反充碳和温度落入式传感器制造技术

一种用于通过熔融金属的样品的热分析确定相位改变的落入式探头包含测量头部，所述测量头部具有为浸入端的第一端和具有端面的相对的第二端。样品室被布置在所述测量头部内。不含任何限制且与所述样品室连通的开口在所述测量头部的所述第二端的所述端面中形成。所述样品室包含第一热电偶，所述第一热电偶具有密封在具有均匀的内部几何结构的壁内的第一热电偶接合部。所述样品室的内径D与延伸于所述开口和所述第一热电偶接合部之间的长度H的比率D/H在0.1和1.2之间。

Reverse charge carbon and temperature drop sensor

A falling in type probe for determining phase change through thermal analysis of molten metal samples comprises a measuring head having a first end of an immersion end and a second opposite end having an end face. The sample chamber is disposed within the measuring head. An opening without any restriction and communicating with the sample chamber is formed in the end face of the second end of the measuring head. The sample chamber includes a first thermocouple having a first thermocouple joint sealed in a wall having a uniform internal geometry. The ratio between the inner diameter D of the sample chamber and the length H extending between the opening and the first thermocouple joint D/H is between 0.1 and 1.2.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】反充碳和温度落入式传感器本专利技术涉及一种落入式传感器，其包括浴热电偶和反充均匀几何结构凝固室。凝固室在装料口处无限制，并且具有从凝固室装料口到凝固室热电偶测量接合部的最小尺寸。根据本专利技术的落入式传感器允许对熔融金属的液态温度进行快速且精确的测量。在炼钢过程期间，氧气与溶解在钢中的碳组合以去除碳，同时提供来自燃烧过程的热。当碳含量以及熔融金属温度是已知的时候，熔炉操作者可决定额外精炼的程度或结束这个过程。因此，具有关于液体金属的温度和碳含量两者的可用信息是有利的。第3,559,452号美国专利案描述在转炉过程期间钢水中的碳确定的实用性和术语。惯例是采用一次性浸入式传感器，例如第5,577,841号美国专利案中所公开的那些，所述传感器附接到金属支承枪，并由操作者手动操控以获得温度和热分析信息。在许多情况下，迅速接近钢处理容器的内部以便用一次性浸没式测量传感器接触熔融金属并因此确定金属的温度和碳含量严重受限。已经构造出适用于转炉过程的大型机械辅助枪，例如第4,141,249号美国专利案中所描述的那些，以浸入被专门设计成附接到这些辅助枪的多功能传感器探头，例如第2013/0098173号美国专利申请公开案中所描述的那些。然而，用辅助枪修改现有转炉需要较大的资金支出。一旦安装好，在典型钢铁厂的工业环境中就难以进行此设备的持续维护，由此增加了每次测量的成本。所有这些支出都是低成本钢铁生产的障碍。已经研发出落入式或抛入式装置以避免辅助枪的较大资金投资。从在熔融金属表面正上方的接近端口使这种测量装置落入容器。这些装置沿着将热电偶输出中继到提供关于所实现的处理程度的数据的远程仪表的信号电缆移动，由此使得操作者能够判断所需要的进一步的程度。此类用于温度测量或热分析的装置在第3,357,598号美国专利案和第3,463,005号美国专利案中描述。从常规的落入式装置获得一致且可靠的熔融金属传感器信息的一个困难是确保已下落传感器进入钢液，并在足以获得所要测量值的持续时间内保持浸没。确切地说，在精炼过程期间，大量熔渣浮在钢水的顶部上，并且阻碍已下落装置穿过矿渣层到熔融金属中。大体上，从在液体物体上方的高度处下落的物体将继续浸没在液体表面下方，直到它的收尾速度接近零，它的浮力与浸入力抵消且所述物体使轨迹反向趋于漂浮。更具体地说，如果钢水的排出体积明显大于被设计成浸入其中的落入式传感器的部分的重量，那么传感器将漂浮，而不是浸入。作用于浸入钢水的物体的浮力将在向上方向上起作用，由此产生部分或完全在钢液上方的漂浮位置。传统的认识是当热电偶或到热稳定室的开口未被取向成最佳接触钢水时，这些传感器的随机下落在一些情况下可产生误差。例如第3,574,598号美国专利案中所公开的侧延伸热电偶或例如第3,463,005号美国专利案所公开的侧开放热稳定室可背对金属，并因此经历由因为漂浮而引起的有限熔融金属接触、部分填充或完全未填充所导致的误差。为了解决这个问题，这些装置的改进通常依赖于与液体熔渣的体积密度和钢液的体积密度有关的装置的体积密度，以便辅助装置下降穿过熔渣到钢中，同时提供朝向所要浸入方向的某一取向。本文中使用的体积密度意指总体密度，包含整个浸入装置内的传感器组件和任何空隙以及对应它浸没的长度的信号电缆。逐渐发展出第9,116,054号美国专利案中所示的每一配置中的多个横截面，以实现优选的取向。也就是说，只要测量头部的稠密部分具有大于7g/cm3的表观密度(确保测量元件的浸入需要)，总体积密度就可小于7g/cm3。由于钢液的密度是固体钢的约90％，所以需要感测元件的无大空隙截面的前部来提供此取向。因此，测量元件被定位在距离传感器的前部表面一定距离处。然而，感测元件的确切位置是在前部表面处，这有利于最长时间地暴露于待测量的钢。另外，有时，当取向是正确的时候，也就是说，当将温度传感器放在金属中时，并且在用液体金属填充的热稳定室的情况下，有可能没有获得精确且可靠的测量值。第5,033,320号美国专利案描述冷却室的质量与凝固速率的必需关系以获得精确的热稳定信息。尽管可在相对较短的时间内检测到浴温，但是凝固金属需要更长时间以达到融合释放的潜热和冷却质量的排热之间的稳定的热平衡，并因此获得液态高原期。根据对稳定液态高原期的温度的检测，可对碳含量进行精确估计。从落入式传感器释放开始，拖尾信号电缆连续燃烧。有可能损坏拖尾信号电缆，从而在获得具有更长持续时间的液态高原期之前前进到故障状态，例如经历高浴温的故障状态，并因此无法获得所要测量值。这在本领域中并不新鲜。在先前装置中已经采用各种隔离性和保护性策略以通过用具有耐火材料的管或纸板包围离开测量头部的信号电缆的一部分来延迟信号电缆的毁坏，例如在第3,374,122号美国专利案中。第4,881,824号美国专利案提出当测量头部在它背对浸入端的端部上具有可调整的低密度管状浮标，且引导信号电缆穿过此管时，此类布置提供对信号电缆的充分保护以获得所要测量值。同时，低密度材料还充当平衡力，从而将测量头部取向成并将它稳定在面朝下的位置。尽管浮标应该将传感器元件中的测量装置取向成向下位置，但是这仅在单密度流体中如此。在通常的炼钢容器中，其中熔渣通常具有约3g/cm3的密度，并且钢通常具有接近7g/cm3的密度，装备有浮标的装置的总体体积密度比钢液的体积密度小得多，但比熔渣的体积密度大。任何额外的易浮材料可将传感器取向在第一密度较低的液体层内，但是浮标的数量将不会迫使具有较低密度的测量头部将其自身浸没在第二密度较高的液体下方。一些常规的落入式装置包含后部填充的凝固室(即，热稳定样品室的开口与浸入端相反)，例如第201041556号中国专利案的装置(图2中示出)。室2'由树脂砂构成，并经轴向定位。然而，因为室2'含有与它的内壁接触的熔融金属，并且它的外壁直接暴露于熔槽，所以室2'具有冷却已经进入入口11'的金属的低效热容量。在样品室2'未完全隔热的情况下，熔融金属槽可充当热泵，由此加热室2'中的凝固质量块的液相并产生液态测量误差，所述液态测量误差的数目和量值在熔融金属过热增加时增加。在常规的感测中，通过在采样时的熔融金属的温度和在它的凝固期间检测到的热稳定温度之间的差异确定过热。因此，当样品室2'的大部分存在于主测量头部1'的外部且与熔融金属槽成热连通时，如图2的装置中所示，它经受了来自熔融金属槽的直接加热，因此降低了样品室2'的材料的冷却能力。并且，信号电缆6的出口通过金属环5'而被固定到测量头部1，但是在它的横向移动中不受限，使得样品室2'在某些取向上可能会被破坏。在一些常规的落入式探头中，凝固或样品室流入/入口开口通常受限，且被在室内容物的凝固开始之前冷却入口开口的冷却质量块包围，因此将热有可能从较热的周围液体金属流出与延迟冷却或(在最差的情况下)再加热二相凝固质量块的其余液体分开。对落入式测量探头的递增改进已经去除了多个预期的故障模式。然而，当所要测量的时间发生在转炉过程结束时的时候，这些技术中的多个仅适用于落入式装置。这是不利的，因为在过程结束之前，即在吹塑过程期间，最需要测量温度和碳含量。此时可基于对吹塑温度和碳含量的了解，实现过程的调整。在中间测量时间，也就是在吹塑期间，存在许多条件，这增加了落入式传本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种落入式探头，其用于通过熔融金属的样品的热分析确定相位改变，所述落入式探头包括：测量头部，其包含为浸入端的第一端和具有端面的相对的第二端；以及样品室，其被布置在所述测量头部内，与所述样品室连通的开口在所述测量头部的所述第二端的所述端面中形成，所述开口不含任何限制，所述样品室包含第一热电偶，所述第一热电偶具有密封在壁内的第一热电偶接合部，所述壁具有均匀的内部几何结构，其中，所述样品室的内径D与延伸于所述开口和所述第一热电偶接合部之间的长度H的比率D/H在0.1和1.2之间。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.01.21 US 62/105,882;2015.11.16 US 14/942,1801.一种落入式探头，其用于通过熔融金属的样品的热分析确定相位改变，所述落入式探头包括：测量头部，其包含为浸入端的第一端和具有端面的相对的第二端；以及样品室，其被布置在所述测量头部内，与所述样品室连通的开口在所述测量头部的所述第二端的所述端面中形成，所述开口不含任何限制，所述样品室包含第一热电偶，所述第一热电偶具有密封在壁内的第一热电偶接合部，所述壁具有均匀的内部几何结构，其中，所述样品室的内径D与延伸于所述开口和所述第一热电偶接合部之间的长度H的比率D/H在0.1和1.2之间。2.根据权利要求1所述的落入式探头，其中所述比率D/H是0.3。3.根据权利要求1所述的落入式探头，其中，当所述样品室用所述熔融金属的样品填充时，容纳在所述样品室中的所述金属的质量与所...

【专利技术属性】
技术研发人员：保罗·A·特纳，哈利·G·小克劳斯，
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