(57)【要約】  例示的な実施形態の１つの態様によると、充填ウェルを含む炉が提供される。充填ウェルは、耐熱材料の側壁及び底壁を含む上部開放チャンバを含む。チャンバの側壁内に、溶融金属を受け入れるための入口が設けられる。ランプが側壁に隣接して設けられ、内壁が中央キャビティを形成する。ランプは、内壁と側壁の間に配置される。ランプは、底壁との交差部から内壁の上面の近くまで全体的に傾斜される。キャビティは、出口と流体連通する。内壁内の通路が、入口とキャビティの間の流体連通をもたらす。入口及び出口は各々、導管を受け入れ、導管の少なくとも１つは肘継手を含むことができる。【選択図】図１４
2014526026.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
充填ウェルを含む炉であって、前記充填ウェルは、耐熱材料の側壁及び底壁を含む上部開放チャンバと、溶融金属を受け入れるための、前記チャンバの前記側壁内の入口と、前記チャンバの前記側壁に隣接する傾斜ランプと、中央キャビティを形成する内壁とを含み、前記ランプは前記内壁と前記側壁との間に配置され、前記キャビティは出口と流体連通し、前記内壁内の通路は前記入口と前記キャビティとの間の流体連通をもたらすことを特徴とする炉。
【請求項２】
前記充填ウェルと前記炉との間の流体連通をもたらし、かつ、肘継手を含む導管をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の炉。
【請求項３】
前記導管を前記炉に連結し、かつ、出口より大きい面積を有する入口を含むアダプタをさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の炉。
【請求項４】
前記充填ウェル内の入口から出口へ又は前記充填ウェル内の出口から入口へ選択的に流れる流体の反転操作が可能であることを特徴とする、請求項１に記載の炉。
【請求項５】
耐熱材料の側壁及び底壁を含む上部開放チャンバと、溶融金属を受け入れるための、前記チャンバの前記側壁内の入口と、前記チャンバの前記側壁に隣接するランプと、中央キャビティを形成する内壁とを含み、前記ランプは、前記内壁と前記側壁との間に配置され、かつ、前記底壁との交差部から前記内壁の上面の近くまで傾斜され、前記キャビティは出口と流体連通し、前記内壁内の通路は前記入口と前記キャビティの間の流体連通をもたらし、前記通路内に取り外し可能に固定するように成形された耐熱材料で構成され、かつ、前記通路の少なくとも一部分をブロックする取り外し可能な挿入体が設けられたことを特徴とする充填ウェル
【請求項６】
前記挿入体は、前記内壁の上面と少なくとも実質的に連続するリムを形成する上面を含むことを特徴とする、請求項５に記載の充填ウェル。
【請求項７】
前記挿入体は前記底壁の上に配置されることを特徴とする、請求項５に記載の充填ウェル。
【請求項８】
前記内壁は鍵及び鍵穴のうちの一方を含み、前記挿入体は、前記鍵及び前記鍵穴のうちの他方を含むことを特徴とする、請求項５に記載の充填ウェル。
【請求項９】
前記取り外し可能挿入体は、前記通路を少なくとも実質的に完全にブロックすることを特徴とする、請求項５に記載の充填ウェル。
【請求項１０】
入口及び出口を有する混合ボウルで構成され、前記入口及び前記出口のうちの少なくとも一方が肘継手を受け入れ、前記肘継手は導管を受け入れることを特徴とする、溶融金属のための充填ウェル。
【請求項１１】
前記出口は前記肘継手を含むことを特徴とする、請求項１０に記載の充填ウェル。
【請求項１２】
前記肘継手は、１５度から９０度までの間の角度を形成することを特徴とする、請求項１１に記載の充填ウェル。
【請求項１３】
前記肘継手と炉の中間にあるさらなる導管を含むことを特徴とする、請求項１２に記載の充填ウェル。
【請求項１４】
前記肘継手の移送を支援するためのレール・システムをさらに含むことを特徴とする、請求項１０に記載の充填ウェル。
【請求項１５】
炉からの溶融金属を受け入れるための導管と流体連通する充填ウェルを含み、前記導管はアダプタによって前記炉に連結され、前記アダプタは、第１の寸法（Ｗ）及び第２の横断方向寸法（Ｈ）を有する第１の端部と、直径（Ｄ）を有する第２の端部とを有する通路を構成する本体を含み、Ｗ＞Ｈであり、Ｄ≦Ｈであることを特徴とする、溶融金属を沈降させるためのシステム。
【請求項１６】
前記アダプタは直方体であることを特徴とする、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
前記アダプタの第１の面は複合角を含むことを特徴とする、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１８】
前記通路は第１の寸法Ｗと前記直径Ｄの間のテーパ部を含むことを特徴とする、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１９】
前記通路の前記第１の端部は、幅Ｗ及び高さＨを有する楕円形であることを特徴とする、請求項１５に記載のシステム。
【請求項２０】
前記アダプタは、金属繊維で強化された耐熱材料で構成されることを特徴とする、請求項１５に記載のシステム。
【請求項２１】
前記第２の端部は実質的に円形であることを特徴とする、請求項１５に記載のシステム。
【請求項２２】
前記第２の端部は、関連した導管の前記通路に対して少なくとも実質的に連続するようなサイズ及び形状にされることを特徴とする、請求項１５に記載のシステム。
【請求項２３】
前記第１の端部は、矩形、楕円形及び卵形のうちの一つであることを特徴とする、請求項１５に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、典型的には、溶融金属処理に用いられるタイプのスクラップ沈降システムに向けられる。例えば、本発明は、アルミニウムのリサイクルに適用されるが、これに限定されるものではない。
本出願は、各々の開示が引用により本明細書に組み入れられる、２０１１年７月７日に出願の米国仮特許出願第６１／５０５，１５６号及び２０１２年４月１７日に出願の米国仮特許出願第６１／６２５，１３４号の利益を主張するものである。
【背景技術】
【０００２】
金属のリサイクルにおいては、加工及び処理のためにスクラップ片を溶融することが必要である。スクラップ片の大部分は、これらが形成される、切削、穿孔及び冷間圧延などの機械的成形動作の結果として、薄肉である。薄肉スクラップ片の溶融は、（ｉ）伝統的な溶融炉内の過酷な雰囲気への長時間の露出が極めて高い酸化損失をもたらし、（ｉｉ）薄肉スクラップ片が溶融金属に浮かぶという事実により、溶融金属の迅速な沈降が大幅に妨げられるため、特に困難である。
【０００３】
典型的な溶融作業において、溶融炉には、密閉された炉床、及び接続された開放溶融ベイ又は充填ウェルが設けられる。ポンプ又は他の溶融金属流誘起装置により、溶融金属が炉床から充填ウェルに流れる。金属スクラップ片が充填ウェル内に入れられる。ポンプは、遠心インペラ駆動型又は電磁型とすることができる。本開示は、いずれの装置にも適合するが、比較的少ない溶融金属充填量（例えば、４インチ未満）を意味するドライハース条件で使用することができる電磁ポンプに特に適合性を見出す。電磁ポンプは、導体が周囲のコイルにより生成される磁場に磁気的に反発する、リニアモータ原理で動作する。設計のさらなる詳細、その原理及び動作は、特に電磁ポンプの原理及び動作、並びにシステム構成の特徴に関してその内容を引用により本明細書に組み入れる特許文献１に見出すことができる。
【０００４】
溶融金属槽の表面より下方へのスクラップ金属の沈降を容易にするために、溶融ベイにおいて（具体的には、充填ウェルにおいて）様々な装置が使用されている。３つの主要なタイプのシステムが存在する。第１のタイプは、主として、上面に溶融金属流を生成するロータから構成される機械システムを含む。これらの装置の例は、特許文献２、特許文献３、特許文献４、及び特許文献５に示される。第２のタイプのシステムは、スクラップを溶融表面より下方に物理的に押し下げるために機械装置を用いる（エレファント・フィート／ウェル・ウオーカ）。第３のタイプのシステムは、スクラップ片を充填ウェル内に沈降させる金属流を生成するために、ロータの回転なしにチャンバの形状に依存する。特定的には、充填ウェル内への溶融金属の流れが、上面から槽内へチップを引き込む渦を達成するように操作される。これらのシステムは、例えば、特許文献６、特許文献７、特許文献８、特許文献９に示され、これらの各々を引用により本明細書に組み入れる。本開示は、この第３のタイプのスクラップ沈降システムに向けられる。
【０００５】
図１は、本開示に関連するタイプの１つの従来技術のスクラップ沈降システムを示す。この装置は、固体金属３が、溶融金属５と密接に接触するように導入される充填ウェル１を含む。充填ウェル１は、高速溶融金属流と共に溶融金属表面内に渦を生成する内部プロファイルを有し、この渦が固体金属３の溶融金属５への混合を促進する。高速溶融金属流は、電磁ポンプ・ユニット７により生成される。より特定的には、溶融金属５は、出口９を介して充填ウェル１を出て、導管１１を通って炉（図示せず）に入る。溶融金属は、導管１２を介してポンプ・ユニット７により炉から引き出され、次いで、導管１３及び入口１５を介して充填ウェル１に導入される。導管１３は、充填ウェルの周壁と、充填ウェル１内の渦形成を促進するために実質的に接線方向に位置合せされる。図２は、代表的な充填ウェルの上面図を与える。
【０００６】
スクラップ溶融装置１００が、既存の充填ウェルの寸法と一致する比較的精密な公差をもたらすのに適したサイズで構築することができる、又は新しく構築される充填ウェル自体を形成することができる耐熱材料１０２のブロックで構成される、図３を参照する。装置１００は、アルミナ−シリカ耐熱材料又は当業者には周知の他のキャスタブル耐熱材料などの硬化材料で構成されることが好ましい。ブロック１０２は、概ね円筒形の側壁１１８、底壁１２０、出口１２４及び出口ダクト１２５につながる中央キャビティ１２３を形成する内壁１２２の周りに配置されたランプ１２１を有するチャンバ１１６を含む。ランプ１２１は、チャンバ１１６への入口１２６に隣接する前縁部を含む。実際に、装置１００は、優れたスクラップ溶融性能をもたらすことが見出されている。
【０００７】
前述のように、本開示は、リサイクルのみに適するものではない。むしろ、溶融金属の溶融、処理、精製及び分配の際の種々の段階において、スクラップ金属に加えて外部材料を溶融金属に導入することが望ましい場合もある。これらの材料は、溶融金属から望ましくない成分を抽出するための気体であっても、又は所望の成分を溶融金属に導入するための粉末であってもよい。本開示はまた、そうした材料を溶融金属内に効率的に導入するための装置及び方法も提供する。有利なことに、この装置及び方法は、全体として、付加される材料と溶融金属の間のより大きい接触をもたらす。
本開示はさらに、既存の様々な溶融金属炉構造との適合性が改善された装置及び方法を提供する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】英国特許第２２６９８８９号（Ｂ）明細書
【特許文献２】米国特許第３，８７３，３０５号明細書
【特許文献３】米国特許第３，９９７，３３６号明細書
【特許文献４】米国特許第４，１２８，４１５号明細書
【特許文献５】米国特許第４，９３０，９８６号明細書
【特許文献６】米国特許第３，９５５，９７０号明細書
【特許文献７】米国特許第３，９８４，２３４号明細書
【特許文献８】米国特許第４，２８６，９８５号明細書
【特許文献９】米国特許第６，２１７，８２３号明細書
【発明の概要】
【０００９】
例示的な実施形態の１つの態様によると、充填ウェルを含む炉が提供される。充填ウェルは、耐熱材料の側壁及び底壁を含む上部開放チャンバを含む。チャンバの側壁内に、溶融金属を受け入れるための入口が設けられる。ランプが側壁に隣接して設けられ、内壁が中央キャビティを形成する。ランプは、内壁と側壁の間に配置される。ランプは、底壁との交差部から内壁の上面の近くまで全体的に傾斜される。キャビティは、出口と流体連通する。内壁内の通路が、入口とキャビティの間に流体連通をもたらす。
【００１０】
第２の実施形態によると、耐熱材料の側壁及び底壁を含む上部開放チャンバと、溶融金属を受け入れるためのチャンバの側壁内の入口と、チャンバの側壁に隣接するランプと、中央キャビティを形成する内壁とを有する充填ウェルを含む炉が提供される。ランプは、内壁と側壁の間に配置される。ランプは、底壁との交差部から内壁の上面の近くまで傾斜される。キャビティは、出口と流体連通する。内壁内の通路が、入口とキャビティの間に流体連通をもたらす。耐熱材料で構成され、かつ、通路内に取り外し可能に固定するように成形された取り外し可能挿入体もまた提供される。この取り外し可能挿入体は、通路の少なくとも一部分、随意的に通路の全体をブロックする。
【００１１】
第３の実施形態によると、溶融金属のための充填ウェルが提供される。この充填ウェルは、入口及び出口を有する混合ボウルを含む。入口は、第１の導管を受け入れる。出口は、肘継手を受け入れる。肘継手は、関連した炉と連結するように構成された第２の導管を受け入れる。
【００１２】
本開示の第４の態様によると、溶融金属用の容器を含む炉が提供される。この容器は、容器内の溶融金属の最大深さを有し、容器の入口に接続された第１の導管と、容器の出口に接続された肘部とをさらに含む。第１の導管は、流れ発生器と関連している。肘部は、出口と第２の導管の間の流体連通をもたらす。
【００１３】
更に別の実施形態によると、炉から溶融金属を受け取るための導管と流体連通する充填ウェルを含む、溶融金属を沈降させるためのシステムが提供される。導管は、アダプタによって炉に連結される。アダプタは、耐熱材料で形成された細長い本体を含む。この本体は、第１の寸法（Ｗ）及び第２の横断方向寸法（Ｈ）を有する第１の端部と（Ｗ＞Ｈ）、直径（Ｄ）を有する実質的に円形の第２の端部（Ｄ≦Ｈ）とを有する通路を構成する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】従来技術のスクラップ溶融システムを示す。
【図２】従来技術の第１の充填ウェルの断面図である。
【図３】従来技術の第２の充填ウェルの断面図である。
【図４】本発明の充填ウェルの斜視図である。
【図５Ａ】図４の充填ウェルの上部の部分的断面図を与える。
【図５Ｂ】図４の充填ウェルの線Ｃ−Ｃに沿った断面図を与える。
【図６】調節可能な開閉式連通ポートを含む代替的な充填ウェル挿入体の上端斜視図を与える。
【図７】図６の挿入体の下端斜視図を与える。
【図８】制限された連通ポートを含む代替的な充填ウェル挿入体の上端斜視図を与える。
【図９】図８の挿入体の下端斜視図を与える。
【図１０】図６−図９に示されるタイプの充填ウェル挿入体を含む充填ウェルの下端斜視図を与える。
【図１１】本開示の第３及び／又は第４の実施形態による混合システムの（部分的に断面における）上面図である。
【図１２】図１１の混合システムの側面図である。
【図１３】図１１の混合装置の（部分的に断面における）拡大上面図である。
【図１４】炉と結合された出口アダプタを含む更に別の実施形態の混合システムの部分的に断面における上部斜視図である。
【図１５Ａ】図１４のアダプタの底部側斜視図である。
【図１５Ｂ】図１４のアダプタの左側面図である。
【図１５Ｃ】図１４のアダプタの、図１５Ｂの線Ｃ−Ｃに沿って取られた上部断面図である。
【図１５Ｄ】図１４のアダプタの底部側断面図である。
【図１５Ｅ】図１４のアダプタの左側端面図である。
【図１５Ｆ】図１４のアダプタの右側端面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
部分的断面は、詳細を示すために用いられる。
本発明の第１の態様によると、溶融金属のための処理装置が提供される。この装置は、溶融金属の炉チャンバと、ポンプと、炉チャンバからポンプに至る出口と、ポンプから充填ウェルに至る出口と、充填ウェルから炉チャンバに至る通路とを含む。この処理装置は、金属又は材料を含む金属を溶融させるため、及び／又は溶融金属を処理するため、及び／又は溶融金属を精製するため、及び／又は溶融金属を分配するためのものとすることができる。ポンプは、遠心型又は電磁型とすることができる。
【００１６】
図３を参照すると、低温始動条件又は乾燥炉条件において、特許文献９に記述される装置の渦形成ウェルは、図１に示されるシステムの充填ウェルとして用いられた場合に問題があることが分かっている。さらに、溶融金属処理システムが低い金属レベル（ドライハース）にある場合には、内壁１２２が、溶融金属の流れに対するダムとして働き、溶融金属流が出口１２４に達するのを妨げる。
【００１７】
従って、技術は、図２に示される代替的バージョンを採用した。この設計により、システムが非常に低い溶融金属レベルでさえも機能することが可能になる。この設計において、スクラップ沈降チャンバ２０４は、スクラップ沈降のための渦を生成するために、実質的に同一平面上にある入口２０６及び出口２０８によって生成される接線流に依存する。入口２０６と出口２０８の間には、溶融金属流を制限する介在構造体は存在しない。しかしながら、図２の設計によって生成される渦は、必ずしも、全てのスクラップ沈降用途に十分ではないことが見出されている。例えば、アルミニウム合金が比較的高濃度のシリコンを含む場合、スクラップ沈降は特に困難になる。
【００１８】
ここで図４及び図５Ａ−図５Ｂを参照すると、強力な渦形成設計、及び低温作動及び／又はドライハースのような低い溶融金属深さ条件における操作性の両方の利点をもたらす、図１のシステム（一例として）に用いるのに適した修正された充填ウェル挿入体が示される。この設計はまた、溶融金属流の方向を反転することができる点でも有利である。これは電磁ポンプの独特な特徴であり、システムの導管内の詰まりの形成を阻止するのに有用である。
【００１９】
充填ウェル３００は、内部にランプ３０４がある渦形成チャンバ３０２を定める。溶融金属は、入口通路３０８を介してチャンバ３０２内に注入される。チャンバ３０２に入る溶融金属は、外側チャンバ壁３１０と内側チャンバ壁３１４の間に配置されたランプ３０４を押し上げる。ランプ３０４は、一般に、入口通路３０８に比較的近い充填ウェルの底壁に隣接する低い地点から、内壁３１４とも併合する棚部３１６と併合する地点まで、チャンバ３０２の周りに約２２５°延びる。ランプ３０４を流れ昇る溶融金属が、チャンバ３０２内の溶融金属槽の回転を引き起こし、出口通路３２２と連通するキャビティ３２０内に落ち込む。溶融金属のキャビティ３２０内に落ち込むことにより、溶融金属槽内に望ましい折り畳み動作を引き起こし、これがスクラップ材料を沈降させるのに非常に有効である。
【００２０】
連通ポート３２４は、隣接する入口通路３０８から内側チャンバ壁３１４を通って延びてキャビティ３２０との流体連通をもたらす。これにより、溶融金属レベルが、内側チャンバ壁３１４より高く上昇するのに十分に高くない場合にも、溶融金属がシステムの入口脚部とシステムの出口脚部との間を流れることが可能になる。従って、脚部１１及び１３（図１）は、低い溶融金属レベルでさえ、溶融金属連通状態にある。同様に、溶融金属流の方向が反転された場合、出口通路３２２が入口となり、入口通路３０８が出口になり、連通ポート３２４がこれを可能にする。安全オーバーフロー開口部３２６を設けて、詰まりが生じた場合に、溶融金属が、充填ウェルの上にあふれ出るのではなく、炉内に向けられることを可能にする。しかしながら、金属レベル・プローブが適切に装備された場合には、オーバーフロー開口部を無くすことができる。適切なツールにより、入口３０８へのアクセス及び電磁ポンプにつながるその上流へのアクセスを提供するために、洗浄用ポート３２８が含められる。
【００２１】
ポリスチレンの型枠を用いて、耐熱物の鋳造の際にテーパ及び通路などの構造部を生成することができる。導管受け面等は、効果的なガスケットを可能にするように滑らかであることが好ましい。
【００２２】
次に図６−図１０を参照すると、代替的な充填ウェル挿入体が示される。この充填ウェル挿入体は、図４及び図５に述べられる設計に類似している。図６−図９の充填ウェル挿入体は、ウェルの外壁及びランプが設けられていないという点で僅かに異なる。むしろ、図示される挿入体（６００、８００）は、これらの構成要素を含むウェル内に配置される。
【００２３】
さらに、特定的に図１０を参照すると、充填ウェル挿入体４０２は、金属覆い４０６内に配置された絶縁層４０４で取り囲まれた概ね円筒型の耐熱外壁４０３内にある。ランプ４０８は、耐熱壁４０３と挿入体４０２の内壁４１０との間に配置される。ランプは、耐熱壁又は内壁のいずれかの一体部品としてもよく、又は、ここで示されるように別個の要素としてもよい。ランプ４０８は、ほぼ地点Ｒにおいて位置合せされた最下点を有し、耐熱壁４０３の側壁４１２の周りを巻きながら上昇して上面４１４に合流することができる。地点Ｒは、溶融金属を充填ウェル内に受ける通路４１６に面するランプ入口の前縁部を配置するように選択される。溶融金属は、ランプ４０８を流れ昇り、キャビティ４１８内に流れ込み、出口４２０を通って出ていく。また、ランプ４０８を流れ昇ることなく、溶融金属が直接入口４１６から出口４２０に通るのを容易にするために、鍵穴４２２が設けられる。これにより、低い金属レベルにおける動作が容易になる。
【００２４】
再び図６及び図７を参照すると、１つの適切な充填ウェル挿入体が示されている。挿入体６００には、選択的に取り外し可能なダム要素６０９を設けることができ、これが、他の場合には耐熱壁６０１内に存在するポート６１１をブロックする。上述のように、ポート６１１は、低い金属レベルが存在するドライハース条件のような状況のために設けられる。この点に関して、ブロック要素６０９を除去し、溶融金属が通路６０５からポート６１１を通って直接キャビティ６１３内に入り、出口６１５から出るのを可能にする。動作において、溶融金属は、挿入体６００の外面６０１に隣接するランプを流れ昇り、上面６０３をあふれ出てキャビティ内にこぼれ落ち、出口を通って出る際に、チャンバ内に渦を形成する。
【００２５】
挿入体６００は、充填ウェルへの挿入体６００の挿入及びこれからの除去を容易にするためのフック又は他の要素を受ける複数の孔６１７を含むことができる。同様に、ダム要素６０９には、ポート６１１の閉鎖位置へのダム要素６０９の選択的な挿入及び／又はこれからの除去を容易にするためのフック又は他の要素を受ける孔６１９が設けられる。ダム要素６０９は、協働する鍵要素及び側壁６０１内に形成された鍵穴要素６２３を介して、ポート６１１内に保持される。
【００２６】
ここで図８及び図９を参照すると、部分的なダム要素８０２だけが設けられた代替的な溶融金属挿入体８００が示される。部分的ダム要素８０２は、入口８０４とキャビティ８０６との間に配置された通路８０８を通る溶融金属の経路を部分的にブロックし、さらに渦の減衰を最小にするために連続的な上面８１０が設けられる。ダム要素８０２は鍵要素８１６を含むことができ、挿入体８００の側壁は、取り外し可能に固定するのを容易にするために、協働する鍵穴要素８１８を含むことができる。
【００２７】
図１の装置のさらに別の欠点は、入口導管及び出口導管の配向に関する制約である。さらに、適切に機能する充填ウェルをもたらすために、導管の間の相対角度に関する選択肢が制限されている。より特定的には、ボウル内の最適な循環を達成するために、入口を充填ウェルの接線方向にすることが有益である。出口は、中央出口とすることができ、又はボウルに対して接線方向にすることができる。これにより、導管と炉（例えば）の交差部の必要な地点に関する選択肢が制限される。要するに、直線的な脚部導管は、充填ウェルと炉の間にて最適な交差部の地点をもたらすことができない。
【００２８】
ここで図１１−図１３を参照すると、充填ウェル９００が提供される。充填ウェル９００は、混合チャンバ９０４の外壁９０７に隣接するランプ９０６及び出口キャビティ９０９を定める内壁９０８を含む混合チャンバ９０４を形成する概ね円筒型の本体９０２で構成される。入口導管９１０が、電磁ポンプ９１２と関連するように設けられ、この電磁ポンプ９１２自体は、炉９１６の溶融金属槽９１４と流体連通する。入口導管９１０は、混合チャンバ９０４内に溶融金属流を生成するように、より特定的には、溶融金属をランプ９０６の前縁部９１６に向かって排出するように配置される。
【００２９】
出口導管９１８は、充填ウェル９００の外面上に形成された出口アダプタ９２４に、分割フランジ９２２を介して固定された肘部材９２０で構成される。肘部材９２０は、第２の分割フランジ９２６介して、炉９１６と結合することが意図された直線の導管９２８に接合される。肘部材は、１５度から９０度までの間の角度を形成することができる。明確にするために、出口が炉の面に対して平行である場合、出口は混合チャンバから０°であり、９０度の場合、炉の面に垂直に炉に入る導管をもたらす。
【００３０】
肘部材９２０には、テーピング・コーン９３２が配置される洗浄ポート９３０が取り付けられる。シール９３４は、洗浄ポート９３０へのアクセスを与えて、洗浄のために、テーピング・コーン９３２を出口導管９１８内に強制的に挿入できるようにする。有利なことに、所定の回転角の肘部を設けることにより、必要に応じて、出口導管９１８が炉９１６と接触する位置を調整することができる。
【００３１】
充填ウェル９００の移動を容易にするためにレール・システムを設けることができ、２つのレール９４０、９４２により、充填ウェル９００を炉に隣接して所望のように配置することが可能になり、充填ウェル９００から取り外す際に出口導管９２８及び肘部材を支持するために、第３のレール９４４を設けることができる。
【００３２】
テーピング・コーン９４８が内部に配置された入口洗浄ポート９４６を含めることによって、洗浄のために、同じく入口導管９１０にアクセスすることができる。
【００３３】
典型的な導管（例えば、９１０及び９１８）は、鋼殻によって完全に包まれた耐熱材料で取り囲まれるセラミック管で構成される。肘部材はまた、炭化ケイ素などの鋳造耐熱物で構成することができる。
【００３４】
本発明で開示される実施形態は、製造効率のために充填ウェル９００を標準化できる一方で、肘部９１８の使用により各炉の構造及びこれに関連した据え付け面積の利用可能性についてのカスタマイズが可能になるので有利である。さらに、適切な角度を有する肘部材を設けることにより、入口及び出口が有利に配置された標準設計充填ウェルを利用することが可能であり、さらに、システムは、関連した炉と適切に位置合わせするように肘角度を調整することにより調節可能である。入口導管に肘継手を装備してシステム設計の自由度をさらに大きくできることも考えられることに留意されたい。
【００３５】
更に別の実施形態によると、図１４及び図１５Ａ−図１５Ｆを参照すると、アダプタ７０８を介して、戻り脚部導管７０２と炉７０６への出口７０４との間に改善されたインターフェースが提供される。アダプタ７０８は、ステンレス鋼繊維で強化された鋳造耐熱体である。
【００３６】
アダプタ７０８は、直方柱を一例とする、任意の形状を有することができる。特定の実施形態において、直方柱の第１の端部が傾斜した端壁を有することは有利であり得る。同様に、炉に接触する端部が、下から上へ又は上から下へ傾斜していることが望ましい。さらに図１４から認識されるように、導管７０２は９０°の角度で炉と交差しないことがある。従って、導管が炉に入る角度と実質的に一致する傾斜端壁を有するアダプタを提供することが有利である。さらに、導管は、必ずしも炉に対して水平方向の配向を有するとは限らない。従って、結合面の垂直傾斜を導管の傾斜と一致させるように傾斜させることは有利であり得る。
【００３７】
特に図１５Ａ−図１５Ｆを参照すると、アダプタ７０８は、上壁７１０、底壁７１２、細長い側壁７１４及び切頭側壁７１６を含む。通路７１７が、傾斜端壁７１８から直角の端壁７２０まで延びる。傾斜端壁７１８は、側壁から側壁までと底壁から上壁までとの複合角を有する。通路７１７は、出口端部７２４の面積より大きい面積を有する入口端部７２２を含む。より特定的には、入口端部は、幅Ｗ及び高さＨを有する楕円形とすることができ、他方、出口端部は直径Ｄを有する円形とすることができる。第１の寸法（Ｗ）及び第２の横断方向寸法（Ｈ）は、関係Ｗ＞Ｈを有することができ、実質的に円形の第２の端部は、関係Ｄ≦Ｈを有する直径（Ｄ）を有することができる。移行区域７２６が、入口端部７２２と出口端部７２４の間に設けられることが好ましい。移行区域７２６は、破壊的流れパターンを防止するために緩やかにテーパすることができる。
【００３８】
一般的に言うと、アダプタは、入口の寸法が出口の寸法よりも大きいという条件で、任意の所望の入口形状を有することができる。例えば、水平方向に延びた矩形、卵形、又は楕円形の入口を有することが望ましい。この設計は、増大した表面積、つまり、垂直方向にコンパクトな増大した面積をもたらし、長時間、低下したレベルの溶融金属への露出を可能にする。
【００３９】
アダプタを導管及び炉に固定するのに用いられる、ねじ、ボルト、柱等を受けるための複数の孔７２８を設けることができる。
【００４０】
この設計は、電磁ポンプの入口において、ポンプの処理量を最大にする適切な溶融金属の供給量があることを保証するように開発されてきた。この設計はまた、標準的な入口管の設計の入口領域で生じる流体力学の負の影響を減らし、粒子の付着を無くす。
【００４１】
この設計は、主要な炉耐熱物への取り付けの際に耐熱ブロックの高さ及び位置を十分に調整するための手段を組み込む。ブロックの長さを大きめのサイズに製造して、ひとたび炉耐熱物内に埋め込まると、炉の高温面とぴったりと重なるようにブロックをトリム加工するのを可能にすることができる。
【００４２】
好ましい実施形態を参照して、例示的な実施形態が説明された。明らかに、前述の詳細な説明を読み、理解すると、当業者であれば、修正及び変更物を思い付くであろう。例示的な実施形態は、それらが添付の特許請求の範囲又はその等価物の範囲に入る限り、全てのそうした修正及び変更を含むように解釈されることが意図されている。
【符号の説明】
【００４３】
１、３００、９００：充填ウェル
３：固体金属
５：溶融金属
７：電磁ポンプ・ユニット
９、１２４、２０８、３０８、４２０、６１５、７０４：出口
１１、１２、１３、７０２、９１０、９１８、９２８：導管
１５、１２６、２０６、８０４：入口
１００：スクラップ溶融装置
１０２：耐熱材料のブロック
１１６：チャンバ
１１８、４１２、６０１、７１４、７１６、７１８：側壁
１２０、７１２：底壁
１２１、３０４、４０８、９０６：ランプ
１２２、１３４、３１４、４１０、９０８：内壁
１２３：中央キャビティ
１２５：出口ダクト
２０４：スクラップ沈降チャンバ
３０２：渦流チャンバ
３０８：入口通路
３１０、４０３、９０７：外壁
３１６：棚部
３２０、４１８、６１３、８０６、９０９：キャビティ
３２２：出口通路
３２４：連通ポート
３２６：オーバーフロー開口部
３２８、９３０：洗浄ポート
４０２：充填ウェル挿入体
４０４：絶縁層
４０６：金属覆い
４１４、６０３：上面
４１６、７１７：通路（入口）
４２２：鍵穴
６００、８００：挿入体
６０５、８０８：通路
６０９：ダム要素（閉鎖要素）
６１１：ポート
６１７、６１９、７２８：孔
６２１、８１６：鍵要素
６２３、８１８：鍵穴要素
７０６、９１６：炉
７０８、９２４：アダプタ
７１０：上壁
７１８、７２０：端壁
７２２：入口端部
７２４：出口端部
８０２：ダム要素
９０４：混合チャンバ
９１２：電磁ポンプ
９１４：溶融金属槽
９２０：肘部材
９２２、９２６：分割フランジ
９３２、９４８：テーピング・コーン
９３４：シール
９４０、９４２、９４４：レール
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１５Ｃ】
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【図１５Ｄ】
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【図１５Ｅ】
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【図１５Ｆ】
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【国際調査報告】
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