[發(fā)明專利]測(cè)量熔融金屬浴的溫度的方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711393109.6
• 申請(qǐng)日: 2017-12-21
• 公開（公告）號(hào): CN108225601A
• 公開（公告）日: 2018-06-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: M·肯達(dá)爾;R·C·惠特克;M·斯特曼斯;D·費(fèi)同格斯;J·蔡爾德
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 賀利氏電測(cè)騎士國(guó)際有限公司
• 主分類號(hào): G01K11/32
• 分類號(hào): G01K11/32
• 代理公司: 北京市中咨律師事務(wù)所 11247
• 代理人: 彭立兵;林柏楠

將包芯線進(jìn)給到包含在器皿中的熔融金屬中的方法包括將所述包芯線定位在第一位置，在此所述包芯線的前端鄰近所述器皿的入口點(diǎn)，所述入口點(diǎn)位于所述熔融金屬的表面上方，所述包芯線包含光纖和橫向包圍光纖的套殼；將所述包芯線在第一持續(xù)期間以第一速度從第一位置進(jìn)給到第二位置，在此所述包芯線的前端浸沒(méi)在所述熔融金屬內(nèi)并位于測(cè)量平面內(nèi)，以使所述光纖的前端從套殼中伸出并暴露在所述熔融金屬中；和隨后以第二速度進(jìn)給所述包芯線第二持續(xù)期間以進(jìn)行所述熔融金屬的第一次測(cè)量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及測(cè)量熔融金屬浴的溫度的方法，更特別涉及通過(guò)被套殼包圍的光纖測(cè)量電弧爐中的熔融金屬浴的溫度的方法。

背景

在2015年10月14日提交的英國(guó)專利申請(qǐng)No.1518208.2中公開了可用于測(cè)量熔融金屬的溫度的帶有套殼的光纖。包覆光纖從線軸退卷并經(jīng)導(dǎo)向管進(jìn)給到熔融金屬浴。當(dāng)一部分光纖以可預(yù)測(cè)深度浸沒(méi)到熔融金屬中時(shí)，該熔融金屬在黑體條件下發(fā)出的輻射光使得使用安裝在浸沒(méi)式自耗光纖的相反端上的光電轉(zhuǎn)換元件(photo-electric conversationelement)的輻射強(qiáng)度可用于測(cè)定該熔融金屬的溫度。在這種測(cè)量過(guò)程中，光纖的浸沒(méi)部分被熔融金屬浴消耗，以致只有繼續(xù)供應(yīng)新光纖才可繼續(xù)提供溫度信息。

石英光纖的反玻璃化導(dǎo)致傳送的光衰減，因此導(dǎo)致與這一損傷程度成比例的誤差。本領(lǐng)域中眾所周知，浸沒(méi)式光纖必須以等于或快于光纖芯的反玻璃化速率的速率消耗以提供精確性能。將自耗光纖進(jìn)給到熔融金屬中的各種方案都設(shè)計(jì)成使光纖芯在反玻璃化前暴露在熔融金屬下。但是，反玻璃化速率取決于光纖芯線的結(jié)構(gòu)和熔融金屬浴的實(shí)際條件，如其溫度、其流體運(yùn)動(dòng)、覆蓋熔融金屬浴的爐渣的量和類型，以及光纖在各測(cè)量周期前和后暴露在其中的冶金器皿的熱環(huán)境。由于光纖在金屬加工過(guò)程中的各種時(shí)刻引入和經(jīng)過(guò)各種冶金器皿的過(guò)程中經(jīng)受的許多各種各樣的條件，可能出現(xiàn)多種進(jìn)給方案。

因此，要解決的問(wèn)題是建立將光纖芯線進(jìn)給到熔融金屬浴中的特定方法，其切實(shí)可行、可用于各種熔融金屬器皿并考慮到在其使用之前、之中和之后的光纖降解，尤其是在用于測(cè)量序列中的順序測(cè)量時(shí)。

美國(guó)專利No.5,585,914公開了可以5mm/sec的速率經(jīng)噴嘴進(jìn)給到熔融金屬浴中10秒的單金屬護(hù)套光纖。然后將浸沒(méi)的光纖在浸沒(méi)位置保持20秒。當(dāng)這一方法以循環(huán)方式進(jìn)行時(shí)，該方法可被視為連續(xù)。為了獲得這一操作類型，從金屬表面下方的點(diǎn)經(jīng)器皿側(cè)壁中的噴嘴進(jìn)給單金屬護(hù)套光纖，這需要5Nm³/小時(shí)的連續(xù)氣體覆蓋和121Nm/s的速度。這種方法的優(yōu)點(diǎn)在于通過(guò)氣體覆蓋使未進(jìn)給的光纖保持冷卻。但是，與使用如美國(guó)專利No.5,585,914教導(dǎo)的類型的浸沒(méi)式進(jìn)入熔融金屬相關(guān)的問(wèn)題是保持噴嘴打開和不堵塞的能力。一旦開口被堵塞，就不可能連續(xù)進(jìn)給。美國(guó)專利No.8,038,344公開了應(yīng)該與這樣的氣體吹掃噴嘴同時(shí)使用附加壓力測(cè)量以測(cè)定開口是否堵塞。

為了避開這一問(wèn)題，光纖可以從熔融金屬浴的表面上方進(jìn)給到熔融金屬浴中。但是，這種方法也并非沒(méi)有一些固有問(wèn)題。光纖必須經(jīng)過(guò)從導(dǎo)向管出口，穿過(guò)熔融爐渣覆面，最終進(jìn)入爐渣表面下方的熔融金屬浴中的距離。為了形成精確測(cè)量所必需的黑體條件，纖維必須浸入最低限度的距離到熔融金屬浴中和到冶金器皿內(nèi)的熔融金屬浴的代表性位置。在光纖浸沒(méi)在熔融金屬浴中的過(guò)程中，光纖的金屬護(hù)套受到輻射、對(duì)流和傳導(dǎo)加熱。光纖的任何軟化會(huì)導(dǎo)致由于光纖的浮力，光纖從熔融金屬浴中彎出，在一些情況下熔融金屬浴的流體流有助于此。因此，在熔融金屬加工器皿的苛刻工業(yè)環(huán)境中，由于在溫度提高時(shí)現(xiàn)有技術(shù)的金屬護(hù)套光纖中的固有弱點(diǎn)，保持確保測(cè)量期間的黑體條件所必需的光纖預(yù)定深度已證實(shí)困難。