(57)【要約】本発明は、取鍋（２）からタンディシュ（６）まで溶融金属が通るシュラウド（４）内のスラグの存在を検出する方法と装置に関する。発信コイル（２０）が電磁界を発生する。受信コイル（２４）で発生する誘導電圧が規定された電圧範囲と比較される。誘導電圧の値が規定された電圧の範囲外にあると、スラグの存在を示す。コイル（２０，２４）はシュラウドに関して動かないように配設される。本発明は鋳造プラントにも係わる。
2006527089.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
取鍋（２）からタンディシュ（６）まで溶融金属を案内するシュラウド（４）内のスラグの存在を検出する方法において、
少なくとも２つの分岐部を有するフォーク状コイルホルダ（１０）を設け、
少なくとも１つの発信コイル（２０）および少なくとも１つの受信コイル（２４）をそれぞれ前記フォーク状コイルホルダの第一分岐部（１４）および第二分岐部（１６）に装架し、
前記フォーク状コイルホルダ（１０）をシュラウドの操作に適するシュラウド・マニピュレータ（３０）に装着し、
発信コイルと受信コイルを結ぶ仮想直線がシュラウドを横断するように、前記フォーク状コイルホルダを配設し、
前記発信コイル（２０）によって、シュラウドおよびその内容物に進入する電磁界を発生させ、
前記通路およびその内容物に進入した電磁界を受ける前記受信コイル（２４）によって誘導電圧を発生させ、ここで、前記誘導電圧は前記内容物中のスラグの存否を示し、さらに、
コイルがシュラウドに対して動かないように維持することを含む。
前記コイル（２０，２４）がシュラウドに対して動かないように維持することを含むシュラウド内のスラグの存在を検出する方法。
【請求項２】
少なくとも１つの発信コイル（２０）によって、前記通路およびその内容物に進入する電磁界を発生させ、
前記通路およびその内容物に進入した電磁界を受ける少なくとも１つの受信コイル（２４）によって誘導電圧を発生させることを含み、前記導電圧が前記内容物中のスラグの存否を示す溶融金属を案内する通路（４）内のスラグの存在を検出する方法において、
電磁界がシュラウド（４）およびその内容物に進入するように前記電磁界を発生させ、
前記コイル（２０，２４）がシュラウドに対して動かないように維持し、
前記シュラウドが取鍋（２）からタンディシュ（６）まで溶融金属を案内するための前記通路であることを特徴とするスラグ検出方法。
【請求項３】
円錐曲線形の前記少なくとも１つの発信コイルを用意し、前記シュラウドを包囲するように該発信コイルを配設し、かつ、
円錐曲線形の前記少なくとも１つの受信コイルを用意し、前記シュラウドを包囲するように該受信コイルを配設することを更に含む請求項２に記載された方法。
【請求項４】
少なくとも２つの分岐部を有するフォーク状コイルホルダ（１０）を設け、
前記発信コイルおよび受信コイルをそれぞれ前記フォーク状コイルホルダの第一分岐部（１４）および第二分岐部（１６）に取り付け、そして、
発信コイルと受信コイルを結ぶ仮想直線がシュラウドを横断するように、前記フォーク状コイルホルダを配置する
ことを更に含む請求項２に記載された方法。
【請求項５】
前記フォーク状コイルホルダを配置する行為が、フォーク状コイルホルダをシュラウド・マニピュレータ（３０）に取り付けることを含む請求項４に記載された方法。
【請求項６】
前記フォーク状コイルホルダを配置する行為が、シュラウドの位置に追随するように配置される別個の取付装置にフォーク状コイルホルダを取り付けることを含む請求項４に記載された方法。
【請求項７】
前記フォーク状コイルホルダを配置する行為が、フォーク状コイルホルダを取鍋における摺動ゲートに取り付けることを含む請求項４に記載された方法。
【請求項８】
前記シュラウド内部にもしあれば、乱流を検出し、そして、
乱流が検出された場合、前記発信コイルによって発生する電磁界の周波数を変化させる
ことを更に含む請求項１から請求項７までのいずれか一項に記載された方法。
【請求項９】
交流の周波数の電磁界、または
異なった周波数を有する複数の電磁界
を前記少なくとも１つの発信コイルによって発生させることを更に含む請求項１から請求項８までのいずれか一項に記載された方法。
【請求項１０】
規定された電圧範囲から外れた値を有する前記誘導電圧がスラグの存在を示し、さらに、
シュラウドを通過する溶融金属の流量を確定し、そして、
確定された溶融金属の流量の大きさに依存して前記電圧範囲を規定することを含む請求項１から請求項９までのいずれか一項に記載された方法。
【請求項１１】
前記溶融金属の流量の大きさが低下したことが確定されると、より広い電圧範囲を規定することをさらに含む請求項１０に記載された方法。
【請求項１２】
前記取鍋における摺動ゲートの開口位置信号からフィードバックして、摺動ゲートの開口情報から溶融金属の流量を算出する
ことを、シュラウドを通過する溶融金属の流量を確定する行為が含む請求項１０または請求項１１に記載された方法。
【請求項１３】
前記取鍋の内容物の重量の減少速度を確定して、該確定された重量の減少速度から溶融金属の流量を算出する
ことを、シュラウドを通過する溶融金属の流量を確定する行為が含む請求項１０または請求項１１に記載された方法。
【請求項１４】
タンディシュにおける注入速度を測定して、該測定された注入速度から溶融金属の流量を算出する
ことを、シュラウドを通過する溶融金属の流量を確定する行為が含む請求項１０または請求項１１に記載された方法。
【請求項１５】
前記発信および受信コイルを冷却する
ことを更に含む請求項１から請求項１４までのいずれか一項に記載された方法。
【請求項１６】
シュラウドおよびその内容物に進入する電磁界を発生させる少なくとも１つの発信コイル（２０）と、
シュラウドおよびその内容物に進入した電磁界を受信するとともに、誘導電圧を発生させる少なくとも１つの受信コイル（２４）と、ここで、前記誘導電圧は前記内容物中のスラグの存否を示し、
シュラウドの操作に適するシュラウド・マニピュレータ（３０）と
を含む、取鍋（２）からタンディシュ（６）まで溶融金属を案内するシュラウド（４）内のスラグの存在を検出する装置において、
前記シュラウド・マニピュレータ（３０）に装着されたフォーク状コイルホルダ（１０）によって特徴づけられ、
前記フォーク状コイルホルダ（１０）が、前記少なくとも１つの発信コイルを担持する第一分岐部と、前記少なくとも１つの受信コイルを担持する第二分岐部とから成る少なくとも２つの分岐部を有し、２つの分岐部の間に前記シュラウドが配設されるように、また、前記少なくとも１つの発信コイルおよび前記少なくとも１つの受信コイルが前記シュラウドとの関係で定位置にあるように、前記２つの分岐部を配置できるシュラウド内のスラグの存在を検出する検出装置。
【請求項１７】
前記通路およびその内容物に進入する電磁界を発生させる少なくとも１つの発信コイル  （２０）と、
前記通路およびその内容物に進入した電磁界を受信するとともに、誘導電圧を発生させる少なくとも１つの受信コイル（２４）とを含み、
前記誘導電圧は前記内容物中のスラグの存否を示す、溶融金属を案内するための通路（４）内のスラグの存在を検出する装置において、
該装置がコイルホルダ装置によって特徴づけられ、
該コイルホルダ装置は、発生した電磁界がシュラウド（４）およびその内容物に進入するように、前記少なくとも１つの発信コイルを保持し、かつ、前記少なくとも１つの発信コイルおよび前記少なくとも１つの受信コイルを前記シュラウドとの関係で定位置に保持するようになされており、
前記シュラウドは、取鍋（２）からタンディシュ（６）まで溶融金属を案内する前記通路である溶融金属を案内するための通路内のスラグの存在を検出する装置。
【請求項１８】
前記各コイルが円錐曲線形状をなし、前記コイルホルダ装置はそれがシュラウドを包囲するように各円錐曲線形状部の保持に適する請求項１７に記載された溶融金属を案内するための通路内のスラグの存在を検出する装置。
【請求項１９】
前記コイルホルダ装置は、発信コイルを保持する第一分岐部（１４）および受信コイルを保持する第二分岐部（１６）の少なくとも２つの分岐部を有し、該２つの分岐部がそれらの間にシュラウドが配設されるように配置可能であるフォーク状コイルホルダ（１０）を含む請求項１７に記載された溶融金属を案内するための通路内のスラグの存在を検出する装置。
【請求項２０】
前記フォーク状コイルホルダが、シュラウド・マニピュレータ（３０）への取り付けに適する請求項１９に記載された溶融金属を案内するための通路内のスラグの存在を検出する装置。
【請求項２１】
前記フォーク状コイルホルダが、シュラウドの位置に追随するように配置される別個の取付装置への取り付けに適する請求項１９に記載された溶融金属を案内するための通路内のスラグの存在を検出する溶融金属を案内するための通路内のスラグの存在を検出する装置。
【請求項２２】
前記フォーク状コイルホルダが、取鍋における摺動ゲートへの取り付けに適する請求項１９に記載された溶融金属を案内するための通路内のスラグの存在を検出する装置。
【請求項２３】
前記２つの分岐部が、互いに電気的に分離される請求項１９から請求項２２までのいずれか一項に記載された溶融金属を案内するための通路内のスラグの存在を検出する装置。
【請求項２４】
規定された電圧範囲から外れた値を有する前記誘導電圧はスラグの存在を示し、さらに、
シュラウドを通過する溶融金属の流量を確定する手段と、
確定された流量の大きさに依存して前記電圧範囲を規定する手段（５２）と
を含む請求項１６から請求項２３までのいずれか一項に記載された溶融金属を案内するための通路内のスラグの存在を検出する装置。
【請求項２５】
前記取鍋における摺動ゲートの開口位置信号を感知するセンサと、
摺動ゲートの開口情報から溶融金属の流量を算出するプロセッサと
を、シュラウドを通過する溶融金属の流量を確定する前記手段が含む請求項２４に記載された溶融金属を案内するための通路内のスラグの存在を検出する装置。
【請求項２６】
前記取鍋の内容物の重量の減少速度を測定する測定装置と、
該測定された重量の減少速度から溶融金属の流量を算出するプロセッサと
を、シュラウドを通過する溶融金属の流量を確定する前記手段が含む請求項２４に記載された溶融金属を案内するための通路内のスラグの存在を検出する装置。
【請求項２７】
前記タンディシュにおける注入速度を測定する測定装置と、
該測定された注入速度から溶融金属の流量を算出するプロセッサと
を、シュラウドを通過する溶融金属の流量を確定する前記手段が含む請求項２４に記載された溶融金属を案内するための通路内のスラグの存在を検出する装置。
【請求項２８】
前記発信および受信コイルには、シュラウドに向かうおよびシュラウドから電磁界を方向付けるコア等の方向要素が設けられる請求項１６から請求項２７までのいずれか一項に記載された溶融金属を案内するための通路内のスラグの存在を検出する装置。
【請求項２９】
溶融金属の収容に適する取鍋（２）と、
該取鍋から来る溶融金属の受け入れに適するタンディシュ（６）と、
前記取鍋と前記タンディシュの間に配設されるシュラウド（４）と、ここで、該シュラウドを経て前記タンディシュまで溶融金属の通過が可能であり、
請求項１６から請求項２８までのいずれか一項に記載された装置とを含む鋳造プラント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶融金属流中のスラグを検出する方法と装置に係わり、特に、溶融金属を通って伝播される電磁界によるスラグの存在を検出することに関するものである。本発明は、斯かる装置を含む鋳造プラントにも係わる。
【背景技術】
【０００２】
冶金業界において、液体金属を処理する幾つかの異なる方法がある。その一例が、金属（例、鋼）の鋳造である。一部の斯かる鋳造法では、液体金属が、一般にシュラウドと称する注入ノズルを経由して取鍋からタンディシュに供給される。金属は、タンディシュから別の注入ノズルを経由して鋳型またはチル鋳型に流れ、そこで、金属が冷却されて固体状態に変化する。
【０００３】
製錬および加熱工程では、スラグが溶融金属中に形成される危険性がある。最終鋳造品に含まれるスラグの危険性を最小限に抑制するために、鋳造プラントはスラグ検出装置を含むことがある。スラグ検出装置が溶融金属中のスラグを検出すると、警報が発せられ、適切な手段が講じられるであろう。
【０００４】
従来技術において、或る種のスラグ検出装置は、取鍋における滑動ゲート（スライドゲート）の上方に設置された電磁コイルを含む。この種のスラグ検出装置は、電磁界について、金属の浸透深さがスラグの浸透深さよりも小さいという原理に基づいて作動する。斯様に、電磁界の大部分は、空気と同様にスラグを透過するため、スラグ検出装置がスラグと気体（空気等）を区別することは困難である。取鍋の底部（すなわち、滑動ゲートの直上）では、取鍋の測定領域が一般に溶融金属で満たされるので、この点は大きな問題ではない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の検出装置は概ね満足すべき検出結果をもたらすが、幾つかの欠点がある。１つの欠点は、鋳造プラントに用いられる各取鍋に、取鍋に溶接される電磁気コイルを取付けなければならないことである。さらに、取鍋に装着するコイルは、センサを機械的に損傷する危険性が比較的高い位置にある。したがって、コストを抑え、かつ、センサを機械的に損傷する危険性を極小化するような方法で、電磁気スラグ検出センサ（コイル）を配設することが望ましいであろう。
【０００６】
本発明の目的は、従来技術の欠点を解消する方法、装置および鋳造プラントを得ることである。
以下の説明で明らかになされる前記目的およびその他の目的は、特許請求の範囲で定義された方法、装置および鋳造プラントによって達成される。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、溶融金属流を透過する電磁界の伝播の不変性を最大限に利用することにより、従来技術に反して、電磁気によるスラグ検出部を取鍋外に移動させることができるという知見に基づくものである。特に、溶融金属が位置的に一定の電磁界の下に置かれるように制御することによって、溶融金属が通過する位置でスラグの検出を行うことさえもできる。実際の知見によれば、溶融金属を取鍋からタンディシュに案内するシュラウドが、該シュラウドの動きにもかかわらず、簡単かつ経済的な方法で、電磁気によるスラグ検出に付すことができる。溶融金属の注入中にシュラウドの動きが生じるかも知れない。斯かる動きは直線状または円弧状である。また、シュラウドは、取鍋の滑動ゲートを動かす時に動きやすい。
【０００８】
したがって、本発明の１つの観点によれば、溶融金属を案内する通路内に存在するスラグを検出する方法が提供される。この方法によれば、通路およびその内容物に進入する電磁界を発生させるために発信コイルが用いられる。通路およびその内容物に進入した電磁界を受信するために受信コイルが用いられる。電磁界は受信コイルに誘導電圧を発生させる。誘導電圧の値は、例えば規定された電圧範囲外または範囲内にあると、前記内容物中のスラグの存否を示す。発信コイルにより発生した電磁界が、シュラウドおよびその内容物に進入するように構成される（ここで云うシュラウドは、特に取鍋からタンディシュまで溶融金属を案内する前記通路である）。発信および受信コイルは、シュラウドに対して実質的に動かないように維持される。かくして、本発明方法は、シュラウド内に存在するスラグの検出を可能にする。
【０００９】
本発明の第二の観点によれば、前記方法に従ってスラグを検出する装置が提供される。
発信コイルと受信コイルは、好適には、共通または別体のコイルホルダによって所定位置に保持される。共通コイルホルダを用いる場合、コイルホルダは少なくとも２つの分岐部を有するフォーク形状に設計される。発信コイルと受信コイルは、シュラウドの各側に設置されるようになされた各分岐部で保持される。フォーク状コイルホルダは、単独設置であってもよく、また、以下に説明するような他の設備に結合されてもよい。
【００１０】
スラグ検出過程で、シュラウドに対してコイルが実質的に動かないように維持することが好ましい。シュラウドに対してコイルが動かなければ（すなわち、シュラウドの動きにコイルが追従すれば）、溶融金属の不変流に対して均一な信号が得られる。これは、例えば、前記フォーク状コイルホルダの各分岐部に発信コイルと受信コイルを装着することによって達成される。その場合、発信コイルと受信コイルを通る仮想直線がシュラウドを横断するようにフォーク状コイルホルダを適切に配置する。換言すれば、フォーク状コイルホルダの分岐部間にシュラウドを配置する。フォーク状コイルホルダを用いる利点は、その比較的長いステムを利用できることであり、その場合、シュラウドの周囲でのコイルの位置決めは、シュラウドに過度に接近させずに、シュラウドから所定距離を置いてコイルを取り扱うことによって行なうことができる。フォーク状コイルホルダの分岐部は、コイルの正しい配置を容易にし、コイル間の相対移動の危険性を減少させ、それによって不必要な誤信号変化を回避する。コイル間の相対移動の危険性は、分岐部が比較的短く作られていると更に減少する。このように、短い分岐部を有する比較的長いステムを使用することが好適である。フォーク状コイルホルダは、好ましくはシュラウドの周囲全体を囲まないので、シュラウドに対して容易に着脱できる。
【００１１】
コイルをシュラウドのあらゆる動きに実質的に追従させるために、フォーク状コイルホルダは、シュラウドの動きに追従する装置に適切に懸架される。斯かる装置の一例は、公知のあらゆる種類のシュラウド・マニピュレータである。シュラウド・マニピュレータは、シュラウドを掴んで持って来たり、位置決めしたり、支持したりするために用いられる一般に伸長するアーム形状体である。斯かるシュラウド・マニピュレータは、例えばシュラウドが懸架される環状形または馬蹄形等のホルダ部分を有することができる。シュラウド・マニピュレータは、また、例えばフォーク形等の形状を有する把持手段を含むことができ、シュラウドのホルダ部分を保持するとともに、ホルダ部分を動かすことができるため、取鍋に対するシュラウドの結合点の垂直位置とは無関係に、鋳造中にシュラウドを垂直懸架状態にすることができる。把持手段は、一般に自動または手動で制御されるアームに取り付けられる。斯かるシュラウド・マニピュレータのアームは、通常、垂直方向、水平方向および回転方向でアームを動かすことのできるユニットに接続される。この点は、シュラウド・マニピュレータがタンディシュから離れた位置からシュラウドを掴んで持って来るために使用されるので、有利である。シュラウドを傾かせるために回転せしめられたシュラウド・マニピュレータにより、水平に対して幾分傾けて、前記位置からシュラウドが動かされる。それによって、取鍋とタンディシュの間の空間に傾斜したシュラウドをもたらすことができ、また、シュラウド・マニピュレータのアームを回転させ、シュラウドを完全に垂直姿勢にすることができ、シュラウドが取鍋の出口に対して配設される。シュラウド・マニピュレータを上方に押すことにより、シュラウドを所定位置に保持できる。鋳造中に取鍋が昇降すると、シュラウド・マニピュレータの延長部の垂直面でシュラウド・マニピュレータに対して相対的にシュラウドを動かすことができる。この取鍋位置の変更は、一般に、取鍋を空にする終期に適正なスラグ検出が行なわれる時には行われない。
【００１２】
斯かるシュラウド・マニピュレータにフォーク状コイルホルダを装着することができる。これに代わるものとして、取鍋に装架された滑動ゲート装置にフォーク状コイルホルダを懸架させてもよく、また、所望の従動効果を得るために別の代替手段を用いてもよい。
コイルホルダ関連構成の支持を行なうために既存のシュラウド・マニピュレータを用いることの利点は、本発明の第三の観点から明らかになる。
【００１３】
すなわち、本発明の第三の観点によれば、コイルホルダは、マニピュレータ（特に、シュラウド・マニピュレータ）に配設され、コイルは、少なくともシュラウド・マニピュレータの延長部に対して直角の水平方向でシュラウドに対して動かない。
特に、本発明の第三の観点では、取鍋からタンディシュまで溶融金属を案内するシュラウド内のスラグの存在を検出する方法が提供され、
この方法は、
少なくとも２つの分岐部を有するフォーク状コイルホルダを設け、
少なくとも１つの発信コイルおよび少なくとも１つの受信コイルをそれぞれフォーク状コイルホルダの第一分岐部および第二分岐部に装架し、
前記フォーク状コイルホルダをシュラウドの操作に適するシュラウド・マニピュレータに装着し、
発信コイルと受信コイルを結ぶ仮想直線がシュラウドを横断するように、フォーク状コイルホルダを配設し、
前記発信コイルによって、シュラウドおよびその内容物に進入する電磁界を発生させ、
前記通路およびその内容物に進入した電磁界を受ける前記受信コイルによって誘導電圧を発生させ、ここで、前記誘導電圧は前記内容物中のスラグの存否を示し、さらに
コイルがシュラウドに対して動かないように維持することを含む。
【００１４】
シュラウド・マニピュレータによってシュラウドが取鍋とタンディシュの間の所定位置に配置された状態で、フォーク状コイルホルダをシュラウド・マニピュレータに装架することができる。代替的に、シュラウド・マニピュレータによってシュラウドが正しい位置に配置される前に、または、シュラウドがシュラウド・マニピュレータに未だ結合されていない時点であっても、フォーク状コイルホルダをシュラウド・マニピュレータに装架することができる。フォーク状コイルホルダは、シュラウド・マニピュレータのアームに適切に結合される。
【００１５】
本発明の第三の観点による方法の利点は、コイルまたはコイルホルダの保持具としてシュラウド・マニピュレータが利用されるので、設置空間を節約できることである。別の利点は、鋳造中にシュラウドを保持するシュラウド・マニピュレータとの固定関係に起因して、シュラウドに対して固定関係でコイルを配設できることである。
【００１６】
また、シュラウド・マニピュレータは、本発明の第四の観点による装置またはシステムに含まれる。
すなわち、本発明の第四の観点によれば、取鍋からタンディシュに溶融金属を案内する
シュラウド内のスラグの存在を検出する装置が提供される。
この装置は、
シュラウドおよびその内容物に進入する電磁界を発生させる少なくとも１つの発信コイルと、
シュラウドおよびその内容物に進入した電磁界を受信するとともに、誘導電圧を発生させる少なくとも１つの受信コイルと、ここで、前記誘導電圧は前記内容物中のスラグの存否を示し、
シュラウドの操作に適するシュラウド・マニピュレータと、
シュラウド・マニピュレータに装着されたフォーク状コイルホルダとを含み、
前記フォーク状コイルホルダは、前記少なくとも１つの発信コイルを担持する第一分岐部と、前記少なくとも１つの受信コイルを担持する第二分岐部とから成る少なくとも２つの分岐部を有するとともに、２つの分岐部の間にシュラウドが配設されるように、また、前記少なくとも１つの発信コイルおよび前記少なくとも１つの受信コイルがシュラウドとの関係で定位置にあるように、前記２つの分岐部を配置できる。
【００１７】
本発明の少なくとも１つの実施形態では、発信コイルと受信コイルをそれぞれ保持する２つの分岐部が互いに電気的に絶縁可能である。例えば、共通の横棒で分岐部をステムに結合する場合には、その横棒に電気的な絶縁を施してもよい。この種の遮断は無用な電磁界を極小化する。
【００１８】
フォーク状コイルホルダには数多くの利点があるが、互いに電気的に絶縁された、別体保持部材（例えば、別体アーム）にコイルを配置することによって、本発明第一の観点による方法を実施することもできる。また、シュラウド・マニピュレータ、または、シュラウドの動きに追従するその他の装置に、斯かる別体保持部材を装着することもできる。したがって、シュラウドの一方の側から１以上の発信コイルにより電磁界を発生させて、シュラウドの別の側の１以上の受信コイルによって前記電磁界を受信するには、種々の方法がある。
【００１９】
本発明の第一および第二の観点に基づく少なくとも１つの実施形態によれば、シュラウドの異なる側に発信コイルと受信コイルを設ける別の方法として、シュラウドを囲んで各コイルが配置される。コイルは円錐曲線形（ｔｏｒｏｉｄ）または環状であってよく、シュラウドは各円錐曲線形状部を通って伸長するだろう。コイルをシュラウドに固定する締着具を含むコイルホルダ装置によって、コイルをシュラウドに装架させることができる。これに代えて、取鍋の滑動ゲート等のその他の箇所に環状構造体を装着させ、シュラウドを包囲するようにして、その箇所に環状構造体を懸架することができる。別の方法は、シュラウド・マニピュレータまたはその他のシュラウド追従装置に同様に装着されるフォーク状コイルホルダの分岐部間に、コイルを装架することである。
【００２０】
選択されるコイル装置の種類にかかわらず、シュラウドのあらゆる位置変更にも、コイルが事実上追従できるように、コイルを配設できることが前記議論から明らかだろう。既に説明したとおり、このことの利点は、シュラウドに進入する発生された磁界の伝播が一定になり、たとえ溶融金属の注入中にシュラウドが動いても検出精度が増すことである。
【００２１】
スラグの存否測定に、受信コイルによって誘導される電圧が利用される。本発明のいずれかの観点に基づく少なくとも１つの実施形態によれば、規定された電圧範囲外の値を有する誘導電圧がスラグの存在を示す。シュラウドを通過する溶融金属の流量が確定され、該確定された溶融金属の流量の大きさに依存して電圧範囲が規定される。このことの利点は、シュラウド内のスラグの検出がより正確であることである。シュラウドは、全時間を通じて必ずしも溶融金属で完全に満たされてはいない。気体およびスラグは、電磁界に同様の影響を及ぼすか、または、影響がないので、シュラウド内の幾らかの気体がスラグとみなされる可能性がある。前記実施形態によれば、存在する気体（例えば、空気）量に依存して警報の限界が設定される。特に、前記実施形態は、シュラウドを通過する溶融金属の流量（すなわち、単位時間当たりの容積）を確定することによって、気体の存在を確定できるという知見に基づくものである。
【００２２】
溶融金属の流量を決定する利点は、流動成分の比（すなわち、シュラウド内の気体量に対する金属量の比）が得られることであり、前記比の変化に応じて検出装置の感度を変更できる。例えば、溶融金属の流量がしばらくして減少すると、検出装置の警報を与えることの必要性または要求水準が高くなる。これは、前記規定された電圧範囲を拡大することによって実行される。このことは、所定の誘導電圧が、スラグの存在を示すか、または、その時点で規定されている電圧範囲に依存しないことを意味する。かくして、一方において、所定誘導電圧の値が、スラグの存在を示すことになるであろう流量の減少前に規定された電圧の範囲外になるかもしれない。他方、流量の減少および電圧範囲の拡大後に、誘導電圧の同じ値が再規定された電圧範囲内に含まれるだろう。その値は、存在するとすれば、スラグではなく、気体であると解釈されるだろう。取鍋の排出完了が近づくと、溶融金属流にスラグが混入する危険性は、通常、工程の終りに向かって増大する。
【００２３】
電圧範囲の変更は次のように説明される。想定として、空のシュラウド（すなわち、溶融金属が存在せず、気体のみが存在する）について、受信コイルが、信号強度Ｖ１を有する誘導電圧を発生するものとする。シュラウド内を通過する溶融金属でシュラウドが完全に満たされると、信号強度Ｖ２（ただし、Ｖ２＜Ｖ１）を有する電圧が誘導される。かくして、満たされたシュラウドについては、電圧範囲が少なくとも間隔０〜Ｖ２に設定されるが、安全側にあって誤警報の危険をなくすために、電圧範囲を若干広げることができる。シュラウドが溶融金属で一部だけ満たされると、電圧範囲の規定が適切に調整される。新たに規定される電圧範囲は０〜Ｖ３の範囲であり、Ｖ２＜Ｖ３＜Ｖ１の関係がある。
【００２４】
簡単な計算例は以下のとおりである。
溶融金属で完全に満たされたシュラウドについて、誘導電圧の大きさが金属含量９０％以下を示す場合（溶融金属の決定された流量の大きさは依然として約１００％であるが）、スラグの存在を示すに留まるように電圧範囲が規定されるものと想定する。かくして、もしも、誘導電圧が溶融金属で９５％満たされたシュラウドに対応する場合、スラグの存在は示されないだろう。これは、誤警報を避けるために安全幅１０％を与えている。今、溶融金属の流量が半分に減少したこと（すなわち、シュラウドの５０％だけが溶融金属で満たされ、残りが気体で満たされること）が後になって確定するものと想定する。１０％の安全幅を維持するために、誘導電圧の値が金属含量４５％以下に対応する場合、スラグの存在が示されるように電圧範囲が規定される。この例における数値は、電圧範囲の変化に関する一般原理を説明するために、単に例示したにすぎないことに留意されたい。
【００２５】
前記のとおり、シュラウド内を通って案内される溶融金属の流量は、直接または間接的に測定される。シュラウド内部の流量の直接的な測定に各種の流量計を利用できる。しかしながら、間接的な測定方法を利用することがより簡単であろう。例えば、シュラウド内を通過する溶融金属の流量は、タンディシュにおける注入速度を測定して、この測定された注入速度から溶融金属の流量を計算することによって確定できる。別の代替方法は、取鍋内容物の重量の減少速度を測定して、この測定された重量の減少速度から溶融金属の流量を計算することである。さらに別の代替方法は、鋳造速度とチル鋳造後の鋳造品の寸法とを測定することであり、速度および寸法が流量を示唆する。さらに別の代替方法は、取鍋の下に設けた滑動ゲートの開口度または位置を検出して、フィードバック信号をプロセッサに送信することであり、該プロセッサは、滑動ゲートの位置情報（すなわち、滑動ゲートの開口度）から溶融金属の流量を計算する。これらの異なる代替方法の利点は、スラグ警報の設定を規定するために必要な関連情報を得るために、標準的な既存測定システムを利用できることである。
【００２６】
本発明の観点に基づく少なくとも１つの実施形態では、規定された電圧範囲の制御を補完するものとして、発信コイルにより生じる電磁界の周波数制御が可能である。シュラウドが完全に満たされず、溶融金属の乱流がシュラウド内部に存在すると、より高い周波数がより安定した誘導電圧信号を送ることが判った。このように、シュラウド内部で乱流が検出されると、電磁界の周波数が本装置によって変えられ、適切に増大せしめられる。また、溶融金属中に進入して、溶融金属流の中心またはその他の場所にあるスラグを検出するために選択される周波数に、溶融金属流量の大きさが影響を与える。測定に干渉可能な範囲外周波数が周波数を変化させる基礎になり得る。したがって、発信コイルにより発生される電磁界は交番周波数であってよい。また、雑音効果（noise effect）を極小化するために、それぞれ異なる周波数を有する複数の電磁界を発生させる複数のコイルを使用してもよい。さらに、１つ以上が交番周波数である複数の電磁界を発生させるために、複数のコイルを使用できる。
【００２７】
電磁界を発生させる発信コイルには、スラグが存在するか否かを確認することを目的とするシュラウド部分に向かう電磁界の方向を最適化するコア等の方向づけ部材を設けることができる。同様に、受信コイルに、前記方向付け部材を設けることができる。
本発明の少なくとも１つの実施形態によれば、高温環境であるが故に、水または気体を収容する冷却路等の適切な冷却装置によって、発信コイルと受信コイルを冷却できる。
【００２８】
本発明の第五の観点によれば、溶融金属を取鍋からタンディシュに案内するシュラウド内に存在するスラグを検出する装置が提供され、該装置は少なくとも２つの分岐部を有するフォーク状コイルホルダを含み、第一分岐部が発信コイルを保持し、第二分岐部が受信コイルを保持し、２つの分岐部はこれらの間にシュラウドが配設されるように配置可能である。このことによって、コイル同士、シュラウドおよび内部の金属流に対してコイルを実質的に動かせない状態にすることができ、もって望ましくない信号の変動を回避できる。別の利点は、コイルが取鍋から独立していることである。
【００２９】
本発明の第六の観点によれば、取鍋と、タンディシュと、これらの間のシュラウドとを含む鋳造プラントが提供される。鋳造プラントは、また、本明細書で既に述べたとおり、シュラウド内のスラグの存在を検出する装置を含む。
【実施例】
【００３０】
以下、添付図面を見ながら本発明を説明する。
図１は、シュラウド４を通ってタンディシュ６に送られるべき溶融金属を収容するようになされた取鍋２を概略的に示す。溶融金属はタンディシュ６から注入ノズルを経てチル鋳型に流れ、チル鋳型で溶融金属が冷却されて固体に変わるが、注入ノズルとチル鋳型は図示されていない。フォーク状コイルホルダ１０が、シュラウド４の外側に設けられ、シュラウド・マニピュレータ３０に装架されている。フォーク状コイルホルダ１０は発信コイルを収納しており、該発信コイルは電磁界を発生させ、該電磁界がシュラウドを通って伝播して、やはりフォーク状コイルホルダ１０に配設された受信コイルによって受信される。フォーク状コイルホルダ１０とコイルについては、図２に関する議論で更に説明する。
【００３１】
引き続き図１において、信号ケーブル４０がフォーク状コイルホルダ１０とコネクタ４２の間に延在している。信号ケーブル４０は、それぞれ、発信コイルに対して信号を導き、受信コイルから信号を導くための内部ケーブルまたは個別導電線を収納している。また、発信コイルに対して信号を送り、受信コイルから信号を受けるための導電線をそれぞれ収納する送信ケーブル４４および受信ケーブル４６がコネクタ４２に連結されている。受信ケーブル４６は、受信コイルから発生した誘導電圧信号を増幅するために、他端が前置増幅器ユニット４８に接続されている。前置増幅器ケーブル５０は、プロセッサを含む制御ユニット５２に信号を送る。送信ケーブル４４は、制御ユニット５２に直接接続される。このようにして、制御ユニット５２から、送信ケーブル４４、コネクタ４２、および信号ケーブル４０中の対応する導電線を経て、フォーク状コイルホルダ１０内の発信コイルに信号を送ることによって、発信コイルによる電磁界の発生が制御される。
【００３２】
制御ユニット５２は、警報ケーブル５６を介して警報ユニット５４に接続されている。制御ユニット５２は、受信コイルからくる受信された誘導電圧信号を予め決められた電圧範囲と比較する。もしも、受信された電圧が前記電圧範囲に含まれない場合には、制御ユニット５２は、警報音および／または視覚警報を適切に発生できる警報ユニット５４を起動させる。また、図示されていないが、スラグ検出プロセスを連続して見ながらモニターできる制御パネルを設けてもよい。
【００３３】
さらに、制御ユニット５２は、シュラウドを通る溶融金属の流量（すなわち、単位時間当たりの容積）に関する情報を受ける。この情報は、他端が流量測定装置（図示せず）に接続されている流量入力線５８を経て受信され、該流量測定装置は、先に説明したとおり、直接測定装置または事後計算を伴う間接測定装置であってよい。溶融金属の流量が著しく変化したことが確定されると、制御ユニット５２は異なった電圧範囲を設定する。流量が低下すると、より広い電圧範囲を設定することになり、流量が増大すると、より狭い電圧範囲を設定することになる。このように、警報ユニット５４が起動する時点は、受信された流量情報に依存する。
【００３４】
図２には、フォーク状コイルホルダ１０と、シュラウド４を保持するシュラウド・マニピュレータ３０に対するコイルホルダの懸架とが、詳細に示されている。図２は、一部欠截斜視図である。フォーク状コイルホルダ１０は、ステム部分１２、第一分岐部分１４、第二分岐部分１６および横棒部分１８を含む。本実施例において、分岐部分１４，１６は横棒部分１８の両端部に位置し、ステム部分１２は横棒部分１８の中央に結合されている。しかしながら、変形例では、ステム部分を横棒部分の一端に配置してもよく、また、一方の分岐部分を延長させた部分であってもよい。
【００３５】
図２は、第一分岐部分１４の内部が、横棒部分１８から最も離れた端部にある発信コイル２０を含むことを示している。発信コイルの導電線２２は、第一分岐部分１４を通り、横棒部分１８および基部１２を経て制御ユニットに至る（図１も参照）。
また、図２は、第二分岐部分１６の内部が、横棒部分１８から最も離れた端部にある受信コイル２４を含むことを示す。受信コイル２４の導電線２６は、第二分岐部分１６を通り、横棒部分１８および基部１２を経て制御ユニットに至る（図１も参照）。
【００３６】
分岐部分１４，１６の端部は、発信コイル２０、シュラウド４および受信コイル２４が直線上に位置するように位置付けられる。換言すれば、シュラウド４は２つのコイル２０，２４の間に位置する。分岐部分１４，１６またはこれらの一部は、フォーク状コイルホルダの残部に対して異なる角度の間で制御できるようにしてもよい。これによって、電磁界の主伝播方向を作動位置にあるシュラウドに対して直角に設定すべく、コイル２０，２４を正確に位置づけることができる。
【００３７】
信号に対する望ましくない電磁気の影響を回避するために、横棒部分１８およびステム部分１２において２つのコイル２０，２４の導電線を互いに電気的に絶縁することができる。
フォーク状コイルホルダ１０は、主として非磁性材料（例えば、ステンレス鋼、セラミック材料、ガラス繊維、または、電磁界と実質的に干渉しない、同様に適切なその他の材料のいずれか）で首尾よく形成される。
フォーク状コイルホルダ１０は、締付具３２によってシュラウド・マニピュレータ３０に懸架されている。締付具３２は２つの突出部３４を含み、該突出部３４の各々が、その端部でシュラウド・マニピュレータ３０を囲むクランプ３６につながっている。クランプ３６は、ボルトまたはねじ３８によってシュラウド・マニピュレータ３０に締着される。
【００３８】
図２に示すシュラウド・マニピュレータ３０は、標準型であり、シュラウド４を保持する端部に把持手段を有する。把持手段は、シュラウド・マニピュレータ３０の後部の伸張部分６４から上方に傾斜する２つの把持部分６２を含む。傾斜は、とりわけ、シュラウドの位置決めの仕方に依存する。シュラウド上の初期把持点は、マニピュレータのシュラウド位置決め点と相違し、角度を変化させることが望ましい。把持部分６２は、さらに馬蹄形に形成されたホルダ６６に結合される。
【００３９】
図３は、図１に示される制御ユニット５２の作動例を説明するフローチャートである。
ステップＳ１で、制御ユニットは電圧範囲を規定する。ステップＳ２で、制御ユニットは、受信コイルで誘導された電圧を示す信号を受信する。ステップＳ３で、制御ユニットは、受信された信号の値を規定された電圧範囲と比較し、前記値が規定された電圧範囲内にあるか否かを決定する。前記値が規定された電圧範囲内になければ（そのような場合、受信された信号の絶対値は、通常、電圧範囲の最大電圧の絶対値よりも大きい）、その時、制御ユニットはステップＳ４でスラグ検出警報を作動させる。他方、受信された信号の値が規定された電圧範囲に包含されることがステップＳ３において判断されると、制御ユニットは、引き続きステップＳ３等において比較される新たな信号を受信するステップＳ２に戻る。
【００４０】
以上のステップと並行して、制御ユニットは、また、ステップＳ５において流量信号を受信する。流量信号は、シュラウドを流れる溶融金属の単位時間当たりの容積を示す。ステップＳ６で、制御ユニットは、測定された溶融金属の流量を記憶された値と比較し、流量の著しい経時変化があったかどうかを吟味する。著しい変化がなければ、制御ユニットは、ステップＳ５を継続し、引き続き流量信号を吟味する。しかしながら、著しい変化があると、制御ユニットは、記憶された値（例えば表）に従ってステップＳ１における電圧範囲を再設定する。
図３は意図を明らかにするための制御ユニットの一作動例にすぎず、別例も可能であることに留意すべきである。
【００４１】
特許請求の範囲に記載された本発明の範囲から逸脱することなく、数多くの変形および変更が可能であることにも留意すべきである。例えば、単一の発信コイルおよび単一の受信コイルの使用に焦点を当てて説明したが、本発明方法および装置は、複数の発信コイルおよび複数の受信コイルを含むことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の少なくとも１つの実施例によるシュラウド内のスラグを検出するために構成された装置の模式図。
【図２】図１におけるシュラウドの周囲に示される構成部材の詳細な模式図。
【図３】制御ユニットの作動例を説明するフローチャート。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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