本發(fā)明涉及一種自耗包芯導線，該自耗包芯導線包括由罩蓋圍繞的光纖以用于測量鋼水熔池的溫度。本發(fā)明還涉及用于生產(chǎn)該包芯導線的方法和裝置。

背景技術(shù)：

JPH0815040(A)描述一種將自耗光纖饋送到液體金屬中以用于測量熔融金屬熔池的溫度的方法。在US 5,730,527中還描述了熔融金屬的光纖測量結(jié)果的類似方法和設(shè)備。這種自耗光纖是已知的，例如，從JPH11160155(A)中。這些是單個金屬加套的光纖，此處光芯體由金屬覆蓋，該金屬通常覆蓋不銹鋼，目的是使光纖變硬使得它可以浸沒到熔融金屬中。然而這些可浸沒光纖可以穿透在熔融表面下方，它們遭受快速變質(zhì)。這些早期自耗光纖的改進包括額外的保護結(jié)構(gòu)并且是例如從JPH10176954(A)中已知的。此處，光纖由保護性金屬管圍繞，該保護性金屬管由塑料材料的層圍繞。當深深地浸沒時浸沒到熔融金屬中的覆蓋的光纖以將暴露光纖的尖端的預定速率從線圈或線軸饋送到金屬。曝露時的浸沒的深度對于溫度準確性而言是重要的，因此為了準確的溫度需要的是防止早期損壞或者將光纖尖端快速移動到測量點。JPH09304185(A)公開了一種饋送速率解決方案，其中纖維消耗的速度必須大于失透速率，由此確?？墒冀K獲得新制的光纖表面。已發(fā)現(xiàn)新鮮纖維表面的可用性對于準確的溫度測量是至關(guān)重要的，并且這種可用性取決于纖維如何浸沒到熔融金屬中。由于在金屬處理期間纖維被引入到多個冶金容器中且通過多個冶金容器期間纖維將暴露于的眾多的條件，所以可能出現(xiàn)多個饋送方案。當失透速率的變化可以通過改進自耗光纖構(gòu)造而得到最小化時，技術(shù)的適用性可以適用于更寬范圍的冶金容器而無需定制饋送體系。

外部覆蓋有鋼的多層導線結(jié)構(gòu)用于鋼制品中以將摻雜物質(zhì)選擇性地引入到鋼水熔池中。這些通常被稱作包芯導線并且在DE19916235A1、DE3712619A1、DE19623194C1和US 6,770,366中描述。US 7,906,747公開了一種包芯導線，該包芯導線包括在接觸液體金屬熔池之后發(fā)生熱解的材料。這種技術(shù)適用于將大體上均勻的粉末物質(zhì)引入到熔融熔池中且缺乏如何形成、制造和引入具有光纖的包芯導線到熔融金屬中的教示。

US 7,748,896公開了一種用于測量熔融熔池的參數(shù)的改進的光纖裝置，該裝置包括光纖、橫向圍繞光纖的罩蓋以及連接到光纖的檢測器，其中罩蓋在多個層中圍繞光纖，一個層包括金屬管和布置在金屬管下方的中間層，中間層包括粉末或纖維或粒狀材料，其中中間層的材料在多個片中圍繞纖維。中間層由二氧化硅粉末或氧化鋁粉末形成并且可以包含氣體產(chǎn)生材料。在多個分離部分中圍繞纖維的中間層的所公開的特征在本發(fā)明的意義上意味著在多個部分中的構(gòu)造存在于操作狀態(tài)中，換句話說，在浸沒在熔融熔池中期間或之后進行測量使得中間層的片保持分離并且在使用期間是可分離的。

分層結(jié)構(gòu)輔助于將光纖保持在非常低的溫度下達相對較長的時間。由于高溫的將毀壞光纖的失透得到延遲。通過在浸沒到熔融金屬中期間持續(xù)的特定溫度，中間層氣體的膨脹強制性地移除未附接的罩蓋層。纖維在熔融金屬熔池中被不規(guī)律地加熱到平衡溫度，使得在浸沒在熔融金屬熔池中光纖或其端部失透之前測量可以隨后非?？焖俚陌l(fā)生。

US 4,759,487和US 5,380,977公開了一種生產(chǎn)外部不銹鋼護套均勻地圍繞光纖的類型的光學包芯導線的方法。這種被稱為裝甲光纖的類型的包芯光纖缺少中間層絕緣層且因此這種光學包芯導線的使用是受到限制的并且生產(chǎn)的方法不合適于本發(fā)明。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目標是進一步改進用于測量熔融熔池的溫度的包芯導線，并且尤其是用于測量鋼水的溫度的包芯導線。

此目標通過包括根據(jù)權(quán)利要求1所述的特征的自耗包芯導線解決，通過包括第一獨立權(quán)利要求的特征的方法并且通過用于執(zhí)行包括第二獨立權(quán)利要求的特征的方法的裝置解決。優(yōu)選實施例包括從屬權(quán)利要求的特征。

一種根據(jù)第一權(quán)利要求的光學包芯導線包括光纖和橫向圍繞該光纖的罩蓋。罩蓋在多個層中圍繞光纖。一個層是也被稱為金屬套或金屬管的金屬管道并且可以由Fe含量大于50％的金屬形成，優(yōu)選地是低碳鋼。中間層布置在金屬管下方也被稱為填充物。中間層由隔熱材料形成，隔熱材料是具有優(yōu)選地在1000℃到1500℃的溫度范圍中的熔點的氣體多孔性材料，更優(yōu)選地是具有在1200℃到1400℃的溫度范圍中的熔點的氣體多孔性材料，使得中間層的片易于在暴露于熔融金屬溫度之后流體化。中間層是繩或由平行纖維組成的結(jié)構(gòu)。

繩是一組纖維，其扭轉(zhuǎn)或編織在一起以便將它們組合成更大且更強的形式。在詞語的經(jīng)典含義中，繩由纖維組成，纖維匯集成紗線并且多個紗線匯集成股線，若干股線匯集成繩。本發(fā)明的繩可由具有單個化學組成的紗線的分組和/或股線的分組形成或者可由一組紗線或股線組成，其中此分組的若干單元可以是不同化學組成的。因此，不同化學組成的紗線或股線的混合可以提供控制絕緣層的物理和化學特性的簡單的制造方法，其中這種層具有繩的形式。由纖維的多個分組形成的繩確保纖維無法在包芯導線饋送到熔融物中時提前從包芯導線的打開端排放。在到達熔融物處之前的排放將減少光纖的隔熱，從而將降低測量結(jié)果的可靠性。為了將填充物材料粘著在一起不需要粘合劑或樹脂。另外，具有在其核心處的光纖的繩確保了光纖的可預測的中心位置構(gòu)件并且因此在所有橫向方向上確?？赏茢嗟母魺崽匦?。因此，改進了溫度測量的可靠性。

連續(xù)生產(chǎn)是可能的并且允許具有至少500米的長度的包芯導線的生產(chǎn)。一千米、兩千米和三千米的長度也是可能的而無需增加生產(chǎn)工作。一千米和更多千米的長度允許鋼水熔池的溫度的測量具有最小化的中斷的數(shù)目和工人的參與，這增大生產(chǎn)能力且增大了工人安全。

作為一個實例，接近最希望的溫度測量結(jié)果的精煉過程的完成的鋼熔池的溫度是大約1600℃。當包芯導線到達鋼水熔池時，外金屬管將熔融并且中間層將流體化并且之后立刻流走，因為中間層材料的熔點遠遠低于鋼水熔池的溫度。

已發(fā)現(xiàn)圍繞光纖的材料的熔融凝塊狀層以可預測的速率流動離開光纖，可預測速率是其熔融粘度以及它與鋼水之間的密度的差異的函數(shù)。在實際意義中，熔融金屬和相應地熔融中間層的熔融填充物的密度的差異，雖然都是溫度和組成的函數(shù)，但是它們的密度的差異的幅值在煉鋼的應用范圍內(nèi)是相對恒定的。隨著包芯導線的浸沒，外部金屬套熔掉暴露填充物(中間層)，填充物隨后熔融并且圍繞光纖形成池狀。因為填充物(相應地中間層)的熔融溫度實質(zhì)上低于熔融金屬溫度，所以一旦暴露確保它將總是在相應地熔融的流體狀態(tài)中，形成熔融凝塊且流走。變得顯而易見的是鋼的密度與熔融凝塊的密度之間的受限制的變化引起暴露和更新新制光學表面更加可推斷的機制。在中間層的熔融材料(填充物材料)上的移置金屬的向上的力推動熔融凝塊返回且遠離從凝塊狀填充物延伸站立的光纖并且形成突起。隨著饋送的進行，足夠量的熔融填充物積聚在底座處并且這種量的部分通過延伸的光芯體牽引直至在聚積的凝塊上的熔融金屬的向上的力使光纖在其未曝光的底座處斷裂。因此暴露的更新的光纖的速率更多的取決于允許饋送的速率的更寬的公差的接近恒定的凝塊/鋼水密度比。已發(fā)現(xiàn)來自推進光纖尖端相應地突起的熔融凝塊的收縮引起更加可重復的檢測機會。

在一個優(yōu)選實施例中，光纖布置在繩的中心，這進一步改進測量結(jié)果的質(zhì)量和可靠性。

在一個優(yōu)選實施例中，由平行纖維組成的相應地結(jié)構(gòu)的繩的紗線或股線是容積化的。本發(fā)明的含義內(nèi)的繩由多個纖維組成，這些纖維匯集成紗線并且多個紗線包括股線且若干股線扭轉(zhuǎn)在一起以形成成繩。紗線的容積化的股線以此方式處理，有時被稱作紋理化，以使纖維在織物平面外不規(guī)則地定向。材料被牽引通過噴嘴，在噴嘴在空氣流形成湍流以便容積化紗線或股線。容積化的繩降低顯而易見的非融合密度，同時增大隔熱且有助于改進測量結(jié)果。由平行纖維組成的結(jié)構(gòu)以對應的方式得到處理以便容積化包括多個平行纖維的結(jié)構(gòu)的紗線或股線。

在一個優(yōu)選實施例中，中間層由玻璃纖維形成，優(yōu)選地由E玻璃形成。這是一種工業(yè)常用材料并且適用于本發(fā)明的目的的這種材料可以從PPG Industries Cheswick，賓夕法尼亞州，美國以ET91415TEXO的名稱獲得。這種特定材料以所述領(lǐng)域的技術(shù)人員已知的作為粗紗的形式供應。在第一步驟中，此類粗紗將得到容積化。兩個容積化的粗紗隨后被扭轉(zhuǎn)成紗線。

由于玻璃纖維的表面積與重量的高比率，所以玻璃纖維是有用的熱絕緣體。該密度與鋼水熔池的密度相比較低使得鋼水熔池中的經(jīng)軟化的玻璃纖維材料將立刻向上流動，這有助于改進測量結(jié)果。玻璃纖維的軟化點遠低于1600℃并且因此遠低于鋼水的溫度。E玻璃的基礎(chǔ)是二氧化硅(SiO₂)。

在一個優(yōu)選實施例中，中間層布置在金屬管與由塑料形成的管之間，其中光纖在塑料管內(nèi)。改進的測量結(jié)果是可能的，尤其是在光纖的外徑小于塑料管的內(nèi)徑時。優(yōu)選實施例是半密封的緩沖護套。本領(lǐng)域中已知的一般構(gòu)造是放置在0.9mm的塑料管中的62.5/125μm或替代地50/125μm漸變型光纖，在該塑料管中纖維與外部力機械地隔離。管的材料通常是塑料且更確切地說是聚酰胺，例如，商品名稱尼龍，或熱塑性彈性體，例如，Hytrel，或出版物中所公開的類似材料，T.Lamp等人的“通過熔融物中的直接光學測量的鋼熔融溫度的創(chuàng)新性連續(xù)在線確定”，歐洲項目總結(jié)報告(Final Report EUR)21428，合同號7210-PR/204，2005，p 13-17。這些塑料通常為纖維提供對抗外部微彎感應的硬化。如所描述的合適的電信光纖可以從Huber and Suhner AG Degersheimerstrasse14，CH-9100Herisau DE獲得。塑料管可以填充有防潮凝膠，其提供額外的機械保護和圍繞纖維的防水層。這種填充材料通常是石油或基于硅酮的化合物。

中間層的密度具有熔融和未熔融密度。優(yōu)選地，中間層的材料的熔化密度小于5g/cm³，優(yōu)選小于4g/cm³，更優(yōu)選地在2.0和3.5g/cm³之間。因為鋼水的密度要高的多，所以在外部金屬層熔融之后中間層的材料將立刻向上流動。優(yōu)選地，液體中間層的密度與熔融金屬的密度的比率在0.25和0.45之間且更優(yōu)選的是0.32到0.38的比率。因為中間層是或多或少編織繩結(jié)構(gòu)的，所以它具有遠小于其熔化密度的預先熔融密度且非常絕熱。中間層的預先熔融密度是0.3到1.7g/cm³，更優(yōu)選地在0.4和1.0g/cm³之間。預先熔融密度使得熔融凝塊與剩余的未熔融中間層之間的界面是氣體多孔并且允許中間層的燃燒產(chǎn)物在與熔化中間層材料相反的方向上通過。因此，改進的測量結(jié)果是可能的。

一種用于生產(chǎn)包芯導線的方法，其包括以下步驟：

-通過扭轉(zhuǎn)機的旋轉(zhuǎn)軸饋送光纖

-材料纖維的饋送股線平行于旋轉(zhuǎn)軸以形成在其中心處的具有光纖的核心

-通過扭轉(zhuǎn)機圍繞核心扭轉(zhuǎn)材料纖維股線以形成具有連續(xù)層的股線的順時針和逆時針交替的繩

-通過管道形成機從一條金屬中形成具有U狀或分割圓截面的條帶

-將繩饋送到金屬條帶的U狀或分割圓截面中；

-通過管道形成機形成U形金屬條帶以圍繞纖維繩包圍管道。

該方法允許具有多于500米、一千米、兩千米或三千米的長度的包芯導線的連續(xù)生產(chǎn)而無需極大的生產(chǎn)努力。

用于執(zhí)行該方法的裝置包括：繩扭轉(zhuǎn)機，其具有在順時針和逆時針方向這兩者上同時扭轉(zhuǎn)纖維的替代層的能力；管道形成機，其具有形成具有U狀或分割圓截面的金屬條帶的第一部分；饋送裝置，其將通過繩扭轉(zhuǎn)機所生產(chǎn)的繩饋送到U狀或分割圓截面，其中管道形成機進一步從包括繩的U狀或分割圓截面中形成管道。

該裝置包括形成用于管道的機械封閉物的部分，該部分是重疊縫隙或替代地鎖定縫隙。不需要管道的生產(chǎn)的其它材料，因此避免了可能以干擾方式影響溫度測量的其它材料的存在。這種管道、外部金屬套在溫度測量的開始處保護光纖。

在一個優(yōu)選實施例中，裝置包括多個滾輪，這些滾輪以逐步地方式形成金屬條帶。包芯導線的非?？煽康纳a(chǎn)是可能的。

附圖說明

當與附圖結(jié)合閱讀時，將更好的理解本發(fā)明的以上發(fā)明內(nèi)容以及以下具體實施方式。出于說明本發(fā)明的目的，圖式中示出了目前優(yōu)選的實施例。然而，應理解，本發(fā)明不限于示出的精確布置和工具。在圖式中:

圖1是由多個E玻璃纖維組成的容積化股線的截面；

圖2是由多個E玻璃纖維組成的非容積化股線的截面；

圖3是包芯導線的截面；

圖3a是具有摻合中間層的包芯導線的截面

圖4是單輪扭轉(zhuǎn)機的正視圖；

圖4a是雙輪扭轉(zhuǎn)機的正視圖；

圖5是扭轉(zhuǎn)機的側(cè)視圖；

圖6是管道形成機的第一部分的側(cè)視圖；

圖7是管道形成機的第一部分的正視圖；

圖8是管道形成機的第二部分的正視圖；

圖9是用于繩的饋送部分的正視圖；

圖10是用于形成搭接縫的管道形成機的下一個部分的正視圖；

圖11是用于形成管道鎖定縫的替代機械封閉物的管道形成機的下一個部分的正視圖；

圖11a是示出用于管道的替代機械封閉物的折疊部分的管道形成機的下一個部分的正視圖；

圖11b是用于形成用于管道的替代機械封閉物的調(diào)平步驟的管道形成機的端部；

圖12常見管道縫隙和形成的管道的實例；

圖13以mol％為單位的近似E玻璃組成；

圖14粘度與針對玻璃的描述性特性的溫度以及一般溫度范圍的關(guān)系。

具體實施方式

圖1和2示出由多個E玻璃纖維1組成的股線的截面。圖1中所示的股線是容積化的。圖2中所示的股線并不是容積化的。出于此原因，圖1的纖維的圖案化與圖2的纖維1的圖案化相比是不太規(guī)律的。另外，圖1中所示的容積化的纖維1與圖2中所示的纖維1相比是不太緊湊的。

圖3示出包芯導線2的截面，縫隙未示出，包括外部金屬涂覆的相應地金屬套3、多個股線4、內(nèi)部塑料管5(也被稱為半密封護套)以及塑料管5內(nèi)的光纖6。光纖6的外圓周小于塑料管5的內(nèi)徑。股線4是容積化的并且由多個E玻璃纖維形成。股線4圍繞塑料管5分層并且形成繩。塑料管5在繩的中心處并且6在其內(nèi)部。圖3中說明的股線的數(shù)目僅僅是示出多個股線如何應用以形成繩結(jié)構(gòu)的。

圖3a示出了如圖3中所描繪的包芯導線2的截面，縫隙未示出，包括外部金屬涂覆的相應地金屬套、多個股線4、以及替代化學物質(zhì)的多個股線4a、內(nèi)部塑料管(也被稱為半密封護套)以及塑料管內(nèi)的光纖。圖3a中說明的股線的數(shù)目僅僅是示出不同化學物質(zhì)的多個股線可如何應用以形成交替物理和化學特性的繩結(jié)構(gòu)的。

圖4是單纏繞扭轉(zhuǎn)機的輪子7的正視圖。輪子是通過其中空軸9可旋轉(zhuǎn)的安裝的并且可以通過電動機驅(qū)動器的驅(qū)動在順時針方向上旋轉(zhuǎn)。輪子7包括布置在其圓周上的多個導引孔8。光纖和塑料護套5通過中空軸9饋送。多個股線4平行于圍繞塑料護套5收集的中空軸饋送以形成核心。股線4饋送通過每個導引孔8。隨著輪子7旋轉(zhuǎn)，例如，順時針，每個導引孔的所捕獲的股線在相同方向上旋轉(zhuǎn)。隨著核心移動通過管芯10，取決于輪子的旋轉(zhuǎn)速度，纖維的扭轉(zhuǎn)的外部纏繞包圍平行捆綁的纖維的核心。優(yōu)選的速度引起每100mm的繩長度的1股線1轉(zhuǎn)的纏繞。

圖4a是雙輪扭轉(zhuǎn)機的正視圖。輪子7和7a通過其中空軸9可旋轉(zhuǎn)的安裝并且可以各自通過電動機驅(qū)動器的驅(qū)動同時在順時針和逆時針方向上旋轉(zhuǎn)。當面向輪子并且繩形成為朝向觀察者時獲取時鐘的參考。輪子7和7a包括布置在它們的圓周上的多個導引孔8。光纖和塑料護套5通過中空軸9饋送。多個股線4平行于圍繞塑料護套5收集的中空軸饋送以形成核心。股線4饋送通過每個導引孔8。隨著輪子7旋轉(zhuǎn)，例如，順時針，每個導引孔的所捕獲的股線在相同方向上旋轉(zhuǎn)。隨著核心移動通過管芯10，取決于輪子的旋轉(zhuǎn)速度，纖維的扭轉(zhuǎn)的外部纏繞包圍平行捆綁的纖維的核心。同時輪子7a逆時針旋轉(zhuǎn)。通過輪子的導引孔8捕獲的股線現(xiàn)在纏繞在與輪子7的那些相對的方向上。在單輪和雙輪纏繞機這兩者中，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將認識到包括這些繩的材料纖維的饋送線軸安裝到扭轉(zhuǎn)輪且鄰近于扭轉(zhuǎn)輪以便供應股線而不會在收集管芯之前纏繞。

圖5是說明通過輪子7的旋轉(zhuǎn)的繩11的形成的扭轉(zhuǎn)機的側(cè)視圖。舉例來說，繩11可以饋送通過收集管芯10。箭頭示出股線4、光纖6連同松散護套6和繩11的饋送方向。

圖6是包括多個滾輪12、13、14、15的管道形成機的開始的側(cè)視圖，這些滾輪是通過其軸16可旋轉(zhuǎn)的安裝的。

圖7是對應的正視圖。滾輪12、13、14、15中的一或多個可以由電動機驅(qū)動器驅(qū)動。這對于管道形成機的其它滾輪也是成立的。滾輪12、13、14、15是成對布置的。第一對12、13之間的間隙小于第二對滾輪14、15之間的間隙，從線圈拉動且奪取金屬條帶。金屬條帶17的兩個橫向邊界區(qū)域18通過間隙饋送。以此方式，管道形成機拉動線圈并且優(yōu)選地以逐步地方式向前通過金屬形成機推送邊界區(qū)域18。

管道形成機的隨后的部分包括一對或多對滾輪，這些滾輪按一般規(guī)則逐步以弧線狀方式形成17的中間區(qū)域。圖8說明一對滾輪20和21，這些滾輪通過其軸16可旋轉(zhuǎn)的安裝。上部滾輪20的圓周區(qū)域22是圓化的。下部滾輪21的圓周區(qū)域23適用于圓化圓周區(qū)域22，使得在滾輪20、21的對之間存在U形或分割的圓形間隙。金屬條帶17的中間區(qū)域饋送通過此U形或半圓形狀的間隙，如圖8中所示形成金屬條帶17的U形部分19。為了逐步形成U狀或類似截面，存在多對滾輪。第一對形成例如具有較大直徑的分割圓。下一對滾輪減小直徑等等。在管道形成機的這部分的端部，具有邊界邊緣18的金屬條帶19的截面看起來類似于“U”、半圓、分割的圓等等。

接下來，在圖9中存在將繩11饋送到形成的金屬條帶18、19中的饋送部分。饋送部分包括一對饋送元件24、25，其將繩11饋送到所形成的金屬條帶18、19的底部，如圖9中所示。饋送部分的饋送元件24、25可具有可旋轉(zhuǎn)的安裝的輪子的形式。然而，固定安裝的饋送元件24、25也是可能的。

管道形成機的下一個部分按一般規(guī)則逐步形成到圓中的中間部分19。這部分包括一對或多對滾輪。這樣一對滾輪的圓周區(qū)域越來越等于圓以便使中間區(qū)域逐步成為圓的形式。適當滾輪26、27的實例在圖10中示出，其以圓狀方式形成中間部分19。一旦中間部分呈圓的形式，則例如28的一個或多個滾輪可以首先一起按壓扁平化邊界區(qū)域18。在圖10中還示出了用于按壓扁平化邊界區(qū)域18的熨燙滾輪28。這是具有3-4mm的重疊縫隙的管道的優(yōu)選機械封閉物。

扁平化的邊界區(qū)域18并不是必需的。因此，在本發(fā)明的實施例中，金屬條帶的厚度保持是均勻的。

圖11、11a、11b示出在適用于本發(fā)明的實踐的若干已知縫隙方法中的一個的鎖定縫中閉合管的機械步驟。圖11示出了形成升高的脊狀物的通過滾輪28和29一起推動的邊界區(qū)域18。管道形成機的接下來的和最后的部分優(yōu)選地逐步抵靠著中間部分19的外圓周推送扁平化邊界區(qū)域18以用于閉合管道。此部分包括適當?shù)臐L輪30、31，這些滾輪以如圖11A和11b中所示的對應的方式逐步彎曲扁平化邊界區(qū)域18。

兩個邊界區(qū)域中的一個可具有掛鉤的形式，其保持其它邊界區(qū)域以便以如圖12中所示的更可靠的方式閉合管道。

圖13示出了用于由E玻璃形成的纖維的適當?shù)慕M成。然而，玻璃和/或玻璃和陶瓷纖維的混合物的其它組成是可能的并且可以通過替代繩的纖維的股線調(diào)配。

在圖14中，圖示對數(shù)粘度和溫度的關(guān)系。獲取自E.B.Shand，工程技術(shù)玻璃(Engineering Glass)，現(xiàn)代材料(Modern Materials)，第6卷，學術(shù)出版社(Academic Press)，紐約，1968，p.262。

在一個實例中，本發(fā)明是指被容積化的低堿、低液相線溫度玻璃圍繞的塑料加套的光纖，覆蓋有低碳鋼的外護套。

中間層的材料是在行業(yè)中已知為E玻璃的，然而其它低熔融材料也是可接受的。將理解例如中間層的玻璃的融合材料并不經(jīng)歷如同結(jié)晶材料所經(jīng)歷的不同熔點，但是在相當廣泛的溫度范圍內(nèi)軟化。這種被稱作變換范圍的從固體到塑料狀行為的過渡是通過隨著溫度的粘度的連續(xù)改變區(qū)分的，因此在本發(fā)明的范圍中如應用到中間層的術(shù)語熔融用于涵蓋其中材料是足以易于在其自身的重量下或通過相對的液體金屬的重量的推動而流動的流體的溫度范圍。這是玻璃化學物質(zhì)的功能且優(yōu)選地是在將引起在10和10³泊之間的玻璃粘度的使用溫度下的玻璃化學物質(zhì)的功能。

在本發(fā)明中，填充物的功能是在暴露于暫時形成褪去的凝塊的熔融金屬之后軟化流動粘度并且暴露光纖。液相線溫度和熔融溫度這兩者是允許形成凝塊的材料特性的一般特征以充分地褪去并且由此暴露光纖。早期的凝塊材料通過更密集熔融金屬的壓力而浮走，而新的凝塊材料隨著多層包芯導線前進到熔融金屬中而連續(xù)地形成。填充物的熔融溫度的范圍在熔融金屬溫度的60％和95％之間并且優(yōu)選地是金屬的熔融溫度的80％。

形成中間層的優(yōu)選方法是引入24股線的E玻璃，其由圍繞光纖在其中心處捆綁的16個平行股線且通過順時針分層圍繞束的8股線纏繞的核心組成。組合纖維的重量的范圍在30-40g/米之間。纖維的每紗線的纖絲的數(shù)目表示為其絲束大小。絲束大小通常以“K”的形式或數(shù)千的纖絲給出。測量的指標單位是特克斯(TEX)，它是以克/每千米(1,000米)為單位的重量。優(yōu)選的E玻璃的特克斯是1420(g/km)。

絲束和特克斯的選擇呈現(xiàn)為經(jīng)濟實例，E玻璃是具有低于近似1000℃的熔融溫度的低堿通用纖維，其具有如圖13中所示的近似組成。雖然中間層的熔融本質(zhì)可以通過所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員已知的多種材料獲得，但是本發(fā)明的優(yōu)選實施例的E玻璃的一般類別的描述可以在以下出版物中發(fā)現(xiàn)：ASM手冊，第21卷：復合物(Composites)(#06781G)，ASM國際，2001；另外在購自Saint-Gobain Vetrotex，德國股份有限公司的出版物E_R_and_D_glass_properties.pdf中。

外部罩蓋是具有大于50％的Fe含量的金屬，其壁厚在0.3mm和1.5mm之間且外徑在10-14mm之間。外部罩蓋優(yōu)選地是1mm壁厚度的低碳鋼。罩蓋通過3-4mm重疊的搭接縫圍繞其自身纏繞但是可以通過例如鎖定縫的已知的封閉閉合。

實例2.引入1420特克斯E玻璃的24股線的替代構(gòu)造由在其中心處8個圍繞0.9mm塑料半密封加套62.5/125μm漸變折射率光纖捆綁的平行股線和通過圍繞束的8個順時針分層的股線纏繞的以及圍繞后者纏繞的額外的8個逆時針纏繞的股線的核心組成。所得的重量是近似70g/2米。外部罩蓋是具有大于50％的Fe含量的金屬，其壁厚在0.3mm和1.5mm之間且外徑在10-14mm之間。外部罩蓋優(yōu)選地是1mm壁厚度的低碳鋼。罩蓋通過3-4mm重疊的搭接縫圍繞其自身纏繞但是可以通過例如鎖定縫的已知的封閉閉合。

實例3.24纖維股線的替代構(gòu)造具有62.5/125μm或替代地50/125μm漸變型光纖，其具有布置在光纖束的中間的0.900mm的半密封管。束的16個纖維股線中的八個是E玻璃且8個股線可以是Ecomab，一種堿土硅酸鹽(AES)，購自Keramab，Haverheidelaan4，B9140Temse，BE的材料，具有近似1330℃的熔點。AES材料的典型組成由50-82％二氧化硅、18-43％氧化鈣和/或氧化鎂以及小于6％的氧化鋁、二氧化鈦或氧化鋯和痕量氧化物組成。圍繞束纏繞的是E玻璃的額外的更多的8個股線。24個股線中總共8個是AES，E玻璃的平衡用于降低混合纖維的熔融溫度。所構(gòu)造的中間層的密度是近似0.51g/cm³。中間纖維層隨后被近似1mm的至少50％Fe的搭接縫金屬套管所覆蓋。

已發(fā)現(xiàn)圍繞光纖的材料的熔融凝塊狀層以可預測的速率流動離開纖維，可預測速率是其熔融粘度以及它與鋼水之間的密度的差異的函數(shù)。在實際意義中，熔融金屬與熔融填充物的密度的差異，雖然兩者都是溫度和組成的函數(shù)，但是它們在所關(guān)注的應用范圍內(nèi)是相對恒定的。隨著包芯光纖浸沒到鋼水熔池中，外護套熔掉暴露填充物，填充物隨后熔融并且圍繞光纖形成池狀。因為填充物的熔融溫度實質(zhì)上低于熔融金屬溫度，所以一旦確保暴露則它將總是在熔融狀態(tài)中。變得顯而易見的是鋼的密度與熔融凝塊的密度之間的較小變化引起暴露和更新新制光學表面的更加可推斷的機制。熔融填充物上的移置金屬的向上的力推動熔融凝塊回來且遠離從凝塊狀填充物延伸站立的光芯體。隨著饋送的進行，足夠量的熔融填充物積聚在底座處并且這個量的一部分通過延伸的光芯體牽引直至在聚積的凝塊上的熔融金屬的向上的力使光芯體在其未曝光的底座處斷裂。因此暴露的更新的光芯體的速率更多的取決于允許饋送的速率的更寬的公差的接近恒定的凝塊/鋼水密度比。已發(fā)現(xiàn)來自推進尖端的熔融凝塊的收縮引起更加可重復的檢測機會而不是由于爆炸的預期的損壞，這依賴于尖端的機械切割以更新表面。

參考符號列表

1：纖維材料

2：包芯導線

3：金屬涂覆；金屬管；金屬套

4：由多個纖維組成的股線

4a：混合有替代材料的股線

5：寬松的護套；半密封護套塑料管

6：漸變折射率光纖

7：單纏繞扭轉(zhuǎn)機的輪子

7a：第二逆方向纏繞扭轉(zhuǎn)機的輪子

8：導引孔

9：中空軸

10：管芯

11：繩

12：滾輪

13：滾輪

14：滾輪

15：滾輪

16：滾輪的軸

17：金屬條帶

18：邊界區(qū)域

19：中間區(qū)域

20：上部滾輪

21：下部滾輪

22：圓周區(qū)域

23：圓周區(qū)域

24：饋送元件

25：饋送元件

26：滾輪

27：滾輪

28：滾輪

29：滾輪

30：滾輪

31：滾輪

32：搭接縫

33：穿孔搭接縫

34：平坦鎖定縫

35：有槽平坦鎖定縫

36：堿石灰玻璃

37：硼硅酸鹽玻璃

38：96％二氧化硅玻璃

39：熔融二氧化硅

40：應變點

41：退火點

42：軟化點

43：工作范圍

44：工作點

45：熔點

E：典型E玻璃

A：近似界限

T：溫度

V：粘度