[實用新型]鋼水溫度快速響應紅外測溫管

有效

• 申請號: 200920143429.0
• 申請日: 2009-03-18
• 公開（公告）號: CN201373774Y
• 公開（公告）日: 2009-12-30
• 發明（設計）人: 白建忠
• 申請（專利權）人: 白建忠
• 主分類號: G01J5/02
• 分類號: G01J5/02;G01J5/04
• 代理公司: 馬鞍山市金橋專利代理有限公司
• 代理人: 魯延生

技術領域

本實用新型涉及一種金屬熔池、爐窯內部等高溫環境下溫度的連續測量。

背景技術

目前鋼水溫度的連續測量，通常為兩種方式：(1)熱電偶連續測溫；(2)紅外連續測溫。傳統上兩種測溫方式都要使用材料和結構上幾乎一致的多層嵌套式測溫管(保護管)，由于此類裝置采用多層嵌套測溫管(保護管)，致使溫度的響應時間過長，無法真正實現溫度的即時測量。而專利號為ZL200620165325.6的《鋼水溫度快速響應紅外連續測量裝置》，首次采用單層測溫管，實現了鋼水溫度的即時測量。但該專利需要特殊設計的測量裝置以及特殊制造的測溫管，該測溫管除需要滿足耐高溫、耐沖刷、抗熱震等熱學性能之外還需要滿足透氣孔率低、煙氣揮發速率低等光學測量所要求的性能，方能在實現溫度快速響應功能的同時實現溫度測量的穩定和準確，因此測溫管的制造成本偏高。另申請號為200920142942.8的《鋼水溫度快速響應紅外測溫管嵌套裝置》，有效解決了上一專利所存在的問題，但其自身也存在兩個方面的問題：(1)該嵌套裝置需要在測溫管側壁上鉆孔(排煙孔)，而在測溫管側壁鉆孔會導致測溫管的抗折、抗拉、抗剪切強度的降低；(2)如果不在測溫管側壁鉆孔則需要特殊設計的測溫槍與特殊設計的排煙道相互配合，使得系統構造復雜。

發明內容

本實用新型的目的就是要提供一種特殊設計的鋼水溫度快速響應紅外測溫管，通過改進測溫管空腔中高溫煙氣揮發物的排放通道設計及測溫管壁變壁厚設計，在不更改測溫管的材料構成；不降低測溫管機械強度；不更改測溫槍原有設計的情況下實現并改善溫度的快速響應紅外測量。

本實用新型的技術方案是這樣實現的：一種鋼水溫度快速響應紅外測溫管，包括單層單端盲頭管狀的測溫管殼、用于聯接測溫管殼5與測溫槍的錐軸連接器4、安裝在錐軸連接器4內的導流管1，其特點是：在測溫管殼5上端與錐軸連接器4之間開有多個排煙孔2。測溫管殼5下部管壁較中部和上部的管壁薄。

與現有技術相比，本實用新型降低了快速響應紅外連續測溫的技術難度，降低了測溫管的制造成本，使得快速響應紅外連續測溫的使用成本更低、更環保。由于對測溫管的制造技術和加工工藝沒有特殊要求，可以大幅度減少由于測溫管制造缺陷所導致的溫度測量的不穩定性。

附圖說明

圖1是本實用新型的結構剖示圖。

圖2是圖1的A-A剖示圖。

圖中1——導流管??2——排煙孔??3——測溫室入口??4——錐軸連接器5——測溫管殼??a——自由段??b——渣線段??c——侵入段

具體實施方式

從圖1、圖2可見：本實用新型的測溫管殼5為單層、單端盲頭管，其盲頭端為插入鋼水的部分，紅外測溫是通過獲取測溫管殼盲頭端底部內壁中心部位的紅外信號經處理得到溫度值，嚴格來說，所得到的溫度為測溫管殼底部內壁溫度，并非鋼水溫度。但是，只要測溫管殼盲頭端材質的導熱率足夠高、熱容量足夠小(導溫性能足夠好)，則當鋼水溫度發生變化時，測溫管盲頭內壁的溫度能夠在足夠短的時間內跟上鋼水溫度變化，從而實現溫度的快速響應。考慮到測溫管殼5在鋼水溫度測量過程中所處的實際狀態，可將測溫管殼分為三段：1、自由段a；2、渣線段b；3侵入段c。其中侵入段c為測溫管殼浸泡在鋼水中的部分；渣線段b為測溫管殼5與鋼渣、保護渣接觸的部分；自由段a為測溫管殼5裸露在空氣中的部分。事實上，測溫管殼被侵蝕最嚴重的部位在測溫管的渣線段，測溫管的使用壽命主要由測溫管殼渣線段的侵蝕深度所決定。而測溫管殼侵入段的侵蝕程度比起渣線段而言要輕微的多。因此，本實用新型的測溫管侵入段(底端起200-300mm處)采用變壁厚設計，其特征是測溫管殼侵入段c管壁較薄。理由如下：雖然所測溫度為測溫管殼盲頭端底部中央區域的溫度，但該處與與之相連的管側壁之間存在熱傳導，若靠近管底部區域的側管壁熱容量大會明顯延滯溫度的時間響應，侵入段底部管壁較薄的設計是一種減小該處熱容量的有效措施。

由于要求測溫管殼具有高導熱性和較低的密度(熱容量小)，從成本較適中的耐火材質中進行選擇，同時滿足材質密度較低的要求，則在測溫過程中不僅測溫管殼自身會產生高溫揮發污染物、同時鋼水中的氣相污染物質也會滲入到測溫管空腔中。為了保證測溫管空腔中的紅外信號傳遞通道不被污染，本實用新型在測溫管中設計了與冷卻氣體導流管1相配合的煙塵排放通道，在聯接測溫管殼5與測溫槍的錐軸連接器4內安裝有一導流管1，導流管1應由耐高溫材料制成；在測溫管殼5與錐軸連接器4之間設有多個排煙孔2；導流管1的作用是將冷卻測溫槍(包括掃塵作用)的冷卻氣體(通常為氮氣，也可采用氬氣)引入測溫管殼5的渣線段部位b的空腔內，氣體在自身壓力作用下下沖至測溫管殼5侵入段c空腔的靜壓區后停止下沖，然后氣流沿測溫管殼內管壁上卷，上升氣流裹挾著揮發煙氣沿導流管1外壁與測溫管殼內壁的空間上行、經設置在測溫管殼5上頂部的排煙孔2排放至測溫管外。通常揮發氣體在渣線段以下的高溫區為無色透明氣體，該氣體上升到測溫管自由段a(溫度較低)時凝結為有色煙塵，此時會遮擋紅外信號并對紅外溫度測量形成強烈干擾，因此，導流管1應深入到渣線段部位b為宜。