测定由熔体发出的电磁波的方法技术

一种测定从一熔融体（３），尤其是金属熔融体内部发出的电磁波，尤其是可见光波段及邻近的紫外和红外波段的电磁波的方法，其中，通过喷吹气体，在所述熔融体（３）内形成一个充气的空腔（２６），并通过所述的喷吹气体观测从该熔融体（３）发出的电磁波（３１），又通过将所述电磁波经由一个光学系统（２０）馈送到一个探测器（２２）而对其进行测定，从而测定温度和／或化学组成，本方法的特征在于，通过从辐射电磁波（３１）中清除掉与光学系统（２０）的光轴（３８）斜交的和处于从光学系统（２０）的光轴（３８）开始的一限制半径（４１）之外的电磁波（３６、３７、３９、４０），与光学系统（２０）的光轴（３８）斜交的以及从所述空腔（２６）的边缘区域发出的电磁波（３９、３６、３７）均被排除在探测范围之外，这是通过在所述光学系统（２０）的一个波散射装置（４２）比如散射与聚焦透镜系统中将所述电磁波（３６、３７、３９、４０）折离所述光学系统（２０）的光轴（３８）而实现的，从而只有大致平行于所述光学系统（２０）光轴（３８）传播的电磁波才到达一个紧挨所述光学系统（２０）安装的探测器（２２），本方法的特征还／或在于，相对于所述空腔（２６）移动所述光学系统（２０），同时调节其光轴，直到在测量辐射电磁波的过程中所述辐射电磁波的强度产生一最大值。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及到一种测定从一熔融体，尤其是金属熔融体内部发出的电磁波，尤其是可见光波段及邻近的紫外和红外波段的电磁波的方法，其中，通过喷吹气体，在所述熔融体内形成一个充气的空腔，并通过所述的喷吹气体观测从该熔融体发出的电磁波，又通过将所述电磁波经由一个光学系统馈送到一个探测器而对其进行测定，从而测定温度和／或化学组成；本专利技术还涉及到一种实施所述方法的设备。在转炉炼钢中，或者在任何其它的精炼生铁的冶金反应器中，或者在这样的冶金炉中处理别的熔融体时，总是要努力使得能够在正在进行的处理过程中连续不断且迅速地获得熔融体的温度值和／或该熔融体的分析结果，以将处理过程控制得尽可能短，并尽可能地接近所要达到的分析结果指标。尤其需要提高速度，因为化学反应在高速进行，存在不能够适时地干预精炼过程或者处理过程的危险。而工厂中多数情况下的极为恶劣的操作条件都不满足这些目标。在利用冶金反应器(转炉、电炉等)进行的炼钢过程中，在对钢熔融体或任何其它有色金属熔融体(例如铜、镍、铝)进行二次冶金处理时，还需进一步知道每一处理步骤之后熔融体的温度和／或其化学分析。为解决这些问题，已作了一些努力，比如，从转炉火焰的光谱分析，或者从其对特定波长的单色光的吸收效应，来获取有关终结精炼处理的正确时刻的信息。但是，强烈变化的吹炼条件、熔融池铁浆上的起泡渣以及尾气中粉尘的高含量均不利于得到足够精确的池铁浆温度和熔融体分析结果。另外，已有人提出了一种温度测量方法(DE-B-1408873)，即向转炉的耐火炉衬中嵌入密封的温差电偶，该温差电偶伸入转炉内部，当转炉处于工作状态时，它位于待精炼的熔融体的弯液面以下。但是，这种温差电偶的耐久性不够；另外，其测量结果也受对测量装置的必需的强烈冷却的不利影响。另外，我们还知道一种在预定时刻通过浸没于熔融体中的吹管来测定温度的方法。如果应用于转炉炼钢，这种方法是不好的。因为为了测量，必须倾斜转炉，然后再将其复正，这就导致钢熔体多达40℃的温度损失。另外，这种方法还费时，因为，在倾斜转炉之前，首先必须将吹管伸长，在进行完测量之后，又必须将转炉复正，然后--如果需要的话--吹管才能缩回，继续进行吹炼。还有其它的缺点，包括，熔融体内的测量点可能只是随意选取的，因此难有可再现性。还有，不可能精确测定测头的浸没深度，这也导致了难有可再现性。熔融体化学分析的测定本质上更为复杂。为进行化学分析，众所周知，需要通过浸入熔融体的吹管来取样。当利用转炉炼钢时，这种方法必然导致不利之处，因为这种取样同样需要许多时间--同样要倾斜转炉(除非用竖直的副吹管测量法)--样品还必须送到实验室进行分析。转炉炼钢时，众所周知，可通过测量温度和C含量的临界点而进行快速碳分析。但是，用这种方法只能获得C的等效量，当计算实际碳含量时，必须考虑存在于熔融体中的某些伴同元素。而且，我们知道，可以通过副吹管在转炉中进行碳、氧活动性分析、取样和进行温度测量。但是，这种方法也不好，因为所述副吹管装置本身(样品也是)非常费钱，易于发生极高的损耗，并仅仅适用于吹炼处理末尾阶段的液态炉渣。EP-B-0162949公开了一种利用从转炉空间内的炉渣表面发出的光辐射来观测吹炼转炉炼钢中的炉渣形成的方法。该方法中，将所述光光电转换为信号并进行处理，所述信号的变化被作为判断泡沫矿渣的形成的依据。嵌在转炉侧壁中的接收器位于炉渣／熔融池铁浆上方，不适于测量熔融池铁浆的温度和熔融体化学组成。US-A-4830601公开了一种对从吹管火焰的中心部分发出的光进行光谱分析鉴定的方法及设备。其中，通过光谱分析，对燃料和氧化空气的供应进行监测。所述发出的光通过光纤传导装置被传送到一电子测量装置，所述氧化空气和燃料的供应被作为所作的气体分析结果的函数而得到控制。在DE-A-4025909中，公开了一种类似的设备，在提高了操作压强的高温反应器中生产还原性气体时，该设备用来在所述生产过程中测量温度。EP-A-0214483公开了这样的技术，即，通过从顶部向熔融铁浆表面喷吹氧气或者含氧气体来鉴定所述铁浆的化学组成，其中，用一光谱仪探测从所述熔融体表面发出的光线，以测定所述铁浆的化学组成。US-A-4619533和EP-A-0362577公开了本说明书开头所定义类型的方法，其中，在前一案中，系通过一光纤波导管将金属熔融体发出的辐射传送到一探测器。根据EP-A-0362577，将激光聚焦于金属表面以产生等离子体。从该金属表面发出的等离子体光线经由一透镜系统和一光纤波导管而被馈送到一光谱仪进行元素分析。所述透镜系统包括可调透镜。所述透镜如此调整，以使得两条铁谱线的强度比，即原子谱线与离子谱线的强度之比最小。在本说明书开头所定义类型的方法中，即，当探测从熔融体内部发出的电磁波时，为形成充气空腔而进行的气体喷吹最好通过容纳金属熔融体的冶金炉上的炉壁开口进行。所述开口必须低于标准弯液面。在所述冶金炉炉壁开口向熔融体的过渡区域，即，在所述开口的边缘区域，即使开口非常小，也会造成从熔融体发射出的电磁波的反射，这就导致测量值的失真。如果因为气体的吹入而由固化熔融体形成蘑菇形的渣壳--所述渣壳的形状为环绕所述开口整个周边的边缘区域，并凸向熔融体方向的一个半球状凹腔--它尽管对所述开口有保护功能，仍构成一种干扰因素，它不断地变化大小与位置，从而，从所述渣壳表面或从该渣壳与熔融体的过渡区发出的辐射就会使测量结果发生畸变失真。情况已经表明，仅当只有来自熔融体表面的辐射被接收并传送到探测器时，才有可能进行精确的测量。来自所述开口的边缘区域或者来自所述渣壳的反射光线强烈干扰测量值，亦即造成测量值的失真，而这种失真又不能通过任何迹象辨别出来。本专利技术的目的在于避免上述缺点和困难，并提供一种本说明书开头所定义类型的方法，以及一种实施该方法的设备。通过这种方法，可以以简单的方式，几乎没有时间迟延地，特别是，即使在粘稠直到固体炉渣的情况下都能够连续地，测得熔融体(比如，钢、不锈钢、铁合金和有色金属熔融体)中希望测量的值。因为测量过程本身及钢厂运转的恶劣条件而造成的测量值的失真可以可靠地加以防止，即使熔融体中的充气空腔非常小，测量值的失真也可排除。根据本专利技术，上述目的是这样达到的通过从辐射电磁波中清除掉与光学系统的光轴斜交的电磁波和处于从光学系统的光轴开始的一限制半径之外的电磁波，与光学系统的光轴斜交的电磁波及从所述空腔的边缘区域发出的电磁波均被排除在探测范围之外，这是通过在所述光学系统的一个波散射装置比如散射与聚焦透镜系统中将所述电磁波折离所述光学系统的光轴而实现的，从而只有大致平行于所述光学系统的光轴传播的电磁波才到达一个紧挨所述光学系统安装的探测器，上述目的也是／或是这样达到的相对于所述空腔移动所述光学系统，同时调节其光轴，直到在测量辐射电磁波的过程中所述辐射电磁波的强度产生一最大值。根据一最佳实施例，紧随所述波散射装置安装有一个束波装置，比如聚焦透镜或者聚焦透镜系统，从而，通过该束波装置，大致平行于所述光学系统光轴传播的电磁波被聚焦并直接或者通过一光纤波导管被馈送到探测器，但斜交电磁波和在限制半径之外的电磁波不被聚焦。一更佳实施例的特征在于，所述波散射装置和紧随其后的束波装置都在调节其光轴的同时相对于所述空腔移动本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：埃姆斯特·弗里茨，诺伯特·拉玛塞德，
申请(专利权)人：奥地利钢铁联合企业阿尔帕工业设备制造公司，
类型：发明
国别省市：