[发明专利]一种连续测量熔融金属温度的方法

说明书

技术领域

本发明属于计量检测技术领域，特别涉及一种连续测量熔融金属温度的方法。 

背景技术

在对熔融金属温度进行连续实时测量，对于准确把握熔融金属的温度变化，及时调整冶炼工艺，精准控制冶炼过程具有重要意义。例如，钢包精炼以及中间包浇注等。 

目前，对熔融金属温度进行连续测量的主要方法有： 

（1）黑体空腔法：将测温管体插入熔融金属中，测温管体发出的辐射波被红外线探测器接受，并转换成熔融金属的温度；

（2）光学成像法：将测温管体插入熔融金属中，然后利用光学系统收集测温管底部的热辐射，并转化成熔融金属的温度；

（3）中间包塞棒法：将测温元件置于连铸中间包塞棒空腔中，通过测温元件测量熔融金属的温度。

上述各测量方法虽然可以实现熔融金属温度的连续测量，但均要借助于测温管或保护套管才能得以实现。而使用测温管时，由于冶金行业的冶炼特点，其在冶金容器上的布置及测量会给生产过程和冶炼工艺带来诸多不便。另外，无论是黑体空腔法，还是光学成像法，均要通过相关参数的转换才能计算出熔融金属的温度，加之高温下测温管材料挥发出的物质会污染管内的光路，严重影响测量值的准确性。特别是，由于测温管不但与熔融金属接触，同时还会与熔渣接触，因此，会大幅度影响其使用寿命，增加使用成本。至于中间包塞棒法，由于其测量领域的局限性以及对塞棒制作过程的特别要求，而不能广泛应用。 

为了解决熔融金属温度连续测量中存在的上述问题，需要进一步开发廉价、容易实现，且不会对冶金过程和冶炼工艺带来不利影响的新方法。发明专利98227343.6发明了一种用于炼钢炉内钢水连续测温的热电偶。以两根金属陶瓷棒作为热电偶的正负极，并将其埋设于钢包内衬中，或直接插入钢水中，以实现钢水温度的连续测量。但是，由于下述原因，上述发明的发明内容是难以实现的： 

（1）对于任何一种热电偶，由两根不同成分的导体两端接合成回路时，就会在回路内产生热电流。如果热电偶的工作端与参比端存在有温度差时，就会产生热电势。产生的电动势与工作端温度必须存在明确的对应关系，且以线性为最佳。而上述发明中所用的热电偶材料分别为二硼化锆+钼以及二硼化锆+钨。其各温度下所产生的电动势与工作端温度尚没有公认的可广泛应用的对应关系；

（2）二硼化锆+钼以及二硼化锆+钨材质坚硬，不易烧结和制备，不易于与补偿导线连接；

（3）当埋入钢包内衬时，由于包衬耐火材料不导电，两电极材料间不能形成回路，因此，不能实现对钢水的连续测量。

因此，开发和研究廉价且易于操作的高精度连续测量熔融金属温度的方法仍然是相关科学工作者研究重点之一。 

发明内容

本发明连续测量熔融金属温度的方法能够在廉价且易于操作的基础上，能够高精度连续测量熔融金属的温度。本发明的测量显示装置主要由埋设于耐火材料且端头裸露于外面的两根铂铑导线的测温元件和实时显示熔融金属温度的显示仪以及连接测温元件和温度显示仪的补偿导线三部分构成。为实现熔融金属温度的连续测量，本发明将上述测温元件安装于盛放熔融金属容器的侧壁或底部的耐火材料内衬中，并使裸露的两根铂铑导线与熔融金属构成热电偶回路，从而可以通过测量在热电偶回路中产生的热电势精确获得熔融金属的温度。 

所述的测温元件包括两根铂铑导线和埋设导线的耐火材料。铂铑导线可以为铂铑10-铂或铂铑30-铂铑6。当测量温度在1000~1300℃时，可使用单铂铑导线（铂铑10-铂），测量温度在1200~1800℃时使用双铂铑导线（铂铑30-铂铑6），以确保铂铑热导体的使用寿命。埋设铂铑导线的耐火材料可以为氧化镁、三氧化二铝、二氧化硅、氧化钙、碳化硅、碳化硼、碳化硅以及氮化硼中的一种或二种以上的混合物及其化合物。埋设方法可以通过压力成形，亦可以通过浇注成型。成型后，在105~200℃的温度下干燥24h以脱除其中的水分。 

本发明的效果如下： 

（1）测量结果准确；由于两根铂铑导线是通过熔融金属接合而形成回路的，不受其他因素影响，因此，测量的熔融金属温度真实、准确、可靠。另外，利用铂铑导线构成的热电偶的测温精度在0~1800℃的范围内，<±0.5%，因此，测量精度高；

（2）测量费用低：虽然本发明使用铂铑导线制备测温元件，但由于测温元件可以反复连续使用，因此，其测量费用要远远低于目前的其他测量方法；