JP6316972B2 - 溶融プラントのための金属材料を加熱および移送する装置および、その装置を備える溶融プラント - Google Patents

Description

本願発明は溶融プラントのための金属材料を加熱して移送する装置および、その装置を備える溶融プラントに関する。

加熱および移送装置は、金属材料を溶融炉に導入する前に、金属材料を加熱する手段を備える。

本発明は、有利であるが、排他的ではなく、鋼または鋳鉄の製造に適用されることができる。

鉄および製鋼の分野において、液状金属を生産するための、溶融容器（また溶融炉と呼ばれる）は、よく知られている。

溶融炉には、生成される金属を高濃度に含む固体材料が通常供給される。
液状金属の最終組成物は、他の金属または非金属合成物を加えることによって調整され、そして、炭素含有量が高い材料が頻繁に用いられる。

溶融精製炉は、通常、以下の２つのタイプに分けることができる。
溶融工程で発生する化学エネルギーに対する付加的なエネルギーのソースとして、電気エネルギーを使用する電気炉
電気エネルギーを使用せず、熱源だけを使用する熱炉（精製反応により生じる化学エネルギーに加えて、付加的なエネルギーが必要な場合は、例えばバーナーを用いる）

多くの場合使用される電気炉の種類としては、アーク炉、誘導炉、抵抗炉がある。鉄合金の生産に関するアーク炉の変形例としては、サブマージドアーク炉がある。

熱炉としては、酸素転炉、Ｍａｒｔｉｎ−Ｓｉｅｍｅｎｓ炉およびキュポラ炉がある。

金属の主要な溶融ステップの後に精製ステップを設ける。必要な化学成分を得るために通常、溶融材料に異なる合金材料を加える。

全ての工程で、溶融および精製ステップの間に、溶融される材料の全てまたは一部のみが排出されうる。
溶融および精製ステップは、「パワーオンチャージング」とも呼ばれており、熱／電気エネルギーが溶融炉に供給される時間に対応する。

このステップの間、送出速度を調整するコンベヤで、材料を溶融炉に投入することができる。

「パワーオンチャージング」間の、送出速度の限界は、溶融に特有の熱エネルギーの要件次第である。必要とされる特定の溶融エネルギーが高ければ高いほど、溶融炉の送出速度および生産性は低くなる。

溶融工程の時間を減少させるために、溶融炉に投入する前に、材料を加熱することも公知である。

金属材料を加熱する１つの周知技術として、磁気誘導の法則が活用される。

磁気誘導加熱技術が、通常溶融、熱処理、成形および溶接の分野で用いられる。

金属材料の溶融工程に関して、磁気誘導加熱技術の１つの実施応用として、誘導炉がある。

誘導炉は、円筒形で、溶融容器（通常セラミック材製）からなり、そして、誘導加熱装置に結合される。
誘導加熱装置は、溶融容器周辺に配置される、少なくとも１つのコイルを本来備える。そして、コイルは適切な周波数の交流で電力供給される。
コイルは、螺旋に巻回された管から成ることができ、そして、その機械的耐性を維持するために、冷却流体（通常水）を循環させる。

コイルを循環する交流電流は、溶融容器の交流誘起磁場を生成して、そして、誘起された磁場を受ける、いずれの伝導性金属材料にも誘導電流を発生させる。
そして次に、伝導性金属材で誘起される電流は、ジュール効果のため熱エネルギーを生成する。

誘導によって金属塊を加熱する技術に関しては、長手方向の誘導フラックス（磁束）または横断方向の誘導フラックス（磁束）を用いて、金属製品を加熱することができる。

長手方向の誘導フラックスの場合、加熱される材料の長手方向に伸びる方向に沿って誘起される磁場を集中させるような方法で、コイルおよび磁気ヨーク（加熱装置の一部を形成）を配置する。
この場合、コイルの軸に沿って、金属材の加熱が起こる。金属材を加熱する類似の実施例は、長手方向の磁場の作用によって、誘導溶融炉で起こるものである。

横断方向の誘導フラックスの場合、加熱装置の構成要素を、加熱される材料を介して振動磁界を集中させるために、金属材料に対向する側に配置する。この場合、主な加熱作用が金属材の表面に起こる。

溶融炉に投入される前の金属材料の加熱に関する工程およびプラントは、例えば米国特許４４０３３２７号で公知である。そしてそこには、スクラップまたは他の金属材は、第一容器で誘導によって、まず加熱され、それから、溶融のために第二容器に投入され、再び誘導の法則を利用するとある。

第一容器から出てくる金属材料は、まだ固体であり、例えば、投入バスケットで第二容器へ移される。

投入バスケットは、第二容器に直接に、金属材料を、直接、コントロールせず、かつ即時に供給する。

全体の溶融工程において、炉に入れられる金属材料を導入する方法は、適切かつ連続的に制御することができないので、この方法は非常に不都合である。

事実、投入される材料の量が連続的に制御されれば、すでに融解した金属塊の温度が急激に下がるのは防止される。

米国特許３４１３４０１号には、金属材料（下の容器に溶融状態で注入される）を加熱して溶融する誘導手段によって加熱される、垂直な容器（レセプタクル）についての記載がある。

欧州特許第２５４６５９２号には、放射加熱バーナーを運搬装置に沿って備える、金属材料を溶融炉に運ぶための運搬システムについての記載がある。
上記放射バーナーを使用すると、放射バーナーが材料の表面上のみ加熱するという不都合があり、そして、高温で使用される場合、小さな材料を溶融させ、それに伴う固着および運搬システムへの対応する損傷および生産サイクルの減速を伴こととなる。

米国特許４４０３３２７号 米国特許３４１３４０１号 欧州特許第２５４６５９２号

本発明の１つの目的は、溶融サイクルの回数を削減させることができる、金属材料を加熱して移送する装置を得ることである。

本発明の別の目的は、溶融プラントに設置可能な、予め定められたモードでの材料供給を保証する、金属材料を加熱して移送する装置を得ることである。

本発明の別の目的は、プラントおよびその製造の複雑さを抑えることができる、金属材料を加熱して移送する装置を得ることである。

本発明の別の目的は、溶融サイクルの回数を低減させることができる、金属材料を加熱して溶融炉に移送する方法を完成することである。

従来技術の欠点を克服して、これらの目的とその他の目的および利点を得るために、出願人は、本発明を考案して、テストして、実施した。

本発明は独立クレームにおいて記載され、特徴づけられる。その一方で、従属クレームは主発明概念に対する、本発明または変形例の他の特性について説明する。

上記の目的に従って、主に金属材料を加熱し移送する装置は、金属材料を加熱して、続いて溶融する溶融炉へ運搬するように構成される。

１つの本発明の特徴によれば、装置は、連続的に材料を溶融炉へ移動するように構成される運搬装置を少なくとも備える。

本発明の別の特徴によれば、運搬装置に接合され、運搬装置が移動させる材料を、電磁誘導で加熱するように構成される誘導加熱ユニットを、装置は少なくとも備える。そして、いずれの場合もそれらを固体で保つ。

本発明において、大部分の金属材料は溶融炉に導入される前に、溶融状態にならない温度まで加熱され、その結果として各溶融サイクルの回数を削減することができる。

電磁誘導加熱技術を使用することで、他の公知技術と比較して、素早くかつ正確に、供給される材料の加熱強度を調整でき、また、工程の要件に対応する。

従って、この技術を用いて、材料（場合により不均質）が加熱されるが、固体状態を維持することを保証でき、材料の移動の問題および、運搬装置の損傷を防止する。

さらにまた、加熱および移送装置の特定の構成は、実質的に連続的に、あるいは、溶融工程の固有の要件に相関するいずれの場合においても、すでに加熱された材料を溶融炉に供給できるようにする。

本発明のいくつかの実施形態はまた、溶融炉（主に金属材料を溶融）と、材料を供給するように構成される投入ユニットと、投入ユニットと溶融炉の間に配置される上記に記載の加熱および移送装置と、を少なくとも備える溶融プラントに関する。

本発明の他の実施形態は、運搬装置を用いて、主に金属材料を連続的に運搬し、そして溶融されるように溶融炉に移送することを備える、金属材料を溶融する方法に関する。

また、本発明の方法によると、材料運搬の間、材料は電磁誘導により加熱され、固体状態を保持される。

本発明のこれらの特徴および他の特徴はいくつかの実施形態の以下の説明から明らかとなり、そして、添付図に関する非限定的な実施例として与えられる。

本発明の実地例の一形態による、加熱および移送装置を備える、金属材料のための溶融プラントの概略図である。 本発明による加熱および移送装置の考えられる実施形態の概略図である。 図２の変形例実施形態の概略図である。 本発明による加熱および移送装置の考えられる実施形態における、断面の概略図である。 図４の考えられる変形例の概略図である。 図４の考えられる変形例の概略図である。 図４の考えられる変形例の概略図である。 図１の変形例実施形態の概略図である。

理解を容易にするために、可能な場合は、図面の同一の共通要素を識別するために同じ参照番号が使用される。実施形態の一形態の要素及び特性は、さらなる説明がなくても、実施形態の他の形態に好適に組み込むことができることを理解されたい。

図１を参照して、主に金属材料を溶融し、一定の構成を有する金属製品を得るように構成される溶融プラント１１に、加熱および移送装置（参照番号１０で全体を表示）を設置することができる。

例えば、主に金属材料（今後一般的に材料と称される）は、シヤー切断または研削により砕かれ、非金属汚染物質および考えられる外来の金属から分離される、スクラップを含むことができる。

材料は、およそ５０ｍｍ〜１００ｍｍのサイズである欠片に砕かれる。このレベルの粉砕により、金属材料の運搬および測定が容易となる。

砕かれたスクラップ（場合により不均質）は、高密度な塊で、卑金属が高濃度で、欠片ごとに均一なサイズを有する。これらの特性は、砕かれたスクラップを誘導加熱に適するようにする。

材料は、得られる最終生成物の組成濃度を修正するために、適切な合金の構成要素を備えることもできる。

本発明による溶融プラント１１は溶融炉１２を少なくとも備える。溶融炉１２は、加熱および移送装置１０の下流に位置し、加熱および移送装置１０が供給する材料を溶融するよう構成される。

加熱および移送装置１０は、材料が溶融炉１２に導入される前に、材料を加熱し移送するように構成される。

本発明の１つの特徴によると、加熱および移送装置１０は、材料を、移動方向Ｄの溶融炉１２へ移動するよう構成される運搬装置１３を少なくとも備える。

本発明の別の態様では、加熱および移送装置１０はまた、誘導加熱ユニット２８を少なくとも備える。誘導加熱ユニット２８は、運搬装置１３に接合され、運搬装置１３内で移動される材料を電磁誘導で加熱するように構成される。
例えば、加熱および移送装置１０において材料が受ける加熱の実態は、それを固体に保つようなものである。
ほんの一例として、加熱される材料がくず鉄である場合、３００℃〜８００℃の温度で加熱するように、誘導加熱ユニット２８を構成する。

運搬装置１３は、連続した、予め定められた方法で、溶融炉１２に対する、材料の送出速度を修正するように構成される。

運搬装置１３の活性化（稼働）を最適に調整することによって、連続的に、または、個々の溶融サイクルによって決まる必要に応じて、溶融炉１２に対する材料の供給を保証することができる。
さらにまた、誘導加熱ユニット２８が及ぼす加熱作用は、溶融工程を最適に制御できるようにし、例えば溶融炉１２の液体浴における突然の温度変化を防止する。

この目的のために、そして、考えられる解決法に従い、その時々に材料の送出速度を確定するために、運搬装置１３は、重量コントロール検出器および／または材料の可動速度を制御する検出器を備えることができる。

考えられる実施形態によれば、送出速度センサーを運搬装置１３に結合させることができる。そして、運搬される材料量を制御するように構成される。

送出速度センサは、ＴＶカメラ、光電管、光学、インダクタンス、容量、超音波、マイクロ波または高周波センサを備えることができる。

考えられる実施形態によれば、運搬装置１３は、ベルトコンベヤ、プレートベルトコンベヤ、可動性基板コンベヤ、回転チャンバ、または上記の考えられる組み合わせから成るグループから選択されることができる。

考えられる実施形態によれば、運搬装置１３は、以下の要件の少なくとも１つを満たすように設計される。
運搬される材料の熱エネルギーを保存する能力（熱分散の効果を制限する）
稼働中に、材料が受ける誘導加熱による、運搬装置１３の構造部分の過熱を低減すること
例えば材料と空気との相互作用を制限するために、または周囲環境への考えられる汚染ガスの分散を防止するために、運搬装置１３の制御された環境を保つこと

図１〜４に示す実施形態を参照して、運搬装置１３は可動性基板コンベヤ１４を備えることができる。

考えられる実施形態によれば、可動性基板コンベヤ１４は、前記移動方向Ｄに主に長手方向に伸延することができる。

内部に移送される材料を搭載するために、凹断面（クレイドル―タイプ）を有する通路により、可動性基板コンベヤ１４を定めることができる。

考えられる解決策によれば、運搬装置１３は、駆動部材１６を備えることができる（図１）。駆動部材１６は、可動性基板コンベヤ１４に結合し、移動方向Ｄに材料を供給するために設けられる。

駆動部材１６は、例えば偏心質量を備えた振動タイプでありえ、そして、材料の移動方向Ｄと平行な方向に、可動性基板コンベヤ１４に振動を与えるように構成される。
特に、可動性基板コンベヤ１４は、材料の移動方向に対して、反対方向に加速される。
可動性基板コンベヤ１４に搭載される材料は、材料が移動し溶融炉１２へ供給される方向に一致する方向で、それらの慣性により、可動性基板コンベヤ１４の底部を滑る。

材料を搭載または降ろす端部付近、または、可動性基板コンベヤ１４の長手方向の拡張部の中間位置に、駆動部材１６を取付けることができる。

考えられる解決策によれば、可動性基板コンベヤ１４を懸架部材１５に取付けることができ、そして、懸架部材１５は、懸架される可動性基板コンベヤ１４を保持し、そして、駆動部材１６の駆動によって、上記のように振動することができるように構成される。

考えられる実施によれば、懸架部材１５は、テンションロッド、弾性要素、減衰要素、ピボット要素、サポートプレート、または考えられるそれらの組み合わせの少なくとも１つを備えることができる。

図２および３に示される実施形態に関して、懸架部材１５は、可動性基板コンベヤ１４の周縁に取付けられ、運搬される材料の荷を保持するために設けるテンションロッドを備えることができる。
テンションロッドの第１の端は可動性基板コンベヤ１４の上部端に取付けられる一方で、その反対の端は運搬装置１３の固定構造に取付けることができる。
ピボット要素は、可動性基板コンベヤ１４が振動できるように、テンションロッドの端と接合することができる。

図４に示される実施形態によると、懸架部材１５は、可動性基板コンベヤ１４を保持するように構成される支持プラットフォーム１７と、運搬装置１３の固定部および支持プラットフォーム１７に結合され、支持プラットフォーム１７を保持するように構成される支持部材１８と、を備える。

支持プラットフォーム１７および／または可動性基板コンベヤ１４は、駆動部材１６の駆動により、可動性基板コンベヤ１４に加えられる振動を導くために設けられるガイド部材を備えることができる。

可動性基板コンベヤ１４、またはその一部、または運搬装置１３の構造部品は、低透磁率および低電気伝導を有する材料で製造されることができる。
これらの特性を有する材料は、誘導加熱ユニット２８の加熱作用による、構造部品の過熱を低減させる。ほんの一例としては、オーステナイト系ステンレス鋼を使用することができる。

可動性基板コンベヤ１４は、可動性基板コンベヤ１４の機械的耐性を維持するために、冷却装置（例えば散水または水噴霧化タイプ）を伴うことができる。

考えられる実施形態によれば、可動性基板コンベヤ１４の構造部分は、断熱および耐磨耗性コーティングで被覆されることができる。考えられる実施形態によれば、断熱コーティングは、セラミックまたは耐熱材であることができる。

考えられる変形例実施形態によると、可動性基板コンベヤの代わりに、運搬装置１３は、移動方向Ｄの材料を移動させるために設けるプレートベルトコンベヤ１９を備えることができる（図５、６または７）。

プレートベルトコンベヤ１９は、複数のプレート２０を備えることができる。プレート２０は、相互に結合し、プレートベルトコンベヤ１９の底部および材料の支持面を定めるように構成される。

プレート２０は、移動方向Ｄにプレート２０を移動させる、複数のロール５３によって支えられる。

プレート２０は、例えば図５、６および７に示されるように実質的に平坦であることができるか、または例えばＵ字型で凹形である。そして、そこで凹部は、運搬される材料を搭載するための通路を定める。

プレート２０が実質的に平坦な形状を有する場合、プレートベルトコンベヤ１９は、横壁２１を備えることができる。横壁２１は、プレート２０の側縁部付近に配置され、それによって移動される材料のためのコンベア通路２２を定める。

考えられる実施形態によれば、例えば運搬装置１３の固定構造に載置されるプレート２０に対して、横壁２１を固定することができる。

プレート２０および／または横壁２１は、低透磁率および低電気伝導率を有する材料で作製することができる。
ほんの一例としては、プレート２０は、オーステナイト系ステンレス鋼で作製することができる。

冷却装置、例えば散水タイプまたは水噴霧化タイプは、プレート２０および／または横壁２１に接続することができる。

考えられる実施形態によれば、運搬装置１３の構造部分、そして、考えられるプレート２０または横壁２１は、断熱および耐磨耗性コーティングで被覆されていることができる。
考えられる実施形態によれば、断熱コーティングの材料をセラミックまたは耐熱材とすることができる。

考えられる実施形態によれば、封止体２３は、図１〜７を参照して記載される運搬装置１３と接合されることができ、そして、それ自体もしくは運搬装置１３の一部と組み合わせて、制御された環境条件で、上記材料の通過のための密閉チャンバ２４を定めるように構成される。

特に、封止体２３は、移動する材料を密閉して、それらが移動する材料を酸化させうる空気と接触するのを防止するのに適切である。

考えられる実施形態（図１）によれば、封止体２３はボックス状パイプ２５を備えることができ、その内部に少なくとも運搬装置１３を配置する。この場合、パイプ２５そのものがそのチャンバ２４を定める。

他の実施形態（図４〜７）によれば、封止体２３は、運搬装置１３と一緒に、材料を搭載するチャンバ２４を定めるよう構成される被覆要素２６を備える。

具体的には図４を参照して、上記で定められる凹部を閉じるために、被覆要素２６を可動性基板コンベヤ１４の上部に取付ける。

被覆要素２６は、可動性基板コンベヤ１４と一緒に、材料の運搬量を定める。

金属装入物上の熱が均一に分布するよう保証するためには、材料の層の高さを制限し、そして均一にしなければならないことは、極めて明白である。

図５〜７に示される実施形態によると、横壁２１とプレート２０と一緒に、チャンバ２４（材料を搭載し移送する）を定めるために、被覆要素２６を横壁２１の上部に取付ける。

考えられる実施形態によれば、注入装置をチャンバ２４に配置することができる。そして、注入装置は、チャンバ２４の環境条件を調整するために適切な流体またはガス（不活発または還元）をそこに導入するよう構成される。
このことにより、運搬装置１３を介して通過させられる被加熱材料の酸化防止を可能にする。
考えられる解決策によれば、注入装置は複数のインジェクタを備えることができ、長手方向に延びる異なる位置で、運搬装置１３に設置される。

場合によりここで説明する実施形態と結合されることができる、変形例実施形態によると、運搬装置１３は吸引装置２７を備えることができる。吸引装置２７は、チャンバ２４内を減圧し、そして運搬される被加熱金属の酸化効果を抑制するように構成される。

考えられる形成によれば、吸引装置２７は、チャンバ２４内部を減圧制御するよう構成されるファンを備えることができる。

吸引装置２７は、取り入れられるガスをフィルタにかけるように構成されるフィルタ要素を備えることができる。

吸引装置２７は、取り入れられるガスを順番に処理するのに適切な、ガスを処理する装置に結合することができる。

封止体２３は、以下の基準の少なくとも１つに従って設計することができる。
少なくともその構造部分に低透磁率を有する材料を使用して、メカニカルシールを保証すること、
少なくとも装置の構造部分を形成する電気伝導性材料の厚みを薄くすること、
運搬される熱い材料にさらされる可能性のある構造部分の表面を、絶縁体でコーティングすること、
異なる構成要素間の結合および境界領域を密閉すること、
運搬される材料のできるだけ近くに誘導加熱ユニット２８を設置すること。

本発明の考えられる実施形態によれば、誘導加熱ユニット２８は１つ以上のコイル２９を備える。コイル２９は、運搬装置１３の外側に取付けられ、材料の誘導磁場を生成するのに適している。

各誘導加熱ユニット２８はまた、磁場を生成するのに必要な電気エネルギーを供給するために、１つ以上のコイル２９に電気的に結合する電気エネルギー発生器３１を少なくとも備える。

電気エネルギー発生器３１は、周波数を変化させて、コイル２９の電流を制御するのに適した周波数変換器を備えることができる。

考えられる実施形態によれば、３００Ｈｚ〜１，５００Ｈｚの周波数の交流電流を供給するように、電気エネルギー発生器３１を構成することができる。
変形例の実施形態によれば、３，０００Ｈｚ未満の交流電流を出力するように電気エネルギー発生器３１を構成することができる。

本発明の考えられる形成によると、そして、上記のように、加熱および移送装置１０は、運搬装置１３の長手方向に延びる異なる位置に接合されるいくつかの誘導加熱ユニット２８を備えることができる。
このようにして、加熱および移送装置１０の異なる位置において、運搬装置１３の材料上の加熱作用に違いを設けることができる。

これにより、また運搬装置１３に含まれる材料の量に対応し、あるいは、材料の段階的な加熱を設定するために、長手方向に沿った加熱量に違いを設けることができる。

考えられる実施形態によれば、運搬装置１３の材料の温度を制御するために、温度センサーが、運搬装置１３と接合される。

温度センサーを、可動性基板コンベヤの壁１４またはプレートベルトコンベヤ１９の横壁２１に沿って設置することができる。そして、場合により被覆壁の内側に突出する。

考えられる解決策によると、例えば図１および２に示され、共通軸線に巻回され、運搬装置１３付近に配置される複数の螺旋３０で、コイル２９を定める。

本発明の考えられる形成によれば、コイル２９を、電気伝導性材料（例えば銅）で作製することができる。

コイル２９の材料が達し得る温度を制御するために、冷却流体が流される１本以上のパイプで、コイル２９を定めることができる。

例えば図２に示されるように、コイル２９を螺旋３０の単層で形成することができるか、または、コイル２９はいくつかの層（何重にも巻かれる）を備えることができる。

本発明の考えられる形成によれば、コイル２９に作用する電磁反発力を抑えるために、コイル２９の螺旋３０または少なくともそれらの一部を、固定構造に、例えば運搬装置１３の壁に対して機械的に取付けることができる。

考えられる実施形態によれば、コイル２９の螺旋３０は、電気的に絶縁されることができる。

以下を有する磁場を生成するように、運搬装置１３に対して、コイル２９を取付けることができる。
・長手方向の磁束（フラックス）線、すなわち、材料の移動方向Ｄに平行（図１および２に示す）
・横断方向の磁束（フラックス）線、すなわち材料の移動方向Ｄに対して横断（例えば図３〜７に示す）

第１の実施形態（例えば図２に示す）によると、運搬装置１３の周りかつ外部にコイル２９を巻き、この場合は可動性基板コンベヤ１４のまわりに、そして、移動方向Ｄと実質的に平行な螺旋３０の巻軸に従って、コイル２９を巻く。
この実施形態において、磁場は、長手方向の磁束線を伴って発生する。

例えば図３に示される、実地例の別の形態によると、互いに向き合って位置し、そして、その間に運搬装置１３が配置される少なくとも２つのコイル２９を、誘導加熱ユニット２８は備える。
具体的に、コイル２９は、その巻軸が、材料の移動方向Ｄに対し実質的に横断するように配置される。
この実施形態において、磁場は、横断方向に磁束線を伴って発生する。

例えば図４〜７を参照して示される本発明の考えられる形成によると、誘導加熱ユニット２８は、少なくとも、前記コイル２９が巻かれる磁界集束装置３２を備えることができる。
磁界集束装置３２は、前に進められる上記材料の方へ磁場を集中させるのに適している。

磁界集束装置３２は、少なくとも１つの集束装置または磁気ヨークを備えることができる。

磁界集束装置３２は、高い透磁性を有する材料で作製することができ、そして、結果として熱貫流効率を向上させることができる。

磁界集束装置３２は、磁気回路の磁気抵抗を低減するように構成される圧延金属シートまたは、磁気誘電材料により作製することができる。

例えば図４に示される、第１の解決策によると、磁界集束装置３２は、運搬装置１３より上に配置されて、材料の移動方向に対して直角方向に磁場を集中させるように構成される。

１つの解決策において、磁界集束装置３２は集束体３３を備え、それは主に長手方向に伸び、そして使用時、移動方向Ｄと平行に位置する。

集束体３３はＥ形の断面を有する。すなわち、強磁性の分離部３５でそれぞれ分離される、少なくとも２つの空隙３４を有する。

螺旋３０が空隙３４に配置され、分離部３５に巻回されるように、コイル２９が集束体３３に巻かれる。

コイル２９に電力を投入することによって、コイル２９を形成する螺旋３０は、巻軸に平行方向の分離部３５から出る集中磁力線を生成して、下部に配置する材料に作用する。

図５を参照して、少なくとも２つの磁界集束装置３２を備える、他の実施形態を記載する（図４を参照して記載されるものと同様）。

特に、この場合、２つの磁界集束装置３２は互いに向き合って配置され、そして、運搬装置１３をその間に挿入する。
図５に示す解決策において、各磁界集束装置３２は、可動性基板コンベヤ１４の横壁２１の横に隣接して位置する。
両方の磁界集束装置３２は、それぞれの磁束を、実質的に互いに平行に、そして、材料の移動方向Ｄに対して直角に発するように構成される。

本発明の他の実施形態によると（例えば図６および７に示す）、磁界集束装置３２は、コイル２９が巻回される強磁性体で作製されるヨーク３６を備える。

図６および７の実施形態によれば、強磁性体のヨーク３６は、実質的にＣ形であるか、または実質的にＣ形の断面を有する。

使用中は、ヨークの端（磁極端３７とも呼ばれる）は、運搬装置１３内にある金属材料に面する。

誘導効率を上げるために集束装置として作用する磁気遮蔽を設置することによって、コイル２９の螺旋３０を最適に保護することができる。

図６および７に示す解決策によると、２つのコイル２９は磁極端３７のうちの１つの近くに各々配置され、そして、もう１つのコイル２９はヨーク３６の長手方向の拡張部の中間に配置される。

図６は、両方の磁極端３７が、移動する材料より上に配置される解決策を示す。

代わりに図７は、磁極端３７を運搬装置１３に対して横に、そして各々横壁２１のうちの１つに向かって配置する解決策を示す。

例えば図１および８を参照して示す、考えられる実施形態によると、加熱および移送装置１０と溶融炉１２の間に導入部材３８が配置される。そして、被加熱材料を溶融炉１２に導入できるよう構成される。

例えば、導入部材３８は、溶融炉１２より上に位置するスライドを備えることができ、そして、溶融炉１２に重力で被加熱材料を排出することができる。

考えられる実施形態によれば、導入部材３８を、少なくとも、材料を溶融炉１２に排出する第１の動作位置と、第２の動作位置とに向けるために設けられた切換装置３９に、導入部材３８を接合することができる。

導入部材３８の第２の動作位置は、例えば電気炉のシェルを覆う天井のような、溶融炉１２の可動部分で、導入部材３８の干渉しない位置に対応させることができる。

例えば図１に示す、変形例実施形態によると、導入部材３８の第２の動作位置は、補助容器４０への材料の排出位置に対応する。

例えば、溶融工程の一時的な停止につながる操業条件または状態のために、溶融炉１２に材料を排出できない場合、例えば加熱および移送装置１０で、後ほど、可能なら材料を溶融工程に再統合できるように、被加熱材料を補助容器４０に排出する。

運搬装置１３は、少なくとも、運搬される材料の閉塞状態、機械機器の分析、運搬される材料の容積量、運搬される材料の重量、を検出するために設けられるモニタリング装置と連動することができる。

モニタリング装置は、場合により制御装置によって制御および管理される、光電管、ＴＶカメラ、光学、誘導、磁気、または類似のセンサーを備えることができる。

溶融炉１２は、電力を出力する電極４２と、ガス（好ましくは溶融および精製反応を促進可能な酸素）を導入する注入装置４３とを備えるアーク炉４１を備える。

アーク炉４１は、被加熱材料の挿入を可能にするよう構成される導入手段４４を備えることができる。

特に、導入手段４４は、パイプ、ホッパー、振動装置またはそれらの組み合わせを備えることができる。

場合によりここで説明する実施形態と組み合わすことができる、考えられる実施形態によると、本発明による溶融プラント１１は、投入ユニット４５を備えることもできる。投入ユニット４５は、加熱および移送装置１０の上流に位置し、そして、加熱および移送する材料をそこに供給するように構成される。

投入ユニット４５は、ベルトコンベヤ、プレートベルトコンベヤ、投入バスケット、ホッパー、グラブクレーン、橋型クレーン、または考えられるそれらの組み合わせの少なくとも１つも備えることができる。

例えば図１および８に示す、考えられる実施形態によると、投入ユニット４５は、ベルトコンベヤ４６と、ベルトコンベヤ４６上へスクラップの一定量を投入するように構成される投入ホッパー４７と、を備える。

投入ホッパー４７は場合により、流出口に対応して、振動フィーダを設けられ、ベルトコンベヤ４６上に排出される材料の量を測定し、それにより、加熱および移送装置１０に排出される材料の送出速度を制御することができる。

投入ホッパー４７は、場合により、例えば裁断バルブのような、開／閉装置４８と連動することができる。

材料の送出速度は、振動フィーダの振動の周波数を修正することによって制御することができ、また、場合によっては、ベルトコンベヤ４６上での検出値に合わせることもできる。
特に、ベルトコンベヤ４６に設置される適切な検出器を用いて、重さおよび／または量を制御することができる。

本発明の考えられる形成において、移送される材料量を保持するために、ベルトコンベヤ４６は、収納体４９またはハウジングに少なくとも部分的に含まれることができる。

収納体４９は、材料が加熱および移送装置１０に排出されるのと反対側に補助流出口５０を備え、選択的に開閉し、材料を、加熱および移送装置１０の代わりに、排出容器５１に排出することができるようにしてもよい。

ここまで述べた加熱および移送装置１０に対して、本発明の分野及び範囲から逸脱することなく各部の修正及び／又は追加を行うことができることは明らかである。

例えば図８に示すように、運搬装置１３は、材料の移動方向Ｄと平行な回転軸Ｘを中心に選択的に回転可能な回転ドラム５２を備えることができる。

回転ドラム５２は、溶融炉１２へ移送される材料を内部に納めるために、中空状になっている。

材料は、回転ドラム５２の第１の端部に投入され、そして回転ドラム５２の回転によって、移動方向Ｄへ、材料の前進運動が定まる。

考えられる実施形態によれば、回転ドラム５２には、材料の前進運動を確定するように構成されるブレードを内部に設けることができる。

考えられる実施形態によれば、回転ドラム５２を傾けて配置し、材料の導入端部を排出端部より高い位置に配するようにする。
このことにより、単に重力の効果で、材料の前進運動を定めることができる。

回転ドラム５２の傾き角およびその回転数を最適に制御することによって、溶融炉１２に供給される材料の送出速度を制御することができる。

回転ドラム５２は、低透磁率および低電気伝導率を有する金属材料で作製することができる。
ほんの一例として、回転ドラム５２の構造部分に使用される材料は、好ましくは、保温材（好ましくは耐火物）でコートされたオーステナイト系ステンレス鋼であることができる。

この実施形態において、誘導加熱ユニット２８は、回転ドラム５２の外側およびその周りに螺旋に巻回される、少なくとも一つのコイル２９（この場合２つのコイル２９）を備える。
特に、それらのコイル２９は、それぞれ違いを設けるられるように、正常に機能する間に受ける加熱作用を制御するために、回転ドラム５２に沿って各々距離を置いて、配置される。

コイル２９は、上述の実施形態を参照して解説したものと、実質的に同様のものでよい。

この場合も、コイル２９は、前方に供給される材料において、誘導磁場と、材料を加熱するのに適したそれぞれの誘導電流とを生成するために、電気エネルギー発生器３１にそれぞれ結合する。

回転ドラム５２はまた、例えばバーナーにような化学タイプの、他の補助的な熱源も備えることができる。

本発明を、いくつかの具体例を参照して記載したが、当業者が金属材料のための加熱および移送装置１０の多くの他の同等の形状を達成することが確実に可能であり、それらは、請求項にて説明するような特性を有し、それ故、全てここに定められる保護範囲内であることは明白である。

Claims (14)

1. 金属材料を連続的に溶融炉（１２）に移送する装置であって、
   前記装置は、運搬装置（１３）と少なくとも１つのコイル（２９）を有する誘導加熱ユニット（２８）とを具備し、
   前記誘導加熱ユニット（２８）は、前記運搬装置（１３）の外部に設けられ、
   前記運搬装置（１３）は、前記金属材料の移送中に空気との接触を防止するための密閉チャンバ（２４）内に配置され、
   前記誘導加熱ユニット（２８）により前記金属材料を固体に保った状態で３００℃〜８００℃の温度に加熱しながら連続的にかつ空気との接触を遮断しながら前記溶融炉（１２）に移送することを特徴とする装置。
2. 前記運搬装置（１３）が、低透磁率および低電気伝導率を有する材料で構成されていることを特徴とする、請求項１記載の装置。
3. 前記運搬装置（１３）の長手方向に沿って、異なる位置で、前記運搬装置（１３）に接合される複数の前記誘導加熱ユニット（２８）を備えることを特徴とする、請求項１又は２記載の装置。
4. 前記コイル（２９）は複数の螺旋（３０）からなり、前記コイル（２９）に作用する電磁反発力を抑えるために、前記コイル（２９）の前記螺旋（３０）または少なくともそれらの一部を、前記運搬装置（１３）の壁に対して、機械的に取付けることを特徴とする、請求項１乃至請求項３のいずれか一項記載の装置。
5. 前記コイル（２９）は、前記運搬装置（１３）の周りに、前記金属材料の移動方向（Ｄ）と平行な巻軸に従って、巻回されることを特徴とする、請求項１乃至請求項４のいずれか一項記載の装置。
6. 前記誘導加熱ユニット（２８）は、互いに向き合って位置し、その間に前記運搬装置（１３）が配置される、少なくとも２つの前記コイル（２９）を備え、前記コイル（２９）には、前記金属材料の移動方向（Ｄ）を横断する巻軸が配置されていることを特徴とする、請求項１乃至請求項５のいずれか一項記載の装置。
7. 前記誘導加熱ユニット（２８）が、少なくとも１つの前記コイル（２９）が巻回する磁界集束装置（３２）を少なくとも１つ備え、
   前記磁界集束装置（３２）は、前記金属材料の方へ磁場を集中させるものであることを特徴とする、請求項１乃至請求項６のいずれか一項記載の装置。
8. 前記誘導加熱ユニット（２８）が、前記磁界集束装置（３２）を少なくとも２つ備えるとともにそれらが互いに向き合って配置され、
   前記運搬装置（１３）が前記磁界集束装置（３２）の間に配置されることを特徴とする請求項７記載の装置。
9. 前記運搬装置（１３）が、長手方向に伸延する可動性基板コンベヤ（１４）を備え、 前記可動性基板コンベヤ（１４）は、その内部に前記金属材料を搭載するための、クレイドル―タイプの凹断面を有する通路により確定され、振動タイプの駆動部材（１６）に接合されることを特徴とする、請求項１乃至請求項８のいずれか一項記載の装置。
10. 前記密閉チャンバ（２４）は封止体（２３）を具備し、
    前記封止体（２３）は、前記運搬装置（１３）に接合され、それ自体もしくは前記運搬装置（１３）の一部と組み合わされて、前記金属材料を通過させるための前記密閉チャンバ（２４）を、制御された環境条件とするように構成されることを特徴とする、請求項１乃至請求項９のいずれか一項記載の装置。
11. 前記運搬装置（１３）は、内部に前記金属材料を搭載するための中空状の回転ドラム（５２）を備え、
    前記回転ドラム（５２）は、前記金属材料の移動方向（Ｄ）と平行な回転軸（Ｘ）を中心として回転可能であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項記載の装置。
12. 前記運搬装置（１３）は、ベルトコンベヤ、プレートベルトコンベヤ、可動性基板コンベヤ、または上記の組み合わせから選択されることを特徴とする、請求項１乃至請求項１１のいずれか一項記載の装置。
13. 前記金属材料を請求項１乃至請求項１２のいずれか一項記載の装置に供給するように構成される投入ユニット（４５）と、前記金属材料を溶融する前記溶融炉（１２）と、前記金属材料を連続的に前記溶融炉（１２）に移送する前記装置とを具備する溶融プラント。
14. 請求項１３記載の溶融プラントにおける前記金属材料の溶融方法であって、
    前記金属材料を前記装置に投入するステップと、
    前記装置において、前記金属材料を固体に保った状態で３００℃〜８００℃の温度に加熱しながら連続的にかつ空気との接触を遮断しながら前記溶融炉（１２）に移送するステップとを具備する方法。

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