上述の図を参照すると、本発明による炉は概して1で示されており、それは、並置端部4および5を有する円柱状体3(中実または中空すなわち管状)を有する物体2(非限定的な例として、アルミニウム合金のビレット)を、磁気誘導を用いて加熱することに適している。このようなビレット2は、そのような炉の加熱部6内に安定して配置されるのが好適であり、このような加熱部は、半径方向の回転磁界を磁気誘導によって、そして、例えば、約500℃(アルミニウム合金の場合)または、より高い(銅、ブロンズ、真ちゅう、銀などの他の非鉄材料の例示的な場合)所望の温度まで加熱を引き起こす寄生電流を生成するように、ビレットの周りで可変強度を有して生成するのに適した手段を備える。
従来技術の磁気誘導炉で通常生成される長手方向の磁界に反して、発生される半径方向の回転磁界は、従来技術の解決法で得られるものに対してより均一でより良好な加熱を可能にする。 特に、ビレット2の外面(表面)の温度が内部温度(コア)に対して非常にわずかに異なるようにビレット2の加熱を得ることができる。
炉1の加熱部6は、好ましくは、基部11と、ボール循環式(リサーキュレーティング・ボール)または台形のタイプの少なくとも1つのねじ12(または、軸Zを備えた同等の移動アクチュエータ)と、基部11からある距離をおいて配置されるプレス要素13とを含む固定構造10と関連している。
プレス要素13は、耐熱(耐火)材料であり、高い摩擦係数を有する材料で作られており、それは、ビレットと「捉えるように接する」のに適した好ましくは1つ以上の突起で得られるビレットとの接触のための表面を有する。
有利には、プレス要素(またはvery element)の終端部13Aは、プレス要素13の垂直軸Wに対して浮動的に(すなわち、軸Wを中心として揺動するように)動くことができ、ビレットの自由端部の、そのような軸に対して接触している可能性のある傾斜に適合するように動くことができる。
加熱部6は、加熱中にビレット2を保持するのに適しており、そのような加熱部6に誘導によってビレットを加熱するための磁場が生成されるとき、後者はいかなる動きにもさらされない。かくして、後者は、その加熱の間、部分2において絶対的に固定され静止した位置にある。
図1~図3は、炉1の第1の実施形態を示す。それは、基部11の上に配置されたキャッスル16と基部を接続するガイド15(加熱部66に対して垂直および横方向)に沿って基部11に対して移動可能な加熱部6を有し、 加熱部6は、ねじ12に取り付けられたねじ切り要素(螺旋)600と関連しており、ねじ12は、モータ、トランスミッション、またはギアモータからなるキネマティックユニット18の作用により、プレス要素13を支えるキャッスル16内で回転する適切なギヤ(図示せず)上の常用ブレーキと協働する。停電の場合、常用ブレーキは停止され、加熱部6は、その重量によって動かされるねじ12により、ガイド15に沿ってスライドし、ビレット2を解放する。
加熱部6の移動は、その下部平坦部20と共同で、支柱21に沿って得られる。そのような支柱は、加熱中にビレットを固定位置に保持するためにプレス要素13と協働するのに適した固定エンドプレート21Aを支持する。これは、摩擦係数が高い材料(例えば、ブレーキパッドの製作のために使用されるタイプの材料)で作られたプレス要素13の表面がビレットと接触することによって促進される。
有利には、このようなプレート21Aもまた、耐火材料製であり、その上にあるビレット2の表面に適合するように浮動的に振動することができる。
前記プレート21Aおよび前記プレス要素13の少なくとも1つは、ビレットの温度を測定するための手段(例えば、熱電対のような接触でまたは光学的高温計などの遠方から動作する手段)を含み、該手段は、加熱工程においてその温度を検出してビレットの磁気誘導加熱を制御することが可能である。このような制御は、図示されていない炉の様々な機能を命令し制御するための特別なユニットによって実行される。
ビレットの加熱はゾーン(区域)に従って実施され、ゾーンの温度は(以下に記載するように)選択されかつ評価され得ることに注意すべきである。
いずれの場合でも、温度の測定は、好ましくは、安全性および制御目的、つまり、実際に、被加熱材料の特性およびこの種の加熱を得るために必要なエネルギーを認識すること、のために実施され、直接測定することなくビレットの到達温度を算出することができる。
制御ユニットはまた、プレス要素13によってビレット上に及ぼされる圧力を測定するのに適した要素と協働する。そのような測定要素は、例えば、ロードセルであることが有利である。この種のロードセルによって検出された圧力データおよび温度測定手段によって検出された温度データを背景として、制御ユニットは、加熱部6によって生成される加熱に使用されるエネルギーの関数としてプレス要素13によって加えられる圧力を調整する。
圧力測定要素はまた、(熱くなったときに伸長するための)変形を回避する目的でビレットに加えられる圧力を制御するための安全目的および炉全体に起こり得る問題に利用される。
このような要素は、加熱されたビレットの伸長を間接的に制御し、それにより接触する機械部分のさらなる過圧又はそれらが要求によって提供される許容誤差を超え得るそれらの変形を回避するために利用される。
さらに、加熱部6は、加熱部6のキャッスル(アッパー16)への移動を案内するように、側部ガイド15に沿って移動するのに適したアイドラーローラまたはシュー23を支持する側部プレート22を有する。
炉1の加熱部6は、周知の(そして後述する)同軸(または環状)ブラシレス電気モータ250を備えた(実施例のような)加熱セクション25を含む。したがって、各セクション25は、同軸環状形状を有し、他のセクションと重ね合わせおよび/または接続され、したがって台座または区画27として機能するのに適切な、ビレット2が磁気誘導加熱にさらされる際の炉1が存在する面Pに対して垂直軸Wを有する中心穴を規定する。後述するように、このようなセクション25およびモータ250のそれぞれには、ビレット2が挿入されるリング状(環状)の永久磁石が設けられている。
図面の例では、様々な加熱セクション25が互いに軸方向に重ね合わされており(例えば、好ましくは2,4,6,または8である)、各セクションは、その環状モータ250を有している。 全体が、下側部分20によって規定されたコンテナ28内に、また、上述した側部プレート22によって、並びに、プレート26が配置された部分とは異なる加熱部6の他の側に配置された他のプレート22Aによって配置される。従って、コンテナ28は、上面28Aが開放され、コンテナ内に存在するセクション25のスタックの頂部に配置されたセクションによって区切られた立体多角形(存在するセクション25の数の関数として、平行四辺形または立方体)を形成するように成形される。
このようなコンテナは、全体として、キャッスル16に向かうガイド15に沿って移動可能であり、従って、基部11に一体に接合された支柱21に一体的に接合され、固定された状態のプレート21Aに配置されたビレットを台座27に受け入れる。このような移動は、ねじ切り要素600のスライドに連動し、したがってガイド15に沿った加熱部6の移動につながる、キネマティックユニット18によってねじ12を回転させることによって得られる。このような移動、すなわち、基部11に対する加熱部6のスライドは、キャッスル16に配置された線形変換器(そして図示せず)によって制御される。
より具体的には、そのような線形変換器は、プレス要素13に関連しており、このような要素13をビレットへの接触に至らせる炉1にビレットを装填した後、このような要素13の最初の移動によってビレットの正確な長さを測定することができるようになっている。これは、プレート21Aが固定され、基準平面を決定するという事実を利用している。
この測定(全自動)を通じて、制御ユニットは、加熱部6の移動が実際のビレットの長さをカバーするように、ねじ12を回転させることによって加熱部6のリフト(持ち上げ)を制御する。このような長さは、ビレットの固定された明確な測定を常に可能にするわけではない以前のビレット切断工程から導かれるという事実のため、(名目上は確立されているとはいえ)一定ではない。
さらに、ビレットの実際の長さの測定のために、ビレットを炉から鍛造機に移動させるピックアップアームは、その移動中にその不均衡を回避するか、またはそれが移動経路に沿って存在する可能性のある障害を克服することを可能にする目的で、常に最適な位置を位置付けかつ把握することができる。
従って、ビレット2は、面28Aから台座27にアクセスすることができ、この台座はそのような面で始まり、さらに上で述べた下部平坦部20で終了する。
図6~図9を参照すると、各加熱セクション25は、環状の形状をした外側封じ込め筐体30を含み、中心穴31を有する。対応するリング状(環状)電気モータ250は、このような穴に配置される。モータ250は、ステータ33と、永久磁石34を備えたインナーロータとを備える。ステータ33は、封じ込め筐体30から突出したコネクタ36を介して電気的供給がなされる。封じ込め筐体30において、ステータ33の周りには、筐体30内に存在する接続部38に接続されたパイプを介して提供される冷却回路(水、グリコールまたは他の流体を伴うタイプの冷却回路)が存在する。
モータ250内には、環状ロータ40(または、図の実施形態では円筒状のスペーサとしても機能するキャリブレータ磁性体)が配置されており、環状ロータ40は、軸方向の穴を有する環状の円筒形部材41Aを含む少なくとも1つの環状体41によって定められ、複数の固定された永久磁石43を支持しており、この永久磁石43の配置は、磁石を冷却するためのチャネルとして都合よく使用されかつその環状体41に適用される台座44を規定する。永久磁石ロータ34とそれらの並置される端部の近傍における環状体41の内側に設けられた中空部48との間に介在する軸受部材47の上には、本体40(または、全体として、すなわち環状体41、部材41Aおよび磁石43を有するこの種の本体40を考慮した「環状磁気ロータ」)が置かれている。
ビレット2が異なる直径を有することを考えると、部材41Aは、異なる軸方向の孔を有する異なる実施形態を持つことができ、したがって、異なるビレットの異なる形状の台座27を規定する。さらに、図示されているように、このようなロータ40は、その環状体41の適切な台座に磁石43を支持する単純なリングを成形するように形成されてもよい。
有利には、磁石は「屋根瓦のような」形状(平行四辺形または立方体のブロックではない)をしており、磁気流が、透磁性材料で作られた対応する支持リング41Aおよび(各セクション25を閉じる)閉鎖端カバー49Bを完全に囲むという事実により、高い磁気性能を有することが可能になる。さらに、このような屋根瓦のような形状であるがために、前述の磁気流は、加熱されるべき部分(ビレット2)に向けるのに都合がよく、従って、ビレットへの高い浸透を測定する。
上述したように、各セクション25は、軸受部49Bを閉じるための端部カバーと、磁石の磁場を閉じて(磁石43の群中でそれを維持するのに適した)対応する端部磁気フランジ49Aと、軸受部49Cを支持するためのフランジを含む。
好ましくは、磁石43は、磁石群43と同じ高さのアルミニウムシリンダ(図示せず)によって台座27に向かって覆われる。そのようなシリンダは、台座27に配置されたビレットに向かってそれをブレークするのに適した赤外線放射反射材料で作られた層(図示せず)によって覆われ、過度の加熱から磁石43を保護する。
これは、ビレット2の加熱の向上にも寄与する。
図1~図3の実施形態(非限定的)において、ロータは、封じ込め筐体30から突出し、それらは、このような筐体の角部51Aに固定されたピン51上を自由に回転する複数の溝付き円盤50によって回転が導かれる。全ての溝付き円盤50は、対応するロータから半径方向に突出するフランジまたはカラー55と協働するキャビティ54を有する。
図1~図3の本発明の実施形態は、ビレットの加熱を行うために加熱部6がガイド15に沿って可動であることを提供する。実際のところ、本発明の初期使用工程では、加熱部6が基部11上に載置される。この構成を維持しつつ、ビレット2は、(炉1の外部にある図示しない共通のハンドリング装置によって)プレス要素13とプレート21Aとの間に配置され、プレス要素13は、プレート21Aとの間にこの種のビレットが塞ぐように作動される。
有利なことに、プレス要素13は、プレート21Aに対してビレット2を押圧するのに適した可動プランジ13Aを備えた油圧式、空気圧式または水圧式のアクチュエータによって定められる。これはまた、ステーション25内に収容された磁気ロータ40が作動されたときに、ビレットの任意の可能な回転反応に対抗することを可能にし、回転は、上述のモータ250のステータ33に含まれるロータ34の移動によって生じる回転磁界によって発生する。このような回転は、隣接する連続加熱セクション25のモータ250のロータ34の回転方向を時計回りから反時計回りの回転に交互に変えることによって回避、低減または対抗することができる。
このようにして、加熱部6は、ビレット2全体を覆うまで、すなわち完全に台座27に入るまで、ねじ12の回転によってキャッスル16に向かって持ち上げられる。したがって、筺体30内に積み重ねられたセクション25の全体が、ビレット2の全長を覆うことに注意されたい。
上述のモータが一旦作動すると、環状ロータ40によって発生された磁場がビレットの半径方向に好ましくは貫通するので、ジュール効果によりビレットを加熱する寄生電流が発生する。このような加熱は、例えばプレス要素13とプレート21Aとに関連する熱電対を用いて、それ自体公知の方法で制御される。有利なことに、他の熱電対を種々の加熱セクション25の間に配置して、2つのヘッドまたは端部のみでなくビレットに沿って温度を測定できるようにすることができる。これにより、温度傾向、すなわちビレット全体の軸に沿ったビレットの加熱のより良好な監視または制御が可能になる。
このような作業(工程)の後、モータ25は停止され、加熱部6は基部11に戻される。 このように加熱された(プレート21A上の要素13によって保持された)ビレットは、炉1から(例えばハンドリング装置によって)取り出され、この又は別のハンドリング装置(図示せず)を介して押出機に直接的にでも挿入される。実際のところ、炉の特定の形状のために、それは横方向の寸法が小さく(平面P上の一辺につき1または2メートルよりわずかに大きい)、押出機の側面に配置され、 加熱されたビレットの押出機への迅速な装填が可能である。
ビレット2が加熱の間に動かないと仮定すると、そのような工程中にビレットを支持するのに適した多かれ少なかれ複雑な機構を必要としない。ビレットは単に、炉1の加熱部6に関連するプレート21A(これは実際に後者の「炉」として機能する部分である)上に配置することができ、好ましくはプレス要素13によってプレート21Aに押し付けられる。
使用されるモータ250は、上述したようにリング状の同軸型であり、有利には、トルクを最適化し、必要な電力を有するために必要な多数の極および巻線を備えた三相同期型であることが好ましい。このようなモータは、約95%の高性能を有する。それらは「センサレス」であり、すなわち、ロータの位置およびモータの回転数を設定するためのトランスデューサを備えていない。アルゴリズムを背景として、炉の前述の制御ユニットは、加熱部6の全てのモータ250の同期化と、ビレットに望まれる温度分布要求とおそらく円錐状の温度の関数としての回転数の正確な変化を提供する。
磁気ロータ40それぞれは、特定の値に束縛されていない多数の極を有しており、いずれの場合もこの数は偶数または奇数になり、2より大きくなる。
当該磁気誘導炉は、約95%の高性能を有する。実際のところ、それらが永久磁石であるため、使用される磁石(ネオジム鉄ボロン、NdFeB)は、電磁誘導炉のコア(炉心)に供給されるエネルギーの一部が熱で(供給されるエネルギーの50%まで)消散する電磁誘導炉のコアに発生するような磁化電流を必要としない。
図4および図5に示す変形例では、炉1の加熱部6は基部11に固定され、基部11の下方には、ビレット2のための移動可能な支持体(可動支持体)61が近接して存在する(そのような基部が位置する平面Pで得られる)ウェルまたはコンパートメント60が設けられている。かかる支持体は、この種のコンパートメント60内に収容されたアクチュエータ62(例えば、電気モータ64によって駆動されるねじ63)に関連する。
このような場合、非作動的に、支持体61は、基部11の近く、言い換えれば図1~図3の実施形態とは反対に炉6の下部20の基部11の近くに配置されており、ビレット用の台座27と同軸の中心穴66が設けられている。ビレット2を加熱する必要がある場合には、このような支持体(軸Zと呼ばれる)は、台座27において、アクチュエータ62を介して加熱部6のコンテナ28の上面28Aまで持ち上げられる。そのような支持体61上に、プレス要素13の支持体に押し付けられたビレット2が配置される。
この時点で、プレス要素13とアクチュエータ62の両方が、台座27の軸ZとWに沿って一緒に移動し、ビレットを加熱部6に挿入し、かつ固定しかかる台座において塞がれ保持する。ビレットの(加熱セクション25を用いて得られた)加熱の後、このような動きは逆に繰り返され、加熱されたビレットは、炉から除去するために台座27から除去される。
本発明ゆえに、軸ZおよびWに沿って配列された幾つかのビレット2(必ずしも規則的な形状ではない)は、ヘッドの表面処理を必要とせずに加熱を受けて、それらの間の完全なアライメント(調整)および加熱動作中のそのようなアライメントの維持を可能にする。
図10~13は、本発明のさらなる変形を示す。かかる図において、先に説明した図面の部分に対応する部分は、同じ参照番号を用いて示されている。
問題の変形例では、炉の構造は、加熱部6が炉が置いてある水平面Pに平行に可動であるという意味で水平軸型である。図は、加熱部6の2つのグループが互いに平行または交互に動作する(一方の加熱部が加熱されると他方の加熱部には加熱されるべきビレット2が装填されるか、既に加熱されたビレットがそこから除去される)炉1を示す。
炉1は、油圧式、空気圧式、または水圧式のリニアアクチュエータによって駆動されるプレス要素13(既に説明した図1の13のものと同類)を支持する端部直立材110を有する基部11を備える。プレス要素それぞれは、アクチュエータ130と可動プランジャ13A(その端部でビレット2と協働するのに適した胴部131を持っている)を有する。問題の図面に示されている実施形態では、炉1は、炉1に沿って少なくとも同じ前後軸Mに配置された同軸の移動可能な並置された一対のプランジャ13Aを有する。
好ましい実施形態では、基部11上に存在するガイド145に沿って移動可能なキャリッジ140に関連する2つの部分66Aおよび66Bを含む炉の加熱部6は、上記の軸Mに沿って移動する。このような動きは、それ自体既知の(ねじ式および接続された電動機のような)電気機械式、油圧式、空気圧式または水圧式のアクチュエータによって得られる。部分66Aおよび66Bは、対応するプランジャ13Aに沿って内部区画または台座27のために摺動可能な同軸モータ250を備えた少なくとも1つの加熱セクション25を含む。
したがって、問題の変形例によれば、ビレット2は、例えば、オーバーヘッドガイド311に沿って移動可能であり、移動を作動させるためのそれ自身の手段を備えた例えば小型オーバーヘッドクレーンまたはキャリッジ310のハンドリング装置300によって運ばれてもよい。該ハンドリング装置は、並置されたピストン13Aが胴部131を離間させるような位置にあるときに、軸Mでビレット2(キャリッジ310によりオーバーヘッドガイド311に沿って移動される)を搬送することを可能にする垂直移動部材(例えば支持アームまたはプーリー、オーバーヘッドクレーン)314に関連している例えばクランプのような可動把持部材313を備える。有利には、基部11に関連する1つ以上の可動サドルが、そのような軸Mに沿ってビレットを支持する。
ビレットがそのような位置にあるとき、プランジャは、それらの胴部131に近づくように移動され、その間にビレットを固定する。この時点で全てのサドルが(その機能を終えて)引き戻され、ビレットはプレス要素13のみによって保持される。明らかに、このステップでは、すべての加熱部またはその一部が直立部材110の近位にある。
これにより、このような加熱部は、台座27に受け入れるビレット2を「巻く」ために基部11に沿って移動される。
図面の例の場合、2つの加熱部66Aおよび66Bはビレットの周りを包囲し、それらはこのような加熱セクション25の外側封じ込め筐体30に関連する側部プレート370を用いて相互に固定される。加熱後、このような加熱部66Aおよび66Bは分離し、各スライドが基部から上昇し、要素13は、除去され得るビレットを解放する。
本発明によれば、様々な実施形態では、質量が小さく、設置および保守費用が低いコンパクトな炉が得られる。これは、(様々なセクションの台座を規定する部材と共に)磁石43を支える部材41Aの交換可能性を有するビレットの種々の寸法に対する台座24の適合性のおかげである。
さらに、加熱部6および電気モータ250および相対マグネットローラ40の特定の実施形態では、誘導炉で必要とされるよりもかなり低い磁気流線の周波数が得られる。このような理由から、それら(磁気流)はビレット内により深く浸透し、より均一な加熱を得る。
したがって、これにより、80~85%より高い、炉の非常に高い一般的な性能を得ることが可能になる。
さらに、本発明は、一方の端部と他方の端部との間のビレットの不均一な加熱を許容する炉を得ることを可能にする。この技術(または温度コーン(温度円錐)は、押出し中に均一な温度を得るために必要とされる。ビレットをその軸に沿って異なる方法で加熱するこの可能性は、異なる速度で回転する電気モータを有する加熱部6の使用に由来する。電気モータ250と同軸の磁気ロータ40の回転が速ければ速いほど、このようなモータに配置されたビレットセクションによって到達される温度は、予め設定された時間単位内でより高くなる。
明らかに、このような温度分布は望ましくないが、ビレットの任意のセクションが他のセクションに対して異なる温度を有することを望むならば、必要とされるのは、電気モータの回転速度を調整することであり、所望の温度を得ることを目的としてこのようなセクションが用意されているモータ40を含む。
図14~16は、本発明による炉1の一般的なガス炉400への特定の適用を示す。このような図において、先に説明した部分に対応する部分は、同じ参照番号を用いて示されている。
本発明によれば、炉400の一方の側400Aには、炉1を支持するのに適したガイド440が配置されている。より詳細には、炉1は、ガイド440上を摺動可能な案内要素443と、炉の出口にビレット(図示せず)を固定するのに適したクランプ手段445とを有する主要部401を備える。このような手段445は、クランプ式であり、主要部401にヒンジ止めされたリターン部材447に作用するのに適したアクチュエータ446、例えば油圧式アクチュエータを備え、第1のハーフクランプ449にヒンジ結合されたロッド448に作用する。他の第2のハーフクランプ450は、戻り部材447に一体的に接合され、第1のハーフクランプ449と同様に、主要部401の平坦面455から立ち上がる対応するピン451,452にヒンジ止めされる。
炉1の少なくとも1つの加熱セクション25(そのうちの1つのみが問題の図に示されている)を支持するブラケット463は、主要部401の上部460および下部461側から取り外す。このようなセクションは、上述したようなクランプ手段を設けた別の主要部402によって閉じられており、これは図に同じ参照番号で示されており、これ以上は説明しない。
最後に、壁403,404が設けられている。第1の壁(403)は、主要部401と加熱部25との間に配置され、第2の壁(404)は正面に、すなわち炉1の空いている壁に配置される。それらはそれぞれスペーサおよび防護物として役立つ。
ガス炉400に適用された炉1は、すでに炉400によって加熱されてそこから出るビレットの端部をガス炉の温度とは異なる温度で加熱することを可能にし、これにより、ビレットの円錐状の加熱を可能にする(すなわち、その中に円錐状の温度傾向を作り出す)。
使用時、炉から出るビレットは、主要部401および402のクランプ手段445のハーフクランプ449および450によってしっかりと固定され、セクション25が前の図に関して記載された方法に従ってそれを加熱している間、静止して保持される。
反対に、ビレットをさらに加熱するかまたは円錐状温度を生成する必要がある場合、炉1は、炉400のビレットの出口開口部の一方の側において(例えば、図示しない駆動手段を介して)移動することができる。
本発明の様々な実施形態について説明した。
しかしながら、多くの他の変形が、前述の説明に照らして提供されてもよく、以下の特許請求の範囲によって定義される本発明の保護範囲内にあるとみなされるものとする。