本發(fā)明涉及一種用于熔化的金屬的光學(xué)的溫度確定的方法以及一種用于執(zhí)行這種方法的退繞裝置。

背景技術(shù)：

這種方法例如從WO2007/079894A1中已知。在這種情況下，光導(dǎo)纖維被引向容納熔化的金屬的轉(zhuǎn)爐的容器。所述光導(dǎo)纖維具有如下任務(wù)：將熔化的金屬的電磁輻射傳導(dǎo)到光學(xué)的探測器。在所述光學(xué)的探測器與所述容器之間布置有被流體流過的管道，在所述管道中輸送所述光導(dǎo)纖維并且在所述管道中借助流體來運送所述光導(dǎo)纖維。在一種優(yōu)選的實施方式中，該發(fā)明具有一種退繞裝置，所述退繞裝置使所述光導(dǎo)纖維逐漸從存儲體中退繞。這是必要的，因為在測量部位的高溫導(dǎo)致所述光導(dǎo)纖維在其浸入到所述熔化的金屬中的端部上逐漸被熔化并且必須相對應(yīng)地被補(bǔ)充。如果所述光導(dǎo)纖維用完，那么必須采用新的光導(dǎo)纖維。

為了得到可靠的測量值，在這種方法中必要的是，在測量的準(zhǔn)備階段中、尤其是在采用新的光導(dǎo)纖維之后執(zhí)行對測量裝置(校驗機(jī)構(gòu))的校準(zhǔn)。在校準(zhǔn)時，校驗機(jī)構(gòu)的測量值(校驗值)與標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)器的測量值(校準(zhǔn)值)進(jìn)行比較。如果校驗值與校準(zhǔn)值的偏差是超過許用地高的，那么進(jìn)行調(diào)整。在此，測量裝置被調(diào)節(jié)或校正，以便以用于所規(guī)定的應(yīng)用必要的程度來消除系統(tǒng)性偏差。在該調(diào)整之后，必須重新執(zhí)行校準(zhǔn)。這些步驟在某些情況下必須常常重復(fù)，直到實現(xiàn)可接受的偏差。適宜的測量裝置作為標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)器(Normale)投入使用，所述適宜的標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)器具有小的測量偏差。

除了已經(jīng)存在的測量裝置之外，標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)器通常需要用于熔化的金屬的附加的通道(Zugang)，以便確定溫度。例如已知的是具有被安裝在端側(cè)的熱偶元件的測量長管被引入到熔化的金屬中。這種類型的測量例如被應(yīng)用在用來制造鋼的轉(zhuǎn)爐工藝中。在此，不利的是所述工藝必須被中斷。對于溫度測量和從中得出的修正措施所必需的時間間隔使得工藝控制和工藝流程變得困難并且因此對鋼質(zhì)量起到不利的影響。

作為替換，高溫計被用作標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)器，以便在熔化的金屬中確定溫度。從實踐例如已知的是，為了連續(xù)的現(xiàn)場溫度測量而執(zhí)行對由鋼水熔池所發(fā)出的電磁輻射的高溫測量的分析。這樣，例如觀察鋼水熔池表面。然而，在該方法中，不均勻的并且劇烈活動的熔池液面的劇烈波動的熱輻射系數(shù)導(dǎo)致不可接受的測量不安全性。

此外，已經(jīng)考慮的是在轉(zhuǎn)爐壁的耐火的爐襯中設(shè)置內(nèi)件、例如窗。然而，這些內(nèi)件基于高溫的光衰減是有缺點的，所述高溫通?？梢詾橹敝?800℃。被設(shè)置在耐火的爐襯中的通道又受到基于設(shè)定過程的強(qiáng)的機(jī)械應(yīng)力，所述設(shè)定過程使用于熔體的大多管狀的通道明顯變形，使得照準(zhǔn)線的通向鋼水熔池的光通道不再可能。

這樣的缺點不僅僅限于轉(zhuǎn)爐工藝，而且包括幾乎所有借助熔化的金屬的工藝。比如可考慮連鑄工藝和在澆鑄分流器、伸縮管或者在冷鑄模中的測量部位的有問題的可接近性。限定的測量部位的可接近性常常基本上或者比如由工藝造成地有時是不可能的。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

在所述背景下，本發(fā)明所基于的任務(wù)在于，提出一種用于在系統(tǒng)內(nèi)部對測量裝置進(jìn)行校準(zhǔn)的方法和一種用于執(zhí)行尤其這種方法的退繞裝置。

該任務(wù)通過權(quán)利要求1和8的主題來解決。有利的實施方式在從屬權(quán)利要求中說明。

本發(fā)明從如下基本構(gòu)思出發(fā)：在系統(tǒng)內(nèi)部對具有多個測量鏈的測量裝置進(jìn)行校準(zhǔn)。在此，經(jīng)校準(zhǔn)的測量鏈作為系統(tǒng)內(nèi)部的標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)器用于另一測量鏈(替代測量鏈)。

因此，用于熔化的金屬的光學(xué)的溫度確定的測量裝置具有至少兩個測量鏈。按照本發(fā)明，一個測量鏈包括多個測量鏈元件。測量鏈的主要任務(wù)是測量參量接收、測量信號處理和測量值輸出。這些任務(wù)通過單個的或者多個測量鏈元件來解決。針對測量鏈元件的例子是傳感器(用于測量值接收)、計算單元(用于測量信號處理)和顯示設(shè)備(用于測量值輸出)。

按照本發(fā)明，替代測量鏈在至少一個測量鏈元件方面區(qū)別于所述測量鏈。優(yōu)選地，替代測量鏈具有不同于所述測量鏈的測量鏈元件，用于測量參量接收(測量參量接收裝置)。尤其優(yōu)選地，其余的測量鏈元件是所述測量鏈與所述替代測量鏈的共同的測量鏈元件(分岔的測量鏈)。于是，在校準(zhǔn)時的測量偏差僅僅能歸因于一個測量鏈元件。尤其由此簡化了調(diào)整并且減少了測量鏈元件(裝置)的數(shù)量。但是也可想象的是，所述測量鏈和所述替代測量鏈分別只具有自己的各測量鏈元件。

在按照本發(fā)明的方法中，所述測量鏈具有光導(dǎo)纖維作為測量參量接收裝置，而所述替代測量鏈具有替代光導(dǎo)纖維作為測量參量接收裝置。光導(dǎo)纖維具有如下任務(wù)：將從金屬或者從所述光導(dǎo)纖維的頂端發(fā)射的電磁輻射傳導(dǎo)到光學(xué)的探測器。尤其優(yōu)選地，替代光導(dǎo)纖維與所述光導(dǎo)纖維的類型相同。但是也可設(shè)想的是如下實施方式，其中，例如當(dāng)應(yīng)該借助替代光導(dǎo)纖維測量熔化的金屬在另一處理階段中的溫度時，使用另一類型作為所述替代光導(dǎo)纖維。

在一種優(yōu)選的實施方式中，測量鏈借助系統(tǒng)外部的標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)器來校準(zhǔn)。所述“系統(tǒng)外部的標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)器”應(yīng)解為不被按照本發(fā)明的測量裝置包括的標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)器。優(yōu)選地，所述測量裝置是熱偶元件。然而，原則上，用于溫度確定的任意的測量裝置(例如高溫計)都可以被用作系統(tǒng)外部的標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)器。

在一種優(yōu)選的實施方式中，所述測量裝置具有退繞裝置，所述退繞裝置包括輸送裝置，用于逐漸將光導(dǎo)纖維從存儲體退繞并且將替代光導(dǎo)纖維從替代存儲體退繞。此外，在一特別優(yōu)選的實施方式中，所述退繞裝置還具有容納裝置，用于容納存儲體和至少一個替代存儲體。由此，所述存儲體和至少一個替代存儲體可以被插入到所述容納裝置中。這例如可以通過推開、推入、安放或類似方法在所述容納裝置中的被設(shè)置用于存儲體和替代存儲體(或多個替代存儲體)的容納部位上實現(xiàn)。優(yōu)選地，所述存儲體和所述替代存儲體(多個替代存儲體)同時或在一個工作過程中被采用。如果必要，則所述采用也包括將光導(dǎo)纖維和替代光導(dǎo)纖維(多個替代光導(dǎo)纖維)連接到輸送裝置上并且在必要情況下包括其它措施，以便因此所述退繞可以優(yōu)選自動地進(jìn)行。在此，所述逐漸的退繞可以連續(xù)地或者間歇性地進(jìn)行。

采用所述退繞裝置明顯簡化了按照本發(fā)明的方法并且導(dǎo)致可感覺得到的時間節(jié)約。這樣，例如由于使用存儲體和至少一個替代存儲體，在沒有基于校準(zhǔn)、調(diào)整和存儲體更換(使用間隔)的中斷的情況下對所述測量裝置的長的使用時間是可能的。

在一種優(yōu)選的實施方式中，在所述存儲體即將耗盡之前進(jìn)行對替代測量鏈的校準(zhǔn)。尤其是當(dāng)存儲體的被設(shè)置用于容納所述熔化的金屬的電磁輻射的部段被熔化掉時，所述存儲體被看作是“耗盡”的。在此，有意義地，光導(dǎo)纖維從容納裝置直到臨近測量鏈的部段都可不被考慮。尤其優(yōu)選地，在借助光導(dǎo)纖維進(jìn)行最后的測量之后進(jìn)行對替代測量鏈的校準(zhǔn)。于是，所述替代光導(dǎo)纖維通常處在熔化的金屬中或者處在熔化的金屬附近，使得在沒有值得注意的中斷的情況下緊接著所述校準(zhǔn)可以開始借助替代光導(dǎo)纖維的測量過程。

然而，原則上在所有時間都可以進(jìn)行按照本發(fā)明的對替代測量鏈的校準(zhǔn)。尤其可以是有利的是，在借助外部的標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)器校準(zhǔn)測量鏈之后并且在借助光導(dǎo)纖維進(jìn)行首次測量之前執(zhí)行對替代測量鏈的校準(zhǔn)。已知的是，測量裝置或測量鏈在它們的使用過程中由技術(shù)決定地具有更高的測量安全性。為了調(diào)整替代測量鏈，在借助外部的標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)器校準(zhǔn)所述測量鏈之后并且在借助光導(dǎo)纖維進(jìn)行首次測量之前執(zhí)行對替代測量鏈的校準(zhǔn)提供了非常精確的校準(zhǔn)值。

在一種優(yōu)選的實施方式中，光導(dǎo)纖維為了確定校準(zhǔn)值和替代光導(dǎo)纖維為了確定校驗值而在相同的測量部位上接收金屬熔體的電磁輻射。術(shù)語“測量部位”可被解釋得寬泛并且不僅包括在熔化的金屬中的或在所述熔化的金屬的周圍環(huán)境中的測量點而且包括所述熔化的金屬的和所述熔化的金屬的周圍環(huán)境的較小的或者較大的區(qū)域。在實踐中，尤其是由工藝決定的因素可能對測量部位的選擇有影響。優(yōu)選可選擇狹窄的區(qū)域作為測量部位，因為這里溫度梯度通常小而且相同的測量參量以校準(zhǔn)值和校驗值為依據(jù)。尤其優(yōu)選地，同時或在短的時間區(qū)間之內(nèi)確定校準(zhǔn)值和校驗值。

在一種優(yōu)選的實施方式中，借助光學(xué)的多路復(fù)用器來控制是將來自光導(dǎo)纖維的信號傳送給光學(xué)的探測器還是將來自替代光導(dǎo)纖維的信號傳送給光學(xué)的探測器。

按照本發(fā)明，采用所述光學(xué)的探測器，用于根據(jù)對由光導(dǎo)纖維或者替代光導(dǎo)纖維轉(zhuǎn)發(fā)的電磁輻射的分析來確定金屬的溫度。優(yōu)選地，所述光學(xué)的探測器是測量鏈與替代測量鏈的共同的測量鏈元件。特別優(yōu)選地，所述測量鏈與所述替代測量鏈僅僅通過如下方式來區(qū)別：所述測量鏈作為測量參量接收裝置具有所述光導(dǎo)纖維，而所述替代測量鏈作為測量參量接收裝置具有所述替代光導(dǎo)纖維。通過采用基本上滿足分選功能的光學(xué)的多路復(fù)用器，可以使用分岔的測量鏈。在此，所述光學(xué)的多路復(fù)用器并不限于將信號從僅兩個輸入線路傳輸?shù)揭粋€輸出線路上。因此，所述光學(xué)的多路復(fù)用器也可以被用在具有多于一個替代測量鏈的分岔的測量鏈中。

在一種優(yōu)選的實施方式中，替代測量鏈借助之前作為系統(tǒng)內(nèi)部的標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)器來校準(zhǔn)的替代測量鏈來校準(zhǔn)。所述“系統(tǒng)內(nèi)部的標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)器”可理解為由按照本發(fā)明的測量裝置所包括的標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)器。在替代光導(dǎo)纖維之耗盡后，由于借助之前校準(zhǔn)的測量鏈對替代測量鏈的系統(tǒng)內(nèi)部的校準(zhǔn)而不需要執(zhí)行外部的校準(zhǔn)。作為替代可使用第二替代測量鏈。以這種方式可以形成系統(tǒng)內(nèi)部校準(zhǔn)的替代測量鏈的(至少在理論上)任意長的鏈。借此可明顯延長測量裝置的使用間隔。

此外，該任務(wù)還通過按照權(quán)利要求8所述的退繞裝置來解決。有利的實施方式子從屬權(quán)利要求中予以說明。

按照本發(fā)明的退繞裝置用于執(zhí)行如下方法，所述方法用于進(jìn)行熔化的金屬的光學(xué)的溫度確定，其中，借助光導(dǎo)纖維將從金屬或者從所述光導(dǎo)纖維的頂端發(fā)射的電磁輻射傳導(dǎo)到光學(xué)的探測器。特別優(yōu)選地，按照本發(fā)明的退繞裝置用于執(zhí)行按照本發(fā)明的方法。

在測量部位上的高溫導(dǎo)致：所述光導(dǎo)纖維在其被浸入到熔化的金屬中或被置于緊挨著所述熔化的金屬的端部上逐漸軟化并且耗盡。通過退繞裝置補(bǔ)充光導(dǎo)纖維導(dǎo)致：所述光導(dǎo)纖維的能用于接收由金屬發(fā)射的電磁輻射或者能用于發(fā)射有代表性的電磁輻射的表面總是被浸入到熔化的金屬中或處在所述熔化的金屬的對于接收或發(fā)射電磁輻射必要的附近。

按照本發(fā)明的退繞裝置具有用于存儲體和至少一個替代存儲體的容納裝置。尤其優(yōu)選地，所述容納裝置具有用于存儲體和至少一個替代存儲體的容納部位。所述容納部位例如可以是桿狀的裝置。所述桿狀的裝置特別良好地適合于以具有軸向中心孔的絞盤的造型的存儲體/替代存儲體。通過所述軸向中心孔可以在事實上將存儲體/替代存儲體推入到所述桿狀的裝置中。所述退繞裝置優(yōu)選處在罩殼中。作為替換，其它裝置(比如測量裝置的部分)也可以處在所述罩殼中。

此外，按照本發(fā)明的退繞裝置還具有輸送裝置，用于將光導(dǎo)纖維逐漸從存儲體退繞并且將至少一個替代光導(dǎo)纖維從替代存儲體退繞。在一種優(yōu)選的實施方式中，所述輸送裝置具有至少一個被流體流過的管道。在此，光導(dǎo)纖維和/或替代光導(dǎo)纖維在所述管道中借助流體流來運送。

優(yōu)選地，所述被流體流過的那個管道至少按部分地不僅被用于運送光導(dǎo)纖維而且被用于運送至少一個替代光導(dǎo)纖維。從中得到節(jié)約空間的結(jié)構(gòu)類型和(例如針對安裝和維護(hù)附加的管道來說)對材料和成本的節(jié)約。通過光導(dǎo)纖維和替代光導(dǎo)纖維通過同一管道被輸送給測量部位，用于確定校準(zhǔn)值和校驗值的測量部位由于管道橫截面而被限制到通常非常狹窄的區(qū)域上。也可設(shè)想的是如下實施方式，其中，不同的管道被設(shè)置用于運送光導(dǎo)纖維和替代光導(dǎo)纖維。

所述被流體流過的管道可以是單獨被設(shè)置用于輸送光導(dǎo)纖維/替代光導(dǎo)纖維的運送管道，所述運送管道例如可以在熔化的金屬的自由的表面上結(jié)束并且使光導(dǎo)纖維/替代光導(dǎo)纖維在那里接觸所述熔化的金屬或者使光導(dǎo)纖維/替代光導(dǎo)纖維在那里到達(dá)所述熔化的金屬附近。同樣，運送管道可以在被設(shè)置在容器的壁中的開口上結(jié)束并且通過該開口將光導(dǎo)纖維/替代光導(dǎo)纖維輸送給所述金屬，其中，在管道中流動的流體附加地具有如下優(yōu)點：其可以至少部分地阻止進(jìn)入所述開口。作為替換并且優(yōu)選地，已經(jīng)被設(shè)置在用于容納熔化的金屬的容器上的流體管道系統(tǒng)(例如用于輸送處理氣體的管道系統(tǒng))被用作用于運送光導(dǎo)纖維/替代光導(dǎo)纖維的管道。由專門被設(shè)置用于光導(dǎo)纖維/替代光導(dǎo)纖維的運送管道和現(xiàn)有的管道系統(tǒng)構(gòu)成的組合也是可能的。

光導(dǎo)纖維/替代光導(dǎo)纖維可配備有如下表面特性，所述表面特性允許特別好地將流體的運送力傳輸?shù)剿龉鈱?dǎo)纖維/替代光導(dǎo)纖維上、例如對所述光導(dǎo)纖維/替代光導(dǎo)纖維的表面的特別的結(jié)構(gòu)化。此外優(yōu)選采用柔軟的、可彎曲的光導(dǎo)纖維/替代光導(dǎo)纖維，如所述柔軟的、可彎曲的光導(dǎo)纖維/替代光導(dǎo)纖維例如根據(jù)通信技術(shù)已知的那樣。所述表面特性允許特別好地繞著管道系統(tǒng)的角、狹窄部位或者彎曲處運送光導(dǎo)纖維。借助流體流運送光導(dǎo)纖維/替代光導(dǎo)纖維可以連續(xù)地或者不連續(xù)地進(jìn)行并且尤其是可以被調(diào)節(jié)。

在一種優(yōu)選的實施方式中，所述光導(dǎo)纖維沒有單獨的金屬外罩。

在一種優(yōu)選的實施方式中，采用具有0.9mm的外徑的類型為G62.5/125的光導(dǎo)纖維。在此，例如被證明為適宜的是，可以使流體以5m/s的速度流過管道。

優(yōu)選地，或者對于處理熔化的金屬總歸必要的流體(例如氧氣)被用作用于在管道中運送光導(dǎo)纖維的流體。作為替換，也可以采用其它的氣體(例如惰性氣體)。

在一種優(yōu)選的實施方式中，輸送裝置具有至少兩個反向的輥子，其中，至少一個輥子可以是驅(qū)動輥子。在一種優(yōu)選的實施方式中，光導(dǎo)纖維和/或至少一個替代光導(dǎo)纖維可以被引導(dǎo)通過輥子間隙并且借助輥子來運送。但是，采用輥子對也可用于控制僅僅通過管道中的流體流來運送的光導(dǎo)纖維的退繞量。如果光導(dǎo)纖維例如通過流體流被拖走，那么輥子對于是可以對光導(dǎo)纖維施加回復(fù)力，借助所述回復(fù)力可以控制退繞。有意義地，可以借助相應(yīng)的輥子套件(尤其是輥子對)來運送所述光導(dǎo)纖維和至少一個替代光導(dǎo)纖維。但是也可設(shè)想的是借助一個共同的輥子套件來運送。

在一種優(yōu)選的實施方式中，所述存儲體和/或替代存儲體是線圈。作為線圈例如可以考慮繞著絞盤卷繞的光導(dǎo)纖維/替代光導(dǎo)纖維。作為替換，可以設(shè)置其它的存儲體/替代存儲體、例如被擺成套圈的光導(dǎo)纖維/替代光導(dǎo)纖維、線團(tuán)或者類似物。存儲體/替代存儲體的光導(dǎo)纖維/替代光導(dǎo)纖維的一個端部借助輸送裝置被輸送給測量部位，而另一端部與探測器連接。

附圖說明

下面，借助僅一個示出實施例的附圖進(jìn)一步闡述本發(fā)明。其中，唯一的附圖示出了用于執(zhí)行用于進(jìn)行熔化的金屬的光學(xué)的溫度確定的方法的退繞裝置的示意圖。

具體實施方式

附圖示出了具有容納裝置2和輸送裝置3的退繞裝置1。

存儲體4和替代存儲體5都處在容納裝置2中。所述存儲體是一種線圈，光導(dǎo)纖維6繞著該線圈卷繞。所述替代存儲體同樣是一種線圈，而替代存儲體7繞著該線圈卷繞。

輸送裝置3是被流體流過的管道。在本示例中，所述輸送裝置3不僅運送光導(dǎo)纖維6而且運送替代光導(dǎo)纖維7。運送流體通過流體進(jìn)口8被輸入到所述被流體流過的管道中。(在此未示出流體源。)

此外還示出了容器9，所述容器9包含熔化的金屬10。通過底部開口，所述容器9與所述被流體流過的管道3連接。

如果有流體通過流體進(jìn)口8流到所述被流體流過的管道3中，那么光導(dǎo)纖維6或替代光導(dǎo)纖維7通過容器9的底部開口被輸送給所述熔化的金屬10。在那里，光導(dǎo)纖維6或替代光導(dǎo)纖維7接收所述熔化的金屬10的電磁輻射并且將所述電磁輻射轉(zhuǎn)發(fā)給光學(xué)的探測器11，所述光學(xué)的探測器將光學(xué)信號轉(zhuǎn)換成電信號。所述電信號可以由信號分析裝置12繼續(xù)處理，以便確定所述熔化的金屬10的溫度。

光學(xué)的多路復(fù)用器13連接在所述光學(xué)的探測器之前。所述光學(xué)的多路復(fù)用器13控制：是將光導(dǎo)纖維6的信號還是將替代光導(dǎo)纖維7的信號輸送給所述光學(xué)探測器11。

在所示出的示例性的裝置中，不僅光導(dǎo)纖維6而且替代光導(dǎo)纖維7都處在所述熔化的金屬10中的端側(cè)。所述裝置尤其構(gòu)成出系統(tǒng)內(nèi)部的校準(zhǔn)的時刻，在所述時刻，通過光導(dǎo)纖維6來確定校準(zhǔn)值并且1通過替代光導(dǎo)纖維7來確定校驗值。