包芯导线、用于生产的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种自耗包芯导线，该自耗包芯导线包括由罩盖围绕的光纤以用于测量钢水熔池的温度。本发明专利技术还涉及用于生产该包芯导线的方法和装置。本发明专利技术的目标是进一步改进用于测量钢水的温度的包芯导线。包芯导线包括光纤和横向围绕光纤的罩盖。罩盖在多个层中围绕光纤。一个层是金属管道，也被称为金属套或金属管。中间层布置在金属管下方也被称为填充物。中间层是绳。

【技术实现步骤摘要】
包芯导线、用于生产的方法和装置
本专利技术涉及一种自耗包芯导线，该自耗包芯导线包括由罩盖围绕的光纤以用于测量钢水熔池的温度。本专利技术还涉及用于生产该包芯导线的方法和装置。
技术介绍
JPH0815040(A)描述一种将自耗光纤馈送到液体金属中以用于测量熔融金属熔池的温度的方法。在US5,730,527中还描述了熔融金属的光纤测量结果的类似方法和设备。这种自耗光纤是已知的，例如，从JPH11160155(A)中。这些是单个金属加套的光纤，此处光芯体由金属覆盖，该金属通常覆盖不锈钢，目的是使光纤变硬使得它可以浸没到熔融金属中。然而这些可浸没光纤可以穿透在熔融表面下方，它们遭受快速变质。这些早期自耗光纤的改进包括额外的保护结构并且是例如从JPH10176954(A)中已知的。此处，光纤由保护性金属管围绕，该保护性金属管由塑料材料的层围绕。当深深地浸没时浸没到熔融金属中的覆盖的光纤以将暴露光纤的尖端的预定速率从线圈或线轴馈送到金属。曝露时的浸没的深度对于温度准确性而言是重要的，因此为了准确的温度需要的是防止早期损坏或者将光纤尖端快速移动到测量点。JPH09304185(A)公开了一种馈送速率解决方案，其中纤维消耗的速度必须大于失透速率，由此确保可始终获得新制的光纤表面。已发现新鲜纤维表面的可用性对于准确的温度测量是至关重要的，并且这种可用性取决于纤维如何浸没到熔融金属中。由于在金属处理期间纤维被引入到多个冶金容器中且通过多个冶金容器期间纤维将暴露于的众多的条件，所以可能出现多个馈送方案。当失透速率的变化可以通过改进自耗光纤构造而得到最小化时，技术的适用性可以适用于更宽范围的冶金容器而无需定制馈送体系。外部覆盖有钢的多层导线结构用于钢制品中以将掺杂物质选择性地引入到钢水熔池中。这些通常被称作包芯导线并且在DE19916235A1、DE3712619A1、DE19623194C1和US6,770,366中描述。US7,906,747公开了一种包芯导线，该包芯导线包括在接触液体金属熔池之后发生热解的材料。这种技术适用于将大体上均匀的粉末物质引入到熔融熔池中且缺乏如何形成、制造和引入具有光纤的包芯导线到熔融金属中的教示。US7,748,896公开了一种用于测量熔融熔池的参数的改进的光纤装置，该装置包括光纤、横向围绕光纤的罩盖以及连接到光纤的检测器，其中罩盖在多个层中围绕光纤，一个层包括金属管和布置在金属管下方的中间层，中间层包括粉末或纤维或粒状材料，其中中间层的材料在多个片中围绕纤维。中间层由二氧化硅粉末或氧化铝粉末形成并且可以包含气体产生材料。在多个分离部分中围绕纤维的中间层的所公开的特征在本专利技术的意义上意味着在多个部分中的构造存在于操作状态中，换句话说，在浸没在熔融熔池中期间或之后进行测量使得中间层的片保持分离并且在使用期间是可分离的。分层结构辅助于将光纤保持在非常低的温度下达相对较长的时间。由于高温的将毁坏光纤的失透得到延迟。通过在浸没到熔融金属中期间持续的特定温度，中间层气体的膨胀强制性地移除未附接的罩盖层。纤维在熔融金属熔池中被不规律地加热到平衡温度，使得在浸没在熔融金属熔池中光纤或其端部失透之前测量可以随后非常快速的发生。US4,759,487和US5,380,977公开了一种生产外部不锈钢护套均匀地围绕光纤的类型的光学包芯导线的方法。这种被称为装甲光纤的类型的包芯光纤缺少中间层绝缘层且因此这种光学包芯导线的使用是受到限制的并且生产的方法不合适于本专利技术。
技术实现思路
本专利技术的目标是进一步改进用于测量熔融熔池的温度的包芯导线，并且尤其是用于测量钢水的温度的包芯导线。此目标通过包括根据权利要求1所述的特征的自耗包芯导线解决，通过包括第一独立权利要求的特征的方法并且通过用于执行包括第二独立权利要求的特征的方法的装置解决。优选实施例包括从属权利要求的特征。一种根据第一权利要求的光学包芯导线包括光纤和横向围绕该光纤的罩盖。罩盖在多个层中围绕光纤。一个层是也被称为金属套或金属管的金属管道并且可以由Fe含量大于50％的金属形成，优选地是低碳钢。中间层布置在金属管下方也被称为填充物。中间层由隔热材料形成，隔热材料是具有优选地在1000℃到1500℃的温度范围中的熔点的气体多孔性材料，更优选地是具有在1200℃到1400℃的温度范围中的熔点的气体多孔性材料，使得中间层的片易于在暴露于熔融金属温度之后流体化。中间层是绳或由平行纤维组成的结构。绳是一组纤维，其扭转或编织在一起以便将它们组合成更大且更强的形式。在词语的经典含义中，绳由纤维组成，纤维汇集成纱线并且多个纱线汇集成股线，若干股线汇集成绳。本专利技术的绳可由具有单个化学组成的纱线的分组和/或股线的分组形成或者可由一组纱线或股线组成，其中此分组的若干单元可以是不同化学组成的。因此，不同化学组成的纱线或股线的混合可以提供控制绝缘层的物理和化学特性的简单的制造方法，其中这种层具有绳的形式。由纤维的多个分组形成的绳确保纤维无法在包芯导线馈送到熔融物中时提前从包芯导线的打开端排放。在到达熔融物处之前的排放将减少光纤的隔热，从而将降低测量结果的可靠性。为了将填充物材料粘着在一起不需要粘合剂或树脂。另外，具有在其核心处的光纤的绳确保了光纤的可预测的中心位置构件并且因此在所有横向方向上确保可推断的隔热特性。因此，改进了温度测量的可靠性。连续生产是可能的并且允许具有至少500米的长度的包芯导线的生产。一千米、两千米和三千米的长度也是可能的而无需增加生产工作。一千米和更多千米的长度允许钢水熔池的温度的测量具有最小化的中断的数目和工人的参与，这增大生产能力且增大了工人安全。作为一个实例，接近最希望的温度测量结果的精炼过程的完成的钢熔池的温度是大约1600℃。当包芯导线到达钢水熔池时，外金属管将熔融并且中间层将流体化并且之后立刻流走，因为中间层材料的熔点远远低于钢水熔池的温度。已发现围绕光纤的材料的熔融凝块状层以可预测的速率流动离开光纤，可预测速率是其熔融粘度以及它与钢水之间的密度的差异的函数。在实际意义中，熔融金属和相应地熔融中间层的熔融填充物的密度的差异，虽然都是温度和组成的函数，但是它们的密度的差异的幅值在炼钢的应用范围内是相对恒定的。随着包芯导线的浸没，外部金属套熔掉暴露填充物(中间层)，填充物随后熔融并且围绕光纤形成池状。因为填充物(相应地中间层)的熔融温度实质上低于熔融金属温度，所以一旦暴露确保它将总是在相应地熔融的流体状态中，形成熔融凝块且流走。变得显而易见的是钢的密度与熔融凝块的密度之间的受限制的变化引起暴露和更新新制光学表面更加可推断的机制。在中间层的熔融材料(填充物材料)上的移置金属的向上的力推动熔融凝块返回且远离从凝块状填充物延伸站立的光纤并且形成突起。随着馈送的进行，足够量的熔融填充物积聚在底座处并且这种量的部分通过延伸的光芯体牵引直至在聚积的凝块上的熔融金属的向上的力使光纤在其未曝光的底座处断裂。因此暴露的更新的光纤的速率更多的取决于允许馈送的速率的更宽的公差的接近恒定的凝块/钢水密度比。已发现来自推进光纤尖端相应地突起的熔融凝块的收缩引起更加可重复的检测机会。在一个优选实施例中，光纤布置在绳的中心，这进一步改进测量结果的质量和可靠性。在一个优选实施例中，由平行纤维本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种包芯导线(2)，其包括光纤(6)和横向围绕所述光纤(6)的金属管道，其中中间层(4)布置在所述金属管道与所述光纤之间，其特征在于所述中间层是绳(11)或由平行纤维组成的结构。

【技术特征摘要】
2015.10.14 GB 1518209.01.一种包芯导线(2)，其包括光纤(6)和横向围绕所述光纤(6)的金属管道，其中中间层(4)布置在所述金属管道与所述光纤之间，其特征在于所述中间层是绳(11)或由平行纤维组成的结构。2.根据前述权利要求所述的包芯导线(2)，其中相应地为由平行纤维组成的结构的所述绳(11)由连续不断的纤维(1)形成。3.根据前述权利要求中的一项所述的包芯导线(2)，其中相应地为由平行纤维组成的结构的所述绳(11)的长度为至少500米，并且优选地为至少两千米。4.根据权利要求1所述的包芯导线(2)，其中所述中间层由具有在1000℃和1500℃之间、优选地在1200℃和1400℃之间的熔融范围的材料组成。5.根据前述权利要求中的一项所述的包芯导线(2)，其中相应地为由平行纤维组成的结构的所述绳(11)由容积化股线(4)组成。6.根据前述权利要求中的一项所述的包芯导线，其中相应地为由平行纤维组成的结构的所述绳(11)由E玻璃纤维(1)形成。7.根据前述权利要求中的一项所述的包芯导线，其中所述中间层(4)布置在所述金属管道(3)与由塑料或纸板形成的管道(5)之间并且其中所述光纤(6)在所述塑料或纸板管(5)内。8.根据前述权利要求所述的包芯导线，其中所述光纤(6)的外径小于由塑料形成的所述管(5)的内径或者使得所述光纤(6)可在由塑料形成的所述管(...

【专利技术属性】
技术研发人员：马丁·肯德尔，罗伯特·查尔斯·惠特克，马克·施特雷特曼斯，杰克·蔡尔兹，多米尼克·费通斯，
申请(专利权)人：贺利氏电子耐特国际股份公司，
类型：发明
国别省市：比利时,BE