JPH0323045A - 熱交換能力を連続的に制御し監視する方法及びインゴット鋳造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は気泡を含有する液体冷却材の熱伝達特性をｔｄ
ｌｌｉｌする方法及び装置に係り、特に本発１剣の方法
及び装置は、気泡を含む液体冷却材による連続鋳造イン
ゴットの表面からの熱の除去をｔｉｔ．，そして遅延さ
せることに関するものである。

従来技術、及び発明が解決しようとする課題従来、軽金
属のインゴットの連続鋳造は、両端が開いている鋳型の
一端に溶融金蜆を導入して、固体のまたは部分的に凝固
したインゴットを反対端から回収する手法に従っている
。典型的に，鋳型は軸方向において比較的短くそして中
空にされまたは別の方式でインゴットのメニスカスを冷
即して凝固させる液体冷知媒質（例えば、水）を受容す
るようにされている。次いで、水は鋳型から排出されて
それがインゴットの表面に接触ずるにつれてインゴット
を冷却し続ける。鋳型は、好ましくはアルミニウムで作
られるが、銅、青銅またはその他の物質であって大きい
熱伝導性をｈ′づ−るものでこれを形成してもよい。

ユー氏に付与された米国特許第４１６６４９５号明細書
に、冷却中のインゴットの表『１がらの除熱を流量ｌ流
量ｌするようにされたインゴット鋳造方法が間示されて
いる。米国特許第４　１　６　６　４　９　５　Ｆ４発
明の要点は、液体冷却材がインゴット表面に供給される
菌に気体と液体冷却材とを混合することである。気体を
含む液休冷ｕ１材が鋳造作業の初期段階間に鋳型に供給
されるとき、液体冷却材中に混合された気体は、液体冷
却材の奪熱速度を起らせるように働く。液体冷ｆ！ｌ材
と混合された気体の量が少なくなると、＃！！型による
奪熱速度が増大する。

増大１ノた奪熱速度は、出現インゴット長さの後続部分
において使用される。

米国特許第．４　１　６　６　４　９　５号の方法は、
液体冷Ｎｌ材の冷却効果を遅延させる方法として商業的
に或功しており、アルコア７２９法としてアルミニウム
業界において知られるようになった。アルコア７２９法
は、厚さに対する幅の比が５．３である有するインゴッ
トを鋳造するため使用されて或功を納め１いる。

これは、出願人が知る限りにおいてインゴットの鋳造に
商業的に実行可能である最大の幅対厚さ比であり、アル
コア７２９法の採用によってのみ得られる。アルコア７
２９法において好ましいとされる冷Ｎ１材は水でありそ
して好ましいとされる気体の一つは二浪化炭素（ＣＯ２
）である。水は安価であり且つ＠京であることから推奨
される冷却材である。二酸化炭素は無臭且つ安価であり
、水中にｄ３いて高可溶性を有し、そして環境に対し比
較的無害であることから好ましいとされる。さらに、再
循環された水には蓄積した気体が存在しないから、二酸
化炭素は化学添加材と閏連寸る諸欠点の多くを有しない
。水には実質的に溶解しないその他の気体（例えば、空
気）も米国特許第４．１６６，４９５＠の方法の実施に
おいて使用され得る。

ワグスタッフ氏に付与された米国特許第４．６９３，２
９８号明細書には、制御された直接冷却速度で金属を鋳
造する手段及び技術が開示されている。この方法は液体
冷却材とそれには実質的に溶解しない気体とを、噴出口
を通じて該気体を放出することによって混合する過程を
有する。これら噴出口は、インゴットの表面上の冷却材
として冷ｆＪ１祠中に離散して非溶解状態に留まる傾向
を発揮する気泡の集まりとして気体を流動液体冷ｎ１材
中に放出する。

前記アルコア７２９法は経済的でありそして効果的であ
るが、それは改良の可能性を全く有しない。工程中で液
体冷却材と混合されなくてはならない気体の量は、温度
、混合圧、及び水質における変化に極めて敏感である。

気体が液体冷ｆＪＩ材による熱抽出を遅らせる能力は、
液体冷却材中に混合された気体の１１度、冷ｌｌ材の流
速及び液体冷却材の品質に左右される該液体の揮発性に
よって決定される。本明細湛中で使用される用詔「性質
」は液体冷却材の化学的性質を意味し、それはｐｈ、ア
ルカリ性、溶しかつ浮遊する固体、表面張ノノ及びイオ
ン種のごとき性質を含む。温度の変化及び冷却材性質に
対する処理工程の敏感性は、冷却媒質にＩｉ７Ｊ［Ｉさ
れる気体の量が、液体冷却剤の所望熱伝達特性が維持さ
れ得るように、試行錯誤によって絶えず′ｇＡ節される
ことを必要ならしめる。アルコア７２９法の温度敏感性
及び冷却材性質敏感性は或る種のインゴットの鋳造を極
めて困難にする。

従って、たとえ冷却材の性質及び温度が変化しても、所
望のレベルにおける液体媒質の冷却効果を監視しそして
制御する経済的且つ効果的な方法を提供りることは有利
である。

３題を解決するための手段 本発明によれば、気泡を含む液体または液体の小滴を含
む気体である過程が、前記光センサ装置の熱交換能力を
連続的に制御する方法であって、前記気泡または小滴の
相対密度を検知する段階、前記相対密度をＩＪ！準密度
範囲と比較する段階、及び前記相対密度が＃記基準範囲
内に含まれるように前記液体中の気体の畿を変更する段
階、を有する方法が提供される。

本発明によれば、過程が、前記光センサ装置の熱交換能
力を連続的にｉｃｉ？ｌする方法であって、前記気泡ま
たは小滴の個数密度に関係づけられる信号を発生させる
段陪、及び前記発生された信号を基準信号と比較する段
階を有する方法が提供ざれる。

本発明によれば、気泡を含む液体または液体の小滴を含
む気体の熱交換能力をＭ続的に制御する制御装置であっ
て、前記気泡または小滴の相対密度を検知する検知手段
、及び前記個数密度が基準範囲の外側にある場合に前記
液体冷却材中に溶解される気体の壜を変更する変更手段
を有する装剪が提供される。

本発明によれば、過程が、前記光センサ装置の熱交換能
力を比較する装置であって、前記気泡または小滴の相対
密度に関係づけられた信号を発生させる発生装置、及び
前記発生された信号を基ｔＩ！信号に対し比較する比較
装置を有づる装買が提供される。

さらに、本発明によれば、溶融金属をインゴットにｓｌ
Ｉ造するためのｍ造装置であって、インゴットを鋳造す
るための両端が間放された鋳型、＃ｉ記インゴットを少
なくとも部分的に凝固させるように前記インゴットに過
程が、前記光センサ装置を配給するための配給手段であ
って、前記液体が気泡を含み、または前配気体が液体の
小滴を含み、それにより前記インゴットからの奪熱速度
が遅延されるように構或されたもの、前記液体冷却祠の
熱伝達特性を推ｘｉるため前記気泡または小滴の密度を
検知するようにされた検知手段、前記推測された熱伝達
特性が基準範囲の外にあるならば前記液体冷却材中に溶
解される気体の出を変更するようにされた変更手段、及
び溶融金属を少なくとも部分的に凝固させるため葡記＃
Ｓ型から出現寸る前記インゴットに対し前記液体冷ｂ）
材を配給ずる手段を有する装賀が提供される。

本発明によれば、気泡を含む液体冷却材の冷甜能力を連
続的に監視する方法であって、（ａ）規定寸法範囲内の
気泡個数密度を感知する段階と、（ｂ）　＃記個数密度
を規定鱈数と比較し、そして必要な場合に、得られた個
数密度が前記規定範囲内に含まれるように液体冷却材と
混合ざれている気体の量を変更する段階とを有する方法
が提供される。

本発明の第２の側面は、金属インゴットを連続的に鋳造
するための改良された方法であって、（ａ）両端が開放
された鋳型内に溶融金属を鋳込む段階、（ｂ）液体冷却
材を用意する段階、（Ｃ）液体冷却材が気泡を含むよう
に気体を液体冷却材と混合する段階、（ｄ）液体冷却材
の熱伝達特性を推測するためにセンサ手段の使用によっ
て液体冷却材中の気泡の寸法及び個数密度を測定する段
階、（１３）　ｆｉ測された熱伝達特性が規定範凹内に
在るように液体冷却材と混合されている気体の量を変更
する段階、及び（ｆ）液体冷却材を鋳造運転に対し分配
する段階とを有１゛る方法である。

本発明の他の一側面は、気泡を含む液体冷ｋ１材の冷却
能力を連続的に監視する一方法であって、（ａ）液体冷
却材中の気泡の個数密度と関係づけられた信号を発生１
−る段階、及び（ｂ）発生された信号を規定信号範囲と
比較しそして、必要な場合に、発生された信号が規定信
号範囲内に含まれるように液体冷ｉＪｌ剤と混合されて
いる気体の量を変更ずる段階を有するものである。

本発明の他の一側面は、気泡を含む液体冷用材の冷却能
力を″Ｎ続的に監視する一装置であって、（ａ）液体冷
却材の熱伝達特性を推測するため気泡の個数密度を測定
する測定手段、及び（ｂ）前記個数密度が規定範囲内に
含まれるように液体冷却材中の気体の量を変更する制御
手段を有する装置である。

本発明のさらに他の一側面は、溶融金属をーｆンゴット
に鋳造する装茹であって、（ａ）溶融金属の溜まりを保
持するための鋳型、（ｂ）　ｌ型内の溶融金属の少なく
とも部分的な凝固を生じさせるために鋳型に液体冷却媒
質を配給するための配給手段であって、液体冷却媒質が
インゴットからの奪熱速度を遅らせるように働く気泡を
形或する気体を含むもの、（Ｃ）規定寸法範囲内の気泡
個数密度を感知するセンサ手段、（ｄ）前記個数密度を
規定個数と比較し、必要な場合に、得られた個数密度が
前記規定範囲内に含まれるように液体冷却材と混合され
ている気体の量を変更する手段、及び（ｅ）液体冷ＰＡ
媒質の個数密度を規定範囲内に導くために液体冷郎媒質
と混合される気体の量を変更する＃ＩＪ御手段を有する
装置である。

本発明のもう一つの側向は、従来の方法より大きい幅対
厚さ比を有する金属インゴットを連続的に鋳造する方法
であって、（ａ）大きい幅対厚さ比を有する両端が開い
た鋳型内に溶融金属を鋳込む過程、（ｂ）鋳型内の溶融
金属の少なくとも部分的な凝固を生じさせるために鋳型
へ液体冷却媒質を配給する過程であって、液体冷却媒質
がそのなかに気泡を形成する気体を含み、これら気泡が
前記インゴットからの奪熱速度を遅延させるように動く
もの、（Ｃ）液体冷却媒質の熱伝達特性を推測するため
に光源の使用によって気泡の寸法及び個数密度を監視す
る過程、（ｄ）気泡の寸法及び個数密度から液体冷却媒
質の熱伝達特性を推測する過程、及び（０）液体冷却媒
質の推測された熱伝達特性を規定範囲内に導くために液
体冷却！Ｉ！質と混合される気体の量を変更する過程を
有する方法である。

本発明のさらにもう一つの側面は、液体冷ｙｌ流量を使
用し・て金馬インゴットを連続的に鋳造する方法であっ
て、（ａ）それから出現するインゴットを形成するよう
に使用される両端が開いた鋳型内に溶融金属を鋳込む過
程、（ｂ）液体冷却材を用意する過程、（Ｃ）液体冷却
祠が気泡を含有するように気体を液体冷却材と混合する
過程、（ｄ）光を液体冷ｆＡ材を透過して光感知装簡に
送る過程、（ｅ）光の散乱からミクロン寸法の気泡の個
数密度を感知する過程、（ｆ）前記側数密度を規定個数
と比較し、そしてもし必要ならば、個数密度が前記規定
範囲を超過する場合は液体冷却材と混合されている前記
気体の量を減少させそして四数密度が規定範囲に達しな
い場合は液体冷却材と混合されている気体の黴を増加さ
せる過程であって、インゴットが操業開始状態に在ると
き鋳造の初１１１段階間に使用される第１の範囲から、
出現するインゴット含有定常状態に在るとき使用される
第２のｗＡ［１１１へ前記規定範囲が可変であるもの、
及び（ＣＩ）溶融金属の少なくとも部分的凝固を生じさ
せるため鋳型から出現するインゴットに液体冷Ｕｌ材を
配給づ゛る過程を有するものである。

本発明のその他の特徴は、同一番号が同一部品を表して
いる添付図向と共に検討きるべき提示実施例に関し以下
記述する関連説明において、さらに詳細に説明され、明
らかになされるだろう。

実施例 本明流量Ｉ書で使用される用詔「連続」は、両端におい
て間いている鋳型における鋳造金属インゴットの漸進的
非間欠的形或を指している。注潟作業は、もし鋳造イン
ゴットが鋳型から離れた場所において好適な長さの複数
のブロックに切断されるならば、無限に連続可能である
。さもなければ、注温作業は各インゴットの製造毎にｌ
Ｆｉ１始され、停止され得る．後者の製法は、壱通、半
連続鋳造と呼ばれ、そして用語「連続」によって理解さ
れたい。

初めに第１図を参照すると、米国特許第４１６６４９５
＠明ｍ；ｉに開示される先行技術製法を実施するとき使
用される連続鋳造装胃が図示されている。この米国特許
第４１６６４９５号の内容は引用によってここに包含さ
れる。第１図に示ざれる先行技術装置は、一般的に、溶
融金属１２のための注湯口１０１そして鋳造されるイン
ゴット１６の横寸法を概ね画定する鋳型１４を有する。

鋳聖１４は、電磁鋳造に使用ざれる鋳型を含む当業界に
既知の任意のタイプの鋳型であり得る。第１図の先１ｊ
技術装置は、さらに垂直方向に可動の底ブロック１８で
あって鋳造作業の当初において鋳型１４の下端を閉鎖し
且つその下降によってインゴット１６が鋳型１４から進
行寸る速度を決定するものを有する。

連続鋳造作業の理解を確実にするため、初めに若干の定
義を行っておく。金属の「頭部」は、鋳型１４内のＷＪ
ｌｌ金属の自由面から鋳型１４の底までの距離として定
義される。第１図において、前記頭部は寸法ｒｈＪで示
される。用詔「クレーター」は、鋳型１４内の溶融金属
レベルのメニスカスから、鋳型１４の出口端から若干距
離の所までの倒立した概ね楔形の輪郭を示し、インゴッ
ト１６の中心に位置する溶融金属溜まりを定義するもの
として使用される。クレーターの横断面輪郭は、溶融金
属を固体金属から区別する実線としてしばしば図示され
るが、金属が完全には固体でな゜いが真に液体でもない
、液相と固相とを分離する柔らかな粥状の帯域２２が存
在することは当業老には理解されるであろう。

７４１び第１図に戻ると、溶融金属１２は炉からまたは
溶融坩渦から直接に鋳型へ移転される。溶融金属１２は
、底ブロック１８によってその底を閉鎖ざれた鋳型１４
内に注潟口１０を通じて注入される。流績制御Ｓ！置（
図示せず）を設ける設けられ、それにより、溶融金属の
カスケード流れと攪乱流れを最小限にするとともに均等
な溶融金属分配を確実にする。

鋳型１４は在来形のＤＣ鋳造装置であり、通常は液体冷
却材例えば水によって内部を冷却ざれる。

ＵＩ型１４は、典型的には、アルミニウムまたは銅のよ
うな高熱伝導率を有する材料で組立てられ、それにより
、冷却材の温度が鋳型内壁２４を通じて溶融金属へ可能
なかぎり効率的に伝達されて凝固を生じさせるように構
成される。

第１図に示される連続鋳造装置において直接冷却に使用
される冷却材１５は、典型的には水である。その他の流
体も使用され得るが、水はその入手可能性、費用及び除
熱能力の故に好ましい。水の温度が約３２℃（９０下）
より低く且つ約Ｏ℃（３２下）より高いかぎり、冷ｊ』
１効率は重大には影響されない。水は通路２６に充満し
そして多数のオリフィス２８を通じて送出される。これ
らオリフィス２８は、鋳型１４の周囲に沿って互いにＭ
隔して位置し、そして鋳型１４の下内側角隅部２０を通
って延在している。多数のオリフイス２８は、それらを
通って送出される冷用水がインゴット１６の外面に対し
て指向し、インゴットの出現部分を包囲する均・−な水
幕を形成ずるように構或されそして相当に岨隔しで位置
する。

既に記述されたように、米国特許第４１６６４９５号に
説明される方法において使用される好ましい気体は二酸
化炭素（ＣＯ２〉である。二酸化炭素は水溶性である。

水即ち冷却材１５に溶解された二酸化炭素の濃度は体積
に基づいて測定される。大気圧下で温度約１６℃（６０
゜Ｆ）のとき、所与の体積の水は同体積の二酸化炭素を
溶解しそして１体積の溶解二酸化炭素を含有すると言わ
れる。水中における二酸化炭素の可溶性は、圧力の増加
とともに増加する。二酸化炭素の圧力が減少するにつれ
て、その可溶性は減少する。しかし、水中における二酸
化炭素の可溶性は、水の温度が減少するに従ってやはり
減少する。二酸化炭素の溶解は、ボンブまたは静的ミキ
サーのごとき吸収または混合装１ｉｆ３２においては容
易に生起する。

気体は、弁３３を通じてのインゴット外面への水の送出
に先立ってインゴット冷却水中へ溶解する。

第１図に図示されるごとき単式給水システムにおいては
、水が鋳型へ供給される前に、水中に気体を溶解させる
のが実際的である。冷却０１５と混合される気体の少な
くとも５０％が冷却材中に溶解されることが好ましい。

既に言及されたように、溶解した気体は圧力が低下する
とき溶液から解放される。第１図の部分（ｎ）の拡大図
である第２図に示されるように、解放された気体の一部
分は、出現するインゴット１６の外面に付着して、均一
で有効な絶縁層３４を形成し、該絶縁層３４は他の方式
では冷却材によって行われるであろう奪熱を遅延させる
ように働く。インゴットの表面に連続する気幕を設ける
ために、４一分な量の二酸化炭素が溶解された冷却水を
使用することは、結果的に、通常の熱伝達率を有意的に
減少させ御る絶縁廟３４を形或することが確認された。

従って、米国特許第４１６６４９５号明細書に開示され
る方法の実施において、垂直連ａ鋳造作業の初期段階は
、インゴットの突合せカール（ｂｕｔｔ　ｃｕｒｌ　）
及び突合せスウェル（ｂｕｔｔ　３１＋１）を減少させ
る。インゴットの突合せスウェルを一膿減少させるため
に、典型的にはセラミックファイバーから或るブランケ
ットまたはその同類である絶縁バッド３６がインゴット
１６の底面３８の好ましくは少なくとも５０％〜６０％
に亘るカバーとして使用され、それにより、底ブロック
１８を介する熱損失を最小限にする。

第２図の拡大横断面図に示されるように絶縁層３４は常
に更新されていることは当業者によって理解されるであ
ろう。インゴットの表面に送られろ水の体積は絶縁層が
流量によって影響されないと考えるには大き過ぎる。従
って、気体の絶縁層３４は常に侵食されているが、事実
上同時にそれは到来す水に含まれる解放された気体によ
って交替されていると考えられる。気体粒は最小抵抗進
路に従う傾向を有し、従って、気体粒の大部分は系統か
ら自動的に洗い流される。しかし、新しい気体粒が表面
に付着する傾向がある。従って、気体が冷却材中に溶解
されるかぎり、インゴット表面には気体粒から成る均一
の絶縁層３４が常に存在する。

インゴットの突合せ変形を最小限にすることは、連続鋳
造運転の初期段階間におけるＤＣ冷却材の冷却効果を遅
延させることを必要にする。これは例えば、冷却水の流
量に応じて、冷１１水中へ二酸化炭素を０．００４６−
０．０１　４２ｍ３／秒（１０〜３０ＳＣＦＭ）溶解さ
せることによって達成され得る。通常、インゴットの最
初の５０．　８　−　１　０　１．　６ａｍ　（２〜４
ｉｎ）を設ける鋳型１４から出現した後、気体の絶縁層
３４は、もｔよや必要とされない。絶縁層３４を除去す
るために要求される全ては、気体の流れを遮断すること
である。

そのような遮断は、冷ＤＩ材１５によって提供される奪
熱速度を漸増しそれにより総冷Ｕ［過稈の極度の不均衡
を無くすように漸進的であることが好ましい。毎秒約９
４６１（２５０ｏａｌ　）の水にお↓ブる二酸化炭素の
典型的気体流堕である ０．０１０４ｍ３／秒（２２８ＣＦＭ）は約２分間に渥
っで近ゼロ気体供給量まで減じられることが好ましい。

かくして、初流量鋳造段階を構戒するインゴット出現長
さ約２５４．０顛（１２ｉｎ）弱に達した以後は、実質
的に気体は冷郎ｖＪ１５中に溶解されない。

「ジャーナル・オブ・メタル」誌、１９８０年１１月号
掲載のホー・ユー氏の論文『インゴット突合せカール及
びスウエルを減少させる一方法１において説明されてい
るように、第１図の先行技術装置は、二酸化炭素が溶解
されている冷却水がインゴット表面に接触するとき、そ
のｍ沸騰を促進することによってインゴットの冷却を遅
延させる。溶解された二酸化炭素を含む沸騰水の大気圧
より大きい全圧は、水蒸気圧プラス溶解二酸化炭素分圧
に等しい。従って、溶解二酸化炭素はインゴット冷却水
の沸点を低下させるとともに、溶解二酸化炭素がインゴ
ット冷却水から解放されるとき、冷却水の膜沸騰を促進
する。

米国特許第４１６６４９５月明ｌ書に説明される方法の
広く認められている全利点にもかかわらず、該方法のυ
１ｌ１Ｉを改善する余地が依然としてある。液体冷却材
中の少な過ぎる、または、多過ぎる気体は最適ではない
。液体冷ｆＪｌ材と混合されなくてはならない気体の適
正量は、温度、混合圧及び水質の変化に左右され、極め
て鋭敏である。

説明された先行技術に基づく方法に従えば、液体冷却材
中の溶解した気体のｓｉｔ．：従って気体流量を調節す
るには、かなりの時間がかかり且つ熟練を要求される。

次に第３図を参照すると、本発明による装欽が図示され
る。第３図の装置は、気泡検知器４ｏが弁３３と混合装
置３２との間に配置されることを除いて、第１図の装置
と同じである。

次に第４図を参照すると、本発明において独特て゛ある
第３図の部分（ＩＶ）の拡大横断面図が示される。第４
図において一層明瞭に見られるように、流Ｌｎ計６０，
υ流量流量Ｗ６２及びυｌ流量ｌ６４が、ソレらの間を
通過する水の平均Ｒ留時間が実質的に一定であることを
保証するように配直されそして調節される。以下におい
てより詳細に説明されるように、気泡検知器４０は玲却
材１５中の気泡の存在を検知するように構成されている
だけではなく、また、規定寸法範囲内の気泡の存在をも
検知するようにＩ＃Ｉ或されている。ざらにまた、気泡
検知器４０はこれら気泡の相対密度または個数密度をも
検知する。用語「個数密度」及び「相対密度」は、ここ
では互換可能的に使用ざれ、そしてそれらは液体の或る
体積中の気泡の濃度に言及する。後に−ｉ詳細に説明さ
れるように、気泡検知器４０が個数密度を決定するため
に気泡の個数を実際に数えることは必要でない。流体の
個数密度または相対気泡密度は、気泡検知器４０からの
出力を一基準に対して比較することによって決定される
。気泡検知器４０からの出カと前記基準は、ともに、気
泡密度レベルを表すものであるが、何れも実際の気泡の
計数であることを要しない。

従って、後にさらに詳細に検討されるように、気泡検知
器４０は特定の用途に有用である気泡と、より有用でな
い他の気泡とを識別する。例えば、米国特許第４１６６
４９５号明流量書記載のｈ法において、有用気泡は絶縁
層３４（第２図に示されるそれ）に寄与するそれであり
、そして過度に大きい気泡は、絶縁層３４に有意的に寄
与しない気泡である。

気泡検知器４０は光源４２、聞口４４及びセンサ４６を
有する。気泡検知器４０の寸法及び位四は、冷却材がイ
ンゴットの表面に接触する以前に冷却材中の小気泡及び
発生するミクロン寸法の気泡の量をそれが連続的に監視
し得るように選ばれる。気泡検知器４０はマイクロプロ
セッサー３９に接続される。マイクロプロセッサー３９
は混合装置３２に入る気体の最適流量を連続的に計算す
る、マイクロブロセツザー３９はこの仕事を弁４１を調
節することによって実行する。

光源４２は、導管５０の窓４８に接近して配置される。

散乱づる低輝度の白熱幻であるが故に、好ましい光源は
レーザー灯である。導管５０はさらに第２の窓５２を有
寸る。窓４８．５２は、何れｂ１光源４２から発する光
を透過する。窓４８，５２は、例えばガラスで作られ、
流体の損失を防止するように導管５０に固定される。

開口４４は、光１４２から発する光がセンサ４６に達す
る前に窓５２及び開口４４を通過しなくてはならないよ
うにセンサ４６及び窓５２に接近して配置ざれる．開口
４４は第４因に示されるように窓５２に隣接して導管５
０の外側に配置され得、または、それは流量管５０の内
部に配置され得る。

センサ４６は、光導電セルまたは例えば導管５０に固定
される硫化カドミウム（ＣｄＳ）などのような充電変換
素子である。光導電セルの電気抵抗値は、光伝導セルに
入射する光のＩｌ度に従って変化することがよく知られ
ている。センサ４６の光１）ｆｆ！セルは、マイクロプ
ロセッサー３９に接続される。光導電セルにおける抵抗
値の変化は、マイク［１ブロセッＩＪ′−　３　９に連
続信号を提供する。

信号の強さは基準寸法範囲内の気泡の個数密度にｍ連す
る。マイクロブＯセツサー３９は信号の基準信＠範囲に
対してセンサ４６からの信号を連続的に比較する。

この比較に基づいて、マイクロブ口セツ＋ｊ−３９は、
弁４１を開くまたは閉じるように、弁４１の制御器（図
示せず）へ指令信号を送る。指令は弁４１を一増分だけ
変化させる。マイク口プロセッサー３９は、センサ４６
からの信号をＵ準信号に対して連続的に比較するから、
弁４１におＩノｂ開きは、気体流靖従ってセンサ４６か
らの電気入力抵抗が基準範囲内に達するまで、逐次増分
によって変更される。

運転において、ｔ流量１１Ｉｌ弁６４は流量計６０とそ
れとの間を通る水のための標準ｎ沼時間を決定ずるよう
にｉｌ＋御器６２によってｉｌＪｔ［ｌされる。もし例
えば水即ち冷却材１５が気泡を全く含むことなしにＳ管
５０内に導入されるならば、光源４２から窓４８．５２
及び開口４４を通じて放Ｉｆされる光はセンサ４６に衝
突するとともに、光の進路を通過する水の標準体積に対
する基準レベル電気抵抗入力をマイクロプロセッサー３
９にｆｌ録させる。水即ち冷却材１５が気泡を含むとき
は、１ｌ管５０を通過する光は第５Ａ図または第５８図
に示されるように気泡をとらえる、即ちインターセプト
する。

さらに、もし加圧された気体を水が含むならば、υ１ｒ
ａ弁６４は、検知されている気泡の寸法及び密度が出現
インゴットの表面に供給されている水の気泡寸法及び気
泡密度を表すように系中の圧力をより低い制御された圧
力になるように釈放するように動く。これに関して、導
管５０内の気泡の寸法及び個数密度は、インゴット１６
の表面に供給される気泡と完全に−・致する寸法及び四
数密度であることを欝しない。しかし、発生された入力
信号が大き過ぎるかまたは小さ過ぎるかをマイクロプロ
セッサー３９が正しく決定し得、そしてそれに対応して
弁４１が調節され得るように、気泡検知器４０は適正に
較正されることを必要とする。

もし導管５０を通過する光が開口４４の寸法との関係に
おいて小さい気泡をとらえる（即ちインターセプトする
）ならば、光は第５Ａ図に示される進路を取る。従って
例えば、米国特許第４１６６４９５号明流量Ｉに説明さ
れる方法において、光が絶縁層３４を形成するため望ま
しいと確認されている寸法の気泡をインターセプトする
とき、開口４４の寸法は、光が開口を通過せず第５Ａ図
に示される進路を取るように選ばれなくてはならない。

気泡５４によって散乱された光は、センサ４６のセルに
入射する光の輝度を減じさせるとともに、マイクロプロ
セッサー３９へのその電気抵抗出力を減じさせる。マイ
クロプロセッサー３９は基準信号または信号範囲に対し
センサ４６からの信号を連続的に比較する。この比較に
基づいて、マイクロブＯセッサー３９は次いで気体流量
を流量１御する弁４１をｍ節するための指令信号を送出
する。

センサ４６からマイクロプロセッサー３９への信＠．　
Ｇ．ｔ　流量１時的であることが注目きるべきである。

従って、マイクロプロセッサー３９は冷却材１５叩ち水
中の小気泡の存在に起因する光導電セルからの電気抵抗
における変化を連続的に監視し得る。

このような連続監視から、マイクロプロセツザー３９は
、液体冷即材中の小気泡の８１度が、水流がインゴット
１６の表面の冷却に使用されるにつれて水流の最適熱伝
達を生じさせるために決定されている範囲内であるか否
かをＭ続的に計算する。

マイクロプロセッサー・３９は混合装置３２に入る気体
の最適流社を即時的に計算するとともに、センサ４６か
ら電気抵抗入力を得るように弁４１を聞きまたは閉じか
くして小気泡濃度を基準範囲内に導く。センサ４６のた
めの電気抵抗の基準運転範囲は、インゴットの寸法、鋳
造中のインゴットの組成、鋳造の段階、底ブロックの位
置、または鋳造運転の経過時間に閣連してマイクロプロ
セツザー３９内にブＯグラム化され得る。

もし導管５０を通過する光が過度に大きい気泡５６く例
えば、絶縁層３４（第２図に示される）の形成に寄与し
ない寸法の気泡〉をとらえる（Ｉｌｌら、インターセブ
１〜する）ならば、光は第５Ｂ図に示される進路を取る
．ｌｌ１日４４の寸法は、過度に大きい気泡５６に命中
する光が偏向されずに間口４４を通過するように選ばれ
ている。水に溶解された気体二酸化炭素を使用する本発
明の実際の操業においては、気ａ５１、もしそれが一般
的に流量ＩＨの３１法を上回るならば、過度に大きいと
見なされ得る。しかし、その他の気体一液体系で１屠を
上回る気泡司法を不合格としないものもあり得、その場
合においては、閤口４４はそのようなものを通すように
寸法を大きくされる。

開口４４の寸法は気泡１１法に対ずる系のｋｌＬ感性に
影響を及ぼすように作用１る。開口４４の寸法は小気泡
に命中する光がそれを通過するか、または偏向されるか
または敗乱されるかを決定する。

開口４４の寸法を変更することによって、光を聞口４４
の外側に敗乱さばぞして光伝導セルに人制する光の１度
を減少させるような気泡寸法を変更し傳る。

小さい気泡５４と過度に大きい気泡５６とを識別し得る
気泡検知冴４０の能力は、水温及び（または）水質、気
体流量及び混合装釘効率を連続的に監視する必賃なしに
水流の揮発性及びその熱伝達特性を？［ｔ測することを
可能にする。液体の熱伝達特性は液体がその小気泡を保
持する能力と関係する。液体がその小気泡を保持寸る能
力は水温、水質及び混合Ｖｉｌｔ効率に左右される。基
準寸法範囲内の気泡の相対密度を直接測定づることによ
って、液体が所望熱伝達特性を有することを保証するた
めに水温及び〈または〉水質、気体流量及び混合装置効
率を連続的に監視づる必要は殆どまたは全くない。

第６図は混合流量？内への気体の流れのｉ，流量　１ｌ
１１におＵる工程の決定を示す論理及び工程の流れ図で
ある。本質的に、工程において採用される手順はＦ記晶
過程を含む： （ａ）気泡検知器からマイクロプロセッサー内ヘセンサ
信号を入力する過程、 （ｂ）センサからの入力信号がマイクロプロセッサー内
に記憶された基準値よりも大きいか否かを決定づ−ろ過
程、 （Ｃ）もし入力化号がマイクロプロセッサー内に記憶ざ
れた基準信号よりも大きいならば、気体の流量を下方講
ｗ：Ｊするように規定伍によって弁４１２閉じるように
制御器ｉ，：指令信号を送る道捏、（ｄ）もし入力信号
がマイクＯブ口セッサー内に記憶ざれた基準信８よりも
大きくないならば、センサからの入力信号がマイクロブ
目セッザー内に記憶された基準値より小さいか否かを決
定する過程、 （ｅ）もし人力信号がマイク【」プロセッサー内に記憶
され１Ｃ基準信李４より小さいならば、気体の流出を上
方調節するように規定措によって月４１を開くように制
御ｉ５Ｉに指会信■多を送る過程、及び（ｆ）もし入力
信号がマイクロブロセッナー内に記憶された基準信号よ
りも小さくないならば、弁４１のためのむ１御本に指令
を送らない過捏。

第６図の部分（Ｖｌ）は本発明の実際の操業において使
用され得る任意選択手順を示す。マイクロプロセッサー
内に記憶される基準値が一定でないことが望ましいこと
は当業者によって理解されるであろう。連ＦＡｖ！込イ
ンゴッ１〜の当初鋳込み速度は鋳造工程の大半の間にお
ける鋳込み速度より緩徐である。また、連Ｐｃ鋳造作業
の初期段階の間、インゴットの突合せ端は、接触する金
属よりもむしろ開始ブロックに隣接して横たわる。従っ
て、初インゴット冷却速度は安定した運転条件下におけ
る冷却速度より相当高い。鋳造シーケンスの開始時にお
ける緩鋳込み速度と急凝固との組合せは、インゴットの
突合せ端の凝因収縮の初段階の間、より低い冷ｕ１能力
を有する流体の必要性を生じさせる。この必要性を補償
するために、規定基準伯は時間、引出速度、及び（また
は）底ブロックの位圓に関して変更される。従って例え
ば、操業開始期間の間は、第１の値（即ち、定常状態間
と比較してより多くの二酸化炭素が混合装置内に供給さ
れることを許す埴）を設ける使用される。マイクロプロ
セッサーは、規定時間の経過後または底プロツクが特定
位置に達した後、定常状態基準鉋に自動的に変更される
ようにプログラム化され得る。これに代えて、基準値は
第１の値から第２の値（即ち、操業開始相から定常状態
ｖｉ造相への漸次遷移を反映する値）へ漸次的に変化し
得る。当然、第１の操業開始基準値から第２の定常状態
基準値へのスイッチもやはり手動によって１ｌＩｍｌさ
れる。

第６図の部分（■Ｉ）は混合装置内への気体の流れのｖ
１御において使用されるＩｌｌ　Ｉｌｌ系の任意選択手
順を図示する。本質的に部分（■１）の該手順は下記緒
過程を包含する： （０マイクロプロセッサー内へ時間、引出速度または底
ブロック信号または引出速度及び底ブ［Ｊック信号を入
力する過程、及び （ｈ）　　マイクロブＯセッサー内に記憶された基準値
を選択しそして前述された選択値過程（ｂ）及び（ｄ）
を使用して、気泡検知器からの入力が所望範囲内に含ま
れるか否かを決定する過程。

本発明の実際の操業において使用される実基準値が系依
存性であることを当業者は理解するであろう。本発明の
実際操業において有用であると思われる実ｗＡ値は、多
数の変数に従って変化するであろう。これら変数の若干
として、使用流れ速度、系内において喪失される熱、＃
流量造中のインゴットの寸法、インゴットの組成及び鋳
造の段階が挙げられる。

本発明の１１は、短い凝ｖＡｓｅ囲を有する合金の鋳造
において特に員重であることが意図される。

萌述されたように、短い凝固範囲を有サる合金はインゴ
ットの突合せカールに特に敏感である。

本発明の装置は、さらに、アルミニウム・リチウム合金
及びジルコニウム含有合金のごとき、亀裂を生じること
なしに鋳造することが困難である合金の鋳造において特
に貴重であることが意図される。本発明は、大きい幅対
厚さ比を有する７ｘＸ×及び２ＸＸＸシリーズ合金にお
けるアルミニウム系合金のインゴットのｔｉ造において
有用であることが判明した。しかし、本発明はすべての
合金に実施され得る。本発明による処理に適する金属と
して、アルミニウム、マグネシウム、銅、鉄、ニッケル
、コバルト、亜鉛、及びそれらの合金が挙げられる。

さらに、本発明の装置は合金の鋳造以外の操業において
も貴重であることが意図される。これに加えて、本発明
の＠誼は液体が冷却のために使用されず、反対に、対象
物を加熱するために使用される操業においても使用され
得る。この理由によって、本発明の方法と１！ｉＭは液
体の熱交換能力の制御に指向される。本発明の方法と装
置は繊ｍな温度制御を要求する化学的及び医学的適用分
野を有すると信じられる。従って、例えば、温度依存性
の化学反応において、高濁液体中への気泡の注入は、液
体の冷却能力を増すとともに、それにより、反応速度ま
たは反応の揮発性を減じる目的を以て遂行される。

さらにまた、本発明の気泡検知器が光源としてレーザー
以外のものを使用することも意図される。

従って例えば、他の方式では本発明に使用するには恐ら
く弱すぎる光源を集中する収束レンズと組合せて白熱灯
が使用され得ることは、当業者にょっで明確に理解され
るであろう。光源が本発明において使｝１１される場合
、消光（＠乱）は次のように表され得る： １−ｅ−ＫＮＬ ただし、Ｋは定数、Ｎは気泡の個数密度、しは窓４８と
５２との間の距離である。

さらに、光源以外の手段が気泡の検知に使用され、そし
てもし希望ざれるならば、使用される液体冷集材の熱伝
達特性を推測するのに使用されることも意図ざれる。従
って例えば、音響手段が気泡の検知に使用され得る。こ
れに加えて、非侵入性手段以外の手段も本発明の実施に
おいて使用され得る。従って例えば、流動中の液体冷却
材のなかに配置される光学繊維ブロープを利用するシス
テムも使用され得ることは、当業者によって明確に理解
されるであろう。

さらに、本発明は液体中に溶解された気体から発生する
小気泡と低効率の大気泡とを弁別する気泡検知器に関し
て説明されたが、それはそのように限定されるものでは
ない。気泡検知器の開口は、ミクロン寸法の気泡よりか
なり大きい気泡の存在が検知され得るように小さくされ
得る。従って、本発明は互いに離敗しそして非溶解状態
に留まる傾向のある気泡の集団として液体冷却材中に同
伴される気体から形或される相対的に大きい気泡の個数
密度を検知するのに使用され得ることは、当業者によっ
て明確に理解ざれるであろう。

さらにまた、本発明の装置と系は弁４１を１７Ｇ１閉じ
て混合装置内への気体の流れを変える制御手段へ信号を
送るマイクロプロセッサーを使用するが、マイクロプロ
セッサーは、また、混合装置内への流体の流れを変える
弁を開閉するｌ置に接続され得ることは当業者によって
明確に理解されるであろう。これに代えて、マイク口プ
ロセッサーは、また、混合装置内への気体及び（または
）流体の流れを変える弁を簡ｔｈｔる装置に接続され得
る。

本発明のこの実施例においては、マイクロプロセッサー
は気体と流体との最適混合物を計算するとともに気体ま
たは流体弁のどちらが調節を要するかを決定するように
プログラム化される。

さらに、本発明の改良監視能力は、従来商業的に実行可
能とされているものより大きい幅対厚さ比を有する矩形
横断面を有するインゴットの鋳造を自動化するのに利用
され得ることが意図される。

インゴットをそれらの幅対厚さ比に考慮を払うことなし
に鋳造し得ることは、恐らく高度に望ましいことである
。何故ならば、より大きい幅対厚さ比は、圧延機におい
て要求されるバス回数をより少なくし、従ってインゴッ
トを薄板および板に圧延するのに要求される時間、労力
及び費用をより少なくするからである。

米国特許第４１６６４９５号明Ｉ書に開示される方法は
、大形インゴットにとっては大きい縦横比である幅対厚
さ比５．３を有するインゴットをｌＩ造するのに或功的
に使用されている。液体冷却材中に混合される気体の通
のｖＮＸｌを改善することは、温度、混合圧力及び水質
の変化に起因する気体含有液体の熱伝達能力における変
動を最小限化し、従って当業者が安全性を削減すること
なしに従来商業的に実行可能とされているそれよりも大
きい幅対厚さ比を以て大形インゴットを鋳造することを
可能にすると信じられる。より大きい幅対厚さ比を以て
大形のインゴットを鋳造することは、下流段階での製造
コストを減少させることは、当業者によって明確に理解
されるであろう。

インゴット鋳造用の鋳型が、各液体冷ＩｌＮ給源が個別
的にプログラム化された気泡検知器に接続された複数の
給源から液体冷却材を受取るように１１！或され得るこ
とは、当業者によって明確に理解されるであろう。各個
にプログラム化されでいる複数の気泡検知器からの流れ
は、次いで、出現インゴットに供給される水中の小気泡
の濃度に変動を生じさせるように組合わされ得る。矩形
インゴットの表血における小気泡のＩ１度の変動は、矩
形インゴットの冷却特性における変動を補償するように
設計さ礼得る。このようにして、インゴットの幅の中心
は、縁とは事なる速度を以て冷却され得る。出現インゴ
ット表面の水錦中で絶ｌ１腑を形成する小気泡の個数密
度のコンピュータ制御された変動は、また、従来商業的
に可能とされているそれより大きい幅対厚さ比を有する
インゴットの鋳造にも寄与することは、当業名によって
明確に理解されるであろう。

さらに、出現インゴット表血の水幕中に溶解されている
小気泡の濃度に変動を生じさせるように組合される複数
の個別にフログラム化された気泡検知器の使用は、当業
者が矩形横断面を有するインゴットを鋳造することを可
能にする。出現インゴット表面の水幕中に溶解された小
気泡の濃度の変動は、その最小冷却をその長側壁の中心
近くに有しそしてその最大冷却をインゴットのコーナー
と短側壁に沿って有するインゴットの冷ｈ１差を補償す
るのに使用され得る。かくして、水幕中の小気泡の濃度
の変動は、矩形インゴットのコーナーと短側壁に沿って
冷却を遅延させ、かくして、インゴット面冷却における
変動を減少させ、従って当業者が安全性を削減すること
なしに従来商業的に可能とされているそれより大きい幅
対厚さ比を以てインゴットを鋳造することを可能にする
ように利用され得る。

以上において、本発明は二酸化炭素が水中に溶解される
一好適実施例に関して説明されたが、本発明によって理
解される気体は、任意の気体または化学薬品であって高
熱面と接触するとき気体を放出する、液体冷郎媒質また
は化学薬品よりも高い揮発性を有するものを包含する。

水が冷却材として使用されるとき使用され得る気体は、
二酸化炭素、空気、ｍ索、窒素、炉ガス及びそれらの混
合物を包含するが、それらに限定されない。本発明の第
２の好適実施例においては、好ましいとされた気体は空
気であり、その場合、空気は水が出現インゴットの表面
に指向されるにつれて互いに離散して非溶解状態に留ま
る傾向を発揮する気泡の集まりとして水中に同伴される
。

さらにまた、本発明は流れる液体中に混合される気体に
関して説明されたが、本発明は、また、流れる気体中に
混合される液体冷却材を含むように意図される。その場
合、気泡検知器は気体中に懸遊する液体冷却材の小満を
検知するように使用されることは当業者によって明確に
理解されるであろう。

本発明の提示された実施例は、単に説明を目的として、
連ｖｃ垂直鋳造システムに関して上に説明されたが、本
発明が実施さるべき鋳造システムの細部に関する極めて
多く変更が本発明から逸脱することなしに為され冑るこ
とは、当業者には明らかであろう。例えば、鋳造はＤＣ
Ｉ造またはＥＭｖＩ造のごときその他の既知鋳造方法を
以て為され得る。さらに、鋳造は！直鋳造システム以外
の鋳造システムで達或され得る。従って例えば、＆８造
は１９８４年１０月２日ホー・ユー氏に付与された米国
特許第４４７４２２５号明Ｉｌｌ書で説明されるごとく
、水平方向にも遂行され得る。さらに、鋳造は連続的で
あることを必要とせず、間欠的であってもよい。

本発明の範囲から逸脱することなしに、上に説明された
方法及び装置において多くの変更が為され得るから、上
記説明に含まれるまたは添付図面に図示されるすべての
事項は解説的であるに過ぎないものと解釈さるべきこと
が意図される。本発４ 明は特許請求の範囲がそれにより限定される用語の広い
一般的な意味に基づいて開示される。

【図面の簡単な説明】

第１図は米国特許第４１６６４９Ｆｌに従う先行技術に
よる方法の実施において使用される鋳造装置を示す縦断
面図、第２図は第１図の部分（１１）の拡大された横断
面図、第３図は本発明に従う鋳造装置を示す縦断面図、
第４図は第３図の部分（１ｖ）の拡大された横斯面図、
第５Ａ図は本発明の気泡検知器系における小気泡の光線
敗乱を示す概略図、第５Ｂ図は本発明の気泡検知器系に
おける大気泡の光線散乱を示す概略図、第６図は混合装
置内への気体の流れのｌｉｌＩｒｉＡにおける工程の決
定を示す論理及び工程流れ図である。 １０・・・注湯口、１２・・・溶融金属、１４・・・鋳
型、１５・・・冷却材、１６・・・インゴット、１８・
・・底ブロック、２６・・・通路、２８・・・オリフイ
ス、３２・・・混合装置、３３・・・弁、３４・・・絶
縁層、３９・・・マイクロプロセッサー、４０・・・気
泡検知器、４２・・・光源、４４・・・開口、４６・・
・センサ、４８．５２・・・窓、６０・・・流量弁、 ６２・・・ｖ＋闘器、 ６４・・・制御弁。

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. （１）気泡を含有する液体または液体の小滴を含有する
   気体である気液混合体（１５）の熱交換能力を連続的に
   制御する方法であって、前記気泡または小滴の相対密度
   を検知する過程、前記相対密度を基準密度範囲と比較す
   る過程、及び前記相対密度が前記基準密度範囲内に含ま
   れるように前記液体中の気体の量を変更する過程を有す
   ることを特徴とする気液混合体の熱交換能力を連続的に
   制御する方法。
2. （２）請求項１に記載の方法において、寸法範囲内の前
   記気泡または小滴の相対密度を検知する前記過程が、前
   記気泡または小滴によつて散乱される光の量を検知する
   ためレーザーのごとき光源（４２）及び光センサ（４６
   ）を使用することを含むことを特徴とする気液混合体の
   熱交換能力を連続的に制御する方法。
3. （３）請求項１記載の方法において、寸法範囲内の前記
   気泡または小滴の相対密度を検知する前記過程が、前記
   気泡または小滴の相対密度を検知するため音響手段を使
   用することを含むことを特徴とする気液混合体の熱交換
   能力を連続的に制御する方法。
4. （４）請求項１記載の方法において、寸法範囲内の前記
   気泡または小滴の相対密度を検知する前記過程が、レー
   ザー光源（４２）を設けることと、前記気液混合体（１
   ５）を透過する前記レーザー光源（４２）からのレーザ
   ー光を検知するように位置される光センサ装置（４６）
   を設けることと、前記レーザー光源（４２）からのレー
   ザー光の散乱から前記気泡または小滴の個数密度を感知
   するために前記光センサ装置（４６）に前記レーザー光
   の焦点を合わせることとを含むことを特徴とする気液混
   合体の熱交換能力を連続的に制御する方法。
5. （５）請求項４記載の方法において、前記光センサ装置
   （４６）を設ける前記過程が、前記光センサ装置（４６
   ）が前記気液混合体（１５）及び開口（４４）を透過し
   た前記光源（４２）からの光を検知するように前記光セ
   ンサ装置（４６）を配置することを含むことを特徴とす
   る気液混合体の熱交換能力を連続的に制御する方法。
6. （６）請求項１記載の方法であって、前記気液混合体（
   １５）が気泡を含有する液体であるものにおいて、前記
   個数密度が前記規定密度範囲内に含まれるように前記液
   体冷却剤（１５）中の気体の量を変更する前記過程が、
   もし前記気泡の相対密度が第１の値より低下するならば
   前記液体と混合されている前記気体の相対量を減少させ
   、または、もし前記気泡の相対密度が第２の値より低下
   するならば前記液体と混合されている前記気体の相対量
   を増加させることを含むことを特徴とする気液混合体の
   熱交換能力を連続的に制御する方法。
7. （７）請求項６記載の方法において、前記液体中の前記
   気体の相対量を減少させる前記過程が、前記液体と混合
   されている前記気体の流量を前記液体の流量を変えるこ
   となしに減少させることを含むことと、前記液体中の前
   記気体の相対量を増加させる前記過程が、前記液体の流
   量を変えることなしに前記気体の流量を増加させること
   を含むこととを特徴とする気液混合体の熱交換能力を連
   続的に制御する方法。
8. （８）請求項６記載の方法において、前記液体冷却材（
   １５）中の気体の量を変える前記過程が、もし前記気泡
   の個数密度が第１の値を超えるならば液体の流量を増す
   ことによって前記液体中の前記気体の相対量を減少させ
   ることと、そしてもし前記気泡の個数密度が第２の値よ
   り低下するならば前記液体冷却材の流量を減らすことに
   よって前記液体中の前記気体の相対量を増加させること
   とを含むことを特徴とする気液混合体の熱交換能力を連
   続的に制御する方法。
9. （９）気液混合体の熱交換能力を連続的に監視する方法
   であって、前記気泡または小滴の個数密度に関係づけら
   れた信号を発生させる過程と、前記発生された信号を基
   準信号と比較する過程とを有することを特徴とする気液
   混合体の熱交換能力を連続的に監視する方法。
10. （１０）請求項１から８の何れか一つの項に記載される
    方法であって、前記熱交換能力が気液冷却材（１５）を
    使用して金属インゴット（１６）を連続的に鋳造する方
    法の間、連続的に制御されるものにおいて、鋳型から出
    現するインゴット（１６）を形成するのに使用される両
    端が開いた鋳型内に溶融金属を鋳込む過程と、気液冷却
    材（１５）を用意する過程と、前記気液冷却材（１５）
    が気泡または液体の小滴を含有するように気体を前記液
    体と混合する過程と、前記気泡または小滴の相対密度を
    検知する過程と、前記相対密度を基準範囲と比較する過
    程と、前記相対密度が前記基準範囲外に在るとき、前記
    相対密度を前記基準範囲内に導くように前記液体と混合
    されている気体の相対量を変更する過程と、前記溶融金
    属（１２）の少なくとも部分的凝固を生じさせるため前
    記鋳型（１４）から出現する前記インゴット（１６）に
    前記気液冷却材（１５）を配給する過程とを有すること
    を特徴とする気液混合体の熱交換能力を連続的に制御す
    る方法。
11. （１１）請求項１０記載の方法において、光を前記液体
    を透過して光センサ装置（４６）に送る過程と、前記光
    の散乱から基準範囲内に含まれる気泡または小滴の相対
    密度を検知しそしてそれから信号を発生させる過程と、
    前記個数密度を基準信号と比較する過程と、前記発生さ
    れた信号が前記基準範囲外に在るとき、前記発生された
    信号を前記基準範囲内に導くように前記液体冷却材と混
    合されている気体の相対量を変更する過程と、そして鋳
    造の第１の段階間使用される第１の範囲から、前記出現
    インゴット（１６）が第２の段階に在るとき使用される
    第２の範囲へ前記基準範囲を変更する過程とを有するこ
    とを特徴とする気液混合体の熱交換能力を連続的に制御
    する方法。
12. （１２）溶融金属（１２）をインゴット（１６）に鋳造
    するための鋳造装置であって、 インゴット（１６）を鋳造するための両端が開いた鋳型
    （１４）と、 インゴット（１６）の少なくとも部分的固化を生じさせ
    るためインゴット（１６）に対し気液混合体（１５）を
    配給するための配給手段であって前記液体が気泡を含有
    しまたは前記気体が液体の小滴を含有し、それによって
    、前記インゴット（１６）からの奪熱速度を遅らせるよ
    うにされたものと、 前記液体冷却材（１５）の熱伝達特性を推測するために
    前記気泡または小滴の密度を検知する検知手段（４０）
    と、 もし前記推測された熱伝達特性が基準範囲外であるなら
    ば前記液体冷却材（１５）中に溶解された気体の量を変
    更するための変更手段と、 溶融金属（１２）の少なくとも部分的凝固を生じさせる
    ため前記鋳型（１４）から出現する前記インゴット（１
    ６）に対し前記液体冷却材（１５）を分配する手段とを
    有することを特徴とする溶融金属をインゴットに鋳造す
    るための鋳造装置。
13. （１３）請求項１２記載の鋳造装置において、前記検知
    手段（４０）が、レーザーのごとき光源（４２）と、少
    なくとも１個の開口（４４）を有するスクリーン装置と
    、前記光源（４２）から発射されて前記開口（４４）を
    通過した光を検知するように配置されたセンサ（４６）
    とを有することを特徴とする溶融金属をインゴットに鋳
    造するための鋳造装置。
14. （１４）請求項１２記載の鋳造装置において、前記変更
    装置が、前記推測された熱伝達特性が第１の値を超過す
    る場合に、前記液体と混合されている前記気体の量を減
    少させ、そして前記推測された熱伝達特性が第２の値よ
    り低下した場合に、前記液体と混合されている前記気体
    の量を増加させる手段を有することを特徴とする溶融金
    属をインゴットに鋳造するための鋳造装置。
15. （１５）請求項１２記載の鋳造装置において、前記両端
    が開かれた鋳型（１４）が大きい幅対厚さ比を有するこ
    とを特徴とする溶融金属をインゴットに鋳造するための
    鋳造装置。