JP2007002336A6 - 長尺状アルミニウムビレットを加熱するファーネスシステム - Google Patents

Abstract

【課題】長尺状アルミニウムビレットを加熱するファーネスシステム及び長尺状アルミニウムビレットを加熱する方法を提供する。
【解決手段】
ファーネスシステムは、長尺状アルミニウムビレット（１）を加熱するファーネスシステムであって、チャージングユニット（２）と、アルミニウムビレット（１）を加熱するファーネス（３）と、前記ファーネス（３）の下流に配置される加工ステーション（４）とを有し、前記下流加工ステーション（４）が、前記アルミニウムビレット（１）からアルミニウムスラグを切除するためのホットビレットシアー又はホットソー（５）の形態で提供されており、
前記ファーネス（３）の幅がアルミニウムビレット（１）の数倍に相当し、そして、数個のアルミニウムビレット（１）をその縦軸に対して横方向へ同時に輸送する輸送手段（１４）が前記ファーネス（３）中に提供されていることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

発明の詳細な説明

本発明は、チャージングユニットと、長尺状アルミニウムビレット（billet）を加熱するファーネス（furnace:炉）と、ファーネスの下流に配置されている加工ステーションとを含む、長尺状アルミニウムビレットを加熱するファーネスシステムであって、前記下流加工ステーションがアルミニウムビレットからアルミニウムスラグを切断するホットビレットシアー(hot billet shear)又はホットソー(hot saw)からなる、前記ファーネスシステムに関する。本発明は、更に、長尺状アルミニウムビレットの加熱方法に関する。

用語「アルミニウムビレット」は、円形の断面を有し、連続的な鋳造加工においてモールドにより鋳造されるアルミニウム合金の長尺状ビレットを意味する。アルミニウムビレットに対して、アルミニウムスラグは、アルミニウムビレットから切断されるブロックであって、そして、押出し加工においてプレスされるべき形材の寸法で長さが決まる円形断面を有するブロックである。

公知技術による公知のファーネスシステムでは、ホットビレットシアー又はホットソーによって、一定の長さを有するアルミニウムスラグへファーネスの下流で切断される長尺状アルミニウムビレットは、通常、ファーネスを通して縦方向に輸送される。ここで、数個のビレットが連続的に輸送されるので、ファーネスはかなりの構造的な長さを必要とする。当業界で公知の前記ファーネスシステムのその他の重要な欠点は、縦方向の輸送のために、アルミニウムビレットの断面にわたる均一な温度分布を達成することがほとんどできないということにある。

更に、アルミニウムビレットよりもかなり短いアルミニウムスラグを、プレス中、特に、押出し機中において熱い状態で形材へプレスする前に、それらの縦軸に対して横方向にファーネス中で移動させることも当業界で公知である。しかしながら、アルミニウムスラグをファーネス中で加熱する前に所望の長さで切断するので、これらは、ファーネスを通る輸送の間で、既に、アルミニウムビレットよりも長さがかなり短くされている。スラグの長さは、次に製造されるべき形材の寸法によって決定される。ファーネス中における加熱加工の前にスラグを切断するので、ファーネスシステムと、ファーネスの下流に配置されている押出しステーションとにおける加工の間の自由度はかなり低い。これは、製造されるべき形材によってスラグの寸法が予め決定されるからである。この点において、加熱加工の前に切断されているスラグは、異なる設計を施された形材の或る一定の長さを達成するための特定の１つの形材にしか使用することができないので、加工の間に形材を変化させることができない点で不利である。形材の長さは、通常、プレス後の配送セクションの長さに相当する。スラグの寸法が、プレスされるべき形材の寸法と正確に適合していない場合には、配送セクションを完全に活用することができない。これは、最終的に同じ長さを有する形材を得るためには、大きな断面表面積を有する形材用の寸法よりも、小さい寸法を有するスラグが、より小さい断面表面積を有する形材に関して十分であるからである。結果的に、加熱処理の前に切断されたスラグを加熱する方法は、経済的な観点から問題がある。

前記の公知技術に基づいて、本発明は、長尺状アルミニウムビレットを加熱するためのエネルギー効率の良いファーネスシステムであって、アルミニウムスラグの製造における高い自由度を有する前記ファーネスシステムの製造を可能にすることを目的としている。本発明のその他の目的は、ファーネスがアルミニウムビレットを均質に加熱することを確実にすることであって、それによって、アルミニウムスラグへ切断される前に、アルミニウムビレットの断面にわたって、均一な温度プロファイルが調節されることからなる。更に、本発明は、ファーネスシステム全体の長さを最小限に減少させることを目的としている。

本発明の第１の特徴によると、ファーネスの幅がアルミニウムビレットの幅の数倍に相当することによって、そして、数個のアルミニウムビレットをそれらの縦軸に対して横方向に同時に輸送する手段をファーネス中に提供することによって、長尺状アルミニウムビレットを加熱するファーネスシステムの前記目的が達成される。ファーネスの下流では、ホットビレットシアー又はホットソーによって、長尺状アルミニウムビレットを加熱状態で切断するので、従って、製造されたアルミニウムスラグの長さを柔軟に調節することができる。アルミニウムビレットがファーネスを通じてそれらの縦軸に対して横方向に輸送されるので、これらは素早く、均一に加熱され、そして、ビレットがファーネスから出る前に、それらは、それらの断面及び長さにわたって均一な温度プロファイルを有する。このことによって、ホットビレットシアー又はホットソーにおけるビレットのその後の切断が単純化される。ビレットは、ファーネスを通る輸送の間で連続的に加熱される。アルミニウムビレットを加熱するためのファーネスの最適な熱の活用によって、高い温度精度及び高い効率性、並びに低いエネルギー要件がファーネス中で達成される。アルミニウムビレットの横方向輸送のその他の利点は、縦方向輸送を有するファーネスシステムよりも、大量のアルミニウムビレットをファーネスを通じて同時に輸送し、加熱することができることである。ファーネスを通るビレットの横方向の輸送によって、公知技術で一般的な方法のように、複数のビレットをファーネスを通じて縦方向で連続的に輸送することがないので、ファーネスの長さをアルミニウムビレットの長さによって規定することがない。このことは、チャージングユニットと、ファーネスと、下流加工ステーションとを含むシステムの全体の長さを減少させる。ファーネスの幅を、加熱されるべきアルミニウムビレットの数によって規定する。

本発明の或る有利な実施態様によると、ファーネス中において、アルミニウムビレットは相互に或る距離を設けて案内される。個々のビレットの各々が均質に加熱され、そして、ビレットが互いに影響を与えないようにすることを確実にするために、ビレットは相互に或る距離を設けてファーネスを通じて案内される。

本発明のその他の有利な実施態様によると、ファーネス中の輸送手段は、レール少なくとも２つと、回転チェーン少なくとの２つとからなっており、ここで、各々の回転チェーンは、アルミニウムビレットを導くために、アルミニウムビレットあたり少なくとも１つのドライビングカム（driving cam）を備えている。ファーネスを通過する輸送の間に、アルミニウムビレットはステーショナリーレール上に置かれる。回転可能に支持されたドライビングカムがチェーンの上側へ配置され、そして、チェーンは、それぞれ、レールに隣接するか、又は、レールの間で延長する。ファーネスを通る輸送方向に関して、アルミニウムビレットをファーネスへ均一に導くために、少なくとも２つのドライビングカムが、輸送されるべきアルミニウムビレットの後ろにそれぞれ位置している。ドライビングカムは、アルミニウムビレットが相互に或る距離を設けて輸送されることも確実にする。チェーン及び回転ドライビングカムの前方向運動により、レール上でファーネスを通る輸送の間で、アルミニウムビレットがその縦軸の回りで回転する。この連続的な回転により、レール上のアルミニウムビレットの支持点の間のたるみによって、又は、片側加熱から生じる不均質な温度分布によって、前記の回転がない場合に引き起こされることのあるアルミニウムビレットの曲がりが防止される。更に、アルミニウムビレットの回転によって、アルミニウムビレットは、それらの全体の断面で均質に加熱される。あるいは、例えば、一般的に公知のウォーキングビームシステムによって、ファーネスを通るアルミニウムビレットを輸送することができる。

その他の有利な実施態様によると、ファーネス中におけるアルミニウムビレットのプレヒーティング及び実際の加熱が提供される超対流（superconvection）ファーネスの形態で、ファーネスを提供する。ファーネスが超対流ファーネスの形態で提供されるので、アルミニウムビレットは迅速に、そして、均一に加熱される。

その他の本発明の有利な実施態様におけるチャージングユニットは、マガジンと、ファーネスをアルミニウムビレットで装入するための縦ローラーコンベアとを備えている。縦ローラーコンベアは、一方の後ろに他方が配置されている数個のダイアボル輸送（diabol transport）からなっており、そして、ファーネスにアルミニウムビレットを縦方向輸送の形態で容易に装入することができる。

第２の特徴によると、本発明は、長尺状アルミニウムビレットを加熱する方法であって、アルミニウムビレットをチャージングユニットによってファーネスへ輸送し、ファーネス中で加熱し、ファーネスの下流に配置されている加工ステーションによって加工し、そして、下流加工ステーションにおいて、ホットビレットシアー又はホットソーによって、アルミニウムビレットからアルミニウムスラグが切除される、長尺状アルミニウムビレットを加熱する方法に関する。

本発明の第２の特徴によると、ファーネス中において、数個のアルミニウムビレットを輸送手段上でそれらの縦軸に対する横方向に同時に案内することによって前記目的を達成する。

本発明の第２の特徴による方法の利点に関して、本発明の第１の特徴による装置に関する前記利点を参照されたい。本発明の或る有利な実施態様によると、ホットビレットシアー又はホットソーによって、アルミニウムビレットは、要求される正確な長さを有するアルミニウムスラグへ切断される。アルミニウムビレットは、加熱加工が完了するまで、調節可能な各種の長さを有するアルミニウムスラグへ切断されないので、次にプレスされるべき形材の寸法に基づくプレス加工の直前でも、スラグの寸法を調節することができ、自由度及び経済性の高い製造手順が達成される。

長尺状アルミニウムビレットを加熱するための本発明によるファーネスシステムを修正し、そして、更に発展させるために、様々な選択肢を考慮することができる。この点に関して、例えば、一方で、本発明の請求項１と請求項６とに従属する請求項を参照し、そして、他方で、図面に沿って言及されている１つの実施態様の以下の記載を参照されたい。

図１は、長尺状アルミニウムビレット１を加熱する本発明のファーネスシステムの或る実施態様の平面図であって、前記ファーネスシステムは、チャージングユニット２と、長尺状アルミニウムビレット１を加熱するファーネス３と、下流加工ステーション４とを備えており、ここで、前記下流加工ステーション４は、アルミニウムビレット１からアルミニウムスラグを切除するためのホットビレットシアー又はホットソー５の形態で提供されている。

チャージングユニット２は、加工されるべきアルミニウムビレット１を貯蔵するマガジン６と、ファーネス３にアルミニウムビレット１を装入する縦ローラーコンベア７とからなる。アルミニウムビレット１は、マガジン６から縦ローラーコンベア７上へ輸送される。縦ローラーコンベア７は、縦軸に対して横方向に連続的に配置されている複数のダイアボル輸送ローラー８からなる。マガジン６の駆動は、電気的に行われることが好ましい。前記縦ローラーコンベア７上で、アルミニウムビレット１は、ファーネス３中に、片持ち（cantilevered）ダイアボル輸送ローラー１０上に転がり込む。前記輸送ローラー１０は、ファーネスの縦方向サイド９上に支持されている。アルミニウムビレット１は、ファーネス３を通る輸送の後で、ファーネスの縦方向サイド１１上に支持されている片持ちダイアボル輸送ローラー１０によって、ファーネス３の出口に縦方向輸送の形態で位置しているホットビレットシアー又はホットソー５へ案内される。

ホットビレットシアー５において、長尺状アルミニウムビレット１を、種々に調節可能な長さを有するアルミニウムスラグへ加熱状態で切断する。ここで、前記アルミニウムスラグの長さは、下流プレス中でプレスされるべき形材の寸法によって決定する。ホットビレットシアー５の後で、前記アルミニウムスラグは横方向輸送装置１２中でプレス１３へ、好ましくは、押出機へ輸送される。プレス加工の前に、例えば、誘導ファーネス（図示せず）の中にて、従来の方法で、アルミニウムスラグを部分的に再度加熱することができる。

図２は、長尺状アルミニウムビレット１を加熱する本発明のファーネスシステムの或る実施態様のファーネス３の断面図であり、複数のアルミニウムビレット１は、輸送手段１４上でそれらの縦軸に対して横方向へ連続的に輸送される。前記実施態様において、輸送手段１４は、図３に示すように、輸送の間にアルミニウムビレットがその上に置かれる４つのステーショナリーレール１５と、２つの回転チェーン１６と、前記チェーン１６上に配置されているドライビングカム１７とからなる。回転可能に支持されたドライビングカム１７によって、アルミニウムビレット１を案内し、ドライビングカム１７の少なくとも２つは、輸送方向に関してアルミニウムビレット１の後方にそれぞれ位置している。ファーネス３を通過する輸送の間に、アルミニウムビレット１がそれらの縦軸の回りで回転するので、アルミニウムビレット１の望ましくない曲がりが防止される。上昇及び下降が可能な片持ちダイアボル輸送ローラー１０の少なくとも２つが、ファーネス３の入口の縦方向サイド９上と、ファーネス３の出口の縦方向サイド１１上とにそれぞれ支持されている。これらの片持ちダイアボル輸送ローラーによって、アルミニウムビレット１は、ファーネスの縦方向サイド９上で、それらの縦方向サイドに対して横方向の輸送手段１４上へ案内され、そして、ファーネス３を通過する輸送の後に、反対側の縦方向サイド１１上で、ファーネスを通過する輸送方向に対して横方向の輸送手段１４から取り除かれる。あるいは、輸送手段１４にアルミニウムビレット１を装填するために、オーバーヘッドクロス輸送トング（tong）のセット（図示せず）の少なくとも１つを、ファーネスの縦方向サイド９上で使用することができる。

本明細書中で示されている実施態様では、アルミニウムビレット１を超対流で加熱する。アルミニウムビレット１を加熱するために、ファーネス３の上側へ位置している２つのラジアルファン１８は、輸送されたアルミニウムビレット１の上に配置しているノズルシステム１９へ加熱された気体流を供給する。ノズルシステム１９は、ファーネス３の完全な長さ方向及び幅方向まで延びており、そして、複数のノズルリブ２０と、前記ノズルリブ２０の間に位置しているバックフローチャンネル２１とからなる。前記気体は、ラジアルファン１８によって軸方向に取り込まれ、そして、放射状に配給される。加熱された気体は、加熱されるべきアルミニウムビレット１に対して垂直に、そして、ノズルリブ２０の全体へ流れる。加熱されるべき材料と既に接触し、そして、前記処理の間でわずかに冷却した気体は、バックフローチャンネル２１を介してラジアルファン１８の開口部へ垂直に逆流する。本明細書中で示されている実施態様では、ノズルシステム１９へ気体が入る前に、ファーネス３の縦サイド９，１１上に配置されている自己交換（self-recuperating）バーナー２２によって直接気体（direct gas）又は間接気体（indirect gas）により気体を加熱する。自己交換バーナー２２を使用する場合、排気ガスによって燃焼空気を予め加熱するので、エネルギー必要要件が効果的に削減され、そして、システムの効率が改良される。直接気体による加熱がオープンガスフレーム（open gas flame）で提供されるのに対し、間接気体による加熱は閉鎖した管中のガスフレームで提供される。バーナーを用いる代わりに、電気抵抗加熱により加熱されるガスノズル（図示せず）で加熱を提供することもできる。

図３は、長尺状アルミニウムビレット１を加熱するファーネスの縦断面図であり、図２の線Ａ−Ａに沿って示しており、ファーネス３の長さがアルミニウムビレット１の長さに相当することを示している。図３は、気体流の経路の例も示している。ラジアルファン１８から上方ファーネスチャンバーへ放射状に流れる気体流は、上方ファーネスチャンバー中に位置している自己交換バーナー２２によって加熱され、そして、次に、ノズルシステム１９のノズルリブ２０によって、加熱されるべきアルミニウムビレット１に対して流れる。処理されるべき材料と既に接触し、そして、前記処理の間でわずかに冷却した気体は、バックフローチャンネル２１の開口部を通じてラジアルファン１８へ軸方向に逆流する。

本発明によるファーネスシステムの１つの実施態様の平面図である。 長尺状アルミニウムビレットを加熱する本発明のファーネスシステムの１つの実施態様の横断面図である。 長尺状アルミニウムビレットを加熱するファーネスの、図２の線Ａ−Ａの縦断面図である。

符号の説明

１・・・長尺状アルミニウムビレット；２・・・チャージングユニット；
３・・・ファーネス；４・・・加工ステーション；
５・・・ホットビレットシアー又はホットソー；６・・・マガジン；
７・・・縦ローラーコンベア；８・・・ダイアボル輸送ローラー；
９・・・ファーネスの縦方向サイド；１０・・・片持ちダイアボル輸送ローラー；
１１・・・ファーネスの縦方向サイド；１２・・・横方向輸送手段；１３・・・プレス；
１４・・・輸送手段；１５・・・ステーショナリーレール；１６・・・回転チェーン；
１７ドライビングカム；１８・・・ラジアルファン；１９・・・ノズルシステム；
２０・・・ノズルリブ；２１・・・バックフローチャンネル；
２２・・・自己交換バーナー

Claims (7)

1. チャージングユニット（２）と、アルミニウムビレット（１）を加熱するファーネス（３）と、前記ファーネス（３）の下流に配置される加工ステーション（４）とを有し、前記下流加工ステーション（４）が、前記アルミニウムビレット（１）からアルミニウムスラグを切除するためのホットビレットシアー又はホットソー（５）の形態で提供されている、長尺状アルミニウムビレット（１）を加熱するファーネスシステムであって、
   前記ファーネス（３）の幅がアルミニウムビレット（１）の数倍に相当し、そして、数個のアルミニウムビレット（１）をその縦軸に対して横方向へ同時に輸送する輸送手段（１４）が前記ファーネス（３）中に提供されていることを特徴とする、前記ファーネスシステム。
2. 前記アルミニウムビレット（１）が、相互に或る距離を隔てて、前記ファーネス（３）中へ案内されることを特徴とする、請求項１に記載のファーネスシステム。
3. 前記ファーネス（３）中の前記輸送手段（１４）が、レール（１５）少なくとも２つと、回転チェーン（１６）少なくとも２つとからなり、アルミニウムビレット（１）を案内するために、各々の前記回転チェーン（１６）が、アルミニウムビレット（１）あたり少なくとも１つのドライビングカム（１７）を備えていることを特徴とする、請求項１又は２に記載のファーネスシステム。
4. 前記ファーネス（３）が、超対流ファーネスからなることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載のファーネスシステム。
5. 前記チャージングユニット（２）が、マガジン（６）と、ファーネス（３）にアルミニウムビレット（１）を装入するための縦ローラーコンベアとを備えていることを特徴とする、請求項１に記載のファーネスシステム。
6. アルミニウムビレットを、チャージングユニットによってファーネス中へ輸送し、そのファーネス中で加熱し、そして前記ファーネスの下流に配置されている加工ステーションによって加工し、そして、ホットビレットシアー又はホットソーの形態で提供されている下流加工ステーションによって、アルミニウムビレットからアルミニウムスラグを切除する、特に、請求項１〜５のいずれか一項に記載の、長尺状アルミニウムビレットを加熱する方法であって、
   前記ファーネス中において数個のアルミニウムビレットを、輸送手段上で、それらの縦軸に対して横方向へ同時に案内することを特徴とする、前記方法。
7. 前記アルミニウムビレットを、ホットビレットシアー又はホットソーによって、要求される正確な長さを有するアルミニウムスラグへ切断することを特徴とする、請求項６に記載の方法。

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