CN110129514B - 一种低碳转炉掷落式检测探头 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低碳转炉掷落式检测探头，涉及转炉钢水检测技术领域，该检测探头包括探头保护管以及安置于探头保护管内的金属探测头；金属探测头的一端用塑料防撞支撑座封住，另一端用塑胶防撞保护安全帽封住；金属探测头内安装的测温热电偶和氧半电池与塑料防撞支撑座固定连接；氧半电池和测温热电偶通过铜导线与位于探头保护管内的耐高温阻燃信号电缆连接，耐高温阻燃信号电缆还与固定在定位块上的电信号接点连接；金属探测头由废铁屑压模压制成形，耐高温阻燃信号电缆由两根1mm漆包线和一根铁丝组成。本发明提供的检测探头具有更高的检测性能，更低的故障率和更完善的自动化生产效率，以及更好的环保节能降本效果。
Description
技术领域
本发明涉及转炉钢水检测技术领域，特别是涉及一种低碳转炉掷落式检测探头。
背景技术
目前转炉钢水检测探头内的探测头由圆钢制作而成，在检测过程中只能使用一次，浪费高质量钢材；转炉钢水检测探头内的氧半电池和测温热电偶通过导线与耐高温阻燃信号电缆连接，耐高温电缆线芯由三根聚四氟铜丝组成，其直径较粗，占用了转炉钢水检测探头的大部分空间，隔热橡胶层只能占用较小空间，隔热效果不好，耐高温时间短，同时聚四氟铜丝韧性低、抗拉性差，容易出现折断情况；氧半电池和测温热电偶在工作过程中极易受到其他金属部件碰撞或者钢液的冲击而造成损坏，从而无法完成检测过程；在转炉钢水检测探头制作过程中，电缆绕线使用木挡圈完成，木挡圈制作工艺复杂，成品率较低，易脱落，不能匹配转炉钢水检测探头自动化生产的流程；转炉钢水检测探头端没有相应的外部保护措施，极易在钢水运输过程中发生刚性撞击而被损坏，而且裸露的探头容易被人无意改动，安全性低；转炉钢水检测探头内部配件、结构在高温环境下无稳定性保障；转炉钢水检测探头首部在接触钢水时，冲击力较大，钢水不易进入检测探头内部，导致检测结果不够精准；转炉钢水检测探头传输导线与阻燃材料接触时摩擦力较大，容易出现扯断现象。
发明内容
本发明的目的是提供一种对转炉钢水进行即时精确检测的低碳转炉掷落式检测探头，使检测探头具有更高的检测性能，更低的故障率和更完善的自动化生产效率，以及更好的环保节能降本效果。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种低碳转炉掷落式检测探头，包括探头保护管以及安置于所述探头保护管内并位于所述探头保护管首部的金属探测头；
所述金属探测头为两端开口内部空腔的管状结构；所述金属探测头的一端用一体成型的塑料防撞支撑座封住，所述金属探测头的另一端用一体成型的塑胶防撞保护安全帽封住；
所述金属探测头内安装的测温热电偶和氧半电池均与所述塑料防撞支撑座固定连接，且所述氧半电池和所述测温热电偶用树脂砂和耐高温水泥封固在所述金属探测头内；所述氧半电池和所述测温热电偶的一端加装有保护帽，所述氧半电池和所述测温热电偶的另一端通过铜导线与位于所述探头保护管内的耐高温阻燃信号电缆的一端连接，所述耐高温阻燃信号电缆的另一端与固定在定位块上的电信号接点连接；其中，所述定位块固定所述探头保护管内壁上并位于所述探头保护管的尾部，所述金属探测头由废铁屑压模压制成形，所述耐高温阻燃信号电缆由两根1mm漆包线和一根铁丝组成。
可选的，所述塑胶防撞保护安全帽为一体成型的半球体；所述塑胶防撞保护安全帽的最大直径与所述金属探测头的外部直径相等；所述塑胶防撞保护安全帽采用对接插入方式扣紧在所述金属探测头的另一端，使所述金属探测头与所述塑胶防撞保护安全帽紧密结合在一起。
可选的，在所述金属探测头的一端塞入具有在高温环境下保持气压稳定和温度稳定的耐高温通气阀；其中，所述耐高温通气阀和所述塑料防撞支撑座位于所述金属探测头的同一端。
可选的，在所述塑料防撞支撑座上安装有固定所述铜导线的冲压八字卡。
可选的，在靠近所述塑胶防撞保护安全帽的所述金属探测头的外壁上切割有多个对称分布的导流槽；其中，所述导流槽为锥形凹槽，所述导流槽长度为4.5厘米，所述导流槽的开口宽度为2厘米。
可选的，所述耐高温阻燃信号电缆的外表面上包裹有表面光滑的纸；所述耐高温阻燃信号电缆环绕成管状安放在所述探头保护管内壁上，并由8字形的钢电缆固定卡卡牢。
可选的，所述定位块为塑料挡圈。
可选的，所述探头保护管的材料为易烧熔材料。
可选的，所述测温热电偶为套有石英管的铂铑丝；所述电信号接点为塑料信号接插件。
可选的，所述铜导线的成分中含有10％的锌。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明提供的低碳转炉掷落式检测探头，在炼钢氧气顶吹转炉不倒炉状态下，对炉内钢水能够进行即时快速精确检测，同时还具有更高的检测性能，更低的故障率和更完善的自动化生产效率，以及更好的环保节能降本效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例低碳转炉掷落式检测探头的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种低碳转炉掷落式检测探头，在炼钢氧气顶吹转炉不倒炉状态下，对炉内钢水进行即时快速精确检测。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
为了检测探头具有更高的检测性能，更低的故障率和更完善的自动化生产效率，以及更好的环保节能降本效果，本实施例提供的一种低碳转炉掷落式检测探头。
该低碳转炉掷落式检测探头包括探头保护管1以及安置于探头保护管1内并位于探头保护管1首部的金属探测头2。
金属探测头2为两端开口内部空腔的管状结构；金属探测头2的一端用一体成型的塑料防撞支撑座封住，另一端用一体成型的塑胶防撞保护安全帽3封住。
金属探测头2内安装的测温热电偶4和氧半电池均与塑料防撞支撑座固定连接，且氧半电池和测温热电偶4用树脂砂和耐高温水泥封固在金属探测头1内；氧半电池和测温热电偶4的一端加装有保护帽，氧半电池和测温热电偶4的另一端通过铜导线与位于探头保护管1内的耐高温阻燃信号电缆5的一端连接，耐高温阻燃信号电缆5的另一端与固定在定位块6上的电信号接点7连接；其中，定位块6固定在探头保护管1内壁上并位于探头保护管1的尾部。其中，氧半电池包括氧电池8和磷电池9。
其中，探头保护管1的材料为易烧熔材料，优选为纸管。
金属探测头2由废铁屑压模压制成形。
塑胶防撞保护安全帽3为一体成型的半球体；塑胶防撞保护安全帽3的最大直径与金属探测头2的外部直径相等；塑胶防撞保护安全帽3采用对接插入方式扣紧在金属探测头2的另一端，使金属探测头2与塑胶防撞保护安全帽3紧密结合在一起。
测温热电偶4为套有石英管的铂铑丝。
耐高温阻燃信号电缆5由两根1mm漆包线和一根铁丝组成。耐高温阻燃信号电缆5的外表面上包裹有表面光滑的纸以减少耐高温阻燃信号电缆5与纸管间的摩擦力。耐高温阻燃信号电缆5环绕成管状安放在探头保护管1内壁上，并由8字形的钢电缆固定卡卡牢。
定位块6为塑料挡圈。
电信号接点7选用塑料信号接插件，加装在氧半电池和测温热电偶4的一端的保护帽选用铁帽。
铜导线的成分中含有10％的锌。
优选的，在金属探测头2的一端塞入具有在高温环境下保持气压稳定和温度稳定的耐高温通气阀；其中，耐高温通气阀和塑料防撞支撑座位于金属探测头2的同一端。其中，在本实施例中耐高温通气阀选用橡胶通气阀。
优选的，在塑料防撞支撑座上安装有固定铜导线的冲压八字卡。
优选的，在靠近塑胶防撞保护安全帽3的金属探测头2的外壁上切割有多个对称分布的导流槽10；其中，导流槽10为锥形凹槽，导流槽10的长度为4.5厘米，导流槽的开口宽度为2厘米。
优选的，在探头保护管1内还设置含拉簧的探测头落点控制线，一端与金属探测头2连接，一端与定位块6连接。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
第一，本发明的金属探测头由原来的圆钢改为废铁屑压模压制成形，大幅度降低了原物料成本。
第二，本发明的耐高温阻燃信号电缆由原来的三根聚四氟铜丝改为由两根1mm漆包线和一根铁丝组成。使用漆包线，大幅度缩减耐高温阻燃信号电缆的直径，让原本狭窄有限的探头保护管的导线存放能力由原来的17.8米提高到22米，存放能力提高20％以上。在同等存放能力下，耐高温阻燃信号电缆的外部隔热橡胶层的厚度提高15％，在钢水中的耐温能力从原来的平均15秒提高到平均18秒；作为信号传输的介质，铁丝有效的保证了电信号的传输能力，且大幅度的提高了耐高温阻燃信号电缆的韧性和抗拉性，让检测探头在投掷过程中，信号导线所能承受的抗拉力更为强大。经过测试，使用铁丝作为信号传输介质，其检测精度没有下降，由意外拉断造成检测失败的概率由原来的1.5％，降低到0.6％；此外，本发明提供的耐高温阻燃信号电缆的平均生产成本也降低了5％，对与消耗品检测探头来说是显著的改善与提高。
第三，本发明的金属探测头内增加塑料防撞支撑座，在金属探测头的内部中控区域形成了良好的支撑和防撞效果，有效避免了测温热电偶和氧半电池的焊接体区域与金属壁发生接触，防止由于运输或使用过程中导致的位移形变，防止在掷落过程中由于在重力加速度情况下重击钢液所导致的内部惯性冲击使测温热电偶和氧半电池损坏的情况。本发明提供的塑料防撞支撑座的连接点使用缓冲式卡座设计，在纵向惯性冲击和撞击时，缓冲连接点可在不影响焊接焊压点的连接性的情况下，前后具有1-2mm的缓冲位移。在横向撞击和晃动中，由于横向撞击的冲击力远远小于纵向撞击的冲击力，所以横向撞击并未采用缓冲式设计，而是采用了最大程度的避免让电信号传输与金属壁接触的隔离式设计，且横向撞击并不会影响信号的连接性。所以，该塑料防撞支撑座所起到的保护作用最大程度的综合了性价比与防撞机性能，对掷落式的检测探头起到了更好的保护，从而提高了检测的成功率。
第四，本发明的耐高温阻燃信号电缆绕线完成由原来的木挡圈改成塑料挡圈。木挡圈改为塑料挡圈从表面上看来，只是一种材料上的改进，但是从长远意义来看，这是一项重要的改变。木挡圈的制作工艺大多为车床半手工制作，其制作精度相对较差，而检测探头在不断的改进中，其产量和生产规范性都要求逐渐从半自动生产进化到全自动生产，精度相对较差的木挡圈已经无法适应全自动化生产的需要，更换为一体冲压成型的塑料挡圈后，在自动化生产的过程中，定位成功率几乎提高了300％，工业钉枪的打钉准确度为100％。在检测探头使用过程中，塑料挡圈的脱落概率从原来的0.2％左右，降低到0，这一改进几乎杜绝了人工和半自动生产过程中所发生的定位不准的生产事故，并在产品使用过程中基本杜绝了不必要的意外损坏。
第五，本发明的金属探测头增加了塑胶防撞保护安全帽。由于塑胶防撞保护安全帽是整个检测探头制作工艺的最后一道工序，所以塑胶防撞保护安全帽的安装，无需可逆。为了确保检测探头没有被擅自开启，可以在塑胶防撞保护安全帽内壁涂抹胶水，使塑胶防撞保护安全帽的安装形成一次性安装的效果。塑胶防撞保护安全帽被强行开启时，将会破损不可复用，一定程度对检测探头的人为开启带来了困难，也避免了非法的检测探头改动。塑胶防撞保护安全帽的最主要作用，是在检测探头掷落过程中和运输过程中，避免检测探头正面直接的刚性撞击，导致检测探头损坏。在使用过程中，金属探测头会携带塑胶防撞保护安全帽共同经过探头保护管，自由落体式从13-20米的高度径直落入正在冶炼的高温钢液中进行检测。在掷落过程中，金属探测头可能意外接触刚性物体，这种撞击若没有保护装置，将可能出现金属探测头意外损坏，而塑胶防撞保护安全帽有效地避免了意外撞击所带来的损坏问题。另外，由于金属探测头进入冶炼转炉内部时，在极短的时间里(通过探头保护管后加速度到一定速度后自由掷落，在高温环境中约0.6-0.8秒)经过大约150-700度的高温固态粉尘环境，随后进入1500-1600度左右的钢液环境，塑胶防撞保护安全帽的耐高温性能可确保在经过低温区时，塑胶防撞保护安全帽保存几乎完好，而在接触1600度高温钢液时，瞬间溶解并收缩，促使钢水快速与金属探测头的氧半电池与测温热电偶接触，从而降低了在经过钢渣层的时候，热钢渣对冷钢进行包渣的可能。在实际使用过程中，本发明的检测探头的检测反映速度从1.3秒提高到0.8秒，该项改进对于被检测钢水与检测探头接触时间的缩短，也有着明显的提升。
第六，本发明的金属探测头内加入耐高温通气阀，可以有效地控制内部组件在高温下的气压稳定性和恒温稳定性，提高金属探测头的检测稳定性。该耐高温通气阀通过塞入的方式放置在金属探测头的一端。由于在检测前期金属探测头内部为环境温度，年平均温度在22-35度之间，在内部温度与气压不变化的情况下进入1600度高温钢水时，金属探测头内部的空气温度降急剧提高，同时对内部的测温热电偶产生一定的影响。通过加入耐高温通气阀，阻隔了高温钢液对金属探测头内部空气温度的影响。本发明通过在金属探测头内部安装温度传感器的方式测试该耐高温通气阀的效果，其检测数据为：未放置耐高温通气阀的金属探测头在进入钢水后，金属探测头内部温度的恒温时间平均为10.7秒，平均升温为26℃左右；在金属探测头内部加入耐高温通气阀后，恒温时间平均为16.5秒，平均升温为15℃左右。由此可见，该项改进不仅提高了金属探测头内部的恒温时间，还降低了金属探测头内部的升温效果，起到了对金属探测头在高温环境下的保温与恒温作用。
第七，本发明在金属探测头的外壁上切割导流槽，让金属探测头进入钢水时可以避免过大冲击。该导流槽切割于金属探测头侧面，在金属探测头的外壁切割锥形凹槽，其长度通常为4.5cm，开口宽度为2厘米左右，主要目的是对钢水与金属探测头接触时产生导流，促使金属探测头在接触钢水时能够进入更深的位置，降低了金属探测头平面直接接触钢水时导致金属探测头进入钢液深度不足的概率。
第八，本发明的金属探测头的八字卡变更为冲压八字卡，避免了八字卡受力过大脱落的现象。八字卡主要的作用是在金属探测头尾部拉扯导线，固定导线，避免导线脱离检测连接器所设置的刚性缠绕接头。传统的八字卡为钢丝机械缠绕，有断口，在高度拉力下有一定概率变形；而冲压八字卡不仅成型率更高，适合自动生产线，且在断口的情况下最大程度的避免了受力变形导致脱落的现象。
第九，本发明的铜导线的成分中加入了10％的锌，可在降低成本的同时提高焊接稳定性，又不降低信号的传输质量，同时使得导线具有更好的可塑性和平滑度，与特殊阻燃隔热橡胶接触时，有更小的摩擦力，避免了导线重力拉扯过程中由于过高的摩擦力导致的导线扯断现象。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (9)
1.一种低碳转炉掷落式检测探头，其特征在于，所述转炉掷落式检测探头包括探头保护管以及安置于所述探头保护管内并位于所述探头保护管首部的金属探测头；
所述金属探测头为两端开口内部空腔的管状结构；所述金属探测头的一端用一体成型的塑料防撞支撑座封住，所述金属探测头的另一端用一体成型的塑胶防撞保护安全帽封住；
塑胶防撞保护安全帽为一体成型的半球体；塑胶防撞保护安全帽的最大直径与金属探测头的外部直径相等；塑胶防撞保护安全帽采用对接插入方式扣紧在金属探测头的另一端，使金属探测头与塑胶防撞保护安全帽紧密结合在一起；
所述金属探测头内安装的测温热电偶和氧半电池均与所述塑料防撞支撑座固定连接，且所述氧半电池和所述测温热电偶用树脂砂和耐高温水泥封固在所述金属探测头内；所述氧半电池和所述测温热电偶的一端加装有保护帽，所述氧半电池和所述测温热电偶的另一端通过铜导线与位于所述探头保护管内的耐高温阻燃信号电缆的一端连接，所述耐高温阻燃信号电缆的另一端与固定在定位块上的电信号接点连接；其中，所述定位块固定所述探头保护管内壁上并位于所述探头保护管的尾部，所述金属探测头由废铁屑压模压制成形，所述耐高温阻燃信号电缆由两根1mm漆包线和一根铁丝组成。
2.根据权利要求1所述的一种低碳转炉掷落式检测探头，其特征在于，在所述金属探测头的一端塞入具有在高温环境下保持气压稳定和温度稳定的耐高温通气阀；其中，所述耐高温通气阀和所述塑料防撞支撑座位于所述金属探测头的同一端。
3.根据权利要求1所述的一种低碳转炉掷落式检测探头，其特征在于，在所述塑料防撞支撑座上安装有固定所述铜导线的冲压八字卡。
4.根据权利要求1所述的一种低碳转炉掷落式检测探头，其特征在于，在靠近所述塑胶防撞保护安全帽的所述金属探测头的外壁上切割有多个对称分布的导流槽；其中，所述导流槽为锥形凹槽，所述导流槽长度为4.5厘米，所述导流槽的开口宽度为2厘米。
5.根据权利要求1所述的一种低碳转炉掷落式检测探头，其特征在于，所述耐高温阻燃信号电缆的外表面上包裹有表面光滑的纸；所述耐高温阻燃信号电缆环绕成管状安放在所述探头保护管内壁上，并由8字形的钢电缆固定卡卡牢。
6.根据权利要求1所述的一种低碳转炉掷落式检测探头，其特征在于，所述定位块为塑料挡圈。
7.根据权利要求1所述的一种低碳转炉掷落式检测探头，其特征在于，所述探头保护管的材料为易烧熔材料。
8.根据权利要求1所述的一种低碳转炉掷落式检测探头，其特征在于，所述测温热电偶为套有石英管的铂铑丝；所述电信号接点为塑料信号接插件。
9.根据权利要求1所述的一种低碳转炉掷落式检测探头，其特征在于，所述铜导线的成分中含有10％的锌。
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