JP6907184B2 - 電気誘導加熱及び溶融によるバサルトの処理 - Google Patents

Description

関連出願の相互参照
本出願は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、２０１５年７月２３日に出願された米国出願第６２／１９５，８２８号に基づく優先権を主張する。

本発明は、鋳造バサルト物品を含むバサルト物品を製造するプロセス及び繊維やフィラメントのようなバサルト物品を製造する連続バサルト鋳造プロセスに応用可能な、溶融バサルトの製造のための、バサルトの電気誘導加熱及び溶融に関する。

バサルト（玄武岩）は、タイル及びスラブを製造するための鋳造プロセスにおいて原料として使用されてきた、硬くて緻密な火山岩である。鋳造されたバサルトライナーは工業的用途において非常に高い耐摩耗性を示すので、鋳造されたバサルトライナーも鋼管に使用される。破砕された形態として、バサルトはまた、コンクリート中の骨材としても使用される。

バサルトはまた、他の製造品を製造するために引抜されたバサルトフィラメントが使用される複合材及び他の用途の繊維補強にも使用される。採石されたバサルト岩石は最初に粉砕され、洗浄され、ガス加熱炉の溶融浴に材料を移動させるフィーダーに取り付けられたビンに装填される。破砕されたバサルトがガス加熱炉に入ると、材料は約１５００℃の温度で液化される。不透明なバサルトは赤外線エネルギーを吸収するので、従来の炉で使用されるガスバーナーでは、バサルト混合物全体を均一に加熱することはより困難である。その結果、溶融バサルトの均一な温度を確保するために長時間炉内に保持されなければならない。均一なバサルトの加熱を促進する試みとして、浴中への電極の浸漬が行われている。しかし、製造コストの増加があっても、ガス加熱が好ましい。他に、２段階ガス加熱方式は、独立して制御される加熱システムを備えた区切られるゾーンを特徴として、バサルトフィラメント押し出しブッシングを供給するガス炉出口ゾーンの温度制御システムのみが精密な温度制御を必要とするため、あまり精巧ではない温度制御システムを、初期ガス加熱ゾーンで使用することができる。押し出されたバサルトフィラメントは、例えば、繊維、布又は他の物品にさらに加工することができる。

本発明の１つの目的は、バサルト物品のための溶融プロセスバサルトを製造する、バサルトを加熱・溶融する代替装置及び方法を提供することである。

本発明の別の目的は、バサルト物品を連続的に鋳造するための溶融プロセスバサルトを製造するための、バサルトを加熱・溶融する代替装置及び方法を提供することである。

本発明の別の目的は、バサルト繊維又はフィラメントの連続鋳造のための、バサルトを加熱・溶融する代替装置及び方法を提供することである。

本発明は、バサルト物品を製造するプロセスに用いられる溶融プロセスバサルトの製造のための、バサルトチャージの電気誘導溶融及び加熱のための装置及び方法である。本発明の一部の実施形態では、バサルトプロセスはバサルト繊維やフィラメントを含むバサルト物品の連続鋳造である。

本発明の上記及び他の態様は、本明細書及び添付の特許請求の範囲に記載されている。

添付の図面は、以下で簡単に要約されるように、本発明の例示的な理解のために提供されるものであり、本明細書においてさらに説明される本発明を限定するものではない。

バサルト物品を製造するために使用される溶融プロセスバサルトを形成するための、バサルトチャージを溶融及び加熱するための電気誘導システム及びプロセスの一例を示す。

バサルト物品を製造するために使用される溶融プロセスバサルトを形成するための、バサルトチャージを溶融及び加熱するための電気誘導システム及びプロセスの別の例を示す。

バサルト物品を製造するために使用される溶融プロセスバサルトを形成するための、バサルトチャージを溶融及び加熱するための電気誘導システム及びプロセスの別の例を示す。 バサルト物品を製造するために使用される溶融プロセスバサルトを形成するための、バサルトチャージを溶融及び加熱するための電気誘導システム及びプロセスの別の例を示す。

発明の詳細な説明
図１は、連続鋳造バサルト物品を含むバサルト物品を製造するプロセスに使用する溶融プロセスバサルトの製造のための、バサルトチャージを溶融及び加熱するための電気誘導システム５０の一例を示す。

本発明の一実施形態において、高温溶融バサルト誘導炉６０と溶融プロセスバサルト誘導炉７０はいずれもコールドるつぼ電気誘導炉である。繊維やフィラメントのようなバサルト物品の実施形態では、炉７０はキャスター（又は鋳造）炉としても参照される。

バサルトチャージは、原材料供給領域から炉６０にバサルトチャージを移送する適切なコールドるつぼ誘導炉チャージシステムを介して、高温コールドるつぼ誘導炉６０に原料として供給され、炉６０でバサルトチャージは、適切な交流（ＡＣ）電源から高温コールドるつぼ誘導炉の外部高さを包囲する一つ又は複数の誘導コイル６２に交流電力を供給することにより誘導加熱される。本発明の一実施形態では適切な交流電源は約６００ｋＷで３００ｋＨｚ〜８００ｋＨｚの範囲内である。

コールドるつぼ誘導炉６０は固体のバサルトチャージの初期バッチを溶融させて、当該炉内に溶融バサルトバッチを確立できるので、連続バサルト鋳造プロセスのために固体のバサルトチャージを連続的に添加することができる。一つ又は複数のサセプタ又はプラズマトーチのような補助除去可能な加熱手段を使用して、固体バサルトチャージの初期バッチの溶融を助けることができる。あるいは、プロセスは、溶融バサルトの初期バッチを炉６０に供給することによって開始することができる。

溶融バサルトのバッチ（図１において実質的に充満された炉内で点線として示されている）が高温コールドるつぼ誘導炉６０内において確立されると、炉は加熱された溶融バサルトバッチの高温を約１５００℃〜２０００℃の範囲に維持する。この温度は、本発明の一部の実施形態において特定の溶融プロセスバサルト用途に必要とされるものである。ここで「高温」とは、加熱された溶融バサルトが溶融プロセスバサルトコールドるつぼ誘導炉７０に移送される前に、高温コールドるつぼ誘導炉内において当該加熱された溶融バサルトが維持される温度をいう。加熱された溶融バサルト温度は、典型的には、溶融プロセスバサルトコールドるつぼ誘導炉内の「溶融プロセスバサルト温度」より高い。

非接触高温計などの温度測定装置６４は、炉６０内の溶融バサルトバッチの表面の温度を監視し、ここで、加熱された溶融バサルトは自重により、炉の注ぎ口リップアセンブリ６０ａを介して高温コールドるつぼ誘導炉６０から流出し、炉６０と７０との間の加熱された溶融バサルトの流れ９１として示されるように、溶融プロセスバサルトコールドるつぼ誘導炉７０に流入する。

本発明の一実施形態において、加熱された溶融バサルトの連続重力注入は、ＡＣ電源８０ａから１つ又は複数の誘導コイル６２に供給されるＡＣ電力、及び高温コールドるつぼ誘導炉６０内の溶融バサルトバッチに添加されるバサルトチャージの速度の可変的な制御により、約１５００℃〜１８００℃の範囲に維持される。

本発明の別の実施形態では、高温コールドるつぼ誘導炉６０は傾斜炉であってもよく、その結果、高温コールドるつぼ誘導炉からの加熱された溶融バサルトの重力流速は、水平から炉６０の制御可能な傾斜角によっても制御可能である。

本発明の一部の実施形態では、高温コールドるつぼ誘導炉６０にアンダーフローバッフル６６を設けることにより、図１に示すように、炉のバサルトチャージを受け取る部分のバサルト表面領域を、炉の注ぐ領域から分離し、これにより完全に溶融されたバサルトのみを炉６０から注ぐことを可能とする。本発明の別の実施形態では、アンダーフローバッフルに代わって、又はアンダーフローバッフルに加えて、炉６０内にストレーナ手段を設けて、アンダーフローバッフルと同様の機能を果たすことができる。

高温コールドるつぼ誘導炉６０から溶融プロセスバサルトコールドるつぼ誘導炉７０に重力注入された加熱された溶融バサルトは、適切なＡＣ電源から、溶融プロセスバサルトコールドるつぼ誘導炉７０の外部高さを包囲する一つ又は複数の誘導コイル７２に交流電力を供給することにより誘導加熱される。本発明の一実施形態では適切なＡＣ電源は約１５０ｋＷ〜３００ｋＷで３００ｋＨｚ〜８００ｋＨｚの範囲内である。溶融プロセスバサルトコールドるつぼ誘導炉７０内の溶融プロセスバサルトは、本発明の一実施形態において、ＡＣ電源８０ｂから一つ又は複数の誘導コイル７２への電力供給を変化させることにより、約１４００℃〜１５００℃の範囲に維持される。ここで、溶融プロセスバサルトコールドるつぼ誘導炉７０内の溶融プロセスバサルトの「溶融プロセスバサルト温度」は、高温コールドるつぼ誘導炉６０内の加熱された溶融バサルトの「加熱された溶融バサルトの高温」と区別され、具体的には、溶融プロセスバサルト温度は特定の溶融プロセスバサルト用途に要求される温度範囲である一方、炉６０内の加熱された溶融バサルトの高温は、溶融プロセスバサルトコールドるつぼ誘導炉への加熱された溶融バサルトの供給をサポートするために、バサルトチャージからの必要な加熱された溶融バサルト生成速度に基づくものである。

本発明の一実施形態において、溶融プロセスバサルト用途は連続鋳造であり、加熱された溶融バサルトの連続鋳造プロセス温度は高温コールドるつぼ誘導炉内６０において１８００℃に維持され、溶融プロセスバサルトコールドるつぼ誘導炉７０内において１４００℃に維持される。

本発明の一部の実施形態では、所望の攪拌パターンを達成するために、一つ又は複数の誘導コイルを備えたコールドるつぼ誘導炉６０及び７０のいずれか又は両方における均質な溶融バサルトバッチ温度を維持するための電磁攪拌が使用される。

溶融プロセスバサルトコールドるつぼ誘導炉７０がバサルトフィラメントやバサルト繊維を鋳造する溶融バサルト鋳造用途に用いられる本発明の一実施形態では、溶融プロセスバサルトコールドるつぼ誘導炉７０の底部に鋳造プレナム１３４が設けられている。鋳造プレナム１３４は、典型的には白金合金ブッシングを有し、白金合金ブッシングには複数のダイホールを有し、そこでは溶融プロセスバサルト温度にある溶融バサルトが重力及びコールドるつぼ誘導炉７０内の溶融バサルトの静水圧によって通過して、各ダイホールを通るバサルトフィラメント又はバサルト繊維として、連続的にコールドるつぼ炉７０から出る。

本発明の一部の溶融バサルト鋳造用途では、溶融プロセスバサルト温度測定手段及びフィードバック制御システムが設けられている。本発明の一実施形態ではこの測定手段及び制御システムは、コールドるつぼ誘導炉７０内の溶融プロセスバサルトの底部ブッシングの近くに配置され、信号調整器９２ａを介してプロセスコントローラ９０内のプログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）に送信される温度信号を出力する熱電対９２などの溶融バサルト温度測定デバイスを備える。温度測定装置６４からの温度信号の出力も、信号調整器６４ａを介してプログラマブルロジックコントローラに送信される。プロセスコントローラは、ヒューマンオペレータによるシステム及びプロセスの監視及び制御のために、ヒューマンマシンインタフェースコンソール（ＨＭＩ）をインタフェースとする。

溶融プロセスバサルト用途のための本発明の他の実施形態では、溶融プロセスバサルトコールドるつぼ誘導炉７０は適切な溶融プロセスバサルト温度をサポートするための適切なプロセスのために改造されている。例えば、本発明の一部の実施形態では、コールドるつぼ誘導炉７０は、ボトムノズルアセンブリを介するボトム注入、閉鎖された炉底部で傾斜注入、又は他の炉７０からバサルト物品を製造するためのモールドへの溶融プロセスバサルト注入方式に改造される。本発明の他の実施形態では炉７０は溶融プロセスバサルトをフィラメントや繊維以外の形態で底部から放出するように改造され、例えば、インゴット冷却装置を有する開放底コールドるつぼを通してバサルトインゴットを製造したり、固体処理されたバサルト粒子を製造したりすることができる。

本発明の一部の実施形態では、補助プロセス監視及び制御ステーション９４ａ及び９４ｂを、電気誘導システム処理エリア内の戦略的位置に設けることができる。

モータ制御センター１９４によって駆動される水冷システム１９２のような補助システムは、特定の用途のプロセス機器によって必要とされる閉鎖水冷却システムのために必要に応じて設けることができる。

図２は、連続鋳造バサルト物品を含むバサルト物品を製造するプロセスに使用する溶融プロセスバサルトの製造のための、バサルトチャージを溶融及び加熱するための別の例である電気誘導システム１０を示す。

本発明の一実施形態において、高温溶融バサルト誘導炉２０と溶融プロセスバサルト誘導炉３０はいずれもコールドるつぼ電気誘導炉である。繊維やフィラメントのようなバサルト物品の実施形態では、炉３０は溶融プロセスバサルト保持及びキャスター（又は鋳造）炉としても参照される。

炉２０及び３０の内部は密封コールドるつぼロンダ４０を介して互いに連通される。コールドるつぼロンダはコールドるつぼ誘導炉のように形成され、水平に配置されるセグメント化された金属の壁部分を有するが、その外側の長さの周りに誘導コイルが巻回されていない。コールドるつぼ誘導炉と同様に、セグメント化された壁部分は、流体冷却媒体の流れのための内部通路を有する。

バサルトチャージは、原材料供給領域から炉２０にバサルトチャージを移送する適切なコールドるつぼ誘導炉チャージシステムを介して、高温コールドるつぼ誘導炉２０に原料として供給され、炉２０でバサルトチャージは、適切なＡＣ電源から高温コールドるつぼ誘導炉の外部高さを包囲する一つ又は複数の誘導コイル２２に交流電力を供給することにより誘導加熱される。本発明の一実施形態では適切なＡＣ電源は約６００ｋＷで３００ｋＨｚ〜８００ｋＨｚの範囲内である。

コールドるつぼ誘導炉２０は固体のバサルトチャージの初期バッチを溶融させて、当該炉内に溶融バサルトバッチを確立できるので、連続バサルト鋳造プロセスのために固体のバサルトチャージを連続的に添加及び混合することができる。一つ又は複数のサセプタ又はプラズマトーチのような補助除去可能な加熱手段を使用して、固体バサルトチャージの初期バッチの溶融を助けることができる。あるいは、プロセスは、溶融バサルトの初期バッチを炉２０に供給することによって開始することができる。

溶融バサルトのバッチが高温コールドるつぼ誘導炉２０内において確立されると、炉は加熱された溶融バサルトバッチの高温を約１５００℃〜２０００℃の範囲に維持する。この温度は、本発明の一実施形態において特定の溶融プロセスバサルト用途に必要とされるものである。ここで「高温」とは、加熱された溶融バサルトが溶融プロセスバサルトコールドるつぼ誘導炉３０に移送される前に、高温コールドるつぼ誘導炉内において当該加熱された溶融バサルトが維持される温度をいう。

溶融プロセスバサルト用途が連続鋳造である本発明の一実施形態では、コールドるつぼ誘導炉２０内の加熱された溶融バサルトバッチの高さが密封ロンダ入口開口４０ａに達すると、加熱された溶融バサルトは高温コールドるつぼ誘導炉２０から溶融プロセスバサルトコールドるつぼ誘導炉３０に移送され、そこでは溶融バサルトは、適切なＡＣ電源から、溶融プロセスバサルトコールドるつぼ誘導炉３０の外部高さを包囲する一つ又は複数の誘導コイル３２に交流電力を供給することにより誘導加熱される。本発明の一実施形態では適切なＡＣ電源は約１５０ｋＷ〜３００ｋＷで３００ｋＨｚ〜８００ｋＨｚの範囲内である。溶融バサルトの連続鋳造プロセス温度として、高温コールドるつぼ誘導炉２０内の加熱された溶融バサルトは約１５００℃〜２０００℃に維持され、溶融プロセスバサルトコールドるつぼ誘導炉３０内の溶融プロセスバサルトは約１５００℃に維持される。ここで、溶融プロセスバサルトコールドるつぼ誘導炉３０内の溶融プロセスバサルトの「溶融プロセスバサルト温度」は、高温コールドるつぼ誘導炉２０内の加熱された溶融バサルトの「加熱された溶融バサルトの高温」と区別され、具体的には、溶融プロセスバサルト温度は特定の溶融プロセスバサルト用途に要求される温度範囲である一方、炉２０内の加熱された溶融バサルトの高温は、溶融プロセスバサルトコールドるつぼ誘導炉への加熱された溶融バサルトの供給をサポートするために、バサルトチャージからの必要な溶融バサルト生成速度に基づくものである。

本発明の一部の実施形態では、所望の攪拌パターンを達成するために、一つ又は複数の誘導コイルを備えたコールドるつぼ誘導炉２０及び３０のいずれか又は両方における均質な溶融バサルトバッチ温度を維持するための電磁攪拌が使用される。

本発明の一部の実施形態では、温度冷却制御ユニット４２を使用して、コールドるつぼロンダ４０のセグメント化された壁部分の内部通路を通って流れる液体又は気体の流体冷却媒体の温度を制御し、これにより、溶融プロセスバサルトコールドるつぼ誘導炉３０に入る加熱された溶融バサルトが密封ロンダ出口開口４０ｂのところで十分に低い温度にあり、高温コールドるつぼ誘導炉２０から溶融プロセスバサルトコールドるつぼ誘導炉３０への加熱された溶融バサルトの連続流を維持し、溶融プロセスバサルト温度での連続バサルト鋳造プロセスをサポートする。

本発明の一部の実施形態では、高温コールドるつぼ誘導炉２０に任意のアンダーフローバッフル２４を設けることにより、図２に示すように、炉のバサルトチャージを受け取る部分のバサルト表面領域を、密封ロンダ入口開口４０ａと分離し、これにより、図２の流路矢印に示すように、バッフルの下の加熱された溶融バサルト流路を介して、完全に溶融されたチャージのみを加熱された溶融バサルトとして密封ロンダ入口開口への進入を可能とする。本発明の別の実施形態では、バッフルに代わって、又はバッフルに加えて、炉２０内にストレーナ手段を設けて、同様の機能を果たすことができる。

溶融プロセスバサルトコールドるつぼ誘導炉３０がバサルトフィラメントやバサルト繊維を鋳造する溶融バサルト鋳造用途に用いられる本発明の一実施形態では、溶融プロセスバサルトコールドるつぼ誘導炉３０の底部に鋳造プレナム３４が設けられている。鋳造プレナム３４は、典型的には白金合金ブッシングを有し、白金合金ブッシングには複数のダイホールを有し、そこでは溶融プロセスバサルト温度にある溶融バサルトが重力供給及び炉３０内の溶融バサルトの静水圧によって通過して、各ダイホールを通るバサルトフィラメント又はバサルト繊維として、連続的に炉３０から出る。

図１に示される本発明の実施形態の温度監視及び制御システムは、適切な修正を加えて、図２に示す本発明の実施形態にも適用できる。

溶融プロセスバサルト用途のための本発明の他の実施形態では、溶融プロセスバサルトコールドるつぼ誘導炉３０は適切な溶融プロセスバサルト温度をサポートするための適切なプロセスのために改造されている。例えば、本発明の一部の実施形態では、コールドるつぼ誘導炉３０は、ボトムノズルアセンブリを介するボトム注入、閉鎖された炉底部で傾斜注入、又は他の炉３０からバサルト物品を製造するためのモールドへの溶融プロセスバサルト注入方式に改造される。本発明の他の実施形態では炉３０は溶融プロセスバサルトをフィラメントや繊維以外の形態で底部から放出するように改造され、例えば、インゴット冷却装置を有する開放底コールドるつぼを通してバサルトインゴットを製造したり、固体処理されたバサルト粒子を製造したりすることができる。

本発明の上記の実施形態は２つの区切られたコールドるつぼ誘導炉を有するので、高温コールドるつぼ誘導炉内の加熱された溶融バサルト温度と、溶融プロセスバサルトコールドるつぼ誘導炉内の溶融プロセスバサルト温度を、別個の温度制御システムで維持することができるという利点を有し、バサルトチャージの不純物は、溶融プロセスバサルトコールドるつぼ誘導炉に到達する前に高温コールドるつぼ誘導炉内で処理することができる。

図３（ａ）及び図３（ｂ）は、バサルト物品を製造するプロセスに使用する溶融プロセスバサルトの製造のための、バサルトチャージを溶融及び加熱するための別の例である電気誘導システム１２０ａ又は１２０ｂを示し、ここで、一つのコールドるつぼ電気誘導炉がバサルトチャージの高温溶融と、溶融プロセスバサルト温度での溶融プロセスバサルトの維持の両方に用いられる。

電気誘導システム１２０ａ又は１２０ｂは、それぞれ図３（ａ）又は図３（ｂ）の一つのコールドるつぼ誘導炉１１２ａ又は１１２ｂを使用し、上方炉部分（溶融ゾーン）では当該一つの炉に供給されるバサルトチャージは溶融され、加熱された溶融バサルト温度に維持される高温溶融バサルトを得て、溶融バサルトプロセス温度にあるプロセス溶融バサルトは下方炉部分（プロセスゾーン）に維持される。一つのコールドるつぼ誘導炉を使用することで溶融バサルトの露出表面積を減らし、さらにプロセス熱損失を減らし、結果として電力入力を低減する。

ＡＣ電源から一つ又は複数の高温上方誘導コイル１２４に供給されるＡＣ電力の可変的な制御により、一つ又は複数の誘導コイル１２４は溶融ゾーンにあるバサルトを誘導溶融・加熱し、必要な加熱された溶融バサルト温度を達する。

ＡＣ電源から一つ又は複数の溶融プロセスバサルト下方誘導コイル１２６に供給されるＡＣ電力の可変的な制御により、一つ又は複数の誘導コイル１２６はプロセスゾーンにあるバサルトを誘導加熱し、必要な溶融プロセスバサルト温度を達する。

図３（ｂ）に示される実施形態では炉の上部溶融ゾーン内部水平断面が炉の下部プロセスゾーンの内部断面より狭いので、溶融ゾーンとプロセスゾーンとの間の溶融バサルト温度勾配に達するという利点を有する。このより狭い断面とより広い断面の間の過渡的なくびれ水平断面領域は上部誘導コイル及び下部誘導コイルの電磁攪拌効果を補助して、高温の加熱された溶融バサルトをより低温の溶融プロセスバサルト上に維持する。

本発明の一部の実施形態では、所望の攪拌パターンを達成するために、一つ又は複数の誘導コイル１２４及び／又は１２６を備えた溶融ゾーンとプロセスゾーンとの間に温度勾配を実現するための追加の電磁攪拌が使用され得る。

一つのコールドるつぼ誘導炉１２２ａ又は１２２ｂがバサルトフィラメント又はバサルト繊維を鋳造する溶融バサルト鋳造用途に用いられる本発明の一実施形態では、炉の底部に鋳造プレナム２３４が設けられている。鋳造プレナム２３４は、典型的には白金合金ブッシングを有し、白金合金ブッシングには複数のダイホールを有し、そこでは溶融プロセスバサルト温度にある溶融バサルトが重力供給及び炉内の溶融バサルトの静水圧によって通過して、各ダイホールを通るバサルトフィラメント又はバサルト繊維として、連続的に炉から出る。

溶融プロセスバサルト用途のための本発明の他の実施形態では、一つのコールドるつぼ誘導炉１２２ａ又は１２２ｂは適切な溶融プロセスバサルト温度をサポートするための適切なプロセスのために改造されている。例えば、本発明の一部の実施形態では、炉はバサルト物品を製造するモールドにボトム注入するように改造される。本発明の他の実施形態では炉は溶融プロセスバサルトをフィラメントや繊維以外の形態で底部から放出するように改造され、例えば、バサルトインゴットを製造したり、固体処理されたバサルト粒子を製造したりすることができる。

本発明の上記例ではコールドるつぼ誘導炉及びロンダが使用されている。本発明の別の実施形態では、バサルトを収容するための適切な特徴を有する耐火るつぼを有する電気誘導炉を、一つ又は複数のコールドるつぼ誘導炉又はロンダの代わりに使用することができる。例えば、耐火材料による溶融バサルトの汚染を回避するライナー組成物を有する耐火るつぼの内部のライニングである。

上記の説明では、説明のため、実施例及び実施形態の完全な理解を提供するために、多数の特定の要件及びいくつかの特定の詳細が示されている。しかしながら、当業者には、これらの特定の詳細の一部を伴わずに、１つ又は複数の他の実施例又は実施形態を実施できることは明らかである。記載された特定の実施形態は、本発明を限定するものではなく、例示するためのものである。

本明細書を通して、「１つの実施例又は実施形態」、「一の実施例又は実施形態」、「１つ又は複数の実施例又は実施形態」、又は「異なる実施例又は実施形態」は、例えば、本発明の実施において特定の特徴が含まれ得ることを意味する。本明細書では、発明の開示の順序をよくするため、及び様々な発明的態様の理解を助ける目的で、様々な特徴が、単一の例、実施形態、図、又はその説明にまとめられることがある。

本発明は、好ましい実施例及び実施例に関して記載されている。明示的に述べられたものとは別に、均等物、代替物及び改善品が可能であり、本発明の範囲内である。

Claims (20)

1. バサルトチャージを溶融・加熱して溶融プロセスバサルトを供給してバサルト物品を製造するための電気誘導システムであって、高温コールドるつぼ誘導炉と、コールドるつぼ誘導炉チャージシステムと、溶融プロセスバサルトコールドるつぼ誘導炉を備え、
   前記高温コールドるつぼ誘導炉は、その外部高さを包囲する高温コールドるつぼ誘導コイルを有し、前記高温コールドるつぼ誘導コイルには第１の交流電源から第１の交流電力が供給され、前記高温コールドるつぼ誘導炉は炉の注ぎ口リップアセンブリを有し、
   前記コールドるつぼ誘導炉チャージシステムは、前記バサルトチャージを前記高温コールドるつぼ誘導炉に供給して、前記高温コールドるつぼ誘導炉内において前記バサルトチャージを誘導溶融させて、前記高温コールドるつぼ誘導炉内に加熱された溶融バサルトを生成させるためのものであり、
   前記溶融プロセスバサルトコールドるつぼ誘導炉は、前記炉の注ぎ口リップアセンブリによって前記高温コールドるつぼ誘導炉から前記加熱された溶融バサルトを受け取り、前記加熱された溶融バサルトを溶融プロセスバサルト温度で溶融バサルト製造プロセスに供給するためのものであり、前記溶融プロセスバサルトコールドるつぼ誘導炉は、その外部高さを包囲する溶融プロセスバサルトコールドるつぼ誘導コイルを有し、前記溶融プロセスバサルトコールドるつぼ誘導コイルには第２の交流電源から第２の交流電力が供給され、それにより、前記溶融プロセスバサルトコールドるつぼ誘導炉内の前記加熱された溶融バサルトを、前記高温コールドるつぼ誘導炉内の前記加熱された溶融バサルトの温度より低い温度に維持する、
   電気誘導システム。
2. 前記溶融バサルト製造プロセスはバサルト物品を連続的に鋳造することを含み、前記電気誘導システムは、さらに前記溶融プロセスバサルトコールドるつぼ誘導炉の底部に配置され、バサルトフィラメント又はバサルト繊維を連続的に鋳造するための鋳造プレナムを含む、請求項１に記載の電気誘導システム。
3. さらに、前記高温コールドるつぼ誘導炉内の加熱された溶融バサルトの表面温度を測定するための、加熱された溶融バサルト表面温度測定装置と、
   前記溶融プロセスバサルトコールドるつぼ誘導炉内の加熱された溶融バサルトを測定するための、溶融プロセスバサルト温度測定装置と、
   前記溶融プロセスバサルト温度を維持するため、前記第１の交流電源からの第１の交流電力、前記第２の交流電源からの第２の交流電力、及び前記炉の注ぎ口リップアセンブリから前記溶融プロセスバサルトコールドるつぼ誘導炉への加熱された溶融バサルトの重力流速を制御するプロセスコントローラ、
   を備える請求項１又は２に記載の電気誘導システム。
4. 前記重力流速は、前記高温コールドるつぼ誘導炉へのバサルトチャージの供給又は前記炉の注ぎ口リップアセンブリの傾斜によって制御される、請求項３に記載の電気誘導システム。
5. バサルトチャージを溶融・加熱して溶融プロセスバサルトを供給してバサルト物品を製造するための電気誘導システムであって、高温コールドるつぼ誘導炉と、コールドるつぼ誘導炉チャージシステムと、溶融プロセスバサルトコールドるつぼ誘導炉と、密封コールドるつぼロンダを備え、
   前記高温コールドるつぼ誘導炉は、その外部高さを包囲する高温コールドるつぼ誘導コイルを有し、前記高温コールドるつぼ誘導コイルには第１の交流電源から第１の交流電力が供給され、
   前記コールドるつぼ誘導炉チャージシステムは、前記バサルトチャージを前記高温コールドるつぼ誘導炉に供給して、前記高温コールドるつぼ誘導炉内において前記バサルトチャージを誘導溶融させて、前記高温コールドるつぼ誘導炉内に加熱された溶融バサルトを生成させるためのものであり、
   前記溶融プロセスバサルトコールドるつぼ誘導炉は、前記高温コールドるつぼ誘導炉から前記加熱された溶融バサルトを受け取り、前記加熱された溶融バサルトを溶融プロセスバサルト温度で溶融バサルト製造プロセスに供給するためのものであり、前記溶融プロセスバサルトコールドるつぼ誘導炉は、その外部高さを包囲する溶融プロセスバサルトコールドるつぼ誘導コイルを有し、前記溶融プロセスバサルトコールドるつぼ誘導コイルには第２の交流電源から第２の交流電力が供給され、それにより、前記溶融プロセスバサルトコールドるつぼ誘導炉内の前記加熱された溶融バサルトを、前記高温コールドるつぼ誘導炉内の前記加熱された溶融バサルトの温度より低い温度に維持する、
   前記密封コールドるつぼロンダは、内部通路を有するセグメント化された壁部分を有し、前記密封コールドるつぼロンダは、前記高温コールドるつぼ誘導炉から前記溶融プロセスバサルトコールドるつぼ誘導炉に前記加熱された溶融バサルトの運搬のための、前記高温コールドるつぼ誘導炉の内部に連通した密封ロンダ内部入口開口と、前記溶融プロセスバサルトコールドるつぼ誘導炉の内部に連通した密封ロンダ内部出口を有する、
   電気誘導システム。
6. さらに、前記密封コールドるつぼロンダを通って流れる前記加熱された溶融バサルトの温度を制御するための、前記密封コールドるつぼロンダの前記セグメント化された壁部分の前記内部通路を通って流れる流体冷却媒体を制御する温度冷却制御ユニットを含む請求項５に記載の電気誘導システム。
7. 前記溶融バサルト製造プロセスはバサルト物品を連続的に鋳造することを含み、前記電気誘導システムは、さらに前記溶融プロセスバサルトコールドるつぼ誘導炉の底部に配置され、バサルトフィラメント又はバサルト繊維を連続的に鋳造するための鋳造プレナムを含む、請求項５又は６に記載の電気誘導システム。
8. さらに、前記高温コールドるつぼ誘導炉内の加熱された溶融バサルトの表面温度を測定するための、加熱された溶融バサルト表面温度測定装置と、
   前記溶融プロセスバサルトコールドるつぼ誘導炉内の加熱された溶融バサルトを測定するための、溶融プロセスバサルト温度測定装置と、
   前記溶融プロセスバサルト温度を維持するため、前記第１の交流電源からの第１の交流電力、前記第２の交流電源からの第２の交流電力、及び前記温度冷却制御ユニットを制御するプロセスコントローラ、
   を備える請求項６に記載の電気誘導システム。
9. 前記加熱された溶融バサルトの運搬は前記高温コールドるつぼ誘導炉へのバサルトチャージの供給により制御される、請求項８に記載の電気誘導システム。
10. バサルトチャージを溶融・加熱して溶融プロセスバサルトを供給してバサルト物品を製造するための電気誘導システムであって、溶融バサルトコールドるつぼ誘導炉を備え、
    前記溶融バサルトコールドるつぼ誘導炉は、上部バサルト溶融ゾーンと、下部バサルトプロセスゾーンを有し、
    前記上部バサルト溶融ゾーンは、前記溶融バサルトコールドるつぼ誘導炉に供給されたバサルトチャージを加熱された溶融バサルト温度にある溶融バサルトまで誘導溶融・加熱するための、前記上部バサルト溶融ゾーンの外部高さを包囲する一つ又は複数の高温誘導コイルを有し、
    前記下部バサルトプロセスゾーンは、前記下部バサルトプロセスゾーン内の溶融バサルトを溶融バサルト製造プロセスのための溶融プロセスバサルト温度まで誘導加熱するための、前記下部バサルトプロセスゾーンの外部高さを包囲する一つ又は複数の溶融プロセスバサルト温度誘導コイルを有し、
    前記上部バサルト溶融ゾーンは、前記下部バサルトプロセスゾーンの下部水平断面内部面積より小さい上部水平断面内部面積を有し、前記上部バサルト溶融ゾーンと前記下部バサルトプロセスゾーンとの間に過渡的なくびれ水平断面領域を形成する、
    電気誘導システム。
11. 前記溶融バサルト製造プロセスはバサルト物品を連続的に鋳造することを含み、前記電気誘導システムは、さらに前記溶融バサルトコールドるつぼ誘導炉の底部に配置され、バサルトフィラメント又はバサルト繊維を連続的に鋳造するための鋳造プレナムを含む、請求項１０に記載の電気誘導システム。
12. さらに、前記上部バサルト溶融ゾーンにある加熱された溶融バサルトの表面温度を測定するための、加熱された溶融バサルトの表面温度測定装置と、
    前記下部バサルトプロセスゾーンにある加熱された溶融バサルトを測定するための、溶融プロセスバサルト温度測定装置と、
    前記加熱された溶融バサルト温度をバサルトプロセス温度より高く維持するため、第１の交流電源からの第１の交流電力、第２の交流電源からの第２の交流電力、及び前記第１の交流電力と前記第２の交流電力の電磁攪拌効果を制御するプロセスコントローラ、
    を備える請求項１０に記載の電気誘導システム。
13. バサルト物品製造プロセスの溶融プロセスバサルト温度で溶融プロセスバサルトを供給するための、電気誘導によりバサルトチャージを溶融・加熱する方法であって、
    高温コールドるつぼ誘導炉内において前記バサルトチャージを誘導加熱し、前記高温コールドるつぼ誘導炉内に加熱された溶融バサルトを生成する工程と、
    前記高温コールドるつぼ誘導炉から溶融プロセスバサルトコールドるつぼ誘導炉に、前記加熱された溶融バサルトを自重で流動させる工程と、
    前記溶融プロセスバサルトコールドるつぼ誘導炉内において前記加熱された溶融バサルトを誘導加熱し、前記溶融プロセスバサルトコールドるつぼ誘導炉内の前記加熱された溶融バサルトを、前記高温コールドるつぼ誘導炉内の前記加熱された溶融バサルトの温度より低い温度に維持しながら、前記溶融プロセスバサルトコールドるつぼ誘導炉内に前記溶融プロセスバサルトを生成する工程、
    を含む方法。
14. さらに、前記溶融プロセスバサルトコールドるつぼ誘導炉の底部の鋳造プレナムにより前記溶融プロセスバサルトを鋳造し、前記溶融プロセスバサルトコールドるつぼ誘導炉内の加熱された溶融バサルトをバサルトフィラメント又はバサルト繊維生成温度まで誘導加熱しながらバサルトフィラメント又はバサルト繊維を生成する、請求項１３に記載の方法。
15. バサルト物品製造プロセスの溶融プロセスバサルト温度で溶融プロセスバサルトを供給するための、電気誘導によりバサルトチャージを溶融・加熱する方法であって、
    高温コールドるつぼ誘導炉内において前記バサルトチャージを誘導加熱し、前記高温コールドるつぼ誘導炉内に加熱された溶融バサルトを生成する工程と、
    セグメント化された複数の壁部分のそれぞれに内部通路を有する密封コールドるつぼロンダを介して前記高温コールドるつぼ誘導炉から前記加熱された溶融バサルトを溶融プロセスバサルトコールドるつぼ誘導炉に供給する工程と、
    前記溶融プロセスバサルトコールドるつぼ誘導炉内において前記加熱された溶融バサルトを誘導加熱し、前記溶融プロセスバサルトコールドるつぼ誘導炉内の前記加熱された溶融バサルトを、前記高温コールドるつぼ誘導炉内の前記加熱された溶融バサルトの温度より低い温度に維持しながら、前記溶融プロセスバサルトコールドるつぼ誘導炉内に前記溶融プロセスバサルトを生成する工程、
    を含む方法。
16. さらに、前記密封コールドるつぼロンダの前記セグメント化された複数の壁部分のそれぞれの内部通路に流体冷却媒体を流すことにより、前記密封コールドるつぼロンダ内の前記加熱された溶融バサルトの温度を制御する工程を含む、請求項１５に記載の方法。
17. さらに、前記溶融プロセスバサルトコールドるつぼ誘導炉の底部の鋳造プレナムにより前記溶融プロセスバサルトを鋳造し、前記溶融プロセスバサルトコールドるつぼ誘導炉内の加熱された溶融バサルトをバサルトフィラメント又はバサルト繊維生成温度まで誘導加熱しながらバサルトフィラメント又はバサルト繊維を生成する、請求項１５又は１６に記載の方法。
18. バサルト物品製造プロセスの溶融プロセスバサルト温度で溶融プロセスバサルトを供給するための、電気誘導によりバサルトチャージを溶融・加熱する方法であって、
    溶融バサルトコールドるつぼ誘導炉にバサルトチャージを供給する工程であって、前記溶融バサルトコールドるつぼ誘導炉は、上部バサルト溶融ゾーンと、下部バサルトプロセスゾーンを有し、前記上部バサルト溶融ゾーンはその外部高さを包囲する一つ又は複数の高温誘導コイルを有し、前記下部バサルトプロセスゾーンはその外部高さを包囲する一つ又は複数の溶融プロセスバサルト温度誘導コイルを有する工程と、
    第１の交流電源から前記一つ又は複数の高温誘導コイルに供給される第１の交流電力の可変的な制御により、前記上部バサルト溶融ゾーンにおいて、前記溶融バサルトコールドるつぼ誘導炉に供給された前記バサルトチャージを加熱された溶融バサルト温度にある溶融バサルトまで誘導溶融・加熱する工程と、
    第２の交流電源から前記一つ又は複数の溶融プロセスバサルト温度誘導コイルに供給される第２の交流電力の可変的な制御により、前記下部バサルトプロセスゾーンにおいて、前記溶融バサルトを溶融バサルト製造プロセスのための溶融プロセスバサルト温度まで誘導加熱する工程、
    を含み、
    前記加熱された溶融バサルト温度は、前記溶融プロセスバサルト温度より高い、
    方法。
19. さらに、前記上部バサルト溶融ゾーンと前記下部バサルトプロセスゾーンとの間に過渡的なくびれ水平断面領域を形成し、前記上部バサルト溶融ゾーンは、前記下部バサルトプロセスゾーンの下部水平断面内部面積より小さい上部水平断面内部面積を有する工程を含む、請求項１８に記載の方法。
20. さらに、前記溶融バサルトコールドるつぼ誘導炉の底部の鋳造プレナムにより前記溶融プロセスバサルトを鋳造し、前記溶融バサルトコールドるつぼ誘導炉内の加熱された溶融バサルトをバサルトフィラメント又はバサルト繊維生成温度まで誘導加熱しながらバサルトフィラメント又はバサルト繊維を生成する、請求項１８又は１９に記載の方法。

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