用于在熔融的金屬或爐渣中進行測量的測量探針的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種用于在熔融的金屬或爐渣中進行測量的測量探針，所述測量探針具有包括浸入端和后端的測量頭，在浸入端設置有至少一個電化學傳感器、一個熱電偶和所述電化學傳感器的一個熔池接觸部，其特征在于：一個熱電偶和一個電化學傳感器均從浸入端伸出并彼此相鄰，熔池接觸部由金屬條帶制成，所述金屬條帶以適當的方式圍繞熱電偶和電化學傳感器設置并且設置在熱電偶與電化學傳感器之間，從而形成兩個室，所述兩個室在浸入端開口，熱電偶設置在一個室中，電化學傳感器設置在另一個室中，熱電偶和電化學傳感器均利用固定材料固定。
【專利說明】用于在熔融的金屬或爐渣中進行測量的測量探針
【技術領域】
[0001]本發明涉及用于在熔融的金屬或爐渣中進行測量的測量探針，所述測量探針具有包括浸入端和后端的測量頭，在浸入端設置有至少一個電化學傳感器、一個熱電偶以及電化學傳感器的一個熔池接觸部。
【背景技術】
[0002]可以從例如DE102005060492B3獲知這種類型的測量探針。該文獻公開用于(位于測量頭的浸入端的)樣品室的多個測量探針和進料口，其中，各個傳感器均包括接觸元件，接觸元件位于測量頭的背離浸入端的一側。用水泥將傳感器固定在測量頭內部。可以從DE102005060493B3獲知類似的測量探針。除了設置有樣品室中的多個傳感器和進料口之夕卜，這里公開的測量頭的浸入側還設置有熔池接觸部。另外，可以從DE102010024282A1獲知類似的取樣器。
【發明內容】
[0003]本發明的目的是改進已知的測量探針。
[0004]利用獨立權利要求的技術方案來實現上述目的。從屬權利要求中指定了有利的改進。
[0005]使得一個熱電偶和一個電化學傳感器均從浸入端伸出并彼此相鄰，提供由金屬條帶制成熔池接觸部，所述金屬條帶以適當的方式圍繞所述熱電偶和所述電化學傳感器設置并且設置在所述熱電偶與所述電化學傳感器之間，從而形成兩個室，所述兩個室在所述浸入端開口，所述熱電偶設置在一個室中，所述電化學傳感器設置在另一個室中，所述熱電偶和所述電化學傳感器均利用固定材料固定。這樣，可以最佳地固定傳感器并適用于特定的傳感器類型，由此提高了測量精度。在本文中，應該將彼此相鄰的布置方式理解為:熱電偶和電化學傳感器設置成彼此相鄰并且彼此基本平行，使得熱電偶和電化學傳感器之間沒有直接地設置其它傳感器。電化學傳感器尤其可以是基于固體電解質的氧傳感器。熔池接觸部設置成大致平行于熱電偶和電化學傳感器的縱軸線，從而熔池接觸部圍繞熱電偶和電化學傳感器的側面并設置成大致平行于測量頭中的這些器件。因此，當沿測量探針的浸入方向看去時，上述兩個部件(熱電偶和電化學傳感器)周圍形成閉合線，另外，上述閉合線將如此形成的表面完全分開，從而形成兩個大致相等的表面，其中分別設置熱電偶和/或電化學傳感器。如此形成的兩個室被位于側部而不位于浸入端以及背對浸入端的相反側的熔池接觸部封閉。
[0006]優選地，用于所述熱電偶的固定材料與用于所述電化學傳感器的固定材料不同。這樣，固定材料可以針對所固定的部件實現特定的適應性和最佳性能。具體地說，用于熱電偶的固定材料可以由公知的耐火水泥形成，用于電化學傳感器的固定材料可以由公知的鑄造用砂或型砂形成。在這種類型的布置方式中，一方面，耐火水泥最佳地保護熱電偶的冷焊點，而可透氣的鑄造用砂或型砂最適用于熔池接觸部與電化學傳感器的相互作用并將所產生的氣體排出。另外，可以在用于電化學傳感器的室中的如下位置設置耐火水泥層(具體地說，耐火水泥層的厚度大約為0.5cm):在背對浸入側的一側，在鑄造用砂或型砂下方，也就是大致在傳感器的腳部；這樣，可以使傳感器固定得更牢固。
[0007]優選地，所述測量探針的特征在于:由所述熔池接觸部形成的室包括位于背對所述浸入端的一側的優選共用的連接器元件，所述連接器元件具有用于熱電偶的電連接器、用于電化學傳感器的電連接器和用于熔池接觸部本身的電連接器。將這方面而言，連接器元件是接觸部位(contact site)，其用于將傳感器和/或熔池接觸部的電連接器連接到信號纜線，以便進一步傳輸。從連接器元件伸出的連接器可以設計成插入式觸頭。優選地，將室和連接器元件設計成統一的自支撐型的組件。這樣，允許由熱電偶、電化學傳感器和熔池接觸部構成的傳感器單元能夠在不產生相關問題的情況下以簡單的方式分開地制造，然后將該組件插入測量探針的測量頭中。為此，優選地利用連接器元件的插入式觸頭來實現電連接。
[0008]有利的是，測量頭上還可以設置有樣品室，使得樣品室的進料道的進料口從測量頭的浸入端伸出。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0009]下面基于附圖對本發明的示例性實施例做出更詳細的說明。在附圖中，
[0010]圖1a至Ic示出由熱電偶、電化學傳感器、熔池接觸部和連接器元件構成的組件的多種視圖；
[0011]圖2示出具有所述組件的測量探針的縱剖圖；以及
[0012]圖3示出測量頭的示意圖。
【具體實施方式】
[0013]組件I包括熱電偶3以及用作電化學傳感器的氧傳感器2。氧傳感器2和熱電偶3的縱軸線定向成彼此大致平行。氧傳感器2和熱電偶3被與它們的縱軸線大致平行的熔池接觸部4包圍，從而熔池接觸部4將氧傳感器2和熱電偶3包圍在一起并在它們之間形成邊界層5，由此為傳感器2和熱電偶3各自形成一個室。在本文中，在組件I的浸入側，熱電偶3和氧傳感器2的末端從各自的室伸出。在背對浸入側的相反側，與熔池接觸部4相鄰地設置有連接器元件6，從而朝向連接器元件6的背對浸入端的一端設置用于氧傳感器2的連接器觸頭7、用于熔池接觸部4的連接器觸頭8以及用于熱電偶3的連接器觸頭9。需要用連接器觸頭7、8、9來進一步傳輸電信號。
[0014]在熔池接觸部4與氧傳感器2之間設置有用于將氧傳感器2固定在組件I中的鑄造用砂或型砂10。熱電偶3利用耐火水泥11固定在組件I中。耐火水泥11設置在熔池觸點4與熱電偶3之間。
[0015]圖1a示出組件I的側視圖，從圖中可以看到從浸入端伸出的傳感器2、3和位于背對浸入端的一端處的連接器觸頭7、8、9。圖1b示出組件I的透視圖，圖1c示出從浸入端看去時的俯視圖。可以分開地制造這種類型的組件I。這意味著熱電偶3、氧傳感器2和熔池接觸部4可以相對于彼此定位在所需要的方位上，并可以使用水泥11和/或鑄造用砂10來相對于彼此固定。這種布置方式的后端受容納連接器觸頭7、8、9的連接器元件6限制。可以低成本地制造這種類型的組件1，然后將該組件插入測量探針的相應的凹口中。在圖2中以示例性的方式示出了這種類型的測量探針。除了示出組件I之外，圖2還示出了樣品室13，樣品室13設置在由鑄造用砂形成的測量頭12上。樣品室13包括進料管14，進料管14由石英玻璃制成，進料管14的進料口從測量頭12的浸入端伸出。進料管14的進料口以及組件I的熱電偶3和氧傳感器2被常規的保護帽15覆蓋；在熔融的鋼水中使用測量探針期間，保護帽15熔化和/或溶解，從而允許進行測量或取樣。測量頭12的整個浸入端被爐渣帽16包圍；爐渣帽16也是已知的，用于在運輸過程中以及在受推動而穿過熔融的鋼水上的爐渣層時保護測量頭不受破壞。
[0016]測量頭12利用耐火粘合劑18固定在支撐管17中，支撐管17由紙板制成。在所示實例中，支撐管17內側設置有由紙板制成的固定管19，固定管19內側設置有另一個取樣器。所述取樣器包括:進料口，其沿橫向受引導而穿透支撐管17 ;以及進料道20，其由石英玻璃制成。利用紙帽21封閉進料道20的外側，紙帽21在支撐管伸入爐渣層中時溶解。然后，爐渣進入預備室22中，隨后進入設置在預備室上方的爐渣樣品室23中。預備室22和爐渣樣品室23的所有側部均被金屬壁包圍。爐渣樣品室23中的進料口 24設置在中心位置。出于固定的目的，可以在預備室22與測量頭12的后側之間設置螺旋彈簧25，當沿浸入方向看去時，測量頭12設置在螺旋彈簧25的上游。利用另一個紙板管26固定爐渣樣品室23的背對浸入端的端部。在支撐管17的外周設置由金屬制成的所謂的防飛濺保護層27。防飛濺保護層27用于防止發生如下情況:一旦支撐管17浸入爐渣層和/或熔融的鋼水中，紙板就立即燃燒和/或溶解而釋放出可能妨礙測量和/或取樣過程的氣體和干擾性顆粒。
[0017]圖3示出測量頭12的組裝過程。測量頭12最初分為兩部分12a和12b并被鑄造用砂壓緊。測量頭12具有用于容納樣品室13和組件I的相應的凹口。把組件I和樣品室13插入所述凹口中，然后通過附接第二部分12b來完成測量頭。利用螺釘28將測量頭12的兩部分12a和12b彼此固定。然后，組裝支撐管和之前設置在支撐管上的部分(例如，爐渣樣品室23及其預備室22)。使螺旋彈簧25借助鋼板29固定到測量頭12的背對浸入端的一側，鋼板29將測量頭相對于爐渣樣品室23的預備室22封閉。
【權利要求】
1.一種用于在熔融的金屬或爐渣中進行測量的測量探針，所述測量探針具有包括浸入端和后端的測量頭，在所述浸入端設置有至少一個電化學傳感器、一個熱電偶和所述電化學傳感器的一個熔池接觸部，其特征在于: 一個熱電偶和一個電化學傳感器均從所述浸入端伸出并彼此相鄰，所述熔池接觸部由金屬條帶制成，所述金屬條帶以適當的方式圍繞所述熱電偶和所述電化學傳感器設置并且設置在所述熱電偶與所述電化學傳感器之間，從而形成兩個室，所述兩個室在所述浸入端開口，所述熱電偶設置在一個室中，所述電化學傳感器設置在另一個室中，所述熱電偶和所述電化學傳感器均利用固定材料固定。
2.根據權利要求1所述的測量探針，其特征在于: 用于所述熱電偶的固定材料與用于所述電化學傳感器的固定材料不同。
3.根據權利要求2所述的測量探針，其特征在于: 用于所述熱電偶的固定材料是耐火水泥，用于所述電化學傳感器的固定材料是鑄造用砂。
4.根據權利要求1至3中任一項所述的測量探針，其特征在于: 穿透所述熔池接觸部形成的室包括位于背對所述浸入端的一側的優選共用的連接器元件，所述連接器元件具有用于所述熱電偶的電連接器、用于所述電化學傳感器的電連接器和用于所述熔池接觸部的電連接器。
5.根據權利要求4所述的測量探針，其特征在于: 所述室和所述連接器元件形成自支撐型的組件。
6.根據權利要求1至3中任一項所述的測量探針，其特征在于: 所述測量頭上還設置有樣品室，所述樣品室的進料道的進料口從所述測量頭的浸入端伸出。
7.根據權利要求4所述的測量探針，其特征在于: 所述測量頭上還設置有樣品室，所述樣品室的進料道的進料口從所述測量頭的浸入端伸出。
8.根據權利要求5所述的測量探針，其特征在于: 所述測量頭上還設置有樣品室，所述樣品室的進料道的進料口從所述測量頭的浸入端伸出。
【文檔編號】G01N27/411GK103954375SQ201310530661
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2013年10月31日 優先權日:2012年10月31日
【發明者】德里·拜恩斯 申請人:賀利氏電子耐特國際股份公司
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