CN206920025U - 一种在线实时监测钢液温度的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种在线实时监测钢液温度的装置，实现真空炉内熔炼或浇铸过程中钢液温度在线实时监视和测量。本实用新型采用非接触式红外测温技术，利用连续向测温导管通气的方法，使得在熔炼或浇铸过程中红外光束信号能穿过浓烟，反馈给测温仪并传递给信号处理装置，实时监测炉内钢液的温度。本实用新型具有在线监测精度高、连续实时监测、自动化程度高、使用寿命长等优点。

Description

一种在线实时监测钢液温度的装置

技术领域

本实用新型属于真空感应熔炼炉技术领域，具体涉及一种在线实时监测钢液温度的装置。

背景技术

在冶金行业里，真空感应熔炼是首选的熔炼技术之一，真空感应熔炼是一种在真空条件下利用电磁感应加热原理来熔炼合金的工艺方法。其基本工艺过程是：将配好的元素、合金等按照配方的比例和重量置于中频感应炉中；抽真空，然后大功率送电，使炉料迅速融化，减少易挥发金属的大量挥发，保证合金的实际成分；待炉料全部熔化后，用大功率电磁搅拌少许时间，以保证合金成分均匀。如果需要浇铸，当钢液温度到达要求温度时，将钢液按一定速度倒入中间包，钢液顺着中间包流到一定速度转动的冷却铜辊表面，形成的合金带即为所需的产品。

熔炼合金过程中，温度控制是相关处理工艺的关键控制点，钢液的温度直接影响到合金的性能。要保证合金的实际成分与理论基本无差异、使合金成分均匀，同时满足浇铸时所需的温度，都需要实时控制温度。而且精确控制温度能够有效降低系统能耗，提高经济性。

目前，在钢液测温领域研究和开发的测温方法有：倒炉测温，副枪测温，热电偶连续测温，红外连续测温，黑体空腔辐射测温，浸入式光纤连续测温。但目前已投入工业应用、技术上比较成熟的连续测温装置只有两种类型，即热电偶连续测温装置和红外连续测温装置。

沈阳广泰真空设备有限公司报道了一种真空感应熔炼炉动态浇注室的测温装置(CN 205599886 U)，经过联轴器、连接轴和夹持装置，带动铠装钨铼热电偶翻转动作，实现钢包内钢液测温，此测温装置采用传统接触式方式，热电偶整个过程都必须浸没在钢液中，热电偶使用寿命很短，而且长时间工作会与钢液反应，改变钢液成分，同时通过摆动气缸将动力引入真空浇注室，增加了能耗，操作复杂，部件容易损坏。

爱发科中北真空有限公司报道了一种钢液测温机构(CN 202786326U)，提供了一种能够实现半连续式的测温机构，其热电偶可快速更换。然而对于需要长时间熔炼或保温的情况，该测温机构提供的热电偶数量无法满足需求；对于需要连续测温的情况，该测温机构因更换热电偶会影响测温；另外，热电偶需要经常更换，寿命较短。

新疆八一钢铁股份有限公司报道了一种连续测温探头空气装置(CN205037976U)，提供了一种连续测温探头空气冷却装置，通过不间断通气冷却测温探头，使探头内部元器件得到有效保护，延长了探头使用寿命，但是通入了空气的同时，会使钢液的温度加剧下低，增加能耗，同时通入压缩空气也使得钢液中氧含量增加，导致钢液质量变差。

发明人白建忠报道了一种钢水温度快速响应红外测温管(CN 201373774Y)，改进了测温管腔中高温烟气挥发物的排放通道设计及测温管壁变壁厚设计，但此装置只能用于非真空炉中，对于长时间熔炼或保温的真空熔炼炉，烟气不断产生，无法达到消散烟气的目的，即使开多个排烟孔也无法取得效果。

因此，迫切需要开发一种避免烟雾干扰，能够实时、连续、准确的监测钢液温度，钢水质量得到有效保证，且使用过程无需更换易耗品和寿命较长的在线监测装置。

实用新型内容

针对上述技术现状，本实用新型旨在提供了一种在线实时监测钢液温度的方法和装置，该装置具有在线监测精度高、连续实时监测、自动化程度高、使用寿命长等优点。

为了实现上述技术目标，本实用新型所采用的技术方案如下：

一种在线实时监测钢液温度的装置，包括一端插入钢液的测温导管，与测温导管另一端相连的测温仪，通过测温导管上端进气口相连的通气管，驱动测温导管的驱动装置，与驱动装置连接的信号处理装置。

本实用新型装置除信号处理装置外均处于有浓烟的真空炉内，烟雾干扰严重，利用连续向测温导管通气的方法，使得在熔炼或浇铸过程中红外光束信号能穿过浓烟，反馈给连接测温仪。

优选地，所述的通气管中所通的气体为惰性气体，进一步优选，选用氩气，通气压力为80～100mbar。通气压力太大导致真空炉内压力减小，影响冶炼和浇铸状态；通气压力太小，烟气太浓时不易将保护气管内的烟雾排尽，影响测温光路，以致测试失效。

测温导管在长时间热辐射的作用下，极易老化烧损，导致测温准确率降低，造成测温导管报废。作为优选，所述的测温导管外部套装有冷却管，使用冷却管对测温导管进行降温，延长测温导管的使用寿命。

优选地，所述的冷却管为套装在测温导管外部的盘管，管内冷却介质的压力为0.1～0.5Mpa，冷却介质为水。

进一步优选，所述的冷却管位于测温导管与钢液接触的一端，且距离钢液液面以上10～20mm。

优选地，所述的冷却管选用耐腐蚀、不与钢液反应的材料，进一步优选，所述的冷却管的材料为高温不锈钢。

优选地，所述的测温导管选用耐腐蚀、不与钢液反应的材料，进一步优选，所述的测温导管的材料为陶瓷。

优选地，所述的测温导管的直径为10～50mm。测温导管的直径与通气管的通气压力相匹配，测温导管的直径过小，则通气压力也过小；测温导管的直径过大，则通气压力也过大，同时根据测温仪的发射端口的大小，选取该直径范围的测温导管能节省通气量。

优选地，所述的驱动装置包括伸缩杆，伸缩杆的一端与测温仪连接，另一端与伸缩控制器连接，伸缩控制器通过支架与坩埚固定。

浇铸过程中钢液液面的高度会有所改变，所述的伸缩控制器能根据钢液液位高度及时调节伸缩杆伸缩，以保证测温导管下端能始终接触钢液的液面。

所述的测温仪选用高精度，能够准确、连续测温的红外测温仪，测温精度为±1℃，发出的红外光束信号通过测温导管到达钢液后反射回测温仪。红外测温仪具有快速采集信号、处理数据的能力，可将红外辐射信号转换成相对应的电信号输出给信号处理装置，信号处理装置对接收的电信号进行处理并显示钢液的温度，可随时调控温度。

所述的信号处理装置包括信号传输线，信号传输线的输入端连接伸缩控制器，输出端连接数据采集器。数据采集器处于真空炉外，通过信号传输线向数据采集器传递反馈的监测信号，实现在线实时测温，根据需要调节钢液的温度。

本实用新型所述的在线实时监测钢液温度的装置的使用温度范围为20～2000℃，使用范围广。

本实用新型还公开了一种在线实时监测钢液温度的方法，包括：

通过驱动装置驱动测温导管插入到钢液中；通气管连续向测温导管通气，使测温仪发出的红外光束信号能穿过浓烟，到达钢液后反射回测温仪；测温仪将红外光束信号转换成相应的电信号输出给信号处理装置，信号处理装置对接收的电信号进行处理并显示钢液的温度。

优选地，测温导管始终与钢液接触，并插入到钢液10～30mm。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

(1)采用非接触式红外测温技术，可以用于在产生浓烟的真空炉内进行合金熔炼或钢液浇铸过程，能够在线实时准确监测钢液温度。

(2)可以长时间工作、连续监测钢液温度，寿命长；并且该装置抗干扰能力强，同一炉次条件控制基本不变，有助于保证产品质量。

附图说明

图1为本实用新型实施例中在线实时监测钢液温度的装置的示意图；

图2是本实用新型实施例中在线实时监测钢液温度的装置的局部放大示意图；

图3是本实用新型实施例中驱动装置的放大示意图；

图4是本实用新型实施例中测温仪部分的放大示意图。

具体实施方式

以下结合附图与实施例对本实用新型作进一步详细描述，需要指出的是，以下所述实施例旨在便于对本实用新型的理解，而对其不起任何限定作用。

图1～4中的附图标记为：101-测温导管，102-通气管，103-冷却管，104-测温仪，2-驱动装置，201-伸缩控制器，202-伸缩杆，3-信号处理装置，301-信号传输线，302-数据采集器，4-固定支架，5-坩埚，6-钢液，7-真空冶炼炉。

如图1～2所示，一种在线实时监测钢液温度的装置，包括一端插入钢液6的测温导管101，与测温导管101另一端相连的测温仪104，通过测温导管101上端进气口相连的通气管102，驱动测温导管101的驱动装置2，与驱动装置2连接的信号处理装置3。

测温导管101选用高纯优质的陶瓷管，管径为25mm。

测温导管101外部套装有冷却管103，冷却管103为高温不锈钢盘管，管径为管内冷却水压力为0.3Mpa，冷却管103一段绕15匝紧紧环绕于测温导管101，与测温导管101的底部距离为20mm。

通气管102选用高温橡胶管，管径规格为管中通氩气，压力为80mbar。

所述的驱动装置2包括伸缩杆202，伸缩杆202的一端与测温仪104连接，另一端与伸缩控制器201连接，(如图3所示)伸缩控制器201通过支架4与坩埚5固定。伸缩杆202选用不锈钢多级轴套。

测温仪104选用高精度测温元件的红外测温仪，精度误差为±1℃，测温最大量程为1600℃。红外测温仪具有快速采集信号、处理数据的能力，可将红外辐射信号转换成相对应的电信号输出给信号处理装置3，信号处理装置3对接收的电信号进行处理并显示钢液6的温度，可随时调控温度。

信号处理装置3包括信号传输线301，信号传输线301的输入端连接伸缩控制器201，输出端连接数据采集器302。数据采集器302处于真空炉7外，通过信号传输线301向数据采集器302传递反馈的监测信号，实现在线实时测温，根据需要调节钢液6的温度。

本实用新型装置除信号处理装置3以外均处于有浓烟的真空炉7内。

一种利用上述的装置在线实时监测钢液温度的方法，包括：

在产生浓烟的真空炉7内浇铸时，环绕有冷却管103的测温导管101下端面接触钢液6，向连接于测温导管101的通气管102中通入惰性气体氩气，压力为80mbar，使得测温导管101内处于无烟状态，避免浓烟对红外光束信号的干扰。

通过测温仪104发出探测信号到达钢液6后将信号反射到测温仪104(如图4所示)，测温仪104将红外光束信号转换成相应的电信号输出给信号处理装置3。为保证测温导管101处于无烟状态，连接于测温仪104的驱动装置2根据浇铸过程中钢液6液面下降的高度随时通过伸缩控制器201调节伸缩杆202的长度使得测温导管101的下端总是接触钢液6。

连接于伸缩控制器201的信号传输线301向处于真空炉7外的数据采集器302传递经测温仪104转换的电信号，数据采集器302对接收的电信号进行处理并显示钢液的温度，在线实时测温，根据需要调节钢液6的温度。

本实施例的在线实时监测钢液温度的方法和装置，可以用于在产生浓烟的真空炉内进行合金熔炼或钢液浇铸过程，能够在线实时准确监测钢液温度；可以长时间工作、连续监测钢液温度，寿命长；并且该装置抗干扰能力强，同一炉次条件控制基本不变，有助于保证产品质量。

Claims (7)

1.一种在线实时监测钢液温度的装置，其特征在于，包括一端插入钢液的测温导管，与测温导管另一端相连的测温仪，通过测温导管上端进气口相连的通气管，驱动测温导管的驱动装置，与驱动装置连接的信号处理装置。

2.根据权利要求1所述的在线实时监测钢液温度的装置，其特征在于，所述的测温导管外部套装有冷却管。

3.根据权利要求2所述的在线实时监测钢液温度的装置，其特征在于，所述的冷却管位于测温导管与钢液接触的一端，且距离钢液液面以上10～20mm。

4.根据权利要求1所述的在线实时监测钢液温度的装置，其特征在于，所述的测温导管的直径为10～50mm。

5.根据权利要求1所述的在线实时监测钢液温度的装置，其特征在于，所述的驱动装置包括伸缩杆，伸缩杆的一端与测温仪连接，另一端与伸缩控制器连接，伸缩控制器通过支架与坩埚固定。

6.根据权利要求5所述的在线实时监测钢液温度的装置，其特征在于，所述的伸缩控制器能根据钢液液位高度及时调节伸缩杆伸缩，以保证测温导管下端能始终接触钢液。

7.根据权利要求1所述的在线实时监测钢液温度的装置，其特征在于，所述的信号处理装置包括信号传输线，信号传输线的输入端连接伸缩控制器，输出端连接数据采集器。