JPH08285464A - 溶融金属容器耐火壁中の地金検知方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 耐火壁内に侵入した地金の有無、面積の他に
侵入深さ、厚さ、角度を測定できるようにする。 【構成】 溶融金属容器３０の耐火壁１２に沿ってセン
サヘッド１８を走査しながら、該センサヘッドが有する
コイルに励磁電流を印加した時に検出される誘導起電力
に基づいて耐火壁内部に侵入している地金を検知する
際、センサヘッド１８が、励磁電流の周波数を個別に設
定できる２つの渦流センサと、該センサヘッドから耐火
壁面迄の距離を測定するレーザ距離センサとを有し、該
距離センサによる測定距離に基づいて、耐火壁面から所
定距離保持しながらセンサヘッドを走査し、第１渦流セ
ンサでは周波数２０〜１００ＫＨｚの励磁電流を印加し
て地金Ｍの幅を特定し、該幅基づいて深さを特定し、且
つ第２渦流センサでは周波数１〜１０ＫＨｚの励磁電流
を印加して厚さを特定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、溶融金属容器耐火壁中
の地金検知方法及び装置、特に導電性材料からなる連続
的な平面状又は曲面状の外殻の内側に非導電性耐火物を
内張り（ライニング）して形成した溶融金属容器の耐火
壁に侵入した地金の検出に適用して好適な溶融金属容器
耐火壁中の地金検知方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】鉄等の導電性材料からなる外殻に耐火物
を内張りしてなる窯炉容器（溶融金属容器）で溶融金属
を調製する作業を繰返している過程で、耐火壁内に侵入
した地金はしばしば窯炉容器の外殻まで成長し、湯漏れ
事故を誘発したり、あるいは地金と耐火物との熱膨張差
が原因で耐火物の脱落を起したりする。そのため、窯炉
容器の耐火壁内に地金（溶融金属）が侵入した場合に
は、その地金を早期に検出して除去し、その窯炉容器を
適切に補修整備することが、作業の安全性を確保する上
で極めて重要である。

【０００３】従来、耐火物中に侵入した地金の検出方法
としては、特公平３−１５１１１号公報に、回転可能な
一対のコイルを備え、一方のコイルに交流電圧を印加し
たときの他方のコイルの誘起電圧から侵入地金を検出す
るセンサヘッドを、外殻から一定の距離を保つと共に回
転させながら、耐火壁面に沿って移動させて地金を検出
する技術が開示されている。

【０００４】又、特開昭６３−５３４８５号公報に、上
記公報に開示されている技術に加えて、ヘッドから壁面
までの距離を同時検出できるようにし、その距離と外殻
までの距離から耐火物の厚さをも検出できるようにした
技術が開示されている。

【０００５】上記両公報に開示されている技術では、い
ずれも２個の電気コイルを間隔をおいて備えたセンサヘ
ッドと、該センサヘッドの一方のコイルに高周波電流を
通電する高周波付勢手段と、高周波電流の通電時にセン
サヘッドの他方のコイルの誘起電圧を地金情報信号に変
換する変換手段とを備えた基本構成の装置を用い、図２
０に示すように、外殻１０にライニングされた耐火壁１
２中に侵入した地金Ｍを２つのコイル１４を有するセン
サヘッドを耐火壁面に沿って移動させると共に、一方の
コイルを高周波発信用に、他方のコイルを受信用に用
い、受信用コイルに生じる誘導起電力（センサ出力）か
ら侵入地金を検知している。

【０００６】ところで、耐火壁１２に侵入した地金を検
知する際、図２１に概念的に示すように、地金の幅寸法
（面積）Ｗ、耐火壁の内側表面からの深さＤ、地金の厚
さｔ、地金の傾きθ等を情報として得ることができるこ
とが望ましい。

【０００７】これらの情報を知ることにより、耐火壁１
２中の侵入地金が更に成長し、外殻１０迄達して湯漏れ
となる可能性があるか、その危険は小さいか等の判断が
得られるからである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記公
報に開示されているいずれの侵入地金検出技術によって
も、得られる情報は侵入地金の有無と、その面積（幅）
等の少数に限られていた。

【０００９】本発明は、前記従来の問題点を解決するべ
くなされたもので、侵入地金の有無、その面積の他に、
侵入深さや厚さ等をも測定することができる溶融金属容
器耐火壁中の地金検知方法及び装置を提供することを課
題とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、溶融
金属容器の耐火壁に沿ってセンサヘッドを走査しなが
ら、該センサヘッドが有するコイルに励磁電流を印加
し、その際に検出される導電体に起因する誘導起電力に
基づいて耐火壁内部に侵入している地金を検知する溶融
金属容器耐火壁中の地金検知方法において、検出された
誘導起電力が、所定の閾値を超えている走査範囲から地
金の幅を求め、予め求めてある該幅により特定される誘
導起電力と、センサヘッド・地金間距離との関係に、実
測される誘導起電力を適用して地金の侵入深さを求める
ことにより、前記課題を解決したものである。

【００１１】請求項２の発明は、溶融金属容器の耐火壁
に沿ってセンサヘッドを走査しながら、該センサヘッド
が有するコイルに励磁電流を印加し、その際に検出され
る導電体に起因する誘導起電力に基づいて耐火壁内部に
侵入している地金を検知する溶融金属容器耐火壁中の地
金検知方法において、検出された誘導起電力が、所定の
閾値を超えている走査範囲から地金の幅を求め、予め求
めてある該幅により特定される励磁電流及び誘導起電力
の間の位相差と、地金の厚さとの関係に、実測される位
相差を適用して地金の厚さを求めることにより、同様に
前記課題を解決したものである。

【００１２】請求項３の発明は、溶融金属容器の耐火壁
に沿ってセンサヘッドを走査しながら、該センサヘッド
が有するコイルに励磁電流を印加し、その際に検出され
る導電体に起因する誘導起電力に基づいて耐火壁内部に
侵入している地金を検知する溶融金属容器耐火壁中の地
金検知方法において、検出された誘導起電力が、所定の
閾値を超えている走査範囲から地金の幅を求め、予め求
めてある該幅により特定される誘導起電力と、センサヘ
ッド・地金間距離との関係に、実測される誘導起電力を
適用して地金の侵入深さを求めると共に、予め求めてあ
る同幅により特定される励磁電流及び誘導起電力の間の
位相差と、地金の厚さとの関係に、実測される位相差を
適用して地金の厚さを求めることにより、同様に前記課
題を解決したものである。

【００１３】請求項４に発明は、請求項３の発明におい
て、地金の侵入深さを求める際には、コイルに周波数２
０〜１００ＫＨｚの励磁電流を印加し、地金の厚さを求
める際には、コイルに周波数１〜１０ＫＨｚの励磁電流
を印加するようにしたものである。

【００１４】請求項５の発明は、前記溶融金属容器耐火
壁中の地金検知方法において、検出された誘導起電力
が、所定の閾値を超えている走査範囲から地金の幅を求
める際、誘導起電力が所定の閾値を超えている走査範囲
においてその最大値を求めると共に、該最大値に対して
所定割合の判定値を設定し、誘導起電力のピーク値が該
判定値を有している点の集合として閉じた曲線を描き、
その曲線形状から地金の幅を求めるようにしたものであ
る。

【００１５】請求項６の発明は、溶融金属容器の耐火壁
に沿ってセンサヘッドを走査しながら、該センサヘッド
が有するコイルに励磁電流を印加し、その際に検出され
る導電体に起因する誘導起電力に基づいて耐火壁内部に
侵入している地金を検知する溶融金属容器耐火壁中の地
金検知方法において、予め求めてある誘導起電力の波形
と、地金の侵入角度との関係に、実測される誘導起電力
の波形を適用して地金の侵入角度を求めることにより、
同様に前記課題を解決したものである。

【００１６】請求項７の発明は、請求項６の発明におい
て、誘導起電力の波形を極座標表示するようにしたもの
である。

【００１７】請求項８の発明は、溶融金属容器の耐火壁
に沿ってセンサヘッドを走査しながら、該センサヘッド
が有するコイルに励磁電流を印加し、その際に検出され
る導電体に起因する誘導起電力に基づいて耐火壁内部に
侵入している地金を検知する溶融金属容器耐火壁中の地
金検知装置において、センサヘッドが、励磁電流の周波
数をそれぞれ個別に設定できる２つの渦流センサと、該
センサヘッドから耐火壁面迄の距離を測定するレーザ距
離センサとを有していると共に、上記レーザ距離センサ
による測定距離に基づいて、センサヘッドを耐火壁面か
ら所定距離保持しながら走査する走査制御手段と、一方
の渦流センサでは周波数２０〜１００ＫＨｚの励磁電流
を、他方の渦流センサでは周波数１〜１０ＫＨｚの励磁
電流を、それぞれ印加しながら誘導起電力を検出し、得
られる２つの検出信号を地金検知のために信号処理する
測定制御手段と、を備たことにより、同様に前記課題を
解決したものである。

【００１８】

【作用】まず、本発明の根拠となった実験結果について
詳述する。

【００１９】本発明は、いわゆる渦流探傷試験の原理を
採用して耐火壁内部に侵入した地金を検知する方法であ
り、後述する実施例に詳細に説明するような地金測定装
置を使用して地金を検知する方法である。

【００２０】図１は、本発明の測定原理を概念的に示し
たもので、測定制御装置１６が備えている、フェライト
コアに銅線が巻かれたプローブが内蔵されたセンサヘッ
ド１８を、外殻１０の内側に張られた耐火壁１２の内面
に沿って移動させながら、図２に示すように、センサヘ
ッド１８の有するプローブコイル２０に、Ａで示す高周
波の励磁電流を印加すると、耐火壁１２の内部に地金Ｍ
が存在する場合には該地金Ｍに励磁電流によりＢで示す
２次電流が誘起され、該２次電流はプローブコイル２０
に起電力を与え、Ｃで示す３次電流（誘導起電力）が発
生する。そこで、励磁電流と地金Ｍにおける２次電流に
誘起される誘導起電力とを２点記録計（２ｃｈレコー
ダ）２２により記録する。

【００２１】図２の上段に示したＡとＣは、この２点記
録計２２により記録された結果に相当する。以上の測定
原理を種々のテストピース（地金のサンプル：ＳＵＳ３
０４）について適用した結果について説明する。

【００２２】測定には、図３（Ａ）の縦断面図と同図
（Ｂ）の横断面図に示したプローブを備えたセンサヘッ
ドを使用した。即ち、上記プローブは、矩形の磁心２４
と、その周囲を間隔をおいて取囲み、且つ磁心２４の後
端に磁気的に接続されたヨーク２６と、磁心２４の先端
近傍に巻き付けられたプローブコイル２０（図３（Ｂ）
には省略）とから構成され、測定時には磁心２４の先端
方向を耐火壁１２に向けて使用される。

【００２３】そして、上記プローブコイル２０は、図４
の回路図に示すように、同一のインピーダンスに設定さ
れたダミーコイル２８と左右等価のブリッジ回路を構成
し、図示しない電源回路から電圧Ｖinの高周波の励磁電
流が端子ｃ、ｄに印加されると、プローブコイル２０と
ダミーコイル２８のインピーダンスの差として端子ａ、
ｂから電圧Ｖout の誘導起電力が出力されるようになっ
ている。

【００２４】そして、測定時には、図５に示すように、
金属が無いことが判っている、例えば検査対象の耐火壁
１２と同種の耐火物１２Ａに近接させておき、プローブ
コイル２０を対象の耐火壁１２の面に沿って移動させた
際に出力される電圧Ｖout を、地金Ｍによりプローブコ
イル２０に生じた誘導起電力として検出する。

【００２５】従って、図６に示すように、測定制御装置
１６に、上記プローブコイル２０が内蔵されたセンサヘ
ッド１８と、ダミーコイル２８が内蔵されたダミー用セ
ンサヘッド２９とが接続された検知装置を用いることに
より、前記図２に示したと同様にプローブコイル２０に
印加される励磁電流と、該プローブコイル２０に誘起さ
れる３次電流（誘導起電力）とを２点記録計２２に記録
することができる。

【００２６】図７（Ａ）は、同図（Ｂ）に示すように内
部に地金Ｍが存在する耐火壁１２の表面に沿って上記セ
ンサヘッド１８を位置１〜４の方向に走査したときに生
じる誘導起電力の信号波形を極座標表示した一例を概念
的に示したものである。この図７（Ａ）では、プローブ
コイル２０とダミーコイル２８との信号の差、即ち地金
Ｍによる前記図２に示した３次誘起電流である誘導起電
力の大きさは、極座標の動径の長さで、励磁電流との位
相差は反時計回りの角度として示される。

【００２７】（１）地金の面積の特定方法。 図７（Ａ）に極座標で示した信号を、Ｘ、Ｙ座標で示し
たのが図８である。この図８は、周波数が３２ＫＨｚの
励磁電流を使用し、耐火壁の表面から１００ｍｍの深さ
に水平に位置する幅５０ｍｍ、厚さ１．８ｍｍの地金Ｍ
に対してセンサヘッド１８を地金Ｍに平行な矢印方向に
移動させたときに実測された図７に極座標表示した誘導
起電力のｙ方向成分とｘ方向成分とを示している。ｙ方
向のデータは誘電起電力の成分を表わし、ｘ方向のデー
タは位相の成分を表わしている。なお、図８に示したｘ
方向、ｙ方向の数値はそれぞれ相対値である。

【００２８】上記図８より、誘導起電力に対して適切な
閾値（Ｔｈ）を設定し、該閾値を超える起電力が得られ
る移動距離（走査範囲）から地金Ｍの幅Ｗを決定するこ
とができる。従って、センサヘッド１８を互いに直交す
る２方向に走査し、それぞれ幅を決定することにより、
地金Ｍの面積を求めることが可能となるなお、幅を決定
するために設定する閾値は、種々のサンプルについて実
測して得られた実験データに基づいて予め決定してお
く。

【００２９】（２）地金の侵入深さの特定方法。 誘導起電力の最大値とセンサヘッド１８から地金Ｍ迄の
距離との関係を、幅が異なる地金についてそれぞれ測定
したところ、表１の結果が得られた。但し、地金のサン
プルは、同一厚さのＳＵＳ３０４、使用した励磁電流の
周波数は３２ＫＨｚであり、検出された誘導起電力は計
器表示のため［０．５Ｖ］を基準単位として表記してあ
る。

【００３０】

【表１】

【００３１】図９は、上記表１の結果を距離を横幅に、
起電力を縦軸にしてグラフ化したものであり、グラフ
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄはそれぞれ幅５０ｍｍ、１００ｍｍ、１
５０ｍｍ、２００ｍｍの地金を測定した結果に対応す
る。この図９より、センサヘッド１８から地金Ｍ迄の距
離、即ち耐火壁１２における地金Ｍの侵入深さと、測定
される誘導起電力の対数表記との間には、略直線に近い
関係があり、しかもそれが地金Ｍの幅によって決まるこ
とが判る。

【００３２】従って、請求項１の発明のにおいては、前
記（１）で詳述した如く、検出された誘導起電力が、予
め実験的に求めておいた所定の閾値Ｔｈを超えているセ
ンサヘッドの走査範囲（移動距離）から地金Ｍの幅を求
めると共に、予め求めてある図９に示すような地金の幅
により特定される誘導起電力とセンサヘッド・地金間距
離との関係に、実測される誘導起電力を適用することに
より地金の侵入深さを求めるようにしている。

【００３３】（３）地金の厚さの特定方法。 励磁電流と測定される誘導起電力が最大値のときの位相
差と、地金の厚さの関係を、幅が異なる地金について測
定したところ、表２、表３の結果が得られた。測定対象
はいずれもＳＵＳ３０４であり、表２は周波数３２ＫＨ
ｚで、表３は周波数７．４ＫＨｚで、それぞれ幅が５０
ｍｍ、１００ｍｍ、１５０ｍｍ、２００ｍｍの地金につ
いて測定した結果である。但し、センサヘッド・地金間
距離は表２の場合が５０ｍｍで、表３の場合が１００ｍ
ｍである。

【００３４】

【表２】

【００３５】

【表３】

【００３６】図１０は、上記表２の結果を、図１１は、
上記表３の結果をそれぞれグラフにしたものである。上
記図１０、１１から明らかなように、使用する励磁電流
の周波数に関係なく、位相差と地金の厚さとの間には相
関関係があり、その関係が地金の幅が決まれば特定され
ることが判る。この関係は、センサヘッド１８と地金Ｍ
との距離に関係なく成り立つことが実験的に確かめられ
ている。

【００３７】従って、請求項２の発明においては、前記
（１）に詳述した如く、検出された誘導起電力が、予め
実験的に求めておいた所定の閾値Ｔｈを超えているセン
サヘッド１８の走査範囲から地金Ｍの幅を求めると共
に、該幅により特定されるコイルに印加する励磁電流及
び受信（検出）される誘導起電力の間の位相差と地金の
厚さとの関係に、実測される位相差を適用さすることに
より、地金の厚さを求めるようにしている。

【００３８】又、請求項３の発明においては、以上の原
理を適用して前記（１）により地金の幅を特定すると共
に、その幅に基づいて前記（２）による地金の侵入深さ
と、前記（３）による地金の厚さとを同時に測定するよ
うにしている。

【００３９】図１２は、センサヘッドから１００ｍｍの
位置にある地金を周波数が３２ＫＨｚと７．４ＫＨｚの
励磁電流を、それぞれ５０Ｗと１５０Ｗで印加したとき
の位相差と厚さとの関係を示した実験結果である。この
図１２から明らかなように、周波数が７．４ＫＨｚの方
が３２ＫＨｚの場合より、厚さの違いに対して位相差が
大きく変化しており、それも薄い程位相差が大きいこと
が判る。

【００４０】従って、請求項４の発明においては、上記
請求項３の発明において、地金の侵入深さを求める際に
は、コイルに周波数２０〜１００ＫＨｚの励磁電流を印
加し、地金の厚さを求める際には、コイルに周波数１〜
１０ＫＨｚの励磁電流を印加することにより、地金の侵
入深さ及び厚さを一段と正確に測定できるようにしてい
る。

【００４１】上記周波数範囲は、本発明者等が詳細な検
討を通して決定したもので、深さの測定では、周波数２
０ＫＨｚ未満の場合は面積を特定するために必要な十分
な大きさの誘導起電力が得られず、１００ＫＨｚを超え
る場合はプローブコイルのインタクダンス増大等のため
に、用いる電源回路が大きくなりすぎて、コストがかか
りすぎ、又、厚さ測定では、周波数１ＫＨｚ未満の場合
は、位相情報を得ることができず、１０ＫＨｚを超える
場合は、厚さの差による位相差の変化量が十分でなくな
る。

【００４２】図１３は、同一のサンプルについて、周波
数が３２ＫＨｚと７．４ＫＨｚの励磁電流を印加した場
合に得られる誘導起電力を極座標で表示した測定結果
を、前記図７の場合と同様に概念的に示したものであ
る。この図１３より、３２ＫＨｚの場合は、位相差は小
さいが、起電力が大きく、７．２ＫＨｚの場合は、起電
力は小さい代わりに位相差が非常に大きく現われている
ことが判る。

【００４３】従って、以上詳述した（１）〜（３）の各
測定方法に適用する周波数としては、地金の有無や、幅
（面積）の寸法測定、侵入深さの測定には３２ＫＨｚの
ような大きな周波数の方が有効で、厚さ測定には、上記
図１２からも明らかなように、７．４ＫＨｚの様な小さ
な周波数の方が有効であることが判る。

【００４４】実際に工業的に地金を検知することは比較
的困難であり、それ故に最適な検知システムを構築する
ことが重要であるが、以上の知見から、例えば、３２Ｋ
Ｈｚ程度の周波数を使用するセンサと、７ＫＨｚ程度の
周波数を使用するセンサとを同時に使用し、前者で地金
の有無、寸法及び深さの検知を、後者で地金の厚さの検
知をそれぞれ独立させて且つ同時に検出することができ
る地金検知システムが有効であることが判る。

【００４５】（４）地金の侵入角度の特定方法。 図１４〜図１６は、前記図２０に示した耐火壁内におけ
る地金Ｍの侵入角度、即ち前記図７に示したセンサヘッ
ド１８の移動方向となす角度θと、極座標で表示した実
測誘導起電力との関係を、（長さ５０ｍｍ、幅５０ｍ
ｍ、厚さ１．８ｍｍ）、（長さ１００ｍｍ、幅１００ｍ
ｍ、厚さ３．７ｍｍ）及び（長さ１５０ｍｍ、幅２００
ｍｍ、厚さ３．７ｍｍ）のＳＵＳ３０４について示した
もので、各図において（Ａ）はθ＝０°、（Ｂ）はθ＝
３０°、（Ｃ）はθ＝６０°、（Ｄ）はθ＝９０°のサ
ンプルを測定した結果に当る。

【００４６】従って、請求項６の発明においては、予め
求めてある誘導起電力の波形と、地金の侵入角度との関
係に、実測された誘導起電力の波形を適用することによ
り、地金の侵入角度を求めるようにしている。具体的に
は、例えば種々のテストピースについて、上記図１４〜
図１６のような実測した標準データを採取しておき、実
際の地金測定時にはその標準データと測定データとを照
合することにより、その角度θを推定することができ
る。

【００４７】又、他の方法としては、図１５（Ｃ）を代
表例として説明すると、前記図７で説明したと同様にセ
ンサヘッド１８を位置１から位置４の方向に移動させる
間に、誘導起電力にＰ１の他にＰ２の極大点が、各ケー
スともθ≒３０°より出現し、θ＝９０°で最大となる
ため、長さ、幅及び厚さが特定された地金については、
予め求めておいた極大点Ｐ１点、Ｐ２の動径の比とθと
の関係を用いて角度を特定するようにしてもよい。その
際、θ＝０°〜３０°については直線から細い長円形状
に変化していくことから、その長円の幅をパラメータと
してその間の角度を求めるようにしてもよい。

【００４８】

【実施例】以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳
細に説明する。

【００４９】図１７は、本発明に係る実施例の地金検知
装置の概略構成を示す要部断面図である。

【００５０】本実施例の地金検知装置は、取鍋（溶融金
属容器）３０の外殻である取鍋鉄皮３２の内側にライニ
ングされた耐火壁１２の内部に侵入した地金Ｍを検出す
るためのセンサヘッド１８を備えている。

【００５１】このセンサヘッド１８は、走査アーム３４
の先端に取付けられ、該走査アーム３４の後端はシャフ
ト３６に連結されていると共に、該走査アーム３４はシ
ャフト３６の軸方向と成す角度を調整可能になってい
る。

【００５２】又、上記シャフト３６は、上方に設けられ
た上下距離制御盤３８により制御される上下駆動モータ
４０により上下方向に移動され、又、センサ距離制御盤
４２により制御される水平駆動モータ４４によって駆動
される車輪４６により、レール４８上を水平方向にも移
動されるようになっている。

【００５３】又、上記レール４８は、旋回テーブル５０
上に敷設されており、該旋回テーブル５０は、旋回駆動
制御盤５２により制御される旋回テーブル駆動モータ５
４によって車輪５６を駆動することにより、デッキ５８
の上部周縁部に敷設されている円形のレール６０上を旋
回されるようになっている。

【００５４】又、上記デッキ５８は、その下部周縁部の
４個所で、取鍋３０の外側に垂直に伸びる梁６２で支持
され、該梁６２の下端には車輪６４が取付けられ、該車
輪６４により装置全体を床の上に敷設されたレール６６
上を移動させ、他の場所へ運ぶことが可能になってい
る。

【００５５】又、前記センサヘッド１８は、図１８にそ
の正面から見た状態を拡大して示すように、第１、第２
の２つの渦流センサ１８Ａ、１８Ｂと、レーザ距離セン
サ１８Ｃとを備えている。このレーザ距離センサ１８Ｃ
による計測は、旋回テーブル５０の上部に取付けられて
いる計測装置収納盤６８により制御され、入力される信
号は信号解析装置盤７０により解析され、その結果は前
記上下距離制御盤３８、センサ距離制御盤４２及び旋回
駆動制御盤５２に入力され、耐火壁１２の内面に沿って
上方から下方に向って周方向に走査するセンサヘッド１
８と耐火壁１２の内面との間の距離を常に一定に維持す
るようになっている。

【００５６】又、上記第１渦流センサ１８Ａ、第２渦流
センサ１８Ｂは、それぞれ励磁電流の周波数が３２ＫＨ
ｚ、７．４ＫＨｚに設定され、検出信号は、図１８に示
す測定制御装置１６に入力されるようになっている。

【００５７】又、上記測定制御装置１６では、第１、第
２渦流センサ１８Ａ、１８Ｂの検出信号と共に、それぞ
れ対応する前述したダミー用センサヘッド２９に内蔵さ
れているダミーコイル２８からの信号が入力され、前記
図４に示したブリッジ回路が組み込まれている検出回路
７２により検出された両信号の差が、直流成分のノイズ
を除去するための検波器７４を介して信号演算処理装置
７６に入力され、ここで演算処理が行われるようになっ
ており、その演算処理結果が表示装置（ディスプレイ）
に表示したり、前述した２点記録計２２により、励磁電
流と誘導起電力を記録したりできるようになっている。

【００５８】従って、本実施例の地金検知装置において
は、センサヘッド１８を上下動させると同時に、任意の
半径で旋回させることができるので、図示されているよ
うに耐火壁１２が傾斜している場合でも、該センサヘッ
ド１８に内蔵されているレーザ距離センサ１８Ｃにより
測定される耐火壁１２の内面からの距離が一定に保持さ
れるように、該内面に沿ってセンサヘッド１８を走査す
ることができるため、取鍋３０にライニングされている
耐火壁１２の全体について、前述した（１）〜（４）の
測定を確実に行い、その結果を表示・記録することがで
きる。

【００５９】従って、本実施例によれば、溶鋼の取鍋３
０の耐火壁１２内に侵入した地金Ｍを効果的に検知でき
るようになるため、従来は溶鋼を注入した回数を計数
し、所定回数になったことを以って修理をしたり、寿命
としたりしていた取鍋３０の修理・寿命管理を、定量化
できるようになる。

【００６０】なお、以上詳述した実施例においては、地
金の幅（面積）を、図８を用いて説明した前記「（１）
地金の面積の特定方法」を適用して求める場合について
説明したが、これに限られるものでなく、請求項５の発
明のようにして求めてもよい。これを図１９を用いて説
明する。

【００６１】図１９（Ａ）は、取鍋３０を便宜上円筒と
みなし、その耐火壁内面をＺ軸を中心とする半径ａの円
筒座標系で表わすことを示し、同図（Ｂ）は、走査アー
ム３４を旋回させて該耐火壁に沿ってセンサヘッド１８
を走査した時に検出された誘導起電力のピーク値につい
て、請求項５に記載されている関係を、上記円筒座標を
２次元表記して示している。

【００６２】即ち、検出された誘導起電力のピーク値
が、閾値Ｔｈ′を超えている走査範囲（上記図１９
（Ｂ）に示す破線ＴＬの内側）においてその最大値Ｍｘ
を求める。ここでいう閾値Ｔｈ′は、前記図８の場合の
Ｔｈとは異なり、例えば検知装置の電気的ノイズを排除
し、検出エラーを防止するために設定される。

【００６３】上記最大値Ｍｘが求まったら、該最大値Ｍ
ｘに対して所定割合の判定値Ｒを設定する。この判定値
Ｒは、例えば最大値の半値に設定できるが、適切な値は
実験的に予め求めておく。

【００６４】検出された誘導起電力のピーク値が上記判
定値Ｒを有している点の集合として、実線で示した閉じ
た曲線ＲＬを描き、その曲線形状から地金Ｍの幅（縦横
の幅、面積）を求める。

【００６５】以上、本発明について具体的に説明した
が、本発明は、前記実施例に示したものに限られるもの
でなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であ
る。

【００６６】例えば、励磁電流の周波数は、実施例では
高い方と低い方のそれぞれの周波数を３２ＫＨｚ、７．
４ＫＨｚとしたが、これに限定するものではない。

【００６７】又、プローブの形状も、前記図３に示した
ものに限定されず、任意の形状にすることができ、又、
センサヘッドとしては発信用と受信用の２つのコイルを
備えたものを用いてもよい。

【００６８】

【発明の効果】以上説明したとおり、請求項１の発明に
よれば、地金の幅（面積）と共に、耐火壁への侵入深さ
を正確に測定することができる。

【００６９】請求項２の発明によれば、地金の幅（面
積）と共に、厚さを正確に測定することができる。

【００７０】請求項３の発明によれば、地金の幅と共
に、地金の侵入深さ及び厚さを正確に測定することがで
きる。

【００７１】請求項４の発明によれば、地金の侵入深さ
と厚さとを一段と正確に測定することができる。

【００７２】請求項５の発明によれば、地金の耐火壁へ
の侵入角度を正確に特定することができる。

【００７３】請求項６の発明によれば、地金の耐火壁へ
の侵入角度の特徴を把握し易くなるため、侵入角度を正
確に測定することができる。

【００７４】請求項７の発明によれば、請求項１〜６の
発明に適用するに好適な地金検知装置を提供することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】地金の検知方法を概念的に示す説明図

【図２】地金の検知原理を概念的に示す説明図

【図３】地金の検知に用いるプローブの一例を示す概略
断面図

【図４】誘導起電力の検出に用いるブリッジ回路を示す
回路図

【図５】ブリッジ回路を用いる際の地金の検知方法を概
念的に示す説明図

【図６】地金検知に用いられる検知装置を概念的に示す
ブロック図

【図７】地金とセンサヘッドの位置関係と、測定される
誘導起電力の極座標表示例を概念的に説明図

【図８】地金とセンサヘッドの位置関係に対応する誘導
起電力とその位相差の変化を示す説明図

【図９】幅の異なる地金について周波数３２ＫＨｚで測
定した最大誘導起電力と距離との関係を示す線図

【図１０】幅の異なる地金について周波数３２ＫＨｚで
測定された最大誘導起電力の位相差と厚さとの関係を示
す線図

【図１１】幅の異なる地金について周波数７．４ＫＨｚ
で測定された最大誘導起電力の位相差と厚さとの関係を
示す線図

【図１２】同一幅の地金について周波数３２ＫＨｚと
７．４ＫＨｚで測定された最大誘導起電力の位相差と厚
さとの関係を示す線図

【図１３】同一の地金について周波数３２ＫＨｚと７．
４ＫＨｚのそれぞれで測定された誘導起電力の極座標表
示例を示す線図

【図１４】同一の地金を傾斜角度を変えて測定された誘
導起電力の極座標表示例を示す線図

【図１５】同一の地金を傾斜角度を変えて測定された誘
導起電力の極座標表示例を示す他の線図

【図１６】同一の地金を傾斜角度を変えて測定された誘
導起電力の極座標表示例を示す更に他の線図

【図１７】本発明に係る一実施例の地金検知装置の概略
構成を示す断面図

【図１８】センサヘッドの正面図と検知装置の測定制御
要部を示すブロック図

【図１９】地金の面積を求める他の方法を示す説明図

【図２０】従来の地金検知方法の一例を概念的に示す説
明図

【図２１】地金を検知する際に対象となる測定項目を概
念的に示す説明図

【符号の説明】

１０…外殻 １２…耐火壁 １４、１８…センサヘッド １６…測定制御装置 １８Ａ…第１渦流センサ １８Ｂ…第２渦流センサ １８Ｃ…レーザ距離センサ ２０…プローブコイル ２２…２点記録計 ２４…磁心（鉄心） ２６…ヨーク ２８…ダミーコイル ２９…ダミー用センサヘッド ３０…取鍋 ３２…取鍋鉄皮 ３４…走査アーム ３６…シャフト ３８…上下距離制御盤 ４０…上下駆動モータ ４２…センサ距離制御盤 ４４…水平駆動モータ ４６…車輪 ４８…レール ５０…旋回テーブル ５２…旋回駆動制御盤 ５４…旋回テーブル駆動モータ ５６…車輪 ５８…デッキ ６０…レール ６２…梁 ６４…車輪 ６６…レール ６８…計測装置収納盤 ７０…信号解析装置盤 ７２…検出回路 ７４…検波器 ７６…信号演算処理装置 ７８…表示装置（デスプレイ） Ｍ…地金

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０１Ｖ 3/11 9406−2Ｇ Ｇ０１Ｖ 3/11 Ｃ (71)出願人 000001199 株式会社神戸製鋼所 兵庫県神戸市中央区脇浜町１丁目３番18号 (72)発明者 高橋 英幸 千葉県千葉市中央区川崎町１番地 川崎製 鉄株式会社千葉製鉄所内 (72)発明者 前田 栄造 千葉県千葉市中央区川崎町１番地 川崎製 鉄株式会社技術研究所内 (72)発明者 末崎 重雄 千葉県千葉市中央区川崎町１番地 川崎製 鉄株式会社千葉製鉄所内 (72)発明者 藤原 弘次 大阪府大阪市中央区北浜４丁目５番33号 住友金属工業株式会社内 (72)発明者 山下 元 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 小里 俊哉 兵庫県加古川市金沢町１番地 株式会社神 戸製鋼所加古川製鉄所内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】溶融金属容器の耐火壁に沿ってセンサヘッ
   ドを走査しながら、該センサヘッドが有するコイルに励
   磁電流を印加し、その際に検出される導電体に起因する
   誘導起電力に基づいて耐火壁内部に侵入している地金を
   検知する溶融金属容器耐火壁中の地金検知方法におい
   て、 検出された誘導起電力が、所定の閾値を超えている走査
   範囲から地金の幅を求め、予め求めてある該幅により特
   定される誘導起電力と、センサヘッド・地金間距離との
   関係に、実測される誘導起電力を適用して地金の侵入深
   さを求めることを特徴とする溶融金属容器耐火壁中の地
   金検知方法。
2. 【請求項２】溶融金属容器の耐火壁に沿ってセンサヘッ
   ドを走査しながら、該センサヘッドが有するコイルに励
   磁電流を印加し、その際に検出される導電体に起因する
   誘導起電力に基づいて耐火壁内部に侵入している地金を
   検知する溶融金属容器耐火壁中の地金検知方法におい
   て、 検出された誘導起電力が、所定の閾値を超えている走査
   範囲から地金の幅を求め、予め求めてある該幅により特
   定される励磁電流及び誘導起電力の間の位相差と、地金
   の厚さとの関係に、実測される位相差を適用して地金の
   厚さを求めることを特徴とする溶融金属容器耐火壁中の
   地金検知方法。
3. 【請求項３】溶融金属容器の耐火壁に沿ってセンサヘッ
   ドを走査しながら、該センサヘッドが有するコイルに励
   磁電流を印加し、その際に検出される導電体に起因する
   誘導起電力に基づいて耐火壁内部に侵入している地金を
   検知する溶融金属容器耐火壁中の地金検知方法におい
   て、 検出された誘導起電力が、所定の閾値を超えている走査
   範囲から地金の幅を求め、予め求めてある該幅により特
   定される誘導起電力と、センサヘッド・地金間距離との
   関係に、実測される誘導起電力を適用して地金の侵入深
   さを求めると共に、 予め求めてある同幅により特定される励磁電流及び誘導
   起電力の間の位相差と地金の厚さとの関係に、実測され
   る位相差を適用して地金の厚さを求めることを特徴とす
   る溶融金属容器耐火壁中の地金検知方法。
4. 【請求項４】請求項３において、 地金の侵入深さを求める際には、コイルに周波数２０〜
   １００ＫＨｚの励磁電流を印加し、 地金の厚さを求める際には、コイルに周波数１〜１０Ｋ
   Ｈｚの励磁電流を印加することを特徴とする溶融金属容
   器耐火壁中の地金検知方法。
5. 【請求項５】請求項１、２又は３において、 検出された誘導起電力が、所定の閾値を超えている走査
   範囲から地金の幅を求める際、誘導起電力が所定の閾値
   を超えている走査範囲においてその最大値を求めると共
   に、該最大値に対して所定割合の判定値を設定し、誘導
   起電力のピーク値が該判定値を有している点の集合とし
   て閉じた曲線を描き、その曲線形状から地金の幅を求め
   ることを特徴とする溶融金属容器耐火壁中の地金検知方
   法。
6. 【請求項６】溶融金属容器の耐火壁に沿ってセンサヘッ
   ドを走査しながら、該センサヘッドが有するコイルに励
   磁電流を印加し、その際に検出される導電体に起因する
   誘導起電力に基づいて耐火壁内部に侵入している地金を
   検知する溶融金属容器耐火壁中の地金検知方法におい
   て、 予め求めてある誘導起電力の波形と、地金の侵入角度と
   の関係に、実測される誘導起電力の波形を適用して地金
   の侵入角度を求めることを特徴とする溶融金属容器耐火
   壁中の地金検知方法。
7. 【請求項７】請求項５において、 誘導起電力の波形を極座標表示することを特徴とする溶
   融金属容器耐火壁中の地金検知方法。
8. 【請求項８】溶融金属容器の耐火壁に沿ってセンサヘッ
   ドを走査しながら、該センサヘッドが有するコイルに励
   磁電流を印加し、その際に検出される導電体に起因する
   誘導起電力に基づいて耐火壁内部に侵入している地金を
   検知する溶融金属容器耐火壁中の地金検知装置におい
   て、 センサヘッドが、励磁電流の周波数をそれぞれ別個に設
   定できる２つの渦流センサと、該センサヘッドから耐火
   壁面迄の距離を測定するレーザ距離センサとを有してい
   ると共に、 上記レーザ距離センサによる測定距離に基づいて、セン
   サヘッドを耐火壁面から所定距離保持しながら走査する
   走査制御手段と、 一方の渦流センサでは周波数２０〜１００ＫＨｚの励磁
   電流を、他方の渦流センサでは周波数１〜１０ＫＨｚの
   励磁電流を、それぞれ印加しながら誘導起電力を検出
   し、得られる２つの検出信号を地金検知のために信号処
   理する測定制御手段と、を備えていることを特徴とする
   溶融金属容器耐火壁中の地金検知装置。