專利名稱：鋼水連續(xù)測溫用紅外測溫管及其組分、制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種高溫金屬熔體的紅外連續(xù)測溫管，尤其涉及連鑄中間包鋼水的紅外連續(xù)測溫管。本發(fā)明同時涉及該測溫管的制備方法
背景技術：
目前用于連鑄中間包鋼水連續(xù)測溫的紅外光學測溫管一般采用鋁碳管。這種鋁碳測溫管通常是采用剛玉和石墨為主要原料，添加適量的金屬鋁粉和硅粉作為防氧化劑，以酚醛樹脂為結合劑，采用等靜成型。其制作工藝較為復雜，設備投資大，制造成本高。特別是該類測溫管在投入高溫使用時，尤其在使用初期升溫過程中，會釋放出大量煙氣和揮發(fā)物，污染測溫光學通道、嚴重干擾紅外光學測溫的準確性，導致通常的溫度測量值比實際溫度偏低。近年來雖然公開了幾種吹掃技術，用于對測溫管光學通道進行吹掃凈化，但仍然沒有徹底解決鋁碳質測溫管光學通道污染問題。另外，目前的鋁碳測溫管的管體和下端部溫度感知點是采用同一種鋁碳材料制造，因此測溫響應速度較慢，響應時間一般在7 15分鐘。

發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的問題是提供一種新型的紅外測溫管，其物理化學性質穩(wěn)定，在使用初期升溫過程中不產生煙氣和揮發(fā)物，從而徹底解決在使用過程中測溫管光學通道被污染問題，保證了溫度測量的準確性。此紅外測溫管還提高了測溫響應速度。本發(fā)明同時提供了該測溫管的制備方法。本發(fā)明一種鋼水連續(xù)測溫用紅外測溫管，由測溫管管體、導熱塊、連接管構成，其特征是測溫管管體的內孔為階梯孔，導熱塊鑲嵌在測溫管管體下端直徑較大的孔中，連接管固定在測溫管管體的上端，其一部分在測溫管管體內，另一部分在測溫管管體外；測溫管管體的內徑為40-50mm，壁厚為20_35mm ；導熱塊的厚度為20mm。測溫管管體的材料為鉻剛玉質耐火澆注料，其組份的質量百分比為3 5mm的板狀剛玉顆粒35 55%，I-Omm板狀剛玉顆粒15 25%，200目剛玉粉15 35%，Gr2O3微粉1 5 %，A80氧化鋁水泥2 5 %，B-AL2O3微粉2 5 %，硅微粉1 3 %。測溫管管體組份的質量百分比的優(yōu)選范圍為3 5mm的板狀剛玉顆粒37 53%，I-Omm板狀剛玉顆粒 17 23%，200目剛玉粉17 33%，Gr2O3微粉2 4%，A80氧化鋁水泥3 4%，B-AL2O3 微粉3 4 %，硅微粉1. 5 2. 5 %。導熱塊為鋁碳質導熱塊，其組份的質量百分比為石墨34 42%，0. 5 Omm板狀剛玉顆粒50 58%，剛玉粉6 15%，硅粉1 8%。導熱塊組份的質量百分比的優(yōu)選范圍為石墨36 40%，0. 5 0_板狀剛玉顆粒50 55%，剛玉粉7 11 %，硅粉2 6%。本發(fā)明紅外測溫管的制備方法的具體步驟為①制作管體將3 5mm的板狀剛玉顆粒35 55%，1 Omm板狀剛玉顆粒15 25 %，200目剛玉粉15 ；35 %，Gr2O3微粉1 5 %，A80氧化鋁水泥2 5 %，B-AL2O3微粉 2 5%，硅微粉1 3 %，外加六偏磷酸鈉添加劑在混合機內加適量水攪拌混合均勻，采用震動成型方法制作測溫管管體；管體下端部設凹槽，供鑲嵌導熱塊用；管體上端敞開，供安裝連接管；在管體上距上端部250毫米處徑向設置2個直徑為15毫米的排氣孔，用于紅外測溫頭冷卻氣體排放；管體脫模后經110°C X24h烘烤；②制作導熱塊將石墨；34 42%，0. 5 Omm板狀剛玉顆粒50 58%，剛玉粉 6 15%，硅粉1 8%，外加酚醛樹脂結合劑，在160Mpa高壓成型，導熱塊的厚度為20mm 左右；成型加工后，在氮氣保護下經1350°C X!3h熱處理；然后，在導熱塊的表面噴涂碳化硼防氧化涂料；③配制高溫膠泥將0 0. 3mm剛玉顆粒65%，320目剛玉粉35%，外加磷酸二鋁飽和溶液結合劑，在攪拌機內充分攪拌制備膠泥；④制作連接管用無縫鋼管加工成兩頭均有適當錐度的連接管，其尺寸和錐度要與紅外測溫頭和測溫管管體相適應；⑤組裝先把導熱塊鑲嵌在管體下端凹槽內，并用高溫膠泥粘牢，形成測溫管底部封閉端；再把連接管插入管體的上開口中，并用高溫膠泥粘牢，最后將整個測溫管經 IlO0C X24h 烘干。其中，六偏磷酸鈉的配入量為管體原料總量的0. 1 0. 5%。酚醛樹脂的配入量為導熱塊原料總量的6 8%。磷酸二鋁飽和溶液的加入量為高溫膠泥原料總量的12%。由于本發(fā)明測溫管管體的鉻剛玉質耐火澆注料具有較好的熱震穩(wěn)定性，良好的抗渣性，高溫體積穩(wěn)定，高溫強度高，所以在使用初期升溫過程中不會產生有害揮發(fā)物。由于測溫管底部作為紅外測溫的溫度感知點，其材料的導熱率、黑度和厚度直接決定著測溫響應速度。所以本發(fā)明采用經過高溫熱處理的鋁碳質導熱塊，可以避免在使用升溫過程中產生煙霧，同時，這種材料導熱率高(> 60W/M. K)，熱容量小、黑度大，可以大幅提高測溫系統(tǒng)的測溫響應速度和穩(wěn)定性。由于制造測溫管所用的全部原材料在升溫過程中都不會有煙氣和揮發(fā)物排出，因此可以保證測溫管的光學通道始終處于“潔凈”狀態(tài)。從而徹底解決了現(xiàn)有的鋁碳質測溫管光學通道易受煙氣和揮發(fā)物污染的問題，保證了溫度測量的準確性，提高了響應速度和穩(wěn)定性。同時，由于本發(fā)明的測溫管在制備過程中不需要等靜壓機，因此可以大大降低生產設備投資，降低生產成本。


下面結合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明做進一步詳細的說明附圖1為本發(fā)明鋼水連續(xù)測溫用紅外測溫管的結構示意圖。
具體實施例方式本發(fā)明一種鋼水連續(xù)測溫用紅外測溫管，由測溫管管體1、導熱塊2、連接管3構成，其特征是測溫管管體1的內孔為階梯孔，導熱塊2鑲嵌在測溫管管體1下端直徑較大的孔中，連接管3固定在測溫管管體1的上端，其一部分在測溫管管體1內，另一部分在測溫管管體1外；測溫管管體1的內徑為40-50mm，壁厚為20_35mm ；導熱塊2的厚度為20mm。下面舉三個實施例具體說明本發(fā)明測溫管的制備方法
實施例1 ①制作管體1 將3 5mm的板狀剛玉顆粒45%，l-Omm板狀剛玉顆粒20%，200目剛玉粉25%，Gr2O3微粉2%, A80氧化鋁水泥3%，B-AL2O3微粉3%，硅微粉2%，外加六偏磷酸鈉添加劑0. 2%在混合機內加適量水攪拌混合均勻，采用震動成型方法制作測溫管管體1。管體1下端部設凹槽，供鑲嵌導熱塊2用；管體1上端敞開，供安裝連接管3。在管體 1上距上端部250毫米處徑向設置2個直徑為15毫米的排氣孔，用于紅外測溫頭冷卻氣體排放。管體脫模后經110°C X24h烘烤。②制作導熱塊2 將石墨；35%，0. 5 Omm板狀剛玉顆粒50%，剛玉粉10%，硅粉 5%，外加酚醛樹脂結合劑7%，在160Mpa高壓成型，導熱塊的厚度為20mm左右。成型加工后，在氮氣保護下經1350°C X!3h熱處理；然后，在導熱塊的表面噴涂碳化硼防氧化涂料。③配制高溫膠泥將O 0. 3mm剛玉顆粒65%，320目剛玉粉35%，外加磷酸二鋁飽和溶液結合劑12%，在攪拌機內充分攪拌制備膠泥。④制作連接管3 用無縫鋼管加工成兩頭均有適當錐度的連接管，其尺寸和錐度要與紅外測溫頭和測溫管管體相適應；⑤組裝先把導熱塊2鑲嵌在管體1下端凹槽內，并用高溫膠泥粘牢，形成測溫管底部封閉端；再把連接管3插入管體1的上開口中，并用高溫膠泥粘牢，最后將整個測溫管經 110°C X24h 烘干。實施例2 ①制作管體1 將3 5mm的板狀剛玉顆粒45%，l-Omm板狀剛玉顆粒25%，200目剛玉粉22 %，Gr2O3微粉1 %，A80氧化鋁水泥2.5%，B-AL2O3微粉3 %，硅微粉1.5%，外加六偏磷酸鈉添加劑0. 2%在混合機內加適量水攪拌混合均勻，采用震動成型方法制作測溫管管體1。管體1下端部設凹槽，供鑲嵌導熱塊2用；管體1上端敞開，供安裝連接管3。在管體1上距上端部250毫米處徑向設置2個直徑為15毫米的排氣孔，用于紅外測溫頭冷卻氣體排放。管體脫模后經110°C X24h烘烤。②制作導熱塊2 將石墨37 %，0. 5 Omm板狀剛玉顆粒50 %，剛玉粉8 %，硅粉 5 %，外加酚醛樹脂結合劑7. 5 %，在160Mpa高壓成型，導熱塊的厚度為20mm左右。成型加工后，在氮氣保護下經1350°C X!3h熱處理；然后，在導熱塊的表面噴涂碳化硼防氧化涂料。③配制高溫膠泥將O 0. 3mm剛玉顆粒65%，320目剛玉粉35%，外加磷酸二鋁飽和溶液結合劑12%，在攪拌機內充分攪拌制備膠泥。④制作連接管3 用無縫鋼管加工成兩頭均有適當錐度的連接管，其尺寸和錐度要與紅外測溫頭和測溫管管體相適應；⑤組裝先把導熱塊2鑲嵌在管體1下端凹槽內，并用高溫膠泥粘牢，形成測溫管底部封閉端；再把連接管3插入管體1的上開口中，并用高溫膠泥粘牢，最后將整個測溫管經 110°C X24h 烘干。實施例3:①制作管體1 將3 5mm的板狀剛玉顆粒40%，l-Omm板狀剛玉顆粒20%，200目剛玉粉25%，Gr2O3微粉2%, A80氧化鋁水泥5%，B-AL2O3微粉5%，硅微粉3%，外加六偏磷酸鈉添加劑0. 2%在混合機內加適量水攪拌混合均勻，采用震動成型方法制作測溫管管體1。管體1下端部設凹槽，供鑲嵌導熱塊2用；管體1上端敞開，供安裝連接管3。在管體1上距上端部250毫米處徑向設置2個直徑為15毫米的排氣孔，用于紅外測溫頭冷卻氣體排放。管體脫模后經110°C X24h烘烤。②制作導熱塊2 將石墨39%，0. 5 Omm板狀剛玉顆粒50%，剛玉粉5%，硅粉 6%，外加酚醛樹脂結合劑8%，在160Mpa高壓成型，導熱塊的厚度為20mm左右。成型加工后，在氮氣保護下經1350°C X!3h熱處理；然后，在導熱塊的表面噴涂碳化硼防氧化涂料。③配制高溫膠泥將0 0. 3mm剛玉顆粒65%，320目剛玉粉35%，外加磷酸二鋁飽和溶液結合劑12%，在攪拌機內充分攪拌制備膠泥。④制作連接管3 用無縫鋼管加工成兩頭均有適當錐度的連接管，其尺寸和錐度要與紅外測溫頭和測溫管管體相適應；⑤組裝先把導熱塊2鑲嵌在管體1下端凹槽內，并用高溫膠泥粘牢，形成測溫管底部封閉端；再把連接管3插入管體1的上開口中，并用高溫膠泥粘牢，最后將整個測溫管經 110°C X24h 烘干。以上三個實施例得到的紅外測溫管的技術性能見表1表1 本發(fā)明的技術性能
權利要求
1.一種鋼水連續(xù)測溫用紅外測溫管，由測溫管管體1、導熱塊2、連接管3構成，其特征是測溫管管體1的內孔為階梯孔，導熱塊2鑲嵌在測溫管管體1下端直徑較大的孔中，連接管3固定在測溫管管體1的上端，其一部分在測溫管管體1內，另一部分在測溫管管體1 外；測溫管管體1的內徑為40-50mm，壁厚為20_35mm ；導熱塊2的厚度為20mm。
2.根據(jù)權利要求1所述的測溫管，其特征是測溫管管體的材料為鉻剛玉質耐火澆注料，其組份的質量百分比為3 5mm的板狀剛玉顆粒35 55%，I-Omm板狀剛玉顆粒15 25 %，200目剛玉粉15 ；35 %，Gr2O3微粉1 5 %，A80氧化鋁水泥2 5 %，B-AL2O3微粉 2 5%，硅微粉1 3%。
3.根據(jù)權利要求2所述的測溫管，其特征是測溫管管體組份的質量百分比為3 5mm的板狀剛玉顆粒37 53%，I-Omm板狀剛玉顆粒17 23%，200目剛玉粉17 33%， Gr2O3微粉2 4%，A80氧化鋁水泥3 4%，B-AL2O3微粉3 4%，硅微粉1. 5 2. 5%。
4.根據(jù)權利要求1所述的測溫管，其特征是導熱塊為鋁碳質導熱塊，其組份的質量百分比為石墨34 42%，0. 5 Omm板狀剛玉顆粒50 58%，剛玉粉6 15%，硅粉1 8%。
5.根據(jù)權利要求1所述的測溫管，其特征是導熱塊組份的質量百分比為石墨36 40 %，0. 5 Omm板狀剛玉顆粒50 55 %，剛玉粉7 11 %，硅粉2 6 %。
6.權利要求1、2、3、4或5任一權利要求所述的測溫管的制備方法，其具體步驟是①制作管體將3 5mm的板狀剛玉顆粒35 55%，1 Omm板狀剛玉顆粒15 25%， 200目剛玉粉15 ；35 %，Gr2O3微粉1 5 %，A80氧化鋁水泥2 5 %，B-AL2O3微粉2 5%，硅微粉1 3 %，外加六偏磷酸鈉添加劑在混合機內加適量水攪拌混合均勻，采用震動成型方法制作測溫管管體；管體下端部設凹槽，供鑲嵌導熱塊用；管體上端敞開，供安裝連接管；在管體上距上端部250毫米處徑向設置2個直徑為15毫米的排氣孔，用于紅外測溫頭冷卻氣體排放；管體脫模后經110°C X24h烘烤；②制作導熱塊將石墨；34 42%，0.5 Omm板狀剛玉顆粒50 58%，剛玉粉6 15 %，硅粉1 8 %，外加酚醛樹脂結合劑，在160Mpa高壓成型，導熱塊的厚度為20mm左右； 成型加工后，在氮氣保護下經1350°C X!3h熱處理；然后，在導熱塊的表面噴涂碳化硼防氧化涂料；③配制高溫膠泥將0 0.3mm剛玉顆粒65%，320目剛玉粉35%，外加磷酸二鋁飽和溶液結合劑，在攪拌機內充分攪拌制備膠泥；④制作連接管用無縫鋼管加工成兩頭均有適當錐度的連接管，其尺寸和錐度要與紅外測溫頭和測溫管管體相適應；⑤組裝先把導熱塊鑲嵌在管體下端凹槽內，并用高溫膠泥粘牢，形成測溫管底部封閉端；再把連接管插入管體的上開口中，并用高溫膠泥粘牢，最后將整個測溫管經 IlO0C X24h 烘干。
7.根據(jù)權利要求6所述的測溫管的方法，其特征是六偏磷酸鈉的配入量為管體原料總量的0. 1 0. 5%。
8.根據(jù)權利要求6所述的測溫管的方法，其特征是酚醛樹脂的配入量為導熱塊原料總量的6 8%。
9.制備權利要求6所述的測溫管的方法，其特征是磷酸二鋁飽和溶液的加入量為高溫膠泥原料總量的12%。
全文摘要
本發(fā)明涉及鋼水連續(xù)測溫用紅外測溫管及其組分、制備方法。測溫管管體的內孔為階梯孔，導熱塊鑲嵌在測溫管管體下端直徑較大的孔中，連接管固定在測溫管管體的上端，其一部分在測溫管管體內，另一部分在測溫管管體外。管體的鉻剛玉質耐火澆注料具有較好的熱震穩(wěn)定性，良好的抗渣性，高溫體積穩(wěn)定，高溫強度高；導熱塊為經過高溫熱處理的鋁碳質，它導熱率高，熱容量小、黑度大。由于制造測溫管所用的全部原材料在升溫過程中都不會有煙氣和揮發(fā)物排出，因此可以保證測溫管的光學通道始終處于“潔凈”狀態(tài)。從而徹底解決了現(xiàn)有的鋁碳質測溫管光學通道易受煙氣和揮發(fā)物污染的問題，保證了溫度測量的準確性，提高了響應速度和穩(wěn)定性。
文檔編號G01J5/02GK102221408SQ20111005984
公開日2011年10月19日 申請日期2011年3月10日 優(yōu)先權日2011年3月10日
發(fā)明者葉偉, 王渝斌, 羅鈴 申請人:安徽省合普熱陶瓷有限責任公司