[实用新型]钢水温度快速响应红外测温管

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种金属熔池、炉窑内部等高温环境下温度的连续测量。

背景技术

目前钢水温度的连续测量，通常为两种方式：(1)热电偶连续测温；(2)红外连续测温。传统上两种测温方式都要使用材料和结构上几乎一致的多层嵌套式测温管(保护管)，由于此类装置采用多层嵌套测温管(保护管)，致使温度的响应时间过长，无法真正实现温度的即时测量。而专利号为ZL200620165325.6的《钢水温度快速响应红外连续测量装置》，首次采用单层测温管，实现了钢水温度的即时测量。但该专利需要特殊设计的测量装置以及特殊制造的测温管，该测温管除需要满足耐高温、耐冲刷、抗热震等热学性能之外还需要满足透气孔率低、烟气挥发速率低等光学测量所要求的性能，方能在实现温度快速响应功能的同时实现温度测量的稳定和准确，因此测温管的制造成本偏高。另申请号为200920142942.8的《钢水温度快速响应红外测温管嵌套装置》，有效解决了上一专利所存在的问题，但其自身也存在两个方面的问题：(1)该嵌套装置需要在测温管侧壁上钻孔(排烟孔)，而在测温管侧壁钻孔会导致测温管的抗折、抗拉、抗剪切强度的降低；(2)如果不在测温管侧壁钻孔则需要特殊设计的测温枪与特殊设计的排烟道相互配合，使得系统构造复杂。

发明内容

本实用新型的目的就是要提供一种特殊设计的钢水温度快速响应红外测温管，通过改进测温管空腔中高温烟气挥发物的排放通道设计及测温管壁变壁厚设计，在不更改测温管的材料构成；不降低测温管机械强度；不更改测温枪原有设计的情况下实现并改善温度的快速响应红外测量。

本实用新型的技术方案是这样实现的：一种钢水温度快速响应红外测温管，包括单层单端盲头管状的测温管壳、用于联接测温管壳5与测温枪的锥轴连接器4、安装在锥轴连接器4内的导流管1，其特点是：在测温管壳5上端与锥轴连接器4之间开有多个排烟孔2。测温管壳5下部管壁较中部和上部的管壁薄。

与现有技术相比，本实用新型降低了快速响应红外连续测温的技术难度，降低了测温管的制造成本，使得快速响应红外连续测温的使用成本更低、更环保。由于对测温管的制造技术和加工工艺没有特殊要求，可以大幅度减少由于测温管制造缺陷所导致的温度测量的不稳定性。

附图说明

图1是本实用新型的结构剖示图。

图2是图1的A-A剖示图。

图中1——导流管  2——排烟孔  3——测温室入口  4——锥轴连接器5——测温管壳  a——自由段  b——渣线段  c——侵入段

具体实施方式

从图1、图2可见：本实用新型的测温管壳5为单层、单端盲头管，其盲头端为插入钢水的部分，红外测温是通过获取测温管壳盲头端底部内壁中心部位的红外信号经处理得到温度值，严格来说，所得到的温度为测温管壳底部内壁温度，并非钢水温度。但是，只要测温管壳盲头端材质的导热率足够高、热容量足够小(导温性能足够好)，则当钢水温度发生变化时，测温管盲头内壁的温度能够在足够短的时间内跟上钢水温度变化，从而实现温度的快速响应。考虑到测温管壳5在钢水温度测量过程中所处的实际状态，可将测温管壳分为三段：1、自由段a；2、渣线段b；3侵入段c。其中侵入段c为测温管壳浸泡在钢水中的部分；渣线段b为测温管壳5与钢渣、保护渣接触的部分；自由段a为测温管壳5裸露在空气中的部分。事实上，测温管壳被侵蚀最严重的部位在测温管的渣线段，测温管的使用寿命主要由测温管壳渣线段的侵蚀深度所决定。而测温管壳侵入段的侵蚀程度比起渣线段而言要轻微的多。因此，本实用新型的测温管侵入段(底端起200-300mm处)采用变壁厚设计，其特征是测温管壳侵入段c管壁较薄。理由如下：虽然所测温度为测温管壳盲头端底部中央区域的温度，但该处与与之相连的管侧壁之间存在热传导，若靠近管底部区域的侧管壁热容量大会明显延滞温度的时间响应，侵入段底部管壁较薄的设计是一种减小该处热容量的有效措施。

由于要求测温管壳具有高导热性和较低的密度(热容量小)，从成本较适中的耐火材质中进行选择，同时满足材质密度较低的要求，则在测温过程中不仅测温管壳自身会产生高温挥发污染物、同时钢水中的气相污染物质也会渗入到测温管空腔中。为了保证测温管空腔中的红外信号传递通道不被污染，本实用新型在测温管中设计了与冷却气体导流管1相配合的烟尘排放通道，在联接测温管壳5与测温枪的锥轴连接器4内安装有一导流管1，导流管1应由耐高温材料制成；在测温管壳5与锥轴连接器4之间设有多个排烟孔2；导流管1的作用是将冷却测温枪(包括扫尘作用)的冷却气体(通常为氮气，也可采用氩气)引入测温管壳5的渣线段部位b的空腔内，气体在自身压力作用下下冲至测温管壳5侵入段c空腔的静压区后停止下冲，然后气流沿测温管壳内管壁上卷，上升气流裹挟着挥发烟气沿导流管1外壁与测温管壳内壁的空间上行、经设置在测温管壳5上顶部的排烟孔2排放至测温管外。通常挥发气体在渣线段以下的高温区为无色透明气体，该气体上升到测温管自由段a(温度较低)时凝结为有色烟尘，此时会遮挡红外信号并对红外温度测量形成强烈干扰，因此，导流管1应深入到渣线段部位b为宜。