(57)【要約】液体溶液から鉄ミルスケールを連続磁気濾過するための方法および装置は、ミルスケールで満載の流体を受け入れるためのタンクを使用する。タンク内の湾曲したトラフは、回転可能な磁気ドラムを受け入れ、その間にチャネルを確立する。エアコンプレッサーおよび関連するマニホールドは、タンク内および回転可能な磁気ドラムに隣接して気泡を生成する。ミルスケールは気泡に付着し、気泡はミルスケールが蓄積するドラムの表面に引き付けられる。ミルスケール粒子の蓄積は、回転ドラムの表面に近接するスクレーパーによって回転ドラムの表面の周りを移動する。蓄積されたミルスケール粒子を、ドラムの表面にそれらを保持するのに不十分な磁力の回転ドラムの領域に移動することによって、ミルスケール粒子は除去され、コンベヤーシステムに渡される。
2021535831.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
製鋼システムで使用するためのミルスケール連続磁気フィルタであって、
ミルスケールを含む流体を受けるための、前記製鋼システムと連通に適合したタンクと、
前記タンク内の湾曲したトラフと、
回転可能な磁気ドラムであって、前記湾曲したトラフ内に受け入れられ、前記湾曲したトラフと回転可能なドラムとの間にチャネルを確立する、前記回転可能な磁気ドラムと、
前記タンク内および隣接する前記回転可能な磁気ドラム内に気泡を生成するための手段と
を備える、フィルタ。
【請求項２】
前記気泡を生成するための手段は、前記トラフの前縁部に隣接している、請求項１に記載のミルスケール連続磁気フィルタ。
【請求項３】
前記気泡を生成するための手段は、前記ミルスケールを受け取り、前記回転可能な磁気ドラムに運ぶための前記気泡を生成するためのものでもある、請求項２に記載のミルスケール連続磁気フィルタ。
【請求項４】
前記気泡を生成するための手段は、空気圧縮機およびマニホールドを備え、前記マニホールドは、前記回転可能な磁気ドラムおよび前記トラフの前記前縁部に隣接する、請求項３に記載のミルスケール連続磁気フィルタ。
【請求項５】
前記回転可能な磁気ドラムの外面に近接して、前記外面の周りでミルスケールと係合して移動するのに十分な縁部を有するスクレーパーをさらに備える、請求項１に記載のミルスケール連続磁気フィルタ。
【請求項６】
前記スクレーパーの前記縁部は、前記回転可能な磁気ドラムの前記外面に、０．１０〜０．５０ミリメートルのオーダーで近接している、請求項５に記載のミルスケール連続磁気フィルタ。
【請求項７】
前記スクレーパーからミルスケールを受け取るように配置されたコンベヤーをさらに備える、請求項５に記載のミルスケール連続磁気フィルタ。
【請求項８】
前記ミルスケールが抽出された流体を受け入れるための前記湾曲したトラフと連通する回収タンクをさらに備える、請求項７に記載のミルスケール連続磁気フィルタ。
【請求項９】
前記回転可能な磁気ドラムは、外側ドラムシェルに動作可能に取り付けられ、その中に維持される磁気要素の複数のアレイを含む、請求項５に記載のミルスケール連続磁気フィルタ。
【請求項１０】
前記磁気要素は永久磁石である、請求項９に記載のミルスケール連続磁気フィルタ。
【請求項１１】
前記アレイはそれぞれ、強磁性スペーサーによって分離された複数の永久磁石を含む、請求項１０に記載のミルスケール連続磁気フィルタ。
【請求項１２】
前記強磁性スペーサーは、０．２５〜０．５０インチ（６．３５〜１２．７ｍｍ）のオーダーの幅を有する、請求項１１に記載のミルスケール連続磁気フィルタ。
【請求項１３】
前記永久磁石の複数のアレイは、相互に１．５〜２．５インチ（３８．１〜６３．５ｍｍ）離れている、請求項９に記載のミルスケール連続磁気フィルタ。
【請求項１４】
前記回転可能な磁気ドラムは、内側ドラムシェルをさらに備え、前記磁気要素は、前記外側ドラムシェルと前記内側ドラムシェルとの間に維持される、請求項１３に記載のミルスケール連続磁気フィルタ。
【請求項１５】
前記外側ドラムシェルは非磁性であり、前記内側ドラムシェルは磁性を有する、請求項１４に記載のミルスケール連続磁気フィルタ。
【請求項１６】
前記スクレーパーは、硬化マグネシウム鋼でできている、請求項１５に記載のミルスケール連続磁気フィルタ。
【請求項１７】
製鋼システムで使用される流体からミルスケールを除去する方法であって、
ミルスケールを含む流体をタンクに通すステップと、
前記ミルスケールが気泡に付着するように前記流体に気泡を導入するステップと、
ミルスケール粒子が回転磁気ドラムの表面に引き付けられて蓄積するように前記ドラムに近接して、ミルスケールが付着した前記気泡を前記回転磁気ドラムに導入するステップと、
前記蓄積したミルスケール粒子を、前記回転磁気ドラムの前記表面に近接するスクレーパーによって、前記回転ドラムの前記表面の周りで移動させるステップと、
前記ミルスケール粒子を前記表面に保持するには不十分な前記ドラムの前記表面の磁力領域に前記蓄積したミルスケール粒子を移動させることにより、前記蓄積したミルスケール粒子の一部を前記回転ドラムの前記表面から除去するステップとを含む、方法。
【請求項１８】
前記ドラムの前記表面から除去された前記ミルスケール粒子は、コンベヤーによって受け取られ、リサイクルのために輸送される、請求項１７に記載の流体からミルスケールを除去するための方法。
【請求項１９】
前記気泡によりミルスケールを抽出された前記流体は、再利用のためにタンクに集められる、請求項１８に記載の流体からミルスケールを除去するための方法。
【請求項２０】
前記気泡は、前記タンクの底部近くおよび前記回転磁気ドラムに近接する流体に導入される、請求項１９に記載の流体からミルスケールを除去するための方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄鋼処理システムの分野、より具体的には、例えば、圧延、鍛造などの製鋼操作中に工業用流体からミルスケールを抽出する効率を高めるためのシステムおよび方法論に属する。より具体的には、本発明は、ドラム上でスケールを移動させ、最終的にそれをそこから除去するための関連するスクレーパーを有する回転ドラムにミルスケールが磁気的に引き付けられ、それによって作動流体からそのような損傷粒子を取り除くシステムおよび関連する方法に関するものである。具体的には、本発明は、工業用流体への気泡の導入を採用するシステムおよび方法に関するものであり、気泡は、除去プロセスの効率を高めるために、ミルスケール粒子を回転ドラムの表面に固定し導入する。
【背景技術】
【０００２】
鋼が空気の存在下で５０６℃を超えて加熱されると、ミルスケール（以下、スケールと呼ぶ）の不均一な表面層が発達する。このスケールの厚さは通常１ｍｍ未満である。スケールは、ヘマタイト（Ｆｅ２Ｏ３）の薄い外層と、それに続くマグネタイト（Ｆｅ３Ｏ４）の層で構成される。コアから外側に向かって、スケールは主にウスタイト（ＦｅＯ）である。
【０００３】
鋼の熱間加工中に、工具を冷却および潤滑するために使用される流体がスケールと接触する。その後の急激な温度低下により、スケールが変化する。物理的には、約５０ＨＲＣ（ロックウェル硬度）まで硬化する。化学的には、ＦｅＯはＦｅとＦｅ３Ｏ４になる。問題なのは、ＦｅとＦｅ３Ｏ４が鋼にしっかりと付着しないことである。もろく硬化したスケールが欠ける。時間の経過とともに、スケールは機械のポンプに蓄積する。
【０００４】
スケールは、鉄鋼業界に多くの問題を提示する。スケールが満載の機械のクーラントが再循環すると、硬化した粒子が機器とポンプシールに損傷を与える。スケールはまた、過度の工具摩耗を引き起こす。これらの問題を軽減するには、製造作業を定期的に停止して、機械のポンプからスケールを浚渫する必要があり、生産に悪影響を及ぼす。損傷した機器とポンプシールの交換と修理は、生産に同様の悪影響を及ぼす。
【０００５】
ツーリングおよびメンテナンスのコストを削減しながら、高温の製鋼設備の稼働時間を増加させるための鍵は、スケールが生成されている最中に除去することであることが見出された。残念ながら、スケールが急速に形成されるため、インラインサイクロン濾過による除去は不可能である。さらに、濾材を通過させることはまったく経済的ではない。
【０００６】
業界は、（１）鉄およびマグネタイト粒子の両方が強磁性であり、（２）使い捨て媒体を必要とせず、（３）連続ドラム回転速度がスケール生成速度に追いつくことができるので、湿式磁気ドラム濾過が理想的であることを見出した。これらの理由から、鉄鉱石は通常、磁気ドラムを使用して濾過される。しかしながら、鉄鉱石とは異なり、スケールは工作機械でインラインに磁気的に濾過されない。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
スケールの濾過に関する問題は多い。まず、鉄鉱石とは異なり、スケールは磁化率が低い。これは、（１）スケールをコーティングするクーラント内の乳化油、（２）クーラントの高流量、および（３）スケールをコーティングする傾向がある、クーラント内の自由な機械加工オイルとグリースの存在によって引き起こされるスケール粒子への高い抗力によるものである。これらの抗力を克服するために、スケールを収集するための磁力は、鉄鉱石の場合よりも桁違いに大きい必要がある。
【０００８】
磁場勾配は距離の３乗に応じて低下するため、必要な揚力を生成するには、スケールが満載の冷却剤と磁気ドラムとの間の距離を非常に短くする必要がある。しかしながら、この短い距離により、クーラントの流量が増加し、その結果、抗力が増加する。これを補うために、磁気フィルタは必然的に非常に大きくなる必要がある。確かに、それらのサイズは、金属加工設備の下に配置したいという欲求を挫折させる。現在、時間の経過とともに、ポンプ、シールなどを損なう傾向がある、スケールが満載の冷却流体を移動させるためのポンプまたは液体サイクロンの必要性を排除するために、フィルタを工作機械の下に配置することが望まれる。
【０００９】
スケールを引き付けるのに十分な磁気持ち上げ強度または揚力を達成できたとしても、除去の追加の問題がある。ドラム内の磁気回路はまた、スクレーパーがドラムからスケールを除去して廃棄するのに十分に弱く設計する必要がある。
【００１０】
スケールの除去および廃棄に対する追加の課題は、その高度な硬度および小さいサイズに固有のものである。スケールは鉄鉱石よりも桁違いに硬い。鉄鉱石を濾過および運搬するために使用される従来のドラム、スクレーパー、およびコンベヤーの材料は、スケールサイズを急速に超える速度で摩耗する。これが発生すると、スケールはもはや除去または廃棄されない。
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上記に照らして、増強された磁場を有するドラムを使用する、液体溶液からの鉄ミルスケールの連続磁気濾過のための方法および装置を提供することが、本発明の第１の態様である。
【００１２】
本発明の別の一態様は、ドラムの磁場がスクレーパーによるスケール除去に対応するために減少した磁力の領域によって特徴付けられる、液体溶液からの鉄ミルスケールの連続磁気濾過のための方法および装置の提供である。
【００１３】
本発明のさらなる態様は、磁場を伝えるドラムに隣接する気泡発生器を組み込んだ液体溶液からの鉄ミルスケールの連続磁気濾過のための方法および装置によって達成され、それによって生成された気泡は、液体からのミルスケールを取り込み、スケールをドラムに導入するのに役立ち、ミルスケールを液体溶液から取り出してドラムと接触させることによって、ミルスケールをドラムに引き付ける磁場の有効性を高める。
【００１４】
本発明のさらに別の一態様は、装置が、それが使用される製鋼設備の下に受け入れられるのに十分小さい、液体溶液から鉄ミルスケールを連続的に磁気濾過するための方法および装置を提供することである。
【００１５】
本発明のさらに別の一態様は、最先端の材料、装置、および方法論で容易に実施される、液体溶液からの鉄ミルスケールの連続磁気濾過のための方法および装置の提供である。
【００１６】
詳細な説明が進むにつれて明らかになる本発明の前述および他の態様は、製鋼システムで使用するためのミルスケール連続磁気フィルタであって、ミルスケールで満載の流体を受け取るための製鋼システムとの連通に適合したタンクと、タンク内の湾曲したトラフと、湾曲したトラフ内に受け入れられ、湾曲したトラフと回転可能なドラムとの間にチャネルを確立する回転可能な磁気ドラムと、タンク内および隣接する回転可能な磁気ドラム内に気泡を生成するための手段とを含む、フィルタによって達成される。
【００１７】
本発明のさらに別の態様は、製鋼システムで使用される流体からミルスケールを除去するための方法であって、ミルスケールで満載の流体をタンクに通すステップと、ミルスケールが気泡に付着するように流体に気泡を導入するステップと、ミルスケール粒子が回転磁気ドラムの表面に引き付けられて蓄積するようにドラムに近接して、ミルスケールが付着した気泡を回転磁気ドラムに導入するステップと、ミルスケール粒子の蓄積を、回転磁気ドラムの表面に近接するスクレーパーによって、回転ドラムの表面の周りに移動させるステップと、ミルスケール粒子を表面に保持するには不十分なドラムの表面の磁力領域に蓄積を移動させることにより、ミルスケール粒子の蓄積の一部を回転ドラムの表面から除去させるステップとを含む、方法によって達成される。
【００１８】
本発明の装置および技術を完全に理解するために、以下の詳細な説明および添付の図面を参照する必要がある。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係る液体溶液からの鉄ミルスケールの連続磁気濾過のための方法および装置を使用する製鋼システムの概略ブロック図である。
【図２】本発明のシステムの図である。
【図３】本発明で使用したドラムの斜視図である。
【図４】線４−４に沿って取られた図３のドラムの断面図であり、内部の永久磁石の配置を示している。
【図５】間にスペーサーを備えた、図４に示されるようなドラム内の永久磁石の配置の部分的な図である。
【図６】本発明によって実施される方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明は、いくつかの方法で従来技術の制限および欠陥を克服する。ドラムと入口側の流体との間のダムに依存する従来の湿式ドラム磁気フィルタとは異なり、本発明のタンクの排出側は、ダムなしでドラムの前に流体を保持する。ドラムの前の冷却剤の量は、気泡のシステムを介してそのスケール粒子を磁気ドラムに一意的に渡す。冷却剤の流量（ｍ／ｓ）に関連する空気の流量（ｍ／ｓ）を調整することにより、理想的なサイズと分散の気泡を作成できる。バブラーは、空気流量調整器を使用して供給される。バブラーを通る空気の体積と流量は、冷却流体の流量と密度に基づいて調整可能に選択され、所望のサイズと分散の気泡を作成する。気泡の円周は、互いに干渉しないように十分に分散されていながら、気泡の外面にスケール粒子を運ぶのに十分な大きさである。このようにして、各々の気泡はスケール粒子をドラムに運ぶ。その結果、スケール粒子が泡立ち、気泡に取り込まれるか、または運ばれるときに、磁気ドラムに浮力が現れる。
【００２１】
スケール粒子は、気泡によって運ばれるように磁気ドラムに導入されるので、本発明は、従来技術で必要とされるように、ドラムの下のチャネルクリアランスのみに依存してスケール粒子をドラムに渡すことはない。本発明では、このチャネル高さは、従来技術よりも桁違いに大きくすることができる。次に、これにより、より多くの冷却剤がドラムの下を通過できるようになり、フィルタがほとんどの工作機械の下に収まるほど小さくなる。
【００２２】
ドラムがスケールを収集するのに十分な磁気強度を有し、スクレーパーがスケールを除去するのに十分な能力を有することを保証するために、希土類磁石および強磁性スペーサーが、最小限の損失で最大電磁場および勾配がほとんどの領域で作成され、一方、他の領域では意図的に低く（または事実上存在しなく）なるような独特の構成でドラム内に配置される。
【００２３】
硬化したスケールからの摩耗に耐えるために、ドラムおよびスクレーパーは、従来の湿式ドラムフィルタで使用されるものとは異なり、錆びない硬化した非磁性材料でできている。スクレーパーは、硬化した非磁性マグネシウム鋼でできている。ドラムは、硬化したステンレス鋼の非磁性シートから形成され、それはシリンダーに巻かれ、溶接され、センタレス研削される。
【００２４】
最後に、ドラムから取り除かれたスケールを処分するために、資材運搬コンベヤーにスクレーパーが取り付けられている。スクレーパーが通過するコンベヤーベッドが摩耗しないことを保証するために、このようなスクレーパーは、「Ｔｉｖａｒ」の商標の下で作成されたものなど、硬化した超高分子量ポリマーで作製されている。ポリマーは十分に硬く、自己潤滑性があり、連続使用で最低１年間持続する。その後、新しいポリマースクレーパーが簡単に取り付けられる。
【００２５】
ここで図面、より具体的には図１を参照すると、本発明の実施に適合した製鋼システムは、概して符号１０で示されていることが分かる。システム１０は、製鋼システム１２を含み、これは、鋼を圧延、鍛造、またはその他の方法で処理するためのシステムを含む、様々なタイプのいずれかとすることができる。当業者によって容易に理解されるように、システム１２は、上記のように、冷却剤および作動油を使用する。製鋼システム１２に関連するのは、本発明に従って製造され、概して符号１４で示される１つまたは複数のミルスケール磁気濾過システムである。システム１４については、以下で詳細に説明する。あえて言うなら、導管１６は、ミルスケールの微粒子で満載の作動油／冷却剤を作動システム１２から磁気濾過システム１４に通過させる目的で、作動油／冷却液からミルスケール粒子を抽出し、導管１８を介して濾過された流体を、関連するサンプポンプ２０を備えた回収タンクに送る濾過システム１４と製鋼システム１２を相互接続する。サンプポンプは、導管２２を通して濾過された流体を製鉄システム１２に戻す働きをする。抽出されたミルスケール粒子は、適切なコンベヤー２４上に落下され、コンベヤー２４は、抽出されたミルスケールを関連する廃棄ビン２６に輸送する。
【００２６】
本明細書で明らかになるように、任意の数のミルスケール磁気濾過システム１４を特定の製鋼システム１２に連結して使用して、システム１２によって必要とされる濾過の必要な体積および速度の要件を満たすことができる。本発明の概念は、回収タンクおよびサンプ２０、導管２２、コンベヤー２４、および廃棄ビン２６に関連する少なくとも１つのそのような濾過システム１４が考えられる。
【００２７】
また、図１から、本発明の構造は、磁気濾過システム１４が、資材運搬の効率を改善するために製鉄システム１２の下に配置され得るようなものであることに留意されたい。このようにして、スケールで満載の冷却剤はポンプ輸送を必要とせず、したがって、従来技術で経験されたポンプシステムへの損傷を回避する。
【００２８】
ここで図２を参照すると、本発明のミルスケール磁気濾過システム１４は、スケールで満載の冷却剤／機械油のスラリーを受け入れるタンク３０からなることが分かる。スラリーは、図１に示すように、導管１６によって製鋼システム１２からタンク３０に送られる。回転ドラム３２は、タンク３０の床のほんのわずかに上方に延在する湾曲した壁３６によって画定される湾曲したトラフまたはチャネル３４内に入れ子になっている。タンク３０とドラム３２との間にダムを確立した従来の技術とは異なり、壁３６の上縁部３８は、もはやダムを確立せず、単に回転ドラム３２と壁３６との間に湾曲したトラフ３４への入口を提供する。
【００２９】
従来技術は、回転ドラム３２を通過するスラリーの非乱流層流を望んでいるが、本発明は、壁３６の上縁部３８に並置され、そのわずか下に配置された空気マニホールド４４に圧縮空気を送るために、関連する流量調整器および弁システム４２と連通する空気圧縮機４０を提供する。空気マニホールド４４は、回転ドラム３２の軸方向長さと実質的に同じ長さを有するパイプからなり、そのパイプは、中に空気逃げのための複数の半径方向の穴または開口部を有し、ドラム３２に隣接するスラリー内に気泡を形成する。スラリー内に適切な気泡を生成するために必要な空気流の量は、流量調整器４２を介して空気圧縮機４０からマニホールド４４へ送られる空気の量を調整することによって達成される。
【００３０】
空気マニホールド４４によって生成された気泡は、それ自体、表面がミルスケール粒子で満載となり、気泡がドラム３２に到達すると、気泡はドラムに衝突し、接触しない場合でも、スケール粒子を回転ドラム３２の外面と非常に密接に係合させることが見出された。
【００３１】
以下で明らかになるように、ドラム３２は、スケール粒子を引き付けて保持する関連する磁場を有する。気泡の生成は、関連する磁場がミルスケールをドラム３２の表面に対して引き付けて維持する可能性が最も高くなるように、ミルスケールが回転ドラム３２の表面に接触するか、または非常に近接することを保証する。気泡３８の表面にミルスケールを取り込むことにより、ドラム３２の表面にスケールが十分に近接していることが保証される。
【００３２】
気泡は、ミルスケール粒子に浮力を提供し、常磁性粒子をドラム３２の磁場に十分に近づけて、磁場が必要な引力および保持を生じさせるように促す。気泡がドラム３２にぶつかって破裂すると、気泡が運んだスケールがドラム３２によって受け取られ、気泡の液体がトラフまたはチャネル３４に送られる。したがって、回転ドラム３２は、強い磁場によって所定の位置に保持されたミルスケールの層を運ぶ。スクレーパー４６は、ドラム３２の表面に直接隣接して配置され、その全長に沿って延在し、スクレーパー４６は、ドラム３２のミルスケールコーティングと係合し、スケールが実際にドラム表面から取り除かれる、磁場が存在しないかまたは十分に弱い位置にそれを操作する。そのように除去されたスケールは、スクレーパー４６の本体を下行し、重力によって廃棄ビン２６へ搬送するためのコンベヤー２４上に堆積される。同様に、固定速度で回転するドラムを使用していた従来の技術とは異なり、回転ドラム３２は、電気駆動によって駆動されるので、回転速度を調整して抗力に打ち克ち、十分な強度の磁場を依然として有しながら、ドラムへの再付着を回避するのに十分な距離でミルスケールをスクレーパー４６に確実に移動させることができる。
【００３３】
破裂気泡３８の流体は、トラフまたはチャネル３４を通過して後壁３６の後縁部５２に到達し、その上を通過して、濾過された油／冷却剤５０が回収タンク４８に入り、回収タンク４８によって受け取られる。図１および２から明らかなように、濾過された油／冷却剤５０は、導管１８によって回収およびサンプタンク２０へと通過する。単一のミルスケール磁気濾過システム１４のみが使用される場合、回収タンク４８は、濾過された油／冷却剤５０が、導管１８を直接通過して回収タンクおよびサンプ２０に到達するように排除することができる。
【００３４】
回転ドラム３２は、図３に単独で示されている。それは、好ましくは、ステンレス鋼構造を含む。ドラム３２は、トラフ／チャネル３４の深さの均一性およびドラム３２の表面へのスクレーパー４６の間隔／クリアランスの均一性を可能な限り保証するために、タンク３０の後壁３６と同様に、一貫した半径方向寸法に対して精密に形成されることが好ましい。
【００３５】
図４に示されるように、ドラム３２は、外側ドラムシェル５６および内側ドラムシェル５８、または回転をもたらすための適切な手段に外側ドラムシェル５６を接続するための他の内側支持部材からなる。上に示したように、外側ドラムシェル５６は、好ましくは非磁性ステンレス鋼構造のものである。内側ドラムシェル５８は、好ましくは磁性鋼構造のものである。外側シェル５６の内面と内側シェル５８の外面との間に挟まれているのは、磁性元素のアレイ６０であり、これは同じ希土類永久磁石であることが好ましい。３つのそのような均一なアレイ６０は、様々なアレイの間に間隔６２が挿入されて示されている。
【００３６】
図５に示されるように、希土類永久磁石６４は、図示のようにそれらのＮ極およびＳ極に関して配向され得るが、所望の電界強度および容易な組み立てを達成する目的で様々な他の配置が採用され得ることが理解される。希土類磁石６４の間に介在するのは、アレイまたはマトリックス６０の磁石６４間のフィラーとして機能する強磁性スペーサー６６である。スペーサー６６は、０．２５〜０．５０インチ（６．３５〜１２．７ｍｍ）のオーダーで、最も好ましくは、０．３３インチ（８．３８２ｍｍ）のオーダーで磁石６４間の分離を提供し、これにより、同じ極性の磁石６４を隣接して配置できると同時に、反対の極性の磁石は最小限の磁場損失を示すことが分かっている。
【００３７】
当業者は、ステンレス鋼の外側ドラムシェル５６が非磁性であることを理解するであろう。磁気要素６４の３つのアレイ６０は、ドラム内に磁場を生成し、磁場はドラムを通過してスケールを引き付ける。一実施形態では、外側ドラムシェル５６は、硬化した非磁性グレードのステンレス鋼のものであり、希土類磁石は、非常に強い磁気引力を示すＮ５２タイプのものである。間隔６２が間に維持された状態で確立された３つのアレイ６０により、回転ドラム３２によって示される磁場は、ドラムの周りで均一であり、３つの間隔６２は、非常に低い磁場引力の領域を画定する。言い換えれば、図示の実施形態では、著しく低いまたはヌルの磁場の３つの領域が存在する。
【００３８】
スケールが回転ドラム３２の外面に蓄積するとき、スケールは、希土類永久磁石６４によって生成される非常に強い磁場によってドラムの表面に対して保持される。スクレーパー４６は、ドラム３２の外面に対して、０．１０〜０．５０ｍｍ、最も好ましくは０．２０ｍｍのオーダーで極端に近接して維持される。これは、ドラム３２の真円度のずれに対応するのに十分であり、同時にスケールを除去するのに十分小さい。スクレーパー４６は、ドラム３２が回転するときにスケールを効果的に動かし、その結果、スケールが実質的にヌルの磁場の領域６２の１つに到達するたびに、スケールはドラム表面からコンベヤー２４に分離される。磁場はドラム３２に関して実質的に均一であるが、ヌル領域６２については、スケールはドラム３２の外面の周りで円周方向に容易に移動し、ヌル領域６２に到達すると、スケールの蓄積はスクレーパー４６によって容易に分離または除去される。事実上、スクレーパー４６は、ドラム３２の外面からスケールを剥離する。
【００３９】
本発明の１つの概念によれば、永久磁石６４は、好ましくは、形状が弧状であり、磁石がシェルに一致するように、外側ドラムシェル５６の内側半径に対応する外側半径を有し、その結果、最適な磁場強度の生成だけでなく均一性もまた保証する。同様に、永久磁石６４は、好ましくは、所望の適合性のために、内側シェル５８の外側半径に対応する内側半径を有する。さらに、磁性要素６４のアレイ６０間の間隔６２は、Ｎ５２永久磁石を使用する場合、１．５〜２．５インチ（３８．１〜６３．５ｍｍ）、最も好ましくは２インチ（５０．８ｍｍ）のオーダーであるべきであることが見出された。そのような実施形態では、内側ドラムシェル５８は、８．５インチ（２１５．９ｍｍ）のオーダーの外径を有し、外側ドラムシェル５６は、１０．５インチ（２６６．７ｍｍ）の外径を有する。
【００４０】
ミルスケールは非常に小さくて硬いことが理解されるであろう。フレークは小さく、スラリー内にあるため、フレークは、フレークが見つかった液体によって課せられる抗力にさらされ、スラリーからフレークを引き付け、引き出すのに大きな力が必要になる。従来技術では、一旦スケールが回転ドラムに引き付けられると、スケールを取り除くことは非常に困難であった。さらに、従来技術は、磁場がスケールを引き付けるのに十分に強いように、湾曲したトラフまたはチャネル３４のギャップを可能な限り小さく保つことに依存していた。これは、システムが大きすぎて製鋼システム自体の下に収まらないか、または処理速度が必然的に低下するかのいずれかであるシステムをもたらした。このすべてが、コストの増加と生産のスループットの低下をもたらした。空気圧縮機４０、流量調整器４２、および空気マニホールド４４による気泡の生成を使用することにより、チャネルのサイズおよび間隔またはギャップを増加させ、ユニット全体のサイズを減少させることができるので、関連する製鋼システム１２の下に収まるようにすることができる。
【００４１】
特に重要なのは、鉄鉱石の磁気濾過の業界標準が９８０ガウスであるという事実である。湿ったミルスケールの除去に関連する抗力のため、必要な磁場ははるかに高く、３００００ガウスのオーダーである。このような巨大な磁場を生成する際の問題は、一度引き付けられたスケールを取り除くことである。このため、ドラムの周りの磁場の特定の領域は、意図的に非常に低く設計されている。これらの領域により、蓄積されたスケールをドラムから取り除くことができる。
【００４２】
従来技術は、トラフまたはチャネル３４への流体の静止流を望んでいたが、本発明は、スケールが回転ドラム３２へ直接衝突するための気泡６８によって取り込まれるまたは運ばれるように、湾曲したトラフまたはチャネル３４への入口で流体の攪拌を意図的に求めている。空気流量調整器４２を使用することにより、エアマニホールド４４によって生成された気泡６８をタンク３０内の流体スラリーの流量と相関させて、フィルタシステム１４の効果的な動作を最適化することができる。従来技術では、スラリーの抗力を低減するために気泡の発生が回避されていた。しかしながら、本発明は、気泡６８を生成し、それらの気泡を使用して、スケールを回転ドラムに導入しようとしている。このすべてがフィルタシステムの効率を高め、そのサイズの縮小を可能にし、製鋼システム１２の下でのその提示に対応する。
【００４３】
ここで図６を参照すると、本発明のプロセスは、概して、符号７０によって示され、指定されていることが分かる。図１の製鋼システム１２では、酸化鉄スケールでコーティングされた金属は、７２に示されるように、冷却および／または潤滑流体の存在下で作動する。７４において、流体懸濁液中の酸化鉄粒子は、気泡発生器４０、４２、４４によって生成された気泡を通過し、回転磁気ドラム３２に達する。通常、気泡は、ドラム３２の外面に係合し、少なくとも、７６におけるように酸化鉄粒子とドラムとの間の分離を最小限に抑える。７８において、磁性要素６４のアレイ６０によって生成される強い磁場は、酸化鉄粒子を回転ドラム３２に付着させる。非磁性の硬化マグネシウム鋼のスクレーパー４６は、回転ドラム３０の外面にその全長に沿って近接して配置され、８０におけるようにドラムからスケール粒子を連続的に除去する。その後、トラフまたはチャネル３４を出る濾過された冷却および／または潤滑流体は、８２におけるように、最終的に製鋼システム１２への再利用および／または再導入のために回収タンクおよびサンプ２０によって収集される。同時に、８４に示されるように、回転ドラム３２の外側から除去されたスケール粒子は、重力などによってコンベヤー２４に連続的に搬送される。８６で指定されるように、スクレーパーコンベヤー２４は、リサイクルまたはその他の使用のためにスケール粒子をタブまたは廃棄ビン２６に連続的に搬送する。
【００４４】
上記に照らして、本発明は、多くの方法で構造的および機能的に改善される液体溶液からの鉄ミルスケールの連続磁気濾過のための方法および装置を提供することによって当該技術分野を著しく進歩させることを理解すべきである。本発明のインライン濾過システムの利点には、（１）タンクを浚渫するか、またはポンプを修理するために、生産システムを停止する必要がないこと、（２）工場が定期的廃棄用にスケールを蓄積するために大規模なサンプを設置する必要がないこと、（３）工具寿命の大幅な向上、および（４）リサイクルのためにスケールが生成されると同時に収集できることが含まれる。
【００４５】
さらに、本発明は、ミルスケールを除去するように特別に設計された磁気濾過システムを独自に提供する。バブラーは、ミルスケールのサイズと重量を考慮して、ミルスケールを磁石に渡すのに十分なサイズ、表面張力、および周波数の気泡を作成する。ミルスケールの磁化率が弱いため、鉄鉱石を収集するために使用された３０倍の磁場である磁気回路が示された。
【００４６】
本発明の特定の実施形態が本明細書に詳細に開示されているが、本発明の変形が当業者によって容易に理解される限り、本発明はそれにまたはそれによって限定されないことを理解すべきである。本発明の範囲は、以下の特許請求の範囲から理解されなければならない。
【図１】
2021535831.tif 000003
【図２】
2021535831.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【手続補正書】
【提出日】令和3年3月17日(2021.3.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
製鋼システムで使用するためのミルスケール連続磁気フィルタであって、
ミルスケールを含む流体を受けるための、前記製鋼システムと連通に適合したタンクと、
前記タンク内の湾曲したトラフと、
回転可能な磁気ドラムであって、前記湾曲したトラフ内に受け入れられ、前記湾曲したトラフと回転可能なドラムとの間にチャネルを確立する、前記回転可能な磁気ドラムと、
前記タンク内および隣接する前記回転可能な磁気ドラム内に気泡を生成するための手段と
を備える、フィルタ。
【請求項２】
前記気泡を生成するための手段は、前記トラフの前縁部に隣接している、請求項１に記載のミルスケール連続磁気フィルタ。
【請求項３】
前記気泡を生成するための手段は、前記ミルスケールを受け取り、前記回転可能な磁気ドラムに運ぶための前記気泡を生成するためのものでもある、請求項２に記載のミルスケール連続磁気フィルタ。
【請求項４】
前記気泡を生成するための手段は、空気圧縮機およびマニホールドを備え、前記マニホールドは、前記回転可能な磁気ドラムおよび前記トラフの前記前縁部に隣接する、請求項３に記載のミルスケール連続磁気フィルタ。
【請求項５】
前記回転可能な磁気ドラムの外面に近接して、前記外面の周りでミルスケールと係合して移動するのに十分な縁部を有するスクレーパーをさらに備える、請求項１に記載のミルスケール連続磁気フィルタ。
【請求項６】
前記スクレーパーの前記縁部は、前記回転可能な磁気ドラムの前記外面に、０．１０〜０．５０ミリメートルのオーダーで近接している、請求項５に記載のミルスケール連続磁気フィルタ。
【請求項７】
前記スクレーパーからミルスケールを受け取るように配置されたコンベヤーをさらに備える、請求項５に記載のミルスケール連続磁気フィルタ。
【請求項８】
前記ミルスケールが抽出された流体を受け入れるための前記湾曲したトラフと連通する回収タンクをさらに備える、請求項７に記載のミルスケール連続磁気フィルタ。
【請求項９】
前記回転可能な磁気ドラムは、外側ドラムシェルに動作可能に取り付けられ、その中に維持される磁気要素の複数のアレイを含む、請求項５に記載のミルスケール連続磁気フィルタ。
【請求項１０】
前記アレイはそれぞれ、強磁性スペーサーによって分離された複数の永久磁石を含む、請求項９に記載のミルスケール連続磁気フィルタ。
【請求項１１】
前記強磁性スペーサーは、０．２５〜０．５０インチ（６．３５〜１２．７ｍｍ）のオーダーの幅を有する、請求項１０に記載のミルスケール連続磁気フィルタ。
【請求項１２】
前記永久磁石の複数のアレイは、相互に１．５〜２．５インチ（３８．１〜６３．５ｍｍ）離れている、請求項９に記載のミルスケール連続磁気フィルタ。
【請求項１３】
前記回転可能な磁気ドラムは、内側ドラムシェルをさらに備え、前記磁気要素は、前記外側ドラムシェルと前記内側ドラムシェルとの間に維持される、請求項１２に記載のミルスケール連続磁気フィルタ。
【請求項１４】
前記外側ドラムシェルは非磁性であり、前記内側ドラムシェルは磁性を有する、請求項１３に記載のミルスケール連続磁気フィルタ。
【請求項１５】
前記スクレーパーは、硬化マグネシウム鋼でできている、請求項１４に記載のミルスケール連続磁気フィルタ。
【請求項１６】
製鋼システムで使用される流体からミルスケールを除去する方法であって、
ミルスケールを含む流体をタンクに通すステップと、
前記ミルスケールが気泡に付着するように前記流体に気泡を導入するステップと、
ミルスケール粒子が回転磁気ドラムの表面に引き付けられて蓄積するように前記ドラムに近接して、ミルスケールが付着した前記気泡を前記回転磁気ドラムに導入するステップと、
前記蓄積したミルスケール粒子を、前記回転磁気ドラムの前記表面に近接するスクレーパーによって、前記回転ドラムの前記表面の周りで移動させるステップと、
前記ミルスケール粒子を前記表面に保持するには不十分な前記ドラムの前記表面の磁力領域に前記蓄積したミルスケール粒子を移動させることにより、前記蓄積したミルスケール粒子の一部を前記回転ドラムの前記表面から除去するステップとを含む、方法。
【国際調査報告】
2021535831.tif 000009