[发明专利]一种在线实时监测钢液温度的方法和装置

说明书

技术领域

本发明属于真空感应熔炼炉技术领域，具体涉及一种在线实时监测钢液温度的方法和装置。

背景技术

在冶金行业里，真空感应熔炼是首选的熔炼技术之一，真空感应熔炼是一种在真空条件下利用电磁感应加热原理来熔炼合金的工艺方法。其基本工艺过程是：将配好的元素、合金等按照配方的比例和重量置于中频感应炉中；抽真空，然后大功率送电，使炉料迅速融化，减少易挥发金属的大量挥发，保证合金的实际成分；待炉料全部熔化后，用大功率电磁搅拌少许时间，以保证合金成分均匀。如果需要浇铸，当钢液温度到达要求温度时，将钢液按一定速度倒入中间包，钢液顺着中间包流到一定速度转动的冷却铜辊表面，形成的合金带即为所需的产品。

熔炼合金过程中，温度控制是相关处理工艺的关键控制点，钢液的温度直接影响到合金的性能。要保证合金的实际成分与理论基本无差异、使合金成分均匀，同时满足浇铸时所需的温度，都需要实时控制温度。而且精确控制温度能够有效降低系统能耗，提高经济性。

目前，在钢液测温领域研究和开发的测温方法有：倒炉测温，副枪测温，热电偶连续测温，红外连续测温，黑体空腔辐射测温，浸入式光纤连续测温。但目前已投入工业应用、技术上比较成熟的连续测温装置只有两种类型，即热电偶连续测温装置和红外连续测温装置。

沈阳广泰真空设备有限公司报道了一种真空感应熔炼炉动态浇注室的测温装置(CN 205599886 U)，经过联轴器、连接轴和夹持装置，带动铠装钨铼热电偶翻转动作，实现钢包内钢液测温，此测温装置采用传统接触式方式，热电偶整个过程都必须浸没在钢液中，热电偶使用寿命很短，而且长时间工作会与钢液反应，改变钢液成分，同时通过摆动气缸将动力引入真空浇注室，增加了能耗，操作复杂，部件容易损坏。

爱发科中北真空有限公司报道了一种钢液测温机构(CN 202786326U)，提供了一种能够实现半连续式的测温机构，其热电偶可快速更换。然而对于需要长时间熔炼或保温的情况，该测温机构提供的热电偶数量无法满足需求；对于需要连续测温的情况，该测温机构因更换热电偶会影响测温；另外，热电偶需要经常更换，寿命较短。

新疆八一钢铁股份有限公司报道了一种连续测温探头空气装置(CN 205037976U)，提供了一种连续测温探头空气冷却装置，通过不间断通气冷却测温探头，使探头内部元器件得到有效保护，延长了探头使用寿命，但是通入了空气的同时，会使钢液的温度加剧下低，增加能耗，同时通入压缩空气也使得钢液中氧含量增加，导致钢液质量变差。

发明人白建忠报道了一种钢水温度快速响应红外测温管(CN 201373774Y)，改进了测温管腔中高温烟气挥发物的排放通道设计及测温管壁变壁厚设计，但此装置只能用于非真空炉中，对于长时间熔炼或保温的真空熔炼炉，烟气不断产生，无法达到消散烟气的目的，即使开多个排烟孔也无法取得效果。

因此，迫切需要开发一种避免烟雾干扰，能够实时、连续、准确的监测钢液温度，钢水质量得到有效保证，且使用过程无需更换易耗品和寿命较长的在线监测装置。

发明内容

针对上述技术现状，本发明旨在提供了一种在线实时监测钢液温度的方法和装置，该装置具有在线监测精度高、连续实时监测、自动化程度高、使用寿命长等优点。

为了实现上述技术目标，本发明所采用的技术方案如下：

一种在线实时监测钢液温度的装置，包括一端插入钢液的测温导管，与测温导管另一端相连的测温仪，通过测温导管上端进气口相连的通气管，驱动测温导管的驱动装置，与驱动装置连接的信号处理装置。

本发明装置除信号处理装置外均处于有浓烟的真空炉内，烟雾干扰严重，利用连续向测温导管通气的方法，使得在熔炼或浇铸过程中红外光束信号能穿过浓烟，反馈给连接测温仪。

优选地，所述的通气管中所通的气体为惰性气体，进一步优选，选用氩气，通气压力为80～100mbar。通气压力太大导致真空炉内压力减小，影响冶炼和浇铸状态；通气压力太小，烟气太浓时不易将保护气管内的烟雾排尽，影响测温光路，以致测试失效。

测温导管在长时间热辐射的作用下，极易老化烧损，导致测温准确率降低，造成测温导管报废。作为优选，所述的测温导管外部套装有冷却管，使用冷却管对测温导管进行降温，延长测温导管的使用寿命。

优选地，所述的冷却管为套装在测温导管外部的盘管，管内冷却介质的压力为0.1～0.5Mpa，冷却介质为水。

进一步优选，所述的冷却管位于测温导管与钢液接触的一端，且距离钢液液面以上10～20mm。