(57)【要約】  本発明は、耐火部品の内部構造を検査する方法に関しており、それは以下の工程：ａ）放射用アンテナによって、「パルス」と呼ばれる少なくとも１つの電磁波を検査されるべき該耐火部品内へ送信すること；ｂ）受信用アンテナによって、該耐火部品の反射領域によって反射された後の前記パルスを受信すること；およびｃ）該２つの先行する工程の間のタイムシフトを分析して、そこから該反射領域の該耐火部品内での位置を推定すること、を包含し、前記パルスは０．５ナノ秒以下の持続時間を有している。【選択図】図２【特許請求の範囲】
【請求項１】
耐火部品の内部構造を検査する方法であって、前記方法は以下の工程：
ａ）放射用アンテナによって、「パルス」と呼ばれる少なくとも１つの電磁波を検査されるべき該耐火部品内へ送信すること；
ｂ）受信用アンテナによって、該耐火部品の反射領域によって反射された後の前記パルスを受信すること；および
ｃ）該２つの先行する工程の間のタイムシフトを分析して、それから該反射領域の該耐火部品内での位置を推定すること；
を包含し、
前記パルスは０．５ナノ秒以下の持続時間を有している、
上記方法。
【請求項２】
該持続時間は０．２ナノ秒未満である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
該パルスは、３ギガヘルツを超える中心周波数を有する波列である、請求項１または２の何れか１項に記載の方法。
【請求項４】
工程ａ）において、１秒当り１０００を超えるパルスが送信され、及び／又は２つの連続するパルスは１００ｎｓを超えて分離されている、請求項１〜３の何れか１項に記載の方法。
【請求項５】
該放射用アンテナおよび該受信用アンテナは並んでいる、請求項１〜４の何れか１項に記載の方法。
【請求項６】
該耐火部品は、３００ミリメートル未満の厚さを有している、請求項１〜５の何れか１項に記載の方法。
【請求項７】
該耐火部品は、２００ミリメートル未満の厚さを有している、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
該耐火部品は、焼結された又は溶融された材料で作られている、請求項１〜７の何れか１項に記載の方法。
【請求項９】
該耐火部品は、ＺｒＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、Ｃｒ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、およびＣｅＯ２からなるグループから選択された１以上の、重量で９０％を越える酸化物から成る材料で作られている、請求項１〜８の何れか１項に記載の方法。
【請求項１０】
炉、特にガラス炉または冶金炉を製造するための方法であって、以下の工程：
Ａ）耐火部品を製造すること；
Ｂ）請求項１〜９の何れか１項に記載の検査方法を用いて該耐火部品を検査すること；および
Ｃ）もし該検査に合格すると、該耐火部品を該炉内に、特に溶融金属またはガラスと接触させられやすい領域内に置くこと；
を包含している、
上記方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、耐火部品の内部構造を検査するための非破壊的方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
耐火製品は、様々な一般的に高温の応用を有している。それらは、一般に大きな部品の形状を取り、且つ例えばガラス溶融炉において用いられうる。
【０００３】
耐火部品は、特に溶融鋳造によって製造される。この方法は、アーク炉において非常な高温で原材料を溶かし、その後、鋳型内に注ぐ。鋳型に入れられた部品は、その後冷却凝固される。この冷却工程中に、収縮作用が起こる可能性があり、耐火部品の内部に空洞（欠陥）を生成する可能性がある。
【０００４】
適切な組成物の選択、並びに製造方法及び原材料の品質の制御は、それらが製造されるために置かれうる様々な炉領域に適合させられる高品質の耐火部品を製造することを可能にする。
【０００５】
しかし耐火部品は、特に或る臨界的な高ストレスの領域、例えば溶融ガラス浴の表面と接触するような領域において、損耗を受ける。その部品の内部構造の知識は、これら重要な領域に欠陥を含まないことを保証することを可能にする。従って非破壊的な検査方法が、耐火部品の内部欠陥を評価するために用いられる。
【０００６】
超音波法は、水中に沈められた耐火部品を通り抜ける超音波信号の減衰を測定することから成る。この方法は非常に効果的であるが、ほとんどの場合、水を満たされたタンク内に各耐火部品を位置決めすることによって実装される。
【０００７】
さらに仏国特許FR 2 689 245は、地中貫通レーダ（ＧＰＲ：ground penetratingrader）の使用を開示する。
【０００８】
しかし、レーダのアンテナ直下に位置する盲点が存在し、それは数十ミリメータの大きさであり、その中ではどのような欠陥も検出不可能である。したがってこの方法は、小さな厚さの全ての耐火部品（例えばスラブ）では有効ではない。なぜなら潜在的な欠陥の領域と盲点が重なるからである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
したがって、これらの欠点を持たない非破壊的な検査方法についての、および特に厚さが２００ｍｍ未満の耐火部品に適するところの非破壊的な検査方法についての要求がある。
【００１０】
本発明の１つの目的は、少なくとも部分的にこれらの要求を満たすことである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、耐火部品の内部構造を検査する方法に関しており、上記方法は、以下の工程：
ａ）放射用アンテナによって、「パルス」と呼ばれる少なくとも１つの電磁波を検査されるべき該耐火部品内へ送信すること；
ｂ）受信用アンテナによって、該耐火部品の反射領域によって反射された後の前記パルスを受信すること；および
ｃ）該２つの先行する工程の間のタイムシフトを分析して、それから該反射領域の該耐火部品内での位置を推定すること；
を包含し、
上記パルスは０．５ナノ秒以下の持続時間を有している。
【００１２】
発明者達は、例えこの耐火部品が２００ｍｍ未満の厚さを有していたとしても、その様な持続時間が、試験された耐火部品の内部構造を評価することを有利的に可能にすることを確かめた。
【００１３】
好ましくは、本発明に従う発明は、以下の任意選択的な特徴の１以上を有する：
‐  上記持続時間は、０．３ナノ秒未満、好ましくは０．２ナノ秒未満、または０．１５ナノ秒未満または０．１ナノ秒未満である、
‐  工程ａ）において、１秒当たり１０００を超えるパルスが送信される、
‐  ２つのパルスの放射の間の時間間隔は、１００ｎｓよりも大きい、
‐  該パルスは、その中心周波数が、好ましくは２〜１０ＧＨｚの間の、好ましくは３ギガヘルツを超える、波列である、
‐  該放射用アンテナおよび該受信用アンテナは、相互に少なくとも２０ｃｍに、または実際には相互に１０センチメートル未満に、または相互に５センチメートル未満にさえ置かれている、
‐  該耐火部品は、３００ミリメートル未満の、２００ミリメートル未満の、または１００ミリメートル未満さえの厚さを有している、
‐  該耐火部品は、焼結された又は溶融された材料で作られている、
‐  該耐火部品は、ＺｒＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、Ｃｒ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、およびＣｅＯ２からなるグループから選択された１以上の、重量で９０％を越える酸化物から成る材料で作られている。
【００１４】
本方法は、好ましくは、上記耐火部品表面から２００ｍｍ未満の深さまで延在する耐火部品の領域の内部構造を検査するのに用いられる。
【００１５】
本発明はまた、炉、特にガラス炉または冶金炉を製造するための方法に関しており、上記方法は以下の工程：
Ａ）耐火部品を製造すること；
Ｂ）本発明の検査方法を用いて該耐火部品を検査すること；および
Ｃ）もし該検査に合格すると、該耐火部品を該炉内に、特に溶融金属またはガラスと接触させられやすい領域内に置くこと；
を包含している。
【００１６】
＜定義＞
‐  耐火部品の厚さは、ここではその最小寸法として定義される。
‐  「１つの〜を備える」または「１つの〜を含む」によって、意味されるものは、別に指示がない限り「少なくとも１つの〜を含む」である。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】従来技術に従う方法によるブロックでの観測結果を示す図である。
【図２】本発明および従来技術に従う方法によるスラブでの観測の結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明に従う方法は、パルスレーダの公知の原理を実装する。
【００１９】
「パルスレーダ」と呼ばれるものは、連続波レーダと区別されなければならない。特にこれらのタイプのレーダの動作原理は、いちじるしく異なる。特にパルスレーダは、パルスを放射しそしてその帰りを待つ。これと対照的に、連続波レーダは、第１アンテナから波を連続的に放射し、反射された波を第２アンテナを用いて連続的に受信する。
【００２０】
好ましくは、本発明に従う方法は、ＧＰＲ技術、特に仏国特許FR 2 689 245に記載された技術を実装し、耐火部品内へ送信された電磁波の性質を変えるように適合されたのみである。仏国特許FR 2 689 245が、１ナノ秒の幅を有するパルスのみを記載しているのに対して、特に本発明に従うとパルスは０．５ナノ秒以下の持続時間を有することが必須である。
【００２１】
パルスは、任意の形状、好ましくは正弦波の、三角波の、正方形の、長方形の、または鋸歯状の形状、の信号から作られうる。好ましくはパルスは、３ギガヘルツを超える中心周波数を有する周期的な波列であり、それにより分解能（即ち、２点を別々に識別しうるためにそれら２点間に要求される最小間隔）を改善する。パルスはまた、非周期的な波、例えばディラック（Dirac）パルスであってもよい。
【００２２】
パルスは、好ましくは規則的な間隔で放射される。好ましくは、１秒当り１０００パルスを超えて放射される。パルスの放射周波数は、パルスを構成する波の周波数、例えば３ＧＨｚと混同されてはならない。
【００２３】
さらに、パルスの持続時間（または「幅」）は、パルスを構成する波の周期と混同されてはならない。特に発明者達は、波の所与の周期において、小さなパルス幅が、耐火部品の表面領域の解析を改良することを可能にすること、特に上記耐火部品の表面から２００ｍｍ未満の深さまで延在する耐火部品の領域の解析を改良することを見出した。
【００２４】
特にパルスは、検査されるべき耐火部品の様々な位置から連続的に放射される。好ましくは放射アンテナは、耐火部品の外側表面全体にわたって、例えば耐火部品の側壁の一つ全体似わたって移動されうる。このようにして耐火部品の内部構造の画像を得ることが可能である。
【００２５】
電磁波の伝播媒質の特性が変化するとき、特にこの媒質の誘電率の変化の場合に、これらの波のいくつかは反射される。特に耐火部品の内部の空洞は、入射パルスを反射しうる。反射されたパルスは、受信用アンテナによって記録されうる。
【００２６】
放射用および受信用アンテナは、同一であっても異なってもよい。
【００２７】
１の好ましい実施態様において、放射用アンテナおよび受信用アンテナは、「並んで」置かれる。「並んで」によって意味されるものは、放射用アンテナおよび受信用アンテナが相互に接触させられるか、または５センチメートル未満の間隔によって相互に分離されていることである。それにより測定用装置のコンパクト性が改良される。
【００２８】
放射用および受信用アンテナは、有利的には同じ場所に置かれうる。即ち、受信用アンテナへ到達するために、反射されたパルスは、入射パルスが放射用アンテナによって放射された直後に入射パルスによって通過された領域を通過する。放射用および受信用アンテナはまた、異なる場所に置かれてもよい。
【００２９】
好ましくは放射用および受信用アンテナは、検査されるべき耐火部品の外側表面と接触して置かれる。好ましくは放射用アンテナは、耐火部品の上記外側表面へ垂直に放射し、より好ましくは、耐火部品が対称面を有するときには、上記対称面に垂直に放射する。
【００３０】
工程ｃ）において、タイムシフトは、入射パルスを反射した耐火部品の領域の位置を知ることを可能にし、耐火部品内でのパルスの速度は容易に決定できる。もしこの位置が耐火部品の外側表面に対応するならば、欠陥は検出されていない。そうでなければ、耐火部品は、欠陥と考えられうる構造的不均一性を含んでいる。
【００３１】
工程ｃ）において実行される分析は、検査された耐火部品の内部構造を評価することを可能にする。好ましくは工程ｃ）は、表示、特に内部構造のイメージが取得することを可能にする。
【００３２】
耐火部品の深い領域について、工程ｃ）の分析によって得られた情報の精度は、従来のパルスレーダで得られたものと類似である。対照的に、表面領域について工程ｃ）において与えられる情報は、従来のパルスレーダで得られた情報と違って信頼性が高い。
【００３３】
もし隠れた欠陥が確認されると、該耐火部品は、例えばスクラップまたはリサイクルされるために排徐されうる。そうでなければ、耐火部品は使用されることができ、例えばガラス炉内に、特に重要な領域に置かれることが可能である。
【実施例】
【００３４】
以下の例は、説明の目的のために与えられもので、本発明を限定するものではない。
【００３５】
寸法２５０ｍｍｘ５００ｍｍｘ１２００ｍｍのブロックおよび寸法５０ｍｍｘ５００ｍｍｘ６００ｍｍのスラブ（厚板）(これらは原材料がアーク炉において溶かされ、それから鋳型に注がれ、そして固化される方法によって得られる)は、１ｎｓ（「方法Ａ」）および本発明に従う０．１ｎｓ（「方法Ｂ」）の持続時間の２つのパルスを用いるＧＰＲ技術を実装した方法によって分析される。方法Ａは、従来技術の代表であった。
【００３６】
２つの方法のそれぞれにおいて、電磁波は、パルスレーダによって放射された。方法Ａについては、会社ＧＳＳＩからのStructureScan Mini（商標）レーダによって、および方法Ｂについては、会社Utsi ElectronicsからのGroudvue 5Cレーダによって放射された。信号の波は、不完全な正方形波であった。各々のパルスは、その周波数が中心周波数（例えば、方法Ｂについては、２〜１０ＧＨｚの間に含まれた）の周りにプラスマイナス６０〜７０％で変化しうる多数の正弦波から構成されたパルス列であった。パルスの持続時間および中心周波数は、表１および２に与えられている。
【００３７】
ブロックおよびスラブは、それらの主面（それぞれ、５００ｍｍｘ１２００ｍｍの寸法の面、および５００ｍｍｘ６００ｍｍの寸法の面）を下にして置かれ、そしてレーダは、反対面に沿って移動された。ブロックおよびスラブの各々は、その後それらの主面の対称の横方向平面において切断されて、欠陥の目視観測を可能にし、且つこの観測が２つの方法で得られた画像と比較されることを可能にする。
【００３８】
図１および図２は、観測の結果を表示している。
【００３９】
１．６ＧＨｚで且つ１ナノ秒のパルス持続時間を有するレーダの使用は、ブロックの画像の縁に盲点ＺＡを残したままであり、そしてスラブに関しては有効でないことが、判りうる。特に、欠陥の領域（目視における多くの孔に対応する黒点）は、スラブの画像においては全く現れない。
【００４０】
対照的に方法Ｂでは、欠陥領域に対応する白い領域が出現することが見られる。さらに、この方法によって取得された画像の解像度は非常に良いことが注目されうる。
【００４１】
今や明白であるべきように、発明は、実装するのが簡単であり、且つ特に、検査されるべき耐火部品を浸すことを必要とせず、且つ耐火部品の全ての厚さにわたって効果的である方法を提供する。この方法は、スラブのような薄い厚さの耐火部品の検査に特に適する。
【００４２】
勿論本発明は、記載された実施態様（これらは非限定的であり説明のために与えられる）に限定されない。
【国際調査報告】
2017529532.tif 000002
2017529532.tif 000003
2017529532.tif 000004
2017529532.tif 000005
2017529532.tif 000006
2017529532.tif 000007
2017529532.tif 000008
2017529532.tif 000009