TW201715266A - 含蕊線、製造方法及裝置 - Google Patents

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羅伯特 查爾斯 慧狄克
馬可 史翠曼斯
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賀利氏電測騎士國際公司
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Abstract

本發明係關於可消耗含蕊線，其包含由覆蓋物包圍且用於量測鋼液浴溫度之光纖。本發明亦涉及製造該含蕊線之方法及裝置。 本發明之目標係進一步改良用於量測鋼液溫度之含蕊線。 含蕊線包含光纖及側向地包圍該光纖之覆蓋物。該覆蓋物以複數層形式包圍該光纖。一個層係金屬管子，亦稱為金屬護套或金屬管。亦稱為填充物之中間層配置於該金屬管下方。該中間層係繩。

Description

含蕊線、製造方法及裝置
本發明係關於可消耗含蕊線，其包含由覆蓋物包圍且用於量測鋼液浴之溫度之光纖。本發明亦涉及製造含蕊線之方法及裝置。
JPH0815040 (A)闡述將可消耗光纖進給至液體金屬中用於量測熔融金屬浴溫度之方法。用於熔融金屬之光纖量測之類似方法及設備亦闡述於US 5,730,527中。此類可消耗光纖係自(例如) JPH11160155 (A)得知。該等係單一金屬護套光纖，其中光纖蕊由金屬包層、通常不銹鋼覆蓋，其用於硬化光纖之目的使得其可浸沒於熔融金屬中。儘管該等可浸沒光纖可穿透熔融表面下方，但其經歷快速劣化。對該等早期可消耗光纖之改良包含額外保護結構且係自(例如) JPH10176954 (A)得知。在其中，光纖由保護性金屬管包圍，該金屬管由塑膠材料層包圍。將浸沒於熔融金屬中之經覆蓋光纖以預定速率自線圈或線軸進給，在深度浸沒時將使光纖之尖端暴露於金屬。在暴露時浸沒之深度對於溫度精確度甚為重要，因此防止早期破壞或將光纖尖端快速移動至量測點對於精確的溫度而言係必需的。JPH09304185 (A)揭示進給速率方案，其中光纖消耗之速度必須大於失透之速率，從而確保總有可用的新光纖表面。已發現，新光纖表面之可用性對於精確的溫度量測係必要的且此可用性取決於光纖如何浸沒於熔融金屬中。由於在金屬加工期間之多個時間下光纖將在其引入至各種冶金容器中並穿過其之期間暴露與眾多各種條件，故可能出現多種進給方案。當失透速率之變化可藉由改良可消耗光纖構築而最小化時，該技術之適用性可應用於更寬範圍之冶金容器而不客製化進給模式。 在煉鋼廠中使用具有鋼外部覆蓋物之多層線結構用以將摻雜物質選擇性地引入鋼液浴中。該等通常稱為含蕊線並闡述於DE19916235A1、DE3712619A1、DE19623194C1及US 6,770,366中。US 7,906,747揭示包含與液體金屬浴接觸時熱解之材料之含蕊線。此技術適用於將通常均勻之粉末物質引入熔融浴中且缺少如何構造、製造具有光纖之含蕊線並將其引入熔融金屬中之教示。 US 7,748,896揭示用於量測熔融浴之參數之經改良光纖裝置，該裝置包含光纖、側向地包圍光纖之覆蓋物及連接至光纖之檢測器，其中覆蓋物以複數層形式包圍光纖，一個層包含金屬管且中間層配置於金屬管下方，中間層包含粉末或纖維狀或粒狀材料，其中中間層之材料以複數個片段形式包圍纖維。中間層係由二氧化矽粉末或氧化鋁粉末形成且可含有氣體產生材料。在該發明之意義上，以複數個單獨部分形式包圍光纖之中間層之所揭示特徵意味著在操作狀態中(換言之，在浸沒於欲量測之熔融浴期間或之後)存在呈多個部分之構造，使得中間層之多個片段保持分離且在使用期間可分離。 分層結構有助於使光纖在極低溫度下保持相對較長時間。將破壞光纖之高溫失透得以延遲。在浸沒於熔融金屬期間自特定溫度開始，中間層氣體之膨脹強制去除未附接之覆蓋層。光纖在熔融金屬浴中不規律地加熱至平衡溫度，以使得然後可在浸沒於熔融金屬浴中之光纖或其末端失透之前極快地進行量測。 US 4,759,487及US 5,380,977揭示製造一種光學含蕊線之方法，其中外部不銹鋼護套緊密地包圍光纖。稱為鎧裝光纖之此類含蕊光纖缺少中間層絕熱層並因此此光學含蕊線之使用受到限制且製造方法不適於本發明。
本發明之目標係進一步改良用於量測熔融浴且尤其鋼液溫度之含蕊線。 目標係藉由以下解決：包含技術方案1之特徵之可消耗含蕊線、包含第一獨立項之特徵之方法及包含第二獨立項之特徵之用於實施該方法之裝置。較佳實施例包含附屬項之特徵。 根據第一技術方案之光學含蕊線包含光纖及側向地包圍光纖之覆蓋物。覆蓋物以複數層形式包圍光纖。一個層係金屬管子，亦稱為金屬護套或金屬管且可由Fe含量大於50%之金屬、較佳低碳鋼形成。亦稱為填充物之中間層配置於金屬管下方。中間層係由熔點較佳在1000℃至1500℃、更佳1200℃至1400℃之溫度範圍內之氣體多孔之絕熱材料形成，使得中間層之多個片段在暴露於熔融金屬溫度時易於流體化。中間層係繩或由平行纖維構成之結構。 繩係一組纖維，其加撚或編結在一起以使其組合為更大及更堅固之形式。在該詞的經典意義中，繩係由纖維構成，將纖維收集為紗線並將多根紗線收集為股線，將若干根股線收集為繩。本發明之繩可由具有單一化學組成之一組紗線及/或一組股線形成或可由一組其中此組中之若干單元可具有不同化學組成之紗線或股線構成。因此，將不同化學組成之紗線或股線摻和可提供控制絕熱層(其中此層具有繩之形式)之物理及化學性質之簡單製造方法。在含蕊線進給至熔體時，多組纖維形成之繩確保纖維不會提前自含蕊線之開放末端排出。在到達熔體之前排出將降低光纖之絕熱，此將降低量測結果之可靠性。不需要黏著劑或樹脂將填充物材料黏附在一起。此外，在其蕊處具有光纖之繩保證於光纖之可預測中心位置的手段及因此在所有側向方向上之可預測絕熱性質。因此，改良溫度量測之可靠性。 連續製造係可能的且允許製造長度為至少500米之含蕊線。1公里、2公里及3公里及更長之長度亦係可能的，而不增加生產工作。1公里及2公里之長度允許以最少中斷次數及工人參與量測鋼液浴溫度，此增加生產能力並增加工人安全性。 作為實例，即將完成精製製程(此處之溫度量測係最期望的)之鋼浴溫度係約1600℃。當含蕊線到達鋼液浴時，由於中間層材料之熔點遠低於鋼液浴之溫度，外部金屬管將熔融且中間層將流體化並隨後立即流走。
已發現，光纖周圍之熔融球形材料層以可預測速率流動離開光纖，該速率隨其熔融黏度及其與鋼液間之密度差而變。在實踐意義中，儘管熔融金屬與熔融填充物、各別地熔融中間層二者之密度均隨溫度與組成而變，但在煉鋼之應用範圍內其密度差之量值係相對恆定的。隨著含蕊線浸沒，外部金屬護套被熔掉而暴露填充物(中間層)，填充物隨後熔融並在光纖周圍彙集。由於填充物、各別地中間層之熔融溫度大體上低於熔融金屬溫度，故一旦暴露，便保證其將總是呈熔融、各別地流體狀態，形成熔融料滴並流走。很顯然鋼與熔融料滴之密度間之受限變化產生用於暴露及更新新光學表面之更可預測機制。中間層(填充物材料)之熔融材料上所排出金屬之向上力推動熔融料滴後退並遠離自球形填充物延伸之光纖並形成凸起。隨著進給進行，足夠數量之熔融填充物在底部累積且該數量之一部分由延伸之光纖蕊拖曳，直至累積之料滴上之熔融金屬的向上力使光纖在其未暴露之底部處破裂為止。因此，暴露更新光纖之速率更多依賴於近似恆定之料滴/鋼液密度比，此允許寬進給速率公差。已發現，熔融料滴自前進之光纖尖端、各別地凸起之退回導致更多可重複之檢測機會。 在較佳實施例中，光纖配置於繩之中心，此進一步改良量測結果之品質及可靠性。 在較佳實施例中，繩、各別地由平行纖維構成之結構之紗線或股線經體積增大。本發明意義內之繩係由複數根纖維構成，將纖維收集為紗線且多根紗線構成股線並將若干根股線加撚在一起以形成繩。以此一方式處理紗線之體積增大股線(有時稱為變形(texturing ))，以使纖維在織物平面外不規則定向。牽拉材料穿過噴嘴，其中氣流生成湍流以使紗線或股線體積增大。體積增大之繩降低表觀未熔化密度同時增加絕熱性並有助於經改良之量測結果。以相應方式處理由平行纖維構成之結構，以使包含複數根平行纖維之結構的紗線或股線體積增大。 在較佳實施例中，中間層係自玻璃纖維、較佳E-玻璃形成。此係工業常用材料且適於此發明之目的者可以名稱ET91415TEXO自PPG Industries Cheswick, PA, USA獲得。此特定材料係以熟習此項技術者已知作為粗紗之形式供應。在第一步驟中，將使此一粗紗體積增大。然後將兩股體積增大之粗紗加撚為紗線。 由於玻璃纖維之高比表面積，故其係有用的絕熱體。與鋼液浴之密度相比，其密度低，因此鋼液浴中之軟化玻璃纖維材料將立即向上流動，此有助於經改良之量測結果。玻璃纖維之軟化點遠低於1600℃且因此遠低於鋼液之溫度。E-玻璃之主要部分係二氧化矽(SiO2 )。 在較佳實施例中，中間層配置於金屬管與由塑膠形成之管之間，其中光纖在塑膠管內。經改良之量測結果係可能的，尤其當光纖之外徑小於塑膠管之內徑時。較佳實施例係半緊緩衝護套。業內已知之一般構造係置於0.9 mm塑膠管中之62.5/125 μm或替代地50/125 μm梯度折射係數光纖，其中將光纖與外力機械隔離。管之材料通常係塑膠且更具體地聚醯胺(例如商標名耐綸(Nylon))或熱塑性彈性體(例如Hytrel)或類似材料，如公開案「Innovative continuous online determination of steel melt temperature by direct optical measurement in the melt」 T.Lamp等人，Final Report EUR 21428，合同編號7210-PR/204，2005，13頁至17頁中所揭示者。該等塑膠通常為光纖提供硬化對抗外部微曲影響。如所述之適宜電信光纖可自Huber and Suhner AG Degersheimerstrasse 14, CH-9100 Herisau DE獲得。 塑膠管可填充有抗濕凝膠，其在光纖周圍提供額外機械保護及防水層。此填充材料通常係石油或基於聚矽氧之化合物。 中間層之密度具有熔融密度及未熔融密度。較佳地，中間層材料之熔化密度小於5 g/cm3 、較佳地小於4 g/cm3 、更佳2.0 g/cm3 與3.5 g/cm3 之間。由於鋼液之密度高得多，故中間層之材料在外部金屬層熔融後將立即向上流動。較佳地，液體中間層密度與熔融金屬密度之比率在0.25與0.45之間且更佳係0.32至0.38之比率。由於中間層或多或少係編織繩結構，故其具有遠小於其熔化密度之預熔融密度且極為絕熱。中間層之預熔融密度係0.3 g/cm3 至1.7 g/cm3 ，更佳地在0.4 g/cm3 與1.0 g/cm3 之間。預熔融密度使得熔融料滴與剩餘未熔融之中間層間之界面係氣體多孔的並允許中間層之燃燒產物在與熔化中間層材料相反之方向上經過。因此，經改良之量測結果係可能的。 製造含蕊線之方法包含以下步驟： -  穿過加撚機之旋轉軸進給光纖 -  平行於旋轉軸進給材料纖維之股線以形成在其中心具有光纖之蕊 -  藉由加撚機在蕊周圍使材料纖維股線加撚以交替順時針及逆時針形成具有連續股線層之繩； -  藉由管成型機自金屬條形成具有U形或經分割圓圈橫截面之帶 -  將繩進給至金屬帶之U形或分割圓圈橫截面； -  藉由管成型機形成U形金屬帶以環繞圍繞纖維繩之管子。 該方法允許連續生產長度大於500米、1公里、2公里或3公里之含蕊線而無大的生產工作。 實施該方法之裝置包含具有在順時針及逆時針方向上使交替纖維層同時加撚之能力之繩加撚機、具有形成有U形或經分割圓圈橫截面之第一區段之管成型機、將由繩加撚機制造之繩進給至U形或分割圓圈橫截面之進給裝置，其中管成型機進一步自包含繩之U形或分割圓圈橫截面形成管子。 裝置包含形成管子之機械閉合件(其係重疊縫或者鎖定縫)之區段。生產管子不需要其他材料，因此避免存在可以干擾方式影響溫度量測之其他材料。此管子、外部金屬護套在溫度量測開始時保護光纖。 在較佳實施例中，裝置包含複數個以逐步方式形成金屬帶之輥。含蕊線之極可靠製造係可能的。 圖1及2展示由複數根E-玻璃纖維1組成之股線之橫截面。圖1所展示之股線經體積增大。圖2所展示之股線未經體積增大。出於此原因，圖1纖維之圖案不如圖2纖維1之圖案規則。此外，與圖2所展示之纖維1相比，圖1所展示之體積增大纖維1較不緊湊。 圖3展示含蕊線2之橫截面(未展示接縫)，其包含外部金屬塗層、各別地金屬護套3、複數根股線4、內部塑膠管5 (亦稱為半緊護套)及塑膠管5內之光纖6。光纖6之外圓周小於塑膠管5之內徑。股線4經體積增大且係由複數根E-玻璃纖維形成。股線4在塑膠管5周圍分層並形成繩。塑膠管5在繩中心且6在其內。圖3中圖解說明之股線數僅用以展示如何施加多根股線以產生繩結構。 圖3a展示如圖3中所描繪含蕊線2之橫截面(未展示接縫)，其包含外部金屬塗層、各別地金屬護套；複數根股線4及複數根具有替代化學成分之股線4a；內部塑膠管(亦稱為半緊護套)及塑膠管內之光纖。圖3a中圖解說明之股線數僅用以展示可如何施加具有不同化學成分之多根股線以產生具有替代物理及化學性質之繩結構。 圖4係單繞式加撚機之輪7之前視圖。輪係藉由其空心軸9可旋轉的安裝且可藉由馬達驅動器驅動以順時針方向旋轉。輪7包含複數個配置於其圓周上之導孔8。光纖及塑膠護套5穿過空心軸9進給。多根股線4平行於空心軸進給，圍繞塑膠護套5收集以形成蕊。股線4穿過每一導孔8進給。隨著輪7 (例如)順時針旋轉，每個導孔所捕獲之股線以相同方向旋轉。隨著蕊移動穿過模具10時，取決於輪之轉動速度，纖維之經加撚外纏繞層環繞束狀平行纖維之蕊。較佳速度使得每100 mm之繩長度1圈纏繞1根股線。 圖4a係雙輪加撚機之前視圖。輪7及7a係藉由其空心軸9可旋轉的安裝並可同時以順時針及逆時針方向旋轉，每一者均由馬達驅動器驅動。時鐘之參照係當面向輪且繩朝向觀測者形成時獲得。輪7及7a包含複數個配置於其圓周上之導孔8。光纖及塑膠護套5穿過空心軸9進給。多根股線4平行於空心軸進給，圍繞塑膠護套5將其收集以形成蕊。股線4穿過每一導孔8進給。隨著輪7 (例如)順時針旋轉，每一導孔所捕獲之股線以相同方向旋轉。隨著蕊移動穿過模具10，取決於輪之轉動速度，纖維之經加撚外纏繞層環繞束狀平行纖維之蕊。同時輪7a逆時針旋轉。現將由輪之導孔8捕獲之股線在與輪7之彼等相對之方向上纏繞。在單輪及雙輪包覆機二者中，熟習此項技術者將認識到包含該等繩之材料纖維之進給線軸安裝至加撚輪並與其毗鄰以供應股線而不在收集模具之前纏繞。 圖5係加撚機之側視圖，其圖解說明繩11藉由旋轉輪7之形成。繩11可穿過(例如)收集模具10進給。箭頭展示股線4、光纖6連同疏鬆護套6及繩11之進給方向。 圖6係包含複數個輥12、13、14、15之管成型機之開始的側視圖，該等輥藉由其軸16可旋轉的安裝。 圖7係相應前視圖。輥12、13、14、15中之一或多者可藉由馬達驅動器來驅動。此對於管成型機之其他輥亦如此。輥12、13、14、15係成對配置。第一對12、13間之間隙小於自線圈抽拉並奪取金屬帶之第二對輥14、15間之間隙。金屬帶17之兩個側向邊界區域18穿過間隙進給。以此方式，管成型機抽拉線圈並且較佳以逐步方式向前推動邊界區域18穿過金屬成型機。 管成型機之以下區段包含一或多對輥，其照例逐步以弧形方式形成17之中間區域。圖8圖解說明一對輥20及21，其係藉由其軸16可旋轉的安裝。上輥20之圓周區域22係圓形。下輥21之圓周區域23適於圓形圓周區域22，使得在輥對20、21之間具有U形或經分割圓圈形間隙。金屬帶17之中間區域穿過如圖8中所展示之此U形或半圓形間隙進給，形成金屬帶17之U形部分19。為逐步形成U形或類似橫截面，存在複數對輥。第一對形成(例如)具有大直徑之分割圓圈。下一對輥減小直徑並以此類推。在管成型機此區段之末端，具有邊界邊緣18之金屬帶19之橫截面看起來像「U」、半圓圈、分割圓圈及諸如此類。 接下來，在圖9中存在將繩11進給至所形成金屬帶18、19之進給區段。進給區段包含一對進給元件24、25，其將繩11進給至所形成金屬帶18、19之底部，如圖9中所展示。進給區段之進給元件24、25可具有可旋轉安裝之輪的形式。然而，固定安裝之進給元件24、25亦係可能的。 管成型機之下一區段照例逐步使中間區段19形成圓圈。此區段包含一或多對輥。此一對輥之圓周區域越來越多的等同於圓圈，以使中間區域逐步成為圓圈之形式。適當輥26、27之實例展示於圖10中，其形成呈圓圈方式之中間區段19。一旦中間區段呈圓圈形式，一或多個輥(例如28)即可首先將平坦的邊界區域18壓製在一起。用於將平坦的邊界區域18壓製在一起之熨平輥28亦展示於圖10中。此係具有3 mm至4 mm之重疊縫之管子之較佳機械閉合件。 平坦的邊界區域18並非必需的。因此，在本發明之實施例中，金屬帶之厚度保持一致。 圖11、圖11a、圖11b展示以鎖定縫(適於本發明實踐之若干已知接縫方法中之一者)閉合管之機械步驟。圖11展示邊界區域18由輥28及29推到一起，形成隆起之脊。管成型機之下一且最後區段較佳逐步推動平坦的邊界區域18抵靠中間區段19之外圓周用於閉合管子。此區段包含適當輥30、31，其以相應方式逐步使平坦的邊界區域18彎曲，如圖11a及11b中所展示。 兩個邊界區域中之一者可具有鉤之形式，其固持其他邊界區域以便以更可靠的方式閉合管子，如圖12中所展示。 圖13展示由E-玻璃形成之纖維之適當組成。然而，玻璃及/或玻璃與陶瓷纖維之混合物之其他組成係可能的且可藉由替代繩之纖維股線來調配。 在圖14中，用圖表表示對數黏度與溫度之關係。自E.B.Shand,Engineering Glass, Modern Materials ，第6卷，Academic Press, New York，1968，第262頁獲得。 在實例中，本發明涉及利用體積增大之低鹼、低液相溫度玻璃包圍、覆蓋有低碳鋼之外部護套之塑膠護套光纖。 中間層之材料在業內作為E-玻璃為人所知，但其他低熔點材料係可接受的。應瞭解，熔化材料(例如中間層之玻璃)不像結晶材料那樣經歷明顯的熔點，而是在相當寬的溫度範圍內軟化。自固體至塑膠狀行為(稱為轉換範圍)之此轉變之特徵在於黏度隨溫度連續變化，因此在本發明之範圍內，術語熔融應用於中間層時涵蓋其中材料係足以在其自身重量下或由相對液體金屬之重量推動而容易地流動之流體的溫度範圍。此係玻璃化學成分且較佳在使用溫度下將產生10泊(poise)與103 泊間之玻璃黏度之玻璃化學成分之功能。 在本發明中，填充物之功能係在暴露於熔融金屬時軟化至流動黏度以暫時形成料滴，該料滴退去並暴露光纖。液相線及熔融溫度二者均係材料性質之一般描述，其允許形成之料滴充分退去並由此暴露光纖。時間較長的料滴材料因較緻密熔融金屬之壓力而漂浮離開，同時隨著多層含蕊線進入到熔融金屬中而連續形成新的料滴材料。填充物之熔融溫度之範圍在熔融金屬溫度之60%與95%之間，且較佳金屬之熔融溫度之80%。 產生中間層之較佳方法係引入24根E-玻璃之股線，其由在其中心圍繞光纖成束並由順時針圍繞束分層之8根股線纏繞之16根平行股線之蕊組成。合併纖維之重量在30 g/米至40 g/米之範圍內。纖維之每一紗線之長絲數以其絲束大小來表示。絲束大小通常以「K」或數千根長絲給出。公制度量單位係TEX，其係以克/公里(1,000米)計之重量。較佳E-玻璃之TEX係1420 (g/km)。 絲束及Tex之選擇係作為經濟實例呈現，E-玻璃係具有低於約1000℃之熔融溫度、具有如圖13中所展示之大概組成之低鹼通用纖維。儘管中間層之熔融性質可由熟習此項技術者已知之多種材料達成，但用於本發明較佳實施例之一般類別之E-玻璃之說明可於以下出版物中找到。ASM Handbook, 第21卷: Composites (#06781G), ASM International, 2001。亦於自Saint-Gobain Vetrotex, Deutschland GmbH獲得之出版物E_R_and_D_glass_ properties.pdf中。 外部覆蓋物係Fe含量大於50%、具有0.3 mm與1.5 mm間之壁厚及10 mm至14 mm間之外徑之金屬。外部覆蓋物較佳係具有1 mm壁厚之低碳鋼。覆蓋物圍繞其自身利用3 mm至4 mm之搭接縫包繞，但可以利用已知閉合件(例如鎖定縫)閉合。 實例2. 引入24根1420 tex E-玻璃之股線之替代構造，該替代構造由在其中心圍繞0.9 mm塑膠半緊護套62.5/125 μm梯度折射率光纖成束並由順時針圍繞束分層之8根股線纏繞之8根平行股線之蕊及逆時針圍繞後者纏繞物纏繞之額外8根股線組成。所得重量係約70 g/2米。外部覆蓋物係Fe含量大於50%、具有0.3 mm與1.5 mm間之壁厚及10 mm至14 mm間之外徑之金屬。外部覆蓋物較佳係具有1 mm壁厚之低碳鋼。覆蓋物圍繞其自身利用3 mm至4 mm重疊之搭接縫纏繞，但可利用已知閉合件(例如鎖定縫)閉合。 實例3. 24根纖維股線之替代構造具有62.5/125 μm或者50/125 μm梯度折射率光纖，其具有配置於纖維束中間之0.900 mm之半緊管。束之16根纖維股線中之8根係E-玻璃及8根可係Ecomab、鹼土金屬矽酸鹽(AES)、可得自Keramab, Haverheidelaan 4, B9140 Temse, BE且具有約1330℃之熔點之材料。AES材料之典型組合物係由50%至82%二氧化矽、18%至43%氧化鈣及/或氧化鎂及少於6%氧化鋁、氧化鈦或氧化鋯及痕量氧化物組成。圍繞束纏繞者係額外8根以上之E-玻璃之股線。24根股線中之總計8根係AES，剩餘之E-玻璃用於降低混合纖維之熔融溫度。如此構造之中間層之密度係約0.51 g/cm3 。中間纖維層然後由約1 mm之具有至少50% Fe之搭接縫金屬護套管覆蓋。 已發現，光纖周圍之熔融球形材料層以可預測速率流動離開光纖，該速率隨其熔融黏度及其與鋼液間之密度而變。在實踐意義中，儘管熔融金屬與熔融填充物二者之密度均隨溫度與組成而變，但其密度差在所關注之應用範圍內係相對恆定的。隨著含蕊光纖浸沒於鋼液浴中，外部護套被熔掉而暴露填充物，填充物隨後熔融並在光纖周圍彙集。由於填充物之熔融溫度大體上低於熔融金屬溫度，故一旦暴露，便保證其將總是呈熔融狀態。很顯然鋼與熔融料滴之密度間之小變化產生用於暴露及更新新光學表面之更可預測機制。熔融填充物上所排出金屬之向上力推動熔融料滴後退並遠離自球形填充物延伸之光學蕊。隨著進給進行，足夠數量之熔融填充物在底部累積且該數量之一部分由延伸之光纖蕊拖曳，直至累積之料滴上之熔融金屬的向上力使光纖蕊在未暴露之底部處破裂為止。因此，暴露更新光纖蕊之速率更依賴於近似恆定之料滴/鋼液之密度比，此允許寬進給速率公差。已發現，熔融料滴自前進尖端之退回導致更多可重複之檢測機會，而非因爆裂導致之預期破壞，此依賴於尖端之機械切割以更新表面。
1‧‧‧E-玻璃纖維、纖維、長纖維、纖維材料
2‧‧‧含蕊線
3‧‧‧金屬塗層、金屬護套、金屬管、金屬管子
4‧‧‧股線、中間層、由複數根纖維組成之股線
4a‧‧‧股線、混入替代材料之股線
5‧‧‧內部塑膠管、塑膠管、半緊護套、管子、塑膠或紙板管、管、寬鬆護套
6‧‧‧光纖、寬鬆護套、梯度折射係數光纖
7‧‧‧輪、單繞式加撚機之輪
7a‧‧‧輪、用於第二逆向纏繞之加撚機之輪
8‧‧‧導孔
9‧‧‧空心軸、軸
10‧‧‧模具、收集模具
11‧‧‧繩
12‧‧‧輥
13‧‧‧輥
14‧‧‧輥
15‧‧‧輥
16‧‧‧軸、輥之軸
17‧‧‧金屬帶
18‧‧‧邊界區域、金屬帶
19‧‧‧中間區域、U形部分、金屬帶、中間區段
20‧‧‧輥、上輥
21‧‧‧輥、下輥
22‧‧‧圓形圓周區域、圓周區域
23‧‧‧圓周區域
24‧‧‧進給元件
25‧‧‧進給元件
26‧‧‧輥
27‧‧‧輥
28‧‧‧輥、熨平輥
29‧‧‧輥
30‧‧‧輥
31‧‧‧輥
32‧‧‧搭接縫
33‧‧‧埋頭式搭接縫
34‧‧‧平坦鎖定縫
35‧‧‧有槽平坦鎖定縫
36‧‧‧鹼石灰玻璃
37‧‧‧硼矽酸鹽玻璃
38‧‧‧96%二氧化矽玻璃
39‧‧‧熔化二氧化矽
40‧‧‧應變點
41‧‧‧退火點
42‧‧‧軟化點
43‧‧‧工作範圍
44‧‧‧工作點
45‧‧‧熔點
E‧‧‧典型E玻璃
A‧‧‧大概範圍
T‧‧‧溫度
V‧‧‧黏度
當結合附圖閱讀時，將更好地理解上述概述以及下述實施方式。出於說明本發明之目的，在圖式中已展示目前較佳之實施例。然而，應理解，本申請案並不限於所展示之確切配置及機構。在圖式中： 圖1        係由複數根E-玻璃纖維組成之體積增大股線之橫截面； 圖2        係由複數根E-玻璃纖維組成之非體積增大股線之橫截面； 圖3        係含蕊線之橫截面； 圖3a       係具有經摻和中間層之含蕊線之橫截面； 圖4        係單輪加撚機之前視圖； 圖4a       係雙輪加撚機之前視圖； 圖5        係加撚機之側視圖； 圖6        係管成型機之第一區段之側視圖； 圖7        係管成型機之第一區段之前視圖； 圖8        係管成型機之第二區段之前視圖； 圖9        係繩之進料區段之前視圖； 圖10      係管成型機用於形成搭接縫之下一區段之前視圖； 圖11      係管成型機用於形成管子之替代機械閉合件(即，鎖定縫)之下一區段之前視圖； 圖11a     係管成型機之下一區段之前視圖，其展示管子之替代機械閉合件之摺疊區段； 圖11b     係管子成型機之末端，其用於形成管子之替代機械閉合件之整平步驟； 圖12      常用管子接縫及所形成管子之實例； 圖13      以mol%表示之大概E-玻璃之組成； 圖14      黏度對溫度之關係及關於玻璃之描述性性質之一般溫度範圍。
2‧‧‧含蕊線
3‧‧‧金屬塗層、金屬護套
4‧‧‧股線
5‧‧‧內部塑膠管、半緊護套、塑膠管
6‧‧‧光纖

Claims (15)

  1. 一種含蕊線(2)，其包含光纖(6)及側向地包圍該光纖(6)之金屬管子，其中中間層(4)配置於該金屬管子與該光纖之間，其特徵在於該中間層係繩(11)或由平行纖維構成之結構。
  2. 如請求項1之含蕊線(2)，其中該繩(11)、各別地由平行纖維構成之該結構係由長纖維(1)形成。
  3. 如請求項1或2之含蕊線(2)，其中繩(11)、各別地由平行纖維構成之該結構之長度係至少500米、較佳至少2公里。
  4. 如請求項1之含蕊線(2)，其中該中間層係由具有在1000℃與1500℃之間、較佳在1200℃與1400℃間之熔融範圍之材料組成。
  5. 如請求項1至4中任一項之含蕊線(2)，其中該繩(11)、各別地由平行纖維構成之該結構係由體積增大之股線(4)構成。
  6. 如請求項1至5中任一項之含蕊線，其中該繩(11)、各別地由平行纖維構成之該結構係由E-玻璃纖維(1)形成。
  7. 如請求項1至6中任一項之含蕊線，其中該中間層(4)配置於該金屬管子(3)與由塑膠或紙板形成之管子(5)之間且其中該光纖(6)在該塑膠或紙板管(5)內。
  8. 如請求項7之含蕊線，其中該光纖(6)之外徑小於由塑膠形成之該管(5)之內徑，以使得該光纖(6)在由塑膠形成之該管(5)內係可移動的。
  9. 如請求項1至8中任一項之含蕊線，其中該中間層(4)之材料之密度小於5 g/cm3 、較佳地小於4 g/cm3 、更佳地小於3 g/cm3 。
  10. 一種製造如請求項1至9中任一項之含蕊線之方法，其包含以下步驟 穿過加撚機之旋轉軸(9)進給光纖(6)， 藉由該加撚機使該光纖(6)周圍之股線(4)加撚，以形成繩(11)， 藉由管成型機形成具有U形或分割圓圈橫截面之金屬帶(17) 將該繩(11)進給至該金屬帶(17)之U形或分割圓圈橫截面中； 藉由該管成型機使該U形金屬帶(17)形成管子。
  11. 如請求項10之方法，其中該管成型機以連續方式形成用於該管子之機械閉合件。
  12. 一種用於實施如請求項11之方法的裝置，其包含繩加撚機、具有形成具有U形或分割圓圈橫截面之金屬帶之第一區段之管成型機、將由該繩加撚機製造之繩進給至該U形或分割圓圈橫截面之進給裝置，其中該管成型機進一步自包含該繩之該U形或分割圓圈橫截面形成管子。
  13. 如請求項12之裝置，其包含使該金屬帶(17)之邊界區域(18、19)平坦化之區段。
  14. 如請求項12或13之裝置，其包含形成用於該管子之機械閉合件之區段。
  15. 如請求項12至14中任一項之裝置，其包含複數個以逐步方式形成該金屬帶(17)之輥(12、13、14、15)。
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