(57)【要約】  ＥＡＦ炉のための溶鋼のレベルを検出するためのシステムであって、好ましくは３つのＡＣ電極を備え、上記電極のうちの２つと上記溶融炉に含まれる溶融金属との間に形成される回路内の電流の通過によって生成される電磁界を検出することができる３つの電磁コイルを備えるシステム。好ましくは、この３つのコイルは、上記炉の外面の片側のみに、上記電磁界を形成する２つの電極に面する上記アーク溶融炉の外周の円弧に沿ってのみ、かつ第３の電極とは直径方向で反対側に配置される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉛直方向（Ｚ）を画定する溶融炉（２）のための溶融浴（３）又は非溶融スクラップ（１５）のレベルを検出するための検出システムであって、２以上の電極（４、５、６）と、前記２以上の電極（４、５、６）のうちの少なくとも２つ、少なくとも１つの電気アーク、及び前記溶融炉（２）に含まれる前記溶融浴（３）からなる電気回路（１１）内の電流の循環によって生成される１つの電磁界のみを検出するように構成された複数の電磁受信コイル（１、１”、１”’）とを含み、前記電磁受信コイル（１’、１”、１”’）は、前記炉の底部と、前記溶融浴が溶融運転中に前記炉内で到達することができる最大レベルにある高い側の平面との間に鉛直方向に沿って異なる高さに配置される検出システム。
【請求項２】
前記電磁受信コイル（１’、１”、１”’）のすべてが、前記溶融炉（２）の任意の直径方向鉛直断面に対して前記溶融炉（２）の片側のみに配置されるように構成されている請求項１に記載の検出システム。
【請求項３】
各電磁受信コイル（１’、１”、１”’）が、前記溶融炉（２）の周囲の外周の１つのそれぞれの円弧内にのみ配置されるように構成され、前記円弧は、前記電気回路を形成する前記２以上の電極（４、５、６）の前記少なくとも２つに面し、第３の電極に面する前記周囲の半外周の反対側にある請求項２に記載の検出システム。
【請求項４】
前記電磁受信コイルが、数が少なくとも３つ（１’、１”、１”’）であり、前記鉛直方向に沿って整列するように構成されている請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の検出システム。
【請求項５】
３を超える数の電磁受信コイル（１’、１”、１”’）を備え、前記電磁受信コイルの少なくとも２つ（１’ａ、１’ｂ、１’ｃ、１’ｄ）が、前記炉（２）の周囲に沿って、前記最大レベルよりも高い１つの同じ平面上の異なる点に配置され、一方、残りの電磁受信コイル（１”、１”’）が、前記最大レベルよりも低いレベルで前記鉛直方向に沿って異なる高さに配置されている請求項１に記載の検出システム。
【請求項６】
前記電磁受信コイル（１’、１”、１”’）が前記炉の外面に近接して配置されるように構成されている請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の検出システム。
【請求項７】
前記電磁受信コイル（１’、１”、１”’）が、平面視で実質的に矩形であり、短辺を鉛直方向にして配置されるように構成されている請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の検出システム。
【請求項８】
交流を用いる電気アーク溶融炉（２）であって、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の溶融浴（３）のレベルを検出するための検出システムを含む電気アーク溶融炉（２）。
【請求項９】
「取鍋炉」タイプなどの溶融炉であって、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の溶融浴（３）又は非溶融スクラップ（１５）のレベルを検出するための検出システムを含む溶融炉。
【請求項１０】
前記鉛直方向に沿って前記溶融炉（２）の底部から異なる距離に配置される少なくとも３つの電磁受信コイル（１’、１”、１”’）を備える請求項８又は請求項９に記載の溶融炉。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属溶解の分野、特に交流電極を備えた電気アーク炉による鋼溶解の分野に属する。
【０００２】
あるいは、本システムは取鍋炉、真空アーク脱ガス炉に適用することができる。
【背景技術】
【０００３】
電気アーク炉は、とりわけ、鋼を溶融するために使用され、ＥＡＦとも略して呼ばれ、電極を備え、そして電気アーク炉には、金属スクラップが、一般に、例えばバスケットによる断続的な供給動作又はコンベヤベルトによる連続的な供給動作で挿入される。これは周知の技術であり、この分野の鋼鉄技術において非常に一般的である。プロセス、添加剤の添加及び溶融進行を最適に管理するためには、生産サイクルの中で常にこのような炉中の溶融浴のレベルの正確で連続的な知識が重要である。さらには、とりわけ、このようなパラメータの知識は、ランス、特に超音速酸素ランス（溶融炉内にしばしば存在する）及びサンプリングランスを、溶融浴のレベルに対して正確な距離で、垂直位置に自動的に、又は手動で配置することを可能にし、また、サンプリング工程中に、鋼によって占有されるゾーン及び代わりにスラグによって占有されるゾーンをより明確に区別することを可能にする。
【０００４】
この種類の炉で遭遇し、克服したいと望まれる１つの困難は、溶融シェルに蓄積された、装荷されたスクラップが、炉の補助装置、すなわち酸素の注入及び後燃焼を管理する連続したステップを進めるために、バーナーによって、及び電気アークによって十分に溶融されたかどうかを知ることを含む。さらには、溶融浴のレベルの知識があると、装荷されたスクラップが溶融プロセス中に溶融し、溶鋼となる際の効率をリアルタイムで推定することが可能である。さらには、この測定は、炉を構成する耐火性材料の消耗を間接的に監視するためにも使用することができる。
【０００５】
溶融金属を検出するこの問題の解決策を探すとき、考慮する必要がある一つの重要な物理的側面は、溶融及び精錬ステップを実施するために必要である電流が流れる三相電極によって生成された磁界に対する溶融浴の遮蔽効果である。過去において、この問題は、正確で効率的な測定を与える解決策を見つけることを極めて困難にしてきた。
【０００６】
容器内、場合によってはアーク炉内の鋼のレベルを検出するための装置が知られている。例えば、欧州特許出願公開第０１１５２５８号明細書は、ほとんど空であり鋼鉄がほとんど存在しない溶融シェルのレベルを検出するための装置を開示している。欧州特許出願公開第０４１９１０４号明細書は、連続鋳造用の鋳型内の鋼のレベルを検出するための装置を開示している。両方の場合において、それらは、交流電流を有する１つ以上の送信コイルと、鋼のレベルが測定されることが望まれる容器の内側に配置された１つ以上の受信コイルとを有するという概念に基づく解決策である。鋼は、送信コイルが発する電気信号を遮蔽する機能を持つ導電性材料であるため、レベルの高さが変化すると、受信コイルが受信する信号も変化する。これにより、液鋼がコイルを遮蔽しない場合には受信する信号が高くなるので、レベル信号を推定することができる。
【０００７】
しかしながら、溶鋼のレベルを検出するこのシステムは、交流で稼動する電気アーク炉では有効ではない。というのは、電極とアークを流れる電流によって発生する磁界が、液浴中の電気回路を閉じ、また受信コイルに誘導起電力を誘起するからである。このような信号は、これらの溶融浴レベル測定システムに外乱を生じさせ、測定に誤差を導入する。
【０００８】
従って、このような解決策は、鋼鉄部門で予想される単純性、精度、及び信頼性のニーズを十分に満たさない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】欧州特許出願公開第０１１５２５８号明細書
【特許文献２】欧州特許出願公開第０４１９１０４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
それゆえ、コスト効率のよい溶融プロセスに寄与し、種々のタイプの溶融炉において信頼性が高く正確である溶鋼浴のレベルの検出器を製造する必要性が感じられる。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
これらの前述の目的、これに加えて以下の説明から明らかになる他の目的は、溶融炉のための溶融浴又は非溶融スクラップのレベルを検出するためのシステムであって、この溶融炉は溶融炉が最も高い位置に開口部を有して配置されるときに鉛直（垂直）方向を決定し、当該検出システムは、２つ以上の電極を有し、この２つ以上の電極のうちの少なくとも２つ、少なくとも１つの電気アーク、及び上記溶融炉に含まれる溶融浴からなる電気回路内の電流の循環によって生成される１つの電磁界のみを検出するように構成された複数の電磁受信コイルを備え、上記電磁受信コイルは、炉の底部と、上記溶融浴が運転中に炉内で到達することができる最大レベルにある高い側の平面との間に鉛直方向に沿って異なる高さに配置される検出システムによって達成される。
【００１２】
実質的に、炉又は容器の内側に配置された上記１つ以上の受信コイルは、交流電流によって生成された磁界を利用するように設計され、この交流電流は、電極及びアークによって形成された電気回路に従い、溶鋼のレベルの測定値を生成する。
【００１３】
請求項に係る発明の１つの重要な利点は、測定システムのアーキテクチャの単純化である。なぜならば、電気アーク内及び炉の電極内を循環し、液体浴内で閉じる電流によって発生する磁界が、受信コイルによって受信される信号の「源」として作用するため、送信コイルが不要となるからである。
【００１４】
本発明はまた、電極を交流電流で使用して溶鋼で操作を行う任意の種類のプロセスにも適用される。
【００１５】
特に、簡便にも、本発明は、例えば、真空アーク脱ガスタイプのプロセスにおいて、溶鋼が精錬操作を受ける取鍋炉中の溶鋼のレベルを見出すためにも使用することができる。
【００１６】
本発明のシステムの１つの第１の実施形態は、溶融炉の任意の直径方向鉛直断面に対して溶融炉の片側のみに配置されるように構成された全ての電磁受信コイルを含む。
【００１７】
１つの変形例では、各電磁受信コイルは、溶融炉の周囲又は外廻りの外周の１つのそれぞれの円弧に沿ってのみ配置されるように構成され、外周の上記円弧は、電気回路を形成する第１の電極及び第２の電極に面し、第３の電極に面する上記外廻りの半外周に対向する。これにより、上記コイルは、第３の電極とは直径方向で反対側に配置される。
【００１８】
換言すれば、上記電磁受信コイルは、溶融炉の周囲の一方の円筒状の側面部に沿ってのみ配置され、上記円筒状の側面部は第１電極及び第２電極と対向し、上記第３の電極とは直径方向で反対側に配置されている。
【００１９】
好ましくは、電磁受信コイルは、数が少なくとも３つであり、鉛直方向に沿って整列するように構成される。
【００２０】
第２の実施形態は、３を超える数の電磁受信コイルを備える。これらの電磁受信コイルの少なくとも２つは、炉の周囲に沿って、溶融金属浴の最大レベルよりも高い１つの同じ平面上の異なる点に配置され、一方、残りの電磁受信コイルは、上記最大レベルよりも低いレベルで鉛直方向に沿って異なる高さに配置される。
【００２１】
本発明の１つの変形例は、電磁受信コイルが、炉の外面に近接して、特に炉の外壁部に、例えば上記外壁上に製造された筐体内で、従って、炉の内側に設けられた耐火性材料の層の外に、配置されるように構成されることを提供する。
【００２２】
好ましくは、様々な実施形態では、上記電磁受信コイルは、例えば丸い角を有する実質的に矩形であり、矩形の短辺が鉛直方向に配置されるように構成される。従属請求項は、本発明の特定の実施形態を記載する。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
本発明の鋼浴のレベルを測定するためのシステムの目的及び利点は、以下の本発明の実施形態の詳細な説明、及び単に非限定的な例として与えられる添付の図面から明らかになるであろう。
【００２４】
【図１】図１は、本発明のシステムの動作図を伴って電気アーク炉の鉛直（垂直）面の断面図を示す。
【図２】図２は、透視で示される、本発明に係るシステムが適用される電気アーク炉の側断面図である。
【図３】図３は、本発明に係るシステムを用いて検出された信号の傾向を、炉内の溶融金属のレベルの関数として示すグラフを示す。
【図４】図４は、本発明に係るシステムを用いて検出された信号の傾向を、第２の表示モードにおける炉内の溶融金属のレベルの関数として示すグラフである。
【図５】図５は、本発明に係るシステムの受信コイルの模式的不等角投影図を示す。
【図６】図６は、本発明に係るシステムが設置されるアーク炉についての本発明に係るシステムの各種受信コイルによって検出される磁界の定性的傾向を示すいくつかのグラフを、溶鋼の判定されたレベルと共に示す。
【図７】図７は、本発明に係るシステムが設置される炉についての本発明に係るシステムの受信コイルによって検出される磁界の定性的傾向を、溶鋼の判定されたレベルと、非溶融スクラップの存在と共に示すグラフを示す。
【図８】図８は、水平断面で見た、本発明に係るシステムの受信コイルのアーク炉内での可能な配置を示す。
【図９】図９は、水平断面で見た、本発明に係るシステムの受信コイルのアーク炉内の異なる可能な配置を示す。
【図１０】図１０は、水平断面で見た、本発明に係るシステムの受信コイルのアーク炉内の２つの可能な代替配置Ａ及びＢを示す。
【００２５】
図中の同じ数字及び同じ参照文字は、同じ要素又は構成要素を示している。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
図面を参照して、溶鋼の浴３を含む電気アーク炉２内に設置された、運転中の溶融金属のレベルを検出するためのシステム又は装置が、以下に説明され、符号１で全体的に示されている。検出システム１は、図１のように１つ又は２つの受信コイル１’、１”、又は他の図に示すように３つの受信コイル１’、１”、１”’を含む。さらには、３を超える数の受信コイルで溶融金属のレベルを検出するシステムを実現することができる。
【００２７】
全ての構成において、受信コイルは、炉２の外壁部に固定されている。外壁上の受信コイルの配置は、本発明の実施形態によって異なる。当該検出システムのコイルは、炉の周囲又は外廻りに沿って、概して経線を表す線に沿って、結果的に異なる高さで、又は、例えば図８及び図９に概略的に示すように、理想的な平行線に沿って配置することができる。特に、この配置により、炉の内周の数点での非溶融スクラップの検出が可能となる。受信コイルを、１つ以上の鉛直線に沿った配列と、１つ以上の水平線に沿った配列との組み合わせに従って配置することも可能である。
【００２８】
本明細書中では、充填開口部を上方に向けた状態で、炉２の位置に関して水平方向及び鉛直方向の配向が規定されている。例えば、溶融炉２は、その最も高い位置に開口部を有して炉が配置された場合に、鉛直方向を画定し、すなわち定めている。
【００２９】
受信コイルの別の可能な配置は、図２に示すように、溶融金属３によって占有される炉２の部分の高さ全体に沿ったレベルを完全に検出するために、３つの受信コイル１’、１”、１”’が全て炉の１つの鉛直方向の経線に沿って配置される配置である。
【００３０】
これまでのものに代わる別の可能な配置は、いくつかの受信コイルがアーク炉の表面の幾つかの経線に沿って鉛直（縦）方向に配置される配置である。
【００３１】
従って、本明細書中に記載される実施形態は、簡単のために、主として、検出システムが検出の必要性に応じて鉛直に、すなわち１つの同じ鉛直方向に沿って配置された３つのコイル１’、１”、１”’を含む実施形態であるが、受信コイルの数には金銭的制限及び寸法上の制限以外に制限がないので、３つを超える数のコイルを有する本発明の検出システムを構成することが可能であるということは、上記の説明から当業者には明らかである。明らかに、受信コイルの数が多くなればなるほど、溶鋼のレベルの測定をより正確に行うことができる。
【００３２】
本発明の検出システムのより一般的な基本図を図１に示す。この図では、三相電極４、５、６は電気回路の一部であり、電流が第１の方向に電極６を流れ、一方、交流電流は、第１の方向と反対の第２の方向に他の２つの電極４、５を流れ、溶鋼浴３は電気回路を完成する。この電気回路の傾向を図６、図７の参照符号１１で示す。アーク炉が、２つだけの電極又は３を超える数の、例えば４つの電極を有する場合にも、電気回路は同様の方法で形成されるであろう。周知であるとおり、電気回路１１を流れる三相交流は、電磁界を発生する。このような電磁界は、炉２の耐火性材料の壁の内側に固定された検出システム１の受信コイル１’、１”、１”’によって検出することができる。
【００３３】
ここで、本発明の溶融浴のレベルを検出するシステムの動作原理について説明する。例えば、炉の外壁部に配置された受信コイルが、図２に示されたシステムのコイル１’のように、鋼浴のレベル（高さ）よりも高い場合、電極の交流によって生成される磁流の時間の変化量は、電圧信号を生成し、これは、受信コイルの端部に都合よく接続された電圧計又は電流計によって検出することができる。任意の受信コイルの電圧信号が強く検出できる信号であれば、溶鋼のレベルはコイルが配置された平面よりも低い。反対に、同じコイルの電圧信号が特に低い場合、溶鋼浴は磁流に強い遮蔽力を持つので、溶鋼のレベルは受信コイルより高い。この構成は、図６に概略的に示されている。図６では、示される溶鋼のレベルで、電圧曲線「ａ」が受信コイル１’に対応し、電圧曲線「ｂ」が受信コイル１”に対応し、電圧曲線「ｃ」が受信コイル１”’に対応する。当然、これらは模式的で純粋に例示的な電圧曲線であり、これは本発明のシステムの動作原理を図示する。
【００３４】
同じことは、受信コイルが溶鋼のレベルより上に配置されているが、非溶融金属スクラップ１５によって覆われている場合にも生じる。これは、このスクラップも遮蔽力を有しているからである。この構成は、図７に概略的に示されており、図７では、溶鋼のレベルが示され、鋼３のレベルより上にスクラップ１５が存在し、電圧曲線「ａ」は受信コイル１’に対応する。
【００３５】
典型的には、５０Ｈｚの作動周波数で、電磁界は溶鋼の深さ２５０ｍｍまでに９５％減少する。
【００３６】
各々がそれぞれの電圧計に接続された３つの受信コイル１’、１”、１”’を有する図２、図３、図４、図６、図７に示される装置の構成を特に参照すると、検出システム１は、他にもあるが典型的には、３つの異なるモードで動作するようにすることができる。
【００３７】
スクラップ検出動作モード
上側コイル１’は、常に溶鋼の最大レベルより上に配置され、従って、この上側コイルは、モジュール内の高電圧信号を常に検出する。その代わりに、上側コイル１’が、スクラップが頂部から装入される溶融プロセスで起こりうるように、非溶融金属スクラップによって遮蔽される場合、上側コイル１’は、低い値の信号を検出し、それゆえ、検出システムは、浴の上方に非溶融スクラップがコイルの前に置かれて存在すること、すなわち、コイルが配置される実質的に水平面と交差することを示す。
【００３８】
さらに、図８及び図９に示すように、数個の上側コイル１’ａ、１’ｂ、１’ｃ、１’ｄが、炉の周囲に沿った異なる点において、溶鋼浴の最大レベルより上方に配置される場合、溶融浴のいくつかの点において、炉内部に非溶融スクラップが存在することを確認することができる。
【００３９】
スクラップ１５が完全に溶融すると、上側コイル１’、又は幾つかの上側コイル１’ａ、１’ｂ、１’ｃ、１’ｄにより受信される信号は高い値となる。
【００４０】
図８の変形例では、２つの上側受信コイル１’ａ、１’ｂが設けられ、炉２の周囲に沿って、特に炉の外壁部に、例えば外壁部に得られた筐体内に配置される。上記上側受信コイル１’ａ、１’ｂは、一つの同じほぼ水平な平面上に配置されることが好ましい。その代わりに、図９の変形例では、４つの上側受信コイル１’ａ、１’ｂ、１’ｃ、１’ｄが設けられ、炉２の周囲に沿って、特に炉の外壁部に、例えば外壁部に得られた筐体内に配置される。好ましくは、前記上部受信コイル１’ａ、１’ｂ、１’ｃ、１’ｄは、１つの同じほぼ水平な平面上に配置される。任意に、これら４つの上側受信コイルは、溶融炉２の直径方向鉛直断面に対して２つずつ対称に配置されている。
【００４１】
溶鋼レベルを検出するための第１の検出モード
溶鋼レベル３を見つけるために、受信コイル１’、１”又は１”’から受け取った電圧（又は電流）が電磁モデルと比較される。電極４、５、６を通過する電流は、適切な測定によって取得され得る値であるため、既知である。さらには、スクラップ１５が完全に溶融し、浴の上にスクラップが蓄積していない場合、そのような信号の傾向が図３のグラフに示される（Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３）。
【００４２】
上側コイル１’の信号を「基準信号」として使用し、それぞれ中間位置及び下側位置の他のコイル１”、１”’から受け取った信号を上記基準信号で除算し、こうして溶鋼３のレベルの高さを表す、電極を流れる電流から独立した無次元値を得ることも可能である。このような信号の傾向を図４のグラフ（Ｋ４、Ｋ５）に示す。
【００４３】
溶鋼レベルを検出するための第２の検出モード
鉛直方向に沿って異なる位置に配置された３つのコイル１’、１”、１”’を使用することにより、溶鋼レベルの全変動範囲をカバーすることが可能である。中間受信コイル１”は、中間・高い浴レベルに対してより感度が高く、一方、下側受信コイル１”は、中間・低い浴レベルに対してより感度が高い。このような信号の傾向も、図３のグラフに示されている。
【００４４】
こうして、検出システム１は、溶融を意図した溶融金属浴及び／又はスクラップの存在下でアーク炉の運転中に生成される電磁界を検出する。
【００４５】
特に図５を参照すると、受信コイルが、巻数Ｎで概略的に示されている。他にもあるが好ましくは、コイルの形状は矩形であり、その長辺の寸法はＬ１であり、短辺の寸法はＬ２であり、通常、受信コイルは、短辺Ｌ２を鉛直方向にして、炉の壁に配置される。
【００４６】
あるいは、コイルは、楕円形状又は別の適切な細長い形状を有することができる。
【００４７】
鉛直方法に配置されることが意図されたコイルの辺Ｌ２は、コイルの感度を高め、上記寸法を含むのに十分小さい。ただし、積Ｎ×Ｌ１×Ｌ２は、電圧Ｖが検出できるのに十分高い必要がある。
【００４８】
実際、巻線の終端の電圧は次式で計算される。
Ｖ（ｔ）＝Ｎ×Ｌ１×Ｌ２×ｄＢ／ｄｔ
上記式中、Ｂは、センサ、すなわち受信コイルの表面に直交する電磁界成分であり、従って、電圧モジュールは、
Ｖ＝Ｎ×Ｌ１×Ｌ２×２π×ｆ×Ｂ
であり、上記式中、ｆは、電気回路１１内を循環する電流の周波数である。
【００４９】
さらには、電極の電流及び電圧（モジュール及び位相）が既知である場合、受け取った電流及び電圧の位相の知識は、受け取った電圧のレベルに関する情報も提供する。実際、溶鋼のレベルを変化させることにより、あるいはスクラップの有無を変化させることにより、コイルのインピーダンスは、モジュール及び位相において変化する。
【００５０】
従って、電圧は巻数に比例し、コイルで画定される面積（Ｌ１×Ｌ２の掛け算をすることによって計算できる）に比例し、周波数ｆにも比例する。
【００５１】
数学的シミュレーションによって電磁モデルが作成された。このモデルは、同じく３つのコイルのみから構成される検出システム１を用いて、２つの隣接するコイル間の中間位置においても、溶融浴の高さの正確な検出を可能にする。溶融浴の表面からの距離の関数として３つのコイル１’、１”、１”’の各々が受ける磁界の強度を示し、隣接するコイル間の部分における外挿によって完成したグラフを、溶鋼浴の高さの正確な検出に用いることができる。
【００５２】
受信コイルは、高温に耐えることができる支援ワイヤ及び巻線ワイヤを備えて設計され、好ましくは空気中の冷却システムを備えることができる。
【００５３】
所望の受信信号を得るために、磁流集束器を使用してコイルを製造することもできる。
【００５４】
排他的ではないが好ましくは、受信コイルのターンを構成するワイヤは、マイカ絶縁及びガラス繊維保護を備えたニッケルメッキされた銅からなる。ターンは、マイカベースの材料又は同様のもので作られた支持構造体に固定される。
【００５５】
交流炉、特に３相アーク炉（図１０）では、３つの電極４、５、６のうちの少なくとも２つによって、少なくとも１つの電気アークによって、及び溶融炉２内に含まれる溶融浴３によって形成される電気回路内の電流の循環によって生成される磁界を検出するための検出システムの最適かつより有効な位置は、すべての受信コイル１’、１”、１”’が、図１０にＢで示される位置において、３つの電極４、５、６のうちの２つの前にある、それぞれの外周の円弧に沿って炉２の外面上で実質的に鉛直線に沿っている位置である。受信コイルは、２つの電極４、５の前のゾーン内の、そのような好ましい位置Ｂに配置される。このようなゾーンは、電気アークから最も遠いゾーン、すなわち、非溶融スクラップが最も多く蓄積するゾーンであるため、従来は「低温点」と定義される。位置Ｂは、電極４、５に最も近いものであり、受信コイルに直交する成分を有する磁界を検出することができるので、可能な限り最良の位置である。代わりに、図１０にＡで示される位置は、おそらく、第３の電極６の影の中にあるので避けなければならないゾーンであり、受信コイルがそのような位置Ａに配置された場合、より低い力の信号が検出されるであろう。再度図７を参照すると、電極６は、ビオ・サバール（Ｂｉｏｔ  Ｓａｖａｒｔ）の法則に従って、点Ｂ及び点Ａの両方において、純粋に接線である電磁界を生成する。受信された信号、すなわち受信コイルの端部に誘起された電圧の目的のために、コイルに直交する方向の電磁界のみが重要であり、従って電極６は常に検出に対してゼロの寄与度を与える。
【００５６】
有利には、コイルは、溶融炉の作業領域内部に挿入されるが、しかしながら、有利には、加熱から十分に隔離されたゾーンの外側表面上に、コイルの寸法を低減するためにコイルに組み込まれた、好ましくは空気を用いる冷却装置も設けられるか、又は検出システムの構成要素のための適切な動作温度を保証するために強制冷却手段が設けられる。煉瓦は上記アーク炉内で生成される電磁界を遮蔽しないので、上記受信コイルは、上記炉の耐火壁を構成する煉瓦の内部に配置されることが好ましい。
【００５７】
あるいは、受信コイルは、それぞれの受信コイルの少なくとも寸法に等しい寸法を有する開口を溶融シェル上に生成して、耐火壁の外部に配置されることができる。この後者の場合、磁界は開口部内でより急速に減少する傾向があるので、受信コイルの効率は低下する。一般に、受信コイルの正しい動作を確実にするために、上記コイルは、その前に金属表面を有してはならず、というのも、この金属表面は、溶鋼のレベルを検出するために使用される磁界を遮蔽することができるからである。
【００５８】
本発明のシステムで実現される溶融金属のレベルを検出するための方法の使用が特に有用である、アーク炉における典型的な溶融サイクルを、ここで、非限定的な例として説明する。
【００５９】
溶解プロセスの間、スクラップを充填した数個のバスケットが順番に炉内に装荷される。スクラップの最後のバスケットが装荷されたとき、次のステップは精錬であり、そこでスクラップは溶融され、浴は平坦である。この瞬間に、中間位置及び下側位置にあるコイル１”、１”’の各々で受け取った信号と、上側コイル１’から受け取った信号との比を用いて、溶融浴のレベルを検知する第２モードにより、溶融金属のレベルを測定することができる。
【００６０】
溶融浴のレベルより上に非溶融スクラップがある場合、第１レベル検出モードが使用される。すなわち、コイルから受け取った電圧が電磁モデルと比較され、電極を流れる電流は既知である。
【００６１】
さらには、スクラップの各バスケットが装荷された後、スクラップの全てが溶融されず、まだ部分的に固体状態にあり、浴のレベルを検出する必要があるという事態が生じる可能性がある。本発明のシステムにより、このような状況においても、溶融浴の高さ及びスクラップの層の高さを測定することができる。
【００６２】
さらに、別の典型的な鋼溶融プロセスは、スクラップが上面から装入されず、アーク炉の特別な側面ドアを通って入る連続装荷プロセスである。同様に、この場合にも、当該検出システムを有利に用いて溶鋼のレベルを測定し、非溶融スクラップを検出することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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