用于在熔融的金屬或爐渣中進(jìn)行測量的測量探針的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于在熔融的金屬或爐渣中進(jìn)行測量的測量探針，所述測量探針具有包括浸入端和后端的測量頭，在浸入端設(shè)置有至少一個電化學(xué)傳感器、一個熱電偶和所述電化學(xué)傳感器的一個熔池接觸部，其特征在于：一個熱電偶和一個電化學(xué)傳感器均從浸入端伸出并彼此相鄰，熔池接觸部由金屬條帶制成，所述金屬條帶以適當(dāng)?shù)姆绞絿@熱電偶和電化學(xué)傳感器設(shè)置并且設(shè)置在熱電偶與電化學(xué)傳感器之間，從而形成兩個室，所述兩個室在浸入端開口，熱電偶設(shè)置在一個室中，電化學(xué)傳感器設(shè)置在另一個室中，熱電偶和電化學(xué)傳感器均利用固定材料固定。
【專利說明】用于在熔融的金屬或爐渣中進(jìn)行測量的測量探針
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于在熔融的金屬或爐渣中進(jìn)行測量的測量探針，所述測量探針具有包括浸入端和后端的測量頭，在浸入端設(shè)置有至少一個電化學(xué)傳感器、一個熱電偶以及電化學(xué)傳感器的一個熔池接觸部。
【背景技術(shù)】
[0002]可以從例如DE102005060492B3獲知這種類型的測量探針。該文獻(xiàn)公開用于(位于測量頭的浸入端的)樣品室的多個測量探針和進(jìn)料口，其中，各個傳感器均包括接觸元件，接觸元件位于測量頭的背離浸入端的一側(cè)。用水泥將傳感器固定在測量頭內(nèi)部?？梢詮腄E102005060493B3獲知類似的測量探針。除了設(shè)置有樣品室中的多個傳感器和進(jìn)料口之夕卜，這里公開的測量頭的浸入側(cè)還設(shè)置有熔池接觸部。另外，可以從DE102010024282A1獲知類似的取樣器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是改進(jìn)已知的測量探針。
[0004]利用獨(dú)立權(quán)利要求的技術(shù)方案來實現(xiàn)上述目的。從屬權(quán)利要求中指定了有利的改進(jìn)。
[0005]使得一個熱電偶和一個電化學(xué)傳感器均從浸入端伸出并彼此相鄰，提供由金屬條帶制成熔池接觸部，所述金屬條帶以適當(dāng)?shù)姆绞絿@所述熱電偶和所述電化學(xué)傳感器設(shè)置并且設(shè)置在所述熱電偶與所述電化學(xué)傳感器之間，從而形成兩個室，所述兩個室在所述浸入端開口，所述熱電偶設(shè)置在一個室中，所述電化學(xué)傳感器設(shè)置在另一個室中，所述熱電偶和所述電化學(xué)傳感器均利用固定材料固定。這樣，可以最佳地固定傳感器并適用于特定的傳感器類型，由此提高了測量精度。在本文中，應(yīng)該將彼此相鄰的布置方式理解為:熱電偶和電化學(xué)傳感器設(shè)置成彼此相鄰并且彼此基本平行，使得熱電偶和電化學(xué)傳感器之間沒有直接地設(shè)置其它傳感器。電化學(xué)傳感器尤其可以是基于固體電解質(zhì)的氧傳感器。熔池接觸部設(shè)置成大致平行于熱電偶和電化學(xué)傳感器的縱軸線，從而熔池接觸部圍繞熱電偶和電化學(xué)傳感器的側(cè)面并設(shè)置成大致平行于測量頭中的這些器件。因此，當(dāng)沿測量探針的浸入方向看去時，上述兩個部件(熱電偶和電化學(xué)傳感器)周圍形成閉合線，另外，上述閉合線將如此形成的表面完全分開，從而形成兩個大致相等的表面，其中分別設(shè)置熱電偶和/或電化學(xué)傳感器。如此形成的兩個室被位于側(cè)部而不位于浸入端以及背對浸入端的相反側(cè)的熔池接觸部封閉。
[0006]優(yōu)選地，用于所述熱電偶的固定材料與用于所述電化學(xué)傳感器的固定材料不同。這樣，固定材料可以針對所固定的部件實現(xiàn)特定的適應(yīng)性和最佳性能。具體地說，用于熱電偶的固定材料可以由公知的耐火水泥形成，用于電化學(xué)傳感器的固定材料可以由公知的鑄造用砂或型砂形成。在這種類型的布置方式中，一方面，耐火水泥最佳地保護(hù)熱電偶的冷焊點(diǎn)，而可透氣的鑄造用砂或型砂最適用于熔池接觸部與電化學(xué)傳感器的相互作用并將所產(chǎn)生的氣體排出。另外，可以在用于電化學(xué)傳感器的室中的如下位置設(shè)置耐火水泥層(具體地說，耐火水泥層的厚度大約為0.5cm):在背對浸入側(cè)的一側(cè)，在鑄造用砂或型砂下方，也就是大致在傳感器的腳部；這樣，可以使傳感器固定得更牢固。
[0007]優(yōu)選地，所述測量探針的特征在于:由所述熔池接觸部形成的室包括位于背對所述浸入端的一側(cè)的優(yōu)選共用的連接器元件，所述連接器元件具有用于熱電偶的電連接器、用于電化學(xué)傳感器的電連接器和用于熔池接觸部本身的電連接器。將這方面而言，連接器元件是接觸部位(contact site)，其用于將傳感器和/或熔池接觸部的電連接器連接到信號纜線，以便進(jìn)一步傳輸。從連接器元件伸出的連接器可以設(shè)計成插入式觸頭。優(yōu)選地，將室和連接器元件設(shè)計成統(tǒng)一的自支撐型的組件。這樣，允許由熱電偶、電化學(xué)傳感器和熔池接觸部構(gòu)成的傳感器單元能夠在不產(chǎn)生相關(guān)問題的情況下以簡單的方式分開地制造，然后將該組件插入測量探針的測量頭中。為此，優(yōu)選地利用連接器元件的插入式觸頭來實現(xiàn)電連接。
[0008]有利的是，測量頭上還可以設(shè)置有樣品室，使得樣品室的進(jìn)料道的進(jìn)料口從測量頭的浸入端伸出。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]下面基于附圖對本發(fā)明的示例性實施例做出更詳細(xì)的說明。在附圖中，
[0010]圖1a至Ic示出由熱電偶、電化學(xué)傳感器、熔池接觸部和連接器元件構(gòu)成的組件的多種視圖；
[0011]圖2示出具有所述組件的測量探針的縱剖圖；以及
[0012]圖3示出測量頭的示意圖。
【具體實施方式】
[0013]組件I包括熱電偶3以及用作電化學(xué)傳感器的氧傳感器2。氧傳感器2和熱電偶3的縱軸線定向成彼此大致平行。氧傳感器2和熱電偶3被與它們的縱軸線大致平行的熔池接觸部4包圍，從而熔池接觸部4將氧傳感器2和熱電偶3包圍在一起并在它們之間形成邊界層5，由此為傳感器2和熱電偶3各自形成一個室。在本文中，在組件I的浸入側(cè)，熱電偶3和氧傳感器2的末端從各自的室伸出。在背對浸入側(cè)的相反側(cè)，與熔池接觸部4相鄰地設(shè)置有連接器元件6，從而朝向連接器元件6的背對浸入端的一端設(shè)置用于氧傳感器2的連接器觸頭7、用于熔池接觸部4的連接器觸頭8以及用于熱電偶3的連接器觸頭9。需要用連接器觸頭7、8、9來進(jìn)一步傳輸電信號。
[0014]在熔池接觸部4與氧傳感器2之間設(shè)置有用于將氧傳感器2固定在組件I中的鑄造用砂或型砂10。熱電偶3利用耐火水泥11固定在組件I中。耐火水泥11設(shè)置在熔池觸點(diǎn)4與熱電偶3之間。
[0015]圖1a示出組件I的側(cè)視圖，從圖中可以看到從浸入端伸出的傳感器2、3和位于背對浸入端的一端處的連接器觸頭7、8、9。圖1b示出組件I的透視圖，圖1c示出從浸入端看去時的俯視圖?？梢苑珠_地制造這種類型的組件I。這意味著熱電偶3、氧傳感器2和熔池接觸部4可以相對于彼此定位在所需要的方位上，并可以使用水泥11和/或鑄造用砂10來相對于彼此固定。這種布置方式的后端受容納連接器觸頭7、8、9的連接器元件6限制?？梢缘统杀镜刂圃爝@種類型的組件1，然后將該組件插入測量探針的相應(yīng)的凹口中。在圖2中以示例性的方式示出了這種類型的測量探針。除了示出組件I之外，圖2還示出了樣品室13，樣品室13設(shè)置在由鑄造用砂形成的測量頭12上。樣品室13包括進(jìn)料管14，進(jìn)料管14由石英玻璃制成，進(jìn)料管14的進(jìn)料口從測量頭12的浸入端伸出。進(jìn)料管14的進(jìn)料口以及組件I的熱電偶3和氧傳感器2被常規(guī)的保護(hù)帽15覆蓋；在熔融的鋼水中使用測量探針期間，保護(hù)帽15熔化和/或溶解，從而允許進(jìn)行測量或取樣。測量頭12的整個浸入端被爐渣帽16包圍；爐渣帽16也是已知的，用于在運(yùn)輸過程中以及在受推動而穿過熔融的鋼水上的爐渣層時保護(hù)測量頭不受破壞。
[0016]測量頭12利用耐火粘合劑18固定在支撐管17中，支撐管17由紙板制成。在所示實例中，支撐管17內(nèi)側(cè)設(shè)置有由紙板制成的固定管19，固定管19內(nèi)側(cè)設(shè)置有另一個取樣器。所述取樣器包括:進(jìn)料口，其沿橫向受引導(dǎo)而穿透支撐管17 ;以及進(jìn)料道20，其由石英玻璃制成。利用紙帽21封閉進(jìn)料道20的外側(cè)，紙帽21在支撐管伸入爐渣層中時溶解。然后，爐渣進(jìn)入預(yù)備室22中，隨后進(jìn)入設(shè)置在預(yù)備室上方的爐渣樣品室23中。預(yù)備室22和爐渣樣品室23的所有側(cè)部均被金屬壁包圍。爐渣樣品室23中的進(jìn)料口 24設(shè)置在中心位置。出于固定的目的，可以在預(yù)備室22與測量頭12的后側(cè)之間設(shè)置螺旋彈簧25，當(dāng)沿浸入方向看去時，測量頭12設(shè)置在螺旋彈簧25的上游。利用另一個紙板管26固定爐渣樣品室23的背對浸入端的端部。在支撐管17的外周設(shè)置由金屬制成的所謂的防飛濺保護(hù)層27。防飛濺保護(hù)層27用于防止發(fā)生如下情況:一旦支撐管17浸入爐渣層和/或熔融的鋼水中，紙板就立即燃燒和/或溶解而釋放出可能妨礙測量和/或取樣過程的氣體和干擾性顆粒。
[0017]圖3示出測量頭12的組裝過程。測量頭12最初分為兩部分12a和12b并被鑄造用砂壓緊。測量頭12具有用于容納樣品室13和組件I的相應(yīng)的凹口。把組件I和樣品室13插入所述凹口中，然后通過附接第二部分12b來完成測量頭。利用螺釘28將測量頭12的兩部分12a和12b彼此固定。然后，組裝支撐管和之前設(shè)置在支撐管上的部分(例如，爐渣樣品室23及其預(yù)備室22)。使螺旋彈簧25借助鋼板29固定到測量頭12的背對浸入端的一側(cè)，鋼板29將測量頭相對于爐渣樣品室23的預(yù)備室22封閉。
【權(quán)利要求】
1.一種用于在熔融的金屬或爐渣中進(jìn)行測量的測量探針，所述測量探針具有包括浸入端和后端的測量頭，在所述浸入端設(shè)置有至少一個電化學(xué)傳感器、一個熱電偶和所述電化學(xué)傳感器的一個熔池接觸部，其特征在于: 一個熱電偶和一個電化學(xué)傳感器均從所述浸入端伸出并彼此相鄰，所述熔池接觸部由金屬條帶制成，所述金屬條帶以適當(dāng)?shù)姆绞絿@所述熱電偶和所述電化學(xué)傳感器設(shè)置并且設(shè)置在所述熱電偶與所述電化學(xué)傳感器之間，從而形成兩個室，所述兩個室在所述浸入端開口，所述熱電偶設(shè)置在一個室中，所述電化學(xué)傳感器設(shè)置在另一個室中，所述熱電偶和所述電化學(xué)傳感器均利用固定材料固定。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量探針，其特征在于: 用于所述熱電偶的固定材料與用于所述電化學(xué)傳感器的固定材料不同。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的測量探針，其特征在于: 用于所述熱電偶的固定材料是耐火水泥，用于所述電化學(xué)傳感器的固定材料是鑄造用砂。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的測量探針，其特征在于: 穿透所述熔池接觸部形成的室包括位于背對所述浸入端的一側(cè)的優(yōu)選共用的連接器元件，所述連接器元件具有用于所述熱電偶的電連接器、用于所述電化學(xué)傳感器的電連接器和用于所述熔池接觸部的電連接器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的測量探針，其特征在于: 所述室和所述連接器元件形成自支撐型的組件。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的測量探針，其特征在于: 所述測量頭上還設(shè)置有樣品室，所述樣品室的進(jìn)料道的進(jìn)料口從所述測量頭的浸入端伸出。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的測量探針，其特征在于: 所述測量頭上還設(shè)置有樣品室，所述樣品室的進(jìn)料道的進(jìn)料口從所述測量頭的浸入端伸出。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的測量探針，其特征在于: 所述測量頭上還設(shè)置有樣品室，所述樣品室的進(jìn)料道的進(jìn)料口從所述測量頭的浸入端伸出。
【文檔編號】G01N27/411GK103954375SQ201310530661
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2013年10月31日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月31日
【發(fā)明者】德里·拜恩斯 申請人:賀利氏電子耐特國際股份公司