JPH05500238A - 複数の水平に運動可能な炉下側部分を有する閉鎖溶融炉 - 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】 複数の水平に運動可能な炉下側部分を有する閉鎖溶融炉 本発明は閉ｍ溶融炉であって、鉛直の炉軸線（Ａ−Ａ）と、この軸線に沿って移 動可能である、溶融電極のための電極保持ロッドと、該電極保持ロッドの駆動装 置を有する類フレームと、複数の炉下側部分とを備えていて、該炉下側部分は金 型軸線（Ｋ−Ｋ）を有するそれぞれ１つの金型を含んでいて炉上側部分に対して 側方へ相対的に運動することにより選択的に個別に炉軸線との整列位置に移動可 能であり、この場合上記電極保持ロッドは、炉上側部分の上側の制限壁に気密に 通されて案内されており、かつ上記炉上側部分は保護雰囲気を発生させる装置に 結合され、かつ溶融位置で炉軸線に対して同心的に整列せしめられかつ気密に炉 上側部分に結合可能である形式のものに関する。

この形式の炉ではガス雰囲気が発生し、その組成は周囲空気の組成によって異な る。従って、このような溶融炉では不活性ガスにより、大気圧に相応する、しか しより高い又は低い圧力に保持することができる保護ガス雰囲気を発生させるこ とが可能である。さらにまた、閉鎖溶融炉では、炉内にある溶融物との所期の交 換作用を生ぜしめるガス雰囲気を発生させることも可能である。最後にまた、こ のような溶融炉では、溶融温度で比較的容易に揮発する不純物の気化による除去 をさらに付加的に促進させる真空を確保することも可能である。

保護雰囲気を発生させる装置として、ガス漂及び又は真空ポンプ装置を用いるこ とができる。

米国特許第３１９０９４９号明細書によれば、はじめに述べた形式の閉鎖溶融炉 であって、真空炉として構成されていて、金型を備えた複数の炉下側部分が、レ ボルバ式に中心軸線を中心にして回動可能に配置されており、かつ個別に、炉上 側部分と軸方向で整列した位置に移されるようになっているものが公知である、 炉上側部分は炉フレーム内に保持され、かつ選択的に炉下側部分に対しても水平 方向で移動可能になっており、かつ１列に配列された細い中空円筒体として構成 されており、上側端部は水平の端壁で閉鎖されており、この端壁には電極保持ロ ッドが気密に通されて案内されている。

このような炉では溶融電極は必然的に、該電極がその中で溶かされる金型よりも 著しく長い全長を有している。′ａ融電極はこのような炉において典型的な供給 工程では炉下側部分若しくは金型の上側の縁から著しく突出している。炉上側部 分と炉下側部分とを連結するためには、従って、従来技術におけるように、全て の炉下側部分を十分に下降させるが、又は炉上側部分を、溶融電極の上端部が保 持ピースと共に炉上側部分内へ入るように相当な位置まで持上げることが必要で ある。上記の両手段では必然的に全炉設備の構造高が著しく高（なる。それとい うのは炉上側部分は電極保持ロッド及び電極Ｉ動装置に対して空間的に固定され て配属されていなければならず、これらのロッド及び駆動装置はやはり炉フレー ムと構造的に一体でなければならないからである。従って従来技術では炉下側部 分を受容するビットの深さは金型若しくは炉下側部分の軸方向全長のほぼ２倍に なっている。

この場合さらに、炉上側部分の相応する揚程が、一般に炉上側部分は真空ポンプ 装置に結合されているものであるため、困難であることも考慮すべきである。

しかし、相応する横断面を有していなければならない真空−吸引導管の取外し可 能な構成及び又はフレキシブルな構成は著しく複雑となりまた多くの製作費を要 する。

本発明の課題は、はじめに述べた形式の閉鎖溶融炉を改良し、炉設備の構造高を 小さくすると共に、チャージ交換を実施するための構造費を少なくすることにあ る。

上記の課題は本発明によれば、はじめに述べた形式の閉鎖溶融炉において、炉上 側部分が水平の分割継目に沿って２つの部分区分に分割されており、該両部分区 分の上側の、（電極保持ロッドが通されている）制特表平５−５００２３８　（ ３） 隅壁を有する部分区分が、炉上側部分の全高に比して短く構成されていて電極保 持ロッドに常時所属しており、かつ上記両部分区分の下側の部分区分が、搬送装 置により炉軸線（Ａ−Ａ）の範囲外へ移動可能であることによって、解決されて いる。

炉上側部分が本発明により分割されていることによって、後に一実施例について 説明されているように、チャージ交換のために専ら炉上側部分の上側部分区分だ けを僅かに、即ち数ｍｍだけ持上げるだけで済み、又は炉下側部分を相応して下 げるだけで済み、次いで炉下側部分を炉上側部分の下側の部分区分と共に側方へ 、炉軸線Ａ−Ａの範囲外へ旋回させ、続いて炉に新たにチャージングを行うだけ でよい。

全体的な炉構造はこれにより構造高が著しく小さくなり、少数の比較的軽量の構 成部分から構成することができる。？Ｉ！融電極電極重量礎への対称的な吸収及 び伝達がえられ、その結果炉フレーム片側へ荷重が偏る怖れも生じない、さらに 、慣用の揚程柱が省略されかつ炉フレームが対称的な構造になっていることによ り同軸性も改善される。溶融物流のための案内径路及び吸込導管（真空炉の場合 ）の短縮も可能である。

真空ポンプを使用する場合、所謂ブースタポンプのポンプ容量は１／２であるこ とができる。

本発明の装置の有利な一構成によれば、炉上側部分の下側の部分区分が下端にシ ールフランジを備えた周壁を有し、該周壁が炉下側部分の上側のシールフランジ に気密に結合されるようになっている。特にこの場合周壁がその上端部に弁室及 び遮断弁を有していると有利である。

この弁室はこの場合炉上側部分の下側部分区分及び上側部分区分の間にある。溶 融プロセス終了後に例えば、まず遮断弁を閉鎖し、次いで炉上側部分の上側部分 区分をその直ぐ下にある炉部分から分離し、次いでこれを炉軸線Ａ−Ａの範囲外 の側方へ移動させることが可能である。炉下側部分はこの場合は以然として不動 であって炉上側部分の下側部分区分及び（閉じられた）遮断弁と気密に結合して おり、その結果、はじめのまだ高温の溶融物及び、溶融電極のやはりまだ高温で ある残留物は周囲に対して気密に閉鎖され、かつ炉下側部分を安全に動かすこと ができる温度まで冷却される。

溶融位置にある炉部分を適宜に緊締することにより、結合されているフランジ間 の通電がばね接点なしでも保証される。溶融プロセスの制御及び又は調整のため の既存の重量測定装置の影響も本発明による炉構造によりやはり避けられる。

本発明の装置のさらに別の有利な一構成によれば、炉上側部分の上側の部分区分 の円筒形周壁は保護雰囲気を発生させる装置に結合するための導管接続部を有し ている。上記の上側の部分区分は常時類フレーム内にとどまっておりかつこの場 合行程運動を行わないかせいぜい限られた長さに亘る行程運動しか行わないから 、炉が真空炉である場合、真空ポンプとの確実な接続が可能である。

本発明の装置のさらに別の有利な構成は従属形式請求項に記載されている。以下 においては本発明の装置の一実施例を第１図〜第３図について詳細に説明する第 １図は本発明による溶融炉を備えた溶融設備全体を部分的に断面して示す側面図 である。

第２図は第１図に示された溶融設備の中央範囲及び下側範囲を示す平面図である ６ 第３図は第１図に示した溶融設備の中央部を付加的な装置と共に部分的に断面し て示す拡大図である。

第１図には、閉Ｉ［：ａ融炉ｌが示されており、この閉鎖溶融炉はホール床２に 設置されていて、このホール床には溝３が設けられている。この溝３には走行台 車４が配置されており、この走行台車は、図示の場合には回転フレームとして構 成されていて、円板形のプラットホーム５を有している。そしてこのプラットホ ームには、円筒形の２つの炉下側部分６，７が配置されている。炉下側部分は、 各１つの円筒形の冷却ジャケット８から成っており、この冷却ジャケットには、 同様に円筒形の金型９が同軸的に挿入されている。冷却ジャケット８と金型９と の間の円筒形の間隙は、冷却水によって貫流され、図示されていない同様に同心 的な水ガイドプレートによって分割されている。金型９はその下縁部に金型フラ ンジ１０を有しており、この金型フランジは、後で詳しく説明する炉上側部分１ １を載設するために働く。

２つの炉下側部分６，７の間には、さらにコンクリート族の仕切り壁が設けられ ており、この仕切り壁によって、溝３内におけるほぼ円筒形の室が直径方向で特 表平５−５００２３８　（４） 分割される（第２図）。

炉上側部分１１は、比較的短い上側の部分区分１３から成っており、この上側の 部分区分を通して、シールエレメント１４を用いて電極保持ロッド１５がガス密 に貫通案内されている。上側の部分区分１３は、同様に円筒形のジャケットとし て構成されており、この上側の部分区分１３の上側の制限壁１６には、シールエ レメント１４が配置されている。上側の部分区分１３は下縁部にシールフランジ １７を有しており、このシールフランジはガス密に、炉上側部分１１の下側の部 分区分１９の上端部に装着されている（第３図）６下側の部分区分１９の上端部 には、弁室２０が位置しており、この弁室については後で第３図を参照しながら さらに詳しく説明する。

下側の部分区分１９はさらにその下端部にシールフランジ２１を有しており、こ のシールフランジはガス密に金型フランジ１０に装着可能である。

上側の部分区分１３と下側の部分区分１９との間には、分割継ぎ目２２が形成さ れ、この分割継ぎ目が本発明の枠内において特に問題となっている。すなわちこ の分割継ぎ目によって、炉上側部分１０は、前記２つの部分区分に分割されてお り、画部分区分のうちの上側の部分区分は、炉上側部分の全高に対して比較的短 く構成され、かつ下側の部分区分は比較的長（構成されている。必要な最小長さ は第１図から分かる：仕切り壁１２の左側には、炉下側部分６が示されており、 この炉下側部分は上方に向かって開放していて、炉下側部分には、チャージング を目的として、保持部材（いわゆる「スタップ」）を備えた溶融電極２３が挿入 されている。この結果下側の部分区分１９は、はぼ高さＨを有しており、この高 さＨは、溶融電極２３の、金型フランジ１０の上に位置している部分区分に、保 持部材２４を足した寸法に相当している。

第１図にはさらに左側上方に、クレーンフック２５に懸吊されて、弁室２０ａを 備えた別の下側の部分区分１９ａが示されている。この炉上側部分１１ａは下降 によってその下側のシールフランジ２１ａで、金型フランジ１０に載設され、次 いで、装置全体が水平方向において、仕切り壁１２の右に示されている位置に移 動させられる。そしてこの位置において、金型軸線には炉軸線Ａ−Ａとの整合位 置を占めている。

次いで上側の部分区分１３はその下側のシールフランジ１７で、弁室２０の上側 のシールフランジ１８に装着することができる。上側の部分区分１３のこの軸方 向運動を生ぜしめるために、各１つのピストンロッド２７を備えた昇降シリンダ ２６のリムが役立つ。昇降シリンダ２６は中間プラットホーム２８に固定されて おり、この中間プラットホームは、後で詳しく説明する炉フレーム２９の一部で ある。

上側の部分区分１３に配置された吸込み管片３０は、真空ポンプ装置３１に通じ ており、この真空ポンプ装置は自体公知であり、ポンプ室３２の中に配置されて いる。

炉フレーム２９は上側のプラットホーム３３を有しており、このプラットホーム には、ギヤ付きモータとして構成された駆動装置３４が、電極保持ロッド１５を 昇降させるために配置されている。この電極保持ロッド１５の昇降は、昇降スピ ンドル３５とスピンドルナツト３６とによって行われ、この場合スピンドルナツ ト３６は横げた３７に配置されている。スピンドルナツト３６及び横げた３７の 回動を阻止するために、横げたの両端部は、鉛直方向に延びたガイドレール３８ ．３９に沿って案内されており、両ガイドレールは炉フレームの内部において図 示されていない形式で保持されている。また、プラットホーム３３を重量測定セ ルに支承して、溶融過程中における溶融電極の重量変化を持続的に監視すること も可能である。ＷＩ融装置にはさらに、溶融電流を供給するための電流源４０も 配属されている。陽極４１が導体４２を介して図示されていない形式で炉下側部 分１１の上側の部分区分１３と接続されているのに対して、陰極４３は２つのド ラッグケーブル４４．４５を介して横げた３７と、ひいては電流保持ロッド１５ と接続されている。もちろんこの場合、電極保持ロッド１５は、炉上側部分つま り上側の部分区分１３に対して電気的に絶縁されてい個々の炉下側部分６；７を 炉軸線Ａ−Ａの範囲から離脱運動させるために、図面には示されていない搬送装 置が設けられており、この搬送装置は、例えばプラットホーム５のための回転駆 動装置として構成されている。

第２図には主として、第１図に示された溶融設備の回転機構・原理が示されてい る。

第３図には、第１図の中央部、つまり弁室２０を備えたロッド上側部分１１の下 側の部分区分１９の上端部と上側の部分区分１３の下端部とが、部分的に断面さ れて拡大されて示されている。同様に、第３図に破線で示されている溶融電極２ ３の保持部材２４が固定される電極保持ロッド１５の下端部が示されている。

弁室２ｏには、弁プレートの形をした遮断弁４６が配置されており、この遮断弁 ４６は、Ｕ字形に湾曲された揺動体４７に沿って摺動可能に支承されている。揺 動体４７は、弁室２０の左側端部に旋回可能に支承されていて、右側端部におい て昇降可能である。これによって、遮断弁４６を無接触式にその弁座４８の上方 に案内し、次いでこの弁座上に下降させることができる。このまとまった運動を 実施するための個々の駆動エレメントは、図面を簡略化するために図示されてい ない。

下側の部分区分１９の右側には、半径方向の管片４特表千５−５００２３８　（ ５） ９が設けられており、この管片の、炉軸線Ａ−Ａに対して平行な端面５０には、 ガス密に覗き窓５１が配置されている。この覗き窓はこれによって交換可能であ り、電極保持ロッド１５に対する溶融電極２３もしくは保持部材２４の相対位置 の観察を可能にする。これによって、保持ロッドへの同軸的な連結が可能になる 。覗き窓の視線軸線はｏ−ｏで示されている。

場合によって炉の閉鎖後に電極軸線が偏心している時にセンタリングを実施でき るように、下側の部分区分１９の上側の範囲には該部分区分の全周に分配されて ３つのセンタリング装置５２が配置されており、図面にはそのうちの１つだけが 示されている。これらのセンタリング装置は圧力媒体シリンダ５３から成ってお り、この圧力媒体シリンダは、テレスコープ式に外管５５内に案内されている案 内管５４によって取り囲まれている。このように構成されていることによって、 電極の下端部を始動段階の前に最終的にセンタリングすること、ひいては金型に 対する電極の直径比を増大させることができ、しかもこれは、短絡を防止する間 隔を小さくできることに基づいて、極めて簡単に達成される。

センタリング装置は特に有利な形式で次のことのため、すなわち、溶融電極のま だ溶融されていない円板状の残留体を備えた「スタップ」を、遮断弁の閉鎖後に 溶融液もしくはブロックの上方に保持するためにも、使用することができる。

本発明の対象に以下に記載の別の構成を与えることも可能である： すなわち、分割継ぎ目２２に膨張可能なシールエレメントを設けることによって 、炉上側部分の上側の部分区分と下側の部分区分との間の分割継ぎ目２２の範囲 における小さな昇降運動距離をも、完全に排除することができる。

さらに、２つの覗き窓５１を炉上側部分の直径方向で互いに対向して位置してい る側に配置することも可能である。

上においては電流凛４０が直流電圧原として記載されているが、もちろん、溶融 設備を交流電圧で、例えば電源周波数で又は明らかに低い交流周波数で稼働する ことも可能である。

弁室２０の配置に関しても、下側の部分区分の上端部における支承に限定される ものではな（、弁室２゜を、金型フランジ１０と下側の部分区分１９の下側のシ ールフランジ２１との間に配置することも可能である。それというのは、溶融電 極２３の金属は溶融終了後には完全に金型９の内部に位置しているからである、 しかしながら弁室２０が、第１図及び第３図に示されているように、下側の部分 区分Ｉ９の上端部に配置されている場合には、遮断弁４６は極めて小さな放射負 荷にしかさらされない。つまり、平常時においては弁皿を特に強制冷却する必要 はない。

また、分割継ぎ目の位置は正確に水平である必要はない、つまり水平方向に対し て角度をずらすことももちろん可能ではあるが、しかしながら分割継ぎ目を水平 方向に方向付けることが有利である。

上述の実施例との関連において、チャージング動作は、炉下側部分の横方向移動 に関して述べられている。しかしながら択一的に、炉下側部分を固定的に配置し ておいて、炉上側部分を炉フレームと共に横方向に移動させることも可能である 。

国際調査報告 国際調査報告 ＥＰ　９０００８６０ Ｓ＾　３７１７５

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．閉鎖溶融炉であって、鉛直な炉軸線（Ａ−Ａ）と溶融電極のための前記炉軸 線に沿って移動可能な電極保持ロッドと、該電極保持ロッドのための駆動装置を 備えた炉フレームと、水平方向に運動可能な複数の炉下側部分とが設けられてい て、該炉下側部分が、金型軸線（Ｋ−Ｋ）を備えた各１つの金型を有していて、 炉上側部分に対する側方の相対運動によって選択的に個々に前記炉軸線と合致さ せられるようになっており、前記電極保持ロッドが、炉上側部分の上側の制限壁 をシールされて貫通案内されており、炉上側部分が、保護ガス雰囲気を形成する ための装置と結合されていて、溶融位置で前記炉軸線に対して同心的に位置決め されて炉下側部分とガス密に結合可能である形式のものおいて、炉上側部分（１ １）が、水平方向の分割継ぎ目（２２）に沿って２つの部分区分（１３，１９） に分割されており両部分区分のうち、前記制限壁（１６）を有する上側の部分区 分（１３）が、炉上側部分の全高に比べて短く構成されていて、前記電極保持ロ ッド（１５）に常時配置されており、下側の部分区分（１９）が、搬送装置によ って前記炉軸線（Ａ−Ａ）の範囲から外方に連動可能であることを特徴とする、 水平方向に連動可能な複数の炉下側部分を備えた閉鎖溶融炉。 ２．炉上側部分（１１）の下側の部分区分（１９）が下縁部に位置するシールフ ランジ（２１）を備えた周壁を有しており、前記シールフランジが、炉下側部分 に設けられた金型フランジ（１０）とガス密に結合可能である、請求項１記数の 閉鎖溶融炉。 ３．前記下側の部分区分の周壁が、その上端部に弁室（２０）と真空弁（４６） とを備えている、請求項２記載の閉鎖溶融炉。 ４．前記下側の部分区分の周壁が、その上側の範囲に少なくとも１つの覗き窓（ ５１）を備えている、請求項２記載の閉鎖溶融炉。 ５．炉上側部分（１１）の上側の部分区分（１３）がその上側の制限壁（１６） の下方に、同じく下端部に位置するシールフランジ（１７）を備えた周壁を有し ており、前記シールフランジが、前記真空室（２０）の上面に設けられた対応す るシールフランジ（１８）とガス密に結合可能である、請求項３記載の閉鎖溶融 炉。 ６．前記上側の部分区分（１３）の周壁が、保護ガス雰囲気を形成するための装 置（３１）と接続するための接続管片（３０）を有している、請求項５記載の閉 鎖溶融炉。 ７．炉上側部分（１１）の前記下側の部分区分（１９）を装着された炉下側部分 （６，７）が、軸方向に作用する駆動装置（２６，２７）によって相対連動を用 いて、炉上側部分（１１）の前記上側の部分区分（１３）と結合可能である、請 求項１記載の閉鎖溶融炉。 ８．前記駆動装置（２６，２７）が、炉上側部分（１１）の前記上側の部分区分 （１３）に作用する昇降駆動装置として構成されている、請求項７記載の閉鎖溶 融炉。 ９．前記駆動装置（２６，２７）が、５〜５０ｍｍの行程を有している、請求項 ８記載の閉鎖溶融炉。 １０．炉上側部分（１１）が、溶融電極（２３）のためのセンタリング装置（５ ２）を備えている、請求項１記載の閉鎖溶融炉。 １１．炉下側部分（６，７）と、該炉下側部分に挿入された金型（９）とが、回 転可能なプラットホーム（５）に配置されている、請求項１記載の閉鎖溶融炉。 １２．前記プラットホーム（５）が、円筒状の溝（３）に配置されており、半径 方向で位置決めされた個々の炉下側部分（６，７）の間に、前記溝の横断面をほ ぼ完全に埋める少なくとも１つの隔壁（１２）が配置されている、請求項１１記 載の閉鎖溶融炉。 １３．炉上側部分（１１）の前記下側の部分区分（１９）が、前記電極保持ロッ ド（１５）に対して前記溶融電極（２３）をセンタリングするためのセンタリン グ装置（５２）を備えている、請求項１記載の閉鎖溶融炉。