JP2017507309A - 金属性材料を処理するための装置及び方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、金属性材料を処理するための装置及び方法に関する。特に、該発明は、鉄鋼及び合金、特に非標準的グレードの鉄鋼及び特に高品質の合金を処理及び／又は製造するのに適する。該発明は、鉄ベースの金属材料の処理に特に有用であることが証明されている。【選択図】図３

Description

本発明は、金属性材料を処理するための装置及び方法に関する。特に、該発明は鉄鋼及び金属合金、特に非標準的グレードの鉄鋼及び特に高品質の合金を処理及び／又は製造するのに適する。該発明は、鉄ベースの金属性材料の処理において特に有用であることが証明されている。

多くのグレードの鉄鋼の生産は、多段溶融工程を必要とする。従来公知のほとんど全ての溶融炉は固定された溶融容器を備える。処理ステーション間の融液の輸送は、傾斜ホッパーにより達成される。従来技術によれば、最初に溶融炉から融液が輸送ホッパー中へと注がれる。この輸送ホッパーから、クレーンによって場所が変えられた後、今度は該融液がさらなる処理炉中へと注ぎ出される。大抵の場合、いくつかのホッパーが使用される。本発明は、こうした作業をこのようなホッパーを使用することなく行うことを可能とする。これは、経済的利点へと繋がる。

さらに、本発明は以下の利点を提供する：そのようなホッパーシステム（＝耐火材料から成る金属液を輸送するための複数のホッパー及びそれらの加熱装置等）を使用するとき、通常、溶融物の輸送の間に起こる温度の問題及び熱損失をなくす。そのようなホッパーシステムが使用されると、溶融ユニット間の輸送時間が比較的長くなる。使用されるホッパーは加熱されない。部分的に、該溶融物がホッパー内で追加の固定加熱ユニットによって処理される。何らかのガスの含有量又は純度を調整するために、処理時間が延長されなければならないとき、該長い輸送時間及び該溶融物の他の容器への反復輸送のために、該溶融物はすぐに冷却され、及び注ぎ出される場合に固化さえ起こし得る。本発明に従う設備における熱損失は、特に非常に短い輸送時間及び一の輸送作業のみによって、実質的により低い。従って、本発明により、融液が溶融ユニットからさらなる処理炉へと輸送されるとき、温度制御に関する問題が効率的に回避される。

従来法では、相互汚染が起こり得る。傾斜ホッパーに金属が残っていると、後続の溶融物にとって該材料の汚染となり得る。本発明によれば、この問題を大幅に回避することができる。

本発明の助けにより、新たなプロセスのやり方を実現することができる。ホッパーシステムは、大きなバッチの場合に限って使用することができる。ほとんどの場合、溶融物の熱量は十分高く、該溶融物は非加熱ホッパーにおいて固化しない。しかし、溶融物の量が少ない場合、熱量が低く、及び該溶融物が速く固化する。輸送の間の実質的により低い熱損失及び非常に短い輸送時間によって、本発明はより少ない量の溶融物の効率的な処理を可能とする。

本発明に従う設備及び本発明に従う方法は、最大限の自由度につながる。原料を受け取るため、及びさらなる機能のために、鉄鋼プラントの全体において該溶融容器を使用することができる。速い輸送手続きによって、該プラントの生産性を向上することができる。溶融炉及びさらなる処理炉の使用効率を高めることができる。溶融容器は、溶融位置の外で負荷することができ、及び、生産性を高めるために空の溶融容器によって素早く置き換えられる。

本発明に従う方法及び本発明に従う設備は、より高い安全性を提供する。従来技術文献で言及されているホッパー及び容器は、大抵の場合クレーンの助けによって輸送される。輸送の間、溶融容器の観察は行われない。安全面の観点から、そのような輸送は最適化されなければならない。本発明は、容器全体のレールシステム上の安全な輸送と同時に、実際の溶融容器の状態の観察を可能とし、及び、クレーン手段による位置変更及び輸送を回避することを可能とする。

容器全体の輸送が可能となる。本発明により加熱設備への溶融容器の不便な挿入が最早必要ではない。不適切な挿入の結果起こり得る部品の損傷が解消される。かくして、安全性が大いに向上される。

従来の方法及び装置において、ホッパーは大抵の場合、より厚い耐火性外壁構造及び耐久性構造を備える。従って、大抵の場合、加熱設備は容器内に位置されている誘導コイルよりずっと遠い所に配置される。これに対し、加熱の効率性が増大される。

従来技術に対する顕著な相違は、本発明に従う溶融容器自体が加熱装置を含み、及び、輸送手段によって乗ることが可能な態様で動かす（ｖｅｒｆａｈｒｅｎ）ことができることである。従来技術の欧州特許出願公開第０ ２１２ ０７２号公報は、例えばメンテナンスの目的で、溶融容器を覆いから外すことができ、及び該溶融容器がコイルも含み、及び輸送車両の上に置くことができるが、該覆いとのフランジ接続の実現によってのみ加熱が可能であるので、該溶融容器は溶融物の輸送に適していないか、又は企図されていない。エネルギー及び冷却水の急速なカップリングシステム（Ｓｈｎｅｌｌｋｕｐｐｌｕｎｇｓｓｙｓｔｅｍ）を介する接続は提供されていない。従って、輸送の間に該容器を冷却し、及び／又は該容器の温度を維持することはできない。

国際公開第０３／０４７７９２号の教示は、加熱設備及び冷却設備を含む容器を推奨しないので、本発明の教示と反対である。その代わりに、輸送容器及び、温度維持し、脱ガスし、及び注ぎ出しをするための容器の両方として使用することができる容器が備えられる。しかし、溶融物質は柄杓により除去されなければならず、それは非常に非効率的である。数工程の間、該溶融物は容器内に残るため頻繁な輸送は避けられる。アルミニウムの加工の場合、酸化物生成の観点でこれは非常に重要である。しかし、溶融物の加熱のための磁気コイルは可動溶融容器ではなく固定加熱ユニットに位置される。該容器は加熱設備を含まないが、加熱のために固定加熱ユニット上に置かれる。

ドイツ国特許第２ ０３５ ２２１号明細書は、金属性溶融物の温度を維持するための設備を教示する。しかし、ここでも該加熱設備は固定される設計となっている。該加熱設備中に、傾斜ホッパーを挿入することができる。該溶融物の温度の維持は、温度を維持するための場所へと該傾斜ホッパーを動かさなければならず、不便な実施工程を要する。該傾斜ホッパー自体は、何らの加熱設備も含まない。

ドイツ国特許出願公開第１ ５０８ １１２号公報は、金属溶融物を処理する方法及び構成に関する。使用される坩堝は、車両の上に置くことができる。次いで、それを加熱設備と排気設備の間で動かすことができる。しかし、電極を含む該加熱設備は、覆いに固定され、容器の一部では無い。実際には、該坩堝は該溶融物の撹拌のためのコイルも含むが、このコイルは加熱には適しない。そして、該撹拌機は実際、ある程度の温度の維持に繋がるが、その出力は該溶融物を効率的に暖める又は加熱さえするためには十分に高くない。さらに、処理ステーションにおいて溶融容器を加熱するための急速カップリングシステムが備えられていない。ここで記載した該設備の大きな弱点は、該坩堝を一のステーションだけにおいて減圧処理し及び加熱することができないことである。

欧州特許出願公開第０ ２１２ ０７２号公報 国際公開第０３／０４７７９２号 ドイツ国特許第２ ０３５ ２２１号明細書 ドイツ国特許出願公開第１ ５０８ １１２号公報

従って、加熱設備又は減圧室中に容器を配置する不便さの必要性無く、一の容器内でいくつかの工程を実施することができる、金属性材料を処理するための装置及び方法を提供する必要がある。本発明の目的は、傾斜ホッパーでの不便な移動の必要性無く、一の溶融容器内で、いくつかの金属処理工程を実施することができる設備及び方法を提供することである。

この結果、溶融、処理及び注ぎ出しの全工程の間、酸素親和性元素の再酸化を防ぐために溶融物が排気（減圧）下に維持されなければならないところの複雑な鉄鋼及び合金を、酸素親和性の合金添加物により処理することができる。

該目的は、本特許クレームの主題により解決することができる。

本発明は、金属性材料を処理するための装置に関し、該装置は、一又は二以上の可動溶融容器及び少なくとも一の処理ステーションを含み、
該可動溶融容器は坩堝、誘導コイルを備える誘導加熱設備及びハウジングを含み、
該処理ステーションは該坩堝を気密に封じるのに適する覆いを含み、及び
該可動溶融容器は、好ましくは自動で、該処理ステーションから分離され、及び該処理ステーションに接続されることができ、及び、該処理ステーションとは独立に、乗ることができる態様で動かすことができる、装置であって、
該装置は、好ましくは自動の急速カップリングシステムを含み、これにより処理ステーションの（好ましくは全ての）電流及び媒体供給接続部を、該誘導加熱設備を冷却するために及びそれに電気を供給するために可動溶融容器に接続でき、
該溶融容器を該処理ステーションの領域から外へ動かすのに適した輸送装置が備えられており、
該輸送装置に、もしくはその中に、及び／又は該可動溶融容器に、もしくはその中に、該溶融容器を動かす間に該誘導加熱設備を冷却するため及びそれに電気を供給するための手段が備えられている、ことを特徴とする装置である。

本発明の装置は、一連の利点を併せ持つ。溶融容器が可動様式に設計されているという事実の結果、金属性材料を異なる処理工程のために移送することが最早必要ではない。傾斜ホッパーの使用は、最早必要ではない。さらに、本発明の方法に従う設備は、溶融及び減圧処理を単一の処理ステーションに結びつける。溶融のために必要な加熱設備は、溶融容器内に位置される；処理ステーションは、その代わりに覆いを含み、それは坩堝を気密に封じることができる。従って、坩堝を処理ステーションにカップリングした後に、減圧にすることが可能である。これにより、溶融ステーションと減圧処理ステーションの間を、乗ることが可能な態様で坩堝を移動させる必要は最早無い。さらに、溶融容器の一部である加熱設備は、輸送の間坩堝の中味を加熱する可能性を提供し、これにより坩堝内に位置する溶融物が固化しない。そのため、いくつかの処理ステーションがある場合、それらの間の距離をより長くすることが可能である。

図１は、本発明に従う可動溶融容器１を示す。 図２は、覆い１２を介して該処理ステーションに接続された溶融容器１を示す。 図３は、溶融容器を、牽引車両の形態の輸送装置１５と共に示す。

好ましくは、輸送装置及び／又は溶融容器は、輸送の間誘導コイルを冷却するための冷却ユニットを含む。加熱用の誘導コイルは冷却されなければならない。誘導加熱設備の出力に依存して、多かれ少なかれ熱を再度散逸させる必要がある。従って、輸送の間該コイルを冷却する副次的な冷却ユニットを設けることが好ましい。副次的冷却ユニットは、溶融容器に配置されてよい。しかし、好ましくは輸送装置に配置され、溶融容器を傾ける間にこの副次的冷却ユニットも持ち上げる必要性がない。

輸送装置は、牽引車両であってよい。牽引車両は、例えばレール上を動くことが可能である。溶融容器が処理ステーションから外されなければならないとき、牽引車両が溶融容器に接続される。溶融容器に電気及び／又は冷却剤を供給することを保証する必要な接続部が好ましくは備えられる。そのような実施態様において、可動溶融容器は、好ましくは車輪を含み、レール上で牽引車両によって引っ張られることができる。

誘導加熱設備は、少なくとも処理ステーションにカップリングした後、好ましくは坩堝内に溶融状態で置かれている金属性材料を維持し及び／又は溶融することが可能である。溶融容器の加熱設備の出力は、非常に高く、それぞれの給電によって金属性材料を溶融することができる。カップリングされた状態で、給電は、処理ステーションを介して実現される。好ましくは、加熱設備は少なくとも１ＭＷ〜７ＭＷの出力、特に好ましくは３ＭＷ〜６ＭＷの出力を有する。カップリングされていない状態で、処理ステーションを介する給電が保証されていないとき加熱設備は、１００ｋＷから１ＭＷ未満、好ましくは３００ｋＷ〜７００ｋＷの出力を有する、輸送装置又は溶融容器を介する給電によって、動かすことができる。この出力は、輸送の間の溶融物の固化を回避するのに十分高い。

好ましくは、処理ステーションは、金属性材料の溶融物を注ぎ出すための傾斜設備を含む。処理ステーションは、金属性材料の処理に供される。この処理工程には、異なる処理工程が包含されていてよい。金属性材料は、処理ステーションにて溶融容器内で溶融されてよい。以下に、さらなる処理工程がより詳細に説明される。

溶融容器は、坩堝を含む。好ましくは、坩堝は誘導コイルの形態の加熱設備により囲まれている。さらに溶融容器は、好ましくは金属からなる気密性ハウジングを好ましくは備える。溶融容器及びその構成要素は、減圧下で作動するように設計されている。誘導加熱装置を作動させることができるように、誘導加熱コイルには好ましくは冷却システムが備えられている。冷却システムは、特に冷却媒体のためのラインを含む。好ましくは、ラインは効果的冷却を保証するために誘導コイルの近くの溶融容器内に配置されている。好ましい態様において、溶融容器は切り離し可能な様式で輸送装置と接続されることができる。

好ましくは可動炉モジュール内で処理される金属性材料は、金属及び金属合金を包含する。特に好ましい金属性材料は鉄鋼、特に高合金鋼である。好ましくは、金属性材料はアルミニウム、マグネシウム、又はアルミニウムもしくはマグネシウムとの合金が主成分（＞５０重量％）では無い。何故なら、これらの材料には特別の装置が必要であろうからである。本発明に従い処理されるべき金属性材料は、好ましくは銅、鉄、コバルト、クロム及びニッケルの少なくとも一の金属を、重量割合で少なくとも３０％、より好ましくは、少なくとも４０％及び特に好ましくは少なくとも５０％で含む。本発明に従い製造される高合金鋼は、好ましくは記載される方法を用いて減圧下で処理されなければならない。

加熱設備の構成要素である誘導コイルは、溶融容器内の坩堝の外側に配置される。損傷を防ぐために、溶融容器内に積載される液体により冷却されることが非常に重要である。重要な点は、坩堝内の溶融物が輸送の間、加熱設備により暖かく維持されることが可能なことである。このために、冷却システムも、好ましくは溶融容器及び／又は輸送装置の構成要素である。好ましくは、冷却システムは冷却媒体のためのライン、冷却媒体の溜め、少なくとも一のポンプ、少なくとも一のエバポレーター、及び／又は少なくとも一のコンプレッサーを含んでいてよい。

溶融容器が加熱設備及び冷却システムの双方を含むという事実により、溶融物をさらなる処理工程のために液体状態で維持することが可能となる。溶融物のための外部加熱設備を設けることは最早必要無い。特に、溶融物を加熱のための一の処理ステーションからさらなる処理のための他の処理ステーションへと動かす必要は無い。本発明に従い、溶融物は可動溶融容器内で加熱されることができ、及びさらなる処理工程のために溶融容器内に残されていることができる。さらなる処理工程が時間的に遅れて実施された場合にも、溶融物が固化する恐れが無い。本発明に従い、溶融容器はいくつかの処理工程を実施するために、処理ステーションに好ましくは留まることができる。

最も簡単な、従って好ましい態様では、冷却媒体が水である。好ましくは、冷却システムは、冷却媒体のための溜めを含む。好ましくは、溜めは輸送装置の構成要素であるように実装される。その理由は、溶融容器が好ましくは輸送装置から切り離すことができるように設計される事である。溶融容器の輸送装置からの切り離し可能性の一の理由は、とりわけ、輸送装置を持ち上げる必要無く溶融物を溶融容器から注ぎ出すことができる事である。冷却媒体のための溜めがその重さのために輸送装置の一部として実装される場合、合理的であるように見える。ポンプ、エバポレーター、及び／又はコンプレッサーが好ましくは輸送装置に又はその中に配置されることが好ましい。

好ましくは、輸送装置及び／又は溶融容器は、溶融容器を輸送する間に加熱設備及び冷却システムの作動に必要なエネルギーを加熱設備及び冷却システムに供給するのに適する給電機を含む。好ましくは、給電機は輸送装置の一部として実装される。典型的には、加熱設備及び冷却システムの動作のために輸送の間要求される給電機の出力は、カップリングされた状態で加熱設備へと供給する給電機の出力よりも低い。輸送装置及び／又は溶融容器の給電機は、発電機、特にディーゼル発電機である。しかし、電池の補助により給電を保証することも可能である。

上述のように、好ましくは、溶融容器は輸送装置から取り外すことができる。従って、溶融物を注ぎ出すために溶融容器を傾けることが可能となる。溶融容器の輸送装置からの分離により冷却媒体用のラインの接続も分離されなければならないことが明らかである。給電についても同じことが該当する。

溶融容器に、その動作のために必要である媒体を可能な限り中断無く供給することを保証するために、夫々の媒体ラインの接続（電流供給ライン、水、不活性ガス、データケーブル・・・）のために、溶融容器と処理ステーションの間に（好ましくは自動の）急速カップリングが設けられる。この急速カップリングは、溶融容器と処理ステーションとの急速、簡易且つ安全な接続及び分離を可能とする。急速カップリングは、溶融物からの熱伝導により起こされ得るコイルの損傷を防ぐために必要である。

好ましくは、急速カップリングは３つの部品、詳細にはアクセプタ側（溶融容器側）のアクセプタモジュール、供給側の供給モジュール、並びに受け取り及びリフティングユニットを含む。供給モジュールは、処理ステーションの構成要素であってよい。アクセプタモジュールは、好ましくは溶融容器の構成要素である。供給モジュールは、主給電機及び主冷却媒体供給機と接続される。好ましくは、供給モジュールとアクセプタモジュールは、特に供給モジュールをアクセプタモジュールまで持ち上げることによって、急速且つ自動で接続され及び切り離されることができる。

供給モジュールは、受け取り及びリフティングユニットに自動で接続され及びユニットから切り離されることができる。それは、可動溶融容器の輸送の間、供給ユニットをそのまま維持し、及び供給側とアクセプタ側とのカップリング手続きの間にそれを配置する（持ち上げ及び降下させる）働きをする。溶融容器の輸送の間、供給モジュールと受け取りユニットが好ましくは互いに接続され、及び、好ましくは処理ステーションの近くのプラットフォーム上に載置される。好ましくは、アクセプタモジュールは、可動溶融容器上に固定される。カップリングされた状態では、アクセプタ側と供給側が互いに接続され、及び受け取り及びリフティングユニットは、処理ステーションの近くに載置される。

アクセプタモジュール及び供給モジュールは好ましくは安全な接続が実現できるように設計され、特にモジュールのうちの１つに他のモジュールの接続要素を受け入れるのに適した開口を提供することが可能である。そして、接続要素はそれらが開口に挿入可能であるように形作られる。開口は、アクセプタモジュール又は供給モジュールに備えられてよい。それによりプラグ接続が可能となり、それはアクセプタモジュール又は供給モジュールを持ち上げ又は降下させることによって、自動的に実現することが可能である。給電の場合、接続要素は接続ピンとして、及び、冷却媒体及び／又は不活性ガスの供給の場合はライン端部として実装されてよい。

各溶融容器は、好ましくは一のアクセプタモジュールを含む。このようにして、いくつかの溶融容器を自由に使用し、及び、互いに交換することが可能である。しかし、処理ステーションでは、唯一の供給モジュール及び一組の可撓性電気ケーブルだけが処理ステーションに固定されていることが要求される。

供給側とアクセプタ側との切り離しの後に、可動溶融容器が自動で、それ自身の駆動機及び冷却ユニットを有する輸送装置と接続され、及び自由な様式で動かされることができる。

溶融物の溶融容器からの注ぎ出しは、好ましくは処理ステーションにおいて溶融容器を傾けることによって達成される。この目的のために、溶融容器は好ましくは出口、好ましくは流出口（例えば鋳造管又は樋口）を含む。

溶融容器と輸送装置との間の接続が開放されている場合、媒体ライン、特に冷却媒体用及び給電用のライン、が分離されるという事実により、この処理ステーションには処理ステーションと溶融容器の間の夫々の媒体接続が提供される。

溶融容器は、坩堝、誘導加熱設備及びハウジングを含む。このように、溶融容器は互いに交換可能な坩堝であるだけでなく、むしろ誘導炉のより重要な構成要素、例えば誘導コイルをも含む。

好ましくは、溶融容器は開いたデザインにより特徴付けられるが、輸送の間、それは熱損失を最小にするために一時的に即席の覆いを備えることができる。従って、溶融容器は、好ましくはその上部に開口を含む。開口を通して金属性材料を坩堝内に充填することができる。従って、排気又は保護ガスの導入も可能である。溶融物の処理のために、好ましくは処理ステーションにおいてのみ、溶融容器が処理ステーションに適した覆いにより閉じられる。この目的のために、処理ステーションは好ましくは溶融容器に適した覆いを含む。覆いは、例えば溶融容器を排気し、又は保護ガスを導入するための接続部を含む。

坩堝は、溶融容器の一部であり、その中で金属性材料が処理される。従って、それは耐火性材料から作られることが好ましい。耐火性材料は、好ましくはセラミック及び／又はグラファイトから選ばれる。好ましいセラミックは酸化アルミニウム及び／又は酸化マグネシウムを含む。そのような坩堝は、通常、１０〜８０回使用することができる。好ましくは坩堝の容積は、少なくとも２００ｄｍ^３である。

好ましくは、溶融容器には、処理ステーションでの処理の完了後に溶融物を注ぎ出すことを可能とする流出口が備えられる。他の態様では、溶融容器は流出口を含まない。その代わり、処理ステーションの覆いに溶融物を注ぎ出すための開口、特に流出口、を備えることが可能である。

好ましくは、溶融容器のハウジングは金属から作られる。好ましい金属は、鉄鋼である。通常の操作の場合、溶融物はハウジングとは接触しない。

内側の坩堝と外壁の間に、好ましくはコイル及び冷却システムの部分、例えば冷却媒体のためのライン、を収納するための空間が備えられる。空間内には、さらに溶融容器の構成要素、例えば測定装置、特に温度及び圧力のための測定装置、を配置することができる。

好ましい態様において、誘導コイルは溶融容器の内側の坩堝と外壁の間に配置され、特に、内側の坩堝の周囲に巻き回される。

溶融容器は、好ましくは第一ステーションで金属性材料、特に溶融金属性材料によって充填されるのに適し、この第一ステーションは充填ステーションと呼ばれる。この目的のために、溶融容器は好ましくはレール上を充填ステーションの領域内へと動かされ、特に溶融容器が牽引車両により牽引される。充填工程後、溶融容器を処理ステーションへと動かすことができる。他の態様において、処理ステーションにおいて金属性材料が坩堝に、特に材料用ロックを介して、好ましくは上から充填される。これは、金属性材料が減圧下で溶融する処理をされなければならないときに、特に有利である。これは、例えば種々の高合金鋼に該当する。

好ましくは、金属性材料はいくつかの処理工程の間、溶融容器内に残る。従来技術とは対照的に、即ち溶融金属性材料を一の溶融坩堝から他へと移す必要が無い。傾斜ホッパーの使用は必要無い。これは、空気の排除下で調製しなければならない高合金綱の製造において、本発明の方法を非常に便利なものとする。

好ましくは、溶融容器は溶融物の状態を監視するための監視装置を含む。そのような監視装置は、例えば、温度測定機である。

溶融容器が加熱設備を含むという事実のために、処理ステーションのより簡単な設計が可能である。従来技術において、通常、加熱設備に坩堝を挿入するために多大な技術的努力が必要とされる。本発明によれば、そのような困難な手続きは要求されない。本発明に従う溶融容器中の坩堝は、一連（少なくとも１０）の溶融工程の後にメンテナンス及び／又は坩堝の交換の目的でのみ取り外される。

溶融容器が既に溶融物を加熱するための加熱設備を含むという事実は、さらなる利点、即ち、溶融物がその中に位置するところの坩堝のより近くに加熱設備を配置できるという利点に繋がる。本発明に従い、誘導加熱装置の誘導コイルが溶融容器のハウジングと坩堝の間に配置されることが好ましい。このようにして、ハウジングの材料に関する何らかの要求は最早重要では無い。例えば、ハウジングの壁がスリットデザインを有することは要求されない。

処理ステーションに関し、本発明に従う装置は欧州特許公開第０ ２１２ ０７２号公報記載の誘導炉に沿ったものである。いくつかの側面において、本発明の溶融容器は引用特許出願に従う炉の下側部分に対応する。顕著な相違は、引用特許出願には可動溶融容器が備えられていない事である。むしろ、溶融容器にアクセス可能となるためには、誘導炉を分解することが必要である。

好ましくは、金属性材料を処理するための装置は、溶融容器に、溶融された又は固体の金属性材料のいずれかを充填するための装置（例えば、充填ステーション）を含む。装置は、溶融容器の開口上に位置させることができる材料用ロックを含んでよい。好ましい態様において、この材料用ロックは処理ステーションの覆いの上に位置される。そして代わりに、覆いが、閉じることができる開口を有する。この態様において、充填ステーションは必要では無い。何故なら、材料は処理ステーションで直接、充填されるからである。

好ましくは、処理ステーションは溶融容器が下から処理ステーションへと持ち上げられるように設計される。従って、好ましくは、覆いは溶融容器又は坩堝上に降下されず、溶融容器が坩堝及び加熱設備と共に下から覆い迄持ち上げられる。覆いと溶融容器はフランジ接続を介して互いに固定されることが可能である。加熱設備への電気の供給及び冷却システムへの冷却媒体の供給は、従って好ましくは、例えば上記のような急速カップリングにより実現することができる。

好ましくは、本発明に従う装置は、処理ステーションで溶融容器を持ち上げ及び降下させるための設備を含む。リフティング装置は、溶融容器を覆いより下の第一の位置から処理ステーションの第二の位置まで移動するのに適し、この移動は好ましくは上への移動であり、特に処理ステーションの覆いは溶融容器上に降下されず、溶融容器が覆いまで持ち上げられる。

好ましい態様において、本発明に従う装置は、好ましくは、実施されるべき全ての処理を実施するのに特に適する丁度一の処理ステーションを含む。

本発明に従う装置は、処理ステーションの供給ラインを溶融容器に接続するのに適した（好ましくは自動の）急速カップリングを含み、それにより誘導加熱設備に電気を供給し及び冷却システムを動作させることができる。本明細書において「自動」とは、急速カップリング上での人間の手の動作が必要無いことを意味する。好ましくは、接続は供給モジュールとアクセプタモジュールとの機械制御接続で達成される。

好ましくは、処理ステーションは例えば欧州特許公開第０ ２１２ ０７２号公報に記載されるような誘導炉の一種として設計される。そして、本発明に従う溶融容器は多かれ少なかれ炉の下側部分に対応する。処理ステーションの他の態様、特に溶融容器を傾けるための設備、に関しこの公開公報が参照される。これに関連して、好ましくは以下の特徴も本発明に包含される。処理ステーションの覆いは、好ましくは溶融容器にフランジ接続を介して接続される。本発明に従い、好ましくは、溶融容器は、傾斜軸の回りに回り継ぎ手及び駆動装置によって傾けることができる。好ましくは、言うまでもないが、溶融容器のハウジングも気密様式に実装される。好ましくは、傾斜駆動装置は、処理ステーションの覆いにも係合する。好ましくは、処理ステーションの覆いは、炉の骨格（Ｏｆｅｎｇｅｓｔｅｌｌ）に固定され、及び、溶融容器が外されたとき、この炉の骨格に残る。ここで、言及された公報は、引用により本出願に包含される。

また、本発明に従うのは、上記本発明に従う装置を用いて金属性材料を処理する方法であり、以下の工程を（ランダムな順で）含む。
可動溶融容器を処理ステーションにカップリングする、
坩堝に金属性材料を充填する、
溶融容器（坩堝）を排気する、
材料を減圧下で加熱する、
所望により液体材料を保護ガス下で加熱する、
所望により液体材料を一工程で加熱及び脱気する、
所望によりガスパージ管又は電磁気撹拌により脱気する、
所望により金属性材料を坩堝内でさらに処理する、
金属性材料を注ぎ出す、
所望により液体材料の温度を測定する、
所望により液体材料のサンプルを抜き出す、
ここで、
充填工程の間、金属性材料は溶融されているか、又は固体であり、及び
充填工程の間、坩堝は既に排気されているか、又は充填工程の後に排気される。

当業者は、夫々の目的を達成するために、言及された方法の工程の好適な順を決定することができる。特に、当業者は坩堝内に固体の金属性材料を充填するのが有利であるか、又は溶融ユニットの中で材料が予め溶融されるべきであるかを評価することができる。典型的には、減圧下で溶融されなければならない高合金鋼を坩堝内に固体状態で充填することが有利である。同様に、処理ステーションへのカップリングは、充填工程の前か、溶融容器を移動車両の上で冷却することができるので充填工程の後のいずれでも行うことができる。

好ましくは、金属性材料の処理は６００℃〜１７００℃、特に好ましくは９００℃〜１６００℃、及びさらに好ましくは１１００℃〜１５５０℃、及び特に１４００℃〜１５００℃の温度で行われる。勿論、選択される温度は、処理される金属性材料の種類に依存する。溶融工程の後の処理の間、金属性材料の温度は、常に金属性材料の融点よりも少なくとも２０℃、さらに好ましくは少なくとも１００℃高い値に維持されることが特に好ましい。溶融容器内の加熱設備のために、そのような所望のレベルでの温度維持の工程は、溶融容器を輸送する場合でも実現することができる。

好ましい態様において、坩堝は充填ステーションにおいて、好ましくは既にこの時点で溶融されている金属性材料で充填される。そして、好ましくは充填工程の後、坩堝が充填ステーションから処理ステーションへと動かされ、その間誘導加熱設備は坩堝の中身の温度を金属性材料の融点より高い或る値、好ましくは少なくとも６００℃の値に維持する。次いで、溶融容器が、特に溶融容器を持ち上げることによって、処理ステーションにカップリングされる。坩堝の負荷（充填）は処理ステーションの外側で行われ、それは補助冷却ユニットの助けにより処理ステーションの外側でそれ以前の溶融物を注ぎ出す工程の直ぐ後に行うことができる。何故なら、溶融容器は急速カップリングにより取り外すことができ、及び、さらに冷ますことができるからである。

他の態様において、固体金属性材料は溶融容器内に充填され及びこの工程の間、溶融容器は処理ステーションにカップリングされている。充填は、好ましくは特に処理ステーションの覆い上に位置することができる材料用ロックを用いて行われる。そのような取り扱い方法は、特に空気の影響下での溶融及び処理が不利である金属性材料の場合に推奨される。

処理ステーションで実施される処理工程は、好ましくは減圧下で実施される。そのような工程の間、溶融容器内、特に坩堝内、の圧力は、好ましくは最大１ｍｂａｒ、より好ましくは１０^−１ｍｂａｒ、より好ましくは最大１０^−２ｍｂａｒ、及び特に最大１０^−３ｍｂａｒである。好ましくは、排気が、好ましくは処理ステーションの構成要素である真空ポンプシステムで実現される。好ましくは、真空ポンプシステムは処理ステーションの覆いに一又は二以上のラインを介して接続され、それにより溶融容器内が排気されることができる。

本発明に従い、好ましくは、いくつかの処理工程が処理ステーションで実施される。好ましくは、処理ステーションにおいて、加熱、脱ガス、合金化、撹拌、ガスパージ、及び注ぎ出しのうちの一又は二以上の工程が実施される。本発明によれば、別個の加熱機器及び別個の脱ガス機器を用いることは要求されない。むしろ、これらの工程を内側の坩堝の減圧を開放する必要無く、一の処理ステーションで実施することが可能である。いくつかの処理ステーションの間の輸送は最早必要では無い。いくつかの処理ステップの間、減圧を維持できるという事実により、水素、酸素及び窒素が導入されることが効果的に回避される。

本発明に従う方法は、好ましくは加熱、脱ガス、合金化、撹拌、ガスパージ及び注ぎ出しの工程を記載された順で含む。好ましくは、これら全ての工程が一の坩堝中で実施される。これら全ての工程の間、好ましくは、処理ステーションの覆いは、何らの中断無く溶融容器の上に残る。

さらなる利点は、溶融物を実質的に時間の限定無く減圧で処理することが可能であることである。従来技術にしばしば見られるように、溶融容器を乗車できる態様で加熱機器まで再度動かす必要は無い。

溶融容器は処理ステーションにおいてステーションの構成要素である覆いによって閉じることができる。好ましくは、覆いは溶融容器を気密に封じ、それによって金属性材料の減圧処理が可能となる。従って、多くの従来技術の場合におけるような大きな真空チャンバは不要である。覆いは、真空ポンプとの接続部を含み、これにより溶融容器を真空チャンバ内に置くことが要求されない。好ましくは、覆いは溶融容器又は坩堝と、溶融容器を処理ステーションにカップリングすることによって接続される。

好ましくは、方法は減圧処理又は減圧下で実施される処理工程を含む。溶融容器は、輸送装置から取り外すことができる。これは、例えば、溶融容器から溶融物を注ぎ出すのに便利であり得る。

好ましくは、本発明に従う方法は固体状態で投入された金属性材料を少なくとも６００℃及び最大８００℃で予備加熱することを含む。好ましくは、材料を溶融容器中に充填した後、この予備加熱を行う。好ましい態様において、坩堝の温度は材料が充填されるときに既にこの範囲である。

好ましい態様において、処理ステーションでの第一溶融工程の後、さらなる金属性材料を坩堝に充填することができる。この充填は、好ましくは既に上述したのと同一の材料用ロックを用いて実施される。

溶融材料が充填された溶融容器を輸送する際、本発明に従い、溶融物が輸送の間撹拌されないことが好ましい。その理由は、本発明に従う装置及び本発明に従う方法は高品質鋼の生産に向けられていることである。許容できる品質を有するそのような鋼は、空気の影響をできる限り限定したときにのみ生産できる。溶融物の撹拌は、しかし、増大された温度損失及び水素、窒素及び酸素の溶融物への導入に帰結する。通常、輸送の間、溶融容器は閉じられない。何故なら、覆いは処理ステーションの一構成要素だからである。しかし、溶融容器は熱損失を減らすために一時的な間に合わせの様式で覆われることができる。

好ましくは、坩堝、コイル及び溶融容器のハウジングは、本発明の方法を実施する間、互いに分離されない。このようにして、これらの部品は一ユニットを形成する。

本発明の容器は、好ましくは１〜４０ｔ、より好ましくは５〜３０ｔ、特に１０ｔ迄、金属を保持する。

さらに、処理ステーションにおいて、いくつかの溶融容器を順次処理することができる。これは、方法の生産性を増大するのに有利である。ここで、処理ステーションにおいて、溶融容器を交互に又は周期的に処理することが想起される一方、さらなる溶融容器が、好ましくは輸送装置で、又は輸送装置上で、負荷され又は坩堝破壊ステーション又は坩堝の耐火れんが内貼りステーションへと動かされる。好ましくは、坩堝破壊ステーションは坩堝の移動経路の終端に備えられる。好ましくは、坩堝の耐火れんが内貼りステーション（坩堝を提供するステーション）は、坩堝の使用の準備に向けられる。好ましくは、坩堝の乾燥ステーションが備えられる。溶融容器のこれらの目的のための動きは、一又は二以上の輸送装置で実現できる。

図１は、本発明に従う可動溶融容器１を示す。溶融容器は車輪２を含み、それによってレールの上を動かすことができる。溶融容器は坩堝３及びハウジング４を含む。坩堝は溶融容器内で処理することができる金属性材料を受け入れるために供される。ハウジングは坩堝及びハウジングと坩堝の間に配置された加熱設備並びに冷却システムの部分を保護する。加熱設備は、空間に配置されたコイル５を含む。コイルは冷却システムにより冷却される。この目的のために、冷却媒体のためのライン６も、ハウジングと坩堝の間の空間に配置される。樋口７が、溶融容器の上部の開口８の、坩堝上に配置され、それにより溶融容器を傾けることによって溶融材料を注ぎ出すことができる。

図２は、覆い１２を介して処理ステーションに接続された溶融容器１を示す。覆いは、溶融容器を気密に封じ、これにより坩堝３で限定される溶融容器の内部を排気し又は保護ガスで満たすことができる。この目的のために、覆いは好ましくは少なくとも一の接続部１３を含む。接続部１３は、真空ポンプ及び／又は保護ガス源との接続を提供することができる。加熱設備は、溶融容器内の坩堝とハウジングの間に配置される。加熱設備の動作に要求される媒体、特に電気及び冷却媒体、がこの動作条件下の処理ステーションから提供される。覆いが溶融容器に接続されると同時に、特に急速カップリング（図示せず）を介して、好ましくは媒体接続部がカップリングされる。処理工程の完了後、樋口７を通して溶融物を注ぎ出すことができる。有利なことに、処理ステーションは、溶融容器を傾斜軸１４を介して傾斜するのに適する傾斜設備を含む。

図３は、上述のような溶融容器を、牽引車両の形態の輸送装置１５と共に示す。牽引車両は溶融容器をレール上で牽引するのに適する。輸送装置上には、好ましくは給電機１６が配置され、それはライン１７を通して溶融容器の加熱設備に電気を供給する。さらに、輸送装置上には冷却システム１８の部分が配置されてよい。特に、そこから溶融容器内への冷却液のためのラインによる供給を、ライン１９を通して実現することができる。

好ましいプロセスの流れ
本発明に従う装置を用いて実施することができる典型的な方法は以下である。
溶融の前に、好ましくは、一又は二以上の以下のプロセス工程が行われなければならない：
・大気圧下又は減圧下で坩堝内に材料を充填する。固体又は液体の負荷が可能である。
・次いで、坩堝に製造される合金の主成分が負荷される。
・次いで、坩堝及び処理ステーション内のさらなる構成要素（例えば、溶融チャンバ、鋳造チャンバ、鋳造樋チャンバ、負荷チャンバ）の排気が続く。
・密封性試験の実施。
・密封性試験の結果が肯定的であるならば、加熱設備のスイッチをオンにして、溶融を開始する。
・減圧を維持し、及び、散逸されるガスを抜き出すための溶融坩堝の連続排気。
溶融の開始後、好ましくは以下のプロセス工程が実施されなければならない：
・材料の溶融。最も頻繁には減圧下で、しかし、不活性ガス雰囲気下でも一部実施することができる。
・非標準グレードの鉄鋼及び超合金については、空気の排除が保証されなければならない。
・通常の品質の標準グレードの鉄鋼及び要求が低い銅合金については、溶融を空気下で実施してもよい。
材料の溶融後、好ましくは、一又は二以上の下記プロセス工程が実施されなければならない：
・材料の追加の負荷、合金添加物の添加及び／又は減圧処理（減圧下で、及び液体溶融物を撹拌することによる脱気）。
・溶融物の精製及び均質化。
・脱気による（窒素、水素、揮発性微量元素）又は化学反応による（酸素、炭素）元素の除去。
材料の溶融後であり且つ注ぎ出し工程の前に、好ましくは、一又は二以上の下記プロセス工程が実施されなければならない：
・サンプルの抜き出し、温度測定。
・減圧下で実施される：サンプリング装置又は熱電対は、好ましくは上側から負荷チャンバを通って溶融容器内へ導入される。
・所望の純度及び合金組成が得られる迄、追加負荷、減圧処理、脱ガス、精錬、サンプルの抜き出し及び／又は温度測定の繰り返し。
・溶融物は、ほとんど時間的制限無しに、処理することができる。
・揮発性合金添加物の添加（揮発性合金添加物、例えばマグネシウム、は減圧下で揮発するので、その添加は注ぎ出し工程の短時間前に実施されなければならない）。
・最後の温度測定及びサンプルの抜き出し。
・溶融物の型内への注ぎ出し。
・必要であればチャンバ及び溶融坩堝を純化し、新たなプロセスの開始。

（１）溶融容器
（２）車輪
（３）坩堝
（４）ハウジング
（５）コイル
（６）ライン
（７）樋口
（８）溶融容器の開口
（１２）覆い
（１３）接続部
（１４）傾斜軸
（１５）輸送装置
（１６）給電機
（１７）ライン
（１８）冷却システム
（１９）ライン

Claims (18)

1. 金属性材料を処理するための装置であって、可動溶融容器及び少なくとも一の処理ステーションを含み、
   該可動溶融容器は、坩堝、コイルを備える誘導加熱設備及びハウジングを含み、
   該処理ステーションは、該坩堝を気密に封じるのに適する覆いを含み、及び
   該可動溶融容器は、該処理ステーションから分離することができ及び該処理ステーションから独立に、乗ることができる態様で動かすことができる、装置において、
   該装置は、該誘導加熱設備を冷却するために及び／又はそれに電気を供給するために該処理ステーションの供給ラインを該可動溶融容器に接続可能にする急速カップリングシステムを含み、
   該溶融容器を該処理ステーションの領域から外へ動かすのに適した輸送装置が備えられており、
   該輸送装置に、もしくはその中に、及び／又は該可動溶融容器に、もしくはその中に、該溶融容器を動かす間に該誘導加熱設備を冷却するため及び／又はそれに電気を供給するための手段が備えられている、ことを特徴とする装置。
2. 該輸送装置及び／又は該溶融容器が、該輸送の間に該コイルを冷却し及び／又はそれに電気を供給するための、冷却ユニット及び／又は発電機を含む、請求項１記載の装置。
3. 該輸送装置が牽引車両である、請求項１又は２記載の装置。
4. 該誘導加熱設備が、少なくとも該処理ステーションへのカップリング後に、該坩堝中に溶融状態で置かれている金属性材料を維持し及び／又はそれを溶融するのに適する、請求項１〜３のいずれかに記載の装置。
5. 該処理ステーションが、該金属性材料の溶融物を注ぎ出すための傾斜設備を含む、請求項１〜４のいずれかに記載の装置。
6. 該処理ステーションから離れる場合、該急速カップリングが自動で該溶融容器を主供給器から分離し、及び該急速カップリングが自動で該溶融容器を該輸送装置にカップリングする、請求項１〜５のいずれかに記載の装置。
7. 該輸送装置から離れる場合、該急速カップリングが自動で該溶融容器を補助供給器から分離し、及び該急速カップリングが自動で該溶融容器を該処理ステーションにカップリングする、請求項１〜６のいずれかに記載の装置。
8. 該急速カップリングをロックする場合、冷却媒体供給が自動で開始され、及び、該急速カップリングを解除する場合、該冷却媒体供給が自動で停止される、請求項６又は７記載の装置。
9. 下記工程を（ランダムな順で）含む、請求項１〜８のいずれかに記載の装置を用いて金属性材料を処理する方法
   該可動溶融容器を該処理ステーションにカップリングする、
   金属性材料を該坩堝中に充填する、
   該坩堝を排気する、
   該金属性材料を該坩堝内で熱及び減圧の影響下で処理する、及び
   該金属性材料を注ぎ出す、
   ここで、
   該充填工程の間、該金属性材料が溶融されており、又は固体であり、及び
   該充填工程の間、該坩堝が既に排気されており、又は該充填工程の後に排気される。
10. 該金属性材料の処理が６００℃〜１７００℃で実施される、請求項９記載の方法。
11. 該坩堝が充填ステーションにおいて該金属性材料で充填され、及び、この充填工程と該処理ステーションへのカップリング工程の後でのみ、それが排気される、請求項９又は１０記載の方法。
12. 該充填工程の後に、該坩堝が該充填ステーションから該処理ステーションへと動かされ、この工程の間、誘導加熱設備が該坩堝の中身を少なくとも６００℃で維持する、請求項１１記載の方法。
13. 液状材料の該充填の後に該坩堝が該充填ステーションから該処理ステーションへと動かされ、この工程の間、該溶融物がその融点より少なくとも１０℃高い温度で維持される、請求項１１記載の方法。
14. 該処理ステーションにおける該処理工程の間に、誘導コイルが或る量の冷却媒体により冷却され、該量は、輸送の間に輸送装置上で該誘導コイルを冷却するために必要とされる該冷却媒体の量の少なくとも二倍である、請求項９〜１３のいずれかに記載の方法。
15. 該金属性材料が、鉄、コバルト、クロム、銅、及び／又はニッケルを、５０重量％を超える割合で含む、請求項９〜１４のいずれかに記載の方法。
16. 該処理ステーションにおいて、該材料が１０^−１ｍｂａｒ未満の圧力で処理され、及び同時に加熱が実施される、請求項９〜１５のいずれかに記載の方法。
17. 二以上の溶融容器を含む該装置を使用し、それらの溶融容器が同じ処理ステーションで順次処理されることが可能である、請求項９〜１６のいずれかに記載の方法。
18. 一の溶融容器が負荷される一方、他の溶融容器が該処理ステーションに置かれる、請求項１７記載の方法。
    
    

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