(57)【要約】  特に、合金成分を溶解させることにより金属合金を製造するための溶解炉（１）であって、るつぼ（１０）と、取り付けられた自己消耗電極（４１）を有する円筒状の電極ロッド（４０）と、電極ロッド（４０）を介して電極（４１）に電流を供給するように構成された給電部（５０）と、を備えており、電極ロッド（４０）は、溶解過程中、固有の軸線を中心として回転可能かつ固有の軸線に沿って移動可能である、溶解炉（１）。
2021501834.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
特に、合金成分を溶解させることにより金属合金および非鉄合金を製造するための溶解炉（１）であって、るつぼ（１０）と、取り付けられた自己消耗電極（４１）を有する電極ロッド（４０）と、前記電極ロッド（４０）を介して前記電極（４１）に電流を供給するように構成された給電部（５０）と、を備えており、
前記電極ロッド（４０）は、溶解過程中、固有の軸線を中心として回転可能かつ固有の軸線に沿って移動可能である、溶解炉（１）。
【請求項２】
前記電極ロッド（４０）が前記溶解過程中、同時に回転可能かつ振動可能であるように構成されている、請求項１記載の溶解炉（１）。
【請求項３】
前記電極ロッド（４０）は、電極保持部（３１）を介して電極キャリッジ（３０）に取り付けられていて、前記電極キャリッジは、炉柱（６２）に保持され、移動可能であるようにガイドされている、請求項１または２記載の溶解炉（１）。
【請求項４】
前記電極キャリッジ（３０）はスピンドル駆動装置（３３）によって移動可能であり、前記スピンドル駆動装置（３３）は、好適には前記電極キャリッジ（３０）に取り付けられていて、前記炉柱（６２）に対して実質的に平行に延在するスピンドル（６１）と協働する、モータ駆動される１つ以上のスピンドルナットを有している、請求項３記載の溶解炉（１）。
【請求項５】
前記軸線を中心として前記電極ロッド（４０）を回転させるためのモータによる回転駆動装置（３２）を有しており、前記回転駆動装置（３２）は、好適には前記電極保持部（３１）に取り付けられている、請求項３または４記載の溶解炉（１）。
【請求項６】
前記電極ロッド（４０）は、集電装置（４２）を介して前記給電部（５０）に電気的に接続されており、前記集電装置（４２）は、前記給電部（５０）によって提供された電力を、前記電極ロッド（４０）に伝達するように構成された１つ以上のコンタクト装置（４３）を有している、請求項１から５までのいずれか１項記載の溶解炉（１）。
【請求項７】
前記コンタクト装置（４３）は、
前記電極ロッド（４０）に電気的に接続されていて、導電性の液体（４３ｂ）、好適には液状ガリウムを保持する保持部（４３ａ）であって、前記導電性の液体内に、前記給電部（５０）に電気的に接続されている電力供給部が浸漬されている、保持部（４３ａ）、および／または
前記電極ロッド（４０）に摩擦接続している、好適にはグラファイト含有材料および／または銅含有材料から成る１つ以上のブラシ（４３ｄ）、および／または
前記電極ロッド（４０）に摩擦接続している、好適にはグラファイト含有材料および／または銅含有材料から成るシェルエレメント（４３ｆ）、
を有している、請求項６記載の溶解炉（１）。
【請求項８】
前記るつぼ（１０）を閉鎖するために構成されている移動可能な炉フード（２０）を有しており、前記電極ロッド（４０）および／または前記電極（４１）は、前記炉フード（２０）に設けられた好適には真空密およびガス密なブッシング（２１）を通して前記るつぼ（１０）内に浸漬されている、請求項１から７までのいずれか１項記載の溶解炉（１）。
【請求項９】
前記炉フード（２０）は、前記炉柱（６２）に保持され移動可能にガイドされており、前記炉フード（２０）は、液圧シリンダ（２３）によって前記電極キャリッジに取り付けられていて、これにより、前記炉フードと前記電極キャリッジとの間の相対間隔が調節可能である、請求項３および８記載の溶解炉（１）。
【請求項１０】
前記るつぼ（１０）は、炉ステージ（１１）を介してステージキャリッジ（１２）に取り付けられていて、前記ステージキャリッジは、前記炉柱（６２）に保持され、移動可能であるようにガイドされている、請求項１から９までのいずれか１項記載の溶解炉（１）。
【請求項１１】
前記ステージキャリッジ（１２）はステージスピンドル駆動装置（１４）によって移動可能であり、前記ステージスピンドル駆動装置（１４）は、好適には前記ステージキャリッジ（１２）に取り付けられていて、前記炉柱（６２）に対して実質的に平行に延在するステージスピンドル（１５）と協働する、モータ駆動される１つ以上のスピンドルナットを有している、請求項１０記載の溶解炉（１）。
【請求項１２】
前記溶解炉（１）は、前記電極（４１）および／または前記るつぼ（１０）の重量を量るための１つ以上のロードセルを有している、請求項１から１１までのいずれか１項記載の溶解炉（１）。
【請求項１３】
前記ロードセルのうちの少なくとも１つは、前記るつぼ（１０）の底面プレートの下方に装着されている、請求項１２記載の溶解炉（１）。
【請求項１４】
前記ロードセルのうちの少なくとも１つは、前記電極キャリッジ（３０）に装着されている、請求項１２および請求項３から５までのいずれか１項記載の溶解炉（１）。
【請求項１５】
前記ロードセルのうちの少なくとも１つは、前記ステージキャリッジ（１２）に装着されている、請求項１２および請求項１０または１１記載の溶解炉（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に、合金成分を溶解させることにより金属合金および非鉄合金を製造するための溶解炉であって、るつぼと、取り付けられた自己消耗電極を有する電極ロッドと、電極ロッドを介して電極に電流を供給するように構成された給電部と、を備える溶解炉に関する。
【０００２】
発明の背景
溶解炉は、合金成分、および場合によってはフラックスを溶解することにより金属合金を製造するために使用される。溶解炉は様々な構成で公知である。溶解炉は、真空下でアークによって金属を再溶解する際に使用され、さらに、いわゆるエレクトロスラグ再溶解法でも使用される。溶解過程は、電極を溶解物内に浸漬し、いわゆる溶解電流を供給することにより行われる。溶解物は電気的抵抗として働き、これにより溶解物は溶解電流により加熱される。
【０００３】
溶解炉は通常、冷間でまたは耐火材により裏打ちすることができるるつぼと、るつぼを閉鎖する炉カバーと、炉カバーに設けられた真空密および／またはガス密なブッシングを通してるつぼ内に浸漬される電極ロッドとを有している。電極を支持する電極ロッドは、高電流供給部に接続されている。
【０００４】
電極は徐々に消費されるので（この場合、「自己消耗電極」と呼ばれる）、作動中、電極を追従して調節しなければならない。取り付けられた電極を有する電極ロッドを追従して調節できるように、設備は、通常、高さ調節可能な電極キャリッジ、または電極ロッドを保持し、移動させるための駆動機構を有している。
【０００５】
上述した形式の溶解炉は例えば、独国特許出願公開第４２０７９６７号明細書、独国特許出願公開第１０１５６９６６号明細書、国際公開第２０１３／１１７５２９号、および国際公開第２０１４／１７７１２９号に開示されている。
【０００６】
プロセス進行中には、例えば安定的なアークを維持するために、電極を追従して調節し、溶解率を正確に制御する必要がある。るつぼ内への電極の浸漬深さは、溶解過程に影響を与えるだけでなく、電極先端の溶解形状、すなわちジオメトリおよび位置にも影響を与える。
【０００７】
発明の開示
本発明の課題は、特に合金成分を溶解することにより金属合金および非鉄合金を製造するための、改善された溶解炉を提供することにある。
【０００８】
この課題は、請求項１に記載の特徴を備えた溶解炉により解決される。有利な別の構成は、従属請求項、以下の本発明の説明、ならびに好適な実施例の説明に記載されている。
【０００９】
溶解炉は、場合によっては真空下で、電極を電気的に再溶解することにより金属合金および非鉄合金を製造するために用いられる設備である。溶解炉は、例えば以下のものとして構成されている：固定式るつぼおよび／またはスライド式るつぼを備えた保護ガス下または大気中で用いられるエレクトロスラグ再溶解設備（ＥＳＵ）；固定式るつぼおよび／またはスライド式るつぼを備えた様々な保護ガス下またはプロセスガス中にある加圧エレクトロスラグ再溶解設備（ＤＥＳＵ）；鋳造ストランドまたは溶解ストランドを連続製造するための固定式るつぼおよび／またはスライド式るつぼを備えたエレクトロスラグ高速再溶解設備（ＥＳＳＵ）；アーク真空溶解炉（ＬＢＶ）；特に、固定式るつぼおよび／またはスライド式るつぼを備えたＥＳＵ設備ならびに「電子ビーム炉」（ＥＢ）のための上記構成形式を組み合わせた設備。「溶解炉」という呼称は、狭い意味で「炉」またはるつぼのみを含むのではなく、溶解設備全体を含むことに注意されたい。
【００１０】
本発明による溶解炉はるつぼを有しており、るつぼは好適には冷間でまたは耐火材により裏打ちされている。るつぼは、底面側で閉じられた中空円筒状の容器として構成されており、合金成分、フラックス等を溶解させるために構成されている。溶解炉はさらに、取り付けられた自己消耗電極を有する電極ロッドと、電極ロッドを介して電極に電流を供給するように構成された給電部とを備え、これにより溶解エネルギは、溶融浴、サンプ、または金属サンプとも呼ばれるるつぼ内の金属溶解物内に導入可能であり、例えば、電極と金属溶解物との間にアークが発火可能である。電極ロッドは、溶解過程中、固有の軸線を中心として回転可能であり、固有の軸線に沿って移動可能である。
【００１１】
溶解過程中の電極ロッドの回転可能性および移動可能性により、電極の精密な追従調節および調整が可能であり、これにより溶解過程の安定性が改善される。この場合、移動可能性は、特に電極ロッドの軸方向に沿って存在し、すなわち通常、重力方向で存在する。特に、電極先端の不均一な溶解は、電極の回転および上昇／下降の組み合わせにより補償することができる。
【００１２】
電極ロッドの移動可能性により、好適には振動運動が可能となり、これにより電極ロッドを電極消費に合わせて振動させながら追従して調節することができる。電極の振動により、溶融浴における電極先端は規定された領域で一定に保持され、特に、溶融浴における電極先端と溶融浴の表面との間の間隔は一定に保持される。
【００１３】
好適には、電極ロッドは、電極保持部を介して電極キャリッジに取り付けられていて、電極キャリッジは、炉柱に保持され、移動可能であるようにガイドされている。例えば溶解炉のフレームの部分としての炉柱によって、溶解炉の移動可能な構成部品のモジュール式の取り付けおよびガイドが可能となる。
【００１４】
好適には、電極キャリッジは、スピンドル駆動装置または液圧シリンダによって移動可能であり、スピンドル駆動装置は、特に好適には電極キャリッジに取り付けられていて、炉柱に対して実質的に平行に延在するスピンドルと協働する、モータ、例えば電気モータにより駆動される１つ以上のスピンドルナットを有している。このようにして、電極の鉛直方向の移動可能性は、構造的に簡単かつ確実に、モジュール式に実現することができる。
【００１５】
好適には、溶解炉は、電極ロッドを、電極ロッドの軸線を中心として回転させるためのモータによる、例えば電気モータによる回転駆動装置を有しており、回転駆動装置は、好適には電極保持部に取り付けられている。このようにして、電極の回転可能性は、構造的に簡単かつ確実に、モジュール式に実現することができる。さらに、溶解過程中における電極の同時の回転および移動が保証されている。
【００１６】
好適には、電極ロッドは、集電装置を介して給電部に電気的に接続されており、集電装置は、給電部によって提供された電力を、電極ロッドに伝達するように構成された１つ以上のコンタクト装置を有している。この場合、集電装置は、電極ロッドの様々な形態に互換性があるように構成することができる。集電装置は、電力線を保持するためのかつ／または損傷や汚染から保護するためのブッシングを有することができる。集電装置は、場合によっては生じる電極ロッドの回転および／または移動の間にも、給電部へ電極を確実に接続するために働く。集電装置は、別個の構成要素または例えば電極ロッドの一部であってもよい。
【００１７】
コンタクト装置は（複数のコンタクト装置と同様に）、様々な形式で構成することができ、さらに、回転可能かつ移動可能な電極ロッドとの確実なコンタクトが保証されているならば、様々な導電材料および非導電材料から成っていてよい。したがって、コンタクト装置は、電極ロッドに電気的に接続されていて、導電性の液体、好適には液状ガリウムを保持する保持部であって、この導電性の液体内に、給電部に電気的に接続されている電力供給部が浸漬されている、保持部を有することができる。選択的または付加的に、コンタクト装置は、電極ロッドに摩擦接続している、好適にはグラファイト含有材料および／または銅含有材料から成る１つ以上のブラシを有していてよい。選択的または付加的に、コンタクト装置は、電極ロッドに摩擦接続している、好適にはグラファイト含有材料および／または銅含有材料から成る少なくとも１つのシェルエレメントを有していてよい。シェルエレメントは、リングまたはリング区分として構成されていてよい。
【００１８】
好適には、溶解炉は、るつぼを閉鎖するために構成されている移動可能な炉フードを有しており、電極ロッドおよび／または電極は、炉フードに設けられた好適には真空密およびガス密なブッシングを通してるつぼ内に浸漬されている。好適には、炉フードは、様々なるつぼ寸法に対して互換性がある。炉フードのブッシングは、好適な真空密性およびガス密性にも関わらず、るつぼに対して相対的な電極ロッドの鉛直方向の移動を可能にする。炉フードは、好適な実施形態によれば、フードキャリッジを介して炉柱に取り付けられていて、炉柱によりガイドされている。炉フードの高さ調節は、例えばスピンドル駆動装置によって行うことができる。しかしながら好適にはその代わりに、炉フードは、液圧シリンダまたはスピンドル駆動装置によって電極キャリッジに取り付けられており、これにより、炉フードと電極キャリッジとの間の相対間隔を液圧的に調節することができる。
【００１９】
好適には、るつぼは、炉ステージを介してステージキャリッジに取り付けられていて、ステージキャリッジは、炉柱に保持され、移動可能であるようにガイドされている。このようにしてるつぼを、モジュール式に炉柱に取り付けることができる。
【００２０】
好適には、ステージキャリッジはステージスピンドル駆動装置によって移動可能であり、ステージスピンドル駆動装置は、好適にはステージキャリッジに取り付けられていて、炉柱に対して実質的に平行に延在するステージスピンドルと協働する、モータ駆動される１つ以上のスピンドルナットを有している。このようにして、るつぼの鉛直方向の移動可能性は、構造的に簡単かつ確実に、モジュール式に実現することができる。
【００２１】
好適には、溶解炉は、電極および／またはるつぼ内の（再）溶解されたブロックもしくは溶融浴の重量を量るための測定セルである１つ以上のロードセルを有している。好適には、ロードセルは、るつぼの底面の下側に、かつ／または電極キャリッジに、かつ／または特に好適にはるつぼの下側でステージキャリッジに、装着されている。通常、ロードセルは、所属の保持プレートを備えたるつぼの頭部に装着されている。この場合、測定される重量測定値は、電極の回転作動により誤差が出る恐れがある。るつぼの底面の下側における、場合によっては選択的にまたは付加的に、電極キャリッジにおけるかつ／またはステージキャリッジにおけるロードセルの組み込みにより、回転する電極を有する溶解炉における測定精度は改善され得る。
【００２２】
本発明は、金属合金の製造の技術分野周辺で特に好適に利用されるが、本発明は、自己消耗電極が、電極と溶融物との間のアークの電気的な点火および維持により利用されるならば特に、他の分野でも利用することができる。特に挙げておくべきなのは、アルミニウム、シリコン、炭化カルシウムの電気化学的溶解である。本発明はさらに、３Ｄプリンタのための金属粉末の製造のために適している。
【００２３】
本発明のさらなる利点および特徴は、以下の好適な実施例の説明により明らかである。そこに記載された特徴は、単独で、または特徴が矛盾しない限りは、上述した特徴のうちの１つ以上を組み合わせて、実施することができる。好適な実施例の以下の説明は、添付の図面に関して行われる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】るつぼおよび回転可能かつ移動可能な電極ロッドを備えた溶解炉を示す図である。
【図２ａ】回転可能かつ移動可能な電極ロッドを給電部に導電接続するためのコンタクト装置の例としての実施形態を示す図である。
【図２ｂ】回転可能かつ移動可能な電極ロッドを給電部に導電接続するためのコンタクト装置の例としての実施形態を示す図である。
【図２ｃ】回転可能かつ移動可能な電極ロッドを給電部に導電接続するためのコンタクト装置の例としての実施形態を示す図である。
【図３ａ】電極先端およびその下方に位置する金属サンプの形態を示す図である。
【図３ｂ】電極先端およびその下方に位置する金属サンプの形態を示す図である。
【００２５】
有利な実施例の詳細な説明
以下に、有利な実施例を図面につき説明する。この際、同じ、類似の、または同様の作用をする部材は、図面中、同じ符号を付与し、これらの部材についての繰り返しの説明は、重複を避けるため、部分的に省略する。
【００２６】
図１には、場合によっては真空下で、電極を電気的に再溶解することにより金属合金を製造するために用いられる溶解炉１が示されている。溶解炉１は、例えば以下のものとして構成されている：固定式るつぼおよび／またはスライド式るつぼを備えたエレクトロスラグ再溶解設備（ＥＳＵ）；固定式るつぼおよび／またはスライド式るつぼを備えた加圧エレクトロスラグ再溶解設備（ＤＥＳＵ）、；鋳造ストランドまたは溶解ストランドを連続製造するための固定式るつぼおよび／またはスライド式るつぼを備えたエレクトロスラグ高速再溶解設備（ＥＳＳＵ）；アーク真空溶解炉（ＬＢＶ）；特に、固定式るつぼおよび／またはスライド式るつぼを備えたＥＳＵ設備ならびに「電子ビーム炉」（ＥＢ）のための上記構成形式を組み合わせた設備。
【００２７】
溶解炉１はるつぼ１０を有しており、るつぼは好適には冷間でまたは耐火材により裏打ちされている。るつぼ１０は、底面側で閉じられた中空円筒状の容器であり、合金成分、フラックス等の溶解のために構成されている。溶解炉１はさらに、るつぼ１０の閉鎖のために調整されている炉フード２０を有している。好適には、炉フード２０は、様々なるつぼ寸法に対して互換性がある。さらに、炉フード２０は、好適には、冷却装置、例えば水冷装置を有している。
【００２８】
炉フード２０の上方には、電極ロッド４０の保持、回動可能な支持、回転、および移動のための高さ調節可能な電極キャリッジ３０が設けられている。この目的で、電極キャリッジ３０は、電極ロッド４０を回動可能に支持する電極保持部３１を有している。電極キャリッジ３０は、さらに、電極ロッド４０をその軸線を中心として回転もしくは回動させるための回転駆動装置３２を有することができる。回転駆動装置３２は、例えば、電極保持部３１に取り付けることができ、または電極保持部３１に組み込むことができるので、電極ロッド４０が同時に回転されている状態で、電極ロッド４０を伴う電極キャリッジ３０の高さ調節が保証されている。
【００２９】
電極ロッド４０は、「自己消耗電極」とも呼ばれる、それ自体が消耗する電極４１を支持もしくは保持している。
【００３０】
炉フード２０が載着された状態で、かつ電極キャリッジ３０と電極ロッド４０とが組み付けられた状態で、電極ロッド４０および／または電極４１が、炉フード２０に設けられた真空密およびガス密のブッシング２１を通ってるつぼ１０内へと浸漬される。るつぼ１０の内部における溶解エネルギは、例えば、電極４１の先端と溶融浴Ｓ（「サンプ」または「金属サンプ」とも呼ばれる）の表面との間で燃焼するアークによって発生する。安定的なアークを維持するために、電極先端と溶融浴Ｓの表面との間の間隔は、規定された範囲内で一定に維持されなければならない。
【００３１】
電極４１に溶解電流をかけるために、電極４１は、電力線５１を介して、好適には高電流供給部である給電部５０に接続されている。電力線５１は、電極キャリッジ３０の調節可能性にもかかわらず確実な電力供給を保証するために、フレキシブルな電力バンドまたは電力ケーブル５３に接続されているバスバー５２によって、またはフレキシブルな電力ケーブル５３のみによって、または別の形式で実現されてよい。電力線５１は、集電装置４２のコンタクト装置４３に接続されている。集電装置４２は、給電部５０から供給された電力を、コンタクト装置４３を介して、回転可能かつ移動可能な電極ロッド４０へと伝達するために、電極ロッド４０の部分または電極ロッド４０に接続されている。この場合、集電装置４２は、電極ロッド４０の様々な形態に互換性があるように構成することができる。集電装置４２は、電力線５１を保持するための、かつ／または損傷や汚染から保護するためのブッシングを有することができる。電極ロッド４０への電力伝達を行う集電装置４２は好適には水冷または空冷される。
【００３２】
図１の実施形態によれば、電極ロッド４０とスタブ４５との間にカップリング４４が設けられており、これにより、電極４１に供給するための電流回路と、電極４１の保持体とが形成されるので、電極４１と溶融物との間では、るつぼ１０内でアークが発火可能でありもしくは溶解エネルギを溶融物内へと導入可能であり、アークは、高さ調節可能な電極キャリッジ３０によって、溶解時間全体にわたって、真空状態、保護ガス内、または大気内で一定に保持することができる。
【００３３】
真空下で作動させられる、例えばＬＢＶまたはＥＢ炉のような設備では、溶解エネルギは、電極４１の先端と、るつぼ１０内の溶融浴Ｓの表面との間で燃焼するアークによって発生する。安定的なアークを維持するために、電極先端と溶融浴Ｓの表面との間の間隔は、一定に維持されなければならない。これは、例えば、計算機を利用してアルゴリズム的に機能することができる図示されていない制御装置を介して行われる。保護ガスまたは大気内で作動させられる設備、例えばＥＳＵ設備または保護ガスＥＳＵ設備では、溶解エネルギは、スラグの抵抗による電気エネルギの転換により、ジュール熱に変化する。
【００３４】
電極ロッド４０の追従調節、調整、および振動のために、溶解炉１は、上述した高さ調節可能な電極キャリッジ３０を、電極ロッド４０の保持のために有している。この場合、電極ロッド４０の移動可能性は、電極ロッド４０の軸線方向に沿って存在し、すなわち図１の上下方向で存在する。電極ロッド４０は、電極消費に応じて好適には振動しながら追従して調節される。電極４１の振動により、溶融浴における電極先端は規定された領域に一定に保持され、特に、溶融浴における電極先端と溶融浴の表面との間の間隔は一定に保持される。移動可能性は、好適には、電極キャリッジ３０の部分である、またはこの部分に堅固に結合されたスピンドル駆動装置３３によって実現される。スピンドル駆動装置３３は、溶解炉１の構成要素、特に、電極キャリッジ３０、炉フード２０、ならびにるつぼ１０を支持するフレーム６０のスピンドル６１と協働する。例えば、スピンドル駆動装置３３は、モータ駆動される１つ以上のスピンドルナットを有していてもよく、このスピンドルナットはスピンドル６１のねじ山に係合して、スピンドルナットの回転により電極キャリッジ３０を高さ方向で調節する。
【００３５】
コンタクト装置４３は、様々な形式で構成することができ、さらに、回動可能な電極ロッド４０との確実なコンタクトが保証されているならば、様々な導電材料および非導電材料から成っていてよい。したがって、図２ａでは、液状ガリウム４３ｂが充填されている保持部４３ａが示されている。この液状ガリウム内にはさらに、電力線５１を介して給電部５０に接続されている電力供給部４３ｃが浸漬されている。液状の電力伝達手段としては、この場合、別の導電性の液体も考慮される。図２ｂには、電力伝達のための別の例としての構成が示されており、例えばグラファイト含有および／または銅含有材料（例えば、グラファイト、硬質グラファイト、炭素、炭素繊維、銅、銅合金等）から成るブラシ４３ｄが使用され、このブラシは、保持部４３ｅに接続されて電極ロッド４０に摩擦接続している。図２ｃには、ブラシ４３ｄの代わりにシェルエレメント４３ｆを使用する別の構成が示されており、このシェルエレメントは、保持部４３ｇ内に保持されて電極ロッド４０に摩擦接続している。シェルエレメント４３ｆは、例えばグラファイト含有材料から一体の部品として、または複数部分から成る部品として製作することができる。さらに、シェルエレメント４３ｆは、確実な接触を保証するために、弾性部材、例えばばねによって、電極ロッド４０に押し付けることができる。
【００３６】
固有の軸線を中心とした回転可能性および（さらに後述する炉柱６２の軸線に相当する）固有の軸線に沿った鉛直方向の移動可能性の他に、電極ロッド４０は、溶解における調節可能性、ひいては安定性を改善するために、別の軸線に沿ってまたは別の軸線を中心として可動に支持されていてもよい。さらに、集電装置４２は、電極ロッド４０に適合させることができるように調節可能に構成することができる。この目的で、集電装置４２は、相当する制御個所によって供給および制御される１つ以上の媒体接続部を有することができる。
【００３７】
集電装置４２による電力供給を簡単にするために、集電装置４２と電極ロッド４０との間の相互作用を変更することができる。すなわち、例えば図２ａ〜図２ｃの実施形態につき示したように、コンタクト装置４３を固定装置によって集電装置４２に取り付けることができ、電極ロッド４０に設けられた対応する固定保持部に係合させることができ、ここで保持することができる。このようにして、集電装置４２を、消費器としての電極４１に確実に接続することができる。電極４１の交換、特に消費された電極４１と新しい電極４１との取り替えを簡単にするために、電極ロッド４０を、上述したカップリング４４によって分割することができる（または電極４１を、カップリング４４を介して電極ロッド４０に接続することができる）。カップリングは、液圧または空気圧により操作可能であってよい。
【００３８】
フレーム６０は、電極キャリッジ３０および／または炉フード２０がガイドされ保持される炉柱６２を有することができる。さらに、別の構成要素、例えばスピンドル駆動装置３３が、炉柱６２にガイドされ、保持されてよく、このようにして、溶解炉１のモジュール構造が達成される。このようにしてるつぼ１０も、このような実施形態によれば、炉ステージ１１およびステージキャリッジ１２を介して炉柱６２でガイドされ保持される。固定式るつぼ設備では炉ステージ１１は不動であるが、図１に示した実施形態（スライド式るつぼ設備）では、るつぼ１０はこのようにして高さ調節可能である。この目的で、炉ステージ１１を、ガイド１３および／またはステージキャリッジ１２を介して炉柱６２に移動可能に取り付けることができる。移動可能性は、ステージスピンドル１５と協働するステージスピンドル駆動装置１４を介して実現することができる。例えば、ステージスピンドル駆動装置１４は、モータ駆動される１つ以上のスピンドルナットを有していて、このスピンドルナットはステージスピンドル１５のねじ山に係合して、スピンドルナットの回転によりるつぼ１０を高さ方向で調節する。したがって、るつぼ１０は、るつぼ１０の充填率および／または電極溶解率に応じて下降および／または上昇することができる。炉柱６２の軸線に沿った鉛直方向の移動可能性の他に、るつぼ１０は、溶解における調節可能性、ひいては安定性を改善するために、別の軸線に沿って移動可能に組み付けられていてもよい。例えば、炉柱６２の軸線に対して垂直に延びる軸線に沿った調節は、るつぼ１０の底面プレートの下方で、例えば炉ステージ１１に組み込まれている手段によって実現することができる。
【００３９】
炉フード２０の真空密なブッシング２１により、この実施形態ではフードキャリッジ２２を介して炉柱６２に取り付けられてガイドされている炉フード２０の中心を通る電極ロッド４０の鉛直方向の移動が保証されている。高さ調節も、スピンドル駆動装置によって、または図１に示したように、例えば１つ以上の液圧シリンダ２３によっても行うことができ、液圧シリンダは、一方の側ではフードキャリッジ２２に、他方の側では電極キャリッジ３０に取り付けられていて、これらの間で相対間隔を調節するために構成されている。
【００４０】
回転可能かつ鉛直方向で移動可能な電極ロッド４０により、電極４１の端面を、図３ａのような従来のＶ字形状から、図３ｂのような平坦なＵ字形状に変更することができる。したがって、好適には、電極４１の下方に位置する金属サンプＳの形状も、Ｖ字形状から平坦なＵ字形状に変更される。
【００４１】
好適には、溶解炉１は、電極４１および／またはるつぼ１０内の（再）溶解されたブロックもしくは溶融浴Ｓの重量を量るための測定セルである１つ以上のロードセル（図示せず）を有している。好適には、ロードセルは、るつぼ１０の底面の下側に、かつ／または電極キャリッジ３０に、かつ／または特に好適にはるつぼ１０の下側でステージキャリッジ１２に、組み込まれている。このようにして、回転する電極を備えた溶解炉１における測定精度は改善される。
【００４２】
実施例において示した全ての個々の特徴は、本発明の範囲を逸脱することなく、互いに組み合わせるかつ／または交換することができる。
【符号の説明】
【００４３】
１  溶解炉
１０  るつぼ
１１  炉ステージ
１２  ステージキャリッジ
１３  ガイド
１４  ステージスピンドル駆動装置
１５  ステージスピンドル
２０  炉フード
２１  ブッシング
２２  フードキャリッジ
２３  液圧シリンダ
３０  電極キャリッジ
３１  電極保持部
３２  回転駆動装置
３３  スピンドル駆動装置
４０  電極ロッド
４１  電極
４２  集電装置
４３  コンタクト装置
４３ａ  保持部
４３ｂ  液状ガリウム
４３ｃ  電力供給部
４３ｄ  ブラシ
４３ｅ  保持部
４３ｆ  シェルエレメント
４３ｇ  保持部
４４  カップリング
４５  スタブ
５０  給電部
５１  電力線
５２  バスバー
５３  電力バンド
６０  フレーム
６１  スピンドル
６２  炉柱
Ｓ  金属サンプ／溶融浴
【図１】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図２ｃ】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【国際調査報告】
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