JP6051219B2 - 電気誘導溶解アセンブリ - Google Patents

Description

本発明は、２０１１年８月１５日付で提出され、本参照によりその全体を本明細書の一部とする米国仮出願特許第６１／５２３，６０９号の利益を主張するものである。
本発明は電気誘導溶解アセンブリに関し、詳しくは、真空あるいはその他の制御環境下に作動するそれらアセンブリ、並びに、それらアセンブリで使用する取り外し自在の誘導溶解炉への電力の急速接続及び断続に関する。

電気誘導溶解アセンブリは真空下で高純度合金を生成するために使用し得る。電気誘導溶解アセンブリは、工業用の真空チャンバ内に位置付けた可傾式のクレイドル内に座着させた誘導溶解炉（耐火性るつぼと称されることもある）を含み得る。炉は、この炉から溶融金属が型その他の保持容器中に注入され得るよう、支承体上で回転自在に支持されたトラニオンを中心としてクレイドル内で傾倒され得る。

誘導溶解炉は、その交換又は補修、あるいは別炉への変更に際し真空チャンバから取り出す必要がある。従来型の真空誘導溶解アセンブリのあるものでは、炉から電力及び冷却水源の各接続部を手動で断続する前に、高温運転中の炉を冷却する冷却水を誘導コイルに通す状態下に炉を長時間真空チャンバ内に止めておく必要があるため、誘導溶解炉の取り出しは時間浪費的なものとなり得る。このような従来手順で炉を補修あるいは交換する場合は冷却の必要時間に加えて炉の手動断続／再接続に通常要する時間のために生産性が著しく損なわれる。米国特許第５，１２５，００４号（Ｒｏｂｅｒｔｓ他）には、電力及び冷却用の各接続部の急速交換方法例が示される。

米国特許第５１２５００４号明細書

炉アセンブリの傾倒クレイドル内、あるいは、真空チャンバ内のその他の組み合わせアセンブリ部品内で電力を真空誘導溶解炉に接続し、かくして、稼働中の高温の誘導溶解アセンブリを実質的に冷却させることなく電力を接続あるいは断続させることである。

本発明の１様相によれば、真空環境に組み込んだ、あるいは真空環境から取り出した真空誘導溶解炉に電力を接続又は断続する装置及び方法であって、真空環境あるいはそうでなければ制御環境内に組み込んだ炉アセンブリのある部品の加圧された内側環境内で電気的接続が成される装置及び方法が提供される。

本発明の他の様相によれば、真空チャンバ等の制御環境チャンバ内で使用する電気誘導溶解アセンブリが提供される。電気誘導溶解アセンブリは、誘導溶解炉と、誘導溶解炉を制御環境チャンバ内に座着させるクレイドルとを含む。誘導溶解炉は、誘導溶解炉のるつぼを包囲する１つ又は１つ超の誘導コイルからの炉誘導コイル電線を有する。誘導溶解炉は、制御環境チャンバ内の制御環境に対する開口部を有する圧力プレートを含む炉スペードアセンブリをも有する。炉スペード電力ポートが圧力プレートの開口部をシールする。正負の各炉電気スペードが炉スペード電力ポートを貫いて突出する。炉誘導コイル電線は、圧力プレートの制御環境側で正負の各炉電気スペードに接続される。傾倒クレイドルであり得るクレイドルは、外部電源を炉の単数あるいは複数の誘導コイルに接続する少なくとも１つの外部電力ポートを有する。クレイドルは、内側クレイドル容積部内に配置され且つ炉電気スペード開口部を有するクレイドルスペードアセンブリをも有する。クレイドルスペードアセンブリが、外部電力ポートを介して外部電源に接続した正負の各クレイドル電気スペードを有する。クレイドルはその内側クレイドル容積部内に、交互する開閉の各位置を持つクランプアセンブリをも有する。スペードクランプアセンブリが、正負の各クレイドルクランプ電気スペードと、これら正負の各クレイドルクランプ電気スペードを開閉の各位置間で動作させるアクチュエータとを含む。正負の各クレイドルクランプ電気スペードは正負の各クレイドル電気スペードの対抗する各側上に配置され、かくして、圧力プレートが炉電気スペード開口部に対してシールされ、正負の各クレイドル電気スペードが内側クレイドル容積部内に突出すると、この内側クレイドル容積部内には、各クレイドル電気スペードをドライブレイク式に開閉させ得るシールされたクレイドル環境が形成される。このシールされたクレイドル環境は、制御環境チャンバ内に確立される制御環境から隔絶されるため、スペードクランプアセンブリがその閉位置を取ると正負の各クレイドルクランプ電気スペードはシールされたクレイドル環境内で、（１）正の炉電気スペード及び正のクレイドル電気スペードと、（２）負の炉電気スペード及び負のクレイドル電気スペードとの間の電気回路を閉じる。電気誘導溶解アセンブリは、上述した如き部品を有する１つ又は１つ超の内側クレイドル容積部を有し得る。

本発明の他の様相によれば、制御環境チャンバ内の制御環境内に配置したクレイドル内に取り外し自在に組み込んだ誘導溶解炉の運転方法が提供される。誘導溶解炉は、１つ又は１つ超の炉誘導コイルから正負の各炉電気スペードに至る炉誘導コイル電線を有し、前記正負の各炉電気スペードは、前記正負の各炉電気スペードが誘導溶解炉の圧力プレートを貫通する状態下にこの誘導溶解炉上で圧力プレートにシール自在に装着した炉スペード電力ポート内に配置される。誘導溶解炉は、正負の各炉電気スペードが内側クレイドル容積部内のシールされた内側クレイドル環境中に差し込まれる状態下に圧力プレートが内側クレイドル容積部内の炉電気スペード開口部を覆うシールを形成するよう、制御環境チャンバ内に制御環境が確立される以前にクレイドル上に座着される。内側クレイドル容積部は、クレイドルスペードアセンブリと、スペードクランプアセンブリとを格納する。制御環境は、その後クレイドル上に誘導溶解炉を座着して、シールされた内側クレイドル環境を制御環境から隔絶させることにより制御環境チャンバ内に確立される。シールされた内側クレイドル環境内でスペードクランプアセンブリと関連する正負の各クレイドルクランプ電気スペードがその開位置から閉位置に移動すると、圧力プレートを貫いて前記シールされた内側クレイドル環境に貫入した正の炉電気スペードと、クレイドルスペードアセンブリに関連する正のクレイドル電気スペードとの間の電気回路が閉じる。正のクレイドル電気スペードは外部電源の正端子に接続される。正負の各クレイドルクランプ電気スペードをその開位置から閉位置に移動させると、圧力プレートを貫いて前記シールされた内側クレイドル環境に貫入した負の炉電気スペードと、クレイドルスペードアセンブリに関連する負のクレイドル電気スペードとの間の電気回路がやはり閉じる。負のクレイドル電気スペードは外部電源の負端子に接続され、かくして、外部電源の正負の各端子からの電力が誘導溶解炉の１つ又は１つ超の誘導コイルに提供される。制御環境チャンバから誘導溶解炉を取り出すに際しては、シールされた内側クレイドル環境内で正負の各クレイドルクランプ電気スペードをその開位置に移動させて電力を切断した誘導溶解炉を制御環境チャンバから取り出し得る。

炉アセンブリの傾倒クレイドル内、あるいは、真空チャンバ内のその他の組み合わせアセンブリ部品内で真空誘導溶解炉に電力を接続し、かくして、稼働中の高温の誘導溶解アセンブリを実質的に冷却させることなく電力を接続あるいは断続させ得る電気誘導溶解アセンブリが提供される。

図１（ａ）は、本発明の電気誘導溶解アセンブリの１例の斜視図である。 図１（ｂ）は、図１（ａ）に示す電気誘導溶解アセンブリの、誘導溶解炉を傾倒クレイドルから分離した状態で示す斜視図である。 図２は、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示す誘導溶解アセンブリで使用するドライブレイク式電気断続部の１例の、図１（ａ）を線Ａ−Ａに沿って切断した、クレイドルのスペードクランプアセンブリがその開位置にある状態で示す詳細断面図である。 図３は、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示す誘導溶解アセンブリで使用するドライブレイク式電気断続部の１例の、図１（ａ）を線Ａ−Ａに沿って切断した、クレイドルのスペードクランプアセンブリがその閉位置にある状態で示す詳細断面図である。 図４は、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示す誘導溶解アセンブリの傾倒操作を例示する斜視図である。 図５（ａ）は、本発明で使用するクレイドルトラニオンの１例の部分斜視図である。 図５（ｂ）は、電力を誘導溶解炉に送るために本発明の電気誘導溶解アセンブリで使用する可撓性電気連接部の１例の、図５（ａ）を線Ｂ−Ｂに沿って切断した部分断面図である。 図６（ａ）は、本発明で使用するクレイドルトラニオンの他の例の部分斜視図である。 図６（ｂ）は、誘導溶解炉に電力を送るために本発明の電気誘導溶解アセンブリで使用する同軸電気連接部の１例の、図６（ａ）を線Ｄ−Ｄに沿って切断した部分断面図である。 図６（ｃ）は、誘導溶解炉に電力を送るために本発明の電気誘導溶解アセンブリで使用する同軸電気連接部の１例の、図６（ａ）を線Ｄ−Ｄに沿って切断した部分断面図である。

図１（ａ）〜図４を参照するに、本発明のドライブレイク式電気断続部の１例を利用する電気誘導溶解アセンブリの１例が示される。
図１（ａ）及び図１（ｂ）には、本発明の電気誘導溶解アセンブリの１例を構成する真空（あるいはそうでなければ制御された）環境内に組み込むための、誘導溶解炉（以下、炉とも称する）１０及び傾倒クレイドル（以下、クレイドルとも称する）１２が例示される。図１（ａ）では炉１０は工業用の真空チャンバ内に確立された真空環境内で使用するものとしての傾倒クレイドル１２に合致（内部に座着）されている。図１（ｂ）では炉１０は、例えば、真空チャンバから炉を取り出す（あるいは組み込む）間の、クレイドルから引き出した状態で示される。

炉１０に関連する部品には、以下に詳しく説明する如き、別個の、水専用連結部４６、炉誘導コイル（単数あるいは複数の）の電線３４、炉スペードアセンブリ３５、が含まれ得る。例示した別個の水専用連結部４６と、別個の電線３４とは、水供給源と、ドライブレイク式電気断続部用の炉に向かうコイル電線とを連結する構成及び方法にして、水及び電力が共通部品によっては供給されない構成及び方法において使用される。

傾倒クレイドル１２に関連する部品には、以下に説明する如き、１つ又は１つ超のクレイドル電力ポート３６と、スペードクランプ及びクレイドルスペードアセンブリ３７（クレイドルの内側に位置付けられる）とが含まれ得る。炉取り出しプロセス中は、各スペードクランプアセンブリはアンクランプ（開位置）され、各水専用連結部が断続される。次いで、炉が傾倒クレイドルから外され、前記背景技術で述べた如く、冷却を要さずにオーバーヘッドクレーン等の好適なリフト装置を用いて垂直方向（図１（ｂ）に矢印で例示）に取り外される。組み込みに際してはこの取り外しプロセスを逆に実施し得る。

図２には、誘導熔解アセンブリ、特には真空あるいはそうでなければ制御された環境下に作動する誘導熔解アセンブリで使用し得る、本発明のドライブレイク式電気断続部に関連する部品の基本的構成の１例が示される。ドライブレイク式電気断続部は、炉スペードアセンブリ３５（炉１０の外側に装着した）と、スペードクランプ及びクレイドルスペードアセンブリ３７（クレイドル１２内に組み込んだ）とを含む。本発明の前記実施例では別個のドライブレイク式電気断続部が炉の各側に位置付けられる。本発明の他の実施例では単一のドライブレイク式電気断続部を炉の一方側に設け得る。

本発明の当該実施例では炉スペードアセンブリ３５は以下の部品を含む。圧力プレート４２が炉１０に好適に装着（本実施例ではオフセットポスト４２ａを介して）される。正及び負の各炉電気スペード１６及び２４が、図２及び図３に最良に示される如く、圧力プレート内に配置され且つ圧力プレート下側に突出される。炉電気スペードは、例えば、電気絶縁材料から形成した炉スペース絶縁プレート１７により相互に好適に離間され、１つ又は１つ超のＯリング１４等の好適手段により圧力プレート４２の外（真空）側に対してシールされた、真空密の、絶縁されたスペード電力ポート１３を通して送られる。スペード電力ポートの外部（図２の“Ｅ”部を含む）は、炉電気スペードが炉誘導コイル用の電線３４に接続される作用真空環境９０である。図１（ａ）及び図１（ｂ）に示す如く、電線３４は、炉電気スペードから、炉外壁内側の炉るつぼを包囲する炉誘導コイル（単数又は複数）に接続するための炉外壁貫通部３４ａに延伸（接続）する複数の電気ケーブルであり得る。本発明のある実施例では圧力プレート４２及びスペード電力ポート１３とは単一部品として一体形成され得る。

真空密シールは、クレイドル包囲体２７の内側容積部２９に対する開口部を覆い、クレイドルの、スペードクランプ及びクレイドルスペードアセンブリ３７を格納する内側容積部をシールする圧力プレート４２により維持され得る。シールは、例えば、炉１０をクレイドル上に座着させた状態で、圧力プレート４２及びクレイドル包囲体２７の頂部２７ａにおける各相対面を精密仕上げし、前記各相対面間に特定用途用に要求される如き精密仕上げ表面を確立することで確立され得る。つまり精密仕上げ表面により、相対面間に特定用途用に要求される程度のシールが達成される。あるいは圧力プレートは、炉、又はクレイドルの何れかに装着した好適なバネ負荷式のクランプ装置にして、炉がクレイドル上に座着された後にクレイドル包囲体の頂部に圧力プレートをクランプするクランプ装置により、内側容積部２９内への開口部を覆ってバネ負荷締着され得る。何れの方法でも、ガスケット１５等の１つ又は１つ超の好適なシール要素をも用いて特定用途用の要求シール水準を達成させ得る。炉をクレイドル内に座着させた後、例えば締め具により炉をクレイドルに更に固定させることによっても、特定用途用の要求シール水準を達成し得る。

クレイドル１２のシールされた内側容積部２９は真空より大きい公称圧力、あるいはそうでなければ誘導炉をその内部で使用する制御環境とは異なる公称圧力に維持される。代表的にはこの内側容積部における空気成分は大気圧あるいは近大気圧下にある。真空チャンバ（及びクレイドルの内側容積部２９）が、圧力プレート４２がクレイドルの内側容積部２９への開口部を覆って座着される以前に周囲空気圧に開放されている時に炉１０がクレイドルに組み込まれる（座着される）ことで内側容積部が加圧され、圧力プレートが上述した如く開口部を覆って座着され且つシールされると真空チャンバがシールされ得且つ真空チャンバ内に誘導溶解アセンブリの通常運転用の真空が確立され得、他方、クレイドルの内側容積部の加圧環境が維持される。あるいは、以下に詳しく説明する如くクレイドル電力ポート３６を真空チャンバの外部に位置付けると、クレイドルのシールされた内側部が真空チャンバ壁外側の電力ポートに隣り合う周囲環境に開放され得る。

傾倒クレイドルの各内側容積部内には少なくとも１つのスペードクランプ及びクレイドルスペードアセンブリ３７が位置付けられる。クレイドルスペードアセンブリは、本発明の前記実施例では以下の部品を含む。正負の各クレイドル電気スペード２２及び２６は、例えば、電気絶縁材料から形成したクレイドルスペード絶縁プレート２３により相互に好適に分離される。

正負の各クレイドル電気スペード２２及び２６は、傾倒クレイドル１２内で以下に詳しく説明する如くクレイドル電力ポート３６を介して外部電源に電気的に接続され得る。クレイドル電力ポート３６には、１つ又は１つ超の電源からの供給電源部を設け得る。クレイドル電力ポート３６は真空チャンバの内側あるいは外側（以下に詳しく説明する如く）の何れかに位置付け得る。

各スペードクランプアセンブリは、本発明の本実施例では以下の部品、即ち、クランプ案内支持体１８、案内スペードクランプ枠体１９、スペードクランプ電気絶縁プレート２０、正負の各電気スペードクランプ２１及び２５、を含む。クランプ案内支持体１８は、構造上のクランプ案内体として機能する。案内スペードクランプ枠体は、電気スペードクランプを夫々の炉及びクレイドル電気スペードにクランプし、かくして炉運転中に単数あるいは複数の炉コイルに電力を供給させ（電力接続あるいは閉位置）、炉取り外し時には電気スペードクランプをアンクランプさせる（電力断続あるいは開位置）好適なアクチュエータ（図示せず）に連結される。電気スペードクランプ２１及び２５は図２では電力断続位置（アンクランプ）で示され、作動されると、図２に矢印で示す方向及び図３の電力接続位置に示す如く夫々の炉及びクレイドル電気スペードに圧力を付加する。電気スペードクランプは、スペードクランプを図３の閉位置に示す如く相互クランプし、図２の開位置で示す如くスペードクランプを分離させる任意の好適なアクチュエータ装置により駆動されて起動され得る。アクチュエータ装置は、真空チャンバの外側から遠隔制御して電気スペードクランプを遠隔開閉させ得る。

クランプ案内支持体、案内スペードクランプ枠体、スペードクランプ電気絶縁プレート、電気スペードクランプ２１及び２５は、クレイドルの内側容積部２９内で炉及びクレイドル電気スペードを選択的に相互クランプする１手段を表すものであり、クレイドルの内側容積部が前述の如くシールされた場合に隣り合う炉及びクレイドル電気スペードをクランプし、かくして、離間された炉及びクレイドル電気スペード間の回路を閉じるクランプ用導電体を含む限りにおいて、内側容積部内で同一機能を奏するその他手段は本発明の範囲内のものとする。

電気スペードクランプ２１及び２５は、離間された炉及びクレイドル電気スペード間の導電要素として作用し得、あるいは、図３に示す如く、離間された、炉電気スペード１６及び２４の下端部と、クレイドル電気スペード２２及び２６の上端部との間の電気接続部を完成させる導電インサートを備える構成のものであり得る。

図４には本発明における誘導溶解炉の１傾倒形態実施例が示される。座着された誘導溶解炉１０と傾倒クレイドル１２とは、真空チャンバの外側に位置付け得る計４本の電動シリンダ５５により傾倒され得る。チャンバの内外間の移動は、チャンバ壁内に嵌着し得る図４の静止型回転真空シール９６により表される。各シリンダは、傾倒クレイドルトラニオン９２の各端部位置に、且つ、各クレイドル電力ポート３６に隣り合って一対が位置付けられ、垂直方向に対抗する関係下にクランクアーム９８（トラニオンの周囲に嵌着した）に装着される。各シリンダ対は夫々のクランクアームに対し、傾倒クレイドル及びクレイドル内に座着した炉を回転させるに必要な“モーメントレス”トルクを発生させるための真逆の力を行使する。この構成は、傾倒プロセス中の高トルク力が回避されることから、トラニオンの各端部位置に単一の電動シリンダ（及びモーメントアーム）を設ける構成に対して有益である。

図５（ａ）及び図５（ｂ）には、傾倒クレイドル１２の内側容積部２９に外部電力を供給する１構成例が示される。外部導電体３８ａ及び３８ｂは、誘導溶解炉１０に関連する１つ又は１つ超の誘導コイルに給電する１つ又は１つ超の電力源に接続した可撓性の電力ケーブルであり得る。電力ケーブルは環境シールプレート９４を貫いてクレイドルの内側容積部２９に入る。シールプレートは、クレイドルトラニオン９２の端部位置でクレイドルの内側容積部２９を環境的にシールする手段である。本実施例では４つの導電体がクレイドルトラニオンの中央回転軸Ｃを中心として配置され、かくして、可撓性の外部導電体３８ａ、３８ｂ、クレイドルトラニオン９２が中央回転軸Ｃを中心として回転する。回転クレイドルの内側容積部２９内の導電体３８ａ’、３８ｂ’は、図５（ｂ）に示す如く、内側容積部２９内の正負の各クレイドル電気スペード２２及び２６に好適に電気的に接続された剛性あるいは可撓性の導電要素であり得る。

図６（ａ）、図６（ｂ）、図６（ｃ）には、傾倒クレイドル１２の内側容積部２９に外部電力を供給するための他の構成が例示される。１つ又は１つ超の電源からの外部導電体７８ａ及び７８ｂが、図６（ｃ）に示される如く、同中心構成とした（正及び負の）内側及び外側の各同中心電気（円筒状）バス５２及び５４を介し、誘導溶解炉１０に関連する１つ又は１つ超の誘導コイルに給電する。外部電力は、図６（ａ）及び図６（ｃ）に点線７０で示す容積の真空チャンバの外部に位置付け得るスライド接点アセンブリ５８及び６０を介して同中心電気バスに供給される。本発明の本実施例では、外部導電体７８ａ及び７８ｂからの電力は、図６（ｃ）に示す如く絶縁体７３により相互に電気的に絶縁され得る正負の各電力バス７２及び７４に供給される。正負の各電力バス７２及び７４は、静止型の環状の正負の各集電プレート５８ｃ及び６０ｃに接続される。正負の各集電プレートからの電力は、正負の内側及び外側の各同中心電気バス５２及び５４の外側表面に夫々バネ負荷下に接触し得る１つ又は１つ超の静止型の電気スライド接点５８ａ及び６０ａに供給される。各同中心電気バスに関連する電気スライド接点の数（本実施例では５個が示される）は、特定用途上の許容電流に基づいて変化し得る。正負の各電気スライド接点間及び関連する集電プレート間には、図６（ｃ）に示す如くアンカーリング絶縁体５８ｂ及び６０ｂを設け得る。正負の同中心電気バスはプレート５６を介してクレイドルトラニオン９２’の内側容積部２９内のトンネルに差し込まれるが、前記プレートは内側容積部の環境シールと、同中心電気バス用の支持とを共に提供し得、かくして、クレイドルトラニオンが電動シリンダ５５により回転されると同中心の内外の各電気バスも回転する。本実施例ではクレイドルの内側容積部２９の外部に位置付けた外側の同中心電気バス５４の端部位置には、前記同中心の外側電気バスの内側表面と、内側の前記同中心電気バス５２の外側表面との間の容積部をシールするシール手段が設けられる。本特定実施例では、同中心のスぺーサ絶縁キャップ５３及び保持リング５５が、同中心電気バス間容積部のシール手段として作用する。特定用途上の必要に応じて、内側又は外側の同中心電気バスの外側（内側）表面の周囲に電気絶縁体５２ａ及び５４ａを設け得る。内側及び外側の各同中心電気バス５２及び５４は、回転クレイドルの内側容積部２９内で、図６（ｂ）に示す如く、内側容積部２９内の正負の各クレイドル電気スペード２２及び２６に好適に電気的に接続される。

スペードクランプ及びクレイドルスペードアセンブリ３７は本発明の前記各実施例では傾倒クレイドル内に位置付けられるが、これらアセンブリは本発明の他の実施例では真空あるいはそうでなければ制御環境チャンバ内の誘導溶解システムに関連する他の部品に組み込まれ得る。例えば、炉が非傾倒式炉である場合、炉はチャンバ内で固定クレイドル内に座着され得、スペードクランプ及びクレイドルスペードアセンブリ３７を前記固定クレイドル内に組み込み得る。

本発明の前記各実施例では、単相交流源（正負の各瞬時電圧及び電流指定の）が誘導炉に供給される電気誘導溶解アセンブリを例示したが、多相電源の追加相のための、本明細書で説明した如き部品を追加した多相交流電流源は本発明の範囲内のものとする。
ここで、“電気スペード”とは、一般に導電性プレート材料を意味するものとする。
以上、本発明を実施例を参照して説明したが、本発明の内で種々の変更をなし得ることを理解されたい。

１０ 誘導溶解炉
１２ 傾倒クレイドル
１３ スペード電力ポート
１６ 電気スペード
１７ 炉スペース絶縁プレート
１８ クランプ案内支持体
１９ 案内スペードクランプ枠体
２０ スペードクランプ電気絶縁プレート
２１ 電気スペードクランプ
２２ クレイドル電気スペード
２３ クレイドルスペード絶縁プレート
２７ クレイドル包囲体
２７ａ 頂部
２９ 内側容積部
３４ 電線
３４ａ 炉外壁貫通部
３５ 炉スペードアセンブリ
３６ クレイドル電力ポート
３７ クレイドルスペードアセンブリ
３８ａ 外部導電体
４２ 圧力プレート
４２ａ オフセットポスト
４６ 水専用連結部
５２ 内側同中心電気バス
５２ａ 電気絶縁体
５３ スペーサ絶縁キャップ
５４ 外側同中心電気バス
５５ 電動シリンダ
５６ プレート
５８ スライド接点アセンブリ
５８ｃ 集電プレート
５８ａ 電気スライド接点
５８ｂ アンカーリング絶縁体
７２ 電力バス
７３ 絶縁体
７８ａ 外部導電体
９０ 作用真空環境
９２ 傾倒クレイドルトラニオン
９４ 環境シールプレート
９８ クランクアーム

Claims (14)

1. 制御環境チャンバ内で使用する電気誘導溶解アセンブリであって、
   誘導溶解炉にして、
   前記誘導溶解炉のるつぼを包囲する１つ又は１つ超の誘導コイルからの少なくとも１本の炉誘導コイル電線と、
   少なくとも１つの炉スペードアセンブリにして、
   前記制御環境チャンバ内の制御環境に対する圧力プレート開口部を有し且つ前記誘導溶解炉に装着した圧力プレート、前記圧力プレート開口部をシールする炉スペード電力ポート、前記炉スペード電力ポートを貫いて突出する正負の各少なくとも１つの炉電気スペードにして、前記制御環境内で前記圧力プレートの１つの側部において、前記少なくとも１本の炉誘導コイル電線を連結した正負の各少なくとも１つの炉電気スペードを含む炉スペードアセンブリと、
   前記制御環境チャンバ内で前記誘導溶解炉を座着させるクレイドルにして、
   少なくとも１つのクレイドル電力ポート、前記クレイドルの、炉電気スペード開口部を有する内側クレイドル容積部内に配置された少なくとも１つのクレイドルスペードアセンブリにして、前記内側クレイドル容積部内で前記少なくとも１つのクレイドル電力ポートに連結した正負の各少なくとも１つのクレイドル電気スペード、を含むクレイドルスペードアセンブリ、前記内側クレイドル容積部内に配置され且つ開位置及び閉位置を有する少なくとも１つのスペードクランプアセンブリにして、正負の各少なくとも１つのクレイドルクランプ電気スペード、前記正負の各少なくとも１つのクレイドルクランプ電気スペードを前記開位置及び閉位置間で移動させるアクチュエータ、を含み、前記少なくとも正負の各１つのクレイドルクランプ電気スペードが、前記正負の各少なくとも１つのクレイドル電気スペードの対向する各側部に配置されるスペードクランプアセンブリ、を含むクレイドル、
   を含む前記誘導溶解炉を含み、
   前記誘導溶解炉を前記クレイドル上に座着させると、前記誘導溶解炉のるつぼの外側に装着した前記炉スペードアセンブリの前記圧力プレートが前記炉電気スペード開口部を覆ってシールし、前記正負の各少なくとも１つの炉電気スペードが前記内側クレイドル容積部に貫入され、前記内側クレイドル容積部内にシールされたクレイドル環境が形成され、前記シールされたクレイドル環境が前記制御環境チャンバ内で前記制御環境から隔絶され、かくして、前記少なくとも１つのスペードクランプアセンブリが閉位置を取ると、前記シールされたクレイドル環境内で前記少なくとも１つの正負の各クレイドルクランプ電気スペードが、（１）正の各前記少なくとも１つの炉電気スペード及び正の各前記少なくとも１つのクレイドル電気スペードと、（２）負の各前記少なくとも１つの炉電気スペード及び負の各前記少なくとも１つのクレイドル電気スペードと、の間に１つの電気回路が完成される電気誘導溶解アセンブリ。
2. 前記炉スペード電力ポートが前記圧力プレートと一体化される請求項１に記載の電気誘導溶解アセンブリ。
3. 前記クレイドルが、前記クレイドル内に前記誘導溶解炉が座着された場合に制御環境チャンバの制御環境内で誘導溶解炉を傾倒させる傾倒クレイドルにして、トラニオン軸を中心として前記傾倒クレイドルを回転させるクレイドルトラニオンを有する傾倒クレイドルである請求項１又は２に記載の電気誘導溶解アセンブリ。
4. 一対の電動シリンダを更に含み、前記電動シリンダがクランクアームの各対向端部に連結され、かくして、前記クレイドルトラニオンの各対向端部の周囲に嵌着したクランクアームに前記傾倒クレイドル及び誘導溶解炉を回転させる対向力を提供する請求項３に記載の電気誘導溶解アセンブリ。
5. 前記圧力プレートと、炉電気スペード開口部の頂部とにおける精密仕上げされた各対向表面により、前記圧力プレートが炉電気スペード開口部の頂部を覆ってシールされる請求項１〜３の何れか又は４に記載の電気誘導溶解アセンブリ。
6. 前記圧力プレートと前記炉電気スペード開口部の頂部との各対向方面間にシール要素を更に含む請求項５に記載の電気誘導溶解アセンブリ。
7. 前記炉電気スペード開口部を覆って前記圧力プレートをクランプするバネ負荷クランプ装置を更に含む請求項１〜５の何れか又は６に記載の電気誘導溶解アセンブリ。
8. 前記少なくとも１つのクレイドル電力ポートが、１つ又は１つ超の交流電源に接続した正負の各少なくとも１つの可撓性の外部電気接続部にして、クレイドルトラニオン内のシール要素を貫いて内側クレイドル容積部に入る外部電気接続部を含む請求項３〜７の何れかに記載の電気誘導溶解アセンブリ。
9. 前記少なくとも１つのクレイドル電力ポートが、
   同中心の正負の各少なくとも１つのパワーバスにして、前記トラニオン軸と整列され且つ前記クレイドルトラニオン内のシール要素を貫いて内側クレイドル容積部に入り、かくして、前記トラニオン軸を中心とする前記傾倒クレイドルの回転と共に前記トラニオン軸を中心として回転するパワーバスを含む請求項３又は４に記載の電気誘導溶解アセンブリ。
10. 制御環境チャンバ内の制御環境内に配置したクレイドル内に着脱自在に組み込んだ誘導溶解炉にして、１本又は１本超の炉コイル電線を有し、前記炉コイル電線が、前記誘導溶解炉の１つ又は１つ超の炉誘導コイルから、前記誘導溶解炉上の圧力プレートにシール自在に装着した炉スペード電力ポート内に配置され且つ前記圧力プレートを貫く正負の各少なくとも１つの炉電気スペードに延びる前記誘導溶解炉の運転方法であって、
    前記制御環境チャンバ内に制御環境が確立されるに先立ちクレイドル上に前記誘導溶解炉を座着させ、かくして、前記誘導溶解炉のるつぼの外側に装着した炉スペードアセンブリの前記圧力プレートが前記クレイドルの内側クレイドル容積部の炉電気スペード開口部を覆うシールを形成し、前記内側クレイドル容積部内のシールされた内側クレイドル環境内に正負の各少なくとも１つの炉電気スペードが貫入され、前記内側クレイドル容積部にクレイドルスペードアセンブリ及びスペードクランプアセンブリが格納されるステップ、 前記クレイドル上に前記誘導溶解炉を座着させた後、前記制御環境チャンバ内に制御環境を形成し、かくして前記シールされた内側クレイドル環境を制御環境から隔絶させるステップ、
    前記シールされた内側クレイドル環境内で正負の各少なくとも１つのクレイドルクランプ電気スペードをその開位置から閉位置に移動させ、かくして、（１）前記圧力プレートを貫いて前記シールされた内側クレイドル環境内に入る正の各少なくとも１つの炉電気スペード及び、前記クレイドルスペードアセンブリに関連し且つ前記制御環境の外部に位置付けた外部電源の正端子に接続されて前記シールされた内側クレイドル環境に給電する正の各少なくとも１つのクレイドル電気スペードと、（２）前記圧力プレートを貫いて前記シールされた内側クレイドル環境内に入る負の各少なくとも１つの炉電気スペード及び、前記クレイドルスペードに関連し且つ前記外部電源の負端子に接続された負の各少なくとも１つのクレイドル電気スペード、との間に１つの電気回路を完成し、かくして、前記外部電源の正負の各端子からの電力を、前記１つ又は１つ超の炉誘導コイルに提供するステップ、
    を含む方法。
11. 前記クレイドル上に誘導溶解炉を座着させた後、クレイドル上に設けたトラニオンの各対向端部に嵌着したクランクアームに対向力を行使して前記誘導溶解炉及びクレイドルを前記トラニオンの中心軸を中心に回転させるステップを更に含む請求項１０に記載の方法。
12. 前記制御環境チャンバ内に制御環境が確立されるに先立ち且つ前記クレイドル上に誘導溶解炉を座着させた後、炉電気スペード開口の頂部を覆って圧力プレートをクランプするステップを更に含む請求項１０又は１１に記載の方法。
13. 前記正の少なくとも１つのクレイドルクランプ電気スペード及び負の少なくとも１つのクレイドルクランプ電気スペードをその閉位置から開位置に移動させ、かくして、（１）圧力プレートを貫いてシールされた内側クレイドル環境内に入る正の各少なくとも１つの炉電気スペード及び正の各少なくとも１つのクレイドル電気スペードと、（２）圧力プレートを貫いてシールされた内側クレイドル環境に入る負の各少なくとも１つの炉電気スペード及び負の各少なくとも１つのクレイドル電気スペードと、の間の電気回路を開放させ、かくして、前記外部電源の正負の各端子から１つ又は１つ超の誘導コイルへの電力を切断するステップを更に含む請求項１０、１１の何れか又は１２に記載の方法。
14. 制御環境チャンバ内で誘導溶解炉がクレイドル上に座着され、正の少なくとも１つのクレイドルクランプ電気スペード及び負の少なくとも１つのクレイドルクランプ電気スペードが開位置を取る状態下に制御環境を解放させてクレイドルから誘導溶解炉を取り外すステップを更に含む請求項１０〜１２の何れか又は１３に記載の方法。

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