УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ МЕТАЛЛИЧЕСКОГО РАСПЛАВА ИЛИ СЛОЯ ШЛАКА, ПОКРЫВАЮЩЕГО МЕТАЛЛИЧЕСКИЙ РАСПЛАВ
DEVICE FOR CHARACTERISATION OF METAL MELT OR SLAG LAYER COVERING METAL MELT

Изобретение относится к устройству для определения по меньшей мере одного параметра металлического расплава (преимущественно железного или стального расплава) или покрывающего металлический расплав слоя шлака, содержащему несущую трубку, на одном конце которой расположена измерительная головка с зафиксированным в несущей трубке телом, причем внутри измерительной головки или несущей трубки расположен аналогово-цифровой преобразователь, причем аналогово-цифровой преобразователь связан, по меньшей мере, с одним датчиком, расположенным на измерительной головке или внутри нее.
Такие устройства известны из документа WO 03/060432 A1. Здесь описывается применение расходуемой измерительной электроники внутри забрасываемого зонда, причем сигналы датчика беспроволочно передаются к блоку обработки. Поэтому устройство при подаче в расплав не ограничивается кабелем. Обычные погружаемые зонды, то есть зонды, которые для измерения или отбора проб кратковременно погружаются в металлический расплав и затем снова извлекаются, насаживаются несущей трубкой на обычную штангу (измерительную штангу), известную, например, из документов DE 29805881 U1, ЕР 69433, DE 3641225 A1 или WO 03/064714 A1, внутри которой происходит проводная передача измерительных сигналов.
В основе предлагаемого изобретения лежит задача предоставить в распоряжение улучшенное измерительное устройство, которое обеспечивает точное измерение параметров металлического расплава или покрывающего металлический расплав слоя шлака.
Задача решается согласно признакам независимых пунктов формулы изобретения. Предпочтительные варианты выполнения приведены в зависимых пунктах формулы изобретения.
Вследствие того что измерительная головка содержит контактный элемент, который электрически соединен с сигнальным выходом и выводом питания аналогово-цифрового преобразователя, и контактный элемент связан с введенной в несущую трубку штангой, а в пределах штанги расположены по меньшей мере одна сигнальная линия и по меньшей мере одна линия электрического питания, которые связаны, с одной стороны, с контактным элементом и, с другой стороны, с компьютером или блоком обработки, возможно дальнейшее проведение измерительных сигналов датчиков в виде цифровых сигналов, так что в значительной мере устраняются электрические помехи, обусловленные окружающей средой, и не является необходимой коррекция или экранирование проводов. Аналоговые сигналы проводятся только по очень короткому промежутку, который, однако, делает возможным подведение электропитания. Имеющиеся в известных штангах или измерительных приспособлениях критические участки, которые вызывают неточности измерения или искажения сигнала, такие как электрические контакты и соединения, как минимум минимизируются посредством цифровой техники и ограничения числа линий. При этом принципиально могут использоваться все известные датчики, например температурные датчики, электрохимические датчики или оптические датчики.
Сигналы проходят через обычный контактный элемент к проведенным через штангу проводам, которые присоединяются к блоку обработки. Штанга - это обычная несущая штанга, на которую для измерения насаживается несущая трубка и удерживается во время измерения. При этом возможно использовать металлическую втулку штанги и вмонтированную в измерительную головку или окружающую ее металлическую втулку, которая связана с металлической втулкой штанги, как один из двух проводов. Таким образом, имеется необходимость только в одном проводе, который должен проводится сквозь штангу. За счет преобразования в цифровую форму измерительные сигналы и питание могут проводиться посредством единственного провода.
Преимущественно контактный элемент электрически связан с выводом питания аналого-цифрового преобразователя. Целесообразным образом в пределах штанги расположены самое большее две сигнальных линии для дальнейшего проведения цифровых сигналов, каждая из которых связана, с одной стороны, с одним контактом контактного элемента и, с другой стороны, с компьютером или блоком обработки.
Предпочтительно если в штанге расположена линия электрического питания, которая связана с одной стороны с контактом контактного элемента и с другой стороны с источником тока.
В пределах штанги может быть расположена одна сигнальная линия, связанная с одной стороны с контактом контактного элемента и с другой стороны с измерительным прибором или блоком обработки, а вторая сигнальная линия может быть образована металлической трубкой штанги, которая электрически связана с контактом контактного элемента. Расположенная в пределах штанги сигнальная линия может быть выполнена также как линия электрического питания, связанная с источником тока.
Соответствующее изобретению устройство может быть выполнено также в виде забрасываемого зонда, то есть зонда, который сбрасывается с определенной высоты в металлический расплав. В этом варианте конструкции не предусмотрена штанга, однако может быть использована несущая трубка. Это устройство для определения по меньшей мере одного параметра металлического расплава или слоя шлака, покрывающего металлический расплав, с измерительной головкой, причем внутри измерительной головки расположен аналогово-цифровой преобразователь, причем аналогово-цифровой преобразователь связан по меньшей мере с одним датчиком, расположенным в измерительной головке или на ней, характеризуется тем, что сигнальный выход аналогово-цифрового преобразователя связан, самое большее, с двумя сигнальными линиями, которые связаны с компьютером или блоком обработки.
Целесообразно если между аналогово-цифровым преобразователем и компьютером или блоком обработки, преимущественно между сигнальной линией и компьютером или блоком обработки расположен контактный элемент, через который аналогово-цифровой преобразователь электрически связан с компьютером или блоком обработки. Преимущественно контактный элемент электрически связан с выводом питания аналогово-цифрового преобразователя.
Аналогово-цифровой преобразователь может быть расположен на печатной плате (или проводящей рамке, или другом устройстве для размещения электрических конструктивных элементов).
Далее изобретение касается измерительного приспособления с описанным выше устройством для металлического расплава, расположенного в емкости, в который устройство по меньшей мере частично погружено, характеризующегося тем, что аналогово-цифровой преобразователь соединен с контактом ванны устройства, при этом металлический расплав образует часть электрического соединения между контактом ванны и компьютером или блоком обработки.
В соответствующем изобретению устройстве вся измерительная электроника принципиально сконструирована как материал одноразового использования, который после однократного употребления устраняется вместе с измерительной головкой и несущей трубкой. Измерительная головка может нести следующие датчики, например датчики кислорода, оптические датчики или температурные датчики, которые могут связываться, как правило, через контактный элемент с блоком оценки. В качестве массовой линии может применяться не только сигнальная линия, но и сам металлический расплав, так что принципиально является достаточной даже одна сигнальная линия в форме кабеля.
Далее пример выполнения изобретения разъясняется более подробно со ссылкой на чертежи, на которых показано:
Фиг.1 - измерительная фурма согласно изобретению;
Фиг.2 - измерительная фурма согласно изобретению в другом варианте;
Фиг.3 - следующая форма выполнения измерительной фурмы;
Фиг.4 - соответствующий изобретению забрасываемый зонд;
Фиг.5 - вторая форма выполнения забрасываемого зонда;
Фиг.6 забрасываемый зонд, согласно фиг.5, во время измерения в расплаве.
Представленное на фиг.1 соответствующее изобретению устройство касается так называемой измерительной фурмы. На штанге 1 расположена несущая трубка 2 с измерительной головкой 3. Несущая трубка 2 выполнена из картона, измерительная головка 3 - по существу из огнеупорного материала, такого как цемент или литейный песок. Измерительная головка 3 содержит держатель 4 датчиков, на внешнем конце которого, погружаемом конце, расположены датчик 5 кислорода, температурный датчик 6 и массовый контакт 7. Датчики защищены до начала измерения первым защитным колпачком 8, который зафиксирован на держателе 4. Вся выдающаяся из несущей трубки 2 часть измерительной головки 3 окружена следующим защитным колпачком 9. На заднем, расположенном внутри измерительной головки 3, конце держателя 4 датчиков расположено так называемое проводное соединение 10, которое связывает датчики 5, 6 и массовый контакт 7 с аналогово-цифровым преобразователем 11. Аналогово-цифровой преобразователь 11 содержит на его другом конце, со стороны выхода, две сигнальных линии 12, которые связаны с соответствующими контактами 13 контактного элемента 14. Контактный элемент 14 расположен на механическом разъеме 15 (который служит для механического соединения штанги 1 с измерительной головкой 3). На заднем конце контактного элемента 14 расположены две сигнальные линии 16, которые проходят через штангу 1 к источнику тока и, соответственно, к блоку 17 обработки.
Представленная на фиг.2 измерительная фурма выполнена схожей с измерительной фурмой, представленной на фиг.1. В отличие от нее аналогово-цифровой преобразователь 11 связывается только одной сигнальной линией 12 с контактным элементом 14, и только одна сигнальная линия 16 проводится сквозь несущую трубку 1 от контактного элемента 14 к блоку 17 обработки и, соответственно, к источнику тока. Второй необходимый для образования электрической цепи провод образуется контактом ванны после его погружения в металлический расплав и через этот металлический расплав посредством символически представленной на фиг.2 сигнальной линии 18 (соответствует металлическому расплаву) соединен с массовым потенциалом 19. Массовый потенциал 19 связан с блоком 17 обработки.
Представленная на фиг.3 измерительная фурма выполнена схожей с фурмой по фиг.1. В отличие от фиг.1 контактный элемент 14 на обращенном к аналогово-цифровому преобразователю 11 конце электрически связан с проведенной сквозь штангу 1 сигнальной линией 16, а также с самой штангой 1. Штанга 1 образована, по меньшей мере, частично из металла и, значит, имеет хорошую проводящую способность и связана - на ее противолежащем погружаемому конце - "массовой" линией 20 с блоком 17 обработки.
На фиг.4 представлена конструкция изобретения в виде так называемого забрасываемого зонда 21. Забрасываемый зонд 21 сбрасывается с большой высоты, в большинстве случаев автоматически, в металлический расплав. Забрасываемый зонд 21 связан через сигнальный кабель 22 с контактным элементом 23, который расположен, как правило, поблизости от места сбрасывания и связан с блоком 17 обработки и, соответственно, с источником тока. Внутренняя конструкция забрасываемого зонда 21 с датчиками по существу соответствует конструкции измерительной головки, согласно фиг.1.
Представленный на фиг.5 забрасываемый зонд 21' выполнен схожим. Однако он содержит только одну, идущую от аналогово-цифрового преобразователя, сигнальную линию 22. Второй провод, массовая линия, реализуется подобно фиг.2 после погружения забрасываемого датчика 21' в металлический расплав - через него (фиг.6). Для этого внутри забрасываемого датчика 21' аналогово-цифровой преобразователь на его противолежащем носителю датчиков конце (противолежащем, согласно электрическому соединению), наряду с сигнальной линией 22, связан с массовым контактом 24, который связан через материал забрасываемого зонда 21' с металлическим расплавом. Металлический расплав является массой, так что связан через массовую линию 25 блока 17 обработки. Этот вид контактирования осуществлен подобно представленному на фиг.2 контуру. На фиг.6 представлен забрасываемый зонд 21' во время измерения в стальном расплаве (он не показан на чертеже). Массовая линия через стальной расплав обозначена цифрой 26. Она связывает забрасываемый зонд 21' с блоком 17 обработки.
Тело забрасываемого зонда 21, 21' состоит из стали, чтобы гарантировать проникание сквозь шлак, покрывающий металлический расплав (например, стальной расплав), и, соответственно, чтобы делать возможным контактирование, согласно фиг.5 и 6.