BE1019959A3 - Sensoropstelling voor temperatuurmeting en meetprocedure. - Google Patents

Sensoropstelling voor temperatuurmeting en meetprocedure. Download PDF

Info

Publication number
BE1019959A3
BE1019959A3 BE2011/0246A BE201100246A BE1019959A3 BE 1019959 A3 BE1019959 A3 BE 1019959A3 BE 2011/0246 A BE2011/0246 A BE 2011/0246A BE 201100246 A BE201100246 A BE 201100246A BE 1019959 A3 BE1019959 A3 BE 1019959A3
Authority
BE
Belgium
Prior art keywords
tube
sensor arrangement
arrangement according
temperature
melt
Prior art date
Application number
BE2011/0246A
Other languages
English (en)
Original Assignee
Heraeus Electro Nite Int
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Heraeus Electro Nite Int filed Critical Heraeus Electro Nite Int
Application granted granted Critical
Publication of BE1019959A3 publication Critical patent/BE1019959A3/nl

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/02Constructional details
    • G01J5/04Casings
    • G01J5/041Mountings in enclosures or in a particular environment
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/0037Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry for sensing the heat emitted by liquids
    • G01J5/004Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry for sensing the heat emitted by liquids by molten metals
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/02Constructional details
    • G01J5/08Optical arrangements
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/02Constructional details
    • G01J5/08Optical arrangements
    • G01J5/0818Waveguides
    • G01J5/0821Optical fibres
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/02Constructional details
    • G01J5/08Optical arrangements
    • G01J5/0887Integrating cavities mimicking black bodies, wherein the heat propagation between the black body and the measuring element does not occur within a solid; Use of bodies placed inside the fluid stream for measurement of the temperature of gases; Use of the reemission from a surface, e.g. reflective surface; Emissivity enhancement by multiple reflections
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/02Constructional details
    • G01J5/04Casings
    • G01J5/046Materials; Selection of thermal materials
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/02Constructional details
    • G01J5/04Casings
    • G01J5/048Protective parts

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Radiation Pyrometers (AREA)
  • Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
  • Waste-Gas Treatment And Other Accessory Devices For Furnaces (AREA)
  • Investigating And Analyzing Materials By Characteristic Methods (AREA)

Abstract

De uitvinding betreft een sensoropstelling voor de meting van de temperatuur in smelt, in het bijzonder in metaal-of kryolietsmelt met een smeltpunt van meer dan 600°C, met een temperatuursensor en een procedure voor het meten met zo'n sensoropstelling.

Description

Sensoropstelling voor temperatuurmeting en meetprocedure
De uitvinding betreft een sensoropstelling voor de meting van de temperatuur in smelt, in het bijzonder in metaal- of kryolietsmelt met een smeltpunt van meer dan 600°C, met een houder die aan de bovenkant van een opening is voorzien, waar de temperatuursensor zich bevindt. De uitvinding betreft ook een procedure voor het meten met zo'n sensoropstelling. Dergelijke meet-installaties en sensoropstellingen zijn bijvoorbeeld bekend uit DE 44 33 685 C2. Daarin wordt beschreven dat aan een draaglichaam een thermisch element is bevestigd. Dat thermische element wordt in een houder gebracht, waarin de afkoeltemperatuur van de smelt wordt gemeten. Andere sensoropstellingen voor het meten van temperaturen in smelt zijn bekend uit DE 103 31 124 B3, waarbij glasvezels als sensorelement worden gebruikt. In EP 1 034 419 B1 wordt een sensoropstelling beschreven, die net als in DE 44 33 685 C2 gebruikmaakt van een thermisch element. Een andere temperatuursensor is bijvoorbeeld uit JP 07 229 791 A bekend. Hier wordt met behulp van een glasvezel gemeten, die de straling uit de smelt registreert en naar een meeteenheid doorstuurt, waarin op basis van de gemeten straling de temperatuur op de bekende manier wordt bepaald.
Het is de bedoeling van de hier voorgestelde uitvinding om de bestaande systemen te verbeteren en in het bijzonder voor metingen in kryolietsmelt een sensoropstelling ter beschikking te stellen die een snelle en nauwkeurige meting toelaat.
Deze opdracht wordt ingevuld door de uitvinding met de kenmerken van de onafhankelijke conclusies. De voordelige verdere uitwerkingen van de uitvinding worden beschreven in de onder-conclusies. Doordat de temperatuursensor door een in de houder gestopte buis wordt gevormd, waarin een optische vezel is geplaatst, die optioneel aansluitend op zijn mantelvlak een mantel-buis bevat, waarbij de buis of de mantelbuis aan zijn in de houder geplaatste uiteinde dicht is, kunnen enerzijds de voordelige eigenschappen van de meting met optische vezels worden benut en wordt anderzijds de optische vezel voldoende tegen beschadiging beschermd, aangezien hij in een gasdichte gesloten buis geplaatst is. De optische vezel kan over zijn volledige lengte in een interne gebruikelijke metalen beschermbuis (mantelbuis) worden geplaatst. Die mantelbuis sluit erg nauw op de optische vezel aan, zodat kan worden voorkomen dat de optische vezel bij het buigen breekt. De houder kan voor de liquidusmeting worden gebruikt, waarbij hij eerst in de smelt wordt ondergedompeld en daarmee wordt gevuld en waarbij na het uittrekken uit de smelt de stollingscurve of het temperatuurverloop tijdens het stollen met behulp van de optische vezel wordt bepaald. Onder meer om een onderkoeling van de te analyseren smelt te verhinderen, kan de houder via een stijve verbinding met een trilmachine worden verbonden. In de praktijk kan de houder aan een drager verbonden zijn, die geschikt is om in de smelt te worden ondergedompeld en die met behulp van een lans in de smelt wordt ondergedompeld. De lans kan een bekende trillingslans zijn, waarmee de houder aan het trillen kan worden gebracht.
In de praktijk is het voordelig gebleken dat de buis ofwel a) van staal, in het bijzonder van roestvrij staal, gemaakt is en een warmteweerstand van hoogstens 155 m2KpW1, in het bijzonder tussen 3,5 en 153 m2KpW1, heeft of b) van koper gemaakt is en een warmteweerstand van hoogstens 6 m2KpW1, in het bijzonder tussen 0,1 en 5,1 m2KpW1, heeft of c) van kwartsglas gemaakt is en een warmteweerstand van hoogstens 205 m2KpW1, in het bijzonder tussen 5,0 en 202,1 m2KpW1, heeft.
De buis kan in het bijzonder van een koperlegering zijn gemaakt. Door de speciale aanpassing van de buis aan de temperatuur van de smelt wordt gegarandeerd en gelijktijdig verzekerd dat de buis de straling goed genoeg afstraalt, zodat de optische vezel ze heel nauwkeurig kan registreren. Om beschadiging van de buis in de smelt te voorkomen, wordt de buis het best bekleed, in het bijzonder met koper, met molybdeen of met keramisch materiaal, in het bijzonder met aluminiumoxide. De buis heeft voor deze toepassing best een buitendiameter van hoogstens 5 mm en de wanddikte van de buis bedraagt bij voorkeur hoogstens 2 mm. Op die manier wordt enerzijds de nodige stabiliteit gegarandeerd en kan anderzijds de warmte optimaal worden opgenomen en als straling afgegeven. Het gesloten uiteinde van de buis wordt tot op een afstand van 0,1 tot 5 mm en bij voorkeur op ongeveer 3 mm van de bodem van de houder gebracht, zodat de meting voldoende nauwkeurig kan worden uitgevoerd. Bij een bij voorkeur dichtgeknepen uiteinde van de buis is gebleken dat een verhouding van de overblijvende open oppervlakte van de diameter in de samengeperste binnenkant van de buis ten opzichte van de lengte van het dichtgeknepen gedeelte van de buis (in de lengterichting van de buis gemeten) < 0,5 mm bedraagt en in het bijzonder idealiter 0,05 mm.
De uitvinding bestaat verder uit een sensoropstelling voor de meting van de temperatuur in smelt, in het bijzonder in metaal- of kryolietsmelt met een smeltpunt van meer dan 600°C, met een temperatuursensor die met een dompeluiteinde is uitgerust. De uitvinding onderscheidt zich door het feit dat de temperatuursensor wordt gevormd door een buis, waarin een optische vezel geplaatst is, die optioneel aansluitend op zijn mantelvlak een mantelbuis bevat, waarbij de buis of de mantelbuis aan zijn in de houder geplaatste uiteinde dicht is. De buis kan op verschillende manieren worden dichtgemaakt. In principe is een gesloten buis in de betekenis van iedere sensoropstelling die wordt beschreven, een buis waarvan het uiteinde dat wordt ondergedompeld, gasdicht is om de optische vezel te beschermen. De buis kan dus zowel dichtgeknepen of aan zijn uiteinde samengesmolten zijn. De optische vezel kan over zijn volledige lengte in een interne, gebruikelijke metalen beschermbuis (mantelbuis) geplaatst zijn. Die mantelbuis sluit heel nauw aan bij de optische vezel, zodat wordt voorkomen dat de optische vezel bijvoorbeeld bij het buigen breekt. Voordelig bij deze tweede sensoropstelling is het feit dat de temperatuur van de smelt met behulp van een eenvoudige opstelling kan worden bepaald. Ook deze sensoropstelling kan afhankelijk van de toepassing met behulp van een starre verbinding met een trilmachine worden verbonden, waarbij de trilmachine zoals hierboven reeds beschreven aan een bekende trillingslans kan worden bevestigd. De trillingslans is voorzien van een draaglans voor de temperatuursensor, waarbij de temperatuursensor bij voorkeur op het einde van de draagbuis bevestigd is.
De sensoropstelling wordt in het bijzonder daardoor gekenmerkt dat de buis: a) van staal, in het bijzonder van roestvrij staal, gemaakt is en een warmteweerstand van hoogstens 155 m2KpW-1, in het bijzonder tussen 3,5 en 153 m2KpW-1, heeft of b) van koper gemaakt is en een warmteweerstand van hoogstens 6 m2KpW-1, in het bijzonder tussen 0,1 en 5,1 m2KpW-1, heeft of c) van kwartsglas gemaakt is en een warmteweerstand van hoogstens 205 m2KpW-1, in het bijzonder tussen 5,0 en 202,1 m2KpW-1, heeft.
Ook bij deze opstelling is de buis bij voorkeur van een koperlegering gemaakt. Ze kan met een beschermende laag van bijvoorbeeld koper of molybdeen of keramisch materiaal, in het bijzonder aluminiumoxide, bekleed zijn. De buis heeft best een buitendiameter van hoogstens 5 mm en een wanddikte van hoogstens 2 mm. Ook in dit geval is bij een dichtgeknepen uiteinde van de buis gebleken dat een verhouding van de overblijvende open oppervlakte van de doorsnede aan de binnenkant van de dichtgeknepen buis of mantelbuis ten opzichte van de lengte van het dichtgeknepen gedeelte van de buis < 0,5 mm, in het bijzonder idealiter ongeveer 0,05 mm bedraagt.
Die hierboven beschreven sensoropstellingen kunnen in het bijzonder voor de meting van de temperatuur in smelt met een smeltpunt van meer dan 600°C, in het bijzonder in staal- of kry-olietsmelt, worden gebruikt.
De uitgevonden procedure voor het meten met een van de hierboven beschreven sensoropstellingen wordt daardoor gekenmerkt dat het dompeluiteinde van een aan een draaglans bevestigde sensoropstelling in de smelt wordt ondergedompeld, dat daarna minstens het ondergedompelde gedeelte van de buis op een temperatuur van 350°C tot 800°C wordt verhit, dat na het bereiken van die opwarmtemperatuur de optische vezel in de buis wordt geschoven en de buis aan het trillen wordt gebracht en dat vervolgens de temperatuur van de smelt wordt gemeten. Het is voordelig om daarna de sensoropstelling uit de smelt te trekken en van de draaglans te verwijderen en het uiteinde van de optische vezel te verwijderen. Door het verwijderen van het uiteinde van de optische vezel kan hij in de buis worden doorgeschoven en voor een nieuwe temperatuurmeting worden gebruikt, zonder dat de kwaliteit van de meting negatief wordt beïnvloed door een temperatuurafhankelijke beschadiging van de optische vezel.
In het navolgende wordt de uitvinding aan de hand van in tekeningen weergegeven uitvoerings-voorbeelden nader toegelicht. In de tekening toont:
Afb. 1 de schematische weergave van een voorziening met een sensoropstelling volgens de uitvinding
Afb. 2 de analoge voorziening met een andere sensoropstelling
Afb. 3a, b een dwarsdoorsnede van de sensoropstellingen volgens de uitvinding
Afb. 4 een dwarsdoorsnede van een andere sensoropstelling volgens de uitvinding
Afb. 5a-c de weergave van het verloop van de procedure
Afb. 6a-c het alternatief verloop van de procedure
De installatie die in de afbeeldingen 1 en 2 wordt weergegeven, bestaat uit een draaglans 1, die via een trilmachine 2 met een voedingsvoorziening 17 en verder nog met een niet weergegeven besturingseenheid verbonden is en die in een van karton gemaakte draagbuis 3 in de sensor-opstelling 4 gestoken is en aan zijn onderste uiteinde met een koppeling 5 van de sensoropstel-ling 4 verbonden is. De trilmachine 2 brengt via de draaglans 1 en de koppeling 5 een trilling op de sensoropstelling 4 over. Verder is een voedingsinrichting 17 voor de toevoer van een optische kabel in de buis 6 van de sensoropstelling 4 voorzien.
De afbeeldingen 1 en 2 geven verschillende uitvoeringsvormen van de sensoropstelling 4 weer, waarbij in afb. 1 de buis 6 in een houder 7 wordt ingevoerd, zodat die opstelling voor de bepaling van smeltpunten en stollingspunten kan worden gebruikt, terwijl de opstelling volgens afb. 2 alleen voor de meting van temperaturen kan worden gebruikt.
Afb. 3a toont details van de sensoropstelling 4 volgens afb. 1. Daarbij is aan de in de onder-dompelingsrichting van de installatie gelegen voorzijde van de draagbuis 3 een meetkop 8 opgesteld. De meetkop 8 is bij voorkeur van keramisch materiaal gemaakt, maar kan ook van cement, metaal of gietzand of een combinatie van meerdere van die materialen gemaakt zijn. Aan het aan de achterkant, in het binnenste van de draagbuis 3 opgestelde uiteinde van de meetkop is de koppeling 5 vastgemaakt. Aan het dompeluiteinde van de koppeling 5 is de buis 6 opgesteld, waar de optische vezel 9 ondergebracht is. De optische vezel 9 is van kwartsglas gemaakt, die aan zijn mantelvlak nauw aansluitend een mantelbuis van staal als buitenlaag heeft, die het kwartsglas tegen mechanische beschadiging moet beschermen. De optische vezel kan binnen de buis 6 bewegen. De buis 6 is van roestvrij staal gemaakt en heeft een warmteweerstand van 3,5 tot 135 m2KpW1. De buis 6 kan ook van koper gemaakt zijn en een warmteweerstand van 0,1 tot 5,1 m2KpW1 hebben of van kwartsglas gemaakt zijn en een warmteweerstand tussen 5,0 en 202,1 m2KpW1 hebben. De buis 6 heeft een buitendiameter van hoogstens 4 mm en een wanddikte van hoogstens 1 mm. Hij steekt in de houder 7 die van staal gemaakt is. Afb. 3b laat een vergelijkbare opstelling zien, waarbij de buis 6’ aan één dompeluiteinde open is. De mantelbuis van de optische vezel 9 daarentegen is aan zijn dompeluiteinde 18 dichtgeknepen. Aan de buis 6’ is aan het dompeluiteinde een metalen strook als aanslag 19 U-vormig opgesteld, tot waar het samengeknepen uiteinde van de mantelbuis van de optische vezel 9 geschoven wordt en die daardoor dient voor de positionering van het uiteinde van de optische vezel 9 in de houder 7.
De houder 7 is door de metalen balken 10 aan meetkop 8 vastgemaakt. Hij heeft een totaal volume van ongeveer 2 tot 6 cm3, in het bijzonder ongeveer 4 cm3, waarbij zijn binnenhoogte ongeveer 28 mm en zijn binnendiameter ongeveer 14 mm bedraagt. De houder is aan de onderkant afgerond. De afstand van het onderste uiteinde van de buis 6 ten opzichte van de bodem van de houder 7 bedraagt ongeveer 3 mm. De buis 6 volgens afb. 3a is aan zijn onderste uiteinde 11 gasdicht gemaakt. De gasdichte afsluiting kan worden gerealiseerd door de buis 6 dicht te knijpen of het uiteinde van de buis dicht te lassen, bijvoorbeeld in de vorm van een halve bol. Een absolute dichtheid is hierbij overigens niet vereist. Het volstaat dat de optische vezel 9 niet kan worden beschadigd door de smelt waarin de meting moet worden uitgevoerd (bv. kryoliet- of staalsmelt). Bij een dichtgeknepen uiteinde van een buis of een mantelbuis is gebleken dat een verhouding van het resterende openstaande oppervlak van de doorsnede in het binnenste van de dichtgeknepen buis ten opzichte van de lengte van het dichtgeknepen gedeelte van de buis 6 of de mantelbuis van de optische vezel 9 (in de lengterichting van de buis gemeten) < 0,5 mm en in het bijzonder in het ideale geval ongeveer 0,05 mm bedraagt. De afsluiting kan ook rechtstreeks aan de optische vezel, d.w.z. door een afsluiting van de mantelbuis (stalen buis) die het kwartsglas omgeeft, gerealiseerd zijn (afb. 3b). Door het gesloten onderste uiteinde 11 van de buis 6 wordt gewaarborgd dat de optische vezel 9 in de optimale stand voor de meting wordt gebracht. De optische vezel kan immers tot aan het afgesloten onderste uiteinde 11 in de buis 6 worden geschoven (of tot aan de aanslag 19 volgens afb. 3b), tot hij daar niet verder meer kan. Op dat moment bevindt hij zich in de optimale stand binnen de houder 7, d.w.z. in het zogenaamde thermische centrum ervan.
De in afb. 4 weergegeven sensoropstelling vertoont een in principe gelijke opbouw als in afb. 3a, 3b, waarbij de buis 6 met de optische vezel 9 niet in een houder 7 opgesteld is, zodat hij kan worden gebruikt voor de temperatuurmeting binnen het smeltbad, maar niet voor de registratie van en verwarmings- of afkoelcurve, zoals dat met een opstelling van een optische vezel 9 binnen een houder 7 volgens afb. 3a of 3b wel mogelijk is. Zo’n houder 7 kan op de bekende manier door onderdompeling in een smelthouder met de te meten smelt worden gevuld en daarna worden uitgetrokken, waarbij de meting van de afkoelcurve kan worden uitgevoerd. Bij een nieuwe onderdompeling kan eventueel ook de opwarmingscurve worden gemeten.
Afb. 5a-5c geeft een meting weer met een zogenaamd zelfgeleidend mechanisme, waarbij de optische vezel automatisch wordt vooruitgeschoven. Een andere temperatuursensor voor de bepaling van het tijdsverloop van de verplaatsing van de vezel is hierbij niet nodig. De meetcy-clus wordt opgestart nadat de sensoropstelling met de draagbuis 3 aan de draaglans 1 wordt opgesteld. De sensoropstelling 4 met de aan de draagbuis 3 opgestelde meetkop 8 wordt zo in de smelt ondergedompeld, dat minstens houder 7 en de voorzijde van de meetkop 8 die naar de houder 7 is gericht, in de smelt wordt ondergedompeld. Daarbij bevindt de optische vezel 9 zich - zoals dat in afbeelding 5a is weergegeven - in zijn uitgangspositie. Na het onderdompelen van de sensoropstelling 4 in de smelt is het niveau 12 van het smeltbad boven de meetkop 8 gestegen (zie afb. 5b, 5c). Rond het gesloten uiteinde van de buis 6 stijgt de temperatuur, werkt de warmtestraling 13 op de buis 6 in, en wordt een deel 14 van de straling door de optische vezel 9 geregistreerd. Die optische vezel bevindt zich op dat moment nog op ongeveer 50 mm van de smelt, maar dat is dicht genoeg om een temperatuur van ongeveer 270°C tot ongeveer 800eC te meten. Nadat de temperatuur tot ongeveer 500°C is gestegen, wordt door de besturingseenheid een signaal naar trilmachine 2 verstuurd om de trilling te starten. Gelijktijdig wordt een signaal naar het voedingsmechanisme 17 voor de optische vezel gestuurd, zodat het dompeluiteinde in minder dan 10 seconden en bij voorkeur binnen 2 tot 3 seconden tot aan het gesloten uiteinde van de buis 6 wordt gebracht, waar het in de meetpositie komt te liggen (afb. 5c). Dit alles gebeurt volautomatisch, zonder dat de operator moet ingrijpen. Daarna wordt de meting van de badtemperatuur uitgevoerd, vervolgens wordt de draaglans 1 met de sensoropstelling 4 uit de smelt getrokken, zodat het in de houder 7 achtergebleven deel van de smelt begint te stollen en de stollingstemperatuur kan worden gemeten. Een signaal geeft het begin van de terugtrekking aan, een ander signaal duidt het einde van de meting van de afkoelcurve aan. Dit signaal kan ofwel op basis van de tijd of op basis van de temperatuur worden ingesteld. Daarna verwijdert een operator de sensoropstelling 4 met de draagbuis 3 van de meetlans 1, waarbij een ongeveer 60 mm lang uiteinde van de optische vezel 9 uit de draaglans 1 uitsteekt. Dat uiteinde wordt afgesneden, waardoor er nog een ongeveer 10 mm lang stuk van de optische vezel overblijft, die aan het dompeluiteinde open is en dus niet door een omhullende stalen mantel omhuld is. Daarna wordt een nieuwe sensoropstelling 4 met een nieuwe draagbuis 3 op de draaglans 1 geplaatst. Het ongeveer 10 mm lange uiteinde van de optische vezel is centrisch ten opzichte van de koppeling geplaatst, waarvan de doorvoer met een conische opening van 15 mm begint, zodat de optische vezel 9 zonder problemen door de centrische, axiaal-symmetrische opening 16 van de koppeling 5 in de buis 6 kan schuiven. Op dat moment kan een nieuwe meetcyclus beginnen. Doordat deze procedure automatisch verloopt en onder meer de meetprocedure en de verplaatsing van de optische vezel 9 geautomatiseerd is, wordt het risico op fouten door de operator tot een minimum beperkt.
In afb. 6a-6c wordt een vergelijkbare, maar manueel gestuurde procedure weergegeven. De uitgangssituatie (afb. 6a) is dezelfde als bij de automatische procedure (cf. afb. 5a). Hierbij drukt de operator op een drukknop, die een timer/tijdschakelaar voor het voedings-mechanisme 17 activeert. Dat brengt de optische vezel 9 in minder dan 10 seconden - en in het ideale geval in ongeveer 2-3 seconden - in de meetpositie (afb. 6b). Daarna wordt het onderdompelingsme-chanisme geactiveerd. Daarbij wordt de draaglans 1 in de richting gebracht van de smelt waarvan de temperatuur moet worden gemeten, tot de meetkop 8 onder de badspiegel 12 verdwijnt. De temperatuurstraling werkt in op de optische vezel 9. Wanneer een temperatuur van ongeveer 500°C wordt gemeten, wordt via de besturingseenheid 2 de trilling gestart. Nadat de temperatuur van het bad is gemeten, weerklinkt een signaal, waarna de lans wordt omhooggeheven, zodat de houder 7 uit de smelt tevoorschijn komt en samen met de smelt die erin achtergebleven is, begint af te koelen. Op die manier kan de afkoelcurve worden gemeten. Ook op het einde van de meting wordt een licht- of een geluidssignaal geactiveerd. Het vervangen van de sensoropstelling 4 met de draagbuis 3 gebeurt op dezelfde manier zoals hierboven bij afb. 5a-5c is beschreven.
In beide beschreven gevallen gebeurt de trilling zowel bij de houder 7 als bij de buis 6, waarbij de trilling zelf over de draaglans 1 wordt overgezet. De trilling gebeurt met een frequentie van 20 tot 1.000 Hz, maar in het ideale geval tussen 60 en 400 Hz en in het bijzonder bij ongeveer 260 Hz. De amplitude ligt tussen 0,01 en 0,5 mm, optimaal tussen 0,05 en 0,25 mm en kan in het bijzonder in de buurt van 0,145 mm liggen. Dit wordt door de besturingseenheid geregeld en kan aan het desbetreffende type sensoropstelling worden aangepast.
De optische vezel 9 kan manueel, met behulp van een elektrisch mes (bv. een rotatiemes) of op een andere geschikte manier worden afgesneden.
Wanneer een vezel van kwartsglas waarvan het mantelvlak met een metalen bovenlaag (een mantelbuis) is omgeven, een open uiteinde aan zijn voorzijde heeft - d.w.z. een uiteinde dat niet met metaal bedekt is - dat rechtstreeks in contact met gesmolten kryoliet staat, zal het heel snel beschadigd en zelfs vernietigd worden, wat tot meetfouten leidt. Wanneer zo’n vezel niet aan het trillen wordt gebracht, leidt dat tot een langzamere (normale) vernietiging van de vezel en tot een nauwkeurige meting van de temperatuur. In principe kan de temperatuur van het bad op die manier heel nauwkeurig worden gemeten. De liquidustemperatuur, d.w.z. de temperatuur waarbij de smelt naar een vaste stof overgaat of de temperatuur waarbij de vaste stof naar de smelt overgaat, kan daarmee niet worden gemeten. Daarvoor gebeurt de vernietiging van de optische vezel te langzaam, zodat de zogenaamde liquiduscurve niet kan worden gemeten. Bovendien is het voordelig om de optische vezel 9 voor de meting van de zogenaamde liquidus- temperatuur te laten trillen om betere meetresultaten te verkrijgen voor de afkoelings- en ver-warmingscurve.

Claims (20)

1. Sensoropstelling voor de meting van de temperatuur in smelt, in het bijzonder in metaal- of kryolietsmelt met een smeltpunt van meer dan 600°C, met een houder die aan de bovenzijde van een opening is voorzien en waarin een temperatuursensor opgesteld is, die daardoor wordt gekenmerkt dat de temperatuursensor een in de houder uitstekende buis is, die een optische vezel bevat, die optioneel aansluitend op zijn mantelvlak een mantelbuis bevat, waarbij de buis of de mantelbuis aan zijn in de houder geplaatste uiteinde dicht is.
2. Sensoropstelling volgens conclusie 1, die daardoor wordt gekenmerkt dat de houder via een starre verbinding met een trilmachine verbonden is.
3. Sensoropstelling volgens conclusie 1 of 2, die daardoor wordt gekenmerkt dat de buis ofwel a) van staal, in het bijzonder van roestvrij staal, gemaakt is en een warmteweerstand van hoogstens 155 m2KpW1, in het bijzonder tussen 3,5 en 153 m2KpW\ heeft of b) van koper gemaakt is en een warmteweerstand van hoogstens 6 m2KpW1, in het bijzonder tussen 0,1 en 5,1 m2KpW1, heeft of c) van kwartsglas gemaakt is en een warmteweerstand van hoogstens 205 m2KpW1, in het bijzonder tussen 5,0 en 202,1 ir^KpW1, heeft.
4. Sensoropstelling volgens conclusie 1 of 2, die daardoor wordt gekenmerkt dat de buis van een koperlegering gemaakt is.
5. Sensoropstelling volgens minstens een van de conclusies 1 tot 4, die daardoor wordt gekenmerkt dat de buis met koper of molybdeen of keramisch materiaal, in het bijzonder alu-miniumoxide, bekleed is.
6. Sensoropstelling volgens minstens een van de conclusies 1 tot 5, die daardoor wordt gekenmerkt dat de buis een buitendiameter van hoogstens 5 mm heeft.
7. Sensoropstelling volgens minstens een van de conclusies 1 tot 6, die daardoor wordt gekenmerkt dat de wanddikte van de buis hoogstens 2 mm bedraagt.
8. Sensoropstelling volgens minstens een van de conclusies 1 tot 7, die daardoor wordt gekenmerkt dat het gesloten uiteinde van de buis zich op een afstand van 0,1 tot 5 mm, in het bijzonder ongeveer 3 mm, van de bodem van de houder bevindt.
9. Sensoropstelling volgens minstens een van de conclusies 1 tot 8, die daardoor wordt gekenmerkt dat het gesloten uiteinde van de buis of de mantelbuis dichtgeknepen is, waarbij de verhouding van de overblijvende open oppervlakte van de doorsnede aan de binnenkant van de dichtgeknepen buis of mantelbuis ten opzichte van de lengte van het dichtgeknepen gedeelte van de buis < 0,5 mm bedraagt.
10. Sensoropstelling voor de meting van de temperatuur in smelt, in het bijzonder in metaal- of kryolietsmelt met een smeltpunt van meer dan 600°C, met een temperatuursensor met een dompeluiteinde, die daardoor wordt gekenmerkt dat de temperatuursensor een buis is, waarin een optische vezel geplaatst is, die optioneel aansluitend op zijn mantelvlak een mantelbuis bevat, waarbij de buis of de mantelbuis aan het in de houder geplaatste uiteinde dicht is.
11. Sensoropstelling volgens conclusie 10, die daardoor wordt gekenmerkt dat de houder via een starre verbinding met een trilmachine verbonden is.
12. Sensoropstelling volgens conclusie 10 of 11, die daardoor wordt gekenmerkt dat de buis ofwel a) van staal, in het bijzonder van roestvrij staal, gemaakt is en een warmteweerstand van hoogstens 155 m2KpW-1, in het bijzonder tussen 3,5 en 153 m2KpW-1, heeft of b) van koper gemaakt is en een warmteweerstand van hoogstens 6 m2KpW-1, in het bijzonder tussen 0,1 en 5,1 m2KpW-1, heeft of c) van kwartsglas gemaakt is en een warmteweerstand van hoogstens 205 m2KpW-1, in het bijzonder tussen 5,0 en 202,1 m2KpW-1, heeft.
13. Sensoropstelling volgens conclusie 10 of 11, die daardoor wordt gekenmerkt dat de buis van een koperlegering gemaakt is.
14. Sensoropstelling volgens minstens een van de conclusies 10 tot 13, die daardoor wordt gekenmerkt dat de buis met koper of molybdeen of een keramisch materiaal, in het bijzonder aluminiumoxide, bekleed is.
15. Sensoropstelling volgens minstens een van de conclusies 10 tot 14, die daardoor wordt gekenmerkt dat de buitendiameter van de buis hoogstens 5 mm bedraagt.
16. Sensoropstelling volgens minstens een van de conclusies 10 tot 15, die daardoor wordt gekenmerkt dat de wanddikte van de buis hoogstens 2 mm bedraagt.
17. Sensoropstelling volgens minstens een van de conclusies 10 tot 16, die daardoor wordt gekenmerkt dat het gesloten uiteinde van de buis of de mantelbuis dichtgeknepen is, waarbij de verhouding van de overblijvende open oppervlakte van de doorsnede aan de binnenkant van de dichtgeknepen buis of mantelbuis ten opzichte van de lengte van het dichtgeknepen gedeelte van de buis < 0,5 mm bedraagt.
18. Toepassing van een sensoropstelling volgens minstens een van de voorgaande conclusies voor de meting van de temperatuur in smelt met een smeltpunt van meer dan 600°C, in het bijzonder in staal- of kryolietsmelt.
19. Procedure voor het meten met een sensoropstelling volgens minstens een van de bovenstaande conclusies, die daardoor wordt gekenmerkt dat het dompeluiteinde van een aan een draaglans bevestigde sensoropstelling in de smelt wordt ondergedompeld, dat daarna minstens het ondergedompelde gedeelte van de buis op een temperatuur tussen 350°C en 800°C wordt verhit, dat na het bereiken van die temperatuur de optische vezel in de buis wordt geschoven en/of een trilling van de buis begint en dat vervolgens de temperatuur van de smelt wordt gemeten.
20. Procedure volgens conclusie 19, die daardoor wordt gekenmerkt dat de sensoropstelling na het meten van de temperatuur uit de smelt wordt getrokken en van de draaglans wordt verwijderd en dat het uiteinde van de optische vezel wordt verwijderd.
BE2011/0246A 2010-05-17 2011-04-28 Sensoropstelling voor temperatuurmeting en meetprocedure. BE1019959A3 (nl)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102010020715A DE102010020715A1 (de) 2010-05-17 2010-05-17 Sensoranordnung zur Temperaturmessung sowie Verfahren zum Messen
DE102010020715 2010-05-17

Publications (1)

Publication Number Publication Date
BE1019959A3 true BE1019959A3 (nl) 2013-03-05

Family

ID=44168802

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
BE2011/0246A BE1019959A3 (nl) 2010-05-17 2011-04-28 Sensoropstelling voor temperatuurmeting en meetprocedure.

Country Status (10)

Country Link
US (1) US8876372B2 (nl)
EP (1) EP2388562B1 (nl)
CN (1) CN102313608B (nl)
AR (1) AR081037A1 (nl)
AU (1) AU2011202054B2 (nl)
BE (1) BE1019959A3 (nl)
BR (1) BRPI1102237B1 (nl)
CA (1) CA2739070C (nl)
DE (1) DE102010020715A1 (nl)
ZA (1) ZA201103511B (nl)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012201501B4 (de) 2012-02-02 2015-11-12 Ignatios Giannelis Vorrichtung zur Bestimmung der Temperatur einer Schmelze
US9546909B2 (en) 2013-02-08 2017-01-17 Jyoti Goda Apparatus and methods for continuous temperature measurement of molten metals
GB2543319A (en) * 2015-10-14 2017-04-19 Heraeus Electro Nite Int Cored wire, method and device for the production
US10520371B2 (en) * 2015-10-22 2019-12-31 Applied Materials, Inc. Optical fiber temperature sensors, temperature monitoring apparatus, and manufacturing methods
CN105784187B (zh) * 2016-04-15 2019-05-31 中北大学 一种锅炉炉膛测温方法和测温装置
EP3290881B1 (en) * 2016-09-01 2019-08-07 Heraeus Electro-Nite International N.V. Method for feeding an optical cored wire and immersion system to carry out the method
WO2020022935A1 (ru) * 2018-07-24 2020-01-30 Александр Николаевич ЗАБРОДИН Устройство для измерения температуры расплавленных материалов
RU189043U1 (ru) * 2018-07-24 2019-05-07 Александр Николаевич Забродин Устройство для измерения температуры расплавленных материалов
RU200353U1 (ru) * 2020-04-07 2020-10-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет" Устройство для измерения температуры расплавов
EP3929548A1 (en) * 2020-06-22 2021-12-29 Heraeus Electro-Nite International N.V. Device and method for measuring a temperature of a molten metal

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6004031A (en) * 1993-11-30 1999-12-21 Nkk Corporation Temperature measuring device
DE10331125B3 (de) * 2003-07-09 2004-09-16 Heraeus Electro-Nite International N.V. Verfahren zum Abgleichen und Messen in Schmelzen mittels optischer Fasern sowie Vorrichtung dazu und deren Verwendung

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1930565U (de) * 1965-05-28 1966-01-05 Siemens Ag Eintauchthermometer zur temperaturmessung an stahlschmelzen.
DE2929693C2 (de) 1979-07-21 1981-05-07 Ströhlein GmbH & Co, 4000 Düsseldorf Vorrichtung zur Entnahme einer schmelzflüssigen Probe von Metall oder von Metallegierungen un zum Messen der Abkühlungskurve der Probe
US4427263A (en) * 1981-04-23 1984-01-24 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Pressure insensitive optical fiber
US5456761A (en) * 1993-07-15 1995-10-10 Alcan International Limited High temperature and abrasion resistant temperature measuring device
KR0134654B1 (ko) * 1993-10-05 1998-04-20 이요시 슌키치 광파이버를 사용한 온도측정장치 및 방법
JP3158839B2 (ja) 1994-02-22 2001-04-23 日本鋼管株式会社 溶融金属の温度測定装置および温度測定方法
DE4433685C2 (de) 1994-09-21 1997-02-13 Heraeus Electro Nite Int Sensoranordnung zur Temperaturmessung, Temperaturmeßeinrichtung und - verfahren
SE511376C2 (sv) 1997-11-28 1999-09-20 Sintercast Ab Provtagningsanordning för termisk analys av stelnande metall
CN2465162Y (zh) * 2001-02-28 2001-12-12 武汉理工大学 一种新型光纤高温测量装置
DE10331124B3 (de) * 2003-07-09 2005-02-17 Heraeus Electro-Nite International N.V. Verfahren und Vorrichtung zum Messen der Abkühlkurve von Schmelzenproben und/oder der Aufheizkurve von Schmelzenproben sowie deren Verwendung
US6964516B2 (en) * 2004-02-11 2005-11-15 Heraeus-Electro Nite International N.V. Device and method for measuring temperature in molten metals
GB0415849D0 (en) * 2004-07-15 2004-08-18 Heraeus Electro Nite Int Guide system for signal lines, device for measuring temperatures and/or concentrations and use
GB2438214A (en) * 2006-05-19 2007-11-21 Heraeus Electro Nite Int Measuring a parameter of a molten bath
DE102011012175A1 (de) * 2011-02-23 2012-08-23 Heraeus Electro-Nite International N.V. Sensoranordnung zur Messung von Parametern in Schmelzen
DE102012004987B4 (de) * 2012-03-14 2014-03-06 Heraeus Electro-Nite International N.V. Vorrichtung zur Temperaturmessung in Metallschmelzen

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6004031A (en) * 1993-11-30 1999-12-21 Nkk Corporation Temperature measuring device
DE10331125B3 (de) * 2003-07-09 2004-09-16 Heraeus Electro-Nite International N.V. Verfahren zum Abgleichen und Messen in Schmelzen mittels optischer Fasern sowie Vorrichtung dazu und deren Verwendung

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
H. STÖCKER: "Taschbuch der Physik", 1994, VERLAG HARRI DEUTSCH, Frankfurt am Main, ISBN: 3-8171-1358-7, XP002664776 *

Also Published As

Publication number Publication date
BRPI1102237A2 (pt) 2012-10-23
AU2011202054B2 (en) 2012-09-06
US8876372B2 (en) 2014-11-04
AU2011202054A1 (en) 2011-12-01
CN102313608A (zh) 2012-01-11
CA2739070A1 (en) 2011-11-17
EP2388562A2 (de) 2011-11-23
US20110280278A1 (en) 2011-11-17
EP2388562B1 (de) 2020-01-22
DE102010020715A1 (de) 2011-11-17
CA2739070C (en) 2017-01-10
AR081037A1 (es) 2012-05-30
CN102313608B (zh) 2016-04-06
EP2388562A3 (de) 2012-01-11
ZA201103511B (en) 2012-01-25
BRPI1102237B1 (pt) 2020-12-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
BE1019959A3 (nl) Sensoropstelling voor temperatuurmeting en meetprocedure.
RU2336504C2 (ru) Способ и устройство для измерения кривой охлаждения расплавов
RU2710384C2 (ru) Способ измерения температуры ванны расплавленного металла
CA2491869C (en) Device and method for measuring temperature in molten metals
US3559452A (en) Thermal analysis of molten steel
RU2502064C2 (ru) Погружной зонд
BE1020060A3 (nl) Sensoropstelling voor de meting van parameters in smelt.
JP2665899B2 (ja) 温度測定用センサ装置
JP4677404B2 (ja) 溶融物の中の温度の光ファイバによる較正及び測定
KR19990082256A (ko) 용융용기에서 용융온도를 측정하기 위한 방법 및 장치
JP4616456B2 (ja) 溶融金属温度測定用の浸漬型光ファイバ放射温度計及び溶融金属の温度測定方法
JP2010042443A (ja) 金属溶湯の熱間亀裂感受性を測定する装置
US3577886A (en) Device for immersion in molten material to sample and/or measure temperature
HUT54737A (en) Fire-resisting gas-permeable injecting stone
RU2545382C2 (ru) Сенсорное устройство для измерения температуры, а также способ измерения
JP2002263811A (ja) 溶鋼湯面レベル測定装置、溶鋼湯面レベル測定方法
WO2020022935A1 (ru) Устройство для измерения температуры расплавленных материалов
KR101395683B1 (ko) 석영관 측면 고정형 열전대 플러그, 이를 이용한 프로브 센서부 및 프로브
RU2024109069A (ru) Система и способ для проведения измерений лазерно-искровой эмиссионной спектроскопии на образцах расплавленного металла
JPH07311098A (ja) 製鋼炉からの出鋼温度管理方法
JPS6146361A (ja) Ccパウダ−溶融層厚測定装置
JPH0315729A (ja) 金属溶湯の温度測定装置
KR20220024525A (ko) 금속의 연속 주조용 잉곳 주형, 온도 측정 시스템 및 금속의 연속 주조 설비에서의 브레이크아웃 감지 방법 및 시스템
JPH04111951A (ja) タンディッシュ内溶鋼連続測温保護管のフラックスライン保護方法
FR2460735A1 (fr) Procede et dispositif pour mise en marche de la coulee continue de metaux au moyen d&#39;un recepteur de rayonnement fixe

Legal Events

Date Code Title Description
MM Lapsed because of non-payment of the annual fee

Effective date: 20220430