[实用新型]用于测量熔融金属温度的温度测量装置

说明书

本实用新型公开了一种用于测量熔融金属温度的温度测量装置。温度测量装置包括感温元件、支撑管、连接管和排风结构，感温元件为一端封闭另一端开口的金属陶瓷管，金属陶瓷管伸入熔融金属内时基于黑体空腔原理能够感知熔融金属的温度并发射稳定的热辐射能；金属陶瓷管的开口端与支撑管的一端固定连接且金属陶瓷管的内部与支撑管的内部连通，支撑管的另一端与连接管固定连接；排风结构用于排出金属陶瓷管和支撑管内部的烟气。在熔融金属测温时，使温度测量装置插入熔融金属的深度应大于等于金属陶瓷管的外径的8倍。本实用新型能够以较快的响应速度实现对熔融金属温度的连续测量。

技术领域

本实用新型涉及温度测量技术领域，特别涉及一种用于测量熔融金属温度的温度测量装置。

背景技术

在冶金行业，生产时需要对熔融金属(如钢水，铁水)的温度进行实时连续测量，这对于提高金属质量和生产效率、降低能耗具有重要意义。

现有技术中对熔融金属进行温度测量通常采用铂铑热电偶加保护管的测温方式。采用该测温方式测量熔融金属温度时，将热电偶放置于保护管中，然后将保护管连同内部的热电偶插入熔融金属中，实现对熔融金属温度的连续测量。由于铂铑热电偶价格昂贵，导致测量成本过高。

公告号为US6846105B2的美国专利公开了一种对钢水的温度进行连续测量的方法和测温管。该测温管由两个套在一起的一端开口、一端封闭的管体组成。使用时，将管体插入钢水中一定深度，待插入钢水的部分管体内外达到热平衡后，插入钢水的部分的内部形成等温的黑体空腔，通过测温仪测量空腔的热辐射可以计算出钢水的温度。

根据传热分析和黑体空腔理论，由于对测温管的结构和测温管插入到钢水中的深度作出了一定的限定，该测温管底部的内部能够实现稳定的黑体空腔辐射，其有效发射率接近于1，从而保证了辐射测温的准确性。然而，该专利的技术方案不足之处在于测温响应速度慢。该测温管管体采用内外两层结构，外层为铝碳耐火材料管体A1，内层为刚玉或氧化锆等材料管体A2，如图1所示，导致响应速度慢。另外，外层铝碳耐火材料管体的强度较低、气孔率较高，为了满足测温管的强度和使用寿命要求，需制作成较大壁厚(壁厚d₁约为20mm～35mm)和较大尺寸的结构，这也加剧了测温响应的滞后程度。所以，这种结构的管体从插入钢水到测出温度的响应时间长达5min～10min，使得该测温管目前用于中间包测温，而无法满足连铸开浇、精炼和转炉等连续测温对测温装置的快速响应特性的要求。

公开号为CN102221408A的中国发明专利申请公开了一种钢水连续测温用红外测温管及其组分、制备方法。该专利申请公开的测温管管体的内孔为阶梯孔，一导热块镶嵌在测温管管体下端较大的孔中，连接管固定在测温管管体上端。测温管管体为铬刚玉质耐火浇注料，导热块为铝碳质材料。通过导热块的快速传热实现钢水温度的快速测量。该专利的技术方案的不足之处在于，当测温管管体刚插入钢水时，导热块与周围管体形成的空腔由于材料不同，热物性参数不同，形状及尺寸不同，会存在显著的非等温分布，该非等温分布及导热块表面发射率的不确定性将导致测量结果的不确定性，难以保证测量精度。此外，导热块的厚度为20mm，该尺寸的厚度将使得传热较慢。经传热分析与实验验证，该厚度的测温响应时间约为5min，难以达到快速响应的目的。

公开号为CN1936524A的中国发明专利申请公开了一种具有连续测温功能的中间包塞棒。该专利申请公开具有测温功能的塞棒是在现有的塞棒上安装有测温装置。该专利所述的现有塞棒通常采用铝碳、镁碳或锆碳材料，如图2所示，该专利所述的测温装置为S型或B型热电偶、或辐射测温装置。该专利的技术方案的不足之处在于，其采用现有塞棒作为温度感知部件，为抵御中间包钢水出口的强冲刷，塞棒的壁厚d₂需达到约60mm～100mm，将导致显著的测温响应滞后，经传热分析及实验测试，测温响应时间将达到20min以上，难以满足连铸工艺控制的要求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种用于测量熔融金属温度的温度测量装置与温度测量方法，旨在提高熔融金属连续测温的快速性。