NO812333L

NO812333L - Measuring probe.

Info

Publication number: NO812333L
Application number: NO812333A
Authority: NO
Inventors: Christer Offerman; Oesten Svensson; Hasse Fredriksson
Original assignee: Jernkontoret
Priority date: 1980-07-10
Filing date: 1981-07-09
Publication date: 1982-01-11
Also published as: FI812156A7; FI812156L; DK304581A; SE8005074L

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en målesonde The present invention relates to a measuring probe

for måling av høye temperaturer, og spesielt temperaturmåling av ytterflaten til en støpt streng i et streng-støpingsanlegg. for measuring high temperatures, and in particular temperature measurement of the outer surface of a cast strand in a strand casting plant.

Strengstøping av metaller foregår slik at flytende metall overføres til en kjølt kokille uten bunn. Ved start forefinnes en såkalt startstreng som utgjør bunnen i kokillen. Deretter utgjør den støpte streng bunnen i kokillen. Continuous casting of metals takes place so that liquid metal is transferred to a cooled mold without a bottom. At the start, there is a so-called starting string which forms the bottom of the mold. The molded strand then forms the bottom of the mould.

Spesielt ved strengstøping av stål er avkjølings-intensiteten av den ut av kokillen kommende streng meget vesentlig for strengens kvalitet bl.a. med hensyn til segringer, porer og indre struktur. Det er således vesentlig å regulere avkjølingsintensiteten på en optimal måte med hensyn til strengens tverrsnittsdimensjoner, materialkvalitet, støpehastighet etc. Especially in strand casting of steel, the cooling intensity of the strand coming out of the mold is very important for the quality of the strand, i.a. with respect to segregations, pores and internal structure. It is therefore essential to regulate the cooling intensity in an optimal way with regard to the strand's cross-sectional dimensions, material quality, casting speed etc.

Et stort problem er herved å kunne måle strengens temperatur med høy nøyaktighet. Det miljø som hersker rundt en fra kokillen kommende streng vanskeliggjør eller umuliggjør temperaturmåling med konvensjonelle instrumenter. Miljøet karakteriseres av intens varmestråling, kraftig dampdannelse, vann som spruter under høyt trykk og mekaniske vibrasjoner. På grunn av dette miljø utføres strengstøpingsanlegg med vegger som omgir og kapsler dette. A major problem here is being able to measure the string's temperature with high accuracy. The environment that prevails around a string coming from the mold makes temperature measurement with conventional instruments difficult or impossible. The environment is characterized by intense heat radiation, strong steam formation, water that sprays under high pressure and mechanical vibrations. Because of this environment, strand casting plants are carried out with walls that surround and encapsulate this.

Den foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en målesonde hvilken muliggjør måling av overflatetemperaturen med høy nøyaktighet ved en fra kokillen kommende streng. The present invention provides a measuring probe which makes it possible to measure the surface temperature with high accuracy at a string coming from the mould.

Den foreliggende oppfinnelse vedrører således en målesonde for måling av høy temperaturer, spesielt ved temperaturmåling av en støpt streng i et strengstøpings-anlegg, og erkarakterisert vedat målesonden i den fremre ende omfatter en kvartsglasstav hvilken er beregnet til med sin fremre ende å bli plassert nær en strålende flate såsom en støpt strengs overflate og hvilken kvartsglass-stav i sin bakre ende er optisk koplet til en fiberoptisk kabel i en ved tilkoplingsstedet omkring kvartsglasstaven og kabelen forekommende tilkoplingshylse samt ved at det finnes kanaler i målesonden for kjøling av denne ved hjelp av et kjølemedium samt den fiberoptiske kabel, hvilken kvartsglasstav er beregnet til å oppta varmestråling fra den varme overflate og via kabelen føre strålingen til et instrument for analyse av den temperatur strålingen tilsvarer. The present invention thus relates to a measuring probe for measuring high temperatures, especially when measuring the temperature of a cast string in a string casting plant, and is characterized in that the measuring probe at the front end comprises a quartz glass rod which is intended to be placed with its front end close to a radiant surface such as the surface of a cast string and which quartz glass rod at its rear end is optically connected to a fiber optic cable in a connection sleeve occurring at the connection point around the quartz glass rod and the cable and by the fact that there are channels in the measuring probe for cooling it using a cooling medium as well as the fibre-optic cable, which quartz glass rod is intended to absorb heat radiation from the hot surface and via the cable lead the radiation to an instrument for analysis of the temperature the radiation corresponds to.

I det etterfølgende beskrives oppfinnelsen nærmere med henvisning til den etterfølgende tegning, der In what follows, the invention is described in more detail with reference to the subsequent drawing, where

fig. 1 viser et snitt gjennom en målesonde ifølge oppfinnelsen, og fig. 1 shows a section through a measuring probe according to the invention, and

fig. 2 viser et blokkskjerna ifølge en utførelses-form. fig. 2 shows a block core according to an embodiment.

I fig. 1 vises en målesonde 1 ifølge oppfinnelsen. Målesonden 1 omfatter i sin fremre ende en kvartsglass-stav 2 hvis endeflate 3 er beregnet å bli rettet mot og nær den støpte strengs flate for opptagning av varmestråling . In fig. 1 shows a measuring probe 1 according to the invention. The measuring probe 1 comprises at its front end a quartz glass rod 2 whose end surface 3 is intended to be directed towards and close to the surface of the cast string for the absorption of heat radiation.

Kvartsstaven 2 er i sin bakre ende optisk tilkoplet en fiberoptisk kabel 4 i en ved tilkoplingsstedet omkring kvartsglasstaven 2 og kabelen 4 forekommende tilkoplingshylse 5. At its rear end, the quartz rod 2 is optically connected to a fiber optic cable 4 in a connection sleeve 5 located around the quartz glass rod 2 and the cable 4 at the connection point.

Kvartsglasstaven 2 har en betydelig lengde i for-hold til sin diameter, fortrinnsvis en lengde på ca. 10 til 20 ganger dens diameter. Kvartsglasstavens 2 bakre del er tett omgitt av et rør 6 hvilket utvendig er forsynt med gjenger som samvirker med tilsvarende innvendige gjenger i nevnte tilkoplingshylse 5. Denne opp-bygning medfører at rommet ved den optiske tilkopling er helt lukket og mekanisk stabilt. The quartz glass rod 2 has a considerable length in relation to its diameter, preferably a length of approx. 10 to 20 times its diameter. The rear part of the quartz glass rod 2 is closely surrounded by a tube 6, which is externally provided with threads that interact with corresponding internal threads in said connection sleeve 5. This structure means that the space at the optical connection is completely closed and mechanically stable.

Fiberkabelen 4 er limt eller på annen hensiktsmessig måte tett festet i nevnte hylse 5. The fiber cable 4 is glued or tightly fixed in another suitable way in said sleeve 5.

I målesonden forefinnes kanaler 7,8 for vann-kjøling av sonden samt den fiberoptiske kabels 4 fremre del som rager inn i sonden. Kanalene 7,8 er dannet ved hjelp av en rørformet hylse 9 hvilken forefinnes konsentrisk utenfor tilkoplingshylsen 5. Den rørformede hylsen 9 er festet, fortrinnsvis loddet eller sveiset i sin fremre ende til et rørformet legeme 10, til hvilket endog tilkoplingshylsen 5 er festet. Den rørformede hylse 9 er nær sin fremre ende forsynt med et antall hull 11,12 som er jevnt fordelt langs dens periferi. In the measuring probe there are channels 7,8 for water cooling of the probe as well as the front part of the fiber optic cable 4 which projects into the probe. The channels 7,8 are formed by means of a tubular sleeve 9 which is found concentrically outside the connection sleeve 5. The tubular sleeve 9 is attached, preferably soldered or welded at its front end to a tubular body 10, to which the connection sleeve 5 is also attached. The tubular sleeve 9 is provided near its front end with a number of holes 11,12 which are evenly distributed along its periphery.

Det finnes en slange 13 for tilføring av kjøle-vann til målesonden, hvilken slange omgir den fiberoptiske kabel 4. Slangen 3 er tilkoplet i målesondens bakre del på den rørformede hylse 9. Kjølevann strømmer således som antydet ved hjelp av pilene i fig. 1, innen-for hylsen 9, radielt ut gjennom hullene 11,12 i hylsen 9 og deretter utenfor hylsen 9 i den rørformede kanal 8, hvilken er dannet av hylsen 9 og et beskyttelsesrør 14 hvilket er festet i nevnte legeme 10 konsentrisk med den rørformede hylse 9. There is a hose 13 for supplying cooling water to the measuring probe, which hose surrounds the fiber optic cable 4. The hose 3 is connected in the rear part of the measuring probe to the tubular sleeve 9. Cooling water thus flows as indicated by means of the arrows in fig. 1, inside the sleeve 9, radially out through the holes 11,12 in the sleeve 9 and then outside the sleeve 9 in the tubular channel 8, which is formed by the sleeve 9 and a protective tube 14 which is fixed in said body 10 concentrically with the tubular sleeve 9.

På denne måte kjøles målesonden effektivt. Et vesentlig særtrekk er at den fiberoptiske kabel 4 løper inne i slangen 13 hvorved kabelen 4 alltid er godt kjølt. In this way, the measuring probe is effectively cooled. An important distinctive feature is that the fiber optic cable 4 runs inside the hose 13, whereby the cable 4 is always well cooled.

Det ovenfor nevnte vedrørende kjølevann gjelder selvsagt andre for forskjellige formål hensiktsmessige kjølemedier, og således kan i stedet for kjølevann hurtig strømmende luft utgjøre kjølemediet. The above-mentioned regarding cooling water obviously applies to other cooling media suitable for different purposes, and thus, instead of cooling water, fast flowing air can constitute the cooling medium.

Den fiberoptiske kabel består av en plastbelagt glassfiber, men kan likevel erstattes av andre fiberoptiske kabler. The fiber-optic cable consists of a plastic-coated glass fiber, but can still be replaced by other fiber-optic cables.

Som det fremgår av fig. 1 har kvartsstaven en betydelig fri lengde. Røret 6 omgir kvartsstaven 2 langsmed en lengde som er mindre enn kvartsglasstavens 2 halve lengde. As can be seen from fig. 1, the quartz rod has a considerable free length. The tube 6 surrounds the quartz rod 2 along a length which is less than half the length of the quartz glass rod 2.

Kvartsglasstaven 2 er omgitt av et konsentrisk med denne forekommende beskyttelsesrør 15 hvilket har større indre diameter enn kvartsglasstavens 2 ytre diameter. Beskyttelsesrøret 15 er festet i nevnte legeme 10. Beskyttelsesrøret 15 er ikke kjølt idet det tillates å anta en betydelig høyere temperatur enn målesonden forøvrig. The quartz glass rod 2 is surrounded by a protective tube 15 which occurs concentrically with it, which has a larger inner diameter than the outer diameter of the quartz glass rod 2. The protective tube 15 is fixed in said body 10. The protective tube 15 is not cooled as it is allowed to assume a significantly higher temperature than the measuring probe otherwise.

Gjennom den ovenfor som eksempel viste ut-førelsesform av målesonden tillates kvartsglasstavens 2 fremre flate å befinne seg så nær som 1-3 cm fra en støpt strengs flate. Den støpte strengs temperatur kan variere, men kan være opptil ca. 1400°C. Varmestrålingen er således meget intensiv, men en kvartsglasstav motstår slik stråling. Through the embodiment of the measuring probe shown above as an example, the front surface of the quartz glass rod 2 is allowed to be as close as 1-3 cm from the surface of a cast string. The cast string's temperature can vary, but can be up to approx. 1400°C. The heat radiation is thus very intensive, but a quartz glass rod resists such radiation.

På grunn av den radielle avstand mellom kvartsglasstaven 2 og beskyttelsesrøret 15, påvirkes ikke kvartsglasstaven 2 av beskyttelsesrørets annerledes lengde-utvidelse. Due to the radial distance between the quartz glass rod 2 and the protective tube 15, the quartz glass rod 2 is not affected by the different length expansion of the protective tube.

Målesonden kan anvendes for måling av temperaturer opp til 1800°C. Selvsagt kan målesonden anvendes for andre formål enn for måling av yttertemperaturen til strengstøpte emner. Således kan målesonden anvendes for å måle temperaturen på metallsmelter, temperaturen på emner hvilke varmvalses, temperaturen i ovner etc. The measuring probe can be used for measuring temperatures up to 1800°C. Of course, the measuring probe can be used for other purposes than for measuring the external temperature of continuous castings. Thus, the measuring probe can be used to measure the temperature of metal melts, the temperature of workpieces which are hot-rolled, the temperature in furnaces, etc.

Den således av kvartsglasstaven 2 opptatte varmestråling overføres ved den optiske tilkopling til fiberkabelen 4 og transporteres gjennom denne til instrument for analyse av den temperatur strålingen motsvarer. The heat radiation thus taken up by the quartz glass rod 2 is transferred by the optical connection to the fiber cable 4 and transported through this to the instrument for analysis of the temperature the radiation corresponds to.

I fig. 2 vises et skjematisk blokkskjerna over et komplett temperaturmåleutstyr. Sifferet 16 betegner det varme objekt, f.eks. flaten til en strengstøpt streng, hvilken emitterer stråling 17 som oppfanges av målesonden 1. Via den fiberoptiske kabel 4 ledes strålingen til et pyrometer 18. Fortrinnsvis anvendes et tofargepyrometer, f.eks. av merket "Milletron Ratio Scope II", hvilket måler på basis av rød og blå bølgelengde. Analysen av stråle-knippet skjer ved at intensiteten av den rød og den blå bølgelengde divideres, hvorigjennom den strålende flates emisjonsfaktor ikke behøver å bestemmes for å bestemme overflatens temperatur. Hensiktsmessig dokumenteres temperaturbestemmelsen på et display eller en skriver 19 til hvilken pyrometeret 18 avgir et elektrisk signal via en leder 20. In fig. 2 shows a schematic block core of a complete temperature measuring device. The number 16 denotes the hot object, e.g. the surface of a string-cast string, which emits radiation 17 which is picked up by the measuring probe 1. Via the fiber-optic cable 4, the radiation is led to a pyrometer 18. Preferably, a two-colour pyrometer is used, e.g. of the brand "Milletron Ratio Scope II", which measures on the basis of red and blue wavelengths. The analysis of the beam bundle takes place by dividing the intensity of the red and blue wavelengths, whereby the emission factor of the radiant surface does not need to be determined in order to determine the temperature of the surface. Appropriately, the temperature determination is documented on a display or a printer 19 to which the pyrometer 18 emits an electrical signal via a conductor 20.

Via eksperimenter har det vist seg at måle-resultatet ved hjelp av foreliggende målesonde avviker mindre enn 1% fra virkelig temperatur. Through experiments, it has been shown that the measurement result using the present measuring probe deviates by less than 1% from the actual temperature.

Den foreliggende oppfinnelse tilveiebringer således en meget nøyaktig målesonde hvilken muliggjør temperaturmåling av høye temperaturer i et ytterst vanskelig miljø. The present invention thus provides a very accurate measuring probe which enables temperature measurement of high temperatures in an extremely difficult environment.

Kvartsglasstavens lengde kan selvfølgelig til-passes til den sammenheng under hvilken måling skjer, således kan for visse tilpasninger, kvartsstavens lengde gå opp til flere meter. The length of the quartz glass rod can of course be adapted to the context in which the measurement takes place, so for certain adaptations, the length of the quartz rod can go up to several metres.

Den foreliggende oppfinnelse skal ikke anses be-grenset til den ovenfor angitte utførelsesform, men kan varieres innen rammen av de etterfølgende patentkrav. The present invention shall not be considered limited to the above-mentioned embodiment, but may be varied within the scope of the subsequent patent claims.

Claims

1. Measuring probe for measuring high temperatures, in particular temperature measurement of a cast string in a string casting plant, characterized in that the measuring probe (1) at its front end comprises a quartz glass rod (2) which is intended with its front end (3) to be placed close to a radiant surface such as the surface of a cast string and which quartz glass rod (2) is optically connected at its rear end to a fiber optic cable (4) in a connection sleeve (5) occurring at the connection point around the quartz glass rod (2) and the cable (4), and that there are channels (7 ,8) in the measuring probe (1) for cooling it by means of a cooling medium and the fiber optic cable (4), which quartz glass rod (2) is intended to absorb heat radiation from the hot surface and via the cable (4) conducts the radiation to an instrument (18) for analysis of. the temperature the radiation corresponds to.

2. Measuring probe according to claim 1, characterized in that the rear part of the quartz glass rod (2) is closely surrounded by a tube (6) which is externally provided with threads which cooperate with corresponding internal threads in said connection sleeve (5).

3. Measuring probe according to claim 1 or 2, characterized in that the quartz glass rod (2) is surrounded by a protective tube (15) occurring concentrically with the quartz glass rod, which has a larger inner diameter than the outer diameter of the quartz glass rod.

4. Measuring probe according to claim 1, 2 or 3, characterized in that there is a hose (13) for supplying cooling water to the measuring probe (1), which hose surrounds the fiber optic cable (4) and is connected in the rear part of the measuring probe (1) on a tubular sleeve (9) which forms said channels (7,8).