[發(fā)明專利]對金屬熔體進行測量和采樣的測量探針

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110151250.1
• 申請日: 2011-06-02
• 公開（公告）號: CN102288740A
• 公開（公告）日: 2011-12-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: D·拜恩斯;D·-J·奈葉恩斯
• 申請（專利權(quán)）人: 賀利氏電子耐特國際股份公司
• 主分類號: G01N33/20
• 分類號: G01N33/20;G01N1/10
• 代理公司: 北京天昊聯(lián)合知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11112
• 代理人: 顧紅霞;彭會

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及對金屬熔體進行測量和采樣的測量探針，所述測量探針具有布置在吹管上的測量頭，所述測量頭帶有至少一個溫度傳感器和采樣室，所述采樣室被所述測量頭包圍并具有由石英玻璃管制成的吸入管道，所述吸入管道延伸穿過所述測量頭。

背景技術(shù)

這類測量探針原則上是已知的，并且主要在所謂的轉(zhuǎn)爐或電弧爐中進行煉鋼的過程中使用。

在轉(zhuǎn)爐(所謂的BOF轉(zhuǎn)爐-“堿性氧氣轉(zhuǎn)爐”的技術(shù)術(shù)語)中，利用吹管向金屬熔體中吹入氧氣。轉(zhuǎn)爐具有用耐火材料制成的襯里，耐火材料能夠理想地承受爐渣造成的腐蝕和吹氧過程中產(chǎn)生的熱量。向轉(zhuǎn)爐內(nèi)加入廢金屬和石灰石(氧化鈣)以冷卻熔體和去除磷、硅和錳。氧氣使碳燃燒以形成一氧化碳和二氧化碳。在存在氧化鈣和氧化鐵的情況下，錳、硅和磷被氧化并轉(zhuǎn)化以形成爐渣。由于所述氧化反應(yīng)是高度放熱的，所以該過程需要被冷卻以便控制熔體的溫度。冷卻是通過在吹煉過程中加入廢金屬和鐵礦石來實現(xiàn)的。吹氧過程本身需要大約15-20分鐘才能完成，與轉(zhuǎn)爐的尺寸無關(guān)，轉(zhuǎn)爐的尺寸可以是大約70-400噸。在本文中，調(diào)節(jié)吹管的氧氣流量以適應(yīng)轉(zhuǎn)爐的尺寸和/或熔體的重量。在兩次出鋼之間，裝載、卸載鋼和爐渣(包括測量溫度和采集用于分析熔體的樣品)需要40-60分鐘的時間。整個過程的特點是生產(chǎn)率高，并且生產(chǎn)出來的鋼的雜質(zhì)含量低。在出鋼階段，將爐傾斜并從而將產(chǎn)品通過出鋼口倒入澆包。在該操作期間，向澆包內(nèi)加入鐵合金以控制鋼的成分。氧氣吹管技術(shù)的一個重大進步是穿過轉(zhuǎn)爐底板向熔體加入惰性氣體(通常是氬氣)以便攪動熔體和爐渣。該方法顯著提高了效率，并且降低了鐵損和磷含量。此外，提高了該過程的熱平衡和質(zhì)量平衡，從而降低了成本。

上述在轉(zhuǎn)爐中使用的測量探針例如參見DE?10?2005?060?492和DE?10?2005?060?493。

在電弧爐中，通過在石墨電極尖端和導電的廢金屬裝載物之間產(chǎn)生的電弧的能量來熔化廢金屬。為了將廢金屬裝載到爐內(nèi)，提起3個電極和爐頂，以便露出填充口。電極根據(jù)預先選定的電壓和預先選定的電流來保持電弧，從而提供熔化和氧化所需的能量。電弧爐的內(nèi)徑約為6-9米，容量為100-200噸鋼。在所述電弧爐中，兩個出鋼階段之間的時間通常為約90-110分鐘。

在電弧爐中使用的測量探針例如參見DE?28?45?566、DE?32?03?505或DE?103?60?625。

為了監(jiān)視轉(zhuǎn)爐或電弧爐中的過程，需要在采樣的過程中完全填充溫度較低的測量探針的采樣室，其中應(yīng)該防止在樣品中出現(xiàn)氣泡。這種采樣不是始終都很容易的，特別是在轉(zhuǎn)爐的吹煉過程中，原因如下：一方面，鋼熔體的理論密度變化劇烈；另一方面，由于從上方吹入氣體的吹氧過程；另一方面，由于穿過轉(zhuǎn)爐底板吹入的惰性氣體。此外，工業(yè)上趨向于使用僅允許熔體少量過熱的爐(即，在熔體溫度和液線溫度之間只有很小的差別)。

發(fā)明內(nèi)容

因此，本發(fā)明的目的是改進現(xiàn)有的測量探針和采樣器，并且使無氣泡采樣變得更容易，即：提高樣品質(zhì)量。優(yōu)選的是，還簡化把樣品從測量探針中取出的過程。

根據(jù)本發(fā)明，上述目的是通過獨立權(quán)利要求的特征實現(xiàn)的。從屬權(quán)利要求中限定了有利的進一步的改進。

在金屬熔體中進行測量和采樣的測量探針具有布置在吹管上的測量頭，所述測量頭帶有至少一個溫度傳感器和采樣室，所述采樣室至少部分被所述測量頭包圍并且包括吸入管道，所述吸入管道延伸穿過所述測量頭并優(yōu)選地由石英玻璃管制成，已經(jīng)證明，對于上述測量探針來說，如果所述石英玻璃管的伸入所述測量頭內(nèi)的部分的長度L與所述石英玻璃管的最小直徑D的平方的比值在所述石英玻璃管的伸入所述測量頭內(nèi)的部分的至少一個位置為L/D²＜0.6mm^-1，那么所述測量探針就能夠采集到優(yōu)良的、無氣泡的樣品，其中所述比值優(yōu)選地小于0.45mm^-1，更優(yōu)選地小于0.3mm^-1。在金屬熔體低過熱的情況下，已經(jīng)證明低的比值是有利的，例如，在過熱大于100℃時的比值L/D²小于0.6mm^-1，在過熱小于80℃時的比值L/D²小于0.3mm^-1。