专利名称：连铸机结晶器钢水液位测量装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属物位测量领域，具体涉及利用放射源测量连铸机结晶器钢水液位的装置。
放射性同位素用于连铸机结晶器钢水液位测量具有准确、可靠的优点。现有的内置式(指放射源安装在结晶器水箱内)射源型钢水液位测量装置(美国专利US5564487)将放射源嵌入结晶器铜管上的穴槽内，或将杆状放射源通过结晶器法兰插入结晶器水箱中，其缺点是这些放射源不带物质屏蔽，操作剂量比较大，尤其是嵌入式的安装困难，操作周期长，很少应用。其改进型是将杆状放射源连同缩小了体积的原用于外置式(指放射源安装在结晶器外)的圆柱形铅容器通过结晶器法兰吊装入结晶器水箱内，这种圆柱形铅容器内还有一个靠边的旋转圆柱体，放射源位于旋转圆柱体的边界处，源开时放射源旋转至圆柱形铅容器的边界处，源关时放射源旋转至圆柱形铅容器的中央位置，对放射源进行全方位的屏蔽。这种方法的缺点是全方位屏蔽的效果较差。现有技术的另一个缺点是放射源大角度照射导至散射辐射水平较高，在圆坯等结晶器上的测量精度较差。
本实用新型的目的是要提供一种内置式射源型连铸机结晶器钢水液位测量装置，其所用放射源带有能有效降低操作者受照水平和消除接受器所受散射γ干扰的屏蔽结构。
本实用新型的目的是这样实现的放射源和屏蔽盒组成源盒，源盒为定向屏蔽结构，即放射源处于源盒的靠近铜管的侧壁内，或处于源盒的靠近铜管一侧的凹槽中，由此加大了源与操作者之间铅、钨或贫铀等屏蔽物质的厚度，降低了γ照射水平，在必要时又限制了射束范围，消除了散射γ的干扰，提高了钢水液位测量的精度。对于结晶器上只需要单向屏蔽的放射源，用侧推式源盒，即源盒从结晶器水箱侧面推入结晶器水箱内的源盒安装盒内，或用竖装式源盒，即源盒通过结晶器法兰装入结晶器水箱内的源盒安装盒内。对于在结晶器上需要全方位屏蔽的放射源，方位可改变的竖装式源盒通过结晶器法兰装入结晶器水箱内的源盒安装盒中，并在结晶器水箱内靠近源盒安装盒处设固定屏蔽块，改变源盒的方向使源盒中的放射源朝向固定屏蔽块时即实现了全方位的屏蔽，在不增加可操作的源盒的重量的条件下，提高了全方位屏蔽的效果。当源盒从结晶器上取下时，源盒装入源盒屏蔽容器内与源盒形状相对应的穴槽中，使放射源受到全方位的有效的屏蔽。
传统的内置式射源型连铸机结晶器钢水液位测量装置用于小断面结晶器时将杆状放射源通过结晶器法兰插入结晶器水箱内，在结晶器上安装放射源或从结晶器上取下放射源时，直接操作无屏蔽的裸源杆，尽管放射源的活度较小，但由于操作距离较近，操作剂量还是比较大的。这种源转移或存放时，一般装入一个直径60mm的铅容器中央，其有效铅屏蔽厚度只有15mm，对铯137源的γ辐射只能减弱4倍，因而环境辐射水平较高。当用于大断面结晶器时，由于大断面结晶器的铜管壁较厚，源与接受器之间的距离较远，源杆的活度较大，传统的改进型内置式射源型连铸机结晶器钢水液位测量装置的圆柱形铅容器受结晶器的有限尺寸以及结晶器法兰密封结构的限制，其外径一般为70mm，而其内外圆柱体的多层结构材料又占去了较大的空间，其全方位屏蔽的有效铅厚度也只有17mm，对铯137源的γ辐射只能减弱4.5倍，这是远远不够的。另外，在结晶器内裸源杆向4π立体角的空间照射，传统的圆柱形铅容器源开时的照射主体角接近2π，当源离结晶器铜管较远，或用于圆坯结晶器时，射到接受器上的与结晶器铜管内钢水液位高低无关的散射γ的贡献较大，即接受器的满位计数率较高，约为空位计数率的二分之一，这意味着散射辐射将使低液位的计数率提高一倍，使90％高液位的计数率提高10倍，由此引起的计数率统计涨落的加大将使低液位和高液位的测量精度分别变差1.4倍和3.3倍。本实用新型的定向屏蔽结构增加了铅的有效厚度，对于Φ70的源盒，铅的有效厚度为58mm，对铯137源发射的γ辐射可以降低470倍。对于圆坯结晶器，本实用新型的限制γ射束的凹槽结构将使接受器的满位计数率降低到空位计数率的二十分之一，从而保证了连铸机结晶器钢水液位的测量精度。通常源盒安装在结晶器内弧，源盒内的定向屏蔽结构对通常在内弧操作的浇钢工和拆、装放射源的操作工起到极好的保护作用。当需要对结晶器铜管内的操作进行保护时，使源盒安装盒内的屏蔽材料朝向铜管一侧，而使放射源处于该屏蔽材料与固定屏蔽块之间，对放射源进行全方位屏蔽。在结晶器检修期间，从结晶器上取下的源盒放入源盒屏蔽容器的穴槽中，降低了环境辐射水平。
本实用新型的具体结构由以下实施例及附图给出
图1a、1b和1c是侧推内置式连铸机结晶器钢水液位测量装置示意图；图2a、2b和2c是竖装内置式连铸机结晶器钢水液位测量装置示意图；图3a、3b和3c是用于圆坯结晶器的侧推内置式钢水液位测量装置示意图。
以下结合附图详细说明依据本实用新型推出的具体装置的细节及工作情况。
本实用新型第一个实施例如
图1a、1b和1c所示。图中结晶器(105)的水箱(107)内弧有源盒安装盒(102)，源盒(101)安装在其中，铯137线状放射源(101a)处于源盒(101)的对着结晶器铜管(108)一侧的内壁中，源盒(101)中的铅屏蔽材料(101b)有58mm厚，对于处于内弧的操作者可以将受照水平降低470倍。源盒(101)的操作把手(101c)上有卡销(101d)，旋转把手(101c)可使卡销(101d)卡入或移出源盒安装盒(102)侧壁上的卡槽，以此实现源盒的快速安装或拆除。在结晶器水箱另一侧(即外弧)有接受器(103)和接受器安装筒(104)，图中的接受器(103)是从结晶器外弧右侧插入结晶器水箱外弧左侧(从源盒所处的内弧看)，接受器内的探测元件(103a)的中心与线源(101a)之间的连线(即射束中心线)离结晶器(105)左侧的铜管壁较近，这种布置有利于避开水口干扰，并使接受器(103)整体地处于结晶器水箱(107)内。源盒(101)和接受器(103)受到法兰(106)和水箱(107)极好地保护和冷却。随着结晶器(105)铜管(108)内的钢水(109)液位(110)的升高或降低，接受器(102)探测到的铯137线源(101a)的γ射线的信号将减少或增加，由此确定连铸机结晶器铜管(108)内钢水液位(110)的高度。在结晶器检修期间，从源盒安装盒(102)取出的源盒(101)装入源盒屏蔽容器(111)的穴槽中。在放射源长期存放或运输期间，可将源盒(101)的把手(101c)取下。源盒屏蔽容器(111)为直径133mm的圆柱体，对存入其中的铯源(101a)有470倍的全方位屏蔽作用。
本实用新型的第二个实施例如图2a、2b和2c所示。外径为70mm的源盒(201)通过结晶器(205)的法兰(206)安装在结晶器水箱(207)内，图中铯137线状源(201a)在源盒(201)侧壁内靠近结晶器(205)的铜管(208)的一侧为源开的位置。在结晶器水箱另一侧有接受器(203)和接受器安装筒(204)，随着结晶器(205)铜管(208)内的钢水(209)的液位(210)的升高或降低，接受器(202)探测到的铯137源(201a)的γ射线的信号将减少或增加，由此确定连铸机结晶器铜管(208)内钢水液位(210)的高度。将源盒(201)旋转180°，线状铯137源即处于源盒(201)的铅屏蔽材料(206)与位于结晶水箱内的固定屏蔽块(212)之间，由此实现对线状铯137源的全方位屏蔽(源盒、固定屏蔽块和周围的结构材料将使任何方向上的屏蔽效果大于470倍)。在结晶器检修期间，从源盒安装盒(202)取出的源盒(201)装入源盒屏蔽容器(211)的穴槽中。
本实用新型的第三个实施例如图3a、3b和3c所示。图中的结晶器(305)的铜管(308)为圆形。源盒安装盒(302)和接受器安装盒(304)分别安装在结晶器(305)水箱(307)的内弧和外弧。随着结晶器铜管(308)内钢水(309)的液位(310)的升高和降低，线状铯137源(301a)的γ射线在接受器(303)内产生的信号减少或增加，由此确定连铸机结晶器铜管(308)内钢水液位(310)的高度。源盒(301)的接近铜管的一端设凹槽(301a)，线状铯137源(301a)安装在凹槽(301c)内，对γ射束进行限制。源盒(301)中的铅屏蔽材料(301b)将使处于内弧的操作人员的受照射的水平降低470倍(穿过58mm铅)，并且使线状铯137源(301a)绕过铜管右侧圆弧(从图中源盒方位看)由结晶器水箱(307)中的水小角度散射到接受器(303)的γ辐射水平降低了10倍(穿过25mm铅)，使结晶器铜管内的钢水液位达到液位测程上限(即满位)时接受器的计数率仅为液位达到下限(即空位)时的二十分之一，提高了连铸机结晶器钢水液位测量装置的测量精度。从图中可以看出，如果源盒不设限制γ射束的凹槽，从源(301a)射入水箱水中的γ射线，经过小角度散射就能达到接受器，可见在该种照射几何条件下限制γ射束的凹槽的必要性。图中接受器(303)在水箱内的接受器安装盒(304)内竖直安装，加大了接受器(303)的长晶体(303a)接受铯137线状源(301a)γ射线照射的面积，提高了测量灵敏度。接受器(303)和源盒(301)受到法兰(306)和水箱(307)极好地保护和冷却。在结晶器检修期间，从源盒安装盒(302)取出的源盒(301)存入相应的源盒屏蔽容器中。
权利要求1.一种测量连铸机结晶器钢水液位的装置，它由安装在结晶器水箱内接近一侧铜管的放射源和安装在结晶器水箱内接近对面一侧铜管的接受器组成，其特征在于，放射源位于含屏蔽材料的源盒内接近结晶器铜管的一侧。
2.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，放射源位于源盒内接近结晶器铜管一侧的凹槽内。
3.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，源盒由结晶器水箱侧面推入结晶器水箱内的源盒安装盒中。
4.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，源盒通过结晶器法兰装入结晶器水箱内的源盒安装盒中。
5.根据权利要求1和权利要求4所述的测量装置，其特征在于，在结晶器水箱内靠近源盒安装盒有固定屏蔽块，改变源盒在源盒安装盒内的方位可使放射源处于源盒的屏蔽材料与固定屏蔽块之间。
专利摘要本实用新型涉及利用放射性同位素测量连铸机结晶器钢水液位的装置,它由安装在结晶器水箱内接近一侧铜管的放射源和安装在结晶器水箱内接近对面一侧铜管的接受器组成,放射源处于具有定向屏蔽作用的源盒中,即处于含屏蔽材料的源盒内接近结晶器铜管的一侧或接近铜管一侧的凹槽中,源盒从结晶器侧面或通过结晶器法兰装入结晶器水箱内的安装盒中,在必要时在结晶器水箱内靠近源盒安装盒处安装固定屏蔽块。
文档编号B22D2/00GK2482467SQ0122893
公开日2002年3月20日 申请日期2001年6月25日 优先权日2001年6月25日
发明者姜虹 申请人:姜虹