专利名称：用于熔融金属的容器及其用途以及测定中间层的方法
技术领域：
本发明涉及一种用于熔融金属的容器，具有设于容器壁开口内的测温设备，其中，该测温设备具有保护套，其伸入到容器内并在设于容器内的其末端处闭合，以及设于该保护套开口内的测温元件。此外，本发明涉及该容器的用途以及用于测定设于容器内上下相邻两层的材料之间的中间层的方法，尤其是炉渣层和下面的钢液之间。
背景技术：
这种容器在现有技术中是公知的。例如，从德国实用新型专利GM7228088可获知将热电偶设于钢包壁内。热电偶设于由陶瓷保护层环绕的钢管内。DE1054735公开了一种用于金属的熔炼坩埚，在其侧壁插有温度传感器。该温度传感器具有由金属陶瓷材料制成的保护管，如钼和氧化铝。该保护管的尖端伸入到熔炼空间侧约25mm。US3610045公开了一种用于铁水的熔炼坩埚，在其侧壁设有热电偶。该热电偶用由氧化铝和二氧化硅制成的圆锥形保护套进行保护。从EP314807B1中可知类似的容器。同样，在该容器中，热电偶通过壁进入容器内部。该热电偶由氧化铝管进行保护，并依次由容器内部的氮化硼保护套环绕。
从US6309442B1可获知一种用于熔融金属的容器，于其内侧上上下依次设置由二氧化锆或二氧化钍制成的接触物，以测定熔融金属和炉渣之间的中间层的水平。
发明内容
本发明就是基于改进用于熔融金属的容器的问题，从而可在较长一段时间内尽可能准确地测量其内部熔体的温度。本发明还基于进一步改进用于测定中间层的已知方法。
为了达到上述目的，本发明提供一种用于熔融金属的容器，该容器具有设于容器壁开口内的测温设备，其中所述测温设备具有保护套，其伸入到容器内并在设于容器内的其末端上闭合，和设于该保护套开口内的测温元件，其中，所述保护套包括耐热的金属氧化物和石墨，并且所述封闭端离容器壁至少间隔50mm。因此，由于具有上述特征的容器具有由耐热的金属氧化物和石墨制成的保护套，并由于保护套的封闭端离容器壁至少50mm，优选约75～200mm，因而可以测定熔融金属的实际温度，不受可能来自于坩埚壁的冷却效应对测量值的影响。同时，保护套足以耐受腐蚀性的熔融金属，尤其是钢液，并因而适合于长期使用。具有保护套的测温元件可优选设于容器底部，从而使其也可用于进行低填充液面的测量。该保护套优选基本上由氧化铝和石墨组成，其中，尤其是可以包括约20-约80重量％的氧化铝和约5-约60重量％的石墨。该保护套也可以含有不同于石墨和/或其它高熔点氧化物形式的碳。在保护套内，如果优选热电偶的测温元件由保护管环绕则是有利的，保护管优选由氧化铝制成。如果该保护管的外径约为0.1-1mm，小于该保护套的开口内径则是有利的。该保护套至少在其部分长度上可以具有外圆锥形，其直径朝向容器内部变小，以确保稳固地安装到容器壁内并使保护套足够稳定。而且，在保护套上设置伸入容器内部的传感器，尤其是电化学的、电磁的或光学的传感器或用于测定电压和/或电流和/或电阻的传感器是有利的，用于测定材料变化或材料性能的变化，由于采用这种方式，在熔融金属间尤其是钢液和其上的炉渣之间的中间层测量成为可能。传感器一接触中间层，由该传感器获取的信号就发生变化并因而指示已到达中间层。而且，如果于容器壁和保护套之间在容器壁的开口内设置由高熔点材料优选富铝红柱石制成的衬套是有利的，其中，衬套可以具有圆锥形状，其直径朝向容器内部变小。
根据本发明，所述容器可用作铸造包，尤其是用于钢液。钢液通常在铸造包内移动，一种所谓的中间包(tundish)，从而使伸入到容器内部相对较深的测定设备需要特别高的稳定性。典型地，铸造包被预热，从而使测定设备也被预热。这导致反应时间很短，从而使测温设备很快到达其与熔体的平衡温度并可以很快进行测量。
对于具有起初提到的特征的方法，其问题是这样解决的在容器内的下部材料中设置用于测定材料变化或材料性能变化的传感器，尤其是电化学的、电磁的或光学的传感器或用于测定电压和/或电流和/或电阻的传感器，并在[sic；材料]从容器连续流出容器期间测定电化学传感器的测量信号以及当传感器接触材料之间的中间层时产生信号变化。优选地，该信号变化与中间层离容器底部的距离相关。此外，如果当信号变化时结束连续流出过程是有利的。为此，所述测量信号同时用于向控制该连续流出过程的设备发送信号，据此来终止连续流出过程。
尽管保护套有相当大的长度伸入熔体内，但该设备具有足够的稳定性，从而使熔融金属温度的测量以及熔融金属与其上炉渣之间的中间层位置的测量是可能的。
下面参照
了本发明的一种实施例，图中显示出图1为通过设于容器壁内的测温设备的横截面图，以及图2为带有电化学传感器的测温设备的封闭端。
具体实施例方式
根据本发明的测量设备具有由富铝红柱石制成的衬套1。其设于用于钢液的铸造包底部，为清楚起见而未将铸造包示出。这种铸造包在行内是公知的，例如从已提到的US6309442B1中可获知(参照图1，数字16)。保护套2设于衬套1内。该保护套2基本上由氧化铝和石墨的混合物组成。保护套2至少在设在衬套1内的部分具有圆锥形剖面。这使得能够更加轻易地从衬套1移开以便更换带有测温元件3的保护套2。测温元件3由保护套2内的闭合氧化铝管4环绕。
保护套2通过高熔点粘合剂5固定到衬套1内。保护套2的尖端伸入到铸造包内约120mm，从而使在测温元件3尖端处进行的测量保持不受铸造包壁的影响。远离铸造包内部的测温元件3末端具有所谓的连接件6，其作为与测定元件3的机械和电接触物。由富铝红柱石制成的衬套1和由粘合剂5固定的保护套2的全部设备包括一种致密的无粉材料，从而使在装置的一部分出现破损的情况下无泄露并且熔融金属不能从铸造包逸出。
图2显示出保护套2的尖端，其伸入到铸造包内，具有测温元件3和电化学传感器7。该电化学传感器7伸出保护套2并用高熔点粘合剂8固定。氧化铝管4也固定在高熔点粘合剂8内。所述电化学传感器为一种典型的电化学传感器，具有作为固体电质材料的氧化锆管9，其中，参比电极10设于参考材料11和填充材料12内。这种电化学传感器在原理是是公知的，例如从US4342633中可知。
测温元件3由热电偶形成，其中，外套包括氧化铝，并且两根热导线13之一伸入到两侧开口的氧化铝管14内。所有的电线都通过氧化铝管4至连接物6内并在那里可以进一步连接到测量设备。由电化学传感器7产生的电压基本上依赖于测量环境。因此，环境一改变电压就立即发生变化。就是这种情况，例如，当铸造包内钢液的液面下降以及电化学传感器7与设在钢液上的炉渣层开始接触时。因此，准确测定铸造包底部上方钢液和炉渣之间的中间层高度是可能的。电化学传感器7一检测到中间层，例如通过另一个信号，可以通过关闭出口而终止钢液从铸造包的连续流出。基础地，在保护套2的周边纵向间隔设置几个电化学传感器7也是可能的，从而也可以产生钢液的液面变化。除电化学传感器之外，也可以利用其它传感器尤其是电化学的、电磁的或光学的传感器或用于检测电压和/或电流和/或电阻的传感器来产生在钢液和炉渣的中间区域内的材料性能的改变。
权利要求
1.用于熔融金属的容器，具有设于容器壁开口内的测温设备，其中，所述测温设备具有保护套，其伸入到容器内并在设于容器内的其末端上闭合，和设于该保护套开口内的测温元件，其特征在于所述保护套包括耐热的金属氧化物和石墨，并且所述封闭端离容器壁至少间隔50mm。
2.根据权利要求1的容器，其特征在于所述封闭端离容器壁间隔约75-200mm。
3.根据权利要求1或2的容器，其特征在于所述测温设备设于形成容器底部的容器壁部分。
4.根据权利要求1-3任一项的容器，其特征在于所述保护套基本上由约20-约80重量％的氧化铝和约5-约60重量％的石墨组成。
5.根据权利要求1-4任一项的容器，其特征在于在所述保护套内设置优选由氧化铝制成并环绕所述测温元件的保护管。
6.根据权利要求1-5任一项的容器，其特征在于所述保护套至少在其部分长度上具有外圆锥形状，其直径朝向容器内部变小。
7.根据权利要求1-6任一项的容器，其特征在于所述测温元件为热电偶。
8.根据权利要求1-7任一项的容器，其特征在于在所述保护套上设置一个伸入到容器内部用于测定材料变化的传感器，尤其是电化学的、电磁的、光学的传感器或用于检测电压和/或电流和/或电阻的传感器。
9.根据权利要求1-8任一项的容器，其特征在于于容器壁和保护套之间在容器壁的开口内设置由高熔点材料优选富铝红柱石制成并具有圆锥形状的衬套，其直径朝向容器内部变小。
10.根据权利要求1-9任一项的容器作为铸造包的用途，尤其是用于钢液。
11.测定容器内上下相邻设置的两种材料之间的中间层的方法，尤其是炉渣层和其下的钢液，其特征在于用于测定材料变化的传感器设于下部材料内并在材料从容器不断流出期间测定传感器的测量信号，并且当所述传感器与所述材料之间的中间层接触时产生信号变化。
12.根据权利要求11的方法，其特征在于利用电化学的、电磁的、光学的传感器或用于检测电压和/或电流和/或电阻的传感器作为传感器。
13.根据权利要求11或12的方法，其特征在于信号变化与中间层离容器底部的距离相关。
14.根据权利要求11-13任一项的方法，其特征在于当信号变化时终止连续流出过程。
全文摘要
本发明涉及一种用于熔融金属的容器，具有设于容器壁开口内的测温设备，其中，所述测温设备具有保护套，其伸入到容器内并在设于容器内的其末端处闭合，以及设于保护套开口内的测温元件，并且所述保护套由耐热的金属氧化物和石墨组成，封闭端离容器壁至少间隔50mm。
文档编号B22D2/00GK1721106SQ20051008331
公开日2006年1月18日 申请日期2005年7月4日 优先权日2004年7月5日
发明者M·肯德尔 申请人:贺利氏电子耐特国际股份公司