[发明专利]用于材料处理组件的热感测

说明书

相关申请的交叉引用

本申请请求享有原自2009年12月15日提交的第 61/286,645号美国临时专利申请的优先权，该专利申请通过引用将其全部结合到本文中。

技术领域

所描述的实施例涉及材料处理组件，如金属处理组件或玻璃处理组件，且更具体地涉及用于材料处理组件的温度感测元件。

背景技术

材料处理组件可用于处理各种材料，如玻璃、金属或陶瓷。例如，材料处理组件可包括升温反应器如炉具，或成型组件如连续铸造组件。

升温反应器用于使用热来处理材料。升温反应器包括各种类型的冶金反应器，包括冶金炉具、高压釜、热气体容器(如闪速炉具、燃烧室或气体-固体反应器)、电弧炉具、感应炉具、鼓风炉具、熔渣炉具和铝电解槽。其它类型的升温反应器包括气化反应器、陶瓷通风扩散器（ceramic vent diffuser）和玻璃炉具。升温反应器可在标准温度(20℃)以上的数十摄氏度的温度下操作，或升温反应器可在标准温度以上的数千摄氏度的极高温度下操作。

各种类型的升温反应器用于不同类型的材料处理。例如，火法冶金炉具用于处理器金属矿石、废金属进料或其它不纯金属原料(其可大体上称为进料)，以便将进料中的金属与废物成分分离开。进料在炉具中熔化。当加热至足够的温度时，熔渣与熔融金属分离开，且通常浮在金属上方。通过设在炉具壁中的一个或多个出料孔来从炉具除去熔融金属和熔渣。

由于火法冶金炉具和一些其它升温反应器如感应炉具内的高温，故耐火衬层和其它热保护性元件用于保护炉具壁和炉具的其它构件免遭受熔融金属和熔渣、高温工艺气体(例如，在炉具干舷（furnace freeboard）中)或炉具中的其它高温内容物。此外，可用液体冷却系统或气体冷却系统冷却炉具的一些构件。出料块（tapblock）通常由金属(如铜)制成。出料块安装在炉具的壁中，且具有出料通道，出料通道从炉具的内部延伸至炉具的外部，从而允许从炉具中收回熔融金属和熔渣。出料通道还衬有耐火材料，耐火材料通常与炉具的内壁的耐火衬层是连续的。当进料正在炉具中熔化时，用粘土塞住出料通道。当准备从炉具中除去熔融金属或熔渣时，通过切开（lance）或其它方法来打开出料通道。在从炉具中除去熔融金属或熔渣之后，又用粘土密封出料通道。在一定时间内，出料块通道中和炉具壁的热面处的耐火材料由于热应力和机械应力而磨损。具体而言，出料块中和出料块附近的耐火材料由于重复的出料操作而受到较大的应力。如果耐火材料充分地磨损，则熔融金属或熔渣可与炉具的构件、出料块或冷却系统相接触，从而导致炉具的破坏。在严重的情况下，炉具可爆炸，导致附近的财物的破坏和对工厂人员带来危险。必要的是监测耐火材料的状态，以便确保其具有足够的厚度来保护炉具及其周围环境。

已经开发出了各种方法来监测耐火材料的状态，包括各种热感测装置。例如，热电偶、电阻温度装置和其它感测元件可安装在出料块中来监测出料通道的耐火衬层和出料块附近的炉具的内部。感测元件的放置的局限性以及安装足够数量的感测元件来准确地监测耐火材料的状态的难度限制了此种方法。

总的来说，在监测其它冶金反应器中和升温反应器中的热状况的情况下，也出现了类似的问题。热监测可用于评定保护性元件如耐火材料的状况、用于评定冷却元件的状况、用于监测冷却系统的操作，或用于监测受到反应器中的升温的另一个构件或另一个元件。

此外，在其它类型的材料处理组件中也可能出现类似的问题。例如，在监测材料成型组件如连续金属铸造组件中的热状况的情况下，可出现类似的问题。热监测可用于评定冷却元件如模具的状况、用于监测冷却系统的操作，或用于监测受到升温的成型组件的另一个构件或另一个元件。

因此，所需的是改善材料处理组件中的热感测。

发明内容

本公开内容提供了一种用于监测材料处理组件（如升温反应器或材料铸造组件）中的热状况的新的和改善的系统和方法。

在一些实施例中，一种用于监测冷却元件、热保护性元件或受到材料处理组件中的升温的另一个区或另一个构件中的热状况的系统，该系统包括安装在传感器线缆上的热传感器。传感器线缆安装在组件中，使得传感器定位在组件内的测量位置处。控制器联接到传感器线缆上来与传感器通信，包括接收指出热传感器的测量位置处的温度的信号。

在一些实施例中，可精确地获知传感器的测量位置，而在其它实施例中，传感器可大体上定位在组件的区内。

在一些实施例中，两个或多个热传感器沿传感器线缆的长度定位。控制器联接到传感器线缆上，允许控制器与各个热传感器通信，以便测量各个热传感器的位置处的温度。