CN107209088B - 反充碳和温度落入式传感器 - Google Patents

Abstract

一种落入式探头包含测量头部，所述测量头部具有浸入端和具有端面的相对的第二端。所述测量头部由被配置成沿着分型线配合在一起的第一和第二半主体形成。被布置在所述测量头部内的样品室与其冷却质量块热隔绝，并且包含具有2.5mm或更小厚度的金属壁。入口管具有到所述样品室的入口开口。所述入口开口具有直径D_iniet，并且与所述测量头部的所述端面间隔至少公式(1)的距离。当所述样品室用熔融金属的样品填充时，所述金属样品的质量与所述样品室的所述金属壁的质量的比率大于2.6且小于6。

Description

反充碳和温度落入式传感器

本发明涉及一种落入式传感器测量头部，其具有前置浴热电偶和反充凝固室。根据本发明的落入式传感器允许对熔融金属的浴温和液态温度进行快速且精确的测量。

在炼钢过程期间，氧气与溶解在钢铁中的碳组合以去除碳，同时提供来自燃烧过程的热。当碳含量以及熔融金属温度是已知的时候，熔炉操作者可决定额外精炼的程度或结束这个过程。因此，具有关于液体金属的温度和碳含量两者的可用信息是有利的。

第3,559,452号美国专利案描述在转炉过程期间钢水中的碳确定的实用性和术语。惯例是采用一次性浸入式传感器，例如第5,577,841号美国专利案中所公开的，所述传感器附接到金属支承枪，并由操作者手动操控以获得温度和热分析信息。在许多情况下，迅速接近钢处理容器的内部以便用一次性浸没式测量传感器接触熔融金属并因此确定金属的温度和碳含量严重受限。

已经构造出适用于转炉过程的大型机械辅助枪，例如第4,141,249号美国专利案中所描述的那些，以浸入被专门设计成附接到这些辅助枪的多功能传感器探头，例如第2013/0098173号美国专利申请公开案中所描述的那些。然而，用辅助枪修改现有转炉需要较大的资金支出。一旦安装好，在典型钢铁厂的工业环境中就难以进行此设备的持续维护，从而增加了每次测量的成本。所有这些支出都是低成本钢铁生产的障碍。

已经研发出落入式或抛入式装置以避免辅助枪的较大资金投资。从在熔融金属表面正上方的接近端口使这种测量装置落入容器。这些装置沿着将热电偶输出中继到提供关于所实现的处理程度的数据的远程仪表的信号电缆移动，由此使得操作者能够判断所需要的进一步的程度。此类用于温度测量或热分析的装置在第3,357,598号美国专利案和第3,463,005号美国专利案中描述。

从常规的落入式装置获得一致且可靠的熔融金属传感器信息的一个困难是确保已下落传感器进入钢液，并在足以获得所要测量值的持续时间内保持浸没。确切地说，在精炼过程期间，大量熔渣浮在钢水的顶部上，并且阻碍已下落装置穿过矿渣层到熔融金属中。如果钢水的排出体积明显大于被设计成浸入其中的落入式传感器的部分的重量，那么传感器将漂浮，而不是浸入。作用于浸入钢水的物体的浮力将在向上方向上起作用，由此产生部分或完全在钢液上方的漂浮位置。

传统的认识是当热电偶或到热稳定室的开口未被取向成最佳接触钢水时，这些传感器的随机下落在一些情况下可产生误差。例如第3,574,598号美国专利案中所公开的侧延伸热电偶或例如第3,463,005号美国专利案所公开的侧开放热稳定室可背对金属，并因此经历由因为漂浮而引起的有限熔融金属接触、部分填充或完全未填充所导致的误差。

在CN 201041556中，到热稳定室的开口被定位成与浸入端相对。室由树脂砂构成，并被指定成轴向定位。由于它具有在它的内壁上的凝固室的液体金属，并且它的外壁直接暴露于熔槽，所以它将具有冷却已经进入入口的金属的低效热容量。在凝固室未完全隔热的情况下，熔融金属槽可充当热泵，由此加热室中的凝固质量块的液相并产生液态测量误差。这些误差的数目和量值在熔融金属过热增加时增加。在常规的感测中，通过在采样时的熔融金属的温度和在它开始凝固时检测到的温度的差异确定过热。当室的一部分存在于主测量头部的外部且与槽成热连通时，它经受了来自熔融金属池的直接加热，这大大降低了室材料的冷却能力。电缆的出口通过金属环而被固定到金属头部，但是在它的横向移动中不受限，这可在某些取向上损坏树脂砂凝固室。

为了解决这个问题，这些装置的改进通常依赖于与液体熔渣的体积密度和钢液的体积密度有关的装置的体积密度，以便辅助装置下降穿过熔渣到钢中，同时提供朝向所要浸入方向的某一取向。本文中使用的体积密度意指总体密度，包含整个浸入装置内的传感器组件和任何空隙以及对应它浸没的长度的信号电缆。逐渐发展出第9,116,054号美国专利案中所示的每一配置中的多个横截面，以实现优选的取向。也就是说，只要测量头部的稠密部分具有大于7g/cm3的表观密度(确保测量元件的浸入需要)，总体积密度就可小于7g/cm3。由于钢液的密度是固体钢的约90％，所以需要感测元件的无大空隙截面的前部来提供此取向。因此，测量元件被定位在距离传感器的前部表面一定距离处。然而，感测元件的确切位置是在前部表面处，这有利于最长时间地暴露于待测量的钢。

另外，有时，当取向是正确的时候，也就是说，当将温度传感器放在金属中时，并且在用液体金属填充的热稳定室的情况下，有可能没有获得精确且可靠的测量值。第5,033,320号美国专利案描述冷却室的质量与凝固速率的必需关系以获得精确的热稳定信息。尽管可在相对较短的时间内检测到浴温，但是凝固金属需要更长时间以达到融合释放的潜热和冷却质量的排热之间的稳定的热平衡，并因此获得液态高原期。从落入式传感器释放开始，拖尾信号电缆连续燃烧。有可能损坏拖尾信号电缆，从而在获得具有更长持续时间的液态高原期之前前进到故障状态，例如经历高浴温的故障状态，并因此无法获得所要测量值。这在本领域中并不新鲜。在先前装置中已经采用各种隔离性和保护性策略以通过用具有耐火材料的导管或纸板包围离开测量头部的信号电缆的一部分来延迟信号电缆的毁坏，例如在第3,374,122号美国专利案中。

尽管这种延迟是暂时的，但是第4,881,824号美国专利案提出当测量头部在它背对浸入端的端部上具有可调整纸板管状浮标，且引导信号电缆穿过此导管时，此类布置提供对信号电缆的充分保护以获得所要测量值。同时，低密度材料还充当平衡力，从而将测量头部取向成并将它稳定在面朝下的位置。确切地说，第4,881,824号美国专利案的温度和采样装置不具有凝固室，但是示出了“延伸”。根据第4,881,824号美国专利案的说明书，低密度浮标可沿着管的长度调整，以确保传感器将获得适当的浸入深度，并且浮标将使探头维持在大体上笔直的位置，以免使引线触碰熔融金属的表面，这可损坏所述线。浮标防止管倾斜。一旦浮标遇到熔化物或熔渣，它将倾向于“校正”管。在浸入期间，可熔性连杆将熔化，并释放将利用金属线漂浮到表面上的舱，这允许样品模具的获取。

然而，实际上，熔渣体积在不同热的范围内并在炼钢过程期间变化，由此去除具有可调整浮标的任何优势或原因。此延伸不是出于排出测量头部的目的。单独软管是采样器的通气口，并且被设计成与测量头部分离。第4,881,824号美国专利案的图式(在说明书中不存在尺寸)的简单比较示出了金属部分比浮标厚。即使浮标没有重量，但是组合也将不小于熔渣的密度，所述密度的值在所述说明书中被低估。金属部分具有比测量头部更大的体积。

尽管浮标应该将传感器元件中的测量装置取向成向下位置，同时为拖尾信号电缆提供保护，但是这仅在单密度流体中如此。在通常的炼钢容器中，其中在中间处理步骤处大约15％的氧化铁包含于熔渣中，密度将为约3g/cm³，而钢将具有接近7g/cm³的密度。装备有浮标的装置的前部容积密度仍小于钢液，但大于熔渣。附接到相对的浸入端的易浮材料应该将传感器取向在第一密度较低的液体层内，但是浮标的数量将不会迫使具有较低密度的测量头部将其自身浸没在第二密度较高的液体下方。

已发现，已下落传感器的下落动量对将测量元件定位在钢铁内和填充碳室来说至关重要。一旦碳室填满，就必须依赖于这个原位密度，也就是包含已填充凝固室的测量头部密度，以在适合于确定浴温的时间内延迟传感器的漂浮。经适当填充的凝固室可输送正确的液态测量值，即使当部分浸没在液体金属中时。

对落入式测量探头的递增改进已经去除了多个预期的故障模式。然而，这些技术中的多个仅适用于在转炉过程结束时所利用的落入式装置。这个教示内容具有误导性。在过程结束之后，即在吹塑过程期间，最需要测量温度和碳含量。此时可实现对过程的调整。在中间测量时间，也就是在吹塑期间，存在许多条件，这增加了落入式传感器穿过并传递到在合适深度处的金属中以便获取可靠测量值的难度。除了几个先前提及的装置之外，常规装置中的大多数不存在解决了使用落入式传感器以进行“吹塑”测量的难题的改进。

在脱碳快结束时，转变成熔渣的氧化铁的量增加，并因此减小黏度，从而实现更小的阻力、由乳化气体的释放导致的熔渣体积的减小，以及在吹塑结束时的液体的调平。所有这些益处并不可用于在吹塑时下落的那些传感器。传感器必须穿过的较大体积的熔渣和更加黏稠的熔渣延迟热电偶对于钢的暴露，并延迟凝固室的开放。先前采用的浮标可阻碍测量头部穿过熔渣。延迟穿过熔渣促使熔渣冻结到传感器的金属组件上，并因此增加表观体积且降低体积密度。这个以及在吹塑期间大大增加的金属表面的扰流将降低直立稳定性，无论有没有平衡浮标。所要浸没位置的保持受到严重损害。

本发明的目标是提供一种有成本效益的落入式传感器，其在吹塑过程期间和在吹塑过程结束之前用于炼钢容器中以提供浴温和热稳定温度。更具体地说，为了改正常规装置的不足并将落入式传感器的实用性扩展到“吹塑”测量，本发明利用简单的建构以最大化总体测量头部密度。根据本发明的测量头部还包含凝固室，其与熔槽和测量头部的质量块两者热隔绝，由此产生冷却质量与采样质量的经改进比率，并因此促进减少实现稳定液态高原期的时间。测量头部的所有外表面被设计成最大化下降动量，并且所有内部空间经最大化以在浸没后最小化测量头部的漂浮倾向。此外，本发明的测量头部不利用浮标。

在一个实施例中，本发明针对一种落入式探头，其用于通过熔融金属的样品的热分析确定相位改变，所述落入式探头包含测量头部、被布置在测量头部内的样品室，和具有到样品室的入口开口的入口管。测量头部包含为浸入端的第一端和具有端面的相对的第二端。测量头部的主体由第一半主体和被配置成沿着分型线与第一半主体配合的第二半主体形成。样品室与测量头部的冷却质量块热隔绝，并且包含第一热电偶，所述第一热电偶具有包封在金属壁内的第一热接合部。金属壁具有2.5mm或更小的厚度。入口开口具有直径D_inlet，并且与测量头部的第二端的端面间隔至少的距离。当样品室用熔融金属的样品填充时，容纳在样品室中的金属的质量与样品室的金属壁的质量的比率大于2.6且小于6。

如下文中所描述的从属权利要求包括优选实施例。它的优势如下：在第一和第二半主体的配合配置中，在浸入端处的每一半主体的侧轴和测量头部的分型线相距一角度。入口开口的D_inlet优选地是15mm或更小。此外，落入式探头可包括第二热电偶，所述第二热电偶具有在测量头部的浸入端处的第二热接合部。它还具有优势：落入式探头包括从测量头部的第二端出来的延伸管和延伸穿过延伸管并在出口开口处从其离开的信号电缆。延伸管可由选自由以下组成的群组的材料制成：金属、塑料、橡胶、纸质材料和纺织材料。在优选的落入式探头中，第一和第二半主体中的一个包含至少一个凹陷部，第一和第二半主体中的另一个包含至少一个突起隆脊，所述隆脊被配置成适配到至少一个凹陷部内。另外，第一和第二半主体可由铸铁制成。落入式探头可进一步包括附接到浸入端的封盖。封盖可由高密度聚合物制成。有利的是，样品室具有底层和顶层，这两者都由选自由以下组成的群组的材料构成：树脂砂、耐火粘固剂和陶瓷。入口管可由石英制成。如果落入式探头进一步包括定位在入口管内的脱氧剂，那么它具有优势。优选地，脱氧剂是铝。另外，优选的是，落入式探头进一步包括覆盖入口开口的封盖。封盖可由钢制成。

当结合附图阅读时，将更好的理解上述概述以及本发明的以下详细描述。出于说明本发明的目的，附图中示出了目前优选的实施例。然而，应理解，本发明不限于所示的精确布置和工具。

在附图中：

-图1是根据本发明的实施例的测量头部的一半的前正视图；

-图2是图1中所示的测量头部的一半的侧视图；

-图2A是根据本发明的实施例的测量头部的前正视图；

-图3是示出了根据本发明的实施例的测量装置的应用的总体示意图；

-图4是根据本发明的实施例的测量头部的凝固室组合件的前正视图；以及

-图5是根据本发明的第二实施例的测量头部的一半前正视图；以及

-图6是根据本发明的第三实施例的测量头部的一半的前横截面图。

本发明涉及一种落入式探头3，其用于通过从钢水槽获得的样品的热分析确定相位改变。在使用时，如图3中所示，下落装置2被布置成在包含钢水5的转炉1的上方几米处。下落装置2是其中存储落入式探头3并且可在适当时间分配探头3的料斗型装置。在使用时，落入式探头3从存储处自动释放，并下降穿过导引件4到冶金熔化容器中，例如转炉1。落入式探头3，且更具体地说，落入式探头3的测量头部10，在穿过和穿入处于钢水5上方的熔渣层6之后插入到钢水5中。参考图3，氧气优选地通过吹枪7而被吹到钢水5中。落入式探头3连接到信号电缆8，测量信号通过所述信号电缆8可通向合适的仪表(未示出)。在使用时，信号电缆8保持附接到分配器2和仪表。

在一个实施例中，如图1中所示，本发明涉及一种测量装置，且更具体地说，涉及一种落入式探头3，其具有测量头部10，所述测量头部10包括至少两个部分或配合半部11和延伸管9。更具体地说，测量头部10的主体包含第一半主体11和被配置成沿着分型线46与第一半主体配合的第二半主体11(见图2)。在测量头部10的配对或组装配置中，第一和第二半部11接合以使得它们的横轴与测量头部10的分型线46与延伸管9成一角度。因而，在组装配置中，测量头部10的外部42具有相对于分型线46的锥形形状，以使得存在从测量头部10的分型线46到测量头部10的外表面42的拔模斜度(优选地为约5°，且更具体地说，为5°)。更具体地说，在测量头部10的第一端(即，浸入端)10a处，外表面42相对于测量头部10的水平面P成约5°的角度，且更具体地说，成5°的角度(见图2A)。通过使用在第一和第二半部中的一个上提供的至少一个突起隆脊12，两个半部相对于彼此的位置是固定的，所述突起隆脊12适配到在第一和第二半部11中的另一个的相对侧面中形成的至少一个对应的凹陷部中。优选地，简单的粘合剂将两个半部11粘合在一起，但是将理解，可替代地或另外采用其它紧固机构，例如夹具、螺钉、环等等。优选地，两个半部11由铸铁制成。

测量头部10优选地包含为浸入端的第一端10a和具有端面15(在本文中也被称作端面)的相对的第二端10b。软垫封盖16优选地附接到浸入端10a。软垫封盖16优选地由高密度聚合物制成。延伸管9在与浸入端10a相对的端面15处从测量头部出来。引导信号电缆8穿过延伸管9并在出口开口9a处从其离开。延伸管9保护信号电缆8不会因为熔渣6或钢水5而早早损坏。信号电缆8优选地通过至少一个加压夹13而固持在组装测量头部10内。延伸管9可由例如钢的金属制成，或由塑料、橡胶、纸质材料或纺织材料制成。优选地，延伸管9由金属制成。延伸管9可为坚硬的或弹性的。

在测量头部10内组装的是凝固室组合件19(在本文中也被称作样品室组合件)，如图1和4中所示。样品室组合件19优选地包含凝固室20(在本文中也被称作样品室)。样品室20是热稳定样品室(即，样品室20与测量头部10的质量块热隔绝)。样品室20优选地被布置成与测量头部10的浸入端10a相对。为了将样品室20与测量头部10的冷却质量块热隔绝，室20包括单独的金属室壁26。更优选地，室壁是管状金属壁26。优选地，室壁26独立于测量头部10，并且包封第一热电偶23，所述第一热电偶23经定位以测量熔融金属样品的凝固温度。更具体地说，第一热电偶元件23的第一热接合部23a伸出到样品室20的内部中，并且被包封在样品室20的金属壁26内。优选地，壁26具有2.5mm的最大厚度。

样品室20优选地具有底层24。样品室20还优选地具有顶层25。样品室20还优选地具有位于底层24下方的室热电元件外壳21。样品室20还优选地具有定位在底层24上的垫圈44。室热电元件外壳21和垫圈44支撑第一热电偶元件23。底层24、顶层25和/或室热电元件外壳21优选地由低密度材料构成，例如树脂砂、耐火粘固剂、陶瓷或本领域中已知的类似材料。

测量头部10优选地进一步包含入口管27。更优选地，入口管27是样品室组合件19的组件。入口管27优选地从样品室20的顶层25的表面开始延伸，并由所述表面支撑。优选地，入口管27与样品室20的内部连通。入口管27的远端形成为入口开口30，熔融金属可通过其进入入口管27和样品室20，并在入口管27和样品室20中被接收。入口管27优选地由石英制成。入口管27优选地具备覆盖入口开口30的入口盖29。入口盖29优选地由钢制成。

入口管27优选地还与测量头部10热隔绝。优选地，入口开口30与测量头部10的第二端10b的端面15隔开。更优选地，测量头部10的第二端10b的端面15和入口开口28之间的距离D为至少其中D_inlet表示入口开口30的直径。在一个实施例中，入口直径D_inlet优选地为15mm或更小，以使得入口开口30和测量头部10之间的最小间隔距离D是7.5mm或更小。入口开口30和测量头部10之间的此类距离避免熔融金属在进入样品室20之前冷却。在一个实施例中，脱氧剂28被定位在入口管27内。优选地，脱氧剂28是铝脱氧剂，但是也可采用本领域中已知的其它脱氧剂。

样品室20的内部体积被定义为包含在室20内的体积。更具体地说，样品室20的体积由室20的室壁26、底层24和顶层25限定。因此，可通过将室20的体积与填充室20的金属的密度相乘来计算包含于室20中的金属的质量。出于这个计算的目的，优选地，从样品室20的体积的计算中减少热电偶元件23自身占据的体积。优选地，当样品室20用熔融金属的样品填充时，质量比被定义为容纳在样品室20中的金属的质量和室20的金属壁26的质量之间的比率。优选地，质量比大于2.6且小于6(例如， )。

在测量头部10的一个端部上，且更具体地说，在浸入端10a处的是额外或第二热电偶33，其中第二热接合部33a经定位以测量浴温且被钢盖39覆盖。包含电导体或引线的信号电缆8从测量头部10延伸到仪表，以中继第一凝固热电偶元件23的输出(即沿着引线22a和22b)和第二热电偶元件33的输出(即沿着引线32a和32b)。随后，仪表可显示浴温和凝固温度，并因此显示熔融金属的碳含量。信号电缆8传导装置可为单个配对传导装置，或可具有共同传导装置。信号电缆8、输出、接收连接件和仪表在本领域中已知。

在测量头部10浸入在熔融金属中期间，保护性封盖29、16、39熔化，由此将热电偶元件33暴露于熔融金属，并将入口开口30暴露于到凝固室20的入口管27。从自液体槽采样的凝固金属质量块获得热稳定温度，所述液体槽包含在凝固室20内，热稳定温度用于计算液体金属的碳含量。到凝固室20的入口开口30被定位成与浸入方向(即，浸入端10a)相对，而浴热电偶33面朝浸入方向(即，浸入端10a)。在获得结果之后，从分配器装置2中释放信号电缆8，并且整个落入式探头装置3被液体金属毁掉。

本发明的另一方面是浴热电偶33外壳和凝固室20两者位于两部分测量头部10内，所述两部分测量头部10沿着它的纵向轴线分离以使得当两个部分11配合时，所有内部组件被固定在适当位置而不需要粘合剂，由此产生组装装置3的廉价方式。确切地说，优选地不使用粘合剂将凝固室组合件19放置在测量头部10内，如图1中所示，所述凝固室组合件19包括凝固室20、凝固热电偶元件23、室壁26、顶层25、底层24和入口管27。优选地，如所构造的，样品室组合件19的所有组件可位于两部分测量头部10内，其中凝固室组合件19的组件和测量头部10的壁之间具有最小自由空间(即，空隙)，同时由于样品室20和测量头部10的其余部分的分离而仍确保样品室20与测量头部10的冷却质量块的热隔绝。因此，不需要背部填充或空间占据材料来占据空隙和最大化表观密度，如常规装置中所利用的，并因此大大改进组合件的经济性。

在本发明的另一个方面中，凝固室20适应性地由形成室20的底层24的热电偶元件23、单独的金属室壁26和支撑金属流入部件(即，入口管27)的顶层组件25组成。室壁26的质量可通过以截面的方式或均匀地变化它的壁厚来选择。因而，室壁26的冷却能力和室20的体积两者可经调整以适应在钢铁行业中遇到的用于制造不同化学等级的钢铁的不同吹塑操作，同时还维持所采样的金属的冷却能力和质量的目标质量比。维持测量头部10的目标质量比和热隔绝提供增加的精确性，这是由于在广泛范围的过热下在最小时间量中获得的稳定和超长热稳定温度。现在，凝固室20的优化是可能的，而不用测量头部的重新装备或多个配置，由此增加了构造的经济性。

在图5中所示的另一实施例中，落入式传感器200包括两部分配合金属外壳211(其中另一配合半部未示出)。每一配合半部211具有从半部11的配合对的相应侧去除的轮廓219，由此产生浴热电偶233的贮存器215。来自测量热电元件的引线电连接到信号电缆208。信号电缆208在出口开口209a处离开延伸管209。电缆夹213邻接延伸管209的扩口端，所述扩口端随后又固持在经配合或组装测量头部210的空腔内。

贮存器215优选地被金属盖218覆盖。从由入口部分227形成的侧开口231填充凝固室216。入口部分227优选地由树脂砂制成。入口部分227优选地包含脱氧剂228。入口部分227优选地由钢盖229封闭。钢盖229可或可不被较小的纸盘(未示出)覆盖。入口开口231的最外部分到测量头部210的邻近金属部分的最小距离优选地大于入口开口231的直径的一半。包含样品室216和支撑另一热电偶元件223的室外壳221的室热电元件组合件240被布置具有测量头部210。室外壳221、样品室216的顶层224和样品室216的底层225优选地由低密度材料构成，例如树脂砂、耐火粘固剂、陶瓷或本领域中已知的类似材料。具有引线222a和222b的热电偶元件223具有热接合部223a，所述热接合部223a从大体上圆柱形的钢铁室壁226中的开口延伸到样品室216中。

凝固室216的内部体积被定义为包含在室216内、在室216的室壁226、底层225和顶层224之间的体积。可通过在减去被延伸热电偶元件223和外壳221排出的体积的情况下，将室216的体积与填充室216的金属的密度相乘来计算包含于室216中的金属的质量。优选地，所采样的金属的体积和室壁226的质量之间的质量比大于2.6且小于6(即，)。

不使用粘合剂将凝固室组合件220放置在测量头部210内，所述凝固室组合件220包括样品室216、热电偶元件226、室壁226、顶层224、底层225和入口组件227。如所构造的，所有组件可位于两部分测量头部210内，其中凝固室组合件220的组件和测量头部210的壁之间具有最小自由空间(即，空隙)，同时仍确保样品室216与测量头部210的冷却质量块的热隔绝。因此，不需要背部填充或空间占据材料来占据空隙和最大化表观密度，如常规装置中所利用的，并因此大大改进组合件的经济性。

在图4中所示的本发明的另一个实施例中，测量头部300包括两个金属组件311和353，它们在纵向方向上配合在一起，以及固着板352。这两个金属组件311、353优选地由铸铁制成，但是可替代地由铸铁和钢制成或为铸铁和钢的组合物。圆形固着板352压配合在圆柱形组件353内，并因此形成用于热电元件组合件330的空腔。将理解，可采用其它附接机构(例如，粘合剂、紧固件等等)以将固着板352固定在圆柱形组件353内。圆形固着板352优选地由金属制成。延伸管309固定到板352。延伸管309优选地由钢制成。信号电缆308延伸穿过延伸管309并在最外出口309a处从其离开。信号电缆308将热电元件引线332a、332b、322a和322b的输出中继到远程仪表，并通过电缆夹313而保持在圆柱形组件353内。热电元件333被定位在与测量头部310的浸入端310a相对的测量头部310的端部的端面315上。热电元件333优选地被钢盖339覆盖。热电元件333优选地由热电元件组合件330支撑。热电元件333优选地被材料351灌封。灌封材料351优选地是树脂砂，但是可为粘固剂型材料。

包含凝固室331的凝固室组合件320被布置在测量头部部分311内。热电元件323，且更具体地说，热电偶元件323的热接合部323a延伸到室331中，并且由室外壳321和顶层部件324支撑。与顶层324相对的是底层部件325。室外壳321、顶层324和底层325优选地由低密度材料制成，例如树脂砂、陶瓷、耐火粘固剂或本领域中已知的类似材料。大体上圆柱形的室壁326粘附在测量头部311内，并与测量头部311间隔一个小间隙。入口组件327从测量头部311中的浅空腔319延伸到室壁中的开口。入口组件327优选地由石英制成。从空腔319的基底到入口组件327的最外远端(即，入口开口327a)的最小距离优选地是入口开口的直径的至少一半(即，)。入口开口327a优选地由钢盖329封闭。入口组件327优选地包含脱氧剂328。脱氧剂328优选地是铝。入口盖329可或可不被较小的纸盘(未示出)覆盖。

凝固室331的内部体积被定义为包含在室331内、在室331的室壁326、底层325和顶层324之间的体积。可通过在减去被延伸热电偶元件323排出的体积的情况下，将室331的体积与填充室331的金属的密度相乘来计算包含于室331中的金属的质量。优选地，所采样的金属的体积和室壁326的质量之间的质量比大于2.6且小于6(即， )。

本发明允许在炼钢转炉中在吹塑条件下进行精确的浴温和精确的浴碳测量。根据本发明的热稳定室设计的额外益处是金属样品在样品室20、216、331中的快速填充和凝固，由此在优选地小于六秒内(远低于信号电缆8、208、308的使用期限)产生液态和浴碳测量值。

所属领域的技术人员应了解，可在不脱离上述实施例的广泛的发明概念的情况下，对它们做出改变。因此应理解，本发明不限于所公开的具体实施例，但是希望将修改涵盖在如由所附权利要求书限定的本发明的精神和范围内。

Claims (16)

1.一种落入式探头，其用于通过熔融金属的样品的热分析确定相位改变，所述落入式探头包括：

测量头部，其包含为浸入端的第一端和具有端面的相对的第二端，所述测量头部的主体由第一半主体和被配置成沿着分型线与所述第一半主体配合的第二半主体形成；

样品室，其被布置在所述测量头部内，所述样品室与所述测量头部的冷却质量块热隔绝，所述样品室包含第一热电偶，所述第一热电偶具有包封在金属壁内的第一热接合部，所述金属壁具有2.5mm或更小的厚度；以及

入口管，其具有直径为D_inlet的入口开口，所述入口开口与所述测量头部的所述第二端的所述端面间隔至少的距离，

其中，当所述样品室用所述熔融金属的样品填充时，容纳在所述样品室中的所述金属的质量与所述样品室的所述金属壁的质量的比率大于2.6且小于6。

2.根据权利要求1所述的落入式探头，其中在所述第一和第二半主体的配合配置中，每一半主体在所述浸入端处的侧轴与所述测量头部的所述分型线相距一角度。

3.根据权利要求1所述的落入式探头，其中所述入口开口的所述D_inlet是15mm或更小。

4.根据权利要求1所述的落入式探头，其进一步包括第二热电偶，所述第二热电偶具有在所述测量头部的所述浸入端处的第二热接合部。

5.根据权利要求1所述的落入式探头，其进一步包括从所述测量头部的第二端出来的延伸管和延伸穿过所述延伸管并在出口开口处从其离开的信号电缆。

6.根据权利要求5所述的落入式探头，其中所述延伸管由选自由以下组成的群组的材料制成：金属、塑料、橡胶、纸质材料和纺织材料。

7.根据权利要求1所述的落入式探头，其中所述第一和第二半主体中的一个包含至少一个凹陷部，并且其中所述第一和第二半主体中的另一个包含至少一个突起隆脊，所述突起隆脊被配置成适配到所述至少一个凹陷部内。

8.根据权利要求1所述的落入式探头，其中所述第一和第二半主体由铸铁制成。

9.根据权利要求1所述的落入式探头，其进一步包括附接到所述浸入端的封盖。

10.根据权利要求9所述的落入式探头，其中所述封盖由高密度聚合物制成。

11.根据权利要求1所述的落入式探头，其中所述样品室具有底层和顶层，所述底层和顶层两者都由选自由以下组成的群组的材料构成：树脂砂、耐火粘固剂和陶瓷。

12.根据权利要求1所述的落入式探头，其中所述入口管由石英制成。

13.根据权利要求1所述的落入式探头，其进一步包括定位在所述入口管内的脱氧剂。

14.根据权利要求13所述的落入式探头，其中所述脱氧剂是铝。

15.根据权利要求1所述的落入式探头，其进一步包括覆盖所述入口开口的封盖。

16.根据权利要求15所述的落入式探头，其中所述封盖由钢制成。