(57)【要約】ニオブ、ハフニウム及びチタンを含む合金からつくられたサセプターが炉の誘導コイル内に配置されている誘導炉。このようなサセプターは高温で酸素の存在下で、誘導炉中の長期使用に耐え得る。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ニオブ、ハフニウム及びチタンを含む合金からつくられたサセプターが炉の誘導コイル内に配置されることを特徴とする誘導炉。
【請求項２】
合金サセプターがシリンダー形の形状であり、そのシリンダーの内面が炉チャンバーのライニングを形成する、請求項１記載の誘導炉。
【請求項３】
合金サセプターがシリンダー形の形状であり、かつ耐火性材料のシリンダー内に埋め込まれ、これが炉チャンバーのライニングを形成する、請求項１記載の誘導炉。
【請求項４】
耐火性材料が高純度のアルミナである、請求項３記載の誘導炉。
【請求項５】
耐火性材料のシリンダーの内面が一つ以上の突起で形成されて炉により加熱されている材料の炉中の進行を助ける、請求項３又は４記載の誘導炉。
【請求項６】
一つ以上の突起が一つ以上のらせんフランジの形態である、請求項５記載の誘導炉。
【請求項７】
シリンダーが夫々の端部にローリングシールを備えている、請求項５又は６記載の誘導炉。
【請求項８】
シリンダーをその主軸のまわりに回転させる手段が用意される、請求項２から７のいずれか１項記載の誘導炉。
【請求項９】
誘導コイルが炉のシリンダー形の壁を包囲する気密チャンバー内に含まれる、請求項１から８のいずれか１項記載の誘導炉。
【請求項１０】
気密チャンバーに窒素又は不活性ガスを充満する手段が用意される、請求項９記載の誘導炉。
【請求項１１】
夫々の端部にエアーロックを備えている、請求項１から１０のいずれか１項記載の誘導炉。
【請求項１２】
炉チャンバーへの空気、酸素、水、スチーム又はあらゆるその他の酸化剤もしくは還元剤、例えば、水素、過酸化水素及び塩酸の正確な注入のための手段をまた含む、請求項１から１１のいずれか１項記載の誘導炉。
【請求項１３】
炉制御の目的のために炉チャンバー内の複数の位置で前記位置からの熱放射線の検出及び測定による温度測定のための手段を含む、請求項１から１２のいずれか１項記載の誘導炉。
【請求項１４】
合金サセプターがジルコニウムを更に含む、請求項１から１３のいずれか１項記載の誘導炉。
【請求項１５】
合金サセプターが88％のニオブ、10％のハフニウム、１％のチタン及び１％のジルコニウムからなる、請求項１４記載の誘導炉。
【請求項１６】
図面を参照して明細書に実質的に記載され、図面に示された請求項１記載の誘導炉。
【請求項１７】
廃材の廃棄、又は鉱石もしくは鉱物のばい焼における請求項１から１６のいずれか１項記載の炉の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は誘導炉、特に高温熱酸化による廃材の廃棄に特に適している誘導炉に関するが、それはその他の適用、例えば、鉱石及び鉱物のばい焼に使用されてもよい。
【背景技術】
【０００２】
熱が電気誘導により発生される電気出力炉は公知である。このような炉の基本構造はその中にサセプターが置かれる電気コイルを含む。コイル中の交流電流の通過が炉を加熱するのに使用される熱をサセプター中に生じる。サセプターに好ましい材料はグラファイトである。しかしながら、特に高温では、グラファイトが酸素により攻撃され、それにより使用中に腐蝕され、それ故、酸素が炉から完全に排除されない限り、高温における長期使用のための炉中の使用に不適である。それにもかかわらず、酸素もしくは酸素放出物質を排除することが可能ではなく、又は制御された量の酸素もしくはその他の酸化性物質を使用することがその適用において有利である、このような炉の適用がある。グラファイトの化学的ドーピングにより、又はサセプターとしてグラファイト以外の材料を使用することによりこの問題を解決しようとする試みがなされていたが、これらは全く満足ではなかった。
誘導炉中の断熱又は熱シールディングの目的のために種々の耐火性材料を使用することがまた知られている。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
本発明は酸素の存在下で高温で、誘導炉中の長期使用に耐え得るグラファイト以外の材料からつくられたサセプターを提供しようとする。
それ故、本発明はニオブ、ハフニウム及びチタンを含む合金サセプターが誘導コイル内に置かれる誘導炉を提供する。
更に、本発明は廃材の廃棄、又は鉱石及び鉱物のばい焼における、ニオブ、ハフニウム及びチタンを含む合金サセプターが誘導コイル内に置かれる誘導炉の使用を提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００４】
本発明に使用されるサセプター材料はニオブ、ハフニウム及びチタン合金を含む合金である。好ましい実施態様において、合金はジルコニウムを更に含んでもよい。合金は少なくとも70％のニオブ、10〜20％のハフニウム、５％までのチタン、例えば、少なくとも0.1％、好ましくは少なくとも0.2％又は0.5％のチタン、及び０〜５％のジルコニウムを含むことが好ましい。本発明の更に好ましい実施態様において、ニオブ金属含有合金は10％のハフニウム、１％のチタン及び１％のジルコニウムを含む。本発明のニオブ-ハフニウム-チタン合金の特に好ましい型はWah Changにより供給されるWC103と称されるものである。誘導コイルと組み合わせてのこの材料の利点はそれがグラファイトと殆ど同じに良好なサセプター特性を有し、かつ軽量であり、かつ化学的影響に対して耐性であるという事実にある。この化学的耐性は殆どの適用について内部表面保護層を必要とせず、このグループの合金は2000℃以上の高温で高い応力レベルに耐える。
サセプターは炉チャンバーの壁を形成するシリンダーの形状であることが好ましい。本発明の更に好ましい実施態様において、サセプターは炉チャンバーの壁を形成する耐火性材料内に埋め込まれる。
本発明の状況における“埋め込まれる”という用語は合金サセプターが摺動し得る耐火性材料中の相当するスロットを用意することによる耐火性材料のシリンダー中の合金サセプターの包含を表す。合金サセプターが一旦配置されると、スロット内の残りのスペースが、例えば、カーボンブラックの如き好適な粒状材料で充填でき、合金サセプターが挿入された耐火性シリンダーの端部が、例えば、シリンダー（円筒）形スロット中に突出し得る炉の相当する端部プレートへのシリンダーの延長により封鎖し得る。
【０００５】
本発明における化学的に攻撃性の物質について使用される耐火性材料は耐薬品性であり、高い耐熱衝撃性、低い熱膨張係数及び少なくとも1700℃までの耐火性を有することが好ましい。高純度のアルミナが特に好適であるが、最新プラズマ噴霧複合材料の如きその他の好適な材料が使用し得ることが考えられる。高純度のアルミナが使用される場合、その純度が少なくとも99％であることが好ましく、少なくとも99.5％であることが更に好ましい。本発明の炉中の使用に特に好ましい型の材料はHaldenwanger社により供給されるSKA 100 NG及びアルシント99.7と称されるものである。しかしながら、その他の同様の材料が使用し得る。
誘導炉中で二つ以上のサセプターを直列に使用することが可能であり、その場合、夫々のサセプターが相当するコイルにより包囲されるであろう。最大効率のために、誘導コイルはサセプターの長さの約1.5倍であり、サセプターはコイル内に対称的に配置される。
炉の一つ以上のコイルは炉の円筒形の耐火壁を包囲する気密チャンバー内に含まれることが好ましい。これは耐火性材料の壁が亀裂し、炉チャンバーからガスを放出するというありそうもない場合に安全な炉を提供する。このような場合には、ガスが前記気密チャンバー（これはそれに窒素又は或る種のその他の不活性ガスで充満する手段を備えていることが好ましい）により炉内に依然として保持されるであろう。また、それは炉を正確な投与量の酸化剤で運転する能力を与える。
【０００６】
炉は水平に対し１°〜20°、好ましくは５°のわずかな角度で運転するように配置されることが好ましく、その結果、その上端で炉中に供給された材料が下端に移動するのに重力により助けられる。炉中の材料の進行を更に助けるために、シリンダーをその主軸のまわりに回転させる手段が用意される。更に、シリンダーの内面は一つ以上の突起で形成されて炉により加熱されている材料の炉中の進行を助けることが好ましく、このような一つ以上の突起は一つ以上のらせんフランジの形態であることが好ましい。
特に廃物の廃棄の如き適用、また炉のその他の可能な適用において、炉はシールされた環境を与えることが重要であり、この目的のために、ローリングシールがシリンダーの夫々の端部に用意されてもよく、このようなシールは好適な鋼からつくられ、更にエアーロックがまた炉の夫々の端部に用意されることが重要である。
炉中の耐火性材料の使用にかかわらず、炉の回転部分の全体は耐火性材料中の不当な応力を防止するために非常に適切に支持されるべきであることが認められるであろう。
廃物廃棄の如き適用について、行なわれている特別な廃物廃棄運転の600℃〜1000℃、好ましくは950℃の加水分解の化学を制御するために空気、酸素、水、スチーム又はその他の酸化剤もしくは還元剤、例えば、水素、過酸化水素及び塩酸を炉チャンバーに注入するための手段を用意することがまた望ましい。
炉の制御に鑑みて、炉チャンバー内の複数の位置で前記位置からの熱放射線を検出し、測定することによる温度測定のための手段を含むことがまた望ましい。
本発明の誘導炉が添付図面を参照して例により今説明される。
例示された炉において、約４メートルの長さ、約0.5メートルの内径及び約0.52メートルの外径を有する、ニオブ、ハフニウム及びチタンを含む合金のシリンダー１が二つの環形端部プレート２、３の間に保持される。その構造が水平に対しわずかな角度で配置され、その結果、プレート２が上端プレートと見なされ、プレート３が下端プレートと見なされる。シリンダーは二つの抵抗性ロール４、５により適所に保持される。
約２メートルの長さ及び約0.015メートルの厚さを有する誘導コイル６がシリンダー１を包囲している。誘導コイル６は鋼カバー７に封入され、その結果、その系が窒素又はその他の不活性ガスで充満し得る炉チャンバーを包囲する気密スペースを占有する。
炉チャンバー８中で熱処理されている材料の移動を助けるために、らせん突起９がシリンダーの内面と一体化して形成される。
その全構造がベアリング（示されていない）の上で夫々の端部で取り付けられて回転を与え、ローリングシール及びエアーロック（また示されていない）がまた炉の両端にフィットされる。この補助装置は、誘導ヒーターの電気回路そしてまた熱放射線検出器手段及び関連制御装置とともに全て通常の性質のものであり、それ故、当業者が本発明の新規炉構造を運転することを可能にするために記載される必要はない。
多くの変化が特許請求の範囲に特定された発明の範囲から逸脱しないで前記特別の構造に基づいて採用し得ることが理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の誘導炉の主要部分の垂直断面である。
【符号の説明】
【０００８】
１−シリンダー
２、３−端部プレート
４、５−抵抗性ロール
６−誘導コイル
７−鋼カバー
８−炉チャンバー
９−らせん突起
【図１】
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【国際調査報告】
2005523413.tif 000004
2005523413.tif 000005