[发明专利]用于测量熔融金属温度的装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于测量熔融金属温度的装置，该装置具有布置在一端封闭的陶瓷管中的热电偶，和包围着该一端封闭的陶瓷管的外部保护体，在该一端封闭的陶瓷管和该外部保护体的内表面之间形成环形空间。

背景技术

GB-A-2193375公开了一种上述类型的装置。该文献描述了热电偶被金属管包围，特别是被钼制的金属管包围。另外，钼制的金属管被氧化物涂层包围。EP558808B1公开了其它的上述类型的装置。该文献描述了填充保护体与热电偶管之间的环形空间的优点。

例如，德国实用新型GM7419633公开了类似的装置。其中描述的装置具有包围着热电偶并且一端封闭的管，该管插入由耐热金属氧化物和石墨制成的保护体中，由此在一端封闭的管和保护体之间形成环形间隙。为了适应通常在熔融金属中进行的高温下的操作，布置在一端封闭的管中的热电偶是由昂贵的材料制成的，例如铂。特别是在对熔融金属进行连续控制所需的连续温度测量中，热电偶在上文描述的装置里面没有得到充分保护，因为反应性气体和/或腐蚀性气体会穿透包围着热电偶的壳，从而会损坏壳和热电偶。基于这个原因，可能有必要多次更换热电偶。受到熔融金属的高温影响，在该装置的保护体内部形成的例如一氧化硅和一氧化碳会穿透包围着热电偶的氧化铝管。在这个过程中，一氧化碳增加了氧化铝管的孔隙率，这会慢慢地损坏氧化铝管。一氧化硅与热电偶导线起反应，这会严重地损坏导线并使得温度测量不正确和无法进行温度测量。

GB-B2193375公开了另一种上述类型的装置。该装置中的热电偶由具有陶瓷涂层的、不可渗透的钼管包围，钼管的一端封闭并且通过陶瓷块嵌入保护体中。钼管非常昂贵且难以制造。为了防止被热力学应力破坏，钼管由多层陶瓷层包围，这些陶瓷层里钼的含量由内到外降低。这些陶瓷层的目的之一是补偿沿着钼管的温度梯度。尽管如此，所述陶瓷层和钼管依然能被例如一氧化碳或一氧化硅等反应性气体损坏。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有更长使用寿命的热电偶的温度测量装置。

通过根据本发明的上述类型的装置来实现该目的，在该装置中，保护体由如下的混合物制成，按重量计算，所述混合物包括75-90%的氧化铝、2-10%的二氧化硅、7-15%的石墨、0.1-1%的Fe₂O₃、0.1-1%的(K₂O+Na₂O)和0.1-1%的MgO,以及一些不可避免的杂质（如果有的话）。与由已知材料制成的对应保护体相比，所述材料使得本发明的保护体具有更高的抗压强度和抗弯强度，并且更耐腐蚀和侵蚀。

有利的是，环形空间基本上充满金属氧化物粉末和作为氧还原剂的铝，其中氧还原剂填充环形空间的比例按重量计算为约15％至约70％。所述氧还原剂防止腐蚀性和/或反应性气体（如例如一氧化硅或一氧化碳）到达包围热电偶的一端封闭的管并损坏所述管以及热电偶。在这个过程中，在氧还原剂被氧化时，形成既不腐蚀热电偶也不腐蚀包围热电偶的管的硅和碳。

有利的是，氧还原剂以粉末形式提供，并与金属氧化物粉末混合。这使得氧还原剂均匀地分布在整个环形空间里并确保氧还原剂具有高的有效性。

以棒的形式提供氧还原剂也是可行的，所述棒特别被布置为与一端封闭的管平行。以嵌入金属氧化物中的线、小球和/或颗粒的形式提供氧还原剂也是可行的。另一种在环形空间里容纳氧还原剂的方式是：让还原剂呈管状包围金属氧化物粉末。该管可包括封闭的或设有开口的圆筒形壁。以管状形式布置金属氧化物粉末也是可行的。组合多种形式的氧还原剂也是可行的。在一般情况下，还原剂的形状不限于特定的形状。

但是，为了获得最佳的效果，在整个环形空间的所有部分中都应分布着氧还原剂。要确保氧还原剂不直接连接一端封闭的管和保护体，因为这种连接可能导致形成热桥，热桥会使得一端封闭的管遭受不均匀的热力学应力。通过金属氧化物粉末提供相关的绝缘层。有利的是，设置在环形空间里的金属氧化物粉末由氧化铝、氧化镁、氧化锆、氧化钛中的一种氧化物或多种氧化物的混合物制成。已经证明，使用氧化铝是特别有利的，因为氧化铝非常便宜。

有利的是，相对于环形空间的填充而言，以体积计算，铝的含量占约25%至65%。

此外，有利的是，保护体的材料的密度为2.8至3g/cm³。有利的是，保护体的材料具有仅10至15%的开口孔隙率。有利的是，保护体的材料的混合物的平均粒度小于1毫米。这样提高了例如当测量熔融金属温度的装置在钢水中使用时的耐腐蚀性和耐侵蚀性。