[发明专利]测量熔融金属浴的温度的方法

说明书

将包芯线进给到包含在器皿中的熔融金属中的方法包括将所述包芯线定位在第一位置，在此所述包芯线的前端邻近所述器皿的入口点，所述入口点位于所述熔融金属的表面上方，所述包芯线包含光纤和横向包围光纤的套壳；将所述包芯线在第一持续期间以第一速度从第一位置进给到第二位置，在此所述包芯线的前端浸没在所述熔融金属内并位于测量平面内，以使所述光纤的前端从套壳中伸出并暴露在所述熔融金属中；和随后以第二速度进给所述包芯线第二持续期间以进行所述熔融金属的第一次测量。

技术领域

本发明涉及测量熔融金属浴的温度的方法，更特别涉及通过被套壳包围的光纤测量电弧炉中的熔融金属浴的温度的方法。

背景

在2015年10月14日提交的英国专利申请No.1518208.2中公开了可用于测量熔融金属的温度的带有套壳的光纤。包覆光纤从线轴退卷并经导向管进给到熔融金属浴。当一部分光纤以可预测深度浸没到熔融金属中时，该熔融金属在黑体条件下发出的辐射光使得使用安装在浸没式自耗光纤的相反端上的光电转换元件(photo-electric conversationelement)的辐射强度可用于测定该熔融金属的温度。在这种测量过程中，光纤的浸没部分被熔融金属浴消耗，以致只有继续供应新光纤才可继续提供温度信息。

石英光纤的反玻璃化导致传送的光衰减，因此导致与这一损伤程度成比例的误差。本领域中众所周知，浸没式光纤必须以等于或快于光纤芯的反玻璃化速率的速率消耗以提供精确性能。将自耗光纤进给到熔融金属中的各种方案都设计成使光纤芯在反玻璃化前暴露在熔融金属下。但是，反玻璃化速率取决于光纤芯线的结构和熔融金属浴的实际条件，如其温度、其流体运动、覆盖熔融金属浴的炉渣的量和类型，以及光纤在各测量周期前和后暴露在其中的冶金器皿的热环境。由于光纤在金属加工过程中的各种时刻引入和经过各种冶金器皿的过程中经受的许多各种各样的条件，可能出现多种进给方案。

因此，要解决的问题是建立将光纤芯线进给到熔融金属浴中的特定方法，其切实可行、可用于各种熔融金属器皿并考虑到在其使用之前、之中和之后的光纤降解，尤其是在用于测量序列中的顺序测量时。

美国专利No.5,585,914公开了可以5mm/sec的速率经喷嘴进给到熔融金属浴中10秒的单金属护套光纤。然后将浸没的光纤在浸没位置保持20秒。当这一方法以循环方式进行时，该方法可被视为连续。为了获得这一操作类型，从金属表面下方的点经器皿侧壁中的喷嘴进给单金属护套光纤，这需要5Nm³/小时的连续气体覆盖和121Nm/s的速度。这种方法的优点在于通过气体覆盖使未进给的光纤保持冷却。但是，与使用如美国专利No.5,585,914教导的类型的浸没式进入熔融金属相关的问题是保持喷嘴打开和不堵塞的能力。一旦开口被堵塞，就不可能连续进给。美国专利No.8,038,344公开了应该与这样的气体吹扫喷嘴同时使用附加压力测量以测定开口是否堵塞。

为了避开这一问题，光纤可以从熔融金属浴的表面上方进给到熔融金属浴中。但是，这种方法也并非没有一些固有问题。光纤必须经过从导向管出口，穿过熔融炉渣覆面，最终进入炉渣表面下方的熔融金属浴中的距离。为了形成精确测量所必需的黑体条件，纤维必须浸入最低限度的距离到熔融金属浴中和到冶金器皿内的熔融金属浴的代表性位置。在光纤浸没在熔融金属浴中的过程中，光纤的金属护套受到辐射、对流和传导加热。光纤的任何软化会导致由于光纤的浮力，光纤从熔融金属浴中弯出，在一些情况下熔融金属浴的流体流有助于此。因此，在熔融金属加工器皿的苛刻工业环境中，由于在温度提高时现有技术的金属护套光纤中的固有弱点，保持确保测量期间的黑体条件所必需的光纤预定深度已证实困难。