(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高温材料（ＭＣ）を移動させるための電磁リフタであって、該電磁リフタは、
少なくとも１つの水平方向の磁心（１）および少なくとも２つの鉛直方向の磁極部（２、２’）から形成された強磁性ヨークと、
前記磁心（１）の周りに巻かれ、容器（５）内に収容された持ち上げコイル（４）と、
移動させるべき高温材料（ＭＣ）の放射熱から前記容器（５）を保護するために、前記鉛直方向の磁極部（２、２’）どうしの間であって前記容器（５）の下方に配置された非磁性のバッフル（６）と
を備える前記電磁リフタにおいて、
前記磁極部（２、２’）および前記磁心（１）から前記容器（５）をそれぞれ離間させる側部スペーサ（７）および上部スペーサ（８）をさらに備えることを特徴とする電磁リフタ。
【請求項２】
前記スペーサ（７、８）が、前記容器（５）と前記強磁性ヨーク（１、２、２’）との間の間隔が１０〜２５ｍｍ、好ましくは１４〜２０ｍｍになるように寸法付けられていることを特徴とする、請求項１に記載された電磁リフタ。
【請求項３】
前記スペーサ（７、８）が、断熱材、好ましくはガラスセラミックファイバからなることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載された電磁リフタ。
【請求項４】
前記側部スペーサ（７）が、前記容器（５）の側壁に形成された対応する座部に取り付けられる厚さの小さなリング形状を有することを特徴とする、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載された電磁リフタ。
【請求項５】
前記上部スペーサ（８）が、前記磁極部（２、２’）どうしの間に延在し、前記磁極部（２、２’）に固定されるロッド形状を有することを特徴とする、請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載された電磁リフタ。
【請求項６】
空気が通過するためのトンネルを形成するために、前記非磁性のバッフル（６）が、好ましくは少なくとも３０ｍｍ、前記容器（５）から離間されることを特徴とする、請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載された電磁リフタ。
【請求項７】
前記強磁性ヨーク内を通り持ち上げるべき前記高温材料（ＭＣ）と閉じたループを形成する連結した磁束を検出するように配置された一対の制御コイル（１１、１１’）をさらに備え、
前記制御コイル（１１、１１’）の各々が、前記検出された磁束のデータを、前記高温材料（ＭＣ）の搬送を許可または拒否するのに適した制御部に送信するＡ／Ｄ変換器に接続されることを特徴とする、請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載された電磁リフタ。
【請求項８】
前記制御コイル（１１、１１’）が、前記磁心（１）に隣接して、前記容器（５）の側部に配置されることを特徴とする、請求項７に記載された電磁リフタ。
【請求項９】
前記磁極部（２、２’）の少なくとも１つに配置され、前記磁極部（２、２’）の底面に接触する要素（Ｂ）の数および位置を検出するのに適した複数の側方センサ（１２、１２’、・・・）をさらに備え、前記側方センサ（１２、１２’、・・・）が前記制御部に作動可能に接続されることを特徴とする、請求項７または請求項８に記載された電磁リフタ。
【請求項１０】
前記磁極部（２、２’）の少なくとも１つが、好ましくはねじ（１０）により、前記磁心（１）に取り外し可能に固定されることを特徴とする、請求項１から請求項９までのいずれか１項に記載された電磁リフタ。
【請求項１１】
前記磁極部（２、２’）どうしの間に位置する前記容器（５）の部分のみは、前記持ち上げコイル（４）と前記容器（５）の間の空間が、好ましくはガラスセラミックファイバなどの高い絶縁耐力を有する断熱材によって満たされ、前記ヨーク（１、２、２’）よりも上方の前記容器（５）の部分では、前記空間は、好ましくは石英の粉末を含むシリコーンまたはエポキシ樹脂などの良好な熱伝導性を有する電気絶縁性樹脂によって満たされることを特徴とする、請求項１から請求項１０までのいずれか１項に記載された電磁リフタ。
【請求項１２】
前記容器（５）の上部壁に形成された穴（１３）を通して前記容器（５）が環境と連通し、前記持ち上げコイル（４）と前記容器（５）との間の空間は空になっていることを特徴とする、請求項１から請求項１０までのいずれか１項に記載された電磁リフタ。
【請求項１３】
前記穴（１３）と環境の間に、前記容器（５）内に水または異物が侵入することを防ぐのに適した迷路状のシステムが設けられていることを特徴とする、請求項１２に記載された電磁リフタ。
【請求項１４】
前記迷路状のシステムが、前記穴（１３）に配置され、側方開口（１５）と、該側方開口（１５）を離間して覆うキャップ（１６）とを備える煙突（１４）によって実現されることを特徴とする、請求項１３に記載された電磁リフタ。
【請求項１５】
前記持ち上げコイル（４）が、良好な化学薬剤耐性および耐食性を有する、好ましくはポリウレアなどの防水製品によるスプレー塗装によって外側および内側から絶縁されることを特徴とする、請求項１２から請求項１４までのいずれか１項に記載された電磁リフタ。
【請求項１６】
ヘッドを持たない、または格子状ヘッド（１７）を備えることを特徴とする、請求項１から請求項１５までのいずれか１項に記載された電磁リフタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は磁気リフタに関するものであり、とりわけ、ビレット、ブルーム、スラブなどの鋼材製品などの強磁性材料に対して６００〜７００℃までの高温でも安全に操作することが可能な電磁リフタに係るものである。
【背景技術】
【０００２】
強磁性材料の自発磁化は、その温度がキューリー温度（ＣＴ）として知られる材料の特徴的な値に達した場合は生じないことが知られている。強磁性鋼材のキューリー温度は、概ね７２０℃〜７７０℃である。そのために、強磁性鋼の有効な磁化に関して、その使用条件について温度が鋼の問題となる特徴的なＣＴを下回ることが必要である。実際、強磁性回路の温度上昇により、比透磁率が低下し、ＣＴに達するとゼロまで低下し、これにより回路の磁気抵抗が無限大になり、その結果、磁気誘導および持ち上げ力がゼロになる傾向がある。
【０００３】
高温の強磁性材料を移動させる必要がある電磁石の透磁率すなわち持ち上げ力の変動は、とりわけ６００℃〜７００℃の温度範囲において顕著であり、透磁率は（室温での値に比べて）概ね７５％〜４０％に低下し、力は概ね５５％〜１８％に降下する。
【０００４】
鋼産業において利用される公知のタイプの電磁石は、水平方向の磁心ａおよび２つの鉛直方向の磁極部ｂから形成された高透磁率を有する軟鋼製のヨークを備える、図１に示された全体の構造を有する。コイルｄの容器ｃが磁心ａの周りを包囲し、コイルｄにより電磁石に起磁力を生じさせ、同時にジュール効果によって熱を発生させる。非磁性材料、通常はステンレス鋼のバッフルｅが、通常７〜１０ｍｍ厚さの絶縁樹脂層ｇとともに、移動させるべき高温材料ｆの放射熱から容器ｃの底部を保護する。
【０００５】
このようなジュール効果による熱、および移動させるべき高温材料ｆからの放射熱および伝導による熱の一部は、コイルの容器ｃの上部の壁を通って放散されるが、このような構造を利用して電磁石を制限された時間のみ作動させることもできる。実際、この熱により数時間の活動でコイルｄが２００℃を超える温度になる。そのため、コイルおよび／または容器ｃ内にコイルを封入する絶縁樹脂を有意な損傷から避けるためにリフトを停止させて冷却させる必要がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明の目的は、上記の欠点を克服する電磁リフタを提供することである。この目的は、コイル容器とヨークとの間のスペーサとともに、容器から離間された非磁性のバッフルを備えることで、容器の外壁の全てを囲む対流空気流を形成し、これによりリフタが６００〜７００℃までの高温を有する材料に作用する際のコイルの加熱を抑える電磁リフタにより達成される。他の有利な構成は従属請求項に記載されている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本リフタの基本的な利点は、持ち上げるべき高温材料の熱が伝導作用により電磁ヨークに伝導されるが、実質的に対流のみを介してコイル容器へ伝わるとすると、コイルの温度が常に１８０℃未満のままであるため安全かつ無期限に作動できる能力である。改善された容器の冷却処理と熱の伝わりの制限との組合せによって、コイルを損傷するリスクがない温度範囲内に維持することが可能になり、そのため冷却のためにリフタを静止させる必要がない。
【０００８】
本発明によるリフタの他の重要な利点は、好適な具体例において、連結された磁束を検出する、すなわち持ち上げ力の大きさを検出する制御コイルを備えることによって、最大限の作動の安全性が保証されて確実に安全基準が満たされることによって提供される。
【０００９】
本発明によるリフタの別の利点および特徴は、添付の図面を参照して３つの具体例の以下の詳細な記載から当業者に明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】従来技術のリフタの断面図。
【図２】本発明によるリフタの第１の具体例の頂部斜視図。
【図３】図２のリフタの断面図。
【図４】さらに中央平面に沿って長手方向に切り取った、図３の断面の部分斜視図。
【図５】リフタの第２の具体例の概略側面図。
【図６】図５のリフタの概略前面図。
【図７】リフタの第３の具体例のコイル容器の拡大した詳細を含む概略側面図。
【図８】図７の容器の概略断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図２〜図４を参照すると、本発明による電磁リフタが、図１に示されたものと同様の構造体を公知の手法で備えることがわかる。すなわち水平方向の磁心１と、２つの鉛直方向の磁極部２、２’によって形成されたＵ字を逆さまにした形状を有し、持ち上げ手段（例えばクレーン）に取り付けるための接続部３、及び磁心１の周りに巻かれ密閉容器５内に収容された持ち上げコイル４を有する強磁性ヨークを備える。ヨークが、磁気回路の磁気抵抗を最小にするために磁気伝導性の大きい材料、通常は軟鋼により作製されることは明らかである。
【００１２】
このリフタの第１の新規の観点は、好ましくはステンレス鋼ＡＩＳＩ３１６Ｌからなり、移動させるべき高温材料ＭＣの放射熱から容器５を保護することが意図された非磁性のバッフル６が、従来技術のリフタのように容器５に隣接されるのではなく、容器５と離間した位置で磁極部２、２’どうしの間に配置され、容器５とバッフル６との間には絶縁樹脂がなく、好ましくは少なくとも３０ｍｍの距離であるという事実にある。このようにすると、容器５の底壁とバッフル６との間に空気が通過するトンネルが形成され、これが高温の磁極部２、２’どうしの間に対流の発生を誘発させるため、周囲空気は容器５の冷却作用に好都合でありコイル４の加熱を制限する。
【００１３】
このリフタの第２の新規の観点は、容器５を磁極部２、２’および磁心１からそれぞれ離れた状態に維持する側部スペーサ７および上部スペーサ８の存在である。これらのスペーサ７、８は、容器５と強磁性ヨークとの間が、好ましくは１０〜２５ｍｍ、より好ましくは１４〜２０ｍｍ離間されるように寸法が決められる。
【００１４】
こうすることで、強磁性ヨークとコイル容器との間の熱の伝わりは、従来技術のリフタのように伝導によってではなく、実質的に対流のみによって生じる。空気は、容器５の全ての壁の周り流れることができ、これによりその冷却作用が向上する。
【００１５】
スペーサ７、８による「熱ブリッジ」作用を最小にするために、スペーサ７、８は断熱材、例えばガラスセラミックファイバなどで作製され、可能な限り小さな断面を有することが好ましい。とりわけ、例示の具体例では、側部スペーサ７は、適切な高さおよび縮小された厚さを有し容器５の側壁に形成された対応する座部に挿入されるリングの形態を有し、上部スペーサ８は、磁極部２、２’どうしの間に延在する薄い矩形ロッドの形状であり、ねじ９を利用して固定される。
【００１６】
上部スペーサ８と同様の他のスペーサが磁心１の下にあってもよいが、他のスペーサはほとんど役にたたないことに留意されたい。なぜなら、スペーサ８への当接および側部スペーサ７からの圧力により容器５の位置決めが既に保証しているとすると、容器５の内側リングが磁心１よりも適切に高くなるだけで十分であるからである。そのため、スペーサ７によって形成される空間のおかげで容器５の側部に沿って上昇する冷却空気の循環に対してさらに熱ブリッジおよび障害物を構成することになる底部スペーサは、温度がその上方よりも高い磁心１の下にはないことがより有利である。
【００１７】
図２〜図４は、強磁性ヨークに含まれる要素４〜７の起こり得るメンテナンスまたは交換を容易にするために、例えばねじ１０を利用して好ましくは取り外し可能なやり方で磁極部２、２’を磁心１に固定する方法をも示している。この解決策は、２つの同一形状の磁極部２、２’を備えた電磁石の製造および組立を促進するためにも有利である。しかし、要素４〜７を容易に扱うには、磁極部２、２’の少なくとも一方が取り外し可能であり、他方は磁心１と一体式である場合でも十分であることは明確である。
【００１８】
本発明によるリフタの第３の新規の観点は、図面に例示される好ましい具体例において、移動させるべき材料の安全な搬送を保証する制御システムである。好ましくは、その内容が参照により本明細書に援用される欧州特許出願第２１７６８７１号に記載されるタイプのシステムにある。このシステムは、持ち上げコイル４によって生成された強磁性ヨーク内を通り持ち上げるべき材料を通って閉じたループを形成する連結された磁束を検出するように配置された一対の制御コイル１１、１１’を備える。各々のコイル１１、１１’は、デジタルデータを制御部に送信するそれぞれのＡ／Ｄ変換器に接続される。この制御部の目的は搬送の許可を与えるまたは拒否することである。これらの要素は図面では省略されている。
【００１９】
制御コイル１１、１１’は、容器５の側部に磁心１に隣接する位置で配置されることが好ましい。これは、この領域が制御コイルを機械的および熱ストレスから保護しやすいためであるが、制御コイルは、磁極部２、２’のそれぞれに沿った対称的な位置に収容することもできることに留意されたい。例示される位置において、制御コイル１１、１１’は、側部からのいかなる磁束の一部の漏出も読み取ることもあろうが、上記の特許出願に引用されるアルゴリズムを介して有効な値がモニターされるため、その値は重要なものではない。
【００２０】
このシステムによって、１つまたは複数のアルゴリズムを処理して、検出された連結磁束の値に基づいて高精度で電磁石の持ち上げ力を示すことが可能になる。これにより、リフタの強磁性回路の透磁率、およびとりわけ持ち上げるべき高温材料ＭＣの透磁率の低下が、なおもＥＮ１３１５５基準（また他国で使用する際の他の同様の基準）による持ち上げ安全係数にリフタが適合していることをチェックすることによって、荷重の持ち上げ操作および搬送の各々の操作において絶対的な安全性が保証される。そうでない場合、警報信号が発せられ、地面に材料を降ろすことによって持ち上げ操作は中止される。
【００２１】
制御システムは、電磁石の持ち上げ力に加えて、欧州特許出願第２１７６８７１号に記載される動的態様も検出する。動的態様は、磁極部２、２’間の何らかの不均衡、または持ち上げを始める際シート同士の間の空間が広がるという薄い金属シートの一群を移動させる場合の材料の過度のダイナミズムを含む。
【００２２】
ビレット、ブルームなどの層（ベッド）を移動させる場合、電磁石の持ち上げ面を部分的にのみ使うが、持ち上げられる要素の数および位置を考慮する特有のアルゴリズムを導入することも可能である。これは、図５および図６に示された第２の具体例に示されるような側方センサを利用することによって行われる。この場合、磁極部２、２’の少なくとも一方に、ビレットの数および位置を検出するのに適したセンサ１２、１２’、・・・（例えば光学、レーザ、赤外線センサなど）が配置される。このようなデータはその後制御部に伝達され、制御部は、自動処理の場合、それにより計算に適用すべきアルゴリズムを選択するか、またはオペレータがアルゴリズムを選択する。センサ１２、１２’は選択（持ち上げることができるビレットの数に応じたセンサの数ならびにアルゴリズム、例えば８個のビレットに対して２つ、１２個のビレットに対して３つなどの）の精度を確認する。
【００２３】
このように、有益な連結された磁束の読取値の誤差範囲は縮小される。これは、持ち上げ表面の全体を使うビレットＢのベッドの場合、制御コイル（図示せず）に結合した磁束は、荷重に関連した有益な磁束にほぼ一致するのに対して、図５に示されるような部分的なベッドの場合、制御コイルに連結した磁束は有益な磁束よりも大きくなるが、適切なアルゴリズムによって誤差範囲が縮小されるためである。
【００２４】
したがって、このように構成され作動される電磁リフタは、６００〜７００℃の温度でビレット、ブルーム、スラブなどの材料を安全に移動させることが可能であり、製鋼工場での製品の熱間圧延の出口に置かれた冷却プレートの排出のための運転サイクルに適している。
【００２５】
本発明によるリフタに適用されることが好ましい他の構成は、密閉容器５の内部に配置されたコイル４の絶縁に使用する材料を差別化することである。従来のリフタでは、コイルと容器との間の空間は、熱および電気の両方を絶縁する材料、すなわちガラスセラミックファイバなどの高い絶縁耐力を有する断熱材によって満たされる。本リフタでは、このような材料は、磁極部２、２’に囲まれた容器５の部分にのみ使用される。この部分では、コイル４が、強磁性ヨークからの熱および高温材料ＭＣからの荷重を受け得るが、他方、ヨークよりも上方の容器５の部分では、ジュール効果によって生成された熱の外方への伝熱を高めるために、電気的に絶縁性であるが良好な熱伝導性を有する樹脂、例えば石英の粉末を有するシリコーンまたはエポキシ樹脂などを使用することがより適切である。
【００２６】
図７および図８に示される本リフタの第３の具体例は、密閉されずに、容器５の上部壁に形成された格子（グリッド）状の穴１３（示された例ではグリッドは４つ）を介して環境に接続する容器５を備えている。容器５内のコイル４と、穴１３を通って侵入する可能性のある水または異物との接触を避けるために迷路状のシステムも使用することが好ましい。このシステムは、側方開口１５と、そこから離間されている開口１５を覆うキャップ１６とを備えた穴１３のところに配置された煙突１４を利用して実現される。
【００２７】
このような構造により、結露の形成を回避するために作動中の容器５内の空気を入れ替えることが可能になり、コイル４と容器５の壁との間に絶縁材を設ける必要がなくなる。なぜなら、湿度の高くない空気は、それ自体が良好な熱および電気の絶縁体であるからである。この場合、コイルは、良好な化学薬剤耐性および耐食性を有する、例えばポリウレアまたは他の同等の樹脂などの防水製品によるスプレー塗装によって外側および内側から絶縁されるだけである。
【００２８】
最後に、電磁石への空気の通りを促進するために、ヘッドが無いことが好ましく、あるいは機械的な保護機能のみを果たす格子状（グリッド）ヘッド１７（図２〜図４）を備えることが好ましいことに留意されたい。
【００２９】
上記に記載した画期的な特徴により、６００℃〜７００℃の温度で材料を移動させる際、磁極部２、２’はグリップ領域では６５０℃、磁心１の近傍では３５０℃の温度に達し、磁心は３００〜３５０℃の温度に達する本リフタは、コイル４のシステム内の連続運転温度を、電気的な観点から安全に作業するのに適した１８０℃以下の値に維持する。
【００３０】
上記に記載し例示された発明によるリフタの具体例は、種々の変形形態の余地がある単なる例である。詳細には、磁極部の正確な数、形状および配置は、例えば本具体例に例示されるような単一の磁気双極子のみの代わりに２つ以上の磁気双極子を備えた双極、三極、四極リフタなどを設けることによって特有の用途に従って変化できる可能性がある。
【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５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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