JP7559231B2 - 溶融炉における金属装入物の供給および予熱のための装置および方法 - Google Patents

Description

本発明は、製鉄所の溶融炉に金属装入物（ｍｅｔａｌ ｃｈａｒｇｅ）を供給しかつ予熱するための装置およびそれに対応する方法に関する。

金属材料を溶融するためのプラントが知られており、そのようなプラントは、少なくとも１つの容器またはシェルが設けられた溶融炉、例えば電気アーク炉を備えており、その内部で金属装入物が溶融される。

電気アーク炉はまた、電気アークを発生させるためにシェル内に入れる電極を通すための開口部（複数）と、金属の溶融によって発生する煙霧を取り出すための開口部（「第４の孔」と呼ぶこともある）とを有するカバールーフを備える。

スクラップを溶融炉に投入する方法として、バスケットを使用するなどの非連続的な方法と、コンベヤチャネルを使用するなどの連続的な方法がある。
この２番目の方法では、コンベヤチャネルは供給および予熱装置の一部であり、コンベヤチャネルの移動によって溶融炉に向かって進むスクラップは、溶融炉から出る溶融煙霧（ｍｅｌｔｉｎｇ ｆｕｍｅ）によって向流で予熱される。

公知の装置では、コンベヤチャネルの少なくとも一部分は、少なくとも１つのフードまたは固定カバーによって上部が覆われている。
公知の装置では、金属装入物の上部層、すなわち煙霧の流れが直接当たる層しか十分に加熱することができないという欠点がある。下側部分は冷たいままであるか、またはいずれにしても上側部分よりも温度が低いままである。したがって、煙霧のエネルギー量のかなりの部分が、金属装入物を加熱するために十分に利用されない。

このような装置の別の欠点は、トンネル内の煙霧の通過面積、すなわちフードの内面とスクラップの塊の上部との間に画定される空間が、スクラップの形状およびコンベヤチャネル上のスクラップの分布に依存することである。これはスクラップの不均一な予熱をもたらす。

したがって、従来技術の欠点の少なくとも１つを克服することができる、溶融炉内に金属装入物を供給しかつ予熱するための装置および方法を完成させる必要がある。
特に、本発明の１つの目的は、スクラップの種類、量、およびコンベヤチャネル上のスクラップの分布にかかわらず、均一な方法で金属装入物を予熱することができる装置を提供することである。

本発明の他の目的は、消費を最適化し、下流に位置する溶融炉の性能を最大限に引き出すことができる供給および予熱装置を提供することである。
別の目的は、金属装入物を均一な方法で適切な温度に予熱し、したがって下流に位置する溶融炉の性能を最大限に引き出す方法を完成させることである。

本出願人は、従来技術の欠点を克服し、これらおよび他の目的ならびに利点を得るために、本発明を考案し、試験し、具現化した。

本発明は、独立請求項に記載されるとともに特徴付けられる。従属請求項は、本発明の他の特徴または主な発明の概念の変形例を説明する。
上記の目的に従って、金属装入物を溶融炉に供給しかつ予熱するための装置であって、従来技術の限界を克服し、従来技術に存在する欠陥を排除する装置は、
－上記の金属装入物のための支持および前進面を画定する少なくとも１つのコンベヤチャネルと、
－支持および前進面に対して画定された高さでコンベヤチャネルの上方に配置された少なくとも１つのフードであって、金属装入物を加熱するために、スクラップの進行方向に対して向流で煙霧の流れが通過することができるトンネルをコンベヤチャネルとともに画定する、少なくとも１つのフードと、
－コンベヤチャネルに沿って前進する金属装入物のプロファイルを少なくとも特定することができるスクラップ検出手段と、を含む。

本発明の一態様によれば、上記のような装置はまた、少なくとも１つのフードに関連付けられた調整手段を備えており、この調整手段は、少なくとも金属装入物の検出されたプロファイルに応じて（ａｓ ａ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｏｆ）フードの高さを変化させるために、少なくとも１つのフードをコンベヤチャネルの支持および前進面から離れるように／支持および前進面に向かって垂直に移動させる。

別の態様によれば、本装置は、それぞれの剛性の機械式継手（ｊｏｉｎｔ）によって連続して互いに取り付けられるとともに、協調して移動可能な複数のフードを備える。
一変形例によれば、フードは、それぞれの可撓性の機械式継手によって連続して互いに取り付けることができ、各フードには、他のフードから独立して動かすために、それぞれの複数の調整手段が関連付けられている。

別の態様によれば、本装置は、溶鉱炉の入口側の反対側に、少なくとも１つのフードに関連付けられるとともに、金属装入物が炉に向かって供給される側から空気が入るのを防止するように構成された封止ユニットを備えることができる。封止ユニットは、フレームと、フレームに関連付けられるとともに、トンネル内に動作可能に配置された複数のバンド、例えば垂直バンドとを備えることができる。

一態様によれば、カバーフレームは、少なくとも１つのフードの移動と同様の方法で移動可能であり、垂直バンドはカバーフレームと一体的に移動する。
一変形例によれば、カバーフレームは固定され、垂直バンドは、コンベヤチャネルの支持および前進面に向かって／支持および前進面から離れる方向に移動可能である。

別の変形例によれば、支持構造および垂直バンドの両方が、互いに独立して移動可能である。
いくつかの実施形態によれば、金属装入物が連続的に供給される溶融炉と、金属装入物が溶融炉内に導入される前に堆積されることが可能である装入モジュールと、上記のような金属装入物を供給および予熱するための装置とを備える、金属を溶融するためのプラントも提供される。

いくつかの実施形態によれば、溶融プラントの溶融炉に金属装入物を供給および予熱する方法が提供される。この方法は、
－徐々に供給される金属装入物の少なくともプロファイルを連続的に検出するステップと、
－金属装入物を溶融炉に向かって移動させるコンベヤチャネル上で利用可能にし、コンベヤチャネルと協働して、金属装入物の支持および前進面に対して画定された高さに少なくとも１つのフードが存在する、ステップと、を提供する。

本発明の一態様によれば、本方法はまた、調整手段によって、少なくとも１つのフードをコンベヤチャネルの支持および前進面から離れるように／支持および前進面に向かって垂直に移動させて、少なくとも金属装入物の検出されたプロファイルに少なくとも応じてそのような支持および前進面に対するフード高さを変化させる、ステップを提供する。

本発明のこれらおよび他の態様、特徴ならびに利点は、添付の図面を参照して非限定的な例として与えられた、いくつかの実施形態の以下の説明から明らかになるであろう。

本明細書に記載のいくつかの実施形態による、金属装入物を溶融炉に供給しかつ予熱するための装置が挿入された溶融プラントの概略図である。 図６の線ＶＩ－ＶＩに沿った概略的な横断面図であり、フードが下降位置に配置されている。 フードが中間位置に配置された概略的な横断面図である。 図５の線Ｖ－Ｖに沿った概略的な横断面図であり、フードが上昇位置に配置されている。 図１の装置の部分拡大図である。 本明細書に記載の装置の部分拡大図であり、フードが下降位置に配置されている。 図１の装置の変形例を示しており、フードが互いに独立して動くことができる。 図１の拡大詳細断面図である。 図２～図４において示されている適合可能な封止手段の変形例である。 本明細書に記載の他の実施形態による、金属装入物を溶融炉に供給しかつ予熱するための装置が挿入された溶融プラントの概略図である。 図１０の線Ｘ－Ｘに沿った概略的な横断面図であり、封止ユニットのカバーフレームが完全に上昇位置に配置されている。 封止ユニットのカバーフレームが部分的に上昇した位置に配置されている概略的な横断面図である。 ラビリンス装置を備える図２の変形例である。 図２の別の変形例である。 フードに適用される「直接」型の冷却ユニットを概略的に示す。

理解を容易にするため、可能な場合、図面中の同一の共通要素を特定するために同じ参照番号が使用される。一実施形態の要素および特徴は、さらなる説明なしに他の実施形態に都合よく組み合わされ得るか、または組み込まれ得ることが理解される。

ここで、本発明の可能な実施形態を詳細に参照するが、その１つまたは複数の例が、非限定的な例示として添付の図面に示されている。また、ここで使用する表現および用語もまた、非限定的な例を提供するためのものである。

本明細書に記載されるいくつかの実施形態は、金属装入物Ｓを供給および予熱するための装置１０に関する。
図１を参照すると、装置１０は、実質的に既知の種類の溶融プラント１００内に設置されており、溶鉱炉１１０、例えば電気アーク炉を備えており、横方向に、装入開口１１１から、例えば鉄スクラップ、高温または低温の海綿鉄（ＤＲＩ）、低温鋳鉄のブロックなどの金属装入物Ｓが供給される。

本発明による装置１０は、金属装入物Ｓを溶融炉１１０に導入する前に連続的に移送して予熱することができる。
溶融プラント１００は、金属装入物Ｓを堆積させることができる装入モジュール１１２を備えることができ、その下流に装置１０が配置される。

したがって、典型的には、装置１０は、装入モジュール１１２と溶融炉１１０との間に配置される。
装置１０は、少なくとも１つのコンベヤチャネル１１を備えており、金属装入物Ｓは、溶融炉１１０へと送達されるために、コンベヤチャネル１１に沿って前進することができる。

コンベヤチャネル１１は、装入モジュール１１２と協働するように適合された始端１１ａと、装入開口部１１１と協働するように適合された反対側の終端１１ｂとを有する。
金属装入物Ｓの前進は、この場合、例として矩形で図１に示す既知の種類の振動および移動装置１２によって発生する、コンベヤチャネル１１の長手方向への振動運動または揺動運動（ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒｙ ｍｏｖｅｍｅｎｔ）によって行われる。

装置１０は、コンベヤチャネル１１の上方に連続して配置された１つまたは複数のフード１４を備えており、図２～図４に示すように、予熱トンネル１６をコンベヤチャネル１１とともに画定し、予熱トンネル１６に沿って、溶融炉１１０から出てくる煙霧Ｆの少なくとも一部が金属装入物Ｓに衝突するように前進することができる。

いくつかの実施形態によれば、フード１４は、コンベヤチャネル１１全体に沿って配置される。任意選択で、コンベヤチャネル１１は、装入モジュール１１２と協働して、金属装入物Ｓを直接受け取ることができる。

他の可能な実施形態によれば、フード１４は、コンベヤチャネル１１の１つの区間（ｓｅｇｍｅｎｔ）に沿ってのみ配置することができる。したがって、コンベヤチャネル１１は、装入モジュール１１２からの出口において、例えば装入ステップ中に一時的であっても上部が開いている第１の区間と、第１の区間の後の第２の区間とを有することができ、第２の区間の上にフード１４が配置される。

一態様によれば、少なくとも１つのフード１４は、移送中の金属装入物Ｓの状態に応じてトンネル１６の断面を変化させるために、コンベヤチャネル１１に向かって／コンベヤチャネル１１から離れて垂直方向に移動可能である。少なくとも１つの移動可能なフード１４は、例えば、溶融炉１１０に装入できる金属装入物Ｓの量を増やし、したがって、その生産性を最大にすることができる。

本明細書において、金属装入物Ｓの条件とは、プロファイル、垂直方向および水平方向の両方における支持面上のスクラップの分布、スクラップの大きさ、材料の種類、例えば、化学組成、寸法、形状、多かれ少なかれ均質な配置などから選択される少なくとも１つの特性を意味する。

図２～図４に示すいくつかの実施形態によれば、少なくとも１つのフード１４は、可能な中間持ち上げ位置を介して、下降位置と上昇位置との間で移動可能である。特に、少なくとも３つの位置を規定することが可能であり、すなわち、
－フード高さＨが最小フード高さ値Ｈ_０に等しい下降位置（図２）、
－フード高さＨが中間フード高さ値Ｈ_０．５に等しい中間位置（図３）、および
－フード高さＨが最大フード高さ値Ｈ_１に等しい上昇位置（図４）、である。

装置１０が単一のフード１４を備えている場合、トンネル１６が長手方向に直線的に変化する断面を有するように、コンベヤチャネル１１からのフード高さＨを調整することが可能である。例えば、フード１４の端部を移動させて、その所望の傾斜を画定することが可能である。

一方、装置１０がいくつかのフード１４、すなわち２つ以上のフード１４を備えている場合、これらのフード１４は、それぞれの機械式継手（ｊｏｉｎｔ）１７によって連続して配置および取り付けることができる。

図１、図５および図６に示すいくつかの実施形態では、機械式継手１７は、剛性の機械式継手１８であってもよい。この場合、フード１４の垂直移動は、剛性の機械式継手１８への応力および損傷を防止するために、協調して同時に行われる。動作構成は、単一のフード１４について説明したものと実質的に同等である。

装置１０が複数のフード１４を備える、図７に示す他の実施形態では、トンネル１６が長手方向に区間で直線的に変化する断面を有するように、各フード１４の垂直移動を、コンベヤチャネル１１からのフード高さＨを調整するために独立して指令することができる。

隣接するフード１４間の接続、および場合によっては装置１０の他の構成要素との接続は、２つの隣接するフード１４が異なるフード高さＨに調整される場合に、トンネル１６からの煙霧の望ましくない漏出を防止する可撓性の機械式継手１９によって行うことができる。

特に図７を参照すると、可撓性の機械式継手１９は、高温に耐える強化繊維材料で作られたベローズタイプのものである。
図２～図４に示すいくつかの実施形態によれば、コンベヤチャネル１１は、実質的に水平な底壁２０と、この場合は実質的にＵ字形の断面を画定する２つのチャネル側壁２１、２２とによって画定される支持および前進面２５を備えている。

少なくとも１つのフード１４は、対向するフード側壁２３，２４と、上方に位置するカバー壁２６とを有している。
したがって、フード高さＨは、フード１４のカバー壁２６とコンベヤチャネル１１の底壁２０の支持および前進面２５との間の距離である。

カバー壁２６には、酸素がトンネル１６に入るように構成された指令式開口部３０を有する扉（ｄｏｏｒｓ ｗｉｔｈ ｃｏｍｍａｎｄｅｄ ｏｐｅｎｉｎｇ ３０）を設けることができる（図５および図６）。

特に図２～図４を参照すると、各チャネル側壁２１、２２は、煙霧Ｆがトンネル１６から横方向に漏れ出るのを防止するように構成された適合可能な封止手段２７によって、対応するフード側壁２３、２４と関連付けられている。

適合可能な封止手段２７は、コンベヤチャネル１１および少なくとも１つのフード１４に対して平行な長手方向延長部を有する可撓性カバー２８として構成されるとともに、高い耐熱性および横方向応力に対する耐性を有する金属メッシュコアを有する繊維材料で作られている。

可撓性カバー２８は、必要なときに必要なメンテナンスを容易にするために、その長手方向縁部に沿って、チャネル側壁２１、２２のうちの１つおよび対応するフード側壁２３、２４に、取り外し可能なタイプの機械式取り付け手段、例えばボルトによってそれぞれ取り付けられる。

バラスト２９は、フード１４の上昇ステップ中および下降ステップ中の両方において、可撓性カバー２８を張力下に維持するために、可撓性カバー２８と関連付けることができ、可撓性カバー２８が皺になって移動の妨げになることを防止する。バラスト２９は、例えば、可撓性カバー２８の実質的に中央領域（ｃｅｎｔｒａｌ ｚｏｎｅ）に沿って取り付けることができる。

図９に示す他の実施形態では、適合可能な封止手段２７は、フード１４とコンベヤチャネル１１との液体タイプのシールを構成することができる。
例えば、図９に示すように、装置１０は、コンベヤチャネル１１の両側に、液体Ｌ、例えば水を収容するチャネル３１を備えることができる。

チャネル３１は、上部が開放されており、コンベヤチャネル１１に平行な長手方向延長部を有する。
チャネル３１は、チャネル側壁２１、２２の終端部およびフード側壁２３、２４の終端部の両方を収容するように配置されており、したがって、これらの終端部は、フード１４が移動中にどの位置にあろうとも、チャネル３１内に存在する液体に常に浸漬されたままである。

他の実施形態では、適合可能な封止手段２７は、可撓性カバー２８、液体タイプのシールを生成するためのチャネル３１、またはこれら２つの組み合わせを備えることができる。

使用される適合可能な封止手段２７の種類にかかわらず、チャネル側壁２１、２２の端部および対応するフード側壁２３、２４の端部は、ラビリンス封止装置（以下、ラビリンス４７と称する。）を画定するように適合させることができる。ラビリンス４７の存在により、トンネル１６の内部を外気からより良好に保護することができ、煙霧および塵の漏出を防止することができる。

特に図１４を参照すると、チャネル側壁２１は、好ましくはコンベヤチャネル１１の全長にわたってチャネル側壁２１を垂直方向に延長する延長部２１ａを有することができる。

この延長部２１ａは、対応するフード側壁２３に向けられた長手方向の終端部分２１ａ’を有することができる。
フード側壁２３は、延長部２１ａに向かって延びる長手方向の縁部２３ａを有することができる。

長手方向の縁部２３ａおよび長手方向の終端部分２１ａ’は、煙霧および粉塵が例えばチャネル３１に到達するために別の移動を完了させる非直線経路を画定する。
同様の考察が、チャネル側壁２２およびフード側壁２４に適用され、両方とも同様の幾何形状を有することができる。

ただし、ラビリンス４７が別の形状、構造、および複雑さを持つような解決策も除外しない。
一態様によれば、装置１０は、少なくとも１つのフード１４の制御された上昇および下降を可能にするために、少なくとも１つのフード１４に関連付けられた調整手段３４を一方の側および他方の側に備えることができる。

調整手段３４は、コンベヤチャネル１１およびフード１４の展開（ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ）に平行に配置された支持ビーム３５、３６を備えることができ、フード１４は、例えばフード側壁２３、２４に関して支持ビーム３５、３６上に載置される。

調整手段３４はまた、ジャッキ、リニアアクチュエータ、摺動ガイド、チェーン機構、ラックまたはウォームねじ機構などの少なくともいずれか１つからなる群から選択された、支持ビーム３５、３６を持ち上げることができる、複数の持ち上げ装置３７を備えている。

他の可能な変形例では、調整手段３４は、支持ビーム３５、３６を設ける必要なく、フード１４、例えばフード側壁２３、２４に直接関連付けることができる。
特に図５、図６および図７を参照すると、持ち上げ装置３７は、位置変換器または分流器が設けられた複数の油圧シリンダを備えている。

フード側壁２１、２２は、レールとして適合させることができる支持ビーム３５、３６上でフード１４の摺動支持を画定することができる複数の転動要素３２を備えることができる。

複数のフード１４の場合、各フード１４に対して一対の支持ビーム３５、３６が設けられ、支持ビーム３５、３６の各々に横方向に関連付けられた複数の持ち上げ装置３７が設けられる。

一方のフード１４に関連する調整手段３４は、フード１４を両側で均一に持ち上げるように調整することができる。
図１５に示すいくつかの実施形態によれば、フード１４、または少なくともフード１４のいくつかとともに、フード１４の移動によって引き起こされる機械的応力と組み合わされた過剰な熱が、特にフード１４の移動が完全に同期しない方法で行われる場合に、フード１４のスリーブに損傷を与えることを防止することができる冷却ユニット４８を関連付けることができる。

冷却ユニット４８は、「間接」タイプの冷却を生成することができ、さらに、フード１４の外壁と接触して配置されるとともに、冷却流体が通過するパイプのコイルによって画定される複数のパネルを備えることができる。

代替的に、図１５に示すように、冷却ユニットは、「直接」タイプの冷却を生成することができ、冷却流体Ｌ、例えば水をフード１４の外面に直接送達することができる複数のノズル４９、好ましくは低圧ノズルを備えることができる。

この場合、冷却ユニット４８は、冷却流体回収回路５０を備えることができる。
ノズル４９によって送達された冷却流体Ｌは、フード１４の外面に当たり、重力によってカバー壁２６からフード側壁２３、２４に沿って流れ（ｓｌｉｄｅ）、可撓性カバー２８が存在する場合には可撓性カバー２８を冷却するか、または常に正しい充填レベルを維持するためにチャネル３１内に注がれる。

冷却流体Ｌがチャネル３１内に回収されない場合、またはこの可能性に加えて、冷却流体回収回路５０は、排出された冷却流体Ｌを収集するためにコンベヤチャネル１１の下に配置された収集タンク（図示せず）を備えることができる。例えば、そのようなタンクは、床の下に配置され、格子状表面によって覆われてもよい。

冷却流体回収回路５０はまた、再生された冷却流体Ｌをノズル４９または蓄積タンクに直接移送するために、１つまたは複数の濾過装置５１およびポンプ手段５２を備えることができる。

いくつかの実施形態によれば、溶融炉１１０の装入開口１１１と協働するフード１４には、溶融炉１１０に金属装入物Ｓが供給されている間に煙霧Ｆが外部に漏出するのを防止することができるパネル３８が設けられている。

パネル３８は、フード１４が下降位置にあるときに特に有効であり、フード１４が下降位置にある場合には、装入開口１１１との間隙がより大きいためである。
パネル３８は、図８の適切な冷却回路３９によって有利に液体冷却することができる。

装置１０は、場合によっては、溶融炉１１０をトンネル１６と流体的に接続するように配置された煙霧入口ダクト４０と、煙霧がトンネル１６から排出できるようにように構成された煙霧出口ダクト４１とを備えることができる。

煙霧入口ダクト４０は、好ましくは、溶融炉１１０に隣接するトンネル１６の最終区間に対応して接続され、一方、煙霧出口ダクト４１は、装入モジュール１１２に隣接するトンネル１６の先頭区間に関連付けることができる。

煙霧入口ダクト４０は、最後のフード１４、すなわち、溶融炉１１０に最も近いフード１４に流体接続することができる。
煙霧出口ダクト４１は、第１のフード１４のうちの１つ、すなわち、装入モジュール１１２に最も近いフードのうちの１つに流体接続することができる。

図１０の実施形態に示すように、第１のフード１４のうちの１つは、有利には、下流に配置された移動可能なフード１４の最大高さに対応する高さに固定および配置することができ、前述のように、可撓性の機械式継手１９によって次のフードと関連付けることができる。この構成により、煙霧出口ダクト４１の区間を可動性／可撓性にする必要がないようにすることができる。

可能な実装形態では、煙霧入口ダクト４０は、自律ダクトとすることができるか、または装入開口部１１１およびトンネル１６の終端部分によって画定することができる。
煙霧出口ダクト４１および／または煙霧入口ダクト４０には、煙霧移動手段４２が関連付けられており、この煙霧移動手段４２は、トンネル１６内の煙霧を搬送して、通過中の金属装入物Ｓに均一かつ所望の速度および温度で衝突させて、下流に配置された適切な濾過装置に向かう煙霧Ｆの取り出しを促進するように構成されている。

有利には、煙霧は、コンベヤチャネル１１内の金属装入物Ｓの進行方向に対して向流でトンネル１６内を通過させられる。
可能な実装形態によれば、煙霧移動手段４２は、１つまたは複数のファン、バルブ、フィルタ、圧力調整器などを備えることができる。

１つの可能な実施形態によれば、煙霧出口ダクト４１の煙霧移動手段４２は、サイクロン装置５３を有利に備えることができ、サイクロン装置５３によって、トンネル１６から取り出された煙霧Ｆが通過する。

サイクロン装置５３は、煙霧Ｆに含まれる金属粉（ｍｅｔａｌ ｄｕｓｔ）を減速させるとともに、下流に配置された濾過装置に金属粉が入るのを防いで、濾過装置の損傷を防止することができる。

サイクロン装置５３内で沈殿する金属粉は、金属装入物Ｓと一緒に、直接または後でコンベヤチャネル１１内に再導入することができ、その収率を増加させる。例えば、図１では、収集された金属粉の排出は、装入モジュール１１２の内部で直接行われるが、他の構成も可能である。

図１に示すいくつかの実施形態によれば、装置１０は、金属装入物Ｓの少なくとも正確なプロファイルを検出するように構成されたスクラップ検出手段４３を備えている。例えば、スクラップ検出手段４３は、少なくとも、移送中の金属装入物Ｓの平均スクラップ高さＫを検出するように構成される。

より具体的には、スクラップ検出手段４３は、移送中の金属装入物Ｓのプロファイル、したがってコンベヤチャネル１１内のその高さＫを、コンベヤチャネル１１の幅上の位置の関数として検出するように構成されている。同じ断面上で検出された全ての高さＫによって定義される金属装入物Ｓのプロファイルの積分によって、金属装入物Ｓが占める断面に対応する面積を得ることができる。

スクラップ検出手段４３は、レーザビーム検出システムまたはＸ線もしくはレーダ検出システムを含むことができる。
特に、レーザビーム検出システムによって、移送中の金属装入物Ｓの空間特性および分光特性の両方を分析することができる。

スクラップ検出手段４３は、トンネル１６の入口領域（ｅｎｔｒａｎｃｅ ｚｏｎｅ）に対応して、またはその上流に、例えば装入モジュール１１２に隣接する領域に配置することができる。

Ｘ線またはレーダ検出システムと組み合わせて、スクラップ検出手段４３には、トンネル１６内部の煙霧Ｆの過剰な通過速度によって引き起こされるスクラップの不要な引きずり（ｄｒａｇｇｉｎｇ）を検出するために、ビデオカメラおよび／または写真カメラを設けることができる。

図１０に示すいくつかの実施形態によれば、第１のフード１４の上流に、すなわち、装入モジュール１１２と第１のフード１４との間に、装置１０は、スクラップ供給領域から、この特定の場合には装入モジュール１１２からの空気の進入を防止するように構成された封止ユニット５４を備えることができる。

封止ユニット５４は、フード１４に相当するカバーとして構成され、封止ユニット５４が上方に配置されるコンベヤチャネル１１の部分と共に、トンネル１６の第１の区間を画定する。

図１１および図１２を参照すると、封止ユニット５４は、上壁または屋根５６と、上壁５６に横方向に関連付けられた２つの対向する側方フランク５７、５８とによって画定されたカバーフレーム５５を備えている。

封止ユニット５４は、図１０に破線で示すように、金属装入物Ｓの進行方向に互いに一定の距離をおいて配置された１つ以上の列を形成するように並んで配置された複数の垂直な金属バンド５９を含む。

垂直バンド５９は、そのほぼ全長にわたってトンネル１６内部に配置されている。
垂直バンド５９は、上壁５６の内面またはそれに関連付けられた支持構造６１に直接取り付けることができる（例えば、図１３を参照）。任意選択的に、上壁５６に、垂直バンド５９が貫通するスリットを設けることができる。

少なくとも１つのフード１４の移動と同様に、封止ユニット５４は、移送中の金属装入物Ｓの状態および必要とされる封止の必要性に応じてトンネル１６の断面を変化させるために、コンベアチャネル１１から離れる／コンベアチャネル１１に向かって垂直に移動可能である。

例えば、封止ユニット５４またはフレーム５５を下げることにより、移送中の金属装入物Ｓを均一にし、より良好に分布させるか、または移送中の装入物Ｓを「封止」して、そこから空気が装入領域（図１２）から入ることができる過剰な間隙の存在を防止する必要性に対応することができる。溶融炉１１０（図１１）の生産性を高めるためにスクラップの進入を最大にすることが望まれる場合には、封止ユニット５４またはフレーム５５の上昇が必要となる場合がある。

封止ユニット５４の移動は、フード１４を参照して説明した調整手段３４と実質的に同様の、適切な移動手段６０によって行うことができる。
移動手段６０は、フレーム５５と、例えば２つの対向する側方フランク５７、５８と横方向に関連付けることができる。

さらに、フード１４について説明したものと同様に、煙霧Ｆおよび金属粉の横方向の封じ込めを確実にするために、封止ユニット５４には、可撓性カバー２８または液体タイプの適合可能な封止手段２７が設けられる（図１１および図１２）。

いくつかの実施形態によれば、垂直バンド５９は、フレーム５５と一体であり、すなわち、フレーム５５と一体的に可動である（図１１および図１２）。
図１３に示す一変形例によれば、フレーム５５はコンベヤチャネル１１に対して固定することができるが、垂直バンド５９はフレーム５５に対して、例えば上壁５６に対して移動可能である。

この場合、下にある金属装入物Ｓの表面に対する垂直バンド５９の高さと、金属装入物Ｓに加えられる前進に対する抵抗との両方を較正することが可能である。
特に図１３を参照すると、垂直バンド５９は、トンネル１６の外側の上壁５６に関連付けられたガイド６２上を摺動する支持構造６１に関連付けられている。

別の変形例によれば、フレーム５５および垂直バンド５９の両方を互いに独立して移動させることが可能である。
封止ユニットには、補助吸引ダクト６３を関連付けることができ、この補助吸引ダクトには、下流に配置された煙霧出口ダクト４１によって捕捉されなかった煙霧Ｆと、上流から入る垂直バンド５９間で濾過される空気とを排出するために、煙霧抽出手段６４が関連付けられている。

装置１０はまた、トンネル１６の内部、好ましくは少なくともその終端領域に配置された、１つ以上の温度検出装置４４および１つ以上の一酸化炭素検出装置４５を備えている。

装置１０は、少なくとも以下を受信するように構成された処理および制御ユニット４６を備えている。
－金属装入物Ｓの状態に関する情報、例えばプロファイルを含むスクラップ検出手段４３からの第１の動作信号、
－調整手段３４からの、例えば、調整手段３４に関連付けられた位置変換器からの、フード高さに関する情報を含む第２の動作信号、および
－煙霧移動手段４２からの、例えば、現在の吸引流量に関する情報を含むファンからの第３の動作信号、
そして、少なくとも、
－フード高さを必要とされるかまたは得ようとする動作条件に適合させるために、調整手段３４に指令動作信号を送る。

さらに、処理および制御ユニット４６は、移動手段６０の上昇／下降を調整することによって封止ユニット５４の移動を制御することができ、または直接、上記のようにスクラップ検出手段４３からの第１の動作信号によって垂直バンド５９の移動のみを制御することができる。

処理および制御ユニット４６はまた、煙霧移動手段４２および煙霧抽出手段６４の流量変更、ならびに指令式開口部３０を有する扉の駆動を指令することができる。
加えて、処理および制御ユニット４６は、１つ以上の温度検出デバイス４４から、および１つ以上の一酸化炭素検出デバイス４５からそれぞれの信号を受信し、それらの信号を煙霧通過速度パラメータと組み合わせて、含まれる情報を処理することができる。

いくつかの実施形態によれば、処理および制御ユニット４６は、コンピュータプログラム４７でプログラムされる。コンピュータプログラム４７は、処理および制御ユニット４６によって実行可能な機械コード４８を含む。処理および制御ユニット４６による機械コード４８の実行によって、処理および制御ユニット４６は人工知能４９を作動させる。

人工知能４９はニューラルネットワークであってもよい。ニューラルネットワークは、ディープニューラルネットワーク（Ｄｅｅｐ Ｎｅｕｒａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ、ＤＮＮ）、または畳み込みニューラルネットワーク（Ｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎａｌ Ｎｅｕｒａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ、ＣＮＮ）であってもよい。人工知能４９は、異なる種類の複数のニューラルネットワークを含むことも可能である。

さらに、または代替として、人工知能４９は、個別にまたは組み合わせて、サポートベクターマシン（Ｓｕｐｐｏｒｔ Ｖｅｃｔｏｒ Ｍａｃｈｉｎｅ、ＳＶＭ）、決定木、ベイジアンネットワーク、自己組織化マップ、ケースベース推論、インスタンスベース学習、またはその他を含むことができる。

一実施形態によれば、コンベヤチャネル１１からの少なくとも１つのフード１４のフード高さＨは、連続的にまたは所定の時間間隔で検出された金属装入物Ｓのプロファイルに応じて変化することができる。

別の実施形態によれば、コンベヤチャネル１１からの少なくとも１つのフード１４のフード高さＨは、平均スクラップ高さＫおよび場合によっては金属装入物Ｓの種類に応じて変化することができる。

いくつかの実施形態によれば、金属装入物Ｓを溶融炉１１０に供給しかつ予熱する方法が提供される。この方法は、
－金属装入物Ｓが徐々に供給されるときに、金属装入物Ｓのプロファイルを連続的に、または予め設定された間隔で検出するステップと、
－金属装入物Ｓを溶融炉１１０に向かって移動させるコンベヤチャネル１１上で利用可能にし、コンベヤチャネル１１と協働して、コンベヤチャネル１１の支持および前進面２５に対してフード高さＨに少なくとも１つのフード１４が存在する、ステップと、を提供する。

一態様によれば、本方法はまた、調整手段３４によって、少なくとも１つのフード１４を支持および前進面２５から離れるように／支持および前進面２５に向かって垂直に移動させて、少なくとも金属装入物Ｓの検出されたプロファイルに少なくとも応じてフード高さを変化させる、ステップを提供する。

この方法はまた、
－現在のフード高さＨの情報に基づいてトンネル１６の各断面の面積を計算するステップと、
－金属装入物Ｓの検出されたプロファイルに基づいて、金属装入物Ｓによって占有される部分に対応する面積を計算するステップと、
－トンネル１６の断面の面積と金属装入物Ｓの面積との差として煙霧通過面積を計算するステップと、
－煙霧の平均通過速度を、煙霧移動手段４２、例えば吸引ファンの吸引流量と、トンネル１６の断面の面積と金属装入物Ｓの面積との差との比として計算するステップと、
－平均煙霧通過速度を、例えば熱交換を最大化する所望の煙霧通過速度値と比較するステップと、
－所望の煙霧通過速度値を得るためにフード（複数可）１４の高さＨを動的に修正するステップと、を提供する。

特に、フード１４の現在の高さＨは、調整手段３４の持ち上げ装置３７に関連付けられた位置変換器によって検出された測定値から得ることができる。
煙霧の速度が大きいほど、金属装入物Ｓに衝突する乱流が大きくなるので、高い熱交換を達成するために、煙霧の通過速度を高く保つことが望ましい。

しかしながら、煙霧の過度に高い速度は、表面スクラップ片を引きずる危険性を伴い、表面スクラップ片は、例えば煙霧出口ダクト４１を通して吸い込まれた場合に破損の原因となる。煙霧の過度に低い速度は、金属装入物Ｓの最適かつ均一な加熱を妨げ、溶融炉１１０の収率を低下させる。

フード（複数可）１４の動的な動きによって、最適／所望の煙霧通過速度に「追従」することができ、それによって、いかなる状態においても溶融炉１１０の収率を最大にすることができる。

平均スクラップ高さＫを考慮する別の可能な動作モードによれば、以下の通りである。
－金属装入物Ｓの平均スクラップ高さＫが基準平均スクラップ高さＫ_０にほぼ等しい場合、少なくとも１つのフード１４は、フード高さＨが最小フード高さ値Ｈ_０に等しい下降位置に移動する（図２）。さらに、指令式開口部３０を有する扉を閉じる。この場合、運用上の目的は、例えば移送中の金属装入物Ｓの１トン当たりのｋＷｈで測定されるエネルギー消費を最小にすることである。

－金属装入物Ｓの平均スクラップ高さＫが基準平均スクラップ高さＫ_０よりも例えば約１０％大きい場合、少なくとも１つのフード１４は、フード高さＨが中間フード高さ値Ｈ_０．５に等しい中間位置に移動する（図３）。さらに、指令式開口部３０を有する扉を少なくとも部分的に開放する。この場合、運用上の目的は、エネルギー消費の最小化と、移送中の金属装入物Ｓの流量の最大化とのトレードオフとなる。

－金属装入物Ｓの平均スクラップ高さＫが基準平均スクラップ高さＫ_０よりも例えば約２０％大きい場合、少なくとも１つのフード１４は、フード高さＨが最大フード高さ値Ｈ_１に等しい上昇位置に移動する（図４）。さらに、指令式開口部３０を有する扉を少なくとも部分的に開放する。この場合、運用上の目的は、溶融炉１１０に入る金属装入物Ｓの流量を最大にすることであり、例えば、１時間に移送する金属装入物Ｓのトン数で測定する。

金属装入物Ｓとの熱交換を増加させる必要がある場合、少なくとも１つのフード１４を下げることが可能であり、その結果、煙霧通過面積が減少し、このようにしてトンネル１６内の煙霧の通過速度が増加する。

特許請求の範囲によって定義される本発明の分野および範囲から逸脱することなく、これまで説明した溶融炉に金属装入物を供給しかつ予熱するための装置および方法に対して、部品またはステップの修正および／または追加を行うことができることは明らかである。

以下の特許請求の範囲において、括弧内の参照符号の唯一の目的は、解釈を容易にすることであり、それらの参照符号は、特定の請求項において特許請求される保護の分野に関する限定的な要因とみなされるべきではない。

Claims (14)

1. 溶融プラント（１００）の溶融炉（１１０）に向けて金属装入物（Ｓ）を供給および予熱するための装置（１０）であって、
   －少なくとも１つの支持および前進面（２５）を画定する、金属装入物（Ｓ）のための少なくとも１つのコンベヤチャネル（１１）と、
   －前記コンベヤチャネル（１１）の上方にフード高さ（Ｈ）で配置された少なくとも１つのフード（１４）であって、金属装入物（Ｓ）を加熱するために煙霧（Ｆ）の流れが通過できるトンネル（１６）を画定する、少なくとも１つのフード（１４）と、
   －前記コンベヤチャネル（１１）に入る金属装入物（Ｓ）のプロファイルを識別することができるスクラップ検出手段（４３）と、を備えている装置（１０）において、
   前記少なくとも１つのフード（１４）に関連付けられた調整手段（３４）であって、少なくとも金属装入物（Ｓ）の検出されたプロファイルに応じて前記フード高さ（Ｈ）を変化させるために、前記少なくとも１つのフード（１４）を前記コンベヤチャネル（１１）の少なくとも１つの支持および前進面（２５）から離れるように／前記支持および前進面（２５）に向かって垂直に移動させるための調整手段（３４）をさらに備えていることを特徴とする、装置（１０）。
2. 前記少なくとも１つのフード（１４）が、少なくとも、前記フード高さ（Ｈ）が最小フード高さ値（Ｈ_０）に等しい下降位置と、前記フード高さ（Ｈ）が中間フード高さ値（Ｈ_０．５）に等しい中間位置と、前記フード高さ（Ｈ）が最大フード高さ値（Ｈ_１）に等しい上昇位置との間で移動可能であることを特徴とする、請求項１に記載の装置（１０）。
3. 複数のフード（１４）であって、それぞれの剛性の機械式ジョイント（１８）によって連続して配置および取り付けられるとともに、協調して垂直方向に移動可能である、複数のフード（１４）を備えていることを特徴とする、請求項１または２に記載の装置（１０）。
4. 複数のフード（１４）であって、それぞれの可撓性の機械式ジョイント（１９）によって連続して配置および取り付けられており、各フード（１４）には、それぞれのフード（１４）を互いに独立して移動させるように構成されたそれぞれの複数の調整手段（３４）が関連付けられている、複数のフード（１４）を備えていることを特徴とする、請求項１または２に記載の装置（１０）。
5. 溶融炉の入口側の反対側において、前記少なくとも１つのフード（１４）に関連付けられるとともに、前記トンネル（１６）の初期区間を画定するために前記コンベヤチャネル（１１）と協働する、封止ユニット（５４）をさらに備えており、封止ユニット（５４）には、
   －上壁（５６）および２つの対向する側方フランク（５７、５８）を有するフレーム（５５）と、
   －前記トンネル（１６）内部の金属装入物（Ｓ）の進行方向に互いに一定の距離をおいて配置された１つまたは複数の列を形成するために、前記上壁（５６）に吊り下げられた形で関連付けられるとともに、隣接する複数のバンド（５９）と、が備わっており、
   前記フレーム（５５）を前記コンベヤチャネル（１１）の支持および前進面（２５）から離れて／支持および前進面（２５）に向かって垂直に移動させて、前記バンド（５９）が所望の方法で移送中の金属装入物（Ｓ）を封止することができるように、前記バンド（５９）の垂直距離を変化させるために、前記フレーム（５５）に関連付けられた移動手段（６０）をさらに備えていることを特徴とする、請求項１～４のいずれか一項に記載の装置（１０）。
6. 前記バンド（５９）が、前記フレーム（５５）に対して独立して移動可能であることを特徴とする、請求項５に記載の装置（１０）。
7. 前記コンベヤチャネル（１１）が、底壁（２０）および２つの側方チャネル壁（２１、２２）を備えており、前記少なくとも１つのフード（１４）が、互いに対向するそれぞれの側方フード壁（２３、２４）と、上部に位置するカバー壁（２６）とを備えており、前記側方フード壁（２３、２４）が、適合可能な封止手段（２７）によって前記側方チャネル壁（２１、２２）と関連付けられていることを特徴とする、請求項１～６のいずれか一項に記載の装置（１０）。
8. 前記調整手段（３４）が、ジャッキ、リニアアクチュエータ、摺動ガイド、チェーン機構、ラックまたはウォームねじ機構のうちの少なくとも１つを含む群から選択された複数の持ち上げ装置（３７）を含むことを特徴とする、請求項１～７のいずれか一項に記載の装置（１０）。
9. 前記少なくとも１つのフード（１４）または最後のフード（１４）が、前記カバー壁（２６）から垂直に突出するとともに、内部に液体冷却回路が設けられたパネル（３８）を終端に備えていることを特徴とする、請求項７に記載の装置（１０）。
10. 少なくとも金属装入物（Ｓ）のプロファイルに関する情報を含む前記スクラップ検出手段（４３）からの第１の動作信号を少なくとも受信し、それぞれの制御動作信号を処理するとともに、少なくとも前記調整手段（３４）に送信するように構成された処理および制御ユニット（４６）を備えていることを特徴とする、請求項１～９のいずれか一項に記載の装置（１０）。
11. 金属を溶融するためのプラント（１００）であって、金属装入物（Ｓ）が連続的に供給される溶融炉（１１０）と、金属装入物（Ｓ）を溶融炉（１００）に導入する前に堆積させることができる装入モジュール（１１２）と、請求項１～１０のいずれか一項に記載の金属装入物（Ｓ）を供給しおよび予熱するための装置（１０）と、を備えていることを特徴とする、プラント（１００）。
12. 溶融プラント（１００）の溶融炉（１１０）に向けて金属装入物（Ｓ）を供給および予熱するための方法であって、
    －金属装入物（Ｓ）が徐々に供給されるときに、金属装入物（Ｓ）のプロファイルを連続的に、または予め設定された間隔で検出するステップと、
    －金属装入物（Ｓ）を溶融炉に向かって移動させるコンベヤチャネル（１１）上で利用可能にし、前記コンベヤチャネル（１１）と協働して、前記コンベヤチャネル（１１）の支持および前進面（２５）に対してフード高さ（Ｈ）に少なくとも１つのフード（１４）が存在する、ステップと、を含む方法において、
    少なくとも金属装入物（Ｓ）の検出されたプロファイルに応じて前記フード高さ（Ｈ）を変化させるために、調整手段（３４）によって、前記少なくとも１つのフード（１４）を前記支持および前進面（２５）から離れるように／前記支持および前進面（２５）に向かって垂直方向に移動させるステップも提供することを特徴とする、方法。
13. －現在のフード高さ（Ｈ）の情報に基づいて、前記コンベヤチャネル（１１）および上に配置された前記少なくとも１つのフード（１４）によって画定されたトンネル（１６）の断面の面積を計算するステップと、
    －前記検出されたプロファイルに基づいて、移送中の金属装入物（Ｓ）が占める部分の面積に対応する金属装入物（Ｓ）の面積を計算するステップと、
    －前記トンネル（１６）の断面の面積と金属装入物（Ｓ）の面積との差として煙霧通路面積を計算するステップと、
    －煙霧の平均通過速度を、煙霧移動手段（４２）の現在の流量と、前記トンネル（１６）の断面の面積と金属装入物（Ｓ）の面積との差との比として計算するステップと、
    －平均煙霧通過速度を所望の煙霧通過速度値と比較するステップと、
    －所望の煙霧通過速度値を得るために、前記少なくとも１つのフード（１４）の高さ（Ｈ）を動的に修正するステップと、をさらに提供することを特徴とする、請求項１２に記載の方法。
14. 少なくとも、移送中の金属装入物（Ｓ）の平均スクラップ高さ（Ｋ）に応じて、前記フード高さ（Ｈ）を変化させるステップを提供することを特徴とする、請求項１３に記載の方法。

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