Спосіб реєстрації електромагнітних хвиль, що випромінюються розплавом, і пристрій для його здійснення

1 Спосіб реєстрації елеісгромагнітних хвиль, що випромінюються розплавом (3), зокрема, розплавом металу, головним чином у видимому світловому діапазоні і в ближньому ультрафіолетовому і інфрачервоному діапазоні, при якому всередині розплаву (3) шляхом задування газу утворюють газонаповнений порожнистий простір (26), і електромагнітні хвилі (31), що випромінюються розплавом (3), спостерігають через задутий газ і оцінюють шляхом передачі електромагнітних хвиль через оптичну систему (20) на детектор (22) з метою визначення температури і/або ХІМІЧНОГО складу, який відрізняється тим, що електромагнітні хвилі (39, 36, 37), направлені похило до оптичної осі (38) оптичної системи (20) і,що випромінюються крайовою областю порожнистого простору (26), виключають з реєстрації шляхом очищення електромагнітних хвиль (31), що випромінюються, від електромагнітних хвиль (36, 37, 39, 40), направлених похило до оптичної осі (38) оптичної системи (20) і що знаходяться за межами допустимого радіуса (41) навколо оптичної осі (38) оптичної системи (20), за рахунок відбивання згаданих електромагнітних хвиль (36, 37, 39, 40) за оптичну вісь (38) оптичної системи (20) в розсіюючому пристрої (42) оптичної системи (20), переважно в розсіювальний фокусуючій системі лінз, і тільки електромагнітні хвилі, направлені приблизно паралельно оптичній осі (38) оптичної системи (20), досягають детектора (22), розміщеного після оптичної системи (20) 2 Спосіб по п 1, який відрізняється тим, що оптичну систему (20) переміщують відносно порож нистого простору (26) при регулюванні її оптичної осі (38) доти, поки інтенсивність електромагнітних хвиль, що випромінюються, не досягне максимуме при її ОЦІНЦІ 3 Спосіб по п 1 або 2, який відрізняється тим, що після пристрою розсіяння хвиль (42) розміщений пристрій утворення хвильових пучків (43), такий як фокусуюча лінза або система фокусуючих лінз, і електромагнітні хвилі, направлені приблизно паралельно оптичній осі (38) оптичної системи (20), фокусують при допомозі пристрою утворення хвильових пучків (43) і подають на детектор (22) безпосередньо або через оптико-волоконний хвилевід (21), а похилі хвилі і хвилі, що знаходяться за межами допустимого радіуса (36, 37, 39, 40), не охоплюються таким фокусуванням 4 Спосіб по п 1 або 2, який відрізняється тим, що і пристрій розсіяння хвиль (42), і розташований за ним пристрій утворення хвильових пучків (43) переміщують відносно порожнистого простору (26) при регулюванні їх оптичної осі (38) доти, поки інтенсивність електромагнітних хвиль, що випромінюються, не досягне максимуму при її ОЦІНЦІ 5 Спосіб по п 4, який відрізняється тим, що через газонаповнений порожнистий простір в розплав (3) подають енергію, і частину розплаву за рахунок енергії, що подається, випаровують, зокрема газ, що задувається, вступає в хімічну реакцію з розплавом (3) і, таким чином, зумовлює випаровування частини розплаву (3) 6 Спосіб по одному або декільком пп 1-5, який відрізняється тим, що газ, що задувається для утворення порожнистого простору (26), на ДІЛЬНИЦІ введення в розплав (3) оточують газовою оболонкою або декількома газовими оболонками, що містить вуглеводнеутримувальне захисне середовище, переважно змішане з інертним газом 7 Спосіб по одному або декільком пп 1-6, який відрізняється тим, що визначення температури або ХІМІЧНОГО складу розплаву (3) поєднують із заздалегідь розрахованими або виміряними параметрами, наприклад, з обчисленим вмістом вуглеводню у відпрацьованому газі або з приблизним розрахунковим складом розплаву в момент вимірювання 8 Спосіб по одному або декільком пп 1-6, який О ю CO 44345 відносно вихідного отвору газу (8), орієнтованого в відрізняється тим, що визначають зміст лише напрямі до розплаву (3), причому точка перетину окремих елементів розплаву (3), наприклад міст оптичної осі (38) пристрою розсіяння, хвиль (42) з Мп, Сг, С в розплавах заліза, а вміст інших елемеплощиною поперечного перетину вихідного отвору нтів або з'єднань, що є в розплаві металу (3) і в газу (8) регулюється в межах цієї площини поперозплаві шлаку (2), розраховують з них речного перетину 9 Спосіб по оджшу або декільком пп 1-8, який відрізняється тим, що для максимального на17 Пристрій по п 16, який відрізняється тим, що і ближення температури, що вимірюється, до дійспристрій розсіяння хвиль (42), і пристрій утворення ної температури розплаву (3) всередині порожнихвильових пучків (43) встановлені, з можливістю стого простору (26) і/або безпосередньо перед обертання ним регулюють під час вимірювання шляхом вве18 Пристрій по п 16 або 17, який відрізняється дення газової суміші тим, що поворот здійснюється за допомогою карданного шарніра 10 Спосіб по одному або декільком пп 1-9, який відрізняється тим, що ХІМІЧНИЙ склад розплаву 19 Пристрій по одному або декільком пп 12-18, скоординовано змінюють, і розплав (3) або розякий відрізняється тим, що в зоні фокусування плав (3) і шлак (2), ретельно перемішують за до(44) пристрою утворення хвильових пучків (43) помогою газу або декількох різних газів, що вворозташовано вхід (45) оптико-волоконного хвиледяться в розплав (3) воду (21) 11 Спосіб по одному або декільком п п 1-10, який 20 Пристрій по одному або декільком пп 12-19, відрізняється тим, що газонаповнений порожнисякий відрізняється тим, що в зоні фокусування тий простір (26) утворюють на верхній поверхні (44) пристрою утворення хвильових пучків (43) (59) розплаву розташований детектор (22) 12 Пристрій для реєстрації електромагнітних 21 Пристрій по одному або декільком пп 12-20, хвиль, що випромінюються розплавом що включає який відрізняється тим, що кінець трубопроводу ємність (1), що вміщає розплав (3), трубопровід подачі газу (7) виконаний у вигляді дво - або багаподачі газу (7), що веде до отвору (5) МІСТКОСТІ (1) і тотрубного мундштука (15), причому кільцеподібщо включає вихідний отвір газу (8), орієнтований в ний зазор (зазори) (17) оболонки мундштука спонапрямі до згаданого отвору (5) і, отже, до розплалучається (сполучаються) з трубопроводом, що ву (3), оптичну систему (20) для спостереження подає газоподібний вуглеводень вихідного отвору газу (8), детектор (22) для реєст22 Пристрій по одному або декільком пп 12-21, рації електромагнітних хвиль (31), що випромінюякий відрізняється тим, що кінець трубопроводе ються розплавом (3), хвилевід (7, 21), що необододачі газу (7) оснащений багатоканальним мундв'язково передає електромагнітні хвилі (31) на штуком, отвори якого можуть сполучатися з одним детектор (22), який відрізняється тим, що утримує або декількома подавальними трубопроводами оптичний пристрій розсіяння хвиль (42), переваждля вуглеводня/моноокису вуглеводу, двоокису но розсіювально - фокусуючу систему лінз вуглеводу, інертного газу, пари, масла або води і/або їх сумішей 13 Пристрій по п 12, який відрізняється тим, що він утримує оптичну систему (20), встановлену з 23 Пристрій по одному або декільком пп 12-22, можливістю переміщення, переважно повороту, який відрізняється тим, що містить пристрій гевідносно металургійної МІСТКОСТІ (1) при регулюнерування лазерного променя (29), орієнтований в ванні її оптичної осі (38) напрямі до вихідного отвору (8) трубопроводу подачі газу (7) 14 Пристрій по п 12 або 13, який відрізняється тим, що він містить пристрій утворення хвильових 24 Пристрій по п 23, який відрізняється тим, що пучків (43), розташований після пристрою розсіянпристрій генерування лазерного променя (29) ня хвиль (42), таким як фокусуюча лінза або сиспов'язаний з фокусуючим пристроєм тема послідовно розміщених фокусуючих лінз, і 25 Пристрій по одному або декільком пп 12-24, детектор (22), розташований в фокусуючій зоні який відрізняється тим, що трубопровід подачі (44) пристрою утворення хвильових пучків, або газу (7) містить пристрій розсіяння хвиль (42) і заоптико-волоконного хвилеводе (21), розташованим нурений в розплав (3) в цій зоні і ведучим до детектора (22) 26 Спосіб роботи пристрою по одному або декільком пп 12-25, який відрізняється тим, що 15 Пристрій по одному або декільком пп 12-14, для захисту частини пристрою (7, 21, 23, 15), яка який відрізняється тим, що оптична система освходить в МІСТКІСТЬ (1), подачу захисної середи нащена захисною трубою (24), що містить пристрій регулюють шляхом стрибкоподібного або безпегазової промивки (25), зокрема пристрій газової рервного збільшення подачі вуглеводне утримуюпромивки, що очищає передній бік - системи лінз чого захисного середовища при збільшенні агресії (20) розплаву (3), тобто при ПІДЙОМІ температури або 16 Пристрій по одному або декільком пп 12-15, при перегріві розплаву (3) який відрізняється тим, що пристрій розсіяння хвиль (42) встановлений з можливістю повороту 44345 Винахід відноситься до способу реєстрації електромагнітних хвиль, що випромінюються розплавом зсередини, зокрема, розплаву металу, головним чином у видимому діапазоні і в ближньому ультрафіолетовому і інфрачервоному діапазоні, при якому всередині розплаву шляхом задування газу утворююється газонаповнений порожнистий простір, і електромагнітні хвилі, що випромінюються розплавом, спостерігають через задутий газ і оцінюють шляхом передачі електромагнітних хвиль через оптичну систему на детектор з метою визначення температури і/або ХІМІЧНОГО складу, а також до пристрою для здійснення способу При виробництві стали в конвертері або в будь-якому іншому металургійному реакторі шляхом фришування чушкового чавуна або обробки інших розплавів в такій металургійній ємності звичайно стараються створити можливість безперервної і швидкої оцінки температурних характеристик і/або складу розплаву під час активного процесу обробки, щоб зробити процес обробки по можливості більш коротким і максимально наблизитися до бажаних кінцевих показників складу Швидкість потрібна, зокрема, тому, що ХІМІЧНІ реакції здійснюються на високих швидкостях, і виникає небезпека того, що необхідне втручання в процес фришування або в процес обробки не станеться в потрібний час Надто неточні операційні умови, що переважають в таких установках, не відповідають цим цілям При виробництві стали в металургійному реакторі (конвертері, електропічі і т д ) , під час повторної металургійної обробки розплавів стали, або при обробці розплавів кольорових металів (таких як Cu, Ni, AI) бажано, крім того, знати температуру і/або ХІМІЧНИЙ склад розплаву після кожної стадії обробки Для розв'язання цих проблем були зроблені спроби, наприклад, отримати ДОПОМІЖНІ дані, що використовуються для корекції моменту часу завершення процесу фришування, з спектрального аналізу полум'я конвертера або з поглинання ним відносно монохроматичного світла певної довжини хвилі Однак, умови дуття, що сильно змінюються, і пінення шлаку у ванні розплаву, а також високий вміст пилу у відпрацьованому газі не дозволяють отримати досить точні дані про температуру ванни і ХІМІЧНИЙ склад розплаву Крім того, було запропоноване вимірювання температури (DE-B - 14 08 873) шляхом введення у вогнетривке покриття конвертера шкапсульованих термопар, виступаючих всередину конвертера і в робочому положенні конвертера лежачих нижче за меніск розплаву, що піддається фришуванню Однак термін служби таких термопар незначний, крім того, на результатах вимірювання несприятливо позначається необхідність сильного охолоджування вимірювального приладу Далі, відомий спосіб визначення температури розплаву в заздалегідь заданий момент часу за допомогою фурм, занурених в розплав Цей спосіб непридатний при виробництві стали в конвертері, оскільки для цього конвертер необхідно нахиляти і потім знов встановлювати в правильне положення, що зумовлює втрату температури у ванні роз плаву до 40°С Крім того, такий спосіб дуже трудомісткий, оскільки спочатку, перед нахилом конвертера, повинні бути відведені дутьові фурми, після проведення вимірювання конвертер повинен бути знов встановлений в правильне положення, і тільки потім дутьові фурми -якщо необхідно - повинні бути втягнуті зворотно і дуття може продовжуватися Іншим недоліком є те, що точка вимірювання всередині розплаву вибирається лише довільно, і, таким чином, результати погано відтворюються Крім того, не може бути точно визначена глибина занурення щупа, що також погіршує відтворювання Визначення ХІМІЧНОГО складу розплаву є ще більш складним Для цієї мети застосовується спосіб взяття проб за допомогою фурм, занурених в розплав При виробництві стали в конвертері такий спосіб несприятливий, оскільки взяття цих проб також вимагає багато часу конвертер, зновтаки, треба нахилити (за винятком вимірювань при допомозі перпендикулярних підфурм), а взяті проби відправити в лабораторію При виробництві стали в конвертері відомий спосіб проведення вуглецевого експрес-аналізу шляхом вимірювання температури затримки і змісту вуглеводу Таким чином, при цьому способі можливо лише визначення вуглецевого еквівалента, так що зміст деяких супутніх елементів, присутніх в розплаві, буде враховуватися тільки при розрахунку дійсного змісту вуглеводу Далі, відомий спосіб аналізу активності вуглеводу і кисня і взяття проб і температурних вимірювань в конвертері при допомозі підфурм Однак цей спосіб несприятливий в зв'язку з тим, що підфурми самі по собі (а також і проби) дуже дороги, схильні до дуже високого зносу і застосовні тільки для рідких шлаків ближче до завершення процесу дуття З ЕР-В - 0 162 949 відомий спосіб спостереження за утворенням шлаку в дутьовому конвертері для виробництва стали, що використовує світлове випромінювання, що випускається поверхнею шлаку всередині простору конвертера У цьому способі світло перетворюється в фотоелектричні сигнали і ВІДПОВІДНИМ чином обробляється, при цьому зміни сигналів приймають як критерій утворення піненого шлаку Приймачі, вставлені в бокову стінку конвертера, розташовані над ванною шлаку/розплаву і непридатні для визначення температури ванни розплаву і складу розплаву З US-A - 0 162 949 ВІДОМІ спосіб і пристрій для спектрально-аналітичної оцінки світла, що випромінюється центральною частиною полум'я пальника У цьому способі подачу палива і повітря для горіння контролюють по світловому спектру Світло, що випромінюється, передається в електронний вимірювальний прилад через оптиковолоконні провідники, а подача повітря для горіння і палива регулюється як функція здійснюваного при цьому газовому аналізі Подібний пристрій для вимірювання температури в технологічному процесі вироблення відновного газу у високотемпературному реакторі при підвищеному робочому тиску згадувався в DE-A - 40 25 909 44345 З ЕР-А - 0214483 відомий спосіб визначення ХІМІЧНОГО складу заліза шляхом нагнітання кисня або киснеутримуючого газу зверху на поверхню розплавленого заліза, при цьому промені, які випромінюються поверхнею розплаву, аналізуються спектрометром для визначення ХІМІЧНОГО складу заліза З US-A - 4,619,533 і ЕР-А - 0 362 577 ВІДОМІ способи раніше описаного типу, в першому з яких випромінювання, яке випромінюються розплавом металу, передається в детектор через оптиковолоконний хвилевід Згідно ЕР-А-0 362 577, лазерне світло фокусується на металевій поверхні і таким чином виробляє плазму Світло плазми, що випромінюється металевою поверхнею, через систему лінз і оптико-волоконний хвилевід подається в спектрометр для елементарного аналізу Система лінз містить регульовані лінзи Лінзи регулюються таким чином, щоб співвідношення інтенсивності двох ЛІНІЙ заліза, а саме, інтенсивність атомної лінії і інтенсивність іонної лінії, було мінімальним У способі описаного вище типу, тобто при реєстрації електромагнітних хвиль, що випромінюються зсередини розплаву, задувку газу для утворення газонаповненого порожнистого простору переважно здійснюють через отвір в СТІНЦІ металургійної ємності, що містить розплав металу, причому згаданий отвір повинен бути розташований нижче стандартного меніска У області переходу згаданого отвору металургійної ємності до розплаву, тобто в крайовій області згаданого отвору, виникають відображення електромагнітних хвиль, що випромінюються розплавом, навіть якщо отвір дуже малий, що приводить до спотворення величин, що вимірюються Якщо внаслідок задувки газу утвориться кірка знедоленого розплаву в формі гриба, то кірка у вигляді бісеру, яка оточує крайову область отвору по всій периферії і орієнтована у напрямі до розплаву, являє собою порушуючий чинник, незважаючи на и захисну функцію для отвору, оскільки постійно міняється в розмірі і розташуванні, у наслідок чого випромінювання, що випускається поверхнею кірки або областю переходу від кірки до розплаву, буде спотворювати результат вимірювання Показано, що точне вимірювання може бути виконане тільки в тому випадку, якщо приймається і передається на детектор випромінювання, яке випускається виключно поверхнею розплаву Відображення від крайової області отвору або від кірки надають сильні порушення, тобто викликають спотворення величин, що вимірюються, причому ці спотворення не можна розпізнати за допомогою якого-небудь іншого показу Винахід направлений на усунення вищеописаних недоліків і труднощів і ставить своєю задачею створення способу раніше описаного типу, а також пристрою для здійснення цього способу, за допомогою якого забезпечується можливість простого визначення бажаних характеристик розплаву (наприклад, сталі, неіржавіючої сталі, феросплавів і розплавів кольорових металів), практично без затримки за часом і, зокрема, безперервно, а крім того, навіть при наявності в'язких або сухих шлаків Спотворення величин, що вимірюються, вимі 8 рювання, що викликаються самим процесом І неточними умовами функціонування сталеплавильних виробництв, повинні бути надійно відвернені, причому спотворення величин, що вимірюються, повинні бути виключені навіть втому випадку, якщо порожнистий простір, що утворюється всередині розплаву, підтримується дуже маленьким ВІДПОВІДНО ДО винаходу, ця мета досягається за рахунок того, що електромагнітні хвилі, направлені похило до оптичної осі оптичної системи і що випромінюються крайовою областю порожнистого простору, виключаються з виявлення шляхом очищення електромагнітних хвиль, що випромінюються, від електромагнітних хвиль, направлених похило до оптичної осі оптичної системи, за рахунок відбивання згаданих електромагнітних хвиль за оптичну вісь оптичної системи в розсіюючому пристрої оптичної системи, такому як розсіююча і фокусуюча система лінз, і тільки електромагнітні хвилі, направлені приблизно паралельно оптичній осі оптичної системи, досягають детектора, розміщеного після оптичної системи, і/або за рахунок того, що оптичну систему переміщують відносно порожнистого простору при регулюванні и оптичної осі, доти, поки інтенсивність електромагнітних хвиль, що випромінюються, не досягне максимума при її ОЦІНЦІ ВІДПОВІДНО ДО переважного варіанту здійснення, після пристрою розсіювання хвиль розміщений пристрій утворення хвильових пучків, такий як фокусуюча лінза або система фокусуючих лінз, і електромагнітні хвилі, направлені приблизно паралельно оптичній осі оптичної системи, фокусуються за допомогою пристрою, який утворює хвильовий пучок і подає на детектор безпосередньо або через оптико-волоконний хвилевід, а похилі хвилі і хвилі, що знаходяться за межами допустимого радіуса, не охоплюються таким фокусуванням Наступний переважний варіант здійснення відрізняється тим, що і пристрій розсіювання хвиль, і розташований за ним пристрій для утворення хвильових пучків, переміщують відносно порожнистого простору при регулюванні їх оптичної осі, доти, поки інтенсивність електромагнітних хвиль, що випромінюються, не досягне максимума при її ОЦІНЦІ Таким чином, забезпечується можливість отримання оптимальних результатів вимірювання навіть при інтенсивному утворенню кірки і/або надто нерівномірному, однобокому утворенні кірки, тобто при великій схильності розплаву до утворення кірки або в тому випадку, коли порожнисті простори всередині розплаву мають малі діаметри Для здійснення аналізу складу розплаву через газонаповнений порожнистий простір в розплав подають енергію, і частина розплаву за рахунок енергії, що подається, випаровується, зокрема, газ, що вдується, вступає в хімічну реакцію з розплавом і, таким чином, зумовлює випаровування частини розплаву Для захисту під час вимірювань, газ, що задувається в розплав з утворенням порожнистого простору, на ДІЛЬНИЦІ введення в розплав оточують газовою оболонкою або декількома газовими оболонками, що включають вуглеводно-утримуючу 44345 захисну середу, переважно змішану з інертним газом Це спричиняє утворення кірки ствердженого розплаву, гарантуючи подачу газу, а також забезпечує значно більш м'які умови роботи пристрою для проведення вимірювань і збільшує термін його служби Спрощення і прискорення способу забезпечується в тому випадку, якщо визначення температури або ХІМІЧНОГО складу розплаву поєднується із заздалегідь розрахованими або виміряними параметрами, наприклад, з обчисленим вмістом вуглеводу у відпрацьованому газі або з приблизним розрахунковим складом розплаву в момент вимірювання, і, крім того, якщо визначається вміст лише окремих елементів розплаву, наприклад, зміст Мп, Сг, С в розплавах заліза, а зміст інших елементів або з'єднань, що є в розплаві металу і в розплаві шлаку, розраховується з них Точність способу по винаходу може бути збільшена за рахунок того, що для максимального наближення температури, що вимірюється, до дійсної температура розплаву всередині порожнистого простору і/або безпосередньо перед ним регулюється під час вимірювання шляхом введення газової суміші Переважно, ХІМІЧНИЙ склад розплаву скоординовано змінюють, і розплав, або розплав і шлак, ретельно перемішують за допомогою газу або декількох різних газів, що вводяться в розплав ВІДПОВІДНО ДО переважного варіанту здійснення, газонаповнений порожнистий простір утворюють на верхній поверхні розплаву, наприклад, за допомогою трубопровода подачі газу, що включає оптичний пристрій, оптико-волоконний хвилевід, детектор і т д , зануреного в розплав Пристрій для здійснення способу, що включає МІСТКІСТЬ, що вміщає розплав, трубопровід подачі газу, ведучий до отвору ємності і що включає вихідний отвір газу, орієнтований в напрямі до згаданого отвору ємності і, отже, до розплаву, оптичну систему для спостереження за вихідним отвором газу, детектор для реєстрації електромагнітних хвиль, що випромінюються розплавом, і хвилевід, що необов'язково передає електромагнітні хвилі в детектор, відрізняється оптичним пристроєм розсіювання хвиль, таким як розсіювально-фокусуюча система лінз і/або оптичною системою, що має можливість переміщення, переважно повороту, відносно металургійної ємності Переважний варіант здійснення відрізняється пристроєм утворення хвильових пучків, розташованих після пристрою розсіювання хвиль, таким як фокусуюча лінза або система послідовно розміщених фокусуючих лінз, і детектором, розташованим в фокусуючій зоні пристрою утворення хвильових пучків, або оптико-волоконним хвилеводом, розташованим в цій зоні і ведучим до детектора Оптична система оснащена захисною трубою, що містить пристрій газової промивки, зокрема, пристрій газової промивки для очищення передньої сторони системи лінз Це особливо потрібно в тому випадку, якщо тверді речовини, такі як шлакоутворюючі речовини, пил різних видів, зокрема, вугільний пил, вдуваються в розплав через трубопровід подачі газу між періодами вимірювання 10 Інший переважний варіант здійснення відрізняється тим, що пристрій розсіювання хвиль встановлений з можливістю повороту відносно вихідного отвору газу, орієнтованого до розплаву, причому точка перетину оптичної осі пристрою розсіювання хвиль з площиною поперечного перетину вихідного отвору газу регулюється в межах цієї площини поперечного перетину Зручно те, що і пристрій розсіювання хвиль, і пристрій утворення хвильових пучків встановлені з можливістю обертання, причому поворотна установка здійснюється за допомогою карданного шарніра У зоні фокусування пристрою утворення хвильових пучків, розташований або введений оптиковолоконний хвильовід, або детектор Зручний варіант здійснення відрізняється тим, що кінець трубопровода подачі газу виконаний у вигляді двох- або багатотрубного мундштука Кільцеподібний зазор (зазори) оболонки мундштука з'єднаний (з'єднані) з трубопроводом, що подає газоподібний вуглеводень За рахунок цього утворюється кірка ствердженого розплаву, яка оточує вхідний отвір газу, завдяки чому багатотрубний мундштук розташовується в області ємності, тобто в и цегельному облицюванні, надійно захищеним образом Переважно, кінець трубопровода подачі газу оснащений багатоканальним мундштуком, отвір якого можуть з'єднувати з одним або декількома подаючими трубопроводами для вуглеводня, монооксиду вуглеводу, двоокису вуглеводу, інертного газу, пари, масла або води і/або їх сумішей За рахунок цього можуть бути оптимізовані термін служби оболонки мундштука і точність вимірювань як при здійсненні процедури вимірювання, так і в решту часу за допомогою регулювання КІЛЬКОСТІ і/або складу газів або рідин, що вводяться через кільцеподібні проміжки ВІДПОВІДНО ДО переважного варіанту здійснення винаходу, є пристрій генерування лазерного променя, орієнтованого в напрямі до вихідного отвору трубопровода подачі газу, яке вже було описане в ЕР-А - 0 362 577, при цьому зручно те, що з пристроєм генерування лазерного променя пов'язаний фокусуючий пристрій Переважно, є трубопровід подачі газу, що включає пристрій розсіювання хвиль і занурений в розплав Спосіб функціонування пристрою по винаходу відрізняється тим, що для захисту тієї частини пристрою, який входить в МІСТКІСТЬ, подачу захисної середи регулюють шляхом безперервного або стрибкоподібного збільшення подачі вуглеводутримуючої захисної середи при збільшенні агресії розплаву, тобто при ПІДЙОМІ температури або при перегріві розплаву Далі винахід буде описаний більш детально за допомогою декількох зразкових варіантів здійснення, схематично представлених на малюнках, де Фіг 1 являє собою схематичний загальний вигляд (з частковим розрізом) пристрою по винаходу, а кожна з Фіг 2 і 3 показує деталі Фіг 1 в збільшеному масштабі, для різних конфігурацій На Фіг 4 показаний особливий варіант здійснення винаходу для конфігурації, аналогічної Фіг 3 Кожна з Фіг 5 і 6 являють собою розрізи в площини, поперечної 11 44345 12 площини Фіг 2, для інших варіантів здійснення На Пристрій функціонує таким чином Фіг 7 і 8 схематично показані шляхи променів ВІДЩоб зробити вимірювання температури, чисПОВІДНО до винаходу На Фіг 9 представлений петий газ, тобто без твердих часток, переважно інерреважний варіант здійснення для конфігурації, тний газ, задувають в конвертер 1 через трубоаналогічної Фіг 3 Фіг 10, аналогічно Фіг 4, предстапровід подачі газу 7 Під тиском газу утворюється вляє поперечний перетин трубопровода подачі порожнистий простір 26, заповнений цим газом, газу Фіг 11 відноситься до наступного варіанту який розташовано безпосередньо за кільцеподібздійснення ною кіркою, що утворилася з розплаву 18 і, таким чином, обмежено цією кіркою і поверхнею розплаМеталургійна МІСТКІСТЬ 1, наприклад, конверву 27 Прохідні отвори для газу, що оберігаються тер з вогнетривкою футеровкою (це може бути кіркою 18, приблизно мають мінімальний розмір також вакуумна МІСТКІСТЬ, або електропіч, або 2 біля 0,2- 1,0см будь-який інший реактор), пристосована для вміщення покритого шаром шлаку 2 розплаву стали Поверхнею 27 розплаву 3, що обмежує газоЗ, на висоті нижче за меніск 4 розплаву стали З наповнений порожнистий простір 26, випромінюпри нормальному заповненні конвертера 1 має ються електромагнітні хвилі, зокрема, у видимому отвір 5 в бічній СТІНЦІ 6, в якому встановлений трусвітловому діапазоні і в ультрафіолетовому діапабопровід подачі газу 7, вихідний отвір 8 якого роззоні Ці електромагнітні хвилі через відкритий екташований на внутрішній стороні 9 бічної стінки 6 ран або щит 19 і оптичну систему 20 попадають в конвертера 1 і відкрито в його внутрішню частину оптико-волоконний хвилевід 21, а через хвилевід 10 Через трубопровід подачі газу 7 можуть вводив детектор 22 Електронний вимірювальний притися різні гази, наприклад, кисень, азот, повітря, лад 23 забезпечує визначення температури, еквіприродний газ або їх суміші, а також, можливо, валентної електромагнітним хвилям, які випромітверді речовини, такі як пилоподібний вуглевод, нюються природного шляхом і/або шлакостворюючі речовини, і/або пил різних ВІДПОВІДНО ДО варіанту здійснення, представвидів, при цьому вищезазначені гази можуть діяти леного на Фіг 3, захисна труба 24 разом з оптикояк гази-носм для твердих речовин Гази містяться волоконним хвилеводом 21 безпосередньо введев ємностях 11 і по мірі необхідності перекачуються на в трубопровід подачі газу 7 в області його кінця, з них через трубопровід 12 Тверді речовини місвиконаного у вигляді мундштука з оболонкою 15 тяться в одній або декількох передавальних ємноЗахисна труба 24 може промиватися азотом, що стях 13 або перекачуються з систем, що є, і подана малюнку детально не показано ються в конвертер 1 за допомогою У ВІДПОВІДНОСТІ з Фіг 4, яка показує розріз в потранспортуючого газу, такого як повітря (Фіг1) перечній площині трубопровода подачі газу, труВибір складу газів і їх кількісне регулювання може бопровід подачі газу 7 в його кінцевій області виздійснюватися за допомогою схематично показаконаний у вигляді багатоканального мундштука У ної на малюнку клапанної стойки 14 центрі багатоканального мундштука розміщена захисна труба 24 і оптична система 20, що вклюЗгідно З варіантом, показаним на Фіг 2, кічає оптико-волоконний хвилевід 21 Захисна труба нець трубопровода подачі газу 7 виконаний у ви24 по периферії оточена двома кільцеподібними гляді мундштука з оболонкою 15, і газоподібний зазорами 28і1, 28і", виконаними на деякій радіальвуглеводень, можливо, в суміші з азотом, ввоній відстані один від одного, через які в конвертер диться в конвертер 1 через кільцеподібний зазор 1 можуть нагнітатися, наприклад, газоподібні вуг17, який оточує центральну трубу 16 мундштука з леводені оболонкою, спричиняючи таким чином утворення кільцеподібної кірки 18, що захищає гирло мундЩе один кільцеподібний зазор 28, розташоваштука з оболонкою 15 від розтріскування Кінець ний між двома кільцеподібними зазорами 28й і 28і", і трубопровода подачі газу 7 також може бути виподіляється на декілька каналів 28 за допомогою конаний у вигляді одиночної труби (без захисної радіальних перемичок, при цьому кожний із згадагазової оболонки), якщо ДОВГОВІЧНІСТЬ не має знаних каналів займає часткову область по периферії, і чення ВІДВІДНИЙ трубопровід 16 , розташований видиму в поперечному перетині По цих каналах вздовж осі мундштука з оболонкою 15 і оснаще28і В конвертер можуть вводитися ІНШІ гази, наприний екраном 19, який може містити декілька суміклад, кисень, інертний газ або їх суміші жних прохідних отворів для електромагнітних На Фіг 5 показаний вимірювальний пристрій по хвиль, відкривається в центральну трубу 16 Повинаходу, включаючий прилад лазерного променя заду екрана 19 розташована оптична система 20, 29, який може бути використаний для здійснення працююча як фокусуюча лінза, а позаду оптичної аналізу розплаву У цьому випадку захисна труба системи 20 -кінець оптико-волоконного хвилево24, що містить оптико-волоконний хвилевід 21, да 21, наприклад, скловолоконний провідник Опвстановлена декілька ексцентрично відносно трутико-волоконний хвилевід 21 веде до детектора бопровода подачі газу 7 Лазерний промінь ЗО, що 22 електромагнітних хвиль, який з'єднаний з підгенерується приладом лазерного променя 29, посилювачем і електронним вимірювальним прилахило орієнтований у напрямі до вихідного отвору дом 23 газу 8 так, щоб пройти приблизно через центр вихідного отвору газу 8, випаровуючи таким чином Оптико-волоконний хвилевід 21 і оптична сирозплав всередині конвертера на переході барбостема 20 встановлені в захисній трубі 24, що є туючий газ - рідина Електромагнітні хвилі 31, що перевагою Зручно те, що через трубопровід 25 у випромінюються випарованим розплавом, які на ВІДВІДНИЙ трубопровід 16 може нагнітатися інертФіг 5 показані хвилястими стрілками, сприймаютьний газ, який забезпечує очищення оптичної сисся оптико-волоконним хвилеводом 21 і оцінюються теми 20 від пилу 13 44345 14 електронним вимірювальним приладом 23 Лазерний промінь ЗО переважно фокусується фокусуючою лінзою, при цьому фокусна пляма утвориться у отворі 5 між газоподібною і рідкою поверхнями розплаву 3 Пристрій виконаний таким зручним чином, що він може переміщатися в напрямі променя, забезпечуючи оптимальне розміщення фокусної плями Трубопровід подачі газу 7 в його кінцевій області виконаний у вигляді мундштука з оболонкою, при цьому через кільцевий проміжок або кільцевий зазор 17 в конвертер 1 нагнітаються газоподібні вуглеводені, інертні гази або їх суміші На Фіг 6 представлений поперечний перетин кінцевої області трубопровода подачі газу 7 злегка модифікованої форми Трубопровід подачі газу 7 зовні містить подвійну оболонку 32, при цьому через кільцевий проміжок 33, утворений подвійною оболонкою, нагнітаються газоподібні вуглеводені, азот і т д Внутрішній об'єм трубопровода подачі газу 7 розділений на декілька частин радіальними стінками 35, що проходять в подовжньому напрямі, тобто на чотири проміжки 34 приблизно однакового розміру, ВІДПОВІДНО до показаного зразкового варіанту здійснення Через один з проміжків 34 лазерний промінь ЗО направляють всередину конвертера 1, а через другий проміжок 34 проходить захисна труба 24, що містить систему лінз і оптико-волоконний хвилевід 21 У кожний з проміжків 34 можуть подаватися різні гази, наприклад, кисень або інертний газ, або їх суміші на Фіг 9, оптична система 20 -яка переважно містить пристрій розсіювання хвиль 42 і пристрій утворення хвильових пучків 43 - встановлена з можливістю обертання в центральній трубі 16, переважно таким чином, щоб кожна точка всередині поперечного перетину отвору 5 знаходилася в межах досяжності оптичної осі оптичної системи 20 Така рухома установка може здійснюватися за рахунок декількох гідравлічних циліндрів 46, що приводять в рух оптичну систему, як показано стрілками на Фіг 9, або за рахунок карданного шарніра Таким чином, є можливість регулювання оптичної осі 38 оптичної системи 20 таким чином, щоб її можна було направляти на розплав 3 навіть при бічному наростанні кірки, як показано на Фіг 9, за рахунок чого можна уникнути спотворень величин, що вимірюються, що викликаються кіркою 18 У цьому випадку оптична система 20 повертається доти, поки інтенсивність електромагнітних хвиль, що випромінюються під час вимірювання, не досягне максимума Це є критерієм того, що оптична вісь оптичної системи 20 дійсно направлена на розплав 3, а не на крайові області кірки 18 або на крайові області отвору 5 Зміщення оптичної системи 20 може здійснюватися за допомогою електромеханічного приводу, автоматично регулюючого оптичну систему 20 таким чином, щоб досягалася максимальна інтенсивність Крім того, може бути забезпечена можливість осьового зміщення оптичної системи 20, як показано подвійною стрілкою На Фіг 7 і 8 схематично показані переважні шляхи променів ВІДПОВІДНО до винаходу Електромагнітні хвилі 36, що випромінюються крайовій області 35 порожнистого простору 26 і отвору 5, ВІДПОВІДНО, і, зокрема, електромагнітні хвилі 37, відбиті від кірки 18, а також електромагнітні хвилі 39, що розповсюджуються похило до оптичної осі 38 оптичної системи 20 і електромагнітні хвилі 40, що знаходяться за межами допустимого радіуса 41 навколо оптичної осі 38 оптичної системи 20, виключаються з реєстрації за рахунок того, що вказані електромагнітні хвилі відбиваються за оптичну вісь 38 оптичної системи 20 за допомогою пристрою розсіювання хвиль 42, виконаного, наприклад, у вигляді розсіюючої і фокусуючої системи ЛІНЗ 47, з цією метою також встановлюються електричні двигуни або гідроциліндри На Фіг 10, аналогічно Фіг 4, показаний поперечний перетин труби подачі газу, що включає чотири концентричне розміщених циліндричних труби 24, 48, 49, 50 з внутрішніми проміжками 51, 52, 53 між циліндричними трубами Внутрішня труба 24 служить газоподаючою трубою для проведення вимірювань У ній розташовані оптична система 20 і оптико-волоконний хвилевід 21, а також, можливо, детектор 22 Внутрішній проміжок 51, радіально розташований між циліндричними трубами 24 і 48, заповнений вогнетривким матеріалом 54, причому по ЗОВНІШНІЙ периферії вогнетривкого матеріалу розміщені канавки 55, облицьовані, якщо це бажане, листовим металевим покриттям 56 Захисний газ, наприклад, СН4, CH4 + N2 і т д , прямує до кінця трубопровода подачі газу 7 через ці канавки Кільцеподібний проміжок 52, радіально розташований наступним в напрямі до периферії, заповнений вогнетривким матеріалом 54 приблизно на чверть, а ІНШІ три чверті кільцеподібного проміжку 52 ВІЛЬНІ і служать для подачі кисня або кисня, змішаного з іншими газами Останній у напрямі до зовнішнього краю кільцеподібний проміжок 53, в свою чергу, служить для подачі захисного газу Після пристрою розсіювання хвиль 42 розміщений пристрій утворення хвильових пучків 43, за допомогою якого фокусуються електромагнітні хвилі, орієнтовані приблизно паралельно оптичній осі 38 оптичної системи 20 Електромагнітні хвилі 39, 40, орієнтовані похило до оптичної осі 38 оптичної системи 20 і що знаходяться за межами допустимого радіуса 41, проведеного від оптичної осі 38 оптичної системи 20, не охоплюються цим фокусуванням ВІДМІННІСТЬ МІЖ варіантами, показаними на Фіг 7 і Фіг 8, складається в тому, що в першому варіанті (Фіг 7) детектор 22 розташований безпосередньо в зоні фокусування 44 пристрою утворення хвильових пучків 43, а у другому варіанті (Фіг 8) в зоні фокусування розташовано вхід 45 оптико-волоконного хвилевода, ведучого до детектора, що включає електронний вимірювальний прилад ВІДПОВІДНО ДО варіанту здійснення, показаного ВІДПОВІДНО ДО варіанту здійснення, представленого на Фіг 11, трубопровід подачі газу 7, в якому встановлені оптична система 20 і датчики сигналів (оптико-волоконний хвилевід 21 і/або детектор 22), за допомогою механізму зміщення (детально не показаного), що забезпечує переміщення в напрямі стрільців 57, 58, показаних на Фіг 11, вводиться зверху в розплав 3 через його верхню поверхню 59, спричиняючи таким чином 44345 15 16 утворення газонаповненого порожнистого простогою спеціальних електронних вимірювальних приру 26 всередині розплаву 3 Крім того, в цьому ладів, різних для цих двох систем випадку кінець трубопровода подачі газу 7 може Випромінювання, що випускається у разі чисто бути виконаний у вигляді мундштука з оболонкою з температурного вимірювання, відрізняється від метою утворення захисної газової оболонки випромінювання, призначеного для аналізу складу Вимірювання можуть бути проведені ВІДПОВІДрозплаву Під час аналізу складу спостерігається НО до двох різних основних принципів, а саме - при спектр, що генерується лазером і що випускається допомозі пірометра або при допомозі спектрометплазмою (ультрафіолетовий діапазон) ра Потім проводиться кількісна оцінка за допомо 17 44345 18 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна (044) 456 - 20 - 90