特許 7553488 冶金施設における耐火物構成要素の状態を追跡し評価するシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-09-09

(45)【発行日】2024-09-18

(54)【発明の名称】冶金施設における耐火物構成要素の状態を追跡し評価するシステム

(51)【国際特許分類】

   B22D 46/00 20060101AFI20240910BHJP

   B22D 41/24 20060101ALI20240910BHJP

   B22D 11/10 20060101ALI20240910BHJP

   B22D 11/14 20060101ALI20240910BHJP

【ＦＩ】

B22D46/00

B22D41/24

B22D11/10 340D

B22D11/14

【請求項の数】 14

(21)【出願番号】P 2021575466

(86)(22)【出願日】2020-06-08

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-08-31

(86)【国際出願番号】 EP2020065829

(87)【国際公開番号】W WO2020254134

(87)【国際公開日】2020-12-24

【審査請求日】2023-05-15

(31)【優先権主張番号】19181066.2

(32)【優先日】2019-06-18

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

(31)【優先権主張番号】19181068.8

(32)【優先日】2019-06-18

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

(73)【特許権者】

【識別番号】500180226

【氏名又は名称】ベスビウス グループ，ソシエテ アノニム

(74)【代理人】

【識別番号】100099759

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 篤

(74)【代理人】

【識別番号】100123582

【弁理士】

【氏名又は名称】三橋 真二

(74)【代理人】

【識別番号】100187702

【弁理士】

【氏名又は名称】福地 律生

(74)【代理人】

【識別番号】100162204

【弁理士】

【氏名又は名称】齋藤 学

(74)【代理人】

【識別番号】100195213

【弁理士】

【氏名又は名称】木村 健治

(72)【発明者】

【氏名】パトリック アルヌルフ

(72)【発明者】

【氏名】アントーニオ ファビア

(72)【発明者】

【氏名】ドニ ジュアン

(72)【発明者】

【氏名】エリク マルタン

(72)【発明者】

【氏名】ヤン メンネリヒ

(72)【発明者】

【氏名】コランタン ピカール

【審査官】瀧澤 佳世

(56)【参考文献】

【文献】特表２００６－５２８０７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－０９５９７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－２２１２７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１１／０２５１７１２（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２２Ｄ ４６／００

Ｂ２２Ｄ ４１／２４

Ｂ２２Ｄ １１／１０

Ｂ２２Ｄ １１／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ａ）それぞれが、スライドゲート弁プレートのような取り外し可能な耐火物構成要素（１ｐ）を具備する、複数の識別可能な取鍋のような冶金容器と；
ｂ）それぞれが、耐火物構成要素識別データを含む機械読み取り可能な識別タグ（１ｔ）を具備する、複数の交換用耐火物構成要素（１ｒ）と；
ｃ）読み取りゾーン（２１）を有し、前記読み取りゾーン（２１）に配置された交換用耐火物構成要素（１ｄ）の機械読み取り可能な識別タグ（１ｔ）を読み取る、ＲＦＩＤ作業台のような読み取りステーション（２）と；
ｄ）前記冶金容器（１）のいずれかに結合された耐火物構成要素の状態を評価する耐火物状態ツール（３）であって、前記耐火物状態ツールが、取鍋などの冶金容器（１）のスライドゲート弁（１ｖ）に結合されたスライドゲート弁プレート（１ｕ、１Ｌ、１ｍ）の状態データを測定するプレート状態ツール（３）であり、前記スライドゲート弁（１ｖ）が、前記スライドゲート弁（１ｖ）の外壁から突出するコレクタノズル（１ｎ）を具備し、前記スライドゲート弁（１ｖ）が、少なくとも２つのスライドゲート弁プレートを互いに摺動させることによって、開放構成と閉鎖構成との間で切り替えることができ、前記スライドゲート弁（１ｖ）が開放構成にある場合に前記コレクタノズル（１ｎ）が前記冶金容器（１）の鋳造流路と流体連通しており、前記プレート状態ツール（３）が：
ｉ． 前記コレクタノズル（２ｎ）を少なくとも部分的に閉塞する閉塞器（９）を具備する本体（４４）と；
ｉｉ． 前記閉塞器（９）を通じて前記コレクタノズル（１ｎ）内にガスを目標圧力で注入する圧力調整器（６）を具備するガス注入装置と；
ｉｉｉ． 前記ガス注入装置によって注入される前記ガスの流れを測定するガス流量測定装置（７）と；
ｉｖ． 前記ガス流量測定装置（７）に通信可能に接続される、そして前記スライドゲート弁プレート（１ｕ、１Ｌ、１ｍ）の相対位置に関する入力データを受信するように構成されるコントローラ（８）と、を具備する、耐火物状態ツール（３）と；
ｅ） 少なくとも１つの電子プロセッサを具備し、前記読み取りステーション（２）および前記耐火物状態ツール（３）に接続可能な監視ユニット（４）であって：
ｉ． 前記冶金容器（１）の１つに結合された少なくとも１つの耐火物構成要素（１ｐ）の状態データを前記耐火物状態ツール（３）から受信するように；
ｉｉ． 前記冶金容器（１）の識別データを受信するように；
ｉｉｉ． 前記状態データを前記冶金容器（１）の識別データと関連付けて、耐火物状態データベースに保存するように；
ｉｖ． 前記状態データに基づいて、前記耐火物構成要素（１ｐ）を交換しなければならないかどうか（ＧＯ ＯＲ ＮＯ ＧＯ）を決定するように、
構成され、前記耐火物構成要素（１ｐ）を交換しなければならない場合（ＮＯ ＧＯ）には：
ａ． 前記読み取りステーション（２）から受信された耐火物構成要素識別データが、前記少なくとも１つの耐火物構成要素（１ｐ）から交換される前記交換用耐火物構成要素の識別データに対応することを確認するように；
ｂ． 前記耐火物状態データベースにおいて、前記耐火物構成要素識別データを前記冶金容器（１）の前記識別データと関連付けるように、構成される監視ユニット（４）と、
を具備する、冶金施設における交換可能な耐火物構成要素の状態を追跡し評価するシステム。

【請求項2】

前記監視ユニット（４）が、ヒューマン・マシン・インタフェース（ｈｕｍａｎ－ｍａｃｈｉｎｅ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）、すなわちＨＭＩ（４１）を具備し、前記ＨＭＩ（４１）が、前記耐火物構成要素（１ｐ）を交換しなければならないかどうかを人間の操作者（１１）に通知するように構成される、請求項１に記載の冶金施設における交換可能な耐火物構成要素の状態を追跡し評価するシステム。

【請求項3】

耐火物構成要素（１ｐ）を交換しなければならない場合には、前記読み取りステーション（２）によって受信された耐火物構成要素識別データが、前記少なくとも１つの耐火物構成要素（１ｐ）から交換される前記交換用耐火物構成要素の前記識別データに対応していることを、人間の操作者（１１）が認めるよう要求するように前記ＨＭＩが構成される、請求項２に記載の冶金施設における交換可能な耐火物構成要素の状態を追跡し評価するシステム。

【請求項4】

各冶金容器（１）が、機械読み取り可能なタグを具備しており、前記監視ユニット（４）が、前記監視ユニット（４）の検出ゾーン（４２）に前記冶金容器（１）がある場合に前記機械読み取り可能なタグを読み取るように構成される、請求項１から３のいずれか一項に記載のシステム。

【請求項5】

各冶金容器（１）が、機械読み取り可能なタグを具備しており、前記監視ユニット（４）が、前記監視ユニット（４）の検出ゾーン（４２）に前記冶金容器（１）がある場合に前記機械読み取り可能なタグを読み取るように構成され、
ｉ． 前記読み取りステーション（２）の前記読み取りゾーン（２１）に配置された前記交換用耐火物構成要素（１ｄ）の耐火物構成要素識別データを、前記監視ユニット（４）の前記検出ゾーン（４２）に位置する前記冶金容器（１）の前記識別データと、前記耐火物状態データベースにおいてデフォルトで関連付けるように、前記監視ユニット（４）が構成され；
ｉｉ． 前記人間の操作者が前記デフォルトでの関連付けを修正できるようにして、前記ＨＭＩ（４１）が構成される、請求項２または３に記載のシステム。

【請求項6】

前記監視ユニット（４）が、以下の操作：前記交換用耐火物構成要素（１ｒ）を操作すること、交換用耐火物構成要素（１ｒ）を前記読み取りステーション（２）の前記読み取りゾーン（２１）に配置すること、消耗した耐火物構成要素（１ｐ）を前記冶金容器（１）から取り出すこと、交換用耐火物構成要素（１ｒ）を前記冶金容器（１）に結合すること、および前記耐火物状態ツール（３）を前記冶金容器（１）に結合および結合解除すること、のうち１つまたは複数を実行するように構成されるロボットシステム（５）を操作する、請求項１から５のいずれか一項に記載のシステム。

【請求項7】

前記読み取りステーション（２）がＲＦＩＤ作業台であり、交換用耐火物構成要素（１ｒ）がＲＦＩＤタグを具備する、請求項１から６のいずれかに一項に記載のシステム。

【請求項8】

前記冶金容器（１）の前記識別データが、前記冶金容器の外壁に配置された２Ｄバーコード上に含まれており、前記監視ユニット（４）が、そのような２Ｄバーコードを読み取るように構成される、請求項１から７のいずれか一項に記載のシステム。

【請求項9】

前記監視ユニット（４）が、耐火物製造データを前記耐火物構成要素識別データと関連付けて前記耐火物状態データベースに保存するように構成されており、前記耐火物製造データが、以下のデータ：
ａ）耐火物材料；
ｂ）各製造工程での温度、圧力、持続時間のような耐火物製造工程パラメータ；
ｃ）耐火物製造日、
のうちの少なくとも１つを含む、請求項１から８のいずれか一項に記載のシステム。

【請求項10】

前記監視ユニット（４）が、前記冶金容器（１）の前記識別データと関連付けられた金属製造データを、前記耐火物状態データベースに保存するように構成されており、前記金属製造データが、以下のデータ：
ａ）前記冶金容器（１）において鋳造される金属の種類；
ｂ）前記冶金容器（１）において使用される異なる耐火物の種類；
ｃ）前記冶金容器（１）のダウンタイムの頻度および／または持続時間；
ｄ）金属製造工程の最終製造物の特徴；
ｅ）鋳造時間；
ｆ）鋳造温度；
ｇ）熱化学；
ｈ）新しい耐火物構成要素の設置日／時；
ｉ）同一耐火物構成要素を用いた鋳造の回数、
のうちの少なくとも１つを含む、請求項１から９のいずれか一項に記載のシステム。

【請求項11】

計算ユニットを具備する、請求項９に記載のシステムであって、
前記監視ユニット（４）が、前記冶金容器（１）の前記識別データと関連付けられた金属製造データを、前記耐火物状態データベースに保存するように構成されており、前記金属製造データが、以下のデータ：
ａ）前記冶金容器（１）において鋳造される金属の種類；
ｂ）前記冶金容器（１）において使用される異なる耐火物の種類；
ｃ）前記冶金容器（１）のダウンタイムの頻度および／または持続時間；
ｄ）金属製造工程の最終製造物の特徴；
ｅ）鋳造時間；
ｆ）鋳造温度；
ｇ）熱化学；
ｈ）新しい耐火物構成要素の設置日／時；
ｉ）同一耐火物構成要素を用いた鋳造の回数、
のうちの少なくとも１つを含み、
前記計算ユニットが、前記状態データ用の機械学習予測モデルを訓練するように構成され、
ｉ． 前記耐火物状態データベースのデータに基づいて、複数の訓練インスタンスを生成して、各訓練インスタンスに：
・前記耐火物製造データから取り出された少なくとも１つのパラメータに基づいて、および／または前記金属製造データから取り出された少なくとも１つのパラメータに基づいて入力された訓練インスタンスと；
・前記状態データから取り出された少なくとも１つのパラメータに基づいて出力された訓練インスタンスと、が含まれるように；
ｉｉ． 前記訓練インスタンスに基づいて前記機械学習予測モデルを訓練するように、前記計算ユニットが構成されるシステム。

【請求項12】

前記コントローラ（８）は、前記目標圧力に到達するのに必要なガス流量（ＧＦ）と、時間変数の関数としての前記スライドゲート弁プレート（１ｕ、１Ｌ、１ｍ）の前記相対位置（ＲＰ）とを、前記コントローラ（８）のメモリに保存するように構成される、請求項１から１１のいずれか一項に記載のシステム。

【請求項13】

前記関数の微分を計算することによって第１の指標を取り出し、前記関数の積分を計算することによって第２の指標を取り出すようにして前記ガス流量（ＧＦ）関数を処理するように、前記コントローラ（８）が構成される、請求項１２に記載のシステム。

【請求項14】

請求項１から１３のいずれか一項に記載のシステムにおいて、前記監視ユニット（４）の少なくとも１つのプロセッサによって実装される方法であって：
ｉ． 識別可能な冶金容器（１）に結合された耐火物構成要素（１ｐ）の状態データを前記耐火物状態ツール（３）から受信するステップと；
ｉｉ． 前記冶金容器（１）の識別データを受信するステップと；
ｉｉｉ． 前記状態データを前記冶金容器（１）の識別データと関連付けて、耐火物状態データベースに保存するステップと；
ｉｖ． 前記状態データに基づいて、前記耐火物構成要素（１ｐ）を交換しなければならないかどうか（ＧＯ ＯＲ ＮＯ ＧＯ）を決定するステップと、を含み、前記耐火物構成要素（１ｐ）を交換しなければならない場合（ＮＯ ＧＯ）には、前記監視ユニット（４）を：
ａ． 読み取りステーション（２）から受信された耐火物構成要素識別データが、前記少なくとも１つの耐火物構成要素（１ｐ）から交換される前記交換用耐火物構成要素の前記識別データに対応することを確認するステップと；
ｂ． 前記耐火物状態データベースにおいて、前記耐火物構成要素識別データを前記冶金容器（１）の前記識別データと関連付けるステップと、
を実現するように構成する、方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、冶金容器、例えば取鍋を具備する冶金施設において、交換可能な耐火物構成要素、例えばスライドゲート弁プレートの状態を追跡し評価するシステムに関するものである。

【背景技術】

【0002】

冶金施設では、多数の耐火物構成要素が過酷な条件のもとで操作され、経時的に摩耗するので、頻繁に交換しなければならない。頻繁に交換されることになるこのような耐火物構成要素の例が、スライドゲート弁プレートである。

【0003】

スライドゲート弁は、当技術分野で公知である。スライドゲート弁は、上流の冶金容器から下流の容器に注がれる溶湯の流れを制御するのに使用されている。例えば、炉から取鍋へ、取鍋からタンディシュへ、あるいはタンディッシュからインゴット用のモールドへ、などである。例えば、米国特許第Ａ－０３１１９０２号、または同第Ａ－０５０６３２８号には、鋳造取鍋の最下部に配置されたスライドゲート弁が開示されており、この場合には、貫通孔を備えた一対の耐火物スライドゲート弁プレートの一方を、他方に対して摺動させるようになっている。注湯口が正しく合っているか、部分的に重なり合っている場合、溶湯はスライドゲート弁を通って流れることができ（「鋳造流路」が開いており）、注湯口が重なり合っていない場合、溶湯流は完全に停止する（「鋳造流路」が閉じている）。注湯口が部分的に重なっていると、溶湯流を絞って調節することができる。スライドゲート弁はここ数十年で大きく進化したが、原理は同一のままであり、１枚のプレートがもう１枚のプレートに対して摺動し、２枚のプレートの貫通孔間の重なりのレベルを制御している。

【0004】

日本国特許第ＪＰ２００８２２１２７１号には、冶金容器内のスライドゲート弁プレートの摩耗状態を評価する装置が開示されている。そうした装置によれば、スライドゲート弁プレートの過度の摩耗の兆候をチェックすることが可能であり、その結果、スライドゲート弁プレートを交換することによってスライドゲート弁を改修する必要があるかどうかに関して、操作者が指標を得られる。しかし、この先行技術から得られる装置では、冶金容器内にスライドゲート弁プレートがいったん配置されると、それを追跡することはできない。そうしたスライドゲート弁プレートは、識別番号の付いたタグを有することができるが、そうしたタグは、溶湯が冶金容器内に注がれるとすぐに破壊されるか、読み取り困難になる。先行技術から得られるこの装置によれば、一組のスライドゲート弁プレートを交換しなければならないかどうかに関して決められた時間どおりの決定を下すことが結果的に可能になるが、すべてのスライドゲート弁プレートの摩耗履歴データを収集して保存すること、そして、そのような履歴データを、例えば、典型的にはロット番号または摺動弁プレートの識別番号と関連付けられた、スライドゲート弁プレートの製造上の特徴に関連付けることはできない。耐火物構成要素の製造工程が使用時の特性に与える影響についての理解を深めるために、耐火物構成要素の状態履歴データを、その製造上の特徴と、金属鋳造工程における耐火物構成要素の使用に関連する金属製造パラメータとに関連付けることができるシステムを有することが望ましいと考えられる。

【0005】

国際公開第ＷＯ２００５／００７３２５号には、例えばスライドゲート弁の溶湯口の理論的な絞り率と実際の絞り率を比較することによって、スライドゲート弁の耐火物プレートを再利用できるか廃棄すべきかを客観的に判断する異なる方法が、開示されている。しかし、記載の方法は、実装が困難であり、その理由は、スライドゲート弁の溶湯口の実際の絞り率を推定するために、スライドゲート弁を通過する溶湯の瞬間流量など、金属鋳造中のいくつかのパラメータを測定する必要があるからである。また、これらの方法では、物理法則から溶湯の理論的な瞬間流量を計算する必要があり、したがって、冶金容器、スライドゲート弁、および溶湯の間の機械的相互作用の正確な物理モデルが必要である。したがって、この先行技術文献に記載の方法は同時に、実装が困難であって精度も限られており、それは、金属鋳造時の物理的測定の不完全さと、スライドゲート弁を通る理論的な溶湯流量を計算するのに使用されるモデルの近似が原因である。さらに、異なる組のプレートの状態データを収集すること、そして前記状態データを計算機メモリに保存することを自動化する方法またはシステムが開示されていない。

【0006】

国際公開第ＷＯ２０１０／０５７６５６号には、システムまたは冶金システムの構成成分に関する特定のデータを能動的に追跡する監視システムおよび方法が開示されている。この方法は、冶金施設の個々の構成成分またはシステムに固定されたＲＦＩＤタグを使用しており、したがって、溶湯による熱的、機械的、化学的ストレスにさらされるスライドゲート弁プレートなどの耐火物構成要素には適用できない。スライドゲート弁プレート上に置かれたＲＦＩＤタグは、実際には金属鋳造作業に耐えられず、したがって、使用中のスライドゲート弁プレートを追跡するのに操作することはできない。さらに、この文献には、スライドゲート弁プレートなどの耐火物構成要素の状態を実際に評価するシステムまたは方法が開示されていない。

【発明の概要】

【0007】

本発明の目的は、冶金施設における交換可能な耐火物構成要素の状態を追跡し評価して、金属鋳造工程における耐火物構成要素の使用に関連する、前記耐火物構成要素の製造上の特徴および金属製造パラメータの両方に関連付けられた耐火物構成要素の摩耗履歴データについての知見が得られるようにするシステムを提供することである。

【0008】

本発明は、添付の独立請求項において定められる。好ましい実施形態は、従属請求項で定められる。具体的には、本発明は：
ａ）それぞれが、取り外し可能な耐火物構成要素、例えばスライドゲート弁プレートを具備する、複数の識別可能な冶金容器、例えば取鍋と；
ｂ）それぞれが、耐火物構成要素識別データを含む機械読み取り可能な識別タグを具備する、複数の交換用耐火物構成要素と；
ｃ）読み取りゾーンを有し、読み取りゾーンに配置された交換用耐火物構成要素の機械読み取り可能な識別タグを読み取る、読み取りステーション、例えばＲＦＩＤ作業台と；
ｄ）前記冶金容器のいずれかに結合された耐火物構成要素の状態を評価する耐火物状態ツールと；
ｅ）読み取りステーションおよび耐火物状態ツールに接続可能な監視ユニットであって；
ｉ． 前記冶金容器のいずれかに結合された少なくとも１つの耐火物構成要素の状態データを前記耐火物状態ツールから受信するように；
ｉｉ． 前記冶金容器の識別データを受信するように；
ｉｉｉ． 前記状態データを前記冶金容器の識別データと関連付けて、耐火物状態データベースに保存するように；
ｉｖ． 前記状態データに基づいて、耐火物構成要素を交換しなければならないかどうか（ＧＯ ＯＲ ＮＯ ＧＯ）を決定するように、
構成され、耐火物構成要素を交換しなければならない場合（ＮＯ ＧＯ）には：
ａ． 読み取りステーションから受信された耐火物構成要素識別データが、前記少なくとも１つの耐火物構成要素から交換される交換用耐火物構成要素の識別データに対応することを確認するように；
ｂ． 耐火物状態データベースにおいて、前記耐火物構成要素識別データを前記冶金容器（１）の識別データと関連付けるように、構成される、監視ユニットと、
を具備する、冶金施設における交換可能な耐火物構成要素の状態を追跡し評価するシステムに関する。

【0009】

有利な実施形態では、監視ユニットは、ヒューマン・マシン・インタフェース（ｈｕｍａｎ－ｍａｃｈｉｎｅ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）すなわちＨＭＩを含み、前記ＨＭＩは、耐火物構成要素を交換しなければならないかどうかを人間の操作者に通知するように構成される。

【0010】

有利な実施形態では、耐火物構成要素を交換しなければならない場合には、読み取りステーションによって受信された耐火物構成要素識別データが、前記少なくとも１つの耐火物構成要素から交換される交換用耐火物構成要素の識別データに対応することを人間の操作者が認めるよう要求するように、ＨＭＩが構成される。

【0011】

有利な実施形態では、各冶金容器は、機械読み取り可能なタグを具備しており、監視ユニットは、監視ユニットの検出ゾーンに冶金容器がある場合に、そうした機械読み取り可能なタグを読み取るように構成される。

【0012】

有利な実施形態では、
ｉ． 読み取りステーションの読み取りゾーンに位置する交換用耐火物構成要素の耐火物構成要素識別データを、監視ユニットの検出ゾーンに位置する冶金容器の識別データと、耐火物状態データベースにおいてデフォルトで関連付けるように、監視ユニットが構成され；
ｉｉ． 人間の操作者がデフォルトでの関連付けを修正できるようにして、ＨＭＩが構成される。

【0013】

有利な実施形態では、監視ユニットは、以下の操作：交換用耐火物構成要素を操作すること、読み取りステーションの読み取りゾーンに交換用耐火物構成要素を配置すること、消耗した耐火物構成要素を冶金容器から除去すること、冶金容器に交換用耐火物構成要素を結合すること、冶金容器に耐火物状態ツールを結合および結合解除すること、のうちの１つまたは複数を実行するように構成されるロボットシステムを操作する。

【0014】

有利な実施形態では、読み取りステーションは、ＲＦＩＤ作業台であり、交換用耐火物構成要素は、ＲＦＩＤタグを具備する。

【0015】

有利な実施形態では、冶金容器の識別データは、冶金容器の外壁に配置された２Ｄバーコード上に含まれており、前記監視ユニットは、そのような２Ｄバーコードを読み取るように構成される。

【0016】

有利な実施形態では、監視ユニットは、前記耐火物構成要素識別データと関連付けられた耐火物製造データを前記耐火物状態データベースに保存するように構成され、前記耐火物製造データは、以下のデータ：
・耐火物材料；
・耐火物製造工程パラメータ、例えば様々な製造ステップの温度、圧力、持続時間；
・耐火物製造日、
のうちの少なくとも１つを含む。

【0017】

有利な実施形態では、監視ユニットは、前記冶金容器の識別データと関連付けられた金属工程データを、前記耐火物状態データベースに保存するように構成されており、前記金属製造データは、以下のデータ：
・前記冶金容器において鋳造される金属の種類および金属グレード；
・冶金容器において使用される異なる耐火物の種類；
・冶金容器のダウンタイムの頻度および／または持続時間；
・金属製造工程の最終製造物の特徴；
・鋳造時間；
・鋳造温度；
・熱化学；
・新しい耐火物構成要素の設置日／時；
・同一耐火物構成要素を用いた鋳造の回数、
のうち少なくとも１つを含む。

【0018】

有利な実施形態では、本発明によるシステムは、計算ユニットを具備しており、前記計算ユニットは、状態データ用の機械学習予測モデルの係数を計算するように構成され、
ｉ． 前記耐火物状態データベースのデータに基づいて複数の訓練インスタンスを生成して、各訓練インスタンスに：
１． 耐火物製造データから抽出された少なくとも１つのパラメータに基づいて、および／または、金属製造データから取り出された少なくとも１つのパラメータに基づいて入力された訓練インスタンスと；
２． 状態データから取り出された少なくとも１つのパラメータに基づいて出力された訓練インスタンスと、が含まれるように；
ｉｉ． 訓練インスタンスに基づいて機械学習予測モデルを訓練するように、
前記計算ユニットが構成される。

【0019】

有利な実施形態では、耐火物状態ツールは、取鍋などの冶金容器のスライドゲート弁に結合されたスライドゲート弁プレートの状態データを測定するプレート状態ツールであり、前記スライドゲート弁が、前記スライドゲート弁の外壁から突出したコレクタノズルを具備し、前記スライドゲート弁は、少なくとも２つのスライドゲート弁プレートを互いに摺動させることにより、開放構成と閉鎖構成とを切り替えることができ、前記コレクタノズルは、前記スライドゲート弁が開放構成にある場合に、前記冶金容器の鋳造流路と流体連通しており、前記プレート状態ツールは：
・コレクタノズルを少なくとも部分的に閉塞する閉塞器を具備する本体と；
・目標圧力で閉塞器を通じてコレクタノズルにガスを注入する圧力調整器を具備するガス注入装置と；
・ガス注入装置によって注入されたガスの流れを測定するガス流量測定装置と；
・ガス流量測定装置に通信可能に接続されてスライドゲート弁プレートの相対位置に関する入力データを受信するように構成されるコントローラと、
を具備する。

【0020】

有利な実施形態では、コントローラは、目標圧力に到達するのに必要なガス流量（ＧＦ）と、時間変数の関数としてのスライドゲート弁プレートの相対位置（ＲＰ）とを、前記コントローラのメモリに保存するように構成される。

【0021】

有利な実施形態では、コントローラは、前記関数の微分を計算することによって第１の指標を取り出し、前記関数の積分を計算することによって第２の指標を取り出すようにしてガス流量（ＧＦ）関数を処理するように、構成される。

【図面の簡単な説明】

【0022】

本発明のこれらおよびさらなる態様は、例として、かつ添付の図面を参照して、より詳細に説明される。

【図1a】図１ａ）および１ｂ）は、本発明によるシステムの第１および第２の実施形態をそれぞれ示す。

【図1b】図１ａ）および１ｂ）は、本発明によるシステムの第１および第２の実施形態をそれぞれ示す。

【図2a】図２ａ）および図２ｂ）は、図１ａ）および図１ｂ）の実施形態における監視ユニットと他の構成成分との間の相互作用を表す。

【図2b】図２ａ）および図２ｂ）は、図１ａ）および図１ｂ）の実施形態における監視ユニットと他の構成成分との間の相互作用を表す。

【図3】図３は、監視ユニットによって耐火物状態データベースがどのように更新できるかの例を示す。

【図4a】図４は、冶金容器の（ａ）２プレート式および（ｂ）３プレート式のスライドゲート弁を示す。

【図4b】図４は、冶金容器の（ａ）２プレート式および（ｂ）３プレート式のスライドゲート弁を示す。

【図5】図５は、本発明によるシステムで使用するプレート状態ツールの一例の主要構成成分を示す模式図である。

【図6】図６は、本発明によるシステムのプレート状態ツールを結合させたスライドゲート弁を具備する取鍋の最下部の透視図を示す。

【図7a】図７は、本発明によるシステムのプレート状態ツールによって監視されるパラメータのグラフを示す。

【図7b】図７は、本発明によるシステムのプレート状態ツールによって監視されるパラメータのグラフを示す。 なお、これらの図は縮尺を合わせて描かれてはいない。

【発明を実施するための形態】

【0023】

図１（ａ）は、本発明によるシステムの第１の実施形態を表している。取鍋１は、作業場に横倒しにして横たわっており、この作業場で取鍋が、摩耗した構成要素に関して、そして改修に関して、チェックされる。

【0024】

本発明の１つの本質的な特徴によれば、取鍋１は、冶金容器の集合体に属していて各冶金物が識別可能であり、このことは、この集合体のすべての冶金容器が他の容器から区別できることを意味する。図１（ａ）に例示される実施形態では、取鍋１には、例えば人間の操作者１１によって識別できるように、一意的な識別番号Ｎ°＃＃＃がその外壁に付いている。あるいは、冶金物には、ＲＦＩＤタグや、バーコード、例えばＱＲコードを付けることもできる。

【0025】

本発明の別の本質的な特徴によれば、取鍋１は、取り外し可能な耐火物構成要素、例えばスライドゲート弁プレート１ｐを具備する。スライドゲート弁プレート１ｐは、それらが操作される際の機械的および熱的な制約に起因して、短い時間間隔で交換する必要がある。それゆえ、スライドゲート弁プレート１ｐは、可逆的な機械的結合により、取鍋１のスライドゲート弁に有利に搭載される。スライドゲート弁プレート１ｐは例えば、スライドゲート弁の揺動体の中にクランプすることができて、人間またはロボットの操作者が随時交換できるようになっている。また、スライドゲートの他の耐火物構成要素、例えばコレクタノズルまたは内部ノズルも、必要な時に交換することができる。

【0026】

図１（ａ）では、人間の操作者１１が、積み重ねられた交換用耐火物構成要素１ｒのとなりに立っている。各交換用耐火物構成要素１ｒには、機械読み取り可能なタグ（図示せず）、例えばＲＦＩＤタグまたはバーコードが付いている。人間の操作者１１は、読み取りステーション２と対話し、この読み取りステーション２は、その読み取りゾーン２１に配置された交換用耐火物構成要素１ｄの機械読み取り可能な識別タグを読み取るように構成される。また、本発明によるシステムは、冶金容器１の耐火物構成要素、例えばスライドゲート弁プレート１ｐの状態を評価する耐火物状態ツール３を具備する。耐火物状態ツール３は有利には、物理的パラメータを測定するように構成されており、これらのパラメータは、そこから耐火物構成要素１ｐの摩耗状態を推測することができるものである。具体的には、耐火物状態ツール３は、交換しなければならない程度にまで過度の摩耗状態に耐火物構成要素がなるのが何時なのかを検出することができなければならない。日本国特許第ＪＰ２００８２２１２７１号には、例えば、冶金容器のスライドゲート弁プレートの摩耗状態を評価するそうした耐火物状態ツール３が開示されている。耐火物状態ツールのさらなる例を、本文献でさらに提示する。

【0027】

本発明の別の本質的な特徴によれば、システムは、監視ユニット４を具備する。監視ユニット４は、読み取りステーション２と、耐火物状態ツール３とに接続可能である。監視ユニット４は、冶金容器１に結合された少なくとも１つの耐火物構成要素の状態データを耐火物状態ツール３から受信するように構成される。受信の後、状態データは、冶金容器１の識別データと関連付けられて耐火物状態データベースに監視ユニット４によって保存される。また、監視ユニット４は、前記状態データに基づいて、耐火物構成要素１ｐを交換しなければならないかどうかを確定し、適宜、ＧＯまたはＮＯ ＧＯの決定を出すように構成される。監視ユニット４は、少なくとも１つのプロセッサと、好ましくはメモリとを具備する。そうしたプロセッサは、本発明によるシステムの他の構成成分、例えば読み取りステーション２および耐火物状態ツール３と間近に接して、冶金施設の作業場に位置させることができる。次いで耐火物状態ツール３は有利には、図１ａ）に表されるとおりの有線接続を用いて、または図１ｂ）に表されるとおりの無線接続（アンテナ「ｃ」）を用いて、監視ユニット４に通信可能に接続される。

【0028】

あるいは、監視ユニット４は、遠隔に位置させることができ、ＴＣＰ／ＩＰなどの通信プロトコルのおかげで、計算機ネットワークを通じて本発明によるシステムの他の構成成分と、有線接続または無線接続により通信することができる。また、この監視ユニットは、複数のプロセッサを具備することができ、これらのプロセッサの少なくとも一部は、システムの他の構成成分、例えば読み取りステーション２または耐火物状態ツール３に組み込まれる。耐火物状態データベースは、監視ユニット４のメモリに保存することができる。あるいは、耐火物状態データベースは、リモートサーバ上で提供される、そして様々な冶金施設から状態データを収集する、中央データベースとすることができる。

【0029】

図１（ａ）の実施形態では、耐火物状態ツール３および交換用耐火物構成要素１ｒは、人間の操作者１１によって操作される。この実施形態では、人間の操作者１１は、読み取りステーション２の読み取りゾーン２１に交換用耐火物構成要素１ｒを配置する役割を負う。冶金容器１から消耗した耐火物構成要素１ｐを取り出すことと、監視ユニット４からの「中止」の決定の場合に冶金容器１に交換用耐火物構成要素を結合することも、人間の操作者１１によって手作業で実行される。したがってこの実施形態では、監視ユニット４は有利には、本発明によるシステムと人間の操作者１１との間の対話を管理するヒューマン・マシン・インタフェース４１（ＨＭＩ）を具備する。そして、ＨＭＩ４１は有利には、耐火物構成要素１ｐを交換しなければならないかどうかを、例えばメッセージを画面上に表示することによって、人間の操作者１１に通知するように構成される。ＨＭＩ４１は有利には、図１ａ）に表されるとおり、有線接続で監視ユニット４と通信可能に接続される。あるいは、ＨＭＩ４１は、監視ユニット４と無線接続することができる。さらに別の実施形態では、ＨＭＩ４１は、それらが少なくとも１つの共通の電子プロセッサを共有するようにして、監視ユニット４に一体化することができる。

【0030】

上で説明したとおり、冶金容器１の識別データは、金属鋳造施設における他の冶金容器からそうした冶金容器１を区別することを可能にする、冶金容器１に関連するデータである。図１ａ）に表されるとおり、それらは、冶金容器１の外壁上の一意的な識別番号Ｎ°＃＃＃に対応させることができる。この実施形態では、ＨＭＩ４１は、操作者１１から、現在作業場にある冶金容器１の識別番号Ｎ°＃＃＃を受信するように構成することができる。あるいは、冶金容器１には、図１ｂ）に示されるとおり、機械読み取り可能なタグ、例えばＲＦＩＤタグを付けることができる（アンテナ「ａ」）。この実施形態では、監視ユニット４は、冶金容器１が監視ユニット４の検出ゾーン４２に位置する場合、その識別データを得るために冶金容器１のＲＦＩＤタグを読み取るように構成される。本文をとおして、一意的な識別番号または機械読み取り可能なタグは、冶金容器１からの取り外し可能な部分、例えばスライドゲート弁１ｖ上に位置することができることに留意することが重要であるが、ただしその条件は、そうした取り外し可能な部分が、冶金容器１上で、耐火物構成要素１ｐの寿命よりも少なくとも一桁大きい寿命を有していることである。そして、そうした取り外し可能な部分の識別番号は、本発明によるシステムを実装する場合に冶金容器識別データとみなすことができる。

【0031】

監視ユニット４が、耐火物構成要素１ｐを交換しなければならないことを確定させた場合、換言すれば、「中止」の決定を出した場合には、監視ユニット４は次いで、読み取りステーション２から受信された耐火物構成要素識別データが、少なくとも１つの耐火物構成要素１ｐから交換される交換用耐火物構成要素の識別データに対応することを確認することになる。そして、監視ユニット４は、耐火物状態データベースにおいて、そのような耐火物構成要素識別データを冶金容器１の識別データと関連付けるように構成される。

【0032】

本発明はまた：
ｉ． 識別可能な冶金容器１に結合された耐火物構成要素１ｐの状態データを耐火物状態ツール３から受信するステップと；
ｉｉ． 冶金容器１の識別データを受信するステップと；
ｉｉｉ． 前記状態データを前記冶金容器１の識別データと関連付けて、耐火物状態データベースに保存するステップと；
ｉｖ． 前記状態データに基づいて、耐火物構成要素１ｐを交換しなければならないかどうか（ＧＯ ＯＲ ＮＯ ＧＯ）を決定するステップと、を含む、監視ユニット４の少なくとも１つのプロセッサによって実装される方法であって、耐火物構成要素１ｐを交換しなければならない場合（「中止」）には、監視ユニット４を：
ａ． 読み取りステーション２から受信された耐火物構成要素識別データが、前記少なくとも１つの耐火物構成要素１ｐに対して交換される交換用耐火物構成要素の識別データに対応することを確認するステップと；
ｂ． 耐火物状態データベースにおいて、前記耐火物構成要素識別データを前記冶金容器１の識別データと関連付けるステップと、を実現するように構成する、方法に関する。

【0033】

上述の方法は有利には、複数の識別可能な冶金容器１に対して実行され、規則的な時間ステップで繰り返される。

【0034】

人間の操作者が、交換用耐火物構成要素１ｒを操作して様々な冶金容器に結合させる役割を負っている場合には、読み取りステーション２から受信された耐火物構成要素識別データが、耐火物構成要素１ｐから交換される交換用耐火物構成要素の識別データに対応することを確認するには、人間の操作者１１からの入力が要求されることになる。

【0035】

ＨＭＩ４１は有利には、耐火物構成要素１ｐを交換しなければならない場合に、読み取りステーション２から受信された耐火物構成要素識別データが、消耗した耐火物構成要素１ｐから交換される交換用耐火物構成要素の識別データに対応していることを、人間の操作者１１が認めるよう要求するように構成される。一実施形態では、ＨＭＩ４１は、要求を出すように構成することができ、その要求は、耐火物構成要素１ｐを交換しなければならない場合に、人間の操作者１１が、消耗した耐火物構成要素１ｐの代わりに自分が冶金容器１に結合しようとしている耐火物構成要素に、読み取りステーション２の読み取りゾーン２１に現在配置されている交換用耐火物構成要素１ｄが対応していることを認めるようにさせるものである。人間の操作者１１には例えば、キーボード上のボタンを押すように要求して、読み取りゾーン２１内の交換用耐火物構成要素１ｄから読み取りステーション２によってちょうど受信された耐火物構成要素識別データが、人間の操作者によって冶金容器１に結合されることになる耐火物構成要素の識別データに対応することを確認させることができる。

【0036】

別の実施形態では、冶金容器がＲＦＩＤタグを有し、監視ユニット４がそのようなＲＦＩＤタグから冶金容器識別データを取り出すように構成される場合には、監視ユニット４は、読み取りステーション２の読み取りゾーン２１に配置された交換用耐火物構成要素１ｄの耐火物構成要素識別データを、監視ユニット４のＲＦＩＤ検出ゾーン４２に位置する冶金容器１の識別データと、耐火物状態データベースにおいてデフォルトで関連付けるように構成することができる。この構成では、人間の操作者１１は、冶金容器１に対して監視ユニット４から「中止」の決定が出された後にのみ、交換用耐火物構成要素１ｄを配置するように訓練されることになる。この実施形態では、読み取りステーション２の読み取りゾーン２１に交換用耐火物構成要素１ｄを配置することは実際、耐火物構成要素１ｄが冶金容器１の耐火物構成要素１ｐから交換されているところであることを操作者によって確認されたものと、監視ユニット４にみなされる。しかしながら、ＨＭＩ４１は有利には、人間の操作者１１がデフォルトでの関連付けを修正できるようにして構成される。これにより、現在作業場にある冶金容器１に対して監視ユニット４が最終的に「決行」の決定を出す一方で、人間の操作者１１が交換用耐火物１ｄを読み取りゾーン２１に不注意に配置した場合には、デフォルトでの関連付けを修正することができる。

【0037】

図１ｂ）は、自動化された構成で動作するようにシステムが構成される、本発明の一実施形態を示しており、その動作は、人間の介入が制限されている場合、または人間の操作者１１がいない場合であってもなされる。この場合、監視ユニット４は、ロボットシステム５を操作することができる。そうしたロボットシステム５は有利には、図１ａ）の実施形態において操作者１１が管理しなければならない操作のうちの１つまたは複数を実行するように構成されており、これらの操作には：交換用耐火物構成要素１ｒを操作すること、交換用耐火物構成要素１ｒを読み取りステーション２の読み取りゾーン２１に配置すること、消耗した耐火物構成要素１ｐを冶金容器１から除去すること、交換用耐火物構成要素１ｒを冶金容器１に結合すること、耐火物状態ツール３を冶金容器１に結合および結合解除することが含まれる。

【0038】

図２ａ）および２ｂ）に、監視ユニット４と図１ａ）および１ｂ）の実施形態における他の構成成分との間の相互作用をまとめる。これらの図では、「ＲＣ Ｄｂ」は「耐火物状態データベース」を意味する。図１ｂ）および２ｂ）に例示されるとおり、本発明によるシステムの全自動化された構成の場合には、異なる冶金容器は有利には、機械読み取り可能なタグ（アンテナ「ａ」）が付いており、冶金容器１が静的な検出ゾーン４２である場合に、機械読み取り可能なタグに含まれる冶金容器１の識別データを監視ユニット４によって読み取ることができるようにしてある。あるいは、ロボットシステム５に一体化された適切な読み取りシステム、例えばマシン・ビジョン・システムまたはＲＦＩＤ読み取りステーションによって、冶金容器１の機械読み取り可能なタグを読み取るように、ロボットシステム５を構成することができる。

【0039】

図３は、識別データがＬ１２３４である取鍋について、耐火物状態データベースを監視ユニット４がどのように更新することができるかの例示を示す。耐火物状態ツール３による異なる瞬間の連続した耐火物状態試験ＲＣＴ１～９は、状態データを生成し、監視ユニット４から「決行」または「中止」のいずれかの決定を下す。初期状態では、識別データＲ１１１を有する耐火物構成要素が取鍋Ｌ１２３４に結合されている。表示のとおり、２つの第１の耐火物状態試験ＲＣＴ１、ＲＣＴ２は、耐火物構成要素Ｒ１１１が過度の摩耗の兆候を示さないことを反映しているので、「決行」の決定となる。一方、第３の耐火物試験ＲＣＴ３は、「中止」の決定となる。この「中止」の決定は、耐火物構成要素Ｒ１１１を交換して、読み取りステーション２から監視ユニット４によってその識別情報を取得された交換用耐火物構成要素Ｒ３４４にするきっかけとなる。そして、監視ユニット４は、耐火物状態試験ＲＣＴ７まで、その後の耐火物状態試験ＲＣＴ４～７をこの新しい耐火物構成要素Ｒ３４４に関連付け、試験ＲＣＴ７では、「中止」の決定が出されるので耐火物構成要素Ｒ３４４を交換しなければならないことが確定する。同じ更新処理を、監視ユニット４により、冶金施設の異なる冶金容器１に対して適用することができる。また、耐火物状態データベースは、本発明によるシステムをそれぞれ具備する様々な冶金施設から状態データを収集することができる。

【0040】

少なくとも１つの監視ユニット４によって更新される耐火物状態データベースは結果的に、１つまたは複数の冶金施設で使用中の耐火物構成要素を追跡すること、そしてそれらのすべてを、連続する時間ステップで測定されたそれらの状態データに結び付けることを可能にする。本発明によるシステムでは、耐火物構成要素に付けられた識別タグにアクセスできなくとも、またはいったんそれらのタグが冶金容器内で操作されてそれらが破壊されていても、そうした貴重なデータベースを構築することができる。

【0041】

この耐火物状態データベースは、冶金施設内の様々な耐火物構成要素を個別に追跡することを可能にし、例えば、金属鋳造施設のサプライチェーン管理アプリケーションに一体化することができるが、このデータベースは、冶金施設内の耐火物構成要素１ｐ、１ｒの挙動の計算モデルを生成するのにも使用することができる。この目的のために、耐火物製造データ、例えば耐火物材料またはいくつかの耐火物製造工程パラメータ、例えば様々な耐火物製造ステップの温度、圧力、および持続時間を、有利には監視ユニット４によって、対応する耐火物構成要素の識別データと関連付けて、耐火物状態データベースに保存することができる。そのような耐火物製造データは、例えば、耐火物構成要素に関連付けられた耐火物構成要素識別データ、ならびに／または、バッチ番号および／もしくは製造時間のおかげで、耐火物製造データベースから取り出すことができる。

【0042】

金属製造データもまた、有利には監視ユニット４によって、耐火物状態データベースに保存することができる。そのような金属製造データは、対応する冶金容器１の識別データと関連付けることができ、有利には、以下のデータ：冶金容器１において鋳造される金属の種類、冶金容器１において使用される異なる耐火物の種類、冶金容器のダウンタイムの頻度および／または持続時間、金属製造工程の最終製造物の特徴、のうちの少なくとも１つを含む。監視されることになる耐火物構成要素１ｐがスライドゲート弁プレートである場合、金属製造データは有利には、摩耗状態にあるプレートの使用時間も含む。この目的には、スライドゲート弁プレートの全閉の時間および全開の時間は、全鋳造時間から推測することができるが、これは、これら２つの位置ではプレートがほとんどまたは全く摩耗しないからである。あるいは、冶金容器１のスライドゲート弁プレートによってなされる相対移動の回数に関連するデータも、対応する冶金容器１の識別データと関連付けて保存することができる。

【0043】

有利な実施形態では、本発明によるシステムは、状態データ用の機械学習予測モデル、例えば（ディープ）ニューラルネットワークモデルまたは確率的グラフィカルモデルを訓練するように構成される計算ユニットを具備し、前記計算ユニットは、
ｉ． 前記耐火物状態データベースのデータに基づいて、複数の訓練インスタンスを生成し：
・前記耐火物製造データから取り出された少なくとも１つのパラメータに基づいて、および／または前記金属製造データから取り出された少なくとも１つのパラメータに基づいて入力された訓練インスタンスと；
・状態データから取り出された少なくとも１つのパラメータに基づいて出力された訓練インスタンスと、を各訓練インスタンスが具備するように；
ｉｉ． 訓練インスタンスに基づいて機械学習予測モデルを訓練するように、構成される。

【0044】

既に上で説明したとおり、耐火物構成要素１ｒ、１ｐは、スライドゲート弁プレートとすることができる。そのようなスライドゲート弁プレート１ｒ、１ｐは、冶金容器のスライドゲート弁１ｖにおける本質的な部分である。スライドゲート弁は、２プレート式または３プレート式のスライドゲート弁とすることができる。図４ａ）に例示のとおり、２プレート式のスライドゲート弁は、最上部スライドゲート弁プレート１ｕと最下部スライドゲート弁プレート１Ｌとを具備し、図２（ｂ）に例示のとおり、３プレート式のスライドゲートは、最上部および最下部スライドゲート弁プレート１ｕ、１Ｌに挟まれた中間部スライドゲート弁プレート１ｍをさらに具備する。

【0045】

スライドゲート弁プレートは、摺動面１ｓを具備し、この面は、スライドゲート弁プレートの厚さによって第２の面１ｄから分離されており、周縁部によって互いに接合されている。また、スライドゲート弁プレートは、摺動面に垂直に延びる貫通孔１ｂを具備する。中間部スライドゲート弁プレート１ｍの第２の面１ｄも摺動面である。最上部、最下部、および随意に中間部スライドゲート弁プレートはそれぞれ、対応する最上部、最下部、および随意に中間部プレート支持フレーム１１ｔ、１１Ｌ、１１ｍの受け揺動体１ｃに結合され、１つのプレートの少なくとも１つの摺動面１ｓは、第２のプレートの摺動面１ｓと摺動接触している。

【0046】

最上部プレート支持フレーム１１ｕは、冶金容器に対して固定されており、最上部スライドゲート弁プレート１ｕは概して、冶金容器の内部ノズルに結合されている。２プレート式スライドゲート弁では（図４（ａ）参照）、最下部プレート支持フレーム１１Ｌは、空気圧式または液圧式のピストン１７によって並進駆動可能な可動往復台であり、最下部スライドゲート弁プレートの摺動面が最上部スライドゲート弁プレートの摺動面に対して接触して相対的に摺動するようにしてある。３プレート式スライドゲート弁では、最下部プレート支持フレーム１１Ｌは、最上部プレート支持フレームおよび冶金容器に対して固定されている。中間部プレート支持フレーム１１ｍは、中間部スライドゲート弁プレートの２つの摺動面を、最上部スライドゲート弁プレートおよび最下部スライドゲート弁プレートの摺動面に対してそれぞれ摺動させるのに適した可動往復台である。当技術分野で周知のとおり、最上部スライドゲート弁プレートの、そして随意に３プレート式スライドゲート弁における最下部スライドゲート弁プレートの摺動面に対する、スライドゲート弁プレートの摺動面の摺動並進により、２つ（または３つ）のプレートの貫通孔２ｂの間の重なりのレベルを制御することが可能になる。

【0047】

上で説明したとおり、スライドゲート弁プレートは、それらが操作される機械的および熱的な制約に起因して、短い時間間隔で交換する必要がある。具体的には、摺動面１ｓが浸食される可能性、および／または数回の鋳造作業の後に貫通孔１ｂが拡大する可能性ある。スライドゲート弁プレートを交換する必要があるかどうかを決定するには、その摩耗状態を事前に評価する必要がある。本発明では、耐火物状態ツール３は、プレート状態ツールとすることができ、このプレート状態ツールは、プレート状態試験を実施することによって、プレートが冶金容器１のスライドゲート弁にまだ結合されている間にスライドゲート弁プレートの摩耗状態を評価するものである。

【0048】

図５に例示されるとおり、本発明によるプレート状態ツール３は、冶金容器１内のスライドゲート弁１ｖのコレクタノズル１ｎを少なくとも部分的に閉塞する閉塞器９を具備する本体４４を有する。閉塞器９の機能は、コレクタノズル１ｎから流出しようとするガスの変位に対する、不正確には「背圧」と呼ばれることもある抵抗に対抗することである。閉塞器９は、アクチュエータによってコレクタノズル１ｎに押圧される封止材を保持する封止材ホルダを具備することができる。別の実施形態では、閉塞器は、コレクタノズル１ｎのねじ部にねじ止めされたキャップを具備することができる。さらに別の実施形態では、閉塞器は、例えばセメントによってコレクタノズル１ｎに化学的に封止されたキャップを具備することができる。好ましい実施形態では、閉塞器は、コレクタノズル１ｎを完璧に気密に閉鎖するように構成される。しかし、完璧な気密閉鎖は、本発明によるプレート状態ツールを用いたプレート状態試験の実施に本質的ではない。プレート状態ツール３は実際、例えば、閉塞器９によって気密に封止されなくなった損傷したコレクタノズル１ｎとともに使用することさえできる。

【0049】

本発明の１つの本質的な特徴は、閉塞器９を通じてコレクタノズル１ｎにガスを目標圧力で注入する圧力調整器６を具備するガス注入装置である。圧力調整器は、入力圧力でガスを受け取って、そうした入力圧力を、所望の値である目標圧力にまで、その出力のところで下げるように構成される制御弁である。本発明では、圧力調整器６は例えば、高圧空気供給装置から６バールの圧力の圧縮空気を受け取り、その入力と出力の間でガス流量を調整して、１．５バールの目標圧力をその出力で維持するように構成される、電子式比例圧力調整器とすることができる。ガス注入装置は有利には、供給ダクトによって閉塞器９の貫通孔にガスを注入するように構成される。

【0050】

本発明の別の本質的な特徴は、ガス注入装置によってコレクタノズル１ｎ内に噴射されたガス流量を測定するように構成されるガス流量測定装置７、すなわち流量計７の存在である。図５に例示されるとおり、そのようなガス流量測定装置７は有利には、圧力調整器６と閉塞器９との間に挟装されており、圧力調整器６の出力から来るガスが、コレクタノズル１ｎに入る前にガス流量測定装置７を通って流れるようにしてある。

【0051】

本発明の第３の本質的な特徴は、ガス流量測定装置７に通信可能に接続される、そしてスライドゲート弁プレートの相対位置に関連する入力データを受信するように構成される、コントローラ８である。そうしたコントローラは有利には、電子式コントローラ、例えばＰＬＣであり、連続する時間ステップにおける（ｉ）ガス流量の、そして（ｉｉ）スライドゲート弁プレートの相対位置の値を、前記コントローラのメモリに保存するように構成される。有利な実施形態では、コントローラ８は、圧力調整器６に通信可能に接続される。そして、コントローラ８は、圧力調整器６によって調整された圧力と、流量計７によって測定されたガス流量と、スライドゲート弁プレート１ｕ、１Ｌ、１ｍの相対位置とを監視する中央ユニットである。有利な実施形態では、コントローラ８は、空気圧式または液圧式のピストン１７を作動させることによって、スライドゲート弁プレート１ｕ、１Ｌ、１ｍの相対的な摺動運動を制御するようにさらに構成される。この構成では、コントローラ８は、完全なプレート状態試験を実施するのに必要なスライドゲート弁プレート１ｕ、１Ｌ、１ｍの相対的な摺動運動を自ら開始することができるようになる。有利な実施形態では、コントローラ８は、スライドゲート弁１ｖが、閉鎖構成から開放構成に移動している間にプレート状態試験を実施するように構成される。

【0052】

コントローラ８は、ガス流量測定データおよびスライドゲート弁プレート１ｕ、１Ｌ、１ｍの相対位置データを処理することによって、スライドゲート弁プレート１ｕ、１Ｌ、１ｍの摩耗状態に関連する指標を評価することができるようになる。スライドゲート弁プレートの相対的な変位の間に流量計７によって測定されるガス流量は実際、スライドゲート弁１ｖを通って流れるガスの量と強く相関している。上ですでに説明したように、スライドゲート弁プレートが完璧な状態（摩耗なし）では、摺動弁プレート１ｕ、１Ｌ、１ｍの貫通孔１ｂの間に少なくとも部分的な重なりがある場合にのみ、スライドゲート弁を通じて流体が流れることができる。完璧な状態のスライドゲート弁プレートの貫通孔１ｂは、既知の直径を有しているので、ガス流量のプロファイルは、スライドゲート弁プレートの既知の相対位置で鋭い変化のある形状を有している。ガス流量のそうした鋭い変化は実際、貫通孔１ｂが開始する位置や停止する位置で観察され、これは、スライドゲート弁１ｖが最初、閉じたゲート構成であったか（鋭い増加）、または開いたゲート構成であったか（鋭い減少）による。

【0053】

ガス流量のそのような鋭い変化が、図７ａ）に示されており、この図は、スライドゲート弁プレートの相対位置ＲＰが、閉じたゲート構成から開放構成に変更された場合の、時間変数に対するガス流量のグラフＧＦを示す。最初のピークＳ１は、コレクタノズル１ｎ内の圧力を上昇させるのに必要なガス流量に対応する。ガス流量の鋭い増加Ｓ２は、貫通孔２ｂが重なり始めるところのスライドゲート弁１ｖの相対位置に対応する。グラフＮＰは、圧力調整器６によって監視されるガス圧力を示しており、この圧力は、最初のガス流量ピークＳ１の後に、目標値である１．５バールに達する。

【0054】

図７ｂ）は、図７ａ）と同一のグラフを示しているが、今度は、摩耗したプレートについてのものである。摩耗したプレートは、浸食された摺動面１ｓおよび／または拡大された貫通孔１ｂを特徴とする。浸食された表面１ｓの場合、ガス流量の鋭い増加Ｓ２に先だって、貫通孔１ｂが重なり始める前に流体連通する場合に発生する漏れを反映した穏やかな増加Ｍ１がある。また、摩耗したプレートが、拡大した貫通孔１ｂを有する場合には、鋭い増加Ｓ２が左にシフトするのが観察される可能性もある。プレート状態ツール３はそのコントローラ８とともに、ＧＦグラフのこのような変移の検出と定量化を可能にすることになる。

【0055】

一実施形態では、コントローラ８は、ガス流量のグラフＧＦの下の面積、換言すると、時間変数に対するガス流量の積分を計算することによって、摺動面１ｓの腐食に起因する漏れを定量化するように構成することができる。腐食に起因する漏れに関連する意味のある物理的指標を生成するために、そうした積分は有利には、試験中に移動するスライドゲート弁プレートの摺動速度を用いて、大局的に捉えられる、例えば正規化される。一方、プレートの貫通孔１ｂの拡大は、鋭い増加Ｓ２のシフトを評価することによって定量化することができる。一実施形態では、鋭い増加Ｓ２の位置は、ガス流量のグラフＧＦの微分を計算し、この微分の極大値を探すことによって、見つけることができる。そして、グラフＲＰを用いることによって、スライドゲート弁プレート１ｕ、１Ｌ、１ｍの相対位置を、この鋭い増加Ｓ２に関連付けることができる。

【0056】

スライドゲート弁プレート１ｕ、１Ｌ、１ｍの相対位置のグラフＲＰを生成し、上記の物理的指標を取り出すためには、コントローラ８は、前記相対位置に関連する電子信号を受信しなければならない。一実施形態では、そうした電子信号は、移動するスライドゲート弁プレート１Ｌ、１ｍの変位を測定するように構成される距離計によって提供することができる。あるいは、そうした電子信号は、スライドゲート弁１１の可動往復台１１Ｌ、１１ｍを作動させる空気圧式または液圧式のピストン１７の制御システムから直接得ることができる。しかしながらこの実装は、移動するスライドゲート弁プレート１Ｌ、１ｍの位置を制御システムが十分な精度で決定できる場合にのみ、有利である。

【図1a)】

【図1b)】

【図2a)】

【図2b)】

【図3】

【図4a)】

【図4b)】

【図5】

【図6】

【図7a)】

【図7b)】