸没在钢水中；
图5是用于测量钢水的温度的系统；
图6显示E玻璃的组成
图7显示制造玄武岩玻璃的玄武岩岩石的组成
图8是所选玻璃的玻璃粘度对温度曲线。
图9是纤维的容积化股线的截面。
图10是纤维的未容积化股线的截面。
具体实施方式
图1显示光学包芯导线2的截面，其包含外部金属涂层，相应地金属套3，多个股线4，内部塑料管5(也被称为半密封护套)以及塑料管5内的光纤6。光纤6的外圆周小于塑料管5的内径。股线4是容积化的并且由多个E玻璃纤维形成。
股线4围绕塑料管5扭转并且形成绳。股线的替代层以顺时针7布置并且随后以相反顺时针8方向。光纤6在绳的中心中。外护套由低碳钢形成。
图2显示替代光学包芯导线2的截面，其包含外部金属涂层，相应地金属套3，多个由E玻璃形成的股线4，多个替代材料的股线4a，其与由E玻璃形成的股线4形成混合物，内部塑料管5(也被称为半密封护套)，和塑料管5内的光纤6。光纤6的外圆周小于塑料管5的内径。股线4和4a是容积化的并且由多个玻璃纤维形成。股线4和4a围绕塑料管5扭转并且形成绳。股线的替代层以顺时针布置并且随后以相反顺时针方向。光纤6在绳的中心中。外护套由低碳钢形成。
图3显示本领域中已知并且在说明书中提及的优选实施例管密封件，搭接缝15，和替代地埋头搭接缝16和开槽平坦卷边接缝17的概况。
图4显示浸没到熔融金属12中的光学包芯导线2的截面。由于钢水12的高温，围绕光纤2的材料由于上述原因逐渐地熔融9。因此，光纤尖端10从中间材料11(其过量11a漂走)的凝块突出。在测量之后，使光学包芯导线完全地熔融回到液体金属13的上表面。
如图5中所示，在包芯布线馈料系统上使用包芯导线2，其为渐变折射率62.5/125μ半密封0.9mm护套光纤，具有由1mm金属钢外层围绕，由包含至少50％Fe的搭接缝封闭的低熔融E玻璃的中间层(1)。或者，可使用渐变折射率50/125μ或62.5/125μ宽松护套光纤。光学包芯导线2可通过包芯导线馈送器24从坐式线圈20或辊架20a去缠绕并且推动到通过连接器29连接到浸没喷嘴21的内部通道的导管25中以使得光纤尖端10到达测量位置23。图5描绘具有顶部22和底部26的冶金容器，但其他熔融容器、熔融金属转移或容纳容器也可适用。
从容器外部的位置开始，将包芯导线2馈送通过安置在上容器壁22中的气体冷却浸没喷嘴21，其中喷嘴21的出口21a在容器内部内。吹枪21是管内的同心构造管。将包芯导线馈送通过内管同时将空气馈送通过附接件27到外管的内径与内管的外径之间的环形空间中并且在容器内的位置28离开。应选择冷却空气的绝对量以防止炉渣封闭枪出口(即使当炉渣发泡时)，并且因此出口21a将在炉渣层14内。尽管浸没喷嘴21的位置可在各个位置中，基本安装原理是喷嘴具有从钢水熔池以上的位置开始到钢水12的表面13的直线通路。
图6显示优选的E玻璃材料组成，其具有43到74摩尔％SiO2、0到8,5摩尔％B2O3、6到10摩尔％Al2O3、0,5到9摩尔％MgO、15到28摩尔％CaO、至多2,5摩尔％Na2O、至多0,05摩尔％K2O、至多0,3摩尔％Fe2O3、至多1摩尔％TiO2和/或至多2摩尔％F。
图7显示用于中间层(1)的玄武岩岩石的优选的纤维材料化学组成，其具有约52,8摩尔％SiO2、约17,5摩尔％Al2O3、约10,3摩尔％Fe2O3、约4,63摩尔％MgO、约8,59摩尔％CaO、约3,34摩尔％Na2O、约1,46摩尔％K2O、约1,38摩尔％TiO2、约0,28摩尔％P2O5、约0,16摩尔％MnO和/或约0,06摩尔％Cr2O3。
图8显示用于中间层(1)的例示性纤维材料的粘度对温度图。最左侧曲线指碱石灰玻璃并且相邻曲线指硼硅酸盐玻璃。在本申请的意义上这些材料通常在10到10000泊的粘度下在约1200到1400℃的温度范围内“熔融”或“熔化”。这些材料的软化点高于600℃。
图9和10显示由多个例如E玻璃纤维1组成的股线的截面。图9中所示的股线是容积化的。图10中所示的股线并不是容积化的。出于此原因，图9的纤维的图案与图10的纤维4的图案相比是不太规则的。另外，图9中所示的容积化的纤维4与图10中所示的纤维4相比是不太紧凑的。
参考符号列表
1： 中间层
2： 光学包芯导线
3： 金属涂层；金属管；金属套
4： 由多个纤维组成的股线
4a 由不同组成的多个纤维组成的股线
5： 半密封护套；塑料或纸板管
6： 光纤
7： 钢水
8： 容器；盛钢桶
9： 炉渣
10： 光纤凸部；尖端
11 熔融凝块
11a 过量熔融凝块材料
12 熔融金属
13 熔融金属水平面
14 炉渣层
15 搭接缝密封件
16 埋头搭接缝密封件
17 开槽平坦卷边接缝密封件
20： 坐式辊
21 浸没喷嘴
21a 浸没喷嘴出口
22 容器顶部
23 测量位置
24 包芯导线馈送机器
25 导管
26 容器底部
27 气体净化入口
28 离开的净化气体
29 连接器
30 碱石灰玻璃
31 硼硅酸盐玻璃
32 96％二氧化硅玻璃
33 熔融二氧化硅
34 应变点
35 退火点
36 软化点
37 工作范围
38 工作点
39 熔点
E 典型E玻璃
A 近似界限
C 组成
T 温度
V 粘度

Claims (25)

1.一种包芯导线(2)，其包含光纤(6)和侧向围绕所述光纤的罩盖，其中所述罩盖包括多个层并围绕所述光纤，一个层包含金属管(3)和布置在所述金属管(3)下方的中间层(1)，其中所述中间层(1)由熔点是600℃至1500℃或1000℃至1500℃的材料形成，并且
绳形成所述中间层，所述绳是容积化的。
2.根据权利要求1所述的包芯导线(2)，其中所述材料具有1000℃至1400℃的熔点。
3.根据权利要求1所述的包芯导线(2)，其中所述材料具有1200℃至1400℃的熔点。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的包芯导线(2)，其中所述中间层(1)由纤维(4、4a)形成。
5.根据权利要求4所述的包芯导线(2)，其中所述纤维(4、4a)是环状纤维。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的包芯导线(2)，其中所述光纤(6)布置在所述绳的中心中。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的包芯导线，其中所述中间层(1)由E玻璃纤维形成。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的包芯导线，其中所述中间层(1)布置在所述金属管(3)与由塑料或纸板形成的管(5)之间并且其中所述光纤(6)在所述塑料或纸板管(5)内。
9.根据权利要求1至3中任一项所述的包芯导线，其中所述光纤(6)的外径小于所述由塑料或纸板形成的管(5)的内径，使得所述光纤(6)可在所述由塑料或纸板形成的管(5)内移动。
10.根据权利要求1至3中任一项所述的包芯导线，其中中间层(1)的所述材料的密度小于5g/cm3。
11.根据权利要求10所述的包芯导线，其中所述中间层(1)的所述材料的密度小于4g/cm3。
12.根据权利要求10所述的包芯导线，其中所述中间层(1)的所述材料的密度小于3g/cm3。
13.一种用于测量熔融金属(12)的温度的包芯导线(2)，其包含光纤(6)和侧向围绕所述光纤的罩盖，其中所述罩盖包括多个层并围绕所述光纤(6)，一个层包含金属管(3)和布置在所述金属管(3)下方的中间层(1)，其中所述中间层(1)和侧向围绕所述光纤(6)的所述罩盖可在浸没到或立即暴露于所述熔融金属(12)下立即熔融，并且
绳形成所述中间层，所述绳是容积化的。
14.根据权利要求13所述的包芯导线(2)，其中所述包芯导线(2)具有用于浸没到所述熔融金属(12)中的浸没侧和相对侧，其中以使得所述中间层(1)在浸没到所述熔融金属(12)中期间在所述浸没侧熔融并且同时在所述相对侧保持未熔融和多孔的方式构成所述中间层(1)。
15.根据权利要求13或14所述的包芯导线(2)，其中所述光纤(6)中心布置在所述包芯导线(2)中。
16.根据权利要求13或14所述的包芯导线(2)，其中所述光纤(6)由塑料管(5)覆盖。
17.根据权利要求13或14所述的包芯导线(2)，其中所述中间层(1)具有比所述熔融金属低的熔点。
18.根据权利要求17所述的包芯导线(2)，其中所述熔点低于所述熔融金属的熔点的90％或是50％到85％。
19.根据权利要求13或14所述的包芯导线(2)，其中所述中间层(1)可在测量期间围绕所述光纤(6)形成呈静止状态的熔融中间层(1)的熔融凝块(11)。
20.根据权利要求13或14所述的包芯导线(2)，其中所述中间层(1)可以重量除以多孔结构体积形式提供未熔融密度，其比所述重量除以聚结熔融材料体积的熔融密度低30％至100％。
21.根据权利要求20所述的包芯导线(2)，其中所述中间层(1)具有熔融密度，其对应于7g/cm3或熔融金属密度的15％至60％。
22.根据权利要求20所述的包芯导线(2)，其中所述中间层(1)的所述未熔融密度提供在所述熔融凝块(11)后的开口孔隙。
23.根据权利要求19所述的包芯导线(2)，其中熔融中间层(1)的所述熔融凝块(11)从光纤凸部(10)的表面移出的速率可取决于所述熔融凝块(11)与所述熔融金属(12)之间的密度差。
24.根据权利要求13或14所述的包芯导线(2)，其中所述包芯导线(2)或所述金属管(3)借助于搭接缝(15)不气密或借助于卷边接缝气密。
25.根据权利要求24所述的包芯导线(2)，其中所述卷边接缝是埋头搭接缝(16)或开槽平坦卷边接缝(17)。
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