CN114077011A - 一种连铸结晶器测温光纤及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种连铸结晶器测温光纤及其制造方法，包括以下步骤：S1，将金属螺旋铠管套设在传感光纤上，然后再将铜管套设在金属螺旋铠管上得到密封传感光纤；S2，将密封传感光纤的一端进行70～90°折弯得到具有弯曲段的传感光纤，再将其与光纤跳线进行熔接，并在熔接点利用热缩管进行保护，得到初级测温光纤；S3，对初级测温光纤进行热处理；S4，采用金属套管对初级测温光纤的热缩管进一步密封，得到连铸结晶器测温光纤。该制造方法采用双重密封、热处理等，既解决了光纤的密封问题，又解决了热伸缩补偿问题、折弯问题等影响光纤稳定性的问题，从而提高连铸结晶器测温光纤的测温精度。
Description
技术领域
本发明涉及连铸设备应用领域，尤其涉及一种连铸结晶器测温光纤及其制造方法。
背景技术
在连续铸钢机械中，结晶器作为连铸机的心脏，却由于结晶器四周封闭和钢水的高温状态，造成了技术人员对结晶器内钢水真实的流动状态和凝固过程知之甚少；针对这一现状，国内外很多专家学者开始研究通过间接手段来反映结晶器工作状态的辅助技术，如结晶器专家系统，这些系统虽然功能全面、能够间接判断结晶器内部情况，但更多的是侧重在粘结漏钢等机理成熟工况的识别，而对于铸坯质量提升方面的工艺优化帮助不大；现有技术中，为了检测结晶器中的温度，通常需要使用膨胀螺钉将热电偶固定在结晶器铜板上，因此热电偶的数量是非常有限的，通常一个铜板宽面只有二三十个测温点，并且热电偶测温还受到电磁搅拌产生磁场的干扰，铜板定期更换时还需要重新布线；因此利用热电偶测量获得的温度点不仅数量有限而且非常离散，同时温度测量精度也不高，因而无法对连铸生产过程的工艺参数的优化提供有力的支撑，所以实现连铸结晶器的多点连续测温，是提高测量精度的关键；
由于光纤测温具有可以测量连续多点的温度，不受电磁干扰等方面的优点，因此相关专业学者转向采用光纤测量测量连铸结晶器内部的温度，然而该技术目前还是存在很多阻力，主要困难在于，连铸生产过程中是高温高湿的环境，一般在连铸结晶器内钢水的温度达到1550℃，这个温度下，如何保证光纤外部密封效果，且保证信号不被干扰；就目前技术而言，光纤测温在不同领域得到了应用，但是在连铸生产现场，未见有公开报导；再加上光纤测温需要埋入连铸结晶器内部，因此首先考虑其密封方面，其次考虑影响光纤稳定性的问题比如热伸缩补偿问题、光纤折弯问题、光纤反馈信号准确度等。
鉴于上述情况，亟待开发一种连铸结晶器测温光纤，既能解决光纤的密封问题，又能解决热伸缩补偿问题、折弯问题等影响光纤稳定性的问题，从而提高连铸结晶器的测温精度。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明目的是提供一种连铸结晶器测温光纤及其制造方法，该连铸结晶器测温光纤的制造方法采用双重密封、热处理等，既解决了光纤的密封问题，又解决了热伸缩补偿问题、折弯问题等影响光纤稳定性的问题，从而提高连铸结晶器测温光纤的测温精度。
为了实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：
本发明的第一方面提供了一种连铸结晶器测温光纤的制造方法，包括以下步骤：
S1，将金属螺旋铠管套设在传感光纤上，然后将铜管套设在所述金属螺旋铠管上得到密封传感光纤；
S2，将所述密封传感光纤的一端进行70～90°折弯得到具有弯曲段的传感光纤，再将其与光纤跳线进行熔接，并在熔接点利用热缩管进行保护，得到初级测温光纤；
S3，对所述初级测温光纤进行热处理；
S4，采用金属套管对所述初级测温光纤的热缩管进一步密封，得到连铸结晶器测温光纤。
优选地，所述步骤S1中，所述金属螺旋铠管的内径与所述传感光纤的外径相适应，所述铜管的内径与所述金属螺旋铠管的外径相适应。
优选地，所述步骤S2中，所述弯曲段的弯曲半径为20～30mm。
优选地，所述密封传感光纤的一端进行85°折弯，所述弯曲段的弯曲半径为30mm。
优选地，所述光纤跳线包括纤芯、包覆在所述纤芯的内保护层以及包覆所述内保护层上的外保护层。
优选地，所述热缩管包覆在所述内保护层以及所述金属螺旋铠管上；
所述热缩管长度为0.5～1mm，与所述外保护层以及铜管均不接触。
优选地，所述步骤S3中，所述热处理过程中，采用热处理炉，先将温度升至200～℃，保温10～min后，再升至250～℃保温15～min，然后冷却至室温。
优选地，所述步骤S4中，所述金属套管套设在所述铜管以及所述光纤跳线的保护层上。
本发明的第二方面提供了一种连铸结晶器测温光纤，采用如本发明第一方面所述的连铸结晶器测温光纤的制造方法制成。
优选地，包括光纤跳线和套设有金属螺旋铠管的传感光纤；
所述光纤跳线包括纤芯、包覆在所述纤芯的内保护层以及包覆所述内保护层上的外保护层；所述光纤跳线的纤芯与所述传感光纤的一端熔接，所述传感光纤与所述光纤跳线的熔接点上包覆有热缩管；
所述传感光纤上具有的弯曲段，所述金属螺旋铠管上套设有铜管，所述铜管与所述热缩管不接触；
所述外保护层以及所述铜管外套设有金属套管，所述金属套管内径与所述外保护层以及所述铜管相适应。
优选地，所述弯曲段的圆心角为70～90°，半径为20～30mm。
本发明的有益效果为：
1.本发明的连铸结晶器测温光纤的制造方法，采用金属螺旋铠管和铜管对传感光纤进行双重密封，能够减少应力对传感光纤的影响，且使传感光纤不易断裂；
2.本发明的连铸结晶器测温光纤，通过70～90°的折弯以及弯曲段采用20～30mm的弯曲半径，能减少传感光纤的弯曲损耗；
3.本发明的连铸结晶器测温光纤的制造方法，通过热处理进行热应力的集中和释放，抵消连铸结晶器测温光纤在工作过程中的温度造成的碰撞影响；
4.本发明的连铸结晶器测温光纤的制造方法采用双重密封、热处理等，既解决了光纤的密封问题，又解决了热伸缩补偿问题、折弯问题等影响光纤稳定性的问题，从而提高连铸结晶器测温光纤的测温精度。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本实施例的连铸结晶器测温光纤的制造方法的流程图；
图2为本实施例的连铸结晶器测温光纤的结构示意图；
图3为本实施例的连铸结晶器测温光纤的制造方法的热处理中温度变化图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。
如图1所示，本发明所提供的一种连铸结晶器测温光纤的制造方法，包括以下步骤：
S1，将金属螺旋铠管2套设在传感光纤1上，然后将铜管3套设在金属螺旋铠管2上得到密封传感光纤；
其中，金属螺旋铠管2的内径与传感光纤1的外径相适应，铜管3的内径与金属螺旋铠管2的外径相适应；比如金属螺旋铠管2的内径为0.5～1mm，外径为1～1.5mm；铜管3的内径为1～1.5mm，外径为2.0～3.5mm；传感光纤1采用采用金属螺旋铠管2和铜管3进行双重密封，以减少应力对传感光纤1的影响，同时能让光纤更不容易断裂。
S2，将密封传感光纤的一端进行70～90°折弯得到具有弯曲段的传感光纤，再将其与光纤跳线6进行熔接，并在熔接点P利用热缩管4进行保护，得到初级测温光纤；
其中弯曲段的弯曲半径为20～30mm；优选的，密封传感光纤的一端进行85°折弯，弯曲段的弯曲半径为30mm，能更大程度减少光纤的弯曲磨损；弯曲段一端的铜管3与热缩管4靠近但不接触，弯曲段另一端的铜管3与热缩管4呈90°折弯；
光纤跳线6悬空设置，包括纤芯61、包覆在纤芯61的内保护层62以及包覆内保护层62上的外保护层63；外保护层63的外径与铜管3的外径大小相同；
热缩管4包覆在内保护层62以及金属螺旋铠管2上，用于保护熔接点P，由于热缩管4具有受热膨胀、冷却收缩的特性，在其进行包覆时，需要留出适当的空间便于热缩管4能够给与张力的释放，因此其与左侧悬空的光纤跳线6的外保护层63以及右侧固定在铜管3内的传感光纤1的铜管3均不接触，热缩管4长度为0.5～1mm；
S3，对初级测温光纤进行热处理，将初级测温光纤内热应力的集中并释放，抵消以及消除其在后续工作过程中的温度造成的光纤碰撞影响；具体热处理温度需要根据测温光纤的工作温度确定；
如图3所示，热处理过程中，将初级测温光纤送入热处理炉，先将温度升至190～210℃，保温8～12min后，再升至240～260℃保温12～18min，然后缓冷至室温；
S4，采用金属套管5对初级测温光纤的热缩管4进一步密封，得到连铸结晶器测温光纤；
金属套管5套设在铜管3以及光纤跳线6的保护层上，金属套管5内径与外保护层63以及铜管3相适应；比如金属套管5内径为2.0～3.5mm，外径为3.5～5.5mm，便于热缩管4部分的光纤保护起来。
如图2所示，上述制造方法中制得的连铸结晶器测温光纤，包括光纤跳线6和套设有金属螺旋铠管2的传感光纤1；
光纤跳线6包括纤芯61、包覆在纤芯61的内保护层62以及包覆内保护层62上的外保护层63；光纤跳线6的纤芯61与传感光纤1的一端熔接，传感光纤1与光纤跳线6的熔接点P上包覆有热缩管4；
传感光纤1上具有的弯曲段，金属螺旋铠管2上套设有铜管3，弯曲段一端的铜管3与热缩管4靠近但不接触，弯曲段另一端的铜管3与热缩管4呈90°折弯；其中弯曲段的圆心角为70～90°，半径为20～30mm；
外保护层63以及铜管3外套设有金属套管5，金属套管5内径与外保护层63以及铜管3相适应。
下面结合具体的例子对本发明所提供的一种连铸结晶器测温光纤的制造方法进一步介绍；
实施例1
如图1所示，S1，将内径为0.5mm，外径为1mm的金属螺旋铠管2套设在传感光纤1上，然后再将内径为1mm，外径为3mm的铜管3套设在金属螺旋铠管2上得到密封传感光纤；
S2，将密封传感光纤的一端进85°折弯得到具有弯曲段的传感光纤，其中弯曲段的弯曲半径为30mm；再将其与光纤跳线6进行熔接，并在熔接点P利用热缩管4进行保护，得到初级测温光纤，其中热缩管4与左侧悬空的光纤跳线6的外保护层63以及右侧固定在铜管3内的传感光纤1的铜管3均不接触，长度为0.6mm；
S3，对初级测温光纤进行热处理，将初级测温光纤内热应力的集中并释放，抵消以及消除其在后续工作过程中的温度造成的光纤碰撞影响；由于连铸结晶器的温度一般在300～350℃之间，因此热处理过程中，将初级测温光纤送入热处理炉，先将温度升至200℃，保温10min后，再升至250℃保温15min，然后缓冷至室温；
S4，采用内径为3.5mm，外径为5mm的金属套管5对初级测温光纤的热缩管4进一步密封，得到连铸结晶器测温光纤(参见图3)。
实施例2
如图1所示，S1，将内径为0.5mm，外径为1mm的金属螺旋铠管2套设在传感光纤1上，然后再将内径为1mm，外径为2mm的铜管3套设在金属螺旋铠管2上得到密封传感光纤；
S2，将密封传感光纤的一端进70°折弯得到具有弯曲段的传感光纤，其中弯曲段的弯曲半径为20mm；再将其与光纤跳线6进行熔接，并在熔接点P利用热缩管4进行保护，得到初级测温光纤，其中热缩管4与左侧悬空的光纤跳线6的外保护层63以及右侧固定在铜管3内的传感光纤1的铜管3均不接触，长度为0.5mm；
S3，对初级测温光纤进行热处理，将初级测温光纤内热应力的集中并释放，抵消以及消除其在后续工作过程中的温度造成的光纤碰撞影响；由于连铸结晶器的温度一般在300～350℃之间，因此热处理过程中，将初级测温光纤送入热处理炉，先将温度升至190℃，保温8min后，再升至240℃保温12min，然后缓冷至室温；
S4，采用内径为2.0mm，外径为3.5mm的金属套管5对初级测温光纤的热缩管4进一步密封，得到连铸结晶器测温光纤(参见图3)。
实施例3
如图1所示，S1，将内径为1mm，外径为1.5mm的金属螺旋铠管2套设在传感光纤1上，然后再将内径为1.5mm，外径为3.5mm的铜管3套设在金属螺旋铠管2上得到密封传感光纤；
S2，将密封传感光纤的一端进90°折弯得到具有弯曲段的传感光纤，其中弯曲段的弯曲半径为30mm；再将其与光纤跳线6进行熔接，并在熔接点P利用热缩管4进行保护，得到初级测温光纤，其中热缩管4与左侧悬空的光纤跳线6的外保护层63以及右侧固定在铜管3内的传感光纤1的铜管3均不接触，长度为1mm；
S3，对初级测温光纤进行热处理，将初级测温光纤内热应力的集中并释放，抵消以及消除其在后续工作过程中的温度造成的光纤碰撞影响；由于连铸结晶器的温度一般在300～350℃之间，因此热处理过程中，将初级测温光纤送入热处理炉，先将温度升至210℃，保温12min后，再升至260℃保温18min，然后缓冷至室温；
S4，采用内径为3.5mm，外径为5.5mm的金属套管5对初级测温光纤的热缩管4进一步密封，得到连铸结晶器测温光纤(参见图3)。
综合实施例1～3，本发明的连铸结晶器测温光纤及其制造方法，采用传感光纤不仅解决了连铸结晶器的多点连续测温问题，同时对传感光纤进行双重密封、折弯、熔接、热处理以及进一步密封，使得连铸结晶器测温光纤达到了密封的效果，可广泛使用于连续铸钢中生产的工序，提高连铸结晶器测温光纤在结晶器埋入后传感光纤的稳定性，并为其测量结晶器内的温度，打下坚实的基础。
综上所述，上述实施例仅用于说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (11)
1.一种连铸结晶器测温光纤的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，将金属螺旋铠管套设在传感光纤上，然后将铜管套设在所述金属螺旋铠管上得到密封传感光纤；
S2，将所述密封传感光纤的一端进行70～90°折弯得到具有弯曲段的传感光纤，再将其与光纤跳线进行熔接，并在熔接点利用热缩管进行保护，得到初级测温光纤；
S3，对所述初级测温光纤进行热处理；
S4，采用金属套管对所述初级测温光纤的热缩管进一步密封，得到连铸结晶器测温光纤。
2.如权利要求1所述的连铸结晶器测温光纤的制造方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述金属螺旋铠管的内径与所述传感光纤的外径相适应，所述铜管的内径与所述金属螺旋铠管的外径相适应。
3.如权利要求1所述的连铸结晶器测温光纤的制造方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述弯曲段的弯曲半径为20～30mm。
4.如权利要求3所述的连铸结晶器测温光纤的制造方法，其特征在于，所述密封传感光纤的一端进行85°折弯，所述弯曲段的弯曲半径为30mm。
5.如权利要求3所述的连铸结晶器测温光纤的制造方法，其特征在于，所述光纤跳线包括纤芯、包覆在所述纤芯的内保护层以及包覆所述内保护层上的外保护层。
6.如权利要求5所述的连铸结晶器测温光纤的制造方法，其特征在于，
所述热缩管包覆在所述内保护层以及所述金属螺旋铠管上；
所述热缩管长度为0.5～1mm，与所述外保护层以及铜管均不接触。
7.如权利要求1所述的连铸结晶器测温光纤的制造方法，其特征在于，所述步骤S3中，所述热处理过程中，采用热处理炉，先将温度升至190～210℃，保温8～12min后，再升至240～260℃保温12～18min，然后冷却至室温。
8.如权利要求1所述的连铸结晶器测温光纤的制造方法，其特征在于，所述步骤S4中，所述金属套管套设在所述铜管以及所述光纤跳线的保护层上。
9.一种连铸结晶器测温光纤，其特征在于，采用如权利要求1～8任一项所述的连铸结晶器测温光纤的制造方法制成。
10.如权利要求9所述的连铸结晶器测温光纤，其特征在于，包括光纤跳线和套设有金属螺旋铠管的传感光纤；
所述光纤跳线包括纤芯、包覆在所述纤芯的内保护层以及包覆所述内保护层上的外保护层；所述光纤跳线的纤芯与所述传感光纤的一端熔接，所述传感光纤与所述光纤跳线的熔接点上包覆有热缩管；
所述传感光纤上具有的弯曲段，所述金属螺旋铠管上套设有铜管，所述铜管与所述热缩管不接触；
所述外保护层以及所述铜管外套设有金属套管，所述金属套管内径与所述外保护层以及所述铜管相适应。
11.如权利要求10所述的连铸结晶器测温光纤，其特征在于，所述弯曲段的圆心角为70～90°，半径为20～30mm。
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