钢水温度连续测量方法和测温管技术

本发明专利技术公开了一种对钢水温度进行连续测量的方法，包括步骤：提供一个测温管，该测温管是复合管，内外套管均是一端开口，一端封闭；将所述测温管的封闭端插入钢水中，插入的长度与所述测温管的内径之比等于或大于１５，与所述测温管的外径之比大于３；将所述测温管的另一端与测温仪相连；通过所述测温仪对所述测温管插入钢水中的内套管端部发出的热辐射进行分析，从而计算出钢水的温度。此外，本发明专利技术还公开了用于实施该方法的测温管。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种对钢水的温度进行连续测量的测温方法和测温管。在冶金生产中，需要对钢水的温度进行连续的测量。炼钢的过程实质上就是控制温度和成分的过程，实现对钢水温度的连续测量对提高钢铁绳查效率、降低能耗、提高质量有重要意义。通常采用的测量的方式为接触式。按照这种方式，将铂铑热电偶放置于保护管中，然后插入到钢水中，实现对钢水温度的连续测量。但是，由于钢渣的侵蚀，保护管的寿命有限，并且铂铑热电偶价格昂贵，致使测温成本过高，难以为企业所接受。US 3,432,522公开了一种所谓采用黑体空腔方法实现对钢水温度进行连续测量的装置。该专利所公开的测温方法是将测温管插入熔融金属液体中感知温度，测温管发出的辐射被红外探测仪接收，从而得到熔融金属的温度。然而，该专利的技术方案具有以下不足。首先，黑体空腔是一个特定的物理概念和物理模型，它能够产生一个稳定的、近似理想黑体的光谱辐射。一个空腔的辐射特性是与其腔体结构、材料和等温性能等因素密切相关的，并不是任何一个空腔均可称为黑体空腔。在该专利的技术方案中，没有具体描述测温管的具体结构，也没有对测温管插入熔融金属中的深度作出限定，并且测温管的陶瓷部分是否浸入到熔融金属液面以下也没有要求，所以，这里的测量管事实上并不构成黑体空腔，这样，测量结果将产生明显的误差。此外，在该专利中，作为感温元件的测温管的端部采用的石墨材料在钢水高温环境中有较强的挥发性，挥发的气体会严重污染光路，严重影响温度测量值的准确性。本专利技术的目的在于，提供一种以较低的成本、较高的精度对钢水的温度进行连续测量的方法和测温管。为实现上述目的，本专利技术采用以下的方法实现对钢水温度的连续测量提供一个测温管，该测温管是复合管，内外套管均是一端开口，一端封闭；将所述测温管的封闭端插入钢水中，插入的长度与所述测温管的内径之比等于或大于15，与所述测温管的外径之比大于3；将所述测温管的另一端与测温仪相连；通过所述测温仪对所述测温管插入钢水中的内套管端部发出的热辐射进行分析，从而计算出钢水的温度。为实施上述方法，本专利技术提出了这样的测温管其一端适合于插入钢水中以感知温度，另一端适合于与测温仪相连，所述测温管为复合管，内外套管均是一端开口，一端封闭，封闭端插入钢水中，插入的长度与所述测温管的内径之比等于或大于15，与所述测温管的外径之比大于3。根据传热分析和黑体空腔理论研究，按照本专利技术的技术方案，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，能够实现稳定的黑体空腔辐射。从而，能够以较低的成本和较高的精度实现对钢水温度的连续测量。以下结合附图对本专利技术的实施方式进行详细的描述。附图说明图1为按照本专利技术的方法实现对钢水的温度进行连续测量的装置的示意图；图2为根据本专利技术的测温管是示意图。如图1所示，用于实现根据本专利技术的对钢水的温度进行连续测量的方法的装置包括测温管6、测温探头4、光导纤维3、信号处理器1和计算机2。在对钢水的温度进行测量时，将测温管6固定在支持端盖5上，从而插入钢水7之中。测温管6的上部固定一具有锥度的连接管，可与经过专门设计的具有相同锥度的测温探头4配合连接，以方便更换和保证连接定位。考虑到插入钢水的黑体空腔传感器腔体必须满足耐高温、耐钢液冲刷、抗热震和稳定、真确等性能要求，测温管6为复合套管，如图2所示。内外套管8、9均是一端开口，一端封闭，封闭端插入钢水7中，开口端与测温探头4的连接管10相连。内套管8最好由耐高温和结构特性稳定的材料例如Al2O3构成，其内径例如可取为20mm。内套管8具有气密性好、在高温下蒸发物少的特点，保证了黑体空腔内光路的清洁和测温的稳定性。外套管9最好由耐高温、耐渣侵、耐氧化、耐钢水冲刷的材料例如Al2O3、C或Al2O3、C、Zr构成，其外径例如可取为80mm。此外，外套管9最好在渣线处较粗，测温端较细。以提高动态感温性能。另外，外套管9上最好涂有防氧化涂层，其上还可以有一段金属保护套管，以提高其强度。下面简要描述对钢水的温度进行测量的过程。首先，将测温管6插入到钢水7中，插入的长度与测温管的内套管的内径之比等于或大于15，与测温管的外套管的外径之比大于3。测温管6内形成黑体空腔，发出红外辐射。用红外测温探头4接收红外辐射。接收的信号经光导纤维3传送至信号处理器1和计算机2，由计算机根据在线黑体空腔理论计算腔体有效发射率进而确定钢水的温度。红外测温探头4的结构，以及如何根据接收到的红外辐射信号计算钢水的温度均为现有技术，为方便起见，在此不再详述。实验结果显示，测温误差小于±3℃。需要指出的是，上述实施方式不应理解为对本专利技术保护范围的限制。本专利技术的关键是，测温管为复合管，在对钢水温度进行测量时，测温管插入钢水内的长度与测温管的内径及外径之比满足上述要求。在不脱离本专利技术精神的情况下，对本专利技术作出的任何形式的改变均应落入本专利技术的保护范围之内。权利要求1.一种对钢水温度进行连续测量的方法，包括步骤提供一个测温管，该测温管是复合管，内外套管均是一端开口，一端封闭；将所述测温管的封闭端插入钢水中，插入的长度与所述测温管的内径之比等于或大于15，与所述测温管的外径之比大于3；将所述测温管的另一端与测温仪相连；通过所述测温仪对所述测温管插入钢水中的内套管端部发出的热辐射进行分析，从而计算出钢水的温度。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述测温管与所述测温仪的探头采用具有锥度的连接管配合连接。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述内套管由耐高温和结构特性稳定的材料构成。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述内套管由Al2O3构成。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述外套管由耐高温、耐渣侵、耐氧化、耐钢水冲刷的材料构成。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述外套管在渣线处较粗，测温端较细。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述外套管涂有防氧化涂层。8.一种对钢水温度进行连续测量的测温管，其一端适合于插入钢水中以感知温度，另一端适合于与测温仪相连，其特征在于，所述测温管为复合管，内外套管均是一端开口，一端封闭，封闭端插入钢水中，插入的长度与所述测温管的内径之比等于或大于15，与所述测温管的外径之比大于3。9.根据权利要求8所述的测温管，其特征在于，所述内套管由耐高温和结构特性稳定的材料构成。10.根据权利要求9所述的测温管，其特征在于，所述内套管由Al2O3构成。11.根据权利要求8所述的测温管，其特征在于，所述外套管由耐高温、耐渣侵、耐氧化、耐钢水冲刷的材料构成。12.根据权利要求8所述的测温管，其特征在于，所述外套管在渣线处较粗，测温端较细。13.根据权利要求8所述的测温管，其特征在于，所述外套管涂有防氧化涂层。全文摘要本专利技术公开了一种对钢水温度进行连续测量的方法,包括步骤:提供一个测温管,该测温管是复合管,内外套管均是一端开口,一端封闭;将所述测温管的封闭端插入钢水中,插入的长度与所述测温管的内径之比等于或大于15,与所述测温管的外径之比大于3;将所述测温管的另一端与测温仪相连;通过所述测温仪对所述测温管插入钢水中的内套管端部发出的热辐射进行分析,从而计算出钢水的温度。此外,本专利技术还公开了用于实施该方法的测温管。文档编号本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种对钢水温度进行连续测量的方法，包括步骤： 提供一个测温管，该测温管是复合管，内外套管均是一端开口，一端封闭； 将所述测温管的封闭端插入钢水中，插入的长度与所述测温管的内径之比等于或大于１５，与所述测温管的外径之比大于３； 将所述测温管的另一端与测温仪相连； 通过所述测温仪对所述测温管插入钢水中的内套管端部发出的热辐射进行分析，从而计算出钢水的温度。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：谢植，陈儒军，孟红记，
申请(专利权)人：东北大学，沈阳市泰合仪表有限公司，
类型：发明
国别省市：89[中国|沈阳]