专利名称：钢水连续测温用镶嵌式红外测温管及其组分和制备方法
技术领域：
本发明涉及红外光学测温技术领域，尤其涉及到对高温钢水的红外连续测温装置。
背景技术：
近年来，在炼钢工业中应用了中间包钢水红外光学连续测温技术，采用该项技术 可以连续显示并自动记录中间包钢水温度，便于对连铸操作进行及时调整和控制。红外光 学测温系统由测温管、红外信号采集传输装置、以及信号处理和温度显示几部分构成。其中 测温管是日常主要损耗件，约占红外光学测温系统使用成本的80 %以上。测温管是一种一端封闭，一端开口的耐火材料管体，一般由A1203、C、Si构成。 中国专禾Ij ZL200620165325. 6，中国专利 200720113118. 0，中国专利 200920143429. 0 和 200920142942. 8分别公开了各自的测温管结构(见图1示)。在上述技术方案中，均使用 了单层管，降低了测温管感知高温钢水温度的时间，同时，各自采用不同的吹扫措施，对测 温管的光学通道进行吹扫净化，减轻了高温时测温管材料自身产生的烟气或挥发物对红外 光学通道的污染，从而提高了红外测温的响应速度和准确性。测温管的测温响应速度主要取决于封闭端的厚度、材料的导热系数和黑度，尤其 是底部的厚度、导热系数和黑度。在上述各技术方案中，存在几个共同的问题(1)测温管 封闭的下端部均为半球状薄壁结构，加工困难。在高速旋转加工过程中会发生震动或摆动， 易形成加工缺陷，很难保证测温管端部球面薄壁厚度一致，造成测温管性能波动。壁厚不一 致就会导致批量生产的测温管性能不稳定壁厚大测温响应速度慢，壁厚太薄使用寿命就 很低。(2)在上述专利技术中，制造测温管管体和下端部均是同一种铝碳质材料，没有在下 端部温度感知区域采用导热系数更大的材料进行复合制造，因此，限制了测温响应速度提 高。(3)由于测温管一般是铝碳质的，易氧化，因此虽然表面喷涂了一层防氧化涂料，但是在 使用前随中间包一起进行高温烘烤时，测温管下部(封闭端)表层仍然会发生一定程度氧 化。测温管下端部氧化不仅降低导热率，降低测温响应速度，而且会影响使用寿命，目前测 温管的响应时间在5-10分钟之间，寿使用命15-25小时。

发明内容
为解决现有技术存在问题，本发明提供一种钢水连续测温用镶嵌式复合红外测温 管，利用该测温管可以提高测温响应速度、使用寿命和性能稳定性，同时降低测温管制造成 本和使用成本。为实现上述目的，本发明提供的钢水连续测温用镶嵌式红外测温管，包括联结件、 吹扫管、测温管管体，其特征在于，所述测温管管体下端部开口 ；测温管管体下端部内腔设 置镶嵌导热片的凹槽，导热片镶嵌到所述的凹槽内，并用高温胶泥粘牢，形成所述测温管的 封闭端和温度感知区；所述测温管管体下端部外表面套装保护罩。本发明的进一步改进为，所述镶嵌导热片的凹槽为环形凹槽，所述导热片为圆台形或圆柱形。本发明的进一步改进为，所述保护罩为薄壁金属罩。本发明测温管管体是一种铝碳质耐火管，其组分重量百分比为A120350 78% ；C 20 40% ；Si 1 5% ;A1 1 5%。本发明测温管管体的制备方法为以50 78% Al2O3, 20 40% C为主要原料，再 添加1 5%的Si粉和1 5%的Al粉，以酚醛树脂为结合剂，经混合造粒、适当干燥后装 入橡胶模具，放入等静压机的工作缸内高压成型，然后脱模、烘烤。本发明导热片组分重量百分比为C30 60%、A120330 68%、Sil 5%、A1 1 5%。本发明导热片的制备方法为以30 68%的Al2O3，30 60% C为主原料，再添加 1 5%的Si粉和1 5%的Al粉，以酚醛树脂为结合剂，经等静压成型，再经机械加工成 为厚度20mm左右，直径与测温管体3下部凹槽相互匹配的圆台形状或圆柱形状导热片。本发明测温管下端部开口，便于加工，减少废品率。测温管管体下端部镶嵌的导热 片是由高导热、耐高温、耐侵蚀材料制造的，导热片经过修磨加工，加工成厚度精准的圆台 状或圆柱状片体，将导热片镶嵌到测温管管体下端部，形成红外测温管的温度感知区。保护 罩为一个薄壁金属罩，主要为了保护导热片，以保证测温管在使用前随中间包一起进行高 温烘烤时导热片不会氧化，从而保证测温管具有高的测温响应速度和使用寿命。与现有技 术相比，本发明具有以下效果(1)提高测温管的测温响应速度，响应时间彡4min。(2)提高使用寿命，使用寿命彡30小时。(3)降低测温管制造成本和使用成本，由于该测温管上下端均开口，便于加工，减 少废品率，可降低制造成本，该测温管使用寿命长，可降低使用成本。


图1 现有技术测温管结构示意2 本发明测温管结构示意图
具体实施例方式下面结合附图对本发明作详细的说明。实施例1如图2所示，本发明提供了一种钢水连续测温用镶嵌式复合红外测温管，包括联 结件1、吹扫管2、测温管管体3、导热片4、保护罩5。联结件1是一个两端加工成一定锥度 的钢管，其一端与测温管管体3粘接在一起，另一端将与红外测温枪衔接。吹扫管2为一耐 高温陶瓷管或石英玻璃管，直径0 18 30，长度约为测温管总长度的一半。吹扫管2采用镶 嵌方式安装在联结件1上，并用粘接剂粘接。吹扫管2主要作用是将测温管内产生的烟气或 挥发物吹扫出管体，以保持测温光学通道的洁净。测温管管体3是一种铝碳质耐火管，其主 要组成为A120350 78% ;C 20 40% ;Si粉1 5% ；Al粉1 5%，以酚醛树脂为结合 剂，采用等静压成型。在管体上端适当位置预留2个直径0 10 20贯通孔，用于排出烟气 和挥发物。测温管管体下端部内腔预留镶嵌导热片4的凹槽。导热片4是由高导热、耐高温、耐侵蚀材料制造的、可以是某些高导热高温合金，高导热碳化物，尤其是价格低廉的高C 含量的铝碳材料，例如C30 60%、Al20330 68%、Si粉1 5%、Al粉1 5%的铝碳 材料。导热片经过修磨加工，加工成厚度精准的圆台状或圆柱状片体。将导热片4镶嵌到 测温管管体3的下端部内腔，形成红外测温管的温度感知区。保护罩5为一个薄壁金属罩， 主要为了保护导热片，以保证测温管在使用前随中间包一起进行高温烘烤时导热片不会氧 化，从而保证测温管具有高的测温响应速度和使用寿命。保护罩5在测温管插入钢水投入 使用后将会迅速熔化消逝。以下3个实施例为本发明的制备方法。实施例2(1)制造测温管体3，以50% Al203、40%的C为主要原料，另外添加5%的Si粉和 5%的Al粉，以酚醛树脂为结合剂，经混合造粒、适当干燥后装入橡胶模具，放入等静压机 的工作缸内高压成型。然后脱模、烘烤后备用。(2)制造导热片4，以30%的Al2O3,60%的C为原料，另外添加5%的Si粉和5% 的Al粉，以酚醛树脂为结合剂，经等静压成型，再经机械加工成为厚度20mm左右，直径与测 温管体3下部凹槽相互匹配的圆台形状或圆柱形状导热片。(3)将导热片4镶嵌于测温管体3的下部凹槽内，用高温胶泥粘牢，形成测温管的 封闭端和温度感知区。(4)联结件1是一个两端加工成一定锥度的普通钢管，吹扫管2是外购的直径为0 18 30的A1203管或石英玻璃管。将吹扫管2镶嵌于联结件1上，并用粘接剂粘接，待烘 干后把联结件1的一端插入测温管的开口端，并高温胶泥粘牢。其成分及性能见表1。实施例3(1)制造测温管体3，以65% Al203、30%的C为主要原料，另外添加2. 5%的Si粉 和2. 5%的Al粉，以酚醛树脂为结合剂，经混合造粒、适当干燥后装入橡胶模具，放入等静 压机的工作缸内高压成型。然后脱模、烘烤后备用。(2)制造导热片4，以55%的Al203，40%的C为原料，另外添加2. 5%的Si粉和 2. 5%的Al粉，以酚醛树脂为结合剂，经等静压成型，再经机械加工成为厚度20mm左右，直 径与测温管体3下部凹槽相互匹配的圆台形状或圆柱形状导热片。(3)将导热片4镶嵌与测温管体3的下部凹槽内，用高温胶泥粘牢，形成测温管的 封闭端和温度感知区。(4)联结件1是一个两端加工成一定锥度的普通钢管，吹扫管2是外购的直径为0 18 30的A1203管或石英玻璃管。将吹扫管2镶嵌于联结件1上，并用粘接剂粘接，待烘 干后把联结件1的一端插入测温管的开口端，并高温胶泥粘牢。其成分及性能见表1。实施例4(1)制造测温管体3，以78% Al203、20%的C为主要原料，另外添加的Si粉和 的Al粉，以酚醛树脂为结合剂，经混合造粒、适当干燥后装入橡胶模具，放入等静压机
的工作缸内高压成型。然后脱模、烘烤后备用。(2)制造导热片4，以68%的Al2O3, 30%的C为原料，另外添加的Si粉和
的Al粉，以酚醛树脂为结合剂，经等静压成型，再经机械加工成为厚度20mm左右，直径与测 温管体3下部凹槽相互匹配的圆台形状或圆柱形状导热片。
(3)将导热片4镶嵌与测温管体3的下部凹槽内，用高温胶泥粘牢，形成测温管的 封闭端和温度感知区。(4)联结件1是一个两端加工成一定锥度的普通钢管，吹扫管2是外购的直径为0 18 30的A1203管或石英玻璃管。将吹扫管2镶嵌于联结件1上，并用粘接剂粘接，待烘 干后把联结件1的一端插入测温管的开口端，并高温胶泥粘牢。其成分及性能见表1。表1 本发明成分及性能
权利要求
一种钢水连续测温用镶嵌式红外测温管，包括联结件、吹扫管、测温管管体，其特征在于，所述测温管管体下端部开口；测温管管体下端部内腔设置镶嵌导热片的凹槽，导热片镶嵌到所述的凹槽内，并用高温胶泥粘牢，形成所述测温管的封闭端和温度感知区；所述测温管管体下端部外表面套装保护罩。
2.如权利要求1所述的钢水连续测温用镶嵌式红外测温管，其特征在于，所述镶嵌导 热片的凹槽为环形凹槽，所述导热片为圆台形或圆柱形。
3.如权利要求1所述的钢水连续测温用镶嵌式红外测温管，其特征在于，所述保护罩 为薄壁金属罩。
4.如权利要求1所述的钢水连续测温用镶嵌式红外测温管，其特征在于，所述测温管 管体是一种铝碳质耐火管。
5.如权利要求4所述的钢水连续测温用镶嵌式红外测温管，其特征在于，所述测温管 管体组分重量百分比为Al20350 78%、C 20 40%、Si 1 5%、A1 1 5%。
6.如权利要求1所述的钢水连续测温用镶嵌式红外测温管，其特征在于，所述导热片 是由高导热、耐高温、耐侵蚀材料制造的高导热高温合金或高导热碳化物。
7.如权利要求6所述的钢水连续测温用镶嵌式红外测温管，其特征在于，所述导热片 为铝碳材料。
8.如权利要求7所述的钢水连续测温用镶嵌式红外测温管，其特征在于，所述导热片 组分重量百分比为C 30 60%、A120330 68%、Si 1 5%、A1 1 5%。
9.如权利要求5所述的钢水连续测温用镶嵌式红外测温管，其特征在于，所述测温管 管体的制备方法为以50 78%的Al2O3，20 40%的C为主要原料，再添加1 5%的硅 粉和1 5%的铝粉，以酚醛树脂为结合剂，经混合造粒、适当干燥后装入橡胶模具，放入等 静压机的工作缸内高压成型，然后脱模、烘烤。
10.如权利要求8所述的钢水连续测温用镶嵌式红外测温管，其特征在于，所述导热片 的制备方法为以30 68%的Al2O3，30 60%的C为主要原料，再添加1 5%的硅粉和 1 5%的铝粉，以酚醛树脂为结合剂，经等静压成型，再经机械加工成为厚度20mm左右，直 径与测温管体3下部凹槽相互匹配的圆台形状或圆柱形状导热片。
全文摘要
本发明公开了一种钢水连续测温用镶嵌式红外测温管，包括联结件、吹扫管、测温管管体，其特征在于，所述测温管管体下端部开口；测温管管体下端部设置镶嵌导热片的凹槽，导热片镶嵌到所述的凹槽内，并用高温胶泥粘牢，形成所述测温管的封闭端和温度感知区；所述测温管管体下端部外表面套装保护罩。所述测温管管体组分重量百分比为Al2O350～78％；C 20～40％；Si 1～5％；Al 1～5％。所述导热片组分重量百分比为石墨30～60％、Al2O330～680％、Si 1～5％；Al 1～5％。该测温管测温响应时间≤4min、使用寿命≥30小时。
文档编号G01J5/02GK101943607SQ20101027244
公开日2011年1月12日 申请日期2010年8月31日 优先权日2010年8月31日
发明者刁常军, 张丽丽, 陈广言, 魏云峰, 齐书祥 申请人:马鞍山钢铁股份有限公司