(57)【要約】  本開示は、冶金容器（３）の中で鉄を鋼に転換するための方法及びシステム（１）に関する。複数のＡＣ送信及び受信コイル（１１；１１Ｔ；１１Ｒ）が、容器（３）の壁中に、容器の軸（Ａ）に対して異なる位置及び配向で配置される。容器中の導電性物質及び／又は誘電物質の充填レベルは、ＡＣ信号の受信データに基づいて決定される。
2019501299.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冶金容器（３）の中で鉄を鋼に転換する方法であって、
前記冶金容器（３）の中の液状物質及び／又は固形物質を測定するステップを備え、前記容器が、前記容器の軸（Ａ）に沿って延びる収容容積（Ｖ）を画定する１つ以上の壁（５）を備える、方法において、
前記方法が、
前記容器（３）に前記１つ以上の壁中に少なくとも３つのコイル（１１；１１Ｔ；１１Ｒ）を設けるステップであって、前記コイルのそれぞれが、コイルの軸（Ｃ）と、該コイルの軸に垂直な表面領域と、を有し、前記コイルのそれぞれが好ましくは前記壁のそれぞれに平行に延びる、ステップと、
（ａ）前記コイルのうちの１つ（１１Ｔ）からＡＣ信号（Ｓ；Ｔｘ）を送信し、前記コイルのうちの他の２つのコイル（１１Ｒ）によって前記ＡＣ信号の受信を測定し、測定された前記受信を示す受信データを決定するステップ、
（ｂ）前記コイルのうちの２つのコイル（１１Ｔ）から１つ以上のＡＣ信号を送信し、前記第３のコイル（１１Ｒ）によって、前記ＡＣ信号の受信をそれぞれ測定し、測定された前記受信を示す受信データを決定するステップ、
のうちの少なくとも１つのステップであって、
前記コイル（１１；１１Ｔ；１１Ｒ）のうちの少なくとも２つのコイルが、前記容器の軸（Ａ）に対して異なる角度配向で、及び／又は前記容器の軸（Ａ）に対して異なる方位角位置に、配置され、それによってそれぞれの前記コイルの軸が、互いに対してゼロではない角度で前記収容容積（Ｖ）の中に向けられる、及び／又は前記収容容積（Ｖ）の少なくとも一部が、これらコイルの間に入れられ、
前記コイル（１１；１１Ｔ；１１Ｒ）のうちの少なくとも２つのコイルが、前記容器の壁（５）中に、前記容器の軸（Ａ）に対して異なる軸方向位置において配置される、
少なくとも１つのステップと、
前記受信データに基づいて、前記容器中の導電性物質及び／又は誘電物質の充填レベル（Ｌ１、Ｌ２）を決定するステップと、
を備える、方法。
【請求項２】
前記コイル（１１；１１Ｔ；１１Ｒ）のうちの２つのコイルが、前記収容容積の両側の壁部分に配置されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記受信データは、前記受信されたＡＣ信号の周波数データ、位相データ、及び振幅データの少なくとも１つ、並びに送信されたＡＣ信号に関連する可能性のあるデータを備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記送信されたＡＣ信号は、送電網の周波数及び前記送電網の周波数の高調波から離れた振動数を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記容器（３）は基本的な酸素転炉容器を備え、前記方法は、前記収容容積（Ｖ）中の第１の構成要素のレベル（Ｌ１）及び前記収容容積（Ｖ）中の第２の構成要素のレベル（Ｌ２）、特に溶融金属のレベル及びスラグのレベルを識別するステップを備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記容器（３）を、最初の位置及び／又は配向、特に鉛直な配向から、新しい位置及び／又は配向へ移動する、特に傾転させるステップと、少なくとも前記新しい位置及び／又は配向におけるレベルを決定するステップと、を備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記容器（３）の中で鉄を鋼に転換するステップを備えることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
冶金容器（３）の中で鉄を鋼に転換するためのシステム（１）であって、
前記容器（３）が、前記容器の軸（Ａ）に沿って延びる収容容積（Ｖ）を画定する１つ以上の壁を備える、システム（１）において、
前記容器（３）には、前記１つ以上の壁中に少なくとも３つのコイル（１１；１１Ｔ；１１Ｒ）が設けられ、前記コイルのそれぞれが、コイルの軸（Ｃ）と、該コイルの軸（Ｃ）に垂直な表面領域と、を有し、前記コイルのそれぞれは好ましくは前記壁のそれぞれに平行に延び、
前記システムは、
前記コイルのそれぞれからＡＣ信号を送信するための、前記コイルのうちの少なくとも１つのコイル（１１Ｔ）に接続されたＡＣ信号発生器（１３）と、
受信されたＡＣ信号を示す受信データを決定するように構成された、前記コイルのうちの少なくとも１つのコイル（１１Ｒ）に接続されたＡＣ信号検出器（１７）と、
を備え、
前記コイル（１１；１１Ｔ；１１Ｒ）のうちの少なくとも２つのコイルが、前記容器の軸（Ａ）に対して異なる角度配向で、及び／又は前記容器の軸（Ａ）に対して異なる方位角位置に、配置され、それによってそれぞれの前記コイルの軸（Ｃ）が、互いに対してゼロではない角度で前記収容容積（Ｖ）の中に向けられる、及び／又は前記収容容積（Ｖ）の少なくとも一部が、これらコイル（１１；１１Ｔ；１１Ｒ）の間に入れられ、
前記コイル（１１；１１Ｔ；１１Ｒ）のうちの少なくとも２つのコイルが、前記容器の壁（５）中に、前記容器の軸（Ａ）に対して異なる軸方向位置に配置され、
前記システム（１）には、前記受信データに基づいて、前記容器（３）中の導電性物質及び／又は誘電物質の充填レベル（Ｌ１、Ｌ２）を決定するようにプログラムされたコントローラ（２１）が設けられている、システム。
【請求項９】
前記コイル（１１；１１Ｔ；１１Ｒ）のうちの２つのコイルは、前記容器の前記収容容積（Ｖ）の両側で、壁部分の中に配置されていることを特徴とする請求項８に記載のシステム（１）。
【請求項１０】
前記受信データは、受信された前記ＡＣ信号の周波数データ、位相データ、及び振幅データのうちの少なくとも１つを備えることを特徴とする請求項８又は９に記載のシステム（１）。
【請求項１１】
前記ＡＣ信号発生器（１３）は、送電網の周波数及び前記送電網の周波数の高調波から離れた振動数を有するＡＣ信号を発生するように構成されていることを特徴とする請求項８〜１０のいずれか一項に記載のシステム（１）。
【請求項１２】
前記容器（３）は、溶融金属及びスラグを含むために配置された、基本的な酸素転炉容器を備えることを特徴とする請求項８〜１１のいずれか一項に記載のシステム（１）。
【請求項１３】
前記容器は、前記容器（３）を最初の位置及び／又は配向から、新しい位置及び／又は配向へ移動させる、特に傾転させるために、可動に、特に回転式に取り付けられていることを特徴とする請求項８〜１２のいずれか一項に記載のシステム（１）。
【請求項１４】
酸素を前記収容容積中に吹き込むための酸素ランスを備え、特に前記酸素ランスは前記容器に対して調整可能な位置を有することを特徴とする請求項８〜１３のいずれか一項に記載のシステム（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、冶金容器又は炉、例えば酸素転炉及び電気アーク炉の中で鉄を鋼に転換するための方法及びシステム、並びにその中の液状物質及び固形物質を測定するための方法及びシステム関する。
【背景技術】
【０００２】
酸素転炉（ＢＯＦ）又は電気アーク炉（ＥＡＦ）の中で、液状鋼が溶銑及び／又はスクラップから生産される。近代的な製鋼は、プロセスのために、及びライニングの保護の目的のために必要とされる良好なスラグの品質を必要とする。スラグは通常、製鋼プロセスに石灰石、ドロマイト、及び再生スラグを添加することによって作られる。
【０００３】
製鋼プロセス中に、鉄（Ｆｅ）、特に鉄の液滴が、シリコン、チタン、リン、マンガン等のような望ましくない元素を酸化するのを助けるためにスラグ中に得られなければならず、十分な量の石灰石がスラグの酸度を低下させるために得られなければならない。
【０００４】
プロセス中に、いくつかの理由で、転炉中のスラグが「泡立ち」はじめ、転炉の炉体からあふれ出る。この影響はいわゆるスロッピングであり、それは以下の重大な負の副作用を有する。
‐製鋼所は、スラグが多くのＦｅを含むことによってその効率が低下する。
‐生産時間が長くなる（酸素の吹込み速度を、スロッピングを停止させるために低下させなければならない）。
‐環境問題
‐生産の損失をもたらす、転炉領域の余分な洗浄
【０００５】
この明細書では、「転炉スラグのスロッピング」は、例えば別様に特定されない限り、転炉のスラグの漏れ（ｅｓｃａｐｅ）を含むプロセスを意味する。時折生じるスロッピングの副作用は、激しいスロッピングの発生における製鋼所の屋根を通じて流れる赤いダストのヒュームの生成である。
【０００６】
例えば特許文献１は、湯溜まりの外壁における１つ以上の点において以下の変数、すなわち湯溜まりの外壁のアーマー（ａｒｍｏｕｒ）に固定された多くのひずみゲージセンサによるこの外壁における周方向歪及び湯溜まりの外壁のアーマーに固定された１つ以上の温度センサによるこの外壁の温度、を測定することを含む、金属学的シャフト炉の液体金属の表面レベル及び湯溜まりの表面レベルを測定するための方法を開示する。
【０００７】
湯溜まりの壁における熱の影響は十分にその場所を突き止められず、湯溜まりにおいて生じる液体金属レベル及び／又はプロセス（における変化）に比較して遅い場合がある。
【０００８】
特許文献２は、鋳型内に存在する溶融金属のレベルを検知する方法と、この方法を実行するための装置を開示し、この方法は、送信コイル及び受信コイルを、それらの間に鋳型を置いた状態で互いに対して対向して配置するステップ、ＡＣ電圧を送信コイルに供給して、磁束の少なくとも一部が鋳型と、それがある場合には溶融金属と、を通過し、受信コイルに達するように交互の磁束を生成させるステップ、及び電圧の値の少なくとも１つ及び交互の磁束によって受信コイルに誘起されたＡＣ信号の位相とに基づいて溶融金属のレベルを決定するステップを備える。
【０００９】
同様に、特許文献３は容器の底部における金属溶融物の残留量を測定するための方法及び装置を開示し、特許文献４は連続鋳造鋳型内の溶融物のレベルを決定する方法及び装置を開示する。特許文献５は溶融物の固体‐液体界面を識別するための装置を開示する。
【００１０】
特許文献６は、容器、特にトーピードゥレードルワゴン（ｔｏｒｐｅｄｏ  ｌａｄｌｅ  ｗａｇｏｎ）に含まれる溶融金属のレベル及び／又は容器に含まれる溶融金属までの距離を電磁的に測定するための装置を開示する。別々の送信コイル及び受信コイルが、容器の壁内に互いに対して変位して配置され、それによって、所定のレベルに達したときに、溶融金属がコイル間にＡＣ磁気遮蔽を形成する。溶融金属が送信コイルから受信コイルへの交互の磁力場を遮断する前に、受信コイルによって感知された交互の磁力場が、上昇する溶融金属の表面に誘起された電流によって生成された交互の磁力場のために増加する。受信コイルにおいて得られた信号の最大値は、容器のライニングの損耗及び浸食が進むにつれて増加する。
【００１１】
同様に、引用文献２は溶融金属のレベルを検知するための方法及び装置を開示する。
【００１２】
特許文献７は、炉、鋳型、流路、又はその種のものに含まれる溶融金属に関連するレベル、距離、又は流量を電磁的に測定するためのシステムを開示する。別々のコアの無い１つ又はわずかの巻きの（ｆｅｗ−ｔｕｒｎ）送信コイル及び受信コイルが使用され、これらコイルは本質的に炉等の壁に対して自由に配置可能である。少なくとも２つの信号チャネルが、信号処理のため、及びトランスミッタ信号及び／又はレシーバ信号間の反作用を生成するために含まれ、それによって、阻害するかつアンバランスな信号に関して少なくとも実質的に均衡される、基本的な測定信号を生成し、それによって、溶融金属のレベル、距離、又は流量によるレシーバコイルにおいて誘起された信号の小さな変化を正確に検知することができる。
【００１３】
そのようなシステムは、局所的にトランスミッタコイル及びレシーバコイルの位置において、変化に対してのみ敏感である。
【００１４】
文献８は、冶金容器のキャビティ中の導電性を有する材料の鉛直方向の充填レベルを、交流電源に接続されたときに電磁場を生成するための送信コンダクタ、及び出力信号の生成のための電磁場を検知するように配置された受信コンダクタを備えるシステムによって測定することを開示する。送信コンダクタ及び受信コンダクタは、容器の周りに巻かれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】国際公開第２０１４／００９３６７号
【特許文献２】欧州特許出願公開第０１４９１０４号明細書
【特許文献３】欧州特許出願公開第０１１５２５８号明細書
【特許文献４】米国特許出願公開第４４４１５４１号明細書
【特許文献５】米国特許出願公開第５２３２０４３号明細書
【特許文献６】米国特許出願公開第４１３８８８８号明細書
【特許文献７】米国特許出願公開第４１４４７５６号明細書
【特許文献８】国際公開第２０１３／０３９４４６号
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１６】
前述を考慮すると、改善が望ましい。
【００１７】
その目的で、ここに方法及びシステムが提供される。
【００１８】
１つの態様は、冶金容器中の液状物質及び／又は固形物質を測定することを含む、冶金容器中で鉄を鋼に転換するための方法を備える。容器は、収容容積（ｃｏｎｔａｉｎｍｅｎｔ  ｖｏｌｕｍｅ）を画定する、容器の軸に沿って延びる１つ以上の壁を備え、特に容器の軸は稼働中には通常は鉛直とすることができる。この方法は、
‐１つ以上の壁に少なくとも３つのコイルを有する容器を提供するステップであって、コイルのそれぞれが、コイル軸と、このコイル軸に垂直な表面を有し、コイルのそれぞれが、それぞれの最も近い壁に平行に延びる、ステップと、
‐以下のステップ：
（ａ）ＡＣ信号をコイルのうちの１つから送信し、他の２つのコイルによるＡＣ信号の受信を測定し、測定された受信を示す受信データを決定するステップ；
（ｂ）ＡＣ信号をコイルのうちの２つから送信し、３つ目のコイルによるＡＣ信号又は信号のそれぞれの受信を測定し、測定された受信を示す受信データを決定するステップ
のうちの少なくとも１つからなるステップであって、コイルのうちの少なくとも２つが容器の軸に対して異なる角度方向で、及び／又は容器の軸に対して異なる方位角で配置され、それによってそれぞれのコイルの軸が互いに対して非ゼロの角度で収容容積中に向けられる、及び／又は収容容積の少なくとも一部がこれらコイル間に入れられており、コイルの少なくとも２つが容器の軸に対して異なる軸位置で容器中に配置されている、ステップと、
‐容器中の導電性物質及び／又は誘電物質の充填レベルを受信データに基づいて決定するステップと、
を備える。
【００１９】
異なるコイルの配置と、コイル間のＡＣ信号の送信と、によって、収容容積を通じた２つの異なる信号パスがサンプリングされる。異なる信号パス、特に共通の終点を有する２つの信号パスの受信データの比較が、パス間の違いの正確な決定を可能にし、このパス間の違いは、特に容器中の金属及びスラグの１つ以上の導電性物質及び／又は誘電物質及び／又はその組成のレベルを示すことができる。垂直方向のパスの違いは、スロッピングの発生の早期の警告を可能にし、回避可能とすることができる。
【００２０】
さらに、異なる構成要素、特に異なる組成の溶融金属及びスラグのタイプが、例えば、これもまた鉄から鋼への転換に一般的であるような、成分の顕著な乱流及び不均一な激しく変化する場合のあるレベルの存在下における鉄液滴又は金属鉄粒子の含有量のような基準に基づいて識別され得る。
【００２１】
容器はより多くのコイルを設けられてもよく、いずれの３つ以上のコイルの組み合わせが、上述のように受信データに基づいて、容器中の導電性物質の充填レベルの決定のために採用されてもよい。
【００２２】
特にそのような場合には、異なるＡＣ信号周波数を、少なくとも１つの異なる影響、異なる（組み合わせの）信号、及び／又は異なる信号パスを測定する及び／又は識別するために採用することができる。２つ以上の異なる周波数を、１つ以上の信号パスにおいて、続いて及び／又は同時に送信することができる。また、送信されたＡＣ信号は、信号の識別データを提供するため、及び／又は他の理由、例えばチャープ信号が容器の容積及びその中のいずれかの内容物の特定の共鳴周波数を励起させる場合がある等のために、変調された周波数及び／又は変調された振幅とすることができる。送信されたＡＣ信号は、正弦曲線とすることができるか、又は非正弦曲線の波形部分、例えば三角形状の波形、鋸の歯状の波形、又は方形波を有することができる。信号は、一旦パルス状とされても、１つ以上の望ましいパルス反復率で繰り返しパルス状とされてもよく、又は長時間、例えば数秒から数分、数時間までさえに亘って（半）連続的にパルス状とされてもよい。
【００２３】
１つ以上のコイルは、それぞれの壁部分の形状に倣うことができ、例えばそのそれぞれのコイルの軸に沿ったその範囲よりも大幅に大きな表面領域で略平坦であってもよい。ライニングを有する容器、特に耐熱性の耐火材料から成るライニングを有する容器においては、コイルはライニングの中に埋め込まれてもよく、及び／又はライニングと、（少なくともライニングに対して）外側の容器の壁と、の間に配置されてもよい。
【００２４】
一実施形態において、２つのコイルは収容容積の反対側の壁部分内に配置される。結果として、収容容積に亘る平均値を得ることができる。また、例えば金属及び／又はスラグの不均一な組成及び／又は温度による局所的なアーチファクトが、それぞれの信号の比較によって回避され得るか、又はかなり検知され得る。
【００２５】
２つのコイルは、容器の所定の平面又は対称軸に対して互いに正確に対向する、例えば互いに正確に直径方向に対向する必要はない。これは、容器の中心に恒久的に又は時々配置される物体、例えば酸素ランス、サブランス、容器を充填するための金属の流れ等によって、中心を通じた意図された信号パスの望ましくない干渉を防止する。
【００２６】
受信データは、受信されたＡＣ信号の信号送信時間のデータ、周波数のデータ、位相のデータ、及び振幅のデータ、並びに、例えば送信されたＡＣ信号の品質管理及び／又は受信された信号と送信された信号との間のデータの詳細な比較のための、送信されたＡＣ信号に関連する可能性のあるデータのうちの少なくとも１つを備えることができる。周波数、位相、振幅は、ＡＣ信号のような周期信号において確実に識別できるといえる。位相シフトは、（場合によっては振動数に依存する）送信コイルと受信コイルとの間のインピーダンスを示すことができる。誘起された又は導電性物質、例えば金属の中に別様に生じる渦電流は信号エネルギーを吸収する場合があり、信号の位相シフトに影響を与える場合がある。周波数データの分析は、異なる信号の識別、共鳴周波数の検出、導電性を有する物体の動きのシグナル伝達のためのドップラーシフト、例えばレベルシフト等の検出を可能にすることができる。振幅のデータは、信号の吸収又は反射を示すことができる。１つ以上の測定された信号の１つ以上の送信信号との比較は、受信信号からの情報検索を改善することができる。単一のコイルを、信号の反射及び／又は吸収を測定するために、送信及び受信の両方のために使用することができる。
【００２７】
受信データは、将来の参照、分析、及び／又は教育目的のために、時間依存挙動を確立するためにメモリーに保存することができる。
【００２８】
送信されたＡＣ信号は、容器中の材料の１つ以上の部分を通じた１つ以上の所定の信号送信特性に関連する振動数に調整することができる。例えば、振動数は、所定のサイズ及び／又は温度を有する鉄の液滴のような、所定の導電特性を有する導電性粒子が、所定の値以下、又は特定の値より上で分散性及び／又は吸収性を有することができるための振動数とすることができる。例えば、周波数は、（場合により、弱く）導電性の粒子が本質的に透明であるか、又は別様に不透明であってもよい周波数とすることができる。周波数は、導電性の液滴の静電遮蔽効果を考慮に入れて決定することができる。したがって、容器中の物質の１つ以上の部分を選択的に識別することができる。
【００２９】
送信されたＡＣ信号は送電網の周波数及び送電網の周波数の高調波から離れた周波数を有することができる。このことは、データの信号対ノイズ比の低下を可能にし、信号におけるノイズアーチファクトを低下させるとともに、方法の信頼性を改善する。ＡＣ信号は、９０〜５０００Ｈｚ、特に４００〜４０００Ｈｚの範囲の周波数を有することができる。
【００３０】
また別の一実施形態では、ＡＣ信号は、５０〜３００Ｈｚ、例えば５０〜７０Ｈｚ又は２４０〜２７５Ｈｚの範囲の周波数を有することができる。
【００３１】
一実施形態では、容器は基本的な酸素転炉容器を備え、方法は、収容容積中の第１の成分のレベル及び収容容積中の第２の成分、特に分離領域を有する成分、例えば一方が他方上に浮かぶ傾向を有する成分のレベルを識別するステップ、特に溶融金属のレベル及びスラグのレベルを識別するステップを備える。このように、関連するプロセスの制御パラメータを得ることができ、スラグの質を制御することができる。さらに、スロッピングの発生を予測することができ、回避することを可能にし、及び／又はその挙動を解析することができる。
【００３２】
この方法は、容器を、最初の位置及び／又は配向、特に鉛直な配向から、新しい位置及び／又は配向へ移動する、特に傾転させるステップと、少なくとも新しい位置及び／又は配向におけるレベルを決定するステップと、を備えることができる。レベルは、移動及び／又は傾転プロセス中に決定することもできる。これは、移動中の金属及び／又はスラグのスロッピングの防止の助けとなる。それはまた、鋳造作業においても助けとなる。
【００３３】
この方法は、容器中で鉄を鋼に転換するステップを備えることができる。
【００３４】
上記に関連して、ここに記載された方法の少なくとも１つの実施形態を実行するためのシステムが提供される。
【００３５】
１つの特徴は、冶金容器中で鉄を鋼に転換するためのシステムを備え、この容器は、容器の軸に沿って延びる収容容積を画定する１つ以上の壁を備え、特に容器の軸は通常、稼働中には鉛直とすることができる。容器には、１つ以上の壁中の少なくとも３つのコイルが設けられ、それぞれのコイルはコイルの軸及びこのコイルの軸に垂直な表面領域を有し、それぞれのコイルは好ましくはそれぞれの壁に対して平行に延びる。システムは、ＡＣ信号をそれぞれのコイルから送信するためのコイルのうちの少なくとも１つのコイルに接続されたＡＣ信号発生器、及び受信されたＡＣ信号を示す受信データを決定するために構成されたコイルのうちの少なくとも１つのコイルに接続されたＡＣ検出器を備える。コイルのうちの少なくとも２つは、容器の軸に対して異なる配向に、及び／又は容器の軸に対して異なる方位角位置に配置され、それによってそれぞれのコイルの軸は互いに対してゼロではない角度で収容容積中に向けられている、及び／又は収容容積の少なくとも一部がこれらコイル間に入れられ、コイルのうちの少なくとも２つは容器の軸に対して異なる軸方向位置において容器の壁中に配置される。システムには、容器中の導電性物質及び／又は誘電物質の充填レベルを受信データに基づいて決定するようにプログラムされたコントローラが設けられている。システムは、ここに記載される方法の１つ以上の実施形態を実行するために使用する及び／又は構成することができる。
【００３６】
コイルのうちの２つは、重要容積の両側の壁部分に配置することができるが、直接的に対向する必要はなく、及び／又は別に説明するように直径方向に対向する必要もない。
【００３７】
受信データは、受信されたＡＣ信号の周波数データ、位相データ、及び振幅データのうちの少なくとも１つを備えることができる。
【００３８】
ＡＣ信号発生器は、送電網の周波数及び送電網の周波数の高調波から離れた周波数を有するＡＣ信号を発生させるように構成することができる。ＡＣ信号は、９０〜５０００Ｈｚ、とくに４００〜４０００Ｈｚの範囲の周波数を有することができる。別の一実施形態では、ＡＣ信号は、５０〜３００Ｈｚ、例えば５０〜７９Ｈｚ又は２４０〜２７５Ｈｚの範囲の周波数を有することができる。
【００３９】
容器は、溶融金属及びスラグを収容するように配置された、基本的な酸素転炉又は電気アーク炉を備えることができる。
【００４０】
容器は、移動するために取り付けられた、可動式、特に回転式とすること、特に最初の位置及び／又は配向から、新しい位置及び／又は配向へ傾転させるものとすることができる。
【００４１】
システムは、収容容積中に酸素を吹き込むための酸素ランスを備えることができ、特に酸素ランスは容器に対して調整可能な位置を有することができる。システムは、ランスの位置を金属のレベル及び／又はスラグのレベルに対して決定するように使用することができる。
【００４２】
システムは、測定データを記憶するためのメモリーを備えることができる。システムは、測定データを表示するためのディスプレイを備えることができる。測定データは、受信データ、送信信号データ、及び／又は例えば容器の温度、容器の内容物、及び／又は容器の周囲環境の検出データに影響する、システムの特性データを備えることができる。
【００４３】
上述の特徴が、更なる詳細及び例示の方法による多くの実施形態を示す図面を参照して以下にさらに説明される。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】（断面で示された）例示的な冶金容器中の液状物質及び／又は固形物質を測定するためのシステムを示す図である。
【図２】図１に  “ＩＩ”で示された、図１の容器の頂部に向かう断面図を示す図である。
【図３】実験の設定からの信号を示す図である。
【図４】実験の設定からの信号を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
図面は概要であり、必ずしも縮尺通りではなく、本発明を理解するために必要とされない詳細は除外されている場合があることを理解されたい。「上方へ」、「下方へ」、「下の」、「上の」、及びその種の用語は、別様に特定されない限り、図面において方向づけされているような実施形態に関連する。さらに、少なくとも実質的に同一であるか、又は少なくとも実質的に同一の機能を行う構成要素は、同じ参照符号によって示されている。
【００４６】
図１及び図２は、冶金容器３中の液状物質及び／又は固形物質を測定するためのシステム１を示す。容器３は、容器の軸Ａに沿って延びる収容容積Ｖを画定する壁５を有する。容器の軸Ａは稼働中には通常は鉛直である。以下では、軸Ａに対する言及は、一般的に円筒座標における軸について行われている。
【００４７】
容器の壁５は、外壁７、底壁８、及び耐熱性ライニング９を備え、ここでは複数の層（２つの層９Ａ、９Ｂのみが示される）を備える。示された容器３は、溶融金属及びスラグを収容するために配置された基本的な酸素転炉容器である。図示されてはいないが、容器３は、容器３を最初の位置及び／又は配向から、新しい位置及び／又は配向へ搬送及び／又は傾転させるために、平行移動可能に、かつ回転式に取り付けられている。容器を傾転させることによって、液状金属及び／又はスラグを容器３の開口頂部Ｏから異なる容器中へ鋳造することができる。
【００４８】
容器３には、容器の壁５に埋め込まれた、例えばライニング９と外壁７との間又は図１に示されるように異なるライニング層９Ａ、９Ｂ間に配置された、多数のコイル１１が設けられる。それぞれのコイル１１は、耐熱性を有する絶縁された導電性ワイヤの１つ以上の巻きを備えて、コイルの軸Ｃ及びコイルの軸Ｃに垂直な（図示されない）コイルの表面領域を提供する。ここで、それぞれのコイル１１は、それぞれのコイルの軸Ｃが容器の壁５に垂直に収容容積Ｖの中に延びる状態でコイルを収容するそれぞれの壁に平行に延在する。より多くの又はより少ないコイルを設けることができる。異なるコイルは、サイズ、形状、巻き数、位置、及び配向の１つ以上において異ならせることができる。
【００４９】
システム１は、多くのコイル１１から成る送信コイル１１Ｔに接続された、ＡＣ信号を送信コイル１１Ｔから収容容積Ｖの中に送信するためのＡＣ信号発生器１３を備える。図１では、任意選択的な増幅器１５がさらに設けられている。また、ＡＣ信号発生器１３は１つの送信コイル１１Ｔに接続されているが、更なるコイル１１が接続されてもよい。
【００５０】
システム１は、ＡＣ信号を収容容積Ｖから受信し、受信されたＡＣ信号を示す受信データを決定するための、多くのコイル１１から成る１つ以上の受信コイル１１Ｒを有するＡＣ信号検出器１７を備える。図１では、任意選択的な増幅器１９がさらに設けられている。
【００５１】
コイル１１と、ＡＣ信号発生器１３及びＡＣ信号検出器１７と、の間の接続は、それぞれ、容器を傾転させるための（図示しない）回転式ジョイント中に位置付けることができる。
【００５２】
コントローラ２１及び、例えばオシロスコープを備える任選択的なディスプレイ２３がさらに設けられる。コントローラ２１は、受信データに基づいて、容器５の収容容積Ｖ中の導電性物質及び／又は誘電物質の充填レベルを決定するようにプログラムされる。
【００５３】
図１からわかるように、システム１には、コイル１１Ｒのうちの２つが、上下に配置された、容器の軸Ａに対して異なる軸位置において、容器の壁中に配置されている。更なるコイル１１を、更に異なる軸位置（破線で示す）に配置することができる。このように、収容容積の一部はコイル１１Ｔ、１１Ｒ間に入れられ、送信コイル１１Ｔから送信された信号は、収容容積Ｖを通じて、異なる信号パス（矢印Ｓ）に沿って、受信コイル１１Ｒへ真直ぐに通過することができる。信号パスＳが容器３中の導電性を有する液体の液体レベルＬ２によって遮断される場合には、信号は影響を受け弱くなる。また、信号の一部は反射され、遮断された真直ぐな信号パスＳのそばの１つ以上の他のコイル１１Ｒに受信される（図示されず）。そのような反射された信号部分は、容器３の内容物に関するさらなる情報を提供することができる。容器が、互いの上に浮くことができる異なる成分、例えばスラグ及び鋼を備える場合には、異なる液体レベルＬ１、Ｌ２が容器の中に形成される場合があり、それぞれの成分は検出可能かつ異なって、信号（パス）に影響する。
【００５４】
また、コイル１１は、容器の軸Ａに対して異なる方位角位置（図２の破線）に、又は容器の軸Ａに対して異なる角度配向（図示されず。例えば図２に示されている半径方向の配向とは異なる方向において示されているコイルの軸Ｃ）に配置することができる。
【００５５】
様々な数及び／又はサイズの巻きを使用することができる。より多くの巻きを有する送信コイルはより強い送信信号を提供することができ、同様のことが受信コイルにも当てはまる。好適なコイルは、１０巻き以上を有する場合がある。関連する因子は、製鋼に関する過酷な状況、例えば高温、大きな熱変動、大きな機械的応力、及び長期間の稼働の下においてもまた、個々の巻きが互いから電気的に絶縁されていることである。無機物の絶縁材料は、そのような状況では、例えば再結晶によって、早く劣化及び／又は損耗する場合があり、それは、材料が脆くなる及び／又は崩壊することをもたらす。したがって、壁のライニング材の中に埋め込まれたコイルの隣接する巻きはモルタルによって絶縁され得る。モルタルを、ライニング材の凹部の中にコイルを埋め込み、かつ固定するために使用することができるが、絶縁及び固定のための異なるタイプのモルタルを使用することができる。又は、若しくは代替的に、コイルの巻きをライニング材によって分離し、絶縁すること、例えばライニング材の別々の凹部に位置付けることができる。凹部を設けて、又は設けずに、容器にコイルを配置する及び／又は交換することは、保守作業に含まれてもよい。ライニング材に凹部を設けることは、作動位置中にライニング構成要素を組み付け（例えば、別の壁部分に固定する）、それによって少なくとも凹部の一部が形成されることを備えてもよい。ライニング材中に凹部を設けることは、作動位置に固定されたライニング材の一部に凹部の少なくとも１部を切り出すことをも備える、或いは代替的に備える。図１に示されるように、コイル１１は別のライニング材層９Ａによって閉止された所定のライニング材層９Ｂの凹部に配置することができる。
【００５６】
典型的には、マグネシウム酸化物、特に転炉容器のライニング材中のグラファイトと組み合わせた、特にライニング材中のグラファイトと組み合わせたマグネシウム酸化物は信号の送信を改善することができる。コイルのうちの１つ以上は、コイルの半径方向外側のコイルに隣接する材料とは別の材料から成るコアを備えてもよく、例えばその中にコアが埋め込まれてもよい。そのようなコアは異なる組成のライニング材、例えば周囲のライニング材に対して減少されたＭｇＯ含有量を有するライニング材を提供することによって形成することができる。
【００５７】
信号パスを決定するコイルの対は、それらのそれぞれの軸に沿って見たときに、２つのコイル間の距離間隔の１／１０〜１／５の範囲の断面のサイズを有するようにサイズを決められる。
【００５８】
実験が、２０〜８０巻き、かつコイルあたり１．２ｍ２の表面積の長方形のコイルで成功裏に行われた。図３及び４は典型的な実験信号を示し、そこでは送信された５ｋＨｚ直下のＡＣ信号Ｔｘが、空気中で約３．５ｍだけ離された（図３）及び約７ｍ離された（図４）コイルについて示されるように、関連する受信信号Ｒｘと重ねて１つのグラフに示されている。図３及び図４では、受信信号Ｒｘの大きさは、送信信号Ｔｘの大きさに対して６０倍に拡大されている。明確に、受信信号Ｒｘは振幅、位相、ノイズにおいて送信信号に対して変化し、オフセットを容易に識別することができ、そのうちの１つ以上は、それぞれのコイル間の物体の変動に関連する場合がある。
【００５９】
いくつかの例は、２０〜３０巻きの、典型的には２５巻きの、８０ｃｍ〜１５０ｃｍの範囲のサイズを有するコイル、典型的には８０ｃｍ×１５０ｃｍの長方形のコイルを成功裏に採用した。コイルは、低い抵抗を有することができ、２０〜５０Ｖ、典型的には２０〜３０Ｖのピーク間ａｃのＡＣ電圧で作動することができる。
【００６０】
例えばそれらのコイルの軸Ｃが互いに向かって向いている状態で、互いに対して平行に延び、かつ互いに面するコイル１１は、コイル１１の所定の離間距離に対して最も強いカップリングを示す場合がある。しかし、コイルの配向及び位置の間には、個々に及び組み合わせの形で、信号強度の理由のため及び他の理由、例えば機械的ロバスト性の理由、電気的ノイズに関連する理由、及び／又は金属製造との相互作用のために、平衡が見いだされる場合がある。電磁気的な遮蔽を、信号‐ノイズ比を改善するために、コイルの外側のワイヤ部分の周りに、特に容器３の外側に提供することができる。
【００６１】
この開示は、特許請求の範囲内で多くの方法で変化させることができる上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、容器は異なる形状を有することができる。断熱層は、コイルと容器の壁との間に配置することができる。更なるシステムが存在してもよい。送信コイル及び／又は受信コイルに関する制御及び／又はデータ接続は、無線通信及び又は有線によって行うことができる。
【００６２】
コントローラのプログラミングの様々な実施形態を、コンピュータシステムとの使用のためのプログラム製品として実行することができ、プログラム製品のプログラムは、実施形態（ここに開示した方法を含む）の機能を規定する。一実施形態では、プログラムは様々な持続性のコンピュータ可読の記憶媒体に含ませることができ、ここで使用されるように、表現「持続性のコンピュータ可読の記憶媒体」は、一時的な伝搬信号のみを除く、すべてのコンピュータ可読媒体を含む。他の一実施形態では、プログラムは、様々な一時的なコンピュータ可読の記憶媒体に含ませることができる。実例となるコンピュータ可読の記憶媒体は、それらに限られるわけではないが、（ｉ）情報が永久的に記憶される、書き込み不可の記憶媒体（例えば、ＣＤ−ＲＯＭドライブによって可読なＣＤ−ＲＯＭディスクのようなコンピュータ内のリードオンリーメモリーデバイス、ＲＯＭチップ又はいずれかのタイプの固体不揮発性半導体メモリー）及び（ｉｉ）変更できる情報が記憶される書き込み可能な記憶媒体（例えば、フラッシュメモリー、ディスケットドライブ又はハードディスクドライブ内のフロッピーディスク、或いはいずれかのタイプの固体ランダムアクセス半導体メモリー）を含む。
【００６３】
特定の実施形態に対して、又は特定の実施形態に関連して述べられた構成要素及び特徴は、別様に明確に記載されない限り、他の実施形態の構成要素及び特徴と好適に組み合わせることができる。
【符号の説明】
【００６４】
１                        システム
３                        冶金容器
５                        壁
１１、１１Ｔ、１１Ｒ      コイル
１３                      ＡＣ信号発生器
１７                      ＡＣ信号検出器
２１                      コントローラ
Ａ                        容器の軸
Ｃ                        コイルの軸
Ｌ１、Ｌ２                充填レベル
Ｓ、Ｔｘ                  ＡＣ信号
Ｖ                        収容容積
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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