CN108225601A

CN108225601A - 测量熔融金属浴的温度的方法

Info

Publication number: CN108225601A
Application number: CN201711393109.6A
Authority: CN
Inventors: M·肯达尔; R·C·惠特克; M·斯特曼斯; D·费同格斯; J·蔡尔德
Original assignee: Heraeus Electro Nite International NV
Current assignee: Heraeus Electro Nite International NV
Priority date: 2016-12-22
Filing date: 2017-12-21
Publication date: 2018-06-29
Also published as: JP2020064079A; GB201621979D0; GB2558223B; EP3339823B1; JP6692789B2; US20180180484A1; KR102267529B1; KR20190135451A; EP3339823A1; US10514302B2; MX2017014600A; KR20180073496A; RU2710384C2; RU2017144824A3; RU2017144824A; GB2558223A; JP2018151371A

Abstract

将包芯线进给到包含在器皿中的熔融金属中的方法包括将所述包芯线定位在第一位置，在此所述包芯线的前端邻近所述器皿的入口点，所述入口点位于所述熔融金属的表面上方，所述包芯线包含光纤和横向包围光纤的套壳；将所述包芯线在第一持续期间以第一速度从第一位置进给到第二位置，在此所述包芯线的前端浸没在所述熔融金属内并位于测量平面内，以使所述光纤的前端从套壳中伸出并暴露在所述熔融金属中；和随后以第二速度进给所述包芯线第二持续期间以进行所述熔融金属的第一次测量。

Description

测量熔融金属浴的温度的方法

技术领域

本发明涉及测量熔融金属浴的温度的方法，更特别涉及通过被套壳包围的光纤测量电弧炉中的熔融金属浴的温度的方法。

背景

在2015年10月14日提交的英国专利申请No.1518208.2中公开了可用于测量熔融金属的温度的带有套壳的光纤。包覆光纤从线轴退卷并经导向管进给到熔融金属浴。当一部分光纤以可预测深度浸没到熔融金属中时，该熔融金属在黑体条件下发出的辐射光使得使用安装在浸没式自耗光纤的相反端上的光电转换元件(photo-electric conversationelement)的辐射强度可用于测定该熔融金属的温度。在这种测量过程中，光纤的浸没部分被熔融金属浴消耗，以致只有继续供应新光纤才可继续提供温度信息。

石英光纤的反玻璃化导致传送的光衰减，因此导致与这一损伤程度成比例的误差。本领域中众所周知，浸没式光纤必须以等于或快于光纤芯的反玻璃化速率的速率消耗以提供精确性能。将自耗光纤进给到熔融金属中的各种方案都设计成使光纤芯在反玻璃化前暴露在熔融金属下。但是，反玻璃化速率取决于光纤芯线的结构和熔融金属浴的实际条件，如其温度、其流体运动、覆盖熔融金属浴的炉渣的量和类型，以及光纤在各测量周期前和后暴露在其中的冶金器皿的热环境。由于光纤在金属加工过程中的各种时刻引入和经过各种冶金器皿的过程中经受的许多各种各样的条件，可能出现多种进给方案。

因此，要解决的问题是建立将光纤芯线进给到熔融金属浴中的特定方法，其切实可行、可用于各种熔融金属器皿并考虑到在其使用之前、之中和之后的光纤降解，尤其是在用于测量序列中的顺序测量时。

美国专利No.5,585,914公开了可以5mm/sec的速率经喷嘴进给到熔融金属浴中10秒的单金属护套光纤。然后将浸没的光纤在浸没位置保持20秒。当这一方法以循环方式进行时，该方法可被视为连续。为了获得这一操作类型，从金属表面下方的点经器皿侧壁中的喷嘴进给单金属护套光纤，这需要5Nm³/小时的连续气体覆盖和121Nm/s的速度。这种方法的优点在于通过气体覆盖使未进给的光纤保持冷却。但是，与使用如美国专利No.5,585,914教导的类型的浸没式进入熔融金属相关的问题是保持喷嘴打开和不堵塞的能力。一旦开口被堵塞，就不可能连续进给。美国专利No.8,038,344公开了应该与这样的气体吹扫喷嘴同时使用附加压力测量以测定开口是否堵塞。

为了避开这一问题，光纤可以从熔融金属浴的表面上方进给到熔融金属浴中。但是，这种方法也并非没有一些固有问题。光纤必须经过从导向管出口，穿过熔融炉渣覆面，最终进入炉渣表面下方的熔融金属浴中的距离。为了形成精确测量所必需的黑体条件，纤维必须浸入最低限度的距离到熔融金属浴中和到冶金器皿内的熔融金属浴的代表性位置。在光纤浸没在熔融金属浴中的过程中，光纤的金属护套受到辐射、对流和传导加热。光纤的任何软化会导致由于光纤的浮力，光纤从熔融金属浴中弯出，在一些情况下熔融金属浴的流体流有助于此。因此，在熔融金属加工器皿的苛刻工业环境中，由于在温度提高时现有技术的金属护套光纤中的固有弱点，保持确保测量期间的黑体条件所必需的光纤预定深度已证实困难。

在炼钢厂中使用具有钢外壳的多层线以将添加剂物质选择性引入熔融金属浴中。例如，在DE 19916235 A1、DE 3712619 A1、DE 19623194 C1和美国专利No.6,770,366中公开了这样的线。美国专利No.7,906,747涉及添加剂反复暴露在熔融金属，特别是熔融钢中。使用包芯线、填充线或线形添加剂将这些掺杂物添加到钢中的效率依赖于将掺杂添加剂传送至熔融金属表面下方的特定距离。这通过可在足以保证在预定深度下发生钢外壳的破坏以使添加剂暴露在熔融金属中的速度下传送(payout)特定长度的添加剂包芯线的特殊机器和进给方法实现。长包芯线在线圈中或在线轴上供应，例如如美国专利No.5,988,545中所公开，与特殊喂线机集成，例如如EP 0806640A2、JP H09101206A、JP S6052507A和DE3707322C1中所公开，以进行添加剂包芯线的实际浸没。光纤芯线的构造和包芯线喂线机的使用获益于添加剂包芯线的教导。但是，现有技术没有提到如何在应对光纤的反玻璃化速率的同时控制光纤芯线的浸没以使连续消耗的光纤芯暴露在熔融金属中。

JP 09304185A公开了一种进给速率解决方案，其中纤维消耗速度必须大于反玻璃化速率，由此确保始终可提供新鲜光纤表面。不断进给新材料以替代反玻璃化纤维并因此适合接收和传递辐射，而没有辐射损失。因此，该进给方法无法不依赖于光纤结构本身。将光纤送出到熔融金属中直至实现1200℃的阈值。然后停止光纤并记录温度。在2秒的第一时期后，将10毫米固定长度的光纤进给到熔融金属浴中并再记录温度。然后将第二记录的温度与第一记录的温度比较。第一和第二温度的比较决定是否已实现成功测量或是否需要附加的周期。

除了是测定读数是否可接受的手段外，没有规定进给速度。已经发现，在较苛刻的测量环境，如电弧炉中，由于在光纤浸没在熔融金属中之前在熔融金属上方发生的预热量，进给速度是一个重要的变量。在多次浸没的情况下，在测量之间的时间区间(timeinterval)中发生光丝的热暴露。由辐射暴露造成的显著预热会促进反玻璃化，其体现为低于实际的温度。在冶金加工过程中，实际温度在制造工艺的过程中可能已合理降低并且与光纤的反玻璃化无关。因此，已知方法不够，因为没有区分归因于该工艺的实际温度变化和归因于反玻璃化的测量温度变化。另外，甚至在光纤浸没之前，熔融器皿的内部环境容易超过预设温度。反玻璃化速率是精确温度测量的控制因素，因此光纤的进给取决于光纤构造和其在浸没之前、之中和之后暴露在其中的环境。

依赖于在启动前测量阈值温度的进给方法忽略在读数后剩余光纤芯线或金属护套光纤会在本次浸没和将来浸没之间的区间中通过热传导反玻璃化的事实。反玻璃化会导致不正确的聚光和因此错误的温度，以造成不适当的进给判断。因此，为了实施光丝进给方法，必须考虑前一次测量的包芯光纤剩余物以不影响后续测量。一些现有技术已经认识到这一限制。例如，JP H09243459A教导了一种校正措施，即应该每次从供应线圈上切掉损坏的浸没式光纤以提供未反玻璃化纤维。但是，这一参考文献没有提供如何测定反玻璃化程度的指示。在实践中，这也需要另外的设备以切掉纤维的受损部分并在从熔融金属浴上方浸没的情况下，必须经炉渣层取出纤维。炉渣又可能积聚在纤维上，由此从器皿中取出和最终干扰切割机制。

美国专利No.7,748,896公开了用于测量熔融金属浴的参数的改进的光纤装置。该装置包含光纤、横向包围光纤的套壳和连接到光纤上的检测器，其中该套壳在多个层中包围光纤，一个层包含金属管并在该金属管下方存在中间层。中间层包含粉末或纤维或颗粒材料，其中中间层的材料在多个碎片(pieces)中包围纤维。中间层由二氧化硅粉末或氧化铝粉末形成并可含有产气材料。

对应的专利，美国专利No.7,891,867，公开了通过测定初始温度响应区间进给这样的光纤芯线的方法。进给纤维的速度取决于与在第二后续时间区间过程中检测到的温度的变化相比较，在第一热响应区间过程中检测到的温度的变化。因此在进给过程中优化光纤进给速度并可通过不依赖于光纤结构的参数调节。也仅需要确定两个时间区间内的热响应时间。尽管对点测量而言足够，但这种控制进给速率的方法无法解释下述事实：一旦开始，重复测量没有表现出如所述的初始热响应区间。根据这一现有技术方法，加热速率和因此热响应是特定炉的进料速度、炉渣温度以及熔体温度的结果。但是，光纤在浸没到金属中之前会受到辐射。这一现有技术方法中描述的第一区间的极低温度在大多数情况下会出现在熔融金属浴外，因此第一区间不是光纤对该金属的响应而是对熔炼炉的热条件的响应的特征。

因此，需要适用于初次浸没，然后不依赖于它们之间的冷却期或起始阈值的实现的重复浸没的可预测浸没方法。

本领域技术人员众所周知，熔炼炉内的熔池液位(bath level)由于该器皿的耐火衬里的轮廓和磨损而发生变化。这造成问题，即安装位置大多固定到该器皿的物理结构上，而在熔池内的理想浸没深度和位置大多可变。由于如上所述的反玻璃化速率取决于在其熔融金属浸没之前、之中和之后对光纤芯的热输入量，该应用环境的多个热源也必须考虑为可变，因为光纤芯线在浸没前必须行进的距离会根据各器皿几何学(geometry)和精炼工艺而变。

因此，需要控制改进的光纤芯线的进给的简单但有效的手段，其将未反玻璃化的光纤带到测量位置，其能够在冶金器皿，尤其是电弧炉中用于初始单次浸没和紧随的多次浸没。

概述

本发明涉及一种通过光纤测量熔融金属浴，特别是熔融钢浴的温度的方法。该方法通过控制浸没式自耗芯光纤的进给状况(feeding profile)而利用经过预定距离进给光纤芯线(即在其中心包括光纤的包芯线)的多个速率测量熔融金属浴的温度。该方法还使用技术测定光纤芯线要供应的必要长度，无论器皿耐火表面上的磨损如何。这一相同技术适用于预测已退卷的反玻璃化光纤芯线从上一次测量进入该炉的长度。本发明适用于在熔融金属加工过程中或在熔融金属加工过程中离散的重要时间区间内熔融金属的连续温度检测，以可通过自耗光纤的半连续进给按需提供温度信息，其精确度取决于该纤维被熔融金属消耗的速率。

概括而言，作为在本发明的范围内特别优选的内容，提出下列实施方案：

实施方案1:将包芯线进给到包含在器皿中的熔融金属，优选熔融钢中的方法，所述方法包括：

-将所述包芯线定位在第一位置，在此所述包芯线的前端邻近所述器皿的入口点，所述入口点位于所述熔融金属的表面上方，所述包芯线包含光纤和横向包围光纤的套壳；

-将所述包芯线在第一持续期间以第一速度从第一位置进给到第二位置，在此所述包芯线的前端浸没在所述熔融金属内并位于测量平面内，以使所述光纤的前端从套壳中伸出并暴露在所述熔融金属中；和

一旦所述光纤的前端从套壳中伸出并暴露在所述熔融金属中，以第二速度进给所述包芯线第二持续期间以进行所述熔融金属的第一次测量。

实施方案2:根据前一实施方案的方法，其特征在于所述方法进一步包括：

-在以第二速度进给所述包芯线后，暂停所述包芯线的进给，以使所述包芯线的前端向后朝所述熔融金属的表面熔化到第三位置；

-随后将所述包芯线以第一速度从第三位置进给回第二位置；和

-一旦所述光纤的前端从套壳中伸出并暴露在所述熔融金属中，以第二速度进给所述包芯线以进行所述熔融金属的第二次测量。

实施方案3:根据前述实施方案任一项的方法，其特征在于所述方法进一步包括在以第二速度进给所述包芯线的同时进行所述熔融金属的温度测量。

实施方案4:根据前述实施方案任一项的方法，其特征在于第一速度高于第二速度。

实施方案5:根据前述实施方案任一项的方法，其特征在于第二速度等于所述光纤通过浸没在熔融金属中而消耗的速率。

实施方案6:根据前述实施方案任一项的方法，其特征在于第一速度为8至12米/分钟，优选10米/分钟。

实施方案7:根据前述实施方案任一项的方法，其特征在于第二速度为4至7米/分钟，优选5米/分钟。

实施方案8:根据前述实施方案任一项的方法，其特征在于所述套壳包括由低碳钢形成的外金属护套。

实施方案9:根据前述实施方案任一项的方法，其特征在于所述外金属护套具有1毫米的厚度。

实施方案10:根据前述实施方案任一项的方法，其特征在于所述外金属护套具有大于或小于1毫米的厚度，其中根据下列方程计算第二速度：

第二速度＝(5*(T)^-1)/(MP/1800)

其中T是以毫米计的外金属护套的厚度且MP是以开尔文计的外护套的材料的熔点。

实施方案11:根据前述实施方案任一项的方法，其特征在于通过包含控制所述包芯线的进给速度的控制器的进给装置进给所述包芯线。

实施方案12:根据前述实施方案任一项的方法，其特征在于通过包含电机驱动器和控制所述包芯线的进给速度的控制器的进给装置进给所述包芯线，其中在所述包芯线的前端浸没在所述熔融金属中时所述电机驱动器的耗电量(rate of power consumption)改变，以在检测到耗电量改变时，所述控制器将所述包芯线的进给速度从第一速度调节到第二速度。

附图简述

在联系附图阅读时更好地理解上文的概述以及下列发明详述。为了例示本发明，在附图中显示目前优选的实施方案。但是，应该理解的是，本发明不限于所示的精确布置和工具。

在附图中：

图1是根据本发明的一个实施方案的光纤芯线的程式化(stylized)剖视图，其显示围绕塑料护套的光芯纤维的绳状中间层和外金属护套；

图2是根据本发明的一个实施方案容纳熔融金属和炉渣的具有顶板和底板的冶金器皿的剖视图，其中光纤芯线在该冶金器皿中的测量位置，以使一部分外金属护套已经熔化以形成中间层的熔滴，由此暴露出测量用的光纤芯；

图3a是图2中所示的冶金器皿的剖视图，其中该光纤芯线在浸没前的初始位置；

图3b是图2中所示的冶金器皿的剖视图，其中该光纤芯线已浸没到熔融金属中至其测量位置；

图3c是图2中所示的冶金器皿的剖视图，其中该光纤芯线已消耗并悬挂在等待后续测量的熔融金属上方，；

图3d是图2中所示的冶金器皿的剖视图，其中该光纤芯线已在后续测量过程中再浸没在熔融金属中。

图4描绘根据本发明的一个实施方案适合与图1中所示的光纤芯线一起使用的用于测量熔融金属的温度的系统的示意图；且

图5描绘根据本发明的一个实施方案与图4的系统一起使用的具有顶板和底板的冶金器皿的一个实例。

详述

本发明涉及将光纤芯线进给到包含在冶金器皿中的熔融金属浴中的方法。

参照图1，显示根据本发明的一个实施方案的光纤芯线6。光纤芯线6包含包围中间材料24的外保护管23，更特别是外金属护套23。中间材料24优选是多根线束24的形式。多根线束24优选被voluminize并由许多E玻璃纤维形成。

外金属护套23优选由Fe含量大于50％的金属形成。更优选地，外金属护套23由2015年10月14日提交的英国专利申请No.1518208.2中公开的材料，即低碳钢形成。外金属护套23优选具有1毫米厚度。

多根线束24包围内保护管25，更特别是内塑料管25，也称作缓冲管，其将光纤26安放(即包围)在其中。光纤26的外径优选小于塑料管25的内径。线束24可以在围绕塑料管25的交替层中以顺时针27和逆时针28方向缠绕以形成绳状形式29(或更简单，绳)。光纤26在绳29的中心。光纤26优选为梯度折射率(graded index)50/125μ或62.5/125μ。本文所用的术语“光纤芯”可以是指光纤26的内部石英芯(50或62.5μ)或整个光纤26(125μ)，其是光纤芯线6的芯。

参照图2-3，该方法包括将光纤芯线6进给到含有被炉渣层17覆盖的熔融金属19的冶金器皿31中，以测量熔融金属19的温度。图4显示根据本发明的一个实施方案的通用进给和温度测量系统14。系统14包括sitting coil 2和/或卷筒架2a、送线器4、导向管5、浸没喷嘴11和将导向管5连接到浸没喷嘴11上的连接器9。导向管5可以延伸送线器4和浸没喷嘴11之间的整个距离，或如图4中所示，仅延伸这一距离的一部分。浸没喷嘴11是同心构造的双层管，通过在入口7处在管之间进入的气体冷却(见图4)。

在进给过程中，光纤芯线6通过送线器4的作用从sitting coil 2或卷筒架2a退卷，并经由导向管5的入口12进入导向管5的内部通道。然后，在同时经入口7送入空气以在浸没喷嘴11的内管和外管之间的空间中运动的同时，经浸没喷嘴11的内管进给光纤芯线6。该空气优选在大约6巴的压力下。该空气优选经过在浸没喷嘴11的内管和外管之间的空间并在其出口18处离开浸没喷嘴11。应该选择冷却空气的绝对量以防止炉渣17进入和封闭浸没喷嘴11的出口18(即使炉渣发泡)。在任何图中都没有显示发泡炉渣的高度。但是，在发泡炉渣条件下，出口18会被炉渣层17吞没。

尽管浸没喷嘴11可位于各种位置，浸没喷嘴11的位置优选使得其从熔融金属浴19上方的位置开始直线进入熔融金属19的表面16。更优选地，浸没喷嘴11的位置使得喷嘴11的出口18与冶金器皿31的入口点(在本文中也称作顶端或顶板35)重合(更特别就在其下方)。

冶金器皿31可以是电弧炉、钢水包、耐火材料槽或本领域技术人员已知用于熔融金属加工的任何器皿或器皿段。为了描述本发明的优选实施方案，器皿31被描述为具有顶板35和底板37，但要理解的是，器皿31不需要具有顶板，因为任何能够容纳熔融金属的容器都适用于本发明的方法。

图3a显示在一系列测量的初次浸没之前光纤芯线6的初始起点位置。更特别地，在初始起点位置，光纤芯线6包含在导向管5和浸没喷嘴11内。优选地，将光纤芯线6的前端6a(在图3a中不可见，但在图3c中可见)定位在浸没喷嘴11的出口18，由此邻近冶金器皿31的入口点(例如顶板35)。

在进行这一方法的上下文中，术语“初始”是指在单个精炼批次内的一系列测量的初次测量。

如图2和3b中所示，从这一初始起点位置，光纤芯线6以第一速度(在本文中称作第一bridge速度)进给到第二位置，在本文中也称作测量位置。在该测量位置，光纤芯线6已离开浸没喷嘴11的出口18并进入器皿31。更特别地，光纤芯线6的前端部分已穿过炉渣层17并浸没在熔融金属浴19中。

由于熔融金属19的高温，光纤芯线6的外金属护套23的前沿33如图2中所示逐渐熔化。外金属护套23的逐渐熔化的前沿33与浸没方向I相反地回退，而包围光纤26的中间层24被熔融金属19的热熔化成滴34，其逐渐脱除。因此，光纤26的尖端10从滴34中伸出并形成暴露在熔融金属中的突出部分。在该测量位置，光纤尖端10位于熔融金属19的表面16下方的平面20中。因此，在第一bridge速度的过程中，光纤芯线6的尖端6a横穿或跨越器皿31的入口点(例如顶板35)和熔融金属表面16下方的测量点(即在平面20中)之间的距离。

如图3a-3b中所示在初始起点位置和测量点之间的过渡代表根据本发明的方法在一个炼钢批次内的一系列测量的初次测量。在一系列中的初次测量过程中和之后，已在导向管5和浸没喷嘴11内冷却的光纤芯线6现在在从浸没喷嘴11的出口18至覆盖炉渣17的距离内暴露在冶金器皿31的辐射热下，然后被传导加热至熔融金属浴19的表面16下方的点(即在平面20中)

第一bridge速度允许进给预定长度的光纤芯线6，其中该预定长度等于浸没喷嘴11的出口18和平面20中的测量位置之间的距离。更特别地，第一bridge速度必须足够快以确保光纤26的突出和暴露的尖端10到达并可浸没在含有足够热的熔融金属浴19中，以使覆盖熔融金属19的熔融炉渣17不会围绕其表面(face)和外金属管23快速冷却。否则，在外金属护套23上的大量固化炉渣会阻碍光芯纤维26在浸没过程中暴露在熔融金属19下。在冶金器皿31的热环境内但没有浸没在熔融金属浴19中的光纤26的剩余部分仍受到隔热中间层24以及外金属护套23的保护。因此，如对精确测量熔融金属浴的温度所必须，在临浸没之前光纤26的剩余部分为玻璃状态。

第一bridge速度优选为8至12米/分钟，第一bridge速度更优选为10米/分钟，这确保光纤芯线6的前端受损部分的快速浸没和弃置。

在到达图2和3b中所示的测量位置后(即在光纤26的尖端10浸没到熔融金属浴19中的特定深度后)，光纤芯线6以第二速度(在本文中称作浸没进给速度或浸没速度)进给。更特别地，在到达图3b中所示的测量位置后，进给系统4的驱动电机从第一bridge速度快变成浸没进给速度。bridge速度或浸没进给速度的名称仅用于区分基于光纤尖端10的位置的两个不同的进给速度。

进入熔融金属19的光纤26的部分以等于浸没进给速率的速率逐渐消耗和补给。第一bridge速度优选高于浸没进给速度。这是因为浸没进给速度是光纤26的消耗速率，而光纤芯线6的供给速率(即第一bridge速度)必须补偿光纤26的破坏(通过暴露在器皿31的热环境下反玻璃化)速率。通过第二速度的这种补给使光纤尖端10保持在所需浸没深度或略微改变的深度。

浸没进给速度因此依赖于光纤26浸没在熔融金属19的表面16下方时的消耗速率。更特别地，浸没进给速度等于外金属护套23的前沿33的回退速率，以使光纤26的浸没深度保持在测量平面20处。浸没进给速度为4至7米/分钟，优选5米/分钟，这足以补偿光纤芯线消耗速率。

浸没进给速度持续设定的时间区间。在浸没进给速度的过程中，进行温度测量。在该设定的时间区间后，停止驱动电机并且光纤芯线6悬挂(suspend)。在这种悬挂状态下，甚至在短暂时间后，光纤芯线6的前端6a也会如图3c中所示向后熔化到金属表面16。

为了进一步测量，光纤芯线6再以第一bridge速度从图3c中所示的悬挂位置(在此前端6a处于或略高于熔融金属19的表面16)移向测量平面20。因此选择足够快的第一bridge以将一段光纤26排出到金属中以供弃置而非测量，因为其尽管没有浸没，但已被器皿31的内部环境热破坏。第一bridge速度在一系列测量的后续测量中允许排出预定长度的光纤芯线6，其中该排出长度等于浸没喷嘴11的出口18和平面20中的测量位置之间的距离。

一旦光纤26的暴露尖端10如图3d中所示到达测量平面20(即等于图3b中所示的初始测量位置)，将进给速率变成浸没进给速度。更特别地，该驱动控制快速变成浸没进给速度。该浸没进给速度再次持续设定的时间区间，此后停止驱动电机并且光纤芯线6再次悬挂。因此，进给光纤芯线6的方法认识到，在相同精炼批次内的后续测量必须除去在进行后续测量前被之前的浸没破坏的光纤芯线。对于在初次测量后的各测量，光纤芯线6优选以等于第一bridge速度的速率进给，而浸没进给速度保持相同。但是，在一些情况下，对于在初次测量后的各测量，光纤芯线6可以以高于第一bridge速度的速率进给。

在该生产过程中，有利地进行反复测量，尤其在该方法的最后阶段中，距之前的测量通常不小于30秒，也不大于1分钟。基本上，在本发明的方法中存在两种测量情况，而现有技术就像只有一种测量情况那样提出这些方法。初次测量从初始状态开始，其中光纤芯线6，更特别是光纤尖端10在远离熔融金属19或与熔融金属19分离的位置，并且一开始在反玻璃化温度以下。对于在初次测量后直至从器皿31中排出熔融金属的所有测量，除非抽回光纤芯线6，光纤芯线6演变成如下状态，即其中在浸没喷嘴11外但仍在该器皿内的光纤芯线6的未消耗部分由于其暴露在器皿31的环境下而受热，而光纤芯线6的浸没部分向后熔化至金属液位16。因此，后续测量的起点状态在于光纤芯线6的暴露部分已受热，而仍在浸没喷嘴11内的光纤芯线6的部分是冷的。抽回未用过的部分不切实际，因为附着到光纤芯线6的外金属护套23上的炉渣会冻结，并通过提高外径，可以超过浸没喷嘴11的内部尺寸。

合适的进给系统4至少具有精确光纤芯线速度检测装置，因为当驱动电机以给定速度运转特定时间区间时，该时间区间的持续时间是供应的光纤芯线量的精确量度。

因此，在一个实施方案中，用于进行本发明的方法的进给系统4包含进给控制，其控制光纤芯线6的进给速度以在包芯线6到达熔融金属浴19时降低该速度。在一个优选实施方案中，用于进给光纤芯线6的电机驱动器的耗电量用作控制将光纤芯线6进给到熔融金属浴19中的速度的指示。光纤芯线6到达熔融金属19伴随着电机驱动器的耗电量改变。可以使用耗电量的相应改变的检测作为用于将进给速度从第一bridge速度降至浸没进给速度的信号。该耗电量也可以间接用于例如测量从浸没喷嘴11的出口18处的预设位置到冶金器皿31的底板37或进给路径内的障碍物(obstruction)的距离。

另外从给定点供应的光纤芯线6的量与光纤芯线6的任何部分，例如光纤尖端10的空间位置直接相关。因此，可以通过以特定速度驱动光纤芯线6特定时间而直接控制测量尖端10在熔融金属浴19内的位置。本方法认识到，反玻璃化速率不是恒定的并采用双速度进给模式，其补偿光纤芯线6在其使用时的热条件，因为这种热条件取决于冶金器皿31的周围环境和之前的测量。

为了使用所有类型的冶金器皿实施本发明的方法由此克服现有技术的弱点，具有器皿的几何学和其中所含的熔融金属的基本知识是有利的。因此，参考图5，显示具有非特定几何学的顶板部分35和底板部分37的非特定器皿31。这一器皿31用作使用本发明的方法实现代表本发明的方法的进给方案的一个实例。

在初始安装系统4时，利用包含包芯线速度控制的合适进给设备推进光纤芯线6，直至光纤芯线6的前端6a大致齐平浸没喷嘴11的出口位置18。也就是说，光纤芯线6的尖端6a的起点位置或初始位置D0被视为浸没喷嘴11内的靠近其出口18(即邻近器皿31的入口点)的点。这一起点位置对应于图3a中所示的配置。这一位置可以目测或通过从浸没喷嘴11延伸出随机长度的光纤芯线6并允许其在一个熔融周期的过程中(如在电弧炉熔炼工艺中)向回烧而设定。可以将合适的位置检测器归零以储存在第一个周期后的D0的值，因为其取决于器皿31的物理几何学和基本等于器皿顶板35的下侧的浸没喷嘴出口18的位置。在不存在顶板的情况下，使用浸没喷嘴18的出口18作为初始起点位置。在不存在浸没喷嘴11的情况下，使用导向管5的出口作为初始起点位置。

根据器皿31的构造细节，光纤芯线6的进入角可以在0至60度之间，并且不改变起点位置D0。优选地，光纤芯线6的进入角垂直于熔融金属19的表面16。对于这一示例性器皿31，垂直于熔融金属19的表面16意味着光纤芯线6的进入角为0度。浸入角的存在仅改变直线距离的计算，这是已知的数学。此外，光纤芯线6的进给进行至光纤芯线尖端6a与器皿的底板接触，对应于位置D3。这一直线距离因此是D3-D0。可以在器皿31空置时目测这一距离，但通常监测喂线机的驱动电机的初始上升转矩响应(initial upswing torque response)已提供可接受的信息。可以在冶金器皿31空置时的任何时刻或在器皿31仅含少量残留熔融金属时测定位置D0和D3。应该耐火衬里保养间隔(service interval)之间定期测定位置D3以补偿炉底37的轮廓变化，在本文中更详细描述其重要性。对这一示例性器皿而言，D0的位置被视为0米，且D3的位置等于1.8米，意味着D0和D3之间的距离等于1.8米。在具有位于器皿31的正常熔融金属液位16下方超过2米的底板37的器皿31的情况下，如在钢水包中，D0和D3之间的距离被指定为2米常数。

最佳熔融金属浴液位16(其是在器皿31的底板37上方的金属高度)对于各冶金器皿31通过其设计和操作方法大致获知。在实践中，由于器皿壁的轮廓变化(归因于侵蚀或过度skull或refractory build-up)和/或器皿31的倾斜操作，熔融金属19在底部或底板37上方的实际高度不是固定值。因此，这些变化会改变熔融金属在器皿31内的工作容量(displacement volume)。

许多方法已知用于测定熔融金属浴液位。例如，可以通过允许浸没到金属中的量杆烧除和然后通过测量剩余杆与参考点的距离测定在任何炉角度下与熔融金属液位上方的位置的大致熔融金属距离。这种方法是本领域中已知的并在用于示例性器皿31时，从参考点D0(其相当于器皿顶板35并且被视为0米)至位置D1(其相当于熔融金属表面16)的距离为1米。在无顶板的器皿31的情况下，可以仅简单地由参考点D0测定D1，因为D0也相当于浸没喷嘴11的出口18(或在不存在浸没喷嘴11的情况下，导向管5的出口)，无论其是在顶板段内或悬挂在开放浴19上方。位置D1也可以通过熔融浴19和光纤芯线6的导电部分之间的电子电导率原位测定。此类测量是本领域中已知的并且不限制本发明的实践。

如对用于本发明的方法的光纤芯线6最合适的那样，与位于测量平面20中的点对应的D2的位置简单地计算为等于0.5*(D3-D1)+D1。在图5的示例性器皿31中，D2的位置是1.4米。也就是说，测量平面20从光纤芯线6的起点位置D0延伸1.4米的距离。

因此可对各冶金器皿几何学和熔融金属环境计算所有设定点D0、D1、D2和D3。

下列实施例提供根据本发明的方法的示例性条件，但要理解的是，在本发明的范围内可能有许多其它条件。

实施例1

在包芯线进给系统4上使用光纤芯线6，其具有梯度折射率62.5/125μ、0.9mm半密封塑料护套光纤26、低熔点E玻璃中间层24、被1mm钢外护套23包围，并通过本发明的优选的双进料速度方案进给至图5中所示的示例性冶金器皿，由此得出下列温度测量程序。

第一bridge速度为8-12米/分钟，优选10米/分钟。在电炉31的特定累计耗电量下自动引发第一bridge速度，但也可以是手动输入。为了将光纤26的测量尖端10置于平面20中的测量点D2，驱动电机优选以10米/分钟的第一bridge速度运行8.5秒的持续时间。为了在使测量尖端10保持在位置D2的同时平衡光纤芯线6的消耗，一旦测量尖端10浸没至测量平面20，将进给速度快速降低到4-7米/分钟，优选5米/分钟的浸没进给速度5秒的持续时间。在这种第二进给阶段的过程中，在光纤测量尖端10浸没在熔融金属中的同时进行测量，优选温度测量。因此，浸没进给速度的持续时间相当于一次单独的测量的稳定检测区间(即测量区间)，尽管可能在较短时间内实现实际测定。尽管可以使用其它测量区间持续时间，但在这一时间区间内可以获得充分温度检测并因此带来经济的最低材料消耗。

然后在5秒测量区间后有意停止驱动电机，以允许所有浸没的光纤芯线6在浴19中向后熔化，此后进行新的测量。为了获得附加信息，可以监测在光纤芯线6向后朝炉渣/金属界面熔化时的光输出。

根据上文的描述，本领域技术人员会理解，一旦光纤芯线6为到达熔融金属19而必须bridge的距离已知并且光纤芯线6的加热和消耗速率已知，可以在驱动速度的小变化下改变驱动电机运行时间，而不背离本发明，但可适应熔融金属器皿类型的变化。要认识到，在恒定驱动速度下，行进的距离取决于供电时间，并且对于其中D2是1.4米的这一实施例，从浸没喷嘴出口18至平面20中的测量位置D2的最佳距离可如下换算成时间。

实施例1代表本发明的一个特别优选的实施方案。

实施例2

在包芯线进给系统4上使用光纤芯线6，其具有梯度折射率62.5/125μ、0.9mm半密封塑料护套光纤26、低熔点E玻璃中间层24、被0.5mm不锈钢外护套23包围，并通过本发明的优选的双进料速度方案进给至图5中所示的示例性冶金器皿，由此得出下列温度测量程序。

为了对具有不是1mm厚度和/或由其它材料形成的外金属护套23使用本发明的方法，可以根据下列方程调节浸没进给速度：浸没进给速度＝(5*(外金属护套23的厚度)^-1)/(熔点K/1800)，其中外护套23材料的熔点以开尔文给出，且外护套23的厚度以mm给出。

在本实施例中，外金属护套23的材料的熔融温度为1723K。

第一bridge速度为8-12米/分钟，优选10米/分钟。在电炉31的特定累计耗电量下自动引发第一bridge速度，但也可以是手动输入。为了将光纤26的测量尖端10置于平面20中的测量点D2，驱动电机优选以10米/分钟的第一bridge速度运行8.5秒的持续时间。为了在使测量尖端10保持在位置D2的同时平衡光纤芯线6的消耗，一旦测量尖端10浸没至测量平面20，将进给速度调节到5米/分钟的浸没进给速度5秒的持续时间。在这种第二进给阶段的过程中，在光纤测量尖端10浸没在熔融金属中的同时进行测量，优选温度测量。因此，浸没进给速度的持续时间相当于一次的测量的稳定检测区间(即测量区间)，尽管可能在较短时间内实现实际测定。

然后在5秒测量区间后有意停止驱动电机，以允许所有浸没的光纤芯线6在浴19中向后熔化，此后进行新的测量。在这一浸没区间后可接着另外5秒检测，同时监测在光纤芯线6向后朝炉渣/金属界面熔化时的光输出。

进给光纤芯线的预定设定点取决于在实际安装场所的距离的实际测量。本方法的不复杂的做法在经济上有益于熔融器皿的操作人员，因为在该方法时测定重新出现的(re-occurring)测量设定点D2并可简单地根据器皿耐火材料的磨损调节，由此无论炉形状如何，始终具有最佳测量工艺。所用方法有意地排出而非试图恢复在测量之间的区间中最终反玻璃化的光纤芯线部分。各距离参数取决于使用点并可补偿随装置而变的和在单个装置内的运行条件下的变动。该方法消除从线圈上切除用过的反玻璃化光纤的复杂性，由此消除必要的设备和维护。

本领域技术人员会认识到，可以对上述实施方案作出变动而不背离其广义发明概念。因此，要理解的是，本发明不限于所公开的特定实施方案，但意在涵盖如所附权利要求书指定的本发明的精神和范围内的修改。

Claims

1.将包芯线进给到包含在器皿中的熔融金属，优选熔融钢中的方法，所述方法包括：

-一旦所述光纤的前端从套壳中伸出并暴露在所述熔融金属中，以第二速度进给所述包芯线第二持续期间以进行所述熔融金属的第一次测量。

2.根据前一权利要求的方法，其特征在于所述方法进一步包括：

3.根据前述权利要求任一项的方法，其特征在于所述方法进一步包括在以第二速度进给所述包芯线的同时进行所述熔融金属的温度测量。

4.根据前述权利要求任一项的方法，其特征在于第一速度高于第二速度。

5.根据前述权利要求任一项的方法，其特征在于第二速度等于所述光纤通过浸没在熔融金属中而消耗的速率。

6.根据前述权利要求任一项的方法，其特征在于第一速度为8至12米/分钟，优选10米/分钟。

7.根据前述权利要求任一项的方法，其特征在于第二速度为4至7米/分钟，优选5米/分钟。

8.根据前述权利要求任一项的方法，其特征在于所述套壳包括由低碳钢形成的外金属护套。

9.根据前述权利要求任一项的方法，其特征在于所述外金属护套具有1毫米的厚度。

10.根据前述权利要求任一项的方法，其特征在于所述外金属护套具有大于或小于1毫米的厚度，其中根据下列方程计算第二速度：

第二速度＝(5*(T)^-1)/(MP/1800)

11.根据前述权利要求任一项的方法，其特征在于通过包含控制所述包芯线的进给速度的控制器的进给装置进给所述包芯线。

12.根据前述权利要求任一项的方法，其特征在于通过包含电机驱动器和控制所述包芯线的进给速度的控制器的进给装置进给所述包芯线，其中在所述包芯线的前端浸没在所述熔融金属中时所述电机驱动器的耗电量改变，以在检测到耗电量改变时，所述控制器将所述包芯线的进给速度从第一速度调节到第二速度。