用于炉渣样本收集的浸没装置的制作方法

本发明涉及用于收集炉渣样本并测量熔融金属参数的浸没装置，以及用于收集炉渣样本并测量熔融金属参数的方法。

背景技术：

在大多数熔融金属精炼工艺中，具体来说在用于制作钢的工艺中，产生形成熔融金属上方的层的熔融炉渣。熔融炉渣具有比熔融金属低的密度。因为这一点，所述炉渣浮动且积聚于通常位于处理器皿内的熔融金属的表面上方。炉渣提供基本的冶金功能，例如需要从熔融金属移除的某些元素的吸收，或其中例如碳等元素在熔融炉渣中氧化且作为反应的气态副产物而释放的反应环境的创建。

在金属制作行业中，重要的是监视精炼炉渣的化学和/或冶金组成以便有效地监视熔融金属处理，比较初始计算的化学方法与实际组成以更新装填质量和材料平衡模型，且高效地收集且及时地分析炉渣以便特定恰当地控制金属精炼工艺。

用于从处理器皿中的熔融金属槽获得金属精炼炉渣的样本的传统方法是将例如管、金属匙、金属链或类似物等金属物体浸没到炉渣中达预定的相对短时间周期。将熔融炉渣的层冷却到较冷金属物体上，使得在所述金属物体从处理器皿的移除后，可方便地从所述金属对象打破固体炉渣，进行收集，且使用已知的分析方法和技术迅速分析。

此方法具有的缺点是包含打破的较小片的不安全样本时常会在收集位置与前一工艺批次的打破的炉渣小块混合。例如us6,370,973中教示的保障冻结炉渣收集工艺采用了漏斗4将液体炉渣31引导通过模具入口3到达具有冷却板5的样本腔室2，以在从样本腔室2移除之后获得炉渣样本。

金属生产行业中还常见的是监视处理器皿中的熔融金属的各种其它量，例如温度、固化温度、溶解的氧气，且获得物理样本以确定其它组分含量。已经开发许多不同类型的装置或探测器且用于此目的，例如us7,832,294中所公开。通常，含有感测元件的测量头部安装在载体管(通常为硬纸管)上，且浸没到熔融金属槽中。硬纸管支撑测量头部和/或取样器，从而允许传感器和/或取样器在熔融炉渣下方的所需深度处插入到熔融金属中以获得必要的数据和/或物理样本。当需要漂浮在熔融金属上的炉渣的样本时，已知将物理样本提取到位于中空载体管的侧面上的流入导管中，例如us5,415,052和us9,176,027所教示。替代地，例如在us5,435,196或us7,621,191中已知在固定位置将例如金属管或金属线圈等大体上圆柱形金属形状紧固到硬纸管。以此方式，当探测器主体插入或浸没到熔融金属槽中以用于在精炼期间在顶端处进行所需的测量时，可在侧面同时获得炉渣的样本且当探测器主体从金属槽移除时复原。

虽然这些获得炉渣样本的方法在一些应用中可为有用的，但通常难以使用，因为需要使浸没过程适配于炉渣的确切位置及其深度，以使得用于收集炉渣样本的金属物体实际上维持于炉渣层中且不会通过炉渣进入炉渣层下方的熔融金属。

又一问题与为了生产钢而从转炉的炉渣样本收集相关。转炉是用于从铁以及具有杂质的废铁、钢和/或铁生产钢的熔炉。将熔融铁添加到所述具有杂质的废铁、铁和/或钢。将氧气并且尤其是粉末石灰的高压流吹送通过所述混合物，从而造成化学反应且从铁移除一些碳。从铁移除的碳的量决定了生产的钢的质量或等级。谨慎地监视工艺的此部分，直到碳的百分比根据所需钢的类型减少到正确水平为止。转炉的炉渣(即转炉炉渣)连续地在运动中，含有气体组分，且具有在转炉工艺期间广泛变化的流动性。因此，对于针对来自精炼器的炉渣(即精炼器炉渣)而配置的装置，炉渣样本收集大体上是困难的，且有时甚至是不可能的。

文献wo2011047846描述了此问题以及在从转炉取得炉渣样本期间的特定困难，原因在于转炉炉渣的不同性质以及与例如用于例如精炼器炉渣的所有其它炉渣取样过程相比的特殊转炉条件。wo2011047846的第2页第5到13行描述了从转炉取得炉渣样本的严重问题在于，炉渣由于不良流动性而将不会流入例如从例如生铁取得炉渣样本时使用的具有小入口通道的样本腔室。出于所述原因，样本腔室必须具有大入口开口。对于截面积由与副枪系统一起使用以取得样本的探测器的内部截面积决定的样本腔室，入口开口的大小在所述截面积的至少二分之一到等于样本腔室的截面积的范围内。然而，对于大入口开口，保持样本腔室中的炉渣是个问题。

当今，用于从炼钢转炉收集炉渣样本探测器通常是多功能测量探测器，其不仅能够收集炉渣样本，而且包括用于在仅一个单个浸没过程期间测量熔融金属的性质的一个或多个测量元件。如果仅获得转炉炉渣样本，那么可以选择具有相对大直径的宽入口开口用于可靠的转炉炉渣收集，如wo2011047846和us6,370,973中教示。

确切地说，目标是至少以同一传感器中的温度测量单元收集炉渣样本。借助于副枪系统将传感器浸没在槽中。所述器皿是用于炼钢的转炉，大部分以顶部吹气枪和底部气体搅拌而操作。

然而，常规的浸没探测器至少具有热电偶并且因此，这些多功能测量探测器的测量头部上通常仅存在有限空间可用，如例如us9,176,027中说明。在测量头部上的浸没端的此可用空间具体来说不足以用于布置如wo2011047846和us6,370,973中教示的所述宽入口开口，且同时在测量头部的所有热质量会干扰槽温度测量的准确性。

所引用文献的内容以引用的方式并入本文中。从现有技术已知的上述特征可单独地或结合下文本发明的所揭示方面和实施例中的一者而组合。

技术实现要素：

本发明的目的是提供用于收集炉渣样本且测量熔融金属参数的进一步开发的装置和方法。

根据主权利要求的用于收集炉渣样本且测量熔融金属参数的浸没装置以及根据独立权利要求的用于收集炉渣样本且测量熔融金属参数的方法用于所述问题的解决。附属权利要求中描述了优选实施例。

所述问题借助于用于收集炉渣样本且测量熔融金属参数的浸没装置而解决，其中所述浸没装置包括用于将熔融炉渣引导到炉渣样本腔室的流入导管以及用于测量熔融金属的参数的测量元件，其中所述流入导管包括外部部分和内部部分，其中所述流入导管和测量元件均布置于所述浸没装置的浸没端的顶部区域中和/或均面朝浸没方向，其中所述浸没装置被构造成使得在浸没方向上进入熔融炉渣且然后进入熔融金属的浸没期间，熔融炉渣进入所述流入导管的外部部分且通过所述流入导管的内部部分被引导到炉渣样本腔室。

本发明是基于申请人的如下认识：紧靠或沿着测量元件(或用于精炼器熔融金属测量的典型多功能测量头部的测量元件)的边的顶部区域中的可用空间可实际上足以在浸没端的顶部区域中和/或面朝浸没方向布置流入导管，其能够可靠地收集熔融转炉炉渣的样本而不会妨碍或阻碍熔融金属参数测量。

浸没装置是适合于或经配置以通过浸没到熔融炉渣和熔融金属中而满足专用功能的装置。

熔融金属具体来说是熔融铁。在本申请案的意义内的熔融金属具有1000℃以上的温度。熔融铁通常具有超过1500℃的温度。

收集炉渣样本意味着取得熔融炉渣或流入浸没装置以及连同浸没装置一起从熔炉取出以用于后续分析。

熔融金属参数意味着熔融金属的性质，例如当前温度、碳含量或浓度以及氧含量或浓度。确切地说，在测量元件暴露于熔融金属期间测量熔融金属参数。

用于将熔融炉渣引导到炉渣样本腔室的流入导管意味着允许熔融炉渣进入和/或被引导到浸没装置内的进入通道。具体来说，所述流入导管是管线或管。流入导管将熔融炉渣导引或传递到样本腔室，所述样本腔室优选至少部分地容纳于浸没装置的外壳内。优选地，炉渣样本腔室收集且冷却流入的熔融炉渣和/或保护固化的炉渣。因此，固化炉渣在取出后不经受来自先前样本的污染。

外壳通常指代嵌入系统。

流入导管的内部部分意味着流入导管的嵌入于外壳中的部分。

流入导管的外部部分意味着流入导管的未嵌入于外壳中的部分。确切地说，流入导管的外部部分通常从外壳伸出和/或为立式的。

用于测量熔融金属的参数的测量元件通常包括用于在暴露于熔融金属期间产生信号的传感器，其中信号值对应于待测量的熔融金属的性质或参数。

确切地说，提供多于一个测量元件，优选地至少两个或三个或确切来说两个或三个。进而可实现不同熔融金属参数的极高效和/或同时的测量。

所述测量元件通常包括用于与分析单元或存储单元的信号或数据传送和/或交换的电接触件或接口。所述测量元件可包括用于信号或数据处理的电子组件或电路。举例来说，电缆可进而连接到测量元件以例如用于在浸没装置的浸没期间测得的参数的实时显示。

浸没装置的浸没端意味着在浸没方向上的浸没期间浸没装置的面对熔融炉渣的末端。简单地说，浸没端是浸没装置的指向或朝向浸没方向的末端。

浸没方向通常与浸没装置的纵向轴线同轴。如果浸没装置具有圆柱形或大体上圆柱形形状或弯曲表面，那么所述纵向轴线和/或浸没方向优选地对应于相应中心轴线。

浸没装置的浸没端包括顶部和侧面。所述顶部可包括作为在浸没方向上的最接近点或表面的顶端。

顶部是从俯视图可见的情形，具体来说侧边界除外。侧面是从侧视图可见的情形，具体来说顶部边界除外。

确切地说，当浸没端具有圆柱形形状时，则顶部是顶部且侧面是弯曲表面。

顶部区域是在浸没方向上靠近并且尤其包含或由浸没装置的顶部表面或顶端定界的浸没装置的区域。区域意味着扇区、区划或区，因此不是表面但任选地包含表面。

确切地说，顶部区域指代在浸没方向上和/或沿着在浸没之前延伸到浸没装置的顶端的纵向轴线的浸没装置的区段或部分，所述区段或部分由测量头部盖覆盖和/或具有小于浸没装置的最大外径的长度和/或大于流入导管的直径的长度。最大外径通常是在浸没之前浸没装置的弯曲表面的两个点的最大距离。

具体来说，顶部区域不包含侧表面、弯曲表面或径向表面。

具体来说，顶部区域在浸没方向上，即在纵向轴线中受到外壳表面限制，顶部区域在外壳的面朝浸没方向或熔化槽的表面处或之后开始，且在测量头部的顶端、即浸没方向上的最大点处结束。

确切地说，布置于顶部区域中的流入导管经配置以从顶部表面并且尤其不从侧表面收集熔融炉渣。

确切地说，均布置于浸没装置的浸没端的顶部区域中的流入导管和测量元件指代流入导管和测量元件定位于外壳的表面的内部区域之内，因此不交叉所述表面的外部边界或边缘。优选地，所述表面在顶部区域内。优选地，所述表面是平面或大体上平面表面。

优选地，所述表面正交或大体上正交于纵向轴线和/或浸没方向而定向。确切地说，流入导管和/或测量元件可在浸没方向上或大体上在浸没方向上通过所述表面。

确切地说，布置于顶部区域中的测量元件经配置以通过在顶部表面且不在侧表面暴露于熔融金属而测量熔融金属参数。

确切地说，顶部表面是在浸没期间的当前顶部表面。取决于当前暴露于熔融炉渣和/或熔融金属的材料，顶部表面可由于顶部表面材料的移除而改变。同理具体来说适用于侧表面。

面朝浸没方向意味着经配置以在浸没方向上与熔融炉渣和/或熔融金属相互作用，因此在侧表面不与熔融炉渣或熔融金属相互作用。

面朝浸没方向的流入导管意味着流入导管的开口以一方式定向以允许熔融炉渣在浸没方向上进入或流入所述开口，因此不从侧面进入。

流入导管不一定平行于浸没方向延伸。基本上，平行于或大体上平行于浸没方向延伸的流入导管仍然表示优选实施例。实际上，面朝浸没方向的流入导管不包含具有完全布置在侧表面的用于熔融炉渣流入的开口的流入导管。

面朝浸没方向的测量元件意味着测量元件的传感器以一方式经配置或定向以仅在浸没方向上因此不从侧面与熔融金属相互作用和/或测量熔融金属。

不从侧面意味着相对于不包含炉渣或金属的流入导管和测量元件在流入到流入导管或其开口中时或者在通过暴露于测量元件或其传感器而进行测量时处于侧表面。然而“不从侧面”的意义内包含炉渣或金属可从侧面流动到顶部，且在到达顶部之后在该处由流入导管收集或在该处由测量元件测量。

借助于用于收集炉渣样本且测量熔融金属参数的浸没装置，其中所述浸没装置包括用于熔融炉渣的流入导管以及用于测量熔融金属的参数的测量元件，其中所述流入导管包括外部部分和内部部分，其中所述流入导管和测量元件均布置于浸没装置的浸没端的顶部区域中和/或均面朝浸没方向，其中所述浸没装置被构造成使得在浸没方向上进入熔融炉渣并且然后进入熔融金属的浸没期间，熔融炉渣进入流入导管的外部部分且通过流入导管的内部部分被引导到炉渣样本腔室，可实现熔融转炉炉渣的极可靠收集以及熔融金属测量。

文献us6370973在图4中示出了不具有用于炉渣的包括外部部分的流入导管的实施例。此外，在顶端处的钢样本入口是钢盖封闭以用于针对炉渣的防护，使得所述实施例的浸没装置不被构造成使得熔融炉渣可进入钢样本入口的外部部分。

炉渣收集也用于在浸没装置相对于熔融金属表面的定位方面极具耐受性的转炉炉渣。此外，可获得炉渣的纯样本且可测量纯熔融金属，因此能够获得高精度分析和测量结果。确切地说，面朝浸没方向的流入导管避免暴露于来自燃烧硬纸管的气体，因此避免污染且得到极纯的炉渣样本。

在一个实施例中，流入导管被构造成使得流入导管可抵抗熔融炉渣，但在暴露于熔融金属后熔化。

熔化意味着液化、熔解和/或熔掉，包含溶解和进入溶液。

流入导管可进而在穿过炉渣层期间将熔融炉渣流传递或导引到用于储存炉渣样本的腔室中。当到达熔融金属时，流入导管熔化且进而允许通过熔融金属槽将含有的炉渣清空远离顶部区域。

进而可在没有流入导管的炉渣的值得注意的影响或杂质的情况下进行熔融金属测量。此外，可收集没有或几乎没有熔融金属含量的极纯炉渣样本。

使流入导管被构造成使得流入导管可抵抗熔融炉渣但在暴露于熔融金属后熔化的实施例是基于如下认识：收集转炉炉渣也可能当面对浸没方向时由于浸没力而以相对小的流入导管来进行，且将炉渣样本收集和熔融金属测量划分为单独后续过程进一步有助于达到炉渣样本收集过程和熔融金属测量过程的极少干扰。

在流入导管被构造成使得流入导管可抵抗熔融炉渣但在暴露于熔融金属后熔化的前提下，炉渣样本收集和熔融金属测量划分为所述单独后续过程。

确切地说，熔掉因此立即移除了流入导管内的炉渣以及还有流入导管。

优选地，流入导管被构造成在暴露于熔融金属后即刻熔解。熔解意味着流入导管熔解到外壳的表面。

这有助于获得可充当用于炉渣样本腔室的封闭件的流入导管的聚结熔化，因此减少炉渣从炉渣样本腔室逸出且干扰熔融金属测量。

在一个实施例中，流入导管的外部部分是立式的。

立式意味着例如不嵌入外壳中，但主要或完全与邻近部件隔开。应当不考虑仅具有与流入导管的外部部分的外表面的小于5％或至多10％的区域的局部接触的测量头部盖的固持构件或接口。

使流入导管的外部部分为立式的允许流入导管的改进的熔解。

在一个实施例中，流入导管被构造成在熔融炉渣收集期间存在且在熔融金属测量期间移除。进而，炉渣不干扰测量元件和熔融金属测量。

在一个实施例中，浸没装置包括覆盖测量元件的测量元件盖，其中所述测量元件盖被构造成使得测量元件盖在暴露于熔融金属后熔化。

覆盖意味着至少部分覆盖测量元件或所有测量元件，具体来说朝向浸没方向。优选地，测量元件盖在浸没方向上覆盖测量元件的传感器。

可进而在没有炉渣或流入导管的炉渣的值得注意的影响或杂质的情况下进行熔融金属测量。此外，测量元件、尤其是传感器在到达熔融金属之前受保护而免于浸没装置内在顶部区域中的其它环境条件和物质影响。

优选地，测量元件盖被构造成能抵抗熔融炉渣。

在一个实施例中，浸没装置包括用于覆盖浸没装置的顶部区域的测量头部盖，其中所述测量头部盖被构造成使得测量头部盖可抵抗熔融炉渣但在暴露于熔融金属后熔化。测量头部盖充当在运输、处置和实质冲击期间的保护。此盖的壁厚度通常是0.8mm。与炉渣接触将花费若干秒来熔化，而与熔融金属接触将花费大约1秒来熔化。通常以30到60cm/s的进入速度由机械构件将传感器插入到转炉中。其保持静止6到8秒，并且然后以大约20cm/s的速度离开。

在朝向熔融炉渣表面导引浸没装置时，冶金器皿的环境热增加了浸没装置的测量头部盖的温度。所述盖因此避免了其在炉渣上的冷却效应。

此外，防止炉渣接近测量元件或测量元件盖，同时使得炉渣能够被导引到炉渣冷却腔室。因此也可避免由于炉渣干扰而对熔融金属测量的妨碍。

优选地，测量头部盖经配置到流入导管、测量元件盖和/或测量元件。在一个实施例中，当这与测量头部盖的顶部表面齐平时或者当测量头部盖的盖开口与流入导管的流入开口交叉时，此覆盖或包围可不包含流入导管的流入开口的末端。

具体来说，测量元件盖的外表面仅暴露于气体或者具有到流入导管和/或测量头部盖的间隙或距离。

具体来说，测量头部盖形成顶部表面或顶端。优选地，测量头部盖在浸没方向上和/或纵向轴线中具有装置头部的长度的至少20％和/或装置头部的长度的至多一半的长度，优选地为装置头部的长度的大约30％。

在一个实施例中，浸没装置的纵向轴线与浸没方向同轴或大体上同轴而延行。大体上同轴可包括负30°到正30°的范围内的角度。

优选地，流入导管、测量元件盖和/或测量头部盖被布置、设计和/或构造成使得测量元件盖和/或测量头部盖与流入导管熔解或熔掉大体上在同时或同一时刻熔解或熔掉。进而，至少一个测量元件可暴露于熔融金属槽，而没有炉渣或流入导管的炉渣的值得注意的影响或杂质。

对于作为金属的铁或钢，流入导管、测量元件盖和/或测量头部盖被设计成在大约1500摄氏度或1500℃熔解。

确切地说，流入导管、测量元件盖和/或测量头部盖由金属制成，具体来说由相同金属制成以减少生产费用。可通过针对降低的熔解温度而减少壁厚度且通过针对增加的熔解温度而增加壁厚度来调整用于熔解的温度。另外或替代地，可选择特定分类和/或等级的金属以实现所需的熔解温度。

优选地，流入导管、测量元件盖和/或测量头部盖由钢制成，更优选地由低碳钢制成。低碳钢尤其有利用于在炼钢转炉中使用。

优选地，流入导管、测量元件盖和/或测量头部盖的壁厚度为至少0.5mm和/或至多3mm，优选为1.5mm。

确切地说，测量元件盖和/或测量头部盖具有圆锥形状主体和/或圆顶形顶部。可实现熔融炉渣和熔融金属中的尤其低的流动阻力以及尤其少的材料费用。

在一个实施例中，测量头部盖的盖开口被设计成使得熔融炉渣可流动通过盖开口进入流入导管。

进而可促进极可靠的炉渣收集。

在一个实施例中，测量头部盖在浸没方向上与流入导管齐平或者在浸没方向上覆盖流入导管。

覆盖流入导管也可例如由于盖开口而让流入开口保持不被覆盖。

进而可促进极可靠的炉渣收集。

在替代实施例中，流入开口在浸没方向上从测量头部盖延伸、突出和/或伸出。

在一个实施例中，流入导管具有相对于测量元件朝向浸没方向升高的流入开口和/或在外壳的浸没面上方延伸。换句话说，流入开口将在浸没期间在测量元件之前到达金属槽的熔融炉渣表面。

进而，可从而减少测量元件对液体炉渣的过早冷却，且因此改善熔融炉渣流动通过流入导管的能力。

在一个实施例中，盖开口和/或测量头部盖邻近于流入开口和/或流入导管布置。优选地，盖开口和/或流入开口在彼此上方同轴地对准和/或布置和/或彼此交叉。

在一个实施例中，流入开口、因此在浸没方向上流入导管的开口大于盖开口或具有相似大小。

在一个实施例中，流入开口和盖开口被定位成使得流入导管的外表面和/或弯曲表面与测量头部盖和/或盖开口之间存在最小间隙。

进而，在推动测量头部盖通过熔融炉渣时施加于测量头部盖上的熔融炉渣的流体压力被引导到液体熔融炉渣进入流入导管且因此进入炉渣样本腔室的流入。

在一个实施例中，提供外壳用于嵌入流入导管的内部部分，具体来说包含与流入开口相对的末端，具体来说整个炉渣样本腔室，和/或测量元件的至少一部分。

确切地说，同一外壳被构造成嵌入流入导管的内部部分和炉渣样本腔室，具体来说整个炉渣样本腔室，和/或测量元件的至少一部分。

可实现极稳健的浸没装置，其极可靠且具有高功能性。

在一个实施例中，所述外壳包括砂、树脂砂和/或粘固剂作为嵌入材料。可获得针对热和/或火的保护。所述嵌入材料可粘附在一起或包含于容器中以用于提供所需的三维形状。进而可实现紧固嵌入组件且促进炉渣样本的冷却。

在一个实施例中，流入导管借助于粘固剂连接到外壳。可获得极耐热的连接。

在一个实施例中，用于冷却和紧固炉渣的炉渣样本腔室包括两个半壳，所述半壳借助于具体来说由纸、塑料或加固玻璃制成的条带和/或具体来说由金属弹簧材料制成的夹片而保持在一起。

优选地，炉渣样本容器至少部分地容纳于装置头部内。

在一个实施例中，测量元件和/或测量元件盖的传感器以在浸没方向上到炉渣样本容器的某一距离来布置。在另一实施例中，测量元件在浸没方向上与炉渣样本容器重叠，其中测量元件在浸没方向上延伸超出炉渣样本容器的顶端。

两个实施例都有助于促进炉渣收集过程和熔融金属测量过程的划分。

在一个实施例中，炉渣样本腔室由金属和/或陶瓷制成或包括金属和/或陶瓷，优选为例如深拉镀锌钢。这有助于冷却熔融炉渣且避免炉渣样本腔室的破坏。

在一个实施例中，流入导管的外部部分在浸没之前由在浸没方向上来自外壳的气体包围。在此实施例中在浸没之前的意义是在浸没装置的顶端已到达熔融金属表面之前。在浸没方向上来自外壳的流入导管意味着流入导管的外部部分，即流入导管在浸没方向上在外壳或其表面上方的部分。

可实现流入导管的极快速熔化、熔掉和/或熔解。

优选地，流入导管的外部部分具有漏斗形状。这支持熔融炉渣的有效流入。

优选地，流入导管的外部部分在浸没方向上的至少二分之一或大部分在同一高度或纵向位置上相邻于测量元件或测量元件的一部分。

优选地，被构造成允许熔融炉渣的流入(即无需防护盖来防止熔融炉渣的进入)的流入导管的外部部分的最大直径相当于测量头部的直径的至多30％。

在一个实施例中，流入导管具有浸没装置的最大横截面积的至少15％的直径。确切地说，最大横截面积对应于浸没装置的最大外径，具体来说在到硬纸管的接口区的装置头部的最大外径或外径，所述硬纸管作为用于在浸没期间固持浸没装置的装置头部的载体管。确切地说，浸没装置的最大外径为至少50mm和/或至多80mm。

在一个实施例中，流入导管短于炉渣样本腔室，具体来说为炉渣样本腔室的长度的至少一半和/或至多具有与炉渣样本腔室相同的长度。

在一个实施例中，流入导管具有炉渣样本腔室的内部体积的至少10％、优选地至少20％和/或至多100％、优选地至多50％的内部体积，具体来说大约或确切为23％。

前两个实施例允许以可靠的方式从具有充分大样本的熔融金属的表面进行炉渣样本收集。

在一个实施例中，流入导管的非嵌入和/或立式外部部分长于同一流入导管的嵌入内部部分和/或长于测量元件盖。

在一个实施例中，流入导管具有在浸没方向上或在浸没方向上定向的流入开口，具体来说在将熔融炉渣引导到炉渣样本腔室的同时或期间。

所述流入开口因此在来自例如燃烧硬纸管的气体的前方且不暴露于所述气体，且进而避免所收集炉渣样本的污染。可实现炉渣的极精确分析结果。

在一个实施例中，流入导管和测量元件和/或流入导管和测量元件盖在浸没方向上紧靠彼此或相邻布置，因此两者由与纵向轴线和/或浸没方向成直角的横截面构成，优选地所述横截面在浸没装置的顶部区域内。

进而可实现可靠的取样和测量。

优选地，在纵截面中，流入导管布置于纵向轴线的一侧上且测量元件布置于纵向轴线的另一侧上。纵截面正交于横截面。纵截面平行于纵向轴线。横截面与纵向轴线成直角。

在一个实施例中，通风通道与炉渣样本腔室成气体连通。

进而可改进熔融炉渣进入流入导管和炉渣样本腔室的流入，尤其是对于转炉炉渣。

在一个实施例中，浸没装置具有装置头部，其包括炉渣样本腔室、流入导管和/或测量元件。装置头部通常进一步包括测量头部盖。

在一个实施例中，浸没装置包括载体管或硬纸管作为载体管以固持装置头部，所述装置头部包括炉渣样本腔室、流入导管和测量元件。

进而可提供适合于在精炼器和转炉中使用的副枪系统的多功能浸没探测器。

在一个实施例中，测量头部的最大外径等于或小于载体管的最大外径。确切地说，测量头部的最大外径等于或小于在到装置头部的接口处载体管的外径。

进而可提供极紧凑的副枪探测器。

优选地，测量头部具有用于连接用于在浸没期间固持浸没装置的装置头部的载体管的接口构件。确切地说，所述接口构件可为优选沿圆周的凹部或突出部分。这允许装置头部从载体管的浸没端的快速移除，因此避免切割或打破所述管而移除固化的炉渣样本。

在一个实施例中，硬纸管用作用于在浸没期间固持副枪探测器的测量头部的载体管，具体来说具有至少50mm和/或至多80mm的外径。

在一个实施例中，提供用于馈送浸没装置的馈送单元和/或用于控制馈送单元的控制单元，用于以自动或半自动方式取得炉渣样本和/或进行熔融金属测量。

在一个实施例中，可用于在精炼期间测量熔融金属的冶金性质的副枪探测器经修改为包含流入导管和用于收集炉渣样本的炉渣样本腔室。可获得所属领域的技术人员已知的可作为利用副枪探测器的副枪系统的部分以低成本生产的用于取得炉渣样本的浸没装置，用于在精炼期间测量熔融金属的冶金性质。

优选地，流入导管和测量元件和/或流入导管和测量元件盖彼此隔开，因此不成紧邻接触，具体来说流入导管直径或测量元件盖或测量元件外壳的二分之一的距离。

优选地，流入导管、测量元件和/或测量元件盖平行于或大体上平行于浸没方向和/或纵向轴线而延伸。

在一个实施例中，用于从熔融金属和炉渣的容器获得炉渣样本以用于测量熔融金属的冶金性质的浸没装置包括：支撑一个或多个测量元件以确定熔融金属的冶金性质的测量头部固定到载体管的浸没端，用于接收和冷却炉渣样本的样本腔室，可溶于熔融金属中且在浸没方向上升高于所有测量元件上方以用于在通过炉渣层的同时收集炉渣的炉渣流入导管。

进而可能提供多功能测量装置，其可从熔融金属的表面获得炉渣样本，其以可靠的方式通过在浸没的方向上向炉渣层开放的小流入导管而提供充分大样本。

本发明的另一个方面涉及用于收集炉渣样本且测量熔融金属参数的方法，其中浸没装置、具体来说如上文所描述的浸没装置在浸没方向上通过熔融炉渣层浸没进入熔融金属，其中在通过熔融炉渣层的浸没期间，熔融炉渣流入到流入导管中，所述流入导管面对浸没方向且将熔融炉渣引导到炉渣样本腔室，其中在到达熔融金属的时刻，测量头部盖和流入导管以及覆盖也面对浸没方向的测量元件的盖熔化，使得测量元件暴露于熔融金属以进行熔融金属参数的测量。

优选地，浸没是在达到熔融金属之前的连续移动、连续馈送或连续运动。当到达熔融金属时，所述移动、馈送或运动可静止一段时间，然后拉出浸没装置，具体来说再次作为连续移动、馈送或运动。

大体上，以基本上在到达熔融金属的同一时刻的方式选择浸没速度，因此小于或远小于一秒，测量头部盖和流入导管以及覆盖测量元件的盖具体来说熔解或熔掉，使得测量元件暴露于熔融金属以进行熔融金属参数的测量。

浸没装置的定义和实施例也适用于此方法。

实现了可靠的炉渣取样以及也在转炉中的熔融金属测量。在浸没装置的上下文中已经描述进一步优点。

每一实施例的特征以及上文描述的特征和附图说明的特征可彼此组合且与本发明的方面和每一权利要求的标的物组合。

由此揭示了本发明的一个或多个实施例和/或方面与一个或多个权利要求的所有组合。

附图说明

在以下附图说明中提供细节和进一步优点，附图以必要细节和个别组件描绘了优选执行实例。

图1示出了具有安装在载体管上的一个或多个测量元件的测量头部，其中流入导管从炉渣样本腔室延伸到测量头部盖的外部。

图2示出了具有安装在载体管上的一个或多个测量元件的装置头部的另一实施例，其中反转的圆锥形流入导管从炉渣腔室延伸到测量头部盖。

图3以测量头部盖的剖视示出了测量头部，其中测量头部朝向浸没方向定向，示出了熔融炉渣和熔融金属的相应层。

具体实施方式

图1、2和3中示范性所示的浸没装置10、20是用于从含有漂浮在熔融金属19上的熔融炉渣18的层的冶金器皿取得炉渣样本，所述装置具有测量头部2、22，其上安装有一个或多个测量元件1、21(图1和2中被外壳14、34隐藏)用于确定熔融金属19的一个或多个性质，即参数。

测量头部2、22含有具有流入导管5、25的用于接收、冷却和保持炉渣样本的炉渣样本腔室7、27。

在一个实施例中，流入导管5、25从炉渣样本腔室7、27的腔室开口延伸到测量头部盖4、24的边界。

测量头部盖4、24大体上覆盖测量头部2、22。测量头部2、22附接到载体管3、23(例如，硬纸管)的浸没端，所述管用以将测量头部朝向浸没方向17通过漂浮在熔融金属19上的熔融炉渣18的层导引进入熔融金属19。

在朝向熔融炉渣表面导引测量头部时，冶金器皿的环境热增加测量头部盖4、24的温度，因此避免了其炉渣上的冷却效应。浸没装置头部盖4、24具有盖开口9、29。

在一个实施例中，盖开口9、29由条带8、28覆盖，具体来说厚度优选小于一毫米和/或由纸和/或塑料制成或包括纸和/或塑料的薄条带。

所述条带被特定构成为在暴露于冶金器皿的受热环境后即刻燃烧，因此实现在浸没之前保护流入导管5、25和测量元件1、21免受污染和污迹。

在一个实施例中，流入导管5、25和/或炉渣样本腔室7、27具有笔直形状和/或优选地在其整个长度上旋转对称地设计。

盖开口9、29和流入导管5、25的轴线(即长中心轴线)直接面对熔融炉渣18的层。

在浸没后，由于在朝向熔融金属19的浸没方向17上推动装置头部，因此迫使熔融炉渣18进入流入导管5、25。流入导管5、25将熔融炉渣18引导到炉渣样本腔室7、27用于冷却。

浸没过程不停止收集炉渣18，而是朝向熔融金属19不间断地继续。虽然炉渣流入导管5、25由在暴露于熔融金属19后将相对快速熔化的薄金属制成，但其在通过熔融炉渣层的同时保持完整。

一旦浸没装置头部进入熔融金属19，测量头部保护盖4、24及随后测量元件盖12、32就与流入导管5、25大体上同时熔化掉，因此使至少一个测量元件暴露于熔融金属槽。

测量元件1、21或多个测量元件1、21因此可确定熔融金属的性质而不影响炉渣流入导管5、25的热和化学存在。可溶炉渣流入导管5、25的临时性质提供了在浸没期间通过炉渣层将液体炉渣18的样本引导到冷却炉渣样本腔室7、27中的方式，且然后在熔融金属19中熔化后不会干扰熔融金属19的后续测量。

在一个实施例中，炉渣样本腔室7、27具有比流入导管5、25大的直径，和/或流入导管5、25插入到炉渣样本腔室7、27的上部部分中或由其包围。获得熔融炉渣18到炉渣样本腔室7、27中的极可靠的导引。

在一个实施例中，炉渣样本腔室7、27包括缩窄部15、35(即腰部)作为在组装期间用于流入导管5、25的止挡件。实现极简单的组装。

图3示出了朝向浸没方向定向的特定多功能浸没装置，其示出了包含于冶金器皿中的炉渣和金属的相应层，器皿自身未图示。术语浸没方向或浸没端或朝向浸没是测量过程的方向性描述。即，测量装置必须插入到熔融金属中以能够通过固化方式测量其性质，例如温度、氧含量和碳含量，或收集固体金属样本用于分析等。炉渣漂浮在熔融金属上以使得为了测量熔融金属的性质，测量装置10必须首先通过熔融炉渣。

图1示出了用于收集炉渣样本且测量熔融金属参数的多功能测量装置10，其包括装置头部2以及优选地由树脂砂和/或陶瓷材料制成的外壳16。测量头部2附接到载体管3的浸没端。

确切地说，载体管3通常是具有50与80mm之间的外径的重壁硬纸管。在外壳16内和/或由外壳16部分地包围的是用于接纳熔融炉渣18的样本的炉渣样本腔室7。

炉渣样本腔室7通过排气导管或通风通道13而通风。炉渣样本腔室7通常由两个配合半部7a、7b形成，具体来说以蛤壳方式和/或为便于处置和使用而通过条带7c和/或金属弹簧夹片27c保持在一起(图1中未图示)。所述配合半部的材料通常是金属、陶瓷和/或其混合物。

组装的炉渣样本腔室7的内部和外部形状对本发明都不是特定的，且可被配置成所属领域的技术人员已知的多种形状和大小。炉渣样本腔室7在其浸没方向17上具有用于接纳炉渣流入导管5的腔室开口，所述炉渣流入导管优选地具体来说通过耐火粘固剂6胶结到外壳16。

炉渣流入导管5从炉渣样本腔室7延伸到测量头部盖4中的盖开口9。确切地说，测量头部盖4由金属制成，所述金属在与炉渣18接触后将不熔化，但容易通过与熔融金属19接触而熔化。

浸没装置头部盖4的盖开口9以及流入导管5的流入开口由条带8覆盖。

在一个实施例中，因此对所示实施例中的一者不是特定的，炉渣流入导管5、25和盖开口9、29被定位以使得所述开口与流入导管5、25的外壁之间存在最小间隙，使得在推动测量头部盖4通过炉渣18时施加于所述盖上的熔融炉渣18的流体压力被引导到液体炉渣18进入流入导管5、25且因此进入炉渣样本腔室7、27的流入。

优选地流入导管5是金属的，更优选地在用于在炼钢转炉中使用的装置的本实例中为低碳钢。流入导管5的壁厚度通常在0.5与3mm之间，优选为1.5mm。炉渣导管5的内部体积在炉渣样本腔室7的内部体积的10与100％之间，优选地20与50％之间，优选地为23％。

在将测量头部进一步推动经过炉渣层且进入熔融金属槽时，测量头部盖4和流入导管5熔化。流入导管5具体来说朝向外壳16熔化回到接近用于将流入导管5连接到外壳16的粘固剂6的区域，因此在浸没方向17上回到外壳16的表面。随后，测量元件盖12熔化而暴露容纳于外壳14中的一个或多个熔融金属测量元件1(未图示)。

来自测量元件1、21或多个测量元件1、21的电信号在浸没装置10、20的所示示范性实施例中均具体来说通过布线(未图示)从接触件11、31中继到远程仪器。

在测量熔融金属19的性质之后，从冶金器皿撤出载体管3、23和附接的测量头部2、22。

炉渣样本腔室7在撤出期间保护炉渣样本且在浸没方向17上从测量头部2和载体管3移除。确切地说，浸没方向17平行于测量头部2的纵向轴线37，所述测量头部具体来说具有弯曲表面和/或大体上圆柱形形状。优选地，测量头部2的外部弯曲表面与载体管3的外部弯曲表面齐平。

图2示出了具体来说用于收集炉渣样本且测量熔融金属参数的多功能浸没装置20的另一实施例，其包括测量头部22以及优选地由树脂砂制成但也可为陶瓷材料或其混合物的外壳36。测量头部22附接到载体管23的浸没端。测量头部2具有朝向浸没方向17向外延伸的部分以及位于载体管23内与浸没方向相反的部分。确切地说，浸没方向17平行于测量头部22的纵向轴线37，所述测量头部具体来说具有弯曲表面和/或大体上圆柱形形状。优选地，装置头部22的外部弯曲表面与载体管23的外部弯曲表面齐平。

确切地说，载体管23通常是具有50与80mm之间的外径的重壁硬纸管。测量头部22内和/或由其部分地包围的是用于接纳熔融炉渣18的样本的炉渣样本腔室27。炉渣样本腔室27可通过排气导管或通风通道33而通风。炉渣样本腔室27通常由两个配合半部27a、27b形成，具体来说以蛤壳方式和/或为便于处置和使用而通过金属弹簧夹片27c保持在一起。

在一个实施例中，炉渣样本腔室27具有沿着纵向轴线37具有不同直径的两个区段。

优选地，在浸没方向上的区段与另一区段相比具有更大的直径。这使得有可能简单地提供圆周台阶27d、肩部或突出部分以用于搁置于装置头部22或外壳36中的边缘上。

可进而实现包围炉渣样本腔室27的另一区段的间隙，以实现在炉渣样本腔室27的一个末端(具体来说与浸没方向17相反)将两个半部27a、27b夹在一起的夹片27c的空间和使用。

配合半部27a、27b的材料通常为金属、陶瓷和/或部分金属、部分陶瓷的混合物。组装的炉渣样本腔室27的内部和外部形状对本发明都不是特定的，且可被配置成所属领域的技术人员已知的多种形状和大小。

炉渣样本腔室27在其浸没方向17上具有用于接纳炉渣流入导管25的腔室开口，所述炉渣流入导管优选地通过耐火粘固剂26胶结到装置头部22或外壳36。

炉渣流入导管25从炉渣样本腔室27延伸到测量头部盖24中的盖开口29。测量头部盖24优选地由金属制成，所述金属在与炉渣18接触后将不熔化，但容易通过与熔融金属19接触而熔化。

测量头部盖24的盖开口29由条带28覆盖，所述条带具体来说较薄和/或由纸和/或塑料制成或包括纸和/或塑料。

确切地说，炉渣流入导管25是反转的圆锥形状，优选地在浸没端处比在其邻近于腔室开口的相对端处更大。

在一个实施例中，流入导管25的浸没端大于测量头部盖24的盖开口29和/或会合测量头部盖24。

在一个实施例中，因此对所示实施例中的一者不是特定的，流入导管5、25被定位以使得测量头部盖4、24与流入导管5、25的末端之间存在最小间隙，使得在推动测量头部盖4、24通过炉渣18时施加于所述测量头部盖上的流体压力被引导到液体炉渣18进入流入导管5、25且因此进入炉渣样本腔室7、27的流入。

优选地流入导管25是金属，更优选地为钢。优选地流入导管25是金属的，更优选地在用于在炼钢转炉中使用的装置的本实例中为低碳钢。确切地说，流入导管25的壁厚度通常在0.5与3mm之间，优选为1.5mm。优选地，炉渣流入导管25的内部体积在炉渣样本腔室27的内部体积的10与100％之间，优选地为20与50％之间，优选地为23％。

在将测量头部22进一步推动经过炉渣层且进入熔融金属槽时，流入导管25朝向外壳36熔化接近回到对流入导管25的粘固剂26连接的区域，因此在浸没方向17上回到外壳36的表面。

确切地说，浸没装置可在转炉和精炼器系统中使用，但也可在例如电弧炉等其它金属精炼器皿中使用但具体来说不在高炉中使用。

一般来说，作为也用于本发明浸没装置或测量头部的典型表达的标准副枪传感器预见具有封盖的封装。大多数传感器载有多个盖。最小的盖用来防止在传感器的组装阶段期间的冲击和处置。

此封盖的壁厚度通常为约0.2mm。与炉渣接触，其仅花费几秒就熔化。与钢接触，其花费大约0.2秒而熔化。外部大盖(4、24)在传感器的运输和处置期间充当保护且防止较大的冲击。此盖的壁厚度为约0.8mm。与炉渣接触，其花费几秒而熔化。与钢接触，其花费大约1秒而熔化。

副枪传感器常常预见具有防止炉渣粘到此盖的方法。额外的纸盖是最常用的保护。

优选地，可使用将在盖到达907℃的时间附近蒸发的薄zn涂层(5μm)。这产生大量气体，所述气体产生小爆炸而将粘在盖上的所有炉渣吹掉。

炉渣样本优选地重约30g，从而得到大约20cc的体积。所述重量和/或体积的范围可加上和/或减去10％或20％。

副枪传感器通常经设计以持续一个测量循环。这意味着传感器在槽中通常以30-60cm/s的进入速度行进，其保持静止6到8秒，并且然后以20cm/s的速度离开。

钢中的典型浸没深度为大约40cm，且炉渣的层当不发泡时为大约30cm。大体上，在其发泡的情况下其可达到几米。

基于这些值，传感器将在大约1秒期间行进通过炉渣层，其将在1.5秒期间继续行进到其最深位置，其将保持静止6秒且在1.5秒期间行进回到槽液位。

在总浸没时间期间热电偶以连续方式记录温度。这允许在传感器到达其最深位置且热电偶的热接点已被加热到槽温度之后正确地解译温度。这通常是在静止位置之后3到4秒。

例如样本入口等所有热质量都因冷却而干扰槽。本发明在一实施例中使用一旦外部盖打开就将溶解于槽中且不影响槽的热条件的入口。

在传感器的浸没期间在传感器的顶端第一次接触炉渣层的时刻，炉渣取样器的填充路径中的所有气体将受热且开始膨胀，完全受热时这是六倍的体积因数。此气体膨胀在炉渣取样器中产生反压力，而由于浸没带来的压力将被视为极低。因此，膨胀的气体趋向于将炉渣带回槽中。

因为仅可在行进通过炉渣层的同时收集炉渣，所以优选地需要产生大量通风。此通风应当尽可能多而不会产生让炉渣流出样本腔的孔。

应当随着外部钢盖的壁厚度而变来选择入口导管的壁厚度。偏好是其小于或等于盖的壁厚度。

来自导管的体积应当尽可能大，只要封闭空气可通过样本腔的通风孔逸出即可。作为一实例，其优选大于10％和/或多达100％，具体来说在20％与50％之间。

此外入口导管中的通风孔被视为优点，全都是为了使浸没期间积累的压力最小化。

在实施例中以及本发明的方面与本文所描述的本发明的实施例之间，多种变化和修改是可能的，且进而由本发明的范围涵盖。在一些情况下，可采用本发明的一些特征而不需要其它特征的对应使用。因此，适当的是广泛地构造前述描述且理解为仅借助于说明和实例而给出。