特表 2024-542055 高温鋳型ギャップ測定用光ファイバ干渉計センサ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-11-13

(54)【発明の名称】高温鋳型ギャップ測定用光ファイバ干渉計センサ

(51)【国際特許分類】

   B22D 11/16 20060101AFI20241106BHJP

   B22D 11/04 20060101ALI20241106BHJP

   G01B 11/14 20060101ALI20241106BHJP

   G01B 9/02004 20220101ALI20241106BHJP

   G01N 21/55 20140101ALI20241106BHJP

   G01N 21/45 20060101ALI20241106BHJP

   G01K 11/32 20210101ALI20241106BHJP

【ＦＩ】

B22D11/16 104A

B22D11/04 311Z

B22D11/16 104V

G01B11/14 G

G01B9/02004

G01N21/55

G01N21/45 A

G01K11/32 A

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024525924

(86)(22)【出願日】2022-11-01

(85)【翻訳文提出日】2024-06-26

(86)【国際出願番号】 US2022048571

(87)【国際公開番号】W WO2023081151

(87)【国際公開日】2023-05-11

(31)【優先権主張番号】63/263,420

(32)【優先日】2021-11-02

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】501305844

【氏名又は名称】ザ・キュレーターズ・オブ・ザ・ユニバーシティ・オブ・ミズーリ

【氏名又は名称原語表記】ＴＨＥ ＣＵＲＡＴＯＲＳ ＯＦ ＴＨＥ ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ ＯＦ ＭＩＳＳＯＵＲＩ

(74)【代理人】

【識別番号】100101454

【弁理士】

【氏名又は名称】山田 卓二

(74)【代理人】

【識別番号】100184343

【弁理士】

【氏名又は名称】川崎 茂雄

(74)【代理人】

【識別番号】100112911

【弁理士】

【氏名又は名称】中野 晴夫

(72)【発明者】

【氏名】ホアン，ジエ

(72)【発明者】

【氏名】オマリー，ロナルド

(72)【発明者】

【氏名】アラ，ディネシュ レディ

(72)【発明者】

【氏名】ニーラカンダン，デーバ プラサード

(72)【発明者】

【氏名】ロマン，ムハンマド

【テーマコード（参考）】

2F056

2F064

2F065

2G059

4E004

【Ｆターム（参考）】

2F056VF15

2F056VF16

2F056VF17

2F064AA09

2F064EE06

2F064FF01

2F064GG02

2F065AA06

2F065AA22

2F065AA30

2F065AA51

2F065CC31

2F065FF49

2F065FF51

2F065GG25

2F065LL02

2G059AA05

2G059BB08

2G059EE02

2G059EE05

2G059EE09

2G059JJ17

2G059KK01

4E004AA08

4E004MA10

4E004MC24

4E004MC30

4E004NA01

4E004PA05

4E004SB10

4E004SC07

(57)【要約】

非鉄および鉄の製造用途の鋳造および連続鋳造設備で採用可能な、温度感応型光ファイバファブリペロー干渉計ベースの鋳型ギャップ測定システム。鉄鋼連続鋳造の場合、このセンサは鋳型ギャップ内の鋳型フラックス層における微結晶形成を、フラックス層と鋼シェルの両方からの反射を検出することによって検出することも可能であり、連続鋳造における鋳型潤滑の直接監視を容易にする。これらの干渉計は、複雑な鋳型設計内の様々な位置で界面形状の測定やギャップの変化をモニターするために、簡単に多重化することもできる。操作中に連続鋳造鋳型から出る鋳片形状を測定する能力は、操作中の製品品質を監視、改善し、スラブの割れやブレークアウトにつながる状態を検知してプロセスの安全性を高める新たなツールとなる。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

金属－鋳型ギャップを測定するための光ファイバ干渉計センサシステムであって、
鋳型の壁に埋め込まれたフェルールであって、鋳型の内面と同一平面の第１端部を有するフェルール；
光ファイバの端面がフェルールの第１端部および鋳型の内面から所定の距離だけ凹むように、フェルール内に配置された少なくとも端部マージンを有する光ファイバであって、光ファイバは光を伝送するように構成され、光ファイバはさらに、鋳型内に堆積された金属から反射された光を受光するように構成された光ファイバ；および、
光ファイバに結合された干渉計であって、光ファイバによって受信された鋳型内からの反射光の関数として、光ファイバの端面と鋳型内に堆積された金属との間の距離を測定するように構成された干渉計、を含む光ファイバ干渉計センサシステム。

【請求項2】

干渉計は、ファブリペロー干渉法を利用する請求項１に記載の光ファイバ干渉計センサシステム。

【請求項3】

フェルールは、その遠位端部に、フェルールを鋳型の壁内に保持するためのリテーナを含む請求項１または２に記載の光ファイバ干渉計センサシステム。

【請求項4】

光ファイバは、偏光を伝送する請求項１～３のいずれかに記載の光ファイバ干渉計センサシステム。

【請求項5】

干渉計は、偏光の関数として鋳型内の金属の反射率を測定するように構成されている請求項４に記載の光ファイバ干渉計センサシステム。

【請求項6】

干渉計は、偏光を用いて鋳型内の金属の表面が等方性であるか否かを検出するように構成されている、請求項４または５に記載の光ファイバ干渉計センサシステム。

【請求項7】

フラックス膜が鋳型の内面に適用され、フラックス膜は、金属が鋳型内を流れるように構成され、
干渉計は、光ファイバによって受光された鋳型内からの反射光の関数として、フラックス膜の厚さを測定するように構成されている請求項１～６のいずれかに記載の光ファイバ干渉計センサシステム。

【請求項8】

干渉計は、さらに、レイリー散乱を用いて鋳型内の金属の温度プロファイルを測定するように構成されている請求項１～７のいずれかに記載の光ファイバ干渉計センサシステム。

【請求項9】

フェルールは、光ファイバが配置されるオリフィスを含み、
オリフィスは、表面張力によって鋳型内の金属がオリフィスに入るのを防ぐように十分に小さい大きさである請求項１～８のいずれかに記載の光ファイバ干渉計センサシステム。

【請求項10】

干渉計は、光ファイバの端面とフェルールの第１端部と鋳型の内面との間の所定の距離に影響する温度変化に鈍感である請求項１～９のいずれかに記載の光ファイバ干渉計センサシステム。

【請求項11】

干渉計は、鋳型の内面上の複数の位置で測定を行うように多重化されるように構成されている請求項１～１０のいずれかに記載の光ファイバ干渉計センサシステム。

【請求項12】

その中に堆積された金属を有する鋳型の金属－鋳型ギャップを測定する方法であって、
光ファイバの端面が鋳型の内面から所定の距離だけ凹むように光ファイバを位置決めし、光ファイバは光を透過するように構成され、光ファイバはさらに、鋳型内に堆積された金属から反射された光を受光するように構成されること；
干渉計システムにより、光ファイバを通して鋳型の内部に光を伝送すること；
干渉計システムにより、光ファイバの端面から光ファイバ内で反射された光を受光すること；
干渉計システムにより、鋳型内の金属から光ファイバ内に反射された光を受光すること；および、
干渉計システムにより、ファブリペロー干渉法を実行し、光ファイバの端面と鋳型内に堆積された金属との間の距離を、受光した反射光の関数として測定すること、を含む方法。

【請求項13】

フェルールを鋳型の壁に埋め込むことをさらに含み、
フェルールは鋳型の内面と同一平面の第１の端部を有し、
光ファイバは、光ファイバの端面がフェルールの第１端部および鋳型の内面から所定の距離だけ凹むようにフェルール内に配置された少なくとも端部マージンを有する請求項１２に記載の方法。

【請求項14】

光ファイバを通して光を伝送することは、偏光を伝送することを含む請求項１２または１３に記載の方法。

【請求項15】

干渉計システムにより、鋳型内の金属の反射率を、偏光の関数として測定することをさらに含む請求項１４に記載の方法。

【請求項16】

干渉計システムにより、偏光を用いて、鋳型内の金属の表面が等方性であるか否かを検出することをさらに含む請求項１４または１５に記載の方法。

【請求項17】

鋳型の内面にフラックス膜が適用されており、干渉計システムにより、フラックス膜の厚さを受光した反射光の関数として測定するために、ファブリペロー干渉法を実行することをさらに含むことを特徴とする請求項１２～１６のいずれかに記載の方法。

【請求項18】

干渉計システムにより、光ファイバに沿った温度プロファイルを測定するために、レイリー散乱干渉法を実行することをさらに含む、請求項１２～１７のいずれかに記載の方法。

【請求項19】

光ファイバのアレイを、アレイ内の光ファイバの端面が鋳型の内面から所定の距離だけ凹むように位置決めすること；
干渉計システムにより、各光ファイバを通して鋳型の内部に光を伝送すること；
干渉計システムにより、各光ファイバの端面から各光ファイバ内で反射された光を受光すること；
干渉計システムにより、鋳型内の金属から光ファイバ内に反射した光を受光すること；
干渉計システムにより、ファブリペロー干渉法を実行して、受信した反射光の関数として、光ファイバの端面と鋳型内に堆積された金属との間の距離を測定すること；および、
測定された距離を多重化して、金属と鋳型のギャップのプロファイルを生成すること、をさらに含む請求項１２～１８のいずれかに記載の方法。

【請求項20】

鋳型の内面と同一平面に配置された反射面に、光ファイバを通して鋳型の内部に光を伝送すること；
反射面から光ファイバに反射された光を受光すること；
受光した反射光の関数として、光ファイバの端面から反射面までの距離を決定すること；および、
光ファイバの端面から反射面までの決定された距離に基づいて、所定の距離を較正すること、をさらに含む請求項１２～１９のいずれかに記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【関連出願の相互参照】

【0001】

本出願は、２０２１年１１月２日に出願された米国特許出願第６３／２６３，４２０号の利益を主張するものであり、その内容全体があらゆる目的のために参照により組み込まれる。

【背景技術】

【0002】

凝固は、すべての金属製造プロセスにおける基本的なステップであり、これらのプロセスの大部分は、液体金属を所望の固体形状に変換するために、ある種の鋳型を採用している。鋳型と金属の界面における熱伝達の基本的な性質については、特に複雑な形状の鋳物や連続鋳造金属の場合、不明な点が多い。凝固、熱伝導、および機械的応力を組み合わせた数理モデルは、静的鋳型の凝固中に界面に発生するギャップの挙動に関する知見を得るために採用されてきた。より洗練されたモデルでは、ギャップモデルに鋳型フラックス液層や結晶層を含めることで、連続鋳造鋳型における凝固と熱伝達の挙動を第一原理からモデル化し予測する試みも行われている。

【0003】

この分野で欠けている基本的な能力は、高温凝固プロセス中に発達する鋳型ギャップと温度プロファイルを直接測定する能力である。リニア可変差動変圧器（ＬＶＤＴ）のようなリニア変位センサを用いて凝固中の鋳型ギャップを測定する試みは、限られた成功しか収めていない。このような変位センサは、取り付けが機械的に複雑であり、温度補正が必要である。

【発明の概要】

【0004】

本開示の態様は、光ファイバ干渉法を使用した正確な鋳型ギャップ測定を可能にする。光干渉計アプローチは、鋳造中の高温で鋳型ギャップの動的測定を行う。鋳型と金属の界面における局所的な凝固状態を予測し、最終的に制御する能力は、鋳造製品の品質および歩留まりに全体的に大きな影響を及ぼし、軍事および産業市場の両方向けに、より難鋳造性の新しい合金および製品を製造する金属産業の能力を大幅に向上させる。

【0005】

本開示の態様を具現化するセンサ技術は、連続鋳造ルートによって製造される鉄および非鉄の鋳造品および製品（シート、プレート、ＳＢＱバー製品など）の品質および歩留まりに直接影響を与えることができ、より高品質で低コストのサプライチェーンをもたらす。

【0006】

一態様では、温度感応型光ファイバファブリペロー干渉計ベースの鋳型ギャップ測定システムは、非鉄および鉄の両方の生産用途の鋳造および連続鋳造設備で採用することができる。鋼の連続鋳造の場合、このセンサは、フラックス層と鋼シェルの両方からの反射を検出することにより、鋳型ギャップ内の鋳型フラックス層における微結晶形成を検出することもでき、連続鋳造における鋳型潤滑の直接監視を容易にする。これらの干渉計は、複雑な鋳型設計内の様々な位置で界面形状の測定やギャップの変化を検出するために、簡単に多重化できる。操業中に連続鋳造鋳型から出る鋳型形状を測定する能力は、操業中の製品品質を監視および改善する新しいツールを提供し、スラブの割れやブレークアウトにつながる状態の検出を通じてプロセスの安全性を高める。

【0007】

別の態様では、金属－鋳型間隙を測定するための光ファイバ干渉計センサシステムは、鋳型の壁に埋め込まれたフェルールを含み、フェルールの第１の端部は鋳型の内面と同一平面である。光ファイバは、光ファイバの端面がフェルールの第１の端部および鋳型の内面から所定の距離だけ凹むように、フェルール内に配置された少なくとも端部マージンを有する。光ファイバは、光を伝送し、鋳型内に堆積した金属から反射された光を受光するように構成されている。センサシステムはまた、光ファイバに結合された干渉計を含む。干渉計は、光ファイバによって受信された鋳型内からの反射光の関数として、光ファイバの端面と鋳型内に堆積した金属との間の距離を測定するように構成される。

【0008】

さらに別の態様では、金属と鋳型のギャップを測定する方法は、光ファイバの端面が鋳型の内面から所定の距離だけ凹むように光ファイバを位置決めすることを含む。光ファイバは、光を送信し、鋳型内に堆積した金属から反射された光を受信するように構成される。本方法はまた、干渉計システムによって、光ファイバを通して鋳型の内部に光を伝送することと、干渉計システムによって、その端面から光ファイバ内で反射された光と、鋳型内の金属から光ファイバ内に反射された光とを受光することとを含む。本方法はさらに、干渉計システムによって、光ファイバの端面と鋳型内に堆積した金属との間の距離を、受光した反射光の関数として測定するファブリペロー干渉計を実行することを含む。

【0009】

本開示の他の目的および特徴は、本明細書において部分的に明らかにされ、部分的に指摘されるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】実施の形態にかかるファブリペロー干渉計センサを示す。

【図2】実施の形態にかかる鋳型内のギャップ検出に使用される図１のセンサの例である。

【図3】図２の実施の形態にかかる鋳型の拡大図である。

【図4】代わりの実施の形態にかかる鋳型の拡大図である。

【0011】

対応する参照番号は、図面全体を通して対応する部分を示す。

【発明を実施するための形態】

【0012】

本開示の態様は、非鉄および鉄の両方の製造用途の鋳造および連続鋳造設備で採用できる、光ファイバ干渉計ベースの鋳型ギャップ測定システムの配備に関する。図１を参照すると、実施の形態にかかるセンサ１００は、掃引レーザ１０４によって給電される少なくとも１本の光ファイバ１０２を含む。光は、センサヘッド１０６で光ファイバ１０２を出射する。検出器１１０は、光ファイバ１０２を通して反射して戻ってきた光を検出し、プロセッサまたはコンピュータ１１２で処理する。図示の実施の形態では、光サーキュレータ１１４が、反射光がレーザ１０４に戻らないようにする。センサ１００が複数の光ファイバ１０２を含む場合、光信号を伝送する光ファイバを切り替えるために光スイッチ１１８を使用することができる。このようにして、センサ１００は、外部ファブリペロー干渉計（ＦＰＩ）を形成する。

【0013】

図２は、金属２０４を含む鋳型２０２の一例の断面図である。図示のように、金属２０４の凝固シェル２０６が凝固プロセス中に発達する。図示のように、鋳型２０２は、ＦＰＩセンサ１００の光ファイバ１０２が埋め込まれる壁２１０を有する。壁２１０は、フェルール２１２（すなわち、センサヘッド１０６）を受ける形状およびサイズの開口部を含む。実施の形態では、フェルール２１２は、フェルール２１２を壁２１０内の所定の位置に固定するためのリテーナ２１４を含んでいる。フェルール２１２は、光ファイバ１０２を受け入れる形状およびサイズのオリフィスを有する。フェルールは、壁２１０の内面２１６と同一平面の遠位端部２１２ａと、光ファイバ１０２が延び、レーザ１０４および検出器１１０に接続される近位端部２１２ｂとを有する。実施の形態では、遠位端部２１２ａは、近位端部２１２ｂよりも大きな直径を有するように構成される。さらに、フェルール２１２の遠位端部２１２ａは、鋳型２０２の内部に面するように構成された内部面を有する。フェルール２１２は、遠位端部２１２ａにおけるフェルール２１２の内面が壁２１０の内面２１６と同一平面になるように、壁２１０の開口部に埋め込まれる。本開示の態様によれば、光ファイバベースセンサ１００は、鋳型２０２と金属２０４との間のギャップを直接測定するためにファブリペロー干渉計の原理を使用する。

【0014】

図３は、光ファイバ１０２とシェル２０６との間の界面の拡大図である。図３に示すように、光ファイバ１０２の端面３０２は、フェルール２１２に挿入されたとき、フェルール２１２の遠位端部２１２ａおよび壁２１０の内面と同一平面にならない。その代わりに、光ファイバ１０２は、フェルール２１２が取り付けられたときに、壁２１０の内面から所定の距離だけ後退または凹む。光ファイバ１０２を後退させることにより、端面３０２と金属２０４（または金属２０４のシェル２０６）との間に形成されるギャップ３０４を測定することができる。フェルール２１２を貫通するオリフィスの大きさは、鋳型２０２に注湯されたとき、溶融金属２０４の表面張力によって、溶融金属がオリフィスを貫通したり、そうでなければ凹部を満たしたりしないように構成されている。このようにして、光ファイバ１０２と壁２１０の内面２１６との間のギャップ３０４が鋳造プロセスを通じて維持され、光ファイバ１０２によって放射された光が金属２０４に入射して反射し、ギャップ３０４の測定が可能になる。ファイバ１０２が遠位端部２１２ａの端面から凹んでいる距離は既知であるため、シェル２０６と壁２１０の内面２１６との間のギャップは決定することができる。

【0015】

図示の実施形態では、オリフィスは２ｒの直径を有し、ｒは以下の式（１）：

で定義される。

【0016】

ここで、γは表面張力、θは接触角、ρは密度、ｇは重力加速度、ｈはオリフィスの上にある液体金属２０４の高さである。

【0017】

さらに図１～３を参照すると、光ファイバファブリペロー干渉計（ＦＰＩ）センサ１００の動作原理が示されている。光ファイバ１０２は、ファブリペロー干渉法の原理を使用して、鋳型２０２と金属２０４との間の凝固プロセス中に発生するギャップ３０４を直接測定するために採用される。ファブリペロー干渉法は、２つの平行な反射面間の距離を測定するために使用される。このセンサ技術の利点は、ギャップ３０４の温度変化に影響されず、取り付けが簡単で、電磁干渉を受けないことである。

【0018】

光ファイバの端面３０２と反射体（すなわち金属２０４）は、Ｌのキャビティ長（すなわちギャップ３０４）を有する外部ファブリペロー干渉計を形成する。干渉信号（Ｉ）は、以下の式（２）：

で与えられる。

【0019】

Ｉ_１およびＩ_２は、それぞれ光ファイバ１０２の端面３０２および反射体から反射された光の強度であり、φは干渉計センサ１００の初期位相差であり、ｎは空気の屈折率（ほぼ１）であり、Ｌは空気キャビティの長さ（すなわちギャップ３０４）である。スペクトルの２つの連続する極小値の間の空間は、自由スペクトル範囲（ＦＳＲ）として定義され、以下の式（３）：

のように表すことができる。

【0020】

ここで、λは伝播光の波長である。つまり、干渉スペクトルのＦＳＲを求めることで、共振器長を復調することができる。空洞長の変化ΔＬは、以下の式（４）：

で求めることができる。

【0021】

ＦＳＲ_１、ＦＳＲ_２は変位前後のＦＳＲの値である。

【0022】

使用時、光ファイバ１０２はフェルール２１２に挿入され、フェルールは鋳型２０２の壁２１０に挿入される。初期には、光ファイバ１０２上の壁２１０の内面に対して反射面を突き当てることができる。レーザ１０４は光ファイバ１０２を通して光を放出し、光ファイバ１０２はフェルール２１２中でセットバックされる。光は反射面で反射され、光ファイバ１０２を通って検出器１１０に戻される。コンピュータ１１２は反射光を処理し、光ファイバ１０２の端面３０２と反射面との間の距離を計算する。この距離は、光ファイバ１０２と壁２１０の内面との間のベースライン校正距離である。溶融金属２０４が鋳型２０２に流し込まれると、凝固シェル２０６が鋳型２０２の壁２１０の内面に対して形成され始める。凝固シェル２０６は、鋳型２０２と溶融金属２０４との間の温度差によって形成され、こうして凝固金属２０４の初期層が形成される。注湯中、レーザ１０４は光ファイバ１０２を通して光を照射し、凝固シェル２０６は光ファイバＦＰＩセンサ１００の反射体として機能する。光は凝固シェル２０６で反射され、光ファイバ１０２を通って検出器１１０に戻される。コンピュータ１１２は反射光を処理し、光ファイバ１０２と凝固シェル２０６の間の距離を計算する。凝固シェル２０６が最初に形成されたときは、金属２０４に収縮が発生していないため、凝固シェル２０６と光ファイバとの間の測定距離は校正距離と等しい。しかし、金属２０４が凝固し続けると、金属が収縮し始め、鋳型２０２の内面２１６と凝固シェル２０６との間に形成される部分を含むギャップ３０４が増加する。このギャップ３０４が形成されると、光ファイバ１０２から放射される光は、校正距離よりも大きい距離を測定するために使用される。光ファイバＦＰＩセンサ１００を使用して、光ファイバ１０２と金属２０４の間の距離の差が成形プロセスのスパンにわたって測定される。

【0023】

図４を参照すると、本開示の代わりの実施の形態が示されている。この実施の形態では、光ファイバＦＰＩセンサ１００は連続鋳造鋳型２０２に実装される。光ファイバ１０２は鋳型２０２に埋め込まれ、フラックス膜４０２が光ファイバを金属２０４から分離する。フラックス材は、金属２０４が鋳型２０２内を流れるように構成される。上述のように、２つの平行な反射面間の距離を測定するためにファブリペロー干渉法が使用される。鋼の連続鋳造の場合、センサ１００は、連続鋳造のための直接的な鋳型潤滑監視を容易にするために、フラックス膜４０２とシェル２０６の両方からの反射を検出することによって、鋳型ギャップ３０４内の鋳型フラックス層における微結晶形成を検出することができる。また、これらの干渉計は、複雑な鋳型設計内の様々な位置における界面形状測定またはギャップ変動の監視を実行するために容易に多重化することができる。操作中に連続鋳造鋳型から出る鋳片形状を測定する能力は、操作中の製品品質を監視および改善するツールを提供し、スラブの割れやブレークアウトにつながる条件を検出することでプロセスの安全性を高める。光ファイバＦＰＩ１００は、フラックス膜４０２（Ｒ１として示される）と金属シェル２０６（Ｒ２として示される）の両方からの反射を検出することによって、ギャップ３０４内のフラックス膜４０２における微結晶形成を検出し、連続鋳造のための鋳型潤滑の直接監視を容易にする。さらに、光ファイバＦＰＩ１００は、光がフラックス膜を透過することができるため、フラックス膜４０２の厚さを測定するように構成される。

【0024】

別の実施の形態では、センサ１００は、好ましくは、鋳型２０２の内面２１６に分布した一次元または二次元アレイに配置された複数の光ファイバ１０２を含む。掃引レーザ１０４は、光ファイバ１０２の各々に給電し、検出器１１０は、コンピュータ１１２による処理のために、各々を通って反射された光を検出する。この実施の形態では、光ファイバＦＰＩセンサ１００は、鋳型出口および温度プロファイル測定を提供するためにアレイ状に実装されている。

【0025】

さらに別の実施の形態では、光ファイバ１０２は、偏光の関数として反射率を測定し、表面が等方性であるかどうかを判定するために、調整可能な偏光を放射することができる。

【0026】

実験データは、Ａ３５６アルミニウムを用いた永久鋳型鋳造を用いてギャップ３０４を測定するためのファブリペロー干渉計センサ１００の応用を実証している。この実験は、凝固した金属表面（すなわち凝固シェル２０６）が凝固プロセス中に反射体として機能し、鋳物が収縮して鋳型２０２から引き離されるときに発生する鋳型ギャップ３０４を追跡できることを示している。この技術は、スラブおよびビレットの連続鋳造におけるギャップおよびプロファイルの監視をさらに可能にする。例えば、スラブやビレットに形成される可能性のある一般的なオフコーナー欠陥は、本明細書に開示された技術を使用して検出することができ、費用のかかるブレークアウト事象や品質低下を回避することができる。ギャップ３０４を通過するファイバに沿った温度プロファイルをサブミリメートルの分解能とミリ秒のサンプリングレートで測定するレイリー散乱ベースの光ファイバ質問技術も本明細書で開示する。干渉計センサ１００との組み合わせにより、測定システムは、多くのタイプの鋳造および連続鋳造プロセスに対する鋳型－金属間ギャップ挙動に関する新たな洞察を提供する。

【0027】

このセンサ１００は、最近の他の光ファイバセンサシステムの進歩と相まって、鋳型と金属の界面における熱伝達挙動に関する改善された知識を提供し、鉄および非鉄製造部門の鋳造および連続鋳造メーカーの鋳造製品の品質および歩留まりの大幅な改善を可能にする。センサ１００はさらに、既存の金属メーカーにしばしば製造上の課題をもたらす新しい高度高強度合金システムの開発を支援するために必要なツールを提供し、その結果、軍事および商業用途のための新たな開発を可能にする。最後に、鋳造プロセスのリアルタイム監視のためのセンサ１００の適用は、鋳造プロセスの状態に関する直接的なフィードバックを提供し、鋳造プロセスのリアルタイム制御を可能にする。

【0028】

本発明の態様またはその実施の形態の要素を紹介する場合、冠詞「ある（ａ）」、「ある（ａｎ）」、「その（ｔｈｅ）」、および「当該（ｓａｉｄ）」は、要素が１つ以上あることを意味することを意図する。「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、および「有する（ｈａｖｉｎｇ）」という用語は、包括的であることを意図しており、列挙された要素以外の追加の要素が存在し得ることを意味する。

【0029】

図示または説明されている描写された構成要素のすべてが必要であるとは限らない。さらに、いくつかの実施の態様および実施の形態は、追加の構成要素を含み得る。構成要素の配置および種類における変形は、本明細書に規定される特許請求の範囲の精神または範囲から逸脱することなく行うことができる。追加の構成要素、異なる構成要素、または少ない構成要素が提供されてもよく、構成要素が組み合わされてもよい。代替的に、または追加的に、構成要素が複数の構成要素によって実施されてもよい。

【0030】

以上の説明は、例示として本発明の態様を説明するものであり、限定するものではない。本明細書は、当業者が本発明の態様を製造および使用することを可能にし、本発明の態様を実施する最良の態様であると現在考えられているものを含む、本発明の態様のいくつかの実施の形態、適応、変形、代替および用途を説明する。さらに、本発明の態様は、以下の説明に記載され、または図面に図示された構造の詳細および構成要素の配置への適用において限定されないことを理解されたい。本発明の態様は、他の実施の形態が可能であり、様々な方法で実施または実施されることが可能である。また、本明細書で使用される言い回しや用語は、説明のためのものであり、限定的なものと見なすべきではないことが理解されるであろう。

【0031】

添付の特許請求の範囲に定義された本発明の範囲から逸脱することなく、修正および変形が可能であることは明らかであろう。本発明の範囲から逸脱することなく、上記の構造および方法において様々な変更が可能であるため、上記の説明に含まれ、添付図面に示される全ての事項は、例示的なものとして解釈され、限定的な意味において解釈されないことが意図される。

【0032】

以上のことから、本発明の態様のいくつかの利点が達成され、他の有利な結果が得られることが分かるであろう。

【0033】

要約および概要は、読者が本技術開示の性質を迅速に把握できるように提供されるものである。これらは、特許請求の範囲またはその意味を解釈または制限するために使用されないことを理解した上で提出される。概要は、詳細な説明にさらに記載される概念の一部を簡略化して紹介するために提供される。概要は、特許請求される主題の重要な特徴または本質的な特徴を特定することを意図したものではなく、特許請求される主題を決定する際の補助として使用することを意図したものでもない。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【国際調査報告】