TW202232067A - 用於溫度測量之沉浸裝置及用於位置偵測之方法 - Google Patents

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Abstract

本發明係關於一種沉浸裝置及一種用於使用一沉浸裝置偵測一光學包芯線位置之方法。一種沉浸裝置(10)，其用於以一光學包芯線(50)測量一電弧爐(60)容器(62)內之一金屬熔體(64)的一溫度，該沉浸裝置包含一吹式噴槍(28)及一偵測構件，該吹式噴槍用於將吹掃氣體吹入至該容器(62)的一進入點中，該偵測構件用於偵測該光學包芯線(50)的一位置。該光學包芯線(50)可相對於該進入點在一進給通道(20)及/或在該吹式噴槍(28)中移動。該偵測構件經組態以偵測該光學包芯線(50)在該吹式噴槍(28)中或靠近該吹式噴槍的存在。此實現介於該光纖前端與該熔體之間的短距離，且因此實現溫度測量序列之間的短時間間隔。

Description

用於溫度測量之沉浸裝置及用於位置偵測之方法
本發明係關於一種沉浸裝置及一種方法，該沉浸裝置用於使用一光學包芯線(optical cored wire)測量一電弧爐(electric arc furnace, EAF)容器內之一金屬熔體的一溫度，該方法用於使用一沉浸裝置偵測一光學包芯線的一位置。
冶金程序可如US 2886617 A中所揭示地在一弧爐（具體地在一EAF）中執行。欲改善程序控制，則必須測量一金屬熔體的溫度。此可例如藉由經沉浸至該熔體中之一光纖及經連接至該光纖之一對應偵測器來執行，如EP 2 799 824 A1、EP 3 051 264 A1、及EP 2 799 824 A1中所述者。該光纖本身係以金屬塗佈。在所提及的程序中，在該測量之前將該光纖引入一拋棄式導管中。該導管的至少一部分在使用期間熔融。欲判定該溫度測量的品質，則可監測具有該導管在一進給構件內之該光纖的位置。JPH09304185 A揭示一種用於測量熔融鋼的溫度之金屬護套光纖，其中該光纖之一輸送長度係藉由具有一編碼器的一馬達進行測量。從JPH07151608 A已知一類似裝置。
在另一程序中，該光纖可提供作為一近乎無窮盡的管，其經纏繞在一線圈上並經展開以用於實施一測量。用於此一光纖之一進給裝置係描述於EP 3 051 262 A1中。EP 2 940 441 A1描述一種用於溫度測量之裝置，其在該光纖與一導管之間具有一間隙。一替代方法係描述於JPH09243459 A中，其中該光纖係經切割以界定一已知的前端位置。
本發明之任務係改善一電弧爐之一容器中的溫度測量。
本發明之任務係藉由如請求項1之沉浸裝置及如附加項之用於偵測一光學包芯線的一位置之方法來解決。有利的實施例係定義於該等附屬項中。
該任務係藉由一沉浸裝置來解決，該沉浸裝置用於以一光學包芯線測量一電弧爐容器內之一金屬熔體的一溫度。該沉浸裝置包含一吹式噴槍及一偵測構件，該吹式噴槍用於將吹掃氣體吹入至該容器之一進入點中，該偵測構件用於偵測該光學包芯線的一位置。該沉浸裝置經組態使得該光學包芯線可相對於該進入點在一進給通道中及/或在該吹式噴槍中移動。該偵測構件經組態以偵測該光學包芯線在該吹式噴槍中或靠近該吹式噴槍的存在。
隨著該光學包芯線的該前端在溫度測量期間熔融，其位置必須在各溫度測量之前判定。在習知解決方案中，該光學包芯線的位置係在該進給管中（且因此在相對地遠離該容器的一位置處）受偵測。因此，該光學包芯線在溫度測量與位置測量之間必須來回移動一長段距離，此係耗時的。因此，在使用習知技術下，兩個溫度測量之間的間隔係長的。
偵測該光學包芯線在該吹式噴槍中或靠近該吹式噴槍的存在導致該光學包芯線的較快輸送，且因此實現測量之間的一較短時間間隔。此具有特別的重要性，因為該液體鋼浴在EAF操作期間的溫度可在至多每分鐘70℃的速率下變化。可執行更多測量，從而實現一較佳的程序控制。該前端至該熔體的距離可保持顯著較小。此外，由該返回的熱光學包芯線所導致的碎屑或磨損可總是污染及損壞或堵塞該管路。藉由縮減該光學包芯線在該進給通道內的該移動路徑，可將此風險最小化。如根據本發明，該光學包芯線前端的該移動可限於該吹式噴槍，該吹式噴槍可輕易置換，實現萬一發生污染或損壞時之一簡單的解決方案。可輕易地置換靠近該熱光學包芯線的該偵測構件之該部分。此外，由於該前端可沉浸在該最佳著陸點上，該溫度測量變得更可靠。
一吹式噴槍係可通過其將吹掃氣體吹入該容器中的一噴槍。此可幫助防止金屬、熔渣、及/或碎屑透入該進給通道中。該吹式噴槍可係可置換的。一般而言，該吹式噴槍係直形（亦即，非彎曲），以用於沿著一直形路徑朝向該熔體進給該光學包芯線。該吹式噴槍可製造為一件式。該吹式噴槍具體地經配置為共軸於該進給通道及/或軸向相鄰於該進給通道。具體地，該進給通道在遠離該容器的方向上鄰接該吹式噴槍。用於偵測該光學包芯線存在之該偵測構件的一部分可配置在該吹式噴槍上。該偵測構件的一部分可配置為靠近該吹式噴槍（例如，在該進給通道上、接近該吹式噴槍與該進給通道的一連接、及/或介於該吹式噴槍與該進給通道之間）。
該吹式噴槍可作用於導引該光學包芯線進入該容器內之該熔體及/或退出該熔體。該吹掃氣體冷卻該吹式噴槍及/或其中的該光學包芯線。在一測量序列期間，該光學包芯線可在該進給通道及該吹式噴槍內朝向該熔體移動。
該進給通道作用於將該光學包芯線進給至該容器中及/或退出該容器。該進給通道界定一直形及/或彎曲路徑，該光學包芯線可沿著該路徑移動。具體地，該移動構件經組態以用於沿著由該進給通道所界定之該路徑移動該光學包芯線。該進給通道具體地經閉合及/或具有一圓形截面。其可包含一進給管（例如一金屬管），亦即，可通過其進給該包芯光纖之一管。該進給通道可由金屬壁形成。其可具有一內徑，該內徑高於7 mm、具體地高於9 mm、及/或低於15 mm、具體地低於12 mm。該裝置可包含該進給通道。該進給通道及該吹式噴槍可共同稱作進給系統。該進給系統可進一步包含該偵測構件或該偵測器。
該光學包芯線包含一光纖，該光纖可係例如一玻璃纖維。該光纖可係一梯度折射率光纖，該梯度折射率光纖具有50 µm或62.5 µm的一直徑。具體地，該光學包芯線包含一金屬管，該金屬管圍繞該光纖配置，亦即，其係一金屬塗佈光纖，亦稱為FiMT（一金屬管中光纖(Fiber in a Metal Tube)）。該金屬管可具有一外徑，該外徑大於1 mm（具體地1.3 mm）及/或小於3 mm（具體地2.5 mm）。該金屬管之壁厚度可大於0.1 mm及/或小於0.3 mm（具體地小於0.2 mm）。該光學包芯線可進一步包含一外管，該外管圍繞該金屬管配置。該外管可以金屬製成。其可具有一外徑，該外徑大於4 mm及/或小於8 mm（具體地大約6 mm）。該外管之壁厚度可大於0.2 mm（具體地大於0.3 mm）及/或小於0.7 mm（具體地小於0.5 mm）。
該光學包芯線前端係經沉浸至該熔體中以便測量溫度的端。該光學包芯線前端的位置一般對應於該光纖前端的位置。具體地，該光學包芯線係在從該前端朝向另一相對端的方向上消耗。在各測量序列之後，該光學包芯線之另一部分將係前端。另一端可與一偵測單元連接以評估由該光學包芯線測量及/或輸送的信號，以判定溫度。另一端在一測量期間將無消耗。該偵測單元可經組態以接收由該光纖所傳輸之（具體地在IR波長範圍內之）一光信號。該偵測單元可係一高溫計。
偵測該光學包芯線之存在意指偵測與該光學包芯線是否存在於一特定位置處相關的一資訊。此幫助偵測該光學包芯線的位置。具體地，可偵測該光學包芯線於該吹式噴槍及/或該進給通道之一界定位置處的存在。此可實現係由於該偵測構件的一部分相對於該進給通道及/或吹式噴槍而經定位在一已知的固定位置。具體地，該偵測構件經組態以偵測該光學包芯線於一位置中之存在，該位置具有離該EAF容器之一外壁小於4 m、具體地小於2 m、及在一實施例中小於1 m的一距離。具體地，該偵測位置係在該外壁上方。較佳地，該偵測構件經組態以偵測該光學包芯線於一位置中之存在，該位置具有離該吹式噴槍小於1 m、具體地小於50 cm、及在一實施例中小於20 cm的一距離。該偵測位置可高於該吹式噴槍。至該吹式噴槍的該距離具體地係一軸向距離。
該沉浸裝置具體地係以一固定方式安裝。具體地，該沉浸裝置經組態使得其可經定位在該容器之一外壁上或在該容器之一側上的一平台上（若存在）。若經定位在一外壁上，該沉浸裝置可安裝在一偏心爐底出鋼(eccentric bottom tap, EBT)平台上或在該容器之一側壁處。該光學包芯線可因此從該固定點向下移動至該容器中。該平台可係該側壁的一部分及/或基本上水平地對準。具體地，該容器之該進入點經定位在該平台上及/或係一基本上垂直對準之開口。
在一個組態中，該偵測構件包含一電感式感測器，該電感式感測器用於偵測該光學包芯線的存在。該電感式感測器可配置在該吹式噴槍上或靠近該吹式噴槍。例如，其可配置在該進給通道及/或一進給管上。兩個電感式感測器可用以判定該前端在其等之間的位置。
在一個實施例中，該偵測構件包含一偵測器，該偵測器用於測量一氣流之一性質。具體地，該偵測器經組態以用於測量該氣流之一流率、該氣流之一流速、及/或該氣流中之一氣體壓力。因此，一氣流係用以偵測該光學包芯線的存在。具體地，一氣流係實現於該吹式噴槍中或靠近該吹式噴槍，使得該光學包芯線的存在例如藉由阻礙該氣流之流動路徑的至少一部分來影響該氣流。藉由該性質的測量，可偵測該光學包芯線的存在。該裝置可包含一合適的氣體源。該偵測器可經定位為靠近該吹式噴槍或在一遠端位置處，與一氣體管線連接。一般而言，氣體管線係高度耐溫的。
在本發明之上下文中，用語氣體(gas)係指任何氣態材料（例如，一氣體、一氣體混合物、及/或具有氣體作為連續介質之一分散體）。因此，一氣流可係氣體（諸如空氣）之混合物的流。
此實施例實現一持久且高度耐溫的位置偵測。在如預期的使用期間，在該吹式噴槍中或靠近該吹式噴槍的該位置遭受不利條件，該等不利條件包括攝氏數百度的高溫、由於鄰近該EAF容器所致之火焰及火花）。此實施例免除熱區中之電組件或電子組件，且因此特別強健。由於沒有屏蔽或熱保護係必要的，故技術努力係低的。進一步應注意，待偵測其位置之該光學包芯線的該前端在該偵測之前已短暫處於該液體金屬中一段時間。已顯示出該等氣流性質係強健的，並準確地偵測該光學包芯線在熱狀態下的存在。此外，實現特別快速之前端偵測。
在一實施例中，該沉浸裝置包含一移動構件，該移動構件用於相對於該進入點在該進給通道中及/或在該吹式噴槍中移動該光學包芯線。該移動構件相對於該進給通道及/或該吹式噴槍並沿著該進給通道或該吹式噴槍的縱向延伸來移動該光學包芯線。該移動構件具體地經組態以移動該光學包芯線，使得該前端移入該容器中及移出該容器，及/或移入該容器內含之一熔體中及移出該熔體。該移動構件可因此經組態用於該光學包芯線之一向前移動及/或一向後移動。該光學包芯線的該移動具體地係沿著一直形或彎曲路徑的一移動。該移動構件可包含一馬達。
在一進一步實施例中，該移動構件經組態以用於從一線圈進給該光學包芯線及/或用於將未使用的光學包芯線繞回該線圈上。
已顯示出，使用捲繞的光學包芯線時，靠近該容器的該位置測量運作得特別良好。同樣地，所用的線類型可藉由氣流偵測可靠地受監測。此實施例實現針對大量的測量提供大（近乎無限）的長度的光學包芯線之一可靠且低費力的方式。因此，高頻的溫度測量可在至少一整個EAF操作循環期間執行，因此實現最大的程序控制。
在一進一步實施例中，該進給通道及/或該吹式噴槍具有一第一開口及/或一第二開口。一氣體供應構件可與該第一開口連接以將加壓氣體引入該第一開口中。該偵測器可藉由一偵測器線路與該第二開口連接。
具體地，該第一開口及/或該第二開口係相對於該進給通道及/或該吹式噴槍的縱向延伸之一徑向開口。具體地，該兩開口係相對於該進給通道或吹式噴槍的縱向延伸而位於相同的軸向位置上。通過該等開口實現的一氣流受到該光學包芯線的影響，且該偵測構件可偵測該氣流的一性質以便偵測影響，且因此偵測該光學包芯線的存在或不存在。使用該等開口，可偵測該光學包芯線是否存在於該等開口之間。因此，可推導出該光學包芯線前端係在該等開口的容器側或相對側上之一資訊。
用語「連接(connect/connection)」係關於流連接，以便實現各別氣流。該偵測器線路係該偵測器與該第二開口之間的一流體連接。作為一規則，本發明之意義上的一線路意指一流體連接，無關乎其類型（可係例如一管路、一管、或類似者）。
此實施例已顯示可靠的結果，即便在下列情況中亦然：該光學包芯線於該進給通道或吹式噴槍中的該徑向位置並非已知，原因在於該光學包芯線的一外徑與該各別內壁之間的一徑向間隙。當該前端通過該等開口之間的該位置時，可觀察到一性質躍變（例如流動或壓力）。進一步地，此實施例實現一特別可靠且不受干擾的操作。
在一進一步實施例中，該第一開口及該第二開口係共軸地對準及/或分別配置在該進給通道或該吹式噴槍的截面之相對位置上。換言之，該等開口共用一共軸。此軸可垂直於該進給通道軸延行。因此，可將一直接氣流建立於該等開口之間，實現一特定的精確位置偵測。該等開口可配置在該進給通道之相對側上，其中通道直徑介於其等之間，因此利用完整截面。
在一進一步實施例中，該進給通道具有一直形部分及一彎折部分，該直形部分經定位為相鄰於該吹式噴槍，該彎折部分經定位為相鄰於該直形部分。該第一開口及該第二開口可經定位為靠近該直形部分與該彎折部分於其中會合的一位置。替代地，該吹式噴槍係直形，使得該光學包芯線可沿著一直形路徑朝向該容器進給，且該進給通道具有一彎折部分，該彎折部分經定位為相鄰於該吹式噴槍。在此情況下，該第一開口及該第二開口可經定位為靠近該吹式噴槍與該進給通道於其中會合之一位置。
該直形部分係引導朝向該容器及/或在該彎折部分與該容器之間。因此，該光學包芯線可沿著一直形路徑引入該熔體中，並在無彎折的情況下從該熔體返回。由於該光學包芯線在溫度測量及/或後續冷卻期間所遭受的熱，故該光學包芯線的機械性質改變。具體地，其可撓性減小。在無彎折的情況下移動該光學包芯線避免永久變形，且因此避免該光學包芯線的磨損、應力、及摩擦、來自該容器的材料侵入、及該進給系統的堵塞。防止該光學包芯線的進一步移動。
該彎折部分經定位在該直形部分背離該容器的側上。因此，可最小化該裝置的空間需求。
該兩開口經定位為靠近該會合位置。具體地，相對於該進給通道及/或該吹式噴槍之縱向方向，該兩開口之任一者至該會合位置的一軸向距離小於25 cm、較佳地小於15 cm。在一個組態中，該軸向距離低於5 cm或係零。
在一實施例中，該沉浸裝置包含一吹掃氣體管線，該吹掃氣體管線用於將一高壓氣體源連接至該吹式噴槍，以便在該吹式噴槍中產生朝向該容器及/或其中所含的該熔體之一第一吹掃氣體流。該高壓氣體源係以至少5巴（具體地至少10巴）的一壓力提供一氣體或氣體混合物。該吹掃氣體管線因此經組態以耐受所述等級的一壓力。其較佳地經設計為一管及/或以金屬製成。該吹掃氣體流作用於保持該吹式噴槍內的中空空間無來自該容器的碎屑，並確保該包芯線的可靠操作。此幫助保持該進給通道無來自該容器的熔渣及凍結金屬，且因此確保不受干擾的操作。
在一進一步實施例中，該吹掃氣體管線係連接至一分流器，以用於將來自該高壓氣體源的一氣流分流至兩管線。一第一管線係連接至該吹式噴槍以產生該第一吹掃氣體流，且一第二管線係連接至該第一開口。換言之，一單一高壓氣體源係用於該吹掃氣體流及該位置偵測兩者。因此，一已存在氣體源可用於偵測該光學包芯線的位置，其使技術努力最小化。該第一管線及/或該第二管線可以金屬製成及/或經設計為一管。該第一管線及/或該第二管線可非常短及/或經設計為一氣體通路或開口，以供氣體穿過。
在一進一步實施例中，該沉浸裝置包含一偵測器線路吹掃管線，該偵測器線路吹掃管線將該吹掃氣體管線與該偵測器線路連接，以便在該偵測器線路中產生通過該第二開口進入該吹式噴槍或該進給通道之一第二吹掃氣體流。具體地，產生一週期性及/或暫時的氣流以吹掃該偵測器線路。因此，該偵測器線路可保持無碎屑。換言之，該偵測器線路中之該氣流可反向。一開關閥可配置在該偵測器線路吹掃管線內，使得可選擇性地產生該第二吹掃氣體流。該開關閥可由該沉浸裝置之一控制裝置控制。由於所包括之該偵測器線路的吹掃，此實施例實現一特定持久操作。
在一個實施例中，該吹式噴槍經引導或可經引導朝向該容器及/或其中所含的該熔體之一端係實現為一第拉瓦噴嘴。此實現以一高速及/或超音速將該第一吹掃氣體流引入該容器中。因此，在該光學包芯線的引入之前及/或引入同時，可移置該光學包芯線下方之懸浮在該熔體上的熔渣。因此，該進給系統的堵塞受阻，且該溫度測量獲得改善。此外，該光學包芯線甚至在該容器內冷卻，使得其耐久性增加並實現一特別準確的溫度測量。
在一進一步實施例中，該沉浸裝置包含一編碼器，該編碼器經組態以監測該光學包芯線從一已知起始點的移動。具體地，該移動構件包括用作為編碼器之一伺服馬達。該編碼器可經組態以監測該光學包芯線從該已知起始點移動的距離。該起始點具體地係藉由該偵測構件所偵測之該前端的位置來界定。因此，在一位置測量之後，該編碼器確保該前端位置在該光學包芯線的後續移動期間係已知的。因此，可確保該光學包芯線至該熔體中之一界定沉浸深度。該溫度測量係進一步獲得改善。
在一個組態中，一編碼器可係該移動構件之部分及/或該移動構件所包含之一馬達。該馬達可係一伺服馬達及/或包含一伺服驅動以便監測該馬達位置。此外或作為一替代，一編碼器可獨立於該移動構件配置。在一伺服馬達及一額外編碼器的情況下，仍可測量無法由該伺服馬達單獨偵測之該光學包芯線的任何位移（例如，由於堵塞所致的位移）。此實現一特別精確且不受干擾的位置測量。
在一實施例中，該沉浸裝置包含一控制裝置，該控制裝置用於控制該光學包芯線之一前端藉由該移動構件進入該熔體及/或退出該熔體的移動。該控制裝置可進一步經組態以用於控制藉由該偵測構件對於該光學包芯線的存在之偵測。具體地，該控制裝置係一電子控制裝置（諸如一微控制器或一電腦）。
在一進一步實施例中，該沉浸裝置經組態使得該偵測構件可在該光學包芯線移動期間監測該光學包芯線於一特定位置處的存在。在偵測到該光學包芯線的一前端已通過該位置之後，可停止該光學包芯線的移動。此具體地可藉由該控制裝置來實現。因此，該光學包芯線的移動係限制在必要的量。此增加測量速度並實現一高程序控制。
本發明之一進一步態樣係一種沉浸裝置，該沉浸裝置用於在一EAF容器中以一光學包芯線測量一溫度。該沉浸裝置包含一吹式噴槍連接裝置，該吹式噴槍連接裝置用於機械地連接一吹式噴槍。該光學包芯線可相對於該進入點在一進給通道中、在該吹式噴槍中、及/或在該吹式噴槍連接裝置中移動。該裝置進一步包含一偵測構件，該偵測構件用於偵測該光學包芯線之一位置。該偵測構件經組態以偵測該光學包芯線在該吹式噴槍連接裝置中或靠近該吹式噴槍連接裝置的存在。
本發明之一進一步態樣係一種用於使用根據本發明之沉浸裝置偵測一光學包芯線位置之方法。該方法包含藉由一移動構件在該進給通道及/或在該吹式噴槍中移動該光學包芯線。該方法進一步包含藉由該偵測構件偵測該光學包芯線係存在於該吹式噴槍中或靠近該吹式噴槍的一位置處。相關於根據本發明之裝置所述之所有特徵、優點、及實施例亦適用於本發明之上述態樣及方法，且反之亦然。
具體地，該偵測構件包含一部件，其經定位在該吹式噴槍中或靠近該吹式噴槍的該位置處，以便偵測該光學包芯線於該位置處的存在。具體地，該方法包含使用該光學包芯線測量該容器內的一溫度。移動可包含在一測量之前使該光學包芯線向前移動及/或在一測量之後使該光學包芯線向後移動。可相繼執行複數個測量。
在一實施例中，該沉浸裝置包含一第一開口及一第二開口，其等係在該進給通道中或在該吹式噴槍中。該偵測構件可包含一偵測器，該偵測器與該第二開口連接。該偵測步驟可包含將加壓氣體引入該第一開口中及/或藉由該偵測器偵測一氣流之一性質。具體地，該性質係藉由該裝置之一評估單元來評估，該評估單元可係一控制裝置的部分。
在該偵測步驟之後，該方法可包含沿著朝著該熔體向前之一預定距離藉由該移動構件移動該光學包芯線，以便以一預定深度將該前端沉浸至該熔體中。此移動可由一編碼器監測及/或由該控制裝置控制。可在一溫度測量序列的開始及/或結尾處偵測該位置。具體地，該位置係在該第一測量序列之前偵測。可靠的位置偵測係在僅有一個偵測構件的情況下可行。
在一進一步實施例中，該移動步驟包括：以一第一速度縮回該光學包芯線使其遠離該容器及/或該熔體、停止該縮回移動、及以可低於該第一速度之一第二速度使該光學包芯線朝向該容器及/或該熔體向前移動。該光學包芯線的存在可在該縮回移動期間及/或在該向前移動期間受偵測。該光學包芯線具體地係在該進給通道及/或該吹式噴槍內移動。
在一兩步驟偵測中，一第一偵測可給出該前端之一大約位置。該第一偵測可用以觸發停止該快速縮回移動。由於靠近該熔體的不利條件，故快速縮回係有利的，並確保迅速測量。該第二偵測可在較慢移動期間執行，且因此實現該位置之一非常精確判定。
圖1顯示根據本發明之沉浸裝置10的截面圖，該沉浸裝置用於藉由光學包芯線50測量EAF容器中之金屬熔體的溫度。光學包芯線50係垂直地對準，以便使用移動構件在向下方向上通過進給通道20及吹式噴槍28進給至熔體中，該等移動構件經配置在向上方向上的一特定距離處，然而並未在此處描繪。較佳地，移動構件係從配置在向上方向上的一線圈來進給光學包芯線50，並將未使用的光纖回繞至線圈。
沉浸裝置10包含吹式噴槍28，該吹式噴槍用於在向下方向上將吹掃氣體吹入至容器的進入點中。細節顯示於圖6中。吹式噴槍28係具有內部空間32的金屬管，光學包芯線50可在該內部空間中移動，受到吹掃氣體環繞。經引導朝向熔體之吹式噴槍28的向前端係實現為第拉瓦噴嘴44。相對於光學包芯線50的縱向延伸，吹式噴槍28經定位在相鄰於進給通道20的軸向向前位置處。在此處所示之實施例中，進給通道20包含以金屬製成的進給管29及經垂直對準的導引通道，該導引通道由沉浸裝置10的中心本體72形成。該導引通道係軸向地配置為相鄰於吹式噴槍28及進給管29，並與該吹式噴槍及該進給管共軸。其係配置在吹式噴槍28與進給管29之間，亦如圖4中所描繪者。在其他實施例中，吹式噴槍28可軸向地定位為相鄰於進給管29。
吹式噴槍28係以可拆卸方式附接至中心本體72。進給管29係以部分剖視圖顯示於圖1及圖3中，使得光學包芯線50係可見的。然而，具體地，進給管29進一步持續向上至移動構件。
沉浸裝置10包含偵測構件，該偵測構件用於偵測光學包芯線50的位置。偵測構件經組態以用於偵測靠近吹式噴槍28之上端的光學包芯線50之前端52的存在。偵測構件包含偵測器，該偵測器用於測量氣流的性質。該偵測器係連接至偵測器線路，但此處未顯示。偵測構件進一步在進給通道20中包含第一開口21及第二開口22，其等係共軸地配置。在所示實施例中，開口21及22係配置在由沉浸裝置10之中心本體72形成的導引通道之截面的相對位置上。第一開口21係連接至氣體供應構件（此處未顯示），以實現加壓氣體流通過第一開口21進入進給通道20，並通過第二開口22退出進給通道20。當光學包芯線50之前端52向前或向後移動並通過開口時，氣流則受到影響，其可藉由偵測器來偵測。在一個組態中，偵測係壓力測量。偵測連結至前端52之位置的壓力變化。在前端52存在於吹出側與接收側（分別係第一開口21與第二開口22）之間時，觀察到低壓。在氣體路徑無阻塞時，則觀察到較高壓力。壓力測量具體地係強健且持久的。
沉浸裝置10包含吹掃氣體管線32，該吹掃氣體管線用於連接高壓氣體源以便朝向EAF容器內所含的熔體在吹式噴槍28中建立吹掃氣體流。在此處所示之實施例中，吹掃氣體管線30係連接至分流器40，該分流器係實現作為具有至少兩個出口開口的腔室。至少一出口開口係連接至第一管線41，該第一管線圍繞中心本體72之導引通道而圓周地延伸。第一管線41經組態以將引入氣體導入吹式噴槍28之空間32中，以便建立吹掃氣體流。至少一進一步的出口開口係連接至徑向地延伸的第二管線42，該第二管線係連接至第一開口21以產生用於位置偵測的氣流。
圖2係以前視圖顯示裝置10，具體地係圖1之裝置10。圖3係以透視圖顯示裝置10，具體地係圖1及/或圖2的裝置。可見地，裝置10包含兩個夾持裝置70，其等允許在無任何工具的情況下迅速且容易地置換吹式噴槍28。夾持裝置70各包含夾持構件，當夾持裝置70處於閉合位置時，該等夾持構件施加壓縮力至吹式噴槍28的凸緣及中心本體72的凸緣上，在軸向方向上將其等按壓在一起。夾持裝置70各包含手柄71，其可經樞轉以開啟夾持裝置70以置換吹式噴槍28，以及使夾持裝置70閉合以在無任何工具的情況下附接吹式噴槍28。
圖5示意地顯示沉浸裝置之另一組態的細節，其中進給通道20係實現為進給管29，並經定位為相鄰於吹式噴槍28。吹式噴槍28係直形，以用於在直形路徑上朝向熔體進給光學包芯線50。進給通道29具有彎折部分26以便節省空間。位置25係定位在由吹式噴槍28表示之直形部分24與彎折部分26之間。第一開口21及第二開口22（且因此吹掃氣體管線30的入口及偵測器線路34的連接）之軸向位置係在位置25上或靠近該位置。加壓氣體係分成吹式噴槍28內之吹掃氣體流及待測量的氣流38。形成待測量其壓力或流動之氣流38的氣體通過第一開口21進入。開口21、22的位置亦可交換。開口21、22係共軸地對準，並配置在進給通道20及吹式噴槍28之截面的相對位置上。
圖6顯示具有沉浸裝置10之電弧爐(EAF) 60。EAF 60包含：容器62，其含有金屬熔體64；可移動蓋68；及平台67，其配置在容器62之側上。光學包芯線50通過其進入容器62之容器62的進入點係配置在平台67上。沉浸裝置10亦配置在平台67上。圖6僅以示意方式顯示沉浸裝置及EAF之相對位置。然而，沉浸裝置一般經組態以固定在平台67上，使得在操作期間當傾斜容器62時，進給管29、吹式噴槍28、及前端52維持固定。
光學包芯線50係配置在線圈76上。其藉由移動構件74從線圈76移動（亦即，展開）以及繞回至線圈76上。移動構件74包含用於移動光學包芯線50的滾輪，並可包括伺服馬達以驅動滾輪中之至少一者。在移動構件74與吹式噴槍28之間，於進給通道20內導引光學包芯線50。進給通道20具有彎折部分26及經引導朝向容器62之直形部分24。進給通道包含進給管29及導引通道，該導引通道由沉浸裝置10的中心本體形成。為了清楚起見，此處未顯示偵測構件。
10:沉浸裝置/裝置 20:進給通道 21:第一開口/開口 22:第二開口/開口 24:直形部分 25:位置 26:彎折部分 28:吹式噴槍 29:進給管/進給通道 30:吹掃氣體管線 32:空間/吹掃氣體管線 34:偵測器線路 38:氣流 40:分流器 41:第一管線 42:第二管線 44:第拉瓦噴嘴 50:光學包芯線 52:前端 60:電弧爐/EAF 62:容器 64:熔體 67:平台 68:蓋 70:夾持裝置 71:手柄 72:中心本體 74:移動構件 76:線圈
在下文中，本發明之一例示性實施方案係使用圖式更詳細地解釋。除非另有指示，否則例示性實施方案的特徵可個別地或以複數形式與所主張的物件組合。所主張的保護範圍並未受限於例示性實施方案。
圖式顯示： 圖1：沉浸裝置的截面側視圖； 圖2：沉浸裝置的前視圖； 圖3：沉浸裝置的透視圖； 圖4：沉浸裝置之一細節的截面側視圖； 圖5：沉浸裝置之另一細節的示意截面；及 圖6：具有沉浸裝置之電弧爐的視圖。
10:沉浸裝置/裝置
20:進給通道
24:直形部分
26:彎折部分
28:吹式噴槍
29:進給管/進給通道
50:光學包芯線
52:前端
60:電弧爐/EAF
62:容器
64:熔體
67:平台
68:蓋
74:移動構件
76:線圈

Claims (15)

  1. 一種沉浸裝置(10)，其用於以一光學包芯線(50)測量一電弧爐(60)容器(62)內之一金屬熔體(64)的一溫度，該沉浸裝置(10)包含一吹式噴槍(28)及一偵測構件，該吹式噴槍用於將吹掃氣體吹入至該容器(62)的一進入點中，該偵測構件用於偵測該光學包芯線(50)的一位置，其中該光學包芯線(50)可相對於該進入點在一進給通道(20)及/或在該吹式噴槍(28)中移動，其特徵在於該偵測構件經組態以偵測該光學包芯線(50)在該吹式噴槍(28)中或靠近該吹式噴槍的存在。
  2. 如前述請求項之沉浸裝置(10)，其中該偵測構件包含一偵測器，該偵測器用於測量一氣流(38)的一性質，其中該偵測器具體地經組態以用於測量該氣流(38)之一流率、該氣流(38)之一流速、及/或該氣流(38)中的一氣體壓力。
  3. 如請求項1之沉浸裝置(10)，其中該偵測構件包含一電感式感測器，該電感式感測器用於偵測該光學包芯線(50)的存在。
  4. 如前述請求項中任一項之沉浸裝置(10)，其中該沉浸裝置(10)包含一移動構件(74)，該移動構件用於相對於該進入點在該進給通道(20)及/或在該吹式噴槍(28)中移動該光學包芯線(50)。
  5. 如前述請求項之沉浸裝置(10)，其中該移動構件(74)經組態以用於從一線圈(76)進給該光學包芯線(50)及用於將未使用的光纖纏繞在該線圈(76)上。
  6. 如請求項2、4、或5之沉浸裝置(10)，其中該進給通道(20)或該吹式噴槍(28)具有一第一開口(21)及一第二開口(22)，其中一氣體供應構件可與該第一開口(21)連接以將加壓氣體引入該第一開口(21)中，且其中該偵測器藉由一偵測器線路(34)與該第二開口(22)連接。
  7. 如前述請求項之沉浸裝置(10)，其中該第一開口(21)及該第二開口(22)係共軸地對準， 其中該第一開口(21)及該第二開口(22)具體地係分別配置在該進給通道(20)或該吹式噴槍(28)的截面之相對位置上。
  8. 如兩前述請求項中任一者之沉浸裝置(10)，其中 -       該進給通道(20)具有一直形部分(24)及一彎折部分(26)，該直形部分經定位為相鄰於該吹式噴槍(28)，該彎折部分經定位為相鄰於該直形部分(24)，其中該第一開口(21)及該第二開口(22)經定位為靠近該直形部分(24)及該彎折部分(26)於其中會合之一位置(25)，或 -       該吹式噴槍(28)係直形以用於沿著一直形路徑朝向該熔體(64)進給該光學包芯線(50)，且該進給通道(20)具有一彎折部分(26)，該彎折部分經定位為相鄰於該吹式噴槍(28)，其中該第一開口(21)及該第二開口(22)經定位為靠近該吹式噴槍(28)及該進給通道(20)於其中會合之一位置。
  9. 如前述請求項中任一項之沉浸裝置(10)，其中該沉浸裝置(10)包含一吹掃氣體管線(30)，該吹掃氣體管線用於將一高壓氣體源連接至該吹式噴槍(28)，以便在該吹式噴槍(28)中產生朝向該熔體(64)之一第一吹掃氣體流。
  10. 如前述請求項之沉浸裝置(10)，其中經引導朝向該熔體(64)之該吹式噴槍(28)的一端係實現為一第拉瓦噴嘴(44)。
  11. 如七個前述請求項中任一項之沉浸裝置(10)，其中該沉浸裝置(10)包含一控制裝置，該控制裝置用於控制該光學包芯線(50)之一前端(52)藉由該移動構件(74)進入該熔體(64)及/或退出該熔體(64)的移動。
  12. 如前述請求項之沉浸裝置(10)，其中該沉浸裝置(10)經組態使得該偵測構件可在該光學包芯線(50)移動期間監測該光學包芯線(50)於一特定位置處的存在，且可在偵測到該光學包芯線(50)的一前端(52) 已通過該位置之後停止該光學包芯線(50)的移動。
  13. 一種方法，其用於使用如前述請求項中任一項之沉浸裝置(10)偵測一光學包芯線(50)的一位置，該方法包含： -       藉由一移動構件(74)在該進給通道(20)及/或在該吹式噴槍(28)中移動該光學包芯線(50)； -       藉由該偵測構件偵測該光學包芯線(50)係存在於該吹式噴槍(28)中或靠近該吹式噴槍的一位置處。
  14. 如前述請求項之方法，其中該沉浸裝置(10)在該進給通道(20)或該吹式噴槍(28)中包含一第一開口(21)及一第二開口(22)，且該偵測構件包含一偵測器，該偵測器與該第二開口(22)連接，該偵測步驟包含： -       將加壓氣體引入該第一開口(21)中；及 -       藉由該偵測器偵測一氣流(38)之一性質。
  15. 如兩前述請求項中任一項之方法，其中該移動步驟包括以一第一速度縮回該光學包芯線(50)使其遠離該熔體(64)、停止該縮回移動、及以低於該第一速度之一第二速度使該光學包芯線(50)朝向該熔體(64)向前移動，其中該光學包芯線(50)的存在係在該縮回移動期間及該向前移動期間受偵測。
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